DE2313603C2

DE2313603C2 - Verfahren zur Abtrennung von Benzol und/oder Toluol durch Extraktivdestillation

Info

Publication number: DE2313603C2
Application number: DE2313603A
Authority: DE
Inventors: Lionel Paris Asselineau; Georges Rueil-Malmaison Cohen; Mikitenko Chatou Paul
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1982-04-15
Also published as: FR2176488B1; DE2313603A1; IT981410B; CA988451A; DD104501A1; US3884769A; FR2176488A1; JPS5632971B2; GB1430481A; JPS495925A; NL7303911A; BE796434A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Benzol und/oder Toluol aus Gemischen mit paraffinischen oder cyclischen gesättigten Kohlenwasserstoffen durch Extraktivdestillation in Gegenwart eines alkylierten aliphatischen Amids mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen als Lösungsmittel, wobei man am Boden der Extraktionsdestillationskolonne die aromatischen Kohlenwasserstoffe mit dem Lösungsmittel abzieht und am Kopf der Kolonne ein Destillat abzieht, das praktisch frei von Lösungsmittel ist und die nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe sowie Wasserdampf enthält.

Mit diesem Verfahren kann reines Benzol und/oder reines Toluol erhalten werden, und zwar durch Behandlung beispielsweise der Benzol- und/oder der Toluolfraktionen, die bei den Umsetzungen zur Herstellung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus gesättigten oder ungesättigten Benzinen erhalten werden (obei die letzteren einer vorhergehenden partiellen Hydrierung unterzogen worden sind, so daß die Verunreinigungen im wesentlichen auf die gesättigten Kohlenwasserstoffe beschränkt sind), die Pyrolysebenzine des Crackverfahrens, des Steam Cracking oder des katalytischen Reforming-Verfahrens sein können.

Unter Benzolfraktion versteht man ein Gemisch aus Benzol und Kohlenwasserstoffen mit einem unteren Siedepunkt von mindesetns etwa 65°C und einem oberen Siedepunkt von höchsetns etwa 102⁰C. Das kann z. B. ein Gemisch aus Benzol und gesättigten Kohlenwasserstoffen mit im wesentlichen 6 bis 8 Kohlenstoffatomen sein. Die Erfindung ist jedoch auch auf Benzo'lfraktionen anwendbar, die leichtere Kohlenwasserstoffe enthalten.

Unter Toluolfraktion versteht man ein Gemisch aus Toluol und gesättigten Kohlenwasserstoffen, wobei der untere und der obere Siedepunkt zwischen dem Endsiedepunkt der Benzolfraktionen (etwa 102⁰C) und etwa 120° C liegen.

Es ist bekannt, daß die Gewinnung von reinem Benzol und/oder reinem Toluol aus diesen Fraktionen nicht durch einfache Destillation möglich ist, da diese aromatischen Kohlenwasserstoffe mit manchen der anderen vorhandenen Kohlenwasserstoffe Azeotrope bilden oder einen zu nahen Siedepunkt haben, um wirksam abgetrennt zu werden.

Diese Art der Trennung erfolgt im allgemeinen mittels eines Extraktionslösungsmittels oder eines Gemisches aus Extraktionslösungsmitteln, womit die Kohlenwasserstoffe im wesentlichen nach dem Sättigungsgrad ihres Moleküls fraktioniert werden, wenn es sich um eine Flüssig-Flüssig-Extraktion handelt, oder nach dem Sättigungsgrad ihres Moleküls und ihrer Dampfspannung, wenn es sich um eine extraktive Destillation handelt Jede dieser beiden Techniken ist an sich bekannt.

Die Flüssig-Flüssig-Extraktion wird angewandt, wenn man eine relativ hohe Anzahl Kohlenwasserstoffe der gleichen chemischen Familie selektiv extrahieren will, z. B. Benzol, Toluol, Xylole oder Äthylbenzol. Die Extraktivdestillation wird bevorzugt, wenn man eine geringe Anzahl Verbindungen der gleichen chemischen Famii-ie, z. B. Benzol und/oder Toluol, selektiv extrahieren will.

