DE1810029A1 - Verfahren zur Extraktionstrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

1810029 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B 3987

JAPAN GAS-CHEMICAL COMPANY, INC., 2-1-1, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, TOKYO/ JAPAN

Verfahren zur Extraktionstrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen

b Zusatz zur deutschen Patentanmeldung Nr. J 30988 IV/12o

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktionstrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer Fluorwasserstoffphase, in dem ein Gemisch, das zwei oder mehr aromatische Kohlenwasserstoffe mit voneinander verschiedener Basizität enthält, mit einem Extraktionsmittel in Berührung gebracht wird, das aus Fluorwasserstoff und Bortrifluorid besteht.

Dr.Fi/Br.

909825/1520

Gegenstand der deutschen Patentanmeldung J 30 988 IV B-120 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Extraktionstrennung von m-Xylol aus einem Xylolgemisch, das aus m-Xylol und wenigstens einem Xylolisomeren, das nicht mit m-Xylol identisch ist, einschließlich Äthylbenzol, besteht, wobei das Xylolgemisch, das Rücklauf m-Xylol, · Verdünnungsmittel, Bortrifluorid und flüssiger Fluorwasserstoff in einen m-Xylolextraktor gegeben wird und m-Xylol nach einem kontin" ierlich arbeitenden Gegenstromextraktionsverfahren extrahiert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß m-Xylol aus dem Xylolgemisch unter solchen Bedingungen selektiv extrahiert wird, daß das Molverhältnis Bortrifluorid zu Fluorwasserstoff im Fluor wasserstoff extrakt, der aus dem m-Xylolextraktor abgezogen wurde, Ύ , d.h. die Xylolkonzentra- ■ tion in der Kohlenwasserstoffphase im Fluor wasser stoffextraktabkugssektor (letzte Stufe) und β , d.h. das Molverhältnis von m-Xylol zu Bortrifluorid im Fluor wasserst off extrakt im wesentlichen der Y - ß -

Beziehung, wie sie in einem Diagramm der Abb. 2-4 wiedergegeben ist, erfüllen.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die Trennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in hoher Ausbeute und Reinheit ohne Rücklauf von m-Xylol möglich ist, wobei dieser Schritt bis jetzt als zwingende Notwendigkeit angesehen wurde.

3987 909825/152 0

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktionstrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer Fluorwasserstoffphase, indem ein Gemisch« das zwei oder mehr aromatische Kohlenwasserstoffe mit voneinander verschiedener PasL ii U enthält, mit einem Extraktionsmittel, das aus Fluorwasserstoff und Bortrifluorid besteht, in Berührung gebracht wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß aromatische Kohlenwasserstoffe ohne wesentlichen Rücklauf der zu extrahierenden aromatischen Kohlenwasserstoffe der Extraktionstrennung unterworfen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Extraktionstrennung von m-Xylol

aus C₀-Fraktionen aromatischer Kohlenwasserstoffe anwendbar. Es ist ο

weiterhin anwendbar für die Extraktionstrennung von Mesitylen aus Cq-Fraktionen aromatischer Kohlenwasserstoffe und für die Extrakti.,üötrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit hohem Siedepunkt, aus Gemischen von Xylol und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit hohem Siedepunkt.

Für die Extraktionstrennung derartiger aromatischer Kohlenwasserstoffe liefert die Erfindung ein Verfahren zur Trennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in höherer Ausbeute und Reinheit als zuvor, wobei ohne Rücklauf gearbeitet wird. Rücklauf wurde bis jetzt als unbedingt notwendig angesehen.

9098 25/1520

Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung des oben erwähnten Verfahrens zur Extraktionstrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen. Durch diese Verbesserung ist es nicht mehr notwendig, das überschüssige Verdünnungsmittel zurückzugewinnen und eine Zusatzeinrichtung anzubringen, die mit dem Rücklauf in Verbindung steht. Dementsprechend erhöht es die Kapazität des Extraktionssystems
und vermindert die Betriebsanforderungen.

