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GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur adsorptiven Trennung von Kohlenwasserstoffen – zum Beispiel ein
Verfahren zur kontinuierlichen simulierten Gegenstromadsorptionstrennung
von aromatischen Kohlenwasserstoffen. Eine bevorzugte Anwendung
eines derartigen Verfahrens ist die Trennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen
wie die Trennung von para-Xylol von einer Speisemischung umfassend
mindestens zwei Xylolisomere, einschließlich des para-Isomers, unter
Verwendung eines zeolithischen Adsorptionsmittels und eines speziellen
Desorptionsmittels.
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HINTERGRUND
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Die
textilen Flächengebilde
und Artikel aus Polyester, die heutzutage umfangreiche Anwendung
finden, werden aus einem Polymer von Ethylenglykol und Terephthalsäure hergestellt.
Terephthalsäure
wird durch Oxidation von para-Xylol hergestellt. Para-Xylol wird
in der Regel aus einer aus verschiedenen Quellen wie der katalytischen
Reformierung stammenden, hauptsächlich
C8-Verbindungen
enthaltenden aromatischen Kohlenwasserstofffraktion durch Flüssig-Flüssig-Extraktion
und/oder fraktionierte Destillation gewonnen. Kommerziell wird das
para-Xylol entweder durch Kristallisation oder adsorptive Trennung
oder eine Kombination dieser beiden Techniken von einem para-Xylol
enthaltenden Speisestrom, der in der Regel alle drei Xylolisomere
enthält,
getrennt. Die adsorptive Trennung ist die neuere Technik, die sich
in der großen
Mehrheit des Marktanteils neu erbauter Anlagen zur Herstellung von
para-Xylol durchgesetzt
hat.
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Im
Wesentlichen kommt in allen dieser Einheiten zur adsorptiven Trennung
eine simulierte Gegenstrombewegung des Adsorptionsmittels und des
Xylol enthaltenden Speisestroms zur Anwendung. Diese Simulation
wird unter Verwendung von etablierter kommerzieller Technologie
durchgeführt,
wobei das Adsorptionsmittel in einer oder mehreren zylindrischen
Adsorptionsmittelkammern an Ort und Stelle gehalten wird und die
Positionen, an denen die an dem Verfahren beteiligten Ströme in die
Kammern eintreten und die Kammern verlassen, langsam entlang der
Länge der
Betten verschoben werden. Normalerweise liegen mindestens vier Ströme (Speisung,
Desorptionsmittel, Extrakt und Raffinat), die bei dieser Verfahrensweise
verwendet werden, vor, und die Positionen, an denen die Speise-
und Desorptionsmittelströme
in die Kammer eintreten und die Extrakt- und Raffinatströme die Kammer
verlassen, werden in festgelegten Intervallen gleichzeitig in der
gleichen Richtung verschoben. Bei jeder Verschiebung der Position
dieser Übertragungspunkte
wird Flüssigkeit aus
einem anderen Bett in der Kammer zu- oder abgeführt. Dieses Verschieben könnte mit
einer eigens dafür vorgesehenen
Linie für
jeden Strom am Eingang jedes Betts durchgeführt werden. Dies wird jedoch
die Kosten des Verfahrens stark erhöhen, und daher werden die Linien
wiederverwendet, und jede Linie befördert zu irgendeinem Zeitpunkt
im Zyklus einen der vier Prozessströme.
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Die
US-A-3,686,342 ist
repräsentativ
und beschreibt die Trennung von para-Xylol von gemischten Xylolen
mittels simulierter Gegenstromadsorption mit einem zeolithischen
Adsorptionsmittel und para-Diethylbenzol als Desorptionsmittel.
In der Technik ist auch anerkannt, dass das Vorliegen von rückständigen Verbindungen
in den Übertragungslinien
einige schädliche
Wirkungen auf ein simuliertes Bewegtbettverfahren haben kann.
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Die
US-A-3,201,491 und
WO 95/07740 beschäftigen sich
beide mit dem Ausspülen
der zur Zuführung des
Speisestroms zur Adsorptionsmittelkammer verwendeten Linie als Mittel
zur Erhöhung
der Reinheit der gewonnenen Extrakt- oder Sorbatkomponente. Durch
diesen Schritt wird die Kontamination des Extraktstroms mit Raffinatkomponenten
der Speisung, die in dieser Linie verbleiben, wenn sie nachfolgend
zum Abziehen des Extraktionsstroms aus der Kammer verwendet wird,
vermieden. In beiden Druckschriften wird zum Zurückspülen der Inhalte dieser Linien
in die Adsorptionsmittelkammer ein desorptionsmittelreicher Strom
verwendet.
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Die
FR-A-2 756 751 und
EP-A-0 818 226 beschäftigen sich
beide mit einem simulierten Gegenstrombewegtbettverfahren zur Trennung
von para-Xylol von gemischten Xylolen, wobei die Verteilungslinien
zu den Betten ausgespült
werden. Das dabei erhaltene Fluid wird abgezogen.
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KURZE DARSTELLUNG
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Die
Erfindung ist eine Verbesserung eines simulierten Bewegtbettadsorptionstrennverfahrens
und umfasst den Schritt des Ausspülens der Übertragungslinie, durch die
der Raffinatstrom gerade aus der Adsorptionsmittelkammer abgezogen
wurde, wodurch die Kapazität
des Verfahrens verbessert wird.
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Eine
breite Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen simulierten
Bewegtbettadsorptionstrennung einer erwünschten ersten Verbindung von
einer Speisemischung umfassend mindestens die erste Verbindung und
eine zweite Verbindung, welches Verfahren Folgendes umfasst: das
Einführen eines
Speisestroms umfassend die Speisemischung durch eine erste Leitung
in eine Adsorptionsmittelkammer, die mindestens drei Betten eines
Adsorptionsmittels 1 in der Adsorptionsmittelzone enthält, die
selektiv die erste Verbindung zurückhält, wobei die Adsorptionsmittelbetten
durch Übertragungspunkte
für die
Prozessströme
getrennt sind, die bei dem Verfahren verwendet werden; das Abziehen
eines Raffinatstroms umfassend die zweite Verbindung aus dem Adsorptionsmittel
an einem zweiten Punkt durch eine zweite Leitung, das Einführen eines
Desorptionsmittelstroms in die Adsorptionsmittelkammer an einem
dritten Punkt durch eine dritte Leitung und das Entfernen eines
Extraktstroms umfassend das Desorptionsmittel und die erste Verbindung aus
der Adsorptionsmittelkammer an einem vierten Punkt durch eine vierte
Leitung; das periodische Inkrementieren der Position der ersten,
zweiten, dritten und vierten Punkte entlang der Länge der
Adsorptionsmittelkammer und dadurch das Ändern der Leitungen, die zum
Befördern
der Speise-, Desorptionsmittel-, Extrakt- und Raffinatströme eingesetzt
werden, um eine Gegenstrombewegung der Adsorptionsmittelbetten und
des Speisestroms zu simulieren, wobei mindestens ein Teil der rückständigen Inhalte
der Übertragungslinie,
die zum Entfernen des Raffinatstroms aus der Adsorptionsmittelkammer
eingesetzt wird, vor der letzen Inkrementierung der Übertragungspunkte
durch Verursachen, dass ein Flüssigkeitsstrom
durch die Übertragungslinie fließt, ausgespült wird,
wobei der Flüssigkeitsstrom,
der zum Ausspülen
der Übertragungslinie
eingesetzt wird, eine Menge des Speisestroms ist, wobei die rückständigen Inhalte
der Übertragungslinie,
die zum Entfernen des Raffinatstroms eingesetzt wird, in die Adsorptionsmittelkammer
zurückgedrückt werden.
