DE2210801A1 - Verfahren zur Trennung einer Kohlen wasserstoflbe Schickung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung einer Kohlenwasserstoffbeschickung mit einem Fließschema mit einem simulierten sich bewegenden Bett, wobei ein Fließmittel (Gas oder Flüssigkeit) im Gegenstrom in Kontakt mit dem festen Bett tritt, um die selektive Adsorption und Abtrennung einer bestimmten Komponente der Beschickung zu gestatten.

Spezielle Patentschriften, die auf diesem Gebiet liegen, sind
die USA-Patentschriften 2 646 451, 2 985 589 und 3 274 099, die

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I'ojtscheili: Frankfurt/Main 6703 Bank: Dresdner Bjnk AG, Wiesbaden, Konto-Nr. !76 807

alle Fest-Flüssig-Trennverfahren im Gegenstromprinzip betreffen, bei denen eine ausgewählte Komponente einer Beschickung zu einem Produktstrom mit einer höheren Konzentration dieses Materials abgetrennt wird.

Die erste Patentschrift beschreibt ein Adsorptions-Desorptionsverfahren mit einem sich bewegenden Bett von Kieselsäuregel, um ein Gegenstromverfahren mit Kontakt von Feststoff und Fließmittel zu bekommen. In dem Verfahren wird Raffinat zu einer zweiten Desorptionszone rezyklisiert, um Desorbens von festem Adsorbens zu entfernen, welches in eine Adsorptionszone gelangt. Extrakt wird ebenfalls zu einer Aromatenanreicherungszone rezyklisiert, um die Reinigung der adsorbierten Komponente der Beschickung zu unterstützen.

Das Adsorbens, das aus der primären Desorptionszone kommt, gelangt direkt in eine Adsorptionszone, um den kontinuierlichen Adsorptions-Desorptionsbetrieb unter Verwendung des gleichen Adsorbens in wiederholten Kreisläufen zu bewirken.

Die USA-Patentschrift 2 985 589 beschreibt das Grundkonzept eines Gegenstromverfahrens mit Kontakt von Feststoff und Fließmittel mit einem simulierten sich bewegenden Bett unter Verwendung einer feststehenden Schicht eines festen Adsorbens und mit sich bewegenden Einspeis- und Austrittsströmen, die eine Trennung von Zonen gestatten, in denen unterschiedliche Funktionen stattfinden, um eine Beschickung in Raffinat und Extrakt aufzutrennen. Dieses Patent beschreibt das grundsätzliche Verfahrensschema, von dem sich meisten Gegenstromverfahren mit feststehender Schicht herleiten.

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Die USA-Patentschrift 3 274 099 beschreibt die gleichen Grundverfahrensstufen , wie die erste Patentschrift, schließt jedoch einen zusätzlichen Einspeisstrom in einer Rektifizierzone zwischen einer Adsorptionszone und einer Desorptionszone ein. Der zusätzliche Einspeisstrom ist ein Spülmittel, das Raffinatmaterial aus den Zwischenräumen der Adsorbensteilchen zurück in eine Adsorptionszone spült, um Raffinat daran zu hindern, von der Adsorptionszone in eine Desorptionszone zu gelangen, was zu einer Verunreinigung des Extraktes mit Raffinat führen würde. Das in dieser Patentschrift verwendete Spülmittel ist leicht von der Beschickung durch Destillation abtrennbar.

Das vorliegende verbesserte Verfahren verwendet eine feststehende Adsorbensschicht. Eine Adsorbensmenge wird zwischen einer Desorptionszone und einer Adsorptionszone gehalten, um die Vereunreinigung von Extrakt durch Raffinat, das in die Desorptionszone gelangt, zu vermindern. Außerdem wird die Desorbensmenge, die erforderlich ist, um Extrakt von dem Adsorbens in der Desorptionszone zu desorbieren, vermindert, indes; Desorbens aus der Fufferzone mit Raffinat in die Desorptionssone verschoben wird. Die hier beschriebene Verbesserung wird durch keine der obigen Literaturstellen gezeigt oder vorgeschlagen.

