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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Trennung von sehr nahe-siedenden Komponenten, wie etwa aromatischer
und nicht-aromatischer Kohlenwasserstoffe, ist mittels konventioneller
Destillation sowohl unpraktisch als auch unökonomisch. Ein alternatives
Verfahren zum Trennen nahe-siedender Komponenten ist extraktive
Destillation (ED). In einer ED-Kolonne wird ein polares, nicht-flüchtiges
Lösungsmittel
in die Kolonne nahe dem oberen Ende eingeführt, um sich vorzugsweise mit
den polareren Komponenten in der Einsatzmischung zu assoziieren,
so dass die relative Flüchtigkeit
zwischen den nahe-siedenden Komponenten signifikant vergrößert werden
kann, was eine Trennung ermöglicht.
Ein Co-Lösungsmittel
kann zugegeben werden, um das Löslichkeitsvermögen oder
die Löslichkeit
zu verbessern und die Gesamteffizienz des primären Lösungsmittels zu verbessern.
Die relative Flüchtigkeit
(α) ist
ein Mittel zum Ausdrücken
der Lösungsmittelselektivität und ist
mit der Anzahl von theoretischen Stufen gekoppelt, die für die Trennung
notwendig sind. Wenn α steigt,
sinkt die Anzahl theoretischer Stufen oder Böden, die zum Erzielen einer
Trennung notwendig sind. Dies führt
zu einer kommerziell günstigeren Trennung
und vermindert den Energieverbrauch. Jedoch ist das Auswählen eines
Lösungsmittel/Co-Lösungsmittelpaars schwierig
und erfordert ein tatsächliches
Testen.
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Die
grundlegenden Prinzipien, die Konstruktion und der Betrieb von ED-Verfahren
sind in der Literatur ausführlich
erörtert
worden, einschließlich
G.T. Atkins et al., "Application
of McCabe-Thiele Method to Extractive Distillation Calculations", Chem. Eng. Prog.,
45(9), 553–562
(1949); J.M. Chambers, "Extractive
Distillation Design and Application", Chem. Eng. Prog., 47(11), 555–565 (1951);
K.H. Hackmuth, "Industrial
Viewpoints an Separation Processes", Chem. Eng. Prog., 48(12), 617–626 (1952);
Butler et al., US Patent Nr. 3,114,783; und Perry's Chemical Engineers' Handbook, 6. Auflage,
McGraw-Hill Book Company, 1984, S. 13–53 bis 13–57.
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Die
Verwendung extraktiver Destillation zum Trennen von Aromaten ist
bekannt, insbesondere zum Trennen von Benzol, Toluol und Xylol von
Nicht-Aromaten, wo die aromatischen und nicht-aromatischen Verbindungen
nahe Siedepunkte haben. Beispielsweise zeigt US Patent Nr. 3,591,490
ein Verfahren zum Trennen aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Kohlenwasserstoffmischungen
unter Verwendung von N-Methylpyrrolidon oder Dimethylformamid als
Lösungsmittel.
Das US-Patent Nr.
3,723,526 zeigt ein Verfahren zum Wiedergewinnen aromatischer Kohlenwasserstoffe
aus einer Mischung aromatischer und nicht-aromatischer Kohlenwasserstoffe
durch eine Kombination von vorläufiger
Fraktionierung, extraktiver Destillation des Fraktionierungskopfs
und Lösungsmittelextraktion
des Fraktionierungssumpfs unter Verwendung von Sulfolan oder anderen
verwandten Lösungsmitteln.
US-Patent Nr. 4,053,369 zeigt einen extraktiven Destillationsprozess,
der mit zwei Flüssigphasen
bei einem optimierten Rückflussverhältnis arbeitet,
was verminderte Mengen an zu verwendendem Lösungsmittel gestattet. Das
Lösungsmittel
wird so ausgewählt,
dass es hochselektiv ist und ist vorzugsweise ein Lösungsmittel
vom Sulfolan-Typ. Schließlich
zeigt US-Patent Nr. 4,278,505 ein Verfahren zum Wiedergewinnen von
n-Hexan, das frei von aromatischen Verbindungen ist, durch extraktive
Destillation mit einem selektiven Lösungsmittel, wie etwa n-Methylpyrrolidon.
