DE2434950B2 - Verfahren zur isolierung von isopren oder butadien aus gemischen mit anderen c tief 5 - bzw. c tief 4 -kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Zur Isolierung von Diolefinen aus ihren Gemischen mit gesättigten und Olefinkohlenwasserstoffen sowie zur Trennung von einzelnen Diolefinen untereinander sind schon eine größere Anzahl Lösungsmittel vorgeschlagen worden, die jedoch alle bei der praktischen Anwendung gewisse Nachteile aufweisen.

So eignen sich gewisse Lösungsmittel zwar zum Abtrennen von Diolefinen aus Gemischen mit anderen gesättigten und Olefinkohlenwasset stoffen, jedoch lassen sich diese nicht verwenden, wenn es sich um die Trennung von Diolefinen untereinander handelt. Als Beispiel für derartige Lösungsmittel sei z. B. N-Methylpyrrolidon erwähnt. Andererseits lassen sich andere Lösungsmittel (z. B. das Anilin) lediglich zur Trennung von Diiolefinen untereinander (siehe französische Patentschrift 20 17 017) verwenden. Dazu kommt noch, daß einige der bekannten Lösungsmittel zwar eine hohe Lösungskraft, jedoch eine geringe Selektivität *° aufweisen, während andere, wie Sulfolan, zwar in hohem Grad selektiv sind, aber nur eine geringe Lösungskraft haben.

Die erwähnten Nachteile der früher vorgeschlagenen und auch schon verwendeten Lösungsmittel traten besonders in Erscheinung, wenn es sich um die Isolierung von reinem Isopren oder Butadien aus deren Gemischen mit anderen C₅- bzw. (^-Kohlenwasserstoffen durch Flüssig-Flüssig-Extraktion oder extraktive Destillation handelte, weshalb bereits versucht wurde, hier eine Auswahl zu treffen. So verwendet man beispielsweise gemäß deutsche Offenlegungsschrift 21 65 4:54 zur Gewinnung von Isopren aus Gemischen mit anderen C₅-Kohlenwasserstoffen Formylmorpholin im Gemisch mit Wasser und gegebenenfalls Morpholin als Extraktionsmittel, wobei das Ergebnis bereits verhältnismäßig gut jedoch immer noch verbesserungsfähig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Isolierung von Isopren oder Butadien aus ihren Gemischen mit anderen Kohlenwasserstoffen bereitzustellen, das den bisher zu diesem Zweck bekanntem Extraktions- bzw. Extraktivdestillationsverfahren überlegen ist und diese Aufgabe wird gelöst durch Verwendung einer Gruppe von Lösungsmitteln, die sich den bekannten gegenüber durch überraschende Eigenschaften, insbesondere durch gute Lösungskraft und Selektivität auszeichnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Isolierung von Isopren aus Gemischer- mit anderen C_s-Kohlenwasserstoffen oder von Butadien aus Gemischen mit anderen Q-Kohlenwasserstoffen durch Flüssig-Flüssig-Extraktion und/oder extraktive Destillation unter Verwendung von heterocyclischen Verbindungen mit fünf Ringatomen als selektives Lösungs- bzw. Extraktionsmittel, ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel- bzw. Extraktionsmittel N-Methylimidazol, N,N'-Dimethylimidazolin-2-on oder 1,2-Dimethylimidazol einzeln oder im Gemisch verwendet.

Mit Vorteil verwendet man die Lösungs- bzw. Extraktionsmittel im Gemisch mit so viel Wasser, daß der Wasseranteil 20% des Gesamtgewichts beträgt.

Neben der bereits erwähnten besonders guten Lösungskraft und Selektivität haben die erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel den Vorteil, daß sie weder allein noch im Gemisch mit Wasser eine Korrosionswirkung ausüben.

In den Beispielen, welche die Erfindung näher erläutern, wird auf die Zeichnung Bezug genommen. In dieser bedeuten sowohl Fig. wie Fig. 2 Vorrichtungen zur Verwendung der erfindungsgemäßen Lösungsmittel. Aufbau und Funktion der als solche nicht beanspruchten Vorrichtungen wird in den Beispielen näher erklärt.

Beispiel 1

Einer Kolonne 9 (Fi g. 1) zur extraktiven Destillation wurde über Leitung 1 unter Druck das folgende Gemisch zugeführt:

Mol/h

Isopren 282,000

1,4-Pentadien 1,346

2-Butin 0,010

Isopentan 13,241

1-Penten 39,664

2-Methyl-l-buten 67,257

Isopropenylacetylen 0,055

normales Pentan 120,090

2-Penten-(trans) 29,354

2-Penten-(cis) 18,055

2-Methyl-2-buten 11,258

1,3-Cyclopentadien 1,682

l,3-Pentadien-(trans) 1,471

Die Arbeitsbedingungen waren:

Druck 1,2 at abs..

