DE2504639B2 - Verfahren zur gewinnung von aromatischen kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

55

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Gemischen mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen entsprechend dem vorstehenden Patentanspruch.

Die nachstehend als »BTX« bezeichnete Fraktion aus Benzol, Toluol und Ce-Aromaten dient seit einiger Zeit als Hauptrohmaterial für die Herstellung von Petroche- ^(l5 mikalien. Außerdem steigt die Nachfrage nach Aromaten zur Erhöhung der Oktanzahl von Benzin, da hierdurch die Verwendung von Blei herabgesetzt oder sogar vermieden werden kann. Die bisher bekannten Verfahren zur Abtrennung von Aromaten sind noch verbesserungsfähig, insbesondere was ihre Wirtschaftlichkeit betrifft Eine diesbezügliche Verbesserung könnte erreicht werden, indem man z. B. mit geringem Apparateaufwand arbeitet, die erforderlichen Temperaturen herabsetzt oder die Komponenten des Abtrennungsverfahrens als Hilfsmittel im Verfahren einsetzt.

Zur Abtrennung von Aromaten sind bisher unter anderem folgende Verfahren bekannt:

1) Ein Verfahren, bei dem aus einer Extraktionskolonne Glykol/Wasser-Gemisch, BTX und Rückfluß in ein aus zwei Destillationskolonnen bestehendes System fließt, wobei BTX und Wasser in der zweiten Kolonne destilliert werden (US-PS 3173 966);

2) ein weiteres ähnliches Verfahren mit zwei Destillationskolonnen, wobei in der zweiten Kolonne BTX und Glykol destilliert werden (US-PS 35 20 946).

Im allgemeinen arbeiten diese Verfahren mit zwei getrennten Wasserkreisläufen, dem Wasserkreislauf zur Entfernung der Aromaten aus dem Glykol in der Destillationsvorrichtung und einem Waschwasserkreislauf. Beide Wasserströme werden bei diesen Verfahren verdampft. Die Aufbereitung des Waschwasserkreislaufes besteht darin, daß das Wasser zuerst das Raffinat wäscht und dann destilliert wird. Dabei werden durch die Destillation nicht alle gelösten und mitgeführten Aliphaten aus dem Wasser entfernt; seine anschließende Verwendung zum Auswaschen von Glykol aus dem Aromatenprodukt führt also zu verminderter Reinheit des Produktes. Das zur Entfernung der Aromaten verwendete Wasser enthält nach Durchgang durch die Dekantiervorrichtung ebenfalls gewisse Mengen an Aliphaten. Schließlich ist bei diesen Systemen die Verwendung von zwei oder mehr Destillationskolonnen die Regel.

Bei einem verb sserten Verfahren wird die Verdampfung in dem Wasch wasser-Kreislauf vermieden; in dem zur Entfernung der Aromaten verwendeten und im Kre^;slauf geführten Wasser ist jedoch eine Rektifiziervorrichtung erforderlich. Zwar kann auch auf diese verzichtet werden, aber dann werden verschiedene unbehandelte Wasserströme zur Gewinnung des GIykols zusammengeführt. Obgleich bei diesen Verfahren der Versuch gemacht wird, die Aliphaten im Wasser durch Aromaten zu ersetzen, ist doch offensichtlich, daß im Endprodukt Aliphaten enthalten sein müssen, wodurch die Reinheit des Endproduktes unzureichend ist.

In der DT-OS 22 40 502.3 wird ein Verfahren zur Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen beschrieben, bei denen durch ein bestimmtes Waschverfahren aliphatische Verunreinigungen entfernt werden. Dabei wird auch der Energiebedarf gegenüber anderen bekannten Verfahren verringert. In der DT-OS 22 60 619.5 wird eine Verbesserung des obigen Verfahrens beschrieben, bei der die Verfahrenskomponenten noch besser ausgenutzt werden und insbesondere eine Verminderung des Wärmebedarfs des Verfahrens erzielt wird.

Beim Verfahren der Erfindung wird durch die Rückführung der Wasserphase aus der Mischer-Absetzvorrichtung der Raffinatphase (in der später erläuterten Zeichung mit 7 bezeichnet) in die Beschickung zum Extraktor (3) der Verbrauch an Lösungsmittel und der apparative Bedarf noch weiter verringert. Es werden dabei auch reinere Produkte, besonders im Falle von

Toluol oder Xylol, erhalten.

Die Zeichnung ist ein schematisches Fließdiagramm jiner Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung.

Wie erwähnt, besteht industrielle Nachfrage nach BTX, das in hohem Anteil in vielen verschiedenen Kohlenwasserstoffbeschickungen, *ie reformierte Benzine, Pyrolysebenzin, Koksofenleichtöle und gekrackte Benzine anwesend ist, die nach der Hydrierung bis zu 70 bis 98% BTX enthalten können. Diese Beschickungen enthalten sowohl aliphatische als auch cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe (beide hierin als aliphatische Kohlenwasserstoffe bezeichnet). Die Hauptkomponenten der beim Verfahren der Erfindung verwendeten Beschickungen sind Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten zwischen 25 und 175⁰C, einschließlich gerader und verzweigkettiger Paraffine und Naphthene, wie n-Heptan, Isooctan und Methylcyclohexan, sowie Aromaten, wie BTX.

