DE2820906A1 - Verfahren zur abtrennung aromatischer kohlenwasserstoffe aus diese enthaltenden gemischen - Google Patents

Description

Case 1068
12/10/nc

SNAMPROGETTI S.p.Α., Mailand, Italien

Verfahren zur Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus diese enthaltenden Gemischen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus diese enthaltenden Gemischen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe durch Extraktiv-Destillation in Anwesenheit eines geeigneten Lösungsmittels. Der Ausdruck aromatische Kohlenwasserstoffe soll hier Gemische von Benzol, Toluol, Xylolen und höheren Aromaten bedeuten. Es sind verschiedene Methoden zur Trennung aromatischer Kohlenwasserstoffe bekannt, bei denen die Extraktivdestillation angewendet wird.

Derartige Methoden weisen jedoch eine Anzahl von Nachteilen auf, die sowohl in der Kompliziertheit der angewendeten Verfahrenscyclen, als auch vor allem in den Eigenschaften der verwendeten Lösungsmittel liegen.

Die Mehrzahl der Lösungsmittel, die bekannt sind und gegenwärtig verwendet werden, gehören der Klasse der hochsiedenden Verbindungen an, so daß sie bei den an einigen Punkten des Cyclus erfor-

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- 4 derlichen hohen Temperaturen zur thermischen Zersetzung neigen·

Um dieses Phänomen etwas abbiegen zu können, bedient man sich im allgemeinen des Zusatzes eines Colösungsmittels und in derMehrzahl derFälle handelt es sich bei dem Colösungsmittel um Wasser.

Tatsächlich hat Wasser die wichtige und einzigartige Wirkung, den Siedepunkt derartiger Lösungsmittel senken zu können, so daß deren thermische Zersetzung bis zu einem gewissen Ausmaß verhindert werden kann. Jedoch wird durch Wasser die Hydrolyse einer Anzahl der vorstehend genannten Lösungsmittel begünstigt, und es bilden sich Hydrolyseprodukte, die wesentlich schlechtere Qualitäten aufweisen als die reinen Lösungsmittel im Hinblick auf die Lösungsmittelkraft,und sie sind in den meisten Fällen auch korrosiv.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Gemischen durchzuführen, die diese enthalten, durch Anwendung eines Extraktivdestillations-Arbeitsganges, selbst mit'einem nichtwässrigen Lösungsmittel, vorausgesetzt daß man das verwendete Lösungsmittel auswählt aus der Gruppe der 5-atomigen cyclischen Derivate von Harnstoff, worin mindestens eines der Stickstoffatome an einen Alkylrest gebunden ist.

Einen besonderen Vorteil erhält man im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch das Lösungsmittel Ν,Ν'-Dimethyläthylenharnstoff, das sowohl als solches als auch mit einem maximalen Gehalt an Wasser von 5 % verwendet werden kann.

In der folgenden Tabelle 1 wird ein Vergleich dieses Lösungsmittels mit anderen bekannten Lösungsmitteln aufgezeigt.

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Tabelle 1

Aktivitätskoeffizienten bei unendlicher Verdünnung gesättigter Kohlenwasserstoffe in wasserfreien Lösungsmitteln bei 50 C

Lösungsmittel Kohlenwasserstoffe

	n-Hexan	n-Heptan	n-Octan
Ν,Ν'-Dimethylenäthylenharn- stoff	11,43	13,10	15,55
N-Methy1imidazol	28,17	34,76	47,00
Formylmorpholin	28,74	39,69	47,51
Sulfolan	49,18	68,18	110,0

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Anwendung von N,N'-Dimethyläthylenharnstoff als Extraktionslösungsmittel, um in einfacher und wenig kostspieliger Weise die Abtrennung der aromatischen Kohlenwasserstoffe aus diese enthaltenden Gemischen zu erzielen.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Arbeitsweise umfasst folgende Stufen:

a) die Einspeisung der Beschickung, die die aromatischen Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol, Xylole und gegebenenfalls höhere Homologe), die abzutrennen sind,enthält, in den auf halbem Wege liegenden Abschnitt einer Extraktivdestillations-Kolonne, wobei das vorstehend genannte Lösungsmittel in der Nähe des Säulenkopfes eingespeist wird;

b) die Entnahme vom Kopf der Extraktivdestillations-Kolonne eines Stromes, der zusammengesetzt ist aus Nichtaromaten und Rückfluß eines Teiles dieses Stroms in die Kolonne, nach Kondensation dieses Anteils des Stromes;

