DE2738418A1

DE2738418A1 - Verbesserte extraktive destillation zur trennung von c tief 5 -kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE2738418A1
Application number: DE19772738418
Authority: DE
Inventors: Richard William Hein
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1976-08-27
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1978-03-02
Also published as: JPS5328104A; FR2362802A1; NL7709074A; CA1109415A; US4081332A; ZA774804B

Description

VON KREISLER SCHONWALO MSYER EISHOLD FUES VONKREISLER KELLER SELTIWG ^ _g - -,

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler ~\~ 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln

5 KOlN 1

DEICHMANNHAUS AM HAUPTDAHNHOF

24. August 1977 AvK/Ax

The B.F. Goodrich Company, 5oo South Main Street Akron,Ohio, USA

Verbesserte extraktive Destillation zur Trennung von Cr - Kohlenwasserstoffen

809809/097 7 _0BIG1NAL INSPECTED

1,-l.lnn '1? 2t) ?T 45 41 - Λ Telex: 888 7107 dopa d Telcgromm: Doinpolrnt Köln

Gewisse Kohlenwasserstoffgemische sind durch gewöhnliche !

Destillation schwierig zu trennen, so daß die extraktive j Destillation angewandt werden kann, um eine solche Trennung zu erreichen. Die extraktive Destillation wird in

großem Umfange angewandt, um Kohlenwasserstoffe, die j

gleiche C-ZaHlen aufweisen, jedoch unterschiedlich stark j

ungesättigt sind, zu trennen. Bei der extraktiven Destil- ^:

lation wird das zu trennende Gemisch in Gegenwart eines , relativ höher siedenden Lösungsmittels destilliert, das '

j für wenigstens eine Komponente des Gemisches selektiv ist.¹ Ein extraktives Destillationsverfahren wird normalerweise durchgeführt, indem man das selektive Lösungsmittel in | eine Destillationskolonne an einer Stelle in der Nähe des |

Kolonnenkopfes einführt und das Lösungsmittel im Verlauf ;

der Destillation in der Destillationskolonne von oben nach!

unten fließen läßt. Während die Kohlenwasserstoffdämpfe in der Destillationskolonne nach oben steigen, kommen sie mit dem Lösungsmittel in Berührung, und die stärker ungesättigten Kohlenwasserstoffe erhalten hierdurch einen

verminderten relativen Dampfdruck im Vergleich zu den \ anderen ungesättigten Kohlenwasserstoffen. Das Bodenprodukt der Destillationskolonne besteht dann in erster Linie aus j dem Lösungsmittel und dem stärker ungesättigten Kohlenwasserstoff. Der stärker ungesättigte Kohlenwasserstoff kann dann in einer StrLpperkolonne oder mit anderen geeigneten Mitteln vom Lösungsmittel abgetrennt werden, worauf das verarmte Lösungsmittel in die extraktive Destillations^u kolonne zurückgeführt wird.

Die extraktive Destillation ist besonders vorteilhaft für die Trennung von Gemischen von C^- oder (^-Kohlenwasserstoffen, die unterschiedlich stark ungesättigt sind. Die C_-J- und ^-Kohlenwasserstoffe fallen normalerweise bei

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der katalytlschen oder thermischen Crackung, Dehydrierung einschließlich der oxydativen Dehydrierung oder bei Fischer-Tropsch-Reaktionen u.dgl. an. Isopren ist ein besonders begehrter C(.-Kohlenwasserstoff.

Das bei der Herstellung von Isopren verwendete C^-Einsatz+ material enthält Isopren und 2-Methyl-2-buten zusammen mit anderen Kohlenwasserstoffen. Bei der Herstellung von Isopren muß das Isopren von 2-Methyl-2-buten abgetrennt J werden. Da Isopren von den beiden (!,.-Kohlenwasserstoffen | der stärker ungesättigte ist, wird ein extraktives ^! Destillationslösungsmittel verwendet, das die Isopren- \ dämpfe selektiv extrahiert und sich im Bodenprodukt sammelt während es die 2-Methyl-2-butend£mpfe nach oben strömen j läßt, wo sie vom Kopf der extraktiven Destillationskolonne abgezogen v/erden können. Isopren und das Lösungsmittel I v/erden vom Fuß abgezogen und zu einem Stripper geführt, , wo das Isopren vom angereicherten Lösungsmittel abgetrennt wird, worauf das verarmte Lösungsmittel in die Destillationskolonne zurückgeführt wird.

Für das extraktive Destillationsverfahren zur Abtrennung von Isopren von 2-Methyl-2-buten wurden bereits verschiedene Lösungsmittel einschließlich Furfurol, Acetonitril, Dimethylformamid und N-Methylpyrrolidon vorgeschlagen. Normalerweise werden geringe Mengen Wasser mit diesen Lösungsmitteln verwendet. Wasser ist kein Colösungsmittel, sondern dient zur Verbesserung der Selektivität des Lösungsmittels und zur Senkung der Temperatur beim Strippingprozeß.

Viele der bisher vorgeschlagenen Lösungsmittel sind leider relativ schlecht in der Selektivität, korrodierend oder führen zu Verunreinigung der Apparaturen.

