DE2523704A1 - Verfahren zur extraktiven destillation einer mischung aus miteinander mischbaren organischen verbindungen - Google Patents

Description

Extraktive Destillationsverfahren wurden zur Trennung verschiedener Mischung von Komponenten verwendet, die sich nicht dazu eignen, durch übliche Destillation, wie fraktionierte Destillation, getrennt zu werden, besonders, wenn die relativen Flüchtigkeiten der einzelnen Komponenten sehr nahe beieinander liegen oder etwa gleich sind.

Es wurde nunmehr gefunden, daß in einem Verfahren der extraktiven Destillation durch Arbeiten mit zwei flüssigen Phasen in bzw. an den höchsten Böden der Destillationskolonne und durch den Betrieb der Kolonne vorzugsweise bei einem optimalen Rückflußverhältnis der Vorteil erzielt wird, daß man eine erheblich verringerte Rate oder Menge des hoch selektiven Lösungsmittels verwendet. Es wurde ferner gefunden, daß durch dieses Verfahren die Trennung swirk sainkeit bzw. -effizienz durch das Arbeiten mit zwei flüssigen Phasen erhöht wird. Die erzielbaren Vorteile durch Arbeiten in einem extraktiven Destil-

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lationsverfahren mit einem hochselektiven Lösungsmittel unter Zwei-Flüssigkeitsphasen-Bedingungen mit 'geeigneten Rückflußverhältnissen, und vorzugsweise einem optimalen Rückfluß, wurden bislang nicht erkannt.

Es wurde gefunden, daß nach der erfindungsgemäßen Arbeitsweise wirksam und wirtschaftlich eine wirksame Trennung erzielt wird, die bei weitem jegliche möglichen Nachteile der Koexistenz von zwei flüssigen Phasen unter solchen Bedingungen überwiegt. Das Überkopf-Rückflußverhältnis kann zur wirksamen Trennung wie gewünscht eingestellt werden, solange zwei flüssige Phasen aufrechterhalten werden. Vorzugsweise wird das Rückflußverhältnis in der Nähe des Optimums liegen. Obwohl gemäß dem Stand der Technik Verfahren entwickelt wurden, um zwei flüssige Phasen zu vermeiden, wie die Verwendung eines hochselektiven Lösungsmittels und keines Rückflusses an der extraktiven Destillationskolonne, wie z.B. in der US-PS 3 338 824, wurde gefunden, daß das Kombinieren von zwei flüssigen Phasen mit geeignetem Rückflußverhältnis ein wirksames Trennverfahren schafft, das die Gesamtbetriebswirksamkeiten erhöht.

Die Fig. 1 veranschaulicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Trennung von Komponenten aus einem katalytisch gecrackten Gasolin bzw. Benzin, wie in Beispiel 1 beschrieben wird.

Fig. 2 veranschaulicht graphisch Daten, die in Beispiel 1 bei der Trennung von Paraffinen, Olefinen, Naphthenen und Aromaten,mit den Paraffinen und Naphthenen als Saturate (saturates) zusammengenommen^, erhalten werden.

Fig. 3 veranschaulicht graphisch die erhöhte RON und MON als Folge der hohen Aromatenkonzentration, die durch das erfindungsgemäße Trennverfahren, angewandt auf ein C_c- bis C_Q-Reformat bzw. -Reformie-

6 ο

rungsprodukt, erzielt wird.

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Fig. 4 ist eine graphische Darstellung von Daten aus dem Beispiel 2 zur Veranschaulichung von Gesichtspunkten des optimalen Rückflußverhältnisses.

Fig. 5 veranschaulicht Daten aus den Beispielen 4 und 5, um die Erhöhung der Trennwirksamkeiten mit der Erhöhung des Rückflußverhältnisses auf ein maximales oder optimales Verhältnis zu demonstrieren.

In einem Verfahren zur extraktiven Destillation wird ein Agens mit geringer Flüchtigkeit der Mischung von organischen Komponenten, die getrennt werden sollen, zugegeben, wodurch die relativen Flüchtigkeiten der ursprünglichen Komponenten in einem ausreichenden Ausmaß verändert werden, um einen ausreichenden Unterschied der Flüchtigkeiten der Komponenten zu ergeben, derart, daß die Trennung durch Destillation möglich wird. Ein solches Verfahren ist z.B. in"Perry's Chemical Engineering Handbook", 3. Auflage, McGraw Hill Company, 1950, Seiten 634 bis 651 beschrieben.

Das Agens mit geringer Flüchtigkeit, das zugegeben werden soll, wird üblicherweise als "selektives Lösungsmittel" bezeichnet und wird im allgemeinen im Hinblick auf die maximale "Selektivität", die das Agens in der Mischung der zu trennenden Komponenten aufweist, ausgewählt. Selektivität ist ein Ausdruck, der sich auf den Unterschied der Flüchtigkeiten der Beschickungskomponenten bezieht, der durch die Gegenwart des Trennmittels bzw. Trennagens bewirkt wird. Je höher die Selektivität, desto größer ist der sich ergebende Unterschied der Flüchtigkeiten, so daß die Trennung im Hinblick auf die Destillationsböden desto leichter wird. Je geringer die Löslichkeit der Beschickungskomponenten im Trennmittel ist, desto höher ist die Selektivität des Mittels bzw. Agens. Wenn jedoch die Löslichkeiten der Beschickungskomopnenten sehr niedrig sind und somit die Selektivität sehr hoch, war es notwendig, die extraktive Destillationskolonne mit einer außerordentlich großen Menge an selektivem Lösungsmittel zu betreiben, um eine oder mehrere Komponenten aus der Beschikkungsmischung angemessen herauszulösen. Außerordentlich

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große Mengen des Lösungsmittels sind ineffizient und wirtschaftlich unerwünscht.

Das Arbeiten mit zwei flüssigen Phasen wurde als große verallgemeinerte Lehre z.B. in den US-PSen 2 257 283 und 2 501 114 vorgeschlagen. Der Betrieb mit geringeren Mengen eines sehr hochselektiven Lösungsmittels führt zum Betrieb mit zwei unmischbaren flüssigen Phasen, wobei eine flüssige Phase in der Kolonne lösungsmittelreich ist und die andere flüssige Phase relr^Liv ich an Beschickungskomponenten ist.

Abgesehen jedoch von diesen allgemeinen Vorschlägen, gehen alle speziellen Lehren des Standes der Technik dahin, daß ein extraktives Destillationsverfahren und eine Kolonne nicht mit zwei flüssigen Phasen betrieben werden sollten. Im vorstehend genannten '^Chemical Engineering Handbook" wird auf Seite 644 speziell ausgeführt, daß das selektive Lösungsmittel und die Betriebsbedingungen der extraktiven Destillation so gewählt werden sollen, um die Bildung von zwei flüssigen Phasen (Lösungsmittel und Komponenten) in der extraktiven Destillationskolonne zu vermeiden. Es wird dort ausgeführt, daß, wenn ein Lösungsmittel, das zu selektiv ist, eingeführt wird, so daß eine Nicht-Mischbarkeit auftritt, die Flüssigkeiten in der Kolonne aus einer beschickungsreichen Phase und einer lösungsmittelreichen Phase bestehen würden und daß die Konzentration des Lösungsmittels in der beschickungsreichen Phase bzw. in der Phase, die an Beschickungsmaterial reich ist, im allgemeinen unzureichend sein würde, um die Flüchtigkeit der Komponente auf das gewünschte Ausmaß zu unterstützen bzw, zu erhöhen, um die Trennung zu ermöglichen. In der US-PS 3 338 wird ausgeführt, daß, wenn zwei flüssige Phasen bei der Verwendung von selektiven Trennmitteln gebildet werden, eine schlechte Trenneffizienz bzw. -Wirksamkeit erzielt wird.