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c) Entnahme durch den Boden der Extraktivdestillations-Kolonne eines Stromes, der zusammengesetzt ist aus dem Lösungsmittel und den aromatischen Kohlenwasserstoffen;

d) Einspeisen des Lösungsmittel und der aromatischen Kohlenstoffe in eine Stripper- bzw· Abstreifer-Kolonne unter im wesentlichen atmosphärischen Drücken, wobei man am Kolonnenkopf im wesentlichen das gesamte Benzol und Toluol und einen Anteil der Xylole erhält und am Kolonnenboden das Lösungsmittel mit dem restlichen Anteil der Xylole erhältj

e) Beschicken des Lösungsmittels mit den Xylolen in eine Vakuum-Stripper- bzw. Vakuumabstreifkolonne unter einem Druck von etwa 0,1 bis etwa 0,5 bar (0,10 bis 0,50 atm.), vorzugsweise von etwa 0,15 bis etwa 0,30 bar (0,15 bis 0,30 atm.), wobei die Xylole am Kopf und das Lösungsmittel am Boden abgetrennt werden, und das Lösungsmittel zur Extraktivdestillations-Kolonne zurückgeführt wird.

Es ist wichtig festzustellen, daß es durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise unter anderem möglich wird, die beiden Stripper-Kolonnen bei der gleichen Bodentemperatur zu betreiben, so daß hinsichtlich des gesamten Verfahrensansatzes beträchtliche Vorteile erzielt werden. In gleicher Weise ist es wichtig festzustellen, daß die beiden Stripperstufen vorzugsweise mit einem äußeren Rückfluß zu ihren Köpfen ausgerüstet sind, um tatsächlich lösungsmittelfreie Produkte gewinnen zu können.

Die folgenden Beispiele sollen die thermische Stabilität sowie die Hydrolyse-Stabilität von Ν,Ν'-Dimethyläthylenharnstoff zeigen. Sie dienen zur Erläuterung der Erfindung ohne sie zu beschränken.

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Beispiel 1

Eine Probe von Ν,Ν'-Dimethyläthylenharnstoff wurde in einen Autoklaven aus rostfreiem Stahl eingebracht, der in ein geschmolzenes Salzbad getaucht wurde, das bei der Temperatur von 2OO°C gehalten wurde. Die Proben wurden in 5Ostündigen Intervallen während einer Gesamtdauer von 700 Stunden durchgeführt« Bei Beendigung der Untersuchungen wurde keine Zersetzung des Lösungsmittels festgestellt; die Empfindlichkeitsgrenzeder Analysemethoden betrug 50 Teile pro Million (ppm).

Beispiel 2

Eine Probe von Ν,Ν'-Dimethyläthylenharnstoff, die 5 Gew.-% Wasser enthielt, wurde Stabilitätsuntersuchungen bei der Temperatur von 180°C in der Vorrichtung des Beispiels 1 unterzogen. Nach Stunden betrug die Zersetzung 0,8 ppm je Stunde, gemessen mittels potentiometrischer Titration des bei der Hydrolyse gebildeten Dirnethyläthylendiamins·

Beispiel 3

Die Untersuchung des Beispiels 2 wurde bei der Temperatur von 22O°C wied< je Stunde.

22O°C wiederholt. Nach 700 Stunden betrug die Zersetzung 1 ppm

Wie die Beispiele 2 und 3 zeigen, ist es möglich falls und wann immer notwendig, auch Gemische des Lösungsmittels mit Wasser zu verwenden, wobei die Wassermenge auf einen Spitzenwert von 5 Gew.-% begrenzt ist, da mit größeren Wassermengen keine speziellen Vorteile erzielbar wären.

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Beispiel 4

Unter Bezugnahme auf das Diagramm der beigefügten Figur 1 wurde die Kolonne 1 über die Leitung 2 mit einem Strom beschickt, der folgende Zusammensetzung aufwies:

Benzol 15 Teile

Toluol 20 Teile

Xylole 35 Teile gesättigte

Kohlenwasserstoffe 30 Teile

Das Lösungsmittel N,N'-Dimethylathylenharnstoff wurde durch die Leitung 3 in einer Menge von 200 Teilen eingespeist und enthielt 5,5 Teile Xylole. Über den Kolonnenkopf erhielt man 30 Teile ungesättigte Kohlenwasserstoffe und 0,5 Teile Xylole. Der Rückfluß (Leitung 4) war zusammengesetzt aus 15 Teilen gesättigter Kohlenwasserstoffe und 0,25 Teilen Xylole. Der Kolonnenboden arbeitete bei 150°C.