In der USA-Patentschrift 2 646 451 wird das vom Boden der in Fig. 1 der Patentschrift gezeigten Säule entfernte Kieselsäuregel zur Spitze dessen geführt, was dort als zweite Desorptionszone bezeichnet wird. Das vom Boden der Säule entfernte Kieselsäuregel trägt Desorbensreste mit in die adsorbierte Phase. Das Kieselsäuregel wird kontinuierlich vom Boden der Säule abgezogen

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und zur Spitze der Säule zurückgeführt. Es gibt keine Angabe, daß Raffinat im Gegenstrom in Kontakt mit dem Kieselsäuregel treten und am Boden der ersten Desorbenszone eintreten kann. Wenn ea ein Anzeichen dafür gäbe/ daß diese Stufe durchgeführt werden könnte, die Teil des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist, dann bekäme man bei der Vorveröffentlichung eine wesentliche Verunreinigung des Extraktes durch Raffinat. Außerdem lehrt die USA-Patentschrift 2 646 451 nicht die Verwendung eines simulierten sich bewegenden Bettes, d.h. eines feststehenden Bettes mit sich bewegenden Einlassen und Auslässen, sondern nur die Verwendung eines sich tatsächlich bewegenden Bettes.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Kohlenwasserstofftrennung zu bekommen, das nicht nur zu einem Minimum an erforderlichem Desorbens führt, sondern auch eine Verunreinigung von Extrakt mit Raffinat verhindert.

Demnach liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Trennung einer Kohlenwasserstoffbeschickung in Extrakt und Raffinat unter Verwendung von Adsorbensteilchen mit selektiven Adsorptionseigenschaften für das Extrakt im Vergleich mit dem Raffinat, und dieses Verfahren besteht darin, daß man 1. einen Fließmittelfluß durch eine Säule eines Adsorbens in einer einzigen Richtung aufrechterhält, wobei die Säule wenigstens drei Zonen mit getrennten Funktionen enthält, welche in Reihe hintereinander geschaltet und mit den Endzonen der Säule verbunden sind, um eine kontinuierliche Verbindung der Zonen zu liefern, 2. eine Adsorptionszone in der Säule aufrechterhält, wobei diese Zone als das zwischen einem Beschickungseinlaß an einer Aufstromgrenze der

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Zone und einem Raffinatauslaß an einer Abstromgrenze. der Zone liegende Adsorbens definiert ist und die Adsorptionszone einen Raffinatrezyklisiereinlaß zwischen dem Beschickungseinlaß und dem Raffinatauslaß aufweist, 3. eine Reinigungssone unmittelbar au£- stromwärts von der Adsorptionszone aufrechterhält, wobei die Reinigungszone als das Adsorbens zwischen einem Extraktauslaß an einer Aufstromgrenze der Reinigungszone und dem Beschickungseinlaß an einer Abstromgrenze der Reinigungszone definiert ist und die Reinigungszone einen Extraktrezyklisiereinlaß zwischen dem Beschickungseinlaß und dem Extraktauslaß aufweist, 4. eine Desorptionszone unmittelbar aufstromwärts von der Reinigungszone aufrechterhält, wobei die Desorptionszone als das Adsorbens zwischen einem Desorbenseinlaß an einer Aufstromgrenze dieser Zone und den Extraktauslaß an einer Abstromgrenze dieser Zone definiert ist, 5. daß man Extrakt und Raffinat umfassende Beschickung in die Adsorptionszone führt und darin selektiv den Extrakt mit dem Adsorbens adsorbiert, Raffinat von der Adsorptionszone abzieht und Raffinat in die Adsorptionszone rezyklisiert, um von dem Adsorbens auf diesem während einer vorausgehenden Behandlung des Adsorbens mit Desorbens in einer Desorptionszone adsorbiertes Desorbens zu verdrängen, 6. daß man Desorbens in die Desorptionszone führt, um Extrakt von dem Adsorbens su verdrängen, Extrakt von der Desorptionszone abzieht, wobei auf dem Adsorbens Extrakt adsorbiert ist, das während einer vorausgehenden Behandlung des Adsorbens mit der Beschickung in einer Adsorptionszone adsorbiert wurde, 7. daß man rezyklisiertes Extrakt la die Reinigungezone führt, um Raffinat von dem Adsorbens zu Resorbieren

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und Raffinat aus den Hohlräumen des Adsorbens zu verdrängen, wobei dieses Adsorbens vorher in einer Adsorptionszone mit Beschickung behandelt wurde. Die Verbesserungen dieses Verfahrens bestehen darin, daß man a) eine Pufferzone unmittelbar aufstromwärts von der Desorptionszone aufrechterhält, wobei diese Pufferzone als das Adsorbens zwischen dem Desorbenseinlaß an einer Abstromgrenze der Pufferzone und dem Raffinatauslaß an einer Aufstromgrenze der Pufferzone definiert ist, und b) wenigstens einen Teil des Raffinates aus der Adsorptionszone in die Pufferzone führt, um Desorbens aus den Hohlräumen des Adsorbens zu desorbieren, wobei das Adsorbens vorher mit Desorbens in der Adsorptionszone in Kontakt gebracht wurde, und c) die Adsorptionszone, Reinigungszone, Desorptionszone und Pufferzone periodisch durch die Adsorbenssäule in Abstromrichtung bezüglich des Fließmittelflusses in der Adsorptionssone vorrückt, um kontinuierlich die Beschickung in Extrakt und Raffinat zu trennen.

