DE2706853B2

DE2706853B2 - Verbundverfahren zur Gewinnung von Benzol und Xylolen aus Aromatengemischen

Info

Publication number: DE2706853B2
Application number: DE2706853A
Authority: DE
Inventors: Michel Jacques Bruessel Henry
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1976-02-19
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1980-11-27
Also published as: ES456068A1; FR2341541A1; FR2341541B1; JPS52113926A; IT1085918B; DE2706853A1; US4041091A; GB1572014A; BR7701088A; CA1080755A; DE2706853C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundverfahren zur Gewinnung von Benzol md Xylolen aus Aromatengemischen durch Transalkylierung /on Gemischen aus Toluol und Cg-AIkylbenzolen, wobei man

a) den Ausfluß der Transalkylierungszone in einer Benzol-Toluol-Kolonne in eine aus Benzol und Toluol bestehende Oberkopf fraktion trennt, aus der, gemeinsam mit der Beschickung, Benzol in einer Benzol-Kolonne abgetrennt wird,

b) das Bodenprodukt der Benzol-Toluol-Kolonne in einer Xylol-Fraktioniereinrichtung in Xylole uid ein C9+-Alkylbenzol enthaltendes Bodenprodukt auftrennt und die Xylole gegebenenfalls durch Isomerisierung weiter verarbeitet,

c) aus dem Bodenprodukt der Xylol-Fraktioniereinrichtung in einer Fraktionier-Kolonne eine C9/C10-Alkylbenzol-Fraktion abtrennt und in die Transalkylierungszone zurückfahrt.

Unter Transalkylierung wird eine Alkylgruppenverschiebung sowohl durch Disproportionierung von Toluol als auch durch Umalkylierung von Toluol mit Cg-Alkylbenzolen verstanden, die jeweils von einer als Nebenreaktion ablaufenden Entalkylierung begleitet ist.

Benzol, Toluol, Äthylbenzol und die Xylolisomeren werden gewöhnlich in der folgenden Weise hergestellt: Durch Fraktionierung von Rohöl wird ein Schwerbenzinschnitt, etwa im Siedebereich von 38 bis 177⁶C, gewonnen. Das Schwerbenzin wird nach Pcntan- oder Isohexanabtrennung entjchwefelf und reformiert, wo» bei Schwefel auf weniger als I Teil-je-Million entfernt und die zur Bildung von Aromaten befähigten Verbindungen zu den entsprechenden Aromaten umgewandelt werden. Das Reformat, das normalerweise etwa 30 bis 60% Aromaten enthält, wird einer Aromatcnextraktion unterworfen, normalerweise mit Glykol oderTetramethylensiilfon als Aromatcnlösungs mittel. Der anfallende Extrakt, der etwa 93,9% Aromaten enthält, wird mit Ton behandelt, um seinen Olefingehalt zu verringern, und dann durch Fraktionierung aufgetrennt

•5 Der Bedarf an Benzol ist weit größer als der von Toluol oder Xylol. Toluol kann durch thermische oder katalytische Entalkylierung in Anwesenheit von Wasserstoff bei hohen Reaktionstemperaturen mit über 95prozentiger Entalkylierung zu Benzol umgewandelt werden. Günstiger ist jedoch zumeist die katalytische Transalkylierung, bei der Toluol in Anwesenheit von Wasserstoff zu Benzol und Xylol disproportioniert wird und außerdem die eingangs angegebene Umalkylierung von Toluol mit bei dar Umsetzung gebildeten oder zugeführten Cs-Alkylbenzolen stattfindet Im Vergleich zur Entalkyljerung ist der Wasserstoffverbrauch wesentlich geringer und es können weniger scharfe Reaktionstemperaturen angewendet werden. Die ablaufende Hauptreaktion ist:

2C₇H₈-C₆H₆-I-C₈H₁O

Es werden im wesentlichen molare Ausbeuten an Benzol und Xylol erzielt Von dem Cg-Aromatenprodukt bestehen nur 1 bis 2% aus Äthylbenzol und die den Rest bildenden Xylolisomeren liegen etwa in den folgenden Mengenanteilen vor: 23 bis 25% p-XyloI, 50 bis 55% m-Xylol nrd 23 bis 25% o-Xyiol. Etwa 2 bis 4% des Reaktionsmaterials werden zu leichten Kohlenwas-* serstoffen, wie Methan und Äthan, und C|₀+-Aromaten

jo umgewandelt Gebildete CVAIkylaromaten können nach Abtrennung aus dem Reaktionszonenausfluß bis zum völligen Aufbrauch zu der Reaktionszone zurückgeführt werden.

