DE2648638A1

DE2648638A1 - Verfahren zur erhoehung der ausbeute an aromaten bei der extraktiven destillation

Info

Publication number: DE2648638A1
Application number: DE19762648638
Authority: DE
Inventors: Kamar Oercy John; Eckart Dr Mueller
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1976-10-27
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1978-05-03
Also published as: NL183936B; TR19830A; NL183936C; JPS5356622A; GB1588646A; BE860158A; PT67190B; FR2371401A1; FR2371401B1; NL7710105A; IT1087179B; ES463576A1; PT67190A

Description

Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute an Aromaten "bei der extraktiven Destillation

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute an Aromaten und gleichzeitiger Verringerung des lösungsmittel— gehalts im Raffinat "bei der Gewinnung Tön Reinaromaten bei der extraktiTen Destillation.

Zur Verbesserung der Ausbeute an Extrakt und zur Erzielung einer höheren Reinheit an Endprodukt bei der extraktiTen Destillation ist es bekannt_f ein für die zu gewinnenden Stoffe selektrres Lösungsmittel in einem Strom oder in mehreren Teilströmen dem in einer Destillationskolonne aufsteigenden dampfförmigen Einsatzgemisch so entgegenzuführen, daß man die Temperatur des auf einen oberen Boden aufgegebenen Teilstroms des Lösungsmittels niedriger hält als die Temperatur des oder der auf einen tieferen Boden aufgegebenen Teilströme des Lösungsmittels und daß man das auf den Kolonnenkopf zurückgeführte Destillat mindestens teilweise durch kaltes Lösungsmittel ersetzt (DT-OS 22 60 387)«

Es ist ferner bekannt, daß sich die Wiedergewinnung τοη Lösungsmittel aus dem Raffinat einer ExtraktiTdestillation durch Destillation des Raffinats Tereinfachen und bezüglich des Wärmebedarfs Terbilligen läßt, wenn das Kopfprodukt der ExtraktiTdestillation dampfförmig einer Destillationskolonne in mittlerer Höhe zugeführt wird, daß als kondensiertes Kopfprodukt dieser Destillation lösungsmittelsfreies Kondensat gewonnen und tei3

809818/0099

ORIGINAL INSPECTED

— Ό? —

weise als Rücklauf auf die Destillationskolonne zurückgeführt wird, und daß aus dem beheizten Sumpf der Destillationskolonne raffinatfreies Lösungsmittel entnommen und auf die Extraktivdestillation zurückgeführt wird (DT-OS 21 39 146).

Bei diesen bekannten Verfahren muß von den in der Extraktivdestillationskolonne hochsteigenden Dämpfen auf dem Lösungsmittelzulaufboden so viel kondensiert werden, daß die Menge der nicht kondensierten Dämpfe genau der Menge- des abzuziehenden Raffinates entspricht. Diese Kondensation wird dadurch erreicht, daß das Lösungsmittel mit tieferer Temperatur aufgegeben wird als der Temperatur, die auf dem Lösungsmittelzulaufboden herrscht. Die unvermeidlichen Schwankungen einer technischen Anlage führen dazu, daß die Menge des abgezogenen Raffinates ebenfalls Schwankungen unterworfen ist. Wird bei diesen Schwankungen die Menge des abgezogenen Raffinats geringer als' die Menge der im Einsatzprodukt enthaltenen Nichtaromaten, so können die überschüssigen Nichtaromaten nur zusammen mit den Reinaromaten die Extraktivdestillationskolonne verlassen. Der Anteil der nichtaromatischen Verunreinigungen in den Reinaromaten wird dann um ein Vielfaches höher als den üblichen Anforderungen entspricht, obwohl Lösungsmittelumlauf, Wärmezufuhr und Bodenzahl für die Erzielung der üblichen Reinheitsanforderungen von z. B. 500 ppm Nichtaromaten im Reinbenzol ausreichen würden.

