DE1643929C3 - Verfahren zum Trennen von aromatischen Isomeren - Google Patents

Description

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wendungeines Extraklionslösungsmittelsdurchgefiihrt, das als ionogenes Lösungsmittel wirkt, z. B.

_R: HX: 2AIX₃ =-(R-H)* (Al₂X₇) , und das zu extrahierende Material protoniert:

m-XyloI I (R -H)(Al₂X₇) ; HX * (R-H)- + 2(AIX₁)- t (m-Xylol-H)· (2)

wobei HX zum Protonieren des m-Xylols ^l .jützt wird und sich das protonierte m-Xyloi bevor'··« in dem ionogenen Extraktions-Lösungsrr.iti^ i*^ct Da die übrigen Verbindungen im Ausgan^r^-tru! nicht protoniert werden, bildet sich ein Zwt r ;,asenprodukt, d h. eine ionogene und eine kn licnif; Phase, wobei die Konzentration des protonieru- m-Xylols in der ionischen Phase größer als in der kovalenlen Phase ist. Die ionogene Phase kann dann als Extraktphasc gewonnen werden und das m-Xylol nach verschiedenen Methoden daraus isoliert werden, beispielsweise durch Vakuumdestillation oder vorzugsweise durch Extraktion mit Benzol, welches gleichzeitig zum Regene rieren des Lösungsmittels dient nach der Gleichung:

(R-H)' t- 2(AlX₄)- + (m-Xylol—H)' \- Benzol _i(R-H)' (2AlX₇)- 4- HX + (Benzol 829

\- m-Xylol)

(3)

m-Xylol anschließend durch Destillation der Benzolextraktphase isoliert.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich verschiedene Trennungen durchführen. Im allgemeinen lassen sich Ausgangsmaterialien trennen, welche isomere aikyisubstituierte Benzoie, diaikyisubsiiiuierte Naphthaline und Gemische derselben im C₈ bis Cjo-Bereich enthalten. Das abzutrennende Isomere bzw. die abzutrennende Verbindung ist die Substanz mit der im Vergleich zum übrigen Ausgangsmaterial größten Basizität. Bevorzugte Ausgangsmaterialien sind Gemische der isomeren alkylsubstituierten Benzole mit 8 bis 12 C-Atomen, vorzugsweise aikyisubstituierte Benzole mit 8- bis 10 C-Atomen und besonders Gemische der isomeren alkylsubstituierten

f 1 rr*3 A.

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materialien und daraus zu extrahierende Verbindungen sind beispielsweise: m-Xylol aus Cg-Isomeren, Mesitylen aus Cg-Isomeren, Isoduren aus C_]t-Isomeren, ^Hexamethylbenzol aus einem Methylbenzole ent- |hältenden Gemisch. Auf die gleiche Weise können am jstarksten basische Verbindungen aus C₈- bis C₉-•||u"ömen protoniert und extrahiert werden. IfWDie für das erfindungsgemäße Verfahren verwendfibären Extraktionslösungsmittel sind allgemein daiSurcn gekennzeichnet, daß sie eine ternäre flüssige llplditionsverbindung der allgrmeinen Formel R: HX : '&ki% enthalten, in welcher X Chlor oder Brom ist ||ΐίηΦ R eine flüssige aH_visubstituierte aromatische ^|rbihdung der Benzol- oder Naphthalinreihe darstellt und mindestens ebenso basisch wie das zu extrahierende Material ist. Zweckmäßig ist R ein alkylsubstituiertes Benzol oder alkylsubstituiertes Naphthalin im C_H- bis C^-Bereich und besonders ein Alkylbenzol mil 8 bis 12 C-Atomen. Die Wahl von R hängt von dem abzutrennenden Mater:.' ab, da R mindestens so basisch wie dieses Material und vorzugsweise noch stärker basisch sein muß.

