DE831545C

DE831545C - Verfahren zur Abtrennung von Xylolfraktionen

Info

Publication number: DE831545C
Application number: DEJ656A
Authority: DE
Inventors: Gilbert Arthur; Robert Reid Coats
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1949-03-21
Filing date: 1950-03-22
Publication date: 1952-02-14
Also published as: US2824147A; FR1014851A; GB687405A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. FEBRUAR 1952

J 656IV1II12

Die Erfindung bezieht sich auf die Abtrennung von Xylolfraktionen aus diese enthaltenden Mischungen.

In industriellen Verfahren, beispielsweise bei 'der Behandlung von Kohlenteer- oder Petroleumfraktionen, bei der Isomerisierung von Kohlenwasserstoffen usw. werden häufig Mischungen der drei Xylole mit anderen Verbindungen erhalten. Typische Mischungen dieser Arten können beispielsweise einen Hauptanteil an m-Xylol neben o- und p-Xylolen und Ätihylbenzol zusammen mit geringen Mengen anderer Kohlenwasserstoffe enthalten. Da die Siedepunkte der drei Xylole nahe beieinanderliegen und da die zu behandelnden Mischungen meistenteils enge Siedefraktionen aufweisen, ist die Trennung der gewünschten Komponenten durch die bisher zur Verfügung stehenden Verfahren äußerst schwierig. Zweck der vorliegenden Erfindung ist nunmehr, ein einfaches Verfahren zur Abscheidung von p-Xylol in im wesentliehen reinen Zustand aus solchen Mischungen vorzuschlagen und/oder wertvolle und brauchbare Mischungen von Xylolen zu erhalten, die kn wesentlichen frei von Äthylbenzol oder anderen Kohlenwasserstoffen sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also ein Verfahren vorgeschlagen, zwecks Herstellung einer wertvollen Xylolfraktion oder von Xylolfraktionen, die im wesentlichen frei sind von Äthylbenzol aus solchen Mischungen, die Äthyrbenzol enthalten, und dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungen auf mindestens — 6o° und vorzugsweise unter —75⁰ abgekühlt werden, wodurch das Xylol ausgefroren wird, und

daß dieses dann abgetrennt wird. Wenn die Mischung auf den Gefrierpunkt des in ihr enthaltenen Ortho-, Meta-, Paraxylol und Äthylbenzol enthaltenen quarternären Eutektikums abgekühlt wird, kann mehr Xylol, das im wesentlichen frei von Äthylbenzol ist, ausgefroren und aus der Flüssigkeit abgetrennt werden.

Wenn nur geringe Mengen anderer Kohlenwasserstoffe zugegen sind, nähert sich die bei unter ίο —ioo° zurückbleibende Mutterlauge in der Zusammensetzung dem quarternären Eutektikum mit folgenden Gehalten:

Äthylbenzol 78,8 Gewichtsprozent

o-Xylol 5,4

m-Xylol 14,9

p-Xylol 0,9

Die quarternäre eutektische Mischung besitzt einen Gefrierpunkt von etwa —ioi°, und theo-

ao retisch kann das Ausfrieren herunter bis zu dem Gefrierpunkt der quarternären Mischung durchgeführt werden. Da es jedoch möglich ist, daß der obige Wert für den Gefrierpunkt ungenau ist und da das Zugegensein von anderen Bestandteilen in der Mischung den Gefrierpunkt der quarternären Mischung l>eeinflussen kann, kann es in der Praxis wünschenswert sein, bei einer niedrigeren Temperatur, als oben angegeben, vor dem Abscheiden auszufrieren.