In der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Begriff "Beschikkung" die frische Beschickung zu einer Adsorptionszone. Der Begriff "Desorbens" bedeutet einer Desorptionszone zugeführtes Desorbens. Der Begriff "Raffinat" bedeutet das weniger selektiv adsorbierte Material. Es kann Desorbens enthalten. "Rezyklisiertes Raffinat" ist reines Raffinatmaterial mit wenig oder gar keinem Desorbens. "Extrakt" ist die selektiv adsorbierte Komponente der Beschickung. Extrakt kann etwas Desorbens enthalten. "Rezyklisiertes Extrakt" ist reines Extrakt mit wenig oder gar keinem Desorbens und stammt vom Extrakt.

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Die Beschickungen können wenigstens zwei Komponenten enthalten, die aus den Diäthylbenzolen oder Xylolen einschließlich Ethylbenzol ausgewählt sind, wobei möglicherweise ein Anteil geradkettiger oder verzweigtkettiger Paraffine, Cycloparaffine und Aromaten einschließlich Benzol, Toluol und Naphthalinen eingeschlossen sein kann. Andere Beschickungen sind beispielsweise Gemische verschiedener Isomere der aromatischen C_g-, ^cio~' ^Cll~ ^{und C}12~ Kohlenwasserstoffe. Es ist bevorzugt, daß die Aromatenkonzentration einer Beschickung von etwa 30 bis 100 Flüssigkeitsvoiamen™ Prozenten der Beschickung variiert.

Desorbentien, die in dem Verfahren nach der Erfindung verwendet. werden können, sollten leicht von dem Besehickungsgemisch durch Fraktionierung oder andere physikalische Trennverfahren abgetrennt werden können. Bei der Desorption von Extrakt von dem Adsorbens werden sowohl Desorbens wie auch der Extrakt im Gemisch von der Adsorbensschlcht entfernt, -and ohne ein Verfahren zur Trennung dieser beiden Materialien wäre die Extraktreinheit nicht sehr hoch. Daher sollte das Desorbens einen anderen Sieea*» bereich als die Beschickungs haben, so daß Desorbens von dem Extrakt oder Raffinat durch einfache Destillation abgetrennt werden kann. Desorbentien, die verwendet werden 3«5nnen, sind beispielsweise Benzol, Toluol, Äther, Alkohole, chlorierte zyklische Verbindungen, zyklische Diene und Diketone. Xylole können als Desorbentien für Diäthylbenzolbeschickung verwendet werden, während Diäthylbenzolmaterialien als Desorbentien für Xylolbeschickuiigen benutzt werden können.

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Die Adsorptions-, Desorptions- und Reinigungsbedingungen können sowohl ein Arbeiten in flüssiger Phase wie auch in Dampfphase einschließen. Ein Arbeiten in flüssiger Phase ist etwas bevorzugt wegen der niedrigeren Temperaturerfordernisse und etwas besseren Selektivität, die mit den niedrigeren Temperaturen verbunden ist. Temperaturbereiche für die obigen Bedingungen können im Bereich von etwa 40 bis etwa 270 C liegen. Die Drücke können im Bereich von etwa Atmosphärendruck bis etwa 35 at liegen. Höhere Drücke können zwar verwendet werden, doch rechtfertigen die Vorteile höherer Drücke nicht die relativ hohen Kosten eines Arbeitens bei höheren Drücken.

Das "selektive Volumen" ist das Volumen des Adsorbens, das selektiv Extrakt aus der Beschickung adsorbiert. Die "Hohlräume" oder das "Hohlraumvolumen" schließt die Hohlräume des Adsorbens, die keine adsorptiven Stellen enthalten, und die Zwischenräume zwischen den Adsorbensteilchen ein.

Wenn Adsorbens in eine Betriebszone gelangt, tragen sowohl sein Hohlraumvolumen als auch sein selektives Volumen Pließmittel in diese Zone. Das Hohlraumvolumen einer Zone fixiert die Fließmittelmenge, die in die gleiche Zone eintreten sollte, in einer Gegenstromrichtung zu dem Adsorbens, um das Fließmittel in dem Hohlraumvolumen des Adsorbens zu verdrängen. Wenn ein geringeres Volumen verdrängenden Fließmittels in eine Zone eintritt als das Hohlraumvolumen des Adsorbens in dieser Zone ausmacht, gibt es ein Nettovolumen von Flüssigkeit, die durch Mitnahme in dem Adsorbens in die Zone getragen wird. Wenn das Material in dem Hohlraumvolumen Raffinat ist, dann kann das selektive Volumen, das

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Extrakt enthält, etwas Raffinat adsorbieren. Es kann ein® Konkurrenz zwischen Extrakt und Raffinat bezüglich der adsorptiven Stellen in dem selektiven Volumen des Adsorbens geben.