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NÄHERE BESCHREIBUNG UND BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bei
zahlreichen in der Patentliteratur beschriebenen Verfahren werden
zeolithische Adsorptionsmittel zur Trennung von verschiedenen Kohlenwasserstoffen
und anderen chemischen Verbindungen wie chlorierten Aromaten verwendet.
Zu den Trennungen chemischer Verbindungen, die bei diesen Verfahren
speziell im Brennpunkt standen, gehören die Trennung von linearen
und nichtlinearen aliphatischen Kohlenwasserstoffen und linearen
und nichtlinearen olefinischen Kohlenwasser stoffen. Ein weiteres
Beispiel für
eine Kohlenwasserstofftrennung nach Klasse ist die Gewinnung von
Paraffinen oder Aromaten aus einer sowohl Aromaten als auch Paraffine
enthaltenden Speisemischung. Das in Rede stehende Verfahren kann
bei diesen Trennungen oder bei der Trennung anderer Verbindungen
einschließlich
chiraler Verbindungen zur Verwendung in Pharmazeutika, Oxygenaten
wie Alkoholen und Ethern, Kohlenhydraten wie Zuckern und Dimethylnaphthalinen eingesetzt
werden. Für
den kommerziellen Erfolg kleiner Einheiten, die getrennte chirale
Verbindungen und andere Feinchemikalien produzieren, stellt die
Effizienz einen wichtigeren Faktor dar als für große Einheiten, wie diejenigen
zur Produktion von para-Xylol. Die folgende Beschreibung der in
Rede stehenden Erfindung wird jedoch im Grunde anhand der Trennung
verschiedener Isomere von dialkylsubstituierten monocyclischen Aromaten
von anderen Isomeren beschrieben, die normalerweise in großen Einheiten
durchgeführt
wird.
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Während des
Adsorptionsschritts des Verfahrens wird eine Speisemischung, die
eine Mischung von Isomeren, wie Xylolisomeren, enthält, unter
Adsorptionsbedingungen mit dem Adsorptionsmittel in Berührung gebracht
und das gewünschte
Isomer durch das Adsorptionsmittel selektiv adsorbiert und zurückgehalten,
wohingegen die anderen Komponenten der Speisemischung nur sehr schwach
adsorbiert werden. Die Speisemischung kann andere Verbindungen als
Isomere der gewünschten
Verbindung enthalten. So kann zum Beispiel ein Xylolgemisch-Speisestrom Ethylbenzol
und/oder C9-Aromaten enthalten. Wenn das
Adsorptionsmittel eine in der Nähe
des Gleichgewichts liegende Beladung mit dem selektiver adsorbierten
Isomer enthält,
wird es als „reiches" Adsorptionsmittel
bezeichnet. Die nicht adsorbierten Raffinatkomponenten der Speisemischung
werden dann aus den Zwischenhohlräumen zwischen den Adsorptionsmittelteilchen
und von den Oberflächen
des Adsorptionsmittels entfernt. Das adsorbierte Isomer wird dann
durch Inberührungbringen
des reichen Adsorptionsmittels mit einem ein Desorptionsmittelmaterial
umfassenden Strom unter Desorptionsbedingungen aus dem reichen Adsorptionsmittel
gewonnen. Das Desorptionsmittel verdrängt das gewünschte Isomer, wobei sich ein
Extraktstrom ergibt, der zur Gewinnung des gewünschten Isomers aus der das
gewünschte
Isomer und Desorptionsmittel enthaltenden Mischung in eine Fraktionierungszone überführt wird.
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Verfahren
zur adsorptiven Trennung von para-Xylol von anderen Xylolisomeren
durch simulierte Gegenstromadsorption sind vielfach beschrieben
und werden in großem
Umfang ausgeübt.
Diese Verfahren umfassen in der Regel mindestens drei oder vier
separate Schritte, die nacheinander in separaten Zonen mit einer in
einer oder mehreren vertikalen zylindrischen Adsorptionskammern
zurückgehaltenen
Adsorptionsmittelmasse durchgeführt
werden. Jede dieser Zonen wird normalerweise aus mehreren Adsorptionsmittelbetten, die
zuweilen als Unterbetten bezeichnet werden, gebildet, wobei die
Bettenzahl pro Zone im Bereich von 2 oder 3 bis 8–10 liegt.
Die Einheiten für
das im größten Umfang
ausgeübte
kommerzielle Verfahren enthalten in der Regel etwa 24 Betten. Alle
Betten sind in einem oder mehreren vertikalen Behältern, die
hier kollektiv als Adsorptionsmittelkammer bezeichnet werden, enthalten.
Die Betten sind strukturell durch ein horizontales Flüssigkeitssammel-/-verteilungsnetz
voneinander getrennt. Jedes Netz ist mit einer Übertragungslinie verbunden,
die einen Übertragungspunkt
definiert, an dem Verfahrensströme
in die vertikalen Adsorptionskammern eintreten und daraus austreten.
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Im
ersten Schritt, der normalerweise in der Adsorptionszone oder Zone
I der Kammer erfolgt, wird der Speisestrom mit einem selektiven
Adsorptionsmittel, das das gewünschte
Isomer adsorbiert, in Berührung
gebracht. Dadurch wird das gewünschte
Isomer aus der strömenden
Flüssigkeit
entfernt. Diese abgereicherte Flüssigkeit
und jegliches Desorptionsmittel, das damit während des Durchgangs durch
die Adsorptionszone vermischt wird, werden als ein Verfahrensstrom,
der als Raffinatstrom bezeichnet wird, aus der Adsorptionszone entfernt.
