DE60220571T2

DE60220571T2 - Verfahren zur gleichzeitigen Produktion von para-Xylol und von meta-Xylol, das zwei Trennungsstufen umfasst

Info

Publication number: DE60220571T2
Application number: DE60220571T
Authority: DE
Inventors: Philibert Les Jardins Leflaive; Alain Methivier; Gerard Hotier
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2022-03-16
Also published as: US6838588B2; TW555731B; JP2002308803A; EP1245552A1; DE60220571D1; KR100857866B1; FR2822820B1; CN1243701C; EP1245552B1; US20020143223A1; ES2287226T3; JP4449027B2; MY137242A; KR20020077204A; FR2822820A1; CN1379007A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von Para-Xylol und Meta-Xylol aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung, die sie enthält, wobei das Verfahren zwei Trennungsschritte umfasst.
Die Herstellung von hochreinem Para-Xylol durch Trennung mittels Adsorption ist auf dem Stand der Technik gut bekannt. Dieser Markt hat sich stark entwickelt, sein Absatzgebiet ist die Herstellung von Terephthalsäure, Phthalsäureanhydrid und Polyethylenterephtalatharzen. Der Markt für Meta-Xylol ist dagegen noch beschränkt, da dessen Absatzgebiet Isophtalsäure ist. Auf dem Stand der Technik sind jedoch Verfahren zur Herstellung von hochreinem Meta-Xylol bekannt, zum Beispiel die US-Patentschriften US 4 326 092 , US 5 382 747 und US 5 900 523 . Unlängst wurde erkannt, dass die Zugabe geringer Mengen an Polyethylenisophtalat zu Polyethylenterephtalat die Eigenschaften des letzteren verbessert. Es wird also interessant, Para-Xylol und Meta-Xylol im gleichen Aromatenherstellungskomplex gemeinsam herzustellen, um damit die Anforderungen des Marktes zu erfüllen: Die Para-Xylol-Menge muss größer sein als die Meta-Xylol-Menge: typischerweise 2 bis 40 Mal größer, das Para-Xylol muss sehr rein sein, typischerweise mindestens 99,6% und das Meta-Xylol muss eine angemessene Reinheit haben, typischerweise mindestens 99,0%.
Auf dem Stand der Technik werden ebenfalls Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von Para-Xylol und Meta-Xylol. beschrieben, zum Beispiel verwendet die US-Patentschrift 4 368 347 ein Dampfphasenverfahren mit Recycling der Zwischenfraktionen: Abgesehen von der Komplikation, die mit dem Recycling von Zwischenfraktionen verbunden sind, beschreibt dieses Dokument nicht, und schlägt nicht vor, wie es möglich ist, ein solches Verfahren in der Praxis umzusetzen, das bei einem Druck im Bereich zwischen 1 und 2 Bar und bei einer Temperatur zwischen 150°C und 200°C mit einer Beschickung arbeitet, deren Blasenbildungspunkt 145°C beträgt, und mit Festbetten, die Druckverluste von mindestens 0,1 Bar und möglicherweise darüber aufweisen, um auf wirtschaftliche Weise zu arbeiten. Die französische Patentschrift FR 2 651 148 nutzt zwei verschiedene Lösemittel, um den C8-Aromaten-Schnitt in drei ablaufende Medien zu trennen, was deren Umfang stark limitiert, da die Destillationen nach der Trennungseinheit im simulierten Bewegtbett vervielfacht sind. Die internationale Patentschrift WO 93/22022 beschreibt verschiedene Fälle zur Trennung von Beschickungen aus drei Bestandteilen in drei abfließende Medien, wobei sich jedoch die eingesetzte Technologie, die gleichzeitig sehr hohe Drücke, eine Druckregulierung und eine Durchflussmengenregulierung in jeder der drei oder vier Zonen des Verfahrens und getrennte Betten, jeweils in einer Säule erfordert, sich ökonomisch nur für Produkte mit einem sehr hohen Mehrwert rechtfertigen lässt.
Die US-Patentschrift US 4 306 107 beschreibt ein Verfahren im simulierten Bewegtbett in Flüssigphase, bei der das Meta-Xylol in Form eines Extrakts entnommen wird, das Para-Xylol, das Ortho-Xylol und eine Fraktion von Ethylbenzol Zwischenraffinat entnommen werden, und das Ethylbenzol schließlich als Raffinat entnommen wird. Dieses Verfahren, das die gemeinsame Herstellung von Meta-Xylol und Ethylbenzol ermöglicht, ermöglicht es natürlich nicht, größtenteils Para-Xylol mit einem Beistrom von Meta-Xylol herzustellen.
