DE2112004A1 - Verfahren zur Fraktionierung von vorwiegend C8 aromatischen Kohlenwasserstoffgemischen - Google Patents
Verfahren zur Fraktionierung von vorwiegend C8 aromatischen KohlenwasserstoffgemischenInfo
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Description
DK. ING. B. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EFFLE · DR. RER. AAT. K. HOFFMAW
PATENTANWÄLTE
D.8000 MÖNCHEN 81 · ARABEUASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087
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Fluor Corporation
Los Angeles, Calif. / USA
Verfahren zur Fraktionierung
von vorwiegend Co aromatischen
Kohlenwasserstoffgemischen
Zusatz zu P 1905 650.9
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fraktionierung
von vorwiegend Cr.-aromatischen Kohlenv/asserstoffgemischen,
die Äthylbenzol und Xylole enthalten. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verarbeitung von vorwiegend
Cp-aromatischen Kohlenwasserstoffbeschickungen, wie
sie z.B. bei der katalytischer! Reformierung von Naphtha
anfallen, zu verschiedenen technisch wichtigen Materialien, was bei niedrigen Kapitalkosten und bei einem niedrigen Verbrauch
an nutzbaren Jtoffen in kontrollierbaren Verhältnissen
durchgeführt v/erden kann. Unter den auf diese L/eine
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erhältlichen gewünschten Materialien sind an erster Stelle die Produkte Äthylbenzol, o-Xylol und p-Xylol zu nennen.
Das vierte Gg-aromatische Isomere, nämlich das m-Xylol,
ist technisch weniger wichtig, so daß seine Abgabe demgemäß auf einen Minimalwert zurückgeführt werden kann.
Es müssen auch andere Komponenten der Beschickung, z.B.
•nicht-aromatische Kohlenwasserstoffe, Toluol, Cq-Aromaten
und dergleichen insoweit abgetrennt v/erden, als den Qualitätspezifikationen
für die verschiedenen Co-aromatisehen Produkte Genüge getan v/erden muß. Die verschiedenen Kompo-
b nenten der Co-Beschickungen können durch Wärme abgetrennt
v/erden, d.h. die verschiedenen Siedepunkte können In der V/eise ausgenützt werden, daß die Beschickung In niedrigsiedendere
Stoffe, z.B. Ethylbenzol (Kp 136,L0C) und leichte
Enden, die die Praktionierungszone über Kopf verlassen, in höher-siedende Materialien, z.B.o-Xylol (Kp l43,9°C) und
schließlich in schwere Enden aufgeteilt wird, die als Bodenprodukte
aus der Zone entnommen v/erden. Die m-Xylol-
und p-Xylol-Fraktionen können, je nach den Betriebsbedingungen
der Zone, als Kopf- oder als Bodenprodukte abgenommen werden. Im allgemeinen werden aufeinanderfolgende Auftrennungen
vorgenommen, urr. die verschiedenen gevriinsehten Produkte zu isolieren. 3o kann beispielsweise das p-Xylol
" von dem m-Xylol in einer p-Xylol-Kristallis-ationsanlage abgetrennt
werden, indem das p-Xylol (Fp 12,8°C) ausgefroren wird und das m-Xylol (Fp -47,80C) aus der Anlage abgeleitet
v/ird. Da das m-Xylol nur eine begrenzte technische Yorwertbarkeit
besitzt, vnLrd es oftmals in p-Xylol und."oder o-Xylol
isornerisiert, was entv/eder :oc oder nach :1er Fraktionierung
geschehen kann.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich nun insbesondere mit
einem komplexen Fraktionierungsverfahren, das deswegen nur
mit geringen Kapital- und Betriebskosten belastet ist, v;eil
die Abtrennung der Xtlr'lbenzol- und c-Xylol-Komponeiiten
aus den m-Xylol- und p-Xylol-Fraktionen mit demselben VJärmestrom
durchgeführt wird. Mit der komplexen Fraktionierung können verschiedene vorhergehende und nachfolgende
Maßnahmen kombiniert werden, wodurch extrem flexible Cp-Verarbeitim-smögllehkeiten
für die günstigste Verwertung der verfügbaren Beschickungen ermöglicht werden und den
jeweilige:! Pi* odiü-ztaiif orderungen G :r.üge getan werden kann.
Z-.'v ".'"aktloiilerunr: und Konvertierung von vorwiegend Cparorr.at
Ischen Kohlenw:issers\off-3-G.r;hiclrxigen sind schon
ziele verschiedene ochemen vorgeschlagen worden. Ir.i allg3-n-eir.^i:
ist es die Pr-ixis ge.-reser., zuerst o-Xylol und damit
die schweren I^r-ler. vom Rost der Beschickung abzutrennen
und hierauf in einem getrennten Betrieb das o-Xylol und
die schweren 3nden voneinander zu trennen. Der Rest der Beschickung wird In einem anderen getrennten Betrieb fraktioniert,
\vut das iithylbenscl und die leichten linden zu
trenneri. Der Rest der Beschickung, der hauptsächlich au.?-
!v.-Xylol und p-Xylol besteht, kann ir. eine p-Xylol-Kristcllisierungsnnlage
lind dann in eine Konvertierungsanlage geleitet
werden, wodurch zi-.ir. erster, kristallisiertes p-Xyiol
und zum z\-7Q±ren v.Teiteres p-Xylol aus r::-XyIol gebildet wi:-5.
Das o-Xylol i:nd die 3c:v.?erc-n Ξ:;ο.οη in de::: Abstrcrn der Ko::-
vertierur.g-5-ü:ln.ge '-«'erde.: typischer'..'ei3-3 mit anderen riyloler
In einen weiteren Fraktionatcr reloiet, r.z sie von de::i
y-'iylol air Bodenrt·Ddt;!::.e abgetrennt '.:er5.en. Es stellt He
nwcito Abvrcnj; ;:j: deo' o-X.vlols von den schweren Enden bei
Ήr-.;■;;:.-] Betrieb dar. Dar an r-Xylol rcior.e Rvst kann üirel-it
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in die Kristallisationsanlage zurückgeleitet werden, um
mit der weiteren Beschickung aus dem A'thylbenzol-Fraktionator verarbeitet zu werden. Bei einem anderen technischen
Verfahren wird die m-Xylöl-Komponente von der Beschickung chemisch abgetrennt und gegebenenfalls in weiteres p-Xylol
und o-Xylol vor der Fraktionierung konvertiert. Die Fraktionierung der zurückbleibenden Komponenten erfolgt jedoch
in mehreren Stufen mit einem aufeinanderfolgenden Erhitzen und mit einer aufwendigen Handhabung der verschiedenen
Ströme.
Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung,
eine Vielzahl von Cg-Produkten mit weniger getrennten Erwärmungsoperationen zu erzielen, wodurch erhebliche
Kapital- und Betriebskosten eingespart werden können. Dieses Ziel wird erreicht, wenn man in einer Fraktionierungszone
die gewünschten Hauptfraktionen, nämlich Ethylbenzol, o-Xylol und m-/p-Xylol mit einem gemeinsamen Wärmestrom
auftrennt.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Fraktionierung
von vorwiegend Co-aromatischen Kohlenwasserstoffgemischen, die A'thylbenzol und Xylole enthalten, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man das Gemisch zu Beginn so behandelt, daß ein erster Co-Aromatenstrom gebildet wird, der
reich an Äthylbenzol ist, den ersten Cn-Aromatenstrom in eine Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen an einem
ersten Beschickungsboden, der zwischen dem Kopf und dem
Boden dieser Zone angeordnet ist, einführt, einen zweiten Co-Aromatenstrom, der an o-Xylol relativ reich ist, in diese
Zone an einem zweiten Beschickungsboden einführt, der zwiBchen dem Kopf und dem Boden dieser Zone und unterhalb
des ersten Beschickungsbodens angeordnet ist, beide
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Beschickungsströme in der Praktionierungszone mit mehreren Ebenen mit einem gemeinsamen Wärmestrom erhitzt und daß
man einen vorwiegend aus Ethylbenzol bestehenden Kopfstrom, einen vorwiegend aus o-Xylol bestehenden Bodenstrom und
in einer Ebene der ersten Zone zwischen dem ersten und dem zweiten Beschickungsboden einen Xylolisomeren-Seitenstrom
abtrennt.