Die erhöhten Effizienzen bzw. Wirksamkeiten des erfindungsgemäßen extraktiven Destillationsverfahrens jedoch ermöglichen es nunmehr, die Betriebskosten bei der Trennung von Be-

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Schickungen, die zur Zeit durch weniger wirksame Destillationsverfahren getrennt werden, zu verringern und auch neue Trennungen durchzuführen, die bislang mit Hilfe der extraktiven Destillation nicht durchzuführen waren.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt ein Verfahren zur extraktiven Destillation einer Mischung von mischbaren organischen Komponenten, worin mindestens zwei dieser Komponenten relativ nahe beieinanderliegende Flüchtigkeiten aufweisen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Mischung mit einem hochselektiven Lösungsmittel kontaktiert, wodurch der Unterschied der Flüchtigkeiten der genannten Komponenten erhöht wird, und daß man danach die genannte Mischung in Gegenwart des genannten selektiven Lösungsmittels extraktiv destilliert, um ein Überkopf-Produkt zu bilden, das die flüchtigere(η) der genannten Komponenten umfaßt, und ein Bodenprodukt zu bilden, das die weniger flüchtige(n) der genannten Komponenten und das genannte selektive Lösungsmittel umfaßt, daß man das genannte selektive Lösungsmittel von den genannten Bodenprodukten abtrennt und das abgetrennte Lösungsmittel zu der Kontaktierungsstufe als selektives Lösungsmittel recyclisiert, wobei mindestens ein Teil des genannten Überkopf-Produktes bei Rückflußverhältnissen, die ausreichen, um zwei nichtmischbare flüssige Phasen aufrechtzuerhalten, zurückfließen gelassen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner als ein Verfahren beschrieben werden zur Trennung eines Beschickungsstromes, enthaltend zwei oder mehr Komponenten von im wesentlichen identischen Flüchtigkeiten, das die Stufen umfaßt, daß man die genannte Beschickung unter Bedingungen der extraktiven Destillation mit einem selektiven dünnen Lösungsmittel (lean selective solvent), das wirksam ist, die Flüchtigkeiten der genannten Komponenten wesentlich zu ändern, kontaktiert, daß man einen Überkopfstrom aus den flüchtigeren Komponenten und ein Bodenprodukt, das Lösungsmittel und weniger flüchtige Komponenten umfaßt, bildet, daß man über Kopf aus der genann-

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ten Extraktivdestillations-Vorrichtung Dämpfe abzieht, die die flüchtigeren der genannten Komponenten umfassen, daß man mindestens einen Teil des genannten Überkopf-Produktes kondensiert und als Rückfluß der genannten Extraktivdestillations-Vorrichtung in ausreichenden Mengen zurückführt, um in mindestens einem Teil der Destillationsvorrichtung der genannten Extraktivdestillations-Vorrichtung zwei nicht-mischbare flüssige Phasen zu bilden, die eine lösungsmittelreiche Phase und eine Phase, die an der bzw. den flüchtigeren Komponente(n) reich ist, umfassen, daß man den genannten Boden strom in Ströme trennt, die das genannte selektive dünne Lösungsmittel (lean selective solvent) und die genannten weniger flüchtigen Komponenten umfassen, daß man das selektive dünne Lösungsmittel zur genannten Kontaktierungsstufe recyclisiert und mindestens einen Teil der weniger flüchtigen Komponenten zur Kxtraktivdesti11ations-Vorrichtung als Abstreifdampf (stripping vapor) zurückführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt auch ein Verfahren zur wesentlichen Erhöhung der Effizienz eines extraktiven Destillationsverfahrens zur Extraktion mindestens einer organischen Komponente aus einer Mischung von organischen Komponenten, worin die Flüchtigkeiten von mindestens zwei der genannten Komponenten ausreichend nahe beieinanderliegen, um die wirksame Trennung durch fraktionierte Destillation auszuschließen, welches die Stufe der Zugabe zu der genannten Mischung eines selektiven Lösungsmittels, das darin wirksam ist, einen nennenswerten Unterschied der Flüchtigkeiten der genannten Komponenten zu erzeugen, um die Trennung der Komponenten durch extraktive Destillation zu ermöglichen, umfaßt und wobei das extraktive Destillationsverfahren unter Bedingungen und Verhältnissen von Lösungmittel zu Beschickung und Verhältnissen des Überkopf-Rückflusses durchgeführt wird, die es erlauben, zwei flüssige nicht-mischbare Phasen aufrechtzuerhalten, die eine lösungsmittelreiche Phase und den genannten Rückfluß in der extraktiven Destillation umfassen.

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Beispiele für Systeme, worin die Betriebskosten zur Trennung von Beschickungen verringert werden, umfassen die Trennung von Butadien von Butenen und Butanen; die Trennung von Isopren von Amylenen und Pentanen; die Trennung von Benzol, Toluol und Xylolen aus einer Reformatbeschickung, die auch Naphthene und Paraffine bzw. paraffinische Produkte (paraffinics) enthält, und Trennung von Naphthenen, wie Cyclohexan, von Paraffinen mit naheliegendem Siedepunkt, wie -die Hexane.

Bei solchen Trennungen können verringerte Betriebskosten erzielt werden, da weniger Lösungsmittel zirkuliert wird und weniger Böden notwendig sind oder beides, verglichen mit Verfahren nach dem Stande der Technik, worin zwei flüssige Phasen besonders bzw. gezielt vermieden wurden, indem man erhöhte Mengen an hochselektivem Lösungsmittel verwendete oder indem man eine geringere Menge eines weniger selektiven Lösungsmittels verwendete oder indem man Rückfluß in der Kolonne vermied.

Ein Beispiel für neue Trennungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden können, umfaßt die Trennung von C-- bis Cg-Aromaten aus einem Pyrolyse-Gasolin— bzw. -Benzin-Strom, der durch katalytisches oder thermische Cracken von Gasöl oder ähnlichen Beschickungen erhalten wird. Ein solcher Beschickungsstrom enthält C_ß- bis Cg-Olefine,und es wurde bislang festgestellt, daß es nicht möglich war, die Aromaten aus den Olefinen in ausreichend hoher Reinheit, so daß es sich lohnt, abzutrennen. Demzufolge waren die bisherigen Verfahren unwirtschaftlich bzw. verschwenderisch bezüglich der olefinischen Materialien, da es üblich war, eine solche Beschickung zu hydrieren, die Olefine zu Paraffinen umzuwandeln, die dann nachher leicht von den Aromaten abgetrennt werden konnten.

