DE848192C - Loesungsmittel-Extraktionsverfahren zum Trennen eines Gemisches organischer Verbindungen - Google Patents
Loesungsmittel-Extraktionsverfahren zum Trennen eines Gemisches organischer VerbindungenInfo
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Description
Erteilt auf Grund des Ersten Oberleitungsgesetzes vom 8. Juli 1949
(WiGBl. S. 175)
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
AUSGEGEBEN AM 1. SEPTEMBER 1952
DEUTSCHES PATENTAMT
PATENTSCHRIFT
KLASSE 12 0 GRUPPE 27
ΛΓ /4yo IVc 112 ο
Gino John Pierotti und Clarence Lincoln Dunn, San Francisco (V. St. A.)
Sind als Erfinder genannt worden
N. V. De Bataafsche Petroleum Maatschappij, Den Haag
Lösungsmittel-Extraktionsverfahren zum Trennen eines Gemisches
organischer Verbindungen
Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 15. Juli 1950 an
Patentanmeldung bekanntgemacht am 20. Dezember 1951
Patenterteilung bekanntgemacht am 3. Juli 1952 Die Priorität der Anmeldung in den V. St. v. Amerika vom 8. Februar 1943 ist in Anspruch genommen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum und die Verbindung 2-Sulfolen hat die Formel
Trennen von organischen Gemischen zweier Verbin- j Fi C C H
düngen durch Extraktion mit einem Lösungsmittel,
H2C ClL,
H., C CW.,
SO.,
H, C CH
wobei als Lösungsmittel ein Sulfolan und bzw. oder ein 2-Sulfolen verwendet wird. Die Verbindung Sulfolan
hat die Formel
SO2
Ihre Derivate sind Verbindungen, in welchen eines oder mehrere der Wasserstoffatome ersetzt ist bzw.
sind durch einen organischen Rest, welcher einen Kohlenwasserstoffrest mit r bis 10 Kohlenstoffatomen
und bzw. oder eine polare Gruppe und insbesondere
Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und bzw. oder Halogenatome enthalten kann. In kohlenwasserstoffsubstituierten
Sulfolanen und 2-'Sulfolenen können die Kohlenwasserstoffreste aliphatisch, alicyclisch, aromatisch
5 oder gemischt sein; vorzugsweise sind es aber Alkylreste.
Derivate von Sulfolan oder 2-Sulfolen, welche Sauerstoff enthalten, sind Oxysulfolane oder Oxy-2-sulfolene,
Sulfolanyl- oder 2-Sulfolenyläther, -aldehyde,
-ketone, -säuren und -ester. Stickstoffhaltige ίο Derivate von Sulfolan oder 2-Sulfolen sind Sulfolanyl-
oder 2-Sulfolenylamine und -nitrile sowie Nitrosulfolane
und Nitro-2-sulfolene. Schwefelhaltige Sulfolane oder 2-Sulfolene sind Sulfolanyl- oder 2-Sulfolenylsulficl,
-sulfoxyde und -sulfone. Andere Derivate von Sulfolan oder 2-Sulfolan können Halogenreste, anorganische
Esterreste oder gemischte Reste enthalten, wie kohlenwasserstoffsubstituierte Sulfolane oder
2-Sulfolene, Säureamide, Halogenhydrine, Sulfonamide usw. Um den Forderungen hinsichtlich der Beständigkeit
zu entsprechen, sollen diese organischen Substituenten nicht mehr als eine olefinische Bindung
und vorzugsweise keine solche enthalten.
Früher sind gewisse aliphatische Sulfone, wie Di-
propylsulfon und Dibutylsulfon, zur Trennung naphthenischer
von paraffinischen Kohlenwasserstoffen durch Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktion verwendet
worden.
Es wurde nun gefunden, daß die Sulfolane und 2-Sulfolene eine überlegene Selektivität und ein viel
weiteres Anwendungsgebiet haben als die aliphatischen Sulfone. Sulfolane und 2-Sulfolene sind sowohl bei
Flüssigkeit-Flüssigkeits- als auch bei Dampf-Flüssigkeits-Extraktionsverfahren
zur Trennung vieler verschiedener Arten von Gemischen, außer den Kohlen-Wasserstoffgemischen,
vorzüglich geeignet.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung sollen Gemische verschiedener Verbindungen wirtschaftlich
und wirksam durch Lösungsmittelextraktion getrennt werden, besonders betrifft das Verfahren
die Entschwefelung und die Erhöhung des Viskositätsindex von Kohlenwasserstoffgemische!!, die
Entwässerung nasser Verbindungen, die Trennung von Komponenten konstant siedender Gemische oder von
Gemischen mit näher als beispielsweise ion beisammenliegenden
Siedepunkten oder von isomeren Gemischen oder von Gemischen ähnlicher organischer Verbindungen,
die verschiedene Sättigungsgrade aufweisen, oder von sonstigen auf andere Weise schwer zu trennenden
Gemischen.
Allgemein umfaßt das Verfahren gemäß der Erfindung folgende Stufen: A) Behandlung des zu trennenden
Gemisches in flüssigem oder dampfförmigem Zustand mit einem flüssigen selektiven Lösungsmittel;
B) Trennen der beiden sich bildenden Phasen voneinander und C) Entfernen des Lösungsmittels aus
mindestens einer der Phasen zwecks Gewinnung eines Raffinats und bzw. oder eines Extrakts und schließlich
im allgemeinen auch die Wiedergewinnung des abgetrennten Lösungsmittels zur weiteren Behandlung
weiterer Mengen des genannten Gemisches. Dies;e Arbeitsstufen, welche allen Lösungsmittelextraktionsverfahren,
sowohl den flüssig-flüssig als auch den dampfförmig-flüssig (einschließlich der extrahierenden
Destillation) arbeitenden, gemeinsam sind, können in irgendeiner bekannten Weise durchgeführt werden.
Mit den selektiven Lösungsmitteln gemäß vorliegender Erfindung können viele verschiedene Arten von
Gemischen von Verbindungen zerlegt werden, vorausgesetzt, daß die Gemische gegenüber dem Lösungsmittel
inert sind und die Anwesenheit des Lösungsmittels in dem Gemisch eine größere Änderung in der
Abscheidungstendenz einer Komponente des Gemisches im Verhältnis zu derjenigen der anderen
Komponenten hervorruft. Unter Abscheidung.itendenz wird die Fähigkeit einer Komponente zum Übergang
von einer Phase in eine andere verstanden. So sind die selektiven Lösungsmittel gemäß der Erfindung
wirksam bei der Abtrennung reiner Verbindungen, der Trennung von Isomeren, bei verschiedenen Reinigungsprozesscn,
wie Entschwefelung und EiHwässerung, der Trennung von aeeotrope Mischungen bildenden
Gemischen ο le." der Trennung von Gemischen
organischer Verbindungen mit verschiedenem Sättigungsgrad, z. B. bei der Anreicherung verschiedener
Arten von Kohlenwasserstolfen in verschiedenen Fraktionen, z. B. die Abtrennung von Aromaten, Polyolefinen,
Olefinen, Naphthcnen und Paraffinen aus verschiedenen diese Stoffe enthaltenden Kohlenwasserstoffgemischen.
