DE2703777C3 - Verfahren zur Abtrennung von Xylenolen aus einem Gemisch mit Kresolen - Google Patents
Verfahren zur Abtrennung von Xylenolen aus einem Gemisch mit KresolenInfo
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- DE2703777C3 DE2703777C3 DE2703777A DE2703777A DE2703777C3 DE 2703777 C3 DE2703777 C3 DE 2703777C3 DE 2703777 A DE2703777 A DE 2703777A DE 2703777 A DE2703777 A DE 2703777A DE 2703777 C3 DE2703777 C3 DE 2703777C3
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Xylenolen aus einem Gemisch aus Xylenolen und
Kresolen durch Adsorption mit einem Adsorptionsmit- jo tel gemäß den vorstehenden Patentansprüchen.
Für die Abtrennung von Xylenolen von Kresolen waren bisher ein Destillationsverfahren, ein Reaktionstrennverfahren
und ein Kristallisationstrennverfahren bekannt. Hiervon ist das Destillationsverfahren in der r>
Praxis nicht durchführbar, weil die Siedepunkte von 2,6-Xylenol (2020C) und 3,5-Xylenol (220° C), die als
technische Chemikalien am wertvollsten sind, dicht beim Siedepunkt von o-Kresoi (191°C) liegen, das
häufig zusammen mit 2,6-Xylenol gebildet wird. Ferner 4» ist die Trennung von 2,6-Xylenol und p- und m-Kresol
durch Destillation unmöglich (p-Kresol und m-Kresol haben beide einen Siedepunkt von 202° C).
Ferner kann 2,4-Xylenol nicht von Kresolisomeren,
die durch das reaktive Trennverfahren abgetrennt <r>
worden sind, abgetrennt werden, weil 2,4-Xylenol eine ähnliche chemische Reaktivität wie die Kresolisomeren
besitzt.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein großtechnisch durchführbares Verfahren zur Abtren- w
nung von Xylenolen aus einem Gemisch aus Xylenolen und Kresolen durch Adsorption unter Verwendung von
Adsorptionsmitteln verfügbar zu machen.
Es wurde nun gefunden, daß die vorstehend genannte Aufgabe gelöst werden kann, wenn eine speziell τ,
ausgewählte Klasse von Adsorptionsmitteln verwendet wird, die eine selektive Adsorption zwischen Xylenolen
und Kresolen und damit eine Abtrennung der Xylenole von den Kresolen ermöglichen. Das Verfahren gemäß
der Erfindung zur Abtrennung von Xylenolen aus einem t>o
Gemisch aus Xylenolen und Kresolen durch Adsorption mit einem Adsorptionsmittel ist durch die in den
vorstehenden Ansprüchen angegebenen Merkmale gekennzeichnet. Der Anteil der Kationen, bezogen auf
die gesamten austauschbaren Kationen, beträgt vor- h-, zugsweisc 60 Mol.-% oder mehr, insbesondere 90
Mol.-% oder mehr.
Von den verschiedenen Ionen werden für die Zwecke
der Erfindung Lithium, Kalium, Nickel und Ammonium bevorzugt Mehrere Kombinationen von ausgetauschten
Ionen, z. B. Lithium und Kalium, Lithium und Nickel, Kalium und Nickel, Ammonium und Lithium, Kalium
und Barium werden besonders bevorzugt, wenn diese Ionen im Zeolith enthalten sind.
Für das beim Verfahren der Erfindung verwendete Adsorptionsmittel sind bestimmte Bereiche der Porenöffnung
und des Verhältnisses von Silicium zu Aluminium (Si/Al) erwünscht Es ist wesentlich, daß der
Zeolith Porenöffnungen von 5,5 bis 15 λ hat Wenn ein
Zeolith mit Porenöffnungen von weniger als 5,5 Ä verwendet wird, ist die adsorbierte Menge der Xylenole
und Kresole äußerst gering, um technisch brauchbar zu sein. Ferner beträgt das Verhältnis von Silicium zu
Aluminium im Zeolith 0,5 bis 4,5. Bei Verhältnissen über 4,5 ist der Zeolith mit Xylenolen reaktionsfähig. Mit
einem solchen Zeolith ist eine Adsorption praktisch unmöglich. Mit anderen Worten, das Ausgangsmaterial
muß äußerst stark verdünnt werden oder die Entwicklungs- oder Elutionstemperatur muß sehr niedrig sein
und beispielsweise bei 400C liegen, wodurch sich praktische Nachteile ergeben. Im Hinblick auf die
Festigkeit des Zeoliths beträgt das Verhältnis von Silicium zu Aluminium zweckmäßig wenigestens 1.