Der erste Beschickungsstrom, der an Äthylbenzol relativ
reich ist, enthält typischerweise mindestens 8 Mol-$
Äthylbenzol. Der zweite Beschickungsstrom, der an o-Xylol
relativ reich ist, enthält mindestens 8 Mol-# o-Xylol.
Die komplexe Praktionierungszone kann bei Temperaturen von 121,1 bis 26o°C und Drücken von 0,70 bis 7,03 kg/cm
betrieben werden.
Das Verfahren der Erfindung schließt bei bestimmten Ausführungsformen
auch die Weiterverarbeitung des Xylolisomeren-Seitenstroms zur Isolierung des p-Xylols daraus und
die Verarbeitung des resultierenden,an p-Xylol verarmten,
Seitenstroms in einer Konvertierungszone ein. In der letzteren wird das im Seitenstrom enthaltene m-Xylol in andere
Xylolisomere umgewandelt. Der Abstrom der Konvertierungszone wird als zweiter Beschickungsstrom, der an o-Xylol
relativ reich ist, in die Praktionierungszone zurückgeleitet. Die Konvertierungszone kann in der Weise betrieben
werden, daß das m-Xylol in o-Xylol oder p-Xylol oder in beide Stoffe umgewandelt wird. Dabei wird der gemeinsame
Wärmestrom in der Praktionierungszone dazu verwendet, um die Trennung des o-Xylols und des p-Xylols, die in der Konvertierungszone
gebildet werden, voneinander zu ermöglichen. Das Verfahren der Erfindung kann auch weiterhin einschließen,
daß das abgetrennte o-Xylol in die Konvertierungszone
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zurückgeleitet wird, um in p-Xylol übergeführt -zu werden.
Es kann auch die Konvertierung des p-Xylols zu o-Xylol
einschließen, und zwar je nach den Produkterfordernissen.
Die aus dem Seitenstrom isolierte Menge des p-Xylols ist typischerweise mindestens derjenigen Menge des p-Xylols
gleich, die sich in dem vorwiegend Co-aromatischen Gemisch befindet.
Bei bestimmten Ausführungsformen schließt das Verfahren der Erfindung auch ein, daß man das vorwiegend Co-aromatische
Kohlenwasserstoffgemisch in einer Vorfraktionierungszone
erhitzt und daß man die Beschickung in einen an Äthylbenzol relativ reichen Kopfteil und einen an o-Xylol
relativ reichen Bodenteil auftrennt, daß man den Kopfteil an einem ersten Beschickungsboden, der zwischen
dem Kopf und dem Boden dieser Zone angeordnet ist, in eine Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen einspeist, daß man
den Bodenteil an einem zweiten Beschickungsboden, der zwischen dem Kopf und dem Boden dieser Zone und unterhalt)
des ersten Beschickungsbodens angeordnet ist, in diese Zone einführt, daß man in der Fraktionierungszone mit mehreren
Ebenen beide Beschickungsströme mit einem gemeinsamen Wärmestrom erhitzt und daß man einen vorwiegend aus Äthylbenzol
bestehenden Kopfstrom, einen vorwiegend aus o-Xylol bestehenden Bodenstrom und an einer Ebene der Fraktionierungszone
mit mehreren Ebenen zwischen dem ersten und dem zweiten Beschickungsboden einen Xylolisomeren-Seitenstrom
abtrennt.
Die Vorfraktionierung wird typischerweise bei Temperaturen von 121,1 bis
durchgeführt.
durchgeführt.
von 121,1 bis 3160C und Drücken von 0,70 bis 10,5 kg/cm2
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Der über Kopf von der Vorfraktionierung erhaltene erste
Strom wird in der Fraktion!erungszone mit mehreren Ebenen
in Teilschritten erhitzt, um das Ethylbenzol und die leichten
Enden von dem p-Xylol und dem m-Xylol in dem ersten
Strom abzutrennen.
Die bei der Vorfraktionierung verwendete Wärme wird vorteilhafterwexse
von der Vorfraktionierungszone in die
Praktionierungszone mit mehreren Ebenen überführt, was in der Weise vorgenommen werden kann, daß die Vorfraktionierungszone
über Kopf durch die Fraktionierungszone oberhalb
des Punktes der Abnahme des Seitenstroms in einem Kreislauf geschlossen wird oder daß in der Fraktionierungszone
mit mehreren Ebenen Kohlenwasserstoffe zwischen den Beschickungsströmen gegen die Kondensation der Kopfdämpfe
der Vorfraktionierungszone außerhalb der Fraktionierungszone
mit mehreren Ebenen aufgewärmt werden. Die Kohlenwasserstoffe für die Aufwärmung können von der Fraktionierungszone
mit mehreren Ebenen in der Ebene der Seitenströme oder in Nähe davon abgezogen vier den, wodurch die Wärme der
Vorfraktionierungszoiie sowohl für Stripping- als auch für
Rektifizierungsoperationen in der Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen verwertet wird.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung kann ferner die Maßnahme einschließen, daß
man den Abstrom aus der Umwandlungszone für den an p-Xylol
abgereicherten Seitenstroir., worin das m-Xylol in o-Xylol
und.'"oder p-Xylol umgewandelt worden ist, in die Fraktionierungszone
mit mehreren Ebenen unterhalb der Ebene des Seitenströmes
zurückführt.
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Aus der ursprünglichen Beschickung kann vor der Fraktionierung oder den anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens das m-Xylol herausgenommen werden. Die Erfindung zieht daher auch in Betracht, daß man das Coaromatische
Kohlenwasserstoffgemisch an m-Xylol abreichert, das an m-Xylol abgereicherte Gemisch., das an Ethylbenzol
relativ reich ist, in die Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen an einem ersten Beschickungsboden, der zwischen dem
Kopf und dem Boden dieser Zone angeordnet ist, einführt, einen zweiten Cp-Aromatenstrom, der an o-Xylol relativ
reich ist, in diese Zone an einem zweiten Beschickungsboden einführt, der zwischen dem Kopf und dem Boden die-
™ ser Zone und unterhalb des ersten Beschickungsbodens angeordnet
ist, einführt, beide Beschickungsströme in der Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen mit einem gemeinsamen
Wärmestrom erhitzt und daß man einen vorwiegend aus Ethylbenzol bestehenden Kopfstrom, einen vorwiegend aus
o-Xylol bestehenden Bodenstrom und in einer Ebene der ersten Zone zwischen dem ersten und dem zweiten Beschikkungsboden
einen Xylolisomeren-Seitenstrom abtrennt. Das m-Xylol kann aus der Beschickung in der V/eise abgereichert
werden, daß das m-Xylol chemisch modifiziert wird und hierdurch von der Beschickung abtrennbar wird. Dies kann z.B.
dadurch geschehen, daß das m-Xylol mit einem Komplexbildner,
^ wie HF . BF7 , in eine Komplexverbindung überführt wird.