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FR-A-21
20 863 offenbart ein Verfahren zum Trennen zumindest eines aromatischen
Kohlenwasserstoffs mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen von zumindest
einem nahe-siedenden, nicht-aromatischen
Kohlenwasserstoff durch extraktive Destillation in Anwesenheit einer
Lösungsmittelmischung,
welche Sulfolan und Morpholin umfasst.
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Aus
der WO 99/11740 ist ein Verfahren zum Wiedergewinnen aromatischer
Verbindungen aus einem Ausgangsmaterial, das aromatische Verbindungen
und nicht-aromatische Verbindungen mit zwischen 5 und 12 Kohlenstoffen
enthält,
durch Verwendung einer Kombination eines Flüssig-Flüssig-Extraktors und einer extraktiven
Destillationskolonne.
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Fu-Ming
Lee, "Extractive
Distillation: Close-Boiling-Point" Chemical Engineering, 112–120 (1998)
beschreibt die Verwendung von Co-Lösungsmitteln, um schwierige
Trennungen ökonomisch
durchführbarer
zu machen. Dieser Artikel stellt Daten für die Selektivität und das
Löslichkeitsvermögen verschiedener
Lösungsmittel
wie auch ihre Polarität
bereit. Lösungsmittel/Co-Lösungsmittelpaare,
die in dem Artikel getestet wurden, beinhalten Cyclohexanol und
Ethylenglykol, Cyclohexanol und Tetraethylenglykol, N-Methylpyrrolidon
und Ethylenglykol, Tetraethylenglykol und N-Methylpyrrolidon, 3-Methylsulfolan
und Wasser, Di-n-propylsulfon und Wasser und 3-Methylsulfolan und
Dimethylsulfon. Der Artikel zeigt auf, dass die Auswahl von Lösungsmittel/Co-Lösungsmittelpaaren
aufgrund derzeitiger Beschränkungen über das
Verständnis
des Verhaltens polarer Komponenten in Lösung schwierig ist, so dass
Versuche notwendig sind, um Co-Lösungsmittel
zu suchen.
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Jedoch
lehrt keines der obigen Dokumente die neuartigen Lösungsmittel-
und Co-Lösungsmittelkombinationen,
welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Dementsprechend besteht
ein Bedarf, geeignetere Lösungsmittel
und Lösungsmittelmischungen
zu entwickeln als die derzeitig zur Verwendung in der ED von Mischungen
aromatischer und nicht-aromatischer
Kohlenwasserstoffe bekannten.
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Zusammnenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein effektives Verfahren zum Trennen
von Mischungen von nahe-siedenden Aromaten und Nicht-Aromaten durch extraktive
Destillation unter Verwendung einer Mischung von polaren organischen
Lösungsmitteln
bereit.
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Hochreine
Aromaten können
somit durch extraktive Destillation, welche eine neue Mischung von
polaren organischen Lösungsmitteln
einsetzt, aus einer Mischung hergestellt werden, die Aromate und
Nicht-Aromate umfasst. Andere Aufgaben und Vorteile werden aus der
detaillierten Beschreibung der Erfindung und angehängten Ansprüchen ersichtlich.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Trennen eines oder mehrerer
aromatischer Kohlenwasserstoffe von einem oder mehreren nicht-aromatischen
Kohlenwasserstoffen, bei dem eine Ausgangsmischung derselben extraktiver
Destillation in einer extraktiven Destillationskolonne unterworfen
ist, unter Verwendung von Sulfolan als Extraktionslösungsmittel,
die Verbesserung, bei der das Extraktionslösungsmittel auch 3-Methylsulfolan
als ein Co-Lösungsmittel
enthält.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 illustriert
graphisch eine bevorzugte Ausführungsform
des extraktiven Destillationsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 illustriert
ein bevorzugtes Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Ausgangsmischung, die aromatische Kohlenstoff(e)
und nicht-aromatische
Kohlenwasserstoff(e) enthält, wird
durch Leitung 1 dem Mittelbereich einer Mehrstufen-ED-Kolonne 3 zugeführt. Die
Temperatur der Ausgangsmischung, die durch Leitung 1 fließt, kann
durch Steuern des Wärmetauschers 2,
so dass er Wärme
hinzufügt
oder Wärme
aus der Ausgangsmischung entfernt, gesteuert werden. Lösungsmittel
aus der Lösungsmittelspeichereinheit 20 wird
der ED-Kolonne 3 durch Leitung 22 zugeführt und
ein mit nicht-aromatischen Kohlenwasserstoff(en) angereicherter Überkopfstrom
wird im oberen Bereich der ED-Kolonne 3 durch Leitung 4 entnommen.
