DE2225994A1 - Extraktives destillationsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein extraktives Destillationsverfahren zur Abtrennung und Gewinnung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus einem Gemisch von aromatischen und nichtaromatischen/ Kohlenwasserstoffen. Dabei schafft die Erfindung insbesondere eine verbesserte Arbeitsweise zur Steuerung der· Menge an Aromaten, die in dem von einer extraktiven Destillationskolonne abgezogenen nichtaromatischen Raffinatprodukt verlorengehen. Das Verfahren eignet sich besonders bei Verwendung von Tetramethylensulfon (SuIfolan) als Lösungsmittel.

Herkömmliche Verfahren zur Gev/innung von aromatischen Kohlenwasserstoffen hoher Reinheit, z.B. Benzol, Toluol und Xylole, aus verschiedenen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialien, wie katalytischen Reformaten, hydrierten Pyrolysebenzinen und verschiedenen bestimmten Schnitten derartiger Aromatenquellen, arbeiten mit einem Lösungsmittel zur Abtrennung aromatischer von

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nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen. In vielen Fällen wird zunächst eine Kohlenwasserstoffbeschickung in einer Lösungsmittelextraktionszone mit einem Lösungsmittel in Berührung gebracht, wobei letzteres zur Verbesserung seiner Selektivität Wasser enthalten kann. Das Lösungsmittel löst die aromatischen Komponenten der Beschickung und es bilden sich eine Raffinatphase, die einen oder mehrere nichtaromatische Kohlenwasserstoffe und eine geringe Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffen enthält, und eine Extraktphase, die Lösungsmittel mit darin gelösten aromatischen Kohlenwasserstoffen umfaßt. Die in dem Extrakt enthaltenen Aromaten können durch Destillation gewonnen v/erden, so daß ein Aromaten enthaltendes Überkopfdestillat und eine im wesentlichen aus Lösungsmittel bestehende Bodenfraktion gewonnen werden; letztere kann in der Lösungsmittelextraktionszone wiederverwendet werden. Häufig wird die Extraktphase einer extraktiven Destillation, d.h. einer extraktiven Abstreifung, unterworfen, um verunreinigende Anteile an nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen aua dem Extrakt zu entfernen.

Bei Verarbeitung eines Gemischs von aromatischen und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen engen Siedebereichs bzw. engen Kohlenstoffzahlbereichs können die aromatischen Kohlenwasserstoffe durch direkte Einleitung der aromatischen Beschickung in eine extraktive Destillationszone gewonnen v/erden.. Die vorausgehende Lösungsmittelextraktionsstufe in flüssiger Phase fällt somit weg. Bei dieser Arbeitsweise werden eine Kohlenwasserstoffbeschickung und ein Lösungsmittel zur Bildung eines aromatenreichen Extraktstroms und eines Raffinat-UberkopfStroms miteinander in Berührung gebracht. Um die Gewinnung von Aromaten so groß wie möglich zu machen, ist es notwendig, das Mitschleppen von aromatischen Kohlenwasserstoffen in dem aus dem Kolonnenüberkopfpro- ~ dukt gewonnenen Raffinat so gering wie möglich zu halten. Bei Ver; Wendung eines für Aromaten selektiven Lösungsmittels, das Wasser enthält, wird häufig aromaten-selektives Lösungsmittel überkopf

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im Gemisch mit dem Raffinat ausgetragen. Diese Verluste an Lösungsmittel werden durch Waschen des Raffinats mit Wasser, um Lösungsmittel in Form einer wäßrigen Lösung zurückzugewinnen, gesteuert. Das Lösungsmittel wird danach in einer Wasserabstreifzone durch Herausstreifen des Wassers aus dem Lösungsmittel zurückgewonnen. Im Extrakt enthaltenes Lösungsmittel wird zurückgewonnen, indem man das Aromaten-Lösungsmittel-Gemisch in eine Lösungsmittelrückgewinnungs-Fraktionierkolonne leitet, aus der das von Aromaten befreite Lösungsmittel (nachstehend auch als '^:armes Lösungsmittel" bezeichnet) abgezogen und zu der extraktiven Destillationszone zurückgeleitet wird.

Lösungsmittel, das überkopf in dem in der extraktiven Destillationszone erzeugten nichtaromatischen Raffinatstrom abgeführt wird, kann ebenfalls zurückgewonnen werden. Da jedoch aromatische und nichtaromatische Kohlenwasserstoffe miteinander mischbar sind und durch Waschen mit Wasser nicht voneinander getrennt werden können, gehen die überkopf mit dem Raffinat ausgetragenen aromatischen Kohlenwasserstoffe verloren. Dieser Aromatenverlusfverringert die Gesamtleistung und -Wirksamkeit eines gegebenen extraktiven Destillationsverfahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein extraktives Destillationsverfahren der eingangs "angegebenen Art zu schaffen, das nicht die vorstehend erwähnten und ähnliche Mangel bekannter Arbeitsweisen aufweist und insbesondere eine Steuerung und weitmöglichste Verringerung der Mengen an aromatischen Kohlenwasserstoffen, die in dem von einer extraktiven Destillationszone gewonnenen nichtaromatischen Raffinat mitgeführt werden, gestattet und trotzdem einfach, betriebssicher und wirtschaftlich durchzuführen ist. Dabei soll das Verfahren besonders auch in Verbindung mit der Verwendung von Tet-ramethylensulfon als Lösungsmittel zu ausgezeichneter Trennleistung führen.