Das zu Beginn aus dem Bcschickungsgemisch entfernte m-Xylol
kann erhitzt werden, um das abgetrennte m-Xylol in o-Xylol und/oder p-X.ylol umzuwandeln. Diese Umwandlungsprodukte können
dann in die Fraktjonierungszone mit mehreren Ebenen
eingeführt werden, um darin zusammen mit anderen Cn-Aroniaten
getrennt zu werden. In weiterer Hinsicht ist die Ausführungsform
der anfänglichen Abreicherung des m-Xylols der oben
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beschriebenen Ausführungsform ähnlich, wobei ein Behandeln
des Seitenstroms zur Isolierung des p-Xylols und eine Rückführung des an p-Xylols abgereicherten Stroms
in die Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen eingeschlossen sein kann. Es ist auch möglich, in der V/eise vorzugehen,
daß man mindestens einen Teil des an p-Xylol abgereicherten
Stroms vor der Abreicherungszone für das m-Xylol
mit frischer Beschickung vereinigt, mindestens die Menge des p-Xylols isoliert, die in den ersten Beschickungsstrom von dem Seitenstrom vorhanden ist, das abgetrennte
o-Xylol oder das isolierte p-Xylol zu p-Xylol bzw. o-Xylol umwandelt, um es in die Fraktionierungszone mit mehreren
Ebenen, z.B. an einem Punkt oberhalb der Ebene des Seitenstroms einzuführen und daß man das an m-Xylol abgereicherte
Beschickungsgemisch vorfraktioniert und die Vorfraktionierungswärme,
wie oben beschrieben, in der Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen verwertet.
Bei allen vorstehenden Ausführungsformen des erfindungsgernäßen Verfahrens wird die Fraktionierungszone mit mehreren
Ebenen typischerwe'ise bei Temperaturen von 121,1 bis 2βθ C
und Drücken von 0,70 bis 7iOj5 kg/cm betrieben. Die Vorfraktionierung
wird, wenn eine solche vorgesehen ist, bei Temperaturen von 121,1 bis j5l6°C und Drücken von 0,70 bis
10,5 kg/cm durchgeführt. Der an Äthylbenzol relativ reiche erste Beschickungsstrom kann typischerweise 12 bis 25
Ä'thylbenzol enthalten, je nachdem er von einem verfügbaren Prozeßstrom oder von dem Kopfprodukt der Vorfraktionierung
eines vorwiegend Co-aromatischen Beschickungsstromes herrührt. Der an o-Xylol relativ reiche zweite Beschickungsstrom kann 15 bis ^O Mol-$ o-Xylol enthalten. Im allgemeinen
enthält er mindestens 8 Mol-# o-Xylol, je nachdem, ob er sich
von verfügbaren Prozeßströmen, von Bodenprodukten der Vor-
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fraktionierung und/oder vom Konvertierungsabstrom ableitet.
Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können es auch die Qualtiätsspezifikationen erforderlich machen,
daß die verschiedenen Produkte des Verfahrens der Erfindung weiter gereinigt v/erden, um unerwünschte Verunreinigungen
zu entfernen. Diese Reinigung geschieht nach den üblichen Verfahren, die keinen wesentlichen Teil dieser
Erfindung bilden. In typischer V/eise wird das Ethylbenzol durch Destillation und/oder Lösungsmittelextraktion,
das o-Xylol durch Destillation und das p-Xylol durch Umkristallisation
und/oder selektive Adsorption, was im allgemeinen unter der p-Xylol-AbtrennungseinMt verstanden
v/erden soll, durchgeführt.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher besehrieben.
Es zeigen:
Figur 1 ein Fließschema einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung, welches insbesondere die
Vorfraktionierung des Beschickungsgemisches und
Zwischenaufwärmung der Kohlenwasserstoffe der
Fraktionierung mit mehreren Ebenen gegen die Kondensation des Kopfdampfes des Vorfraktionators
beschreibt.
Figur 2 ein Fließschema einer v/eiteren Ausführungsforrn
des erfindungsgemäßen Verfahrens, das demjenigen der Figur 1 ähnlich ist. Sie zeigt insbesondere
eine weitere Einrichtung für die Wärmeüberführung aus dem Vorfraktionator in den Fraktionator mit
mehreren Ebenen.
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Figur 3 ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform,
die derjenigen der Figur 2 ähnlich ist. Sie zeigt insbesondere das Zwisehenaufwärmen der Kohlenwasserstoffe
des Fraktionators mit mehreren Ebenen.
Figur 4 ein Fließschema-einer weiteren Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens, die im allgemeinen derjenigen der Figur 2 ähnlich ist. Bei dieser Ausführungsform
sind keine speziellen Maßnahmen für die Y/ärraeübermittlung von dem Vorfraktionator in
den Fraktionator mit mehreren Ebenen vorgesehen.
Figur 5 ein Fließschema einer Ausführungsform des Verfahrens
der Erfindung, worin insbesondere die anfängliche Abreicherung des m-Xylols aus dem Besehiekungsgemisch
beschrieben wird.
Figur 6 ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform
des Verfallrens der Erfindung, die im allgemeinen derjenigen der Figur 5 ähnlich ist, wobei die Zugabe
der Vorfraktionierung des an m-Xylol angereicherten
Beschickungsgemisches vorgesehen ist.
Bei der Anlage gemäß Figur 1 erfolgt die Vorfraktionierung des durch die Leitung 48 zugeführten Cq-aromatischen Kohlenwasserstoff-Beschickungsstroms
in der Kolonne 49 in einen an Ethylbenzol reichen Kopfstrom der Leitung 1 und einen
an o-Xylol reichen Bodenstrom der Leitung 3 als erste und
zweite Beschickungsströme im Hinblick auf den Komplex-Fraktionator
2 im allgemeinen wie es im Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben wird. Bei der Ausführungsform gemäß
Figur 1 ist jedoch eine Zwischenaufwärmung der Kohlenwasserstoffe
der Fraktionierkolonne 2 vorgesehen. Somit werden
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die Kohlenwasserstoffe in der Fraktionierkolonne 2 aus der Kolonne an einem Punkt zwischen den Beschickungsböden
4 und 5 entnommen und mit den Kopfdämpfen der Vorfraktionierungskolonne 49 außerhalb der Fraktionierungszone 2
mit mehreren Ebenen einem Wärmeaustausch unterworfen. Zur Erzielung dieser Form des Wärmeübergangs von der Vorfraktionierungskolonne
49 sind zwei sich kreuzende Schleifen 52 und 56 vorgesehen. Die Schleife 52 ist eine Rückflußschleife
für die Kolonne 49 und schließt eine kombinierte Kondensator/Aufwärmungs-Einheit 53 und einen Akkumulator
54 ein. Die Schleife 56 ist eine Zwischen-Aufwärmungsschleife
für die Kolonne 2 und schließt eine Seiten-Abnahmeleitung 57 ein, die durch die Auf v/ärmer sei te der Einheit
55 zurück zur Kolonne 2 oberhalb der Leitung 57 und unterhalb des oberen Beschiclitungsbodens 4 führt. Die
Seiten-Abnahmeleitung 54 ist zweckmäßigerweise in der
Ebene der Leitung 24 für den m-Xylol/p-Xylol-Seitenstrom
oder in der Nähe davon angeordnet, so daß die Wärmemenge vom Kopf der Vorfraktionierungskolonne 49 in dem oberen
Teil der Fraktionierungslcolonne 2 sox^ohl für Stripping
als auch für Rektifizierungsoperationen verwendbar ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 wird der Xylolisomeren-Seiteristrom,
der hauptsächlich aus m-Xylol und p-Xylol besteht, durch die Leitung 24 abgenommen und zur
Isolierung des p-Xylols daraus weiter verarbeitet. Der
Seitenstrom wird durch die Leitung 24 in eine p-Xylol-Abtrennungszone
42 geleitet, die ein Kristallisator oder ein Separator eines anderen Typs sein kann. Die Abtrennung
geschieht z.B. durch selektive Adsorption, Komplex-bildung oder durch eine andere Arbeitsweise. Das p-Xylolprodukt
wird durch die Leitung 4^ aus der Abtrennungszone 42 herausgenommen.