Die US-PS 3 898 135 beschreibt ein Gemisch von 3-Methoxypropionitril mit geringen Mengen Wasser und Furfurol als Lösungsmittel für die extraktive Destillation. Dieses

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Λ" ί

Lösungsmittelgemisch verbessert den Trennprozeß dor (^-Kohlenwasserstoffe durch Verringerung der Verunreinigung der Destillationsanlage.

Die US-PS 3 890 208 schlägt ein Gemisch von Furfurol mit geringen Mengen Wasser und eines acyclischen Ketons als Colösungsmittel für die extraktive Destillation vor. Dieses Colösungsmittel zeigt im Vergleich zu einem aus Furfurol j und Wasser bestehenden Lösungsmittel verbesserte Selekti- j vität bei der Trennung von η-Butan und Buten-1.

Acetonitril mit geringen Mengen Wasser erwies sich auf ■ Grund der Tatsache, daß es keine korrodierende Wirkung hat; und die Apparaturen nicht verunreinigt, und ferner auf Grund der Kosten und Verfügbarkeit von Acetonitril als besonders vorteilhaftes Lösungsmittel für die extraktive

Destillation zur Trennung von Isopren von 2-Methyl-2-

3 23o 157 buten. Die US-PS/beschreibt ein Verfahren zur Herstellung

von hochreinem Isopren, wobei Acetonitril mit bis zu 5 Gew.-% Wasser als Lösungsmittel für die extraktive Destillation verwendet wird.

Es ist jedoch erwünscht, den Wirkungsgrad eines extraktiven Destillationsverfahrens unter Verwendung von Acetonitril als Lösungsmittel für die Trennung von Isopren von 2-Methy1-2-buten zu verbessern.

GemMß der Erfindung wurde nun gefunden, daß bei der extrak tiven Destillation von C,j-Kohlenwasserstoff en, die verschieden stark ungesättigt sind, unter Verwendung von Acetonitril eine Steigerung der. Selektivität des Acetonitrile erzielt wird, wenn zusammen mit dem Acetonitril geringe Mengen wenigstens einer Verbindung aus der aus Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, Morpholin, Furfurol, N-Methylpyrrolidon, 3-Methoxypropionitril, γ-Butyrolacton, Äthylenglykolmonomethylather, DiathyEjlykolmonomethyläther, Xthylenglykolmonoäthyläther und Diäthylenglykolmonoäthylather bestehenden Gruppe verwendet werden. Wasse:

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-SI -

kann im Lösungsmittel vorhanden sein, oder das Lösungsmittel kann wasserfrei sein. Die Lösungsmittel sind besonders vorteilhaft für die Trennung von Isopren von 2-Methyl-2-buten.

Bei der extraktiven Destillation zur Trennung von C^-Kohlenwasserstoffen, die unterschiedlich stark ungesättigt sind, wird die Selektivität von Acetonitril, das als Lösungsmittel für die extraktive Destillation verwendet wird, verbessert, indem gewisse neue Zusatzstoffe dem Acetonitril zugesetzt werden.

Dem als Lösungsmittel für die extraktive Destillation verwendeten Acetonitril werden etwa 2 bis 50 Gew.-Teile (pro 1OO Gew.-Teile Acetonitril) wenigstens eines Zusatzstoffs aus der aus Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, Morpholin, Furfurol, N-Methylpyrrolidon, 3-Methoxypropionitrll,γ-Butyrolacton, Äthylenglykolmonomethylather, DiäthylenglykolmonomethylMther, Äthylenglykolmonoäthyläther und Dläthylenglykolmonoäthyläther bestehenden Gruppe zugesetzt. Der Zusatzstoff ist vorzugsweise in Mengen von etwa 2 bis 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Acetonitril anwesend. Ein Zusatzstoff oder mehrere Zusatzstoffe können dem Acetonitril zugegeben werden. Wasser kann im Acetonitril in Mengen bis zu etwa 30 Gew.-Teilen pro 100 Gew,-teile Acetonitril vorhanden sein, oder das Acetonitril kann wasserfrei sein. Vorzugsweise ist das Wasser in Mengen von etwa 2 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Acetonitril anwesend.

Zwar wird die Selektivität von Acetonitril durch die Anwesenheit einiger der Zusatzstoffe in Mengen von mehr als 20 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Acetonitril weiter verbessert, jedoch werden für ein extraktives Destillationsverfahren unter Verwendung von Acetonitril als Lösungsmittel vorzugsweise nur geringe Mengen von etwa 2 bis 20 Gew.-Teilen Zusatzstoff pro 100 Gew.-Teile Acetonitril zugegeben, damit keine Änderungen in der Konstruk-

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tion und Auslegung der Prozeßapparaturen erforderlich sind.ι

Der Zusatzstoff kann dem Acetonitril zugegeben werden, indem die gewünschte Menge des Zusatzstoffs in die Ergänzungsvorlage oder Zwischenvorlage für Acetonitril gegeben wird. Die Kombination von Acetonitril und Zusatzstoff wird zum Lösungsmittel für die extraktive Destillation.

