DE2940937C2

DE2940937C2 - Verfahren zur Fraktionierung von wasserhaltigen Aromatenextrakten bei Unterdruck

Info

Publication number: DE2940937C2
Application number: DE2940937A
Authority: DE
Inventors: Herbert Lytle Park Ridge Ill. Thompson
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1978-10-10
Filing date: 1979-10-09
Publication date: 1982-07-01
Also published as: JPS5553224A; GB2035367B; DE2940937A1; GB2035367A; IT7926360A0; IT1124597B; JPS5827961B2; CA1144513A; ES484767A1; FR2438677A1; US4175034A; FR2438677B1

Description

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Ejektor-Abstromes in einer zweiten Kondensationsstufe kondensiert, der Ejektor-Abstrom in einen Wasser enthaltenden Dampfstrom und in einen Wasser und die Aromatenreste enthaltenden flüssigen Kondensatstrom aufgetrennt und der flüssige Kondensatstrom in den Überkopf-Dampfstrom in der Stufe (b) vor der ersten Kondensationszone eingeleitet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fraktionierung von wasserhaltigen Aromatenextrakten bei Unterdruck, bei dem

a) aus einer Fraktionierkolonne am Kopf ein wasserhaltiges Aromatengemisch abgezogen und am Boden das Lösungsmittel erhalten wird;

b) der aus der Fraktionierkolonne abgezogene Überkopf-Dampfstrom, der Wasserdampf und die Aromaten enthält, durch Hindurchleiten des Überkopf-Dampfstromes durch eine erste Kondensationszone partiell kondensiert und der dabei erhaltene Mischphasen-Strom in eine bei Unterdruck gehaltene Überkopf-Vorlage eingleitet wird; c) eine die Aromaten und weniger als 10 Mol-% Wasser enthaltende Überkopf-Flüssigkeit aus der Überkopf-Vorlage abgezogen, ein Teil der Überkopf-Flüssigkeit in die Fraktionierkolonne als Rückfluß eingeleitet und der Rest der Überkopf-Flüssigkeit als Produktstrom abgezogen wird;

ίο d) ein Wasser und wenig Aromaten enthrltender erster Dampfstrom aus der Überkopf-Vorlage in den Ansaugeinlaß eines Wasserdampf-Strahlejektors eingeleitet wird, der in der Überkopf-Vorlage einen Unterdruck aufrechterhält, wobei ein wenig Aromaten und Wasserdampf enthaltender Ejektor-Abstrom gebildet wird; und

e) ein mindestens 60 Mol-% Wasser enthaltender wäßriger Strom aus der Überkopf-Vorlage abgezogen und der wäßrige Strom in den unteren Teil der Fraktionierkolonne und in eine Wasserdampferzeugungszone eingeleitet wird, in der ein Teil des wäßrigen Stromes durch indirekten Wärmeaustausch unter Bildung von Mitteldruck-Wasserdampf verdampft und mindestens ein Teil des Mitteldruck-Wasserdampfes in den Wasserdampf-Strahlejektor der Stufe (d) als Antriebsstrom für den Ejektor eingeleitet wird.

Die Fraktionierung von Kohlenwasserstoffen und anderen Chemikalien ist eine sehr wichtige Stufe bei vielen Prozessen der chemischen Industrie, inbesondere der petrochemischen Industrie. Häufig ist es erforderlich, die dabei eingesetzten Fraktionierkolonnen bei Unterdruck zu betreiben, weil die zu fraktionierenden Gemische entweder einen sehr niedrigen Dampfdruck haben oder gegen hohe Temperaturen empfindlich sind, die erforderlich wären, um sie zu verdampfen. Ein Beispiel für den erstgenannten Fall sind reduzierte Rohölfraktionen und ein Beispiel für den letztgenannten Fall sind olefinische aromatische Kohlenwasserstoffe wie Styrol. Dabei kommt es in erster Linie auf den Druck an, der am Kopf der Fraktionierkolonne herrscht In vielen Fällen wird der erforderliche Unterdruck erzeugt durch Anschließen einer mechanischen Vakuumpumpe oder eines Dampfejektors an die Überkopf-Vorlage einer Fraktionierkolonne, in die der Überkopf-Dampfstrom eingeleitet wird. Wenn zum Betreiben des Ejektors Dampf verwendet wird, spricht man von einem Dampfstrahlejektor. Vorrichtungen dieser Art sind in der Literatur beschrieben, beispielsweise in »Perry's Chemical Engineers' Handbook« (1963), McGraw Hill Book Co, 4. Auflage, Seiten 6 - 29 bis 6 - 32.

Der Abstrom aus einem solchen Ejektor wird häufig durch einen Kondensator geleitet, der den Dampf und möglicherweise auch einen Teil des abgeführten Materials kondensiert. Zweck dieser Maßnahme ist es, das dabei erhaltene Kondensat wiederzugewinnen oder Verluste an nicht-kondensiertem Dampf gering zu halten. Gelegentlich wird auch ein Kondensator zwischen zwei hintereinander geschalteten Ejektoren verwendet, um die Beladung in der nachfolgenden Stufe zu verringern, wodurch der Verbrauch an Antriebsdampf und die Größe des Ejektors herabgesetzt werden können. Übliche Praxis ist es, den Ejektorabstrom in eine Kondensationszone einzuleiten, in der praktisch der gesamte Wasserdampf in dem Abstrom kondensiert wird.

