DE2063394B2 - Verfahren zur extraktiven abtrennung aromatischer kohlenwasserstoffe von einem beschickungsgemisch - Google Patents

Description

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Es ist bekannt, aromatische Kohlenwasserstoffe von einem Beschickungsgemisch, das aromatische und nichtaromatische Kohlenwasserstoffe enthält, durch extraktive Destillation abzutrennen und in dieser extraktiven Destillation ein Tctramethyle-isulfon- oder Butadiensulfonlösungsmittel zu verwenden. Da der an der Spitze der extraktiven Destillationskolonne abgezogene Raffinatstrom aus nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen noch mit Lösungsmittel verunreinigt ist, wird der Raffinatstrom in einer Waschzone mit Wasscr gewaschen, während der aus Lösungsmittel und darin gelösten aromatischen Kohlenwasserstoffen bestehende, aus der extraktiven Destillationskolonne abgezogene Extraktstrom fraktioniert wird, wobei das dabei abgetrennte Wasser zum Waschen des RaIIinatstroms zurückgeführt wird. Derartige Verfahren sind in den US-PS 3 338823, 3 338824 und 3 308059 beschrieben. Bei diesen drei bekannten Verfahren ist jedoch die extraktive Destillationskolonne nicht in den Wasserkreislauf eingeschlossen, so daß in diese (5 extraktive Destillationskolonne lediglich Beschikkungsgemisch und Lösungsmittel eintreten. Der Effekt hiervon ist, daß nur eine ungenügende Trennung der aromatischen Kohlenwasserstoffe von den nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen erfolgt oder, um diese Auftrennung zu verbessern, ein erhöhter apparativer Aufwand getrieben werden muß.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, mit einer möglichst einfachen Apparatur eine möglichst weitgehende Abtrennung der aromatischen Kohlenwasserstoffe von den nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen zu bekommen und das Lösungsmittel so weitgehend wie möglich zurückzugewinnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur extraktiven Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe von einem Beschickungsgemisch, das aromatische und nichtaromatische. Kohlenwasserstoffe enthält, durch Einführung des Beschickungsgemisches an einem mittleren Punkt und eines verarmten Tetramethylensulfon- oder Butadiensulfonlösungsmittels im oberen Abschnitt einer extraktiven Destillationskolonne. Abziehen eines Extraktstroms aus Lösungsmittel mit darin gelösten aromatischen Kohlenwasserstoffen vom Boden und eines Raffinatstroms aus nichtaromatifchen. mit Lösungsmittel verunreinigten Kohlenwasserstoffen von der Spitze dieser extraktiven Destillationskolonne, Waschen des Raffinatstroms in einer Waschzone mit Wasser, Fraktionierung des Extnktstroms in eine Destillatfraktion aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasser sowie eine Lösungsmittelbodenfraktion, Rückführung dieser Lösungsmittelbodenfraktion in die extraktive Destillationskolonne als deren verarmtes Lösungsmittel und Rückführung wenigstens eines Teils des von der Destillatfraktion der Extraktstromfraktionierung abgetrennten Wassers zum Waschen des Raffinatstroms in die Waschzone ist dadurch gekennzeichnet, daß man das mit Lösungsmittel angereicherte Waschwasser der Waschzone an einem Punkt unterhalb des Punktes der Einführung des Beschickungsgemisches in die extraktive Destillationskolonne einführt.

Die Beschickungsgemische sind besonders solche, die wenigstens 25 Gewichtsprozent aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten und deren Kohlenwasserstoffe ο bis 20. besonders 6 bis K) Kohlenstoffatome im Molekül enthalten. Geeignete Quellen für solche Beschickungsgemische sind der von Butan befreite Reaktorauslauf herkömmlicher katalytischer Reformieranlagcn oder flüssige, mit Wasserstoff unter Olefin-und Diolefinsättigung behandelte Nebenprodukte von Pyrolyseanlagen. Typischerweise enthalten die Beschickungsgeniische aus katalytischeii Reformierverfahren einringige aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Xylolen, im Gemisch mit den entsprechenden Paraffinen und Naphthenen.

