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Verfahren zur Trennung von engsiedenden Kohlenwasserstofffraktionen
Die Erfindung bezieht sich auf die Gewinnung von reinem Cyclohexan aus dieses enthaltenden
Fraktionen, insbesondere auf die Gewinnung von C_vclohexan aus Erdölen.
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Die Schwierigkeiten in der Abtrennung von reinen Kohlenwasserstoffen
aus über etwa 65° siedenden Erdölfraktionen sind bekannt. Diese Schwierigkeiten
stammen nicht nur von der Nähe der Siedepunkte der Bestandteile her, sondern auch
von den Abweichungen von dem Raoultschen Gesetz, die im lalle der Kohlenwasserstoffe
dieses Typs auftreten, und insbesondere von dem Auftreten konstantsiedender Gemische.
Die Siedepunkte einiger Kohlenwasserstoffe dieses Typs sind in der Tabelle 1 angegeben.
| Tabelle I |
| Siedepunkt |
| Kohlenwasserstoff @' C; 76o mm |
| n-Hexan ....................... 68,75 |
| Methylcyclopentan .............. 71,85 |
| 2, z-Dimethylpentan . . . . . . . . . . . . . 78,9!> |
| Benzol......................... 80,2 |
| 2, 4-Dimethylpentan . . . . . . . . . . . . . 8o,65 |
| Cyclohexan ..................... 8o,8 |
| i, i-Dimethylcyclopentan......... 88,05 |
| trans-i, 3-Dimethylcyclopentan.... 9015 |
| trans-i, 2-Dimethylcyclopentan.... 9i,9 |
| cis-i, 2-Dimethylcyclopentan...... 100,8 |
| Toliiol ......................... iio,8 |
Einige der bekannten binären azeotropen Mischungen gehen aus Talelle
TI hervor.
| Tabelle II |
| Bestandteile der azeotropen Mischung Molprozent von i Siedepunkt
der Mischung |
| in der Mischung |
| I I 2 |
| Benzol i Methylcyclopentanl) . . . . . . . . . . . . c. 1o
c. 71,5 |
| Benzol 2, 4-Dimethylpentan2)............ 5415 75,2 bei
757 mm 3) |
| Benzol Cyclohexan2) .................. 513 77,4 bei 759 mm |
| Siehe Griswold u. Ludwig, Ind. Ing. Chem. 35, i i ,- (194-)- |
| 2) Siehe Richards u. Hargreaves, Ind. Eng. Chem. 36g:05 (1944). |
| 3) Die Erfinderin hat gefunden, daß der Siedepunkt dieser |
| azeotropischen Mischung 76,5° C bei 'J60 mm beträgt. |
Weiterhin weichen manche Mischungen, wie z. B. die Toluolmethylcyclohexanmischung,
merklich von dem Ideal ab, obwohl eine definierte azeotrope Mischung nicht beobachtet
wurde.
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Es ist unmöglich, reine Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan aus Erdölfraktionen
durch Verfahren der normalen Fraktionierung allein zu gewinnen, zum Unterschied
zu der extraktiven Destillation oder zu den üblichen Methoden der azeotropischen
Destillation.
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Es wurde gefunden, daß man durch Anwendung der Eigenschaften der angegebenen
Kohlenwasserstoffe und unter Berücksichtigung ihrer Charakteristika reines Cyclohexan
durch genaue Fraktionierung aus den angegebenen Mischungen gewinnen kann.
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Es ist ein Gegenstand der Erfindung, Cyclohexan in einem gewünschten
Reinheitsgrad aus Cyclohexan enthaltenden Kohlenwasserstoffgemischen zu gewinnen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Überführung von etwa
vorhandenem Nsethylcyclopentan in Cyclohexan und die Gewinnung des so gebildeten
Cyclohexans. Schließlich ist es auch Gegenstand der Erfindung, das Benzol zu gewinnen,
und zwar in reinem Zustand, das vorhanden sein kann.