So ist in der DL-PS 82 908 ein Verfahren zur Gewinnung von reinem Benzol und bzw. oder Toluol aus Gemischen mit nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen durch Extraktivdestillation mit selektiven Lösungsmitteln und anschließende Desorption beschrieben, wobei als selektives Lösungsmittel ein dialkyliertes Säureamid mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen im Molekül verwendet wird, beispielsweise Dimethylformamid, D'imethylacetamid oder Diäthylformamid. Dabei wird das Lösungsmittel zu den oder dem im Ausgangsgemsich enthaltenen Aromaten in einem Vol.-Verhältnis zwischen 0,5 :1 und 12:1 verwendet und am Kopf der Extraktivdestallations-Kolonne wird ein Rücklaufverhältnis von 1 : 1 bis 5 :1 eingehalten.

Eine große Anzahl von verschiedenen Extraktionslösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen sind für die eine oder die andere dieser Techniken vorgeschlagen worden. Es sind im allgemeinen die ersten Glieder von mono- oder bifunktionellen polaren chemischen Lösungsmitteln.

Für die Flüssig-Flüssig-Extraktion hat man z. B. Verbindungen wie die alkylierten aliphatischen oder inneren Amide (Laktame) vorgeschlagen, z. B. das Methylformamid und das N-Methylpyrrolidon. die Aldehyde, z. B. das Furfurol, die Polyole, z. B. das Glykol. die Sulfoxide, z. B. das Dimethylsulfoxid, die Sulfone, z. B. das Sulfolan, die Laktone, z. B. das Butyrolakton, die Oxazine, z. B. das Morpholin oder die aliphatischen Nitrile.

Als Extraktivdestillation sind industrielle Verfahren zur Reinigung von Aromaten bekannt, bei denen das Phenol, das Anilin, das Sulfolan, das Formylmorpholin, das N-Methylpyrrolidon, das Dimethylformamid oder das Furfurol verwendet werden.

Obgleich diese Lösungsmittel im allgemeinen so gewählt werden, daß ihre Siedetemperatur erheblich höher ist als die des am wenigsten flüchtigen gesättigten Kohlenwasserstoffs des zu trennenden Kohlenwasserstoffgemisches, kann man die Kohlenwasserstoff-Lösungsmittelazeotropie nicht vermeiden, die einen erheblichen Verlust oben aus der Extraktivdestillationskolonne heraus bewirkt. Daraus ergibt sich, daß das auf diese Weise abgegangene Lösungsmittel rückgewonnen

werden muß, was zusätzliche Maßnahmen erforderlich macht: Zur Rückgewinnung des Lösungsmittels sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, z. B. Waschen des Destillats mit Wasser im Gegenstrom in einem angeschlossenen Turm oder z. B. Zuführen von Wasser in flüssigem Aggregatzustand in die Leitung, durch die das Destillat aus der Ex'raJctivdestillationskolonne abgezogen wird (wobei das Wasser in dieser Art des Verfahrens gegebenenfalls auch oben in die Extraktivdestillationskolonne eingeleitet werden kann). 1« Mit Vsrfahren dieser Art kann die vollständige Eliminierung des Extraktionslösungsmittels aus dem Destillat nicht erreicht werden, und da sich das Lösungsmittel mit der Zeit in dem Destillat sammelt, muß es durch mühsame und langwierige Destillationen rückgewonnen werden. Ebenso sind Destillationen erforderlich, um das rückgewonnene Lösungsmittel von dem Wasser zu trennen, das zum Waschen des Destillats verwendet wurde, und außer der Tatsache, daß diese Destillation ebenfalls langwierig sind, beeinträchtigen sie die Stabilität mancher Lösungsmittel, die empfindlich gegen die Einwirkung von Wasser in flüssigem Zustand sind.

Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von Benzol und/oder Toluol durch Extraktivdestillation zu liefern, das ohne Verlust von Lösungsmittel oben aus der Kolonne heraus arbeitet und dadurch die Notwendigkeit aufwendiger Rückgewinnungsmaßnahmen vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß man in die Extraktionsdestillationskolonne oberhalb der Zuführung des Lösungsmittels Wasserdampf in Mengen von mindestens 5 Gew.-% und höchstens 50 Gew.-% der Menge der in der zu behandelnden Charge enthaltenen nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe einleitet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf in einer Menge von mindestens 10 Gew.-% und höchsetns 35 Gew.-% der Menge der in der zu behandelnden Charge enthaltenen nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe einsetzt.