Als typische Beispiele von Zeolithen sind
der Zeolith Omega
Als typische Beispiele von Zeolithen sind
der Zeolith Omega
(Na6.8TMA1.6(Al2O)8(SiO2)28 ■ 21 H2O),
TMA = Tetramethylammonium,
natürlicher Faujasit, Zeolith X
natürlicher Faujasit, Zeolith X
(Na86[(A102)86(Sio2)lotl]264 H2O),
Zeolith Y
Zeolith Y
(Na56KAlO2MSiO2)I36] · 250 H2O und
Zeolith L
Zeolith L
(K9[(AIO2HSiO2)27]22 H2O
zu nennen. Hiervon werden die Zeolithe X und Y besonders bevorzugt. Natürliche vorkommende Produkte
sind verfügbar, jedoch können diese Zeolithe auch nach bekannten Syntheseverfahren hergestellt werden,
wie sie in de japanischen Patentveröffentlichungen 6712/57, 18267/60, 1639/61 und 124/63 beschrieben
werden.
Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten Zeolithe müssen austauschbare Kationenstellen aufweisen,
die vollständig oder teilweise gegen wenigstens ein Kation aus der folgenden speziellen Gruppe von
Kationen austauschbar sind: Lithium, Kalium, Cäsium, Rubidium, Calcium, Barium, Strontium, Cadmium,
Chrom, Molybdän, Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt und Ammonium. Bevorzugt hiervon werden die Zeolithe, in
denen Lithium, Kalium, Nickel, Ammonium oder Kombinationen dieser Kationen die ausgetauschten
Kationen sind.
Typische Adsorptionsmittel für die Zwecke der Erfindung können hergestellt werden, indem Zeolithe
vom Faujasit-Typ als Ausgangsmaterial verwendet und dem Ionenaustausch unterworfen werden. Die als
Ausgangsmaterial verwendeten Faujasit-Zeolithe gehören typmäßig zur Gruppe 4, d. h. »Doppelsechsring«,
gemäß der Klassifizierung der Kristallstrukturen der kristallinen Aluminosilicate, die allgemein als Zeolithe
bezeichnet werden. Die Gruppe 4 umfaßt Zeolithe der Typen Faujasit, Chabasit, Gmclinit und Z-5 · L. Der
Fanjasit ist durch den polyedrischen Käfigtyp, ß, 26-Flächncr, gekennzeichnet. Zu den Fanjasiten gehören
außer dem natürlichen Faujasit die synthetischen Zeolithe X und Y. Die Zeolithe des Typs X können als
molare Anteile der Oxyde für die Natriuniform, die die
Formel Na2O ■ Al2O3 ■ 2,5 SiO2 · 6 H2O hat, und durch
die Elementarzellenparameter für NaSs[AlO2)SeSiO2)IOe]
- 264 H2O dargestellt werden: Dichte 1,93 g/cm3;
Elementarzellenkonstante 25,02 bis 24,86 A; Porenvolumen 0,50 Porenöffnung: Porenöffnung Zwölfring 7,4 Ä,
Sechsring 2,2 Ä; kinetische Porenöffnung 8,1 A. Die Zeolithe des Typs Y können in molaren Anteilen der
Oxyde für die Natriumform durch die Formel Na2O · Al2O3 - 4,8 SiO2 · 8,9 H2O und in Elementarzellen-Parametern
für Na56C(AlO2)S6(SiO2)I36] · 25C H2O
wie folgt dargestellt werden: Dichte 1,92 g/cm3; Elementarzellenkonstante 24,85 bis 24,61 Ä; Porenvolumen
0,48 cm3/cm3; Porenöffnung: Zwölfring 7,4 Ä,
Sechsring 2,2 Ä; kinetische Porenöffnung 8,1 Ä. Das Natrium in der vorstehenden Darstellung in Oxyden
erscheint, da es zur Synthese der Zeolithe wegen der Einfachheit der Synthese verwendet wird. Nach der
Bildung der Kristalle können die Natriumionen gegen andere Kationen, z. B. Alkaliionen, ausgetauscht werden.