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Das
Adsorptionsmittel in Zone I ist von Flüssigkeit umgeben, die das unerwünschte Isomer
bzw. die unerwünschten
Isomere enthält,
d. h. mit Raffinat. Diese Flüssigkeit
wird in Zone II, die als Reinigungszone bezeichnet wird, von dem
Adsorptionsmittel entfernt. In der Reinigungszone werden die unerwünschten
Raffinatkomponenten durch ein Material, das von der gewünschten
Komponente leicht durch fraktionierte Destillation abgetrennt werden
kann, aus dem Hohlraumvolumen des Adsorptionsmittelbett ausgespült.
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In
Zone III der Adsorptionsmittelkammer(n) wird das gewünschte Isomer
aus dem Adsorptionsmittel freigesetzt, indem das Adsorptionsmittel
einer als Desorptionsmittel bezeichneten Flüssigkeit ausgesetzt und damit
gespült
wird. Das freigesetzte gewünschte
Isomer und begleitendes Desorptionsmittel werden in Form eines hier
als Extraktstrom bezeichneten Stroms aus dem Adsorptionsmittel entfernt.
Zone IV ist ein Teil des Adsorptionsmittels zwischen den Zonen I
und III, der zur Trennung der Zonen I und III verwendet wird. In
Zone IV wird Desorptionsmittel durch eine strömende Mischung von Desorptionsmittel
und unerwünschten
Komponenten des Speisestroms teilweise aus dem Adsorptionsmittel
entfernt. Der Flüssigkeitsstrom
durch Zone IV verhindert eine Kontamination der Zone III durch Flüssigkeit
aus Zone I durch einen in der gleichen Richtung wie die simulierte
Bewegung des Adsorptionsmittels von Zone III zu Zone I strömenden Strom.
Eine gründlichere
Erklärung
von simulierten Bewegtbettverfahren findet sich im Abschnitt Adsorptive
Separation, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Seite
563.
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Diese
Simulation wurde mittels etablierter kommerzieller Technologie durchgeführt, wobei
das Adsorptionsmittel in einer oder mehreren zylindrischen Adsorptionsmittelkammern
an Ort und Stelle gehalten wird und die Positionen, an denen die
an dem Verfahren beteiligten Ströme
in die Kammern eintreten und die Kammern verlassen, langsam entlang
der Länge
der Betten verschoben werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird
das Substantiv Kammer im Singular zur Bezugnahme auf eine oder mehrere
Kammern verwendet. Normalerweise liegen mindestens vier Ströme (Speisung,
Desorptionsmittel, Extrakt und Raffinat), die bei dieser Verfahrensweise
verwendet werden, vor, und die Positionen, an denen die Speise-
und Desorptionsmittelströme
in die Kammer eintreten und die Extrakt- und Raffinatströme die Kammer
verlassen, werden in festgelegten Intervallen gleichzeitig in der
gleichen Richtung verschoben. Bei jeder Verschiebung der Position
dieser Übertragungspunkte
wird Flüssigkeit
aus einem anderen Bett in der Kammer zu- oder abgeführt. Dieses
Verschieben könnte
mit einer eigens dafür
vorgesehenen Linie für
jeden Strom für
jedes Bett in der Kammer bzw. den Kammern durchgeführt werden.
Dies wird jedoch die Kosten des Verfahrens stark erhöhen, und
daher werden die Linien zu verschiedenen Zeiten für verschiedene
Ströme
verwendet. Jede Linie befördert
zu irgendeinem Zeitpunkt im Zyklus jeden der vier Prozessströme.
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Es
ist leicht ersichtlich, dass eine zum Transport eines speziellen
Stroms verwendete Übertragungslinie
dann, wenn sie am Ende eines Schritts ungenutzt gelassen wird, mit
den diesen Strom bildenden Verbindungen gefüllt bleibt, bis diese Verbindungen
durch einen zweiten strömenden
Strom aus der Linie entfernt werden. Die in der nun ungebrauchten Übertragungslinie
verbliebenen rückständigen Verbindungen
werden daher entweder als Anfangsteil eines aus dem Verfahren entfernten
Prozessstroms aus dem Verfahren ausgeschleust oder in die Adsorptionskammer
gedrückt,
wenn die Übertragungslinie
einen aus der Adsorptionsmittelkammer entfernten oder in die Adsorptionmittelkammer
hineingehenden Strom befördert.
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Eine
Aufgabe der in Rede stehenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines verbesserten Verfahrens zur simulierten Bewegtbettadsorptionstrennung
von chemischen Verbindungen, zum Beispiel aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Eine andere Aufgabe der in Rede stehenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines Verfahrens, das die Kapazität eines simulierten Bewegtbettadsorptionstrennverfahrens
zur Gewinnung einer selektiv adsorbierten Verbindung erhöht. Eine
spezielle Aufgabe besteht in der Erhöhung der Kapazität einer
simulierten Bewegtbetteinheit zur Gewinnung von para-Xylol aus einem
eine Mischung von Xylolisomeren enthaltenden Speisestrom.
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Es
wurde gefunden, dass diese Aufgaben durch Ausspülen der Inhalte der Übertragungslinie,
die gerade zur Entfernung des Raffinatstroms aus der Adsorptionsmittelkammer
unter Verwendung eines Stroms des Speisematerials gelöst werden
kann. Durch die Verwendung der in Rede stehenden Erfindung kann
eine Erhöhung
der Kapazität
einer bestehenden Einheit zur Produktion eines gewünschten
adsorbierten Isomers von 3 bis 6 Volumenprozent bereitgestellt werden.
Das Ausmaß der
Erhöhung
hängt von
solchen Faktoren ab wie dem Ausmaß der Kapazität, das beim
Zurückdrücken der
Raffinatkomponenten des Verfahrens in die Adsorptionskammer verloren
geht und je nach den unter Verwendung dieses Verfahrens getrennten
Verbindungen variiert.
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Es
muß erkannt
werden, dass die in Rede stehende Erfindung auf das Ausspülen einer Übertragungslinie,
die Flüssigkeit
in die Adsorptionskammer und aus der Adsorptionskammer befördert, gerichtet
ist. Sie hängt
daher nicht mit der Technologie zusammen, bei der die Betten von
Adsorptionsmittelmaterial ausgepült werden.
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Das
in Rede stehende Verfahren unterscheidet sich durch mindestens zwei
Punkte vom Stand der Technik, die das Ausspülen der Linie, die gerade den
Speisestrom in das Verfahren befördert
hat, lehrt. Erstens beschäftigt
sich das in Rede stehende Verfahren mit dem Ausspülen einer
anderen Linie in dem Verfahren. Bei dem in Rede stehenden Verfahren
wird nicht die Linie, die gerade zum Eintragen des Speisestroms
in die Adsorptionsmittelkammer verwendet worden ist, sondern eine
andere Linie ausgepült,
nämlich
eine, die gerade zur Entfernung des Raffinatstroms verwendet worden
ist. Zweitens wird diese Linie erfindungsgemäß mit einem anderen Medium
ausgespült.