Es sind zahlreiche Versuche durchgeführt worden, um einen Bestandteil aus aromatischen Kohlenwasserstoffen unter Verwendung eines
Bortrifluorid-Fluorwasser stoff-Extraktionsmittels selektiv zu extrahieren. Dem Inhalt dieses Patentes kommen die US-Patente 2 521 444, 2 727 078 und 2 848 518 am nächsten. Das US-Patent 2 521.444 be-

von

trifft ein Verfahren zur Trennung/ Isomerengemischen niederer Dialkylbenzole unter Verwendung eines Bortrifluorid-Fluorwasserstoff-Extraktionsmittels, wobei eine Anzahl von Extraktoren in Serie geschaltet werden und jedem Extraktor das Bortrifluorid-Fluorwasserstoff-Extraktionsmittel zugeführt wird. Dies ist jedoch ein primitives Verfahren. Das US -Patent 2 727 078 betrifft ein Verfahren zur Trennung von m-Xylol aus einem Isomerengemisch von Xylolen unter Verwendung eines Bortrifluorid-Fluorwasser stoff-Extraktionsmittels. Das
wesentliche Merkmal dieses Verfahrens ist die Bildung eines Komplex-

*⁹⁸⁷ 909825/1S20

gemisches aus m-Xylol und wenigstens einem Xylolisomeren, das von m-Xylol verschieden ist, mit Bortrifluorid in der Fluor wasserstoff phase, zu der m-Xylol und ein Verdünnungsmittel zugegeben werden, wobei die Komplexgemische der anderen Isomeren selektiv zersetzt werden. Lediglich m-Xylol bleibt in komplexer Form erhalten. Es ist zu bemerken, daß bei diesem Verfahren der Zusatz von m-Xylol unbedingt nötig ist. Das US-Patent 2 848 518 beschreibt das Gesamtsystem eines Verfahrens zur Trennung aller Bestandteile eines Xylol-

> gemisches. Die Beschreibung dieses Extraktionsverfahrens ist jedoch äußerst einfach und schließt nicht mehr ein, als war bereits oben erwähnt worden ist.

Die vorliegende Erfindung dagegen betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktionstrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer Fluorwasserstoffphase, indem ein Gemisch, das zwei oder mehr aromatische Kohlenwasserstoffe mit voneinander verschiedener Basizität enthält, mit einem Extraktionsmittel, das aus Fluorwasserstoff und Bortrifluorid besteht, in Berührung gebracht wird, das nun dadurch gekennzeichnet ist, daß aromatische Kohlenwasserstoffe ohne wesentlichen Rücklauf der zu extrahierenden aromatischen Kohlenwasserstoffe der Extraktionstrennung unterworfen werden.

Wird als Ausgangsmaterial die Cg-Fraktion von aromatischen Kohlenwasserstoffen, die m-Xylol und wenigstens ein von m-Xylol verschie-

909825/1520

3987

denes Isomeres enthält, verwendet, und wird diese Cg-Fraktion, Verdünnungsmittel, Bortrifluorid und flüssiger Fluorwasserstoff in einen m-Xylolextraktor eingeleitet, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Extraktionstrennung von m-Xylol durch eine kontinuierliche Gegenstromextraktion, das dadurch gekennzeichnet ist, daß m-Xylol aus der Cg-Fraktion, die m-Xylol und wenigstens ein von m-Xylol verschiedenes Xylolisonieres enthält, ohne wesentlichen Rücklauf von m-Xylol kontinuierlich durch Extraktion abgetrennt wird, wobei die Arbeitsbedingungen des Extraktors so gewählt werden, daß das MoI-verhältnis Bortrifluorid zu Fluorwasserstoff im Fluorwasserstoffextrakt, das aus dem m-Xylolextraktor abgezogen wurde,γ , d.h. die Xylolkonzentration in der Kohlenwasserstoffphase im (letzte Stufe) Fluorwasserstoffextraktabzugssektor und β ,d.h. das Molverhältnis des gesamten m-Xylols zu Bortrifluorid im Fluorwasserstoffextrakt im wesentlichen die Beziehung, wie sie ein γ - β Beziehungsdiagramm in den Abb. 2-4 wiedergibt, erfüllen.

Der Ausdruck "Cg-Fraktion aromatischer Kohlenwasserstoffe" bedeutet eine Cg-Fraktion von aromatischen Kohlenwasserstoffen, die aus einer Petroleumfraktion abgetrennt wurde. Sie enthält aromatische Kohlenwasserstoffe. Die Petroleümfraktiön wurde durch katalytisches Reformieren oder thermisches Cracken von Petroleum oder aus einer Teerfraktion erhalten, die aromatische Kohlenwasserstoffe enthielten.