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Die Trennung von Kohlenwasserstoffen durch azeotrope Destillation
ist ausführlich in Research Paper R. P. 1402 vom U. S. National Bureau of Standards
geschildert, wo angegeben ist, »daß die organischen Verbindungen, die mit diesen
Kohlenwasserstoffen azeotrope Gemische bilden, solche umfassen, die Hydroxyl-, Carboxyl-,
Cyan-, Amino-, Nitro- und andere Gruppen, die die Neigung haben, in organischen
Molekülen eine Polarität zu verursachen, enthalten« (Journal of Research of the
National Bureau of Standards, Bd. 27, S. 44). Darüber hinaus sind die gewünschten
Eigenschaften der Substanzen, die azeotrope Gemische bilden, in diesem Aufsatz wie
folgt angegeben: a) nicht mehr als um 30 bis 40° von dem Siedebereich der
zu trennenden Kohlenwasserstoffe abweichender Siedepunkt, b) vollständige Löslichkeit
in Wasser und vorzugsweise geringe Löslichkeit in den Kohlemvasserstoffen bei Zimmertemperatur,
c) vollständige Löslichkeit in den Kohlenwasserstoffen bei Destillationstemperatur,
d) leichte Zugänglichkeit in ausreichend reinem Zustand zu vernünftigen Preisen,
e) keine Reaktionsfähigkeit mit den Kohlenwasserstoffen oder dem Werkstoff der Destillationsblase
(a. a. O., S. 49).
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den üblichen
Verfahren der azeotropischen Destillation besteht darin, daß der Zusatz einer fremden,
ein azeotropes Gemisch bildenden Substanz, die kein Kohlenwasserstoff ist, nicht
notwendig ist, und daß es somit nicht notwendig ist, den zugesetzten azeotropischen
Bestandteil aus den Produkten zu gewinnen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens liegt darin, daß der zugesetzte azeotrope Bestandteil im allgemeinen
in nennenswerten Mengen in der zu behandelnden Fraktion vorhanden ist. Ein weiterer
Vorteil liegt darin, daß der zugesetzte Bestandteil nicht in reinem Zustand zugesetzt
zu werden braucht, sofern die vorhandenen Verunreinigungen die Schlußdestillation
nicht beeinträchtigen. Ein weiterer Vorteil ist, daß die latente Verdarnpfungswärme
des zugesetzten azeotropen Bestandteils kleiner ist als die der üblicherweise verwendeten
Verbindungen, so daß der Wärmebedarf des erfindungsgemäßen Verfahrens geringer ist.
Es ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß es mit Erfolg
auf die azeotropische Destillation von reinen Naphthenen angewandt werden kann,
"vährend die üblichen Verfahren der azeotropen Destillation nur mit großen Schwierigkeiten
bei der Trennung von Naphthenen angewandt werden können. Es wird aus der folgenden
Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens offensichtlich werden, daß eine merkliche
Abweichung von dem Raoultschen Gesetz, selbst wenn keine definierten Azeotropen
festgestellt werden können, die Anwendung des Verfahrens befähigen wird, obwohl
die Bildung von azeotropischen Gemischen mit definiertem Minimumsiedepunkt die einfachste
Grundlage für die Anwendung des Verfahrens darstellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß eine Kohlenwasserstoffmischung,
die im wesentlichen aus Cyclohexan und Benzol besteht, mit 2, 2-Dimethylpentan und
bzw. oder 2, 2, 3-Trimethylbutan
fraktioniert destilliert wird,
wobei der Gehalt der Gesamtmischung am Benzol oder an den Isoheptanen (2, 2-Dimethylpentan
und/oder 2, 2, 3-Trimebhylbutan) so eingestellt wird, daß die anwesende Menge Benzol
genügt, um eine konstantsiedende mit allen der anwesenden Isoheptane zu bilden,
jedoch nicht genügt, um eine wesentliche Menge Cyclohexan in eine Vorlauffraktion
zu bringen und diese fraktionierte Destillation mit solcher Genauigkeit durchgeführt
wird, d@aß die Isoheptane und das Benzol als konstantsiedende Mischung mit einem
Minimumsiedepunkt in einer Vorlauffraktion entfernt wird, während im wesentlichen
reines Cyclohexan als Nachlauf gewonnen wird.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird zunächst
aus dem Erdöl eine Fraktion isoliert, die das Cyclohexan und gegebenenfalls Benzol,
2, 2-Dimethylpentan, 2, 4-Dimethylpentan, 2, 2, 4- und 2, 2, 3-Trimethylbutan (Triptan)
enthält, jedoch von weiteren Kohlenwasserstoffen frei ist. Der Benzolgehalt dieser
Fraktion wird so eingestellt, daß die anwesende Menge Benzol ausreichend ist, um
mit den anwesenden Isoheptanen eine azeotropische Mischung zu bilden, aber nicht
ausreicht, um eine wesentliche Menge Cyclohexan in Form seines konstantsiedenden
Gemisches mit 1N1 iniintimsiedepunkt in eine Vorlauffraktion zu bringen, und die
Mischung in eine wirksame Fraktionierkolonne eingeführt, in der der Azeotrop als
Kopffraktion entfernt wird, während im wesentlichen reines Cyclohexan als Bodenprodukt
gewonnen wird.