Dieser Überkopfstrom
kann vollständig
an einen Speicher oder eine andere Bearbeitungseinheit weitergeleitet
werden oder, wie oft der Fall, es kann der Überkopfstrom partiell oder
insgesamt kondensiert werden, wobei ein Teil desselben der ED-Kolonne 3 als
Rückfluss
rückgeführt wird.
Der durch die Leitung 4 gehende Überkopfstrom wird im Kondensator 5 kondensiert,
um einen kondensierten Überkopfstrom
zu ergeben. Ein Teil des kondensierten Überkopfstroms kann der ED-Kolonne 3 als
Rückfluss
durch Leitung 6 rückgeführt werden,
während
der Rest des kondensierten Überkopfstroms
das Produkt ergibt oder über
Leitung 7 anderen Verarbeitungseinheiten zugeleitet wird.
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Ein
Sumpfstrom wird aus einem unteren Bereich der ED-Kolonne 3 durch
Leitung 11 abgezogen. Ein Teil des aus dem Sumpf von ED-Kolonne 3 abgezogenen
Stroms kann erhitzt und zur ED-Kolonne 3 rückgeführt werden.
Beispielsweise kann gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ein Teil des Sumpfproduktstroms durch Leitung 8 abgezogen,
im Rückverdampfer
erhitzt und dann durch Leitung 10 zum unteren Teil der
ED-Kolonne 3 rückgeleitet
werden.
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Betriebsbedingungen
im Wärmetauscher 2,
im Kondensator 5 und im Rückverdampfer 9 können über Leitung 22,
Ausgangsmischungsfluss durch Leitung 1, Rückfluss
durch Leitung 6 und Sumpfstromfluss durch Leitung 11 so
gesteuert und übergeben
werden, dass die in die ED-Kolonne 3 eingeleitete Ausgangsmischung fraktioniert
wird, um einen Überkopfstrom
zu ergeben, der mit nicht-aromatischen Kohlenwasserstoff(en) angereichert
ist und einen Sumpfstrom, der vorrangig aromatische Kohlenwasserstoff(e)
und das Lösungsmittel umfasst.
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Der
durch Leitung 11 laufende Sumpfstrom kann einer Speicherung
zugeführt
werden, in anderen Prozessen verwendet werden oder vorzugsweise
einer anderen Destillationskolonne 13 zugeleitet werden,
die üblicherweise
als Lösungsmittelstripper
bezeichnet wird. Jegliche Einstellungen an der Temperatur des Sumpfstroms,
der durch Leitung 11 geht, die für effiziente Fraktionierung
(Strippen) in Kolonne 13 notwendig sind, können durch
geeignetes Einstellen des Wärmetauschers 12 vorgenommen
werden. Ein vorrangig aromatische Kohlenwasserstoff(e) umfassender Überkopfstrom
wird aus dem oberen Bereich der Kolonne 13 durch Leitung 14 abgenommen.
Dieser Überkopfstrom
kann zumindest partiell im Kondensator 15 kondensiert werden.
Ein Anteil des aus dem Kondensator 15 abgezogenen Überkopfstroms
kann durch Leitung 16 als Rückfluss für die Kolonne 13 rückgeführt werden,
wobei der Rest des Überkopfstroms
durch Leitung 17 als Produkt entnommen wird, d.h. als aromatische
Kohlenwasserstoff(e) hoher Reinheit.