Der Kationenaustausch kann durchgeführt werden, indem das Ausgangsmaterial mit einer wäßrigen Lösung
von löslichen Salzen der durch Austausch einzuführenden Kationen in Berührung gebracht wird. Als Salze
können für diesen Zweck im allgemeinen Chloride, Nitrate, Sulfate und Carbonate verwendet werden. Die
in der Lösung enthaltene absolute Menge der Kationen beträgt zweckmäßig wenigstens das 0,8fache der
äquivalenten Menge in dem auszutauschenden Zeolith vom Faujasit-Typ. Die für den Ionenaustausch verwendete
Lösung hat eine Salzkonzentration von etws 0,01 Gew.-% bis zur Sättigung, zweckmäßig von 5 bis 20
Gew.-%. Der Ionenaustausch kann bei einer Temperatur von 2° bis 980C durchgeführt werden, jedoch wird
zur Neuordnung der Kristallstruktur und zur Beschleunigung des lonenaustausches vorzugsweise bei einer
verhältnismäßig hohen Temperatur gearbeitet.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird das Ausgangsmaterial zuerst in die Ammoniumform und
anschließend durch Calcinieren in die Wasserstofform überführt und dann dem Austausch mit den gewünschten
Kationen unterworfen. Die Einzelheiten dieses Verfahrens werden in den japanischen Pa tent Veröffentlichungen
6713/57,618/58 und 5523/58 beschrieben.
Die im Ausgangsmaterial vorhandenen ursprünglichen Kationen sind gewöhnlich Natriumkationen.
Durch den Ionenaustausch wird die Menge der Natriumionen zweckmäßig auf etwa 10 Gew.-% oder
weniger gesenkt.
Der Zeolith vom Faujasit-Typ, der dem Ionenaustausch nach den vorstehend genannten Verfahren
unterworfen worden ist, wird im allgemeinen durch Trocknen im Vakuum, Gefriertrocknen, Trocknen mit
Heißluft oder Trocknen im elektrischen Ofen auf einen geeigneten Wassergehalt gebracht, bevor er gebrauchsfertig
ist. Das Verhältnis der den Zeolith bildenden Elemente, das Verhältnis der ihn bildenden Kationen
und das Austauschverhältnis werden durch Elementaranalyse und die Kristallstruktur durch die Röntgendiagramme
bestimmt und bestätigt, bevor das Adsorptionsmittel eingesetzt wird.
Die für die Zweck? J^i Lrfindung verwendeten
Adsorptionsmittel können Vakuum, verschiedenen Formen verwendet werden, nämlich in Pulverform mit
Teilchengrößen von 2 μ oder mehr oder in Form von Pellets, die etwa 20% anorganische Bindemittel (/. B.
Kaolinit oder Bentonit) enthalten und eine Größe bis 3,2 mm haben. Zur Erhöhung der lonenaustauschgcschwindigkeit
oder Adsorptions- und Desorptionsgeschwindigkeit ist die Teilchengröße des Adsorptionsmittels zweckmäßig so kiein wie möglich. Andererseits
ist es vom verfahrensmäßigen Standpunkt zweckmäßig, das Adsorptionsmittel in Form von größeren Teilchen
oder in Form von Pellets zu verwenden, um den Druckabfall zu verringern und hierdurch den Arbeitsablauf zu erleichtern.
Die gemäß der Erfindung zu trennenden Gemische ίο enthalten wenigstens ein Xylenol und wenigstens ein
Kresol. Als Kresole kommen alle Isomeren, d. h. o-Kresol, m-Kresol und p-KresoI in Frage. Ebenso
kommen alle Isomeren des Xylenols in Frage, die durch die Stellung der Methylreste dargestellt werden.
ι-, nämlich (2,6), (2,3), (2,4), (2,5), (3,4), (3,5), (3,6), (4,5), (4,6)
und (5,6). Als typische Beispiele von Ausgangsgemischen, die gemäß der Erfindung vorteilhaft trennbar
sind, sind Gemische von 2,6-Xylenol und o-Kresol, Gemische von 3,5-Xylenol und m-Kresol und Gemisch
von 2,6-Xylenol, p-KresoI und m-Kresol zu nennen. Die Gemische können außerdem andere Bestandteile
enthalten, z. B. Phenol, Alkylphenol, z. B.
Trimethylphenolisomere,
t-Butyl-kresolisomere,
2ί Di-t-butylkresolisomere,
Trimethylphenolisomere,
t-Butyl-kresolisomere,
2ί Di-t-butylkresolisomere,
«-Naphthol.
^-Naphthol,
Äthylphenol,
Carvacrol,
so Thymol.
^-Naphthol,
Äthylphenol,
Carvacrol,
so Thymol.
Phenylphenol,
Benzylphenol,
Brenzcatechin,
Pentadecylbrenzca techin.
Γι Guaiacol,
Eugenol,
Isoeugenol und
Halogenphenole.
Benzylphenol,
Brenzcatechin,
Pentadecylbrenzca techin.