Bei einem üblichen Verfahren wird der Ausfluß aus

r> einer Toluoltransalkylierungszone, der Benzol, Toluol. Xylole, Gj-Alkylaromaten und C|₀₊-Alkylaromaten enthält, in einer Fraktionierzone in Produkt- und Rückführströme getrennt, von denen jeder eine aromatische Komponente einer einzigen Kohlenstoff zahl in verhältnismäßig hoher Remheit enthält Benzol, Xylol und Cio+-Alkylaromaten werden als Produktströme abgezogen, während Toluol und Q-Alkylaromaten in Form zwei getrennter Ströme zu der Transalkylierungszone zurückgeführt werden. In der Fraktionierzo-

4<i ne wird der Reaktionszonenausfluß zur Bildung von Benzol als Überkopffraktion einer ersten Fraktionierkolonne, Toluol als Überkopffraktion einer zweiten Fraktionierkolonne, Cg-Alkylaromaten als Überkopf· fraktion einer dritten Fraktionierkolonne, CVAIkylaro-

V) maten als Überkopffraktion und Cio-Alkylaromaten als Bodenfraktion einer vierten Fraktionierkolonne aufgetrennt. Die Bodenfraktion einer jeden Kolonne wird als Beschickung in die nächste Kolonne dieser Reihe eingeführt. Jede Fraktionierkolonne ist mit einer

v> Überkopfkondensalions- und -rückflußeinrichtung und einer indirekten Wiedererhitzungseinrichtung für das

Bodenprodukt, in der auf dem Fachgebiet üblichen Weise, ausgestattet. Nach einem weiteren üblichen Verfahren konnten

gegenüber dem vorgenannten Verarbeitungsschema eine der Kolonnen und erhebliehe kostspielige Wärmeaustauscheinrichtungen fortgelassen werden. Anstatt einer gesonderten Abtrennung jeweils nur der leichtesten Komponente aus dem Mehrkomponentengemisch

hi wurde der Reaktionszonenausfluß in der ersten Fraktionierkolonne in einen Bcnzol-Toluol-Überkopfstrom und einen Ce-Cm* -Alkylaromatenstrom als Bodenfraktion getrennt. Das Cx- Cmt-Bodcnprodukt

wurde in eine zweite Fraktionierkolonne eingeführt. Dort wurcien o-Xylol als Oberkopfprodukt und Co-Ciot-Alkylaromaten als Bodenfraktion abgezogen. Die anderen aromatischen Cg-Isomeren wurden einer Isomerisierungsanlage zugeführt Die Benzol-Toluol-Fraktion und die Cg-Qot-Fraktion wurden an verschiedenen Stellen in eine dritte Fraktionierkolonne eingeführt und in einen Benzol enthaltenden Überkopfproduktstrom, einen C₇- und d-Alkylaromaten in Mischung enthaltenden Seitenschnitt-Rückführstrom in und einen Cio^-Alkylaromaten enthaltenden Bodenproduktstrom getrenntjede Fraktionierkolonne war mit einer indirekten Öberkopfkondensationsein richtung und einer indirekten Rodenproduktwiedererhitzungseinrichtung, wieauf dem Fachgebiet bekannt, ausgestat- tet Das als Oberkopffraküon gewonnene o-Xylol wurde zum Wiedererhitzen der stromabwärts von der Transa'.kylierungszone befindlichen Fraktionierkolonne benutzt. Dieses Verarbeitungsverfahren führt somit zum Fortfall einer vierten Fraktioniereinrichtung einschließ-Hch des Überkopfkondensationssystcms und des Bodenproduktwiedererhitzungssystems. Dieses Verfahren wird nachstehend als übliches Verfahren I bezeichnet, während das zuvor erläuterte Verfahren, bei dem jeweils nur eine einzige verhältnismäßig reine Komponente von dem Mehrkomponentengemisch abgetrennt wird, nachstehend als übliches Verfahren II bezeichnet ist