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Gegenstand der Erfindung ist hierzu ein extraktives Destillationsverfahren zur Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus einen Geinisch von aromatischen und nichtaronatisehen Kohlenwasserstoffen, bei dem ein heißes Lösungsmittel mit dem Gemisch in einer extraktiven Destillationszone zur Erzeugung eines arcmatenreichen Extraktstrons und eines nichtaromatischen Kaffinat-Überkcpfstrcrns in Berührung gebracht und in einer bei einem vorbestimmten Druck gehaltenen Wasserabstreifzone Wasser aus einem lösungsmittelhaltigen verdünnten v"i.3rigen Strom abgetrennt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, da8 man zur Steuerung der Menge an in dem nichtaromatischen Raffinat-Uberkopfstrom abgeführten aromatischen Kohlenwasserstoffen

(a) mindestens einen Teil des heißen Lösungsmittels durch einen Wiedererhitzer der Wasserabstreifzone leitet und dabei mindestens einen Teil des lösungsmittelhaltigen verdünnten wäßrigen Stroms verdampft und das heiBe Lösungsmittel kühlt, und

(b) mindestens einen Teil des gemäß Arbeitsstufe (a) gekühlten Lösungsmittels zu einem oberen Abschnitt der extraktiven Destillations?zone führt.

Nach einer bevorzugten Arbeitsweise wird das nichtaromatische Raffinats das Kohlenwasserstoffe, Lösungsmittel und Wasser umfaßt, in dampfförmiger Phase abgezogen und kondensiert und mindestens ein Teil des kondensierten Wassers als Rückfluß in einen oberen Abschnitt der extraktiven Destillationszone zurückgeführt. Vorzugsweise wird dieser Wasserrückfluß nur dann vorgenommen, wenn die Menge der im Paffinat mitgeführten aromatischen Kohlenwasserstoffe einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen gehen aus der nachstehenden näheren Erläuterung des Verfahrens hervor,

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Geeignete Einsatzmaterialien für das Verfahren sind insbesondere Kohlenwasserstoffgemische, die mindestens 15 % und vorzugsweise mindestens 25 Gewichtsprozent aromatische Kohlenwasserstoffe, bis herauf zu S5 Gewichtsprozent, umfassen. Das Einsatzmaterial liegt .zweckmäßig in einem Kohlenstoffzahlbereich von 6 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen je Molekül, vorzugsweise etwa 6 bis 10 Kohlenstoffatomen je Molekül. Eine bevorzugte Einsatzmaterialquelle ist ein katalytisches Reformat. Ein anderes geeignetes Einsatzmaterial ist das flüssige Nebenprodukt einer Pyrolysebenzinanlage, das zur Sättigung von Olefinen und Diolefinen hydrierend behandelt worden ist- Ein typ.--isches katalytisches Reformat enthält einringige aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Benzol, Toluol und Xylole, im Gemisch mit Paraffinen und Naphthene^ entsprechenden Siedebereichs. Dabei sollen die einringigen aromatischen Kohlenwasserstoffe aus dem Reformat gewonnen werden.

'Für das Verfahren geeignete Lösungsmittel sind jene, die selektiv aromatische Kohlenwasserstoffe lösen, wenn die aromatischen Kohlenwasserstoffe in einem Gemisch mit nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen vorliegen. Bevorzugt wird ein Lösungsmittel vom Tetramethylensulfontyp. Derartige Lösungsmittel sind im Handel erhältlich, sie besitzen normalerweise einen fünfgliedrigsn Ring mit einem Schwefelatom und viar Kohlenstoffatomen, wobei zv/ei Sauerstoffatome an das Schwefelatom des Ringes gebunden sind.

Andere Lösungsmittel, die eine hohe Selektivität zur Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen besitzen und bei der, Verfahren mit gutem Frfolg verwendet werden kennen, sind die entsprechender. *'ünfijJ iedrigen Ringverbindungen ir.it Doppelbindung oder Eutadien·- sulfor.c (Sulfolene) , z>B. die Verbindungen mit Doppelbindung

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in 2- und in 3-StelIung (2--sulfolene und 3-sulfolene) , 2-Methyl~ tetramethylensulfon, 2 ,4~Dirnethyl-tetramethylensulfon, Msthyl-2-sulfonylather, n-Aryl-3-sulfonylamin, 2-Sulfonylacetat, Diäthylenglykol, verschiedene Polyäthylenglykole, Dipropylenglykol, verschiedene Polypropylenglykole, Dimethylsulfoxyd, N-Methylpyrrolidon, Glykolamine, N-Methyl-2-pyrrolidon, ein N-Methyl-2-pyrrolidon~Äthylenglykol-Gemisch und zahlreiche Gemische der vorgenannten Verbindungen. Wie bereits erwähnt, stellt Tetramethylensulfon das besonders bevorzugte Lösungsmittel für das hier beschriebene Verfahren dar. Ebenfalls bevorzugt wird ein N-Methyl-2-pyrrolidon-Gemisch.