Besonders können mit Hilfe der selektiven Lösungsmittel nach vorliegender Erfindung getrennt werden:
Kohlenwasserstoffgemische, wie Atlian und Äthylen, Propan und Propylen; Butan, isobutan,
<t- und /5-Isobutylene, Butadien, Vinvlacetylen, Athvlacetylen ;
Pentane, Pentene, Isopren und Piperylen; Hexane
und Hexene; Benzindestillate, welche Benzol, Toluol, Xylole, Äthylbenzol, Mesitylen, Cumol usw. enthalten;
o- und p-Xylol; Naphthene und Paraffine; Benzine, Kerosine, Heizöle, Schmieröle U.-.W.; halogenierte
Kohlenwasserstoffe einschließlich o- und p-Chlornitrobenzol usw. Andere Gemische sind solche aus
organischen Stoffen und Wasser, wie wässerige Alkohole, z. B. Methyl-, Äthyl-, Propyl- usw. Alkohol;
Glykole; Glycerine; Chlorhvdrine; organische Säuren,
wie Essig-, Propion-, Milch- usw. Säure; Ester, wie Isopropylacetat usw. Weitere Gemische sind solche
aus organischen Oxyverbindungen, wie o- und p-Nitrophenol;
o- und p-Metlioxvpiienol; o- und p-Dioxybenzol;
Glykolchlorhydrin und Glvkol; GTykolund
Glykoläther; Äthylacetat und Äthylalkohol; Nitroglycerin und Glycerin; primärer und sekundärer
Butylalkohol; Alkylphenole, wie o-, in- und p-Kresol;
o- und p-Oxybenzaldehyd; o- und p-Äthoxvanilin;
o- und p-Vanillin; Methylpropvlketon und Diäthylketon; Gemische aus Resorcin, Brenzcatechin und
Hydrochinon; Terpenen oder Scsquiterpcnen und sauerstoffhaltigen Verbindungen, wie Alkohole oder
Aldehyde, die darin enthalten sind. Weitere organische Gemische sind solche, die bei der chemischen
Verarbeitung von Kohle-, Braunkohle und Petroleum erhalten werden, wie organische Schwefelverbindungen
einschließlich der Mercaptane, Gemische aus Phenolen und Thiophenolen; Gemische aus Stickstoffbasen,
Gemische aus Stiekstoftbasen mit anderen
organischen Verbindungen einschließlich des Erdöls; ätherische öle; fette Öle, einschließlich der (jlyceride,
wie Leinöl, Sojabohnen-, Fisch-, Perilla-, Baumwollsaatöl usw.; Fettsäureester einschließlich der
Fette und natürlichen Wachse; nicht celluloseartige 1 Iolznebenprodukte, wie Pvroligninsäure, Leichtöle,
Schweröle, Teeröle, ()\- und Gummiharze und Resene, Sehwarzlaugen aus dem Sulfat- und dem Sodaprozeß,
KrauiK'il, Tallöl usw.; mono-, Di- und Trimethylamin;
Isopren und Methylformiat; Isophoron und Xylidin; Isophoron und Xvlenol; organische Säuren, wie
ίο Metlivlbernsteiusäure und Glutarsäure; verschiedene
Fettsäuren, wie Stearin-, (M-, Linolsäure usw.; Harze und verschiedene synthetische Harze; Propan-i, i-dicaibonsäure
und IVopan-i, j-dicarbonsäure; o- und
p-Cetvlbenzolsulfonsäure u. dgl.
ICs kann bemerkt werden, daß alle vorgenannten Mischungen mindestens teilweise in den üblichen bekannten
Lösungsmitteln löslich sind, welche ein bevorzugtes Lösungsvermögen für aromatische Kohlenwasserstoffe
im Vergleich zu paraffinischen Kohlen-Wasserstoffen aufweisen.
Die Sulfolane und die 2-Sulfolene können gemäß vorliegender Erfindung als sehr gute Lösungsmittel
einzeln für sich oder als Gemisch von zwei oder mehr Verbindungen verwendet werden. Man kann sie auch
in wässeriger Lösung oder zusammen mit allgemein bekannten selektiven Ililfslösungsmitteln oder Nichtlüsungsmitteln
verwenden, vorausgesetzt, daß diese mit dem verwendeten Sulfolan nicht reagieren und
unter den Teinperaturbedingungen des Verfahrens beständig sind.
Das Sulfolan oder das 2-Sulfolen darf bei der höchsten
Konzentration, weiche in irgendeinem Stadium des Verfahrens auftritt, und bei einer Temperatur über
etwa 150 nicht aus der Lösung auskristallisieren. Ks ist wünschenswert, daß es bei einer Temperatur nicht
über 150 und vorzugsweise unter 100 schmilzt und
ferner, daß es bei Zimmertemperatur nicht mehr als 50 Gewichtsprozent löslich ist in einem Kerosin (mit
einem Watson-Faktor von mindestens 12, vgl. Industrial
and !engineering Chemistry, Bd. 27, S. 1460, ι<).;ϊ). Fine höhere Löslichkeit in einem derartigen
Kerosin ist oft ein Anzeichen für geringe Selektivität.
Finige besonders geeignete Sulfolane sind: Sulfolan,
kohlenwasserstoffsubstituierte Sulfolane, wie aliphatische,
alicychsche, aromatische oder gemischte Sulfolane, vorzugsweise mit nicht mehr als einer olefinischen
Doppelbindung je Rest, falls überhaupt eine solche vorliegt, und nicht mehr als etwa 14 Kohlenstoffatomen;
Oxysulfolane, wie 3-Sulfolanol, 2-Sulfolanol, 3-Methyl-4-sulfolanol,
5, 4-SiilfolaiK'liol usw.; Sulfolanyläther,
wie Methyl-;-', Propyl-3-, Allyl-j-, Butyl-3-, Crotyl-3-,
Isobutyl-3-, Methallyl-3-, Methylvinylcarbinyl-3-,
Amyl-3-, Hewl-3-, Octvl-3-, Xonyl-3-, Glycerinu,
)'-diallyl-/)-3-, Tetrahvdrofurfurvl-3-, 3, 3, 5-Tetrametliylcyelohexyl^i-,
in-Cresyl-J-sulfolanyläther, ent- '
sprechende _'-SullOIai)\ lather, Disulfolanyläther usw.; j
Sulfolanylester, wie j-Sulfolanylacetat, 3-Sulfolanylcaproat,
-laurat, -palmitat, -stearat, -oleat, -propionat,
-butyrat usw.; X-Sulfolane, wie 3-Sulfolanylamin,
R» N-Methyl-, X-Äthyl-, N-N-Dimethyl-, N-AlIyI-", X-Butvl-,
N-()( t\ I- 5-sulfolanylamin usw.; Sulfolanvlsulfide,
wie Älhvl-3-, teil. Hutyl-3-, Isobutvl-3-, Methallyl-3-siilfolam
Kullid, Di-j-sulfolanylstiltid usw.; Sulfolanylsulfone,
wie Methyl-3-, Äthyl-3-, Propyl-3-, Amyl-3-sulfolanylsulfon;
Sulfolanylhalogenide, wie 3-Chlor-, 3, 4-Dichlor-, 3-Chlor-4-methylsulfolan, usw. und gemischte
Sulfolane, wie 4-Chlor-3-sulfolanol, 4-Chlor-3-sulfolanylacetat, 3 - Sulfolanylaminhydrochlorid, N- (3-Sulfolanyl)-acetamid
u. dgl.
