DE1643724A1 - Verfahren zur Gewinnung von reinem p-Xylol - Google Patents

Description

Beteiligungs- und Patentverwaltungsgesellschaft mit beschränkter Haftung in Essen

Verfahren zur Gewinnung von reinem p-Xylol

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von p-Xylol großer Reinheit durch Kristallisation von p-Xylol aus Cg-Aromaten-Gemisehen oberhalb des eutektischen Punktes und anschließender Filtration.

Es ist bekannt, p-Xylol aus Gemischen von isomeren Co-Aromaten zu gewinnen» Im allgemeinen wird aus einem Gemisch von isomeren " Cg-Aromaten, das I7 bis 23 % p-Xylol enthält, das p-Xylol bei Temperaturen von ~60 bis -80 C kristallisiert und die Mutterlauge durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt. Das dabei anfallende Kristallisat weist nach dem Aufschmelzen einen Gehalt an p-Xylol von 70 bis 35 % auf. Zu höheren Reinheiten zu gelangen, bereitet große Schwierigkeiten.

Beispielsweise kann man höhere Reinheit durch mehrstuf-iges Umkristallisieren oder mehrstufiges Waschen mit einer p-Xylollösung erreichen, die konzentrierter ist als es der Durchschnitte-Zusammensetzung entspricht. Ferner ist es üblich, das p-Xylol in Schneckenpressen abzupressen oder mit niedrig siedenden |

Kohlenwasserstoffen,zu waschen. Alle diese Verfahren erfordern jedoch einen hohen Investitionsaufwand, da sie entweder wie die mehrstufigen Verfahren mehrere gleichartige Aggregate oder wie im Falle der Verwendung pulsierender Kolonnen kostspielige Apparate verwenden. Beim Waschen des p-Xylol-Kristallisats mit niedrig siedenden Kohlenwasserstoffen geht ein Teil des p-Xylols im Waschmittel in Lösung und muß hieraus wiedergewonnen werden. Außerdem benötigt man zusätzliche Verfahrensstufen zur Abtrennung der zur Wäsche verwandten Stoffe vom gereinigten p-Xylol.

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Während man bisher meistensv von der Annahme ausgegangen ist, daß zur Erzielung höherer Reinheiten zunächst die den p-Xylol-' Kristallen anhaftende Mutterlauge entfernt und danach die verunreinigten Kristalle durch Umkristallisieren gereinigt werden müssen, wurde nun erfindungsgemäß überraschenderweise gefunden, daß man Reinheiten von über 99* 5 % in nur einer Stufe erhalten kann, wenn man in bekannter Weise p-Xylol aus Cn-Aromaten-Geraischen, die auch Verunreinigungen aus anderen Kohlenwasserstoffen, z.B. C_n-Anteile, enthalten können, bei tiefer Temperatur auskristallisiert und anschließend die Mutterlauge auf einem Filter in der Weise abtrennt, daß man durch den Filterkuchen ein inertes Medium treibt, das die Mutterlauge aus dem Filterkuchen verdrängt, ohne daß p-Xylol-Kristalle geschmolzen oder aufgelöst werden müssen. Daraus läßt sich entnehmen, daß bei der Kristallisation von p-Xylol aus Cg-Aromaten-Gemischen Kristalle aus reinem p-Xylol entstehen, wenn man oberhalb des eutektischen Punktes arbeitet. Die Verunreinigungen, die nach dem Abtrennen der Mutterlauge nach den bisher bekannten Verfahren noch gefunden werden, sind im nicht entfernten Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Kristalle enthalten.

Durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist es möglich, diesen Flüssigkeitsfilm nahezu vollständig zu entfernen. Dabei sind für die Reinheit des erzeugten p-Xylols verschiedene sich gegenseitig beeinflussende Parameter von Bedeutung, beispielsweise die Verweilzeit des Filterkuchens im Strom des Mediums, der durch den Filterkuchen getrieben wird. Ferner hängt die Reinheit des p-Xylols von der Schüttdichte des Filterkuchens und der auf den Filterkuchen übertragenen Wärmemenge ab, und es ist schließlich von Bedeutung die Durchsatzmenge des gas- oder dampfförmigen oder auch flüssigen inerten Mediums, das durch den Filterkuchen getrieben wird.

einer Verlängerung der Verweilzeit kann man höhere Reinheiten erzielen. Praktisch nähert raan sich jedoch für eine konstante Schichtdicke und einen bestimmten Durchsatz an inertem Medium nur asymptotisch elne.i Höchstwert. Dieser

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Höchstwert liegt beispielsweise bei etwa 90 %₃ wenn mit Luftbelastungen

gearbeitet wird

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Luftbelastungen von etwa ]A0nr/m Filterfläche und Stunde

Noch höhere Reinheiten erreicht man bei Anwendung der vorliegenden Erfindung dann, wenn man die Schüttdichte des Filterkuchens auf Werte von mehr als 0,5 g/cm erhöht - was beispielsweise durch Walzen geschehen kann - und dadurch unter sonst unveränderten Bedingungen die Geschwindigkeit des inerten Mediums im Kuchen steigert und damit gleichzeitig für eine gleichmäßige Strömungsverteilung sorgt. Auf diese Art und W ise kann eine Reinheit von über 99,5 ^l/> schon bei einem relativ niedrigen Durchsatz an inertem Medium von 20 m^/m² Filterfläche und Stunde bei 25 Minuten Verweilzeit erreicht werden. Durch eine Erhöhung des Durchsatzes an inertem Medium kann im übrigen bei sonst gleichen Verhältnissen die erforderliche Verweilzeit verkürzt werden.