Beispiele im erfindungsgemäßen Verfahren brauchbarer Losungsmittel sind Tetramethylensulfon oder Butadiensulfun selber sowie an wenigstens einem der Kohlenstoffatome durch Alkylgruppen mit I bis 10 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Arylalkylgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen substituierte Tetramethylensulfone, wie 2-Methyl- oder 2.4-Dimethyl-tetramethylensulfon.

Die Aromatenselektivität dieser Lösungsmittel wird durch die Zugabe von Wasser in der extraktiven Destillationskolonne verbessert. Zweckmäßig enthält das Lösungsmittel dabei 0,1 bis 20 und vorzugsweise etwa 0,5 Gewichtsprozent Wasser.

Erfindungsgemäß wird das aromatische und nicht-

aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltende Beschickungsgemisch in die extraktive Destillationskolonne zwischen ihren Enden und typiseherweise etwa in ihrer Mitte eingeführt. Verarmtes Lösungsmittel wird oberhalb des Beschickungsnunktes, aber allgemein unterhalb der Spitze der Destillationskolonne, eingeführt. In einigen Fällen ist es erwünscht, einen Rückfluß von nichtaromatischen Kohienwayserstoffen an der Spitze der Kolonne zu haben. Dadurch enthält die extraktive Destillationskolonne eine Ausstreifzone unterhalb des Beschickungspunktes, eine Aromatenabsorptkmszone zwischen dem Beschikkungspunkt und dem Einlaß für das verarmte Lösungsmittel einschließlich einer Rektifizierung, die auch oberhalb des Beschickungspunktes stattfindet. Das verarmte Lösungsmittel tritt in Kontakt mit den iiohlenwasserstoffdämpfen und löst selektiv die leichterlöslichen aromatischen Komponenten. Als Ergebnis hiervon wird vom Boden der Kolonne Lösungsmittel mit darin gelösten aromatischen Kohlenwasserstoffen entfernt. Ein Rafrinatdampfstrom. der nichtaromatische Kohlenwasserstoffe und Lösungsmittel enthalt, wird von der Spitze der Kolonne abgezogen und vorzugsweise kondensiert. Wenn Wasser in dem Dampf vorhanden ist. führt man die kondensierte Flüssigkeit zweckmäßig in eine Trennzone, worin die wäßrige Phase und die Kohlenwasserstoffphase sich voneinander trennen. Hei einer Ausführungsform der Erfindung wird tue wäßrige Phase wenigstens /um Teil /.u der extraktiven Destillationskolonne an einer Stelle unterhalb des Beschickungspunktes zurückgeführt.

Die nichtaromatische Kohlenwasserstoffphase. die in der Trennzone abgetrennt wurde, wird in eine Wasserwaschsäule, und zwar vorzugsweise am Boden derselben, eingeführt, und ein später erläuterter wäßriger Strom wird an der Spitze der Säule eingeführt. In der Wasserwaschsäule werden solche Betriebsbedingungen aufrechterhalten, daß der wäßrige Waschstrom und die Kohlenwasserstoffphase in derart innigem Kontakt stehen, daß das Lösungsmittel, welches in der Kohlenwasserstoffphase geblieben ist, von dem wäßrigen Strom absorbiert wird. Demgemäß wird ein Wassersirom. der gelöstes Lösungsmittel enthält, vom Boden der Wasserwaschsäule abgezogen und bei einer Ausführungsform der Erfindung in die extraktive Destillationskolonne eingeführt.