Der Rest des Xylolisomeren-Seitenstroms hat nach
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der Abtrennung des p-Xylols einen hohen Gehalt an m-Xylol
und wird durch die Leitung 44 in den Konverter 45 geleitet,
um weiteres p-Xylol und/oder o-Xylol in verschiedenen Verhältnissen
herzustellen, die jeweils von den Marktbedürfnissen abhängen. Die leichten Enden können durch die Leitung
46 mindestens zum Teil aus dem Abstrom des Konverters entfernt v/erden. Das abgetrennte o-Xylol kann durch die
Leitung 61 in den Konverter 45 geleitet werden, um gewünsch-■fcenfalls
zu p-Xylol isomerisiert zu werden.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 wird der Abstrom
von dem Konverter 45 durch die Leitung 58 in die Fraktion!
erungskolonne 2 zurückgeführt, was an einem Punkt unterhalb der Leitung 24 für die Abnahme des Seitenstroms
geschieht. Die Fraktionierungskolonne 2 hat somit eine Ergänzungsbeschickung
oder eine Beschickung Nr. J5* die an
p-Xylol und/oder o-Xylol relativ reich ist/ welche gleichzeitig mit den Beschickungen Nr. 1 und Nr. 2 zu Komponenten-Fraktionen
mit einem gemeinsamen Wärmestrom in der Kolonne fraktioniert werden. Dieser gemeinsame Wärmestrom wird durch
eine Aufwärmungsschleife 6 zur Verfügung gestellt und durch eine Zwischen-Aufwärmerschleife ^6, wie oben beschrieben,
ergänzt. Gegebenenfalls kann ein Teil des Abstroms des Konverters 45 oder der ganze Abstrom durch die Leitung 59 in
die Vorfraktionierungskolonne 49 zurückgeleitet werden, um dort mit der frischen Beschickung vor der Fraktionierung
in der Kolonne 2 verarbeitet zu werden. Der Abstrom des Konverters 45 kann auch durch die Leitung 6O geleitet werden,
um mit der Beschickung Nr. 2 (Bodenprodukt des Vorfraktionators)
in der Leitung J5 stromabwärts der Vorfraktionierungskolonne kombiniert zu werden«
In der Ausführungsform gernäß der Figur 3 wird die Prozeßbeschickung
in der Leitung 48 in der Kolonne 49 vorfraktioniert
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um die ProzeßbeSchickung in einen an o-Xylol reichen
Bodenstrom der Leitung 3 und einen an Äthylbenzol reichen Kopfstrom der Leitung 1 aufzutrennen. Die Wärmezufuhr in
die Kolonne 49 geschieht durch die Aufwärmungsschleife 50.
Der Kopfdampf der Kolonne 49 wird auf der Kondensatorseite
einer kombinierten Kondensator-Aufwärmungseinheit 53
in der Rückflußschleife 52 gegen die flüssigen Zwischenstufen-Kohlenwasserstoffe
in der Schleife 56 des Zwischenauf
wärmers kondensiert, wodurch die leichten Kohlenwasserstoffe auf der Aufwärmungsseite der Einheit 53 verdampft
werden, um in die Kolonne 2 mit mehreren Ebenen zurückzukehren. Die an A'thylbenzol reichen kondensierten Kopfk
dämpfe werden zum Teil in der Leitung 1 der Kolonne 2 als Beschickung Nr. 1 zugeführt und zum Teil durch die
Schleife 52 in die Kolonne 49 als Rückfluß zurückgeschickt.
In der Figur 4 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, die insbesondere dann
zweckmäßig ist, wenn die Brennstoffkosten niedrig sind. Bei dieser Ausführungsform wird keine spezifische Vorsehung
für eine doppelte Verviertung des l/ärmeeingangs
des Vorfraktionators gemacht, was bei niedrigen Brennstoffkosten
annehmbar sein kann. Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 4 wird die Prozeßbeschickung der Leitung 48, wie
in der eben beschriebenen Ausführungsform der Figur 3jin
* der Kolonne 49 vorfraktioniert. Die Rückflußschleife 64,
die einen Kondensator 65 und einen Akkumulator 66 einschließt, schickt einen Teil des kondensierten Kopfprodukts
in die Kolonne 49 zurück. Ein weiterer Teil wird durch die Leitung 1 in die Kolonne 2 als erster Beschickungsstrom
geleitet. Die Bodenprodukte der Kolonne 49 werden durch die Aufviarmungsschleife 50 im Kreis zirkuliert, wobei ein
Teil davon durch die Leitung 3 in die Fraktionierkolonne
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mit mehreren Ebenen 2 als zweiter Beschicl-cungsstrom geleitet wird.
Bei den Ausführungsformen der Figuren 5 und 6 ist eine
Vorbehandlung der Prozeßbesehickung vorgesehen, um das m-Xylol abzutrennen und/oder das m-Xylol zu o-Xylol und/
oder p-Xylol für die Fraktion!erungsoperationen zu isomerisieren.
Bei den Anlagen der Figuren 5 und 6 wird eine Beschickung aus gemischten Xylolen und A'thylbenzol, die
für die Fraktionierung (und Umwandlung) geeignet ist, um p-Xylol sowie Äthylbenzol und o-Xylol, wie oben beschrieben,
zu bilden, in das System durch die Leitung 67 eingeführt. Die Beschickung gelangt in einen m-Xylol-Separator
und Isomerisierer 68, in welchem das m-Xylol mit einem Komplexbildner in eine Komplexverbindung überführt wird..
Die Komplexverbindung mit dem m-Xylol kann vom Rest der Beschickung abgetrennt und zersetzt werden. Hierauf wird
das gesamte m-Xylol oder ein Teil desselben zu o- und/ oder p-Xylol isomerisiert.
Der Separator und Isomerisierer 68 ist in typischer Weise
eine bekannte Einheit, die HF . BF-, enthält, mit welcher
die Beschickung von der Leitung 6? bei Temperaturen von etwa O bis 7*20C in innigen Kontakt gebracht wird. Diese
Maßnahme führt dazu, daß im wesentlichen das gesamte m-Xylol
in der Beschickung mit dem HP . BF^ in einer HF-Lösung
Komplexe bildet. Der m-Xylol-Komplex wird als eine
HF-Lösung in den Isomerisiererteil des .Separators 68 geleitet,
wo der Komplex auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher er instabil ist und sich zersetzt. Auf diese
Weise wird das m-Xylol freigesetzt, um beispielsweise durch die Leitung 70 gewonnen zu werden. Der HF . BF.,-Komplex
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wird wieder zum erneuten Gebrauch zurückgebildet. Es ist auch möglich, den m-Xylol-HE? . BF,,-Komplex als solchen
zu dem Isomerisiererteil des Separators und zu dem Isomerisierer 68 zu leiten, wobei mindestens ein Teil der m-Xylol-Komponente
unter Verwendung des vorhandenen HF . BF^, als
Katalysator in die o- und/oder p-Xylole isomerisiert wird.
Die Isomerisierungsprodukte werden sodann mit der an m-Xylol
abgereicherten Beschickung der Leitung 1 vereinigt, um deren Gehalt an o-Xylol und p-Xylol für die weitere
Verarbeitung in der Fraktionierungskolonne 2 zu erhöhen. Gegebenenfalls können auch mindestens zum Teil in dem
Separator 68 die leichten Enden abgetrennt und aus dem ™ System durch die Leitung 69 herausgeleitet werden.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 wird die an m-Xylol
abgereicherte Beschickung in die Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen 2 als erster Beschickungsstrom geleitet,
um innerhalb der Kolonne zur gleichzeitigen Trennung von Kthylbenzol vom o- und p-Xylol in einer oberen Ebene der
Zone und von p-Xylol von o-Xylol in einer unteren Ebene der Kolonne erhitzt zu werden.