Die BTX-Fraktion besteht aus Bes.zo!, Toluol, die Ce-Aromaten (o-Xylol, m-Xyiol, p-Xylol und Äthylbenzol) und kann wenig Cg-Aromaten enthalten.

Die beim Verfahren der Erfindung verwendeten Lösungsmittel sind mit Wasser mischbare, organische Flüssigkeiten (bei Verfahrenstemperaturen) mit einem Siedepunkt von mindestens etwa 200° C und einer Zersetzungstemperatur von mindestens etwa 225°C. Die Bezeichnung »mit Wasser mischbar« umfaßt Lösungsmittel, die über einen weiten Temperaturbereich vollständig mischbar sind, sowie Lösungsmittel die bei Zimmertemperatur eine hohe Teilmischbarkeit besitzen, da diese bei den Veil'ahrenstemperaturen gewöhnlich vollständig mischbar sind. Die Lösungsmittel sind weiterhin polar und bestehen gewöhnlich mit einigen Ausnahmen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind Dipropyienglykol.Tripropylenglykol, Dibutylenglykol, Tributylenglykol, Äthylenglykol, Diäthylglykol.ÄthylenglykolmoPomethyläther, Äthylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmonomethyläther, Diäthylenglykolmonoäthyläther.Sulfolan, N-Methylpyrrolidon.Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Äthylenglykoldiäthyläther, Propylenglykolmonoäthyläther, Pentaäthylenglykol, Hexaäthylenglykol und Gemische derselben.

Die bevorzugte Gruppe von Lösungsmitteln sind die Polyalkylenglykole, insbesondere Tetraäthylenglykol.

Weitere Lösungsmittel, die allein, im Gemisch miteinander oder mit den oben genannten Lösungsmitteln verwendet werden können, sind Amide, wie Formamid, Acetamid, Dimethylformamid, Diäthylformamid und Dimethylacetamid; Amine, wie Diäthylentriamin und Triäthylentetramin; Alkanolamine, wie Monoäthanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin; Nitrile, wie /?,0'-Oxydipropionitril und ^'-Thiodipropionitril; Phenol und die Kresole; die Methylsulfolane; Sulfoxide, wie Dimethylsulfoxid und Diäthylsulfoxid; Lactone, wie j'-Propiolactonundy-Butyrolacton. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden für die Hauptextraktion und die Destillation die üblichen Vorrichtungen verwendet, z. B. ist eine Extraktionskolonne des mehrstufigen Typs mit einer Vielzahl perforierter Platten, die zentral auf einem vertikalen Schaft angeordnet sind und in oszillierender Weise durch einen Motor angetrieben werden, ebenso wie montierte Böden oder Kolonnen mit Pumpen und Absetzzonen oder Siebboden, geeignet

Die Destillation kann in einer gefüllten Fraktionie-

rungskolonne oder einer solchen mit Glockenböden ausgestalteten durchgefühlt werden. Sowohl in den Extraktions- als auch Destillationskolonnen wird im Gegenstromverfahren gearbeitet

Auch die Wärmeaustauscher, Dekantierungsvorrichtungen, Sammelbehälter und Lösungsmittelregenerierungsvorrichtungen sind ebenso bekannt wie verschiedene andere Extraktionsvorrichtungen. Die anderen Extraktionsvorrichtungen sind vorzugsweise einstufige Mischer-Absetzvorrichtungen bekannter Arten.
Das Lösungsmittel wird als wäßrige Lösung verwendet und enthält im Fall von Tetraäthylenglykol etwa 4 bis 6 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gewicht von Lösungsmittel und Wasser, wobei die Wassermenge vorzugsweise zwischen etwa 4,5 und 5 Gew.-% liegt. Im allgemeinen enthalten die wäßrigen Lösungen jedoch

■ta etwa 1 bis 8, vorzugsweise etwa 2 bis 5, Gew.-% Wasser. Diese wäßrige Lösung wird im folgenden als Lösungsmittel-Wasser-Gemisch bezeichnet. Im vorliegenden Verfahren sind die oben genannten Wassermengen diejenigen, die anfänglich verwendet werden und die im Bedenmaterial der Destillationsvorrichtung und im oberen Teil des Extraktors, d. h. oberhalb der Mitte oder des Beschickungspunktes, erscheinen. Bekanntlich können diese Wassermengen durch Einstellung von Temperatur und Druck am Boden der Destillationsvorrichtung (in der Zeichnung mit 23 bezeichnet) eingestellt werden. Die Wassermengen im unteren Teil des Extraktors, d. h. unterhalb des Mittelpunktes, werden im folgenden diskutiert.

