DE1803694A1 - Einstufiges Verfahren zur kontinuierlichen Isomerisierung von aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen zwecks Herstellung von p-Xylol - Google Patents

Einstufiges Verfahren zur kontinuierlichen Isomerisierung von aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen zwecks Herstellung von p-Xylol

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DE1803694A1 DE19681803694 DE1803694A DE1803694A1 DE 1803694 A1 DE1803694 A1 DE 1803694A1 DE 19681803694 DE19681803694 DE 19681803694 DE 1803694 A DE1803694 A DE 1803694A DE 1803694 A1 DE1803694 A1 DE 1803694A1
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Description

  • "Einstufiges Verfahren zur kontinuierlichen Isomexisierung von aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen zwecks Herstellung von p-Kylol" Die Erfindung betrifft ein einstufiges kontinuierliches Verfähren zur Isomerisierung einer Mischung aus C8-Aromaten, welche Äthylbenzol enthält. Insbesondere betrifft die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von p-Xylol oder einer Mischung aus p-Xylol und o-Xylol.
  • Im grosstechnischen Maßstab erfolgt die Herstellung von p-Xylol üblicherweise mittels eines kontinuierlichen Verfahrens, bei welchem eine Mischung aus C8-Aromaten, welche o-, m- und p-Xylol sowie Äthylbenzol enthält, in Anwesenheit von Wasserstoff und eines Katalysators iaomerisiert wird, welcher aus einem sauren Träger und einer Komponente mit Hydrierungs/Dehydrierungsaktivität besteht. Die aus der Isomerisierungszone abgezogene Reaktionsmischung enthält neben den vorstehend erwähnten Xylolisomeren und nichtumgewandeltem Äthylbenzol auch noch Nebenprodukte, wie Benzol, Toluol, Naphthene und C9- sowie C10-Aromaten. Diese Reaktionsmischung wird anschliessend einer Destillationszone zugerführt, in welcher Verbindungen mit Siedepunkten, die sich von dem Siedepunkt der betreffenden C8-Aromaten unterscheiden, abgetrennt werden. Im wesentlichen werden bei dieser Destillation drei verschiedene Fraktionen erhalten 1) eine leichte Fraktion, welche im wesentlichen aus Verbindungen besteht, die unterhalb den C8-Aromaten sieden und unter anderem aus Benzol, Toluol und Naphthenen besteht, beispielsweise C8-Naphthenen; 2) eine Zwischenfraktion, welche im wesentlichen aus C8-Aromaten mit einem erhbbten Anteil an p-Xylol besteht und 3) eine schwere Fraktion, welche im wesentlichen aus Verbindungen besteht, welche höher als die betreffenden C8-Aromaten sieden, und welche unter anderem C9 sowie C10-Aromaten enthält Die abgetrannte Zwichenfraktion, gegebenenfalls zusammen mit einem Anteil von frischer Isomerisierungsbeschickung, kann anschliessend einer Kristallisationzone zugeleitet werden, in welcher die in dem kombinierten Produkt strom vorhandene Verbindung p-Xylol so weit als wirtschaftlich tragt bar durch Abkühlen auskristallisiert wird. Die Mischung aus C8-Aromaten, welche aus dieser Kristallisationezone abgezogen wird und im wesentlichen eine Mischung aus o-, m- und p-Xylol sowie aus Äthylbenzol mit einem verringerten p-Xylolgehalt ist, wird dann in die Isomerisierungszone zurückgeführt.
  • Wenn man ein übliches Ausgangsmaterial verwendet, welches etwa 80 Gew.% Xylole und etwa 20 Gew.% Ethylbenzol enthält, ao liefert die vorstehend skizzierte kontinuierliche einstufige Isomerisierung eine Ausbeute an p- Xylol, welche höchstens etwa 60 - 70 % beträgt. Diese relativ niedrige Ausbeute an p-Xylol ist übrigens von einer niedrigen Xylolretention begleitet, welche in vielen Pillen nur einen Wert von 0,96 - 0,97 hat, was mit den Verfahrensbsdingungen als solchen zusammenhängt.
  • Unter "Ausbeute an p-Xylol" wird der folgende Ausdruck verstanden : Menge des in der Kristallisationszone abgetrennten p-Xylols x 100 % Menge der dem Isomerisierungsverfahren als Ausgangsmaterial zugeführten C8-Aromaten Unter der "Xylolretention" wird im Rahmen der Erfindung der nachstehende Ausdruck verstanden s Menge der aus der Isomerisierungszone abgesogenen Xylole Menge der der Isomerisierungszone zugeführten Xylole.
  • Es ist ein Siel der vorliegenden Erfindung, dieses Isomerisierungsverfahren hinsichtlich der Ausbeute an. p-Xylol in einer wirtsohaftlich tragbaren Weise zu verbessern.
  • Ausserdem ist es erfindungsgemäss möglich, die kontinuerliche Durchführung des Isomerisierungsverfahrens durch Verlängerung der Lebensdauer des Katalysators zwischen Zwei Regenerierungsbehandlungen zu verbessern.
  • Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Ausbeute an p-Xylol arhöht werden kann, wenn man die Isomerisierung unter solchen Bedingungen durchführt, dass das der Destillationszone zugerführte Reaktionsprodukt eine bestimmte Minimalmenge an C8-Naphthenen enthält und wenn man weiterhin dafür sorgt, dass mindestens ein Teil dieser C8-Naphthene aus der Destillationszone direkt in die Isomerisierungszone zurückgeführt wird. Bei Anwendung dieser kombinierten Massnahmen erhöht sich die Xylolretention bei dem einstufigen Isomerisierungsverfahren.
  • Weiterhin hat sich überraschenderweise gezeigt, dass sich die Lebensdauer des Isomerisierungskatalysators verlängern lässt, wenn während der Isomerisierungsbehandlung sowohl die Temperatur als auch der Druck erhöht werden, falls die Katalysatoraktivitttt in bezug auf die Äthylbenzolunwandlung absinkt. Dieser Sachverhalt wird nachstehend noch im einzelnen erläutert werden.
  • Das erfindungsgemässe einstufige Verfahren zur kontinuierlichen Isomerisierung von aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen zwecks Herstellung von p-Xylol, wobei eine Mischung von zwei oder mehr aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen, die Athylbenzol als eine Komponente enthält, in einer Isomerisierungszone in Gegenwart eines Katalysators, der eine Metallkomponente mit Hydrierungs/Dehydrierungsaktivität sowie ein saures feuerfestes oxydischen Trägermaterial enthält, mit Wasserstoff in Beruhrung gebracht wird, und wobei das Reaktionsprodukt destillativ aufgetrennt, das p-Xylol aus einer der Fraktionen auskristallisiert und gesammelt und eine aromatische C8-Kohlenwasserstoffe enthaltende Mischung mit verminderter p-Xylolkonzentration in die Isomerisierungszone zurückgeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration an C8-Naphthenen in dem der Destillationszone zugeführten Reaktionsproduktstrom durch Einregelung von Temperatur und Wasserstoffpartialdruck in der Isomerisierungszone auf einen Wert im Bereich von 1 - 50 Gew.% eingestellt wird und dass mindestens 10 Gew.% der in der Destillationszone abgetrennten C8-Naphthene direkt in die Isomerisierungszone zurückgeführt werden.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich ganz besonders für die Isomerisierung von technischen Xylolmischungen, wlche ausserdem Äthylbenzol enthalten. Der Äthylbenzolgehalt solcher Mischungen braucht dabei nur 0,5 Gew.% zu betragen0 Mischungen von zwei oder mehr aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen, welche Äthylbenzol als eine Komponente enthalten, können jedoch das Äthylbenzol auch in Konzentrationen von 5 - 40 Gew.% aufweisend Übliche technische aromatische Kohlenwasserstoffmischungen enthalten 10 - 30 Gew.% Äthylbenzol. Gans allgemein kann das erfindungsgemässe Verfahren ftir die Isomerisierung von alkylaromatisohen Kohlenwasser-Stoffen mit mindestens zwei Alkylkohlenstoffatomen und nicht mehr als drei Kohlenstoffatomen in einer einzigen Alkylgruppe angewendet werden.