L/D 1

Böden 70

Über Leitung 2 wurden der Kolonne 9 stündlich 673 kg Lösungsmittel zugeführt, das aus einem Gemisch von 94 Gewichtsteilen N-Methylimidazol und 6 Gewichtsteilen Wasser bestand.

Über Leitung 3 wurde aus Kolonne 9 ein Kopfprodukt folgender Zusammensetzung abgezogen:

Mol/h

Isopren 2,700

1,4-Pentadien 1,346

Isopentan 13,241

1-Penten 39,664

2-Methyl-l-buten 67,257

normales Pentan 120,090

2-Penten-(trans) 29,354

2-Penten-(cis) 18,055

2-Methyl-2-buten 10,979

Das Bodenproduki aus Kolonne 9 wurde über Leitung 4 in die zweite Kolonne 10 zur extraktiven Destillation überführt, in die gleichzeitig über Leitung 5 ein Strom von stündlich 69 kg Lösungsmittel zugeführt wurde, das wie oben aus 94 Gewichtsteilen N-Methylimidazol und 6 Gewiehtsteilen Wasser bestand.

Die Trennung erfolgte in dem Kolonuenteil ¹O unter folgenden Bedingungen:

Druck 1,2 at

L/D 1

Böden SO

Als Kopfprodukt wurde aus Kolonne 10 ein Isopren von hoher Reinheit abgezogen, das sich wie folgt zusammensetzte:

Mol/h

Isopren 274,000

2-Methyl-2-buten 0,279

l,3-Pentadien-(trans) 0,940

Aus der Abzugsleitung 7 wurden in Dampfphase die Acetylen- und die Dienkohlenwasserstoffe mit hoher Polarität (Butin-2, Isopropylenacetylen, 1,3-Cyclopentadien) abgezogen, während das von Kohlenwasserstoffen freie Lösungsmittel aus der Kolonne 10 von unten über Leitung 8 abgezogen und über Leitungen 5 und 2 in das Verfahren zurückgeleitet wurde.

Beispiel 2

Der Kolonne 9 zur extraktiven Destillation wurde über Leitung 1 stündlich 1 kg des folgenden Gemischs zugeleitet:

Gesättigte C₄-Kohlen-

wasserstoffe 20 Gewichtsprozent

olefinische C₄-Kohlen-

wasserstoffe 45 Gewichtsprozent

L3-Butadien 35 Gewichtsprozent

acetylenische Verbindungen 1000 ppm

Die Arbeitsbedingungen waren die folgenden:

Druck 4 at abs.

L/D 1

Böden 70

Über die Leitung 2 wurden der Kolonne 9 stündlich etwa 11 kg Lösungsmittel zugeleitet, das aus einem Gemisch von 93 Gewichtsprozent Ν,Ν'-Dimethylimidazolin-2-on und 7 Gewichtsprozent Wasser bestand.

Aus Kolonne 9 wurde über Kopf durch Leitung 3 ein Strom von stündlich 0,65 kg abgeführt, der im wesentlichen gesättigte und olefinische Kohlenwasserstoffe enthielt. Der vom Boden dei Kolonne 9 über Leitung 4 abgezogene Strom wurde der zweiten Kolonne 10 zugeführt, worin er sich mit einem Strom aus stündlich etwa 2,5 kg Lösungsmittel in Form eines Gemischs aus 93 °₀ N,N'-Dimethylimidazolidin-2-on und 7°₀ Wasser, der über Leitung 5 eingespeist wurde, vereinigte.

In Kolonne 10 wurde die Trennung unter folgenden Bedingungen bewirkt:

Druck 4 at abs.

LD 1

Böden 80

Aus Kolonne 10 wurde durch die Leitung 6 über Konf ein Strom von stündlich etwa 0,345 kg 1,3-Butadien von hoher Reinheit abgenommen, das als Verunreinigungen hautpsächlich Acetylen verbindungen in einer Menge von weniger als oder höchstens 20 ppm enthielt.

5 Ober Leitung 7 wurden seitlich aus Kolonne 10 in Dampfform die Acetylenkohlenwasserstoffe zusammen mit einer ganz geringen Menge Butadien (0,005 kg/h) abgezogen, während von unten über Leitung 8 wieder das von Kohlenwasserstoffen befreite :io Lösungsmittel abgenommen wurde, das in den Kolonnen 9 und 10 wiederverwendet wurde.

