DE2105040A1

DE2105040A1 - Einstufiges Kristallisationsverfahren zur Abtrennung von p-Xylol von hoher Reinheit

Info

Publication number: DE2105040A1
Application number: DE19712105040
Authority: DE
Inventors: Eugene Franklin New Canaan; Thompson Robert Brawley Wilton; Conn.; Wylie John Edward Manhasset N.Y.; Machell (V.StA.)
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1970-02-03
Filing date: 1971-02-03
Publication date: 1971-08-19
Also published as: GB1279362A; NL170618B; NL7101250A; NL170618C; US3662013A; JPS546536B1

Description

DR.E.WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPUING. C. GERNHARDT

MÜNCHEN HAMBURG TELEFON: 555476 8000 MON CH EN 15, TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

3, Februar 1971 ¥. V

Mobil Oil Corporation, New York, V.St.A.

Einstufiges Kristallisationsverfallren zur Abtrennung von p-Xylol von hoher Reinheit

Erfindungsgemäss wird p-Xylol mit hoher Reinheit von mehr als 99 ^c/o aus einem Gemisch von XyI ο !-Isomer an bei einem einstufigen Kristallisationsverfahren gewonnen. Das Gemisch wird bis zur eutektischen [Temperatur abgekühlt und filtriert. Der Filterkuchen wird mit !Toluol gewaschen und darm im einem Waschablauf aufgeschlämmt, M erneut filtriert und mit toluol gewaschen.

Die Erfindung betrifft ein einstufiges Kristallisationsverfahren zur Abtrennung von p-Xylol aus einem Gemisch von Xylol-Isomeren. Als Beschickung zur Oxidation zu Terephthalsäure besteht ein Bedarf für p-Xylol mit einer Reinheit von mehr als 99 %· Verschiedene Verfahren wurden zur Abtrennung von p-Xylol aus einem Cg-Isomergemisch vorgeschlagen, bei denen die meisten zwei Kristallisationsstufen umfassen. Diese Verfahren erfordern jedoch

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zusätzliche und unwirtschaftIiclie Kühlungskapazitäten. Es wurde in der US-Patentschrift 2 541 682 eine einstufige Trennung vorgeschlagen, bei der p-Xylol mit einem an p-Xylol reichen Waschnedium gewaschen wird, jedoch zeigt dieses Verfahren den Nachtsi1 eines erheblichen Verlustes hinsichtlich der Produktgevinnursg. Auch in der US-Patentschrift 3 4-62 511 wurde eine einstufige Gewinnung vorgesciilagjii, bei. der Prodüktkuchen mit Toluol gewaschen wird und der Toluclwaschablauf zu dem Kristallisator zurückgeführt v.'ird. Durch den Zusatz von Toluol zu der Beschickung für den liristallisator wird jedoch die eutektische Temperatur erniedrigt und eine zusätzliche Kühlungskapazität erforderlich. Weiterhin erwies es sich bei keinem der bisherigen einstufigen Verfahren bis möglich, p-Xylol mit einer EeinLeit vcn 99 % oder höher herzustellen«

Auf Grund der Ex*fincLung ergibt sieh em einstufiges Verfahren sur Gevrinn'iKg von p-Xylol aos einem Geoisch von Xylcl-Isomeren, v/obei das Gemisch der Xylol-Isoneren in einer Iiiüstallisatioriszone auf eine Temperatur abgekühlt Viird, bei der lediglich p-Xylol kristallisiert, der p-Xylolkuchen auf einem ersten PiIter abgetrennt v/ird, der p-Xylolkuchen mit Toluol gewaschen v/ird, der p-Xylolkuchen mit einem Teil des Toluolwaschablaufes von dem ersten Filter und von einem zweiten Filter aufgeschlämct wird, die erhaltene p-Xylol-Aufschlämiaung auf einem zweiten Pilter gefiltert wird und ein zweiter p-Xylolkuchen erhalten wird, der zweite p-Xylolkuchen mit Toluol gewaschen wird, das Toluol von dem p-Xylol für weitere Waschkreisläufe abdestilliert wird und das p-Xylolprodukt gewonnen wird, worauf das Toluol von dem restlichen Toluolwaschablauf unter Gewinnung eines Gemisches von Xylol-Isomeren abdestilliert wird und das Gemisch zu der Kristallisationszone zurückgeführt wird.

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In der Zeichnung ist ein scheiaatiscb.es Fließschema eines Verfahrens zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt.

