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Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von waschbarem Rohbenzol
Bei der Gewinnung des Benzols aus dem Steinkohlengas (Koksofengas) durch Waschen
des Gases mit benzolaufnahmefähigen Ölen werden die Waschöle durch Destillation
von ihrem Benzolgehalt befreit und nach dem Abkühlen erneut zur Gaswaschung verwendet.
Zum eigentlichen Abtreiben des Benzols aus dem benzolhaltigen Waschöl wurde bisher
das gesättigte Öl nach Durchlaufen eines ölerhitzers in den Abtreiber geleitet,
wo es durch Destillation von seinem Benzolgehalt befreit wird. Die Benzoldämpfe
wurden über Verstärkerböden des Abtreibers durch einen z. B. als Wärmeaustauscher
zur Vorwärmung des Waschöls ausgebildeten Rückflußkühler aus dem Abtreiber ab- und
in einen weiteren Kühler eingeführt, wo sie nach vollständiger Niederschlagung und
Trennung von Wasser in einer Scheideflasche als sogenanntes Leichtöl die Benzolfabrik
verlassen. Das so erhaltene Leichtöl enthielt jedoch nur rund 5o bis 6o°/o Benzole
und mußte zur Absonderung der Benzole von den mitgeführten Waschölresten einer weiteren
Destillation unterworfen werden. Es ist bekannt, diese nachträgliche Umdestillation
des Leichtöls dadurch zu vermeiden und dafür in einem Arbeitsgang ein hochprozentiges
Rohbenzol zu erzeugen, daß das Oberteil des Kühlers als Dephlegmator ausgebaut wird,
in welchem das ankommende Dämpfegemisch durch stark verlangsamte Kühlung fraktioniert
kondensiert wird. Die oberhalb einer bestimmten engumgrenzten Temperatur ausfallenden
Produkte wurden wiederum über eine Scheideflasche zur Abtrennung des Wassers einer
zweiten Destillierkolonne zugeführt, in der die Trennung in Schwerbenzol und Waschölrest
erreicht wurde. Der Ablauf dieser Schwerbenzolkolonne bestand überwiegend aus -niedrigsiedenden
Waschölbestandteilen mit einem hohen Naphthalingehalt.
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Bei dieser Herstellung von waschbarem Rohbenzol mußten jedoch, um
die fraktionierte Kondensation des Dest`illationsgutes mit der erforderlichen hohen
Trennschärfe durchzuführen, verhältnismäßig umfangreiche und teuere Dephlegmatoren
vorgesehen; werden. Abgesehen davon, daß schon der Betrieb
solcher
Dephlegmatoren umständlich ist, da die Temperatur an der Stelle, an der das Schwerbenzol
für die Nebenkolonne abgezogen wird, sehr genau eingehalten werden muß, besteht
bei der Notwendigkeit zur scharf durchgeführten fraktionierten Kondensation der
«eitere Nachteil, daß sehr große Kühlflächen auf der Benzol- und auf der Wasserseite
ständig auf hohen Tetnperaturen, die tun So- und darüber liegen, gehalten werden
mußten. Erfahrungsgemäß finden in diesem Temperaturbereich aber auf beiden Seiten
der Kühlrohre starke Anfressungen statt, die die Lebensdauer der Dephlegmatoren
beeinträchtigten und häufige Neuberohrungen erforderlich machten. Es ist auch bekanntgeworden,
waschbares Rohbenzol durch Abtreiben von mit Benzol angereichertem Waschöl zu gewinnen,
wobei die im oberen Teil des Abtreibers zwischen co und ioo° kondensierenden Bestandteile
nach ihrer Trennung vom Wasser einer Nachdestillation in einem Nebenabtreiber unterworfen
werden müßten.
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Diese Nachteile und Umstände werden erfindungsgemäß dadurch vermieden,
daß unter Verzicht auf eine absichtlich verlangsamte Kühlung und Dephlegmierung
der Benzoldämpfe die aus den Hauptabtreibern übergehenden, in der Nähe des Siedepunktes
von Benzol kondensierbaren Schwer- und Mittelbenzole durch eine oder mehrere Scheideflaschen
aus dem Kühlweg ausgeschieden werden und die Zwischenfraktion ein oder mehrmals
auf die Verstärkerböden des Hauptabtreibers zurückgeführt wird. Ein weiterer Vorteil
der Erfindung besteht darin, da:ß die durch Scheidefaschen abgezogenen unreinen
und höher siedenden Fraktionen des Dämpfegemisches, da sie getrennten Nachdestillationen
unterworfen werden, unbeschadet größeren Schwankungen in ihren Siedegrenzen unterliegen
können. Die Verwendung großer und kostspieliger Dephlegmatoren zur fraktionierten
Kondensation der Benzolprodukte, die eine genaue Temperaturüberwachung verlangen
und außerdem stark korrodieren, wird dadurch entbehrlich. Es ist bereits vorgeschlagen
worden, eine Scheideflasche außerhalb des Kühlweges der Benzoldämpfe anzuordnen,
die zur Trennung des fertiggekühlten Leichtöles von mitgeführten Wasserresten dient.