Abgesehen davon, daß Dampfstrahlejektoren sehr

wirksame Vakuumpumpen darstellen, sind sie auch sehr wirksame Mischvorrichtungen. Der Abstrom des Ejektors stellt daher ein homogenes Gemisch der Dämpfe dar, die aus der Überkopf-Vorlage der Fraktionierkolonne abgezogen worden sind, und dem Dampf, der als Antriebsmedium in den Ejektor eingeführt worden ist Nach dem Hindurchleiten des Ejektorabstroms durch einen Kondensator erhält man Wasser in flüssiger Phase, das eine zwar variable, jedoch häufig signifikante Menge an Kohlenwasserstoffen oder anderen destillierbaren Verbindungen enthält, die in den Dämpfen der Oberkopf-Vorlage der Fraktionierkolonne enthalten sind Die Folge davon ist, daß Kohlenwasserstoffe sowohl als Verunreinigung in dem aus der Oberkopf-Vorlage abgezogenen wäßrigen Kondensat als auch in dem durch Kondensieren des Ejektorabstroms erhaltenen wäßrigen Kondensats enthalten sind. Auch kann gelegentlich eine getrennte flüssige Phase entstehen, wenn weitere Verbindungen in genügend großer Menge darin enthalten sind.

Die Beseitigung des auf diese Weise verunreinigten Wassers auf umweltfreundliche Art macht daher die Reinigung erforderlich, die unter Umständen sehr kostspielig sein kann. Die Verwendung eines Dampfstrahlejektors zur Fraktionierung eines wasserhaltigen Gemisches von Kohlenwassersloffverbindungen bringt daher große Umweltprobleme mit sich. Diese werden noch dadurch verschärft, daß die Verwendung eines Kondensats an einer anderen Stelle des gleichen Prozesses oder in einem anderen Prozeß zu einem Einführen dieser Verunreinigungen in einen anderen Prozeßstrom führt

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Trennung von Aromaten von Lösungsmitteln durch Destillation in Extraktionsprozessen bekannt, bei denen der resultierende Dampf zur Beheizung der Fraktionierkolonne eingesetzt wird (vgl. z. B. die US-Patentschriften 34 92 222, 38 64 244, 36 42 614 und 35 51 327). So wird beispielsweise bei dem in der US-Patentschrift 34 13 217 beschriebenen, bei Unterdruck durchgeführten Fraktionierprozeß der resultierende Dampf mit kontrolliert variabler Geschwindigkeit in den unteren Abschnitt der Fraktionierkolonne eingeleitet. Der aus dem Kopf der Kolonne abgezogene Überkopf-Dampfstrom wird durch einen Überkopf-Kondensator und danach in eine Überkopf-Vorlage eingeleitet. Ein aus dieser Überkopf-Vorlage entnommener Kohlen wasserstoff strom wird in einen Produktstrom und in eine Rückflußflüssigkeit aufgetrennt. Aus der Überkopf-Vorlage wird ferner ein wäßriges Kondensat abgezogen und in eine Dampferzeugungszone eingeleite»- in der es durch indirekten Wärmeaustausch verdampft wird. Ein Teil des dabei erhaltenen Dampfes wird als Dampf verwendet, der in den unteren Abschnitt der Fraktionierkolonne eingeleitet wird, während der Rest des Dampfes aus dem Prozeß abgezogen wird, beispielsweise in ein Raffineriedampfsystem eingeleitet wird.

In der US-Patentschrift 34 71 371 ist die Verwendung eines wäßrigen Überkopf-Kondensats als Ausgangsmaterial für die Erzeugung von Dampf beschrieben, der in den Boden einer Fraktionierkolonne eingeleitet wird.

In deF US-Patentschrift 34 92 222 ist ein Flüssig/Flüssig-Extraktionsprozeß zur Herstellung von aromatischen Kohlenwasserstoffen beschrieben, bei dem ein wäßriges Kondensat aus der Überkopf-Vorlage der Fraktionierkolonne abgezogen und in einen Dampfgenerator eingeleitet wird. Der darin erzeugte Dampf wird in den Boden der Fraktionierkolonne eingeleitet.

um die fraktionierte Destillation zu unterstützen.

In den US-Patentschriften 36 42 614, 38 64 244 und 35 51 327 sind ebenfalls Flüssig/Flüssig-Extraktionsprozesse zur Gewinnung von Aromaten beschrieben, bei denen ein Beschickungsstrom, der ein Lösungsmittel, Wasser und aromatische Kohlenwaserstoffe enthält, in eine Fraktionierkolonne eingeleitet und aus der mit dieser Kolonne verbundenen Überkopf-Vorlage kondensiertes Wasser abgezogen wird. Das abgezogene