Die US-Patentschrift US 4 313 015 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen gemeinsamen Herstellung von Para-Xylol und Meta-Xylol aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung in einem simulierten Bewegtbett in einer Flüssigphase, die drei Entnahmen umfasst. Der Extrakt besteht aus Para-Xylol, das zu unrein ist (99,44%), um gemäß der aktuellen Normen (aktueller Standard = mindestens 99,7) verkauft zu werden, und mit einer Ausbeute von 97,5%, wobei das Zwischenraffinat aus Ethylbenzol, Ortho- und Meta-Xylol und auch ein wenig Para-Xylol besteht, und schließlich das Raffinat hauptsächlich aus einer Mischung aus Ortho-Xylol und Meta-Xylol besteht. Reines Meta-Xylol wird dann durch Destillieren des Raffinats erhalten.
Ein Verfahren zur kontinuierlichen gemeinsamen Herstellung von Para-Xylol und Meta-Xylol aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung in einem simulierten Bewegtbett in einer Flüssigphase, die drei Entnahmen umfasst, wird ebenfalls in der französischen Patentschrift FR 2 782 714 beschrieben. Die beschriebene Chromatographiesäule enthält mindestens fünfundzwanzig Betten, die auf fünf Zonen verteilt sind. Mindestens fünf Betten müssen in der Zone 3B liegen, die zwischen dem Entnahmepunkt eines Zwischenraffinats, das Meta-Xylol Ortho-Xylol, Ethylbenzol, Lösemittel und Para-Xylol umfasst, und dem Entnahmepunkt eines Raffinats liegen, das Meta-Xylol, Ortho-Xylol und Lösemittel enthält. Meta-Xylol mit einer Reinheit von mehr als 99% wird dann durch Destillieren des Raffinats erhalten. Abgesehen von der großen Anzahl an Betten, die für den Einsatz des Verfahrens notwendig ist, (zum Beispiel 30), weist die Kohlenwasserstoffbeschickung einen Ethylbenzolgehalt von weniger als 5% auf, was beschränkend ist.
Die Anmelderin hat eine Patentanmeldung FR 2 808 270 eingereicht, die ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung in einem simulierten Bewegtbett von Para-Xylol und Meta-Xylol in einer Chromatographiesäule beschreibt, die drei Entnahmen aus einer nicht beschränkten Beschickung aus Ethylbenzol, bei der ein Extrakt, der Para-Xylol enthält, kontinuierlich entnommen wird, wobei das erste Raffinat kontinuierlich oder diskontinuierlich entnommen wird, und wobei das zweite Raffinat, das Ortho-Xylol und Meta-Xylol umfasst, diskontinuierlich entnommen wird, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass das zweite Raffinat destilliert wird, um Ortho-Xylol und Meta-Xylol mit einer Reinheit von mindestens 99% zu gewinnen.
Das Dokument US 5 510 562 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Trennung von C8-Aromaten, bei dem die Mischung aus Ortho-Xylol, Meta-Xylol, Para-Xylol und Ethylbenzol zuerst in zwei Ströme geteilt wird, die jeweils das Para-Xylol und das Ethylbenzol und das Meta-Xylol und das Ortho-Xylol enthalten. Das Para-Xylol wird dann von dem Ethylbenzol durch eine Destillation, gefolgt von einer Kristallisation, getrennt, und das Meta-Xylol wird von dem Ortho-Xylol durch Destillation getrennt.
In allen Verfahren, die in den Patentschriften US 4 313 015 , FR 2 782 714 und US 5 510 562 sowie in der Patentanmeldung FR 2 808 270 beschrieben werden, wird das Meta-Xylol von dem Ortho-Xylol durch Destillation getrennt. Nun liegen aber die Siedepunkte dieser zwei Verbindungen sehr nahe beieinander (d. h. 139,12 bzw. 144,41), was die Trennung dieser zwei Verbindungen durch Destillation sehr schwierig macht und eine große Säule mit mindestens ungefähr 150 bis 200 Platten erfordert. Überdies, wenn der Strom der Mischung aus Meta-Xylol und Ortho-Xylol, der getrennt werden soll, Para-Xylol und Ethylbenzol als Verunreinigung enthält, werden sich diese Verunreinigungen in dem Meta-Xylol konzentrieren, was den Erhalt einer hohen Reinheit von mehr als 99,0% schwierig macht.