Das erfindungsgemäße neue Verfahren zur extraktiven Destillation wurde in ein Schema zur Trennung von Pyrolyse-Gasolin bzw. -Benzin in verschiedene Komponenten eingefügt. Insbesondere wird das Pyrolyse-Gasolin fraktionierend destilliert, und

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die Mittelfraktion, die C₇- bis C_1n-Kohlenwasserstoffe enthält, wird durch extraktive Destillation in ein Raffinat, das Paraffine, Naphthene und C₇- bis C^-Olefine enthält, und einen Extrakt aus Aromaten und nCg+ -Paraffinen getrennt. Letzterer Strom wird fraktioniert, um Benzol, Toluol, Xylole und einen Strom, enthaltend Cg+ -Aromaten plus nCg+ -Paraffine, zu erhalten. Letzterer Strom wird extraktiv destilliert, um die nCg+ -Paraffine von den Cg+ -Aromaten zu trennen. Gewünschtenfalls kann diese zweite extraktive Destillation am Strom zwischen dem Fraktionator für Toluol und dem Fraktionator für die Xylole durchgeführt werden. Dieses Schema wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Die vorliegende Erfindung kann dazu angewandt werden, um einen Strom aus hochreinen Aromaten von Toluol bis C^₀-ArO-maten aus einer gecrackten Gasolinfraktion abzutrennen, die solche Aromaten enthält, ohne daß es notwendig ist, vorher die Hydrierung durchzuführen, um die Olefine zu beseitigen.

Eine andere Anwendung der Erfindung umfaßt die Behandlung einer katalytisch gecrackten Gasolin- bzw. Benzin-Fraktion mit dem erfindungsgemäßen Zwei-Flüssigkeitsphasen extraktiven Destillationsverfahren zur Entfernung der Masse der Schwefel enthaltenden Verbindungen. Gasolin, das für Kraftfahrzeuge verwendet wird, enthält Schwefelverbindungen. Die Oxydationskatalysatoren, die zur Steuerung der Emissionen verwendet werden, führen zur Bildung von Schwefeloxyden, wie SO₃, und in Gegenwart von Feuchtigkeit zur Bildung von H₂SO^, die schädlich sind. Der Schwefelgehalt von Motortreibstoffen muß auf sehr niedrige Mengen verringert werden und in Zukunft noch darüber hinaus verringert werden, wie z.B. auf 30 bis 1000 ppm. Der meiste Schwefel, der in Motorbrennstoffen anwesend ist, entstammt den katalytisch gecrackten Gasolinfraktionen. Üblicherweise wird heutzutage eine Hydrobehandlung durchgeführt, um Schwefel enthaltende Verbindungen auf ein verträgliches Ausmaß zu entfernen. Bedauerlicherweise führt dies zur Hydrierung von Olefinen auf einen niedrig-

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octanigen Paraffingehalt, wodurch die Gesamt-Octanzahl der Gasolinfraktion verringert wird und ein Reformieren notwendig ist, um die Octanzahl auf ein zufriedenstellendes Niveau zu erhöhen. Viele der anwesenden Olefine wurden in dem Verfahren C₅- bis C₇-Paraffine, die nicht zufriedenstellend reformiert werden können. Anstelle dieser üblichen Verfahrensweise kann die Erfindung dazu verwendet werden, eine Zwei-Flüssigkeitsphasen extraktive Destillation anzuwenden, um ■ die Masse der Schwefelverbindungen mit den Aromaten zu entfernen, und dann einen solchen Strom selektiv hydrozubehandeln. Dabei verbleiben die Olefine im gesättigten Raffinatstrom, wobei demzufolge das Ausmaß jeglicher notwendiger Hydrobehandlung der Olefine verringert wird und auch der sonst notwendige Wasserstoffbedarf beträchtlich verringert wird.

Lösungsmittel, die in der Lage sind, selektiv aromatische Kohlenwasserstoffe aus einer Mischung aus aromatischen und nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffen herauszulösen und zu extrahieren, sind bekannt. Ein bevorzugter Typ von selektiven Lösungsmitteln sind die Verbindungen, die im allgemeinen als diejenigen vom "Sulfolan-Typ" bekannt sind. Das Lösungsmittel vom Sulfolan-Typ besitzt einen fünfgliedrigen Ring, der 1 Schwefelatom und 4 Kohlenstoffatome aufweist, wobei 2 Sauerstoffatome an das Schwefelatom des Rings gebunden sind. Im allgemeinen weisen die Lösungsmittel vom Sulfolan-Typ die Strukturformel

R₁-CH CH-R.

ι\λ—C~ri — C-ri—Ro

auf, worin

R^,, Rp, Ro und R. unabhängig voneinander ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Alkoxyresten mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und Arylalkylresten mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.

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Andere Lösungsmittel, die den Lösungsmitteln vom Sulfolan-Typ analog sind, die in diesem Verfahren verwendet werden können, sind Sulfolene, wie 2-Sulfolen oder 3-Sulfolene, deren Struktur den nachstehenden Formeln II und III entspricht,

⁰V⁰

CH CHp CH CH

!I I I £■ I *-

CH - CH₂ CH = CH

II III

Andere typische Lösungsmittel, die eine hohe Selektivität zur Abtrennung von Aromaten aus nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffen aufweisen und die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen können, sind 2-Methylsulfolan, 2,4-Dimethylsulfolan, Methyl-2-sulfonyläther, n-Aryl-3-sulfonylamin, 2-Sulfonylacetat, Diäthylenglykol, verschiedene Polypropylenglykole, Dimethylsulfoxyd und N-Methylpyrrolidon.

Eine besonders bevorzugte zu verwendende Lösungsmittelchemikalie gemäß der Formel I ist diejenige, in der R., R₂, R^ und R. jeweils ein Wasserstoffatom bedeuten. Die Strukturformel des Sulfolans ist:

CH₂ CH₂ ^IV

ι ι

CH₂ - CH₂

Da diese selektiven Lösungsmittel dem Fachmann geläufig sind und insbesondere die Lösungsmittel vom Sulfolan-Typ Produkte sind, die im Handel in großem Umfang bei der Lösungsmittelex traktion verwendet werden, wird hier auf nähere Einzelheiten diesbezüglich verzichtet.

Die Aromaten-Selektivität von Aromaten-selektiven Lösungsmitteln, wie Sulfolan, kann im allgemeinen durch Zugabe von

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Wasser zu dem Lösungsmittel verstärkt werden. Vorzugsweise enthält das bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendete Lösungsmittel kleine Wassermengen, um die Selektivität der Gesamtlösungsmittelphase für aromatische Kohlenwasserstoffe zu erhöhen, ohne wesentlich die Löslichkeit des Lösungsmittels in den Aromaten zu verringern. Darüber hinaus schafft die Gegenwart von Wasser in der Lösungsmittelzusammensetzung ein relativ flüchtiges Material, welches von dem Lösungsmittel destilliert werden kann, um die letzten Spuren von nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Lösungsmittelstrom durch Dampfdestillation bzw. Wasserdampfdestillation zu verdampfen. Demzufolge enthält eine bevorzugte, im erfindungsgemäßen Verfahren anzuwendende Lösungsmittelzusammensetzung etwa 0,1 bis etwa 20 Gewichts-% Wasser, und besonders etwa 0,5 bis etwa 1 Gewichts-%, je nach dem besonderen verwendeten Lösungsmittel und den Verfahrensbedingungen, bei denen die Lösungsmittelextraktionszone und die extraktive Destillationszone betrieben werden.

Mit oder ohne Wasser kann das Sulfolan-Lösungsmittel zusammen mit anderen Lösungsmitteln verwendet werden, wie Diäthylenglykol und andere Glykole, die Glykoläther, wie Äthylenglykolmonomethyläther und Diäthylenglykolmonomethyläther, Alkohole, wie Methanol, und Ketone, wie Aceton.