Auch die Übertragung von Wärme auf den Oberflächenfilm und auf die Kristalle, z.B. durch Erhöhung der Temperatur des inerten Mediums, wirkt sich fördernd für die Reinheit und/cder in einer Verkürzung der Verweilzeit oder einer Herabsetzung

des erforderlichen Durchsatzes an inertem Medium aus. Vorteilhaft iet es, die Wärme möglichst schnell, d.h. mit hoher Temperaturdifferenz, zu übertragen. Der verunreinigte Film soll nämlich möglichst kurzfristig erwärmt werden, um die Grenzflächenspannungen herabzusetzen. Jedoch soll die Kristalloberfläche nicht den Schmelzpunkt des p-Xylols erreichen, um Abschmelzverluste zu vermeiden.

Die maximal zuzuführende Wärmemenge ist durch die Höhe der zulässigen Abschuielzverluste gegeben, die bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung weniger als 5 % des reinen p-Xylols betragen und entsprechend den gewählten Bedingungen, beliebig verkleinert werden können. Falls ein Teil des reinen p-Xylols in der obersten Schicht des Filterkuchens abschniilzt, so erhöht las ebenfalls die Wirksamkeit des Verfahrens nach der Erfindung.

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Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich betreiben und ist auch für sehr große Kapazitäten anwendbar. Für die Durchführung des Verfahrens eignen sich die für Filtrationen üblichen Apparate, in welchen es möglich ist, inerte Medien durch den Filterkuchen zu schicken, wie z.B. Nutschen, Drehzellenfilter, Bandfilter u.dgl.. Inerte Medien im Sinne der Erfindung sind dabä Gase und Dämpfe, die nicht mit p-Xylol reagieren, oder Flüssigkeiten, die weder mit p-Xylol reagieren noch dieses in nennenswerter Menge lösen. Beispielsweise kommen als inerte Medien Luft, Stickstoff, Wasser, wässrige Lösungen anorganischer und organischer Stoffe, wie Kochsalz, Kalziumchlorid, Methanol, in Frage. Es besteht dabei die Möglichkeit, sowohl eines der genannten Medien als auch mehrere gleichzeitig oder nacheinander anzuwenden.

Durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung kann man bereits in einem einstufigen Verfahren zu sehr reinem p-Xylol kommen. Eine Umkristallisation, TeilaufSchmelzung oder Wäsche ist nicht mehr erforderlich. Dadurch werden nicht nur die Vorteile geringerer Investitionskosten und der Vermeidung zusätzlicher Apparatestufen, sondern auch die Vorteile wesentlich geringeren Energieaufwandes erreicht.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung sei an folgenden Beispielen erläutert:

Beispiel 1

Als Ausgangsmaterial für einen Versuch wurde p-Xylol-Kristallisat mit einem Gehalt von 35 % p-Xylol benutzt. Seine Temperatur betrug -4o ⁰C. 300 g des Kristallisats wurden auf eine auf die Kristalltemperatur gekühlte Glasfilternutsche gebracht und unter Durchleiten eines Luftstromes von 20° C Temperatur und einer Menge von 20 Nni^/n¹" Filterfläche und Stunde durch die Nutsche abgesaugt. Nach bestimmten Zeiten wurden Proben, aus dem Kuchen entnommen und analysiert. Während des Versuchs wurde der Filterkuchen rerel^iaioi·; ffist-jedrückt und egalisiert. Die abgezogene iiutterlauge wurdp= gleichzeitig; _flomessen. DaLr'

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ergaben sich die aus dera beigefügten Schaubild ersichtlichen Werte. Ss wurde nach 24 Minuten bei einer Filtratmenge von ίβ Gewichts-.^, bezogen auf die Ausgangsmenge, eine Reinheit der Kristalle von 99*5 }° p-Xylol nach dem Aufschmelzen errs.Ient; .lie Endreinheit betrug 99* <3 Gewichts-^.

Beispiel 2

Der iui Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde bei der gleichen Luftbela^tung durchgeführt. Jedoch wurde die Luft vor dem Durchtritt durch den Filterkuchen auf 60 C erwärmt. Die Sndreinheit nach de ta Aufschmelzen der Kristalle betrug 99, Ü9 % p-Xylol. mine Reinheit von 99*5 "/■> p-Xylol war bereits nach 6 Minuten bei einer Piltratraenge von lö-Gawichts-^ erreicht.

Beispiel 3

Es wurde wie in den Beispielen 1 und 2 verfahren. Der durch-

ί 2 geleitete Luftstrom betrug jedoch I30 N.ir/m Pilterfläche und Stunde. Die Lufttemperatur betrug 14 G. Die Endreinheit der p-Xylolkristalle nach dem Aufschmelzen war 99*98 % p-Xylol. Bereits nach 5 Minuten Versuchsdauer betrug die Reinheit der Kristalle 99,5 ja p-Xylol bei 16 Gewichts-^ Piltratmenge.

Patentansprüche;

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gewinnung von reinem p-Xylol durch Kristallisation von p-Xylol aus C₀-Arornaten-Gemischen oberhalb des eutektischen Punktes und anschließender Filtration, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Filterkuchen ein inertes Medium getrieben wird, dessen Temperatur mindestens so hoch wie die des Ausgangskristallisats ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Medium gasförmig ist und in einer Menge von mehr als 10 Nm-Vm² Filterfläche und Stunde durch den Filterkuchen geleitet wird.

J5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Medium eine Flüssigkeit ist und in einer Menge von mehr als 1 mr/tst Filterfläche und Stunde durch den Filterkuchen geleitet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttdichte des Filterkuchens während des Durchtreibens des inerten Mediums, z.B. durch Anpressen, auf Werte gebracht wird, die größer als 0,5 g/cnP, bezogen auf die reinen p-Xylol-Kristalle, sind.

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