  • Vorzugsweise soll der in die Destillationszone eingespeist.
  • Reaktionsproduktstrom 5 - 30 Gew% an C8-Naphthenen enthalten.
  • Vorzugsweise werden mindestens 30 Gew.% und insbesondere 50 - 100 Gew.% der C8-Naphthene direkt von der Destillationszone in die Isomerisierungszone zurückgeführt.
  • Diese direkte Zurückührung der C8-Naphthene bedeutet, dass die betreffenden Verbindungen unter Umgehung der Kristallisationezone direkt von der Destillationszone in die Isomerisierungszone eingespeist werden. Eine solche Masenahme hat den Vorteil, dass sich die der Kristallisationszone zugefahrt. Produktmenge nicht vergrössert, wodurch auch die erforderliche Grösse des Kristallisators besinflusst werden könnte, und dass numnmehr die Kristallisation und die Abkühlung nicht bei einer so tiefen Temperatur durchgeführt in werden brauchen, als wenn die betreffenden Naphthene nooh in dem Produktstrom enthalten wären.
  • Durch das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich der Wert.
  • fttr die Xylolretention auf 0.99 - 1,01 erhöhen.
  • Da eine höhere Xylolretention zu einer höheren Ausbeute an p-Xylol führt, lassen sich mittels der erfindungsgemässen Massmahmen in einem kontinuierlichen einstufigen Isomerisierungsverfahren beträchtlich htiliere Ausbeuten an p-Xylol erzielen als das bisher möglich war.
  • Die Abhängigkeit der p-Xylolaubeute von der Xylolretention ergibt sich aus der folgenden Tatsache t Bei einem Ausgangsmaterial mit einem Gehalt von 20 Gew.% Äthylbenzol und 80 Gew.% Xylol ermöglicht eine Erhöhung der Xylolretention von 0,97 auf 1,01 einen Anstieg in der p-Xylolausbeute von etwa 70 % auf etwa 85 %. Obwohl also die Erhöhung des Wertes für die Xylolretention nur geringfügig erscheint, verursacht diese Erhöhung doch eine gans wesentliche Verbesserung der p-Xylolausbeute in der Kristallisationszone.
  • Da sich die Konzentration an C8-Naphthenen in der flüssigen Reaktionsmichung beispielsweise gut durch Gas-Flüssig- Chromatographie bestimmen lässt, kann diese Naphthenkonzentration sehr bequem als kritische Qhr8ess für die Regulierung der Verfahrensbedingungen verwendet werden. Da sich darüber hinaus die Gleichgewichtskonzentration an O8-Naphthenen für ein gegebenes Ausgangsmaterial voraussagen lässt, kannen die richtigen Isomerisierungsbedingungen leicht ausgewählt werden Obwohl die Isomerisierungstemperatur und der Wasserstoffpartialdruck jeder für sich innerhalb eines weiten Bereiches variiert werden können, müssen diese beiden Verfahrensgrössen doch derart aufeinander eingestellt werden, dass die die Isomerisierungszone verlassende Reaktionsmischung den gewünschten Wert für die C8-Naphthenkonzentration aufweist, welche im wesentlichen konstant gehalten werden soll.
  • Durch die Isomerisierungsreaktion werden m- und o-Xylol sowie das Äthylbenzol umgewandelt. Das m- und o-Isomere werden jeweils zu dem p-Isomeren isomerisiert. Die Äthylbenzolumwandlung steht in direkter Beziehung zu der C8-Naphtenkonzentration in der Reaktionsmischung, was bedeutet, dass sich durch eine richtige Auswahl der C8-Naphtenkonzentration in der vorstehend diskutierten Weise die Umwandlungsgrade des Äthylbenzols in der Isomerisierungsbeschickung einregeln lassen. Der Umwandlungsgrad des Äthylbenzols und die Isomerisierung der Xylole ist darüber hinaus von dem speziell angewendeten Katalysator und der Isomerisierungstemperatur abhängig, wie an sich dem Fachmann bekannt ist. Die Auswahl der speziellen C8-Naphtenkonzentration, bei der das Isomerisierungsverfahren durchgeführt wird, hängt unter anderem von dem gewünscbten Äthylbenzolumwandlungsgrad ab Falls eine niedrige Äthylbenzolumwandlung gewählt wird, d.h.
  • wenn der Wert für die Äthylbenzolretention hoch ist, so wird für die Abscheidung des p-Äylols eine grosse Kristallisiervorrichtung erforderlich. Andererseite führt eine hohe Äthylbenzelumwandlung nicht unbedingt zu einer optimalen Ausbeute an p-Xylol. Vorzugsweise werden die Isomerisierungebedingungen so gewählt, dass der Wert für die Äthylbenzolretention im Bereich von 0,4 bis 0,8 und vorzugsweise im Bereich von 0,50 bis 0,75 liegt.
  • Die "Äthylbenzolretention" wird entsprechend wie die Xylolretention durch den nachstehenden Ausdruck definiert: Menge des aus der Isomerisierungszone abgezogenen Äthylbenz Menge des der Isomerisierungszone zugeführten Äthylbenzols Im Verlauf der Isomerisierungsreaktion reichert sich das Äthylbenzol infolge einer Abnahme der Äthylbenzolumwandlung allmählich an. Diese Anreicherung des Äthylbenzols führt in der Folge zu einer Verminderung der Katalysatoraktivität.
  • Dadurch wird auch die p-Xylolgewinnung in der Kristallisationszone beeinträchtigt. Schliesslich nimmt die Äthylbenzolkonzentration in dem Rücklaufstrom so hohe Werte an, dass das Isomeriserungsverfahren abgebrochen und der Katalysator regeneriert und/oder durch frischen Katalysator ersetzt werden muss.
  • Aus wirtschaftlichen Gründen ist eine Unterbrechung des Verfahrens selbst nach 3000 Stunden oder mehr unerwünscht.
  • Ausserdem ist auch ein Ersatz des Isomerisierungskatalysators ungünstig. weil im allgemeinen flir diesen Zweck edelmetallhaltige Katalysatoren verwendet werden. das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, die Katalysatorlebensdauer wesentlich zu verlängern.