Beispiel 1

Zur Veranschaulichung der erhöhten Trennwirksamkeit der Zwei-Flüssigkeitsphasen extraktiven Destillation wurde ein Ganzbereich-katalytisch gecracktes Gasolin (full range catalytically cracked gasoline) fraktioniert, um eine Mittel-Fraktion zu erhalten, die die C^- bis C₁--Kohlenwasserstoffe umfaßte. Die Analysenwerte der Gasolinbeschickung und der Mittel-Fraktion waren wie folgt:

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Tabelle I Analyse der katalytisch gecrackten Gasolin-Fraktionen

Leichte - Schwere Beschickung Fraktion Fraktion

% der Beschickung

Zusammensetzung,

100

18

Mittel-Fraktion

46

Paraffine	)	35,9 )	99,4	20,5	20,0
Naphthene	1	38,1 )		14,3	18,0
Olefine		26,0	0,6	9,1	30,1
Aromaten			56,1	37,9

Es wurde festgestellt, daß der Aromatengehalt der Mittel-Fraktion fast gänzlich aus C₇- bis C₁₀-Aromaten bestand.

Die Mittel-Fraktion wurde mit Hilfe der Zwei-Flüssigkeitsphasen extraktiven Destillation, wie in Fig. 1 veranschaulicht, in ein aromatenreiches Extrakt-(Kessel-) Produkt und ein aromatenarmes Raffinat—(Überkopf-)Produkt getrennt. Die Destillationskolonne 30 besaß einen Durchmesser von 46 cm (18 inches) und enthielt 24 Kontaktierböden vom Ventil-Typ. Die Kohlenwasserstoffbeschickung 21 wurde durch einen Wärmeaustauscher 22 in die Kolonne 30 auf den 10. Boden über Leitung 31 geführt. Dünnes Lösungsmittel(lean solvent) 3 2 wurde dem Kopf der Kolonne zugeführt. Die Überkopf-Dämpfe 33 wurden entfernt, im wassergekühlten Wärmeaustauscher 34 kondensiert, und das Kondensat 23 wurde dem Rückflußakkumulator bzw. -sammler 35 zugeführt. Ein Teil des Überkopf-Kondensats wurde über 36 zum Kopf der Kolonne 30 als Rückfluß zurückgeführt und das meiste des Restes als Raffinat-Produkt 3 7 entfernt. Eine kleine Wassermenge scheidet sich am Boden des Sammlers 35 ab und kann über 38 entnommen werden,wobei das Wasser in das System als Teil des Lösungsmittels eintrat, wie nachstehend beschrieben wird. Die oberen 18 Böden der Kolonne 30, d.h. die Böden Nr. 7 bis Nr. 24, arbeiten als extraktive Destillationsvorrichtung. Die unteren 6 Böden arbeite-

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ten als Lösungsmittel-Abstreifvorrichtung, d.h., das Extrakt-Produkt wurde vom reichen Lösungsmittel abgestreift. Das Extraktprodukt 39 wurde aus der Kolonne 30 im Dampfzustand entfernt und dem Flüssigkeitsabscheidegefäß (liquid knockout vessel) 40 zugeleitet, worin jegliche mitgeführte Flüssigkeit mit Hilfe eines Entnebelungselements (nicht eingezeichnet) ausgeschieden wurde. Die gewonnene Flüssigkeit 42 wurde in die Kolonne 30 zurückgeführt. Die Extraktdämpfe 43 wurden durch den Kondensator 44 geleitet,und das flüssige Kondensat 24 daraus wurde in den Akkumulator-Trenntank 45 geleitet. Im Kondensat 24 geführtes Wasser zusammen mit Wasser aus dem Akkumulator bzw. Sammler 35 setzen sich am Boden des Separators 45 ab und können über 46 zur Rückführung zum Boden der Kolonne 30 entnommen werden. Das flüssige Extrakt-Produkt wurde über 47 aus dem Separator 45 gewonnen.

Die Kolonne 30 wurde durch Recyclisierung eines Teils der Bodenprodukte 25 davon durch die Heizvorrichtung 48, worin eine Verdampfung erfolgt und die Dämpfe über 49 der Kolonne 30 zugeführt werden. Die restlichen Bodenprodukte werden über 32 als dünnes Lösungsmittel zum Kopf der Kolonne 30 recyclisiert. Wasser, das über 46 in den Boden der Kolonne 30 eingeführt wird, wird zum großen Teil über 32 zum Kopf der Kolonne 30 mit dem Lösungsmittel zurückgeführt. Das Einbeziehen einer kleinen Wassermenge in das Lösungsmittel ist manchmal erwünscht, um dadurch die Lösungsmittelselektivität und -löslichkeit einzustellen und somit auch die Trennwirksamkeit, wie nachstehend beschrieben wird.

Die Kolonne 30 wurde bei 1 atm (15 psig) zur Trennung der Beschickung der Tabelle I unter Verwendung von Sulfolan als selektives Lösungsmittel, welches ferner etwa 2,3 Gewichts-% Wasser enthielt, betrieben. Die Betriebsbedingungen der Kolonne sind in der nachstehenden Tabelle II angegeben:

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Tabelle II Betriebsdaten zur extraktiven Destillation der

cn ο co cc

CD O CO

Cr,

- bis

_{1 n} -Fraktion des katalytisch qecrackten Gasolins

Ansatz Nr.

Fließraten, kg/std. (lb/std.) Lösungsmittel (32) Kohlenwasserstoffbeschickung (21) Extraktprodukt (47) Raffinatprodukt (37) Abstreifdampf zum Kessel (46) Wasser mit Extrakt (43) Wasser mit Raffinat (38) Kohlenwasserstoffrückfluß (36)

Rückflußverhältnis, Rückfluß/Raffinat Mol Abstreifdampf/Mol Lösungsmittel Ausbeute der Beschickung als Extrakt, %

Lösungsmittel/Kohlenwasserstoffbeschickung-Verhältnis

Aromatenkonzentration, Gewichts-% Beschickung Extrakt Raffinat

2640 (	ο,	5820)	1601 (	1,	3530)	1293 (2850)	ι	ΓΟ
703 (	ο,	1550)	441	1,	(972)	352 (777)	ιέ	Ol
227	33,	(500)	237	52,	(523)·	227 (501)	ι	Γ-Ο
476 (	3,	1050)	214	3,	(471)	137 (302)		OJ
356		(785)	2 84		(625)	284 (625)		O
268		(590)	254		(560)	261 (575)
88	37,	(195)	29	37,	(65)	23 (50)
383	87,	(844)	222	77,	(490)	154 (339)
13,	80	3,	04	1,12
90	18	1,46
3	7	62,4
76	64	3,67
9	9	37,9
4	1	70,5
0	1	1,8

Tabelle II (Fortsetzung)

76,2

96,5

98,7

Ansatz Nr.

Aromatenrückgewinnung im Extrakt, % Temperaturen, ⁰C (⁰F) Kohlenwasserstoffbe Schickung Lösungsmittelbeschickung Rückfluß Abstreifdampf zum Kessel Kessel Boden 1 Boden 6 Boden 12 Boden 18 Boden 24

Säulendifferentialdruck, g/cm (in H₂O] Wasser im dünnen Lösungsmittel, Gew.-%

Die Analysenwerte der Beschickung, des Raffinats und der Extraktprodukte für die drei Ansätze der Tabelle II sind in der nachstehenden Tabelle III aufgeführt.

153	2	(307)	165	2	(329)	177	2	(350)
134	(273)	130	(267)	118	(245)
134	(273)	"130	(267)	128	(262)
128	(265)	157	(314)	159	(319)
186	(366)	183	(362)	180	(356)
146	(295)	152	(305)	156	(312)
146	(295)	148	(298)	154	(309)
143	(290)	140	(284)	141	(285)
142	(287)	137	(278)	135	(275)
133	(272)	130	(266)	127	(260)
130	(51)	127	(50)	117	(46)
,3	,3	,2

Tabelle III

CD CO -P-CD

Ansatz Nr.