Geeignete aromatische Verbindungen sind die folgenden, welche in der Reihenfolge steigend- . Basizität aufgeführt sind: m-Xylol, Pseudocumol (1 2,4-Trirnethylbenzol), Hemimellitol (1,2,3-Trimethylbeiizol), Durol (1,2,3,5-Tetramethylbenzol), MeM-tylen (1,3,5-Trimethylbenzol), Prehnitol 1,2,3,4-Tetramethylbenzol), Isodurol (1,2,3,5-Tetramethylbenzol), Peniamethylbenzol und Hexamethylhenzol. Weitere geeignete Verbindungen sindlsopropylben/ol, 1,3,5-Dimethyläthylbenzol, die Äthyltoluole, Methylnaphthalin oder Dimethylnaphthalin. So kann bei der Extraktion von m-Xylol aus einem Strom von C„-Isomeren R beispielsweise aus m-Xyloi bestehen, jedoch wird es vorgezogen, daß R stärker buv h als m-Xylol und mindestens so basisch wie PseudocumH (1.2.4-Trimethylbenzol) ist, beispielsweise also aus Mcitylen, Isodurol oder Hexamethylbenzol besteht.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbaren ternaien Additionsverbindungen können dadurch hergestellt werden, daß man die aromatische Verbindung unter trocknem Stickstoff mit einem stöchiometrischen Überschuß von Aluminiumhalogenid vermischt und anschließend Halogenwasserstoffgas durch das Gemisch leitet. Das dabei erhaltene flüssige Produkt besteht aus der reinen ternären Verbindung, welche mit gelöstem Halogenwasserstoff und Aluminiumhalogenid gesättigt ist (bei Sättigung sind diese Verbindungen in geringen Mengen vorhanden). Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer stärker basischen Verbindung besteht das in, daß man von einer Verbindung wie Pseudocumol ausgeht, auf 'iie beschriebene Weise die ternäre Additionsverbindung bildet und die ternäre Verbindung auf etwa 50 bis 6O⁰C erwärmt. Bei diesen Temperaturen isomerisiert das Pseudocumol bei nur unwesentlichen Nebenreaktionen quantitativ zu Mesitylen. Die ternäre Additionsverbindung ist in einer Stickstoffatmosphäre bei 250C außerordentlich beständig und kann unter diesen Bedingungen lange aufbewahrt werden. Durch Wasser werden dieternären Additionsverbindungen rasch hydrolysiert, wobei sich ein Zweiphasenprodukt bildet, d. h. eine die aromatische Verbindung enthaltende organische Phase und eine das hyjratisierte Aluminiumhalogenid und Halogenwasserstoff enthaltende wäßrige Phase.

nip ternäre Aüditionsverbindunj» bildet sich im Verhältnis 1:1:2 entsprechend R : HX : 2.MX₃. Die ternäre Verbindung kann jedoch überschüssiges R in einem solchen l'mfang lösen, daß das Molverhältnis von R zu^r ternären Verbindung im Extraktionslösungsmittel zwischen 1: 1 und 3 : 1, vorzugsweise zwischen 2,5:1 und 1,5:1 und besonders zwischen 2,1: 1 und 1,9 : 1 liegen kann.

Es ist bekannt, daß das Extraktionsverfahren in Gegenwart von halogenwasserstoff neben der ternären Verbindung durchgeführt wird. Bezogen auf das zu extrahierende Material ist der Halogenwasserstoff im allgemeinen in einem Molverhältnis von 0.2:1 bis 5,0:1, vorzugsweise von 0,75:1 bis 2:1 und besonders von 1: 1 bis 1,1: 1 zugegen. Bei diesen

Molverhältnissen wird der Halogenwasserstoff zweck- 18 einem Kühler 19 und von dort durch eine Leitung 20

mäßig so verwendet, daß ein Halogenwasserstoff- einer Lösungsmittclrückg.^innungskolonnc 21 zuge-

gasdruck von etwa 0,2 bis JO atm und besonders von führt. Die Lösungsmittelrückgewinnung kann in einer

1 bis 10 atm erzeugt wird. einfachen Extraktionszone oder, wie dargestellt, in

Unter normalen Arbeitsbedingungen wird durch 5 einer mehrstufigen FlüssigcXtraktionszone durcheine Erhöhung des Halogenwasserstoffgasdruckes in geführt werden. Die Lösungsrnitlclrückgewinnungsder EXtraktionszohe die Geschwindigkeit und der kolonne 21 kann mit Temperaturen von etwa 0 bis Grad der Protonation der am stärksten basischen 6O⁰C, verzugsweise von 5 bis 25^C, und Atmosphären-Verbindung im Ausgängsmaterial erhöht und dadurch druck betrieben werden. Die Fxtraktphase aus der die Leistung des Extraktionsverfahrens gesteigert. io Extraktionszone 11 wird mit Benzol aus einer Lei-