Eine solche Scheideflasche befindet sich jedoch im Unterteil eines jeden Fertigkühlers
und hat lediglich den Zweck, die nachgeschalteten Kühleinrichtun -, gen durch die
vorherige Abführung des Wassers zu entlasten.
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Erfindungsgemäß ist die erste Scheideflasche dort angesetzt, wo die
Benzoldämpfe in einem Temperaturbereich von 9o his 10o° liegen. Die dort abgezogene
Fraktion enthält den überwiegenden Teil der Schwerbenzole sowie die Naphthalinfraktion
neben Waschölresten.
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Eine oder mehrere Scheideflaschen, werden weiterhin erfindungsgemäß
in einem in unmittelbarer Nähe des Siedepunktes von Benzol liegenden Temperaturbereich,
also dort, wo die Temperatur der Benzoldämpfe im Kühler zwischen 75 und etwä 85°
liegt, oder darüber angeordnet. Eine Anordnung unter diesem Temperaturbereich ist
für die Benzolgewinnung ohne Bedeutung. In diesem Temperaturbereich oder darüber
kann die Anordnung weiterer Scheideflaschen zweckmäßig und für eine schärfere Unterteilung
der Fraktionen erwünscht sein.
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Aus dem hinter der ersten Scheideflasche anfallenden Kondensat läßt
sich nach vorheriger Abscheidung des Wassers in einer Nebenkolonne durch Destillation
in an sich bekannter Weise ein hochnaphthalinreiches Rückstandöl gewinnen, aus dem
bekanntlich durch Auskristallisieren in Pfannen das Naphthalin aus dem Waschölkreis-I-auf
entfernt werden kann.
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In der weiteren oder den weiteren Scheideflaschen werden neben Wasser
die oberhalb des Benzolsiedepunktes kondensierenden Resthomologen des Benzols aufgefangen
und abgeführt. Das anfallende Benzol-Homologen-Gemisch wird einer Pumpe zugeleitet,
die das Produkt im Kreislauf auf die Verstärkerböden des Hauptabtreibers zurückwirft,
so daß das Produkt durch Umdestillation gereinigt wird. Durch die Zwischenschaltung
der Pumpe ergibt sich noch der Vorteil einer weitgehenden Freizügigkeit in der Temperatureinstellung
des Benzolkühlers sowie in der Kühlgeschwindigkeit. Außerdem wird eine willkommene
Temperaturerniedrigung auf den Verstärkerböden des Hauptabtreibers erzielt und dadurch
die natürliche Rückflußmenge der Verstärk::rböden und die Dephlegniation des Produktes
verbessert. Je nach der erforderlichen Reinheit des erzeugten Rohbenzols ist ein
zweibis mehrmaliges Zurückpumpen der durch die Scheideflaschen abgezogenen Kondensase
erforderlich. Am Benzolauslauf des Kühlers wird nach der Erfindung, also ohne Deplilegmatoren,
ein unmittelbar waschbares Rohbenzol mit 96 bis 98°% bis r8o° übergehenden Bestandteilen
gewonnen.
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Der für die Kühlung der Benzoldämpfe im unteren Teil mit einer Scheidefasche
versehene Kühler ist zweckmäßig durch einen Zwischenboden in zwei Teile unterteilt,
di._° durch ein in der Bodemiähe angeordnetes Umgehungsrohr miteinander verbunden
sin i, von dem aus eine Leitung vor einer Stau-
Bereich zwischen
9o und ioo° aus der ersten Scheideflasche abgezogene Fraktion enthält etwa
501, Leichtbenzole, 3G01, zwischen 150 und i8o° siedendes Schwerbenzol, etwa
40'/o Naphthalin und 250A Wa@schölrest. Diese Fraktion läuft einer kleinen Nebenkolonne
zu, die die Trennung in Benzol und naphthalinhaltigen Waschölrest in bekannter Weise
vornimmt. Die in -den Benzolkühler gelangenden restlichen Benzoldämpfe enthalten
nach der Vorreinigung durch die erste Scheideflasche etwa 8o0/" bis i8o° übergehende
Bestandteile. Der Rest besteht noch aus Naphthalin und leichter siedenden Waschölresten.