  • Im allgemeinen knn man bei katalytisch aktivierten Verfahren einer Abnahme der Katalysatoraktivität durch Erhöhung der Reaktionstemperatur entgegenwirken. Es ist jedoch ein besonderes Merkmal der Xylolisomerisierung, dass diese Massnahme keine günstige Wirkung hat. Durch eine Erhöhung der Isomerisierungstemperatur lässt sich nämlich der Umwandlungsgrad des Äthylbenzols nicht erhöhen, und in manchen Fällen tritt sogar eine Abnahme der Äthylbenzolumwandlung ein, wodurch gleichzeitig die Anreicherung an Äthylbenzol beschleunigt wird. Auch eine Absenkung der Isomerisierungstemperatur hilft hier nicht ab, da die erhöhte Umwandlung des Äthylbenzols durch eine verringerte Isomerisierungsgeschwindigkeit der Xylole begleitet ist, so dass insgesamt bei einer Anlage gegebener Grösse eine niedrigere Ausbeute an p-Xylol erhalten wird0 Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann der Verringerung der Katalysatoraktivität in bezug auf die Äthylbenzolumwandlung entgegengewirkt werden, indem man sowohl die Temperatur als auch den Wasserstoffpartialdruck während der Isomerisierung in solcher Weise erhöht, dass der Japhthengehalt, bei welchem das Verfahren durchgefUhrt wird, in der Reaktionsmischung praktisch konstant bleibt.
  • Es ist ausserordentlich überraschend, dass einer Abnahme der Äthylbenzolumwandlung durch eine Erhöhung der Temperatur nicht entgegengewirkt werden kann, dass aber der Umwandlungsgrad auf dem gleichen Wert gehalten und/odar sogar erhöht werden kann, wenn man die Isomerisierungstemperatur und den Wasserstoffpartialdruck gleichzeitig erhöht.
  • Die Beziehung zwischen Isomerisierungstemperatur und Wasserstoffpartialdruck ergibt sich aus der nachstehenden Gleichung t In dieser Gleichung bedeutet pH2 den Wasserstoffpartialdruck in kg/cm², T die Temperatur in °Kelvin, PC8-Naphthene den Partialdruck der C8-Naphthene und in gleicher Weise PC8-Aromaten den Partialdruck der C8-Aromaten, jeweils in kg/cm².
  • Die Beziehung zwischen den einzelnen Betriebsgrössen gemäss der vorstehenden Gleichung kan wie folgt erläutert werden: Ein Isomerisierungsverfahren0 welches bei einem Gesamtdruck von 20,9 kg/om2 und einer Temperatur von 427 °C bei einer C8-Naphthenkonzentration von 10 % durchgeführt wird, ergibt zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Äthylbenzolkonzentration von 11 % in dem Reaktionsproduktstrom. Wenn zu diesem Zeit punkt die Temperatur auf 440 cc erhöht wird, so beträgt die Äthylbenzolkonzentration nach Einstellung des stationären Zustandes immer noch 11 % im Reaktionsproduktstrom. Die Konzentration der C8-Naphthene hat sich jedoch auf 5 % verringert. Aus der vorstehenden Gleichung kann berechnet werden, dass der Druck gleichzeitig auf 26,5 kg/cm2 erhöht werden muss, damit eine Naphthenkonzentration im Reaktionsproduktstrom von 10 % aufrechterhalten wird. Die gleichzeitige Erhöhung von Temperatur und Druck führt dann zu einer Verringerung der Äthylbenzolkonzentration auf 9 %o Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch sehr gut zur gleichzeitigen Herstellung von o-Xylol und p-Xylol.
  • Sehr günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn das Verfahren derart durchgeführt WiRd9 dass die beiden Xylolisomeren in einem Verhältnis von o-Xylol t p-Xylol im Bereich von 0*5 1 1 bis 1,5 : 1 liegen0 Die Ausbeute an diesen beiden Xylylen beträgt dann für Ausgangsmaterialien, welche etwa 20 bis 30 Gew. % Äthylbenzol enthalten, etwa 85 - 90 Gew. %.
  • Die Xylolausbeute wird dabei durch den nachstehenden Ausdruck definiert Menge der im Verfahren gewonnenen Xylole x 100 ffi Menge der dem Verfahren zugeführten C8-Aromaten Gemäss einer bevorzugten Ausführungsweise wird das erfindungsgemässe Verfahren in einer Anlage durchgeführt, welche eine Iaomersierungszone, eine iestillationszone und eine Kristallisationszone aufweist. Das zu isomerisierende Ausgangsmaterial wird der Isomerisierungszone zusammen mit dem Rücklauf strom aus C8-Naphthenen von der Destillationszone zugeführt. Das Reaktionsprodukt, welches aus der Isomerisierungszone abgezogen wird, wird in die Destillationszone eingespeist, um dort die aromatischen O8-Kohlenwasserstoffe von allen Verbindungen abzutrennen, welche entweder tiefer oder höher sieden. In der Destillationszone werden zunächst die Verbindungen mit einem Siedepunkt unterhalb der aromatischen 08-Kohlenwasserstoffe aus dem Reaktionsproduktstrom abdestilliert, Dies kann in ein oder mehreren Destillationsstufen erfolgen Da die C8-Naphthene zwecks Rückführung in die Isomerisierungszone möglichst vollständig gewonnen werden sollen, können die niedriger siedenden Verbindungen einer weiteren Fraktionierbehandlung unterworfen werden, wenn für ihre Abtrennung aus dem Reaktionsproduktstrom nur eine Destillationsstufe angewendet worden ist. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsweise wird der Reaktionsproduktstrom zunächst abgetoppt, indem man alle Verbindungen abdestilliert, welche unterhalb der C8-Naphthene sieden, worauf anschliessend diese C8-Naphthene aus dem abgetroppten Reaktionsproduktstrom gewonnen werden, indem man diesen einer weiteren Destillationsbehandlung unterwirft. Die so gewonnenen C8-Naphthene werden dann teilweise oder insgesamt direkt in dje Isomerisierungszone zurückgeführt.
  • Der restliche Reaktionsproduktstrom, welcher also erhalten wird, nachdem man die Verbindungen mit einem Siedepunkt unterhalb der aromatischen C8-Kohlenwasserstoffe abdestilliert hat, wird anschliessend fraktioniert, wobei man eine die aromatischen 08-Kohlenwasserstoffe enthaltende Zwischenfraktion und eine schwere traktion erhält, welche im.wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen besteht, die einen Siedepunkt oberhalb der aromatischen 08-Kohlenwasserstoffe in der Zwischenfraktion aufweisen. Die Zwischenfraktion wird dann zwecks Gewinnung von p-Xylol in die Kristallisationszone eingespeist£ Die nach der p-Xylolabtrennung gewonnene Muterflüssigkeit wird in die Isomerisierungszone zurEckgeführt. Vor der Einspeisung in diese Zone kann der Produktstrom mit dem die C8-Naphthene enthaltenden Rücklaufstrom vereinigt werden. Die vorstehend erwähnte schwere Destillatfraktion wird aus dem Verfahren entfernte Falls sowohl o-Xylol als auch p-Xylol aus dem Reaktionsprodukt strom gewonnen werden sollen, wird der Schnittpunkt der Zwischenfraktion derart gewählt, dass sich das o-Xylol in der schweren Fraktion befindet. Da der Siedepunkt von o-Xylol um 6°C höher liegt als derjenige der übrigen C8-Aromaten der Zwischenfraktion, bereitet es keine Schwierigkeiten, diese destillative Abtrennung durchzuführen.