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Abb. I zeigt die bei der Destillation einer praktisch benzolfreien
Mischung aus 2, 2-Dimethylpentan, 2, 4-Dimethylpentan und Cyclohexan in einer Ioo-Boden-Kolonne
mit einem Rüc'kflußverhältnis von 200: I erreichten Ergebnisse. Als Ausgangsstoff
wurde ein Cyclohexankonzentrat aus iranischem Isoheptan verwendet, aus dem das Benzol
durch extraktive Destillation entfernt wurde. Es war durch diese Destillation möglich,
reine Cyclohexan zu gewinnen.
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Aibb. I zeigt, daß sehr merkliche Abweichungen von dem Raoultschen
Gesetz bei diesem Gemisch auftreten. Es ist zu beachten, daß die erste Fraktion
eine Cyclohexan-Paraffin-Mischung ist, und daß der Übergang von dieser Mischung
zu reinem Cyclohexan von einer Siedepunkterhöhung von nur o,5° C begleitet wurde.
Das Beispiel zeigt die Schwierigkeiten in der Gewinnung von reinem Cyclohexan aus
Mischungen, die weniger Benzol enthalten als die für die Bildung eines Benzolhar@iffiit2izeotrol)en
notwendige Menge, und zwar einmal wegen der Nähe der Siedepunkte der Bestandteile
und andererseits wegen der unvermeidlichen Verluste an Cyclohexan in der bekannten
Idealmischung, die sich zwischen den erwähnten Isoheptankohlenwasserstoffen und
Cyclohexan bildet. Die Kurve in Abb. 2 zeigt im Verhältnis zur Abb. t die unter
den gleichen Fraktionierbedingungen in einer Sumpfkolonne mit einer Mischung mit
etwa optimalem Benzolparaffinverhältnis erhaltenen Ergebnisse. Die Kurven zeigen
klar die stark erhöhte Schärfe des Schnittes in Gegenwart von zugesetztem Benzol.
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Es wurde gefunden, daß sich bei atmosphärischem Druck eine azeotrope
Mischung aus 2, 2-Dimethylpentan und Benzol mit Minimumsiedepunkt bildet, die folgende
Eigenschaften hat: Siedepunkt 76° C, Benzolgehalt 52,5 Molprozent, Refraktionsindex
1,4267.
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Es wurde weiterhin gefunden, daß sich bei atmosphärischem Druck zwischen
Benzol und Tripatmosphärischem Druck zwischen Benzol und Triptan eine azeotrope
Mischung mit Minimum Siedepunkt 76,5° C bei 76o mm, Benzolgehalf 50,0 Gewichtsprozent,
Refraktionsindex
1,436o.
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Es wurde auch gefunden, daß sich bei atmosphärischem Druck eine azeotrope
Mischung aus Cyclohexan und 2, 4-Dimethylpentan mit Minimumsiedepunkt bildet, die
folgende Eigenschaften hat: Siedepunkt 80,2'C bei 76o mm, Cyclohexangehalt 43,o
Gewichtsprozent, Refraktionsindex
1,3990-Dieses letzte Beispiel bestätigt die Existenz eines definierten Azootropen
zwischen einem Naphthen und einem Paraffin und zeigt den Grund für die Unmöglichkeit,
Paraffine und Cyclohexan in Abwesenheit von Benzol durch Destillation vollständig
zu trennen.
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Wenn die zu behandelnde Fraktion mehr Benzol enthält, als es erforderlich
ist, um alle die vorerwähnten Isoheptanparaffine zu entfernen, wird erfindungsgemäß
die Zusammensetzung der Mischung durch Zusatz von Isoheptanparaffinen in solchen
Mengen eingestellt, die zur Bildung einer konstantsiedenden Mischung mit Minimumsiedepunkt
mit dem überschüssigen Benzol ausreichen.