Es wird ersichtlich, daß bei der Ausführungsform gemäß der Figur 6 eine Vorfraktionierung der an m-Xylol abgereicherten
Beschickung der Leitung 48 in der V/eise erfolgt, wie es im Zusammenhang mit der Figur 3 oben beschrieben
wurde. Die an m-Xylol abgereicherte Beschickung der Leitung 48 wird somit in die Kolonne 49 geleitet und
in einen an Kthylbenzol reichen Kopfteil der Leitung 1, der als erster Beschickungsstrom der Fraktionierungskolonne
2 zugeleitet wird und in einen an o-Xylol reichen Bodenteil aufgetrennt, der durch die Leitung J5 als zweiter Beschickungsstrom der Fraktionierungskolonne 2 zugeführt wird.
109841/1SU8
Wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden innerhalb der Kolonne 2 die leichten Enden und
die Äthylbenzol-Komponenten der Kolonnendurchschickung
nach oben getrieben und als Dämpfe in die oberen Teile der Kolonne befördert, wo das Äthylbenzol von dem p-Xylol
durch eine weitere Fraktionierung im wesentlichen vollständig abgetrennt wird, so daß das Äthylbenzol (und die
leichten Enden) über Kopf in die Rückflußschleife 8 gelangen
und das p-Xylol nach unten geleitet wird. In Figur 6 wird der bei der Vorfraktionierung der Beschickung in
der Kolonne 49 verwendete und von dem Wärmeaustauscher
herrührende Wärmestrom in die Fraktionierungskolonne mit mehreren Ebenen überführt, was durch die kombinierte
Kondensatoraufwärmungseinheit 5J5 in der Rückflußschleife
52 und die Zwischenaufwärmungsschleife 56>
wie oben beschrieben, geschieht, um in der Kolonne 2 mit dem Wärmestrom
von dem Aufwärmer 7 kombiniert zu werden, so daß die beiden Wärmeströme verfügbar sind, um die relativ
schwierige Abtrennung von p-Xylol und Äthylbenzol, wo der Wärmebedarf am größten ist, zu erleichtern,
Die Drücke in den Kolonnen 49 und 2 bei den Ausführungsformen der Figuren 5 und 6 sind nicht besonders kritisch
und bewegen sich typischerweise im Bereich von 0,70 tis
10,5 kg/cm . Die Drücke sind aber nicht auf diesen Bereich beschränkt, wenn wirtschaftliche Erwägungen andere
Druckwerte nahelegen.
Die Produktgewinnung geschieht bei den Ausführungsformen
der Erfindung in folgender Weise. Das Kopfprodukt von der Kolonne 2 tritt in die Rückflußschleife 8 ein, wird in dem
Kondensator 9 kondensiert und wird zum Teil in die Kolonne 2 als Rückfluß zurückgeschickt und strömt zum Teil durch
die Leitung 11 in die Äthylbenzol-Reinigungszone 12 zur
109 8 41/19 48
9 1 1
Trennung der leichten Enden entlang der Leitung Ip und
Trennung des Äthylbenzols der Leitung 14. In gleicher Weise wird der o-Xylol-Bodenproduktsfcrom von der Kolonne
2 durch die Leitung 15 in die o-Xylol-Reinigungszone 16
geleitet, wo die schweren Enden durch die Leitung 17 abgetrennt
werden. Das o-Xylol-Produkt wird durch die Leitung 18 herausgenommen.
In der Ausführungsform gemäß Figur 6 wird der p-Xylol-Seitenstrom
durch die Leitung 19 gerade oberhalb des Bodens 20 der Kolonne 2 abgenommen und in den p-Xylol-Separator
42 geleitet. Das ρ-Xylol-Produkt wird durch
die Leitung 43 aus dem System herausgeleitet. Der an o-Xylol reiche Rest des Seitenstroms 19 wird von dem Separator
42 durch die Leitung 58 als Ergänzungsbeschickung Nr. 3 in die Fraktion!erungskolonne 2 mit mehreren Ebenen
zurückgeleitet. Gegebenenfalls kann ein Teil oder der gesamte Abstrom des p-Xylol-Separators in der Leitung 58
durch die (gestrichelte) Leitung 72 dem Isomerisierer 68
zurückgeführt werden, um die Umwandlung der überschüssigen Xylolisomeren ineinander vorzunehmen. Dieser Teil oder
der ganze Abstrom des p-Xylol-Separators kann aber auch
durch die Leitung 72 und hierauf durch die Leitung 73
(gestrichelt) in die Vorfraktionierungskolonne 49 geleitet
werden, um die Gesamtgewinnung des Äthylbenzol-Produkts zu steigern oder er kann durch die Leitungen 72 und 73 und
hierauf durch die Leitung 74 (gestrichelt) geleitet werden,
um in der Leitung 3 mit dem Bodenprodukt des Fraktionators
als Teil der Beschickung Nr. 2 für die Kolonne kombiniert zu werden. Wenn auf Kosten des o-Xylol-Produkts das p-Xylol-Produkt
gewünscht wird, dann kann das abgetrennte o-Xylol-Produkt
in der Leitung l8 durch die Leitung 75 (gestrichelt)
109841/1948
in den Isomerisierer 68 zurückgeschickt werden, um zu einem zusätzlichen p-Xylol-Produkt umgeivandelt zu werden.
Eine ähnliche Trennung von vtfeniger als der gesamten Menge
des p-Xylols in den Separator 42 ermöglicht die Zurückschickung des p-Xylols durch die Leitung 72 in den Isomerisierer
68, um gewünsentenfalls eine Umwandlung in
ein weiteres o-Xylol-Produkt vorzunehmen.
Bei der Anlage gemäß Figur 5 wird der an o-Xylol reiche
Abstrom von dem p-Xylol-3eparator 42 nach der Abtrennung des p-Xylol-Produkts durch die Leitung 4j5 in die Fraktionierkolonne
2 als Beschickung Nr. 2 durch die Leitung zurückgeschickt. Gegebenenfalls kann ein Teil, aber nicht
der gesamte Abstrom des p-Xylol-Separators in der Leitung
3 durch die (gestrichelte) Leitung 72 in den Isomerisierer
68 zurückgeleitet werden, um die überschüssigen Xylolisomeren ineinander umzuwandeln, oder er kann durch die Leitung
72 und hierauf durch-die (gestrichelte) Leitung 73
geleitet werden, um in der Leitung 1 mit der Beschickung Nr. 1 für die Kolonne 2 vereinigt zu v/erden, um die Gesamtgewi
nnuns des Kthylbensol-Produkts zu steigern. >/ie gemäß
Figur 6 kann ein zusätzliches p-Xylol-Produkt erhalten werden,
indem man das abgetrennte o-Xylol-Produkt der Leitung lS durch die (gestrichelte) Leitung 75 in einen Isomerisierer
68 zur Umwandlung in p-Xylol überführt oder man kann zusätzliches o-Xylol-Produkt erhalten, indem man
weniger als das gesamte p-Xylol in dem Separator 42 abtrennt und einen Teil des Abstroms der Leitung J5 durch
die Leitung 72 in den Isomerisierer 68 zurückführt, um
die Umwandlung des nicht gewonnenen p-Xylols in o-Xylol vorzunehmen.
1 0 9 B 4 1 / 1 9 U B
Für die Verarbeitung eines typischen Co-aromatischen
Ausgangsgemisches mit einer ungefähren Zusammensetzung von:
kg-Mol/h
Leichte Enden (C7-) 0,12
Ethylbenzol 41,7
P-X^lol 43,6
m-Xylol 109,5
o-Xylol 51,5
Schwere Enden (Cg+) 15,0
kann jede Anlage nach den FließSchemen der Figuren 1 bis
6 vervrendet werden. Die Auswahl der jeweiligen Anlage
hängt von den gewünschten Produkten des Prozeßes, den relativen Mengen dieser Produkte und der gewünschten
Flexibilität, um die Produkte im Hinblick auf wechselnde Marktbedingungen zu verändern, ab. Die gewählte Anlage
kann zusätzlich zu dem Komplex-Fraktionator ein oder mehrere Bestandteile aufweisen: den Vorfraktionator,
eine p-Xylol-Abtrennungseinheit, eine Xylol-Isomerisierungseinheit
mit oder ohne m-Xylol-Abtrennung, eine A'thylbenzol-Reinigungseinheit
und eine o-Xylol-Reinigungseinheit.
