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Verfahren zum Abscheiden von Xylolen Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zum Abscheiden von Xylolen aus Mischungen, welche diese Stoffe enthalten.
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Die Abscheidung von Xylolen aus gewissen nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen
läßt sich durch direkte fraktionierte Destillation schwierig durchführen, weil die
Xylole und nicht aromatische Kohlenwasserstoffe ähnliche Siedepunkte aufweisen und
weil sie leicht azeotropische Mischungen miteinander ergeben.
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Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, wodurch
die Konzentration von Xylolen in einer 'Mischung von Xylolen mit nicht aromatischen
Kohlenwasserstoffen vergrößert wird, und zwar besteht dieses Verfahren darin, daß
die Mischung einer Destillation unter im wesentlichen wasserfreien Bedingungen und
in Gegenwart von Tyridin durchgeführt wird, wodurch ein Rückstand entsteht, in dem
das Verhältnis Xylole : nicht aromatische Kohlenwasserstoffe größer ist als in der
Ausgangsmischung und wobei ein Destillat erhalten wird, welches azeotropische Mischungen
von Pyridin mit den nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen enthält, worauf dann
Wasser zu, diesem Destillat zugegeben wird, wodurch eine obere Flüssigkeitsschicht
gebildet wird, die Pyridin enthält und die reich an nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen
ist, und eine untere Flüssigkeitsschicht, die reich an Pyridin ist.
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Wenn in der vorliegenden Beschreibung von Xylolen die Rede ist, so
werden hierunter nicht nur Ortho-, Meta- und Paraxylole verstanden, sondern auch
Äthylbenzol und Styrol.
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Unter der Bezeichnung nicht aromatische Kohlenwasserstoffe werden
solche Paraffine, Naphthene und Olefine verstanden, die aus einer Mischung, welche
Xylole enthalten, innerhalb des gleichen Temperaturbereiches destillieren wie die
Xylole selbst.
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Bei der Durchführung des den Gegenstand der
Erfindung
bildenden Verfahrens ist es erforderlich, daß unter den angewandten Druckbedingungen
azeotropische Mischungen zwischen dem Pyridin und den nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen
gebildet werden, nicht aber zwischen Pyridin und den Xylolen.
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Zweckmäßig wird das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren
bei im wesentlichen normalem Druck durchgeführt, weil unter diesen Bedingungen es
im wesentlichen nicht zur Bildung von azeotropischen Mischungen zwischen dem Pyridin
und den Xylolen kommt. Es können jedoch aber auch sowohl überatmosphärische als
auch unteratmosphärische Drucke angewendet werden, vorausgesetzt, daß es nicht zur
Bildung einer azeotropischen Mischung zwischen den Xylolen und dem Pyridin kommt.
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Im folgenden soll unter einem Mitnehmer ein Stoff verstanden werden,
der geeignet ist, nicht aromatische Kohlenwasserstoffe mit sich fortzuführen. Mitnehmer,
wie beispielsweise Pyridin, die nur mit den nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen
azeotropische Mischungen bilden, besitzen Vorteile gegenüber Stoffen solcher Art,
welche azeotropische Mischungen sowohl mit Xylolen als auch mit den nicht aromatischen
Kohlenwasserstoffen bilden. In dem Fall von Pyridin beispielsweise besteht eine
Siedepunktdifferenz der Größenordnung von 25° zwischen den Xylolen und den azeotropischen
Mischungen des Pyridins mit den nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen, so daß keine
Schwierigkeit besteht, diese Stoffe durch Destillation zu trennen. Wenn jedoch andererseits
ein Zusatzstoff verwendet wird, der azeotropische Mischungen mit den Xylolen und
den nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen bildet, ist es im allgemeinen notwendig,
eine Trennung von Zusatzstoff-Xylol-Azeotropen von Zusatzstoff-nicht-aromatischen
Kohlenwasserstoffazeotropen vorzunehmen. Es bestehen jedoch Schwierigkeiten, eine
Trennung dieser Aceotropen durch Destillation vorzunehmen, da deren Siedepunkte
nur wenige Grade auseinanderhegen.