Das Molverhältnis der ternären Verbindung im tung 22 zusammengebracht, welches das m-Xylol aus

Extraktionslösungsmittel zu dem zu extrahierenden dem ionogenen Lösungsmittel extrahiert (da kein

Material, z. B. m-Xylol in einem Strom von C„-Aro- HCI-Druck aufrechterhalten wird, kann das m-Xylol

maten, beträgt etwa 0,3:1 bis 3,0:1 und Vorzugs- deproloniert und mit Benzol extrahiert werden),

weise 1:1 bis 1,6: 1. Die Temperatur in der Extrak- 15 Das Extraktionslösungsmiltel wird durch die Lei-

tionszone ist nicht kritisch, solange die ternäre Ver- tung 12 abgezogen und in die Lxtraktionszone Il

bindung in der flüssigen Phase bleibt. Normalerweise zurückgeführt. Das Gemisch von Benzol und m-Xylol

liegt die Temperatur zwischen etwa -20'C und wird durch eine I.tung 23 abgezogen und einem

4 50 C. vorzugsweise zwischen —10^cC und \ 30 C. Schnellerhitzer 24 zugeführt, wo restliches HCI voll-

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform 20 ständig entfernt und durch emc Leitung 25 zurückder Erfindung führt man die Extraktion in einer mehr- geführt wird Das Gemisch wird dann ourch eine stufigen Flüssig-Flüssig-Extraktionskolonne unter Leitung 26 einem Wasserwäscher 27 zugeführt, ·νο gleichzeitiger Gegenstromwäsche mit Benzol durch, restliches Lxlraktionslösungsmitlel hydrolysiert und um die Anzahl der zur Erzielung eines sehr reinen durch eine Leitung 29 entfernt wird. Durch eine Produktes erforderlichen Extraktionsstufen wesent- 25 Lehr ^yg 28 wird das Gemisch dann einer Destillationslich zu verringern. Der zum Waschen verwendete kolonne 30 zugeführt, wo m-Xylol in praktisch reiner Benzolstrom wird in einem Molverhältnis zum Ge- Form über eine Leitung 31 gewonnen wird; das oben samtausgangsmalerial von etwa 3:1 bis 12:1 und durch die Leitung22 abgezogene Benzol wird zur vorzugsweise von 3 : 1 bis 8 : 1 eingeführt. Der Benzol- weiteren Verwendung in die Lösungsmiltelrückgewaschstrom dient zum Auswaschen von kovalenten 30 winnungskolonne 21 zurückgeführt.
Verbindungen aus der ionogenen Phase, wodurch der Die restlichen C „-Isomeren, d. h. o-Xylol, p-Xylol erzielbare Trenngrad erhöht wird. Die Verwendung von und Äthylbenzol, welche die Extraktionszonc 11 zuBenzol als Waschlösungsmittel wird gegenüber an- sammen mit Benzol über eine Leitung 15 verlassen, deren aromatischen Lösungsmitteln bevorzugt, da werden zur HCl-Entfernung einem Schnellerhitzer 32 hierbei unerwünschte Nebenreaktionen vermieden 35 zugeführt (das HCl wird durch eine Leitung 34 zurückwerden, geführt), dann durch eine Leitung 33 in einen Wasser-

Die Erfindung wird im folgenden anhand der wäscher 35 geleitet, wo restliches Extraktionslösungs-

F ig. 1 näher erläutert, in welcher ein Extraktions- mittel hydrolysiert und durcii eine Leitung 37 entfernt

verfahren für m-Xylol schematisch dargestellt ist. wird, und schließlich durch eine Leitung 36 in eine

F i g. 2 und 3 geben die Wirkung des Halogenwasser- 40 Destillationskolonne 38 eingeführt, wo die C„-Iso-

stoffgasdruckes auf den Extraktionsprozeß und den meren zur weiteren Reinigung und Trennung über

Einfluß des Benzolwaschstromes wieder. eine Leitung 39 gewonnen werden; das über die

Nach dem in Fig. 1 gezeigten Schema wird ein Leitung 13 oben abgezogene Benzol wird als Wasch-

Strom von aromatischen Cg-Isomeren, der m-Xylol, st! om in die Extraktionszone 11 zurückgeführt.