Der Siedepunkt des Zusatzstoffs muß über dem Siedepunkt von Acetonitril, der etwa 82°C beträgt, liegen. Wenn der Siedepunkt des Zusatzstoffs unter dem Siedepunkt von

Acetonitril liegen würde, würde ein Teil des Zusatzstoffs

ι während des Stripp-Prozesses mit dem Isopren ausgetragen, j

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur extraktiven Destillation für die Trennung von Cς-Kohlenwasserstoffen wird in beliebigen Typen von extraktiven Destillationsapparaturen durchgeführt, von denen bekannt ist, daß sie für die extraktive Destillation von (^-Kohlenwasserstoffen geeignet sind. Geeignet sind beispielsweise Kolonnen mit Einbauten, Glockenbodenkolonnen, Füllkörperkolonnen u.dgl^ Länge und Durchmesser der Kolonne hängen von den erforderlichen Durchflußmengen und vom erforderlichen Extraktionsgrad ab.

Das Verfahren wird durchgeführt, indem die zu trennenden C--Kohlenwasserstoffe in die extraktive Destillationskolonne an einer Stelle unterhalb der Mitte der Kolonne eingeführt werden. Ein extraktives Lösungsmittel aus Acetonitril und wenigstens einem der polaren Zusätze wird in die Kolonne an einer Stelle oberhalb des Einlaufe des Einsatzgemisches aus C^Kohlenwasserstoffen eingeführt. Vorzugsweise wird das extraktive Lösungsmittel in die Kolonne an einer Stelle bei oder oberhalb des oberen Drittels der Kolonne aufgegeben. Die Temperatur- und Druckbedingungen werden so geregelt, daß der Kohlenwasserstoffeinsatz in der Dampfphase und das Lösungsmittel in der Flüssigphase vorliegt. Die Dampfphase kommt mit der Flüssigphase in Berührung, und der stärker ungesättig-¹

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te C₁.-Kohlenwasserstof f wird in die Flüssigphase extrahiert. Ein Kopfprodukt wird abgezogen, das eine überwiegende Menge der stärker gesattigten (^-Kohlenwasserstoffe enthält. Das angereicherte Lösungsmittel mit den stärker ungesättigten Kohlenwasserstoffen wird vom Boden der Kolonne abgezogen. Das Bodeprodukt geht in einen Stripper, wo das Lösungsmittel durch gewöhnliche Destillation von den stärker ungesättigten Kohlenwasserstoffen abgetrennt wird. Das verarmte Lösungsmittel wird in die extraktive Destillationskolonne zurückgeführt. Für die Rückflußführung eines Teils des Kopfprodukte, das Vormischen der Rückflußströme mit dem Lösungsmittel und die Reboiler für das Bodenprodukt sind verschiedene Anordnungen möglich.

Die erforderliche Lösungsmittelmenge ist verschieden in Abhängigkeit von der erforderlichen Trennschärfe und der Art der verwendeten Apparaturen. Die Lösungsmittelmenge kann im Bereich von etwa 1 bis 20 Gew.-Teilen Lösungsmittel pro Gew.-Teil C^-Einsatzgemisch liegen. Vorzugsweise werden etwa 3 bis 10 Gew.-Teile Lösungsmittel pro Gew.-Teil Cjj-Einsatzgemisch verwendet.

Das Rückflußverhältnis, mit dem die Kolonne betrieben wird, ist verschieden in Abhängigkeit vom Verhältnis von Lösungsmittel zu Einsatzmaterial, von der Zusammensetzung des Einsatzgemisches, von der gewünschten Trennschärfe und von der Zahl der theoretischen Böden. Das Rückflußverhältnis kann im Bereich von etwa 0,1:1 bis etwa 20:1 liegen und beträgt vorzugsweise etwa 1:1 bis etwa 5:1.

Die Temperatur der extraktiven Destillation ist verschieden in Abhängigkeit von dem zu trennenden Kohlenwasserstoffgemisch und vom angewandten Druck. Die Temperatur liegt im Bereich von etwa 10° bis etwa 177°C. Vorzugsweise beträgt die Temperatur etwa 79 bis 135°.C. Die extraktive Destillation kann bei Normaldruck, Unterdruck oder Überdruck durchgeführt werden. Drücke bis etwa

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i 14 atü können angewandt werden. Vorzugsweise liegt der !

Druck im Bereich von etwa 0,7 bis 3,5 atü. J

Die Selektivität eines Lösungsmittels für die extraktive ' Destillation zur Trennung von Isopren von 2-Methyl-2-buten wird bewertet, indem die relativen Flüchtigkeiten eines Gemisches von Isopren und 2-Methyl-2-buten in Gegenwart des Lösungsmittels gemessen werden. Die relative Flüchtigkeit wird nach der folgenden Gleichung ermittelt:

Relative Flüchtigkeit =

Hierin ist A der Anteil von 2-Methyl-2-buten in der Dampfphase in Mol-%, B der Anteil von 2-Methyl-2-buten in der Flüssigphase in Mol-%, C der Anteil von Isopren in der Dampfphase in Mol-% und D der Anteil von Isopren in der Flüssigphase in Mol-%. Je höher die relative Flüchtigkeit, um so leichter ist die Trennung von Isopren und 2-Methyl-2-buten. Unterschiede in der relativen Flüchtigkeit von nur 0,01 sind bei der Durchführung der extraktiven Destillation bedeutsam.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter I erläutert.