ίο kondensierte Wasser wird teilweise in einer Wasserwaschkolonne verwendet, um Restmengen an Lösungsmittel aus dem Raffinatstrom zu entfernen, der in der Extraktionszone erzeugt wird.
Nachteilig an diesen bekannten Verfahren ist es, daß bei den darin verwendeten Wasserdampfejektoren zur Erzeugung eines Vakuums in der Fraktionierkolonne, die bei Unterdruck betrieben werden müssen, der dabei entstehende kondensierte Wasserdampf und die kondensierten übrigen Dämpfe in der Kegel in das Abwassersystem der Anlage gelangen und dadurch das Abwasser oelasten. Bei diesen bekannten Verfahren kann der Ejektorabstrom merklich:. -Menge an destillierbaren Kohlenwasserstoffverbindunten enthalten, die auf diesem Wege in unerwünschter Weise in das Abwasser gelangen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Fraktionierung von wasserhaltigen Aromatenextrakten bei Unterdruck zu entwickeln, bei dem die genannten Umweltprobleme beseitigt oder mindestens gemildert werden.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst werden kann, daß auf eine neuartige Weise ein Teil des wäßrigen Überkopf-Kondensats der Fraktionierkolonne zur Erzeugung von Antriebs-Wasserdampf für den Ejektor verwendet wird und außerdem der aus dem Ejektorabstrom-Kondensator abgezogene flüssige Kondensatstrom stromaufwärts von dem Überkopf-Kondensator dem Überkopf-Dampfstrom der Fraktionierkolonne wieder zugemischt

wird. Dabei wird das aus der Überkopf-Vorlage der Fraktionierkolonne abgezogene Wasser durch indirekten Wärmeaustausch wieder verdampft unter Bildung von Mitteldruck-Wasserdampf, der als Antriebsmedium in dem Ejektor eingeführt wird. Der Abstrom des Ejektors wird durch einen Kondensator geführt, das dabei erhaltene Kondensat wird in die Üherkopf-Vorlage der Fraktionierkolonne zurückgeführt, um es mit dem Überkopf-Dampfstrom der Fraktionierkolonne zu vermischen. Dadurch wird die Beseitigung einer

wäßrigen Überkopf-Flüssigkeit, die mit Kohlenwasserstoffen verunreinigt ist und die dadurch bedingten Umweltprobleme minimal gehalten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren ζίγ Fraktionierung von wasserhaltigen Aromatenextrakten bri U itfcrdruck, das die eingangs genannten Stufen (a) bis (e) umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein Teil des Ejektor-Abstrome» in einer zweiten Kondensationsstufe kondensiert, der Ejektor-Abstrom in einen Wasser enthaltenden Dampfstrom und in einen Wasser und die Aromatenreste enthaltenden flüssigen Kondensatstrom aufgetrennt und der flüssige KondensatstFom in den Übefkopf-DampfstFom in der Stufe (b) vor der ersten Konriensctionszone eingeleitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf viele Flüssig/Flüssig-Extrpktionsprozesse zur Trennung von Kohlenwasserstoffen angewendet werden, die umfassen das Inkontaktbringen eines Lösungsmittelstromes mit

einem aromatische und nicht-aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltenden Kohlenwasserstoff- Beschikkungsstrom in einer Fraktionierkolonne, die in geeigneter Weise, beispielsweise mit Raschigringen, gefüllt sein kann. Dabei entstehen ein Raffinatstrom, der den Beschickungssirom abzüglich der daraus extrahierten aromatischen Kohlenwasserstoffe enthält, und ein an Aromaten reicher Lösungsmittelstrom (gelegentlich auch als Extraktstrom bezeichnet). Der Beschickungsstrom kann aus Naphtha, einem Reformat oder einem fraktionierten Reformat bestehen, das die gewünschten aromatischen Kohlenwasserstoffe enthält. Vorzugswei se enthält der Besehickungsstrom die aromatischen Kohlenwasserstoffe in einer Konzentration von mehr als 20 Mol·'¹^. Typische Beschickungsströme werden erhalten, wenr em Reformat stabilisiert oder fraktioniert wird unter Bildung einer (V- bis CVFraklion. die Benzol. Toluol XyIo!. Athylbenzol und C.-CVParaffine enthält.

Fiir die Extraktion kann eine Vielzahl u>n für aromatische Kohlenwasserstoffe selektiven Lösungsmitteln verwendet werden, wie z. B Diäthylenglykol. Pol\älhylengly'<ol. Dipropyleriglykol. verschiedene Poly propvlengl> knie. Dirne thylsulfoxid. N-Meth>!pyrrolidon und Morpiolm. Km bevorzugtes Lösungsmittel ist ■-■in solches stun Sulfolan Typ. das eine fiinfglicdrigc Ri' t'stfiknir mit einem Schwefelatom und vier Kohlen stoff.itomen mit zwei an das Schwefelatom gebundenen Sauerstoffa;omen aufweist. Kin besonders geeignetes Beispiel fii^r en lösungsmittel vom Sulfolan-Typ ist Tecf.hydrothiophen-l.i-dioxid. Zur Extraktion von aromatischen Kohlenwasserstoffen kann aber auch ein derris h .i.iv Wasser und einem oder mehreren der viirti'üiniiki- .osungsmittel '■ erwende' werden. Dies iiüx insfcsoiui^re dann, wenn Losungsmittel vom Sulfolan- I■■ ρ verwendet werden. Der Wassergehalt des l.osüTgsniinelgemisches ist für die Fraktionierung vorteilhaft, da ;r durch die partielle Verdampfung des gebildeten Wjsserdampfes das Strippen von nicht-arorr;.;!iS(.hen Kohlenwasserstoffe" aus dem aromatenrei- -..hen Lösungsmittel und das nachfolgende Strippen der e> trahierten aromatischen Kohlenwasserstoffe aus dem Lösungsmittel unterstützt.