Das Wesen der Erfindung wird im folgenden näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet jetzt all die genannten Nachteile und zusätzlichen Maßnahmen der Verfahren gemäß dem Stand der Technik, da damit der Abgang des Extraktionslösungsmittels aus der Extraktivdestillationskolonne praktisch völlig verhindert werden kann.

Man hat nämlich festgestellt, daß die Extraktionslösungsmittel, deren Siedetemperatur der des am wenigsten flüchtigen gesättigten Kohlenwasserstoffs des zu trennenden Gemisches relativ nahe ist und die zumindest mit diesem Kohlenwasserstoff ein Azeotrop bilden können, in einer Reinigung wie der des Benzols und/oder des Toluols im Zusammenwirken mit einem Agens, welches Wasserdampf ist (dieses Agens kann »zugeordnetes Lösungsmittel« genannt werden, obgleich es in Form von Dampfund nicht in flüssiger Form verwendet wird), durch eine Destillationsart, im folgenden »azeotropisch-extraktive Destillation« genannt, vorteilhaft und ohne Verlust an Lösungsmittel oben aus der Kolonne eingesetzt werden können.

Es hat sich gezeigt, daß von den zahlreichen selektiven Lösungsmitteln nur die Verbindungen der

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65 Familie der alkylierten aliphatischen Amide und insbesondere die ersten Glieder dieser Familie, die 2 bis 15 Kohlenstoff atome pro Molekül enthalten (insbesondere das Dimethylformamid und das Dimethylacetamid), sich für die Reinigung des Benzols und/oder des Toluols gemäß der vorliegenden Erfindung, in der der Wasserdampf als zugeordnetes Lösungsmittel verwendet wird, besonders gut eignen.

Diese Lösungsmittel haben die seit langem bekannte Eigenschaft, gute Mittel zum Trennen von Kohlenwasserstoff-Familien mit unterschiedlichem Sättigungsgrad zu sein. Auf der anderen Seite haben sie aber auch die Eigenschaft, mit den gesättigten Kohlenwasserstoffen mit 6, 7 und 8 Kohlenstoffatomen Azeotrope zu bilden; ihre Verwendung bei einer herkömmlichen Extraktivdestillation zur Reinigung von Benzol und/oder Toluol wird in ihrer Wirksamkeit zum Teil durch den unvermeidlichen Verlust an Lösungsmittel aufgehoben, das mit den Verunreinigungen mit 6, 7 und 8 Kohlenstoffatomen des Benzols und/oder des Toluols oben aus der Kolonne abgeht.

Bei erfindungsgemäßem Arbeiten mit dem zugeordneten Lösungsmittel vermeidet man diesen Nachteil. Allgemein muß das zugeordnete Lösungsmittel eine Siedetemperatur haben, die niedriger ist als die des verwendeten Extraktionslösungsmittels, darf mit letzterem kein Azeotrop bilden und sich vorzugsweise möglichst wenig mit den nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen der Benzol- und/oder der Toluolfraktion mischen. Zum Beispiel sollen die nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe weniger als 1% und vorzugsweise weniger als 0,1% ihres Gewichts an dem genannten Lösungsmittel aufnehmen.

Erfindungsgemäß erhält man reines Benzol and/oder reines Toluol aus Gemischen, in denen sie zusammen mit verzweigten oder unverzweigten paraffinisc'nen oder cyclischen gesättigten Kohlenwasserstoffen enthalten sind, indem man die genannten Gemische einer Destillation in Gegenwart eines Lösungsmittelsystems unterzieht, das einerseits aus einem Extraktionslösungsmittel und andererseits aus dem zugeordneten Lösungsmittel besteht, wie sie vorstehend bereits definiert wurden.