Das Verfahren kann, allgemein gesprochen, auf zwei Wegen wie folgt durchgeführt werden: Das Abkühlen kann unter solchen Bedingungen erfolgen, daß Xylol auf gekühlten Oberflächen niedergeschlagen wird, von denen es dann entfernt wird, l>eispielsweise mittels mechanischer Einrichtungen, wie beispielsweise Kratzer, oder durch Erwärmen, oder es kann auch so vorgegangen werden, daß das Xylol durch Abkühlen der flüssigen Mischung ausgefällt und das Xylol aus. dein sich dabei ergebenden Schlamm durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Filtrieren oder Zentrifugieren, abgeschieden wird, wobei das zuletzt genannte Verfahren bevorzugt wird. Das erste Verfahren kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß die zu behandelnde Mischung durch ein mit einem Mantel versehenes gekühltes Gefäß hindurchgeleitet wird oder durch ein Gefäß, welches Kühlschlangen enthält, wobei das abgeschiedene Xylol von den gekühlten Oberflächen abgekratzt wird.

Meistens wird jedoch das zweite Verfahren bevorzugt, insbesondere in der Form bei der eine Zentrifugierung erfolgt, oder eine Kombination beider Verfahren. Es wird vorgezogen, die Flüssigkeit während des Abkühlens zu bewegen, zweckmäßig zu rühren. Die Zentrifugen und die übrigen Hilfsapparat^uren sollten auf etwa die gleiche Temperatur wie das Gefriergefäß oder die Gefriergefäße abgekühlt werden, in Verbindung mit denen sie verwendet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung l>esteht in einem Verfahren zur Abscheidung von Xylolen aus rohen Mischungen derselben mit Äthylbenzol, wie sie durch bekannte übliche Verfahren erhalten werden, beispielsweise bei der Fraktionierung von Kohlenteer oder Petroleum oder beim Cracken von Kohlenwasserstoffen. Hierbei wird in der Weise vorgegangen, daß die Mischung auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von —6o° bis zum Gefrierpunkt der eutektischen Mischung von Ortho-, Meta-, Paraxylol und Äthylbenzol in der zu behandelnden Mischung abgekühlt wird, und zwar unter solchen Bedingungen, daß ein Schlamm entsteht, in dem der feste Anteil gewichtsmäßig, beispielsweise von 5 bis 50%, und vorzugsweise 15 bis 25%, beträgt, worauf dann das feste Xylol aus der Flüssigkeit abgeschieden wird, beispielsweise durch Filtrieren oder Zentrifugieren.

Das Verfahren kann in einer oder mehreren Stufen durchgeführt werden, was von dem besonderen Xylol oder der Mischung von Xylolen. abhängt, die erhalten werden sollen, und darüber hinaus kann jede Stufe in einem einzigen Gefäß oder in einer Anzahl von Gefäßen durchgeführt werden. Wenn mit einer Anzahl von Gefäßen gearl >eitet wird, können diese kaskadenförmig angeordnet sein.

In den folgenden Absätzen sind die verschiedenen Arl>eitsverfa'hren beschrieben.

Wenn es l>eispielsweise erwünscht ist, !gemischte Xylole herzustellen, kann das Ausfrieren in einem einzigen Gefäß durch Abkühlen, vorzugsweise unter gleichzeitiger Rührung, beispielsweise auf — ioo° erfolgen, worauf das Gemisch zentrifugiert wird, um gemischte Xylole in festem Zustand auszuscheiden. Ist es wiederum erwünscht, mehrere Xylolfraktionen verschiedener Zusammensetzung zu erhalten, so kann das rohe Gemisch beispielsweise auf —8o° abgekühlt werden; das feste Xylol kann durch eines der erwähnten Verfahren abgeschieden werden, die Rückstandsflüssigkeit kann dann auf eine tiefere Temperatur abgekühlt werden und der Festanteil wie vorher abgeschieden werden, und die abwechselnde Kühlung der Flüssigkeit und Abscheidung der festen Bestandteile kann dann so oft wie gewünscht wiederholt werden, bis die Rückstandsmischung an dem Gefrierpunkt der quarternären eutektischen Mischung angelangt ist. In diesem Fall wird jede Kühlungsstufe vorzugsweise in einem getrennten Gefäß oder in einer getrennten Serie von Gefäßen durchgeführt.