Unter Verwendung einer oben angegebenen typischen Ausgangsmasse kann in der Anlage gemäß der Figur 3 ein Fraktionierungsverfahren
durchgeführt werden, wodurch folgende drei primären Produkte erhalten werden:
1 0 9 S U 1 / 1 9 /* 8
1.) Ethylbenzol in einer äquivalenten Menge von etwa
95 % der Beschickung, mit einer minimalen Reinheit
von 99 % und einem maximalen Gehalt an 0,5 -$- Gesamt-Xylol.
2.) o-Xylol in einer äquivalenten Menge von etwa 90 $
derjenigen der Beschickung mit einer minimalen Reinheit von 95 % und einem Maximum von 4,0 MoI-
% anderer CgH,„-Materialien und 1,0 Mol-# schweren
Enden.
J5.) Ein Xylolisomeren-Gemisch, hauptsächlich aus p-Xylol
und m-Xylol, mit einer maximalen wirtschaftlichen Ausbeute, die mit der angegebenen Bildung
von Äthylbenzol und o-Xylol vereinbar ist. Für die sen Fall enthält die Anlage (l) eine Vorfraktionierungskolonne
mit etwa "Jk theoretischen Stufen,
100 wirklichen Böden, einem Rückflußverhältnis von 5*8 (auf Beschickungsbasis), die bei einem
Druck von etwa ΐβ,1 kg/cm (Akkumulator-Druck)
betrieben werden kann und die einen Wärmeeingang von etwa 13*7 MM kcal/h haben kann; (2) eine Komplex-Fraktionierungskolonne
mit mehreren Ebenen, mit etwa 298 theoretischen Stufen, 410 wirklichen
Böden, die sich in eine untere Zone unter Bildung einer Kolonne mit 75 Böden, eine zweite Zwischenzone
unter Bildung einer Kolonne mit I30 Böden und
eine obere Zone unter Bildung einer Kolonne mit 130 Böden aufteilt und die ein Rückflußverhältnis
von 11,2 (auf Gesamtbeschickungsbasis) besitzt und die bei einem Druck von etwa 1 kg/cm betrieben
werden kann und die einen Wärmeeingang von etwa 14,
MM kcal/h in einen Bodenaufwärmer ermöglicht plus
109841 / 1948
2 rf* J* Λ -»«—si
ί Ϊ * ΐ '
13*7 MM kcal/h, die von der Vorfraktionierkolonne
In einen Zwischen-Aufwärmer überführt werden; und
(3) eine o-Xylol-Reinigungskolonne mit etwa 65
theoretischen Stufen, IOC v/irklichen Böden, einem Rückflußverhältnis von 5,K, die bei einem Druck von
theoretischen Stufen, IOC v/irklichen Böden, einem Rückflußverhältnis von 5,K, die bei einem Druck von
16,1 kg/cm betrieben v/erden kann und die einen
Wärmeeingang von etwa 3*8 MM kcal/h haben kann.
In diesem Falle ist eine Äthylbenzol-Reinigungskolonne nicht erforderlich, insoweit wie das Kopfprodukt von dem Komplex-Praktionator die .Spezifikationen für das Äthylbenzolprodukt erfüllt. Andere Einheiten für die p-Xylol-Abtrennung und die Xylol-Isomerisierung werden gleichfalls nicht benötigt, um die gewünschten Produkte zu liefern. In Tabelle 1 wird eine Materialbilanz bei verschiedenen Punkten des Verfahrens gegeben.
Wärmeeingang von etwa 3*8 MM kcal/h haben kann.
In diesem Falle ist eine Äthylbenzol-Reinigungskolonne nicht erforderlich, insoweit wie das Kopfprodukt von dem Komplex-Praktionator die .Spezifikationen für das Äthylbenzolprodukt erfüllt. Andere Einheiten für die p-Xylol-Abtrennung und die Xylol-Isomerisierung werden gleichfalls nicht benötigt, um die gewünschten Produkte zu liefern. In Tabelle 1 wird eine Materialbilanz bei verschiedenen Punkten des Verfahrens gegeben.
109841/1948
211
Tabelle | ,12 0,12 | ,5 58,9 | 1 | Komplex-Fraktionator (Kolonne 2) |
0,12 | Seiten strom 1) (Leitg.19) |
Boden- produkt (Leitg.15) |
,14 | |
ι | ,7 40,8 | ,5 1,06 | Boden- Kopf produkt produkt 1) (Leitg.3) (Leitg.1 |
39,6 | - | - | ,84 | ||
kg-Mol/h | Vorfraktionator (Kolonne 49) |
43,6 29,2 | ,0 | - | 0,18 | 2,08 | - | ,8 | |
Kompo nente |
Beschik- Kopf- kung produkt (Leitg.48) (Leitg. |
109 | ,0 130,1 | 0,84 | 0,01 | 43,3 | 0 | ,0 | |
O | 51 | o-Xylol- Fteinigungs- Kolonne (Einheit l6) |
14,4 | 107,6 | 1 | ,8 | |||
l"\thyl- | 41 | 15 | o-Xylol- Produkte (Lei-g.l8) |
50,5 | - | 4,2 | 48 | ||
P-XyIol | 263 | - | 52,1 | 39,9 | - | 15 | |||
ni-Xylol | 1 | 15,0 | 156,9 | - 65 | |||||
ο-XyIol | 0.14 | 132,9 | |||||||
C9+ | 1,84 | ||||||||
Summe | 47,8 | Schviere Enden (Leitg.17) |
|||||||
MoI | 0,48 | - | |||||||
Kompo nente |
|||||||||
C7- | - | ||||||||
benzol | - | ||||||||
ρ-XyΙοί | 0,98 | ||||||||
Ki-Xylol | 14,5 | ||||||||
o-X;.lol | |||||||||
C9+ | |||||||||
50,3
15,5
10-9841/1948
21120Q4
In einer Anlage gemäß Figur 1 kann ein Verfahren zur Fraktionierung
und Umwandlung der oben beschriebenen typischen Ausgangsmasse durchgeführt werden, wodurch die drei folgenden
primären Produkte erhalten werden:
1.) ethylbenzol mit einer äquivalenten Menge von etwa
95 % derjenigen der Beschickung, mit einer minimalen
Reinheit von 99 % und einem Maximum von 0,5 Mol-$
leichten Enden und 0,5 Mol-$ Gesamt-Xylolen.
2.) o-Xylol mit einer maximalen wirtschaftlichen Aus-P
beute und einer minimalen Reinheit von 95 % und
einem Maximum von 4,0 Mol-$ anderer CoH,^~Materialien
und 1,0 Mol-$ schwerer Enden.
3·) p-Xylol mit einer maximalen wirtschaftlichen Ausbeute
und einer minimalen Reinheit von 99 %> im Einklang
mit der angegebenen Bildung von Ethylbenzol und o-Xylol.
