DE2359301A1 - Verfahren zur isolierung von aromatischen kohlenwasserstoffen hohen reinheitsgrades aus gemischen - Google Patents

Description

"iVerf.ah.reri... zur Isolierung von aiOmatischen Kohlenwasserstoffen hohen Reinheitsgrades aus Gemischen"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Isolierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen hohen Reinheitsgrades aus Gemischen, insbesondere aus solchen, in denen sie in hoher Konzentration vorhanden sind.

Zu obigem Zweck sind die verschiedensten Verfahren bekannt, die im allgemeinen (s. z.B. IT-PS 869 4-96) eine Flüssig-flüssig-Extraktion in einer oder mehreren Stufen,- eine extraktive Destillation des Extraktes aus der Elüssig-Flüssig-Extraktion und schließlich eine Rektifizierung zwecks Entzug des Lösungsmittels umfassen.

Die extraktive Destillation, zusammen mit der Flüssig-Flüssig-Extraktion ist notwendig zur Abtrennung der Aromaten mit einem vernachlässigbaren Gehalt an nicht-aromatischen Bestandteilen.

Es wurde nun gefunden, daß bei Gemischen, welche die aromati-

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sehen Kohlenwasserstoffe in einer Konzentration von mindestens 80 io oder höher enthalten, die Flüssig-flüssig-Extraktionsstufe nicht notwendig ist, so daß die extraktive Destillation und die Rektifikation der Aromaten aus dem Lösungsmittel dazu ausreichen, ein Produkt von hohem Reinheitsgrad zu erhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die folgenden Stufen:

Eine Kolonne zur extraktiven Destillation, die bei einer Teraperatur von 50 bis 200 G in Anwesenheit eines wäßrigen Lösungsmittels arbeitet, wird zur halben Höhe gefüllt mit einem Gemisch, das Aromaten in einer Konzentration von mindestens 80 >i oder höher enthält; die nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffe v/erden vom Kolonnenkopf abgenommen, während die von nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffen freien Aromaten und das Lösungsmittel am Kolonnenboden abgezogen werden.

Das Bodenprodukt aus der extraktiven Destillation wird dann zwecks Abtrennung des Lösungsmittels in eine Rektifikationskolonne aufgegeben, aus welcher man über Kopf Aromaten von hohem Reinheitsgrad erhält.

Das (v/äßrige) Lösungsmittel-wird einige Böden unterhalb des Kopfes der Extraktionskolonne zugeführt und mindestens ein Teil des Rückflusses liegt in Form eines externen Rückflußes vor, da in diesem Fall das Uberkopfprodukt kein Lösungsmittel enthält und keine weitere Behandlung erfordert.

Der externe Rückfluß, welcher das wäßrige Lösungsmittel darstellt, kann aus Wasser bestehen. In der Rektifikationskolonne besteht der Rückfluß aus V/asser, das dadurch erhalten' wurde, daß man den die Aromaten enthaltenden Strom in zwei Phasen unterteilt; außerdem wird ein Teil des gleichen Wassers

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an den-Boden der Kolonne geschickt, und zwar nach. Verdampfung auf Kosten des warmen Lösungsmittels, welches die Kolonne verläßt.

Als Lösungsmittel kann beim erfindungsgemäßen Verfahren jedes beliebige, dem Fachmann bekannte^ Lösungsmittel verwendet v/erden (einschließlich Gemischen aus verschiedenen Lösungsmitteln) ; geeignet sind insbesondere Morpholin und seine Aldehyd-sKeton- und Alkylderivate, wie H-iOrmylmorpholin, 2-IOrmyliüorpholin, 3-iOrmylmorpholin, ilorpholinaceton und andere.

Wie bereits erwähnt, muß das Lösungsmittel wäßrig sein und in der Praxis wurde gefunden, daß ein Arbeiten mit einem Lösungsmittel, das V/asser in einer Konzentration von 0,5 bis 25 Gew.-;i enthält, die folgenden Vorteile bietet:

1) Die Aromaten werden vollständig gewonnen, unabhängig von ihrem Molekulargewicht.

2) Die Temperatur am Boden der Kolonne für extraktive Destillation ist so hoch, daß ohne weiteres Mitteloder Niederdruckdampf als Heizmittel verwendet v/erden kann, wobei am Kolonnenkop.f Atmosphärendruck herrscht.