Der Bodenstrom wies folgende Zusammensetzung auf:

Lösungsmittel 200 Teile

Benzol 15 Teile

Toluol 20 Teile

Xylole 40 Teile

und wurde durch die Leitung 5 in die Stripper-Kolonne 6 eingespeist, so daß man dort über Kopf durch die Leitung 7 erhielt:

Benzol 15 Teile

Toluol 20 Teile

Xylole 4,5 Teile

Die Stripper-Kolonne 6 arbeitete mit einem Kopf-Rückfluß von 5,5 Teilen Aromaten und bei einer Bodentemperatur von 180°C unter Atmosphärendruck.

Das Bodenprodukt wurde durch die Leitung 8 in die Vakuum-Stripper-Kolonne 9 unter einem Druck vorv0,2 bar (ο,2 atm.) eingespeist, wobei die Bodentemperatur 190°C betrug. Der Bodenstrom der Kolonne 6 war aus 200 Teilen Lösungsmittel und 35,5 Teilen Xylolen zusammengesetzt· Der Überkopfstrom der Kolonne 9 war zusammengesetzt aus Xylolen (30 T_eilen), wohingegen der Bodenstrom zusammengesetzt

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war aus dem Lösungsmittel (200 Teilen) und Xylolen (5,5 Teilen); das genannte Lösungsmittel und die Xylole wurden durch die Lei tung 3 zur Extraktivdestillationsstufe 1 zurückgeführt.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zurTrennung von Benzol, Toluol, Xylolen und höheren Aromaten aus diese enthaltenden Gemischen. Das Verfahren basiert auf der Anwendung eines Lösungsmittels, bei dem es sich um ein cyclisches Harnstoff derivat mit 5 Atomen handelt, in dem mindestens an eines der Stickstoffatome eine Alkylgruppe gebunden ist.

Ein Beispiel für diese Klasse selektiver Lösungsmittel ist der N, N'-Dimethyläthylenharnstoff.

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Leerseire

Claims (4)

Dr. F. Zumstein sen. ■ Dr. E. Assmann · Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. K^ingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE 8000 München 2 · BräuhauastraQe 4 ■ Telefon Sammel-Nr. 225341 - TelegramiVm Zumpet · Telex 0299T9 Case 1068 12/10/nc Paten tansprüche

1. Verfahren zur Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus diese enthaltenden Gemischen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Extraktivdestillation in Anwesenheit eines Lösungsmittels aus der Gruppe der cyclischen Harnstoffderivate mit 5 Atomen, bei denen mindestens eines der Stickstoffatome an einen Alkylrest gebunden ist, durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel N,N'-Dimethylathylenharnstoff verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Lösungsmittel Wasser in einer Menge von nicht über 5 Gew.-% beimischt.

4. Verfahren zur Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe von diese enthaltenden Gemischen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man:

a) die Beschickung, die die aromatischen Kohlenwasserstoffe, die getrennt werden sollen (Benzol, Toluol, Xylole und gegebenenfalls höhere Homologe), enthält, in den auf halbem Wege liegenden Abschnitt einer Extraktivdestillations-Kolonne beschickt und das Lösungsmittel in der Nähe des Kolonnenkopfes einspeist,

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ORIGINAL INSPECTED

b) über Kopf der Extraktivdestillations-Kolonne einen Strom entnimmt, der zusammengesetzt ist aus Nichtaromaten,und einen Teil dieses Stromes in die Kolonne nach Kondensation dieses Anteils des Stromes, rückfließen lässt,

c) durch den Boden der Extraktivdestillations-Kolonne einen Strom entnimmt, der aus dem Lösungsmittel und den aromatischen Kohlenwasserstoffen zusammengesetzt ist,

d) das Lösungsmittel und die aromatischen Kohlenwasserstoffe in eine Stripper-Kolonne unter im wesentlichen atmosphärischen Drücken einspeist, wodurch man am Kolonnenkopf im wesentlichen das gesamte Benzol und Toluol und einen Anteil der Xylole erhält und am Kolonnenboden das Lösungsmittel mit dem restlichen Anteil der Xylole erhält und

e) das Lösungsmittel mit den Xylolen in eine Vakuum-Stripper-Kolonne unter einem Druck von etwa 0,1 bis etwa 0,5 bar (0,10 bis 0,50 atm.) vorzugsweise von etwa 0,15 bis etwa 0,3 bar (0,15 bis 0,30 atm.) einspeist, wobei die Xylole über Kopf und das Lösungsmittel am Boden abgetrennt werden und dieses Lösungsmittel in die Extraktivdestillations-Kolonne recyclisiert wird.

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