  • Im letzteren Fall wird die schwere Fraktion zwecks Gewinnung des gewünschten o-Xylols einer weiteren Destillationsbehandlung unterworfen.
  • Das zu isomerisierende Ausgangsmaterial kann an irgendeinem Punkt in das Verfahren eingespeist werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn man dieses Ausgangsmaterial mit ehe man letzteres dem Reststrom des Reaktionsproduktes vereinigt, in eine Zwischenfraktion und eine schwere Fraktion auftrennt, und zwar insbesondere dann, wenn sowohl o-Xylol als auch p-Xylol gewonnen werden sollen.
  • Es hat sich weiter gezeigt, dass die in der Destillationszone abgetrennten C8-Naphthene nicht frei von Verunreinigungen zu sein brauchen. Diese Naphthene kannen als Fraktion mit einem Siedebereich zwischen 100 und 135 ° gewonnen werden, weil sich die in einer solchen Fraktion vorliegenden Verbindungen, wie Toluol und/oder C8-Paraffine in dem erfindungsgemässen Isomerisierungsverfahren nicht anreichern.
  • Im Gegensatz hierzu muss Jedoch der Reaktionsproduktetrom von C9-Aromaten und höher siedenden Aromaten befreit werden, da diese Kohlenwasserstoffe bei dem Verfahren nicht umgewandelt werden und sich somit in dem Produktstrom anreichen.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren kann nicht nur für die Isomerisierung eines Gemisches aus einem einzigen aromatischen C8-Kohlenwasserstoff und Äthylbenzol verwendet werden, schdern es ist von besonderer Bedeutung für die Isomerisierung von Mischungen aus 08-Aromaten, welche Äthylbenzol und zwei oder mehr Xylollsomere enthaltene Eine solche Mischung kann beispielsweise 5 - 40 Gew.% Äthylbenzol, 5 - 35 Gew.% o-Xylol, 90 - 70 Gew.% m-Xylol und/oder 5 - 35 Gew.% p-Xylol enthalten.
  • Die vorstehenden Prozentsätze beziehen sich auf die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, welches in das Verfahren eingespeist wird, und nicht auf die Zusammensetzung des der Isomerisierungszone zugeführten Kohlenwasserstofstroms, obwohl auch die Zusammensetzung des zuletzt genannten Produktstromes hinsichtlich der Konzentration an aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen im allgemeinen innerhalb der angegebenen Bereiche liegt.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren kann gewünschtenfalls auch für die Gewinnung von m-Xylol aus der Reaktionsmischung eingesetzt werden. In diesem Fall wird das m-Xylol vor der Abtrennung des p-Xylols aus der Zwischenfraktion unter Verwendung von Mischungen extrahiert, die vorzugsweise aus HF und FF bzw. aus HF und BF3 bestehen. Gemäss einer anderen Ausführungsform lässt sich weniger reine. m-XYlol auch destillativ aus der Mutterlauge gewinnen, welche bei der Abtrennung von p-Xylol anfällt.
  • Die Isomerisierungsreaktion wird bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck durchgeführt. Die Temperatur kann im Bereich von 560 - 500 °C und vorzugsweise von 390 - 460 °C liegen. Der r Wasserstoffdruck kann im Bereich von 5 - 80 kg/cm² und vorzugsweise im Bereich von 8 - 40 kg/cm2 liegen.
  • Während der isomerisierung ist Wasserstoff im Überschuss anwesend.. Geeignete molare Verhältnisse von Wasserstoff su Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial liegen beispielsweise im Bereich von 5 : 1 bis 30 t 1 und vorzugsweise im Bereich von 7 : 1 bis 20 t lo Geeignete Raumgeschwindigkeiten liegen im Bereich von 0,5 - 5 und vorzugsweise von 027 - 2 Volumenteile C8-Aromaten je Volumenteil Katalysator je Stunde.
  • Der Katalysator enthält als Trägermaterial ein saures feuerfestes Oxyd, auf welchem ein Metall mit Hydrierungs/Dehydrierungsaktivität niedergeschlagen ist. Anstelle eines einzigen festen Oxydes kann auch eine Kombination aus zwei oder mehr solcher Oxyde verwendet werden. Vorzugsweise enthalten die sauren Träger mindestens ein festes Oxyd eines Elementes der Gruppe III des Periodischen Systems, wie Boroxyd oder Aluminiumoxyd, und/oder mindestens ein festes Oxyd eines Elementes der Gruppe IV des Periodischen Systems, wie Siliciumdioxyd oder Zirkondioxyd. Diese Oxyde können auch mit anderen festen Metalloxyden, wie Magnesiumoxyd oder Thoriumoxyd, vermischt sein. Geeignete saure Trägermatenahen sind beispielsweise Aluminiumoxyd, welches ein Halogen wie Fluor, enthält, oowie Gemische aus Silioiumdioxyd und Aluminiumoxyd, z.B. amorphe Siliciumdioxyd und Aluminiumoxyd enthaltende Spaltkatalysatoren oder kristalline Aluminosilicatzeolithe, ferner Trägermaterialien auf der Grundlage von Siliciumdioxyd, wie Gemische aus Siliciumdioxyd und Zirkonoxyd, Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd-Magnesiumoxyd, Siliciumdioxyd-Titanoxyd und ähnliche Gemische dieser Art. Gemische aus Silciumdioxyd und Aluminiumoxyd sowie ihre Herstellung sind an sich bekannt. Auch kristalline Aluminosilicate sowie ihre Struktur und Herstellung sind oft in der Literatur beschrieben worden. Besondere gut eignen eich fllr die Isomerisierung von aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen Zeolithe, welche im allgemeinen als Paujasite bezeichnet werden und ein molares Verhältnis von Siliciumdioxyd zu Aluminiumoxyd oberhalb 3 t 1 autweisen. Vorzugsweise sollen derartige Aluminiumsilicate einen Natriumgehalt von weniger als 3 Gew.%, ausgedrückt als Na2O, aufweioen. Im Rahmen der Erfindung sind Aluminosilicate mit einem Iatriumgehalt von weniger als 1 Gew.% besonders bevorzugt.
  • Mit besonderen Vorteil werden im Rahmen der Erfindung Katalysatoren eingesetzt, deren Trägermaterial aus amorphem Siliciumdioxyd-Aluminiwnoxyd bestehen und 10 - 70 Gew.
  • und insbesondere 30 - 60 Gew.% Aluminiumoxyd enthalten. Weiterhin eignen sich besondere gut Aluminiumoxyde, welche 1 - 3 Gew.
  • Fluor enthalten.