Die Konzentration des Wassers in dem Lösungsmit-•e's;rom. der in die Fxtraktionszone eingespeist wird. V^nn 0.1 bis 20.0 GeW-⁰O betragen. Bei Verwendung •:ir.es Lösungsmittels vom Sulfolan-Tvp beträgt die v*· ;isse^rk';r,zentra!ion vorzugsweise 0.! bis 1.0 Gew.-^0/n. Be! Verwendung eines Polyalkylenglykol-Lösungsmitte! betrag' de^r Wassergehalt vorzugsweise 6 bis I 5 Gew¹.-■''·-.. Mindestens ein Teil dieses Wassers wird während der Rückgewinnung der extrahierten aromatischen Kohlenwasserstoffe aus dem gereinigten aroma tenreicher. Lösungsmittel in der Vakuum-Fraktionierku- !onne verdampft. Der dabei resultierende Wasserdampf bildet einen Tei! des Überkopf-Dampfstromes, der aus der Fraktionierkolonne abgezogen wird. Dieser wird teilweise kondensiert, wodurch flüssiges Wasser entsteht, das in der Überkopf-Vorlage, die mit der Fraktionierkolonne verbunden ist. gesammelt wird. Die nicht-kondensierbaren Materialien werden zusammen mit dem G!eichgew?chts-W'asser und dem Kohlenwasserstoffdampf aus der Überkopf-Vorlage durch die Evakuierungsvorrichtung entfernt und normalerweise werden sie einer zweiten Kondensationsstufe unterworfen. in der eine zweite wäßrige Phase entsteht, die

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Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun darin, daß mindestens ein Teil des flüssigen Wassers, das in der Fraktionierkolonne gesammelt worden ist. in einem Dampfgenerator verwendet wird, der den Dampf liefert, der in dem Strahlejektor und in der Fraktionierkolonne verwendet wird. Die zweite wäßrige Phase, die beim Kondensieren des Ejektorabstromes entsteht, wird gleichfalls intern zurückgeführt, sie wird aber in die Überkopf-Vorlage eingeführt und zwar vorzugsweise durch Einmischen in den Überkopf- Abstrom der Fraktionierkolonne. Durch dieses Einmi schen soll das Kühlen vermindert werden, das in dem Überkopf· Kondensor erforderlich ist, wodurch die Betriebskosten gesenkt werden. Die zurückgeführte zweite wäßrige Phase kann mit dem Überkopf· Dampf-

η strom der Fraktionierkolonne entweder stromaufwärts oder stromabwärts des Überkopf-Kondensators, je nach Temperatur der wäßrigen Phase, vermischt werden.

Dem Wasserdampf-Rückführungssystem mit ge-

;i schlosseii'jtn Kreislauf wird kontinuierlich Wassc zugeführt, weil das in dem lösungsmittelreichen Strom, welcher der Fraktionierkolonne zugeführt wird, cnthal tent· Wasser verdampft. Da die /ugeführte Wassermenge die Wasserverluste in dem aromatenarmen l.ösungs • mittel, in dem Extraktionsprodukt und in den Abströmen übersteigt, wird normalerweise dem Gesamtprozeß Wasser in einer solchen Menge entzogen, daß die zugefüf'.rte Wassermenge den Wasserverlusten entspricht. ')iese abgezogene Wassermenge ist jedoch

y< erheblich geringer als die Gesamtmenge, in der das Wasser in dem Prozeß kondensiert wird, und sie stört die Ziele der Erfindung nicht Das abgezogene Wasser kann zur Ergänzung des Wassergehaltes des Lösungsmitlelstromes oder zur Entfernung von gelöstem Lösungsmittel aus dem Raffinatstrom in einer Wasserwaschkolonne verwendet werden.

Bei einem bevorzugten Flüssig/Flüssig -Extraktionspro/eß wird der lösungsmittelreiche Strom, der in der 1 utraktionszone erzeugt worden ist. direkt in emc

4·- Extraktions .Strippeinrichtung oder eine Extraktions-Destilla'ionskolonne eingeführt. Der Bodenabstrom dieser .Strippeinrichtung wird dann in die bei unterdruck betriebene Fraktionierkolonne eingeführt, die häufig auch als Ammaten-Abtrennungskolonne oder

s^r> Extraktgewinnungskolonne bezeichnet wird.

Der losungsmittelreiche Strom, der aus der Flüssig/ Flüssig-Extratkionszone entfernt wird enthält normalerweise eine geringe Menge von nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffen, die erheblich flüchtiger sind als

Vi Benzol und/oder die anderen aromatischen Kohlenwasserstoffe, die in dem lösungsmittelreichen Strom enthalten sind. Diese nicht-aromatischen Kohle' vasserstoffe können sehr wirksam aus dem Lösungsmittel strom in einer Extraktions-Strippkclcnne durch ein

;s teilweises Strippen des Gesamtkohlenwasserstoffgehalts des lösungsmittelreichen Stromes entfernt werden und sie werden dann aus der Extraktions-Strippkolonne als Überkopf-Strom abgezogen. Dieser Strom kann als Rückfluß zur Gewinnung von aromatischen Kohlenwas-

<yj serstoffen. die darin enthalten sind, in die Extraktiorszone zurückgeführt werden. Die Entfernung der nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffe, die in der Extraktions-Strippkolonne vorgenommen wird, kann weggelassen werden, wenn, wie es bei der Erzeugung von Benzinmischmaterialien der Fall ist. die nicht-aromatischer Kohlenwasserstoffe in dem Produktstrom toleriert werden können. Eine Extrsktions-Strippkoionne wird normalerweise bei einem Druck von etwa LO bis

7.8 bar betrieben, wobei Drucke von weniger als 2.4 bar bevorzugt sind.