Die Beschickungen für das p-Xylol-Gewinnungsverfahren gemäss der Erfindung bestehen überwiegend aus aromatischen Cp-Kohlenwasserstoff-Fraktionen, die innerhalb eines Bereiches von etwa 120 bis etwa 150° C sieden (250 bis 300° ϊ¹)· typische Beschickungen enthalten im allgemeinen auf das Gewicht bezogen etwa 15 bis JO ^c/o p-Xylol, etwa 30 bis „ 0 ^c/o m-Xylol und kleinere Mengen an o-Xylol und iithy!benzol. Geringe Hengen an Paraffinen und anderen M

aromatischen Kohlenwasserstoffen können auch vorhanden sein.

Gemäss der Zeichnung wird eine geeignete, aromatische Cg-Kohlenwasserstoff-Beschickung durch eine Leitung 10' eingeführt und durch die Wärmeaustauscher 11 und 12 geleitet. In den Wärmeaustauschern 11 und 12 wird die Beschickung zunächst durch indirekten Wärmeaustausch mit dem durch die Leitungen 13, 14- und 15 geführten Kutterlaugenf iltrat gekühlt. Die abgekühlte Beschickung wird dann durch eine Kristallisationszone geführt, welche, wie gezeigt, aus einer 'Hehrzahl von Kristallisatoren oder Abschreckgefässen 16 besteht. In der Kristallisationszone ^ wird die Beschickung auf die Temperatur abgekühlt, bei der " das p-Xylol kristallisiert, ohne dass die anderen Xylol-Isomeren in der Beschickung kristallisieren. In Abhängigkeit von den Mengen der verschiedenen in der Beschickung vorhandenen Bestandteile liegt diese Temperatur innerhalb eines Bereiches zwischen etwa -3^° C und etwa -65° C (-50° l·¹ bis -85° F).

Der Ablauf aus der Kristallisationszone besteht aus einer Aufschlämmung von p-Xylol in der Mutterlauge. Diese Abflussaufschlämniung wird durch eine Leitung 17 entfernt

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und zu einem ersten Filter 18 geführt, das jede Art eines ansatzweisen oder kontinuierlichen Filters sein kann und bevorzugt aus einen Zentrifugalfilter besteht. In dem Filter 18 wird die Mutterlauge abgetrennt und durch die Leitung 13 abgezogen und, wie vorstehend angegeben, mit der Beschickung einem V/ärmeaustausch überzogen und dann aus dem Kristallisationsverfahren ausgeführt. Der Rest auf dem Filter besteht aus einem Kuchen von p-Xylol-Kristallen mit einer geringen Menge an okkludierter Mutterlauge.

Der Kuchen wird auf dem Filter mit Toluol gewaschen. Das Toluol wird durch eine Leitung 19 eingeführt und durch indirekten V/ärmeaustausch mit dem Toluol-Waschablauf in einem Värmeaustauscher 20 und mit der Mutterlauge in einem Wärmeaustauscher 21 gekühlt. Der Toluol-Waschablauf wird durch eine Leitung 22 entfernt.

Der gewaschene p-Xylolkuchen wird von dem ersten Filter 18 abgenommen und über eine Leitung 23 zu einem Aufschlämmungstank 2M- geführt. Der Toluol-V/aschablauf von der Leitung 22 wird über die Leitung 57 zu dem Lösungsmittelturm 38 geführt. Ein Teil der Mutterlauge und des To 1 uo 1-V/a schablauf es von dem zweiten Filter 25 werden durch eine Leitung 26 in den Aufschlämmungstank 2M- eingeführt und mit den p-Xylol-Kristallen unter Bildung einer Aufschlämmung von p-Xylol-Kristallen in dem Toluol-V/aschablauf vermischt. Diese Aufschlämmung wird durch eine Leitung 27 in einen Behälter oder Zinweichtank 28 geführt und dann durch eine Leitung 29 zu. dem zweiten Filter 25· Das zweite Filter 25 kann von der gleichen Art oder unterschiedlicher Art gegenüber dem ersten Filter 18 sein. Bevorzugt besteht es aus einem ansatzweisen oder kontinuierlichen Zentrifugenfilter. In de:a zweiten Filter 25

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wird der Toluol-Waschablauf abgetrennt und durch eine Leitung 30 zu der Leitung 26 abgezogen, wobei der zweite p-Xylolkuchen auf dem zweiten Filter 25 verbleibt. Toluol wird durch eine Leitung 31 in das zweite Filter 25 zur Wäsche des ρ-XyIÖlkuchens darauf geführt. Der Toluol-Vaschablauf wird durch die Leitung 30 entfernt. Der gewaschene p-Xylolkuchen wird von dem Filter 25 durch eine Leitung 32 abgenommen und zu einem Schmelztank 33 geführt. In dem &chmelztank 33 werden die p-Xylol-Kristalle zu flüssigem p-Xylol geschmolzen, das noch kleine Hengen an Toluol enthalten kann. Dieses wird durch eine Leitung 3^ zu einem Schmelzturm 35 geführt, worin das Toluol abdestilliert und durch eine Leitung 36 abgezogen wird. Der Bodenrückstand, der aus einem p-Xylolprodukt mit einer Reinheit von mindestens 99 % besteht, wird durch die Leitung 41- abgenommen.