  • Als Komponente mit Hydrier/Dehydrierungsaktivität wird vor zugsweise ein Metall der Gruppe VIII des Periodischen Systems der Elemente eingesetzt, wie Nickel, Kobalt, Platin oder Palladium. Platin iEt dabei besonders bevorzugt Diese Metalle der Gruppe VIII können auch in Verbindung mit anderen Metallen eingesetzt werden Die Menge der Komponente mit Hydrierungs/ Dehydrierungsaktivität kann innerhalb weiter Grenzen aohwanken, doch beträgt die Konzentration im allgemeinen 0,1 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des sauren Trägermaterials.
  • Falls besonders aktive Metalle, wie Platin, eingesetzt werden, sind im allgemeinen Konzentrationen von 0,1 - 2,5 Gew.
  • bezogen auf das Gewicht des sauren Trägermaterials, ausreichend Wenn der eingesetzte Isomerisierungskatalysator schliesslich regeneriert werden muss, wird er vorzugsweise gemäss dem nachstehenden mehrstufigen Verfahrens schema behandelt s Mindestens 5-stündiges Erhitzen des Katalysators in einer Inertatmosphäre bei Atmosphärendruck und einer Temperatur oberhalb 350 °C, allmähliche Erhöhung des Sauerstoffgehalte der Atmosphäre bis auf einen Wert oberhalb 2 Vol.% Sauerstoff, wobei der Katalysator mindestens 5 Stunden lang unter diesen Bedingungen behandelt wird anschliessende schnelle Erhöhung (innerhalb eines Zeitraumes von weniger ale 2 1/2 Stunden) des Sauerstoffgehaltes bis auf einen Wert oberhalb 20 Vol.%, wobei der Katalysator etwa eine Stunde oder weniger unter diesen Bedingungen behandelt wird. Anschliessend wird der Sauerstoffgehalt auf unterhalb 1 Vol.% verringert und die Temperatur gleichzeitig auf 450 °C erhöht. Nach Erreichen dieser Temperatur wird der Sauerstoffgehalt verhältnismässig schnell, dohd innerhalb etwa 4 Stunden, nochmals auf 20 Vol. erhöht und der Katalysator wird mindestens 5 Stunden lang unter diesen Bedingungen weiterbehandelt. Nach dem AbkUhlen auf Raumtemperatur ist der Katalysator erneut ein satzfähig Die Anwendung dieser Behandlungsfolge ist auch für einen frischen Katalysator vorteilhaft, um so die Katalysatoraktivität zu erhöhen.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren wird einstufig durchgeführt.
  • Wenn die Isomerisierungsreaktion in zwei oder mehr Reaktoren durchgeführt wird, so wird das Verfahren trotzdem als einstufig betrachtet, wenn der Druck in praktisch allen Reaktoren der gleiche ist abgesehen von dem üblichen Druckabfall im Katalysatorbett. Bei einem Einstufenverfahren wird vorzugsweise in Jedem Reaktor der gleiche Katalysator verwendet, doch ist diese Bedingung nicht obligatorisch.
  • Beispiel 1 Eine Mischung aus C8-Aromaten wird unter den nachstehenden Bedingungen isomerisiert: Temperatur .............. 427°C Druck (abs.) ............ 14,2 Molverhältnis H2/C8-Aromaten . .. . 10 : 1 Raumgeschwindigkeit' bezogen auf C8-Aromaten ..................0,93 ml.ml-1.h-1 Der Katalysator enthält 0,35 Gew.% Platin als Komponente mit Hydrierungs/Dehydrierungsaktivität und einen sauren Träger, der aus 98 Gew.% Aluminiumoxyd sowie 2 Gew.% Fluor besteht Die nachstehende Tabelle zeigt die Zusammensetzung des die Isomerisierungszone verlassenden Reaktionsproduktstromes und die dieser Isomerisierungszone zugeführte Beschickung und zwar mit und ohne Rückführungs von C8-Naphthenen. Der Rückführungsstrom zu der Isomerisierungszone enthält etwa 5 % solcher C8-Naphthene.
  • Tabelle I
    ohne Naphthenkreis- mit Naphthenkreis-
    laufführung laufführung
    Zusammen-
    setrung: Baschik- Produkt Beschik- Produkt
    Gew.% kung aus kung aus
    Isomeri- Isomeri- Isomeri- Isomeri-
    sierungs sierungs- sierungs- sierungs-
    zone zone zone zone
    Fraktion
    <100°C 3,1 0,2 3,9
    C8-Naphthene - 4,@ 4,7 4,1
    Benzol - @ - 1,0
    Toluol - @ 1,2 2,2
    Ethylbenzol 18,5 10/ 67,0 10,3
    n-Xylol 8,9 18,1 8,5 18,0
    m Alyol 50,6 41,8 47,4 40,6
    o-Xylol 22,0 19,2 21,1 18,7
    C9-und
    C10-Aromaten - 0,8 - 1,2
    Xylol- 0,97 1,01
    retention
    Infolge der direkten Rückführung der Naphtene erhöht sich die Xylolretention von 0,97 auf 1,01. Bei einer kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens bewirkt dieser erhöhte Wert für die Xylolretention auch ein Ansteigen der p-ylolausbeute ir. der Kristallisationszone.
  • Beispiel 2 Dieses Beispiel erläutert den Einfluss von Druck und Temperatur auf die t1iylbenzolumwandlung in Abhängigkeit von der Naphthenkonzentration Es werden drei Versuche mit einem einmaligen Überleiten über den Kettelysator durchgeführt, wobei ein im Handel erhätlioher Katalysator angewendet wird, welcher 0,35 Gew.% Platin auf einem Träger aus Siliciumdioxyd und Aluminiumoxyd enthält. Der Gesamtdruck und die Temperatur werden derart eingeregelt, dass die Konzentration an C8-Naphthenen in dem Reaktionsproduktstrom konstant gehalten wird, und zwar beim ersten Versuch auf 5 Gew0%, beim zweiten Versuch auf etwa 10 Gew.% und beim dritten Versuch auf etwa 20 Gew.%.
  • Als Ausgangsmaterial wird eine Mischung aus C8-Aromaten eingesetzt, welche 18,5 Gew.% Äthylbenzol, 9,0 Gew.% p-Xylol, 50,1 Gew.% m-Xylol und 22,1 Gew.% o-Xylol enthält.
  • Ausserdem liegen in der Mischung kleine Anteile an Toluol und C9-C10-Aromaten vor. Zu diesem Ausgangsmaterial wird eine solche Menge an C8-Naphthenen zugesetzt, dass die Mischung zu Beginn der Versuche die gewunsohte Naphthenkonzentration von 5 bzw. 10 bzw. 20 Gew.% aufweist.
  • Das molare Verhältnis von Wasserstoff zu den C8-Aromaten beträgt 10 : 1 und die stündliche flüssige Raumgeschwindigkeit, bezogen auf die C8-Aromaten, beträgt 0,93 mlm.ml-1.h-1.
  • Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabel-1e II zusammengestellt und sie werden ferner durch die Figuren 1 und 2 graphisch erläutert.
  • In Fig. 1 1 ist der prozentuale Gewichtsanteil von p-Xylol in den Xylolen, welche im Reaktionsproduktstrom enthalten sind, gegen die Isomerisierungstemperatur aufgetragen In entsprechender Weise ist in Fig. 2 der prozentuale Gewichtsanteil an Äthylbenzol in dem Gemisch der C8-Aromaten gegen die Isomerisierungstemperatur aufgetragen.