Bei dem Verfahren der Erfindung leitet man das zu trennende Kohlenwasserstoffgemisch in eine Destillationszone, und zwar an einem in der Mitte dieser Zone gelegenen Punkt, daß man das Extraktionslösungsmittel an einem Punkt der Destillationszone zuführt, der vorzugsweise oberhalb des Punktes liegt, an dem das Kohlenwasserstoffgemisch zugeführt wird, und daß man das zugeordnete Lösungsmittel in Form von Dampf an einem Punkt der Destillationszone zuführt, der oberhalb des Punktes liegt, an dem das Extraktionslösungsmittel zugeführt wird. Außerdem wird das aus dem oberen Teil der Destillationszone erhaltene Produkt oder Destillat kondensiert, wobei man das erhaltene Kondensat in zwei flüssige Phasen trennt, und zwar eine erste Phase, die die nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe enthält, und eine zweite Phase, die das zugeordnete Lösungsmittel enthält, die erste und die zweite Phase getrennt abzieht, und man das unten aus der genannten Destillationszone erhaltene Produkt abzieht, das aromatische Kohlenwasserstoffe und das Extraktionslösungsmittel enthält, und in bekannter Weise das Lösungsmittel von den aromatischen Kohlenwasserstoffen trennt, um einerseits das Extraktionslösungsmittel wiederzugewinnen und andererseits die aromatischen Kohlenwasserstoffe zu erhalten.

Man erhöht die Wirksamkeit der Fraktionierung, indem man einen Teil der ersten kondensierten Phase als Rückfluß in die Destillationskolonne zurückführt und den anderen Teil einfach abzieht. Der Punkt der Zuführung dieses Rückflusses liegt vorzugsweise oberhalb des Zuführungspunktes des azeotropischen Mittels.

Ferner kann man zumindest einen Teil der zwei'en kondensierten Phase nach einem Verdampfen in die Kolonne zurückführen und dieser dadurch zugeordnetes Lösungsmittel in verdampfter Form zuführen. Schließlich wird das rückgewonnene Extraktionslösungsmittel, nachdem es von den Aromaten getrennt worden ist, vorteilhafterweise in die Kolonne zurückgeführt.

Um die aromatischen Kohlenwasserstoffe von dem Extraktionslösungsmittel zu trennen, kann man eine Destillation oder eine Fiüssig-Fiüssig-Reextraktion der Aromaten mittels eines dritten Lösungsmittels, wie eines flüssigen paraffinischen Kohlenwasserstoffs, durchführen, das später durch Destillation von den genannten aromatischen Kohlenwasserstoffen getrennt werden kann, was z. B. bei dem flüssigen Butan, dem Petan oder schweren Fraktionen wie dem Gasöl oder dem Leuchtpetroleum der Fall ist.

Erfindungsgemäß ist es wesentlich, das zugeordnete Lösungsmittel, nämlich das Wasser, in Form von Dampf einzusetzen. Wenn man sich nämlich damit begnügt, am Eingang des Kondensators Wasser in flüssigem Zustand auf die aus der Extraktivdestillationskolonne austretenden Dampfströme zu leiten, kann man nicht verhindern. daß Dämpfe des Extraktionslösungsmittels abgehen: Nach dem Durchströmen des Kondensators würde man zwei Phasen erhalten, nämlich eine wäßrige und eine kohlenwasserstoffhaltige. die beträchtliche Mengen dieses Lösungsmittels enthalten wurden.

Im Gegensatz dazu vermeidet man dadurch, daß man erfindungsgemäß das zugeordnete Lösungsmittel in Form von Dampf zuführt, praktisch jeglichen Abgang von Extraktionslösungsmitteldämpfen aus der Extrak- ^destillationskolonne.

Die beigefügte Darstellung erläutert eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im folgenden ist das zugeordnete Lösungsmittel also Wasser und das Extraktionslösungsmittel ein geeignetes aUphatisches Amid.

Das Kohlenwasserstoffgemisch, das das zu extrahierende Benzol und/oder Toluol enthält wird vorzugsweise bei einer Temperatur nahe seinem Siedepunkt durch die Leitung 1 in die Kolonne C1 geleitet. Das organische Lösungsmittel gelangt in diese Kolonne durch die Leitung 6. deren Einmündungspunkt in die Kolonne unbedingt höher liegt als der des Kohlenwasserstoffgemisches, und zwar mit einer Temperatur nahe der. die in der Kolonne in der gleichen Höhe für vorbestimmte Verfahrensbedingungen herrscht Das Volumenverhältms Lösungsmittel/Kohlenwasserstoffcharge liegt vorteühafterweise zwischen 0,4 und 15 und vorzugsweise zwischen 1 und 6. Das organische Lösungsmittel, das die am wenigsten flüchtige Verbindung ist strömt hauptsächlich in flüssiger Form nach unten in die Kolonne Cl, eo wobei es die Aromaten mit sich führt und deren Flüchtigkeit im Verhältnis zu den paraffinischen oder naphthenischen Verunreinigungen, die sie zunächst begleiten, modifiziert.