Um das zu vermeiden, müssen so viel Aromaten im Raffinat belassen werden, daß auch bei Mengenschwankungen der Kopfdämpfe immer mindestens so viel Raffinat abgezogen wird wie Nichtaromaten im Einsatzprodukt enthalten sind. Dadurch entsteht ein unerwünschter Verlust an Aromaten im Raffinat. Will man diesen Verlust vermeiden und gibt den Überschuß an Kopfdämpfen als Rücklauf auf den Kolonnenkopf zurück, so entsteht ein anderer Nachteil: Die Böden, auf denen das Lösungsmittel vom Raffinat abge-

809818/0099 ORIGINAL INSPECTED

— -3- —

trennt wird_f 'bewirken gleichzeitig eine Konzentratiorisänderung der verschieden hoch siedenden Nichteromaten, derart» daß die am höchsten siedenden Ni ent aromaten "bei dem lösungsmittel verbleiben, das aus dem Raffinat entfernt und wieder in die Extraktivdestillationskolonne zurückgeführt wirdc Die^se am höchsten siedenden Nichtaromaten sind jedoch am schwierigsten aus dem Reinaromat abzutrennen so daß ein solcher Rücklauf, der die Ausbeute verbessert, gleichzeitig die Reinheit verschlechtert «.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, daß das Lösungsmittel, das aus den Kopf dämpf en der Extraktiv-destillationskolonne in einer Seitenkolorme abgetrennt wird, völlig von Kohlenwasserstoffen befreit werden soll. Dadurch muß es bis an seinen Siedepunkt erhitzt werden, und es ist nicht möglich, die Wärme auszunutzen, die in dem heißen Lösungsmittel enthalten ist, das von der Lösungsmittelstripperkolonne kommt. Schon mit einem Gehalt von 15 % Kohlenwasserstoffen kann die Siedetemperatur des Sumpfproduktes der Seitenkolonne um 50 gesenkt werden, bei 50 % Kohlenwasserstoffen beträgt die Temperaturerniedrigung sogar 100 ⁰C.

Außerdem wurde überraschend gefunden, daß bei einem Anteil von über 50 % Lösungsmittel im Sumpfprodukt der Seitenkolonne nicht die am höchsten siedenden Nichtaromaten sondern der Aromat am stärksten gegenüber der Zusammensetzung des Raffinats angereichert wird. So ist die Rückführung schwer abtrennbarer Nichtaromaten sehr gering, während andererseits sogar noch eine kleine Ausbeuteverbesserung des Aromats erreicht werden kann.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und einen Überschuß an Kopfdämpfen über die vorgesehene Raffinatmenge in die Extraktivdestillation zurückzuführen, ohne

80981 8/0099

η.

da"bei eine Anreicherung der höher siedenden Nichtaromaten über ihre Konzentration im Raffinat hinaus zu bewirken. Außerdem soll durch die Erfindung für die Abtrennung des Lösungsmittels aus dem Raffinat die Wärme ausgenutzt werden, die in dem heißen Lösungsmittel enthalten ist, das τοη der Stripperkolonne kommt.

Diese Aufgabe wird erfindiragsgemäß dadurch gelöst, daß man die extraktive Destillation so durchführt, daß man

a) das aus Aromaten und Nichtaromaten bestehende zu trennende Gemisch, etwa auf dem 20. Boden einer extraktiven Destillationskolonne aufgibt;

b) das Lösungsmittel 5 his 15 Böden unterhalb des Kolonnenkopfes und 5 bis 15 Böden oberhalb des Gemisch«ZuIaufbodens der extraktiven Destillationskolonne aufgibt und oberhalb dieser Aufgabenstelle einen Seitenabzug für flüssiges Produkt bestehend aus Nichtaromaten, Spuren Aromaten und Spuren Lösungsmittel vorsieht;

c) über den Seitenabzug das gesamte flüssige Produkt in eine mit Aufkocher beheizte Seitenkolonne mit 2 bis 5 Böden auf den Kopf aufgibt;

d) das aus mindestens '50 % vorzugsweise 80 bis 95 % Lösungsmittel bestehende Sumpfprodukt aus der Seitenkolonne der extraktiven Destillationskolonne zwischen dem Lösungsmittel-Zulaufboden und dem Gemischzulaufboden zuführt;

e) das Kopf produkt der Seitenkolonne dampfförmig einen Boden oberhalb des Seitenabzugs der extraktiven Destillationskolonne zuführt und

f) von den am Kopf der extraktiven Destillation anfallenden Kohlenwasserstoffen so viel an Raffinat abzieht, wie Nicht-

809818/0099

— 5 ORIGINAL INSPECTED

aromaten im Einsatzprodukt enthalten sind zuzüglich 0,1 bis 5 % des im Einsatzprodukt enthaltenen Benzols, von dem Rest soviel als Rücklauf auf die extraktive Destillationskolonne aufgibt, daß aus den oberhalb des Lösungsmittelzulaufs aufsteigenden Dämpfen das Lösungsmittel vollständig ausgewaschen wird und den dann noch verbleibenden Rest der extraktiven Destillationskolonne zwischen dem Lösungsmittelzulaufboden und dem Gemischzulaufboden zuführt?