Beispiel 1

Dieses Beispiel soll den Anstieg der relativen Flüchtigkeit eines C^-Kohlenwasserstoff-Einsatzgemisches aus 2-Methyl-2-buten und Isopren veranschaulichen, wenn die Zusatzstoffe in dem als Lösungsmittel dienenden nichtwäßrigen Acetonitril vorhanden sind. Eine Othmer-Blase wird zur Ermittlung der Daten der relativen Flüchtigkeit verwendet. In die Othmer-Blase wird ein Gemisch von 2-Methyl-2-buten und Isopren zusammen mit dem Lösungsmittel gegeben. Das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel zu Kohlenwasserstoffeinsätζ (2-Methyl-2-buten und Isopren) beträgt 85 : 15. Der Inhalt der Blase wird gekocht, und die Dämpfe werden kondensiert und als Flüssigkeit in die

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Blase zurückgeführt. Die Blase läßt man für etwa 3 Stunden das Gleichgewicht erreichen. Proben der Flüssigkeit in \ der Blase und der kondensierten Dämpfe werden gleichzeitig genommen und durch Chromatographie analysiert. Aus der j Analyse der beiden Proben wird die relative Flüchtigkeit berechnet. Die Ergebnisse der relativen Flüchtigkeit des als Lösungsmittel dienenden nicht-wäßrigen Acetonitrils mit den Zusatzstoffen wird mit nicht-wäßrigem Acetonitril ohne Zusatzstoffe in Tabelle I verglichen. Die Werte in Tabelle I zeigen, daß die relative Flüchtigkeit des C₅-Kohlenwasserstoffeinsatzes in Anwesenheit von Dimethyl- ! formamid, Dimethylsulfoxyd, Morpholin, 3-Methoxypropio- | nitril, Xthylenglykolmonomethyläther oder Diäthylenglykol-J monomethylather als Zusatzstoff in nicht-wäßrigem Acetonitril im Vergleich zu der relativen Flüchtigkeit in Gegenwart von nur nicht-wäßrigem Acetonitril als Lösungsmittel steigt. Wenn Morpholin, 3-Methoxypropionitril, Äthylenglykolmonomethylather oder Diäthylenglykolmonomethylather.als Zusatzstoff dem nicht-wäßrigen Acetonitril zugegeben wird, ist die relative Flüchtigkeit höher, als wenn entweder nicht-wäßriges Acetonitril oder der Zusatzstoff als einziges Lösungsmittel verwendet wird, überraschenderweise erhöht eine Anzahl bekannter C₅-KOhlenwasserstofflösungsmittel, nämlich 4-Methylmorpholin, Tetrahydrofuran, Trimethylphosphit und Bis-2-methoxyäthyläther die relative Flüchtigkeit des C₅-Kohlenwasserstoff-Einsatzgemisches nicht, wenn sie dem nicht-wäßrigen Acetonitril zugesetzt werden.

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Tabelle I Zusatzstoffe zu nicht-wgßrigem Acetonitril

Versuch Lösungsmittel, Nr. Gew.-%

1. 100 - Acetonitril

2. 95 - Acetonitril

5 - Dimethylformamid

3. 90 - Acetonitril

10 - Dimethylformamid

4. 85 - Acetonitril

15 - Dimethylformamid

5. 75 - Acetonitril

25 - Dimethylformamid

6. 75 - Acetonitril

25 - Dxmethylsulfoxid

7. 95 - Acetonitril

5 - Morpholin

8. 85 - Acetonitril 15 - Morpholin

9. 75 - Acetonitril 25 - Morpholin

10. 50 - Acetonitril 50 - Morpholin

Gleich- gewichts- tenp., ⁰C	0
57.	5
57.	.5
57.	.0
59.	.0
60.	.5
58,	.0
57	.5
57	.5
58	.5
60

2-Methyl-2-buten/ Isopren, relative Flüchtigkeit

1.450 1.476

1.476 1.481 1.472 1.482 1.445 1.486 1.434 1.461

Tabelle I (Forts.)

» Versuch Lösungsmittel - Gew.-% Gleichgewichts- 2-Methyl-2-buten/Isooren, tenneratur, ⁰C relative Flüchtigkeit

11. 100 - Morpholin 79.0 1.344

12. 90 - Acetonitril 57.0 1.485 10 - 3-Methoxypropionitril

13. 85 - Acetonitril 57.5 1.511 15 - 3-Methoxypropionitril

O 14. 75 - Acetonitril 57.5 1.50 8

<O 25 - 3-Methoxypropionitril

2 ¹⁵· 50 - Acetonitril 57.5 1.444 '

50 - 3-Methoxypropionitril ι .\

ο ! ·^

cd 16. 100 - 3-Methoxypropionitril 58.5 1.475

-* 17. 95 - Acetonitril 57.5 1.506

5 - Äthylenglykolmönomethyläther

18. 85 - Acetonitril 58.0 1.471 15 - Äthylenglykolmonomethyläther

19. 75 - Acetonitril 58.0 1.479 25 - Äthylenglykolmönomethyläther

20. 100 - Äthylenglykolmönomethyläther 67.0 1.394 ^j

	Versuch	T a b e 1	Lösungsmittel - Gew.-%	- Acetonitril - Diäthylenglykolmonomethyläther	le I (Forts.)	2-Methyl-2-buten/IsoDren, relative Flüchtigkeit
	21.	95 5	- Acetonitril - Diäthylenglykolmonomethyläther	Gleichgewichts- ten.neratur, ⁰C	1.520
	22.	90 10	- Acetonitril - Diäthylenglykolmonomethyläther - Acetonitril - Diäthylenglykolmonomethyläther	58.0	1.520
	23. 24.	85 15 75 25	- Acetonitril - Diäthylenglykolmonomethyläther	58.0	1.499 1.467
80980	25.	50 50	- Diäthylenglykolmonomethyläther	58.0 58.0	1.463 > U
0/6	26.	100	- Acetonitril - 4-Methylmorpholin	58.0	1.344
co -J	-27.	95 5	- Acetonitril - 4-Methylmorpholin	74.0	1.405
	28.	90 10	- Acetonitril	57.5	1.383
	29.	75	57.5	1.374
		59.5