Der angereicherte Lösungsmittelstrom, der vom Hoden der extraktiven Destillationskolonne entfernt wurde, wird in eine Fraktionierkolonne eingeführt, die bei industrielle]· Durchführung des Verfahrens eine Destillationskolonne ist Diese liefert einen Kopfdampfstrom aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasser sowie einen Bodenstrom, der aus verarmtem Lösungsmittel besteht, welches im allgemeinen in dem Verfahren wieder verwendet wird. Der Betrieb der Fraktionierkolonne wird auch durch die Verwendung von Ausstreifwasserdampf begünstigt, welcher direkt in ihren unteren Teil eingespritzt wird. Der Kopfdampfstrom wird kondensiert und in eine Trennvorrichtung geleitet, worin die wäßrige Phase von der aromatischen Kohle η wasserstoff phase abgetrennt wird. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe werden dann als getrennter Produktstrom aus dem Verfahren entfernt. Die wäßrige Phase wird wenigstens teilweise in den oberen Abschnitt der Wasserwaschsäule für das Raffinat als Waschwasser eingeführt. Der restliche Teil der wäßrigen Phase, wenn ein solcher vorhanden ist. wird vorzugsweise in einen Dampfgenerator gefuhrt, gewöhnlich in direktem Wärmeaustausch mit dem heißen verarmten Lösungsmittel vom Boden der Fraktionierkolonne, wobei Wasserdampf entwickelt und direkt in die Fraktionierkolonne als Ausstreifgas in der obengenannten Weise eingeführt wird. Vorzugsweise wird die extraktive Destillationskolonne unter einem Druck von Unteratmosphärendruck bis 7.8 atm gehalten, obwohl im allgemeinen die Spitze der extraktiven Destillationskolonne auf einem Druck

ίο von 1,7 bis 2.4 atm gehalten wird. Die Kolonne ist vorzugsweise so angeordnet, daß sie nur eine Kopffraktion und eine Bodenfraktion als getrennte Produktströme hat.

Die Fraktionierkolonne arbeitet vorzugsweise bei relativ niedrigen Drücken und ausreichend hohen Temperaturen, um die aromatischen Kohlenwasserstoffe am Kopf als Destillationsfraktion abdestillieren zu lassen, wodurch man eine Bodenfraktion erhält, die verarmtes Lösungsmitlei umfaßt, welches im allgemeinen geeignet für die Wiederverwendung in der extraktiven Destillationszone ist. Die genaue Auswahl der Betriebsbedingungen der Fraktionierkolonne hängt von den Eigensehalten des Beschickungsgemisches. wie dem (»ehalt der aromatischen KohlenwasserstotTe und der Zusammensetzung des Lösungsmittels, ab. Wenn Tetramethylensuifon als Lösungsmittel verwendet wird, arbeitet die Spitze der Aromatengewimumgskolonne vorzugsweise bei H)O bis 400 mm Hg absolut. Dieser Unteratmosphärendruck wird verwendet, um eine ausreichend niedrige Aufkochertemperatur aufrechtzuerhalten und so eine thermische Zersetzung des Lösungsmittels zu verhindern. Vorzugsweise sollte die Aufkochertemperatur unterhalb I<S2' C gehalten werden, wenn Tetramethylcnsulfon als Lösungsmittel benützt wird.

Die Zeichnung zeigt ein schematisches Fließbild einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Nach der Zeichnung tritt ein Kohlenwasserstoffheschickungsmaterial. das aromatische Kohlenwasserstoffe und nichiaromatische Kohlenwasserstoffe enthält. ■/.. W. das Produkt aus einer herkömmlichen katalytischen Reformieranlage, das Benzol, Toluol und Xylol im Gemisch mit Naphthenen und Paraffinen umfaßt, in das System über Leitung 10 ein und wird an einer mittleren Stelle zwischen den Enden der extraktiven Destillationskolonne Il in diese eingeführt. Wasserhaltiges Tetramethylcnsulfon tritt als verarmtes Lösungsmittel in die extraktive Destillationskolonne 11 in deren oberem Abschnitt über Leitung 12 ein, und ein nachfolgend definierter wäßriger Strom. der zusätzliches Lösungsmittel enthält, wird über Leitung 25 in die extraktive Destillationskolonne Il eingeführt. Die extraktive Destillationskolonne 11 enthält geeignete Dampf-Flüssigkeitskontakteinrichtungen, wie Ventilboden oder perforierte Platten.