Aus der US-PS 3522 153 ist es bei einem Verfahren zur Trennung der Xylolisomeren durch Destillation in j» Verbindung mit der Kristallisation und Isomerisierung eines Seitenstroms der Fraktionierung bekannt, das Isomerengemisch zunächst in einer Fraktionierkolonne in Äthylbenzol als Oberkopfstrom, m- und p-Xylol als Seitenstrom sowie o-Xylol und Cs-Alkylaromaten als r, Bodenprodukt aufzutrennen, aus dem Seitenstrom p-Xylol durch fraktionierte Kristallisation abzutrennen und das verbleibende m-Xylol einer Isomerisierung zu unterwerfen, wobei das Isomerisierungsprodukt in die Fraktionierkolonne zurückgeführt wird, und das Bodenprodukt der Fraktionierkolonne in einer weiteren Fraktionierkolonne in o-Xylol als Oberkopfprodukt und Cg-Alkylaromaten als Bodenprodukt aufzutrennen. Eine ähnliche Auftrennung kann als eine der Verbundmaß· nahmen im Verfahren der Erfindung ebenfalls herange- v, zogen werden und ist hier als bekannt vorausgesetzt. Irgendein Anhaltspunkt für das erfindungsgemäße Verbundverfahren in seiner Gesamtheit und insbesondere die erfindungsgemäß zwingende Führungsweise des indirekten Wärmeaustausches zwischen den Frak- v> tionierkolonnen ist den Angaben über das bekannte Verfahren nicht zu entnehmen.

Ferner ist es aus der US-PS 33 67 846 bekannt, bei der Fraktionierung eines Gemisches aus Aromaten mit 6 und mehr Kohlenstoffatomen in mehreren aufeinander- v> folgenden Kolonnen, wobei in jeder Kolonne ähnlich dem oben erläuterten üblichen Verfahren II jeweils nur die leichteste Komponente aus dem Mehrkomponentengemisch abgetrennt wird, die Überhopfdämpfe der o-Xylol· Kolonne, die hauptsächlich aus m- und p-Xylol bestehen, in einem Wasserdampferzeuger zu kondensieren und einen Teil des erzeugten Wasserdampfes zum Wiedererhitzen der Benzol-Kolonne zu benutzen. Eine derartige Auftrennungsweise und irgendeine vergleichbare Art der Ausnutzung von Wärmeinhallcn zur h> Beheizung anderer Kolonnen kommen erfindungsgemäß nicht in Betracht.

Aus der GB-PS 9 43 «90 ist bei einem Verfahren zur

Trennung eines C₈-Alkylaromatengemischs durch Fraktionierung in mehreren Kolonnen ebenfalls bekannt, mit den Überkopfdämpfen einer Fraktionierkolonne durch indirekten Wärmeaustausch andere Fraktionierkolonnen zu beheizen, wobei insbesondere kondensierende Dämpfe eines Xylolgemischs für indirekten Wärmeaustausch mit einer Kolonne zur Gewinnung von Äthylbenzol als Oberkopfprodukt und einer Kolonne zur Entfernung von leichten Bestandteilen aus gemischten Xylolen benutzt werden. Wiederum kommen ein derartiger Kolonnenverbund und eine derartige Führungsweise des indirekten Wärmeaustausches erfindungsgemäS nicht in Betracht

Aus der FR-PS 14 70 950 ist es bekannt, bei einem Extraktivdestillationsverfahren zur Abtrennung der Aromaten von Nichtaromaten im Zuge der destillativen Auftrennung Benzol und Toluol gemeinsam abzutreiben und dann in einer anderen Kolonne das niedriger siedende Benzol allein abzutrennen. Eine ähnliche Trennstufe kommt bei dem Verfahren der Erfindung als eine der Verbundmaßnahmen ziv. Anwendung, hier jedoch in Verbindung mit einem anderen Gesamtverfahren und einer anderen Trennaufgabe. Irgendein Anhaltspunkt in Richtung auf die erfindungsgemäß besondere Führungsweise des indirekten Wärmeaustausches ist aus den Angaben über dieses bekannte Verfahren nicht zu entnehmen.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verbundverfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art zu schaffen, das bei Gewährleistung einer einwandfreien Auftrennung in die gewünschten Produkte eine Verringerung des Energieverbrauchs gegenüber den üblichen Verfahren mit sich bringt