3) Der Wärmeaufwand zur Gewinnung einer bestimmten Menge Aromaten ist niedriger als bei Verwendung von wasserfreien Lösungsmittelnj da die Wärmemenge, die zurückgewonnen werden muß, nur gering ist, genügt, hierfür eine Vorrichtung von verhältnismäßig geringem Umfang·

Das erfindungsgemäße Verfahren sei anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher der Arbeitsverlauf schematisch durch die Figuren 1 und 2 dargestellt ist.

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Bei der Arbeitsweise nach Figur 1 wird die Charge 1 in die Kolonne 2 aufgegeben; die nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffe und das V/asser verlassen die Kolonne 2 über die Leitung 3 und v/erden bei 4 kondensiert und in dem Gefäß 5 zwei Phasen geteilt; die Kohlenwasserstoffphase wird über Leitung 6 abgezogen.

Zusammen mit dem gesamten Wasser, das über Leitung 8 abgezogen wird, wird ein Teil der nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffe über Leitung 7 in die Kolonne 2 zurückgeleitet.

Die Aromaten und das Lösungsmittel verlassen Kolonne 2 über Leitung 9 und werden, nachdem ihnen bei 10 die Uärme wieder entzogen wurde, in die Trennkolonne 11 geleitet. In Kolonne 12 werden die Aromaten und das Wasser als Überkopfprodukte erhalten; sie werden nach Kondensation bei 12 und Trennung in zwei Phasen boi 13 über die Leitung 14 abgezogen am Boden des Trenngefäßes 13 wird V/asser abgezogen, das teils in flüssigem Zustand über dde Leitung 1p, teils als Dampf über die Leitung 16 in die Kolonne 11 zurückgeführt wird.

Das Lösungsmittel wird über die Leitung 17 aus der Kolonne 11 abgezogen und nach Verdampfung des Wassers bei 18 und Wärmeaustausch bei 10 in die erste Kolonne 2 zurückgeleitet.

Fig. 2 stellt eine stark vereinfachte Durchführuiigsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Es wird dabei mit nur einer Kolonne zur extraktiven Destillation (1j gearbeitet, in die einige Böden unterhalb des Kopfes ein .Lösungsmittel 2 und in einer Höhe von etwa zwei Drittel, berechnet vom Boden aus, die Charge 3 eingeleitet wird. In einer Höhe von etwa ein Drittel vom Boden aus werden über die Leitung 4 (außer Wasser} Aromaten von hohem Reinheitsgrad in

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Dampfphase abgezogen; die Aromaten enthalten in diesem i'all Lösungsmittel, das ihnen dadurch entzogen wird, daß man den Dampf im Gegenstrom mit Wasser in einer Kolonne 9» die nur wenige Böden aufweist und in der ein kleiner Druckabfall herrscht, auswäscht. Das hierzu nötige V/asser wird über Leitung 10 zugeführt und stammt aus der Kondensation des Aromatenstroms. Das sich am Boden der Vaschkolonne 9 sammelnde Wasser wird von unten über 11 der Kolonne 1 zugeführt, nachdem es bei 12 durch Wärmeaustausch mit dem mageren Lösungsmittel verdampft wurde, v/elchletzteres seinerseits über Leitung 2 dem Kolonnenkopf zugeführt wird.

Die gesamte wäßrige Phase 5 und ein Teil der organischen Phase G werden dem Kolonnenkopf zugeführt, um das Lösungsmittel aus dem Überkopfprodukt zu entfernen.

Die Aromaten werden über Leitung 8 und die nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffe über Leitung 7 abgezogen.

Die Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1

Zwecks Erprobung des Verfahrens wurde ein Gemisch aus 95 Gew.-% Benzol und 5 Gew.-% n-Heptan hergestellt. Dann wurde eine Kolonne mit 4-5 Platten mit einem einzelnen Glockenboden des Stufentyps wie folgt beschickt:

Am zwanzigsten Boden von unten mit 1 kg/h Probegemisch; am vierzigsten Boden mit N-Pormylmorpholin als Lösungen^;ttel mit 6 % Wasser, Zuleitungsgeschwindigkeit 2,5 kg/h, '·;■·.·Ή .

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die Temperatur des Lösungsmittels auf derjenigen des Zufuhrbodens (98⁰G) gehalten wurde, um einen inneren Rückfluß zu vermeiden.