Γι Guaiacol,
Eugenol,
Isoeugenol und
Halogenphenole.
Die Zusammensetzung der Gemische unterliegt keinen 4(i Begrenzungen, sondern kann in weiten Grenzen
variieren. Die Anwesenheit dritter Komponenten ist ebenfalls möglich.
Die verschiedensten Arbeitsweisen sind bei den Trennverfahren durch Adsorption für die Durchführung
4r> der Adsorption und Desorption bekannt. Der grundlegende
Einheitsprozeß besteht darin, die Komponenten, die von den zu trennenden Substanzen stärker
adsorbiert werden, bevorzugt zu adsorbieren und die Komponenten, die schwächer adsorbiert werden, früher
r)0 abzuziehen und zu gewinnen. Das einfachste Verfahren
ist das Chargenverfahren, bei dem das zu trennende Gemisch einem mit Adsorptionsmittel gefüllten Adsorptionsbett
zugeführt und ein Strom, der mit den schwächer adsorbierten Komponenten angereichert ist,
γ, zuerst abgezogen und gewonnen wird und anschließend die stärker adsorbierten Komponenten auf thermischem
Wege oder unter Verwendung eines Desorptionsmittel gewonnen werden. Die verschiedensten
Desorptionsmittel mit unterschiedlichen Eigenschaften Mi können bei diesem Verfahren verwendet werden. Als
verbesserte Verfahren sind ferner kontinuierliche Trennverfahren bekannt. Bei diesen Verfahren wird im
allgemeinen das an dem Bett des Adsorptionsmittels adsorbierte Gemisch der Xylenole und Kresole mit
hi einem Elutionsmittel oder Verdrängungsmittel, das
durch das Adsorptionsmittelbett geleitet wird, eluiert oder verdrängt, wodurch eine weitere Trennung erfolgt
und getrennte Fraktionen gewonnen werden. Bei einem
dieser Verfahren wird das Elutionsmittel durch das Adsorptionsmittelbett umgewälzt, während die zu
trennenden Stoffe durchgeleitet werden, wobei die Trennung durch Wechselwirkung zwischen Entwicklungs-
oder Elutionsmittel und Adsorptionsmittel erfolgt. Bei einem anderen Verfahren wird ein
Verdrängungsmittel verwendet, das die im Adsorptionsmittel gebildete Adsorptionszone des abzutrennenden
Stoffs verschiebt, ohne daß der Stoff durchgeleitet wird. Hierbei erfolgt die Trennung durch die Wirkung des
Adsorptionsmittels.
Die Entwicklungsmittel (Elutionsmittel oder Verdrängungsmittel) die zweckmäßig für die Zwecke der
Erfindung verwendet werden, sind polare Verbindungen, z. B. Alkohole, Ketone, Amide, Amine, Äther, Ester,
Nitrile, Nitroverbindungen, halogenierte Kohlenwasserstoffe und Schwefelverbindungen. Vorzugsweise
werden beispielsweise Äthanol, n-Propylalkohol, n-Butylalkohol,
Isobutylalkohol, sek.-Butylalkohol, n-Amylalkohol,
n-Octanol, Cyclohexanol, Aceton, Methylethylketon, Diäthylketon, Acetophenon, Cyclohexanon, Propionitril,
Butyronitril, 1-Nitropropan, Äthylendiamin, Methylenchlorid und Dimethylsulfon verwendet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Entwicklungs- oder Verdrängungsmittel
Ketone oder Alkohole verwendet.
Bei Verwendung eines Entwicklungsmittels kann das Verfahren so durchgeführt werden, daß zuerst das zu
trennende Material auf ein Adsorptionsmittelbett aufgegeben und hierdurch eine Adsorptionszone des
Ausgangsmaterials gebildet und dann das Entwicklungsmittel dem Bett in Berührung mit der Adsorptionszone
zugeführt und hierdurch die Adsorptionszone verschoben oder bewegt wird. Mit fortschreitender Entwicklung
werden die stark adsorbierten Komponenten im hinteren Ende der Adsorptionszone und das Entwicklungsmittel
und die schwach adsorbierten Komponenten in der Vorderfront der Adsorptionszone angereichert.