PONA-Analyse, Volumen-% Paraffine Olefine Naphthene Aromaten

Stickstoff

a) Schwefel

a)

ι PP^m , ppm

RON rein (clear)

■^T rein (clear)

MON

Beschickunq	Raff.	Extr.	1300	0	Raff	•	Extr.	1200	Raff.	Extr.
20,6	28,9	3,	103,	7	32,	3	6,0	100,3	34,5	7,7
30,7	40,8	6,	91,	2	44,	7	11,7	88,0	44,1	15,0
13,3	18,0	3,		2	19,	1	5,7	19,6	7,9
35,4	12,3	88,		3,	9	76,6	2,0	69,4
21	13	-		6		-	4	18
646	150 .	9	51		43	888
89,7	81,0	9	79,	6	78,3	98,1
79,2	73,5	72,	8	72,4	85,5

a) Nach sechs Stufen der Wasserwäsche

b) Research-Octanzahl

c) Motor-Octanzahl

απ IV) co

CD -P--

Bezugnehmend auf die Ergebnisse der Tabelle III, ist aus Ansatz Nr. 1 festzustellen, daß der Olefingehalt der Beschikkung von 30,7 Volumen-% auf 6,7 Volumen-% im Extraktprodukt reduziert wurde, während der Aromatengehalt von 35,4 Volumen-% auf 88,2 Volumen-% erhöht wurde. Dies ist eine bemerkenswerte Trennung, wenn man berücksichtigt, daß nur 4 extraktive Destillationsböden unterhalb des Punktes des Eintritts der Beschikkung, nämlich die Böden 6 bis 10, zur Trennung der Aromaten von den Olefinen verwendet wurden.

Bislang wurde es als unmöglich angesehen, Olefine von Aromaten in einer derart weit siedenden Beschickung, wie eine C₇- bis C^-Fraktxon, zu trennen, da die höchstsiedenden C.„-Olefine dazu neigen, etwa dieselbe Flüchtigkeit aufzuweisen wie der niedrxgstsxedende Aromat, Toluol, bei dem üblichen Betrieb der extraktiven Destillation. Es war bislang notwendig, das Problem der Trennung der hochsiedenden Olefine von den niedrigsiedenden Aromaten dadurch zu vermeiden, zu versuchen, daß man die Beschickung hydriert und so die Olefine in Paraffine überführt, was mit dem wirtschaftlichen Verlust an potentiell wertvollen Olefinen verbunden ist.

Die Fähigkeit von SuIfolan, die Trennung zwischen Olefinen und Paraffinen zu bewirken, wird fernerin der Fig. 2 dramatisch veranschaulicht, worin die Daten aus den Tabellen II und III aufgetragen wurden, v/as die Rückgewinnung oder Konzentration in dem Extrakt an einer bestimmten Komponente in Gewichts-% gegenüber der Ausbeute an Beschickung als Extrakt in Gewichts-% wiedergibt. Paraffine und Naphthene werden zusammen als Saturate in der Fig. 2 angegeben. Die Unterschiede · in der Konzentration zwischen Aromaten und Olefinen sind fast so groß wie zwischen Aromaten und Saturaten.

Unter Anwendung der erhöhten Trennwirksamkeit des Zwei-Flüssigkeitsphasen extraktiven Destillationsverfahrens wird es .somit ermöglicht, Olefine von Aromaten, wenn beide in einem

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innerhalb eines weiten Bereiches siedenden Strom enthalten sind, zu trennen.

Bezugnehmend auf Fig. 1 und die in Ansatz A angewandten Betriebsbedingungen, wie sie in Tabelle II aufgeführt sind, ist festzustellen, daß die Fließrate von Lösungsmittel, SuIfolan plus Wasser 32, zum Kopf der Kolonne 30 2640 kg (5820 pounds) pro Stunde betrug. Die Rate des Flusses des Rückflusses 36 zum Kopf der Kolonne 30 betrug 3 83 kg (844 pounds) pro Stunde.

Gemäß dem Stand der Technik wäre es notwendig, ausreichend Lösungsmittel dem Kopf der extraktiven Destillationskolonne zuzuführen, um wirksam den ganzen Rückfluß zu lösen. Es ist jedoch klar, daß im erfindungsgemäßen Verfahren 2640 kg (5820 pounds) SuIfolan, die 2,3 Gewichts-% Wasser enthalten, nicht 383 kg (844 pounds) des Rückfluß-Kohlenwasserstoffs der in Tabelle III angegebenen Zusammensetzung für das Raffinat für Ansatz Nr. 1 vollständig lösen können. Demzufolge stiegen zwei flüssige Phasen, eine lösungsmittelreiche und eine kohlenwasserstoffreiche, in der Kolonne 30 ab. Jeglicher mögliche unerwünschte Effekt auf die Trennwirksamkeit auf Grund der Anwesenheit der zweiten Flüssigkeitsphase, wie gemäß dem Stand der Technik gelehrt wird, war bei weitem aufgewogen durch die durch Verwendung eines hochselektiven Lösungsmittels erzielte erhöhte Trennwirksamkeit, ebenfalls wie gemäß dem Stand der Technik gelehrt wird. Die Zunahme der erzielten Effizienz durch Verwendung eines hochselektiven Lösungsmittels wurde demonstriert, um jegliche mögliche Abnahme der Effizienz auf Grund der Anwesenheit einer zweiten Flüssigkeitsphase mehr als zu überwinden.
Beispiel 2

Zur Veranschaulichung einer anderen Trennwirksamkeit der Zwei-Flüssigkeitsphasen extraktiven Destillation wurde eine Reformat-Fraktion, enthaltend C,- bis C^-Aromaten, Benzol bis Xylole zusammen mit Paraffinen und Napnthenen mit demselben

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Siedebereich, in derselben Kolonne,wie sie in Beispiel 1 verwendet wurde, getrennt. Die Zusammensetzung dieser Beschikkung war wie folgt:

Beschickungskomponenten Gewichts-%

Propan + Butane 0,05

Pentane 0,15

n-Hexan 5,1

andere Hexane 6, 2

Heptane 30,0

Octane 27,8 Nonane + Decane 0, 87

Benzol 3, 8

Toluol 23,4 Äthylbenzol 1,00

p-Xylol 0,45

m-Xylol 1,02

o-Xylol 0,11

Cg+ -Aromaten Spuren

Die vorstehende Beschickung wurde in derselben Kolonne,wie in Beispiel 1 beschrieben, unter Verwendung !von Sulfolan plus etwa 2 Gewichts-% Wasser als selektives Lösungsmittel getrennt, wobei ein konstantes Lösungsmittel-zu-Beschickung—Verhältnis von 2,43 kg/kg, ein Kolonnendruck von 1 atm (15 psig) angewandt wurden und verschiedene Rückflußverhältnisse verwendet wurden, wie sie in der nachstehenden Tabelle IV der Betriebsergebnisse aufgeführt sind« Es wurde eine konstante Lösungsmittelrate von 2472 kg (5450 Ib.) pro Stunde verwendet, während die Rückflußrate von 268 bis 535 kg (590 bis 1180 Ib.) pro Stunde variiert wurde, um das optimale Rückflußverhältnis zu ermitteln. Unter allen Bedingungen jedoch war die Lösungsmittelrate nicht ausreichend, um den ganzen Rückfluß zu lösen, und daher stiegen zv/ei Flüssigkeits-Phasen in der Kolonne ab.