Des Weiteren sind sowohl der Zweck als auch der Effekt der Ausspülschritte verschieden.
Es ist bekannt, dass es unerwünscht
ist, den Rückstand
des Speisestroms in der Linie, die danach zum Abziehen des Produktstroms
verwendet wird, zu belassen, da die Raffinatkomponenten des Speisestroms
das Produkt kontaminieren werden. Im Gegensatz dazu wird bei dem
in Rede stehenden Vefahren Raffinat aus der Prozesslinie entfernt,
bevor die Übertragungslinie
zur Einführung
des Speisestroms in das Verfahren verwendet wird, um zu vermeiden,
dass das im Raffinatstrom vorliegende Desorptionsmittel wieder in
die Adsorptionsmittelkammer gelangt.
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Das
Einführen
von Desorptionsmittel in die Adsorptionsmittelkammer durch die Speiselinie
ist nicht wünschenswert,
da das Desorptionsmittel mit dem gewünschten Isomer um Adsorptionszentren
auf dem Adsoprtionsmittel konkurriert. Die beiden Verbindungen konkurrieren
um die Adsorptionskapazität.
Eine verein fachte Zusammenfassung hiervon ist, dass die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels
in der Adsorptionszone (Zone I) die Summe des gewünschten
Isomers und der Desorptionsmittelverbindung, die an dem Adsorptionsmittel
adsorbiert ist, ist. Durch eine Verringerung der in die Adsorptionszone
eingetragenen Desorptionsmittelmenge wird daher das Ausmaß an Adsorptionskapazität, die für para-Xylol
oder eine beliebige andere gewünschte
Verbindung zur Verfügung
steht, erhöht.
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Die
Begriffe „stromaufwärts" und „stromabwärts" werden in ihrem
normalen Sinne verwendet und auf der Basis der Gesamtrichtung, in
der die Flüssigkeit
in der Adsorptionsmittelkammer strömt, interpretiert. D. h., dass
stromaufwärts
dann, wenn Flüssigkeit
generell durch eine vertikale Adsorptionsmittelkammer nach unten strömt, zu einer
aufwärtigen
oder höheren
Position in der Kammer äquivalent
ist. Von Bedeutung ist dies hauptsächlich bei der Beschreibung
der Übertragungslinie,
die bei der in Rede stehenden Erfindung ausgespült wird. Hierbei handelt es
sich um die Linie, die vor der letzten Inkrementierung der Übertragungspunkte
während
der Simulation des Gegenstrom-Bewegtbettbetriebs zur Entfernung
des Raffinatstroms verwendet wurde. Daher handelt es sich um die Übertragungslinie,
die unmittelbar stromaufwärts
der gegenwärtig
als Raffinatlinie verwendeten Linie gelegen ist.
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Die
genaue Materialmenge, die zum Ausspülen der Raffinatlinie verwendet
wird, ist nicht wichtig, muß aber
gemessen werden. Es wird angenommen, dass es nur minimale Rückvermischung
von Flüssigkeiten
in den Übertagungslinien
gibt und dass daher die Menge an Ausspülflüssigkeit nicht viel größer zu sein
braucht als das Gesamtvolumen der auszuspülenden Übertragungslinie(n). Die „Übertragungslinie" kann in einigen Teilen
durch Ventile oder eine andere Verbindungsvorrichtung verbunden
sein. Ein breiter Bereich der benötigten Menge an Ausspülflüssigkeit
beläuft
sich auf das 0,4- bis 2,5-Fache dieses Gesamtvolumens. Eine bevorzugte
Menge des zum Ausspülen
der Raffinatlinie und jeglicher damit verbundener Ventilvorrichtung
verwendeten Speisestroms beläuft
sich auf das 0,5- bis 1,5-Fache dieses Gesamtvolumens. Größere Ausspülmengen
können
zwar auf den ersten Blick vorteilhaft erscheinen, da sie den Grad
der Raffinatentfernung erhöhen
würden,
aber es muß erkannt
werden, dass dieses Ausspülmaterial
in die Adsorptionsmittelkammer eingeführt wird. Die Einführung erheblicher
Mengen des Speisestroms in die Kammer in der Nähe des Raffinatabzugspunkts
wird die Konzentrationsprofile in der Adsorptionsmittelkammer verändern. Dadurch
wird möglicherweise
die Menge des gewünschten
Produkts, das in dem Raffinatstrom enthalten ist, erhöht.
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Die
Erfindung wird normalerweise bei einem Adsorptionstrennverfahren
eingesetzt, das die Gegenstrombewegung des Adsorptionsmittels und
der umgebenden Flüssigkeit
simuliert, kann aber auch bei einem kontinuierlichen Gleichstromverfahren,
wie demjenigen gemäß
US-A-4,402,832 und
US-A-4,478,721 , ausgeführt werden.
Die Funktionen und Eigenschaften von Adsorptionsmitteln und Desorptionsmitteln
bei der chromatographischen Trennung von flüssigen Komponenten sind gut
bekannt; bezüglich
einer weiteren Beschreibung dieser Adsorptionsgrundlagen sei auf
die
US-A-4,642,397 verwiesen.
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Die
Ausübung
der in Rede stehenden Erfindung erfordert keine wesentlichen Änderungen
der Betriebsbedingungen, der Zusammensetzung des Adsorptionsmittels
oder Desorptionsmittels oder mechanischen Änderungen in den Adsorptionsmittelkammern.
Es werden keine neuen Eintragsströme benötigt, und die Austragsströme sind
abgesehen von der resultierenden Verbesserung und einer geringfügigen Änderung der
Zusammensetzung ebenfalls im Wesentlichen unverändert. Die einzige wesentliche
erforderliche Änderung
der Verfahrenseinrichtungen ist diejenige, die zur Zuführung einer
gesteuerten Menge des Speisestroms zur auszuspülenden Linie erforderlich ist.
Diese Änderungen
werden vorzugsweise in und in der Nähe der zur Steuerung des Stroms
der Prozessströme
zu und von der Adsorptionskammer im Wesentlichen auf die gleiche Art
und Weise wie in der oben aufgeführten
Druckschrift von Stine et al. vorgenommen. D. h., das in Rede stehende
Verfahren kann in einer bestehenden Einheit durch eine Modifizierung
der Einrichtung, die den Fluidstrom lenkt, implementiert werden.