Für die Extraktion liegt das Verhältnis von Lösungs· mittel (ausschließlich Wasser) zur Beschickung im Extraktor gewöhnlich zwischen etwa 4 und 8 Gew.-Teilen Lösungsmittel pro Gew.-Teil Beschickung. Dieser breite Bereich kann bei Verwendung nicht bevorzugter Lösungsmittel noch erweitert werden. Ein breiter Bereich von etwa 3 bis 12 Gew.-Teilen Lösungsmittel pro Gew.-Teil Beschickung und ein bevorzugter Bereich von etwa 5 bis 7 Teilen Lösungsmittel pro Gew.-Teil Beschickung können mit Erfolg für die bevorzugten und andere ähnliche Lösungsmittel verwendet werden.

Schließlich hängt jedoch das gewählte Verhältnis von der Erfahrung des Fachmannes mit der besonderen Beschickung und auch davon ab, ob eine hohe Rückgewinnung oder hohe Reinheit angestrebt wird, obgleich das erfindungsgemäße Verfahren die Reinheit in jedem Fall verbessert.

Der Rückführungsstrom zur Extraktionszone besteht gewöhnlich aus etwa 20 bis 50 Gew.-°/o Aliphaten mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen und etwa 80 bis 50 Gew.-°/o Aromaten, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Rückführung. Das Verhältnis von Rückführungsstrom zu Beschickung in der Extraktionszone wird gewöhnlich zwischen etwa 0,5 und 1,5 Gew.-Teilen Rückführung prc Gew.-Teil Beschickung, vorzugsweise zwischen etwa 0,£ und 1,0 Gew.-Teilen Rückführung pro Gew.-Teil Be

(«> schickung, gehalten; es wird jedoch wie das Verhältni· von Lösungsmittel zu Beschickung ebenfalls vorr Fachmann bestimmt. Die Rückführungsaliphaten geher in cen Extrakt über statt über Kopf mit dem Raffina mifgeführt zu werden und werden aus den

f'S Rückführungsdekanter in den Extraktor zurückgeführt.

Die Temperatur in der Extraktionszone wird

besonders für die bevorzugten Lösungsmittel, zwischei etwa 100 und 200"C, vorzugsweise zwischen etwa 131

und 180°C gehalten.

Der Druck in der Extraktionszone wird zwischen etwa 5,25 und 14 atü gehalten. Bekanntlich wird ein gewählter Druck nicht über die gesamte Extraktionszone aufrechterhalten. Am Boden der Zone ist ein höherer Druck innerhalb des angegebenen Bereiches vorhanden, während am Kopf der Zone ein niedrigerer Druck innerhalb dieses Bereiches vorliegt; in der Mitte der Zone herrscht ein mittlerer Druck. Die Drücke in der Zone hängen von der Konstruktion der Anlage und der Temperatur ab, die so eingestellt werden, um den Druck im angegebenen Bereich zu halten.

Die Temperatur am Kopf der Desiillationszone liegt beim Siedepunkt des Gemisches der in der Zone anwesenden Aromaten, während die Temperatur am Boden der Destillationskolonne gewöhnlich zwischen etwa 135 und 200⁰C beträgt.

Der Druck am Kopf der Kolonne, in diesem Fall in der oberen Schnellverdampfungszone, liegt zwischen etwa 1,4 und 2,45 atü. In der unteren Schnellverdampfungszone unmittelbar unterhalb der oberen, und damit verbundenen Schnellverdampfungszone liegt der Druck zwischen etwa 0,7 und 1,4 atü und ist etwa 0,7 bzw. 1,05 atü niedriger als der Druck in der oberen Schnellverdampfungszone. Der Druck im Rest der Destillationszone wird zwischen etwa 0,35 und 2,1 atü mit einer gewissen Variation innerhalb der Zone aufrechterhalten.

Der am Boden der Destillationszone eingeführte Wasserdampf hat eine Temperatur von etwa 100 bis 150⁰C und steht unter einem Druck von etwa 0,7 bis 1,75 atü. Das gesamte, in der Destillationskolonne anwesende Wasser liegt praktisch in Dampfform vor; seine Menge beträgt gewöhnlich etwa 0,1 bis 0,5 Gew,-Teile, vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,3 Gew.-Teile Wasser pro Gew.-Teil Aromaten in der Zone. Das zur Dampferzeugung verwendete Wasser wird als »Strippwasser« bezeichnet Eine geringe Wassermenge ist in flüssiger Form im Lösungsmittel gelöst in der Destillationszone anwesend.

In der Zeichnung wird die Beschickung durch die Leitung 1 in den Wärmeaustauscher 2 eingeführt wo sie auf etwa 50 bis 10O⁰C vorerhitzt wird. Dann läuft sie durch die Leitung 1 und betrifft den Extraktor 3 etwa an dessen mittlerem Boden. Eine wäßrige Lösungsmittellösung mit einer Temperatur zwischen etwa 135 und 200⁰C tritt am oberen Boden von Extraktor 3 durch die Leitung 4 ein und läuft die Kolonne abwärts unter Aufnahme der Aromaten aus der Beschickung.