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Tabelle IV

Betriebsdaten für die Aromatenextraktion aus einer C^- bis Cg-Reformatfraktion

cn
O
to
cc

Ansatz Nr.

Fließraten, kg/std.
(Ib/Std.)

Lösungsmittel (32)

Kohlenwasserstoff-Beschickung (31)

Extrakt (47)
Raffinat (37)

Abstreifdampf
' zum Kessel (46)

Wasser mit
Extrakt (43)

Wasser mit
Raffinat (38)

Rückfluß (36)

2472 (5450)

1016 (2240)

347 (765)

669 (1475)

227 (500)

184 (405)

43 (95)

268 (590)

2472
(5450)

1016
(2240)

347
(765)

669
(1475)

227
(500)

184
(405)

43
(95)

401
(885)

2472 (5450)

1016 (2240)

347 (765)

669 (1475)

238 (525)

188 (415)

50 (110)

535 (1180)

2472 (5450)

1016 (2240)

347 (765)

669 (1475)

227 (500)

188 (415)

39 (85)

268 (590)

2472 (5450)

1016 (2240)

347 (765)

669 (1475)

227 (500)

184 (405)

43 (95)

401 (885)

2472 (5450)

1016 (2240)

347 (765)

669 (1475)

231 (510)

184 (405)

48 (105)

535 (1180)

2472
(5450)

1016
(2240)

347
(765)

669
(1475)

231
(510)

184
(405)

48
(105)

535
(1180)

2472 (5450)

1016 (2240)

347 (765)

669 (1475)

231 (510)

188 (415)

43 (95)

401 (885)

2472 (5450)

1016 (2240)

347 (765)

669 (1475)

231 (510)

193 (425)

39 (85)

. (590)

Tabelle IV (Fortsetzung)

Ansatz Nr.

Rückflußverhaltnis
Rückfluß/Raffinat
kg/kg (lb/lb) 0,40 0,60 0,80 0,40 0,60 0,80 0,80 0,60 0,40

Verdampfte

Beschickung, % 55 55 55 66 67 67 82 84 84

Ausbeute der Been Schickung als
° Extrakt, Gew.-% 34,1 34,1 34,1 34,1 34,1 34,1 34,1 34,1 34,1

oo Aromatenkonzentra-
*- tion, Gewichts-%

^ Beschickung 34,2 34,6 34,6 34,6 35,1 34,8 33,9 34,8 34,5 Extrakt 91,5 93,2 91,8 91,6 92,5 90,9 91,9 93,3 91,8

<° Raffinat 5,8 5,1 5,6 5,2 4,9 5,4 5,5 5,0 5,6

Aroma tenrückgewinnung im Extrakt, Gew.-% 89,3 90,4 89,6 90,1 90,7 89,7 89,7 90,7 89,4

Tabelle IV (Fortsetzung)

	An sat1/ Wr.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	I
	Temperaturen, °C (°F)										f\j ru
	Kohlenwasserstoff-	126	126	126	129	128	129	131	131	131	I
	beschickung	(258)	(258)	(259)	(264)	(263)	(264)	(267)	(268)	(267)
	Lösungsmittel	114	114	115	114	116	114	114	115	114
	beschickung	(238)	(238)	(239)	(237)	(240)	(238)	(238)	(239)	(238)
	Rückfluß	114	114	114	114	115	114	114	116	116
		(238)	(238)	(238)	(238)	(239)	(238)	(238)	(240)	(240)
	Abstreifdampf	16 9	16 8	16 8	16 7	16 7	16 8	168	16 8	16 8
on	zum Kessel	(336)	(335)	(334)	(333)	(333)	(334)	(334)	(334)	(334)
ο	Kessel	183	185	183	189	184	184	185	184	184
CXj 00		(362)	(365)	(361)	(364)	(363)	(363)	(365)	(363)	(363)
■«>·	Boden 1	146	144	142	148	146	145	147	149	151
CO >N>		(294)	(292)	(288)	(298)	(295)	(293)	(296)	(300)	(303)
O	Boden 6	138	136	133	139	138	136	140	142	142
««α to		(280)	(276)	(271)	(282)	(280)	(277)	(284)	(287)	(288)
VbS N)	Boden 12	121	119	119	122	120	121	121	121	123
		(250)	(246)	(246)	(251)	(248)	(250)	(250)	(250)	(253)
	Boden 18	119	117	117	119	117	117	117	117	119
		(247)	(242)	(242)	(247)	(242)	(242)	(243)	(243)	(247)
	Boden 24	113	113	113	114	114	112	113	114	114
		(236)	(236)	(236)	(237)	(237)	(234)	(236)	(238)	(237)
	Sdulendifferen tial-	123	127	132	127	127	132	132	132	124
	druck, g/ctn^ (in HpO)	(48)	(50.)	(52)	(50)	(50)	(52)	(50)	(50)	(49)

Wasser im dünnen Lösung smittel, Gew.-%

2,2 2,1

2,1

2,3

2,3 2,2 2,5 2,9

Die Research— und Motor-Octan-Ergebnisse sind in Fig. 3 aufgetragen, worin die erhaltenen reinen Octanwerte gegen die Aromatenkonzentration, Gewichts-% aus den vorstehenden Ergebnissen, aufgetragen sind.

Die Überprüfung der Ergebnisse zeigt, daß ein Extraktprodukt mit einem Aromatengehalt von 90,9 bis 93,3 Gewichts-% von einer Beschickung, die nur etwa 35 Gewichts-% Aromaten enthält, erhalten wurde unter Verwendung von nur 4 Fraktionierungsböden zwischen dem Punkt des Eintritts der Beschickung in die Kolonne und dem Punkt der Entnahme des Extraktprodukts, die identisch waren mit denjenigen, die in Beispiel 1 beschrieben wurden und in Fig. 1 veranschaulicht sind.

Daß ein optimales Rückflußverhältnis für den Betrieb einer extraktiven Destillation existiert, wird durch Auftragen der Daten aus der Tabelle IV als Fig. 4 veranschaulicht. Die Daten veranschaulichen so, daß die maximale Reinheit und Rückgewinnung von Aromaten in dem Extraktprodukt mit einem Rückflußverhältnis von etwa 0,5 bis 0,7, vorzugsweise 0,6, erzielt wurde. Bei höheren und niedrigeren Rückflußverhältnissen nahmen sowohl die Reinheit als auch die Rückgewinnung ab. Bei allen getesteten und aufgetragenen Rückflußverhältnissen gingen zwei Flüssigkeitsphasen in der Kolonne nieder. Nur durch Verringerung des Rückflußverhältnisses auf einen Wert weit unter 0,4 würde die Kolonne mit einer flüssigen Phase (Lösungsmittel) betrieben werden, jedoch auch bei einer erheblich geringeren Rückgewinnung und Reinheit an aromatischem Produkt.

Beispiel 3

Um die erzielbare erhöhte Reinheit des aromatischen Produktes unter Verwendung mehrerer Fraktionierungsböden zu demonstrieren, wurde dieselbe Beschickung wie in Beispiel 2 dem Boden Nr. 14 in der Kolonne anstatt dem Boden Nr. 10 gemäß den Ansätzen des Beispiels 2 zugeführt, und es wurde eine Reihe von Tests durchgeführt mit 8 Böden zwischen dem Punkt des Eintritts der Beschickung und der Entnahme des Extraktproduktes anstelle von nur 4 Böden gernäß den Ansätzen des Beispiels 2. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle V angegeben.