Einige besonders geeignete kohlenwasserstoffsubstituierte Sulfolane sind: 2-Methyl-, 3-Methyl-, 2-Äthyl-,
2, 5-Dimetliyl-, 2, 4-Dimethyl-, 2, 3-Dimethyl-, 2, 2-Dimethyl-,
3, 4-Dimethyl-, 3-Äthyl-, 2-Propyl-, 2-Methyl-5-äthyl-,
2-Isoprop\'l-, 2-Äthyl-3-methyl-, 2-Methyl-2-äthyl-,
2, 2, 5-Trimethyl-, 2, 3, 5-Trimethyl-, 3, 4, 5-Trimethvl-,
2, 2, 4-TrimethyI-, 2-Methyl-3-äthyl-,
3-Isopropyl-, 2-Methyl-5-propyl-, 2, 5-Dimethyl-,
2-Propvl-4-methyl-, 2, 3-Dimethyl-5-äthyl-, 2, 4-D1-methvl-5-äthyl-,
2.-Methyl-5-isopropyl-,3-Methyl-5-isopropyl-, 2, 3, 4, 5-Tetramethyl-, 2, 2, 4, 5-Tetramethyl-,
2, 2, 5, 5-Tetramethyl-, 2, 2-Dimethyl-4-äthyl-,
3-Butyl-, 2, 3-Dimethyl-5-isopropyl-, 3-Äthyl-2-propyl-,
2, 5-I)imethyl-5-äthyl-, 2-tert. Butyl-4-methyl-, 2-Hexyl-, 2-Äthyl-3-methyl-5-propyl-) 2, 3-D1-methvl-5-butyl-,
a-Methyl^-äthyl-S-propyl-, 2-Isopentyl-3-methyl-,
2, 2-Dimethyl-5-isobutyl-, 2, 3-Dimethyl - 5 - isobutyl-, 2-Isopropyl - 4 - methyl - 5 - äthyl-,
2, 5-Dimethvl-2-5-diäthyl-, 2, 5-Dimethyl-3, 4-diäthyl-, 3-MCtIiVl-T-IIeXyI-, 2-Methyl-2-hexyl-, 2, 5-Dipropyl-3-methyl-,
2-Isopropyl-3-methyl-5-propyl-, 2-Äthyl-3-methyl-5-isobutyl-, 2,5-Diisopropyl-3-methyl-, 2,2,4-Trimetliyl-5-isobutyl-,
3-Heptyl, 3, 4-ditert. Butylusw.; 2-Phenyl-, 3-Phenyl-, 2-Phenyl-5-methyl-, 3-Phenyl-5-methyl-,
2-Phenyl-5-äthyl-, 2-Phenyl-3,4-dimethyl-, 2-PfICnVl-S-PrOPyI- usw. Sulfolane.
Finige besonders geeignete 2-Sulfolene sind: 2-Sulfolen,
kohlenwasserstoffsubstituierte 2-Sulfolene, wie aliphatische, alicychsche, aromatische oder gemischte
Sulfolene, vorzugsweise mit nicht mehr als einer olefinischen Doppelbindung je Rest, wenn überhaupt ein
solcher vorhanden ist, und mit nicht mehr als etwa 14 Kohlenstoffatomen, wie 2-, 3-, 4- oder 5-Methyl-,
Äthyl-, Vinyl-, Propyl-, Isopropyl-, Propenyl-, Allyl-, Isopropenyl-, Butyl-, Isobutyl-, Butenyl-, Isobutenvl-,
Amyl-, Isoamyl-, Pentenyl-, Cyclobutyl-, Cydopentyl-,
C\'clopentenyl-, Cyclohexyl-, Cyclohexenyl-, Phenyl-, Benzyl-, Tolyl-, Xylyl-, Styryl- usw. 2-Sulfolene;
2-Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Phenylusw., 3-, 4-oder 5-methyl-, äthyl-, propyl- usw. 2-sulfolene;
3-Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- usw. 4- oder 5-Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butylsulfolene;
4-Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, 5-methyl-, äthyl-, propyl-, butyl-2-sulfolene; 4, 4- oder 5, 5-Dimethyl-,
Diäthyl-, Dipropyl-, Dibutyl-2-sulfolene; 2-Methyl-,
Äthyl-, Propyl-, Butyl-, 3-methyl-, äthyl-, propyl-, butyl-, 4- oder 5-methyl-, äthyl-, propyl-, butyl-2-sulfolene;
4-Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, 5-methyl-, äthyl-, propyl-, butyl-, 2- oder 3-methyl-, äthyl-, propyl-
oder butyl-2-sulfolene; 4, 4-Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, 2-, 3- oder 5-methyl-, äthyl-, propyl-,
butyl-2-sulfolene; 5, 5-Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- usw. 2-, 3- oder 4-methyl-, äthyl-, propyl-,
butyl-2-sulfolene; 2,3,4,5- oder 4, 4, 5, 5-Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Phenyl-2-sulfolene.
Einige geeignete 2-Sulfolene, welche organische, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel enthaltende Grup-
pen aufweisen, sind: Oxy-2-sulfolene, wie 3-Oxy-4-sulfolen,
2-Oxy-4-sulfolen, 3-Methyl-4-oxy-2-sulfolen, 4, 5-Dioxy-2-sulfolen usw.; Sulfolenyläther, wie Methyl-,
Äthyl-, Propyl-, Allyl-, Butyl-, Isobutyl-, Butenyl-, Methylvinylcarbinyl-, Amyl-, Tetrahydrofurfuryl-,
Glycerin-α, y-diallyl-/?-, Octyl-, Nonyl-,
3» 3. S-Tetramethylcyclohexyl-, Zl "-4- oder -5-sulfolenyläther
und entsprechende 4, 5-Diäther usw.; 2-Sulfolenylester; Sulfolenylamine, wie /1"-4-SuI-folenylamin,
N-Methyl-, N-Äthyl-, N, N-Dimethyl-, N-Butyl-, N-Octyl-4-sulfolenvlamin; Sulfolenylsulfide,
wie Äthyl-, tert. Butyl-, Isobutyl-, Butenyl-, J--4- oder -5-sulfolenylsulfid; Sulfolenylsulfon; SuI-iolenylhalogenide,
wie 3-Chlor-, 3, 4-Dichlor-, 3-Chlor-4-methyI-2-sulfolen
und gemischte 2-Sulfolene.