g) aus der extraktiven Destillationskolonne Sumpfprodukt, bestehend aus Lösungsmittel und Aromaten, abzieht und in einer gesonderten Kolonne in Aromaten und Lösungsmittel trennt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, daß man die Seitenkolonne gemäß c) durch einen in der extraktiven Destillationskolonne angeordneten Aufkocher ersetzt, der oberhalb des Lösungsmittelzulaufbodens gemäß b) angeordnet ist, dabei die vom Lösungsmittelzulaufboden aufsteigenden Dämpfe 2 bis 5 Böden oberhalb des Aufkochers in die Destillationskolonne leitet, das von den obersten Böden der extraktiven Destillationskolonne ablaufende flüssige Produkt über den Aufkocher laufen läßt und die entstehenden Dämpfe gemäß e) in die oberen Böden der extraktiven Destillationskolonne führt, während man die überschüssige Flüssigkeit, bestehend aus mindestens 50 % Lösungsmittel gemäß d) der extraktiven Destillationskolonne unterhalb der Lösungsmittelaufgabe zuführt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß man den Aufkocher der Seitenkolonne mit heißem Lösungsmittel aus dem Sumpf der Stripperkolonne heizt.

809818/0099 - 6 -

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es gelingt, auf besonders wirtschaftliche Weise die Ausbeute der zu gewinnenden Aromaten zu erhöhen und gleichzeitig den Lösungsmittelgehalt im Raffinat zu senken und somit die Reinheit der Nichtaromaten zu verbessern. Die Aromaten werden in hoher Reinheit erhalten*

Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch und beispielhaft dargestellt und wird im folgenden näher erläutert:

Gemäß Figur 1 wird die Extraktivdestillationskolonne 1, die 30 bis 60 praktische Böden hat, durch Leitung 2 etwa in der Mitte auf dem Zulaufboden 4 mit dem zu trennenden, aus Aromaten und Nichtaromaten bestehenden Gemisch beaufschlagt. Mit dem Aufkocher 3 wird der Kolonne 1 Wärme zugeführt. Über dem Zuflußboden 4 sind.10 bis 30 Böden angeordnet. 5 bis 15 Böden oberhalb des Zuflußbodens 2 und 5 bis 15 Böden unterhalb des Kolonnenkopfes liegt der Lösungsmittelzulaufboden 5, auf den Lösungsmittel über Leitung 6 aufgegeben wird. Über Leitung

7 wird auf den obersten Boden Rückfluß aufgegeben. Über Leitung

8 strömen lösungsmittelfreie Kohlenwasserstoffdämpfe vom obersten Boden in den Kondensator 9, wo sie niedergeschlagen werden und über Leitung 10 in den Rückflußbehälter 11 abfließen. Über Leitung 13 wird mittels einer Pumpe ein Teil der verflüssigten Dämpfe über Leitung 7 als Rückfluß der Extraktivdestillationskolonne 1 aufgegeben. Ein weiterer Teil wird über Leitung 14 als Raffinat gewonnen. Der Überschuß wird über Leitung 12 auf einem Boden zwischen dem Gemischzulaufboden 4 und dem Lösungsmittelzulaufboden 5 der Extraktivdestillationskolonne 1 zugeführt. Oberhalb des Lösungsmittelzulaufbodens 5 ist im Kolonnenboden anstelle des normalen Überlaufwehrs zum darunter liegenden Boden eine Ablauf tasse angeordnet, von der aus mit dem Seitenabzug 15 alles flüssige Produkt abgezogen wird. Dieses flüssige Produkt wird einer Seitenkolonne 16, welche 2 bis 5 Böden ent-

809818/0099 - 7 -

hält» auf den Kopf aufgegeben. Der Unterteil der Kolonne wird "beheizt mit dem Wärmeaustauscheraufkocher 17. Die Beheizung erfolgt mit dem heißen lösungsmittel, welches mit einer Temperatur von etwa 170 bis 180 ° C aus dem Aromaten/Lösungsmittelstripper 18 anfällt. Es wird über Leitung 19 in den Wärmeaustauscheraufkocher .17 geführt und über Leitung 20 und Kühler 21 in Leitung 6 der Extraktivdestillationskolonne 1 aufgegeben. Die in der Seitenkolonne 16 aufsteigenden Dämpfe werden über Leitung 22 der Extraktivdestillationskolonne 1 oberhalb des LSsungsmittelzulaufbodens 5 zugeführt. Das aus mindestens 50 % Lösungsmittel bestehende Sumpfprodukt der Seitenkolonne 16 wird über Leitung 25 zwischen Zulaufboden 4 und Lösungsmittelaufgabe 5 in die Extraktivdestillationskolonne 1 gefördert.