Das von Aromaten praktisch freie Raffinat verläßt den Kopf der Kolonne über den Wärmeaustauscher 2, wo es zum Vorerhitzen der Beschickung verwendet und seinerseits auf etwa 75 bis 125° C abgekühlt wird. Das Raffinat besteht aus etwa 95 bis 98 Gew.-% Aliphaten, etwa 1 bis 3Gew.-% gelöstes und mitgeführtes Lösungsmittel und etwa 0 bis 3Gew.-% Aromaten. Dann läuft das Raffinat über die Leitung 5 durch den Kühler 6, wo es weiter auf etwa 25 bis 50"C abgekühlt wird, und geht von dort weiter durch die Leitung 5 zur Mischer-Absetzvorrichtung 7, wo es rait einem Teil der Wasserphase aus der Mischer-Absetzvorrichtung 8 über die Leitungen 11, 12, 20 und 5, zusammen mit einem zurückgeführten Anteil seiner eigenen Wasserphase, der durch die Leitungen 10,20 und 5 läuft, in Berührung gebracht wird. Die erste Raffinatwäsche erfolgt in der Mischer-Absetzvorrichtung 8, während die zweite Raffinatwäsche in der Mischer-Absetzvorrichtung 7 erfolgt In beiden Mischer-Absetzvorrichtungen 7 und 8 werden eine aliphatische Raffinatkohlenwasserstoffphase und eine Wasserphase gebildet, wobei jede Wasserphase mit Aliphaten verunreinigt ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Mischer-Absetzvorrichtungen durch ein Viereck dargestellt. Tatsächlich ist eine Mischer-Absetzvorrichtung eine zweiteilige Vorrichtung, nämlich sie besteht aus dem Mischer, in welchem das Mischen erfolgt, und der Absetzvorrichtung, in welcher das Absetzen erfolgt. Es werden einstufige

ίο Mischer-Absetzvorrichtungen bevorzugt, jedoch können auch andere übliche Extraktortypen verwendet werden.

Wie weiterhin ersichtlich, sind die »Phasen« nach ihrer Hauptkomponente genannt, die in der Phase in einer Menge von mindestens 50Gew.-%, meist von mindestens 90 Gew.-°/o, anwesend ist.

Die die Mischer-Absetzvorrichtung 7 durch die Leitung 5 verlassende aliphatische Kohlenwasserstoffphase wird als Raffinat bezeichnet und enthält nun etwa

»ο 96 bis 99 Gew.-% Aliphaten, etwa 0 bis 1 Gew.-% gelöstes und mitgeführtes Lösungsmittel und etwa 0 bis 3 Gew-% Aromaten. Dagegen enthält die Wasserphase etwa 48 bis 84 Gew.-% Wasser, etwa 15 bis 50 Gew.-% Lösungsmittel und etwa 1 bis 2 Gew.-% Aliphaten.

zj Das Raffinat läuft durch Leitung 5 in die Mischer-Absetzvorrichtung 8.

Der Hauptanteil oder mehr als 50Gew.-% der kombinierten, durch die Leitung 20 laufenden Wasserphasen wird vorzugsweise durch die Leitung 20a zur

jo Leitung 1 geführt und betritt den Extraktor 3 etwa an dessen Mitte.

Die in der Mischer-Absetzvorrichtung 8 erfolgende Raffinatwäsche wird deshalb als erste Raffinatwäsche bezeichnet, weil das dazu verwendete Wasser direkt aus dem System kommt während das in der Raffinatwäsche in der Mischer-Absetzvorrichtung 7 verwendete Wasser aus der Mischer-Absetzvorrichtung 8 stammt.

Es ist jedoch ersichtlich, daß ein Teil der Wasserphase aus der Mischer-Absetzvorrichtung 8 wahlweise durch die Leitungen 11. 9a, 9b und 5 zur Mischer-Absetzvorrichtung 8 zurückgeführt wird. Neben der zurückgeführten Wasserphase wird das in der Mischer-Absetzvorrichtung 8 verwendete Wasser vorzugsweise aus der Aromatenabsetzvorrichtung 36 durch die Leitungen 37, 38, 32, 9b und 5 erhalten, kann jedoch auch aus der Absetzvorrichtung 29 durch die Leitungen 31,32,9öund 5 erhalten werden. Die Aromatenabsetzvorrichtung 36 wird als Wasserlieferant verwendet wenn eine hohe Aromatenbeschickung eingesetzt wird und die in der Beschickung anwesenden Pentane den Wasserfluß aus der Absetzvorrichtung 29 verringern. Der Fachmann trifft diese Wahl in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit des Wassers aus den erwähnten Quellen, wobei manchmal beide Quellen verwendet werden können.