Über einen Zwischenboden des Benzolkühlers wird nunmehr dort, wo die Benzoldämpfe
auf etwa 8o°, also den Siedepunkt des reinen Benzols, heruntergekühlt worden sind,
abermals das gesamte Kondensat abgefangen und einer weiteren Scheideflasche zugeführt.
Das der zweiten Scheideflasche zulaufende Kondensat besteht neben Wasser zu etwa
2o"/" aus bis ioo° siedenden Leichtbenzolen, 3.0"/" von etwa ioo bis i8o° siedenden
Schwer- und Mittelbenzolen und 500(o leichtsiedenden Waschölresten. Dadurch, daß
diese Zwischenfraktionen mit Hilfe einer Pumpe mehrmals auf die Verstärkerböden
des Abtreibers zurückgepumpt werden, erfolgt durch ihre mehrmalige Umdestillation
im Hauptabtreiber eine fast vollständige Trennung derselben in Benzol einerseits
sowie Waschöl und Naphthalin andererseits. Die Waschöl- und Naphthalinanteile verlassen
den Hauptabtreiber zusammen mit dem abgetriebenen Waschöl, während die von der Pumpe
nicht mehr aufgegriffenen Benzole zur Fertigkühlung dem Unterteil des Benzolkühlers
zufließen.
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Im Unterteil des Benzolkühlers, der zur Trennung von Benzol- und Wasserresten
in bekannter Weise zweckmäßig ebenfalls als Scheideflasche ausgeführt ist, fällt
durch die geschilderte Vorreinigung des anfallenden Destillats ein unmittelbar waschbares
Rohbenzol mit 97 bis 98"/o bis i8o° übergehenden Bestandteilen an. PATENTANSPRÜCHE:
i. Verfahren zur Gewinnung von waschbarem Rohbenzol durch Abtreiben von mit Benzol
angereichertem Waschöl, wobei. die sich im oberen Teil des Abtreibers zwischen 9o
bis ioo° kondensierenden Bestandteile nach ihrer Trennung von Wasser einer Nachdestillation
in einem Nebenabtreiber unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus
dem Hauptabtreiber übergehenden, in der Nähe des Siedepunktes von Benzol kondensierbaren
Schwer- und Mittelbenzole durch eine oder mehrere Scheideflaschen aus dem Kühlwege
der Benzoldämpfe ausgeschieden werden und diese Zwischenfraktion ein öder mehrmals
auf die Verstärkerböden des Hauptabtreibers zurückgeführt wird.
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a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das den
Hauptabtreiber verlassende Dämpfegem,isch rasch heruntergekühlt wird.
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3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Teil des Wärmeinhalts der über die Verstärkerböden des Hauptabtreibers zurückgepumpten
und dort verdampften Benzolkondensate in einem Wärmeaustauscher im Gegenstrom zu
kälterem Waschöl wiedergewonnen wird.
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q.. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der für die Benzoldämpfe erforderliche, im unteren Teil
mit einer Scheideflasche versehene Kühler (h) durch einen Zwischenboden in zwei
Teile unterteilt ist, die durch ein in der Bodennähe befindliches Umgehungsrohr
miteinander verbunden sind, von dem aus eine Leitung vor einer Stauscheibe oder
einem Überfall abgezweigt ist, die zu einer Scheidelasche führt, in der die auf
,den Verstärkerboden zurückzuführende Zwischenfraktion abgeschieden wird.
scheibe
oder einem Überfall abgezweigt ist, die zu einer Scheideflasche führt, in der die
auf den Verstärkerboden zurückzuführend; Zwischenfraktion abgeschieden wird.
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In der in der Zeichnung beispielsweise veranschaulichten Anlage zur
Ausübung des Erfindungsgegenstandes sind zwei Scheideflaschen vorgesehen. Die Anordnung
von nielireren Scheideflaschen ist selbstverständlich möglich.
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Hierin ist a ein (-)lerhitzer, der das benzolgesättigte Waschöl vorerhitzt
und bei b dem Abtreiber c zufließen läßt. Im Abtreiber c wird das Waschöl von seinem
Benzolgehalt befreit. Dieses vom Benzol befreite Waschöl verläßt zu seiner Wiederverwendung
die Abtreibekolonne bei d. Über den Verstärkerböden des Abtreibers ist z. B. ein
Rückflußkühler e angeordnet, der in diesem Fall als Wärmeaustauscher zur Vorwärmung
des aus der Benzolwäsche bei g ankommenden Waschöls durch die heiß abgehenden Benzoldämpfe
ausgebildet ist. Sodann treten die Benzoldämpfe bei /` aus e in den Kühler
h ein, wo sie nach vollständigem Niederschlagen und Trennen von Wasser in der unter
dem Kühler angeordneten Scheideflasche k, bei i als Leichtöl die Benzolfabrik verlassen,
während bei y das Wasser entfernt wird. Das Kondensat aus dem Wärmeaustausclier
e hingegen läuft in die Scheideflasche L bei ni ab. Die aus der Scheideflasche
bei n abgezogene Fraktion kann den überwiegenden Teil der Schwerbenzole sowie die
Naphthalinfraktion neben Waschölresten enthalten. Durch Destillation dieses Kondensats
läßt sich nach vorheriger Abscheidung des Wassers z. B. in :einer Nebenkolonne o
in an sich bekannter Weise ein hochnaplithalinreiches Rückstandöl gewinnen, das
bei p abläuft und aus dem durch Auskristallisieren in Pfannen das Naphthalin auf
einfache Weise aus dem Waschölkreislauf entfernt werden kann. Die Dämpfe aus o werden
im Kühler g niedergeschlagen und verlassen bei r die Anlage als Schwerbenzol.