Die Steuerung der Menge des Ausspülmaterials erfolgt vorzugsweise
durch ein einziges Ventil an einer einzigen Linie, durch die das
Ausspülmaterial
strömt,
bevor es in die auszuspülende
Linie und das auszuspülende
Ventilsystem eintritt.
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Es
wird nicht angenommen, dass die Ausübung der in Rede stehenden
Erfindung mit der Verwendung irgendeines speziellen Adsorptionsmittels
oder einer speziellen Kombination von Adsorptionsmittel und Desorptionsmittel
zusammenhängt
oder darauf beschränkt
ist. Die einzige Einschränkung
ist die Effektivität
der Kombination von Adsorptionsmittel und Desorptionsmittel bei
der gewünschten
Trennung. Beispiele für
Adsorptionsmittel, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden
können,
sind nichtzeolithische Molsiebe einschließlich von Molsieben auf Kohlenstoffbasis,
Silikalit und den kristallinen Aluminosilikat-Molsieben, die als Zeolithe X und Y
klassifiziert werden. Bei dem Adsorptionsmittel kann es sich gegebenenfalls
um einen Zeolith handeln. Die Sorptionseigenschaften eines nichtzeolithischen
Molsiebs, ALPO-5,
werden in einem Aufsatz im Journal of Catalysis 111, 23–40 (1988),
beschrieben. Einzelheiten zur Zusammensetzung und Synthese vieler
dieser Molsiebe finden sich in der
US-A-4,793,984 ; Informationen zu Adsorptionsmitteln
sind auch aus
US-A-4,385,994 ;
US-A-4,605,492 ;
US-A-4,310,440 und
US-A-4,440,871 erhältlich.
Für verschiedene
Trennungen werden unterschiedliche Kombinationen von Molsieb und
Desorptionsmittel verwendet. Die bevorzugten Adsorptionsmittel für die Gewinnung
von p-Xylol aus Xylolmischungen sind zum Beispiel Zeolithe X, insbesondere
Zeolithe X, die an ihren austauschbaren Zentren mit Barium- oder
Barium- und Kaliumionen ausgetauscht
sind.
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Zeolithe
weisen bekannte Käfigstrukturen
auf, in denen die Aluminiumoxid- und Siliciumoxid-Tetraeder in einem
offenen dreidimensionalen Netzwerk unter Bildung von Käfigstrukturen
mit fensterartigen Poren innig miteinander verbunden sind. Die Tetraeder
sind durch Teilung von Sauerstoffatomen vernetzt, wobei Räume zwischen
den Tetraedern, die vor der teilweisen oder vollständigen Entwässerung
dieses Zeoliths von Wassermolekülen
besetzt sind. Die Entwässerung
des Zeoliths ergibt Kristalle, die mit Zellen mit molekularen Dimensionen
durchsetzt sind. Daher werden die kristallinen Auminosilikate häufig als
Molsiebe bezeichnet, wenn die Trennung, die sie bewirken, im Wesentlichen
von den Größenunterschieden
der Speisemoleküle
abhängt,
wie zum Beispiel bei der Trennung kleinerer Normalparaffinmolekülen von
größeren Isoparaffinmolekülen. In
den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist diese Basis für den Begriff Molsiebe jedoch nicht
ganz akkurat, da die Trennung spezifischer Aromatenisomere offenbar
auch in hohem Maße
von Unterschieden der elektrochemischen Anziehung zwischen den verschiedenen
Isomeren und dem Adsorptionsmittel und nicht allein von den physikalischen
Größenunterschieden
der Isomermoleküle
abhängt.
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In
hydratisierter Form werden die Aluminosilikat-Zeolithe vom Typ X durch die nachstehende
Formel in Mol Oxid wiedergegeben: (0,9 ± 0,2)M2/nO:Al2O3:(2,5 ± 0,5)SiO2:yH2O worin „M" für ein Kation
mit einer Wertigkeit von höchstens
3 steht, das die Eletrovalenz der Tetraeder ausgleicht und im Allgemeinen
als austauschbares kationisches Zentrum bezeichnet wird, „n" für die Wertigkeit des
Kations steht und „y" für die Mole
Wasser steht und je nach der Identität von „M" und dem Hydrationsgrad des Kristalls
einen Wert bis 9 hat. Bei dem Kation „M" kann es sich um einwertige, zweiwertige
oder dreiwertige Kationen oder Mischungen davon handeln. So kann
es sich zum Beispiel für
die Trennung von Xylolen bei „M" um Barium oder eine
Mischung von Barium und Kalium handeln.
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Zeolithe
werden bei Adsorptionstrennungen in Form von Teilchenagglomeraten
mit hoher physikalischer Festigkeit und Abriebfestigkeit verwendet.
Die bei Trennverfahren verwendeten Agglomerate enthalten das kristalline
Material in einer amorphen, anorganischen Matrix oder einem Bindemittel
mit Kanälen
und Hohlräumen
darin, durch die die Flüssigkeit
zu dem kristallinen Material gelangen kann. Zu den Verfahren zum
Formen der kristallinen Pulver zu derartigen Agglomeraten gehört die Zugabe
eines anorganischen Bindemittels, im Allgemeinen eines ein Siliciumdioxid
und Aluminiumoxid enthaltenden Tons, zu dem hochreinen Zeolithpulver
in nasser Mischung. Das Bindemittel unterstützt die Formung oder Agglomerierung
der kristallinen Teilchen, bei denen es sich sonst um ein feines
Pulver handeln würde.
Die vermischte Ton-Zeolith-Mischung
wird zu zylindrischen Pellets extrudiert oder zu Perlen geformt,
die danach calciniert werden, um den Ton in ein amorphes Bindemittel
mit beträchtlicher
mechanischer Festigkeit umzuwandeln. Die Adsorptionsmittelteilchen können somit
in Form von Extrudaten, Tabletten, Makrokugeln oder Körnern mit
einem gewünschten
Teilchenbereich, vorzugsweise von 1,9 mm bis 250 Mikron (16 bis
60 Standard-US-Mesh), vorliegen. Als Bindemittel werden im Allgemeinen
Tone vom Kaolin-Typ, wasserdurchlässige organische Polymere oder
Siliciumdioxid verwendet.