Der Bodenstrom der Extraktions-Strippkolonne enthalt das Lösungsmittel, Wasser und aromatische Kohlenwasserstoffe und er ist im wesentlichen frei von nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen. Dieser Strom wird hier auch als lösungsmittelreicher Strom bezeichnet. Fr wird zur Gewinnung der Aromaten in die Fraktionierkolonne eingeführt. In dieser zweiten Kolonne werden die aromatischen Kohlenwasserstoffe aus dem lösungsminelreichen Strom entfernt. Mit einem Lösungsmittel vom Sulfolantyp verläuft diese Trennung ziemlich leicht und es entstehen ein I Ibcrknpf-Strom mit hoher Reinheit, der die extrahierten aromatischen Kohlenwasserstoffe enthalt, und ein armer l.ösungsmil- !«.■!strom, der als Bodenprodukt entfernt wird.

Die meisten Lösungsmittel zeigen eine gewisse Zersetzung als Ergebnis der thermischen Instabilität oder Oxidation. Aus diesem (irunde ist es üblich, die ^TiMtiper.i!iir der Bodenflüssigkeit, die in der Lösungsmittel-Fraktionierkolonne verwendet wird, auf weniger als 177 C im Falle eine". Lösungsmittels vom Sulfolantyp und 19! (bei Verwendung eines Diä'.hylengKkoll.ösungsmittelsystems zu begrenzen. Der Druck, der in der Gewinnungskolonne für aromatische Kohlenwasserstoffe aufrechterhalten wird, lieg' normalerweise unter Atmosphärendruck und beträgt vorzugsweise etwa 0.25 bis 0.68 bar. Der Druck in der Überkopf-Vorlage der Gewinnungskolonne für aromatische Kohlenwasserstoffe ist niedriger, um den inhärenten Strömungswiderstand in dem Überkopf-System zu überwinden. F'ne Kolonne mit etwa 30 Böden ist zur Verwendung als Gewinnungskolonne für aromatis'he Kohlen Wasserstoff c bevorzugt.

Der Überkopf-Dampfstrom der Gewinnungskolonne für aromatische Kohlenwasserstoffe wird vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von etwa Ib bis 43 C in dem Überkopf-Kondensator abgekühlt. Dieser soll die Kondensation eines sehr hohen Prozentsatzes des gesamten Überkopf Dampfes bewirken, was wünschenswert ist. da irgendwelches nicht-kondensiertes Material durch den Strahlejektor entfernt werden muß. Bei dem bevorzugten Extraktionsprozeß sollte dor Überkopf-Dampfstrom sehr wenig nicht-kondensierbare Gase enthalten, wegen der Art der Beschickungskohlenwasserstoffe und des Lösungsmittels und wegen der Trennung, die in der stromaufwärts gelegenen Extraktions-Strippkolonne durchgeführt wird. Es handeli sich daher vorwiegend um aromatische Kohlenwasserstoffe. wie Benzol, und Xylol, mit einer geringeren Menge Wasser. Der Dampf, der aus der Überkopf-Vorlage entfernt wird, ist ein ungefähres Gleichgewichtsgemisch, das sowohl die aromatischen Kohlenwasserstoffe als auch Wasser enthält.

Das in dem Überkopf-Kondensator kondensierte Wasser enthält ein Gleichgewichtsgemisch der Kohlenwasserstoffe, die in der Überkopf-Vorlage vorhanden sind. Es wird als dichterer wäßriger Flüssigkeitsstrom entfernt und erfindungsgemäß intern innerhalb des Fraktioniersystems zurückgeführt, das innerhalb der Gewinnungskolonne für aromatische Kohlenwasserstoffe vorgesehen ist Der gesamte wäßrige Flüssigkeitsstrom oder ein Teil desselben wird in dem Dampfgenerator verdampft, um Mitteldruck-Wasserdampf zu erzeugen, der in dem Fraktioniersystem verwendet wird. Unter der Bezeichnung «Mitteldruck-Wasserdampf« ist hirr Wasserdampf mit einem Dr-jrk von 4.4 bis etwa 18.0 bar tu verstehen. Ein zv-e:^?-:r Tri!

des wäßrigen Flüssigkeitsstroms kann durch den Aufwärmen der mit der Kolonne verbunden ist. in die Wiedergewinnungskolonne für aromatische Kohlenwasserstoffe eingeführt werden. Als weitere Alternative

- kann ein Teil des Mitteldruck-Wasserdampfes, der aus dem wäßrigen Flüssigkeitsstrom gewonnen worden ist. in die Wiedergewinnungskolonne eingeleitet werden.