Das Dokument auf dem Stand der Technik, das der Erfindung am nächsten kommt, ist die US-Patentschrift US 5,900,523 . Dieses Dokument beschreibt in Beispiel E ein Verfahren zur Herstellung von Xylolen, in dem eine erste Zone der Trennung durch paraselektive Adsorption einen Extrakt herstellt, der mit Para-Xylol angereichert ist, und ein Raffinat, das mindestens die Hälfte des Ortho- und Meta-Xylols umfasst, die in dem Versorgungsstrom vorhanden sind, und das mehr als 10 Prozent Ortho-Xylol enthält. Der Extrakt wird destilliert, um hochreines Para-Xylol zu gewinnen. Das Raffinat der ersten Trennungszone wird dann in eine zweite Trennungszone durch metaselektive Adsorption eingeführt, bei der das Adsorptionsmittel ein Zeolith Y ist, mit einem Molverhältnis SiO₂/Al₂O₃ im Bereichs zwischen 4,0 und 6,0, ausgetauscht mit Natrium und mit einem Wassergehalt, der äquivalent zu einem LOI bei 500°C von ungefähr 1,5 bei ungefähr 2,5 Gew.-% und, wobei die Trennung in einer Flüssigphase bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen 100°C und 150°C erfolgt. Die zweite Trennungszone durch metaselektive Adsorption stellt einen Extrakt her, der mit Meta-Xylol angereichert ist, und ein Raffinat, das die nicht adsorbierten Verbindungen des ersten Raffinats, insbesondere Ortho-Xylol, umfasst. Aus dem Extrakt wird hochreines Meta-Xylol gewonnen. Es wird in dieser Beschreibung offensichtlich, dass die beiden Adsorptionen hintereinander angeordnet sind, ohne dass irgendeine Synergie für die gemeinsame Herstellung der beiden Isomere gefunden werden könnte.
Aufgabe der Erfindung ist die gemeinsame Herstellung vermarktbarem Para-Xylol und Meta-Xylol aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, Para-Xylol mit einer Reinheit von mindestens 99,6% zu erhalten, (mit einer Mindestausbeute von 98%) und Meta-Xylol mit einer Reinheit von mindestens 99% nach Destillation. Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es Para-Xylol und Meta-Xylol mit zwei Trennungseinheiten herzustellen, wobei die Größe der zweiten Einheit reduziert ist.
Genauer betrifft die Erfindung ein Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von Para-Xylol und Meta-Xylol aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung, die sie umfasst, wobei das Verfahren einen ersten Schritt der Trennung der Beschickung in einem simulierten Bewegtbett in mindestens einer ersten Chromatographiesäule (6) umfasst, die eine Vielzahl von Betten mit mindestens einem Adsorptionsmittel enthält, die untereinander zu einer Schleife verbunden sind, wobei die Säule eine Einspritzung der Beschickung (1), eine Entnahme eines ersten Raffinats (4), eine Entnahme eines zweiten Raffinats (5), das ein Desorbent umfasst, und eine Mischung, die Meta-Xylol und Ortho-Xylol enthält, das im Wesentlichen frei von Ethylbenzol und Para-xylol ist, eine Einspritzung des Desorbent (2) und eine Entnahme eines Extrakts (3) umfasst, der Para-Xylol von sehr hoher Reinheit liefert, wobei das Verfahren die gleichzeitige periodische Verschiebung der Einspitzpositionen der Beschickung und des Desorbent und der Entnahmeposition des Extrakts umfasst durch ein Bett in Abflussrichtung eines Hauptstroms der in der ersten Säule (6) zirkuliert, umfasst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das zweite Raffinat destilliert wird, um das Desorbent zu entfernen, die Mischung (12) zu gewinnen, die Meta-Xylol und Ortho-Xylol enthält, ein zweiter Schritt der Trennung mindestens eines Teils der Mischung aus Ortho-Xylol und Meta-Xylol in mindestens einer zweiten Chromatographiesäule (17) ausgeführt wird, die mindestens ein Adsorptionsmittel enthält und mindestens eine Einspritzung für die Mischung (12), eine Einspritzung für ein Desorbent (16), eine Entnahmestelle für einen Extrakt (18) umfasst, der Desorbent enthält und mit der Verbindung angereichert ist, die auf dem Adsorptionsmittel am meisten adsorbiert wird, und mit einer Entnahme eines Raffinats (19), das Desorbent enthält und mit einer Verbindung angereichert ist, die auf dem Adsorptionsmittel am wenigsten adsorbiert wird, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der Extrakt, der das Meta-Xylol oder das Raffinat, das das Meta-Xylol enthält, destilliert wird, um daraus das Desorbent zu entfernen, und Meta-Xylol mit einer Reinheit von mehr als 99% zu gewinnen.
Der zweite Trennungsschritt kann chargenweise ausgeführt werden. Er kann auch kontinuierlich gemäß der Technik eines simulierten Bewegtbett, bevorzugt mit einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom, ausgeführt werden. Um dies zu tun, werden periodisch und gleichzeitig die Einspritzposi tionen der Mischung und des Desorbent und die Entnahmepositionen des Extrakts und des Raffinats im Verhältnis zur zweiten Chromatographiesäule eines Betts in Ablaufrichtung eines Hauptstroms, der in dieser zweiten Säule zirkuliert, verschoben.