Während die Sulfolane und 2-Sulfolene 5 bis 14 Kohlenstoffatome
enthalten können, wird es im allgemeinen vorgezogen, daß die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome
in den an den Ring gebundenen organischen Resten zwischen 1 und 4 liegt, d. h. daß 5 bis 8 Kohlenstoffatome
vorhanden sind.
Von den für die vorliegende Erfindung brauchbaren Sulfolane!! und 2-Sulfolenen sind einige hitzebeständiger
als andere. So sind insbesondere die Halogen-, Amino-, Säure-, einige Aldehyd- und einige Esterderivate
verhältnismäßig wenig hitzebeständig. Bei einigen kann schon bei Temperaturen von etwa 1500 die
Zersetzung beginnen. Andererseits sind andere Sulfolane selbst bei Temperaturen bis hinauf zu 3000 sehr
hitzebeständig.
Die obengenannten Sulfolane und 2-Sulfolene haben gegenüber vielen der bisher technisch verwendeten
Lösungsmittel, wie flüssiges SO2, Furfurol, Phenol, Nitrobenzol, Anilin usw., den Vorteil der verhältnismäßig
hohen Hitzebeständigkeit und der chemischen Trägheit. Beispielsweise reagieren flüssiges SO2,
Phenol und andere Stoffe mit Diolefinen. Anilin reagiert mit Säuren, Nitrobenzol reagiert mit Mercaptanen.
Furfurol pol\7merisiert und bzw. oder zersetzt
sich, sofern nur Spuren von Säuren oder Basen vorhanden sind. Im Gegensatz hierzu reagieren die Sulfolane
und die 2-Sulfolene in allen den vorgenannten !■"allen nicht.
Einige der üblichen Lösungsmittel, selektiven Lösungsmittel und bzw. oder sonstigen Mittel, welche in
Verbindung mit den Sulfolanen und den 2-Sulfolenen verwendet werden können, sind: Wasser, verschiedene
ein- und mehrwertige Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Furfurylalkohol, Benzylalkohol, GIykole,
Glycerin usw.; verschiedene Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Methylisobutylketon, Diäthylketon,
Cyclopentanon, Benzophenon, Phenyltolylketon, Diphenylenketon usw.; verschiedene Aldehyde,
wie Crotonaldehyd, Acrolein, Furfurol usw.; Äther, wie Äthylenglykol- und Diäthylenglykolmonoalkyläther,
Mono- und Diglyceryläther, Glyceryldiäther, chlorierte Dialkyläther (z. B. ß, ß-Dichloräthyläther),
Dioxane usw.; niedere aliphatische Säuren, wie Ameisen-, Essig-, Propionsäure, Essigsäureanhydrid usw.;
5u Ester, wie Benzoe-, Phthalsäureester usw.; Phenol, Cresylsäuren, Alkylphenolgemische, Naphthole, Alkylnaphthole
usw.; flüssiges Ammoniak, verschiedene organische Amine, wie niedere aliphatische, primäre
Amine mit ein bis acht Kohlenstoffatomen, z. B. Anilin, Alkylanilin, Morpholin, Diphenylamin, Ditolylamin 6^
usw.; verschiedene Nitrile, wie Acetonitril, Propionitril, Milchsäurenitril, Butyronitril, Benzonitril usw.;
verschiedene Nitrokohlenwasserstoffe, wie Nitromethan, Nitroäthan, Nitrobenzol, Nitrotoluol, Nitroxylole
usw.; verschiedene Pyridine und Chinoline; flüssi- 7ü
ges Schwefeldioxyd; verschiedene aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzo!, Toluol, Naphthalin u. dgl.
Das Sulfolan und das 2-Sulfolen oder das Gemisch
aus Sulfolan und Hilfslösungsmittel müssen mindestens teilweise mit dem Gemisch, welches unter den
Arbeitsbedingungen des vorliegenden Verfahrens zerlegt
werden soll, mischbar sein.
Weiterhin können Nichtlöser zusammen mit den Sulfolanen und 2-Sulfolenen verwendet werden, wie
man sie beim Duosolverfahren zur Extraktion von Schmierölen verwendet. Solche Nichtlöser sind:
Propan, Butan, Pentan, η-Hexan, Benzin, Kerosin, Gasöl, Schmieröl, verschiedene Äther, Trichloräthylen,
Tetrachlorkohlenstoff usw. Es können ferner auch Zusammensetzungen aus zwei oder mehr Lösungsmitteln
zusammen mit einem oder mehreren Nichtlösern verwendet werden.
Die Menge der in Verbindung mit den Sulfolanen und 2-Sulfolenen verwendbaren Hilfs- oder Nichtlösern
kann zwischen ο und 90 Volumprozent schwanken; sie beträgt vorzugsweise weniger als 50 \rolumprozent
des Lösungsmittels.
Bei der Entscheidung darüber, ob eine Flüssigkeit-Flüssigkeits- oder eine Dampf-Flüssigkeits-Extraktion
im Einzelfall verwendet werden soll, muß sowohl die Art des Gemisches als auch die Art des Sulfolans
oder des 2-Sulfolens in Betracht gezogen werden. Gemische, welche hohe Viskosität und hohe Siedepunkte
aufweisen, oder solche, die bei hoher Temperatur chemisch oder physikalisch unbeständig sind,
oder solche, die bei holier Temperatur mit dem Lösungsmittel reagieren, sollen in flüssigem Zustand
extrahiert werden. Bei den Sulfolanen und 2-Sulfolenen sind solche, die polare Substituenten enthalten,
im allgemeinen weniger hitzebeständig als die Kohlenwasserstoff-Sulfolane
und -2-Sulfolene. Daher ist im allgemeinen die Verwendung der erstgenannten Stoffe
für bei niederer Temperatur durchgeführte Extraktionsprozesse vorzuziehen.
Bei der Flüssigkeit -Flüssigkeits- Lösungsmittelextraktion kann die Temperatur im allgemeinen innerhalb
weiter Grenzen schwanken, unter der Voraussetzung, daß sie unter den eingehaltenen Druckverhältnissen
über der Schmelztemperatur des Lösungsmittels und unter der Siedetemperatur des Gemisches und auch des Lösungsmittels liegt. Wenn
z. B. ein sehr flüchtiges Gemisch zerlegt werden soll, ist ein verhältnismäßig hoher Druck und bzw. oder
niedere Temperatur erforderlich, während bei der Trennung eines sehr viskosen und hochsiedenden
Gemisches höhere Temperatur und niederer Druck normalerweise vorteilhaft sind. So kann der Druck
z. B. zwischen etwa Atmosphärendruck und 3,5 at schwanken.
