DE2931012C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Reinbenzol aus Kohlenwasserstoffgemischen, enthaltend Nichtaromaten, gasförmige und schwerkondensierbare Bestandteile, durch Extraktivdestillation mit einem selektiven Lösungsmittel.

Zur Gewinnung von reinen Aromaten aus Kohlenwasserstoffgemischen durch Extraktivdestillation mit einem selektiven Lösungsmittel ist es bekannt, der Extraktivdestillationskolonne eine Stabilisierkolonne vorzuschalten, das zu trennende Produkt dieser Kolonne aufzugeben, aus dem Sumpf dieser Kolonne schwersiedenden Rückstand abzuziehen und das Gemisch aus Aromaten und Nichtaromaten dampfförmig aus dem Unterteil bzw. einige Böden unterhalb des Zuflusses des zu trennenden Produktes abzuziehen. Anschließend wird das Gemisch zur Beeinflussung des Verdampfungsverhältnisses dampfförmig, ganz oder teilweise verflüssigt einer Extraktivdestillationskolonne an einer oder mehreren Stellen zugeführt und die reinen Aromaten zusammen mit dem selektiven Lösungsmittel aus dem Sumpf abgezogen und anschließend getrennt (DE-OS 22 63 344).

Es ist ferner ein Verfahren zur Gewinnung von reinen aromatischen Kohlenwasserstoffen durch Extraktivdestillation mit einem selektiven Lösungsmittel bekannt, wobei man in einer Vorkolonne die Benzol- und Toluol-Fraktionen gleichzeitig dampfförmig als Kopfprodukt abzieht, dampfförmig einer Extraktivdestillationskolonne zuführt, aus dieser als Kopfprodukt die Nichtaromaten abzieht, als Sumpfprodukt das Extraktionsmittel mit Benzol und Toluol abzieht und in einer nachgeschalteten Stripperkolonne in Extraktionsmittel, welches als Sumpfprodukt anfällt, und Benzol und Toluol, welche als Kopfprodukt anfallen, trennt und gegebenenfalls anschließend Benzol und Toluol in üblicher Weise destillativ trennt (DE-OS 23 13 773).

In den Fällen, wo die Nichtaromaten einen Siedebeginn von etwa 30°C besitzen, ist die Möglichkeit gegeben, durch Extraktivdestillation mit Hilfe des Lösungsmittels eine exakte Trennung in Nichtaromaten und Reinbenzol durchzuführen. Infolge des niedrigen Siedepunktes der leichtsiedenden Nichtaromatenkomponente muß jedoch die Extraktivdestillationskolonne unter Druck betrieben werden. Dadurch steigen sämtliche Temperaturen und ein Wärmeaustausch zwischen heißem Lösungsmittel aus dem Sumpf des Strippers mit dem Sumpfprodukt der Extraktivdestillationskolonne ist nicht mehr möglich.

In solchen Fällen wird in einer vorgeschalteten Extraktivdestillationskolonne mit Hilfe des Lösungsmittels eine Vorreinigung des Einsatzproduktes durchgeführt. Diese Kolonne arbeitet unter Überdruck derart, daß das Kopfprodukt, welches aus leichtsiedenden Bestandteilen des Einsatzproduktes besteht, eine Kondensationstemperatur erhält, die eine wirtschaftliche Kondensation des Kopfproduktes erlaubt. Die Arbeitsweise dieser Extraktivdestillationskolonne ist so gewählt, daß keine Verluste an Benzol im Kopfprodukt entstehen. Es wird kein Wert darauf gelegt, daß das Sumpfprodukt dieser Extraktivdestillation aus Lösungsmittel und Benzol besteht, sondern es werden im Gegenteil alle Nichtaromaten mit in den Sumpf genommen, die bei 60 bzw. 65°C Siedebeginn haben.

In einer nachgeschalteten zweiten Extraktivdestillation wird mit Hilfe des Lösungsmittels das Einsatzprodukt in Nichtaromaten (=Raffinat) und Reinbenzol getrennt. Diese zweite Extraktivdestillation arbeitet unter einem leichten Vakuum. Dadurch kann die Wärme des heißen Lösungsmittels aus dem Strippersumpf voll ausgenutzt werden zur Beheizung der zweiten Extraktivdestillationskolonne und auch zur Beheizung der ersten Extraktivdestillationskolonne, da die erste Extraktivdestillationskolonne mit einer sehr geringen Lösungsmittelmenge beaufschlagt werden kann, so daß die Sumpftemperatur dort so niedrig ist, daß sich eine gute Wärmeaustauschmöglichkeit ergibt.