909825/ 152 (T^- ^ü ' 3987

Als wesentliche Bestandteile sind im allgemeinen m-Xylol, o-Xylol, p-Xylol und Äthylbenzol und eine kleine Menge Benzol, Toluol u. dgl. anwesend.

Unter den Begriff "von m-Xylol verschiedene Isomere" fallen Äthylbenzol, o-Xylol und p-Xylol.

Der Ausdruck "Raffinat" bedeutet eine Kohlenwasserstoffphase, die im Extraktor nicht in die Fluorwasserstoffphase extrahiert wird. Wird ην-Xylol aus der CL -Fraktion der aromatischen Kohlenwasserstoffe extrahiert, dann bedeutet es ein im wesentlichen in-xyloli.eies Gemisch aus Cg-Aromaten, Verdünnungsmittel, das im Verlauf der Extraktion von m-Xylol zugesetzt wurde, einer geringen Menge Fluorwasserstoff, Bortrifluorid, Benzol, Toluol u. dgl. Das Verdünnungsmittel, die geringe Menge an Fluorwasserstoff, Bortrifluorid u. dgl. werden durch Destillation aus dem Raffinat entfernt. Als Rückstand

wird eine Fraktion von C₀-Aromaten erhalten.

Der Ausdruck "Extraktprodukt" bedeutet aromatische Kohlenwasserstoffe, die in den Fluorwasserstoffextrakt extrahiert werden sollen. Der Ausdruck "Extrakt" bedeutet die Summe der Extraktionsmittel und der Extraktprodukte.

3987 909825/1520

Abbildung 1 gibt ein sehr vereinfachtes Fließschemazur Veranschaulichung des Extraktionsprinzips wieder. Abbildung 2 zeigt das γ - β _m-Beziehungsdiagramm bei einer Temperatur von 0 mit

BF_O/HF als Parameter von β , welches das Molverhältnis von ο ' m

m-Xylol zu Bortrifluorid im Fluorwasserstoff extrakt bedeutet und γ , welches die Xylolkonzentration in der Kohlenwasserstoffphase im Fluorwasserstoffextraktionsabzugssektor bedeutet. Abbildung 3 veranschaulicht die gleiche Beziehung wie in Abbildung 2 jedoch bei -20 und Abbildung 4 gibt ebenfalls die gleiche Beziehung wie in Abbildung 2 bei +15 wieder.

Die Erfindung betrifft ein wirksames Verfahren zur selektiven Extrahierung spezieller Kohlenwasserstoffe aus einem Gemisch von mehr als zwei aromatischen Kohlenwasserstoffen mit voneinander verschiedenen Basizitäten. Das Verfahren ist auch bei der Extraktionstrennung von Mesitylen aus einem Gemisch von Cg-Aromaten wirksam oder für die Extraktionstrennung von einem Kohlenwasserstoff mit hohem Siedepunkt aus einem Gemisch von Xylol und aromatischen Kohlenwasserstoffen mit höherem Siedepunkt. Die Erfindung liefert im besonderen ein industriell anwendbares Verfahren zur Extraktionstrennung von m-Xylol aus der Cg-Fraktion.

Als Beispiel wird im folgenden die Extraktionstrennung von m-Xylol * aus der Cg-Fraktion zur Veranschaulichung des Verfahrens behandelt.

909825/1 52 0 3087 . . *

Als Rohmaterial wird die Cg-Fraktion durch die Leitung 2 in Abbildung 1 in das Zentrum des kontinuierlich arbeitenden Gegenstromextraktionssystems 1 eingeleitet.. Zur gleichen Zeit werden Fluorwasserstoff und Bortrifluorid durch Leitung 3 und Leitung 4 in den Kopf des Extraktors 1 geleitet. Dann findet die Berührung der Fluorwasserstoff-Bortr if luoridphase und der C«-Fraktionsphase im Gegenstromextraktar statt. In diesem Beispiel wird das Verdünnungsmittel durch Leitung 5 in den Extraktor 1 eindosiert, um die Selektivität zu verbessern. Ein Teil des extraktionsgetrennten m-Xylols von hoher Reinheit wird als Rücklauf mittel durch Leitung 6 in den Extraktor 1 zurückgeführt. Der Extrakt und das Raffinat werden aus dem Extraktor 1 durch Leitung 8 und 7 abgezogen. Dieses Verfahren entspricht dem Stand der Technik. Um das m-Xylol in der zuzuführenden C_Q-Frak-