Destillatdampf, der nichtaromatische Kohlenwasserstoffe und Lösungsmittel umfaßt, wird über Leitung 16 aus der Destillationskolonne 11 abgezogen.

6p in dem Kondensator 17 kondensiert, und die kondensierte Flüssigkeit wird über Leitung 18 in die Trennvorrichtung 19 überführt. Hier wird von der Kohlenwussersioffphase eine wäßrige Phase abgetrennt. Die wäßrige Phase wird über Leitung 21 abgezogen und

6« vorzugsweise in der nachfolgend erläuterten Weise behandelt. Die Kohlenwasserstoffphase, die nichtaromatischc Kohlenwasserstoffe und eine restliche Menge Tetramethylensuifon umfaßt, wird über Lei-

lung 20 von der Trennvorrichtung 19 abgezogen und gelangt in die Wasserwaschsäule 22. worin die Kohlenwassersloffphase mit Wasser aus Leitung 23 innig in Berührung gebracht wird. Die Wasserwaschsäule 22 kann eine Säule mit Packungen. Böden oder einer sich drehenden Scheibenkontakteinrichtung sein, die einen innigen Kontakt zwischen der Raffinatkohlenwasserstoffphasc und dem Waschwasser ergibt. Wie oben erwähnt, wird das Waschwasser in der Wasserwaschsäule 22 über Leitung 23 eingeführt, und das im wesentlichen lösungsmittelfreie Raffinatprodukt wird vom Kopf des Systems aus diesem über Leitung 24 entfernt. Das Wasser-Tetramethylensullon-Gemisch wird vom Boden der Wasscrwaschsäule 22 über Leitung 25 abgezogen. Das angereicherte Wasser in Leitung 25 wird vorzugsweise mit dem wäßrigen Strom aus Leitung 21 vermischt, das Gemisch wird in den Wärmeaustauscher 26 geleitet und in der oben angegebenen Weise in den unteren Abschnitt der extraktiven Destillationskolonne 11 eingeführt.

DicTetramethylensulfon und aromatische Kohlenwasserstoffe umfassende Extraktphase wird über Leitung 13 abgezogen. Ein Teil der abgezogenen Extraktphase wird über Leitung 14 und den Aulkocher 15zuder extraktiven Destillationskolonne 11 zurückgeführt. Das angereicherte Lösungsmittel in Leitung 13 gelangt in die der Aromatengewinnung dienende Kolonne 27 an einem mittleren Punkt derselben. Diese Kolonne trennt die aromatischen Kohlenwasserstoffe von der Lösungsmittelphase. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe werden als Destillatfraktion dampfförmig im Gemisch mit Wasserdampf über Leitung 28 aus der Kolonne 27 entfernt.

Die Kolonne 27 arbeitet vorzugsweise unter Wasserdampfausstreifung, um die restlichen Spuren aromatischer Kohlenwasserstoffe aus dem Lösungsmittel zuentfernen. Das Bodenprodukt der Kolonne 27 enthält das Lösungsmittel sowie eine kleine Menge Wasser. Ein Teil des Bodenprodukts wird über Leitung 37 und den Aufkocher 38 zu der Kolonne 27 zurückgeführt. Der restliche Teil des verarmten Lösungsmittels in Leitung 12 wird in den Dampfgenerator 35 eingeführt. Der Dampf wird von dem Dampfgenerator 35 über Leitung 36 abgezogen und in das untere Ende der Kolonne 27 als Ausstreifstrom eingeführt. Weiterer Dampf kann, falls erforderlich, aus einer außerhalb liegenden Quelle in das System über Leitung 40 eingeführt werden. Das gekühlte verarmte Lösungsmittel wird über Leitung 12 aus dem Dampfgenerator 35 abgezogen, mit verarmtem Lösungsmittel aus Leitung 39 vermischt, durch ilen Wärmeaustauscher 26 und in den oberen Abschnitt der extraktiven Destillationskolonne 11 in der oben angegebenen Weise eingeführt. Ein Strom von 5 bis l()'/f des gesamten Losungsmittelbestandes kann, wenn erwünscht, aus Leitung 12 zu einem nicht gezeigten Lösungsmittelreinigungssysteni mit einer Schnellverdampf- oder Vakuumkolonne geführt werden, um Zersetzungsprodukte und. oder Verunreinigungen aus dem Lö-