Bei der Dampf-Elüssigkeits-Extraktion, z. B. der
extrahierenden Destillation, ist der allgemeine Tem-
peraturbereich /.war weit, liegt aber für die gleichen
Gemische höher als bei der Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktion. Kr liegt über der Durchblastemperatur
des Gemisches und unter der Siedetemperatur des Lösungsmittels bei dem im Verfahren aufrechterhaltenen
Druck. Wenn ein normalerweise gasförmiges Gemisch durch extrahierende Destillation zerlegt wird,
kann eine verhältnismäßig niedere Temperatur verwendet werden, während bei der Trennung eines
ίο normalerweise flüssigen Gemisches nach dem gleichen
Verfahren gewöhnlich eine höhere Temperatur erforderlich ist. Man kann Unterdruck anwenden, um
die Temperatur zu erniedrigen, falls das Gemisch bei höheren Temperaturen nicht wärmebeständig ist.
Geeignete Temperaturen können zwischen etwa —50'
oder der Durchblastemperatur des Gemisches (welche höher liegt) bis zu etwa 350° schwanken, bei einem
Druck von etwa 0,007 at (absolut) bis zu etwa 35 at
oder darüber.
Brauchbare Mischungsverhältnisse zwischen Lösungsmittel und Gemisch können (nach Volumen)
zwischen etwa 1Z2 bis 20, vorzugsweise nicht über 10
und im allgemeinen nicht über 5 liegen.
Die Zeichnungen dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Fig. ι ist ein Arbeitsschema für ein Lösungsmittelextraktionsverfahren,
Fig. 2 für ein extrahierendes Destillationsverfahren und
Fig. 3 für ein Flüssigkeit-F'lüssigkeits- oder Dampf-Flüssigkeits-Extraktionsverfahren.
Nach Fig. ι wird ein zu trennendes Gemisch entweder
in flüssigem oder dampfförmigem Zustand durch die Leitung 1 in die Behandlungszone 2 eingeführt und
mit einem ein Sulfolan oder ein 2-Sulfolen enthaltenden
Lösungsmittel vermischt, das durch eine besondere Leitung 3 in die gleiche Zone eingeführt wird. Dies
ist die erste Arbeitsstufe (A) bei allen Lösungsmittel-Extraktionsverfahren.
Eine geeignete Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann entweder einen Plattenmischer, der ein Hindurchperlen ermöglicht,
einen Mischer mit Strahldüse, einen Rührkessel, eine Plattenkolonne oder einen mit Packung
versehenen Turm enthalten.
In der Behaiidlungszone sorgt man dafür, daß Gemisch und Lösungsmittel eine Raffinatphase und
eine Extraktphase bilden, welche getrennt durch die Leitungen 4 bzw. 5 abgezogen werden. Dies ist die
zweite Arbeitsstufe (H) aller Lösungsmittelextraktions\ erfahren, nämlich die Trennung zweier Phasen,
die in der Berührungszone gebildet worden sind; sie kann durch Destillation, Absitzen, Dekantieren oder
Zentrifugieren durchgeführt werden.
Die dritte, allen Lösungsmittelextraktionsverfahren gemeinsame Arbeitsstufe (C) betrifft die Gewinnung
von Lösungsmitteln aus einer oder beiden Phasen. Bei Dampf-Flüssigkeits-Extraktionsverfahren kann
die Raffinatphase praktisch frei von Lösungsmitteln sein und direkt durch die Leitung 4 abgezogen werden.
Wenn aber genügend Lösungsmittel vorliegt, um seine Wiedergewinnung zu ermöglichen, wird die Raffinatphase
durch die Leitung b in das Raffinatlösungsmittelwiedergewinnungssystein
7 geführt, um ein lösungsmittelfreies Raffinat zu erzeugen, welches durch die Leitung 8 abgezogen wird, während wiedergewonnenes
Lösungsmittel, das durch die Leitung 9, vorzugsweise über Leitung 3 mit dem in die Kontaktzone 2
eintretenden Lösungsmittel vereinigt wird. Dieses Raffinatlösungsmittelwiedergewinnungssystem kann
eine Kristallisationskammer, eine Destillationskolonne oder eine Waschkolonne enthalten. Wenn das Lösungsmittel
aus der Raffinatphase ausgewaschen wird, ist eine zusätzliche Arbeitsstufe, wie Destillation, zu
seiner Wiedergewinnung notwendig, um das Sulfolan oder das 2-Sulfolen von dem Waschlösungsmittel zu
trennen.
Die Extraktphase wird in ein Lösungsmittelwiedergewinnungssystem 10 eingeführt, welches dem Wiedergewinnungssystem
7 ähnlich ist. Aus dem Wiedergewinnungssystem 10 wird ein lösungsmittelfreier
Extrakt durch die Leitung 11 abgezogen. Das wiedergewonnene
Lösungsmittel wird durch die Leitung 12 über die Leitung 3 in die Kontaktzone 2 geführt.
Von Zeit zu Zeit kann je nach Erfordernis durch die Leitung 13 frisches Sulfolan oder 2-Sulfolen zugeführt
werden.
Die Fig. 2 erläutert eine extrahierende Destillation von der Art, wie sie zur Trennung verdampf barer
Gemische verwendet wird, z. B. eines Toluol enthaltenden Benzindestillats. Nach der Zeichnung wird
in der Behandlungsstufe (A) das Gemisch als Dampf in eine Kolonne 20 durch die Leitung 21 eingeführt,
wo es im Gegenstrom mit dem Sulfolan- oder 2-Sulfolen-Lösungsmittel
behandelt wird, das durch die Leitung 22 eingeführt wird, bei einer Temperatur, die
wenig über jener Temperatur liegt, bei der in dem genannten Gemisch gerade Dampfblasen gebildet
werden, die den Dampfdruck der Kolonne besitzen, so daß ein Raffinatdampf und eine flüssige Extraktphase
erhalten werden. Die Kolonne 20 kann eine Fraktionierkolonne mit Packung oder mit Lochplatten
sein. Sie ist am Boden mit einem Erhitzer 23 zur Verdampfung des Gemisches ausgerüstet und am
oberen Ende mit der Dampf leitung 24, einem Kühler 25 und einem Sammelgefäß 26, um einen Rückfluß der
Raffinatphase in die Kolonne durch die Leitung 27 zu ermöglichen, während ein Raffinatprodukt durch die
Abflußleitung 28 abgezogen wird. Die Extraktphase, welche das Lösungsmittel und gelöste Komponente
des Gemisches enthält, wird aus der Kolonne 20 durch j die untere Leitung 29 am Boden abgezogen und in den
Abstreifer 30 geleitet, in welchem das Lösungsmittel von dem genannten Extrakt getrennt wird. Der Abstreifer
30 ist am Boden mit einem Erhitzer 31, oben mit einer Dampfleitung 32, einem Kühler J^ und einem
Sammelgefäß 34 sowie mit einer Rückflußleitung 35 und einer Auslaßleitung 36 für fertige Produkte ausgerüstet.