tion und das Rücklauf m-Xylol, d. h. die Gesamtmenge des m-Xylols, das in den m-Xylolextraktor zugeführt wird, ohne wesentlichen Rückstand von m-Xylol im Raffinat in den Fluorwasserstoffextrakt zu extrahieren, ist es notwendig, Fluorwasserstoff, Bortrifluorid, Verdünnungsmittel und Extraktprodukt in derartigen Mengen zuzuführen, daß sie im wesentlichen eine sehr genaue Beziehung, d. h. die Beziehung, wie sie in den Abbildungen 2-4 wiedergegeben ist, erfüllen. (Deutsche Patentanmeldung J 30 988 IVB-12 0).

Bei der Unter suchung der Extraktionstrennung von m-Xylol aus der

rwendung obiger Be 90 9825/1520

C₀-Fraktion unter Verwendung obiger Beziehungen wurde überraschend

gefunden, daß die Rückführung von m-Xylol, die bisher bei der Extraktionstrennung von sehr reinem m-Xylol als unbedingt notwendig angesehen wurde, nicht immer notwendig ist. Diese überraschende Tatsache bildet die Grundlage der vorliegenden Erfindung.

Bei dem bis jetzt angewandten Verfahren beträgt das Rücklaufverhältnis 0,5 - 1. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bedeutet die Angabe "ohne wesentlichen Rücklauf" ein Rücklaufverhältnis von 0,2 oder weniger, wobei- auch kein Rücklauf eingeschlossen ist. Das Rücklauf verhältnis stellt einen Wert dar, der dadurch erhalten wird, daß die Rücklauf menge durch die Gesamtmenge des Extrakt-Produktes im Fluor wasser stoff extrakt, der aus dem Extraktor abgezogen wurde, vermindert um die Rücklaifmenge, die in den Extraktor als Rücklauf zugeführt" wird, geteilt wird.

Tabelle 1 zeigt das Ergebnis der Bestimmung des m-Xylol-Bortrifluoridmolverhältnisses im Fluor wasserstoff extrakt. In beiden Fällen wurde nur reines m-Xylol und reines m-Xylol und eine bekannte Menge Verdünnungsmittel verwendet. Als Verdünnungsmittel wurde n-Hexan verwendet. Die Temperatur betrug 0 .

3987

9 0 9 8 2 5/1520

Tabelle 1

Nr.	CD	3	Zugeführtes m-Xylol (Mol)	ZugefUhrtes η-Hexan (Mol)	ZugefUhrtes HF (Mol)	BF3 absorbiert in HF (Mol) .	Parameter BF3 / HF	BF /zugeführtes m-Xylol (Mol)	m-Xylol in HF gelöst (Mol)	m-Xylol in HF (Mol)/BF in HF (Mol) ßm	m-Xylol in der Kohlenwasser- wasserstoffphase (Mol)	m-Xylol in der Kohlenwasserstoff phase/Gesamt kohlenwasserstoff Ύ
	O CO					0.099	0. 0288	0. 077	0.129	1. 30
	CO" K> cn ^2					0.217	0. 0628	0.168	0.434	2.00
1	cn		1.290	-	3.45	0. 311	0. 0903	0.241	0. 672	2.16
ο					0.496	0.1440	0.385	1.20	2.41
4				0.546	0.1580	0.425	1.29 '	2.36
	0. 942	0.233	3.40	0.294 0.469	0.0864 0.1380	0.312 0.498	0.503 0.727	1.71 1.55	0.439 0. 215	0.653 0.480
			0. 682	0. 2003	0.723	0.790	1.16	0.152	0.395
			0.145	0.0426	0.220	0.172	1.19	0.486	0. 583
0.658	0. 349	3.40	0.294	0. 0865	0.447	0.399	1.36	0.259	0.426.
			0.415	0.1221	0.632	0.518	1.25	0.140	0.286
			0.586	0.1725	0.892	0.580	0.99	0.078 .	0.183
			0.183	0.0538	0.388	0.190	1.04	0.281	0.376
			0. 274	0.0806	0.581	0.295	1.08	0.176	0.275
0.471	0.465	3.40	0.435	0.1280	0.923	0.416	0.96	0. 055	0.106
			0.526	0.1548	1.118	0.446	0. 85	0. 025	0.051