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Ein
vorrangig das Lösungsmittel
(üblicherweise
als dünnes
Lösungsmittel
bezeichnet) umfassender Sumpfstrom wird aus dem unteren Bereich
der Kolonne (stripper) 13 durch Leitung 18 entnommen.
Ein Teil dieses Sumpfstroms wird vorzugsweise der Lösungsmittelspeichereinheit 20 rückgeführt und
dann zur ED-Kolonne
rezykliert, während
ein anderer Teil des Sumpfstroms in einem Rückverdampfer (nicht gezeigt)
erhitzt wird und dem unteren Bereich der Kolonne 13 rückgeführt wird.
Ab und zu können
Verunreinigungen, die sich im Lösungsmittel
aufbauen können,
aus dem System durch Entfernen eines kleinen Spülstroms durch Leitung 19 entfernt
werden. Durch den Spülstrom
oder durch andere Prozessverluste verlorenes Lösungsmittel kann durch einen,
durch Leitung 21 und in Lösungsmittelspeichereinheit 20 laufenden
Ausgleichsstrom ausgeglichen werden.
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Bei
einem extraktiven Destillations(ED)-Verfahren, wird das extraktive
Mittel (oder Lösungsmittel)
einer Ausgangsmischung von zu trennenden Komponenten so zugegeben,
dass die Flüchtigkeitsdifferenz
zwischen den Komponenten in der Mischung verstärkt wird und eine effektive
Trennung durch Destillation möglich wird.
Das Extraktionsmittel und weniger flüchtige Komponenten fließen zum
Sumpf der Destillationskolonne, wo die extrahierte Komponente durch
eine zweite nachfolgende Destillation wiedergewonnen wird.
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Das
Extraktionsmittel wird üblicherweise
basierend auf seiner Selektivität
zum Verstärken
der relativen Flüchtigkeit
der zu trennenden Komponenten und seinem Löslichkeitsvermögen (Löslichkeit)
für die
Ausgangsmischung ausgewählt.
Selektivität
ist ein Ausdruck, der sich auf die Änderung der relativen Flüchtigkeit der
zu trennenden Ausgangskomponenten bezieht. Die relative Flüchtigkeit
(α) ist
definiert als: α = (Y1/X1)/(Y2/X2) (I)wobei
X1 und X2 Molfraktionen
von Verbindungen 1 bzw. 2 in der Flüssigphase sind und Y1 und Y2 die Molfraktionen
von Verbindungen 1 bzw. 2 in der Dampfphase sind. Alle Komponenten
werden in Abwesenheit von Lösungsmitteln
gemessen. Je größer der
Unterschied in α der
zu trennenden Ausgangskomponenten ist, um so einfacher wird die
Trennung der Komponenten durch fraktionelle Destillation. Daher
ist ein Lösungsmittel
mit hoher Selektivität
ein Lösungsmittel,
das große
Unterschiede in α bei
den zu trennendere Komponenten verursacht und damit die Trennung
der Komponenten in einer Ausgangsmischung mit weniger Destillationsstufen, einem
niedrigeren Anteil an Rückfluss
und einer höherem
Produktreinheit gestattet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
kann jeder Ausgangs-Kohlenwasserstoff,
der zumindest einen aromatischen Kohlenwasserstoff, der 6 bis 10
Kohlenstoffatome pro Molekül
enthält,
und zumindest einen nahe-siedenden, nicht-aromatischen Kohlenwasserstoff (der
vorzugsweise 5 bis 10 Kohlenstoffatome pro Molekül enthält) enthält, beim extraktiven Destillationsprozess
verwendet werden. Vorzugsweise liegen die Siedepunkte (bei Atmosphärendruck-Bedingungen, d.h.
bei etwa 98,1 kPa (1 atm)) der aromatischen Kohlenwasserstoffe und
der nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffe, die durch einen extraktiven
Destillationsprozess dieser Erfindung getrennt werden sollen, im
Bereich von etwa 25 bis etwa 175°C,
bevorzugtererweise etwa 40 bis etwa 150°C. Allgemein sind die Siedepunkte
der aromatischen Kohlenwasserstoffe und der nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffe
nah und unterscheiden sich um etwa 0,1 bis 5°C (vorzugsweise 0,3 bis 3°C) bei etwa
98,1 kPa (1 atm).