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Tabelle V

Betriebsdaten zur Extraktion von hochreinen Aromaten aus einer CV- bis Co-Reformatfraktion

O CD OO -P-CO •»v O

CO ISJ

Ansatz Nr.

Fließraten, kg/std, (Ib/Std.) Lösungsmittel (32)

Kohlenv/asserstof fbeschickung (31)

Extrakt (47) Raffinat (37)

Abstreifdampf zum Kessel (46)

Wasser mit Extrakt (43)

Wasser mit Raffinat (45)

Rückfluß (36)

Ruckflußverhaltnis Rückfluß/Raffinat kg/kg (lb/lb)

Verdampfte Beschikkung, Gewichts-% Ausbeute der Beschickung als Extrakt, Gew.-%

11

12

14

15

2971
(6550)

1016
(2240)

322
(710)

694
(1530)

227
(500)

184
(405)

43
(95)

401
(885)

2971
(6550)

1012
(2230)

299
(660)

712
(1570)

227
(500)

179
(395)

48
(105)

399
(880)

2971 (6550)

1012 (2230)

295 (650)

717 (1580)

227 (500)

184 (405)

43 (95)

268 (590)

2971 (6550)

1012 (2230)

295 (650)

717 (1580)

227 (500)

178 (390)

50 (110)

535 (1180)

2971 (6550)

1012 (2230)

295 (650)

717 (1580)

227 (500)

166 (365)

61 (135)

717 (1580)

0,60 0,58 0,56 9,37 0,75 1,0 70 70 70 70 70

34,1 31,7 29,6 29,1 29,1 29,1

cn ro co -j

Tabelle V (Portsetzung)

cn ο co oo *» co

Ansatz Nr. Aromatenkonzentration, Gew.-%

Beschickung

Extrakt

Raffinat

Aromatenrückgewinnung im Extrakt, Gewichts-%

Temperatur, ⁰C (⁰F)

Kohlenwasserstoffbeschickung

Lösungsmittelbeschickung

Rückfluß

Abstreifdampf 7.um Kessel

Kessel Boden

10	11	8	12	13	9	14	7	15
34,0	33,	8	32,9	32,	6	32,	0	33,3
92,0	96,	9	99,0	98,	2	99,	3	97,4
4,4	4,	6,3	6,	6,	7,0

91,8 90,2 86,7 86,8 86,8 85,2

127 (261)	128 (263)	128 (263)	128 (262)	128 (263)	127 (261)
115 (239)	114 (238	114 (238)	114 (238)	114 (238)	114 (238)
115 (239)	115 (239)	114 (238)	115 (239)	114 (238)	116 (240)
16 8 (334)	16 8 (334)	16 7 (333)	16 7 (333)	16 8 (334)	166 (330)
184 (364)	184 (363)	183 (362)	184 (363)	184 (363)	183 (361)
113 (236)	113 (236)	114 (237)	113 (236)	113 (236)	112 (234)

NJ CjO

Tabelle V (Fortsetzung)

Ansatz Nr. 10 11 12 , 13 14 15

Säulendifferentialdruck, 137 140 137 142 147 16O

g/cm² (in H^O) (54) (55) (54) (56) (58) (63)

Wasser im dünnen Lösungsmittel, Gewichts-% 2,5 2,2 2,3 2,0 2,3 2,2

_o Extraktzusammensetzung,Gew.-%

°£ C₆-Paraffine

to C^-Paraffine

ο Co-Isoparaffine

⁴⁰ Normal-Octan

Benzol Toluol Äthylbenzol

p-Xylol 1,9 2,1 2.2 2.3 2.3 2.4 Ni

m-xyioi 4,5 5,0 5,3 5,2 5.4 5.3 f°

o-Xylol

^C9~

0,02	—	—	-	0,05	-
0,60	0,20	0,07	0,14	0,05	0,08
5,3	2,3	0,75	1,1	0,79	1,9
2,0	0,72	0,14	0,22	0,11	0,65
7,7	7,4	6,0	7,1	5,5	4,0
71,2	74,7	77,5	76,1	78,0	77,9
3,4	3,7	3,9	3,9	4,0	4,0
1,9	2,1	2,2	2,3	2,3	2,4
4,5	5,0	5,3	5,2	5,4	5,3
1,1	1,2	1,3	1,2	1,3	1,3
2,2	2,7	2,8	2,8	2,5	2,5

Die Daten der Tabelle V veranschaulichen, daß ein Extraktprodukt, enthaltend soviel wie 99,0 Gewichts-% Aromaten,im
Ansatz 14 aus einer Beschickung erhältlich ist, die nur
32,7 Gewichts-% Aromaten enthält, indem man nur 8 Fraktionierungsböden zwischen dem Punkt des Eingangs der Beschickung und der Entnahme des Extraktproduktes verwendet und indem man mit einem hochselektiven Lösumgsmittel, SuIfolan plus Wasser, unter optimalen Ruckflußbedxngungen und in Anwesenheit von zwei Flüssigkeitsphasen im Kopf des Fraktionators arbeitet. Es sei auch darauf hingewiesen, daß das optimale Rückflußverhältnis mit Einstellung des Beschickungspunktes der Beschickung in einem großen Bereich, wie 0,3 bis 1,1, variierte.

Beispiel 4

Zur weiteren Veranschaulichung der Wirksamkeit der Zwei-Flüssigkeits—Phasen-extraktiven Destillation zur Trennung von Diolefinen - eine Trennung, die schwerer ist als die Trennung von Aromaten von Olefinen und Paraffinen - wurden Mischungen von Butadien und Buten—1 unter Verwendung von Mischungen von SuI-folan und Methylcarbitol als selektives Lösungsmittel getrennt. Die extraktive Destillationskolonne besaß einen Durchmesser
von 10 cm (4 inches), enthielt 37 Böden vom Sieb-Typ mit einer offenen Fläche von 29,7 % und war im übrigen ähnlichder größeren Kolonne gemäß Fig. 1. Die Wirksamkeit der extraktiven Destillationskolonne in diesen Versuchsreihen wurde als ".Trennfaktor" ausgedrückt, berechnet aus den Zusammensetzungen der Überkopf-Produktes (OH) und Kessel-Produktes (KP) wie folgt:

_m r-ix. Buten-1 in OH Butadien in KP Trennfaktor = *

Zur Veranschaulichung: In einem Test betrug die Überkopf-Zusammensetzung 70,7 Gewichts-% Buten-1 und 29,3 Gewichts-% Butadien, während die Kesselprodukt-Zusammensetzung 19,1 Gewichts-% Buten-1 und 80,9 Gewichts-% Butadien betrug.

Der Trennfaktor für die Kolonnenwirksamkeit wird wie folgt
berechnet:

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— do —

Trennfaktor = ~*-j χ ||^-| = 10,2

Der Trennfaktor nimmt selbstverständlich zu.in dem Ausmaß, wie das Ausmaß der Trennung in der Kolonne zunimmt, und würde den Wert Unendlich erreichen, wenn man über Kopf reines Buten-1 und als Bodenprodukt reines Butadien erhält.

Die in den ersten Testreihen erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VI zusammengefaßt.

