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Verfahren zur Gewinnung reiner aromatischer Kohlenwasserstoffe aus
Gemischen mit nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen Es ist bekannt, daß man Gemische
von aromatischen Kohlenwasserstoffen mit anderen insbesondere aliphatischen Kohlenwasserstoffen
dadurch zerlegen kann, daß man sie mit selektiven Lösungsmitteln behandelt. In den
dabei erhaltenen Schichten sind die zu gewinnenden Kohlenwasserstoffe angereichert.
Es gelingt jedoch in der Regel nicht, die Stoffe, z. B. aromatische Kohlenwasserstoffe,
auf diese `'eise rein zu gewinnen.
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Zur Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Gemischen hat man
auch schon vorgeschlagen, die Gemische unter Zusatz einer Flüssigkeit, die mit den
nichtaromatischen Begleitstoffen azeotrope Gemische bildet, einer rektifizierenden
Destillation zu unterwerfen. Auch diese Arbeitsweise führt jedoch nur zu einer Anreicherung
an aromatischen Kohlenwasserstoffen, nicht dagegen zu den reinen aromatischen Kohlenwasserstoffen.
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Es wurde nun gefunden, daß man die Zerlegung von Kohlen«-asserstoffgemischen
zur Gewinnung reiner aromatischer Kohlenwasserstoffe wesentlich vereinfachen kann,
wenn man die Gemische mit
solchen selektiven Lösungsmitteln extrahiert,
die mit den nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen azeotrope Gemische bilden, und
den Extrakt ohne Abtrennung des Extraktionsmittels rektifizierend destilliert.
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Der gleichzeitig als Extraktionsmittel wie als Destillationshilfsmittel
in Frage kommende Stoff läßt sich durch Vorversuche leicht ermitteln. Vielfach eignen
sich dafür die für die Extraktion üblichen selektiven Lösungsmittel. Zur Gewinnung
von reinem Toluol und Xylol verwendet man 1.B. Methanol, Acetonitril oder verflüssigtes
Schwefeldioxyd. Diese Stoffe haben sowohl ein hohes Extraktionsvermögen für aromatische
Kohlenwasserstoffe als auch die Eigenschaft, mit den dem Toluol oder Xylol beigemischten
aliphatischen Kohlenwasserstoff en azeotrope Gemische zu bilden, die eine praktisch
restlose Abtrennung der unerwünschten Kohl,enwasserstoffe von den aromatischen ermöglichen.
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Das bei der rektifizierenden Destillation erhaltene Gemisch von Lösungsmittel
und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen kann entweder durch Auswaschen mit Wasser,
z. B. wenn Methanol als Extraktionsmittel diente, oder durch Kühlung des Destillats,
wobei sich zwei Schichten bilden, z. B. bei der Verwendung von verflüssigtem Schwefeldioxvd
oder Acetonitril als Extraktionsmittel, in seine Bestandteile zerlegt werden. Das
abgetrennte Extraktionsmittel wird zweckmäßig zum Teil als Rücklauf in die Destillationskolonne
zurückgeführt, zum Teil erneut für die Extraktion von Kohlenwasserstoffgemischen
verwendet.
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Die Extraktion sowie die azeotrope Destillation können diskontinuierlich
oder kontinuierlich durchgeführt werden. plan arbeitet bei der Extraktion z,#veckmäßig
bei tiefen Temperaturen mit oder ohne Temperaturgefälle unter Verwendung von Gegenstronikolonen,
insbesondere von Glockenboden- oder Füllkörperkolonnen. Zur Kühlung des bei der
RektifikatIon erhaltenen Destillats wird zweckmäßig die kalte Extraktlösung verwendet.
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Das Verfahren eignet sich besonders zur Gewinnung von reinem Toluol
und Xylol. Dabei ist es zweckmäßig, aus dem zu zerlegenden Kohlenwasserstoffgeinisch
zunächst entsprechende enge Fraktionen, z. 13. für Toluol von ioo bis t 15° oder
für \v101 vors 130 bis t45°, herauszuschneiden und diese dann in der angegebenen
Weise zu extrahieren.