Da die Aromatenselektivität eines Lösungsmittels häufig durch Zugabe von Wasser zu dem Lösungsmittel verbessert werden kann, enthalten die bei dem Verfahren vorzugsweise verwendeten Lösungsmittel geringe Mengen an Wasser, zur Steigerung der Selektivität für aromatische Kohlenwasserstoffe ohne wesentliche Verringerung des Lösungsvcrmcgens für Aromaten. Die Anwesenheit von Wasser in der Lösungsmittelzusammensetzung führt weiterhin dazu, daß eine verhältnismäßig flüchtige Komponente zugegen ist, die in der extraktiven Destillationszone von dem Lösungsmittel abdestilliert und dabei ein Austreiben der letzten Spuren an nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen von dem Lösungsmittel unterstützt. Die bei dem Verfahren verwendete Lösungsinittelzusammensetzung enthält vorzugsweise etwa 0,5 bis 20 Gewichtsprozent Wasser, besonders bevorzugt etwa 2 bis 10 Gewichtsprozent, je nach dem im Einzelfall verwendeten Lösungsmittel und den im Einzelfall angewendeten Betriebsbedingungen in der extraktiven Destillation.

Extraktive Destillationen sind bekannt. Zur Vereinfachung und besseren Übersichtlichkeit erfolgen die v/eitoren Erläuterungen vornehmlich in Verbindung mit einem Lösungsmittel

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vom Tetrantethylensulfontyp, insbesondere Tetramethylensulfon selbst, es ist jedoch klar, daß das Verfahren nicht hierauf beschränkt ist und andere der angegebenen Lösungsmittel in entsprechender Weise eingesetzt und gehandhabt werden können.

Allgemein umfassen die Betriebsbedingungen für die extraktive Destillation zur Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen niedrige Drücke und hohe Temperaturen zur Verdampfung nichtaroir.atischer Kohlenwasserstoffe, so daß sich eine überwiegend nxchtaroir.atische Fraktion ergibt, die Nichtaromaten, eine geringe Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffen, Lösungsmittel und Wasser umfaßt. Durch die Arbeitsweise der Erfindung wird die Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffen, die mit der in der extraktiven Destillationskolonne gewonnenen nichtaromatischen Fraktion abgeführt wird', auf ein Geringstmaß gesenkt= Weiter wird eine an Ni ch tar oma ten weitgehend freie Bodenfraktion gewonnen,, die aromatische Kohlenwasserstoffe und Lösungsmittel umfaßt. Typischerweise enthält diese Bodenfraktion weniger als 1000 Teileje-Million und gewöhnlich weniger als 500 Gewichtsteile-je-Million nichtaromatische Kohlenwasserstoffe.

Typische Betriebsbedingimgen für die extraktive Destillationskolonne bei Verwendung eines Tetramethylensulfon-Lösungsmittels umfassen einen Druck von etwa 90 mm Kg abs. bis 3,7 atm (40 psig), eine Uberkopftemperatur von etwa 54 bis 166°C (130 - 330⁰F) und eine Sumpftemperatur von etwa 77 bis 18O°C (170 - 355°F). Die Mengenverhältnisse von Tetramethylensulfon-Lösungsmittel zu Beschickung können im Bereich von etwa 1 : 1 bis 20 : 1 variiert werden, ja nach.dem Druck, der Temperatur und der Zusammensetzung der Beschickung. Bei Verarbeitung einer Beschickung im Bereich von Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 8 Kohlenstoff atomen j· Molekül betrügt da* VerhHltni» vorzugsweise

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etwa 2 : 1 bis 6:1. Eine ins einzelne gehende Erläuterung eines extraktiven Destillationsverfahrens unter Verwendung eines Lösungsmittels vom Tetramethylensulfontyp findet sich in "Petroleum Refiner" September 1959, Band 38, No. 9, Seiten 185 bis 192.

Die extraktive Destillation ergibt einen mit Aromaten angereicherten flüssigen Extraktstrom, der weitgehend frei von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen ist (nachstehend zur Vereinfachung auch als "reicher" Extraktstrom bezeichnet) und das Lösungsmittel, im vorliegenden Beispiel Tetramethylensulfon, und geloste aromatische Kohlenwasserstoffe umfaßt. Weiterhin wird ein dampfförmiger Raffinatstrom erzeugt, der nichtaromatische Kohlenwasserstoffe, Wasser in Form von Wasserdampf und eine geringe Menge an Lösungsmittel, hier Tetramethylensulfon, umfaßt. Das Wasser ist anwesend, da das Tetramethylensulfon Wasser enthielt. Das dampfförmige Uberkopfprodukt enthält auch eine geringe Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffen, die Überkopf ausgetragen werden und einen Verlust an aromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Verfahren bedeuten. Durch die Arbeitsweise _t der Erfindung wird diese Menge an Aromaten, d.h. dieser Verlust in dem Uberkopfstrom, gesteuert und bei einem Geringstwert gehalten. Die im Einzelfall in Kauf genommene Verlustmenge richtet sich nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten der* betreffenden Anlage und der verarbeiteten Beschickung. Im allgemeinen wird angestrebt, mehr als 95 % der in der Beschickung anwesenden Aromaten zu gewinnen. Die Verringerung des Aromatenverlustes führt auch zu einer Verringerung der Menge an mit dem Raffinat ausgetragenem Tetramethylensulfon. Das dampfförmige Raffinat Wird gekühlt und kondensiert« Bei der Kondensation bilden sieh iwei fltliaigi frhaien, eine Kohlenwasserstoff phase ι dia geringe Mengen¹ ä« Titramethylenaulfon enthHlt, und eine erste wäßrige Phate* die ebenidlla eine geringe Menge an Tetramethylensulfon