Wenn die Zusammensetzungen in diesen Teilen der Adsorptionszone die gewünschten Werte erreicht
haben, können sie als getrennte Produktströme aus dem Bett entfernt werden. Bei der praktischen Durchführung
dieser Ausführungsform kann das Entwicklungsmittel in das Bett gefüllt werden, bevor das zu trennende
Material zugeführt wird, wodurch eine weitere Grenze an der Vorderfront der Adsorptionszone ausgebildet
wird. Das Verfahren kann unter Verwendung einzelner Kolonnen oder mehrerer parallel oder hintereinander
geschalteter Kolonnen durchgeführt werden. Kontinuierlicher Betrieb durch Verwendung mehrerer Kolonnen,
die in einem geschlossenen Kreissystem hintereinander geschaltet sind, ist zu empfehlen. Wenn bei
kontinuierlichem Betrieb das abzutrennende adsorbierte Material durch intermittierende oder kontinuierliche
Entfernung abgetrennter Fraktionen verringert wird, wird frisches Ausgangsmaterial als Ergänzung der
Adsorptionszone in ihrem mittleren Teil zugeführt.
Die Abbildung zeigt ein Fließschema einer typischen Anordnung der Anlage zur Durchführung der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform der Erfindung bei kontinuierlichem Betrieb. Drei Adsorptions- und Entwicklungskolonnen
A. B und C werden verwendet Diese Anlage ist mit den Vierwegeventilen au a* b\, bi,
c\ und Oi versehen, wobei die Zahlen 1 bis 4 die
austauschbaren Wege darstellen. Die Hauptleitungen sind mit L\, i-2, £3 und L·, bezeichnet Zur Vereinfachung
der Erklärung ist zu bemerken, daß alle Kolonnen A, B und C mit dem Adsorptionsmittel gefüllt und die
Adsorptionsmittelbetten mit dem Entwicklungsmittel gefüllt sind. Ferner sei angenommen, daß das Gemisch
von Xylenolen und Kresolen durch Entwicklung in der Kolonne A getrennt werden soll. Im mittleren Teil der
■"> Kolonne A liegt hierbei ein Bereich vor, in dem das zu trennende Material auf das Entwicklungsmittel gemischt
sind. Bei diesem Betriebszustand ist das Vierwegeventil a\ der Kolonne A in Richtung (1-3)
geöffnet, und das Entwicklungsmittel wird auf dem Wege U-a\(5-\)-A der Kolonne A von unten zugeführt.
Hierbei wird die Adsorptionszone des abzutrennenden Materials ausgebildet. Während der Abtrennung bewegt
sich die Adsorptionszone allmählich von unten nach oben durch die Kolonne A. Wenn die Vorderfront
!> des abzutrennenden Materials das obere Ende der
Kolonne erreicht, werden die Fraktionen mit der gewünschten Zusammensetzung am vorderen Teil
(nachstehend der Einfachheit halber als vorderer Schnitt bezeichnet) kontinuierlich oder intermittierend
2d auf dem Wege A-a-£\-2)-L\ abgezogen. Nach der
Gewinnung des vorderen Schnitts wird der noch nicht in der Kolonne A getrennte Rest des zu trennenden
Materials durch öffnen des Vierwegeventils 32 in
Richtung (1-4) auf dem Wege /4-32(l-4)-Ci(4-l)-Cin die
r> Kolonne C überführt. Wenn im Verlauf dieser Überführung ungefähr die Hälfte des Restes des
Materials in die Kolonne Cübergeführt worden ist, wird das Vierwegeventil c, geöffnet, um frisches zu trennendes
Ausgangsmaterial in vorbestimmter Menge auf dem
jn Wege L3-Ci(2-1)-Cin die Kolonne Cgelangen zu lassen.
Die Menge des frisch zugeführten Materials wird so eingestellt, daß sie ungefähr der Menge des aus der
Kolonne A abgezogenen vorderen Schnitts gleich ist. Nachdem die Ergänzungsmenge des Ausgangsmaterials
zugeführt worden ist, wird der restliche Teil des Materials in der Kolonne A in die Kolonne Cüberführt.