Das Lösungsmittel-Aromatengemisch strömt durch die Leitung 7 aus der Kolonne CI in die Kolonne CIl, aus der man durch herkömmliche Destillation die Aromaten nach oben durch die Leitung 8, den Kondensor ti und die Leitung 13 und das regenerierte Lösungsmittel, das durch die Leitung 6 in die Kolonne Cl zurückgeführt wird, unten abläßt. Ein Teil der Aromaten kann durch die Leitung 12 in die Kolonne C11 zurückgeführt werden. Gemäß einer Variante des Verfahrens und bei gleichzeitiger Reinigung des Benzols und des Toluols leitet man das unten aus der Kolonne CI Abströmende, das das organische Lösungsmittel und die Aromaten enthält, in eine Kolonne CII, aus der man oben das gereinigte Benzol und unten das das Toluol enthaltende organische Lösungsmittel abläßt. Dieses letztere Gemisch wird in eine nicht dargestellte Kolonne CIIl geleitet, aus deren oberen Ende das gereinigte Toluol und aus deren unteren Ende das organische Lösungsmittel herausströmt, das durch die Leitung 6 in die Kolonne CI zurückgeführt wird.

Einige Etagen oberhalb der Zuleitung des organischen Lösungsmittels führt man (Leitung 5 und Verdampfer 9) leicht überhitzten Wasserdampf zu. Man verwendet vorteilhafterweise 5 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise 10 bis 35 Gew.-% Wasser im Verhältnis zu den nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen der behandelten Charge. Die Menge des Wasserdampfes ist vorzugsweise geringer als die. welche zu einer Kondensation und einem Rieseln des Wassers in der Kolonne führt, damit vermieden wird, daß flüssiges Wasser sich mit dem Extraktionslösungsmittel mischt.

Der Wasserdampf bildet mit den vorhandenen Kohlenwasserstoffen, d. h. hauptsächlich den Nichtaromaten, im Verhältnis zu dem organischen Lösungsmittel ein flüchtiges azeotropisches System als die Kohlenwasserstoffe allein, das oben in der Kolonne destilliert und durch die Leitung 2 ausströmt. Dieses Abströmende wird in der Vorrichtung 10 kondensiert und in dem Dekantiergefäß D in zwei flüssige Phasen dekantiert. Ein Teil der oberen Phase, die aus den Kohlenwasserstoffen besteht, wird durch die Leitung 3 als Rückfluß in die Kolonne CI zurückgeleitet, während der andere Teil durch die Leitung 4 aus dem Dekantiergefäß ausströmt. Die untere Phase, die im wesentlichen aus Wasser besteht, kann entweder aus der Einheit abgezogen oder unter den vorstehend definierten Bedingungen durch die Leitung 5 in die Kolonne Cl zurückgeführt werden.

Das zugeordnete Lösungsmittel Wasser wird als Wasserdampf im Interesse eines guten Ablaufs des Verfahrens im allgemeinen in einer Höhe in die Destillationskolonne geleitet, die oberhalb des Punktes liegt an dem das selektive Lösungsmittel zugeführt wird, jedoch unterhalb des Rückflußpunktes des Destillats.

Bei erfindungsgemäßem Vorgehen hat es sich gezeigt daß sich fast das gesamte organische Lösungsmittel mit den Aromaten wieder unten in der Kolonne befindet und daß die oben aus der Kolonne ausströmenden nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe praktisch frei von organischem Lösungsmittel sind, was nicht der Fall ist wenn man eine herkömmliche Extraktivdestillation mit dem gleichen organischen Lösungsmittel allein durchführt Die nachstehende Tabelle gibt die Annäherungsergebnisse des Verlustes an oben aus der Kolonne abgehenden Lösungsmittel an, die bei Verwendung des Dimethylformamid bei der Behandlung verschiedener aromatischer Fraktionen erzielt wurden.