Wiedergewonnenes Lösungsmittel wird von dem Abstreifer 30 durch die untere Leitung 37 zu der
gemeinsamen Lösungsmittelleitung 22 geführt und gelangt wieder in das Extraktionsgefäß 20 zurück.
Die Leitung 38 ist für die Zuführung frischen Lösungsmittels zum System in der erforderlichen Menge vorgesehen.
Dieser extrahierende Destillationsprozeß kann entweder adiabatisch oder isotherm durchgeführt
werden.
Fig. 3 erläutert ein Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktionsverfahren
von der Art, wie es zur Trennung von verhältnismäßig nichtflüchtigen Gemischen, z. B. von
Schmierölen, unter Verwendung eines wasserlöslichen Sulfolane oder 2-Sulfolens verwendet wird. Das Gemisch
wird in das Extraktionsgefäß 40 eingeführt, welches vorzugsweise eine mit Packung ausgerüstete
Kolonne mit mehreren Böden darstellt. Die Einführung erfolgt durch Leitung 41 in der Nähe des
ίο unteren Endes, so daß das Sulfolan- oder 2-Sulfolen-Lösungsmittel,
welches in der Nähe des oberen Endes durch Leitung 42 eingeführt wird, im Gegenstrom mit
dem Gemisch in Berührung kommt, so daß sich eine Raffinatphase und eine Extraktphase bildet. Die
Raffinatphase wird aus dem Extraktionsgefäß 40 durch die obere Leitung 43 abgezogen und enthält
sowohl Raffinat als auch Lösungsmittel. Das Lösungsmittel wird mit Wasser in dem Wäscher 44 aus dem
Raffinat ausgewaschen. Das Wasser, welches erhitzt sein kann, wird in den Wäscher 44 durch die Leitung45
eingeführt, so daß sich eine wässerige Lösung bildet, welche durch die Bodenleitung 46 abgezogen wird,
und ein lösungsmittelfreies Raffinat, welches durch die obere Leitung 47 abfließt. Die Extraktphase aus dem
Extraktionsgefäß 40 wird durch die Bodenleitung 48 abgezogen; sie enthält den Extrakt und einen größeren
Anteil des Lösungsmittels, welches in ähnlicher Weise durch Waschen mit Wasser in dem Wäscher 49 abgetrennt
wird. Das Wasser, welches erhitzt sein kann, wird in den Wäscher 49 durch die Leitung 50 eingeführt,
so daß ein lösungsmittelfreier Extrakt erhalten wird, welcher durch die obere Leitung 51 abgezogen
wird. Das wässerige Lösungsmittel wird durch die Bodenleitung 52 abgeführt und in die Leitung 46
eingeführt. Wässeriges Lösungsmittel von den Wäschern 44 und 49 wird dann durch die Leitung 53
zwecks Konzentrierung in den Abstreifer 54 geleitet. Der Abstreifer 54 ist am Boden mit einem Erhitzer 55
und am oberen Ende mit einer Wasserdampfleitung56, einem Kondensator 57 und einem Sammler 58 ausgenistet,
so daß sich ein Wasserrückfluß durch die Leitung 59 ergibt. Abgeschiedenes Wasser kann durch
die Leitung 60 abgeführt oder über die Leitungen 61, 45 und 50 in die Wäscher 44 und 49 zurückgeleitet
werden. Frisches Wasser kann in das System erforderlichenfalls von Zeit zu Zeit durch die Leitung 62
eingeführt werden. Wasserfreies Lösungsmittel, das im Abstreifer 54 erhalten worden ist, wird durch die
Bodenleitung 63 in die Leitung 42 geführt, um im Extraktionsgefäß 40 mit weiterem Gemisch in Berührung
gebracht zu werden. Von Zeit zu Zeit kann dem System frisches Lösungsmittel durch die Leitung
64 zugeführt werden. Wenn das behandelte Gemisch hoch viskos ist, kann seine Viskosität herabgesetzt
werden, indem man im ganzen System die Temperatur innerhalb der oben erläuterten Grenzen erhöht, oder
durch Zusatz eines inerten Verdünnungsmittels, welches aus dem Raffinat durch eine weitere (nicht
dargestellte) Abstreifstufe entfernt wird. Das Schema gemäß Fig. 3 kann sowohl für die
Trennung von normalerweise gasförmigen Gemischen als auch normalerweise flüssigen Gemischen verwendet
werden.
Die folgenden Beispiele zeigen die Wirksamkeit der Lösungsmittel gemäß der Erfindung bei der Trennung
verschiedener Gemische.
Die folgenden Vergleichsversuche zeigen die Wirkung von Sulfolan bei der Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktion
niedrigsiedender Kohlenwasserstoffgemische. Zum Vergleich sind auch zwei gewöhnlich
verwendete Lösungsmittel mit berücksichtigt.
Ein Toluolkonzentrat aus Erdöldestillat mit einem wirklichen Siedegebiet zwischen 95 und 115' und
einem Toluolgehalt von 10,9 Gewichtsprozent wurde in einem Kessel bei Zimmertemperatur mit einem
gleichen Volumen des jeweils in der untenstehenden Tabelle angegebenen Lösungsmittels vermischt. ICs
wurden zwei flüssige Phasen gebildet. Jede Phase wurde zwecks Entfernung des Lösungsmittels mit
Wasser gewaschen und dann zwecks Bestimmung des gewichtsmäßigen Prozcntgehaltes von Toluol in jeder
Phase untersucht. Aus den Ergebnissen wurde das Verteilungsverhältnis K für Toluol berechnet. A' ist
das Gewicht des Toluol* (in Gewichtsprozent) in der Extraktphase dividiert durch den Toluolgehalt (in
Gewichtsprozent) in der Raffinatphase. Die Ergebnisse waren folgende:
Verwendetes
Lösungsmittel
Lösungsmittel
3-Met hylsulfolan . .
2, 4-Dimethylsulfolan
2, 4-Dimethylsulfolan
Sulfolan
Furfurol
Flüssiges SO2 (bei 14
(iewiehlsprozent Τ0Ι111Ί
K.-ifli- Kxii;it
linkt
8,1
6,9
8,3
7·'»
6,9
8,3
7·'»
54,0
-'54 68,5
347
<; | 'wiel | ts |
1 | rozei | It |
•ieile | ||
CWOIl | - | |
lent <- | ||
"oluo | I | |
27 | ||
35·" |
Wr-
• teilunf;s-
\<r- as hiiltiiis
6,7
, (-„
8,26
Diese einstufigen Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktionen
eines Toluolkonzentrats mit verschiedenen Lösungsmitteln zeigen die günstige Selektivität bzw.
das günstige Verteilungsverhältnis bei Verwendung von Alkylsulfolanen im Sinne der Erfindung zur Abtrennung
von Toluol aus Nichtannnaten.