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Verbundverfahren zur Gewinnung von Benzol und Xylolen aus Aromatengemischen durch Transalkylierung von Gemischen aus Toluol und Cg-Alkylbenzolen, wobei man

a) den Ausfluß der Transalkylierungszone in einer Benzol-Toluol-Kolonne in eine aus Benzol und Toluol bestehende Oberkopffraktion trennt, aus der, gemeinsam mit der Beschickung, Benzol in einer Benzol-Kolonne abgetrennt wird,

b) das Bodenprodukt der Benzol-Toluol-Kolonne in einer Xylol-Fraktioniereinrichtung in Xylole und ein C₉₊-AIkylbenzol enthaltendes Bodenprodukt auftrennt und die Xylole gegebenenfalls durch Isomerisierung weiter verarbeitet,

c) aus dem Bodenprodukt der Xylol-Fraktioniereinrichtung in einer Fraktionierkolonne eine C9/C10-Alkylbenzol-Fraktion abtrennt und in die Transalkylierungszone zurückführt

welc'iis erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Benzol-Kolonne durch indirekten Wärmeaustausch mit den Überkopfdämpfen der Fraktionier-Kolonne der Stufe c) beheizt und die Benzol-Toluol-Kolonne durch indirekten Wärmeaustausch mit einem, o- Xyloldämpfe enthaltenden, Überkopfstrom der XyIoI-Fraktioniereinrichtung beheizt

Es wurde gefunden, daß nicht allein die Wärmerückgewinnung und -wiederverwendung an sich - sei es durch direkte Wärmeübertragung, wie sie teilweise bei dem erläuterten üblichen Verfahren I zur Anwendung kommt, oder durch indirekten Wärmeaustausch in einem herkömmlichen Fließschema, wie d;is bei dem erläuterten üblichen Verfahren Il und vorstehend abgehandelten Druckschriften der Fall ist — genügt.

sondern daß es gerade auf die besondere Merkmals kombination gemäß dem Patentanspruch ankommt. Überraschenderweise wird, wie auch durch das spätere Beispiel mit Vergleichsuntersuchungen belegt wird, erst durch die erfindungsgemäß vorgeschriebene besondere Auswahl und Verknüpfung der Fraktioniereinrichtungen in Kombination mit der Heranziehung gerade der Überkopfdämpfe der Fraktionier-Kolonne der Stufe c) zur indirekten Beheizung der Benzol-Kolonne, d. h. des im Sumpfabschnitt der Benzolkolonne vorliegenden Toluols, und gerade des o-Xyloldämpfe enthaltenden Überkopfstroms der Xylol-Fraktioniereinrichtung zur indirekten Beheizung der Benzol-Toluol-Kolonne. d. Iv des weitgehend aus Xylolen bestehenden Materials im Sumpfabschnitt der Benzol-Toluol-Kolonne. eine beträchtliche Energieeinsparung erzielt.

Das Verfahren der Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung weiter erläutert.

Die Aromatenbeschickung wird durch die Leitungen 10 und 11 der Benzolkolonne 1 zugeführt, die reines Benzol als Überkopfprodukt erzeugt; dieses fließt durch die Leitung 12 ab. Die für die Benzolkolonne 1 erforderliche Wärmezufuhr wird durch den Wiedererhitzer \R geliefert. Aromaten schwerer als Benzol werden als Bodenfraktion durch die Leitung 13 abgezogen und durch die Leitung 14 in die Transalkylierungszonc 2 eingeführt. Der Ausfluß aus der Transalkylierungszone 2. der durch die Leitung 15 abgenommen wird und aus Benzol, Toluol, Xylolen und schwereren Aromaten besteht, wird in der Benzol-Toluol-Kolonne 3 unter Bildung einer aus Benzol und Toluol bestehenden Überkopffraktion getrennt. Diese Überkopffraktion wird durch die Leitung 16 zu der Benzolkolonnc 1 zurückgeführt. Xylole und schwerere Aromaten werden aus der Benzol-Toluol-Kolonne als Bodenfraktion durch die Leitung 17 abgezogen. Die Beheizung der Benzol-Toluol-Kolonne 3 erfolgt durch den Wiedererhitzer 3/?.