Eine weitere Wahl für den Fachmann, die ebenfalls von der Zusammensetzung der Beschickung abhängig ist, besteht darin, ob eine zwei- oder einstufige Raffinatwäsche verwendet werden sölL In den meisten Fällen wird die hier beschriebene zweistufige Raffinat wäsche bevorzugt Die einstufige Raffinatwasche erfolgt jedoch durch Eliminieren der Mischer-Absetzvorrichtung 7, der Leitung 10 und der Leitung 9b. Die Rückführung zur Mischer-Absetzvorrichtung 8 erfolgt dann über die Leitungen 11,12,20 und 5. Die einstufige

<·5 Wäsche erfolgt gewöhnlich wenn wenig Raffinat anfällt Die Komponenten trennen sich ΐη der Mischer-Absetzvorrichtung 8 in eine aliphatische (als Raffinat bezeichnete) Kohlenwasserstoffphase, die praktisch von

Lösungsmittel und Wasser frei ist und etwa 97 bis 10OGew.-% Aliphaten und etwa 0 bis 3Gew.-% Aromaten enthält, und eine Raffinatwasserphase als Bodenniaterial, die etwa 95 bis 98 Gew.-% Wasser, etwa 0,1 bis 3,0Gew.-% Lösungsmittel und etwa 1 bis 2Gew.-% Aliphaten enthält. Die Trennung in der Mischer-Absetzvorrichtung 7 entspricht etwa der von 8, das Raffinat enthält jedoch noch etwas Lösungsmittel und Wasser, so daß der Prozentsatz an Aliphaten etwas geringer ist.

Wie erwähnt, kann ein Teil der Raffinatwasserphase wahlweise in die Mischer-Absetzvorrichtung, aus der sie kam, zurückgeführt werden. Im Falle der Mischer-Absetzvorriehlung 8 erfolgt die Rückführung durch die Leitungen 11, 9a, 9b und 5, während sie bei Vorrichtung 7 durch die Leitungen 10, 20 und 5 erfolgt. Diese Rückführung ist bei einer Mischer-Absetzkonstruktion üblich.

Der Rest der kombinierten, durch die Leitungen 20, 20a und t zum Extraktor 3 geführten Raffinatwasserphasen, löst sich in dem im Extraktor abwärts fließenden Lösungsmittel und läuft in die untere Hälfte der Extraktionskolonne. Dieses zusätzliche Wasser in der unteren Hälfte des Extraktors bewirkt, daß die Aliphaten durch Austausch (Verdrängung) aus der Extraktlösung kommen und reinigt somit die Aromaten wobei eine besondere Wirkung auf die Reinheit von Toluol und Xylol auftritt. Der geringere Wassergehalt am Kopf des Extraktors erhöht die Löslichkeit im Extraktorkopf für Aliphaten, während am Boden die Löslichkeit verringert und die Selektivität für Aromaten erhöht wird. Wie oben erwähnt, wird das Wasser in der oberen Extraktorhälfte in einer Menge von etwa 4 bis 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht aus Lösungsmittel und Wasser, vorzugsweise etwa 4,5 bis 5 Gew.-%, verwendet. Die Wassermenge in der unteren Extraktorhälfte liegt etwa 0,5 bis 1,5%. vorzugsweise etwa 0,75 bis 1,25%, über derjenigen in der oberen Extraktorhälfte. wobei sich die Prozentsätze wiederum auf das Gesamtgewicht von Lösungsmittel und Wasser in der Extraktionszone beziehen.

Wenn in der Raffinatwasserphase oder irgendwo im System nicht genügend Wasser befindet, kann selbstverständlich Wasser von außen verwendet werden. Jedoch kann ein Seitenstrom wasser über die Leitungen 37, 38, 32, 96 und 5 für jeden Wassermangel in der Raffinatwasserphase verwendet werden, was bevorzugt wird. Die Verwendung dieses Seitenstromwassers verringert die verfügbare Menge an »Strippwasser«, was jedoch einfach durch Erhöhung der Bodentemperatur von der Kolonne 23 ausgeglichen werden kann. Die Rückführung der Raffinatwasserphase zum Extraktormittelpunkt erlaubt auch die Verringerung des oben erwähnten Verhältnisses von Lösungsmittel zu Beschikkung und ergibt somit eine Ersparnis an Lösungsmittel.

Eine weitere wahlweise Möglichkeit ist die Zugabe von Wasser zum Boden von Extraktor 3 durch die Leitungen 206 und 18. Dieses Wasser kann die Gesamtmenge oder ein Teil der restlichen kombinierten Raffinatwasserphasen sein, die, wie oben erwähnt, über die Leitung 20a geführt werden. Ohne Erhöhung des Wassergehaltes der Lösungsmittellösung unterhalb des Beschickungspunktes erfolgt keine weitere Abscheidung einer Kohlenwasserstoffschicht am Boden des Extraktors 3. Diese Kohlenwasserstoffschicht fließt die untere Hälfte von Extraktor 3 aufwärts und erhöht die Reinigung in dieser Zone.

Wie vorstehend erwähnt, läuft das wäßrige Lösungs

mittel den Extraktor 3 abwärts, wobei es die Aromaten mit sich führt und sich mit der Raffinatwasserphase trifft. In der unteren Hälfte von Extraktor 3 kommt die Lösungsmittellösung der Aromaten in Gegenstromberührung mit einer rückführungsflüssigkeit, die den Extraktor 3 unterhalb des unteren Bodens über Leitung 18 betritt. Diese Rückführung läuft die untere Hälfte von Extraktor 3 aufwärts und löst sich fortschreitend in der Lösungsmittellösung der Aromaten und reinigt diese.