Hl

.β und γ sind durch folgende Beziehung definiert:

β = Gesamtmenge an aromatischen Kohlenwasserstoffen im Fluor -

wasserstoffextrakt (Mol) ,

Bortrifluorid im Fluorwasserstoffextrakt (Mol)

( β : β in dem Fall, bei dem der aromatische Kohlenwasserstoff reines m -Xylol ist)

γ = aromatische Kohlenwasserstoffe in der Kohlenwasserstoffphase im Gleichgewieht mit dem Fluorwasserstoff extrakt (Mol) aromatische Kohlenwasserstoffe in der Kohlenwasserstoff phase im Gleichgewieht mit dem Fluorwasserstoffextrakt (Mol) +Verdünnungsmittel in der Kohlenwasser stoff phase (Mol).

Die Kohlenwasserstoffphase bedeutet die Kohlenwasserstoffe, die nicht in die Fluor wasserstoff extraktphase extrahiert wurde. Es ist eine Lösung aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und Verdünnungsmittel. Die Abbildungen 2 bis 4 zeigen die Beziehung, die aus dem Ergebnis mit m-Xylol erhalten wurde, mit dem Molverhältnis Bortrifluorid zu Fluorwasserstoff im Fluorwasserstoffextrakt als Parameter von β , d. h. dem Molverhältnis m-Xylol zu Bortrifluorid im Fluorwasserstoffextrakt und γ , d.h. der Konzentration der C_ß-Aromaten in der Kohlenwasserstoffphase im Gleichgewieht mit dem Fluorwasserstoffextrakt. Abbildung 2, 3 und 4 geben die Werte bei Temperaturen von 0 C, -20 C.und+15⁰C wieder. Obwohl Temperatur und Verdünnungsmittel verschieden sind, zeigt das Ergebnis die gleiche Tendenz. Bei

909825/1520
3987

einem Versuch zur Bestimmung der gelösten Menge der Cn-Fraktion, die verschiedene Konzentrationen an m-Xylol enthielt, wurde gefunden, daß β und ßtp im wesentlichen gleich sind, solange die m-Xylolkonzentration im Fluorwasserstoffextrakt (bezogen auf die Co-Aromaten) 94 Mol-% oder mehr beträgt. Das Verdünnungsmittel befindet sich im wesentlichen in der Cg-Aromatenphase. Es dient als Verdünmmgs-. mittel der Cg-Aromaten. Aus den Abbildungen 2 bis 4 ist weiterhin zu ersehen, daß im Fail des m-Xylols ß_n. d.h. das Molverhältnis m-Xylol zu Bortrifluorid im Fluorwasserstoff extrakt einen Wert wiedergibt, der in bedeutendem Maße von 1 abweicht, und zwar in Abhängigkeit vom Bortr if luorid-Fluor wasser stoff molverhältnis im Fluorwasserstoffextrakt und von γ , d.h. der Äromatenkonzentration in der Kohlenwasserstoffphase. Die γ - ß_n Beziehung, wie sie in den Abbildungen 2 bis 4 wiedergegeben ist, ist besonders für die selektive Extraktion von m-Xylol aus der Cg-Fraktion wichtig. Um m-Xylol selektiv aus der Cg-Fraktion in Form eines sehr reinen m-Xylolkomplexes zu extrahieren und um in gleicher Weise kein m-Xylol im Raffinat zu lassen, ist es notwendig, die Zusatzmenge an Fluorwasserstoff und Bortrifluorid oder beispielsweise das Molverhältnis von Bortrifluorid zu Fluorwasserstoff und die Menge an Bortrifluorid so zu wählen, daß die gesamte in den m-Xylolextraktor zugeführte m-Xylolmenge in den abgezogenen Fluor wasser stoff extrakt extrahiert wird. Um sehr reines ' m-Xylol und eine verbleibende Cg-Fraktion zu erhalten, die nur noch

909825/1520 3ΘΘ7

aus Xylolisomeren besteht, die von m-Xylol verschieden sind, müssen diese Verhältnisse sehr genau bestimmt werden.