Den Xylolen und schwereren Materialien aus der Leitung 17. die aus der Benzol-Toluol-Kolonne 3 stammen, kann als zusätzliche Beschickung ein xylolreiches Einsatzmaterial aus einer äußeren Quelle, das durch die Leitung 18 zugeführt wird, zugemischt werden. Die Xylole und schwereren Aromaten werden durch die Leitung 19 in eine Xyloltrennkolonne 4 eingeführt. Daraus werden m-Xylol und p-Xylol über Kopf abgezogen und in die Isomerisierungszone 5 eingespeist. Die Isomerisierungszone 5 enthält eine vorgeschaltete Einrichtung für die absorptive oder sonstige Abtrennung von p-Xylol aus einem Xylolgemisch. Der Ausfluß aus der p-Xylol-Abtrenneinrichtung wird zur Herbeiführung im wesentlichen der Gleichgewichtszusammensetzung isomerisiert. Der Ausfluß aus der Isomerisierungszone 5. der aus einem Xylolgemisch besteht, wird durch die Leitungen 22 und 19 zur Xyloltrennkolonne 4 zurückgeführt. Durch die Leitung 27 wird p-Xylol aus der Isomerisierungszone 5 abgezogen. Durch die Leitung 21 werden o-Xylol und Gs^-Aromaten als Bodenfraktion aus der Xyloltrennkolonne 4 abgenommen. Diese Bodenfraktion wird einer o-XylolkoIonne 6 zugeführt Daraus wird o-Xylol über Kopf durch die Leitung 23 abgezogen. Der Rückflußbedarf für die o-XylolkoIonne 6 wird durch im Kondensator %C kondensierte o-Xyloldämpfe gedeckt, indem Kondensat durch nicht dargestellte Mitte! auf die Kolonne 6 aufgegeben wird. Durch die Leitung 24 werden die Cq ₊-Aromaten aus der Kolonne 6 abgezogen. Diese Aromaten werden in der G)- Cm- Kolonne 7 in eine Cq- und Cio-Alkylbenzole umfassende Überkopffraktion und eine do _t-Bodenfraktion getrennt. Die Cm*-Fraktion wird durch die Leitung 26 abgezogen und als Benzinmischkomponente oder für andere Zwecke verwendet. Die Überkopffraktion aus verdampften G>- und Cm-Alkylbenzolen fließt durch den Kondensator TC und ein Teil des Kondensats wird durch nicht dargestellte Mittel als Rückfluß zu der Kolonne 7 zurückgeleitet. Die nicht als Rückfluß benötigten Co- und Cm-Alkylbenzole werden durch die Leitungen 25 und 14 in die Transalkylierungszone 2 eingeführt.

Durch die erfindungsgemäße Verknüpfung der Fraktioniereinrichtiingen und Reaktionszonen in der erläuterten Weise unter Verwendung der Überkopf dämpfe aus der o-Xylol-Kolonnc 6 zur Beheizung der Benzol-Toluol-Kolonne 3 und Verwendung der Überkopfdämpfe aus der CVCm-Kolonne 7 zur Beheizung der Benzol-Kolonne 1 wird eine erhebliche Energieeinsparung erzielt, wie durch die späteren Vergleichsdaten mit den beiden üblichen Verfahren I und Il belegt ist. Bei dem üblichen Verfahren I ist anstelle der Kolonnen 1 und 7 eine einzige Kolonne vorgesehen und die Wärmeaustauscheinrichtungcn 1/? und 7C fehlen: die Vermischung des Cq, -Materials mit dem vergleichsweise reinen Benzol und Toluol bringt einen wesentlich schlechteren Betrieb dieser Kolonne mit sich und ein Großteil der Trennarbeit, die zur Erzeugung einer konzentrierten Benzol-Toluol-Fraktion und einer konzentrierten Cq »-Fraktion aufgewendet wird, geht verloren. Ausweislich der späteren Angaben erforderte das übliche Verfahren I den höchsten Energieaufwand von sämtlichen untersuchten Verfahren; die Einsparung an Anlagekosten fällt im Vergleich dazu nicht entscheidend ins Gewicht.