Für diesen Fall enthält die Anlage (l) eine Vorfraktionierkolonne mit etwa 73 theoretischen
Stufen, 105 wirklichen Böden, einem Rückflußverhältnis von 5j7 (auf B'ischickungsbasis), die bei einem
Druck von 3*55 kg/cm (Akkumulatordruck) betrieben werden kann und die einen VJärmeeingang von 13*6 MM
kcal/h haben; (2) einer Komplex-FraktionierurigsUolonne
mit mehreren Ebenen, mit etwa 244 theoretischen .Jtufen,
350 tatsächlichen Böden, die in eine niedrige Zone unter Bildung einer Kolonne von 80 Böden, einer ersten
Zwischenzone unter Bildung einer Kolonne von 8o Böden, einer zweiten Zwischenzone unter Bildung einer Kolonne
mit 100 Böden und eine obere Zone unter Bildung einer
1 09 B A 1 /1948
Kolonne von 90 Böden aufgeteilt sind. Die Kolonne
arbeitet bei etwa 1 kg/cm (Akkumulatordruck).
Sie kann in einem Bodenaufwärmer einen Eingang von etwa 38,4 MM kcal/h und von 13,6 MM kcal/h haben,
welche von der Vorfraktionierungskolonne in einen Zwischen-Aufwärmer überführt werden; (j5) eine o-Xylol-Reinigungskolonne
mit etwa 62 theoretischen Stufen, 90 tatsächlichen Böden, einem Rückflußverhältnis von
5,3j die bei einem Druck von etwa 1 kg/cm betrieben
v/erden kann und die einen Wärmeeingang νο,η etwa 6,8 MM kcal/h haben kann; (4) eine Äthylbenzol-Reinigungseinheit,
in welcher durch Extraktionsdestillation Ethylbenzol abgetrennt wird; (5) eine p-Xylol-Abtrennungseinheit,
in welcher p-Xylol durch selektive Adsorption abgetrennt wird; und (6) eine Xylol-Isomerisierungseinheit,
in welcher m-Xylol in zusätzliches p-Xylol und o-Xylol umgewandelt wird,
wobei die durch Umwandlung gebildeten leichten Enden abgetrennt werden und das Isomerat in die Komplex-Fraktionierungskolonne
zurückgeführt wird, um (in diesem Fall) mit dem Bodenprodukt der Vorfraktionierungskolonne
kombiniert zu werden. Tabelle 2 gibt eine Materialbilanz an verschiedenen Punkten des Verfahrens.
109841/1948
Tabelle 2 | Kompl ex-Fr aktioriat or (Kolonne 2) |
0,12 | - | 0,29 | oeiten- Boden- strom orodukt ) (Leitg.24) (Leitg.15) |
- | |
Beschik- Kopf- Boden- Kopf- kung produkt produkt produkt (Leitg.48) (Leitg.l) (Leitg.3) (Leitg.li; |
40,9 | 0,84 | 4c, 0 | 0,34 | 0, G05 | ||
kg-Mol/h | Vorfraktionator (Kolonne 49) |
0,12 | 29,5 | 14,Γ | o,i8 | 16,0 | 0,34 |
Kompo nente |
41,7 | 6o,6 | 48,9 | 0,01 | 100,3 | ||
°7~' | 43,6 | i,o6 | 52,1 | - | 244,9 | ' 94,2 | |
Ethyl- benzol |
109,5 | - | 15,0 | - | 6,0 | 20,0 | |
p-Xylol | 53,2 | 132,1 | 130,9 | 4o,5 | - | 118,1 | |
m-Xyiol | 15,0 | 367,6 | |||||
o-Xylol | 2β3,0 | ||||||
Og+ | |||||||
Summe | |||||||
Kompo nente
p-Xylol-Abtrennung (Einheit 42)
p-Xylol-
Produkt
Filtrat zu dem
(Leitg.43) Konverter (Leitg.44)
Konverter(Einheit 45) o-Xylol-Rcinigurig
Zurückführung zu dem (Einheit,. Io) Komplex-Fraktionator
nach Entfernung der leichter. Enden
.,eitung
60)
^ rJchv;ere
Produkt Enden (Leitg.18) (L--itg. 17!
C7- | O, | 3 | 0,2 | 0,50 | - | - | 9 |
/tthyl- benzol |
- | 5 | 16,0 | 14,4 | 0,005 | - | 1 |
p-Xylol | 95, | 01 | 5,0 | 57,2 | 0,34 | 9 | |
m-Xylol | o, | 244,4 | 139,0 | 3,54 | - | ||
o-Xylol | o, | 1 | 6,0 | 47,0 | 92,3 | 1, | |
V | - | — | 5,1 | 0,9 | 19, | ||
Summe | 96, | 267,4 | 263,1 | 97,1 | 20, | ||
109841/1948
kg-Mol Ii Athylbenzol-Reinigimc
(Einheit 12)
Kompo- Ethylbenzol- Leichte nen~-e Prodxüct Enden
(leitung
l'r)
(Leitung
1\
CV7- 0,06 0,2
Äthyl- 39,6 0,4 benzol
P-Xrlol 0,2
in-Xrlol 0,1
ο-χ:·-ΐΰΐ - -
C9+ -
oumi^e 39,9 0,6
In der Anlage gemäß Figur 5 kann mit der oben beschriebenen
typischen Ausgangsmasse ein Verfahren zur Fraktionierung und Umwandlung durchgeführt werden, wodurch die folgenden
vier primären Produkte erhalten werden:
1.) Ethylbenzol in einer äquivalenten Menge von etwa 99 %
derjenigen in der Beschickung mit einer minimalen Reinheit von 99 % und einem Maximum von 0,5 MoI-Jo leichten
Enden und 0,5 Mol-# Gesamt-Xylol.
2.) m-Xylol in einer äquivalenten Menge von etwa 25 %
* derjenigen der Beschickung mit einer minimalen Rein
heit von 99 fo.
3.) o-Xylol mit einer maximalen wirtschaftlichen Ausbeute
und einer minimalen Reinheit von 97 % und einem Maximum von 2,0 MoI-Jo anderer CoHl0-Materialien und 1,0
Mol-;o schweren Enden, im Einklang mit der genannten
Billung von Ethylbenzol und m-Xylol.
^•) . p-Xylol mit einer maximalen wirtschaftlichen Ausbeute
und einer minimalen Reinheit von 99 c/°>
im Einklang mit der genannten Bildung von Ethylbenzol, m-Xylol
und o-Xylol. In diesem Fall enthält die Anlage (l) eine m-Xylol-Abtrennungs- und Isomerisierungseinheit,
in welcher die gewünschte Menge des m-Xylol-Produkts
getrennt und das überschüssige m-Xylol in zusätzliches p-Xylol und o-Xylol umgewandelt wird; (2) eine Fraktionier
ungskolonne mit mehreren Ebenen mit etwa 246
theoretischen Stufen, 335 wirklichen Böden, die in
eine untere Zone unter Bildung einer Kolonne von 65
109841/1<U8
Böden, eine Zwischenzone unter Bildung einer Kolonne
von 135 Böden und eine obere Zone unter Bildung einer
Kolonne von I35 Böden aufgeteilt ist. Sie besitzt ein
Rückflußverhältnis von 14,4 (auf Frischbeschickungsbasis)
und ist bei einem Druck von 2,29 kg/cm (Akkumulatordruck) betrieben werden. Sie kann einen Wärmeeingang
von etwa 30,5 MM kcal/h besitzen; (3) eine Äthylbenzol-Reinigungskolonne mit etwa 90 theoretischen
Stufen, 35 wirklichen Böden, einem Rückflußverhältnis
von 1,3, die bei etwa 1 kg/cm betreibbar ist
und die einen Wärmeeingang 0,5 MM kcal/h haben kann; (4) eine o-Xylol-Reinigungskolonne mit etwa 6l theoretischen
Stufen, 90 wirklichen Böden, einem Rückflußverhältnis
von 5*3* die bei einem Druck von etwa
1 kg/cm betreibbar ist und die einen Wärmeeingang von etwa 6,2 MM kcal/h haben kannj und (5) eine p-Xylol-Abtrennungseinheit,
in welcher p-Xylol durch Kristallisation abgetrennt wird, wobei die "Mutterlauge"
in zwei Zurückführungsströme abgespalten wird,
wovon der eine 90 % der Mutterlauge umfaßt und als Beschickung
Nr. 2 in die Komplex-Fraktionierungskolonne zurückgeführt wird und der andere 10 % der Mutterlauge
umfaßt und in die Komplex-Fraktionierungskolonne zurückgeführt wird, indem er mit dem Isomerat von der
m-Xylol-Abtrennungs- und Isomerisierungseinheit kombiniert
wird. In Tabelle 3 wird eine Materialbilanz bei verschiedenen Punkten des Verfahrens gegeben.