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ent,ha.lt. In der Kohieriwassarstoffphase enthaltenes Tetramethylensulfon wird durch Waschen des Raffinats mit Wasser in herkömmlicher Weise., z.B. in einer Füllkörperkolonne oder einer Kontakteinrichtung mit rotierender Scheibe, entfernt* Vorzugsweise handelt es sich bei dem Waschwasser um tetramethylen-su If on freies Wasser, das aus einer nachstehend noch beschriebenen Lösungsiuittelrückgewinnungskolorine stammt. Die Waschung mit Wasser ergibt ein von Tetramethylensulfon freies Raffinatprodukt, gewöhnlich weniger als 10 Teile-je-Million Lösungsmittel enthaltend, und einen zweiten wäßrigen Strom, der Wasser und Tetramethylensulfon umfaßt. Das in dem genannten ersten wäßrigen Strom und dem zweiten wäßrigen Strom enthaltene Tetramethylensulfon wird in einer nachstehend noch beschriebenen Wasserabsfcreifzone zurückgewonnen.

Die in dem Extrakt aus der extraktiven Destillationskolonne enthaltenen Aromaten werden in einer LÖsungsmittelrückgewinnungskolonne abgetrennt. Diese Kolonne arbeitet mit Wasserdampf ausstreif ung, zur Unterstützung der Abtrennung von Aromaten aus dem Lösungsmittel. Es werden solche Drücke und Temperaturen eingehalten, daß die aromatischen Kohlenwasserstoffe überkopf abdestillieren. Hei Verwendung von Tetramethylensulfon als Lö— sungsmittel werden zweckmäßig Uberkopfdrücke von etwa 100 bis 400 min Hg abs. und Sumpftemperaturen von etwa 121 bis 260 G (250 - 500°F) angewendet. Es wird eine überkopffraktion aus Wasser .und Aromaten, frei von Lösungsmittel, erzeugt, die bei Kondensation das endgültige extrahierte Aromatenprodukt ergibt. Das Wasser wird normalerweise zurückgewonnen und zweckmäßig in die Raffinatwaschkolonne geführt.

Der erläuterte Aromatenverlust aus einer extraktiven Destillationskolonne stellt ein auf dem Fachgebiet seit langem bekanntes Problem dar. Die genaue Menge dieses Verlustes wird. bestimmt durch die Größe der extraktiven Destillationskolonne, die Verarbeitung^bedingungen und die angestrebte Ausbeute und

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Reinheit des Produkts.

Die Schwierigkeiten des Aromatenverlustes im Über¹-kopfprodukt sind bei Anlagen, die mit Lösungsmitteln vom Tetra— methylensulfontyp arbeiten, besonders ausgeprägt und bei. herkömntr lichen Betriebsweisen schwierig zu beseitigen, wenn Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialien verarbeitet werden, die große Mengen an Aromaten enthalten, z.B. 80 Gewichtsprozent oder mehr. Die Aromatenverluste sind insbesondere auch auf das Bestreben, vollständige Lösungsmittelmischbarkeit auf allen Böden der extraktiven Destillationszone zu erreichen, zurückzuführen. Bei herkömmlichen normalen Destillationsmethoden werden Verluste an höhersiedenden Komponenten als überkopfdampf durch Rückfluß ■ eines Teils des Uberkopfprodukts nach Kühlung und Kondensation ohne weiteres hintangehalten. Bei einer extraktiven Destillation wie der mit einem Lösungsmittel vom Tetramethylensulfontyp neigt eine Rückflußführung des Kohlenwasserstoffraffinats jedoch dazu, eine Phasentrennung unter Ausbildung von zwei flüssigen Phasen innerhalb der extraktiven Destillationskolonne zu verursachen, was das Wärmegleichgewicht und die Betriebsweise der Kolonne empfindlich stört. Diese Schwierigkeit liegt besonders bei Verarbeitung hocharomatischer Einsatzmaterialien vor.

Diese Probleme des Aromatenverlustes werden durch die Arbeitsweise der Erfindung beseitigt. Wesentlich hierfür ist eine sehr genaue Steuerung der Temperatur des von Aromaten befreiten, armen Lösungsmittels, das zu dem oberen Abschnitt der extraktiven Destillationskolonne geleitet wird. Durch Einhaltung einer geeigneten Temperatur wirkt das eintretende arme Lösungsmittel als Wärmeaufnahmestoff und bewirkt hierdurch einen inneren Rückfluß. Dia Lösungsmitteltemperatur muß hierzu jedoch Innerhalb eines verhältnismäßig engen Bereiches geregelt werden, um eine Verunreinigung des Extrakts mit Nichtaromaten oder die Bildung von unterschiedlichen flüssigen Phasen innerhalb

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der extraktiven Destillationskolonne zu verhindern.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird das arme Lösungsmittel vom Soden einer Lösungsmittelrückgewinnungskolonne bei erhöhter Temperatur, normalerweise etwa 121 bis 204 C (250 - 400 F), abgezogen. Das heiße Lösungsmittel muß gekühlt werden, bevor es in die extraktive Destillationskolonne eintritt. Ein Wärmeaustausch des Lösungsmittels mit Luft oder Kühlwasser kann, wegen der unvermeidlichen Änderungen der atmosphärischen Bedingungen, recht breite Schwankungen der Temperatur des in die Kolonne eintretenden Lösungsmittels mit sich bringen. Es hat sich gezeigt, daß in dieser Weise keine wirksame Steuerung und Unterdrückung der Aromatenverluste aus der Kolonne zu erreichen ist.