Ein Gemisch aus Lösungsmittel und Reinaromaten verläßt die Extraktivdestillationskolonne 1 am Sumpf und gelangt über Leitung 25 in die Lösungsmittelstripperkolonne 18. Dort werden die reinen aromatischen Kohlenwasserstoffe als Kopfprodukt gewonnen und verlassen über Leitung 24 die Anlage. Das kohlenwasserstofÄreie Lösungsmittel verläßt die Lösungsmittelstripperkolonne 18 über Leitung 19 und kehrt über den Wärmeaustauscher"!?, Leitung 20, Kühler 21 und Leitung 6 zur Extraktivdestillationskolonne 1 zurück.

In Figur 2 ist die Apparateanordnung der Figur 1 insofern abgeändert, als die Seitenkolonne 16 in die Hauptkolonne 1 integriert ist. Der Aufkocher 17 ist als Einsteckaufkocher oberhalb des Lösungsmittelzulaufbodens 5 angeordnet. Zwischen dem Lösungsmittelzulaufboden 5 und dem Aufkocher 17 befindet sich ein Boden 26, der keinen Durchlaß hat. Das flüssige Produkt von diesem Boden fließt aus einer Ablauftasse über Leitung 23 auf einen Boden zwischen dem Lösungsmittelzulauf boden 5 und dem Einsatzgemischzulaufboden 4. Der vom Lösungsmittelzulaufboden aufsteigende Dampf strömt durch die Dämpfeleitung 28 in die

809818/0099 - 8 -

2648S38

Kolonne 1 oberhalb des Bodens 27. Der Boden 27 liegt 2 bis 5 Böden oberhalb des Aufkochers 17. Oberhalb des Bodens 27 sind noch 5 bis 15 Böden bis zum Kolonnenkopf.

Ausführungsbeispiel

In eine unter einem Kopfdruck von 1 ata betriebene Destillationskolonne mit 50 praktischen Böden werden auf dem 20. Boden 1500 kg/h eines Gemisches aus 77»3 Gew % Benzol und 22,7 % nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen in der Siedelage des Benzols mit einer Temperatur von 60 °Ceingespeist. Auf dem 55. Boden werden 4000 kg/h N-Methylpyrrolidon, im folgenden NMP genannt, als selektives Lösungsmittel mit einer Temperatur von 85 ^o_jzugef\ihrt. Im. Aufkoche.r ward mit 500 kg/h Dampf von 10 atü geheizt. Den Kopf der Kolonne verlassen 650 kg/h überwiegend nichtaromatische Kohlenwasserstoffdämpfe mit 1,7 Gew % Benzol. Sie werden kondensiert und in einem Rücklaufbehälter aufgefangen. Aus diesem Behälter werden mit einer Pumpe 300 kg/h auf den obersten Boden der Destillationskolonne gepumpt. Weitere 300 kg/h verlassen als Raffinat die Anlage und 50 kg/h werden auf dem 30. Boden der Destillationskolonne zugeführt.

Tom 35. Boden steigen 360 kg Dämpfe zum 36. Boden hoch, die noch- 7 kg NMP enthalten. Vom 36. Boden fließt aus einer Ablauftasse das gesamte flüssige Produkt in einer Menge von 310 kg/h auf den obersten Boden einer Seitenkolonne mit 3 praktischen Böden. Der Aufkocher dieser Seitenkolonne wird mit heißem Lösungsmittel geheizt, das von der Stripperkolonne mit 175 ⁰C ankommt und den Aufkocher mit 155 ° verläßt. Im Sumpf der Seitenkolonne herrscht eine Temperatur von 135°. Am Kopf treten aus der Seitenkolonne 300 kg/h an Dämpfen aus und gelangen auf den 36. Boden der Hauptkolonne. Aus dem Sumpf der Seitenkolonne

809818/0099 "⁹"

