DE3348473C2

DE3348473C2 - Verfahren zur Abtrennung von 1,3,5-Trimethylbenzol

Info

Publication number: DE3348473C2
Application number: DE3348473A
Authority: DE
Inventors: Kishio Miwa; Yukiko Nagaoka; Takehisa Inoue
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2003-07-28
Also published as: DE3348474C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.

Die DE-OS 19 31 519 und DE-OS 29 34 768 beschreiben Verfah ren zur Abtrennung eines aromatischen C₈-Isomeren, ins besondere von p-Xylol, aus einer Mischung verschiedener C₈- Isomerer. Als Adsorptionsmittel werden X- oder Y-Zeolithe verwendet, die als Kationen beispielsweise Ag oder Cu ent halten. Dabei wird das p-Xylol selektiv an das Adsorptions mittel gebunden und nach einem Desorptionsvorgang als Extrakt erhalten.

Die Literaturstelle Derwent-Abstr. Nr. 74-59151 v/33 be trifft ein Verfahren zur Regenerierung verbrauchten Zeo lith-Adsorptionsmittels vom Faujasittyp, nachdem zuvor ins besondere p-Xylol in der Gasphase selektiv aus einer Mischung, die C₈-Isomere enthält, isoliert und als Extrakt komponente erhalten wurde.

Chem. Abstr. Vol. 85, Nr. 142775k beschreibt ein Verfahren zur selektiven Reinigung von 1,3,5-Trimethylbenzol. Die Ab trennung des 1,3,5-Trimethylbenzols erfolgt an einem syn thetischen Zeolithmaterial vom X-Typ, das Ba-Ionen enthält.

Die US-PS 3 969 422 befaßt sich mit der adsorptiven Tren nung von p-Kresol aus einer Mischung von Kresolisomeren. Das p-Kresol wird als Extraktkomponente gewonnen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Abtrennung von 1,3,5-Trimethylbenzol (nachfolgend TMB abgekürzt) aus einer Isomermischung, die diesen Stoff enthält, mittels eines Adsorptionsverfahrens, wobei eine hohe Reinheit sowie ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Faujasit-Zeolith, der im Rahmen der Erfindung eingesetzt wird, ist ein kristallines Aluminosilicat mit der folgenden Formel:

0,9±0,2 M_2/n 0 : Al₂O₃ : xSiO₂ : yH₂O

worin M ein Kation darstellt und n die Wertigkeit des Kations M anzeigt.

Der Faujasit-Zeolith wird in X- und Y-Typen klassifi ziert. Bei dem X-Typ ist x eine Zahl von 2,5 ± 0,5, und bei dem Y-Typ ist x eine Zahl von 3 bis 6. Erfin dungsgemäß wird ein Zeolith vom Y-Typ, bei dem x d. h. das SiO₂/Al₂O₃-Verhältnis im Bereich von 3 bis 6 liegt, bevorzugt. Zeolithe vom Y-Typ sind im Detail in der US-PS 3 130 007 beschrieben.

In der obigen Formel variiert Y mit dem Hydratisierungs grad.

M ist ein Kation. Üblicherweise ist ein Zeolith vom Y-Typ, bei dem M Natrium ist, verfügbar. Im Rahmen der Erfindung sollten Silber und/oder Kupfer als Kationen in das Adsorptionsmittel durch Ionenaustausch eingeführt werden. Irgendein bekanntes Ionenaustausch verfahren kann ggf. angewendet werden. Üblicherweise wird der Ionenaustausch mit einer wäßrigen Lösung, die ein Nitrat des gewünschten Kations enthält, durch geführt. Selbstverständlich kann eine wäßrige Lösung, die ein anderes wasserlösliches Salz anstelle des Nitrats, etwa ein Chlorid enthält, verwendet werden.

Wenn ein Faujasit-Zeolith, der Silber und/oder Kupfer als Kationen enthält, hergestellt wird, ist es bevor zugt, ein Natrium- oder Kaliumfaujasit als Ausgangs material zu verwenden und einer Ionenaustauschreaktion zu unterziehen.

Das Zeolithadsorptionsmittel vom Faujasit-Typ kann andere Kationen als Silber und Kupfer enthalten. Beispielsweise kann ein Metall der Gruppe IA, IIA, IIIA oder IVA oder ein Proton enthalten sein. K und Na sind insbesondere als andere Kationen neben Silber und Kupfer bevorzugt.