o-Xylol, p-Xylol und Äthylbenzol im Molverhältnis 45 Bei einer Abwandlung dieses Verfahrens (nicht dar-

von etwa 2:1:1:1 enthält, durch eine Leitung 10 gestellt) können der Schnellerhitzer *5 und die

in eine Flüssigextraktionszone 11 eingeführt. Durch Lösungsmittelrückgewinnungskolonne 21 Kombiniert

eine Leitung 12 wird benzolgesättigtes Extraktions- und mit einer Temperatur von etwa 40 bis 70⁰C und

lösungsmittel oben in die Zone 11 und durch eine einem Teilvakuum von etwa 0,1 bis 0,5 atm betrieben

Leitung 13 ein Waschbenzolstrom unten in die Zone ils" werden, um das Benzol in der Kolonne zu kochen und

eingeführt. Der Gasdruck wird durch Einführen gleichzeitig HCI zur Rückführung auszutreiben,

von HCI durch eine Leitung 40 aufrechterhalten. Das Die Beispiele erläutern das Verfahren der Erfindung. Extraklionslösungsmittel hat eine größere Dichte als
die anwesenden Aromaten (C₆ und C„) und fällt

durch die Extraktion-szone nach unten, wobei es 55 „ . . . _

protoniertes m-Xylol bevorzugt löst, während die β e 1 s ρ 1 e 1 1
Aromaten, d. h. Benzol und die anderen Cg-Isomeren

nach oben steigen, wobei das Benzol die gelösten Ein Beispiel für den vorstehend beschriebenen Kreis-

C₈-I.^comeren aus der ionogem η Phase auswäscht. prozeß ist nachstehend in Form von Tabellen gegeben.

Durch eine Leitung 14 wird eine benzolgesättigtes 60 Die Tabellen zeigen das vollständige Malerialgleich-

Extraktionslösungsmittel und m-Xylol enthaltende gewicht für die in dem erfindungsgemäßen Verfahren

Extraktphase und durch eine Leitung 15 eine Benzol verwendete Anlage, wobei sich die Eezugszahlen auf

und C₈-Isomere enthaltende Raffinatphase abgezogen. F i g. 1 beziehen. Das Extraktionslösungsmittel be-

Die Extraktphase wird einem Schnellerhitzer 16 zu- stand aus einer benzolgesättigten ternären Mesitylen:

geführt, welcher mit etwa 40 bis 100"C und 0,01 6₅ HCl: 2AlCl₃-Verbindung. Es wurde so viel HCI zu-

bk 0,5 atm arbeitet, wo überscnüssiges HCl ab- geführt, daß in der Extraktionszone 1 atm HCI-

gedampft und durch eine Leitung 17 zurückgeführt Gasdruck erzielt wurde. Die Temperatur in der

wird Die Fxtrnklphase wird dann durch eine Leitung rxtraktionszone betrup 0 C.

Extraktionskolonne, 11

Materialstrom Eingeführt

Abgezogen

Ausgangsmaterial, 10
'Lösungsmittel, 12

Waschbenzol, 13

Extraktphase, 14 —

Raffinatphase, 15 —

Lösungsmittel-Regenerierkolonne, 21

4OTdIe m-Xylol 60 Teile C_g-isomere SO Teile Lösungsmittel 300 Teile Benzol . 5 Teile m-Xylol 500 Teile Benzol 0,5 Teile C_e-Isomere

50 Teile Lösungsmittel 300 Teile Benzol 36,2 Teile m-Xylol 1,0 Teile Cg-Isomere 500 Teile Benzol 59 Teile C_e-Isomere 8,8 Teile m-Xylol

Materialstrom Eingeführt

Abgezogen

Extraktphase, 20

Extraktionsbenzol, 22 Lösungsmittel, 12

5OTeUe Lösungsmittel 300 Teile Benzol 36,2 Teile m-Xylol 1,0 Teile Cg-Isomere

400 Teile Benzol 1 Teil m-Xylol

Benzol/m-Xylol-Mischung, 23 — Destillationsturm, 30

300Taile Benzol 50 Teile Lösungsmittel 5 Teile m-Xylol 400 Teile Benzol 32,2 Teile m-Xylol 1,0 Teile Cg-Isomere