Im Hinblick auf die Arbeitsbedingungen des m-Xylolextraktors muß zuerst das Bortrifluorid-Fluorwasserstoffmolverhältnis des abgezogenen Fluorwasserstoffextrakts innerhalb des Bereiches von 0,0- bis 0, 20 festgelegt werden, gefolgt von der Bestimmung von γ, d.h. der Konzentration der Aromaten in der Kohlenwasserstoffphase im Fluorwasserstoffextraktabzugssektor (letzte Stufe). Ist das Bortrifluorid-Fluorwasserstoffmolverhältnis zu niedrig, so steigt die Menge des benötigten Fluorwasserstoffes an. Das bedingt wiederum eine größere Menge an Extrakt zur Zersetzung und eine höhere Wärmebelastung, die durch die Zersetzung verursacht wird. Wird das Bortrifluorid-Fluorwasserstoffverhältnis erhöht, so steigt der Druck im Extraktor an. Aus diesem Grunde ist der schon erwähnte Bereich am günstigsten. Der Wert vonY ist annähernd 0, 3 oder weniger.

Es konnte durch Versuche festgestellt werden, daß bei einem Rücklaufverhältnis von 0 der Wert von Y 0,1 oder weniger wird.

Sind diese Verhältnisse bestimmt, wirdß , d.h. das m-Xylol-Bortrifluoridmolverhältnis im Fluorwasserstoffextrakt so festgelegt, daß es im wesentlichen die Y - β Gleichgewichtsbeziehung, wie sie in

909825/1520 ■ .

AS

den Abbildungen 2 bis 4 wiedergegeben ist, erfüllt. Aus diesem Wert wird die Bortrifluoridmenge bestimmt, die in den m-Xylolextraktor zu geben ist» Die Fluorwasser stoff menge, die zugesetzt werden muß, kann sehr leicht aus dem schon erwähnten, gewählten Wert der zugesetzten Menge an Bortrifluorid und aus dem gewählten Wert des Bortrifluorid-Fluorwasserstoffmolverhältnis im Fluorwasserstoffextrakt ermittelt werden.

Wird dieRacüaufmenge vermindert, so wird unvermeidlicherweise das Verhältnis des Verdünnungsmittels, das zugeführt werden muß, zum Extraktprodukt, das aus dem Extraktabzugssektor abgezogen wird, erhöht. Dies wird als D mit nachfolgender Beziehung definiert.

D= Menge an Verdünnungsmittel, das in den Extraktor geführt wird (Mol)

Menge des Extraktproduktes, das aus dem Extraktabzugssektor abgezogen wird (Mol)

D variiert etwas in Abhängigkeit der Konzentration des Extraktproduktes im Rohmaterial. Liegt jedoch überhaupt kein Rücklauf vor, d.h. ist das Rücklaufverhältnis gleich 0, so liegt D im Bereich von 0,7 bis 10. Besonders günstig ist der Bereich von 1 bis 5. Ist das Rücklaufverhältnis 0, 2, so kann D 0,5 oder mehr betragen.

909825/1520

Das Verdünnungsmittel wird als Raffinat entfernt. Stabile Substanzen, die sich nicht wesentlich im Extraktionsmittel lösen, jedoch eine einheitlich Phase mit dem Raffinat bilden, können als Verdünnungsmittel verwendet werden. Geeignet sind z.B. gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Propan, η-Butan, i-Butan, n-Pentan und η-Hexan; alicyclische gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Cyclopentan und Cyclohexan oder halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Kohlenstofftetrachlorid. Wird Kohlenstofftetrachlorid verwendet, so wird normalerweise die Kopf- und Bodenlage des Raffinats und des Extrakts umgekehrt. Im Extraktor werden Extraktionstemperaturen von -20 bis +30 und Drücke von 1 bis 20kg/cm verwendet. Die Fluorwasser stoff menge beträgt 1. 8 bis 25 Mol bei 1 Mol Aromaten, die als Rohmaterial eingesetzt werden. Die Bortrifluoridmenge beträgt 0,7 bis 1,5 Mol bei 1 Mol Extraktprodukt, das aus dem Rohmaterial der Aromaten erhalten wird. Es hat sich als günstig erwiesen, das Molverhältnis von Bortrifluorid zu Fluorwasserstoff so zu wählen, daß es im Bereich von 0,02 bis 0,20 liegt. Als Extraktionstürme sind geeignet: Füllkörpertürme, Türme mit perforierten Böden, Pulsationstürme mit perforierten Böden, Extraktoren mit Rührern und Mischer mit Absetzbehälter.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Aromaten mit hoher Basizität in hoher Reinheit in sehr guten Ausbeuten ohne wesentlichen Rücklauf des Extraktproduktes durch Extraktion abgetrennt werden.