Beispiel 2 l:5
Proben eines Gemisches mit einem Brechungsindex 1,4603, welches aus gleichen Volumenteilen
Benzol und Cyclohexan bestand, wurden mit einem gleichen Raumteil Metliyl-3-sulfolam lather und einem
gleichen Raumteil Methyl-3-sulfoIanyläther ■!■ '/,„ seines
Volumens Wasser vermischt. In jedem Fall wurden zwei flüssige Phasen gebildet. Jede Phase
wurde von dem Methyl-3-sulfokuiYläther durch Waschen
mit Wasser befreit und dann zwecks Bestimmung des Brechungsindex untersucht, aus welchem der
Yolumprozeiitgehalt Benzol in jeder Phase berechnet
wurde.
i"'Sl! ni_'S Γι! ttt
MetliyI-3-sulfolanyläther
Metliyl-3-sulfnlanvlätlier
Wasse
Wasse
ίο"
Bivchu
Raffinat
Raffinat
ngsindcx Extrakt
1,447s 1,4811
1.455')
0/0 Heiizol Raffi- Exnat
traUt
34
45
SS
Proben eines Gemisches aus 5 Teilen Benzol und 5 Teilen Cyclohexan mit einem Brechungsindex 1,4603
wurden mit gleichen Raumteilen jedes der in der folgenden Tabelle angegebenen Sulfolane vermischt.
In jedem Fall wurden zwei flüssige Phasen gebildet. Jede Phase wurde durch die in der Tabelle angegebenen
Mittel v(jm Lösungsmittel befreit; dann wurde der Brechungsindex bestimmt und aus diesem der
Yolumprozentgehalt an Benzol in jeder Phase berechnet.
Art der Abtrennung des Lösungs'üittels
Brechungsindex | Extrakt | Volumprozent Benzol |
•Extrakt 8o |
Raffinat | 1,4732 | Raffinat | 67 |
I.4484 | 1,4735 | 35.5 | 67 |
I.4489 | 1,4793 | 36 | 74 |
I.4464 | 1,4768 | 33 | 71 85 |
I.4538 | 1,4652 | 43 | 57 |
1,4448 | 30 |
X-X-I )imet hy l-3-sulfolanyIamin
N-AHyI-;-sulfolanylamin
Allyl-3-siilfolanylätlier
3-Sulfolnnylaoetat
Atli\l-i-sullolanvlsulli(l
Waschen mit Wasser
Waschen mit Wasser
Waschen mit Wasser
Waschen mit 50Z0NaOH
Fraktionierte Destillation
Durch die folgenden Vergleichsversuche wird die Wirkung von Wasser auf die Selektivität von Lösungsmitteln
gemäß der Erfindung bei der Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktion niedrigsiedender Kohlenwasserstoffgemische
dargetan. Ein Toluolkonzentrat, welches aus Erdöl erhalten wurde, und einen wahren
Siedebereich zwischen ()5 und 115° und einen Toluolgelialt
von 10,9 Gewichtsprozent besaß, wurde in einem Kessel bei Zimmertemperatur mit einem gleichen
Raumteil 5-Methvlsulfolan vermischt, welches Wasser
in verschiedenen Konzentrationen gemäß der untenstehenden Tabelle enthielt. Es wurden zwei flüssige
Phasen gebildet. Jede Phase wurde zwecks Entfernung des Lösungsmittels mit Wasser gewaschen
und dann auf den Gehalt an Toluol in Gewichtsprozent untersucht. Aus den Ergebnissen wurde das
Yerteilungsverhaltnis für Toluol in der in vorstehendem Beispiel beschriebenen Weise berechnet.
izi-nt | ι; | W | ί( | h I C |
luol | nt | (h | wit | lits- | ol | Yerteilungs- verliäUnis A' |
.7 | |
C.e\ ]>'■ |
a ss τ |
I'
\\ |
"OZt ied |
■nt | O | .83 | |||||||
W | Ka | Ii | 1 | It | Exti | akt | ge U | onnenes | O | ,65 | |||
,S | ,1 | 54 | ,<) | Oh | 4 | r | |||||||
5," | ,S | (M) | ,2 | 3, | 6 | ||||||||
< | ,1 | 4 | 7° | ,0 | ZJ | 7 | |||||||
IS | |||||||||||||
Diese einstufigen Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktionen vim Toluolkonzentraten zeigen die erhöhte Selektivität
eines Alkylsulfolans mit Wasser in bezug auf Aromaten gegenüber Niehtaromaten in Kohlenvvasserstoffgeinisehen.
Eine Probe von rohem Benzol, das aus Kohlenteer erhalten wurde, welche 90,30Z0 Benzol enthielt, wurde
Die folgenden Yergleichsversuche zeigen die Brauchbarkeit
eines Alkylsulfolans bei der extrahierenden
in einem Duosol-Vcrfahren, d. h. in einem mit Lösungsmitteln
arbeitenden Verfahren gereinigt. Die Probe wurde in einem Kessel bei Zimmertemperatur mit
dem 4,3fachen Gewicht Sulfolan vermischt, welches 2O0Z0 Wasser enthielt und mit dem o,35fachen Gewicht
Isopentan. Es wurden zwei flüssige Phasen gebildet, die getrennt wurden. Isopentan, Sulfolan und Wasser
wurden aus beiden Phasen durch Destillation und Wasserwäsche abgetrennt. Die erhaltenen öle wurden
dann untersucht. Das Raffinatöl enthielt 92,5 Gewichtsprozent Benzol; das Extraktöl enthielt 98,3 Gewichtsprozent
Benzol bei einer 70°/uigen Wiedergewinnung des gesamten Benzols.
Ein aromatenfreies Kohlenwasserstoffgemisch mit einem Siedegebiet zwischen 95 und 1150, das im
wesentlichen aus 38,2 Gewichtsprozent Naphthene!!
und im übrigen aus Paraffinen bestand, wurde in einem Kessel bei Zimmertemperatur mit dem i,4ifachen
Gewicht 2, 4-Dimethylsulfolan in Berührung gebracht.
Es ergaben sich zwei flüssige Phasen. Diese Phasen wurden getrennt und jede wurde mit Wasser zwecks
Beseitigung des Sulfolans gewaschen. Die beiden erhaltenen Phasen wurden analysiert. Die obere bzw.
Raffinatphase enthielt 35,9% Naphthene und die imtere
oder Extraktphase enthielt 43,7 Gewichtsprozent Naphthene, wobei 41,00Z0 des gesamten Naphthengehalts
in den Extrakt übergegangen waren. Diese einstufige Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktion zeigt die
hohe Selektivität eines Alkylsulfolans für Naphthene gegenüber Paraffinen in einem Kohlenwasserstoffgemisch.