Bei dem Verfahren der Erfindung wird die Temperatur des zu der extraktiven Destillationskolonne geleiteten armen Lösungsmittels dadurch genau geregelt, daß man das .heiße Lösungsmittel als Wärmeaustauschmittel zur Wiedererhitzung der Kolonne benutzt, die zur Wiedergewinnung von Lösungsmittel, beim erläuterten Beispiel Tetramethylensulfon, aus einem verdünnten wäßrigen Strom dient. Im einzelnen wird mindestens ein Teil des,heißen, von Aromaten befreiten Lösungsmittels aus der Lösungsmittelrückgewirinungskolonne zur Beheizung einer Wasserabstreifkolonne benutzt, in der mindestens ein Teil des Wassers aus der Raffinatwaschkolonne und mindestens ein' Teil des Wassers aus dem kondensierten Raffinatübefkopfstrom der extraktiven Destillationskolonne zur Rückgewinnung von Tetrar.ethylensulfon verdampft wird. Dabei wird der aus dem Wasser gebildete Wasserdampf zweckmäßig als Wasserdampfabstreifmedium in der Lösungsmittelrückgewinnungskolonne benutzt.

Die Betriebsbedingungen in der Wasserabstreifkolonne können von herkömmlicher Art sein; sie umfassen eine Tempera-

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tür und einen Druck, die ausreichen, um mindestens einen Teil des Wassers zu verdampfen. Vorzugsweise werden ein unteratmosphärischer Druck, etwa 300 bis 760 rmn Hg abs., und eine Temperatur von etwa 82 bis 121°C (180 - 250°] der Wasserabstreifkolonne aufrecht erhalten.

Temperatur von etwa 82 bis 121°C (180 - 25O°F) im Sumpfabschnitt

Zur weiteren Steuerung und Unterdrückung von Aromatenveriusten im Überkopfraffinat kann ein Teil des Wassers, das aus dem Überkopfprodukt der extraktiven Destillationskolonne anfällt, zu dieser Kolonne als Rückfluß zurückgeführt werden. Die genaue '!enge des Rückflußwassers kann je nach dem verarbeiteten Einsatzmaterial und der angestrebten Aromatengewinnung in verhältnismäßig breiten Bereichen geändert werden, vorzugsweise werden jedoch etwa 25 bis etwa 7 5 % des kondensierten

Wassers als Rückfluß zurückgeleitet. Dabei wird es jedoch bevorzugt, diesen Rückfluß nur dann herbeizuführen, wenn die Aromatenverluste einen vorbestimmten Wert überschreiten.

Eine verdünnte wäßrige Lösung des Lösungsmittels, wie Tetramethylensulfon, stellt ein Gemisch verhältnismäßig konstanten Siedepunkts dar, das bei Heranziehung zum Wärmeaustausch mit heißem armen Lösungsmittel eine sehr gute und genaue Temperatursteuerung des von der Lösungsmittelrückgewinnungskolonne zu der extraktiven Destillationskolonne geleiteten armen Lösungsmittels gestattet. Hierdurch wird eine Temperatursteuerung erreicht, die von Schwankungen der Umgebungstemperatur unabhängig ist, da die Temperatur in der Wasserabstreifkolonne einfach durch Regelung des Drucks in der Kolonne ohne weiteres in einem sehr engen Bereich gehalten werden kann. Weiterhin sind die verdünnten Lösungsmittellösungen verhältnismäßig unempfindlich gegen Änderungen der Zusammensetzung. Die Temperatur des zu der extraktiven Destillationskolonne fließenden armen Lösungsmittelstroms wird demgemäß durch Kühlung mindestens eines Teils des heißen Lösungsmittels in dem Wiederer-

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hitzer der Wasserabstreifkolonne geregelt. Die Kühlung läßt sich leicht sehr genau steuern und konstant halten, entweder durch etwas stärkere Kühlung von heißem Lösungsmittel und genaue Temperatureinstellung durch entsprechend geregelte Zurnischung von weiterem heißen Lösungsmittel zu dem gekühlten Lösungsmittel, oder durch Anpassung des Drucks in der Wasserabstreifkolonne, oder durch eine Kombination dieser Maßnahmen; hierdurch kann sicher vermieden werden, daß ,die Aronatenverluste in dem Raffinat-überkopfprodukt einen vorbestimmten Wert überschreiten.

Das Verfahren wird nachstehend in Verbindung

mit der anliegenden Zeichnung weiter veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt ein schematisches Fließbild einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens in· Verbindung mit der Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus einem katalytischen Reformat.