Die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung im Vergleich zu denen auf dem Stand der Technik sind Folgende:

– Das Meta-Xylol wird nicht durch eine schwierige und teure Destillation von dem Ortho-Xylol getrennt.
– Für eine gegebene Herstellung und eine Isoreinheit des Meta-Xylols, sind die Abmessungen der Säulen des zweiten Adsorptionsschritts im Vergleich mit jenen reduziert, die auf dem Stand der Technik erforderlich sind, zum Beispiel 10% bis 20% kleiner.
– Para-Xylol und Meta-Xylol kann ohne starke Einschränkung hinsichtlich der Anzahl der Adsorptionsbetten und hinsichtlich des Ethylbenzolgehalts der Beschickung hergestellt werden.

Während des ersten Trennungsschritts im simulierten Bewegtbett können das erste und das zweite Raffinat kontinuierlich und diskontinuierlich entnommen werden. Indem das zweite Raffinat bevorzugt kontinuierlich entnommen wird, kann es in dem Destillationsschritt ohne Pufferzwischentank kontinuierlich eingespritzt werden.
Nach einem Kennzeichen des Verfahren kann das Adsorptionsmittel, das im ersten Trennungsschritt verwendet wird, einen Barium-ausgetauschten Zeolith X, einen Kalium-ausgetauschten Zeolith Y oder einen Barium- und Kalium-ausgetauschten Zeolith Y umfassen.
Das bevorzugte Desorbent ist Paradiethylbenzol, es können jedoch ebenfalls andere Desorbents, wie etwa Toluol, Paradifluorbenzol oder Diethylbenzole in Mischung geeignet sein. Es wird bevorzugt Paradiethylbenzol empfohlen, weil es leicht mittels Destillation gewonnen werden kann und wegen seiner starken Affinität zum Adsorptionsmittel.
Nach einem anderen Kennzeichen des Verfahrens kann ein Adsorptionsmittel, das metaselektiv ist, im zweiten Trennungsschritt der Ortho- und Meta-Xylolverbindung des zweiten Raffinats verwendet werden. In diesem Fall enthält der entnommene Extrakt Desorbent und im Wesentlichen reines Meta-Xylol, die Verbindung, die am meisten adsorbiert ist. Aber es kann auch ein Adsorptionsmittel verwendet werden, in dem das Raffinat das im Wesentlichen reine Meta-Xylol liefert und in dem der Extrakt das Ortho-Xylol liefert, in Lösung in dem Desorbent mit den verbleibenden Verunreinigungen.
Das bevorzugte Desorbent im zweiten Trennungsschritt ist Toluol, es können jedoch auch andere Desorbents, wie etwa Indan, 1,2,4-Trimethylbenzol, Paramethylethylbenzol oder Cumol, rein oder als Mischung, geeignet sein.
Das Adsorptionsmittel des zweiten Trennungsschritts kann mindestens einen Zeolith umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend vor allem aus einem Calcium-ausgetauschten Zeolith X, einem Cäsium-ausgetauschten Zeolith X, einem Natrium-ausgetauschten Zeolith Y oder einem Natrium- oder Lithium-ausgetauschten Zeolith Y. Bevorzugt wird die Verwendung eines Zeolith Y empfohlen, der im Wesentlichen nur Natrium enthält. Beispiele für metaselektive Zeolithe, die Natrium enthalten, sind in den Patentschriften US 4326092 , US 5382747 , US 5900523 und EP.A.712821 beschrieben.
Gemäß einem anderen Kennzeichen der Erfindung kann das Volumenverhältnis von Desorbent zu Beschickung im ersten Trennungsschritt im Bereich zwischen 0,5 und 2,5, bevorzugt zwischen 1 und 2 liegen.
Gemäß einem anderen Kennzeichen der Erfindung kann jeder der Schritte des Verfahrens bei einer Temperatur betrieben werden, die im Allgemeinen im Bereich zwischen 20°C und 250°C, bevorzugt zwischen 90°C und 210°C und besonders bevorzugt zwischen 160°C und 200°C liegt, und unter einem Druck, der im Bereich zwischen dem Atmosphärendruck und 20 Bar (1 Bar = 0,1 MPa) liegt.
Die Erfindung wird mit Hilfe der Figur besser verständlich, die die gemeinsame Herstellung von Para-Xylol und Meta-Xylol in einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom illustriert.