Wenn dieses Raffinat in eine Desorptionszone in dieser Weise ein tritt, dann ist der aus der Desorptionszone abgezogene Extrakt mit Raffinat verunreinigt. Daher können verschiedene interne Ströme auf ihrem Weg von der Adsorptionszone zu der Desorptionszone in Kontakt mit dem Adsorbens treten, um Raffinat in wesentlichen vom dem Adsorbens zu eliminieren, bevor es in die Desorptionszone eintritt.

In adsorptiven Trennverfahren ist ein wichtiger Faktor die Selek tivität des Adsorbens für eine Komponente im Vergleich mit einer anderen Komponente. Die Selektivität (B) ist als das Verhältnis zweier Komponenten, der adsorbierten Phase, geteilt durch das Verhältnis der gleichen beiden Komponenten in der unadsorbierten Phase bei Gleichgewichtsbedingungen definiert, d.h. durch die Gleichung

(C/D)

Selektivität - B_c/D ^

worin C und D die beiden Komponenten der Beschickung, ausgedrückt in Volumenprozenten, und A und U jeweils die adsorbierte fosw. unadsorbierte Phase bedeuten. Ein Wert von B größer als 1 zeigt eine bevorzugte Adsorption der Komponente C in dem Adsorbens»

In adsorptiven Trennverfahren kann die Trennung von Aromaten _} wie Xylolen oder Diäthylbenzol, durch die Verwendung eiaes kristallinen Aluminosilikatadsorbens bewirkt werden. SccjgIiI as.tSriIsii3 wie

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auch synthetische Aluminosilicate können als Adsorbentien in dem vorliegenden Verfahren benutzt werden, übliche kristalline Aluminosilikate, die wirksam Aromaten trennen können, sind die synthetisch hergestellten Zeolithe vom Typ X und Y, die an den austauschbaren kationischen Stellen in der Zeolith-Kristallstruktur bestimmte Kationen enthalten, oder die natürlich vorkommenden Faujasite.

Die Zeolithadsorbentien vom Typ X und Y können an ihren austauschbaren kationischen Stellen Kationen aus der Gruppe, Kalium, Rubidium, Caesium, Barium, Kupfer, Silber, Lithium, Natrium, Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Cadmium, Kobalt, Nickel, Mangan und Zink oder Kombinationen hiervon enthalten, und diese Adsorbentien sind bevorzugt für die Verwendung bei dem hier beschriebenen Trennverfahren, wenn Xylole oder Diäthylbenzole abge trennt werden. Bessere Ergebnisse kann man jedoch erhalten, wenn man wenigstens ein Kation aus der Gruppe Kalium, Rubidi.ua, Caesium, Barium und Silber und wenigstens ein Kation aus der Gruppe Lithium, Natrium, Kalium, Barium, Magnesium, Calcium, Strontium, Beryllium, Cadmium, Kobalt, Nickel, Kupfer, Mangan, Silber und Zink auswählt. Der Grad, in dem die austauschbaren kationischen Stellen des Zeoliths von den obigen Kationen eingenommen werden, kann irgendwo zwischen etwa 5 und 100 % liegen.

Die Zeichnung zeigt ein kurzes Fließschema für das Verfahren nach der Erfindung.

Das Verfahren nach der Erfindung umfaßt vier grundsätzliche Betriebszonen, die als eine Adsorptionszone 1, eine Reinigungszone 2, eine Desorptionszone 3 und eine Pufferzone 4 gekennzeichnet

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sind. Die vier in der Zeichnung gezeigten Sc: an sind stationäre Schichten oder Betten fester Adsorbensteilchen, können aber ia anderen Fällen auch aus einer Reihe von einer oder mehreren einzelnen Kammern bestehen, die in Reihe miteinander verbanden sind. Jede der einzelnen Zonen kann eine einzelne K^;*miu&..7 oder ein·.· Reihe von Schichten oder Betten sein, die in Jiner Säule, die eine Zone ausmacht, übereinander gestapelt sind.

In jedem Augenblick des Betriebes kann eine einzelne Zone mehr als einen Einspeis- und Ausgangsstrom sowie auch Einspeis- und Ausgangsströme, die in Wirklichkeit latent oder schlafend sind, umfassen.

In dem Fließschema in der Zeichnung ist der gesamte Flüssigkeitsfluß aufwärts gerichtet, während die "Fließrichtung" ßes Adsorbens als abwärts angesehen werden kann. Während normalen Gegenstrombetriebes des feststehenden Bettes bleibt das Adsorbens stationär,und die einzelnen Adsorptions-, Reinigungs-, Desorptionsund Pufferzonen, wie sie definiert sind, wechseln durch das Adsorbens in gleicher Richtung, so daß Fließmittel in einer Gegenstromrichtung bezüglich des festen Adsorbens fließt.