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Nach der Erfindung wird eine Kohlenwasserstoffmischung mit dem ungefähren
Siedebereich von 69 bis 85° C fraktioniert, um eine leichtere Fraktion im Siedebereich
von 69 bis 74° C und eine schwerere Fraktion im Siedebereich von 74 bis 85° C zu
bilden. Die leichtere Fraktion wird entweder direkt oder nach Durchlaufen einer
intermediären extraktiven Zone zur Gewinnung des Benzols in eine Isomerisationszone
eingeführt, in der Methylcyclopentan in Cyclohexan übergeführt wird und dann in
eine Fraktionierzone, in der rohes Cyclohexan als Bodenprodukt gewonnen wird. Das
Kopfprodukt wird in einer anderen Zone fraktioniert, um nicht umgewandeltes Methylcyclopentan
und trotz der extraktiven Destillation noch verbliebenes Benzol zu entfernen, wobei
die Fraktion, die das Methylcyclopentan und möglicherweise eine kleine Menge Benzol
enthält, im Kreislauf entweder in die extraktive Destillationszone oder in die Isomerisationszone
zurückgeführt wird.
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Das rohe Cyclohexan wird mit der schwereren Fraktion vermischt und
die Mischung, nachdem ihr Gehalt auf das erforderliche Verhältnis ihrer
Bestandteile
eingestellt worden ist, in eine Zone mit genauer und wirksamer Fraktionierung eingeführt,
in der das Cyclohexan in reinem Zustand gewonnen wird. Nach dieser Ausführungsform
der Erfindung wird nicht nur das ursprünglich vorhandene, sondern auch das durch
Isomerisation von Methylcyclopentan erhaltene Cyclohexan gewonnen.
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Als Ausgangsstoff für diese weitere Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird im allgemeinen eine Isoheptan- oder Cyclohexanfraktion verwendet,
wie sie durch normale Destillationsverfahren gewonnen wird. Diese Fraktion enthält
nahezu das gesamte in dem Erdöl enthaltene Cyclohexan und Methylcyclopentan. Diese
Fraktion wird durch Destillation in zwei Fraktionen zerlegt. Die niedriger siedende
Fraktion enthält das Methylcyclopentan, die Hexane und etwas Benzol, aber nur geringe
Mengen von Cyclohexan und von Heptankohlenwasserstoffen. Die höher siedende Fraktion
enthält das Cyclohexan, 2, 4-Dimethylpentan, etwas Benzol und etwa vorhandenes 2,
2-Dimethylpentan, aber nur kleine Mengen fMethvlcyclopentan (Triptan könnte anwesend
sein, doch wurde gefunden, (laß dieser Kohlenwasserstoff in nennenswerter Menge
in natürlichen Erdölfraktionen nicht vorkommt). Diese Fraktionen werden in der ersten
Fraktionierung so gewonnen, daß andere als die angegebenen Kohlenwasserstoffe darin
nicht vorhanden sind.
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Die niedriger siedende dieser Fraktionen wird dann in eine Isomerisationszone
eingeleitet, wobei eine Vorbehandlung, z. B. extraktive Destillation, azeotropische
Destillation oder Extraktion mit einem Lösungsmittel, vorangehen kann, um das vorhandene
Benzol zu entfernen, in welcher Isomerisationszone ein Teil des vorhandenen Methylcyclopentans
durch Anwendung eines aus Aluminiumchlorid und Kohlenwasserstoffen dargestellten
.komplexen Katalysators in Cyclohexan übergeführt wird, während das normale Hexan
teilweise in Methylpentane umgewandelt wird. Das so gebildete Cyclohexan wird in
späteren Stufen des Verfahrens gewonnen.
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Die Abtrennung des reinen Cyclohexans von der höher siedenden der
beiden Fraktionen wird wie folgt durchgeführt: Die zu behandelnde Fraktion muß von
einem so engen Siedebereich sein, daß die Zahl der anwesenden Kohlenwasserstoffe
so klein wie möglich ist. Die chemische Zusammensetzung der Fraktion wird dann auf
spektroskopische oder andere Weise bestimmt. Es ist nicht immer notwendig, das Verhältnis
der einzelnen Kohlenwasserstoffe zu wissen; in vielen Fällen genügt es, die Mengenverhältnisse
der aromatischen, naphthenischen und paraffinischen Bestandteile zu bestimmen. Benzol
oder ein Isoheptan wird zu dieser Fraktion bekannter Zusammensetzung zugesetzt.