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Die
Leistungsfähigkeit
eines Adsorptionsmittels wird durch eine Reihe von Faktoren, die
nicht mit seiner Zusammensetzung zusammenhängen, wie Betriebsbedingungen,
Speisestromzusammensetzung, Wassergehalt des Adsorptionsmittels
und die Desorptionsmittelzusammensetzung, in hohem Maße beeinflusst. Die
optimale Adsorptionsmittelzusammensetzung hängt daher von einer Reihe miteinander
zusammenhängender
Variablen ab. Eine derartige Variable ist der Wassergehalt des Adsorptionsmittels,
der hier in Form des anerkannten LOI-Tests (LOI = Loss an Ignition; Glühverlust)
ausgedrückt
wird. Beim LOI-Test wird der Gehalt des zeolithischen Adsorptionsmittels
an flüchtigen
Stoffen durch die vor und nach dem Trocknen einer Probe des Adsorptionsmittels
bei 500°C
unter Inertgasspülung
wie Stickstoff über
einen bis zur Erzielung eines konstanten Gewichts ausreichenden
Zeitraum erhaltene Gewichtsdifferenz bestimmt. Für die Gewinnung von p-Xylol
ist es bevorzugt, dass der Wassergehalt des Adsorptionsmittels einen
LOI bei 500°C
von weniger als 7,0 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich von 0 bis
6,5 Gew.-% ergibt.
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Der
Zeolith wird gewöhnlich
in Form von kleinen Kristallen vorliegen, die in den Teilchen in
Mengen im Bereich von etwa 75 bis etwa 98 Gew.-% des Teilchens,
bezogen auf die von flüchtigen
Bestandteilen freie Zusammensetzung, vorliegen. Von flüchtigen
Bestandteilen freie Zusammensetzungen werden im Allgemeinen nach
Calcinierung des Adsorptionsmittels bei 900°C zum Vertreiben aller flüchtigen
Substanzen bestimmt. Bei dem Rest des Adsorptionsmittels handelt
es sich im Allgemeinen um die in inniger Mischung mit den kleinen
Teilchen des Zeolithmaterials vorliegende anorganische Matrix. Dieses
Matrixmaterial kann beim Herstellungsverfahren für den Zeolith anfallen (beispielsweise
bei der absichtlich unvollständigen
Reinigung des Zeoliths bei seiner Herstellung) oder zu verhältnismäßig reinem
Zeolith gegeben werden, dient aber in jedem Fall üblicherweise
als Bindemittel zur Unterstützung
der Formung oder Agglomerierung des Zeoliths zu den harten Teilchen.
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Bei
der Ausübung
der vorliegenden Erfindung wird eine zwei oder mehr Isomere enthaltende
Speisemischung durch ein oder mehrere Betten eines Adsorptionsmittels,
das das gewünschte
Xylol selektiv adsorbiert, andere Isomere und andere Komponenten
des Speisestroms aber in unverändertem
Zustand durch die Adsorptionszone gehen läßt, geleitet. Der Strom der
Speisung wird gestoppt, wonach die Adsorptionszone zur Entfernung
von das Adsorptionsmittel umgebenden nicht adsorbierten Materialien
ausgespült
wird. Danach wird das gewünschte
Isomer durch Durchleiten eines Desorptionsmittelstroms durch das
Adsorptionsmittelbett von dem Adsorptionsmittel desorbiert. Das
Desorptionsmittelmaterial wird gemeinhin auch zum Ausspülen von nicht
adsorbierten Materialen aus den Hohlräumen um das Adsorptionsmittel
herum und in dem Adsorptionsmittel verwendet.
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Als
geeignete Desorptionsmittel für
die Gewinnung von para-Xylol werden in den Druckschriften normalerweise
Benzol, Toluol und p-Diethylbenzol beschrieben, wobei p-Diethylbenzol
(p-DEB) zum kommerziellen Standard für diese Trennung geworden ist.
Bei p-DEB handelt es sich um ein „schweres" Desorptionsmittel (mit einem höheren Siedepunkt
als p-Xylol), das eine leichtere Rückgewinnung des Desorptionsmittels
aus den Extrakt- und Raffinatströmen
durch fraktionierte Destillation erlaubt.
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Verschiedene
hier verwendete Begriffe sind folgendermaßen definiert. Eine „Speisemischung" ist eine Mischung,
die eine oder mehrere Extraktkomponenten und eine oder mehrere Raffinatkomponenten
enthält, die
nach dem Verfahren zu trennen sind. Der Begriff „Speisestrom" steht für einen
Strom einer Speisemischung, die in Berührung mit dem bei dem Verfahren
verwendeten Adsorptionsmittel geführt wird. Eine „Extraktkomponente" ist eine Verbindung
oder Verbindungsklasse, die vom Adsorptionsmittel selektiver adsorbiert wird,
wohingegen eine „Raffinatkomponente" eine Verbindung
oder ein Verbindungstyp ist, die bzw. der weniger selektiv adsorbiert
wird. Unter dem Begriff „Desorptionsmittelmaterial" ist ganz allgemein
ein Material zu verstehen, das zur Desorption einer Extraktkomponente
vom Desorptionsmittel befähigt
ist. Der Begriff „Raffinatstrom" oder „Raffinataustragsstrom" bezeichnet einen
Strom, in dem eine Raffinatkomponente nach der Adsorption von Extraktkompomenten
aus dem Adsorptionsmittelbett entfernt wird. Die Zusammensetzung
des Raffinatstroms kann von praktisch 100% Desorptionsmittel bis
praktisch 100% Raffinatkomponenten variieren. Der Begriff „Extraktstrom" oder „Extraktaustragsstrom" bezeichnet einen
Strom, in dem ein durch ein Desorptionsmittel desorbiertes Extraktmaterial
nach der Adsorption von Extraktkomponanten aus dem Adsorptionsmittelbett
entfernt wird. Die Zusammensetzung des Extraktstroms kann von praktisch
100% Desorptionsmittel bis praktisch 100% Extraktkomponenten variieren.
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Der
Extraktstrom und der Raffinatstrom werden zumindest teilweise Trenneinrichtungen,
in der Regel Kolonnen zur fraktionierten Destillation, zugeführt, in
denen das Desorptionsmittel zumindest teilweise unter Anfall eines
Extraktprodukts und eines Raffinatprodukts zurückgewonnen wird. Unter „Extraktprodukt" und „Raffinatprodukt" sind nach dem Verfahren
hergestellte Produkte zu verstehen, die eine Extraktionskomponente
bzw. eine Raffinatkomponente in höherer Konzentration als im
Extraktstrom bzw. im Raffinatstrom enthalten. Der Begriff „reich" soll eine Konzentration
der angegebenen Verbindung oder Verbindungsklasse von mehr als 50
Molprozent angeben.