Es hat sich gezeigt daß sich allein das organische Lösungsmittel mit den gereinigten aromatischen Kohlenwasserstoffen unten in der Kolonne befindet, ohne das zugeführte Wasser zu enthalten, das im wesentlichen oben aus der Kolonne ausströmt

Behandelte aromatische	Verlust von 1	erfindungs-
Fraktion	Dimethyl-	gemäßes
	formamid oben aus der	Verfahren
	Kolonne (Gew.-% des
	Destillats)	<0,01
	herkömm	<0,01
	liche Extrak	<0,01
	tivdestilla
Benzolfraktion	tion
Toluolfraktion	4,5
Benzil- und Toluolfraktion	7,4
5,1

Aufgrund dieser Ergebnisse besitzt das erfindungsgemäße Verfahren mehrere Vorteile gegenüber der herkömmlichen Extraktivdestillation mittels Lösungsmitteln, deren Siedetemperatur relativ nahe der der Kohlenwasserstoffe liegt, die durch diese Lösungsmittel getrennt werden können.

Ein erster, bereits erwähnter Vorteil besteht darin, daß man bei diesem Verfahren jeglichen Verlust an Extraktivlösungsmittel aus dem oberen Ende der Destillationskolonne vermeidet.

Ein zweiter Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß sich das Extraktionslösungsmittel nicht auf den oberen und den unteren Teil der Trennkolonne verteilt: Das gesamte Lösungsmittel wird für die Reinigung der Aromaten verwendet, und infolgedessen ist die Menge des Lösungsmittels, die in die Kolonne eingeleitet werden muß, bei gleicher Reinheit der Aromaten, geringer.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das zugeordnete Lösungsmittel, nämlich der Wasserdampf, das Entfernen der Verunreinigungen aus den Aromaten leichter macht.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das zugeordnete Lösungsmittel, der Wasserdampf, und das Extraktionslösungsmittel in den heißen Teilen der Apparatur nie in flüssiger Phase in unmittelbarem Kontakt miteinander sind. Auf diese Weise werden mögliche chemische Reaktionen zwischen diesen beiden Lösungsmittel vermieden. Es ist z. B. bekannt, daß sich die dialkylierten Amide in Gegenwart von Wasser in flüssiger Phase bei einer Temperatur oberhalb 120⁰C leicht hydrolysieren lassen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren befindet sich das Wasser in Dampfphase und das Amid in flüssiger Phase in einer Zone, in der die Temperatur etwa bei 80⁰C liegt Der einzige Kontakt in flüssiger Phase zwischen dem Amid und dem Wasser, zu dem es bei mangelhaftem Arbeiten der Apparatur gegebenenfalls kommen kann, wäre in dsrn Dekantier-10

gefäß möglich, in dem die Temperatur ständig unterhalb 70°C liegt und so niedrig eingestellt werden kann, wie man es wünscht.

Die nachstehenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

In eine Destillationskolonne von 4 m Höhe, die zu 3 m aus Elementen vom Oldershaw-Typ mit einem Durchmesser von 2,5 cm und aus einem adiabatischen Element mit Dixon-Füllung mit dem gleichen Durchmesser besteht, leitet man in 1 m, 2,5 m und 3 m Höhe, vom Boden der Kolonne gemessen, jeweils

1) eine Benzolfraktion, deren Zusammensetzung in Tabelle i angegeben ist, und zwar 240 cm³ pro Stunde, mit einer Temperatur von 82° C,

2) 370 cm³ Dimethylformamid pro Stunde, mit einer Temperatur von 95° C,

3) leicht überhitzten Wasserdampf in einer Menge von 7,5 cm³ pro Stunde.

Bei einer Oldershaw-Kolonne handelt es sich um eine nach dem amerikanischen Hersteller benannten Destillationskolonne. Es ist eine Kolonne mit perforierten Platten und Abflußrinnen, die durch eine doppelte Außenwand adiabatisch gemacht wurde. Zwischen den beiden Wandungen herrscht Vakuum.

Das am oberen Ende der Kolonne erhaltene Destillat, dessen Temperatur 71°C beträgt, wird kondensiert und in zwei Phasen dekantiert: Eine untere Phase, die aus Wasser besteht, welches in der vorstehend definierten Höhe in die Kolonne zurückgeführt wird, und eine obere Phase, deren Zusammensetzung in Tabelle I angegeben ist und die im wesentlichen aus den nichtaromatischen Verunreinigungen der Benzolfraktion besteht, wovon ein Teil, nämlich 54 g/h, aus dem System abgezogen und abgelassen und der andere Teil, ebenfalls 54 g/h, als Rückfluß in den oberen Teil der Kolonne zurückgeleitet wird.