  • Die Linien A, B und C C geben die Ergebnisse für eine konstante C8-Naphthenkonzentration von 20 Gew.% bzw. 10 Gew.% bzw. 5 Gew.% wieder.
  • Tabelle II
    C8-
    Naph-
    then-
    gehalt 5 Gew.% 10 Gew.% 20 Gew.%
    der Be
    schik-
    ung
    Tempe- Ge- p- EBZ* Ge- p- EBZ* Ge- p- EBZ*
    ratur, samt- Xylol** samt- Xylol** samt- Xylol**
    °C druck Gew.% Gew.% druck Gew.% Gew.% druck Gew.% Gew.%
    kg/cm² kg/cm² kg/cm²
    407 - - - - - - 17,8 2,9 11,6
    411 12,0 22,15 15,3 - - - - - -
    414 - - - 15,8 22,0 12,95 - - -
    420 - - - 18,9 22,7 11,5 23,3 23,4 9,8
    427 14,5 22,8 12,8 20.9 23,4 10,7 26,0 23,9 9,5
    435 - - - 24,9 23,4 9,9 - - -
    440 20,9 23,8 10,75 - - - - - -
    * EBZ = Äthylbenzol als Prozentsatz der C8-Aromaten ** p-Xylol als Prozentsatz der Xylole Aus den vorstehenden Daten kann entnommen werden, dass die Äthylbenzolumwandlung mit ansteigendem Gehalt an C8-Naphthanen gleichfalls anwächst und dass die Äthylumwandlung auch mit steigender Temperatur anwächst, wenn die Konzentration der C8-Naphthene konstant gehalten wird0 Beispiel 3 Die Versuche von Beispiel 2 werden bei Aufrechterhaltung von zwei verschiedenen C8-Naphthenkonzentrationen unter Verwendung eines im Handel erhätlichen Katalysators wiederholt, welcher 0,35 Gew.% Platin auf Aluminiumoxyd als Trägermaterial enthält und welcher mit NH4HF bis zur Erreichung einer Fluorkonzentration von etwa 2 Gew.% imprägniert worden ist.
  • Das eingesetzte Ausgansmaterial besteht aus 18,5 Gew.% Äthylbenzol, 8,9 Gew.% p-Xylol (10,9 Gew.% p-Xylol, bezogen auf den Gesamtgehalt an Xylonen). 50,6 Gew.% m-Xylol und 22,0 Gew.% o-Xylol. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle III zusammengestellt.
  • Tabelle III
    C8-
    Naph-
    then-
    gehalt 5 Gew.% 20 Gew.%
    der Be-
    schi-
    Kung
    Tempe- Ge- p- EBZ* Ge- p- EBZ*
    ratur, samt- Xylol** samt- Xylol**
    °C druck Gew.% Gew.% druck Gew.% Gew.%
    kg/cm² kg/cm²
    407 11,5 20,7 15,3 19,0 19,4 13,2
    dto 12,9 21,4 14,3 - - -
    420 - - - 22,0 20,7 12,4
    dto. - - - 23,0 21,2 11,8
    427 15,1 22,4 13,6 25,7 22,2 10,9
    dto 16,1 22,6 13,1 - - -
    435 - - - 29,0 23,0 10,1
    440 20,9 23,6 10,9 - - -
    * EBZ = Äthylbenzol als Prozentsatz der C8-Aromaten ** p-Xylol als Prozentsatz der Xylole Aus diesen Ergebnissen kann entnommen werden, dass sie Äthylbenzolumwandlung bei konstanter C8-Naphthenkonzentration mit steigender Temperatur anwächst, unabhängig von der Art des verwendeten Katalysators.
  • Beispiel 4 Dieses Beispiel erläutert den Einfluss einer Erhöhung sowohl von Temperatur als auch Druck während der Isomerisierungs auf den Gehalt des Reaktionsproduktstromes an Äthylbenzol.
  • Die in Beispiel 2 beschriebene Mischung aus C8-Aromaten wird unter dos dort beschriebenen Reaktionsbedingungen und unter Verwendung des gleichen Katalysators isomerisiert.
  • Der Gehalt an C8-Naphthenen des Ausgangsmaterials wird auf etwa 10 Gew. % eingestellt. Die Isomerisierungsreaktion wird bei einer Temperatur von 427 cc und einem Gesamtdruck von 20,9 kg/cm² begonnen Nach etwa einer Stunde beträgt die Äthylbenzolkonzentration des Reaktionsproduktstromes etwa 9 Gew.% Im Verlauf von 800 Stunden erhöht sich die Äthylbenzolkonzentration in diesem Reaktionsproduktstrom allmählich auf 11 Gew.%. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur auf 440 °C erhöht, während Jedoch der Gesamtdruck konstant gehalten wird0 Diese Massnahme führt zu einem Absinken der C8-Naphthenkonzentration auf 5 Gew. %, wrend der Äthylbenzolgehalt auf 11 % stehen bleibt Dann wird auch der Druck erhöht, und zwar auf einen Gesamtdruck von 26,5 kg/cm². Nach Erreichen des stationären Zustandes beträgt die Äthylbenzolkonzentration wiederum nur 9 %, während der Gehalt an C8-Naphthenen auf 10 % angestiegen ist.
  • Tabelle IV
    r . I
    Gesant C8-Nafihthenet Xempe- XB8 im Produt-
    drucks ratur, Strom,
    kg/cm2 Cs-maph%hene at" I Gew.% oo Xw.%
    dmÄcEr, Bew,Sb oF t3t;rom,
    20§g 10 427 ii,' Irrrr 11 (nach 600 h)
    f f
    5 5 440 1196 (nach 801 h)
    2 10 440 Ç (m 802 h)
    zeigt die Veränderung Beispiel 5 Eine Mischung aus 21,3 Gew.% Äthylbenzol, 20,7 Gew.% p-Xylol, 41,0 Gew.% m-Xylol und 17,0 Gew.% o-Xylol wird in einer halbtechnischen Versuchsanlage isomerisiert, welche aus einer Isomerisierungszone, einer Destillationszone und einer Kristallisationszone besteht.
  • Das Ausgangsmaterial wird der Versuchs anlage über die Kristallisationszone zugeführt, indem man das Ausgangsmaterial mit dem aus der Destillationszone abgezogenen Produktstrom vereinigt.
  • Der aus der Isomerisierungszone abgezogene Produkt strom wird in die Destillationszone eingespeist. In dieser Zone wird eine leichte Fraktion, welche unterhalb 100 0C siedet, abgetrennt und ausserdem wird von dem abgetoppten Isomerisierungsprodukt eine zweite Fraktion mit einem Siedebereich 7cn 100 - 133 cc abgetrennt, welche aus C8-Naphthenen, Toluol und einer geringen Menge an C8-Paraffinen besteht. Diese zweite Fraktion wird direkt in die Isomerisierungszone zurückgeführt. Die zurückgeführte Fraktion wird dabei mit dem die aromatischen C8-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Strom mit vermindertem -Xylolgehalt aus der Kristallisationszone vereinigt. Diese Kohlenwasserstofmischung, welche nachstehend in der Tabelle als "Beschickung" bezeichnet wird, wird in der Isomerisierungszone unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Katalysators isomerisiert, der 0,35 Gew.% Platin auf einem Träger aus 50 % SiO2 und 50 % A1203 e.nthältO Die Isomerisierungstemperatur und der Wasserstoffpartialdruck werden so eingestellt, dass die Konzentration an C8-Naphthanen in dem Reaktionsproduktstrom etwa 10 Gew.% beträgt.