Das übliche Verfahren II. bei dem jeweils eine einzige verhältnismäßig reine Komponente als Überkopffraktion aus dem Mehrkomponentengemisch aufeinanderfolgend in mehreren in Reihe geschalteten Fraktionierkolonnen abgetrennt wird, sollte eigentlich den geringsten Energieaufwand mit sich bringen, da hier jeder Produktstrom nur einmal als Rückfluß herangezogen zu werden braucht. In der Praxis führt dieses Verfahren jedoch zu einem erheblich höheren Energieverbrauch als das Verfahren der Erfindung. Bei dem Verfahren der Erfindung liefern die Überkopfdämpfe aus der o-Xylolkolonne 6 annähernd genug Wärme zur Darbietung der gesamten Wärmezufuhr, die für die Benzol-Toluol-Kolonne 3 erforderlich ist, und die Überkopfdämpfe aus der CVCio-Kolonne 7 ann^shernd genug Wärme zur Darbietung der Wärmezufuhr, die für die Benzol-Kolonne 1 erforderlich ist Es ist nur ein kleiner, in der Zeichnung nicht dargestellter Ergänzungs- oder »Trimmungs«-Erhitzer sowohl für die Kolonne 1 als auch für die Kolonne 3 erforderlich. Diese »Trimmungsw-Erhitzer gewährleisten Prozeßsteuerung, erlauben ein rasches Anfahren und führen den geringen Betrag an erforderlicher zusätzlicher Wärme zu, der nicht durch die entsprechenden, kondensierenden Überkopfströme geliefert wird.

Für das Verfahren geeignete Beschickungen sind Toluol und (^-Alkylbenzole, z. B. wie sie üblicherweise bei einem Aromatenextraktionsverfahren anfallen, bei dem aromatische Komponenten aus einem Einsatzmateria!, das Ci-Co-Alkylbenzole und Nichtaromaten des gleichen Siedebereichs enthält, extrahiert werden, gewöhnlich mit Tetramethylensulfon oder einem Glykol

als Lösungsmittel. Derart hergestelltes Toluol enthält normalerweise 5 bis 500 Gewichtsteile je Million Verunreinigungen, während der CVAlkylbenzolstrom gewöhnlich '/erunreinigungen in einer Menge von weniger als 1,0 Gewichtsprozent enthält. Geeignete G)-Alkylben/ole sind insbesondere 1.2,3-Trimethylbenzol, 1.2.4-Trimethylbenzol. 1,3.5-Trimethylbenzol, H Methyläthylbenzol, 1,3-Methyläthylbenzol. 1.4-Methyl.'ühylbenzol, n-Propylbenzol und Isopropylbenzol, wobei die Trimethylbenzolc bevorzugt werden. Ferner werden Gemische, in denen Toluol 75 bir, 25 Molprozent und Gt-Alkylbenzol(e) die Restmenge ausmachen, bevorzugt.

Benzol und Xylol sind die angestrebten Produkte des Verfahrens. Bezüglich Xylol ist p-Xylol letztlich das bevorzugte Isomer, jedoch muß es bei dem Verfahren der Erfindung nicht in reinem Zustand sondern es kann in Form eines Gemischs mit anderen Xylolisomeren und Äthylbenzol hergestellt werden. Neben der Transalkylierung tritt als Nebenreaktion auch eine Entalkylierung unter Bildung von Ci -CVParaffinen ein.

Für die Transalkylierung sind die üblichen Transalkylierungskatalysatoren geeignet, beispielsweise ein Katalysator aus einer Mordenitkomponente und einer Metallkomponente aus der Gruppe Kupfer, Silber oder Zirkon, oder Friedel-Crafts-Metallhalogenide. wie Aluminiumchlorid. Halogenwasserstoffe. Borhalogenide. Halogenide von Metallen der Gruppe la des Periodensystems oder Eisengruppenmetallhalogeniden.