909825/1520 3Ö8T

Da das erfindungsgemäße Verfahren ohne Rücklauf des Extraktproduktes arbeitet, wird die Menge des Extraktproduktes im Extraktabzugssektor vermindert. Dadurch wird die Menge des Verdünnungsmittels herabgesetzt. Dies vermindert die Notwendigkeit zur Wieder ge win-, nung von Überschüssigem Verdünnungsmittel und zum Installieren von zusätzlichen Einrichtungen, die für den Rücklauf notwendig sind. Weiterhin ist keine wesentliche Vergrößerung der theoretischen Zahl der für die Extraktion notwendigen Böden erforderlich. Als Vorteile muß dagegen vermerkt werden, daß die Kapazität des Extraktors erhöht wird.

Beispiel 1

Als Rohmaterial wird die CL-Fraktion durch die Mitte des mehrstufigen, kontinuierlich arbeitenden Extraktors zugeführt und das Extraktionsmittel, das aus Fluorwasserstoff und Bortrifluorid besteht, über den Kopf des Turmes eingeleitet, damit die Gegenstromberührung unter Normaldruck und bei -5 stattfindet. In diesem Fall wird η-Hexan als Verdünnungsmittel verwendet. Die Extraktion wird ohne Rücklauf (Rückflußverhältnis 0) durchgeführt. Die erhaltenen Resultate sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

3987

909825/1520

(Einheiti Mol/Stunde)

Substanz	Extraktions - mittel	Roh material	Verdünnungs mittel	Extrakt	Raffinat
HF BF3	2460 241			2458 240	2 1
Benzol		0		0	0
Toluol		8		0	8
Äthylbenzol		85		0	85
p-Xylol		72		1.5	70.5
m-Xylol		191		190	1
o-Xylol		68		2.5	65.5
Gesamte Aromaten
		424		194	230
n-Hexan			297	3	294

i)ie theoretische Bodenzahl des Extraktionsturmes war 7, 5.

Vergleichsbeispiel 1

Werden 39 Mol/Stunde m-Xylol (98%ig) bei einem Rücklaufverhältnis von Ö, 2 in den Extraktabzugssektor eingeleitet, wobei die gleiche Menge an Verdünnungsmittel Wie in Beispiel "Ϊ verwendet wird, ,so beträgt die

909825/1 5 2Ö

theoretische Bodenzahl 6,7 und das Molverhältnis Bortrifluorid Rohmaterial wird um 3% erhöht, während die Extraktionskapazität der Anlage um 4% vermindert wird. Es besteht also praktisch kein Unterschied zwischen Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 1. Wird jedoch andererseits die Rücklaufmenge auf 97 Mol/Stunde (Rücklaufverhältnis 0,5) festgelegt, so beträgt die theoretische Bodenzahl 6,6 und das Molverhältnis Bortrifluorid - Rohmaterial steigt um 14%. In diesem Falle wird für die Rückgewinnung des Verdünnungsmittels und zur Kühlung des Rücklauf-m-Xylols die fünfzigfache oder noch größere Menge der Wärmemenge benötigt, die erforderlich ist, um die CL -Fraktion und das η-Hexan von Raumtemperatur auf -5 zu kühlen. Es ist ein gewaltiger Zuwachs an Betriebskrafterfordernissen nötig. Die Extraktions kapazität vermindert sich um 15%. Wird der Rücklauf von m-Xylol (Rücklaufverhältnis 1,0) auf 194 Mol/Stunde festgelegt, so beträgt die

praktisch

theoretische Bodenzahl/unverändert 6,6 während das Molverhältnis Bortrifluorid - Rohmaterial um 20% zunimmt. Die Extraktionskapazität wird um ungefähr 30% reduziert. Das erfordert noch mehr Betriebskraft.