Wie oben definiert, ist die Adsorptionszone 1 das Adsorbens, das zwischen dem Beschickungsstrom (Leitung 7) und dem Raffinatstrom (Leitung 5) liegt. Ein Raffinatrezyklisierstrom (Leitung 6) gelangt in die Adsorptionszone 1 aufstromwärts von dem Raffinatstrom 5. Die Reinigungszone 2 liegt unmittelbar aufstromvärts der Adsorptionszone 1 und hat den Beschickungsstrom 7 als gemeinsame Grenze mit der Adsorptionszone 1. Die Reinigungszone 2 ist

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durch den Beschickungsstrom 7 und den Extraktetrom (Leitung 9) definiert. Rezyklisierter Extrakt tritt in den Aufstromteil der Zone 2 aber Leitung 8 ein. Aufstromwärts der Zone 2 liegt die Desorptionszone 3, die als das Adsorbens zwischen dem Extraktstrom (Leitung 9) und dem Desorbensstrom (Leitung 10) definiert ist. Aufstromwärts der Zone 3 liegt die Pufferzone 4, die als ' " das Adsorbens zwischen dem Desorbensstrom (Leitung 10) und dem Raffinatstrom (Leitung 5) definiert ist.

Die Leitungen 11, 12, 13, 14 und 15 verbinden die verschiedenen Zonen miteinander und gestatten so einen kontinuierlichen Durchtritt von Fließmittel von einer Zone zur nächsten. Leitung 15 kann eine Pumpe oder eine andere Fließraittelverdrängungseinrichtung enthalten, um den in der Zeichnung gezeigten Flue zu induzieren. Material, das die Adsorptionszone 1 Ober Leitung 14 verläßt, kann in Leitung 5 gelangen, oder ein Teil desselben kann über Leitung 15 zu der Pufferzone 4 umgelenkt werden. Beschickung tritt in die Adsorptionszone 1 über die Leitungen 7 und 13 ein. Die Leitung 12 kann erlauben, daß ein Teil des Fließmittels von der Desorptionszone 3 über Leitung 12 zu der Beipaßleitung 9 abgezogen wird und in die Reinigungszone 2 eintritt. Ähnlich verbindet Leitung 11 die Pufferzone 4 mit der Desorptionszone 3 und gestattet so, daß Fließmittel aus der Pufferzone 4 in die Zone 3 eintritt. Dies gestattet eine Verminderung der erforderlichen Desorbensmenge, d.h. von Desorbens aus Leitung 10.

Die Operationen finden in verschiedenen Betriebszonen in folgender Weise statt: In der Adsorptionszone 1 tritt Beschickung mit Adsorbens in Kontakt. Die Beschickung enthält Extrakt und Raffi-

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nat. Extrakt wird selektiv voh dem Adsorbens zusammen mit einer kleinen Menge Raffinat adsorbiert, das an dem Adsorbens anhaftet. In dem selektiven Volumen und dem nicht selektiven Volumen des Adsorbens ist allgemein Desorbens vorhanden. Das Adsorbens gelangt im Effekt in die Adsorptionszone 1 von deren Abstromgrenze aus zu deren Aufstromgrenze bezüglich des Fließmittelflusses in dieser Zone. Die Feststoffe bewegen sich im Effekt, wenn die Zonen durch die Adsorbensschicht gewechselt werden.

Wenn Raffinat über 14 und 15 in die Pufferzone 4 gelangt, verdrängt das Raffinat Desorbens aus dem Hohlraumvolumen des Adsorbens in der Pufferzone 4. Somit enthält das Adsorbens, das von der Pufferzone 4 in die Adsorptionszone 1 gelangt, nur Raffinat in dem Hohlraumvolumen, enthält aber noch Desorbens in dem selektiven Volumen. Um die letzten Spuren von Desorbens aus dem Adsorbens zu eliminieren, das in die Adsorptionszone 1 eintritt, wird rezyklisisertes Raffinat (Strom 6) zugesetzt. Das rezyklisierte Raffinat mit relativ hoher Reinheit verdrängt wirksam Desorbens aus dem selektiven Volumen des Adsorbens, bevor letzteres in Kontakt mit der Beschickung kommt.

Bei Verwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung adsorbiert das Adsorbens Extrakt aus der Beschickung, ohne daß wesentliche Anteile Desorbens anwesend sind. Die Adsorptionszone verlassendes Adsorbens enthält Extrakt und etwas Raffinat im selektiven Volumen des Adsorbens. Das Material in dem Hohlraumvolumen des Adsorbens ist allgemein Raffinat mit kleinen Anteilen Extrakt, die nicht von dem Adsorbens adsorbiert wurden. Dieses Adsorbens tritt dann in die Reinigungszone 2 ein.