Wenn die Fraktionen mit der gewünschten Zusammensetzung im hinteren Endteil der Adsorptionszone
(nachstehend der Einfachheit halber als hinterer Schnitt bezeichnet) das obere Ende der Kolonne A erreichen,
werden sie auf dem Wege .4-22(1-2)-L2 abgezogen. Die
Zuführung des Entwicklungsmittels auf dem Wege i-(-Ci(3-l)-C wird fortgesetzt, um die Entwicklung oder
Elution weiterzuführen. Wenn der frisch abgetrennte vordere Schnitt das obere Ende der Kolonne Cerreicht,
wird er auf dem Wege C-c^\-2)-L\ gewonnen, und der
noch nicht abgetrennte Rest wird durch Öffnen des Vierwegeventils C2 auf dem Wege C-o(l-4)i>i(4-l)-ß in
Richtung (1-4) in die Kolonne B überführt. Bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise werden der
vordere Schnitt und der hintere Schnitt zwischen den Kolonnen A und C jeweils vom oberen Knde der
Kolonne B gewonnen. Durch Kreislaufführung eines Teils des zu trennenden Materials durch den geschlossenen
Kreislauf, d.h. A-C-B--A...-, bei ständiger
Zuführung ergänzender Mengen des zu trennenden Materials und des Entwicklungsmittels und durch
Verwendung des Adsorptionsmittel in kontinuierlicher Arbeitsweise können somit Fraktionen mit der gewünschten
Zusammensetzung nacheinander aus jeder Kolonne abgezogen werden. Wie die vorstehende
Beschreibung zeigt ist die Verwendung von drei Kolonnen für kontinuierlichen Betrieb nicht wesentlich,
vielmehr ist die Verwendung von wenigstens zwei Kolonnen möglich. Natürlich könen vier oder mehr
Kolonnen verwendet werden.
Beim Verfahren der Erfindung wird die Adsorption bei einer Temperatur von etwa 20 bis 3200C,
vorzugsweise von 30 bis 220°C bei einem Druck von Normaldruck bis 50 kg/cm2, vorzugsweise im Bereich
von Normaldruck bis etwa 30 kg/cm2 durchgeführt. Die Adsorption kann in der Flüssigphase oder in der
Gasphase durchgeführt werden. Wenn bei niedrigerer Temperatur gearbeitet werden soll, wird vorzugsweise
in der Flüssigphase gearbeitet. Die Entwicklung kann ebenfalls unter ähnlichen Bedingungen durchgeführt
werden, jedoch kann bei niedrigerem Druck und/oder bei höherer Temperatur gearbeitet werden. Vorzugsweise
werden Adsorption und Entwicklung oder Verdrängung bei der gleichen Temperatur in der
Flüssigphase durchgeführt.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Verschiedene Adsorptionsmittel, die in der folgenden Tabelle 1 genannt sind, einschließlich der Zeolithe X und
Y werden verwendet. Ein Gemisch aus 80 Gew.-% 2,6-Xylenol und 20 Gew.-% p-Kresol wird in eine
Laboratoriumskolonne aus Glas, die mit jedem Adsorptionsmittel gefüllt ist, eingeführt. Die Kolonne hat einen
Durchmesser von 2 cm, eine Höhe von 50 cm, ist zylindrisch und von einem Mantel umgeben. Das
Gemisch wird 4 Stunden bei 140°C zugeführt, bis 101 Ausgangsamterial die Kolonne durchströmt haben.
Anschließend werden die nicht adsorbierten Fraktionen mit Stickstoffgas ausgetrieben und die adsorbierten
Fraktionen mit 21 Methylakohol desorbiert. Die
desorbierten Fraktionen werden analysiert. Das Adsorptionsmittel wird vor dem Wiegen getrocknet,
wodurch bestätigt wird, daß keine restliche adsorbierte Substanz am Adsorptionsmittel vorhanden ist. Die für
die jeweiligen Zeolithe X und Y gemessenen Selektivitätskoeffizienten sind in Tabelle 1 genannt.
Verschiedene Entwicklungsmittel werden in einer Adsorptionskolonne erprobt, die aus einem Pyrexglasrohr
von 4 m Länge und 8 mm Durchmesser besteht, das mit 200 ml Adsorptionsmittel gefüllt ist. Diese Glaskolonne
wird bei etwa 100°C gehalten. Ein Gaschromatograph
ist am Austritt des Ablaufs aus der Kolonne angeordnet, um die Zusammensetzung des Ablaufs zu
ermitteln. Hieraus wird die Selektivität bestimmt.
Zunächst wird das Entwicklungsmittel in einer Menge
Zunächst wird das Entwicklungsmittel in einer Menge
2ü von 8,75 cmVMin. in die Kolonne eingeführt. Dann wird
die Zufuhr des Entwicklungsmittels abgebrochen und das zu trennende Material 20 Minuten in der gleichen
Menge (8,75 ml/Min.) eingeführt. Anschließend wird erneut das Entwicklungsmittel in einer Menge von
8,75 ml/Min, in die Kolonne eingeführt, bis das gesamte zu trennende Material aus der Säule eluiert worden ist.
Die in Tabelle 2 genannten verschiedenen Ausgangsmaterialien und Adsorptionsmittel werden verwendet.
Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 genannt.