Besteht das Einsatzprodukt aus Komponenten, welche sich nur unter größter Schwierigkeit kondensieren lassen, d. h. ist ein Teil des Einsatzproduktes unter Normaldruck gasförmig, dann entfällt die Möglichkeit der wirtschaftlichen Gewinnung von Reinbenzol nach diesen Verfahren.

Die gasförmig bleibenden oder schwerkondensierbaren Bestandteile benötigen entweder einen sehr hohen Druck oder für die Kondensation Kältemittel. Das letztere ist verfahrenstechnisch teuer und umständlich. Ein entsprechend hoher Druck bedeutet ein sehr hohes Ansteigen der Destillationstemperaturen, so daß mit hochgespanntem Dampf oder mit Röhrenöfen gearbeitet werden muß, um die erforderliche Destillationswärme zu erhalten. Die Gewinnung der leichtsiedenden Kohlenwasserstoffe erfolgt dann durch Ausschleusen über einen Druckregeler, so daß nach dieser Druckregelung meistens der gasförmige Zustand wieder erreicht ist. Dadurch kann ein Verlust an dem zu gewinnenden Benzol eintreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von Reinbenzol vorzuschlagen, das auch Ausgangsgemische, die unter Normaldruck gasförmige Bestandteile enthalten, aufzuarbeiten gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs gelöst.

Bei der Rückführung eines Teils des flüssigen, aus Benzol und Nichtaromaten bestehenden Kondensats in die Kolonne kann ein Rücklaufverhältnis von bevorzugt 0,1 : 1 eingehalten werden.

Als Kontaktzone, in welcher man die gasförmige Phase mit dem selektiven Lösungsmittel in Berührung bringt, kann man einen Wäscher oder einen Sprühkondensator verwenden. Durch Kühlung der nichtkondensierbaren Bestandteile wird die Abtrennung des Benzols mit dem selektiven Lösungsmittel erleichtert. Es ist als auch möglich, die gasförmige Phase mit dem selektiven Lösungsmittel in einer als Abgaskühler ausgebildeten Einrichtung in Berührung zu bringen, oder man kann die Kühlung der gasförmigen Phase mit kaltem Lösungsmittel durchführen. Wenn man zur Waschung der gasförmigen Phase mit dem Lösungsmittel einen normalen Abgaskühler verwendet, so ist es zweckmäßig, diesen horizontal anzuordnen. Es ist dabei vorteilhaft, ein oder mehrere Austauschrohre der oberen Kühlzone als Sprührohre auszubilden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß bei minimalem Wärmebedarf der ersten Kolonne ein optimaler Wärmeaustausch der nachgeschalteten Extraktivdestillation ermöglicht wird, der es erlaubt, einen Dampfverbrauch von etwa 0,5 t Dampf pro Tonne gewonnenem Reinbenzol zu erhalten. Die geringen Betriebskosten in Verbindung mit dem geringen Apparateaufwand machen das neue Verfahren sehr wirtschaftlich.

Die Erfindung ist in der Figur beispielsweise und schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es bedeuten:
1 Zufuhr Einsatzprodukt (Gemisch aus C₄/C₅-Kohlenwasserstoffen, Nichtaromaten, Benzol und Höhersiedenden); 2 Kolonne (Rerun-Kolonne); 3 Sumpfprodukt (Höhersiedende); 4 Aufkocher; 5 Abzug des Kopfproduktes der Kolonne 2; 6 Kondensator; 7 Leitung zum Rückflußbehälter 8; 9 Leitung für Flüssigkeit aus 8; 10 Pumpe; 11 Rückflußleitung auf Kopf der Kolonne 2; 12 Einsatzleitung zur Extraktivdestillationsanlage 23; 13 Abzug für Gas; 14 Gaswäscher (oder Sprühkondensator), gefüllt mit Raschigringschichten 15; 16 Leitung zur Aufgabe von kaltem Lösungsmittel; 17 Abzug des Wäschers; 18 Druckregelventil; 19 Abzug vom Unterteil des Wäschers 14 (Benzol + Lösungsmittel); 20 Pumpe; 21 Niveauregelventil; 22 Leitung; 23 Extraktivdestillationsanlage; 24 Abzug Raffinat; 25 Abzug Reinbenzol; 26 Leitung zur Extraktivdestillationsanlage.