Die Anteile dieser Kationen können variieren.

Im Falle von TMB machen die Ag- und/oder Cu-Kationen vorzugsweise 5 bis 100 Mol-%.

Die adsorptive Abtrennung von TMB unter Verwendung des spezifizierten Adsorptionsmittels gemäß der Erfindung kann durch eine chromatographische Abtrennungsmethode oder eine kontinuierliche adsorptive Abtrennungsmethode unter Verwendung eines simulierten Wanderbettes durchgeführt werden.

Gemäß der adsorptiven Trennmethode unter Verwendung eines simulierten Wanderbettes wird eine Vielzahl von Adsorptionskammern, die mit einem Adsorptionsmittel ge füllt sind, verwendet und die nachfolgende Adsorptions-, Konzentrations- und Desorptions-Operationen werden in einem Kreislaufals Grundoperationen durchgeführt.

(1) Adsorptionsarbeitsweise

Die Ausgangsmischung wird mit dem Adsorptionsmittel in Berührung gebracht, wodurch die Komponente, die stark adsorbiert werden kann, selektiv adsorbiert wird. Die ver bleibende schwach adsorbierbare Komponente wird als Raffinat komponente zusammen mit dem nachstehend beschriebenen De sorptionsmittel gewonnen.

(2) Konzentrationsarbeitsweise

Das Adsorptionsmittel, das die stark adsorbierbare Kompo nente darin adsorbiert aufweist, wird mit einem Teil eines nachstehend beschriebenen Extraktes in Berührung gebracht, wodurch die schwach adsorbierbare Komponente, die in dem Adsorptionsmittel zurückgeblieben ist, abgetrieben wird, so daß die stark adsorbierbare Komponente gereinigt wird.

(3) Desorptionsarbeitsweise

Die gereinigte, stark adsorbierbare Komponente wird vom Adsorptionsmittel durch ein Desorptionsmittel abgetrieben, und als Extraktkomponente zusammen mit dem Desorptions mittel gewonnen.

Das TMB wird abgetrennt und als Raffinatkomponente gewonnen, d. h. als Substanz, die schwach adsorbiert werden kann.

Das Desorptionsmittel, das bei der vorstehend erwähn ten adsorptiven Abtrennungsmethode verwendet wird oder der bei der chromatographischen Abtrennungsmethode verwendete Entwickler ist vorzugsweise eine Verbindung, die leicht durch Destillation von dem TMB abgetrennt werden kann.

Im erfindungsgemäßen Falle, wo die gewünschte Substanz 1,3,5-Trimethyl benzol ist, sind Toluol, Xylol und Diethylbenzol als Desorptionsmittel bevorzugt.

Ferner können n-Paraffine, Isoparaffine, Cycloparaffine oder ein aromatischer Kohlenwasserstoff als Verdünnungs mittel verwendet werden.

Die adsorptive Abtrennung wird bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 350°C, vorzugsweise 50 bis 250°C unter einem Druck von Atmosphärendruck bis 50,7 bar, vorzugsweise von Atmosphärendruck bis 40,5 bar durchgeführt. Erfindungsgemäß kann die adsorptive Abtrennung entweder in Dampfphase oder in flüssiger Phase durchgeführt werden. Zur Verhinderung einer unerwünschten Nebenreaktion in der Ausgangsmischung oder im Desorptionsmittel ist es jedoch bevorzugt, daß das Verfahren bei niedriger Temperatur in flüssiger Phase durchgeführt wird. Falls die Ausgangsmischung, die 3,5-XYOH enthält, bei der vorstehend erwähnten Arbeitstemperatur fest ist, kann ein Kohlenwasserstoff mit niedrigem Erstar rungspunkt als Lösungsmittel verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun unter Bezug nahme auf die Beispiele näher erläutert.

In den Beispielen wird die Adsorptionseigenschaft des Adsorptionsmittels durch das folgende selektive Adsorptionsverhältnis α ausgedrückt:

In der obigen Formel bedeutet S die adsorbierte Phase und L bedeutet die Flüssigphase, die mit der adsorbierten Phase im Gleichgewicht steht.

Falls der Wert α größer als 1 ist, wird die Komponente A selektiv adsorbiert und falls der Wert α kleiner als 1 ist, wird die Komponente B selektiv adsorbiert. Falls der Wert α in dem Adsorptionsmittel viel größer als 1 oder kleiner als 1 ist und sich Null nähert, wird die adsorptive Abtrennung der Komponenten A und B erleichtert.