Eine Xylol-Beschickung, die Meta-Xylol, Ortho-Xylol, Ethylbenzol und Para-Xylol umfasst, wird kontinuierlich über eine Leitung (1) in mindestens eine Chromatographiesäule (6) mit mindestens fünf Zonen eingeführt, die eine Vielzahl von Betten mit einem Adsorptionsmittel enthalten, das einen Zeolith umfasst, zum Beispiel einen Barium-ausgetauschten Zeolith X, und in einer Flüssigphase im simulierten Bewegtbett und im Gegenstrom arbeitet, gemäß der US-Patentschrift US 4313015 und der bereits zitierten Patentschrift der Anmelderin. Ein erstes Raffinat R1 wird kontinuierlich über eine Leitung (4) an einem Punkt entnommen, der stromabwärts des Einführungspunkts der Beschickung liegt, während ein zweites Raffinat R2, das Meta-Xylol und Ortho-Xylol enthält, kontinuierlich über eine Leitung (5) stromabwärts des ersten Raffinats bezüglich der Abflussrichtung der Fluide in der Säule (spezifisch von unten nach oben) entnommen wird. Ein Desorbent, Paradiethylbenzol, wird kontinuierlich über eine Leitung (2) an einem Punkt der Säule eingespritzt, der stromaufwärts des Einspritzungspunkts der Beschickung liegt, während ein Extrakt, der Desorbent und im Wesentlichen reines Para-Xylol enthält, kontinuierlich über eine Leitung (3) an einem Punkt entnommen wird, der stromabwärts des Einspritzungspunktes des Desorbent liegt. Dieser Extrakt wird in einer Destillationssäule (7) destil liert, aus der am Kopf das im Wesentlichen reine (mehr als 99,7%) Para-Xylol über eine Leitung (10), und am Boden, über eine Leitung (13) das Desorbant, entnommen wird, das recycelt werden kann.
Das erste Raffinat wird in eine Destillationssäule (8) eingeführt, aus der am Boden über eine Leitung (14) das Desorbent entnommen wird, dass recycled werden kann, und am Kopf eine Mischung, die die Xylole und das Ethylbenzol enthält, über eine Leitung (11). Diese Mischung kann zu einer Isomerisationseinheit geschickt werden.
Das zweite Raffinat wird in eine Destillationssäule (9) eingeführt, aus der am Boden über eine Leitung (15) das Desorbent entnommen wird, dass recycelt werden kann, und am Kopf eine Mischung, die vor allem Meta-Xylol und Ortho-Xylol enthält und im Wesentlichen frei von Para-Xylol und Ethylbenzol ist, über eine Leitung (12). Diese Leitung (12) ist mit dem Eingang mindestens einer zweiten Chromatographiesäule (17) verbunden, die eine Vielzahl von Betten eines zeolithischen Adsorptionsmittels umfasst, zum Beispiel eines NaY-Zeolithen, und die in Flüssigphase in einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom betrieben wird, zum Beispiel gemäß der US-Patentschriften US 4326092 oder US 5382747 mit einem Zeolith Y, der Natrium enthält.
Ein Desorbent, zum Beispiel Toluol, wird kontinuierlich über eine Leitung (16) in die Chromatographiesäule (17) eingeführt, an einem Punkt, der stromaufwärts des Einführungspunkts der Beschickung liegt, während ein Extrakt, der im Wesentlichen reines Meta-Xylol und Desorbent enthält, kontinuierlich über eine Leitung (18) entnommen wird, stromabwärts des Einführungspunktes des Desorbent und stromaufwärts des Einführungspunktes der Beschickung. Die Leitung (18) des Extraktes ist mit dem Eingang einer Destillationssäule (20) verbunden, aus der auf herkömmliche Weise das Desorbent über eine Leitung (22) am Kopf entnommen wird, während am Boden der Säule das Meta-Xylol mit einer Reinheit von zum Beispiel mehr als 99%, über eine Leitung (24) gewonnen wird.
Stromabwärts des Einspritzungspunkts dieser Beschickung in Abflussrichtung des Hauptstroms, der in der Säule zirkuliert, wird kontinuierlich über eine Leitung (19) ein Raffinat entnommen, das das Ortho-Xylol, Verunreinigungen und das Desorbent enthält, das in einer Destillationssäule (21) destilliert wird. Ortho-Xylol, das Verunreinigungen enthält, wird am Boden der Säule (21) über eine Leitung (25) gesammelt, damit es gegebenenfalls mit dem der Leitung 11 isomerisiert werden kann, während das Desorbent am Kopf der Säule (21) über eine Leitung (23) gewonnen wird.
Die Einführungspunkte der Beschickung und des Desorbent und die Entnahmepunkte des Extraktes und des Raffinats sind periodisch und gleichzeitig in Abflussrichtung des Fluids verschoben, das in den Säulen zirkuliert.