Materialstrom Eingeführt

Abgezogen

eingeführtes Material, 28

400 Teile Benzol 32,2 Teile m-Xylol 1,0 Teile Cg-Isomere

j oben abgezogenes Material, 22	unten abgezogenes Material, 39	5 S	—	400 Teile Benzol
j	j j I		1,0 Teile m-Xylol
j unten abgezogenes Material, 31	—	31,2 Teile m-Xylol
i j		1,0 Teile Ct-Isomere
		0,2 Teile Benzol
1 \ Destillationsturm, 38
Materialstrom	Eingeführt
eingeführtes Material, 36	500 Teile Benzol
	59 Teile C,-Isomere
	8,8 Teile m-Xylol
j oben abgezogenes Material, 13	—	500 Teile Benzol
j		0,5 Teile Ct-lsomere
—	59 Teile Ct-Isomere
	8,8 Teile m-Xylol
	0,4 Teile Benzol

10

Hieraus geht hervor, daß das aus der Leitung 23 gewonnene m-Xylol eine ziemlich hohe Reinheit von beispielsweise über 95% aufweist.

Beispiel 2

EinfiVS des Halogenwasserstoffgasdruckes
&uf die Abtrennung von m-Xylol

In F i g. 2 ist der Einfluß des HCl-Gasdruckesjauf die Verteilung von m-XySol zwischen den beiden Phasen gezeigt, welche bei Einstellung des Gleichgewichts eines Gemisches aus Mesitylen: HCl: 2AlCl₃, Benzol und m-Xylol gebildet werden. Es wurden vermiedene Versuche durchgeführt, bei welchen 5 ml txtraktionslösiuigsuiittel Mesifylen: HCl: 2AlCl₃ zur Entfernung aller HCl-Spuren mit Vakuum behandelt ■nd dann mit einer Benzol/m-Xylol-Mischung versetzt »urden. Die Versuche wurden mit und ohne HCl-CJberschuß zur Erzeugung eines HCl-Gasdruckesdurchfeführt. Es ist ersichtlich, daß die Verteilung von fi-Xylol zwischen den beiden Phasen in Abwesenheit ♦on HCl-Gasdruck (A) praktisch keine Abtrennung auläßt. Wenn jedoch ein ausreichender HCl-Überlchuß (B) vorhanden ist, um einen HCl-Gasdruck ton 1 atm zu erzeugen, wird ein bestimmtes Verteilt ngsverhältnis von m-Xylol zwischen den Phasen erhalten, üei weiterer Erhöhung des HCl-Gasdruckes würde der Anstieg der Kurve B weiter verringert und der Grad der Verteilung von m-Xylol zwischen den Phasen erhöht werden. Alle Punkte wurden bei 25⁰C und auf lösungsmittelfreier Basis bestimmt. Nach Einstellung des Gleichgewichts wurde die untere Phase mehrmals nacheinander mit 10 ml aliquoten Benzolanteilen gewaschen. Aliquote Teile der oberen und unteren Phase wurden nach Hydrolyse der unteren

ίο Phase quantitativ mit Hilfe der Gaschromatographie untersucht.

Beispiel 3

Einfluß der Abwesenheit von Benzol
im Extraktionslö^ungsmittel

Ein Extraktionslösungsmittel aus Mesitylen: HCl: 2AlCl₃ wurde mit verschiedenen synthetischen Gemischen aus C₈-Aromaten zusammengebracht, welche

ao 5 25, 42, 55 und 93% m-Xylol enthielten und im übrigen zu gleichen Teilen aus p-Xylol, o-Xylol und Äthylbenzol bestanden. Das Gleichgewicht wurde bei O⁰C und 1 atm HCl-Gasdruck eingestellt. Die Trennung von m-Xylol zwischen der oberen und der unteren

*5 Phase ist in Tabelle 1 für alle 5 Versuche gezeigt. Die Analysen wurden wie in Beispiel 2 durchgeführt.

Tabelle 1

Versuch Nr.

% m-Xylol in oberer Phase

1 4,7

2 22,3

3 41,6

4 52,7

5 92,6

fl«\ _ (% m-Xylol in untere;' Phase) ( % m-Xylol in oberer Phase)

% m-Xylol in unterer Phase

6,4
27,3
44,8
59,6
94,2

(% C, in oberer Phase) (% C₈ in unterer Phase)

1,37
1,31
1,21
1,33
1,35

V /„ m-Aylui m ooerer rnasc) ( y_a u_{B m} unterer Phase)

Ein höherer Faktor/? zeigt eine stärkere Trennung zwischen m-Xylol und den anderen C.-Isomeren