Beispiel 3

Es wurde in diesem Fall in der in Fig. 2 schematisch dargestellten Vorrichtung gearbeitet. Der Kolonne 9 zur extraktiven Destillation wurde über Leitung 1 das auch in Beispiel 1 verwendete Gemisch zugeführt.

^M Die Arbeitsbedingungen waren:

Druck 1,1 at abs.

LD 1,3

Buden 70

über Leitung 2 wurden in die Kolonne stündlich 760 kg wasserfreies 1,2-Dimethylimidazol eingeleitet. Durch Leitung 3 wurde über Kopf ein Strom abgezogen, der dem auch in Beispiel 1 über Leitung 3 der Fig. 1 erhaltenen entsprach.

Der über Leitung 4 vom Boden der Kolonne 9 abgezogene Strom wurde der zweiten Kolonne 10 zur extraktiven Destillation zugeleitet, zusammen mit einem Strom von stündlich etwa 80 kg an wasserfreiem 1,2-Dimethylimidazol über Leitung 5. Die Trennung in Kolonne 10 wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Druck 1,1 at abs.

L/D 1.1

Böden 70

Über Kopf wurde durch Leitung 6 ein Strom von Isopren hohen Reinheitsgrades abgeführt, der sich wie folgt zusammensetzte:

Mol/h

Isopren 268,000

2-Methyl-2-buten 0,279

l,3-Pentadien-(trans) 0,840

Vom Kolonnenboden wurden über Leitung 7 außer dem Lösungsmittel sämtliche Acetylen- und Dienkohlenwasserstoffe (Butin-2. Isopropenylacetylen, 1,3-Cyclopentadien) abgezogen und der Abstreifkolonne U zugeführt, die unter folgenden Bedingungen arbeitete:

Druck
LD . .

Böden

0.8 at 0 20

Aus der Abstreifkoionne 11 wurden über Kopf durch Leitung 8 die oben erwähnten polaren Kohlenwasserstoffe abgeführt, während von unten Lösungsmittel abgezogen wurde, das sich zur Wiederverwendung in den Kolonnen 9 und 10 eignete.

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Vergleichsversuche

mit dem Verfahren nach der

deutschen Offenlegungsschrift 21 65 454

Die Beispiele 1 und 2 der deutschen Offenlegungsschrift 21 65 454 wurden nachgearbeitet, wobei jedoch an Stelle von Formylmorpholin plus 5% Wasser die erfindungsgemäßen Extraktionsmittel verwendet wurden.

a) Strömungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels

b) Bödenanzahl und Rückflußverhältnis (L/D)

deutsche Offenlegungsschrift 21 65 454 crfin-

Beispiel 1 dungsgem.

Kolonne 3 (Strom 7) 100 kg/h 85 kg/h

Kolonne 12 20 kg/h 17 kg/h

Kolonne 14 8 kg/h 6,8 kg/h

deutsche Offenlegungsschrift 21 65 454	80	erfin-
Beispiel 2	70	dungsgem.
Anzahl der Böden in	90
Kolonne 3		75
Kolonne 12	3,5	66
Kolonne 14	2,2	84
Rückflußverhältnis in	1,0
Kolonne 3	3
Kolonne 12	1,9
Kolonne 14	0,85

Aus dem Vergleich mit dem bekannten Verfahren geht hervor, daß sich beim Arbeiten mit den erfindungsgemäßen Extraktionsmitteln nicht unerhebliche Einsparungen erzielen lassen, wobei in Kolonnen mil weniger Böden und bei einem niedrigeren Rückfluß verhältnis gleich gu^ Ausbeuten erzielt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Isolierung von Isopren aus Gemischen mit anderen Cg-Kohlenwasserstoffen oder von Butadien aus Gemischen mit anderen C₄-Kohlenwasserstoffen durch Flüssig-Flüssig-Extraktion end/oder extraktive Destillation unter Verwendung von heterocyclischen Verbindungen mit fünf Ringatomen als selektives Lösungs- bzw. Extraktionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungs- bzw. Extraktionsmittel N-Methylimidazol, N,N'-Dimethylimidazolin-2-qn oder 1,2-Dimethylimidazol einzeln oder im Gemisch verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmitte} im Gemisch mit so viel Wasser verwendet, daß der Wassergehalt des Gemischs bis zu 20 Gewichtsprozent beträgt.