Beispiel 1

Aluminiumoxidsol wurde als Bindemittel zu einem Pulver eines Zeolithes vom Na-Y-Typ ("SK-40" geliefert von Union Carbide Corporation) in einer Menge von 10 Gew.-% als Al₂O₃ hinzugesetzt, und ein Granulierungsprodukt mit einer Teilchengröße, die einer lichten Maschenweite eines 24- bis 32-mesh-Siebes entspricht, wurde durch Strangpressen aus der Mischung hergestellt. Das Granu lierungsprodukt wurde bei 100°C getrocknet und bei 500°C eine Stunde lang gebrannt, um ein Adsorptionsmittel vom Na-Y-Typ herzustellen. Danach wurde das Adsorptions mittel mit einer wäßrigen Kaliumnitratlösung behandelt, um wenigstens 90% Natriumionen durch Kaliumionen zu ersetzen, wodurch ein Adsorptionsmittel vom K-Y-Typ hergestellt wurde.

Danach wurde der Zeolith vom K-Y-Typ bei 60 °C mit einer wäßrigen Silbernitratlösung behandelt, die Silberionen in einer Menge entsprechend 30 Mol-% der K-Kationen enthielt, wodurch ein Adsorptionsmittel vom Ag-K-Y-Typ mit 30% Ag erhalten wurde.

Zur Bestimmung der Adsorptionsselektivitäten der vorste hend erwähnten drei Arten von Adsorptionsmitteln für DCB-Iosmere wurden etwa 2 g des Adsorptionsmittels, das bei 500°C eine Stunde lang gebrannt wurde, und etwa 2,5 g einer Flüssigphasenmischung, die DCB-Isomere enthielt, in einen Autoklaven mit einem inneren Fassungs vermögen von 5 ml eingebracht und dann bei 110°C eine Stunde lang erhitzt, während ab und zu gerührt wurde. Die in den Autoklaven eingebrachte Flüssigphasenmischung enthielt 1,2,3-TMB, 1,2,4-TMB, 1,3,5-TMB und n-Nonan in einem Gewichtsverhältnis von 2 : 2 : 2 : 1. Die Untersu chungstemperatur betrug 130°C. n-Nonan wurde als Innenstandard-Substanz für die gaschromatographische Analyse hinzugesetzt; es ist im wesentlichen bezüglich der Adsorption unter den Versuchsbedingungen inaktiv. Die Zusammensetzung der Flüssigphasenmischung nach dem Kontakt mit dem Adsorptionsmittel wurde durch Gaschromatographie analysiert und die Adsorptionsselektivitäten für die Chlortoluolisomeren wurden gemäß der vorstehend erwähnten Formel berechnet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Mit den in diesem Beispiel gezeigten Silberkationen enthaltenden Adsorptionsmittel kann 1,3,5-TMB als Raffi natkomponente abgetrennt gewonnen werden.

Vergleichsbeispiel 1

Die Adsorptionsselektivität zwischen TMB-Isomeren und den in Beispiel 1 hergestellten Adsorptionsmitteln vom Na-Y-Typ und K-Y-Typ wurden bestimmt. Die Testbe dingungen waren im wesentlichen die gleichen, die im Beispiel 7 angewandt wurden.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Claims

1. Verfahren zur Abtrennung von 1,3,5-Trimethylbenzol aus einer Isomermischung mit einem Gehalt von 1,3,5-Trimethylben zol, dadurch gekennzeichnet, daß man die Isomermischung mit einem Adsorptionsmittel eines Zeoliths vom Y-Typ in Berührung bringt, das wenigstens Ag-Kationen und/oder Cu-Kationen ent hält, wodurch 1,3,5-Trimethylbenzol abgetrennt und als Raffi natkomponente gewonnen wird, und daß die in dem Adsorptions mittel adsorbierten Isomeren durch ein Desorptionsmittel zur Regenerierung des Adsorptionsmittels abgetrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolithadsorptionsmittel vom Y-Typ Ag-Kationen und/oder Cu-Kationen in einer Menge von 5 bis 100 Mol-% aller Kationen enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Desorptionsmittel wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe Toluol, Xylol und Diethylbenzol ist.