25 - 4-Methylmorpholin

2738

Tabelle I (Forts.) Versuch Lösungsmittel - Ger-'.-%

Gleichgewichts- te^neratur, ⁰C	2-Methyl-2-buten/Isonren, relative Flüchtigkeit
57.0	1.439
57.0	1.391
57.5	1.421
57.5	1.434
56.5 er	1.443
58.0 er	1.449
58.0	1.392

30. 90 - Acetonitril

10 - Tetrahydrofuran

31. 85 - Acetonitril

15 - Tetrahydrofuran

32. 90 - Acetonitril

α» 10 - Trimethylphosphit

*° 33. 85 - Acetonitril

Q 15 - Triraethylphosphit

^. 34. 90 - Acetonitril 56.5 1.443 -Λ S

ο 10 - Bis-2-methoxyäthyläther *^ ·^λ

""■* 35. 85 - Acetonitril

""* - 15 - Bis-2-methoxyäthyläther

36. 75 - Acetonitril

25 - Bis-2-methoxyäthyläther

Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wird wiederholt, j umien Anstieg der relativen Flüchtigkeit eines Gemisches von 2-Methyl-2-buten und Isopren zu veranschaulichen, wenn der Zusatzstoff in 98%igem wäßrigem Acetonitril (98% Acetonitril, 2% Hasser) anwesend ist. Die Arbeitsweise und die Bedingungen zur Ermittlung der relativen Flüchtigkeit sind die gleichen, wie in Beispiel 1 beschrieben. In Tabelle II ist die relative Flüchtigkeit des C₅-Kohlenwasserstoff-Einsatzes mit einem aus 98%igem wäßrigem Acetonitril bestehendem Lösungsmittel mit dem aus 98%igem wäßrigem Acetonitril und dem Zusatzstoff bestehenden Lösungsmittel verglichen. Die Ergebnisse in Tabelle II zeigen, daß bei Zusatz geringer Mengen Dimethylformamid, Furfurol, N-Methylpyrrolidon, 3-Methoxypropionitril oder Äthylenglykolmonomethylather als Zusatzstoff zum 98%igen wäßrigen Acetonitril die relative Flüchtigkeit des C^-Kohlenwasserstoffgemisches höher ist, als wenn 98%iges wäßriges Acetonitril allein als Lösungsmittel verwendet wird.

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	37.
	38.
OD
O CD	39.
00
O
CO	40.

Tabelle II

Zusatzstoffe zu 98% Acetonitril - 2% Wasser (98%lges wäßriges Acetonitril)

Versuch Lösungsmittel - Gew.-% Gleichgewichts- Relative Flüchtigkeit

temperatur, C von 2-Methyl-2-buten/

- 98%iges wäßriges Acetonitril

95 - 98%iges wäßriges Acetonitril 5 - Dimethylformamid

90 - 98%lges wäßriges Acetonitril 10 - Dimethylformamid

85 - 98%iges wäßriges Acetonitril 15 - Dimethylformamid

41. 95 - 98%iges wäßriges Acetonitril

5 - Furfurol

42. 90 - 98%iges wäßriges Acetonitril 10 - Furfurol

43. 85 - 98%iges wäßriges Acetonitril 15 - Furfurol

44. 75 - 98%iges wäßriges Acetonitril 25 - Furfurol

45. 95 - 98%iges wäßriges Acetonitril

5 » N-Methylpyrrolidon 00

46. 90 - 98%iges wäßriges Acetonitril 10 - N-Methylpyrrolidon

	Isooren	1.453
54.0	1.495
54.5	1.487
56.5	1.485
57.0	1.469
53.0	1.494
53.0	1.467
53.5	1.436
55.0	1.474
54.4	1.483
53.0

Tabelle II (Ports.) Zusatzstoffe zu 98% Acetonitril - 2% Wasser (98%iges wäßriges Acetonitril)

Versuch	85 15
47.	75 25
48.	95 5
49.	90 10
50.	85 15
51.	75 25
52.	95 5
53.	90 10
54.

lösungsmittel - Gew.-%

98%iges wäßriges Acetonitril N-Methylpyrrolidon

98%iges wäßriges Acetonitril 3-Methoxypropionitri1

98%iges wäßriges Acetonitril 3-Methoxypropionitril

98%iges wäßriges Acetonitril X thylenglykolmonomethylather

98%iges wäßriges Acetonitril Äthylenglykolmonomethyläther

Gleichgewichts- temoeratur, C	Relative Flüchtigkeit von 2-Methyl-2-buten/	1.	488	CO OO
	IsoDren	1.	484
54.5	1.	,499
56.0	1,	.504
53.0	1	.499
53.0	1	.484
54.0	1	,462
54.5	¹	,434
51,5
53,0