  • Der in der Destilationszone nach Abtrennung der leichten Fraktion und nach Abtrennung der C8-Naphthene anfallende Restproduktstrom wird von den aromatischen C9/C10-Kohlenwasserstoffen und höher siedenden Verbindungen befreit, welche aus der Anlage abgezogen werden, und der dann verbleibende Reetstrom wird zwecks Gewinnung von p-Xylol in die Kristallisationszone eingespeiste Die dabei erhaltene Ausbeute an p-Xylol beträgt et"ia 80 Gew.%.
  • Es werden drei verschiedene Versuche unter Anwendung verschiedener Bedingungen bezüglich Temperatur, Druck und Raumgeschwindigkeit durchgeführt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.
  • Tabelle V
    Temperatur, °C 427 414 445
    Druck (abs.), kg/cm² 19,0 14,8 24,8
    Molverhältnis H2/C8-Aromaten 10 10 10
    LHSV, 1 1-1. h-1
    (flüssige ständliche Raum- 0,93 0,93 2
    geschwindigkeit)
    Reaktionsprodukt, Gew.% Beschik-
    kung
    Fraktion <100°C - 1,4 1,3 1,4
    C8.-Naphthene* 9,8 11,6 10,0 10,1
    Toluol 0,9 1,3 1,5 1,4
    Äthylbenzol 12,5 8,5 9,0 9,5
    p-Xylol 7,7 17,0 16,8 16,7
    m-Xylol 48,1 39,8 41,0 40,6
    o-Xylol 21,0 18,9 19,5 19,5
    C9/X10-Aromaten - 1,5 0,9 0,8
    Xylolretention 0,99 1,00 1,00
    Gehalt an p-Xylol, Gew.% 22,4 21,7 21,7
    bezogen auf Xylole
    Äthylbenzolretention 0,67 0,72 0,76
    (Äthylbenzol 14,0 10,1 10,4 11,0
    (p-Xylol 8,6 20,3 19,5 19,4
    C8-Aromaten (m-Xylol 53,9 47,3 47,5 47,0
    (o-Xylol 23,5 22,4 22,6 22,6
    p-Xylolausbeute, % 79 82 80
    *) einschl. einer kleinen Menge C8-Paraffine Aus diesen Ergebnissen lässt sich ableiten, dass Raumgeschwindigkeiten von 2 1.1-1.h-1 und höher gewählt werden können, ohne dass dadurch die p-Xylolausbeute beeinträchtigt wird.
  • Beispiel 6 Die Versuche von Beispiel 5 werden zwecks gleichzeitigter Herstellung von o-Xylol und p-Xylol in einem Verhältnis von 0,714 : 1 wiederholt. Die der Versuchsanlage zugeführte Mischung aus C8-Kohlenwasserstoffen besteht aus 22 Gew.% Äthylbenzol und 78 Gew.% Xylolen. Dieses Ausgangsmaterial wird in die Destillationszone eingespeist, indem man es mit der abgetoppten und von C8-Naphthenen befreien Reaktionsmischung vereinigt. Um das o-Xylol zu isolieren, werden die Destillationsbedingungen etwas angeändert. Das o-Xylol wird aus dem Gemisch von Ausgangsmaterial und Reaktionsproduktstrom zusammen mit den aromatischen C9/C10-Kohlenwasserstoffen abgetrennt. Die so erhaltene schwere Fraktion wird dann zwecks Gewinnung von o-Xylol nochmals destilliert.
  • Die dabei erzielten Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.
  • Tabelle VI
    Temperatur, °C 423 427
    Druck (abs.), kg/cm² 17,9 19
    Molverhältnis H2/C8-Aromaten 10 10
    LHSV, 1 1-1. h-1
    (flüssige ständliche Raum- 0,93 0,93
    geschwindigkeit)
    Reaktionsprodukt, Gew.% Beschik-
    kung
    Fraktion <100°C - 1,8 2,5
    C8.-Naphthene* 9,7 11,4 11,1
    Toluol 0,9 1,4 1,5
    Äthylbenzol 15,6 9,1 8,7
    p-Xylol 9,4 17,7 17,4
    m-Xylol 52,0 39,8 39,6
    o-Xylol 12,4 17,5 17,5
    C9/X10-Aromaten 1,3 1,7
    Xylolretention 1,01 1,01
    Gehalt an p-Xylol, Gew.% 23,3 23,4
    bezogen auf Xylole
    Äthylbenzolretention 0,58 0,56
    o-und p-Xyloausbeute, Gew.% 85 83
    *) einschlieslich einer kleinen Menge C8-Paraffine Beispiel 7 :Die Versuche von Bespiel 6 werden zwecks Gewinnung von o-Xylol und p-Xylol in einen Verhältnis von 1,3 : 1 wiederholt. Es werden solche Reaktionsbedingungen gewählt, dass die Konzentration an C8-Naphthenen in dem Reaktionsproduktstrom bei dem einen Versuch 10 Gew.% und bei dem anderen Versuch 15 Gew.% beträgt. Das in die Destillationszone eingespeiste Ausgangsmaterial besteht aus 22 Gew.% Äthylbenzol, 21.3 Gew.% p-Xylol, 41,2 Gew.% m-Xylol und 15,5 Gew.% o-Xylol.
  • Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.
  • Tabelle flI
    Temperatur, °C 407 400
    Druck (abs.), kg/cm² 13 14,3
    Molverhältnis H2/C8-Aromaten 10 10
    LHSV, 1 1-1. h-1
    (flüssige ständliche Raumgeschwin- 0,93 0,93
    digkeit)
    Reaktionsprodukt, Gew.% Beschik- Beschik-
    kung kung
    Fraktion <100°C 0,1 1,4 0,2 1,5
    C8.-Naphthene* 9,6 10,1 16,0 16,7
    Toluol 0,9 1,6 17,8 9,8
    Äthylbenzol 20,6 11,6 17,8 9,8
    p-Xylol 9,4 17,3 8,9 16,3
    m-Xylol 57,2 40,2 54,0 38,5
    o-Xylol 2,2 15,9 2,2 14,2
    C9/X10-Aromaten - 1,9 - 1,7
    Xylolretention 1,07 1,06
    Gehalt an p-Xylol, be- 23,6 23,6
    zogen auf Xylole, Gew.%
    Äthylbenzolretention 0,56 23,6
    (Äthylbenzol 23,0 13,6 21,5 12,4
    (p-Xylol 10,5 20,4 10,7 20,7
    C8-Aromaten (m-Xylol 64 47,3 65,1 48,9
    (o-Xylol 2,5 18,7 2,7 18,0
    o- und p-Xylolausbeute,Gew.% 88 88
    *) einschlieslich einer kleinen Menge C8-Paraffine

Claims (25)

  1. Patentansprüche 1. Einstufiges Verfahren zur kontinuierlichen Isomerisierung von aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen zwecke Herstellung von p-Xylol, wobei eine Mischung von zwei oder mehr aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen, die Äthylbenzol als eine Komponents enthält, in einer Isomerisierungszone in Gegenwart eines Katalysators. der eine Metallkomponente mit Hydrierungs/Dehydrierungsaktivität sowie ein saures.