Die Transalkylierung wird bei üblichen Bedingungen durchgeführt, vorzugsweise bei einer Temperatur von 204 bis 538"C. in der Dampfphase, insbesondere in Anwesenheit von Wasserstoff, bei einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 0.1 bis über 20 h ', einem Druck von etwa 1 bis 60 bar und Anordnung des Katalysators als Festbett.

Zweckmäßig wird der Transalkylierungsausfluß nach Kühlung auf etwa 38°C in einem in der Zeichnung nicht dargestelltes Gefäß in eine zur Hauptsache aus Wasserstoff bestehende Gasphase und eine flüssige Phase getrennt. Die Gasphase wird zu der Reaktionszone zurückgeführt und die flüssige Phase wird in eine nicht dargestellte Abstreifkolonne geleitet, in der leichte Gase, insbesondere Ci -O-Paraffine. ausgetrieben werden.

In üblicher Weise können Beschickungs- oder Produktströme mit Ton behandelt werden, zweckmäßig bei einer Temperatur von 149 bis 26O⁰C, hinreichendem Druck, um den Betrieb in flüssiger Phase zu gewährleisten, gewöhnlich 15 bis 40 bar, und einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 0.4 bis 5,0 h-'.

Der Betriebsdruck in den Fraktionierkolonnen beträgt etwa 1 bis 5 bar in Verbindung mit Betriebstemperaturen nach Maßgabe des Drucks und der Medienzusammensetzung. Es wird genügend Wärme in den Wiedererhitzer einer jeden Kolonne eingeführt, um ein molares Rückfluß/Beschickungs-Verhältnis von etwa 1/1 bis 4/1 herbeizuführen, wobei Verhältnisse von etwa 1,4/1 bis 2/1 bevorzugt werden.

Beispiel mit Vergleichsuntersuchungen

In der nachstehenden Tabelle sind die oben erläuterten üblichen Verfahren I und II dem Verfahren der Erfindung vergleichend gegenübergestellt

Bei dem üblichen Verfahren I erfolgt der Wärmeaustausch zwischen dem C₉ -C₁₀-Abschnitt und dem Benzol-Abschnitt der gemeinsamen Trennkolonne innerlich durch direkten Dämpfe-Flüssigkeils-Kontakt. und die Uberkopfdämpfe der o-Xylol-Kolonne wurden zur Beheizung der Benzol-Toluol-Kolonne ebenfalls ausgenutzt. Bei dem üblichen Verfahren Il wurde der Überkopfstrom der o-Xylol-Kolonne zur Beheizung der Benzol-Kolonne und der Überkopfstrom der Cq-Cm-Kolonne zur Beheizung der Toluol-Kolonne eingesetzt. Ferner wurden gleiche Temperaturen der in die Verarbeitung eintretenden Materialien eingehalten. Weiterhin wurden, soweit im Hinblick auf die jeweils durchzuführende Fraktionierung möglich, übereinstimmende Kolonnenparameter eingehalten, wie das aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich ist. Soweit abweichende Kolonnenparameter für die jeweiligen Fraktionierungen vorliegen, sind diese notwendig, um die Versuche hinsichtlich des Wärmebedarfs genau vergleichbar zu machen. Bei allen drei Untersuchungen wurde somit unter streng vergleichbaren Bedingungen

Tnbellc

	Λ u Il c ro s	Tatsäch	Kolonnen-
	Rück-	liche	durch-
	lluU-Ver-	Böden	messer, m
	hüllnis
Übliches Verfahren I
Benzol- und	1.7	129	3.9
CVCnrKolonne*)
Benzol-Toluol-	1.2	50	4,5
Kolonne
o-Xylol-Kolonne	2.8	100	3.5
Übliches Verfahren Il
Benzolkolonne	1.2	54	3.5
Toluolkolonne	1.0	50	3.7
o-Xylol-Kolonne	2.4	80	3,0
d-Ciii-Kolonne	1.5	50	2.6
Verfahren der
Erfindung
Benzolkolonne	1.2	54	3.2
Benzol-Toluol-	1,2	50	4,5
Kolonne
o-Xylol-Kolonne	2,8	100	3,5
C₁-C ,„-Kolonne	1,5	50	2,6

*) Bei dem üblichen Verfahren I sind diese beiden Kolonnen zu einer einzigen Kolonne vereinigt.