Unten aus der Kolonne, wo eine Temperatur von 115° C herrscht, zieht man ein im wesentlichen aus Dimethylformamid und Benzol bestehendes Gemisch ab, das man in einer Menge von 550 cm³/h in die Mitte einer zweiten Kolonne von 2 m Höhe leitet, die aus Oldershaw-Elementen mit einem Durchmesser von 2,5 cm besteht Aus dieser zweiten Kolonne zieht man oben das gereinigte Benzol ab (Tabelle I, Spalte 3), wovon die Hälfte als Rückfluß zurückgeleitet wird, während man unten aus dieser Kolonne das Dimethylformamid entnimmt, das in einer Menge von 350 g/h in die erste Kolonne zurückgeführt wird.

Tabelle I

Zusammensetzung in Gew.-% der Benzolfraktion und der beiden Ausströme des Destillationssystems

Bestandteile

Hexan
Isooctan
Heptan
Cyclohexan

Eingefüllte	Erhaltene obere Phase	Erhaltenes
Benzolfraktion		Benzol
5,25	19,20	<0,001
1,03	3,78	<0,001
5,30	19,40	0,001
14,40	51,70 ·	<0,001

9 Fortsetzung	23 13 603	Erhaltene obere	10	Erhaltenes Benzol
Bestandteile	Eingelullte Benzolfraktion	0,88 5,04 < 0,005	Phase	0,011 99,99 <0,001
Methylcyclohexan Benzol Dimethylformamid	0,25 73,77 0 Beispiel 2

In eine Kolonne der gleichen Art wie in Beispiel 1 beschrieben leitet man in 1 m, 2,5 m und 3 m Höhe, vom Fuße der Kolonne aus gemessen, jeweils

1) eine Toluolfraktion, deren Zusammensetzung in Tabelle II angegeben ist (1. Spalte), und zwar 180 cm³ pro Stunde, auf eine Temperatur von 108⁰C vorerhitzt,

2) 380 cm³ Dimethylacetamid pro Stunde, auf eine Temperatur von 105⁰C vorerhitzt,

3) leicht überhitzten Wasserdampf in einer Menge von 3,5 g pro Stunde.

Man geht man dem vorhergehenden Beispiel vor und zieht einen Teil der Kohlenwasserstoffphase des Destillats, nämlich 23 g/h, ab (Tabelle II. Spalte 2), während man den anderen Teil, ebenfalls 23 g/h, als Rückfluß und die wäßrige Phase in der vorstehend definierten Höhe rezykliert. Man zieht ebenfalls unten aus der Kolonne das Dimethylacetamid-Toluol-Gemisch ab, das in eine zweite Destillationskolonne geleitet wird, aus der man oben das gereinigte Toluol (Gewichtsanalyse: Tabelle II, Spalte 3) und unten das Dimethylacetamid abläßt, das in die erste Kolonne zurückgeleitet wird.

Tabelle II	Eingefüllte	Beispiel 3	Erhaltene obere Phase	Erhaltenes
Bestandteile	Toluolfraktion			Toluol
	(Gew.-%)	(Gew.-%)	(Gew.-%)
	4,3	28,1	_
C₇-Naphthene	8,8	57,5	-
Cv-Paraffine	1,2	7,8	<0,01
C₈-Paraffine	0,1	0,6	<0,01
C₈-Naphthene	85,6	6,0	>99,9
Toluol	0	< 0,005	< 0,001
Dimethylacetamid

1) eine Benzol- und Toluolfraktion, deren Zusammen-Setzung in Tabelle III (1. Spalte) angegeben ist, und zwar 123 cm³ pro Stunde, vorerhitzt auf eine Temperatur von 90° C,

2) 635 cm³ Dimethylformamid pro Stunde, vorerhitzt auf eine Temperatur von 100° C,

3) leicht überhitzten Wasserdampf in einer Menge von 9,5 cm³ pro Stunde.

Das Wasser und die nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe werden am oberen Ende der Kolonne gewonnen, wo eine Temperatur von 75° C herrscht, kondensiert und in zwei Phasen dekantiert Die aus dem Wasser bestehende untere Phase wird nach Verdamp-

fen in die Kolonne zurückgeführt, während ein Teil der oberen Phase, nämlich 33,2 g, aus dem System abgezogen und der andere Teil (33 g) oben in die Kolonne als Rückfluß aufgegeben wird. Die Zusammensetzung der abgezogenen Kohlenwasserstoffphase ist in Tabelle III, Spalte 2, angegeben.