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Vorzugsweise
ist der Aromatengehalt im Einsatz etwa 10 bis 95 Gew.-% (bevorzugtererweise
etwa 20 bis 80 Gew.-%) und der Gehalt an Nicht-Aromaten ist etwa
5 bis 90 Gew.-% (bevorzugtererweise etwa 20 bis 80 Gew.-%).
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Nicht-beschränkende Beispiele
bevorzugter nicht-aromatischer Ausgangs-Kohlenwasserstoffe sind n-Pentan,
n-Hexan, 2-Methylpentan, 3-Methylpentan, n-Heptan, 2,2-Dimethylpentan,
2,4-Dimethylpentan, 3,3-Dimethylpentan, 2,3-Dimethylpentan, 2-Methylhexan,
3-Methylhexan, 2,2,3-Trimethylbutan, n-Octan, 2-Methyloctan, n-Nonan
und dgl., und Mischungen derselben, insbesondere n-Heptan enthaltende
Mischungen.
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Nicht-beschränkende Beispiele
bevorzugter aromatischer Ausgangs-Kohlenwasserstoffe sind Benzol, Toluol,
meta-, ortho- und para-Xylole, Ethylbenzol, Trimethylbenzol, Methylethylbenzol
und dergl. und Mischungen der obigen. Besonders bevorzugte aromatische
Kohlenwasserstoffe sind Benzol, Toluol und Xylol.
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Das
verwendete Co-Lösungsmittel
ist 3-Methylsulfolan.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
kann jegliches geeignete Gewichtsverhältnis von Komponente (b) (dem
Co-Lösungsmittel)
zu Komponente (a) (Sulfolan) im Lösungsmittel, das bei der Durchführung einen
synergistischen Effekt zeigt, im extraktiven Destillationsverfahren
verwendet werden. Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis von
Komponente (a) zu Komponente (b) im Bereich von etwa 0,1:1 bis etwa
20:1, bevorzugtererweise von etwa 0,1:1 bis etwa 10:1.
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Jegliches
geeignete Gewichtsverhältnis
des Lösungsmittels
zu irgendeiner der oben beschriebenen Kohlenwasserstoff enthaltenden
Ausgangsmischungen kann verwendet werden. Vorzugsweise ist das Lösungsmittel
zu Ausgangs-Gewichtsverhältnis im
Bereich von etwa 0,5:1 bis etwa 40:1, und ist bevorzugtererweise
im Bereich von etwa 0,5:1 bis etwa 20:1.
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Jegliche
geeignete Einsatzzugangsstelle kann ausgewählt werden. Im Allgemeinen
ist die Einsatzzugangsstelle im Bereich von etwa 2 bis etwa 70 %
der Gesamthöhe
der gepackten oder mit Böden
versehenen Kolonne, vom Sumpf der Kolonne aufwärts gemessen, vorzugsweise
im Bereich von etwa 5 bis etwa 60 % und bevorzugtererweise im Bereich
von etwa 7 bis etwa 50 %.
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Jegliche
geeignete Lösungsmittelzugangsstelle
kann ausgewählt
werden. Allgemein liegt die Lösungsmittelzugangsstelle
im Bereich von etwa 50 bis etwa 99 % der Gesamthöhe der gepackten oder mit Böden versehenen
Kolonne, vorzugsweise im Bereich von 70 bis etwa 99 %, und bevorzugtererweise
im Bereich von etwa 80 bis etwa 99 %.