„ O „

werden 10 kg/h flüssiges Gemisch, das 70 % NMP enthält, abgezogen und auf den 25» Boden der Hauptkolonne geführt. Yom Sumpf der Hauptkolonne werden 5000 kg/h eines Gemisches aus 80 Gew.# NMP und 20 % Benzol mit einer Temperatur von 145 ° abgezogen und der Stripperkolonne auf dem TO* Boden zugeführt«

Die Stripperkolonne hat 30 praktische Böden und wird bei einem Kopf druck von 0,3 ata betriebene Am Kopf der Kolonne werden bei einem Rücklaufverhältnis von 0,5 : 1 1000 kg/h an Reinbenzol gewonnen. Dieses Benzol enthält Je nach Zusammensetzung der Nichtaromaten des Einsatzproduktes 50 bis 500 ppm an Nichtaromaten, überwiegend Methylcyclohexan. 4000 kg KMP verlassen die Stripperkolonne am Sumpf mit einer Temperatur von 175 °» geben einen Teil dieser Wärme im Äufkocher der Seitenkolonne ab, wobei sie sich auf 155 ° abkühlen, werden in einem Nachkühler auf 85 tiäbgekühlt und kehren dann in die Hauptkolonne zurück.

8098 1 8/0099

Leerseife

Claims

Patentansprüche

1./ Verfahren zur Erhöhung der Ausbeute an Aromaten und gleichzeitiger Verringerung des Iiösungsmittelgehaltes im Raffinat bei der Gewinnung von Reinaromaten bei der extraktiven Destillation, dadurch gekennzeichnet, daß man

b) das Lösungsmittel 5 bis 15 Böden unterhalb des Kolonnenkopfes und 5 bis 15 Böden oberhalb des Gemischzulaufbodens der extraktiven Destillationskolonne aufgibt und. oberhalb dieser Aufgabenstelle einen Seitenabzug für flüssiges Produkt bestehend aus Nichtaromaten, Spuren Aromaten und Spuren Lösungsmittel vorsieht?

d) das aus mindestens 50 % vorzugsweise 80 bis 95 % Lösungsmittel bestehende Sumpfprodukt aus der Seitenkolonne der extraktiven Destillationskolonne zwischen dem Lösungsmittelzulaufboden und dem Gemischzulaufboden zuführt;

809818/0099

— 2 —

26*8638

e) das Kopfprodukt der Seitenkolonne dampfförmig einen Boden oberhalb des Seitenabzugs der extraktiven Destillationskolonne zuführt und

f) von den am Kopf der extraktiven Destillation anfallenden Kohlenwasserstoffen so viel an Raffinat abzieht, wie Nichtaromaten im Einsatzprodukt enthalten sind zuzüglich 0,1 bis 5 % des im Einsatzprodukt enthalte« nen Benzols, von dem Rest so viel als Rücklauf auf die extraktive Destillationskolonne aufgibt, daß aus den oberhalb des Lösungsmittelzulaufs aufsteigenden Dämpfen das Lösungsmittel vollständig ausgewaschen wird und den dann noch verbleibenden Rest der extraktiven Destillationskolonne zwischen dem Lösungsmittelzulaufboden und dem Gemischzulaufboden zuführt;

g) aus der extraktiven Destillationskolonne ein Sumpfprodukt, bestehend aus Lösungsmittel und Aromaten, abzieht und in einer gesonderten Kolonne in Aromaten und Lösungsmittel trennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Seitenkolonne gemäß c) durch einen in der extraktiven Destillationskolonne angeordneten Aufkocher ersetzt, der oberhalb des Lösungsmittelzulaufbodens gemäß b) angeordnet ist, dabei die vom Lösungsmittelzulaufboden aufsteigenden Dämpfe 2 bis 5 Böden oberhalb des Aufkochers in die Destillationskolonne leitet, das von den obersten Böden der extraktiven Destillationskolonne ablaufende flüssige Produkt über den Aufkocher laufen läßt und die entstehenden Dämpfe gemäß e) in die oberen Böden der extraktiven Destillationskolonne führt, während man die überschüssige Flüssigkeit, bestehend aus mindestens 50 % Lösungsmittel gemäß d) der extraktiven Destillationskolonne unterhalb der Lösungsmittelaufgabe zuführt.

80981 8/0099

— 3 —

_ 3 —

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Aufkocher der Seitenkolonne mit heißem Lösungsmittel aus dem Sumpf der Stripperkolonne heizt.

8098 18/0099