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Wenn das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren bei atmosphärischem
Druck durchgeführt wird, destillieren Pyridin und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe
über und hinterlassen einen Rückstand, in dem die Xylole angereichert sind. Wenn
mit einer genügenden Menge Pyridin gearbeitet wird, können im wesentlichen die ganzen
nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe entfernt werden, so daß der Rückstand aus
im wesentlichen reinen Xylolen besteht. Die Gegenwart eines Überschusses an Pyridin
gegenüber der zur Bildung von azeotropischen Mischungen mit den nicht aromatischen
Kohlenwasserstoffgin erforderlichen Menge ist für die Durchführung des Verfahrens
nicht nachteilig, jedoch besitzt ein großer Überschuß den Nachteil, daß hierdurch
das Gesamtvolumen der Flüssigkeit in der Destillationsapparatur unnötig vergrößert
wird und erfordert naturgemäß auch die Wiedergewinnung einer großen Volumenmenge
an Pyridin.
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Das die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe und Pyridin enthaltende
Destillat ist im allgemeinen bei Zimmertemperatur eine homogene Flüssigkeit. Die
nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe werden von dem Destillat durch Zugabe von
Wasser abgeschieden. Hierbei scheidet sich das Destillat in zwei Schichten, wobei
die obere Schicht an nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen angereichert ist und
die untere Schicht an Pyridin. Die zur Durchführung der Trennung erforderliche Wassermenge
kann dadurch verringert werden, daß das Destillat allein oder nach der Zugabe mit
Wasser auf niedrige Temperaturen gebracht wird. Diese einfache Wiedergewinnungsmöglichkeit
des Pyridins stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar, weil, wie noch näher
beschrieben werden wird, es wünschenswert ist, diese Verbindung kontinuierlich aus
dem Produkt wiederzugewinnen, tim sie dem Prozeß erneut zuzuführen.
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Bei der Durchführung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens
ist es zweckmäßig, eine xylolhaltige Mischung zu verwenden, deren Siedepunkt innerhalb
des Temperaturbereiches zwischen 125 und Z5o° liegt. Insbesondere ist diese
Trennung besonders wirksam bei Fraktionen, die innerhalb des Temperaturbereiches
zwischen Z3o und Z45° sieden. Das Verfahren ist jedoch auch anwendbar auf die Scheidung
von Mischungen, welche einen weiteren Siedebereich aufweisen.
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Die Abscheidung von Xylolen aus nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen
durch Destillation in Gegenwart von Pyridin kann entweder in einem absatzweise oder
kontinuierlich durchgeführten Verfahren erfolgen.
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Es kann beispielsweise eine Mischung von Xylolen und nicht aromatischen
Kohlenwasserstoffen zusammen mit Pyridin einer kontinuierlich arbeitenden Fräktionierungsapparatur
zugeleitet werden, wobei die Xylole aus dem unteren Teil der Fraktionierungsapparatur
gewonnen werden. Das das Pyridin und die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe enthaltende
Destillat wird in eine Abscheidungsvorrichtung geleitet, in der es durch Zugabe
von Wasser oder durch Zugabe von Wasser unter gleichzeitiger Kühlung in zwei Schichten
sich abscheiden lassen wird. Die obere Schicht, in der die nicht aromatischen Kohlenwasserstoffe
angereichert sind und die etwas Pyridin enthält, kann einer zweiten Fraktio@nierungsapparatur
zugeleitet werden und das Pyridin wird wiedergewonnen als Destillat in Form einer
azeotropischen ischung mit einem Teil der nicht aromatischen 1
Kohlenwasserstoffe.
Dieses Destillat wird der Abscheidungsvorrichtung zwecks weiterer Trennung wieder
zugeleitet. Der Rückstand dieser zweiten Destillationssäule besteht im wesentlichen
aus nicht aromatischen Kohlenwasserstoffgin. Die sintere Schicht aus der Abscheidevorrichtung
enthält die größte Menge des Pyridins. Dies kann durch Fraktionierung oder durch
andere geeignete Mittel vom Wasser befreit werden. Wenn eine Fraktionierung in einer
dritten Destillationssäule durchgeführt wird, ist es zweckmäßig, diese Säule bei
überatmosphärischem Druck arbeiten zti lassen, beispielsweise bei 6 Atmosphärenüberdruck.