Wärmeübertragungsströme

Verfahren der
Erfindung

Durch- Tempe- Wärmeübernuß ratur tragung

10⁶ Kcal/h

t/h

Wiedererhitzer der 318 139 8,72

Benzolkolonne

Kondensator der . 92,5 193 7,91

Ci)-Ci,)-Ko!onne

lortsct/ung

Verfahren der
Erfindung

Durch-Il u Il

t/h

Temperatur

Wärmeübertragung

K)''K ca I/h

Wiedererhitzt der 198 181 11.62

Benzol-Toluol-

Kolonne

Kondensator der 132 196 11,14

o-Xylol-Kolonne

Nettowärmebedarfsvergieich

Nctlowürmezu-I uhr

K)'' Kcal/h

Übliches Verfahren I 14,98

Übliches Verfahren Il 13,84 Verfahren der Erfindung 11,25 Die in der vorstehenden Tabelle angegebene NettowärmezufUi-ιΓ ist die gesamte Energiemenge, ausgedrückt in IO⁶ Kcal/Stunde, die aufgewendet werden muß, dm eine übereinstimmende Menge ■> Produkt zu erzeugen.

Die Werte belegen, daß das Verfahren der Erfindung eine erheblich bessere Energieausnutzung mit sich bringt und zu einer beträchtlichen Energieeinsparung führt. Das übliche Verfahren I, das mit CVDämpfeein-I» führung direkt in die Benzol als Produkt erzeugende Kolonne arbeitet, benötigt 133,2% der Wärmezufuhr des Verfahrens der Erfindung. Das übliche Verfahren II, d. h. die herkömmliche Fraktioniermethode mit Abtrennung jeweils nur einer einzigen Komponente, benötigt r> 123,0% der für das Verfahren der Erfindung erforderli-

chen Nettowärmezufuhr.

% des Ver- Bei anderen Ausführungsformen, bei denen z. B. eine

fahrens der Erzeugung von o-Xylol nicht von Interesse ist, kann das

Erfindung Verfahren der Erfindung in entsprechender Weise

2" durchgeführt werden, indem man eine einzige XyIoI-

fraktioniereinrichtung, anstelle der beiden Kolonnen 4 und 6, zum Abtrennen der Ce-Alkylbenzole von Gt- und schwereren Alkylaromaten verwendet. In diesem Falle wird nur ein Teil der Ce-Dämpfefraktion für die > Beheizung der Benzol-Toluol-Kolonne 3 benötigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verbundverfahren zur Gewinnung von Benzol und Xylolen aus Aromatengemischen durch Transalkylierung von Gemischen aus Toluol und Cg-Alkylbenzolen, wobei man

a) den Ausfluß der Transalkyljerungszone in einer Benzol-Toluol-Kolonne in eine aus Benzol und Toluol bestehende Überkopffraktion trennt, aus der, gemeinsam mit der Beschickung, Benzol in einer Benzol-Kolonne abgetrennt wird,

b) das Bodenprodukt der Benzol-Toluol-Kolonne in einer Xylol-Fraktioniereinrichtung in Xylole und ein C9+-Alkylbenzol enthaltendes Bodenprodukt auftrennt und die Xylole gegebenenfalls durch Isomerisierung weiter verarbeitet,

c) aus dem Bodenprodukt der Xylol-Fraktioniereinrichtung in einer Fraktionier-Kolonne eine CVC'o-AlkylbenzoI-Fraktion abtrennt und in die^jransalkylierungszone zurückführt,

dadurch gekennzeichnet, daß man die Benzol-Kolonne durch indirekten Wärmeaustausch mit den Überkopfdämpfen der Fraktionierkolonne der Stufe c) beheizt und die Benzol-Toluol-Kolonne durch indirekten Wärmeaustausch mit einem, o-Xyloldämpfe enthaltendem, Überkopfstrom der Xylol-Fraktioniereinrichtung beheizt