Ein vornehmlich Kohlenwasserstoffe mit 8 Kohlenstoffatomen umfassender Kohlenwasserstoffbeschickungsstrom aus einem katalytischen Reformat, der etwa 10 % Nichtaromaten in Form von Paraffinen und Waphthenen und etwa 90 % aromati- · sehe Kohlenwasserstoffe, von denen mehr als 90 % C₀-Aromaten

sind, enthält, tritt durch eine Leitung 1 ein und wird mit Ergänzungslösungsmittel oder wasserhaltigem Lösungsmittel, das durch eine Leitung 2 zufließt, vermischt. Das Gemisch fließt durch eine Leitung 3 in eine extraktive Destillationskolonne 4. Die extraktive Destillationskolonne 4 kann von herkömmlicher Ausbildung sein. Das Lösungsmittel, beim erläuterten Beispiel Tetramethylensuifon, fließt mit einer genau festgelegten Temperatur in den oberen Abschnitt der extraktiven Destillationskolonne 4 durch eine Leitung 5 ein und tritt mit der durch die Leitung 3 zufließenden Kohlenwasserstoffbeschickung in Berührung. Aus der extraktiven Destillationskolon-

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ne 4 wird überkopf durch eine Leitung 6 ein dar.ptf örrriiaer Raffinatstrom abgezogen, der annähernd die Gesamtmenge der in die Kolonne 4 eingeführten nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe und geringe Mengen an aromatischen Kohlenwasserstoffen und Tetramethylensulfon uinfaßt. Im Uberkopfprodukt der Kolonne

4 mitgeführte Aromaten verringern die Ausbeute an aromatischen Kohlenwasserstoffen. Durch die Arbeitsweise der Erfindung wird das Ausmaß der Aromatenverluste gesteuert und hintangehalten, durch sorgfältige Regelung der Temperatur des durch die Leitung

5 zufließenden armen Lösungsmittels nach Maßgabe der Menge an überkopf mitgeführten Aromaten.

Das überkopf durch die Leitung 6 abgezogene Raffinat wird in Wärmeaustauscheinrichtungen 7 kondensiert und zu einem Abscheider 8 geleitet, in dem ein Kohlenwasserstoffstrom, der Tetraraethylensulfon enthält, von einem wäßrigen Strom, der ebenfalls Tetramethylensu¹fon enthält, abgetrennt wird; der Kohlenwasserstoffstrom fließt durch eine Leitung 9 ab, der wäßrige Strom durch eine Leitung 11. Angedeutet ist auch ein Rückfluöstrom 10, wie er bisher angewendet worden ist, im die Aromatenverluste in der extraktiven Destillationskolonne 4 zu steuern. Nach der Arbeitsweise der Erfindung werden demgegenüber nichtaromatische Kohlenwasserstoffe, die aus dem /ibscheider 8 abgezogen worden sind, nur sehr selten, wenn überhaupt, als Rückfluß zu der Kolonne 4 zurückgeführt, da ihre Rückführung zu der Kolonne zu einer Ausbildung getrennter flüssiger Phasen in der Kolonne führen kann. Es kann jedoch ein Teil des wäßrigen Stroms der Leitung 11 durch eine Leitung 12 abgezweigt und über die Leitung 10 zum oberen Abschnitt der extraktiven Destillationskolonne 4 zurückgeführt werden, um die Steuerung der Aromatenverluste im Überkopfprodukt.zu unterstützen. Vorzugsweise wird dieser Rückfluß zu der Kolonne 4 nur dann vorgenommen, wenn der Aromatenverlust einen vorbestimmten Wert übersteigt.

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Das nichtaromatische Kohlenwasserstofffraffinat fließt durch die Leitung 9 in den unteren Abschnitt einer Wasservraschkolonne 24, in der die Kohlenwasserstoffe nit Wasser gewaschen werden, welches dur^ch eine Leitung 23 zufließt und dessen Herkunft nachstehend noch erläutert wird. Iλ der Waschkolonne 24 treten das Wasser und die Kohlenwasserstoffe in Gegenstroraberührung miteinander und das in den Kohlenwasserstoffen mitgeführte Tetramethylensulfon wird herausgelöst und in Form eines verdünnten wäßrigen Stroms, z.B. mit einem Gehalt von etwa 1 Molprozent Tetramethylensulfon, durch eine Leitung 26 abgeführt. Das von Tetramethylensulfon im wesentlichen freie Raffinat fließt durch eine' Leitung 25 ab. Die Tetramethylensulfon gelöst enthaltenden verdünnten wäßrigen Ströme der Leitungen 26 und 11 werden vereinigt und fließen durch eine Leitung 27 zu einer Wasserabstreifzone 28 zur Rückgewinnung von Tetramethylensulfon.

Vom Boden der Kolonne 4 wird durch eine Leitung 13 ein Extraktstrom abgenommen, der aus Aromaten und Lösungsmittel besteht und- weitgehend frei von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen ist. Dieser Extrakt wird zur Abtrennung der aromatischen Kohlenwasserstoffe von dem Tetramethylensulfon einer Rückgewinnungskolonne 14 zugeführt. Die Rückgewinnungskolonne 14 wird beheizt durch eine Heißölwiedererhitzungseinrichtung 15, die sich in einem Flüssigkeitsabscheide- oder -Überlaufboden 16 befindet, in Verbindung mit Abstreifwasserdampf, dessen Herkunft nachstehend noch beschrieben wird und der durch eine Leitung 37 eintritt. Aus der Rückgewinnungskolonne 14 wird durch eine Leitung 17 Überkopf ein Aromatenstrom abgezogen, der weitgehend frei von Tetramethylensulfon ist. Dleser Aromatenstrom wird mit Ergänzungswasser, das durch eine Leitung 18 zufließt, vermischt und in einer Wärmeaustauscheinrichtung 19 kondensiert. Die anfallende Flüssigkeit fließt in

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einen Abscheider 20, aus dem ein von Tetramethylensulfon freier wäßriger Strom über eine Leitung 23 abgezogen und als das vorstehend beschriebene Waschwasser zu der Raffinatwaschkolonne 24 zurückgeführt wird. Die Kohlenwasserstoffphase wird durch eine Leitung 21 abgenommen und ein Teil davon wird durch eine Leitung 22 als Rückfluß zum oberen Abschnitt der Rückgewinnungskolonne 14 zurückgeführt. Der Rest, das Aromatenproaukt, fließt durch die Leitung 21 aus dem Verfahren ab; es umfaßt mindestens 9 8,5 % der aromatischen C -Kohlenwasserstoffe, die ursorüng-

lieh durch die Leitung 1 der extraktiven Destillationskolonne 4 zugeführt worden sind.