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Die Reinigungszone 2 eliminiert Raffinat sowohl von dem selektiven Volumen des Adsorbens wie auch von dem Hohlraumvolumen des Adsorbens, so daß das die Reinigungszone 2 verlassende Adsorbens fast kein Raffinat enthält, das den Extrakt verunreinigen könnte.

In die Reinigungszone 2 gelangt der rezyklisierte Extrakt (Strom 8) in die Reinigungszone und unterstützt die Entfernung von Raffinat sowohl aus dem selektiven Volumen wie auch aus dem Hohlraumvolumen des Adsorbens. Der rezyklisierte Extrakt sollte relativ rein sein und stammt daher aus dem Extrakt (Strom 9), nachdem dieser fraktioniert wurde. Rezyklisierter Extrakt erhöht den Fluß im Extraktstrom 9 durch Verminderung der Extraktmenge, die sonst über Leitung 12 (Beipaßleitung 9) zu der Zone 2 gelangen würde. Der rezyklisierte Extrakt vermindert die Desorbensmenge in dem Aufstromabschnitt der Reinigungszone 2.

Adsorbens aus der Zone 2 tritt dann in die Desorptionszone 3 ein, wo Extrakt von dem Adsorbens verdrängt wird. Desorbens dringt über die Leitungen 10 und 11 in die Desorptionszone 3 ein. Das Desorbens ist in der Lage, Extrakt aus dem selektiven Volumen des Adsorbens zu verdrängen. Der desorbierte Extrakt gelangt aus der Desorptionszone 3 über Strom 9. Somit enthält Strom 9 ein Gemisch von Extrakt und Desorbens. Das die Desorptionszone 3 verlassende Adsorbens enthält Desorbens sowohl in seinem selektiven Volumen wie auch in seinem Hohlraumvolumen. Das Adsorbens tritt dann in die Pufferzone 4 ein.

In der Pufferzone 4 wird Desorbens aus dem Adsorbens mit Raffinat verdrängt, das in die Pufferzone 4 an deren Aufstromgrenze über Leitung 15 eintritt, und dieser Strom umfaßt einen Teil des Raffinates, das die Zone 1 über Leitung 14 verläßt.

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In die Pufferzone 4 eintretendes Adsorbens enthält beinahe 100 % Desorbens sowohl in seinem selektiven Volumen wie auch in seinem Hohlraumvolumen. Das Adsorbens tritt in die Pufferzone 4 von deren Abstromgrenze (Leitung 10) ein und verläßt die Pufferzone bei deren Aufstromgrenze (Leitung 15). Die Puffernone verlassendes Adsorbens enthält Desorbens in seinem selektiven Volumen und Raffinat in seinem Hohlraumvolumen. Das Raffinat aus der Zone 1 verdrängt Desorbens aus der Pufferzone 4 in die Desorptionszone Dies vermindert die Desorbensmenge, die aus Leitung 10 erforderlich ist. Auch verhindert die Pufferzone 4, daß Raffinat in dem Extrakt in der Leitung 9 verunreinigt, indem genügend Adsorbens volumen vorgesehen wird, um physikalisch einen Raffinat-Durchbruch in die Desorptionszone 3 zu verhindern.

Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gestatten, werden einzelne Eintritts- und Ausgangsströme in der gleichen Richtung und in den meisten Fällen auch gleichzeitig gewechselt, wie dies beim Arbeiten mit einem simulierten bewegten Bett üblich ist.

Entweder eine Sammelleitung oder ein sich drehendes Scheibenventil kann verwendet werden, um die Ströme über die verschiedenen Leitungen, die die Zonen miteinander verbinden, zu wechseln. Nicht alle Zonen brauchen die gleiche Adsorbensmenge zu enthalten. Die Pufferzone kann eine kleinere Menge Adsorbens im Vergleich mit dem Adsorbens in der Adsorptionszone und Reinigungszone enthalten. Das Adsorbens kann in einer einzelnen Säule untergebracht sein, oder es können auch mehrere Kammerp oder eine Reihe von Säulen verwendet werden.

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Der Extraktstrom und die Raffinatströme können in verschiedene Trenneinrichtungen geführt werden, so daß Desorbens wiedergewonnen werden kann. Fraktionierkolonnen, Lösungsmittelextraktionseinrichtungen oder adsorptive Trenneinrichtungen können verwendet werden, um Desorbens wiederzugewinnen. Das rezyklisierte Raffinat und der rezyklisierte Extrakt können nach der Desorbenewiedergewinnung aus dem Raffinat bzw. Extrakt stammen.