Ionenarl | Zweites Ion | Zusammensetzung | nach Ionen | Selektivitätskoeffizient | Y |
Erstes lon | Erstes Ion | Zweites Ion | Zeolith | 2,5 | |
-Vergl.-Vers. | X | 9,2 | |||
Natrium | Natrium | 100 | 0 | 2,8 | 9,6 |
Lithium | Natrium | 95 | 5 | 10,3 | 4,5 |
Kalium | Natrium | 97 | 3 | 10,7 | 3,6 |
Rubidium | Natrium | 68 | ^l | 5,4 | 3,4 |
Cäsium | Natrium | 65 | 35 | 4,9 | 4,3 |
Strontium | Natrium | 82 | 18 | 4,6 | 3,7 |
Cadmium | Natrium | 65 | 35 | 4,5 | t (. |
Barium | Natrium | 66 | 34 | 4,8 | 5,9 |
Chrom | Natrium | rc | 35 | Λ C. | 3,5 |
Molybdän | Natrium | 66 | 34 | 4,8 | 4,8 |
Mangan | Natrium | 66 | 34 | 5,6 | 9,5 |
Eisen | Natrium | 68 | 32 | 5,4 | 5,5 |
Nickel | Natrium | 93 | 7 | 11,2 | 9,4 |
Kobalt | Natrium | 68 | 32 | 6,8 | 11,5 |
Ammonium | Kalium | 91 | 9 | 10,8 | 11,1 |
Lithium | Nickel | 39 | 61 | 12,6 | 12,3 |
Lithium | Nickel | 45 | 55 | 12,3 | 11,6 |
Kalium | Lithium | 81 | 19 | 13,6 | 10,5 |
Ammonium | Barium | 24 | 76 | 13,3 | 10,6 |
Kalium | Kobalt | 82 | 18 | 11,3 | 8,9 |
Lithium | Cäsium | 92 | 8 | 10,5 | |
Lithium | 61 | 39 | 10,7 | ||
i | Fortsetzung | 9 | 27 03 777 | 10 | SelektivitätskoelTizient Zeolith X Y |
8,1 9,6 |
loncnarl Erstes lon |
Zweites lon | 10,9 10,1 |
||||
?: ■■>■ ,:;■ |
Zusammensetzung nach Ionen Erstes lon Zweites lon |
|||||
Kalium Magnesium 82 18 Lithium Calcium 43 57 Der Selektivitätskoeffizient Kb a wird mit Hilfe der folgenden Gleichung berechnet: (Molenbruch von adsorbiertem b |
AT* - —
I Molenbruch von adsorbiertem a
j Molenbruch von b in der ins Gleichgewicht gebrachten Flüssigkeit
I Molenbruch von α in der ins Gleichgewicht gebrachten Flüssigkeit
Hierin steht α für Xylenol und b für Kresol.
Versuch
Zeolith
Ausgangsmaterial (Gew.-%)
Entwicklungsmittel
Vorderer Schnitt (Gew.-%)
Hinterer Schnitt
(Gew.-%)
1 | Y | o-K resol | (20) | Äthylalkohol | o-Kresol | (1,7) | o-Kresol | (90,6) |
(Lithium) | 2,6-Xylenol | (80) | 2,6-Xylenol | (98,3) | 2,6-Xylenol | (9,4) | ||
2 | Y | o-K resol | (20) | Isopropyl- | o-Kresol | (0,4) | o-Kresol | (93,1) |
(Lithium) | 2,6-Xylenol | (80) | alkohol | 2,6-Xylenol | (99,6) | 2,6-Xylenol | (6,9) | |
3 | Y | o-K resol | (20) | n-Butylalkohol | o-Kresol | (0,2) | o-Kresol | (98,9) |
(Lithium) | 2,6-Xylenol | (80) | 2,6-Xylenoi | (99,8) | 2,6-Xylenol | (1,1) | ||
4 | Y | o-K resol | (20) | Isoamylalkohol | o-Kresol | (0,2) | o-Kresoi | (98,2) |
(Lithium) | 2,6-Xylenol | (80) | 2,6-Xylenol | (99,8) | 2,6-Xylenol | (1,8) | ||
5 | Y | o-K resol | (20) | n-Hexylalkohol | o-Kresol | (0,3) | o-Kresol | (97,3) |
(Lithium) | 2,6-Xylenol | (80) | 2,6-Xylenol | (99,7) | 2,6-Xylenol | (2,7) | ||
6 | Y | o-K resol | (20) | n-Octylalkohol | o-Kresol | (3,8) | o-Kresol | (90,1) |
(Lithium) | 2,6-Xylenol | (80) | 2,6-Xylenol | (96,2) | 2,6-Xylenol | (9,9) | ||
7 | Y | o-Kresol | (20) | Cyclohexyl- | o-K resol | (22,7) | o-Kresol | (71,5) |
(Lithium) | 2,6-Xylenol | (80) | alkohol | 2.6-Phenol | (77,3) | 2,6-Phenol | (28,5) | |