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Jedes
geeignete Rückflussverhältnis (d.h.
das Gewichtsverhältnis
des Anteils an kondensiertem Dampf, welcher der Destillationskolonne
rückgeführt wird,
zum Anteil von kondensiertem Dampf, der als Destillat entnommen
wird) kann verwendet werden. Im Allgemeinen liegt das Rückflussverhältnis im
Bereich von 0:1 bis etwa 100:1, vorzugsweise im Bereich von etwa
0,1:1 bis etwa 50:1, bevorzugtererweise im Bereich von etwa 0,1:1
bis etwa 5:1.
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Jegliche
geeignete Temperatur kann im Destillationskessel (Rückverdampfer)
verwendet werden. Die Temperatur liegt im Allgemeinen im Bereich
von etwa 40 bis etwa 210°C,
vorzugsweise im Bereich von etwa 65° bis etwa 160°C. Die ED-Kolonne wird allgemein
nahe dem Sumpf mehr erhitzt und nahe dem oberen Ende weniger. Im
Allgemeinen liegt die Temperatur am oberen Ende der Kolonne, wo
der Dampf in den Kondensator austritt, im Bereich von etwa 40° bis etwa
150°C, vorzugsweise
im Bereich von etwa 65° bis
etwa 120°C.
Lösungsmittel
und Einsatz sind üblicherweise
vorerwärmt
(allgemein auf eine Temperatur nahe der Kolonnentemperatur und dem
entsprechenden Einlasspunkt), bevor sie in die bepackte oder mit
Böden versehene
Kolonne eingeführt
werden.
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Jeglicher
geeignete Druck kann während
der extraktiven Destillation verwendet werden. Der Druck kann von
etwa 35 bis etwa 700 kPa (etwa 5 bis 100 psig), vorzugsweise von
etwa 56 bis etwa 140 kPa (etwa 8 bis etwa 20 psig) reichen.
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Das
(vom oberen Ende der Kolonne entnommene) Überkopfprodukt enthält einen
kleineren Volumenprozentanteil aromatischer Kohlenwasserstoffe als
der Einsatz und einen größeren Volumenprozentsatz nicht-aromatischer
Kohlenwasserstoffe als der Einsatz. Allgemein enthält das Sumpfprodukt
(das vom Sumpf der Kolonne abgezogen wurde) mehr aromatische Kohlenwasserstoffe)
als der Einsatz und weniger nicht-aromatische Kohlenwasserstoffe) als
der Einsatz. Auch enthält
das Sumpfprodukt im Wesentlichen das gesamte zugegebene Lösungsmittel,
das von den anderen Sumpfkomponenten durch einfache Destillation
getrennt werden kann, da allgemein das Lösungsmittel einen viel höheren Siedepunkt
als die anderen Sumpfkomponenten aufweist. Das wiedergewonnene schlanke
Lösungsmittel
wird vorzugsweise der ED-Kolonne rückgeführt.
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Jegliche
geeignete gepackte Länge
oder Anzahl von Böden
in einer ED-Kolonne mit geeignetem Kolonnendurchmesser kann im Verfahren
dieser Erfindung eingesetzt werden. Die genauen Kolonnenabmessungen
und ihre Gestaltung hängen
vom Maßstab
des Betriebs, der Ausgangszusammensetzung, der Lösungsmittelzusammensetzung,
der gewünschten
Rückgewinnung
und dem Reinheitsgrad der verschiedenen Kohlenwasserstoffprodukte
und dgl. ab und können
leicht von Durchschnittsfachleute bestimmt werden.
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Beispiel
1 wird vorgestellt, um die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
weiter zu illustrieren, und es ist nicht beabsichtigt, dass es den
Schutzumfang der Erfindung beschränkt.
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Beispiel 1
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Dieses
Beispiel illustriert den synergistischen Effekt des Mischens von
Sulfolan (SULF) und 3-Methylsulfolan (3MSULF) gegenüber jeder
Komponente alleine bei der extraktiven Destillation einer aromatischen/nicht-aromatischen
Ausgangsmischung.