ίο Die gebildete Lösung, d. h. der Extrakt, umfaßt etwa 5 bis 10Gew.-% der Beschickungsaromaten, etwa 3 bis 6 Gew. % Wasser, etwa 75 bis 85 Gew.-% Lösungsmittel, etwa 4 bis 8 Gew.-% Rückführungsaromaten und etwa 3 bis 6 Gew.-% Rückführungsaliphaten, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Extraktes.

Der Extrakt verläßt den Boden des Extraktors 3 durch die Leitung 19 und läuft durch den Wärmeaustauscher 22, wo er auf eine Temperatur zwischen etwa 100 und 140⁰C abgekühlt wird. Dann läuft er weiter über die Leitung 19 und betritt die Pestillationsvorrichtung 23 in der oberen Schnellverdampfungskammer 24, die einen niedrigeren Druck als der Extraktor hat. Ein Teil des Extraktes verdampft bereits bei Eintritt in die Schnellverdampfungskammer und wird über Kopf durch die Leitung 18 in Dampfform abgezogen. Ein anderer Teil des Extraktes läuft als Flüssigkeit in die untere Verdampfungskammer 21, die bei noch niedrigerem Druck betrieben wird und in der eine weitere Schnellverdampfung erfolgt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Schnellverdampfung beim Verfahren der Erfindung auf einem Minimum gehalten wird. Die in den Schnellverdampfungszonen verdampften Dämpfe aus der Leitung 18 treffen sich mit den fraktionierten Dämpfen aus der Leitung 30. Der Rest des Extraktes (mindestens etwa 80Gew.-%) läuft die Kolonne abwärts in die Fraktionierungszone, wo er in Gegenstromberührung mit den »Strippdämpfen«, d. h. mit Wasserdampf kommt. Ein Teil des Dampfes steigt zum Kopf der Kolonne auf und mischt sich mit den in der Verdampfungskammer 21 verdampften Dämpfen. Das Überkopfdestillat umfaßt etwa 40 bis 75Gew.-% Aromaten, etwa 20 bis 40 Gew.-% Aliphaten, etwa 2 bis 10Gew.-% Wasser und etwa 0 bis 5Gew-% Lösungsmittel, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des

Überkopfdestillates.

Nachdem das wäßrige Lösungsmittel etwa die halbe Strecke der Kolonne abwärts gelaufen ist, ist es praktisch frei von Aliphaten. An dieser Stelle wird ein dampfförmiger Aromatenseitenstrom durch die Leitung 26 entfernt Das Seitenstromdestillat umfaßt etwa 65 bis 90Gew.-% Aromaten, etwa 10 bis 30Gew.-% Wasser und etwa 1 bis 10Gew.-% Lösungsmittel, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Seitenstromdestillates.

SS Die Masse der Lösungsmittel- und Wasserlösung, eine Menge von mehr als 99Gew.-% des die Destillationsvorrichtung 23 durch Leitung 19 betretenden Lösungsmittels und Wassers, verläßt den Boden durch die Leitung 4. Ein Teil dieser Lösung wird in den

Erhitzer 28 umgeleitet und kehrt als Dampf zu einer Stelle unterhalb des untersten Boden der Vorrichtung 23 zurück, um den größten Teil der hier erforderlichen Wärme zu liefern. Der Rest der Wasser- und Lösungsmittellösung wird zum obersten Boden des

6s Extraktors 3 durch die Leitung 4 zurückgeführt. Das zurückgeführte »Strippwasser« aus dem Wasserbehälter Sl enthält etwas gelöstes Lösungsmittel und betritt die Vorrichtung 23 durch die Leitung 27, nachdem es

709516/468

praktisch im Wärmeauslauscher 22 in Wasserdampf umgewandelt worden ist. Das vorstehend erwähnte Überkopfdestillat ist eine Kombination aus schnellverdampften Dämpfen und fraktionierten Dämpfen mit der genannten Zusammensetzung. Dieses Überkopfdestillat kann auch als Rückführungsdestillat bezeichnet werden. Der Dampf wird zuerst kondensiert und im Rückflußkühler 25 auf etwa 38 bis 94°C abgekühlt. Dann läuft das Kondensat in das Absetzgefäß 29, wo die Rückführungskohlenwasserstoffe von der Wasserphase dekantiert v/erden.

Die Rückführungskohlenwasserstoffphase besteht aus etwa 20 bis 50Gew.-% Aliphaten mit 5 bis 7 Kohlenstoffatomen und etwa 80 bis 50Gew-% Aromaten und wird als Rückführungsstrom durch Leitung 18 zum Extraktor 3 zurückgeführt.

Die Wasserphase des Absetzgefäßes 29 enthält etwa 95 bis 99Gew.-°/o Wasser, etwa 0 bis 5Gew.-% Lösungsmittel und etwa 0,1 bis 0,5 Gew.-% Aliphaten. Sie läuft durch die Leitung 31 und kann in zwei Ströme, die Leitungen 32 und 33, nämlich einen Raffinatwaschstrom und einen Aromatenwaschstrom, geteilt werden, was, wie vorstehend erwähnt, von der verfügbaren Wassermenge abhängt. Bei der bevorzugten Arbeitsweise wird jedoch die Rückführungswasserphase für die Aromatenwäsche und die Seitenstromdestillatwasserphase für die Raffinatwäsche verwendet.