Die Erfindung wird in den folgenden nicht beschränkenden Beispielen illustriert.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
Die Herstellung von Para-Xylol aus einer Beschickung, die eine Mischung aus Xylolen und Ethylbenzol mit folgender Gewichtszusammensetzung umfasst:
PX: Para-Xylol 22,6%
MX: Meta-Xylol 49,9%
OX: Ortho-Xylol 21,9%
EB: Ethylbenzol 5,6%,
wird in einem simulierten Bewegtbett mit 4 Zonen im Gegenstrom in zwei zylindrischen Adsorbern mit einem Querschnitt von 1 m² und bestehend aus 24 Betten, die einen Bariumausgetauschten Zeolith X enthalten, ausgeführt.
Die Betriebsbedingungen sind Folgende:
Beschickung: 9,5 m³·h^–1
Lösemittel: 16,2 m³·h^–1 Paradiethylbenzol
Extrakt: 9,6 m³·h^–1
Raffinat: 16,1 m³·h^–1
Recyclingrate (in Zone 1): 48,2 m³·h^–1
Die Konfiguration bestand in 5 Betten, 9 Betten, 8 Betten bzw. 2 Betten in den Zonen 1, 2, 3 und 4.
Die Permutationszeit (oder Periode) der Ventile liegt bei 70,8 Sekunden.
Nach der Destillation des Paradiethylbenzols liefert der erhaltene Extrakt Para-Xylol mit einer Reinheit von 99,7% und einer Ausbeute von 96,7%.
Die 16,1 m³·h^–1 des Raffinats werden destilliert und es wird eine Durchflussmenge des Fluids von 7,4 m³·h^–1 erhalten, die sich folgendermaßen zusammensetzt:
PX: Para-Xylol 1,0%
MX: Meta-Xylol 63,8%
OX: Ortho-Xylol 28,0%
EB: Ethylbenzol 7,2%
Ein Teil, nämlich 0, 642 m³·h^–1 dieses Fluids wird entnommen und in eine metaselektive Trennungseinheit geschickt. Die Herstellung von Meta-Xylol wird in einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom in zwei zylindrischen Adsorbern mit einem Querschnitt von 0,0803 m² und bestehend aus 24 Betten, die einen Natrium-ausgetauschten Zeolith Y enthalten, ausgeführt.
Die Betriebsbedingungen sind Folgende:
Beschickung: 0, 642 m³·h^–1
Lösemittel: 1,027 m³·h^–1 Toluol
Extrakt: 0,757 m³·h^–1
Raffinat: 0,912 m³·h^–1
Recyclingrate (in Zone 1): 4,045 m³·h^–1
Die Konfiguration bestand in 3 Betten, 11 Betten, 7 Betten bzw. 3 Betten in den Zonen 1, 2, 3 und 4.
Die Permutationszeit (oder Periode) der Ventile liegt bei 90 Sekunden.
Nach der Destillation des Toluols liefert der erhaltene Extrakt 0,208 m³·h^–1 Meta-Xylol mit einer Reinheit von 99,03%. Es wird 10 Mal mehr Para-Xylol hergestellt als Meta-Xylol.
Beispiel 2
Die Herstellung von Para-Xylol aus einer Beschickung, die eine Mischung aus Xylol und Ethylbenzol mit folgender Gewichtszusammensetzung umfasst:
PX: Para-Xylol 22,6%
MX: Meta-Xylol 49,9%
OX: Ortho-Xylol 21,9%
EB: Ethylbenzol 5,6%
wird in einem- simulierten Bewegtbett mit fünf Zonen im Gegenstrom in zwei zylindrischen Adsorbern mit einem Querschnitt von 1 m² und bestehend aus 24 Betten, die einen Barium-ausgetauschten Zeolith X enthalten, ausgeführt. Es wird kontinuierlich ein Raffinat (Raffinat 2) und ein Zwischenraffinat entnommen.
Die Betriebsbedingungen sind Folgende:
Beschickung: 9,5 m³·h^–1
Lösemittel: 16,2 m³·h^–1 Paradiethylbenzol
Extrakt: 9,6 m³·h^–1
Zwischenraffinat: 10,1 m³·h^–1
Raffinat 2: 6,0 m³·h^–1
Recyclingrate (in Zone 1): 48,2 m³·h^–1
Die Konfiguration bestand in 5 Betten, 9 Betten, 5 Betten bzw. 2 Betten in den Zonen 1, 2, 3A, 3B und 4.
Die Permutationszeit (oder Periode) der Ventile liegt bei 70,8 Sekunden.