Unten aus der Kolonne zieht man das Dimethylformamid ab, das das extrahierte Benzol und Toluol enthält Dieses Gemisch wird in eine zweite Destillationskolonne geleitet, an deren oberen Ende das Benzol und das Toluol getrennt werden, während das regenerierte Lösungsmittel unten abgezogen und unter den vorstehend definierten Bedingungen in die erste Kolonne zurückgeführt wird. Die Zusammensetzung der gereinigten Aromaten ist in Tabelle ΙΠ, Spalte 3, angegeben. Mit einer einfachen Rektifikation kann dann das Benzol von dem Toluol getrennt werden.

	Tabelle ΠΙ	23 13	603	Destillat	12	Aromatischer
11						Extrakt
			(Gew.-%)	(Gew.-%)
	Charge	6,9	—
Q-Naphthene		22,9	-
η C₆	(Gew.-%)	38,9	-
ISO-C₇	2,3	10,2	-
η C₇	7,6	6,4	-
C₇-Naphthene	12,9	11,2	-
iso C₈	3,4	0,98	0,1125
C₈-Naphthene	2,1	2,4	24,84
Benzol	3,7	0,12	75,15
Toluol	0,4	< 0,005	< 0,001
Dimethylformamid	17,4
50,2
0

Vergleichsbeispiel 1

Man wiederholt Beispiel 1, jedoch wird die in Beispiel 1 in Form von Dampf eingeleitete Menge Wasser jetzt rs in flüssiger Form in die Extraktivdestillationskolonne eingeleitet, und zwar in der gleichen Höhe, in der in Beispiel 1 das Wasser in Form von Dampf zugeführt wurde.

Unter diesen Bedingungen kam es neben einer Ansammlung von Lösungsmittel in der oberen Phase des Destillats nach und nach zu einer Ansammlung von Wasser in dem Lösungsmittel, was dem angestrebten Ziel zuwiderläuft. Man versuchte diese Nachteile dadurch zu beseitigen, daß man in die Extraktivdestillationskolonne zwischen der Ebene der Zuführung von Wasser in flüssiger Form und der der Zuführung von Lösungsmittel eine speziell zum Eliminieren von Wasser aus dem System konzipierte Dekantierplatte anordnete.

Die von diesel Dekantierplatte abgezogene wäßrige Phase, unter diesen Bedingungen titriert, ergab 10 bis 20% Extraktionslösungsmittel, und die obere Phase des Destillats enthielt mehr als 1 % dieses Lösungsmittels.

Ver.gleichsbeispiel 2

Man hat Beispiel 1 wiederholt, wobei man die in Beispiel 1 angegebenen Mengen Wasser in flüssiger Form nicht in die Kolonne selbst, sondern in die zwischen dem oberen Ende der Kolonne und dem Kondensator verlaufende Leitung, durch die die aus dieser Kolonne kommenden Dämpfe strömen, leitete. Unter diesen Bedingungen enthielt die obere Phase des Destillats mehr als 1% Extraktionslösungsmittel, was auf die Dauer eine Destillation zur Rückgewinnung des aus der Kolonne abgegangenen Lösungsmittels erforderlich macht

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abtrennung von Benzol und/oder Toluol aus Gemischen mit paraffinischen oder cyclischen gesättigten Kohlenwasserstoffen durch Extraktivdestillation in Gegenwart eines alkylierten aliphatischen Amids mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen als Lösungsmittel, wobei man am Boden der Extraktionsdestillationskolonne die aromatischen Kohlenwasserstoffe mit dem Lösungsmittel abzieht und am Kopf der Kolonne ein Destillat abzieht, das praktisch frei von Lösungsmitteln ist und die nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe sowie Wasserdampf enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Extraktionsdestillationskolonne oberhalb der Zuführung des Lösungsmittels Wasserdampf in Mengen von mindesetns 5 Gew.-% und höchstens 50 Gew.-% der Menge der in der zu behandelnden Charge enthaltenen nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe einleitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf in einer Menge von mindestens 10 Gew.-°/o und höchstens 35 Gew.-% der Menge der in der zu behandelnden Charge enthaltenen nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe einsetzt.

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