Der Teil des Toluols und der Mutterlauge aus der Leitung 30, der nicht in die Leitung 26 geführt wurde, wird durch die Leitungen 26a und 37 zu einem Lösuiigsmittelturm 38 geführt. Das Toluol wird abgetrennt und durch eine Leitung 39 zur Leitung 36 geführt. Der Bodenrückstand, der aus einem Gemisch der Xylol-Isomeren besteht, wird durch die Leitung 4-0 zur Leitung 10 zurückgeführt.

Beispiel

Eine Beschickung mit einem Volumengehalt an 13»0 % Äthylbenzol, 25,6 % p-Xylol, 56,2 % m-Xylol, 4,9 % o-Xylol und. 0,3 ^Q/y Toluol wurde dem vorstehend aufgeführten Kristallisationsverfahren unterzogen. Die Beschickung wurde in sdner Menge von 56 mVstunde (mr/Std.) eingebracht, wozu dei⁵ Bodenrückstand von dem Lösungsmittelturm in einer Menge von 2 m-ystd. zugegeben wurde. Dieses Gemisch wurde

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auf -59° ^c (-77° ^) gekühlt, während es durch eine Reihe von sechs Kristallisatoren geführt wurde. Nach dein zweiten und dritten Kristallisator wurde ein Filterablauf zu dem Strom in einer Henge von 1 mVStd. bei oedem Zusatz zugegeben. Der Ablauf vom letzten Kristallisator enthielt die p-Xylol-Kristalle und die Mutterlauge und wurde in eine kontinuierliche Zentrifuge geführt und die p-Xylol-Kristalle auf dem Filter als Kuchen abgetrennt. Der Kuchen wurde mit Toluol von -50° C (-58° F) in einer Menge von etwa 0,8 m vStd. gewaschen und der Toluol-Waschablauf abgenommen. Der gewaschene Kuchen wurde mit dem Toluol-Waschablauf bei etwa -25° C (-17° *0 in einer Henge aufgeschlämmt, so dass eine Aufschlämmungskonzentration mit etwa 45 % Peststoff erhalten wurde. Diese Aufschlämmung wurde in einer Zentrifuge filtriert und der p-Xylolkuchen gewonnen. Dieser Kuchen wurde geschmolzen und das Toluol entfernt. Das schliesslich gewonnene Produkt bestand aus p-Xylol mit einer Reinheit von 9915 Gew.%.

Selbstverständlich können die Geschwindigkeiten und Bedingungen etwas gegenüber denjenigen, wie sie im Beispiel angegeben sind, variieren. Wie vorstehend abgehandelt, hängt die Kristallisationstemperatur von der verwendeten Beschickung ab. Die Toluolwäsche auf dem ersten Filter kann bei etwa -45 bis etwa -55° C (-48° F bis -68° F) in einer Menge von etwa 0,7 bis etwa 1,0 mVStd. erfolgen. Die Wiederaufschlämmung kann bei Temperaturen von etwa 0 bis etwa -20° C (32° F bis -4° F) erfolgen. Die Toluolwäsche auf dem zweiten Filter kann bei etwa O⁰ C bis etwa -35° ^c in einer Menge von etwa 0,4 bis 0,6 m^/Std. erfolgen.

Im vorstehenden wurde die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, ohne dass sie hierauf begrenzt ist.

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Claims

Patentansprüche

'A/ Einstufiges Verfahren zur Gewinnung von p-Xylol aus einem Gemisch von Xylol-Isomeren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch der Xylol-Isomeren in einer Kristallisationszone auf eine. Temperatur, bei der lediglich p-Xylol kristallisiert, abgekühlt wird, der p~Xylolkuchen auf einem ersten Filter abgetrennt wird, der p-Xylolkuchen mit Toluol gewaschen wird, der p-Xylolkuchen mit einem Teil der Mutterlauge und den Toluol-Waschablauf von einem zweiten Filter aufgeschlämmt wird, die erhaltene M p-Xylol-Aufschlämniung auf dem zweiten Filter filtriert wird und ein zweiter p-Xylolkuchen erhalten wird, der zweite p-Xylolkuchen mit Toluol gewaschen wird, das Toluol von dem p-Xylol für weitere Wascharbeitsgänge zur Gewinnung des p-Xylol-Produktes abdestilliert wird, das Toluol von dem restlichen Teil des Toluol-Waschablaufes unter Gewinnung eines Gemisches von Xylol-Isomeren destilliert wird und dieses Gemisch zu der Kristallisationssone zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kristallisationszone eine Mehrzahl von Kristallisatoren in Reihe -angewandt wird. ^

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