Beispiel 3

Die in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Versuche wurden wiederholt, um den Anstieg der relativen Flüchtigkeit eines Gemisches von 2-Methyl-2-buten und Isopren zu

veranschaulichen, wenn der Zusatzstoff in 93%igem wäßrigem Acetonitril (93% Acetonitril, 7% Wasser) anwesend ist. \ Die Arbeitsweise und die Bedingungen zur Ermittlung der relativen Flüchtigkeit sind die gleichen, wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben. In Tabelle III ist die relative Flüchtigkeit des C^-Kohlenwasserstoff-Einsatzes mit einem aus 93%lgem wäßrigem Acetonitril bestehenden Lösungsmittel mit derjenigen eines aus 93%igem wäßrigem Acetonitril und Zusatzstoff bestehenden Lösungsmittel verglichen. Die Ergebnisse in Tabelle III zeigen, daß bei Zusatz geringer Mengen Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, Morpholin, N-Methylpyrrolidon, 3-Methoxypropionitril, γ-Butyrolacton, Äthylenglykolmonomethyläther, Diäthylenglykolmonomethylather, Äthylenglykolmonoäthyläther oder Diathylenglykolmonoäthyiather als Zusatzstoff zum 93%igen wäßrigen Acetonitril die relative Flüchtigkeit des Cc-Kohlenwasserstoffgemisches höher ist, als wenn 9 3%iges wäßriges Acetonitril allein als Lösungsmittel verwendet wird, überraschenderweise erhöht SuIfolan, ein bekanntes (^-Kohlenwasserstofflösungsmittel, nicht die relative Flüchtigkeit, wenn es als Zusatzstoff zu 93%igem wäßrigem Acetonitril verwendet wird.

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Tabelle III

Zusatzstoffe zu 93% Acetonitril - 7% Wasser (93%lges wäßriges Acetonitril)

Versuch Lösungsmittel - Gew.-% Gleichgewichts- Relative Flüchtigkeit von Nr. __ temperatur, ⁰C 2-Methyl-2-buten/Isopren

55. 100 - 93%iges wäßriges Acetonitril

56. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril

5 - Dimethylformamid

57. 90 - 93%iges wäßriges Acetonitril öd 10 - Dimethylformamid

2 58. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril oo 15 - Dimethylformamid

2 59. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril ^. 5 - Dlmethylsulfoxyd

2 60. 90 - 93%iges wäßriges Acetonitril ^j 10 - DimethylsuIfoxyd

"* 61. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril

15 - Dimethylsulfoxyd

62. 80 - 93%iges wäßriges Acetonitril 20 - Dimethylsulfoxyd

63. 75 - 93%iges wäßriges Acetonitril 25 - Dimethylsulfoxyd

64. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril

5 - Morpholin

65. 90 - 93%iges wäßriges Acetonitril 47,0 1,484 CO 10 - Morpholin OO

66. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril "" " ' "'"

15 - Morpholin OO

51,	rO
52	,0
52	/0
52	,0
46	,0
46	,0
46	,0
46	,0
46	,0
47	,0
47	,0
47	,0

1	,458
1	,491
1	,476
1	,473
1	,503
1	,498
1	,505
1	,486
1	,480
1	,472
1	,484
1	,512

Tabelle III (Forts.) Zusatzstoffe zu 93% Acetonitril - 7% Wasser (93%iges wäßriges Acetonitril)

Versuch Lösungsmittel - Gew.-% Gleichgewichts- Relative Flüchtigkeit von

Nr. temperatur, ⁰C 2-Methvl-2-buten/Isopren

67. 80 - ^a3%iges wäßriges Acetonitril 49,0 1,480 20 - Morpholin

68. 75 - 93%iges wäßriges Acetonitril 49,0 1,461 25 - Morpholin

69. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril 51,0 , 1,478

5 - N-Methylpyrrolidon ,

70. 90 - 93%iges wäßriges Acetonitril 51,5 1,461 y 10 - N-Methylpyrrolidon ^o *■ \

71. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril 52,0 1,483 ^ ^: 15 - N-Methylpyrrolidon

72. 75 - 93%iges wäßriges Acetonitril 54,5 1,536 25 - N-Methylpyrrolidon

73. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril 51,5 1,503

5 - 3-Methoxypropionitril

74. 90 - 9 3%iges wäßriges Acetonitril 51,5 1,508 10 - 3-Methoxypropionitril

75. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril 51,5 1,499 15 - 3-Methoxypropionitril

76. 75 - 93%iges wäßriges Acetonitril 51,5 1,489 -J 25 - 3-Methoxypropionitril OJ

77. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril 48,5 1,464 ^. 15 - γ-Butyrolacton ^₄

78. 80 - 93%iges wäßriges Acetonitril 49,0 1,480 °° 20 - γ-Butyrolacton

Tabelle III (Forts.) Zusatzstoffe zu 93% Acetonitril - 7% Wasser (93%iges wHßriges Acetonitril)

Versuch Lösungsmittel - Gew.-% Gleichgewichts- Relative Flüchtigkeit von Nr. temperatur, °c 2-Methyl-2-buten/Isonren

79. 75 - 93%iges wäßriges Acetonitril 25 - γ-Butyrolacton

80. 50 - 93%iges wäßriges Acetonitril 50 - Y-Butyrolacton

2 81. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril co 5 - Xthylenglykolmonomethyläther