Wenn gefunden wurde, daß das in der Kohlenwasserstofffraktion anwesende Benzol in
einem Überschuß gegenüber der Menge vorhanden ist, die für die Entfernung aller
Isoheptane als konstantsiedende Mischungen mit Minimumsiedepunkt erforderlich ist,
ist es notwendig, dem Ausgangsstoff vor der Schlußdestillation Isoheptane zuzusetzen.
Im allgemeinen ist aber 2, 4-Dimethylpentan im Überschuß gegenüber dem Benzol in
den Erdölfraktionen votihanden, so daß üblicherweise der Zusatz von Benzol erforderlich
ist. Die Menge des zuzusetzenden, den Azeotropen bildenden Kohlenwasserstoffs entspricht
somit dem Unterschied zwischen der bereits vorhandenen Menge und der für die Entfernung
der unerwünschten Bestandteile in der beschriebenen Kopffraktion erforderlichen
Mengen.
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Die Schlußdestillation wird in einer Fraktioniereinrichtung von hoher
Wirksamkeit durchgeführt, da im Falle der Gewinnung von Cyclohexan der zugesetzte
Bestandteil eine konstantsiedende Mischung mit Minimumsiedepunkt sowohl mit Cyclohexan
als auch mit dem unerwünschten Bestandteil oder den unerwünschten Bestandteilen
bilden kann. Die Wirksamkeit der Kolonne muß so hoch sein, daß die konstantsiedende
Mischung mit Minimumsiedepunkt mit dem unerwünschten Bestandteil von der nächstsiedenden
Komponente getrennt werden kann, die in diesem Fall die Minimummischung aus dem
zugesetzten Bestandteil und Cyclohexan ist. Eine Verminderung in der Wirksamkeit
der Fraktionierung in dieser Stufe ist bis zu einem gewissen Grade auf Kosten des
Cyclohexans möglich, das dann in der Vorlauffraktion verlorengeht. Die Anwendung
von mehreren Fraktionierstufen in diesem Stadium des Verfahrens ist von Vorteil,
wobei das Verhältnis der zugesetzten Bestandteile in den verschiedenen Stufen genau
eingestellt werden kann. Diese mehrstufige Fraktionierung liegt ebenfalls im Umfange
der Erfindung.
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Die Gewinnung der Fraktion für die Schlußdestillation kann so durchgeführt
werden, daß ein von höher siedenden Bestandteilen freies Produkt erhalten wird.
Es wurde gefunden, daß eine obere Siedegrenze von 85° C im allgemeinen befriedigende
Ergebnisse liefert.
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Die Zusatzstoffe brauchen nicht rein zu sein. So kann man bei der
Gewinnung von Cyclohexan nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als Zusatzstoff Benzol
verwenden, das mit Methylcyclopentan vermischt ist, ein Produkt, das aus dem Isomerisationsprodukt
der früheren Fraktionen gewonnen werden kann, wie im folgenden im einzelnen angegeben
wird. Das erforderliche Benzol kann als Konzentrat aus der Benzol-Paraffin-Mischung
gewonnen werden, die in der Schlußdestillation als Vorlauf anfällt. Diese Gewinnungkann
durch extraktiveDestillation, Extraktion mit einem Lösungsmittel oder auf andere
bekannte Weise erfolgen. Beispiele Eine Cyclohexanfraktion mit einem Siedebereich
von etwa 65 bis 85° C wird gewonnen. Sie wird durch Fraktionieren in einer Kolonne
mit 3o bis 40 theoretischen Böden in zwei Fraktionen getrennt. Die leichter siedende
Fraktion, die bei etwa 74 bis 75° C übergeht, enthält im wesentlichen die gesamten
Hexane (hauptsächlich n-Hexan) und Methylcyclopentan, etwas Benzol und nur kleine
:Mengen anderer Kohlenwasserstoffe. Diese Fraktion
bildet den Ausgangsstoff
für die Isomerisationsstufe, und die Menge des darin enthaltenen Benzols darf nicht
zu hoch sein und vorzugsweise weniger als etwa 15 Gewichtsprozent betragen. In der
lsomerisationsstufe wird das Methlylcyclopentati teilweise in Cyclohexan und das
n-Hexan in Methylpentan übergeführt Ls wurde gefunden, daß unter den für die Bildung
von Cyclohexan günstigsten Bedingungen die Menge der gebildeten verzweigten 1lexane
gering ist.