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Im
Rahmen der vorliegenden Beschreibung ist die Selektivität (β) als das
Verhältnis
der beiden Komponenten in der adsorbierten Phase dividiert durch
das Verhältnis
derselben beiden Komponenten in der nichtadsorbierten Phase unter
Gleichgewichtsbedingungen zu verstehen. Die relative Selektivität ist durch
die folgende Gleichung gegeben:
wobei C und D für zwei in
Gewichtsprozent angegebene Komponenten der Speisung und die tiefgestellten Buchstaben
A und U für
die adsorbierte bzw. nichtadsorbierte Phase stehen. Die Gleichgewichtsbedingungen werden
bestimmt, wenn die durch ein Adsorptionsmittelbett gehende Speisung
ihre Zusammensetzung nicht ändert,
mit anderen Worten, wenn zwischen der nichtadsorbierten und der
adsorbierten Phase keine Nettomaterialübertragung stattfindet. Die
relative Selektivität
kann nicht nur für
eine Speiseverbindung in Bezug auf eine andere, sondern auch zwischen
einer beliebigen Komponente der Speisemischung und dem Desorptionsmittelmaterial
angegeben werden.
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Wenn
die Selektivität
von zwei Komponenten einem Wert von 1,0 nahekommt, wird keine der
beiden Komponenten bezüglich
der anderen vom Adsorptionsmittel bevorzugt adsorbiert; sie werden
vielmehr beide in Bezug aufeinander in etwa gleichem Maße adsorbiert.
Wird β kleiner
oder größer als
1,0, wird eine der beiden Komponenten bezüglich der anderen vom Adsorptionsmittel
bevorzugt adsorbiert. Beim Vergleich der Selektivität des Adsorptionsmittels
in Bezug auf Komponente C gegenüber
Komponente D bedeutet ein β-Wert über 1,0,
dass Komponente C im Adsorptionsmittel bevorzugt adsorbiert wird.
Ein β-Wert
unter 1,0 würde
bedeuten, dass Komponente D bevorzugt adsorbiert wird und sich eine
an Komponente C reichere nichtadsorbierte Phase und eine an Komponente
D reichere adsorbierte Phase bildet.
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Eine
wichtige Eigenschaft eines Adsorptionsmittels ist die Geschwindigkeit
des Austauschs des Desorptionsmittels gegen die Extraktkomponente
der in der Speisemischung vorliegenden Materialien oder, mit anderen
Worten, die relative Geschwindigkeit der Desorption der Extraktkomponente.
Diese Eigenschaft steht in direkter Beziehung zur Desorptionsmittelmaterialmenge,
die man bei dem Verfahren zur Rückgewinnung
der Extraktkomponente vom Adsorptionsmittel aufwenden muß. Bei schnelleren
Austauschgeschwindigkeiten verringert sich die zur Entfernung der
Extraktkomponente aufzuwendende Desorptionsmittelmenge, was somit eine
Verringerung der Betriebskosten des Verfahrens ermöglicht.
Bei schnelleren Austauschgeschwindigkeiten ist die Desorptionsmittelmenge,
die durch das Verfahren gepumpt und zwecks Wiederverwendung bei
dem Verfahren vom Extraktstrom abgetrennt wird, geringer. Austauschgeschwindigkeiten
sind häufig
temperaturabhängig.
Im Idealfall sollten Desorptionsmittelmaterialien in Bezug auf alle
Extraktkomponenten eine Selektivität von etwa 1 oder etwas unter
1 aufweisen, so dass alle Extraktkomponenten in Form einer Klasse
mit annehmbaren Durchflußraten
von Desorptionsmittelmaterial desorbiert werden können und
Desorptionsmittelmaterial später
in einem anschließenden
Adsorptionsschritt durch Extraktkomponenten verdrängt werden
können.
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Bei
adsorptiven Trennverfahren, die im Allgemeinen kontinuierlich bei
im Wesentlichen konstanten Drücken
und Temperaturen, die einen Flüssigphasenbetrieb
gewährleisten,
betrieben werden, muß man
das Desorptionsmittel sorgfältig
auswählen,
da es viele Kriterien erfüllen
muß. Erstens
sollte das Desorptionsmittelmaterial eine Extraktkomponente bei
annehmbaren Massendurchflußraten
vom Adsorptionsmittel verdrängen,
wobei es jedoch selbst nicht so stark adsorbiert wird, dass es in
einem nachfolgenden Adsorptionszyklus nur schwer durch eine Extraktkomponente
verdrängt
werden kann. In Bezug auf die Selektivität bedeutet dies, dass das Adsorptionsmittel bevorzugt
für alle
Extraktkomponenten in Bezug auf eine Raffinatkomponente selektiver
ist als für
das Desorptionsmittel in Bezug auf eine Raffinatkomponente. Zweitens
müssen
Desorptionsmittelmaterialien mit dem jeweiligen Adsorptionsmittel
und der jeweiligen Speisemischung kompatibel sein. Insbesondere
dürfen
sie die Kapazität
des Adsorptionsmittels oder die Selektivität des Adsorptionsmittels für eine Extraktkomponente
in Bezug auf eine Raffinatkomponente nicht verringern oder ganz
zunichte machen. Darüber
hinaus sollten Desorptionsmittelmaterialien weder mit einer Extraktkomponente
noch mit einer Raffinatkomponente eine chemische Reaktion eingehen
noch eine chemische Reaktion dieser Komponenten verursachen. Sowohl
der Extraktstrom als auch der Raffinatstrom werden in der Regel
im Gemisch mit Desorptionsmittelmaterial aus dem Adsorptionsmittelhohlraumvolumen
entfernt, und jegliche chemische Reaktion unter Beteiligung von
Desorptionsmittelmaterial und einer Extraktkomponente oder einer
Raffinatkomponente oder beider Komponenten könnte die Produktgewinnung erschweren
oder verhindern. Das Desorptionsmittel sollte auch leicht von den
Extrakt- und Raffinatkomponenten abgetrennt werden können, wie
durch Fraktionierung. Schließlich
sollten Desorptionsmittelmaterialien auch leicht erhältlich und
kostengünstig
sein.
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Speisemischungen,
die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden können,
werden in der Regel durch fraktionierte Destillation hergestellt.
Sie können
para-Xylol und mindestens ein anderes C8-Aromatenisomer
sowie andere Kohlenwasserstoffe enthalten. Somit können die
Speisemischungen für
das erfindungsgemäße Verfahren
beträchtliche
Mengen an C6-, C7-
und C9-Aromaten sowie Mengen an gerad- oder
verzweigtkettigen Paraffinen, Cycloparaffinen oder olefinischem
Material mit Siedepunkten, die in relativer Nähe zu dem gewünschten
Xylolisomer liegen, enthalten. Bei dem gewünschten Xylolisomer kann es
sich um das para-, meta- oder ortho- Isomer handeln. Die Speisung kann alternativ
dazu eine Mischung von Isomeren anderer aromatischer oder paraffinischer
Kohlenwasserstoffe enthalten. Einige spezifische Beispiele sind Kresolisomere,
Cymolisomere und Dimethylnaphthalinisomere. Das in Rede stehende
Verfahren kann auch zur Trennung von Verbindungsklassen wie Olefinen
von Paraffinen oder geradkettigen Paraffinen von nicht geradkettigen
Paraffinen, z. B. Iso- und
Cycloparaffinen, eingesetzt werden.