2 82. 90 - 93%iges wHßriges Acetonitril J₀ 10 - Äthylenglykolmonomethylather

^ 83. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril ° 15 - Äthylenglykolmonomethyläther

"** 84. 75 - 93%iges wäßriges Acetonitril "° 25 - Äthylenglykolmonomethyläther

85. 95 - 93%iges wSßriges Acetonitril

5 - Diäthylenglykolmonomethyläther

86. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril 15 - Diäthylenglykolmonomethyläther

87. 80 - 93%iges wäßriges Acetonitril 20 - Diäthylenglykolmonomethyläther

88. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril

5 - Xthylenglykolmonoäthyläther

48,5	1,470	ίο
48,5	1,410
53,0	1,478
53,0	1,488
53,5	1,447
54,0	1,449	co 00
48,0	1,470
48,0	1,458
48,0	1,432
52,0	1,501

Tabelle III

Zusatzstoffe zu 93% Acetonitril - 7% Wasser (93%iges wäßriges Acetonitril)

Versuch Lösungsmittel - Gew.-% Gleichgewichts- Relative Flüchtigkeit von

Nr. ____^ temperatur, ⁰C 2-Methyl-2-buten/Isonren

89. 90 - 93%iges wäßriges Acetonitril 52,0 1,478 1O - Äthylenglykolmonoathylather

90. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril 52,0 1,458 15 - Äthylenglykolmonoathylather

öd 91. 75 - 93%iges wäßriges Acetonitril 53,0 1,449

<=> 25 - Xthylenglykolmonoäthyläther

oo 92. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril 47,0 1,501

«=> 5 - Diäthylenglykolmonoäthyläther

-^ 93. 90 - 93%iges wäßriges Acetonitril 47,0 1,507

ο 10 - Diäthylenglykolmonoäthyläther

-o 94. 85 - 93%lges wäßriges Acetonitril 47,0 1,467

-j 15 - Diäthylenglykolmonoäthyläther

95. 80 - 93%iges wäßriges Actonitril 47,0 1,482 20 - Diäthylenglykolmonoäthyläther

96. 75 - 93%iges wäßriges Acetonitril 47,5 1,451 25 - Diäthylenglykolmonoäthyläther

97. 95 - 93%iges wäßriges Acetonitril 47,0 1,431

5 - Sulfolan

98. 85 - 93%iges wäßriges Acetonitril 47,0 1,433 NJ 15 - Sulfolan ^-J

Beispiel 4 j

Eine für die extraktive Destillation ausgelegte Kolonne j mit 60 theoretischen Böden kann zur Trennung eines ·^: Gemisches von Kohlenwasserstoffen, das Isopren, 2-Methyl-2-buten, Penten-1, Isopentan, 2-Methyl-1-buten, n-Pentan t-Penten-2, t-Piperylen und Cyclopenten enthält, verwendet werden. Der Kohlenwasserstoffeinsatz wird in die

Kolonne an einer Stelle unterhalb der Mitte der Kolonne ■

i eingeführt. Das zur extraktiven Destillation dienende ; Lösungsmittel, das 90 Gew.-% 98%iges wäßriges Acetonitril (2% Wasser) und 10 Gew.-% N-Methylpyrrolidon ent-

i hält, wird auf die Destillationskolonne an einer Stelle I oberhalb der Mitte der Kolonne aufgebeben. Dieses extraktive Lösungsmittel ergibt für 2-Methyl-2-buten/Isopren eine relative Flüchtigkeit von 1,483. Das zu trennende Kohlenwasserstoffgemisch wird bei einer Temperatur von 73,3°C und das Lösungsmittel bei einer Temperatur von 57,8°C eingeführt. Der Kopf der extraktiven Destillationskolonne wird bei einer Temperatur von 51,7°C und unter einem Druck von 1,8 kg/cm gehalten. Der Fuß der Kolonne wird bei einer Temperatur von 101⁰C und einem Druck von 3,2 kg/cm gehalten. Ein an Isopren verarmter Strom wird vom Kopf der Kolonne abgezogen. Von dem über Kopf abgezogenen Strom wird ein Rückflußstrom zur Kolonne zurückgeführt. Der Rückflußstrom hat eine Temperatur von 43,3°<p Das mit Isopren angereicherte Lösungsmittel wird vom Boden der Destillationskolonne abgezogen und zu einem Stripper geführt, wo das Isopren durch Destillation vom angereicherten Lösungsmittel abgetrennt und das verarmte Lösungsmittel in die Destillationskolonne zurückgeführt wird. Der Kopf der Stripperkolonne wird bei einer Temperatur von 51,7°C und unter einem Druck von 1,8 kg/cm gehalten. Der Fuß der Stripperkolonne wird bei einer Temperatur von 1O5,6°C und bei einem Druck von 2,3 kg/cm'

gehalten. Im Vergleich zur extraktiven Destillation mit

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98%igem wäßrigem Acetonitril (2% Wasser) allein, das eine j relative Flüchtigkeit von 2-Methyl-2-buten/Isopren j

von 1,453 ergibt, kann mit diesem Gemisch eine berechnete] Steigerung der Reinheit des Isoprens von 68,2 Mol-% auf j 74,9 Mol-% bei einer von 25,4 Mol-% auf 20,8 Mol-%
verringerten Verunreinigung durch 2-Methyl-2-buten, das
bei verringertem Rückflußverhältnis im Isopren bleibt,
erreicht werden. Dieses Gemisch von Isopren und 2-Methyl-! 2-buten kann zusammen mit anderen Verunreinigungen zu j einer Endfraktionierkolonne geführt werden, wo eine j weitere Trennung erfolgt und Isopren mit einer Reinheit I von mehr als 99 Mol-% erhalten wird. Dieses hochreine
Isopren ist für die Polymerisation geeignet.