Beispiel 4 Einfluß der Anwesenheit von Benzol im Extraktionslösungsmittel

Es wurden die gleichen Versuche wie in Beispiel 3 durchgeführt, jedoch wurde das Extraktionslösungsmittel Mesitylen:HCL:2AlCl₃ mit 10ml Benzol gesättigt. Die Trennung von m-Xylol zwischen der oberen und unteren Phase in den einzelnen Versuchen ist m Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Versuch Nr.	% m-Xylol in oberer Phase	% m-Xylol in unterer Phase	β	% Zunahme von ß*)
1	3,6	24,5	8,5	520
2	14,7	39,3	3,8	190
3	33,0	70,0	4,7	290
4	54,2	84,2	4,5	250
5	67,1	92,0	5,6	3OC

*) Verglichen mit β in Beispiel 3.

Aus einem Vergleich der in Beispiel 3 und 4 erhaltenen Ergebnisse geht hervor, daß durch ein benzolgewtttgtes Extraktionslösungsmittel die Konzentration von m-Xylol in der unteren Phase im Vergleich zur Konzentration in der oberen Phase wesentlich erhöht wird. Dies wird durch eine starke Erhöhung des Faktors β in Beispiel 4 gegenüber Beispiel 3 angezeigt.

Beispiel 5

Einfluß eines Benzolwaschstromes
in einer Flüssigextraktionskolonne

In F i g. 3 ist der Einfluß von im Gegenstrom durch die Flüssigextraktionszone geführtem Waschbenzol gezeigt. Die dargestellten Phasenverhältnisse wurden bei 0⁰C und I atm HCl-Gasdruck bestimmt. Nach Einstellung de* Gleichgewichts wurde die Phasenverteilung wie in Beispiel 2 analysiert. Die Ergebnisse wurden auf extraktionslösungsmittelfreier Basis aufgetragen (als Extraktionslösungsmittel wurde mit Benzol gesättigtes Mesitylen: HCl: 2 AlCl_a verwendet). Die Indifferenzlinie (I) stellt eine gleiche Verteilung von C₈-Isomeren, d. h. o-Xylol, p-Xylol und Äthylbenzol, zwischen den Phasen dar. Die tatsächliche Phasenverteilung dieser drei Isomeren ist jedoch durch die Linie A wiedergegeben. Die Linien B, C und D geben die Phasenvevteilung nach dem Waschen jeder Stufe mit Benzol in Molverhältnissen von, etwa 4:1, 5:1 und 6:1, bezogen auf die Gesamtmole C_a-Aromaten in der Kolonne, wieder. Es ist ersichtlich, daß der Anstieg der die Verteilung der C₈-IsO-meren in den Phasen darstellenden Linien B, C und D mit zunehmendem Verhältnis von Waschbenzol stark abnimmt. Umgekehrt würde der Anstieg mit abnehmendem Verhältnis von Waschbenzol zunehmen. Hieraus kann gefolgert werden, daß die theoretisch zur Erzielung einer gewünschten Trennung erforderliche Anzahl von Extraktionsstufen mit zunehmendem Verhältnis von Waschbenzol abnimmt. Wenn beispielsweise in der Extraktphase eine Cg-Isomerkonzentration von 0,33% erwünscht ist, sind ausgehend von der Indifferenzlinie(I) in Fig. 3 (welche eine bessere Voraussetzung als die tatsächliche Isomerverteilung ist) in absteigender Richtung 8 bzw. 5 bzw. 4 Extraktionsstufen für die Linien B bzw. C bzw. D erforderlich.

Beispiel 6

Isolierung von m-Xylol aus der Extraktphase

Es wurden zwei Versuche zur Bestimmung der Isolierbarkeit von m-Xylol aus einet Extraktphase durchgeführt. In diesen Versuchen wurde praktisch reines m-Xylol aus einer 50 Teile (Mesitylen H)⁺ (Al₂Cl₇)-, 40 Teile HCl, 50 Teile m-Xylol und 300 Teile Benzol enthaltenden Phase gewonnen.

a) Regenerierung bei 50⁰C und
Atmosphärendruck unter Stickstoff

5,0 nil (Mesitylen HHAI₂CI₇) , 2,0 ml (1,72 g) m-Xylol und 10,0 ml Benzol wurden bei 0" C ver-

einigt und dann bis zur Gleichgewichtseinstelluiig HCl von 1 atm eingeleitet.