Der Einlaß für rezyklisierten Extrakt (Leitung 8) liegt vorzugsweise näher an der Aufstromgrenze der Reinigungszone 2 als an deren Abstromgrenze. In einigen Fällen kann der rezyklisierte Extrakt gerade abstromwärts von dem Extraktauslaß (Leitung 9) liegen.

Der Einlaß für rezyklisiertes Raffinat (Leitung 6) kann irgendwo in der Adsorptionszone 1 liegen, liegt aber vorzugsweise nahe der Abstromgrenze (Leitung 5).

Das verwendete Adsorbens besteht allgemein aus kleinen Zeolithteilchen mit einer optimalen Abmessung von etwa 0,4 bis 0,8 mm (20 bis 40 Maschen) im Durchmesser. Die Größe der Anlagen, die für das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, können zwischen Versuchsmaßstab bis zu großen technischen Anlagen variieren.

Beispiel

In diesem Beispiel werden 24 Adsorbensbetten verwendet. Das Adsorbens ist ein Zeolith und gleichmäßig unter den 24 Betten verteilt. Die Betten sind in Reihe miteinander verbunden, wobei Bett 1 und Bett 24 die Endbetten sind. Der Fließmittelfluß durch

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die Betten erfolgt von Bett 24 über die dazwischenliegenden 22 Betten zu Bett 1. Daher liegt Bett 23 abstromwärts von Bett 24, Bett 22 abstromwärts von Bett 23 usw.

Jedes Bett ist mit dem unmittelbar aufstromwärts und abstromwärts von ihm liegenden Bett mit einer Leitung verbunden, die auch eine Öffnung enthält, durch die ein Einlaß- oder Ausgangsstrom gehen kann. Die Endbetten 1 und 24 sind über eine Leitung miteinander verbunden, die eine Pumpe enthält, um einen Fluß in der angegebenen Richtung zu erzeugen. Als Alternativarbeitsweise können auch Rückschlagventile in den Verbindungsleitungen vorgesehen sein, und zwei der Fließgeschwindigkeiten der Eingangsoder Ausgangsströme können so reguliert werden, daß eine einzige Gesamtfließrichtung durch die Betten erzeugt wird. Auf diese Weise kann die Pumpe aus der Verbindungsleitung weggelassen werden.

Es gibt sechs Eingangs- oder Ausgangsströme, die so liegen, wie die folgende Tabelle zeigt:

Tabelle Bett Nr. Strombeschreibung*

1 Raffinatauslaß

2 statisch

3 rezyklisiertes Raffinat

4 statisch

5 statisch

6 statisch

7 statisch

8 Einspeisungseinlaß

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9 statisch

10 statisch

11 statisch

12 statisch

13 rezyklisierter Extrakt

14 statisch

15 Extraktauslaß

16 statisch

17 statisch

18 statisch

19 statisch

20 statisch

21 statisch

22 Desorbenseinlaß

23 statisch

24 statisch

) Alle Ströme sind an einem Punkt abstromwärts des mit ihnen verbundenen Bettes verbunden.

Während des normalen Betriebskreislaufes wird jeder der betreffenden Ströme in einer Abstromrichtung zu dem nächsten Bett gewechselt.

Das Wechseln der Eingangs- und Ausgangsströme bewirkt, daß die einzelnen Betriebszonen wechseln, da die Zonen durch die Lage der Eingangs- und Ausgangsströme definiert sind. Die Kreislaufzeit oder Zeit, die für 24 Wechsel erforderlich ist, hängt allgemein von der Menge und Selektivität des Adsorbens und der Beschickungsgeschwindigkeit ab.

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Um ein Anstauen des Flusses in den verschiede ;en Zonen zu vermeiden, ist es bevorzugt, daß die Fließgeschwindigkeiten nur während der Zeit reguliert werden, in der die Ströme in bestimmten Positionen bleiben.

Der kontinuierliche Betrieb wird durch periodischen Wechsel der Eingangs- und Ausgangsströme aufrechterhalten. Wenn somit irgendein Strom an der Abstromgrenze der Endzone 1 offen ist, wird er als nächstes zu dem nächsten abstromwärts gelegenen Bett gewechselt, das Bett 24 ist. Die Verbindungsleitung, die die Endbet~ ten 1 und 24 miteinander verbindet, liefert einen Weg, über den Fließmittel während des Wechselns von einem Endbett zu dem anderen fließen kann.

Nach einer Ausführungsform beruht diese Erfindung auf einem verbesserten Verfahren zur Trennung aromatischer Kohlenwasserstoffe unter Verwendung eines Gegenstromfließschemas mit einer Adsorbensschicht, wobei die Verbesserung darin besteht, daß man ein sich bewegendes Bett simuliert und eine Pufferzone von Adsorbens unmittelbar aufstromwärts von einer Desorptionszone aufrechterhält und wenigstens einen Teil von Raffinat in die Pufferzone leitet, um Desorbens aus der Pufferzone in die Desorptionszone zu desorbieren,und genug Adsorbens in der Pufferzone hält, um die Verunreinigung von Extrakt mit Raffinat, das in die Pufferzone gelangt ist, zu verhindern.