ij sungsmittelzu entfernen. Nach dieser Reinigung kann das Lösungsmittel /u dem System zurückgeführt werden, vorzugsweise über die Leitung 39.

Der Dampf in Leitung 28 enthält ein Konzentrat von aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf. Dieser Dampfstrom kann mit Wasser aus einer nicht gezeigten Quelle vermischt werden, wenn dies notwendig ist. worauf er in dem Kondensator 29 kon densicrt und über 1.eilung 30 in den Sammelbehälter 31 geführt wird. Dort trennen sich drei Phasen voneinander. Ein Produktstrom aus einer flüssigen Phase aromatischer Kohlenwasserstoffe wird über Leitung 33 abgezogen. Eine I raktion einer wäßrigen Phase wird über Leitung 23 abgezogen. Eine gasförmige Phase wird über Leitung 32 abgezogen, wobei typischerweise Vakuumpumpen verwendet werden, um Unteratmosphärendruck in der Kolonne 27 zu halten.

Wenigstens ein Teil des Wassers in Leitung 23 wird

zu dem oberen Ende der Wasserwasehsäule 22 als das Waschwasser geleitet. Das restliche Wasser kann über Leitung 34 zu dem Dampfgenerator 35 geführt werden, um darin Wasserdampf zu entwickeln, welcher zu Ausstreifzwecken in der Kolonne 27 benützt wird. Beim Arbeiten nach der Erfindung in der beschriebenen Weise wurde gefunden, daß das Raffinat in Leitung 24 weniger als U), gewöhnlich I bis 5 ppm Tetramethylensulfonlösungsmittel enthält. Es können also bei einer typischen industriellen Anwendung der Erfindung 1 1 bis 180 kg Tetramethylensulfon pro Tag gegenüber den allgemein nach dem Stand der Technik praktizierten Verfahren gespart werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur extraktiven Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe von einem Beschikkungsgemisch, das aromatische und nichtaromatische Kohlenwasserstoffe enthält, durch Einführung des Beschickungsgemisches an einem mittleren Punkt und eines verarmten Tetramethylensull'on- oder Butadiensulfonlösungsmittels im oberen Abschnitt einer extraktiven Destillationskolonne, Abziehen eines Extraktstroms aus Lösungsmittel mit darin gelösten aromatischen Kohlenwasserstoffen vom Boden und eines Raffinatstroms aus nichtaromatischen, mit Lösungsmittel verunreinigten Kohlenwasserstoffe·! von der Spitze dieser extraktiven Destillationskolonne, Waschen des Raffinatstroms in einer Waschzone mit Wasser, Fraktionierung des Extraktstroms in eine Destillatfraktion aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasser sowie eine Lösungsmittelbodenfraktion, Rückführung dieser Lösungsmittelbodcnfraktion in die extraktive Destillationskolonne als deren verarmtes Lösungsmittel und Rückführung wenigstens eines Teils des von der Destillatfraktion der Extraktstromfraktionierung abgetrennten Wassers zum Waschen des Raffinatstroms in die Waschzone, dadurch gekennzeichnet, daß man das mit Lösungsmittel angereicherte Waschwasser der Waschzone an einem Punkt unterhalb des Punktes der Einführung des Beschickungsgemisches in die extraktive Destillationskolonne einführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Raffinatstrom vor dem Waschen in der Waschzone kondensiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man von dem kondensierten Raffinatstrom vor seinem Waschen in der Wasch-/oiie die Wasserpiiase abtrennt.