Die Probe wurde dann unter Durchleitung von Stickstoff auf 50³C erwärmt und schnell mit 6mal 20 ml Waschbenzol extrahiert. Die oberen Phasen

ao wurden abgetrennt und auf m-Xylol untersucht. Die verbleibende Phase enthielt nach der Hydrolyse 80,5% Benzol und 19,5% Mesitylen bei nicht nachweisbaren Mengen von Ca-Aromaten. Die Extrakte 6, 5, \ und 3 enthielten 0,00, 0,03, 0,16 und 0,10 g

as m-Xylol. Der erste Extrakt enthielt m-Xylol in einer Reinheit von über 99% (bezogen auf Cg-Aromaten). Hieraus geht hervor, daß keine Isomerisierung von m-Xylol stattfand.

b) Vakuumdestillation

0,00603 g-Mol (Mesitylen H)KAl₂Ci₇)-, 0,00407 g-Mol m-Xylol und 0,0497 g-Mol Benzol wurden vereinigt und mit genau 255 (Normal) ml gasförmigem HCl (0,0105 g-Mol) bei O⁰C bis zum Gleich-

gewicht verrührt. Die Probe wurde dann unter Verwendung eines Trockeneisabscheiders und eines Abscheiders mit flüssigem Stickstoff genau 4 Minuten im Hochvakuum auf 25° C erhitzt. Der Abscheider mit flüssigem Stickstoff enthielt 290 (Normal) ml

Gas (HCl plus etwas Benzol) und der Trockeneisabscheider enthielt 4,2 g einer Mischung von 92,7% Benzol, 6,3% m-Xylol und 0,2% einiger C „-Aromaten gaschromatographisch bestimmt. Die verbleibende (Mesitylen H)⁺(A1₂C1₇)--Phase wurde hydrolysiert und

die erhaltene organische Phase analysiert. Sie enthielt 0,27% Benzol, 1,06% m-Xylol, 98,5% Mesitylen urd 0,04% C₉-Aromaten. In der unteren Phase befanden sich weniger als 3 % des eingesetzten m-XyloIs.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Extraktionslösungsmittels aus einer ternären Verbindung der allgemeinen Formel R : HX : 2AlX11, Patentansprüche: worin R ein alkylsubstituierter aromatischer Kohlen wasserstoff, der mit dem Aluminiumhalogenid einen 5 mindestens ebenso stabilen Komplex wie der zu

1. Verfahren zum Trennen von isomeren Alkyl- extrahierende alkylsubstituierte Aromat bilden muß, benzolen mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und/oder und X Chlor oder Brom isc, und Durchführung der Dialkylnaphthalinen durch Extraktion mit einem Extraktion in Gegenwart von Halogenwasserstoff, Lösungsmittel, bestehend aus einer ternären Korn- das heißt Chlor- oder Bromwasserstoff, trennen lassen. plexverbindung der Formel R: HX: 2AIX₁₁, in io Es wurde nun überraschend gefunden, daß die der R einen Alkylaromaten, der eine stabilere Qualität der Trennung durch Zusatz von Benzol zum Komplexverbindung ergibt als der abzutrennende oben beschriebenen Extruktionsrnittel ganz erheblich Aromat und X Chlor oder Brom bedeuten, d a- verbessert werden kann.

durch gekennzeichnet, daß man die Darüber hinaus wurde gefunden, daß mit dem erExtraktion in Gegenwart von Benzol durchführt. 15 findungsgemäßen Verfahren nicht nur isomere Alkyl-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- aro.na:«.-n mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen sondern kennzeichnet, daß man als Extraktionslösungs- auch Alkylaromaten mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen mittel eine benzolgesättigte Lösung der ternären und/oder Dialkylnaphthaline aufgetrennt werden Komplexverbindung einsetzt. können.

20 Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Trennen von isomeren Alkylben/olen mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und/oder Dialkylnaphthalinen durch Extraktion mit einem Lösungsmittel, bestehend aus einer ternären Komplexverbindung der Formel 35 R: HX: 2AlX₃, in der R einen Alkylaromaten der

eine stabilere Komplexverbindung ergibt als der

abzutrennende Aromat und X Chlor oder Brom bedeuten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Extraktion in Gegenwart von Benzol durchführt. 30 In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird als Extraktionslösungsmittel eine benzolgesättigte Lösung der ternären Komplexverbindung eingesetzt.