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Claims (7)

Patentansprüche

1.; Verfahren zur Trennung einer Kohlenwasserstoffbeschickung in
Extrakt und Raffinat unter Verwendung von Adsorbensteilchen mit
selektiven Adsorptionseigenschaften für den Extrakt gegenüber
dem Raffinat, wobei man

1. einen Fließmittelfluß durch eine Säule eines Adsorbens in
einer einzigen Richtung aufrechterhält, wobei die Säule wenigstens drei Zonen mit getrennten Funktionen enthält und diese
Zonen in Reihe miteinander verbunden und mit den Endzonen der Säule zu einer kontinuierlichen Verbindung dieser Zonen verbunden sind,

2. eine Adsorptionszone in der Säule aufrechterhält, wobei diese Zone als das Adsorbens zwischen einem Beschickungseinlaß an
einer Aufstromgrenze dieser Zone und einem Raffinatauslaß an
einer Abstromgrenze dieser Zone definiert ist und die Adsorptionszone einen Raffinatrezyklisiereinlaß zwischen dem Beschickungseinlaß und.dem Raffinatauslaß besitzt,

3. eine Reinigungszone unmittelbar aufstromwärts von der Adsorptionszone aufrechterhält, wobei die Reinigungszone als das
Adsorbens zwischen einem Extraktauslaß an einer Aufstromgrenze der Reinigungszone und dem Beschickungseinlaß an einer Abstromgrenze der Reinigungszone definiert ist und die Reinigunszone einen Extraktrezyklisiereinlaß zwischen dem Beschikkungseinlaß und dem Extraktauslaß aufweist,

4. eine Desorptionszone unmittelbar aufstromwärts von der Reini-

-z one

gunszone aufrechterhält, wobei die Desorptions als'das Adsor-

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bens zwischen einem Desorbenseinlaß an einer Aufstromgrenze dieser Zone und dem Extraktauslaß an einer Abstromgrenze dieser Zone definiert ist,

5. Extrakt und Raffinat umfassende Beschickung in die Adsorptionszone führt und darin selektiv den Extrakt mit dem Adsorbens adsorbiert, Raffinat aus der Adsorptionszone abzieht und rezyklisiertes Raffinat in die Adsorptionszone führt und so während eines vorausgehenden Kontaktes des Adsorbens mit Desor-' bens in einer Desorptionszone auf dem Adsorbens adsorbiertes Desorbens von dem Adsorbens verdrängt,

6. Desorbens in die Desorptionszone führt und so Extrakt von dem Adsorbens verdrängt, Extrakt aus der Desorptionszone abzieht, wobei auf dem Adsorbens der Extrakt adsorbiert ist, der während eines vorausgehenden Kontaktes des Adsorbens mit der Beschickung in einer Adsorptionszone adsorbiert wurde, '

7. rezyklisierten Extrakt in die Reinigungszone einführt und so Raffinat von dem Adsorbens desorbiert und Raffinat aus dem Hohlraumvolumen des Adsorbens verdrängt, wobei das Adsorbens vorher mit Beschickung in einer Adsorptionszone in Kontakt gebracht wurde, . . ■'.-■■ ·

dadurch gekennzeichnet, daß man

a) unmittelbar aufstromwärts von der Desorptionszone eine Pufferzone aufrechterhält, wobei diese Pufferzone als das Adsorbens zwischen dem Desorbenseinlaß als eine Abstromgrenze der Pufferzone und dem Raffinatauslaß als eine Aufstromgrenze der Pufferzone definiert ist,

b) wenigstens einen Teil des Raffinates aus der Adsorptionszone in die Pufferzone führt und so Desorbens aus dem Hohlraumvo-

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lumen des Adsorbens desorbiert, wobei das Adsorbens vorher in dieser Desorptionszone mit Desorbens in Kontakt gebracht wurde, und

c) periodisch die Adsorptions-, Reinigungs-, Desorptions- und Pufferzone durch die Adsorbenssäule in einer Abstromrichtung bezüglich des Fließmittelflusses in der Adsorptionszone vorrückt und so kontinuierlich die Beschickung in Extrakt und Raffinat trennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Beschickung aromatische Kohlenwasserstoffe verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschickung verwendet, die eine oder mehrere Komponenten aus der Gruppe der Xylole, Äthylbenzol und Diäthylbenzole enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Pufferzone verwendet, die weniger Adsorbens enthält,als in der Adsorptionszone oder Reinigungszone enthalten ist.

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