Der Dampfgenerator kann von herkömmlicher Bauart sein und er arbeitet nach bekannten ßetriebs-

n. und .Sicherheitsstandards. Vorzugsweise enthält er einen indirekten Mantel/Rohr-Wärmeaustauscher, in dem Dampf oder ein ähnliches Hochtemperaturmedium durch die Rohre geleitet wird. Der Betrieb auf diese Weise eliminiert die direkte Zugabe von Dampf in das ' rakiioniersvstem. wodurch das Problem der Reinigung oder Beseitigung einer entsprechenden zusätzlichen Menge an verunreinigtem Kondensat eliminiert wird.

Der Strahlcjcktor kann von herkömmlicher Bauart sein und er kann nach üblichen Verfahrensweisen betneben werden. Der Abstrom des f.jektors wird in einen zweiten Kondensor geleitet. Dieser Kondensor wird vorzugsweise bei einem Druck von etwa 1.0 bis 1.7 bar betrieben, da ein positiver Druck die Kondensation !interstützt. Ein hoher Kondensationsgrad ist , erwünscht, um das Volumen des Dampfes zu vermindern, das in das Ablaßsystem eingeleitet werden muH. Diesei Kondensator sollte daher den F.jckto-abstrom auf ungefähr 16 bis 43' C abkühlen. Eine kleine variable Menge des F.jektorabstroms kann zur .Saugseite des

■■ι. i'jektors zurückgeleitet werden, um das erzeugte Vakuum zu kontrollieren. Der restliche Ejektorabstrom wird in eine Abdichtungstrommel oder in einen Dampl I'lüssigkeits-Separa'or als Strom mit gemischter Phase zusammen mit dem Abstrom eingeleitet, der an einem Punkt unterhalb des Flüssigkeitsniveaus in der Trommel eintritt, um die gewünschte Dampfverdichtung zu erzielen.

Das flüssige Kondensat, das in dieser Verdichtungstrommel gesammelt w ird. wird in die Überkopf-Vorlage

■.'■ zurückgeführt, wodurch die Ziele der Erfindung durch die Eliminierung eines verunreinigten wäßrigen Ab Stroms erreicht werden. Dieser Kondensatstrom enthält Wasser und die Kohlenwasserstoffe, die in dem Übcrkopf-Strom enthalten sind, der aus der Überkopf-

:. Vorlage abgezogen wird. Die Temperatur dieses Stroms ist erheblich niedriger als diejenige der Überkopf-Dämpfe der Wiederpewinnungskolonne für aromatische Kohlenwasserstoffe, die etwa 79^rC oder mehr betragen kann. Das Einmischen des relativ kühlen

' Kondensats in den Überkopf-Dampfstrom bewirkt einen direkten Wärmeaustausch zwischen den zwei Strömen und ein Abkühlen d?s Überkopf-Dampfstroms. Dieses günstige Ergebnis vermindert die erforderliche Abkühlungskapazität des I berkopf-Kondensators und

•~ stell! einen zweiten Vorteil der internen Rückführung des Kondensatstroms dar. Die Ausführung des Gemisches stromabwärts von dem Überkopf-Kondensor kann bevorzugt sein, wenn dadurch die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums auf der heißen Seite des

«j Kondensors signifikant vermindert oder ein annehmbarer Konder.sorbetrieb bei einer höheren Austrittstemperatur möglich wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man einen Beschickungsstrom, der

-5 ein Lösungsmittel vom Sulfolantyp. Wasser und aromatische Kohlenwasserstoffe enthält bei einem mittlerer, erstf-n Punkt in eine Fraktionierkolonne einleite* und einen ersten Produktstrom. der Lösuties-