Beispiel 2

In der gleichen Anlage von Beispiel 1 wird die Cg-Fraktion, die 35% m-Xylol enthält, unter Normaldruck und bei+5⁰C der Gegenstromextraktion unterworfen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben. Als Verdünnungsmittel wurde n-Pentan ohne verwendet.

g_og825/is2o 3987

(Einheit? Mol/Stunde)

Substanz	Extraktions mittel	■	Roh material	7	Verdünnungs mittel	Extrakt	Raffinat
HF BF3	6650 342	-	15		6620 336	30 6
Benzol		206		0	7
Toluol		140		0	15
Äthylbenzol		257		2	204
p-Xylol		110		3	137
m-Xylol		735		252	5
o-Xylol				5	105
Gesamte Aromaten			262	473
n-Pentan	367	3	364 .,

Beispiel 3 -

Als Rohmaterial wurde eine Cg - C_Q-Fraktion, die 20% 1,3,5-Trimethylbenzol enthält, in den Extraktor eingeleitet. Unter Normaldruck und bei 8 C wurde die Gegenstromextraktion durchgeführt. Alle anderen Betriebsbedingungen und Versuchsbedingungen entsprechen Beispiel 1. Die erhaltenen Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle zusammengestellt.

90 9 825/15 20

(Einheit: Mol/Stunde)

Substanz	Extraktions - mittel	Roh material	Verdünnungs mittel	Extrakt	Raffinat
HF BF3	693 62			691 61	2 1
Äthylbenzol		6		0	6
p-Xylol		45		0.1	45
m-Xylol		136		11	125
o-Xylol		40		0.2	40
1,3,5-Tri- methylbenzol		57		56.7	0.2
Gesamte Aromaten		284			216
n-Hexan			227		225

909 825/1520

Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Gegenstromextraktionstrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer Fluorwasserstoffphase, indem ein Gemisch, das zwei oder mehr aromatische Kohlenwasserstoffe mit voneinander verschiedener Basizität enthält, mit einem Extraktionsmittel, das aus Fluorwasserstoff und Bortrifluorid besteht-, in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß aromatische Kohlenwasserstoffe ohne wesentlichen Rücklauf der zu extrahierenden aromatischen Kohlenwasserstoffe der Extraktionstrennung unterworfen werden,

2, Verfahren nach Anspruch 1> dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß das Molverhältnis von Bortrifluorid zu Fluorwasserstoff im abgezogenen Fluorwasser stoff extrakt γ , d.h. die Konzentration der aromatischen Kohlenwasserstoffe in der Kohlenwasserstoffphase im Fluorwasserstoffextraktabzugssektor, und ß -, d,h. das Molverhältnis des Gesamtextraktes im Fluorwasserstoffextrakt, im wesentlichen die Beziehung, die durch die Y-ß Beziehung, die in den Abbildungen 2 bis 4 wiedergegeben ist, erfüllen,

3987 - Dr, Fi/sd 9 0 9 8 2 5/1520

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rohmaterial eingesetzten aromatischen Kohlenwasserstoffe Gemische aus Cg- bis Cg-Aromaten sind.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rohmaterial eingesetzten aromatischen Kohlenwasserstoffe im wesentlichen aus einem Gemisch von C_ß-Aromaten bestehen und das Extraktprodukt m-Xylol ist,

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rohmaterial eingesetzten aromatischen Kohlenwasserstoffe im wesentlichen aus einem Gemisch von Cg- bis C_Q-Aromaten bestehen und das Extraktprodukt 1,3, 5-Trimethylbenzol ist.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis D des Verdünnungsmittels zum abgezogenen Extraktprodukt im Bereich von 0,5 bis 10 liegt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis Bortrifluorid zu Fluorwasserstoff 0,02 bis 0,20 beträgt.

9G9825/ 1 520

- ΛΤΤ«

8„ Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zuzuführende Fluorwasserstoffmenge 1, 8 bis 25 Mol pro Mol der als Rohmaterial eingesetzten Kohlenwasserstoffe beträgt.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis Bortrifluorid zum Extraktprodukt 0,7 bis \_f 5 beträgt,,

10- Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionstemperatur im Bereich von -20 bis +30 und der Druck

2 zwischen 1 und 20 kg/cm liegt.

909825/1520