Die vorliegende Erfindung betrifft 'ie Trennung Das beim Verfahren der Erfindung eingesetzte

von Gemischen von aromatischen Is >meren durch Extraktionslösungsmittel wird dadurch hergestellt, ein Flüssigextraktionsverfahren, in welchem aroma- 35 daß man die ternäre Verbindung mit Benzol vermischt, tische Isomere durch selektive Protonierung getrennt bis sich eine zweite Phase zu bilden beginnt. Das Aufwerden können. treten einer zweiten Phase ist ein Zeichen dafür, daß Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zum die ternäre Verbindung mit Benzol gesättigt ist. Das Trennen von m-Xylol von seinen C₈-Isomeren ge- Molverhälf"is von Benzol zur ternär*n Verbindung eignet, jedoch können entsprechende Trennungen 40 beträgt dabei mindestens 7: 1 und vorzugsweise auch bei C₈ bis C₂₀-Isomeren und Mischungen der- 8: 1 bis 10: 1. Benzol wird verwendet, da viele andere selben durchgeführt werden. Im Falle der Trennung aromatische Verbindungen leicht zu Nebenreaktionen der Xylole bildet m-Xylol gewöhnlich den Haupt- führen, welche üiedurchzuführendeTrennunghemmen. bestandteil, z.B. etwa 20 bis 80%, der Ströme von Bei dei. erfindungsgemäßen Verfahren wird die aromatischen Cg-Isomeren. Die einzelnen Isomeren 45 Tatsache genutzt, daß aromatische Verbindungen werden als Zwischenprodukte für die Faserherstellung verschiedene Basizitätsgrade aufweisen und daß es verwendet, wobei p-Xylol die umfangreichste Ver- möglich ist, die am stärksten basische Verbindung Wendung findet. Die Isolierung von p-Xylol durch in einem diese Verbindung und andere Verbindungen nfraktionierte Kristallisation wird durch die Anwese- enthaltenden Gemisch bevorzugt zu protonieren. heit von m-Xylol erschwert. p-Xylo! und m-Xylol 50 Unter der Basizität einer Verbindung wird im vorbilden ein Eutektikum, welches die Ausbeute an liegenden Fall das Bestreben der Verbindung zur p_-Xylol auf etwa 50% begrenzt. Ebenso können Aufnahme eines Protons verstanden, d. h., je größer Äthylbenzol und o-Xylol nur in Ausbeuten von etwa die Basizität ist, desto größer ist das Bestreben, 50 b'^s 75°/ kyw SO⁰/ Kolifrt wp.rHpn Narh rjpr vnr- pin Prntnn aiif7iinphmpn und nrntnniprt 711 wprHsm

Hegenden Erfindung kann man nun m-Xylol in einer 55 Eine Übersicht über die relative Basizität von Methyl-Ausbeute und Reinheit von über 90% von seinen benzolen und eine M bode zur Bestimmung der Isomeren trennen. Infolgedessen lassen sich anschlie- Basizität ist von Ehrenson in J. Am. Chem. ßend auch die anderen Xylolisomeren in Ausbeuten Soc, Bd. 84, S. 2681 bis 2687 (1962) gegeben. Ent- von über 90% isolieren und man kann beispielsweise sprechende Angaben für Dialkylnaphthaline finden die fraktionierte Kristallisation von p-Xylol bei 6° sich bei 01 a h und Schleyer in »Carbonium niedrigeren Temperaturen durchführen. Weiterhin Ions«, Bd. 2, 1970, herausgegeben von Wiley-Inter- •teht damit nun auch m-Xylol in großen Mengen und science.

mit hohem Reinheitsgrad als wertvolles chemisches Die am stärksten basische Verbindung eines GeZwischenprodukt zur Verfügung, während es bisher misches kann also bevorzugt protoniert und isoliert nur unter Nutzung seines Heizwertes verbrann; wurde. 65 werden. So wird beispielsweise in einem Strom von Es ist bekannt, daß sich Isomerengemische von C_e-Aromaten m-Xylol bevorzugt protoniert, da es •lkylsubstituierten Benzolen mit 8 bis 10 C-Atomen eine wesentlich größere Basizität als alle übrigen durch Flüssigkeitsextraktion unter Verwendung eines C₈-Isomeren hat. Das Verfahren wird unter Ver-