Sämtliche dieser Verfahren werden vorzugsweise kontinuierlic'h durchgeführt und vorzugsweise wird in jedem derselben mindestens ein Teil der an Äthylenbenzol angereicherten Mutterlauge, die sich der Zusammensetzung der quarternären Mischung nähert, an einen gewünschten Punkt zurückgeleitet. Die Konsistenz des Schlammes kann in jedier Stufe dadurch geregelt werden, daß ihr eine geeignete Menge der Mutterlauge zugeleitet wird. In dem mehrstufigen Verfahren kann die zurückgeführte Flüssigkeit nach Wunsch einer oder sämtlichen Kühlungsstufen zugeführt werden.

In der Praxis besitzen viele der zu verarbeitenden Xylolmischungen eine solcheZusammensetzung, daß das p-Xylol zuallererst ausfriert, das Ver-

fahren ist in solchen Fällen wertvoll zur Gewinnung von reinem p-Xylol. In einem solchen Falle hängt es von der Ausgangszusammensetzung der Mischung ab, ob anschließend an die Entfernung des p-Xylols Mischungen von p- mit o- oder mit m-Xylol oder mit beiden erhalten werden. Falls erwünscht, kann ein Verdünnungsmittel angewandt werden, jedoch ist dies selten der Fall.

Als Beispiel eines Verfahrens zur Durchführung ίο der Erfindung sei eine Mischung folgender Zusammensetzung angenommen:

Äthylbenzol 11 °/o Flüssigkeitsvölumen

p-Xylol 23%

o-Xylol 11°/o

m-Xylol 52%

andere Kohlenwasserstoffe 3%

Diese Mischung wird in zwei Hauptstufen behandelt, und zwar zunächst durch Kühlung innerhalb des Bereiches von —60 bis —75° in zwei Stufen unter Abscheidung von p-Xylol durch Zentrifugieren nach der zweiten Stufe und zweitens durch Kühlen innerhalb des Bereiches von —75 bis --100° in einer Reihe von vier Stufen, wobei nach der letzten Stufe die gemischten o-, m-, p-Xylole durch Zentrifugieren abgeschieden werden, lüne ausreichende Menge Mutterlauge wird einer geeigneten Stufe der zweiten Hauptstufe wieder zugeleitet, um die Konsistenz des Schlammes in dem gewünschten Clrad zu halten.

Das Verfahren kann vorzugsweise in einer kaskndenartigen Anordnung der Apparatur durchgeführt werden, wie sie scbematisch in der Zeichliung dargestellt ist, in der O₁, a₂ . . . O₇ isolierte Gefäße sind, von denen jedes mit einer Kühlschlange k und einem mechanischen Rührer ί ausgestattet ist. <■, und c, sind isolierte Zentrifugen. Die Kühlschlangen sind in Serie durch eine geschlossene Rohrleitung ι verbunden, in der ein Kühlmittel, l>eispielsweise Pentan, im Gegenstrom umläuft, das bei rr mit einer Gefriermaschine üblicher Art verbunden ist.