Das Destillat bestand aus n-Heptan mit 2 % Benzol und et v/a 10 % Wasser; auf den füiifundvierzigsten Boden wurden 0,05 kg/h Kohlenwasserstoff und das gesainte im Destillat erhaltene V/asser, nämlich 0,01 kg/h, zurückgeleitet.

Im Destillat war durch Analyse kein Lösungsmittel feststellbar; die Temperatur am Kolonnenboden betrug 115°C.

ALs Bodenprodukb wurde ein Gemisch aus Lösungsmittel und Benzol erhalten, das einer zweiten Kolonne zugeführt wurde, die JO Böden und am zwanzigsten Boden von unten einen einzelnen Glockenboden des Stufentyps auf v/i es; axi Kolormr.ji·- kopf wurden 0,949 kg/h Benzol und 0,1 kg V/asser, das vollständig zurückgeführt wurde, abgenommen.

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Die Bodentemperatur betrug 145 C.

auf diese V/eise erhaltene Benzol enthielt weniger als 200 ppm 11-IIeptan und sein Gehalt an Lösungsmittel lag unterhalb der analytisch feststellbaren Menge.

Wegen der hohen Temperaturdifferenz zwischen den beiden Kolonnenboden ist es zweckmäßig, einen Wärmeaustausch zwischen der Beschickung und dem Boden der zweiten Kolonne zu bewirken, um den Wärmeverbrauch, in der Letzteren zu verringern. Das magere Lösungsmittel wird durch den Wärmeaustausch von 145 auf 12Ö°G und mit Kühlwasser von 120 auf 98⁰G heruntergekühlt.

AO 98 2 /; / I 0 80

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Beispiel 2

Durch Vermischen der folgenden Bestandteile wurde ein
Probegemisch hergestellt:

B	Γ7Γ\ Of .	B = Benzol
T	20 %;	T = Toluol
X	5 %;	X = Xylol
Y		X = nicht-aiOinatische Kohlen

wasserstoffe

IPür die erste Kolonne wurden die gleichen Mengen wie im vorangehenden Beispiel verwendet, wobei jedoch das Lösungsmittel einen Wassergehalt von 4- % hatte.

Am Kopf der zweiten Kolonne wurden erhalten: 0,699 kg/h B, 0,199 kg T und 0,04-5 g X, zusammen mit 0,200 kg V/asser. 0,1 kg V/asser wurden zurückgeführt und 0,1 kg dem Wärmeaustausch mit dem Lösungsmittel aus dem Kolonnenboden unterworfen, um den Abstreifstrom zu erhalten, wobei die LÖsungs- -mitteltemperatur auf 115 G gesenkt wurde: das Lösungsmittel wurde dem Kopf der ersten Kolonne zugeleitet.

PATMTAN SPRU CHE:

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INSPECTS!!)

Claims (3)

1. Patent ansprüche

   stoffen hohen Reinheitsgrades aus Gemischen mit nicht - aromatischen Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet,

   (a) ein Gemisch, das die Aromaten in einer Konzentration von 80 °/> oder höher enthält, einer bei 50 "bis 200⁰C in Anwesenheit eines wasserhaltigen Lösungsmittels durchzuführenden extraktiven Destillation unterwirft, wobei man als Überkopfprodukt die nichtaroraatischeti Kohlenwasserstoffe und Wasser und als Bodenprodukt die gereinigten Aromaten und das Lösungsmittel gewinnt und wobei das gesamte Wasser sowie ein Teil der nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe als von oben zugeführter Rückfluß bei der extraktiven Destillation dient; und daß man

   (b)daß die Aromaten enthaltende Gemisch einer Rektifizierung unterwirft, bei der als Überkopfprodukte Aromaten und Wasser und als Bodenprodukt das Lösungsmittel, das in die extraktive Destillation nach Stufe (a) zurückgeführt v/ird, gewonnen werden, und wobei das als Überkopfprodukt abgetrennte Wasser zum Teil von oben und zum Teil nach Verdampfen durch Wärmeaustausch mit dem heißen Lösungsmittel von unten in die gleiche Kolonne zurückgeführt wird.

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2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als Lösungsmittel Morpholin oder ein Aldehyd-, Keton- oder Alkylderivat Ton Morpholin, wie N-Formylmorpholin, 2-i¹ormylmorpholin, 3-5Ormylmorpholin oder Morpholinaceton, einzeln oder im Gemisch verwendet.
3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man ein wasserhaltiges Lösungsmittel verwendet, dessen Wassergehalt 0,5 his 25 Gew.-% beträgt.

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