Destillation niedrigsiedender Kohlenwasserstoffgemische. Zum Vergleich sind auch zwei gewöhnlich
verwendete Lösungsmittel mit berücksichtigt.
Ein Gemisch aus Toluol (Siedepunkt = iio,6°)
und Paraffinen mit etwa dem gleichen Siedegebiet wie Toluol, wurde in einem Kessel mit der gleichen
Gewichtsmenge der in der folgenden Tabelle angegebenen Lösungsmittel vermischt. Jedes Gemisch
wurde dann erhitzt, bis der Dampf über der Flüssigkeit mit der Flüssigkeit im Gleichgewicht stand. Dann
wurden Proben des Dampfes abgenommen, kondensiert und zwecks Bestimmung des Prozentgehaltes an
Toluol im Dampf untersucht. Aus diesen Zahlen wurde das Flüchtigkeitsverhältnis zwischen Toluol und
Paraffin in Anwesenheit des Lösungsmittels berechnet. Das Flüchtigkeitsverhältnis, oft als «-Wert bezeichnet,
ist das Verhältnis zwischen dem Prozentgehalt an Paraffinen im Dampf und dem Prozentgehalt an
Paraffinen in der Flüssigkeit, dividiert durch das Verhältnis des Prozentgehaltes an Toluol im Dampf zum
Prozentgehalt an Toluol in der Flüssigkeit. Zum Vergleich ist auch das Flüchtigkeitsverhältnis von Toluol
zu Paraffin im Gemisch ohne Zusatz eines Lösungsmittels angegeben.
Lösungsmittel
Siedepunkt des Lösungsmittels °C Gewichtsprozent Toluol
Flüssigkeit Dampf
Flüssigkeit Dampf
Flüchtigkeitsverhältnis
2, 4-Diinethylsulfolan . .
2, 4-Dirr.ethyI-4-suJf.olen
3-Sulf. .'lanylsulfid
Furfural
Phenol
Keines
275
163
182 54.5
58,7
54.1
65,0
58,7
54.1
65,0
«4.5
30,3
38,2
35.2
Si,4
38,2
35.2
Si,4
79,4
2,76
2,31 2,18 2,23 2,10
1,32
Die folgenden Vergleichsversuche zeigen die Brauchbarkeit von Alkylsulfolanen bei der Flüssigkeit-Flüssigkeits-Extraktion
hochsiedender Kohlenwasserstoffgemische. Zum Vergleich ist Furfurol, eines der selektivsten
handelsüblichen Lösungsmittel, ebenfalls angeführt. Eine Probe von »Mt. Poso,<-Schmieröl wurde
in einem Kessel mit dem 3 fachen Volumen des jeweiligen Lösungsmittels unter den in der folgenden
Tabelle angegebenen Bedingungen in Berührung gebracht, so daß sich zwei flüssige Phasen bildeten. Jede
Raffinatphase wurde zwecks Beseitigung des Lösungsmittels mit heißem Wasser gewaschen und dann untersucht.
Jrsprünghches | 3-Methyl- | 3-Methyl· | 2, 4-Dimethvi- | T^ f |
öl | sulfolan | sulfolan | sulfolan | V U ΓIUI (. |
66° | 93° | 66° | 66° | |
100 | 78 | 69 | 63 | 63 |
262,8 | 169,4 | 162,5 | 138,8 | 159,8 |
11,35 | 10,06 | 10,°5 | 2,6 | 9.74 |
— 42 | — 7 | + 2 | + 19 | + 5 |
0,9521 | 0,9293 | 0,9272 | 0,9186 | o,92o8 |
1.532 | i,5i3 | i,5i | 1,5018 | 1,502 |
143 | 115 | 108 | 107 | 109 |
0,70 | 0,59 | 0,57 | 0,48 | o,49 |
Temperatur der Extraktion
Gewichtsprozent wiedergewonnenes
Raffinat
Saybolt-Univcrsalviskosität
bei 3cS' C
Saybolt-Universalviskosität
bei etwa 100°
Viskositätsindex
Dichte d*°
Brechungsindex bei 200
Spezifische Dispersion
Gewichtsprozent Schwefel
Die Alkylsulfolanc verbessern also wesentlich die Entfernung von Schwefelprodukten, die den Viskositätsindex
von Schmierölen erniedrigen.
Ein Erdöldestillat mit einem Siedebereich zwischen 90 und ioo°, welches 4,98 Gewichtsprozent Mercaptane,
berechnet als Amylmercaptane, enthielt, wurde bei Zimmertemperatur mit den in der untenstehenden
Tabelle angegebenen Lösungsmitteln vermischt. Es wurden zwei flüssige Phasen gebildet, die getrennt um
auf Mercaptane untersucht wurden.
Lösungsmittel
2, 4-Dimethylsulfolan . .
Äthyl-3-Sulfolanylsulfid
Äthyl-3-Sulfolanylsulfid
2, 4-Dimethyl-4-sulfolen
Gewichtsprozent Mercaptane
Raffinat | Extrakt
1,77
3,56
3,56
2,72
3,17 1.43
2,l6
Entfernte
Mercaptane
in 0/0
63,6
28,7 43,4
Claims (10)
1. Lösungsmittel - Extraktionsverfahren zum Trennen eines Gemisches organischer Verbindungen,
dadurch gekennzeichnet, daß man dieses Gemisch mit flüssigem und bei der Extraktionstemperatur
beständigem Sulfolan und bzw. oder 2-S11I-folen
oder deren Derivaten und Substitutionsprodukten als Lösungsmittel behandelt, die sich
bildenden Phasen trennt, und zweckmäßig das Lösungsmittel wiedergewinnt und gegebenenfalls
in den Kreislauf zurückgibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlung in flüssiger Phase erf( llgt .
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestandteile in Form von Dampf und Massigkeit miteinander behandelt werden.
4. Verfahren, nach Anspruch r und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verfahren als extrahierendes Destillationsverfahren ausgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Lösungsmittel mindestens io°/u eine-. Sulfolans und bzw. oder 2-Sulfolens
enthält, vorzugsweise jedoch mehr als 50"Z0.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischungsverhältnis zwischen Lösungsmittel und Gemisch in Volumteilen zwischen 1Z., und 20 liegt.
y. Verfahren nach Anspruch ι bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das verwendete Gemisch organischer Verbindungen aus einer Mischung von Kohlenwasserstoffen, wie einer Erdölfraktion,
einem an Toluol angereicherten Gemisch oder einem Schmieröl besteht.
8. Verfahren nach Anspruch η, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erdölfraktion durch die Behandlung entschwefelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das verwendete Gemisch organischer Verbindungen aus Fettsäuren oder Fettsäureestern
oder aus nicht celluloscartigen Nebenprodukten aus Holz, wie Tallöl, besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis q, dadurch
gekennzeichnet, daß das verwendete Sulfolan oder 2-Sulfolen zwischen 4 und 14 Kohlenstoffatomen
je Molekül enthält.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 5325 8. 52
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