Die gemischten Xylole werden mit Normaltemperatur kontinuierlich durch eine Rohrleitung 0 dem ersten Gefäß O₁ zugeleitet, in dem eine Vorkühlung auf —64° erfolgt, wol>ei keine oder nur eine geringe Ausfällung eines Feststoffes erfolgt. Die in O₁ gekühlte Flüssigkeit strömt durch die Rohrleitung/^ in das Gefäß a₂, in dem die Mischung auf —70° weitergeküblt wird, und der Überlauf aus a_i wird kontinuierlich im α_Ά eingeführt, worin die Mischung auf —76⁰ weitergekühlt wird. Der überlauf aus α., gelangt in die Zentrifuge C₁ und in dieser erfolgt eine kontinuierliche Abscheidung einer festen p-Xylolfraktion, die, falls erwünscht, in der Zentrifuge mit einem kalten Lösungsmittel, wie beispielsweise l'entan, gewaschen werden kann. Die anfallende flüssige Fraktion wird durch die Rohrleitung p_i in das folgende Kühlgefäß a_i geleitet, in dem eine Kühlung auf —82⁰ stattfindet. Falls erwünscht, kann ein Teil der in der Zentrifuge C₁ abgeschiedenen Flüssigkeit abgezweigt und durch die mit gestrichelten Linien in der Zeichnung dargestellten Rohrleitungen den Gefäßen a₂ oder a₃ wieder zugejleitet werden, um in ihnen den Schlamm in der gewünschten Konsistenz zu (haken.

Die verbleibenden Gefäße a₅, a₆, a₇ werden auf Temperaturen von —88, —94 und —ioo° gehalten. Der sich aus a₇ ergebende Schlamm wird in einer Zentrifuge C₂ behandelt, und. die größte Menge der Xylole wird hier in Form eines festen Stoffes erhalten, der, falls erwünscht, in der Zentrifuge mit Pentan oder einem anderen kalten Lösungsmittel gewaschen werden kann.

Das verbleibende quarternäre Eutektikum wird durch die Leitung t einem Lagerraum zugeführt, und ein Teil desselben wird nach Bedarf einem oder sämtlichen der Gefäße α₄, α₅, a₆, α_Ί durch die in gestrichelten Linien dargestellten Leitungen zügeführt, um den Schlamm dort überall in einer geeigneten Arbeitskonsistenz zu erhalten. Es ist darauf zu achten, daß der Schlamm nicht zu dickflüssig wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß diese ein einfaches Mittel liefert, um Xylole zu gewinnen, welche frei von Äthylbetizol sind und die daher wertvoll sind zur Herstellung von p-Xylol durch Isomerisierung. Bei einem derartigen Isomerisierungsverfahren werden die Reaktionsprodukte zurückgeleitet und die Äthylbenzdlkonzentration baut sich nach und nach auf, was eine Verringerung der Ausbeute an p-Xylol zur Folge hat. Die vorliegende Erfindung beruht nunmehr auf der Tatsache, daß das aus o-, p-, m-Xylol und Äthylbenzol bestehende quarternäre Eutektikum sehr mager an Xylolen ist und die Xylole daraus in einfacher und wirtschaftlicher Weise durch Ausfrieren abgeschieden werden können. Die abgeschiedene an Äthylbenzol reiche Flüssigkeit 'kann als Ausgangsmaterial für andere Verfahren verwendet werden, während sie, wenn sie in der zu isomer isierenden Masse zurückbleibt, sich in unwirtschaftlicher Weise verschlechtert.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abtrennung von Xylolfraktionen, die im wesentlichen frei von Äthylbenzol sind, aus solchen Äthylbenzol enthaltenden Mischungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung auf mindestens —6o° und vorzugsweise unter —75⁰, z.B. auf —ioo°, ab-.gekühlt wird und das daraus ausfrierende Xylol, z. B. durch Zentrifugieren, abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Abtrennung des festen Xylols bei etwa —75⁰ die Flüssigkeit weiter auf —ioo° abgekühlt und das Xylol er-Heut abgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekeimzeichnet, daß die Kühlung in einer Anzahl von Stufen durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an festen

Xylolen in dem in jeder Stufe ausgeschiedenen Schlamm etwa ι ^ his 25 Gewichtsprozent beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch r bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Stufenabkühlung ein Teil der an einem bestimmten Punkt abgeschiedenen Flüssigkeit mindestens einer vorhergehenden Stufe wieder zugeleitet wird, um dort die Flüssigkeit l>ei einer gewünschten Arbeitskonsistenz zu halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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