Wie erwähnt, wird das Seitenstromdestillat in Dampfform aus der Vorrichtung 23 durch die Leitung 26 abgezogen und im Aromatenkühler 34 kondensiert und in Kühler 35 weiter auf eine Temperatur zwischen etwa 25 und 50°C abgekühlt; der Kühler 35 kann ein Wärmeaustauscher oder eine andersartige Kühlvorrichtung sein. Dann läuft das Kondensat in den Aromaten absetzgefäß 36, wo eine aromatische Kohlenwasserstoffphase gebildet wird, die etwa 99,8 bis 99,9 Gew.-% Aromaten, und etwa 0,1 bis 0,2 Gew.-% Lösungsmittel enthält; dort wird weiter eine Wasserphase gebildet, die etwa 90 bis 98Gew.-% Wasser, etwa 2 bis 10Gew.-% Lösungsmittel und etwa 0,1 bis 0,5 Gew.-% Aromaten enthält. Die Wasserphase kann durch die Leitung 37 zum Wasserbehälter 5t geführt werden. Vorzugsweise wird jedoch alles oder ein Teil der Wasserphase durch die mit Ventil versehene Leitung 38 in die Leitung 32 geführt, um als Raffinatwäsche zu dienen.

Die aromatische Kohlenwasserstoffphase läuft vom Absetzgefäß 36 durch die Leitung 26, wo ein Aromatennebenstrom durch die Leitung 14 entnommen wird, um das aus dem Rückführungsdekanter 29 durch die Leitung 33 kommende Wasser zu waschen. Der Aromatennebenstrom ist ursprünglich ein praktisch reiner Strom von Aromaten, d h. mit einer Reinheit von mindestens 95 Gew.-%; oder, mit anderen Worten, mindestens 95 Gew.-% des Nebenstromes bestehen aus aromatischen Kohlenwasserstoffen. Die Reinheit des Nebenstromes ist vorzugsweise etwa 98%, und für optimale Ergebnisse, d. h. zur Erzielung eines Produktes von höchster Reinheit, beträgt sie etwa 99%. Die Bezeichnung Nebenstrom wurde gewählt, weil die Aromatenmenge, die in die durch Leitung 33 laufende Wasserphase eingeführt wird, sehr gering ist Die im Verfahren verwendete Menge des Nebenstromes 'aus aromatischen Kohlenwasserstoffen liegt zwischen etwa 0,1 und 5 Gew.-% der aromatischen Kohlenwasserstoffe in der Beschickung, vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und 2,0 Gew.-%7 Der Nebenstrom wäscht das Wasser im Extraktor 39 unter Entfernung der geringen Menge an Aliphaten, die für die Wirksamkeit des Verfahrens schädlich ist. Dann wird dieser Aromatennebenstrom vorzugsweise durch Leitung 16 zu Leitung 1 geführt, wo er erneut in die Beschickung eingeführt wird und nochmals in das System läuft; oder er kann auch aus dem System entfernt werden.

In der Praxis wird das Gewicht der gesamten Aromaten durch Analyse einer Probe der Beschickung bestimmt. Die z. B. als Nebenstrom während des Verfahrenszyklus zugefügten Aromaten werden in die

ίο Bestimmung eingeschlossen.

Der Nebenstrom kann auch aus einer anderen Quelle, z. B. als Überkopfprodukt einer (nicht gezeigten) Benzolfraktionicrungskolonne oder aus einer vollständig vom System getrennten Quelle erhalten werden.

Solange der Nebenstrom den oben genannten, hohen Aromatengehalt hat, ist er beim Verfahren der Erfindung zufriedenstellend.

Die vereinigten Ströme aus den Leitungen 33 und 14 laufen in den Waschextraktor 39, der eine einstufige Mischer-Absetzvorrichtung oder eine andere F.xtrak lorform sein kann. Bei Verwendung einer Mischer-Absetzvorrichtung ist es zweckmäßig, eine Aromatenrückführung zu verwenden, die durch Leitung 42 läuft und sich mit den zum Waschextraktor 39 zurückkehrenden Leitungen 33 und 14 trifft. Der nunmehr eine geringe Aliphatenmenge enthaltende Nebenstrom läuft vom Waschextraktor 39 wie oben erwähnt in die Leitung 16.