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Eine
Kohlenwasserstoffmischung von ungefähr 50 Gew.-% Benzol und 50
Gew.-% n-Heptan wurde einem ED-Lösungsmittel
(entweder SULF oder 3MSULF oder einer Mischung von SULF und 3MSULF
bei verschiedenen Verhältnissen)
bei einem Lösungsmittel-zu-Einsatzgewichtsverhältnis von
3,0 zugegeben. Die Gesamtmischung wurde unter Gesamtrückflussbedingungen
für etwa
20 bis 30 Minuten in einer mit einem Rückflusskondensator ausgestatteten
Gleichgewichtszelle bis zum Siedepunkt erhitzt. Dann wurde eine
kleine Probe mittels eines Septums aus der die Flüssigphase
des Gleichgewichtssystems enthaltenden Zelle entnommen und eine
Probe des kondensierten Dampfes wurde ebenfalls mit Hilfe eines
gerade unter dem Rückflusskondensator
lokalisierten Septums entnommen. Beide Proben wurden analysiert.
und die Gewichtsverhältnisse
von n-Heptan und Benzol in der Flüssigphase und in der kondensierten
Dampfphase wurden durch gaschromatographisches Verfahren bestimmt.
Die relative Flüchtigkeit α wurde durch
Gleichung (1) berechnet, wobei n-Heptan
Komponente 1 ist und Benzol Komponente 2. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
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Die
Daten in Tabelle I zeigen, dass ohne Zugabe von Lösungsmittel
die relative Flüchtigkeit
(α) von n-Heptan
gegenüber
Benzol 0,57 (weniger als 1) ist, da der Siedepunkt von n-Heptan
(98,4°C)
viel höher
ist als der von Benzol (80,1°C).
Bei einem L/E-Verhältnis
von 3,0 können
SULF bzw. 3MSULF α von
0,57 bis etwa 1,97 und 2,34 steigern, was die Trennung im ED-Verfahren
möglich
macht. Bei einem ED-Verfahren
wird das weniger polare n-Heptan als das Überkopfprodukt entfernt und
das polarere Benzol wird als das Sumpfprodukt mit dem Lösungsmittel
entfernt, so dass α unter
Lösungsmittel
auf einen Wert größer als
1,0 steigen muss. Größere α-Werte zeigen
leichtere Trennung an. Tabelle I zeigt auch den synergistischen
Effekt des Mischens von SULF und 3MSUF und zeigt, dass die Mischungen
bessere α ergeben
als jedes Lösungsmittel
allein, zur Trennung von n-Heptan und Benzol. Es würde für einen
Fachmann unerwartet sein, dass die Lösungsmittel/Co-Lösungsmittel-Kombination
von SULF und 3MSULF diesen synergistischen Effekt erzeugen würde.
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Beispiel 2 (nicht Teil
der Erfindung)
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Dieses
Beispiel demonstriert den synergistischen Effekt von Sulfolan (SULF)
und N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), gegenüber jeder Komponente allein,
bei der extraktiven Destillation einer aromatischen/nicht-aromatischen
Ausgangsmischung.
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Wiederum
wurde eine Kohlenwasserstoffmischung von 50 Gew.-% Benzol und 50
Gew.-% n-Heptan einem ED-Lösungsmittel
(entweder SULF oder NMP oder eine Mischung von SULF und NMP bei
verschiedenen Verhältnissen)
bei einem Lösungsmittel-zu-Einsatzgewichtsverhältnis von
3,0 zugegeben. Das experimentelle Vorgehen in einer Gleichgewichtszelle
wurde wie in Beispiel 1 wiederholt. Die relative Flüchtigkeit
(α) wurde
durch Gleichung (1) berechnet, wobei n-Heptan Komponente 1 ist
und Benzol Komponente 2. Die Ergebnisse sind in Tabelle
II zusammengefasst.