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Das Produkt der Isomerisationsstufe wird in die hraktionierzone eingeführt
und dort in drei Teile getrennt. Der erste Teil, der am niedrigsten siedet, enthält
die Hexane und nur eine kleine Menge Metliylcyclopentan und Benzol. Diese Fraktion
kann in einer normalen Destillatiottsanlage zur Veredlung von niedrig siedenden
Produkten aufgearbeitet werden. Die zweite Fraktion enthält Methylcyclopentan, ti-Hexan,
Benzol und eine kleineMenge Cyclohexan. Diese Fraktion kann in die Isomerisationszone
zurückgeführt werden, wobei eine extraktive Destillation, eine azeotropische Destillation,
eine Extraktion mit einem Lösungsmittel oder äquivalente Verfahren zwischengeschaltet
werden können. Das Benzol kann zuerst von dem Merhylcyclopentan und den Hexanen
abgetrennt werden. Durch diese vollständige oder teilweise Abtrennung des Benzols
kann die Zusammensetzung des in die Isomerisationszone zurückgeführten Produkts
eingestellt werden und zugleich ein etwas Methylcyclopentan und möglicherweise Hexane
enthaltendes Produkt gewonnen werden. Dieses Konzentrat kann als azeotropische Zusatzkomponente
an Stelle von reinem Benzol in der Schlußfraktionierung verwendet werden. Die dritte
Fraktion aus dem Isomerisationsprodukt ist das Cyclohexan, das in der letzten Destillationsstufe
zurGewinnung von reinem Cyclohexan gereinigt oder auch für sich fraktioniert werden
kann.
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Die zweite oder restliche Fraktion der ursprünglichen Fraktionierung
enthält im wesentlichen das gesamte Cyclohexan, die anwesenden 2,2- und 2, 4-Dimethylpentane
und im allgemeinen etwas Benzol. Weiteres Benzol wird dieser Fraktion zugesetzt,
so daß die gesamte anwesende Menge genügt, um die gesamten anwesenden Dimethylpentane
als konstantsiedende Mischung mit einem Minimumsiedepunkt im Vorlauf zu entfernen.
Es wurde gefunden, daß eine gute Ausbeute an Cyclohexan von hoher Reinheit in einer
Destillationskolonne,gewonnen werden kann, die ioo theoretischen Böden entspricht
und gut wirksam ist.
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Um den Einfluß der Fraktionierwirksamkeit zu zeigen, wurd12 eine Kohlenwasserstoffmischung
von folgender Zusammensetzung unter verschiedenen Bedingungen destilliert:
| ti-Hexan . . . . . . . . . . . . . . . . . o, i Gewichtsprozent |
| 1\iethylcyclopentan ......... 5,2 - |
| Cyclohexan . .. .. .. ... .. .. . 58,9 - |
| 2, 2- und 2, 4-Dimethylpentane 13,7 - |
| Benzol ..................io,8 - |
| höher siedende Bestandteile . 12,3 - |
Die Ergebnisse, die durch eine Reihe von Sumpfdestillationen erhalten wurden, sind
in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
| Tabelle III |
| Anzahl der theoretischen Ausbeute an Cyclohexan Reinheit |
| Kolonnenböden RückfluBverhältnis in Gewichtsprozent des Gesamt-
des gewonnenen |
| gehalts der Charge Cyclohexans |
| 40 50:1 20,3 97,5 |
| ioo 50 : 1 28,3 9957 |
| 100 ioo : 1 66,6 9941 |
| 100 200: 1 51,7 99,96 |
| - _ 67,0 99,81 |
| 77,3 99,38 |
Die Steigerung der erhaltenen Ausbeute durch Erhöhung der Anzahl der theoretischen
Kolonnenböden und des Rückflußverhältnisses, bei dem die Kolonne betrieben wurde,
ist offensichtlich. Der Einfluß des Verhältnisses zwischen dem Benzol und den 2,2-
und 2, 4-Dimethylpentanen auf den Benzolge'halt des erhaltenen Cyclohexans geht
aus den Ergebnissen der Tabelle IV 'hervor, die bei der Fraktionierung in einer
Kolonne mit ioo theoretischen Böden bei einem Rückflußverhältnis von Zoo : i und
bei gleichem Verhältnis zwischen Cyclohexan und Dimethylpentanen erhalten wurden.