8 | Y | o-K resol | (20) | n-Butylalkohol | o-Kresol | (0,1) | o-Kresol | (99,1) |
(Natrium-Kalium) | 2,6-Xylenol | (80) | 2,6-Xylenol | (99,9) | 2,6-Xylenol | (0,9) | ||
9 | Y | o-Kresol | (5) | n-Butylalkohol | o-Kresol | (0,05) | o-Kresol | (22,3) |
(Natrium-Kalium) | m-Kresol | (5) | m-Kresol | (0,03) | m-Kresol | (24,6) | ||
p-K resol | (5) | p-Kresol | (0,01) | p-Kresol | (24,9) | |||
Phenol | (5) | Phenol | (0,01) | Phenol | (28,1) | |||
2,6-Xylenol | (80) | 2,6-Xylenol | (99,90) | 2,6-Xylenol | (0,1) | |||
10 | X | p-K resol | (40) | 2-Butanol | p-Kresol | (0,1) | p-K resol | (99,8) |
(Nickelform) | 2,6-Xy!eno! | (60) | 2,6-Xyleno! | (99,9) | 2,6-Xylenol | (0,2) | ||
11 | X | p-K resol | (40) | Methyläthyl- | p-Kresol | (0,2) | p-Kresol | (99,8) |
(Nickelform) | 2,6-Xylenol | (60) | keton | 2,6-Xylenol | (99,8) | 2,6-Xylenol | (0,2) | |
12 | X | p-Kresol | (40) | Butyronitril | p-Kresol | (0,02) | p-Kresol | (99,9) |
(Nickelform) | 2,6-Xylenol | (60) | 2,6-Xylenol | (99,98) | 2,6-Xylenol | (0,1) | ||
13 | X | p-Kresol | (40) | 1-Nitropropan | p-Kresol | (0,3) | p-Kresol | (99,6) |
(Nickelform) | 2,6-Xylenol | (60) | 2,6-Xylenol | (99,7) | 2,6-Xylenol | (0,4) | ||
14 | X | m-K resol | (10) | 2-Butanol | m-Kresol | (0,4) | m-Kresol | (99,4) |
(Nickelform) | 3,5-Xylenol | (90) | 3,5-Xylenol | (99,6) | 3,5-Xylenol | (0,6) | ||
15 | X | m-Kresol | (10) | Methyläthyl- | m-Kresol | (1,1) | m-Kresol | (99,0) |
(Nickelform) | 3,5-Xylenol | (90) | keton | 3,5-Xylenol | (98,9) | 3,5-Xylenol | (UO) | |
16 | X | m-Kresol | (10) | Butyronitril | m-Kresol | (0,3) | m-Kresol | (99,4) |
(Nickelform) | 3,5-Xylenol | (90) | 3,5-Xylenol | (99,7) | 3,5-Xylenol | (0,6) | ||
17 | X | m-Kresol | (10) | 1-Nitropropan | m-Kresol | (2,3) | m-Kresol | (88,4) |
(Nickelform) | 3,5-Xylenol | (90) | 3,5-Xylenol | (97,7) | 3,5-Xylenol | (12,6) |
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Abtrennung von Xylenolen aus einem Gemisch aus Xylenolen und Kresolen durch
Adsorption mit einem Adsorptionsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man die Adsorption
bei Temperaturen von 20 bis 3200C und bei
einem Druck von atmosphärischem Druck bis 50 kg/cm2 an einem Zeolith durchführt, der eine
Porengröße von 5,5 bis 15,0 Ä aufweist, dessen Verhältnis Silicium zu Aluminium 0,5 bis 4,5 beträgt
und der mindestens eines der Metaile Lithium, Kalium, Cäsium, Rubidium, Calcium, Barium, Strontium,
Cadmium, Chrom, Molybdän, Mangan, Eisen, Nickel, Kobalt oder Ammonium als Kation enthält,
anschließend mit einem Entwicklungs- oder EIutionsmittel
eluiert und schließlich die an Xylenolen angereicherten Fraktionen getrennt auffängt
2. Verfahren zur Abtrennung von Xylenolen von Kresolen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeolith ein Verhältnis Silicium zu Aluminium von mindestens 1 aufweist
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