DE844002C - Verfahren zur Gewinnung reiner aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Gemischen mit nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung reiner aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Gemischen mit nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen Es ist bekannt, daß man aromatische Kohlenwasserstoffe aus Gemischen mit anderen, insbesondere aliphatischen Kohlenwasserstoffen durch azeotrope Destillation unter Verwendung von Hilfsflüssigkeiten abtrennen kann. Dieses Verfahren läßt sich nur dann in technisch brauchbarer Weise durchführen, wenn es gelingt, die Hilfsflüssigkeit wiederzugewinnen, um sie erneut zu verwenden. Dies ist jedoch in der Regel mit großen Schwierigkeiten verbunden. Arbeitet man so, daß mit der Hilfsflüssigkeit nur wenig aromatische Kohlenwasserstoffe iibergehen, so erhält man zwar.ein Destillat, das sich verhältnismäßig , leicht in Hilfsflüssigkeit und Kohlenwasserstoffe trennen läßt, die in der Blase zurückbleibenden aromatischen Kohlenwasserstoffe sind aber noch stark durch andere Kohlenwasserstoffe verunreinigt. Destilliert man dagegen so, daß fast nur aromatische Kohlenwasserstoffe in der Blase zurückbleiben, so erhält man als Destillat ein Gemisch, aus dem sich die Hilfsflüssigkeit nicht abscheidet. Will man sie abtrennen, so muß man das Destillat entweder mit einem geeigneten Lösungsmittel extrahieren oder eine azeotrope Destillation unter Zusatz einer besonderen Hilfsflüssigkeit durchfuhren. In vielen Fällen. sind sogar -beide Maßnahmen erforderlich.
• . Es wurde nun gefunden, daß man reine aromatische Kohlenwasserstoffe aus Gemischen mit nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen durch azeotrope Destillation unter Vermeidung dieser Nachteile erhält, wenn man unter Verwendung einer Hilfsflüssigkeit so weit destilliert, daß in der Blase im wesentlichen, nur aromatische Kohlenwasserstofl`e zurückbleiben, und das Destillat durch Tiefkühlung in zwei Schichten zerlegt, von denen die die Hauptmenge der Hilfsflüssigkeit enthaltende gegebenenfalls nach weiterer Anreicherung an Hilfsflüssigkeit in die Destillierkolonne zurückgeführt wird.
• Die Temperatur, auf die das Destillat zu kühlen ist, hängt von seiner Zusammensetzung ab und läßt sich durchVorversuche in einfacherWeise ermitteln. Sie liegt unter etwa io°, in der Regel zwischen etwa -2o und -40°. Die Kühlung kann auch in mehreren Stufen durchgeführt werden.
• Die zur Tiefkühlung erhaltene, an Hilfsflüssigkeit reiche Schicht kann unmittelbar in die Destillierkolonne zurückgeführt werden. Gewünschtenfalls kann man auch zuvor die darin enthaltenen geringen Mengen nichtaromatischerKohlenwasserstoffe durch eine Hilfsstoffdestillation abtrennen. Aus der anderen Schicht des Destillats, die im wesentlichen aus nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen besteht, ,kann eine geringe Menge Hilfsflüssigkeit durch azeotrope Destillation zurückgewonnen werden. Das dabei erhaltene Destillat wird zweckmäßig ebenso wie das aus der erstgenannten Schicht gegebenenfalls erhaltene, nichtaromatische Kohlenwasserstoffe enthaltende Destillat frischem, durch Tiefkühlung zu zerlegendem Destillat zugesetzt.
• Das Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Es wird nur sehr wenig Hilfsflüssigkeit verbraucht, da sie, wie gezeigt wurde, fast restlos aus den Destillaten wiedergewonnen -und in das Verfahren zurückgeführt werden kann. Die Destillation des Ausgangsgemisches wird zweckmäßig in Gegenstromkolonnen, vorteilhaft in Glockenboden- oder Füllkörperkolonnen, durchgeführt.
• Als Hilfsflüssigkeiten kommen Alkohole, z. B. \lethanol, Ketone, Ester oder Stickstoffverbindungen, wie Acetonitril, in Betracht. Sie werden dein zu zerlegenden Gemisch in der Blase der Zerlegungskolonne zugesetzt oder in die Kolonne selbsteingeführt. Beirre kontinuierlichen Arbeiten führt man zweckmäßig beide Stoffe getrennt in die Kolonne ein. Um dabei den Rückstand möglichst frei von aromatischen Kohlenwasserstoffen zu halten, ist es vorteilhaft, die Hilfsflüssigkeit in die untere, das Kohlenwasserstoffgemisch in die obere Hälfte der Kolonne, jedoch so weit unter dem Kopf einzuführen, daß noch genügend Böden für die Rektifikation vorhanden sind.
• Das Verhältnis von Hilfsflüssigkeit zu Kohlenwasserstoffgemisch, das im allgemeinen unter i : i liegt, ist abhängig von der Zusammensetzung des letzteren und von der Wirkungsweise der Kolonne. Es wird so viel Hilfsflüssigkeit zugesetzt, daß der Destillationsrückstand nur noch aromatischeKohlenwasserstoffe enthält.
• Die Ausgangsgemische, die der Kolonne kalt oder vorgewärmt zugeführt werden, können beliebiger Herkunft sein. Auch Gemische, die weniger als 30°/0 aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten, können verarbeitet werden. Im Gegensatz zu den bekannten Zerlegungsverfahren ist es nicht nötig, verhältnis-mäßig enge, an einem ,bestimmten aromatischen Köhlepwasserstoff angereicherte Fraktionen zu verwenden. Es ist vielmehr auch möglich, Gemische, z. B. von Toluol und Xvlol, frei von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen zu erhalten. Beispiel i ioo Gewichtsteile eines Kohlenw-asserstoffgeinisches vom Siedebereich loo bis 115° und einem Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen -von 92'/0 werden stündlich auf den 32. Boden der kontinuierlich arbeitenden 421xidigen Glockenbodenkolonne.i (s.Abbildung) gegeben. Auf den 13.Boden werden anfangs stündlich 37,5 Gewichtsteile Acetonitril eingespritzt. Das Rücklaufverhältnis beträgt i : io. Aus der Blase werden stündlich 9o Gewichtsteile reines Toluol vom spezifischen Gewicht o,866 (bei 20°) abgezogen. Das durch Leitung 2 abziehende Destillat wird in der Kühlvorrichtung 3 auf -30° gekühlt, wobei es sich in zwei Schichten trennt, von denen die untere durch Leitung 4 laufend an Stelle von reinem Acetonitril auf den 13. Boden der Kolonne i gegeben wird. Die obere Schicht wird zur -Abtrennung geringer -Mengen Acetohitril in die kontinuierlich arbeitende Kolonne 5 mit io bis 12 theoretischen Böden eingeführt, wobei ungefähr i Gewichtsteil stündlich abdestilliert und durch Leitung 6 in die Kühlvorrichtung 3 zurückgeführt wird. Durch Leitung 7 werden stündlich io Gewichtsteile Kohlenwasserstoffgemisch mit ungefähr 2o 0/0 aromatischen Kolilemwasserstoffen abgezogen. Beispiel 2 ioo, Gewichtsteile eines Kohlenwasserstoffgemisches vom Siedebereich 1o6 bis i12°, dem spezifischen Gewicht o,866 (bei 20°) und einem Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen von 94 0/0 werden zusammen mit 5o Gewichtsteilen wasserfreiem Methanol in einer Füllkörperkolonne mit ungefähr 15 theoretischen Böden rektifizierend destilliert. Folgende Fraktionen werden abgenommen:

  i. bis 63,5° . . # . . . . . 37 Gewichtsteile

  2. 63,5 bis iio° (vor-

  wiegend bei 64°) ... 37 Gewichtsteile

  3. 110 ;bis 11o,7° ..... 76 Gewichtsteile reines

  Toluol (d20 = o,864).

  Aus der ersten Fraktion werden durch Abkühlen auf - 50° 5 Gewichtsteile nichtaromatische Kohlenwasserstoffe als Oberschicht abgetrennt. Die Unterschicht wird mit Fraktion 2 einer weiteren rektifizierenden Destillation zugeführt, wobei wiederum bis 63,5° abdestilliert wird. Beim Abkühlen dieses Destillats auf - 50° scheiden sich nochmals 3,5 Gewichtsteile nichtaromatische Kohlenwasserstoffe als Oberschicht ab.
• Die Unterschicht und der Rückstand der zweiten Destillation, die fast nur aus Methanol und Toluol bestehen, werden vereinigt und als Hilfsstoffe für die Zerlegung weiterer Mengen des Kohlenwasserstoffgemisches verwendet. Die beiden Oberschichten werden zur Entfernung des Methanols gemeinsam destilliert, wobei ungefähr a,5 Gewichtsteile azeotrop abdestillieren, während8Gewichtsteile mit 25 °/o aromatischen Kohlenwasserstoffen zurück--.. bleiben.
• Das Verfahren kann auch, ähnlich wie es in Beispiel i beschrieben ist, kontinuierlich durchgeführt werden. Beispiel 3. 85 Gewichtsteile eines Kohlenwasserstoffgemisches vom Siedebereich io5 bis 144', dem spezifischen Gewicht 0,833 (20°) und einem Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen von 86 Volumprozent werden mit 47 Gewichtsteilen Acetonitril in einer Füllkörperkolonne mit 15 bis 20 theoretischen Böden fraktioniert destilliert. Folgende Fraktionen werden erhalten

  i. bis 81° . . . . . . ....... 39 Gewichtsteile

  2. 81 bis iog° (vorwiegend

  81,5°) . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Gewichtsteile.

  Als Rückstand verbleiben 61 Gewichtsteile reine aromatische Kohlenwasserstoffe vom spezifischen Gewicht o,865 (20°), die fast ausschließlich aus Toluol und Xyloi bestehen.
• Die erste Fraktion wird auf -30° gekühlt. Dabei scheiden sich i i Gewichtsteile als Oberschicht ab, die neben paraffinischen und cycloparaffiiiischen Kohlenwasserstoffen 13 Volumprozent aromatische Kohlenwasserstoffe und. etwa 3 Volumprozent Acetonitril enthalten. Letzteres kann ähnlich wie in Beispiel i durch fraktionierte Destillation entfernt werden.
• Die Unterschicht und die Fraktion 2 werden ohne %i-eitere Aufarbeitung als Hilfsflüssigkeit für eine weitere Kohlenwasserstoffzerlegung verwendet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Gewinnung reiner aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Gemischen mit nichtaroinatischen Kohlenwasserstoffen durch Hilfsstoffdestillation, dadurch gekennzeichnet, daß man so weit destilliert, daB in der Blase nur die aromatischen Kohlenwasserstoffe zurückbleiben, und das Destillat durch Tiefkühlung in zwei Schichten zerlegt, von denen die die Hauptmenge Hilfsflüssigkeit enthaltende gegebenenfalls nach weiterer Anreicherung an Hilfsflüssigkeit für die azeotrope Destillation frischen Ausgangsstoffes verwendet wird.