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Mischungen,
die erhebliche Mengen an para-Xylol, anderen C8-Aromatenisomeren
und anderen Kohlenwasserstoffen und C9-Aromaten
enthalten, werden im Allgemeinen durch katalytische Naphthareformierung und
Verfahren zur Isomerisierung aromatischer Kohlenwasserstoffe hergestellt.
Diese Verfahren sind auf dem Gebiet der Raffination und Petrochemie
gut bekannt. Bei einem Verfahren zur katalytischen Naphthareformierung
wird eine Speisung im Naphtha-Siedebereich mit einem Platin und
Halogen enthaltenden Katalysator bei Schärfen, die so gewählt sind,
dass sich ein C8-Aromatenisomere enthaltender
Austragsstrom ergibt, in Berührung
gebracht. Das Reformat wird dann im Allgemeinen zum Aufkonzentrieren
der C8-Aromatenisomere zu einer C8-Fraktion,
die auch mitsiedende Nichtaromaten und einige C7-
und C9-Aromaten enthalten wird, fraktioniert.
Speisemischungen für
das erfindungsgemäße Verfahren
sind auch aus Isomerisations- und Umalkylierungsverfahren erhältlich.
So führt
zum Beispiel die Umalkylierung von Mischungen von C7-
und/oder C9-Aromaten zu Xylolisomeren. Aus
der Adsorptionszone gewonnene Xylolmischungen, die arm an einem
oder mehreren Isomeren sind, können
unter Isomerisierungsbedingungen isomerisiert werden, wobei man
einen C8-Aromatenisomere enthaltenden Austragsstrom
erhält,
der dann zur Trennung in die Adsorptionszone zurückgeführt werden kann.
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Zu
den Adsorptionsbedingungen gehört
im Allgemeinen ein Temperaturbereich von 20 bis 250°C, wobei
ein Bereich von 60 bis 200°C
für die
Abtrennung von para-Xylol besonders bevorzugt ist. Zu den Adsorptionsbedingungen
gehört
auch ein zur Aufrechterhaltung einer flüssigen Phase ausreichender
Druck, der 101,3 kPa bis 4,24 MPa (Normaldruck bis 600 psi Überdruck)
betragen kann. Zu den Desorptionsbedingungen gehört im Allgemeinen der gleiche
Temperatur- und Druckbereich wie bei den Adsorptionsbedingungen.
Für andere
Extraktverbindungen können
andere Bedingungen bevorzugt sein.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
des in Rede stehenden Verfahrens kann als Verfahren zur kontinuierlichen
simulierten Bewegtbettadsorptionstrennung einer erwünschten
ersten Verbindung von einer Speisemischung umfassend mindestens
die erste Verbindung und eine zweite Verbindung gekennzeichnet werden, welches
Verfahren Folgendes umfasst: das Einführen eines Speisestroms umfassend
die Speisemischung durch eine erste Übertragungslinie in eine Adsorptionsmittelkammer
bzw. Adsorptionsmittelkammern, die mindestens zehn getrennte Betten
eines teilchenförmigen
zeolithischen Adsorptionsmittels enthält, das selektiv die erste
Verbindung zurückhält, das
Abziehen eines Raffinatstroms umfassend die zweite Verbindung aus
der Adsorptionsmittelkammer an einem zweiten Punkt durch eine zweite Übertragungslinie,
das Einführen
eines Desorptionsmittelstroms in die Adsorptionsmittelkammer an
einem dritten Punkt durch eine dritte Übertragungslinie und das Entfernen
eines Extraktstroms umfassend das Desorptionsmittel und die erste
Verbindung aus der Adsorptionsmittelkammer an einem vierten Punkt
durch eine vierte Übertragungslinie;
das periodische Inkrementieren der Position der ersten, zweiten,
dritten und vierten Punkte und dadurch das Ändern der Identität der Übertragungslinien,
die zum Befördern
der Speise-, Desorptionsmittel-, Extrakt- und Raffinatströme eingesetzt
werden, und Aufrechterhalten eines Fluidstroms durch die Kammer,
um eine Gegenstrombewegung der Adsorptionsmittelbetten und des Speise stroms
zu simulieren, durch die Verwendung eines Drehventils und das Ausspülen mindestens
eines Teils der rückständigen Inhalte
der Übertragungslinie,
die gerade zum Entfernen des Raffinatstroms aus der Adsorptionsmittelkammer
eingesetzt worden ist. Diese Inhalte werden durch Durchleiten eines
Flüssigkeitsstroms
durch diese Übertragungslinie
in die Adsorptionsmittelkammer zurückgedrückt.
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Zur
Verifizierung der von der Erfindung erwarteten Verbesserung wurde
mit einem Computermodell, das nachgewiesenermaßen den tatsächlichen
Betrieb von zur Gewinnung von para-Xylol aus einer Mischung von
Xylolisomeren verwendeten technischen simulierten Bewegtbettadsorptionstrenneinheiten
akkurat vorhersagt und damit korreliert, ein Vergleich angestellt.
Die simulierte Einheit wies vierundzwanzig Adsorptionsmittelbetten,
die auf zwei Säulen
verteilt waren, und ein Drehventil mit vierundzwanzig Öffnungen
zur Lenkung des Stroms der Verfahrensströme auf. Die Speisung für die Säule wurde
so eingestellt, dass sie die in Tabelle 1 aufgeführten Verbindungen enthielt.
Das Modell lieferte die verschiedenen benötigten Verhältnisse von Adsorptionsmittel
zu Speisung, die notwendig sind, damit die Einheit ein Extrakt mit
der gewünschten
Reinheit von para-Xylol produziert. Diese Verhältnisse betrugen 0,705 ohne
die Linienausspülung
und 0,674 mit der Linienausspülung.
Daraus ergibt sich eine Kapazitätserhöhung einer
Einheit fester Größe von ungefähr 4 Volumenprozent. Tabelle
1 Speisungszusammensetzung
in Gew.-%
| Nichtaromaten | 0,68 |
| Benzol | 0,00 |
| Toluol | 0,39 |
| Ethylbenzol | 8,10 |
| p-Xylol | 23,67 |
| m-Xylol | 50,49 |
| o-Xylol | 16,67 |
| C9 | 0,00 |
| C10+ | 0,00 |