mittel vom Sulfolantyp enthält, aus der Fraktionierkolonne bei einem zweiten niedrigeren Punkt abzieht, den Überkopf-Dampfstrom, der Wasser und aromatische Kohlenwasserstoffe enthält und der aus der Fraktionierkolonne abgezogen worden ist, teilweise kondensiert durch Vermischen des Überkopf-Dampfstroms mit einem nachstehend spezifizierten flüssigen Rückführungsstrom, wobei man den Überkopf-Dampfstrom durch eine ers'e Kondensationszone leitet und den resultierenden Strom mit gemischter Phase in eine Überkopf-Vorlage, die bei Unterdruck betrieben wird, einleitet, eine Überkopf-Flüssigkeit, die aromatische Kohlenwasserstoffe und weniger als 10 Mol-% Wasser aufweist, aus der Uberkopf-Vorlage abzieht, einen ersten Teil der Überkopf-Flüssigkeit in die Fraktionierkolonne als Rückfluß einleitet und einen zweiten Teil der Überkopf-Flüssigkeit als zweiten Produktstrom abzieht, einen ersten Dampfstrom, der Wasser und aromatische Kohlerwasserstoffe enthält, aus der Überkopf-Vorlage in den Saugeinlaß eines Dampfstrahlejektors einleitet, der unter Bedingungen betrieben wird, die wirksam sind, um den Unterdruck in der Überkopf-Vorlage aufrechtzuerhalten, wodurch ein Ejektorabstrom gebildet wird, der aromatische Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthält, mindestens einen Teil des Ejektorabstroms durch Durchleiten durch eine zweite Kondensationszone kondensiert, den Ejektorabstrom in eine Dampf/Flüssig-Trennzone einführt, die unter Bedingungen gehalten wird, die wirksam sind, um den Ejektorabstrom in einen zweiten Dampfstrom, der Wasser enthält, und in einen Kondensatflüssigkeitsstrom, der Wasser und aromatische Kohlenwasserstoffe enthält, aufzutrennen, den flüssigen Kondensatstrom in den I Iberkopf-Dampfstrom, der vorstehend als flüssiger Rückführungsstrom bezeichnet worden ist, einmischt, einen wäßrigen Flüssigkeitsstrom, der mindestens 60 Mol.-°/o Wasser enthält, aus der Überkopf-Vorlage abzieht und mindestens einen ersten Teil des wäßrigen Flüssigkeitsstroms in eine Dampferzeugungszone einführt, worin durch indirekten Wärmeaustausch gegen ein Hochtemperaturmedium der erste Teil des wäßrigen Flüssigkeitsstroms mindestens teilweise verdampft wird, um Mitteldruck-Wasserdampf zu erzeugen, und mindestens einen Teil des Mitteldruck-Wasserdampfes in den Dampfstrahlejektor als Hochdruck-Antriebsstrom einleitet, der in dem Ejektor zur Evakuierung der Überkopf-Vorlage verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf die nachstehende Zeichnung, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, an Hand einer Flüssig/Flüssig-Extraktion zur Rückgewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen, näher erläutert. Dabei wurde zur Vereinfachung der Darstellung eine Reihe von Einrichtungen, die normalerweise zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind, nicht dargestellt, beispielsweise Druck-, Fließ- und Tempera turkontrollsysteme, die alle von herkömmlicher Bauart sein können.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform tritt ein lösungsmittelreicher Strom, der ein für aromatische Kohlenwasserstoffe selektives Lösungsmittel, Wasser und die aromatischen Kohlenwasserstoffe enthält, durch die Leitung 1 an einem mittleren Punkt in die Fraktionierkolonne 2 ein. Diese Kolonne 2 wird unter Fraktionierbedingungen gehalten, die bewirken, daß der eintretende lösungsmittelreiche Strom in einen Überkopi-Sifom, der Wasserdampf und verdampfte aromatische Kohlenwasserstoffe enthält und der durch die Leitung 3 aus der Kolonne 2 abgezogen wird, und in einen mageren Lösungsmittelstrom, der das selektive Lösungsmittel et''hält, der durch die Leitung 29 aus der Fraktionierkolonne 2 abgezogen wird, aufzutrennen.
"> Der Überkopf Dampfstrom wird mit einem Flüssigkeitsstrom aus der Leitung 4 vermischt, der Wasser und gelöste Kohlenwasserstoffe enthält. Dieses Vermischen bewirkt eine vorläufige Kühlung des Überkopf-Dampfstroms, der durch einen Überkopf-Kondensator 5 auf

in dem Wege über die Leitung 6 geleitet wird. Ein resultierender gemischtphasiger Überkopf-Strom wird in die Überkopf-Vorlage 7 eingeleitet. Der Überkopf-Strom wird darin in einen wäßrigen flüssigen Strom, der im Stiefel der Vorlage 7 gesammelt und in der Leitung 8

ΙΊ entnommen wird, in einen weniger dichten flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoffstrom, der in der Leitung 26 entnommen wird, und in einen Dampfstrom, der in der Leitung 11 entnommen wird, aufgetrennt. Ein erster Teil der flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoffe wird in die Fraktionierkolonne 2 als Rückfluß durch die Leitung 28 zurückgeführt und ein zweiter Teil wird als Produktstrom durch die Leitung 27 entnommen.

Die Fraktionierkolonne 2 und die Uberkopf-Vorlage

7 werden durch Verwendung eines Strahlejektors 15 bei Unterdruck gehalten. Die Saugseite des Ejektors 15 entfernt nicht-kondensierte Kohlenwasserstoffe und nicht-kondensierbare Verbindungen, wie Stickstoff und Kohlendioxid, aus der Überkopf-Vorlage 7 durch die Leitung 11. Der Antriebsstrom, der in den Ejektor 15 eingeleitet wird, ist der Mitteldruck-Wasserdampf aus der Leitung 16 und der Abstrom des Ejektors wird durch die Leitung 17 entfernt. Der Ejektorabstrom wird in einen Kondensator 18 eingeleitet, worin mindestens eine teilweise Kondensation durch indirekten Wärmeaustausch mit kaltem Wasser oder einer anderen geeigneten Abkiihlungsflüssigkeit bewirkt wird. Ein Teil des Ejektorabstroms oder das dampfförmige Material, das nach der Kondensationsstufe zurückbleibt, kann in die Ansaugseite des Ejektors 15 durch die Leitung 13 in

to einer Menge zurückgeführt werden, die durch das Ventil 12 kontrolliert wird, um so den Betrieb des Ejektors 15 zu kontrollieren.