Die Tabelle IV zeigt den Einfluß des Benzolgehalts auf die Ge-«-innung von Cyclohexan.
Aus den in den Tabellen I bis III gegebenen Ergebnissen kann die zu gewinnende Menge
Cyclohexan abgeleitet werden, die unter Fraktionierbedingungen von verschiedener
Witiksamkeit und bei verschiedenen Mengenverhältnissen zwischen Benzol und Paraffinen
erwartet werden darf. Da in der Tabelle IV der Reinheitsgrad des gewonnenen Cyclohexans
verschieden war, wurden die Ausbeuten an Cyclohexan von einem Reinheitsgrad von
99,5°/o, 99o/o und 97% aus den Daten der verschiedenen Tabellen errechnet und in
der Tabelle V zusammengefaßt.
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Die Tabelle V zeigt somit die Ergebnisse bei der Gewinnung von Cyclohexan
verschiedener Reinheit.
| Tabelle IV |
| Benzolgehalt Dimethytpentangehalt Anteil des gewonnenen reinen
Reinheitsgrad des Be- |
| in Gewichtsprozent in Gewichtsprozent Cyclohexans in Gewichtsprozent
wonnenen Cyclohexans |
| des gesamten eingesetzten in Gewichtsprozent |
| 0 I5,3 62,4 99,62 |
| 5,4 I4,5 58,8 99,84 |
| - - 67,3 99,72 |
| 1o,8 I3,7 5I,7 99,96 |
| - - 67,0 99,81 |
| - - 77,3 90,38 |
| I5,1 I3,0 82,5 9963 |
| - - 85,7 99,54 |
| 21,7 12,0 77,I 99,93 |
| - - 8o,o 99,80 |
| Tabelle V |
| Anzahl der Prozentgehalt Ausbeute an Cyclohexan in Gewichtsprozent |
| theoretischen Rückfluß- |
| Kolonnen- verhältnis im Ausgangsstoff des eingesetzten vom
Reinheitsgrad |
| böden Benzol Paraffin 970/- 99 99,50/. |
| 40 50:1 1o,8 I 13,7 23,4 - - |
| 1oo 50:1 1o,8 I 13,7 36,7 30,9 28,5 |
| Zoo Zoo : 1 1o,8 13,7 76,5 68,1 64,5 |
| 100 200 :1 1o,8 13,7 89,8 80,7 74,7 |
| Zoo 200:1 0,0 I5,3 75,0 65,7 63,5 |
| Zoo 200:1 5,4 14,5 79,6 71,0 68,3 |
| 100 200:1 1O,8 13,7 89,8 80,7 74,7 |
| 1o0 20O:1 15,1 ; 13,0 97,0 90,6 85,8 |
| 100 200:1 21,7 12,0 88,1 83,4 82,I |
Diese Ergebnisse zeigen klar, daß die optimale Ausbeute an Cyclohexan bei einer
bestimmten Benzolkonzentration erhalten wird, die ziemlich genau der Konzentration
entspricht, die für die Zusammensetzung der konstantsiedenden Mischung mit Minimumsiedepunkt
aus Benzol und Dimethylpentan angegeben wurde. Zugleich geben sie die optimalen
Benzblkonzentrationen für die besonderen geschilderten Beispiele. Für Ausgangsstoffe,
deren Zusammensetzung nennenswert von der des Beispiels abweicht, kann der optimale
Benzolgehalt leicht aus diesen Ergebnissen errechnet werden, wenn man berücksichtigt,
daß das Verhältnis zwischen Benzol und den 2,2- und 2, 4-Dimethylpentanen der wichtige
Faktor ist, während das Verhältnis von Cyclohexan zu jeder dieser Komponenten von
verhältnismäßig geringer Bedeutung ist. Eine wichtige Bedingung in dieser Beziehung
ist, daß der Cyclohexangehalt nicht zu gering sein darf; denn gleich wie groß die
in einem Ausgangsstoff von gegebenem Benzol- und Dimethylpentangelialt enthaltene
Menge Cyclohexan ist, wird der Verlust an Cyclohexan bei der gleichen Fraktionierungswirksamkeit
in den Zwischenfraktionen der gleiche sein. Daher wird der Prozentsatz an Cyclohexan,
das in reinem Zustand abgetrennt werden kann, bei einem Ausgangsstoff mit niederem
Cyclohexangehalt geringer sein als bei einem Ausgangsstoff mit hohem Cyclohexangehalt.