Bei einer typrischen Betriebsweise der Rückgewinnungskolonne beträgt der kopfdruck etwa 100 mm Hg abs. und der Bodendruck etwa 440 mm Hg abs. Der Heißölwiedererhitzer wird so gefahren, daß die Temperatur des Tetramethylensulfons niemals 232 C (45O°F) überschreitet, um eine Zersetzung von Tetramethylensulfon in der Rückgewinnungskolonne zu vermeiden. Das von Aromaten befreite arme Tetramethylensulfon-LÖsungsmittel wird aus der Rückgewinnungskolonne 14 durch eine Leitung 29 abgezogen, wobei zweckmäßig ein kleiner Anteil durch eine Leitung 30 abgezweigt, durch ein Ventil 31 geleitet und mit gekühltem Tetramethylensulfon in der Leitung 5 vermischt wird; die Gründe hierfür werden nachstehend noch erläutert. Die Hauptmenge des Lösungsmittels, normalerweise etwa 90 %, wird aus der Rückgewinnungskolonne 14 durch die Leitung 29 einem Wiedererhitzer 32 zugeführt.

Der verdünnte wäßrige Strom der Leitung 27 fließt, wie bereits gesagt, zur Rückgewinnung des überkopf aus der Kolonne 4 mitgeführten Tetramethylensulfons zu der Wasserabstreifkolonne 28. Die Wasserabstreifkolonne 28 wird gewöhnlich bei einer Kopftemperatur von etwa 96°C (205 F), einem Kopfdruck

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von etwa 670 mm Hg abs., einer Sumpftemperatur von etwa 1OO C (212 F) und einem Sumpfdruck von etwa AtmpSphärendruck gehalten. Verdünnte wäßrige Tetrair.ethylensulfonlösung wird vom unteren Abschnitt der Kolonne 28 durch eine Leitung 34 zu dem Wiedererhitzer 32 abgezogen, zu indirektem Wärmeaustausch mit dem heißen Lösungsmittel. Die Kreisstromführung zur Wiedererhitzung verläuft somit vom Wasserabstreifer 23 durch die Leitungen 34 und 35 zum Wiedererhitzer 32 und von diesem zurück zur Abstreifkolonne 28 durch die Leitung 34. Ein anderer Anteil des Wassers aus der Kolonne 28 wird durch die Leitungen 34 und 35 zu einem Verdampfer 33 geleitet. Die Wässerabstreifkolonne 28 und der Verdampfer 33 arbeiten wegen der darin befindlichen verdünnten wäßrigen Lösungen bei einer recht konstanten Temperatur. Dies ergibt eine Wärmeaufnahmeseite von konstanter Temperatur für die Kühlung des heißen Lösungsmittels aus der Rückgewinnungskolonne 14. Im erläuterten Falle werden 90 % des durch die Leitung 29 bei einer Temperatur von etwa 177°C (35O°F) abgezogenen Lösungsmittels in dem Wiedererhitzer 32 vor dem Weiterfluß zum Verdampfer 33 auf 159°C (318°F) gekühlt. Im Verdampfer 33 wird das Lösungsmittel weiter auf 121 C (250 F) gekühlt, wobei die Hauptmenge des Wassers und Tetramethylensulfons aus der Wasserabstreifkolonne 28 verdampft wird. Das gekühlte Lösungsmittel fließt dann weiter durch die Leitung 29 und wird mit den restlichen 10 % des heißen Lösungsmittels vermischt, um eine endgültige Temperatur des Tetramethylensulfonstroms von 127°C (260 F) herbeizuführen. Bei Verarbeitung eines aromatischen Einsatzmaterials der angegebenen Zusammensetzung wird bei Einhaltung einer Temperatur des armen Lösungsmittels von 127°C (260⁰F) eine Aromatengewinnung von 98,5 % in zuverlässiger und wirtschaftlicher Weise erzielt.

Das in der Wasserabstreifkolonne 28 erhitzte und/ oder verdampfte Wasser und Tetramethylensulfon v/erden durch eine Leitung 36 abgezogen und mit dem durch die Leitung 35 zuflie-

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Banden Ausfluß aus dem Verdampfer 3 3 vermischt; das Gemisch bildet den Abstreifwasserdampf der Leitung· 37 zum Betrieb der Rückgewinnungskolonne 14, Aus der Wasserabstreifkolonne 28 wird überkopf durch eine Leitung 38 eine im wesentlichen aus Wasserdampf bestehende dampfförmige Phase abgezogen, die mit dem dampfförmigen Raffinat der Leitung 6 vermischt wird.