Die Arbeitsweise des Verfahrens ist wie folgt:
Das Einsatzgemisch wird über 1 in eine Kolonne (Rerun-Kolonne) 2 üblicher Bauweise aufgegeben. Die mit Aufkocher 4 versehene Kolonne 2 arbeitet bei einem Kopfdruck von 1 bar. Die Sumpftemperatur beträgt 95°C. Im Sumpf wird schwersiedendes Produkt, stammend aus der Hydrierung, über 3 abgezogen. Das Kopfprodukt wird über 5 abgezogen, bei einer Temperatur von etwa 75°C im Kondensator 6 kondensiert und mit etwa 55°C über 7 in den Rückflußbehälter 8 geführt. Dort bildet sich eine flüssige und eine gasförmige Phase aus. Die flüssige Phase, bestehend aus Benzol und den Nichtaromaten, die bei ca. 60°C zu sieden beginnen, wird über Leitung 9, Pumpe 10 und Leitung 11 zum Teil als Rücklauf in die Kolonne 2 zurückgeführt, zum Teil über 12 als Einsatzgemisch zur Anlage 23 gefördert. Das Rücklaufverhältnis beträgt 0,1 : 1. Die Gasphase des Rücklaufbehälters 8 wird über 13 abgezogen und in den mit Raschigringen gefüllten Gaswäscher 14 geführt. Die Raschigringschichten sind in mehreren Paketen 15 angeordnet. Bevorzugt werden Edelstahl-Raschigringe in der Größe von 25×25 mm oder Edelstahl-Drehspäne verwendet. Die Packungshöhe der einzelnen Schichten beträgt etwa 500 bis 800 mm. Es sind 4 Schichten bzw. Pakete vorgesehen. Zwischen den Schichten sind Zuführungen angeordnet, mit denen über 16 kaltes Lösungsmittel, z. B. Dimethylpyrrolidon, so aufgegeben wird, daß es sich über die Schichten gut verteilt. Die gasförmige Phase des Rückflußbehälters 8 wird über 13 von unten in dieses Rohr geführt. Am Kopf des Wäschers 14 ist über ein Druckregelventil 18 der Abzug 17 angeordnet. Aus dem Unterteil des Wäschers wird über 19, 20, 21, 22 und 26 Benzol und Lösungsmittel abgezogen und niveaugeregelt der Extraktivdestillationsanlage 23 aufgegeben. Dadurch ist es möglich, die Kolonne 2 mit niedrigem Druck zu betreiben, den Kondensator 6 zur Kondensation der ab 60°C siedenden Nichtaromaten in Anwesenheit eines Gases zu betreiben und die in dem Abgas enthaltene, infolge der Partialdruckverhältnisse hohe Benzolmenge in dem nachgeschalteten, mit kaltem Lösungsmittel beaufschlagten Gaswäscher bzw. Sprühkondensator zurückzugewinnen.

Der Wärmeaustausch in der Extraktivdestillationsanlage 23 wird in herkömmlicher Weise durchgeführt und es ist auch möglich, die Kolonne 2 mit Abwärme aus der Extraktivdestillationsanlage 23 zu beheizen. Aus der Extraktivdestillationsanlage 23 wird über 24 das Raffinat abgezogen und über 25 das Reinbenzol gewonnen.

Ein zahlenmäßiges Ausführungsbeispiel ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt (KW = Kohlenwasserstoffe).

Claims (1)

1. Verfahren zur Gewinnung von Reinbenzol aus Kohlenwasserstoffgemischen, enthaltend Nichtaromaten, gasförmige und schwerkondensierbare Bestandteile, durch Extraktivdestillation mit einem selektiven Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kohlenwasserstoffgemisch in eine Kolonne (2) einführt und diese Kolonne unter Atmosphärendruck oder unter leichtem Unterdruck hält, daß man aus dem Sumpf Verunreinigungen und höhersiedende Kohlenwasserstoffe abführt, daß man ein benzolreiches Kopfprodukt abzieht und dieses Kopfprodukt auf Temperaturen zwischen 40 und 80°C abkühlt, das erhaltene flüssige, aus Benzol und Nichtaromaten bestehende Kondensat gewinnt und die nichtkondensierbaren Bestandteile abführt, daß man einen Teil des flüssigen, aus Benzol und Nichtaromaten bestehenden Kondensats als Rücklauf auf die Kolonne zurückführt, einen weiteren Teil einer nachgeschalteten Extraktivdestillation (23) aufgibt und zu Reinbenzol aufarbeitet, daß man die abgeführten nichtkondensierbaren Bestandteile in einer Kontaktzone im Gegenstrom mit dem in der Extraktivdestillation verwendeten selektiven Lösungsmittel in Berührung bringt, Benzol aus der gasförmigen Phase herauslöst und das aus Lösungsmittel und Benzol bestehende Gemisch ebenfalls der Extraktivdestillation aufgibt und zu Reinbenzol aufarbeitet.