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Bei den in den folgenden Beispielen angegebenen Mengen handelt es
sich um Raumteile. Beispiel i 170o Teile einer zwischen ioo und i 15° siedenden
Kohlenwasserstoffmischung mit 65 °/o aromatischen Kohlenwasserstoff en (D20: 0,8i
i) werden mit einem Gemisch aus 1675 Teilen Methanol und 17o Teilen Wasser unter
Rühren bei -33° extrahiert. Nach dem Absitzenlassen erhält man als Oberschicht 1.445
Teile Flüssigkeit (D2°: 0,8o4) mit 61% aromatischen und
39 °/0 aliphatischen
Kohlenwasserstoffen, die zweckmäßig in die Extraktionsvorrichtun- zurückgeführt
werden.
| Die 2ioo Teile betragende Unterschicht wird ohne |
| Abtrennung des darin enthaltenen 1letlianols rekti- |
| fizierend destilliert. |
| Man erhält i. von 56 bis 64` : 30o Teile Destillat, |
| bestehend aus 226 Teileis Methanol und 7:4 Teilen |
| Kohlenwasserstoffmischung mit 4611 '.'o aromatischen |
| Kohlenwasserstotfen; 2. von 64 bis 6d,5°: gooTeile |
| Destillat, bestehend aus 674Teilen Methanol und |
| 226 Teilen ioo°/oigern Toluol (D20: 6,864). |
| Der Rückstand (goo Teile) besteht aus wäßrigem |
| Methanol. Aus der zweiten Fraktion wird das |
| Methanol durch Ausschütteln finit Wasser entfernt |
| und zusammen mit der ersten Fraktion und dem |
| Rückstand erneut zur Extraktion von Kohlenwasser- |
| stoffgeinischen verwendet. Durch inehrfacheWieder- |
| holung dieser Arbeitsweise oder durch kontinuier- |
| liche Extraktion und Destillation erhält man etwa |
| go °/o des in der Ausgarigsinischung enthaltenen |
| Toluols in ioo°/oiger Reinheit. |
Beispiel e 53o Teile einer von ioo bis 115° siedenden Kohlenwasserstoffmischung
finit 65 °/o aromatischen Kohlenwasserstoffen (D.,°: o,811) Nverden mit 44o Teilen
Acetonitril hei -35' extrahiert. Nach dein Absitzenlassen erhält man 22o Teile Oberschicht
und 75o Teile Unterschicht. Die Oberschicht besteht aus einem Kohlenwasserstoffgemisch
mit 38 % aromatischen Kohlenwasserstoffen und enthält nur Spuren Acetonitril. Die
Unterschicht ergibt bei der re'ktifizierendenDestillation i. von 62 bis8o° 222 Teile
Destillat, bestehend aus 13o Teilen Acetonitril und 92 Teilen Kohlenwasserstoffgemisch
mit 39°/o aromatischen Kohlenwasserstoffen; 2. von 8o bis iio,5, vorwiegend bei
81°: 373 Teile Destillat, bestehend aus 2g0 Teilen Acetonitril und 83 Teilen reinem
Toluol (D.2°: o.86) ; 3. hei t i0,50 : 155 Teile reines Toluol (D20: o.865).
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Aus der zweiten Fraktion wird das Acetonitril durch Ausschütteln mit
Wasser abgetrennt. Die Ausbeute an reinem Toluol beträgt, bezogen auf die ange-,validten
aromatischen Kohlenwasserstoffe, 68%. Beislriel 3 55o Teile eines hei der Kokerei
erhaltenen Xylols (D20: 0,829, Sledel);#re1C11 i 20 bis i.13- Zusammensetzung:
26°/o paraftimsche. i i.5°/0 olefinische und (i2,5 % aromatische Kohlenwasserstoffe)
werden mit 535 Teilen -i#cetonitril bei -35° extrahiert. Die 245 Teile Tretragende
Oberschicht, die .16,5 °/o paraffinische, 18,5 0/0 olefinische und 35 % aromatische
Kohlenwasserstoffe neben Spuren von Acetonitril enthält, wird in die Extraktionsvorrichtung
zurückgeführt. Die Unterschicht (84o Teile) ergibt bei der rektifizierenden Destillation
1. von 72 Iris 80,50: 13o Teile Destillat, bestehend aus 95 Teilen Acetonitril und
35 Teilen Kohlenwasserstoffgemisch (68% paraffinische, 31 % olefinische und i %
aromatische Kohlenwasserstoffe); 2. von 8o,5 bis 137°, vorwiegend bei 82°: 4g0 Teile
Destillat, bestehend aus 44o Teilen Acetonitril und 5o Teilen Kohlenwasserstoffgemisch
(20 % paraffinische, 18 °/° olefinische
wild 62 % aromatische Kohlenwasserstoff
e) ; 3. Von 137 bis 141°: azo Teile Destillat, bestehend aus 98,70/0 \ylol
und 1,30/0 Olefinen.
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Die zweite Fraktion wird in die Extraktionsvorrichtung zurückgeführt.