Die Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffen, die überkopf aus der extraktiven Destillationskolonne 4 mitgeführt wird, kann durch Einbau eines entsprechenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Analysiergeräts in eine der Leitungen 6, 9 oder 25 gemessen werden. Wenn die Aromatenverluste einen vorbestimmten Wert, wie er z.B.für eine Aromatenrückgewinnung von 98,5 % erforderlich ist, übersteigen, kann ein Teil des wäßrigen Stroms, der aus dem kondensierten Uberkopfprodukt der extraktiven Destillationskolonne 4 anfällt, als Rückfluß zum oberen Abschnitt der extraktiven Destillationskolonne 4 zurückgeführt werden. Weiterhin kann der von Aromaten befreite Lösungsmittelstrom stärker abgekühlt werden, im beschriebenen Fall auf eine Temperatur unterhalb des angegebenen Wertes von 127°C (26O°F). Diese stärkere Kühlung, im Falle von Aromatenverlusten oberhalb des vorbestimmten Werts, kann erfolgen entweder durch Kühlung eines größeren Anteils des heißen Lösungsmittels oder durch Senkung des Drucks in der Wasserabstreifkolonne 28 und/oder des Dracks im Verdampfer 33, wodurch ein größerer Anteil des Wassers zur Verdampfung gebracht und damit wiederum eine stärkere Kühlung des von Aromaten befreiten Lösungsmittels herbeigeführt wird. Da die verdünnte wäßrige Lösung des Lösungsmittels, die in der Wasserabstreifkolonne 28 und dem Verdampfer 33 vorliegt, ein bei recht konstanter Temperatur siedendes Gemisch darstellt, ist diese Methode der Steuerung der Temperatur des zu der extraktiven Destillationskolonne geleiteten Lösungsmittelstroms wesentlich

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zuverlässiger als die Anwendung einer Kühlung mit Luft oder Kühlwasser, die mit Änderungen der Umgebungsbedingungen Temperaturschwankungen unterworfen sind. Dabei wird diese sehr zuverlässige Temperatursteuerung in einfacher und v/irtschaftlicher Betriebsweise ohne Heranziehung verfahrensfremder Maßnahmen erreicht.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Extraktives Destillationsverfahren zjr Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus einem demisch von aromatischen und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen, bei dem ein heißes Lösungsmittel mit dem Gemisch in einer extraktiven Destillationszone zur Erzeugung eines aroraatenreichen Extraktstroms und eines nichtaromatischen. P.affinat-Uberkopfstroms in Berührung gebracht und in einer bei einem vorbestimmten Druck gehaltenen Wasserabstreifzone Wasser aus einem lösungsmittelhaltigen verdünnten wäßrigen Strom abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Steuerung der Menge an in dem nichtaromatischen Raffinat-Uberkopfstrom abgeführten aromatischen Kohlenwasserstoffen

   (a) mindestens einen Teil des heißen Lösungsmittels durch einen Wiedererhitzer der Wasserabstreifzone leitet und dabei mindestens einpn Teil des lösungsmittelhaltigen verdünnten wäßrigen Stroms verdampft und das heiße Lösungsmittel kühlt, und

   (b) mindestens einen Teil des gemäß Ax'be^i.tsstufe (a) gekühlten Lösungsmittels zu einem oberen Abschnitt der extraktiven Destillationszone führt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man,veηη die Menge der in dem nichtaronatischen Raffinat-Uberkopfstrom d^r extraktiven Destillationszone abgeführten aromatischen Kohlenwasserstoffe einen vorbestimmten Wert übersteigt, den Druck in der Wasserabstreifzone verringert, hierdurch das heiße Lösungsmittel veiter abkühlt und die in dem nichtaromatischen Raffinat-Uberkopfstrom der extraktiven Destillationszone abgeführte Menge an aromatischen Kohlenwasserstoffen verringert.

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   BAD

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil des nicht gemäß Arbeitsstufe (a) durch den Wiedererhitzer der l'Jasserabstreifzone geleiteten heißen Lösungsmittels mit dem aus der Arbeitsstufe (a) kommenden gekühlten Lösungsmittel. vermischt und das Gemisch aus heißem und gekühltem Lösungsmittel zurr, oberen Abschnitt der extraktiven Destillationszone führt.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche·1 - 3,_odadurch gekennzeichnet, daß man den nichtaromatischen Raffinatüberkopfstrom, der Kohlenwasserstoffe. Lösungsmittel und Wasser in der Dampfphase umfaßt, kondensiert, die dabei gebildete wäßrige Phase abtrennt und mindestens einen Teil dieser wäßrig gen Phase als Rückfluß in einen oberen Abschnitt der extraktiven Destillationszone zurückführt.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rückfluß der wäßrigen Phase nur dann durchführt, wenn die Menge der in dem nichtaromätischen Raffinat-Überkopfstrom abgeführten aromatischen Kohlenwasserstoffe einen vorbestimmten Wert übersteigt.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Lösungsmittel, das aine Verbindung vom Typ des Tetramethylensulfons umfaßt oder daraus besteht, verwendet.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Lösungsmittel, das Tetranethylensulfon umfaßt oder daraus besteht, verwendet.

   3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Lösungsmittel, das N-Methyl-2-pyrrolidon umfaßt oder daraas besteht, verwendet.

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   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß man rät einer Temperatur des heißen Lösungsmittels von etwa 121 bis 2O4°C (250 - 400°?) arbeitet.

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