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Die
Daten in Tabelle II zeigen, dass bei einem L/E von 3,0 sowohl SULF
als auch NMP individuell α von
0,57 bis etwa 2,00 steigern können,
was die Trennung im ED-Verfahren möglich macht. Jedoch zeigt der synergistische
Effekt des Mischens von SULF und NMP, dass die Mischungen signifikant
bessere Ergebnisse als jedes Lösungsmittel
für sich
ergeben. Tatsächlich
zeigen Lösungsmittelmischungen
eine maximale Leistungsfähigkeit
bei 50% SULF und 50% NMP im ED-Verfahren, zum Trennen von n-Heptan
und Benzol. Es würde
für einen
Fachmann unerwartet sein, dass die Lösungsmittel/Co- Lösungsmittel-Kombination von
SULF und NMP diesen synergistischen Effekt erzeugen würde.
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Beispiel 3 (nicht Teil
der Erfindung)
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Dieses
Beispiel illustriert die Effektivität von SULF und Acetophenon
(ACTN) beim Trennen aromatischer und nicht-aromatischer Verbindungen durch extraktive
Destillation. Die Vorrichtung und der in Beispiel 1 beschriebene
Einsatz wurden für
die Testreihe dieses Beispiels verwendet, die bei einem L/E von
3,0 ausgeführt
wurde. Testergebnisse sind in Tabelle III zusammengefasst.
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Basierend
auf den Testergebnissen in Tabelle III wird geschlossen, dass die
Mischungen von SULF und ACTN, die niedrigere Prozentzahlen von ACTN
enthalten, wie etwa ungefähr
25 %, effektiver sein können als
entweder SULF oder ACTN für
sich. Es würde
für einen
Fachmann unerwartet sein, dass die Lösungsmittel/Co-Lösungsmittel-Kombination
von SULF und ACTN diesen synergistischen Effekt ergeben würde.
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Beispiel 4 (nicht Teil
der Erfindung)
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Dieses
Beispiel illustriert die Effektivität der Mischung noch eines anderen
Co-Lösungsmittels,
Isophoron (ISOP) mit SULF beim Trennen aromatischer und nicht-aromatischer
Verbindungen durch extraktive Destillation. Die in Beispiel 1 beschriebene
Vorrichtung und Einsatz wurden wieder für die Testreihe dieses Beispiels
verwendet, das bei einem L/E von 3,0 durchgeführt wurde. Die Testergebnisse
sind in Tabelle IV zusammengefasst.
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Tabelle
IV zeigt, dass die Mischung von 75 % SULF und 25 % ISOP effektiver
beim Trennen von Benzol und n-Heptan ist als entweder SULF oder
ISOP für
sich. Es würde
für einen
Fachmann unerwartet sein, dass die Lösungsmittel/Co-Lösungsmittel-Kombination von SULF
und ISOP diesen synergistischen Effekt erzeugen würden.
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Beispiel 5 (nicht Teil
der Erfindung)
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Dieses
Beispiel illustriert die Effektivität von SULF und Morpholin (MORP)
beim Trennen aromatischer und nicht-aromatischer Verbindungen durch extraktive
Destillation. Die in Beispiel 1 beschriebene Vorrichtung und der
Einsatz wurden für
die Testreihe dieses Beispiels verwendet, das bei einem L/E von
3,0 durchgeführt wurde.
Die Testergebnisse sind in Tabelle V zusammengefasst.
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Basierend
auf den Testergebnissen in Tabelle V wird wieder gefolgert, dass
die SULF- und MORP-Mischungen, die niedrigere Prozentzahlen an MORP
enthalten, wie etwa 25 bis 50 %, tatsächlich effektiver sein können als
entweder SULF oder MORP für
sich. Es würde
für einen
Fachmann unerwartet sein, dass die Lösungsmittel/Co-Lösungsmittel-Kombination
von SULF und MORP diesen synergistischen Effekt erzeugen würden.
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Während die
vorliegende Erfindung für
das beschrieben worden ist, was derzeit als bevorzugte Ausführungsformen
angesehen wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Im
Gegenteil ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen
und äquivalente
Anordnungen abdeckt, die im Geist und Schutzumfang der anhängenden
Ansprüche
enthalten sind. Der Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche soll
in Übereinstimmung
mit der breitesten Interpretation sein, um alle solche Modifikationen
und äquivalente
Strukturen und Funktionen einzuschließen.