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Eine weitere Scheideflasche s kann erfindungsgemäß in einem Temperaturbereich
in unmittelbarer Nähe des Siedepunktes 'von Benzol aufgestellt sein. Hier werden
neben Wasser die oberhalb des Benzolsiedepunktes kondensierenden Resthomologen des
Benzols aufgefangen und abgeführt.
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Das aus der Scheideflasche s bei t austretende Benzol-Homologen-Gemisch
wird erfindungsgemäß nunmehr einer Pumpe it zu-
geleitet, die das Produkt
im Kreislauf des ,erfahrens mehrmals auf die Verstärker,-böden des Hauptabtreibers
c zurückführt, so daß auf diese Weise das Produkt durch Unidestillation gereinigt
wird. Zweckmäßig g-(2 schieht das Abfangen der der Pumpe zuzuleitenden, im Temperaturbereich
von 8,o bi: 85° kondensierenden Benzolanteile durch einen im Kühler h vorgesehenen
Zwischenboden, durch den der Kühler in zwei Teile unterteilt wird, die durch ein
in der Bodennähe des Oberteils befindliches Umgehungsrohr miteinander verbunden
sind. Von dm Rohr ist eine Leitung vor einer im Umgehungsrohr angeordneten Stauscheibe
ze, oder einem Überfall zo abgezweigt, die zu der Scheideflasche s führt, in ,der
die auf den Verstärkerboden zurückzuführende Zwischenfraktion abgeschieden wird.
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Da die Kühler der Benzolfabriken meist doppelt- oder mehrmals unterteilt
sind, genügt es gewöhnlich durch zweckmäßige Külil«#"a-sser\,erteilung, die Temperatur
einer Kühlergruppe so einzustellen, daß an ihrem Boden das der Pumpe zuzuführende
Kondensat in der gewünschten Zusammensetzung abgezogen werden kann.
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Die Schärfe der Fraktionierung der höher siedenden Benzolanteile ist
dann im wesentlichen durch die Einstellung bzw. Leistungsfähigkeit der Pumpe bedingt.
Das über dein Kühlerzwischenboden bei zo angestaute und nicht mehr von der Pumpe
aufgenommene Produkt nimmt hierbei durch die Umgehungsleitung zwangsläufig den Weg
der reinen Benzoldämpfe zur Scheideflasche k des Benzolkühlers. Ein Teil des Wärmeinhalts
der auf die Verstärkerböden des Abtreibers c zurückgepumpten und dort verdampften
Benzolfraktionen wird in dem gewöhn:ich vorhandenen Wärmeaustauscher e durch das
entgegenkommende kältere, benzolgesättigte Waschöl nutzbar aufgenommen. Je nach
der erforderlichen Reinheit des erzeugten Rohbenzols ist ein je nach Bedarf
mehrfaches Zurückpumpen der durch die Scheideflasche s abgezogenen Kondensate erforderlich.
Am Benzolauslauf i des Kühlers h läßt sich nach der Erfindung ein
unmittelbar waschbares Rohbenzol mit 9,6 bis 98°/a bis i8o° übergehenden
Bestandteilen gewinnen. Es kann hierbei ohne weiteres mit zwei oder mehreren Scheideflaschen
gearbeitet werden. Am Olerhitzer a sind Stutzen x angeordnet, durch
die das Heizmittel ein- und austreten kann. Alle Stellen an :den Scheideflaschen,
an denen Wasser abgeführt wird, sind mit y bezeichnet. -Ausführungsbeispiel Das
einen Benzolabtreiber verlassende Dämpfegemisch besteht zu etwa 55°/o aus Benzolen
und zu etwa -1501" aus Waschölresten. Als Benzole sind hier alle bei der Siedeaiial_yse
bis i8o° übergehenden Bestandteile benannt. Die im Temperatur-