Nach der Destillation des Paradiethylbenzols liefert der erhaltene Extrakt, der kontinuierlich entnommen wurde, Para-Xylol mit einer Reinheit von 99,7% und einer Ausbeute von 96,7%. Es ist festzustellen, dass die Verdopplung des Raffinats die Leistungsfähigkeit der Einheit zur Herstellung des Para-Xylols nicht mindert.
Die 6,0 m³·h^–1 des Raffinats 2 werden destilliert und es wird eine Durchflussmenge des Fluids von 1,13 m³·h^–1 erhalten, die sich folgendermaßen zusammensetzt:
PX: Para-Xylol 0,7%
MX: Meta-Xylol 71,7%
OX: Ortho-Xylol 27,5%
EB: Ethylbenzol 0,1%
Ein Teil, nämlich 0,580 m³·h^–1 dieses Fluids wird entnommen und kontinuierlich in eine metaselektive Trennungseinheit geschickt. Die Herstellung von Meta-Xylol wird in einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom in zwei zylindrischen Adsorbern mit einem Querschnitt von 0,0725 m² und bestehend aus 24 Betten, die einen Natrium-ausgetauschten Zeolith Y enthalten, ausgeführt.
Die optimierten Betriebsbedingungen (Durchflussmengen) sind Folgende:
Beschickung: 0,580 m³·h^–1
Lösemittel: 0,928 m³·h^–1 Toluol
Extrakt: 0,675 m³·h^–1
Raffinat: 0,833 m³·h^–1
Recyclingrate (in Zone 1): 3,930 m³·h^–1
Die Konfiguration bestand in 3 Betten, 11 Betten, 8 Betten bzw. 2 Betten in den Zonen 1, 2, 3 und 4.
Die Permutationszeit (oder Periode) der Ventile liegt bei 82 Sekunden.
Nach der Destillation des Toluols liefert der erhaltene Extrakt 0,208 m³·h^–1 Meta-Xylol mit einer Reinheit von 99,04%, d. h. es wird 10 Mal mehr Para-Xylol hergestellt als Meta-Xylol.
In diesem Beispiel ist festzustellen, dass die erste Einheit mit einer auf 14 begrenzte Anzahl von Betten betrieben wird. Außerdem sind die Mengen an Adsorptionsmittel und Lösemittel, die in der zweiten Adsorptionseinheit im simulierten Bewegtbett für eine identische Herstellung von Meta-Xylol erforderlich sind, ungefähr 10% niedriger als diejenigen in Beispiel 1.
Beispiel 3
Die Herstellung von Para-Xylol aus einer Beschickung, die mehr Ethylbenzol enthält als diejenige aus Beispiel 2, und die eine Mischung aus Xylolen und Ethylbenzol mit folgender Gewichtszusammensetzung umfasst:
PX: Para-Xylol 21,1%
MX: Meta-Xylol 48,9%
OX: Ortho-Xylol 21,4%
EB: Ethylbenzol 8,6%
wird in einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom in zwei zylindrischen Adsorbern mit einem Querschnitt von 1 m² und bestehend aus 24 Betten, die einen Barium-ausgetauschten Zeolith X enthalten, ausgeführt. Es wird kontinuierlich ein Raffinat (Raffinat 2) und ein Zwischenraffinat entnommen.
Die Betriebsbedingungen sind Folgende:
Beschickung: 9, 5 m³·h^–1
Lösemittel: 16,2 m³·h^–1 Paradiethylbenzol
Extrakt: 9,5 m³·h^–1
Zwischenraffinat: 12,05 m³·h^–1
Raffinat 2: 4,15 m³·h^–1
Recyclingrate (in Zone 1): 48,2 m³·h^–1
Die Konfiguration bestand in 5 Betten, 9 Betten, 5 Betten bzw. 2 Betten in den Zonen 1, 2, 3A, 3B und 4.
Die Permutationszeit (oder Periode) der Ventile liegt bei 70,8 Sekunden.
Nach der Destillation des Paradiethylbenzols liefert der erhaltene Extrakt Para-Xylol mit einer Reinheit von 99,7% und einer Ausbeute von 96,0%.
Die 4,15 m³·h^–1 des Raffinats 2 werden destilliert und es wird eine Durchflussmenge des Fluids von 0,62 m³·h^–1 erhalten, die sich folgendermaßen zusammensetzt:
PX: Para-Xylol 1,4%
MX: Meta-Xylol 70,2%
OX: Ortho-Xylol 28,2%
EB: Ethylbenzol 0,2%
Ein Teil, nämlich 0,595 m³·h^–1 dieses Fluids wird entnommen und kontinuierlich in eine metaselektive Trennungseinheit geschickt. Die Herstellung von Meta-Xylol wird in einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom in zwei zylindrischen Adsorbern mit einem Querschnitt von 0,0745 m² und bestehend aus 24 Betten, die einen Natrium-ausgetauschten Zeolith Y enthalten, ausgeführt.