Das Destillat aus dieser Säule besteht aus azeotropischen Mischungen von nicht aromatischen
Kohlenwasserstc@tten, Wasser und Pyridin und kann zwecks weiterer Trennung der Abscheidevorrichtung
zugeleitet werden. Der Rückstand dieser dritten Säule enthält die größte Menge
des
Pvridins in im wesentlichen wasserfreier Form und dieses kann in die erste Fraktionierungsapparatur
zurückgeleitet werden, welche Mischungen von Xylolen und nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen
enthält. Auf diese Weise kann die kontinuierliche Abscheidung von Xvlolen aus nicht
aromatischen Kohlenwasserstoffenydurchgeführt werden. Beispiel Dieses Beispiel beschreibt
eine Ausführungsform der Erfindung, worauf diese jedoch nicht beschränkt ist. In
diesem Beispiel sind die Flüssigkeitsmengenin Volumprozent angegeben.
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Das Ausgangsmaterial besteht aus einer gekrackten Benzinfraktion,
welche innerhalb des Temperaturbereiches von 130 bis 145` siedet, und es
setzt sich zusammen aus 540;'0 Xylolen (einschließlich weniger als 0,5% Styrol)
und 46°/o nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen (einschließlich 40/0 Olefinen und
weniger als 0,50i/° Dienen). Diese Fraktion besitzt bei 15" ein spezifisches Gewicht
von 0,13Z8 und einen Brechungsindex von nn von 1,4629.
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36,5 Volumteile dieser Fraktion werden mit 6,3,5 Volumteilen PSTidin,
das weniger als o,i°;'° Wasser enthält, gemischt, und diese Mischung wird in einer
Destillationssäule von 91,4 cm Länge und i9 mm Durchmesser, die 3,2 mm große Raschigringe
aus Porzellan enthält, der Fraktionierung unterworfen. Diese Säule besitzt einen
Wirkungsgrad, der 15 theoretischen Böden äquivalent ist, und sie wird mit einem
Rückflußverhältnis von 9: 1 betrieben. Die aus den nicht aromatischen Kohlenwasserstoffen
und Pyridin bestehende azeotropische Mischung destilliert über, wenn die Temperatur
am Kopf der Säule 113° beträgt. Wenn der Pvridinanteil im wesentlichen erschöpft
ist, steigt die Temperatur rasch an und die Destillation wird unterbrochen, wenn
die Temperatur eine Höhe von 126° erreicht. Der Rückstand in der Blase besteht aus
einer homogenen Flüssigkeit, welche i,50;'0 Pyridin enthält, und im übrigen aus
im wesentlichen ,reinen Xylolen besteht, welche nur 30,/0 nicht aromatische
Kohlenwasserstoffe enthalten, die hauptsächlich aus Olefinen bestehen. In diesem
in der Blase verbleibenden Rückstand werden 97°/° der ursprünglich in dieApparatur
eingegebenen Xylolewiedergewonnen.
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Das Destillat besteht aus einer homogenen Flüssigkeit, welche j90,'0
Pyridin und 21°,..-° Kohlenwasserstoff e enthält. Durch die Zugabe von i8 Volumteilen
Wasser ztt ioo Volumteilen dieses Destillats bei 35° in einer Abscheidevorrichtung
scheidet sich diese Flüssigkeit in zwei Schichten und die obere Schicht entspricht
1j0,.'0 der Gesamtflüssigkeitsmenge in der Abscheidevorrichtung. Diese obere Schicht
enthält 120/0 Pyridin, 880/0 Kohlenwasserstoffe und eine Spur Wasser. Die untere,
830;'0 des Gesamtvolumens der Abscheidevorrichtung ausmachende Schicht enthält 190/0
Wasser, 780/" Pyridin und 3°/° Kohlenwasserstoffe.
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Es wurde gefunden, daß durch Kühlung eines zweiten Teiles des Destillats
in der Abscheidevorrichtung auf -3o0 die Zugabe von 7 Volumteilen Wasser zu ioo
Volumteilen des Destillats ausreichend ist, um diese Mischung in zwei Schichten
zu scheiden.