1 0 9 8 A 1 / 1 9 U 8
Beschik- kung (Leitg.67) |
- 30 - | L. | Konverter- Abs tr om (Leitg.1) |
Kopf produkt (Leitg.1 |
1 1 i. w w *t | - | |
0,1 | Tabelle 3 | 0,6 | 0,6 | G,04 | |||
41,7 | m-Xylol-Abtrennung/ Komplex-Frak Isomerisation (Einheit 08) (Kolonne |
42,0 | 41,9 | 1,7 | |||
kg-Mol/h | 43,6 | m-Xylol- Produkt (Leitg.70) |
38,8 | 0,20 | tionator 2) |
0,1 | |
Kompo nente |
109,4 | 0,1 | 0,1 | - | Seiten- Boden- strom produkt ) (Leitg.19) (Leitg.15) |
87,9 | |
C7- ' | 53,3 | 0,1 | 88,5 | - | - | 15,4 | |
Äthyl- benzol |
15,0 | 0,03 | 15,5 | _ | 16,1 | ||
p-Xylol | 27,4 | 135,4 | |||||
m-Xylol | 0,06 | 0,3 | |||||
o-Xylol | _ | 100,3 | |||||
C + | 17,2 | ||||||
Summe 263,0
27,5
235,6
42,7 269,4
105,0
kg-Mol/h
Komponente
Ethylbenzol
p-Xylol
m-Xylol
Ib-Xylol
C9+
Summe
P-Xylol-Abtrennung (Einheit 42)
Raffinat-Zurückführung athylbenzol-
Disposition
y Reinigung (Sinn.12
p-Xylol- Raffinat- Beschik- Slip-Strom + Äthyl- Leichte
Produkt Zurückfüh- kung Nr.2 kombiniert benzol- Enden (Leitg.43) rung (Ltg.3) (Leitg.3) m.Bo.schickg. Produkt (Ltg.13)
+ Hr.l(Ltg.73) (Ltg.14)
0,10 86,9
0,65 0,1
87,7
16,0
48,5
0,3
99,6
17,1
181,6
14,4
3,7
43, 0,31 89,7
15,4
163,4
1,6
4,8 o,o4 9,9 1,7
18,2
0,
41,5
0,2
41,7
0,6 0,4
1,0
+ zu dem Komplex-Frakt.
109841/1948
Tabelle 3 - Fortsetzung
1·:Π-Μΰ1:1ι
Komponente
Ethylbenzol
p-Xylol
tr.-Xylol
o"-Xylol
tr.-Xylol
o"-Xylol
ο-Xylol-Reinigunc
(Einheit 16)
o-Xylol- Schv/ere Produkt Enden
(Leitg.IS) (Leite.17)
0,04
1,6
0,1
86,1
0,9
1.8
88,8
16,2
1 0 9 8 U 1 / 1 9, U
Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zur Fraktionierung von vorwiegend Cnaromatischen Kohlenwasserstoffgemischen, die Ethylbenzol und Xylole enthalten, dadurch gekennzei ohne t , daß man das Gemisch zu Beginn so behandelt, daß ein erster Co-Aromatenstrom gebildet wird, der reich an Äthylbenzol ist, den ersten Co-Aromatenstrom in eine Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen an einem ersten Beschickungsboden, der zwischen dem Kopf und dem Boden die-fc ser Zone angeordnet ist, einführt, einen zweiten Co-Aromatenstrom, der an o-Xylol relativ reich ist, in diese Zone an einem zweiten Beschickungsboden einführt, der zwischen dem Kopf und dem Boden dieser Zone undunterhalb des ersten Beschickungsbodens angeordnet ist, beide Beschickungsströme in der Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen mit einem gemeinsamen Wärmestrom erhitzt und daß man einen vorwiegend aus Ethylbenzol bestehenden Kopfstrom, einen vorwiegend aus o-Xylol bestehenden Bodenstrom und in einer Ebene der ersten Zone zwischen dem ersten und dem zweiten Beschickungsboden einen Xylolisomeren-Seitenstrom abtrennt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η " zeichnet, daß man den Xylolisomeren-Seitenstrom zur Isolierung des p-Xylols behandelt, den an p-Xylol abgereicherten resultierenden .Seitenstrom in einer Konvertierungszone behandelt, um das darin befindliche n-Xylolisomere in andere Xylolisomere umzuwandeln, und daß man den Abstrom der Konvertierungszone in die Fraktionierungszone als zweiten Beschickungsstrom zurückführt.1 0 9 8 U 1 / 1 9 U 8j5· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Konvertierungszone das m-Xylol in o-Xylol und/oder p-Xylol umwandelt.4. Verfahren nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet, daß man auch die Umwandlungsprodukte des m-Xylols in die Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen zurückführt, um durch den gemeinsamen Wärmestrom die Abtrennung von den anderen Isomeren darin vorzunehmen.5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man den ersten Beschickungsstrom zu Beginn in der Weise behandelt, daß man das Beschickungsgemisch in einer Vorfraktionierungszone erhitzt und daß man das Gemisch in einen an Ä'thylbenzol relativ reichen Kopfteil als ersten Beschickungsstrom und in einen an o-Xylol relativ reichen Bodenteil als zweiten Beschikkungsstrom auftrennt.6. . Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß man die Vorfraktionierungszone bei Temperaturen von 121,1 bis 3160C und Drücken von 0,70 bis 10,5 kg/cm betreibt.7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohlenwasserstoffe in der Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen zwischen den Beschickungsströmen gegen eine Kondensation der Kopfdämpfe der Vorfraktionierungszone außerhalb der Fraktionierungszone aufwärmt.109 84 1/1948C. Verfaliren nach Anspruch 5, dadurch q ο k e η η zeichnet, daß man aus der Fraktionieruncszone in der Ebene des oeitenstroms Kohlenwasserstoffe für die Aufwärmung abzieht, wodurch die \Jiirme der Vorfraktionierungszone in der Fraktionierung.szone mit mehreren Ebenen sowohl für Stripping- als auch Rektifizierungsoperationen verwertet wird.9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten Beschickungsstrom zuerst durch chemische Anreicherung des Beschickungsgemisches von m-Xylol behandelt.10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß man den an m-Xylol abgereicherten Strom in einer Vorfraktionierungszone erhitzt.11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vorfraktionierungszone bei Temperaturen von 121,1 bis 3l6~°C und Drücken von 0,70 bis 10,5 kg/cm betreibt.12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das m-Xylol mit HP . BP7. in eine Komplexverbindung überführt.135. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man das von dem Beschickungsgemisch abgetrennte m-Xylol in o-Xylol und/oder p-XylQl überführt und daß man das Konvertierungsprodukt in die Fraktionierungszone mit mehreren Ebenen zurückführt.109841/19/* 8lh. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß man die Praktionierungszone bei Temperaturen von 121,1 bis 26o C2 und Drücken von 0,70 bis 7»O5 kg/cm betreibt.15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Beschickungsstrom mindestens 8 Mol.-f.' Xthylbensol enthält.16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Baschickungsstrom mindestens 8 MoIt^ o-Xylol enthält.<: A BLeerseite
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