Tabelle VI Trennung von Butadien und Buten-1

Lösungsmittel: 48 Gew.-% Sulfolan

48 Gew.-% Methylcarbitol 4 Gew.-% Wasser

Beschickungs- Lösungsm.: Rückfluß Zusammenset- Beschick.- verhältnis Ansatz zung, Gew.-% Verhältnis kg(Ib)Rückfl./

Nr. Butadien kq/kqCLb/lb) kg (Ib )OH-Prod. Trennfaktor

1.	60,6	7,0	1,00	7,97
2	60,9	7,0	0,57	7,69
3	53,9	7,0	1,57	5,61
4	54,3	7,0	2,21	6,99
5	54,1	7,0	2,60	7,85
6	53,8	77O	3,14	10,09
7	53,4	7,0	3,79	7,00

Die vorstehenden Daten werden in Fig. 5 aufgetragen, wobei neben jedem experimentellen Punkt die Ansatz-Nr. aufgeführt ist. Unter Außerachtlassung der Ansätze 1 und 2 zeigen die Daten die charakteristische Zunahme der Kolonnen-Trennwirksamkeit, aufgetragen als Trennfaktor, mit Zunahme des Rückflußverhält— nisses von etwa 1,5 auf etwa 3, wo die Wirksamkeit einen Peak erreicht. Das breite erwünschte Verhältnis mit dieser Beschikk.ung und diesen Trennbedingungen hinsichtlich Temperatur, LösungsmittelverhMltnissen und ähnlichem scheint bei etwa 2,9 bis 3,2 zu liegen. Die Anwendung eines zusätzlichen

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Rückflusses, wie ein Rückflußverhältnis von 3,79, jenseits des Optimums, führt zu einer Wirksamkeitsabnahme. Es ist zur Zeit nicht bekannt, warum die Ansätze 1 und 2 unerwartet hohe Wirksamkeiten aufweisen.

Der Betrieb der Kolonne mit diesem System unter Verwendung eines Rückflußverhältnisses von mehr als etwa 2 bewirkt die Anwesenheit von zwei flüssigen Phasen im oberen Teil bzw. im Kopf der Kolonne, und daher veranschaulichen die Daten und die Fig. 5 die hohe erzielbare Trennwirksamkeit, wenn man beim optimalen Rückflußverhältnis von etwa 3 arbeitet, selbst wenn zwei flüssige Phasen anwesend sind.

Beispiel 5

Es wurden andere Testreihen mit einer anderen Butadienkonzentration in der Beschickung und einem anderen Lösungsmittel-zuBeschickung-Verhältnis durchgeführt, und die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VII aufgeführt.

Tabelle VII Trennung von Butadien und Buten-1

Lösungsmittel: 48 Gew.—% Sulfolan

48 Gew.-% Methylcarbitol 4 Gew.-% Wasser

Ansatz Nr.	BeschickungS- Zusammensetzg ., Gew.% Butadien	Losungsm.: Beschick,- · Verhältnis kq/kgClb/lb)	Rückfluß verhältnis kg(Ib)Rückf1./ kq(lb)0H-Prod.	Trennfaktor
8	29,9	5,5	0,45	3,51
9	30,1	5,5	0,85	3,97
10	29,7	5,5	1,14	4,33
■ 11	29,9	5,5	1,75	4,02

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Die vorstehenden Daten, ebenfalls in Fig. 5 aufgetragen, ergeben eine maximale Wirksamkeit bei einem Rückflußverhältnis von etwa 1,2, wobei zwei flüssige Phasen im oberen Teil bzw. im Kopf der Kolonne anwesend waren.

Es ist festzustellen, daß das optimale Rückflußverhältnis von etwa 1 in Beispiel 5 sich beträchtlich vom optimalen Rückflußverhältnis von etwa 3,2 des Beispiels 4 unterscheidet. Dies beruht auf dem beträchtlichen Unterschied der Beschickungszusammensetzung der beiden Beispiele. Es existiert ein optimales Rückflußverhältnis für jeden Satz von Betriebsvariablen der extraktiven Destillationskolonne, jedoch ändert sich dieses, wenn eine oder mehrere der anderen Variablen, wie die Beschickungszusammensetzung, das Verhältnis von Lösungsmittel zu Beschickung, das Lösungsmittel selbst usw., variiert werden.

Beispiel 6

In anderen Testreihen wurde das Butadien-Buten-1-System unter Verwendung einer Mischung aus 58 Gewichts-% Sulfolan, 38,5 Gewichts-% Methylcarbitol und 3,5 Gewichts-% Wasser als Lösungsmittel getrennt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle VIII aufgeführt.

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Tabelle VIII Trennung von Butadien und Buten-1

Lösungsmittel: 58 Gew.-% Sulfolan

38,5 Gew.-% Methylcarbitol 3,5 Gew.-% Wasser

Lösungsm.: Rückfluß-

Beschickungs- Beschick.- verhältnis

Zusammensetzg., Verhältnis kg(lb)Rückfl./

Gew.-% Butadien kg/kg(lb/lb) kg(Ib)OH-Prod. Trennfaktor

12 48,1 8,0 1,0 5,98

13 47,8 8,0 1,5 6,43

14 46,6 8,0 2,6 9,86

15 47,1 8,0 3,3 9,86

16 46,9 8,0 3,8 13,3

17 45,6 8,0 4,1 10,4

18 45,4 8,0 3,8 13,3

19 45,9 8,0 3,8 11,9

Beispiel 7

Es wurden zusätzliche Tests wie in Beispiel 6, jedoch bei einem niedrigeren Verhältnis von Lösungsmittel zu Beschickung, durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle IX aufgeführt.

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Tabelle IX Trennung von Butadien und Buten-1

Lösungsmittel: 58 Gew.-% Sulfolan

38,5 Gew.-% Methylacrbitol 3,5 Gew.—% Wasser

Beschickungs— Zusammensetzg., Gew.-% Butadien

45,3 46,4 48,.7 48,6 48,2 47,8 47,0

Lösungsm.: Beschick.— Verhältnis kg/kg(lb/lb)

7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0

Rückflußverhältnis
kg(lb)Rückfl./
kg(lb)0H-Prod.

Trennfaktor

0,9
1,8
2,6

1,5
3,3
3,8

4,9 5,2 6,7 6,4 6,4 8,6 6,4

Die Daten der Tabelle III werden ebenfalls in Fig. 5 aufgetragen und zeigen ebenfalls einen Trennwirksamkeits-Peak bei optimalen Rückflußverhältnissen in Gegenwart von zwei flüssigen Phasen.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zur extraktiven Destillation einer Mischung aus miteinander mischbaren organischen Verbindungen, indem man in einer extraktiven Destillationskolonne die Mischung mit einem selektiven Lösungsmittel in Kontakt bringt, wobei der Unterschied der Flüchtigkeiten der Verbindungen erhöht wird, und diese Mischung in Gegenwart des selektiven Lösungsmittels destilliert, wobei ein Überkopf-Strom, der die fluchtigere(n) der genannten Verbindungen umfaßt, und ein Bodenstrom, der die weniger f lüchtige(n) der genannten Verbindungen und das selektive Lösungsmittel umfaßt, gebildet werden, und mindestens einen Teil des Überkopf-Stromes unter Bildung eines Rückflußstromes,der zur Kolonne zurückgeführt wird, kondensiert, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rückflußverhältnis se einstellt, daß man zwei nicht-mischbare flüssige Phasen nur im oberen Teil der Kolonne aufrechterhält, wobei die beiden nicht-mischbaren flüssigen Phasen eine Lösungsmittel-reiche Phase und eine an Beschikkungskomponenten reiche Phase sind.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückflußverhältnis im wesentlichen ein optimales ist.

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