Die optimierten Betriebsbedingungen (Durchflussmengen) sind Folgende:
Beschickung: 0,595 m³·h^–1
Lösemittel: 0,952 m³·h^–1 Toluol
Extrakt: 0,684 m³·h^–1
Raffinat: 0,863 m³·h^–1
Recyclingrate (in Zone 1): 4,028 m³·h^–1
Die Konfiguration bestand in 3 Betten, 11 Betten, 8 Betten bzw. 2 Betten in den Zonen 1, 2, 3 und 4.
Die Permutationszeit (oder Periode) der Ventile liegt bei 82 Sekunden.
Nach der Destillation des Toluols liefert der erhaltene Extrakt 0,208 m³·h^–1 Meta-Xylol mit einer Reinheit von 99,05%, d. h. es wird 10 Mal mehr Para-Xylol hergestellt als Meta-Xylol.

Claims

Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von Para-Xylol und Meta-Xylol aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung, die sie umfasst, wobei das Verfahren einen ersten Schritt der Trennung der Beschickung in einem simulierten Bewegtbett in mindestens einer ersten Chromatographiesäule (6) umfasst, die eine Vielzahl von Betten mit mindestens einem Adsorptionsmittel enthält, die untereinander zu einer Schleife verbunden sind, wobei die Säule eine Einspritzung der Beschickung (1), eine Entnahme eines ersten Raffinats (4), eine Entnahme eines zweiten Raffinats (5), das ein Desorbent umfasst, und eine Mischung, die Meta-Xylol und Ortho-Xylol enthält, das im Wesentlichen frei von Ethylbenzol und Para-Xylol ist, eine Einspritzung des Desorbent (2) und eine Entnahme eines Extrakts (3) umfasst, der Para-Xylol von sehr hoher Reinheit liefert, wobei das Verfahren die gleichzeitige periodische Verschiebung der Einspitzpositionen der Beschickung und des Desorbent und der Entnahmeposition des Extrakts durch ein Bett in Abflussrichtung eines Hauptstrom der in der ersten Säule (6) zirkuliert, umfasst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das zweite Raffinat destilliert wird, um das Desorbent zu entfernen, die Mischung (12) zu gewinnen, die Meta-Xylol und Ortho-Xylol enthält, ein zweiter Schritt der Trennung mindestens eines Teils der Mischung aus Ortho-Xylol und Meta-Xylol in mindestens einer zweiten Chromatographiesäule (17) ausgeführt wird, die mindestens ein Adsorptionsmittel enthält und mindestens eine Einspritzung für die Mischung (12), eine Einspritzung für ein Desorbent (16), eine Entnahmestelle für einen Extrakt (18) umfasst, der Desorbent enthält und mit der Verbindung angereichert ist, die auf dem Adsorptionsmittel am meisten adsorbiert wird, und mit einer Entnahme eines Raffinats (19), das Desorbent enthält und mit einer Verbindung angereichert ist, die auf dem Adsorptionsmittel am wenigsten adsorbiert wird, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der Extrakt, der das Meta-Xylol oder das Raffinat, das das Meta-Xylol enthält, destilliert wird, um daraus das Desorbent zu entfernen, und Meta-Xylol mit einer Reinheit von mehr als 99% zu gewinnen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Trennungsschritt in einem simulierten Bewegtbett, vorzugsweise mit einem simulierten Gegenstrom, ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Adsorptionsmittel des zweiten Trennungsschritts metaselektiv ist, und wobei der Extrakt das im Wesentlichen reine Meta-Xylol enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste und das zweite Raffinat während des ersten Trennungsschritts kontinuierlich entnommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Desorbent aus dem ersten Trennungsschritt Paradiethylbenzol ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Adsorptionsmittel des ersten Trennungsschritts einen Barium-ausgetauschten Zeolith X, einen Kalium-ausgetauschten Zeolith Y oder einen Barium- und Kalium-ausgetauschten Zeolith Y umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Desorbent aus dem zweiten Trennungsschritt Toluol oder Indan ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Adsorptionsmittel des zweiten Trennungsschritts einen Zeolith Y umfasst, der Natrium enthält, oder einen Zeolith Y, der Natrium und Lithium enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verhältnis Desorbent zur Beschickung in dem ersten und dem zweiten Trennungsschritt im Bereich zwischen 0,5 und 2,5, bevorzugt zwischen 1 und 2 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Temperatur der Adsorptionsschritte im Bereich zwischen 20 und 250°C liegt und bei einem Druck von 1 Bar bis 20 Bar.