  2. feuerfestes, oxydisches Trägermaterial enthält, mit Wasserstoff in Berührung gebracht wird, und wobei das Reaktionsprodukt destillativ aufgetrennt, das p-Xylol aus einer der Fraktionen auskristallisiert und gesammelt und eine aromatische C8-Kohlenwaserstoffs enthaltende Mischung mit verminderter p-Xylolkonzentration in die Isomerisierungszone zurückgeführt wird* d a d u r o h g e k e n n -z e i c h n e t, dass die Konzentration an C8-Naphthenen in dem der Destillationszone zugeführten Reaktionsproduktstrom durch Einregulierung von Temperatur und Wasserstoffpartialdruck in der Isomerisierungszone atif einen Wert im Bereich von 1 - 50 Gew.% eingestellt wird und dass mindestens 10 Gew. % der in der Destillationszone abgetrennten C-Naphthene direkt in die Isomerisierungszone zurückgeführt werden0 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der C8-Naphthene in dem der Destillationszone zugeführten Reaktionsproduktstrom 5 - 30 Gew.% beträgt.
  3. 30 Verfahren nach Anspruch 1. und 2, dadurch gekennzeichnet, dass 50-100% der in der Destillationszone agbetrennten C8-Naphthene direkt in die Isomerisierungszone zurückgeführt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der C8-Naphthene in dem der Destillationszcne zugeführten Reaktionsproduktstrom auf einen Wert eingestellt wird, welcher einer Äthylbenzolretention im Bereich von 0,4-0,8, vorzugsweise von 0,50-0,75 entspricht.
  5. 50 Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der absinkenden Katalysatoraktivität durch gleichzeitige Erhöhung von Temperatur und Wasserstoffpartialdruck unter Konstanthaltung der Konzentration an C8-Naphthenen im Reaktionsproduktstrom entgegengewirkt wird.
  6. 6.Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Temperatur und Wasserstoffpartialdruck entsprechend der nachstehenden Beziehung eingeregelt werden t in welcher g den Wasserstoffpartialdruck in kg/cm², T die absolute Temperatur in °Kelvin, PC8-Naphthene den Partialdruck dieser Naphthene in kg/cm² und DC8-Aromaten den Partialdruck dieser Aromaten in kg/cm² bedeutet.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Reaktionsproduktrom zunächst die Verbinzungen mit einen iedepunkt unterhalb der C8-Naphthenfraktion abdestilliert werden und dass anschliessend diese Naphthene aus der getoppten Reaktionsmischung destillativ abgetrennt werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die C8-Naphthene in der Destillationszone als Fraktion mit einem Siedebersioh von 100 « 135 0C gewonnen werden¢ 9.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isomerisierungstemperatur im Bereich von 360-500°C liegt.
  10. 10t Verfahren nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffpartialdruck in der Isomerisierungszone einen Wert im Bereich von 5 - 80 kg/cm² hat.
  11. 11, Verfahren nach Anspruch 1 - 10, dadurch- gekennzeichnet, dass der von den C8-Naphthenen betreite Reaktionsproduktstrom durch Fraktionierung in eine im wesentlichen aus aromatisohen C8-Kohlenwasserstoffen bestehende Zwischenfraktion mit erhöhter p-Xylokonzentration und in eine schwere Fraktion aufgetrennt wird, welche im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen mit einem höheren Siedepunkt als die als Zwischenfraktion abgetrennten C8-Komponenten besteht.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das in der schweren Fraktion erhaltene c-Xylol destillativ daraus abgetrennt wird,
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, das die Zwischenfraktion zwecks Gewinnung von p-Xylol in eine Kristallisationszone eingespeist wird,
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Restanteil der Zwischenfraktion mit verminderter p-Xylolkonzentration in die Isomerisierungszone zurückgeführt wird
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 144 dadurch gekennzeichnet, dass der rückgeführte Anteil der Zwischenfraktion vor der Einspeisung in die Isomerisierungszone mit dem aus C8-Naphthenen bestehenden Rückstrom aus der Destillationszone vereinigt wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial für die Isomerisierung mit dem von niedrig siedenden Komponenten und den C8-Naphthenen befreiten Reaktionsproduktstrom vereinigt wird, ehe man diesen in die Zwischenfraktion und in eine schwere Fraktion auftrennt.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 19 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenfraktion vor der Abtrennung des p-Xylols zwecks Gewinnung von m-Xylol mit einer Mischung aus HF und BF3 bzw. aus HF und PF5 extrahiert wird.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zu isomerisierende Mischung aus aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen 5-40 Gew.% Äthylbenzol enthält.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 1-18, dadurch gekennzeichnet, dass die zu isomerisierende Mischung aus aromatischen C8-Kohlenwasserstoffen 5-35 Gew. c-Xylol, 30-70 Gew.% m-Xylol und,/oder 5 - 35 Gew.% p-Xylol enthält.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 1-19, dadurch gekennzeichnet, dass dor Isomerisierungskatalysator mindestens ein festes Oxyd eines Elementes der Gruppe III und/oder mindestens ein festes Oxyd eines Elementes der Gruppe IV des Periodischen Systems der Elemente enthält.
  21. 210 Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Isomerisierungskatalysator halogenhaltiges Aluminiumoxyd als Trägerkomponente enthält.
  22. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Al2O3-Trägerkomponente 1 - 3 Gew0% Fluor enthält.
  23. 23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Isomerisierungskatalysator ein Gemisch aus SiO2 und Al2O3 als Trägerkomponente enthält.
  24. 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daas die Trägerkomponente zu 10 - 70 Gew.% aus Aluminiumoxyd besteht.
  25. 25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, das der Isomerisierungskatalysator als Komponente mit Hydrierungs/Dehydrierungsaktivität ein Metall der Gruppe VIII des Periodischen Systems der Elemente enthält, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,1 bis 2,5 Gew.%.
    L e e r s e i t e
DE1803694A 1967-10-19 1968-10-17 Verfahren zur kontinuierlichen Isomerisierung von aromatischen C8 - Kohlenwasserstoffen zwecks Herstellung von p-Xylol Expired DE1803694C3 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2125676A1 (de) * 1970-05-26 1971-12-02 Shell Int Research Verfahren zur Isomerisierung von alkylaromatischen Kohlenwasserstoffen
DE2829805A1 (de) * 1977-09-14 1979-03-15 Atlantic Richfield Co Verfahren zur isomerisierung von alkylaromatischen kohlenwasserstoffen mit 8 kohlenstoffatomen

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GB1171865A (en) 1969-11-26
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