Der restliche Ejektorabstrom wird durch Qie Leitung 19 in eine Verdichtungstrommel 20 eingeleitet. Der

4ϊ eintretende Ejektorabstrom enthält flüssiges Wasser und eine geringe Menge an flüssigen Kohlenwasserstoffen. Er enthält auch ein Gleichgewichtsgemisch von Wasserdampf und nicht-kondensierbaren leichten Gasen, wie Stickstoff oder Kohlendioxid, und er kann geringe Mengen an Gasförmigen Kohlenwasserstoffen enthalten. Die gesamten nicht-koridensierten Gase werden durch die Leitung 21 aus der Verdichtungstrommel 20 entfernt, um durch ein umweltmäßig annehmbares Ventilationssystem abgelassen zu werden. Das flüssige Material wird durch die Leitung 22 entnommen.

Das wäßrige Überkopf-Kondensat, das in dem Stiefel

der Überkopf-Vorlage 7 gesammelt wird, wird durch die Leitung 8 entfernt. Ein Teil und möglicherweise der gessamte Strom wird in die Leitung 10 geleitet, um zur Erzeugung von Mitteldruck-Wasserdampf verwendet zu werden, der in Jen Ejektor 15 eingeleitet wird. Ein fakulativer Ergänzungswasserstrom tritt durch die. Leitung 30 ein und der resultierende gesamte Wasserstrom wird in einen Dampfgenerator 23 durch die Leitung 31 eingeleitet und mit einem Heizelement 25 in Kontakt gebracht Ein indirekter Wärmeaustausch des eintretenden Wassers mii einem geeigneten Hochtemperaturmediiim. z. B. Hochdruckdampf oder heißem öl,

fühiU ijr Verdampfung eines Hauptteils des Wassers und zur Bildung des Mitteldruck-Wasserdampfes, der in der Leitung 16 transportiert wird. Der nicht-verdampfte Teil des Wassers wird aus dem Dampfgenerator 23 durch die Leitung 24 entnommen und mit dem Flüssigkeitsstrom, der aus der Verdichtungstror.;me! 20 abgezogen worden ist, in der Leitung 22 vermischt. Der resultierende kombinierte Wasserstrorn wird durch die Leitung 4 befördert und mit dem Überkopf-Dampfstrom der Fraktionierkolonne 2 vermischt.

Ein zweiter Teil des Wassers, das aus der Überkopf-Vorlage 7 durch die Leitung 8 entfernt worden ist, wird in den Boden der Fraktionierkolonne 2 eingeleitet, nachdem es in einer nicht-gezeigten Einrichtung verdampft worden ist. Ein Teil des Wasserstroms in der Leitung 9 kam, durch die Leitung 32 entfernt werden.

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um die Ansammlung von bestimmten wasserlöslichen Verbindungen zu verhindern oder um überschüssiges Wasser, das mit dem lösungsmittelreichen Strom eintritt, zu entfernen.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht die Abführung eines Teils des Mitteldruck-Wasserdampfes, der in dem Dampfgenerator 23 gebildet worden ist, durch die Leitung 33 vor. Dieser Dampf kann dann direkt in den Boden der Fraktionierkolonne 2 eingeleitet werden, um den gesamten Dampf oder ein Teil des Dampfs, der in diese Kolonne 2 eingeleitet wird, zu bilden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfs in der Leitung 33 kann ausreichend sein, um den gesamten Wärmebedarf zu decken, der am Boden der Fraktionierungskolonne 2 erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Fraktionierung von wasserhaltigen Aromatenextrakten bei Unterdruck, wobei

a) aus einer Fraktionierkolonne am Kopf ein wasserhaltiges Aromatengemisch abgezogen und am Boden das Lösungsmittel erhalten wird;

b) der aus der Fraktionierkolonne abgezogene Überkopf-Dampfstrom, der Wasserdampf und die Aromaten enthält, durch Hindurchleiten des Oberkopf-Dampfstromes durch eine erste Kondensationszone partiell kondensiert und der dabei erhaltene Mischphasenstrom in eine bei Unterdruck gehaltene Oberkopf-Vorlage eingeleitet wird,

c) eine die Aromaten und weniger als 10 Mol-% Wasser enthaltende Überkopf-Flüssigkeit aus der Überkopf-Vorlage abgezogen, ein Teil der Überkopf-Flüssigkeit in die Fraktionierkolonne als Rückfluß eingeleitet und der Rest der Überkopf-Flüssigkeit als Produktstrom abgezogen wird;

d) ein Wasser und wenig Aromaten enthaltender erster Dampfstrom aus der Überkopf-Vorlage in den Ansaugeinlaß eines Wasserdampf-Strahlejektors eingeleitet wird, der in der Überkopf-Vorlage einen Unterdruck aufrechterhält, wobei ein wenig Aromaten und Wasserdampf enthaltender Ejektor-Abstrom gebildet wird; und

e) ein mindestens 60 Mol-% Wasser enthaltender wäßrigei Strom aus der Überkopf-Vorlage abgezogen und izr wäT/ige Strom in den unteren Teil der Fraktionierkolonne und in eine Wasserdampferzeugungszo: s eingeleitet wird, in der ein Teil des wäßrigen Stromes durch indirekten Wärmeaustausch unter Bildung von Mitteldruck-Wasserdampf verdampft und mindestens ein Teil des Mitteldruck-Wasserdampfes in den Wasserdampf-Strahlejektor der Stufe (d) als Antriebsstrom für den Ejektor eingeleitet wird,