Monomeres Isopren kann leicht zu Polyisopren polymerisiert werden. Polyisopren ist ein für die Herstellung
von Luftreifen, Förderbändern und Schwammprodukten
verwendeter Synthesekautschuk. Isopren wird auch mit
Isobutylen zu Butylkautschuk copolymerisiert, der für
die Herstellung von Luftreifen und Innenschläuchen
verwendet wird.

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Claims

Patentansprüche _:

(1 ./Verfahren zur extraktiven Destillation zur Trennung ' von Gemischen von C,.-Kohlenwasserstoffen, die in unterschiedlichem Grade ungesättigt sind, wobei man ein selektives Lösungsmittel in eine der extraktiven Destillation dienende Kolonne einführt, die extraktiv zu destillierenden Kohlenwasserstoffgemische an einer Stelle unterhalb der Einlaufstelle des selektiven j

Lösungsmittels einführt, den stärker ungesättigten j Kohlenwasserstoff unter Bildung einer am stärker unge-j sättigten Kohlenwasserstoff reichen flüssigen Lösungs- ' mittelfraktion selektiv extrahiert, eine an weniger j stark ungesättigtem Kohlenwasserstoff reiche dampfförmige Kohlenwasserstofffraktion als Kopfprodukt vom ! Kopf der extraktiven Destillationskolonne abzieht, j das an stärker ungesättigtem Kohlenwasserstoff reiche \ Lösungsmittel vom Boden der extraktiven Destillations- j kolonne abzieht, das an dem stärker ungesättigten j Kohlenwasserstoff angereicherte Lösungsmittel zu einer Stripperkolonne führt, wo das Lösungsmittel und der stärker ungesättigte Kohlenwasserstoff getrennt werden, und das verarmte Lösungsmittel in die extraktive Destillationskolonne zurückführt, dadurch gekennzeichnet, daß man als selektives Lösungsmittel etwa 67 bis 98 Gew.-% Acetonitril und etwa 2 bis 33 Gew.-% wenigstens eines Zusatzstoffs aus der aus Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, Morpholin, Furfurol, N-Methylpyrrolidon, 3-Methoxypropionitril, γ-Butyrolacton, Äthylenglykolmonomethyläther, Diäthylenglykolmonomethyl äther, Xthylenglykolmonoäthyläther und Diäthylenglykolmonoäthyläther bestehenden Gruppe verwendet, wobei die Mengen in Gew.-% sich auf trockenes Lösungsmittel beziehen.

809809/097 7 ^0Rle'NAL .NSPEcted

, Extraktives Destillationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Cg-Kohlenwasserstoffgemisch trennt, das 2-Methyl-2-buten und Isopren enthalt.

, Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel bis zu etwa 20 Gew.-% Wasser enthält.

i Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel bis zu etwa 7 Gew.-% Wasser enthalt.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Zusatzstoff in Mengen von etwa 5 bis 15 Gew.-%

ι vorhanden ist. |

Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,! daß man als Zusatzstoff Dimethylformamid, N-Me thy lpyrro-j lidon, Äthylenglykolmonomethyläther und/oder Diäthylen- | glykolmonomethylather verwendet.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel zu (^-Kohlenwasserstoff etwa 1:1 bis etwa 20:1 beträgt.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel zu C5~Kohlenwasserstoff etwa 3:1 bis 10:1 beträgt.

Lösungsmittel für die extraktive Destillation zur Trennung von Gemischen von Cc-Kohlenwasserstoffen, die unterschiedlich stark ungesättigt sind, enthaltend etwa 67 bis etwa 98 Gew.-% Acetonitril und etwa 2 bis etwa 33 Gew.-% wenigstens eines Zusatzstoffs aus der aus Dimethylformamid, Dimethylsulfoxyd, Morpholin, Furfurol, N-Methylpyrrolidon, 3-Methoxypropionitril, γ-Butyro-1acton, Äthylenglykolmonomethyläther, Diäthylenglykolmonomethylather, Äthylenglykolmonoäthylather und Diathylenglykolmonoathyläther bestehenden Gruppe, wobei die Anteile in Gew.-% auf trockenes Lösungsmittel bezogen sind.

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10. Lösungsmittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, j

daß es bis zu etwa 20 Gew.-% Wasser enthält. |

11. Lösungsmittel nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekenn- . zeichnet, daß der Zusatzstoff in Mengen von etwa 5 j bis etwa 15 Gew.-% vorhanden ist. j

12. Lösungsmittel nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekenn- j zeichnet, daß es als Zusatzstoff Dimethylformamid, j N-Methylpyrrolidon , AthylenglykolmonomethylSther j und/oder DiäthylenglykolmonomethylSther enthält. !

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