Das nunmehr von Aliphaten praktisch freie

Rückführungswasser wird aus dem Waschextraktor 39 abgezogen, läuft durch die sich mit Leitung 26 treffende Leitung 43 und betritt den Aromatenextraktor 44, der eine einstufige Mischer-Absetzvorrichtung oder eine andere Extraktorart sein kann. Dieses Rückführungswasser, zusammen mit dem aus der Absetzzone bei einer Mischer-Absetzvorrichtung über die Leitung 45 (die sich mit der Leitung 43 trifft) zurückgeführten Wasser und dem Auffüllwasser aus der Leitung 46 (Quelle nicht gezeigt) berührt das Aromatenprodukt.

das durch die Leitung 26 in den Aromalenextraktor 44 lauft und gewinnt praktisch die gesamte, in den Aromaten verbliebene geringe Lösungsmittelmenge zurück. Dieses Wasser mit dem Lösungsmittel läuft durch die Leitungen 47 und 17 in die Leitung 37 und von

dort in den Wasserbehälter 51. Dieses Wasser kann aber auch wahlweise aus dei Leitung 17 zur Leitung 38 (Verbindungsleitung und Ventil nicht dargestellt) zur Verwendung in der Raffinatwäsche geführt werden Das hochgradig reine aromatische Produkt wird durch die

so Leitung 26 aus dem Verfahren abgezogen.

D'e Entfernung bestimmter Verunreinigungen einschließlich gewisser Aliphaten der Art, Jie sich im System akkumulieren und eine schädliche Wirkung ausüben können, ist vorgesehen. Sie erfolgt, indem man

eine geringe Menge des Wasserkreislaufes abzieht Dazu wird Wasser aus irgendeinem der Dekanter abgezogen und periodisch oder kontinuierlich verworfen. Eine solche Entfernung kann durch die Leitung 48 erfolgea Wie festgestellt wurde, wird dadurch nur ein

geringer Anteil des Lösungsmittels verloren, das jedoch gegebenenfalls zurückgewönnen werden lcana Der abgezogene Wasserstrom kann zwischen etwa 0,25 und T*n^^eW-^%· ^vorz"gsweise zwischen etwa 0,5 und 1.0Gew.-%,desgesamtenWassersiiHSystembetragen.

"S Das gesamte Wasser im System kann leicht bestimmt werden, da die eingeführte Wassermenge kontrolliert ?^ernw^ ^Wobei ^⁰* Wasserverluste durch Mitfühnmg und Störungen berücksichtigt wer-

den müssen.

Das Lösungsmittel kann aus diesem abgezogenen Wasser zurückgewonnen werden, indem man das Wasser durch die Leitung 49 zu der Leitung 53 führt und in den Lösungsmittelregenerator 52 einführt, wo das Lösungsmittel durch Wasserdampfdestillation unter

Vakuum von niedrig und hoch siedenden Verunreinigungen abgetrennt wird. Das Lösungsmittel wird zurückgewonnen und durch die Leitung 54 zum [ixtraktor 3 (Verbindung nicht gezeigt) zurückgeführt; Wasser und Verunreinigungen werden verworfen.

llin/u 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit Siedepunkten zwischen etwa 80 und 175°C aus Gemischen mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen, wobei man

   a) die Beschickung in einer Extraktionszone mit einem Gemisch aus Wasser und einer wassermischbaren organischen Flüssigkeit, mit einem ι ο Siedepunkt von wenigstens etwa 200⁰C und einer Zersetzungstemperatur von wenigstens etwa 225°C als Lösungsmittel und mit rückgeführten Aromaten bei Temperaturen zwischen etwa 100 und 200° C und einem Druck von etwa 53 bis 14 atü in Berührung bringt, um einen Extrakt der hauptsächlich aas aromatischen Kohlenwasserstoffen, Lösungsmittel und Wasser besteht, sowie ein Raffinat, das im wesentlichen aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen besteht, zu erhalten;

   b) den Extrakt in der Schnellverdampfungszone einer aus einer Schnellverdampfungszone und einer Fraktionierungszone bestehenden Destillationskolonne trennt, wobei die Fraktionierungszone mit Hilfe von Wasserdampf betrieben wird, in ein Überkopfdestillat, bestehend aus einer Kohlenwasserstoffphase und einer Wasserphase, sowie einen Aromaten-Seitenstrom, bestehend aus einer Kohlenwasserstoffphase und einer Wasserphase, und außerdem in ein Gemisch aus Lösungsmittel und Wasser als Bodenprodukt zerlegt;

   c) die Kohlenwasserstoffphase des Überkopfdestillats und das Bodenprodukt der Stufe b) in die Extraktionszone zurückführt;

   d) die Wasserphase des Überkopfdestillats, oder wenigstens einen Teil derselben, mit einem Aromaten-Nebenstrom, der wenigstens zu 95 Gew.-% aus aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht und dessen Menge etwa 0,1 bis 5 Gew.-% des Gesamtgewichts der aromatischen Kohlenwasserstoffe in der Beschickung beträgt, wäscht, dabei eine Aromatenphase und eine Wasserphase gewinnt und

   e) die Aromatenphase des Aromaten-Seitenstroms mit der gemäß Stufe d) gebildeten Wasserphase wäscht,

   dadurch gekennzeichnet, daß man das Raffinat mit Verfahrenswasser wäscht und eine Aliphatenphase und eine Lösungsmittel enthaltende Wasserphase herstellt und diese Wasserphase etwa zur Mitte der Extraktionszone zurückführt.