DE931464C - Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Benzol hohen Reinheitsgrades - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Benzol hohen ReinheitsgradesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung eines Benzols mit
einem bestimmten Schmelzpunkt aus einem Benzolprodukt geringeren Reinheitsgrades.
Ziel der Erfindung ist ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur Abtrennung von Benzol
aus einem benzolhaltigen Gemisch mit Verunreinigungen niedrigeren Schmelzpunktes mittels eines
Kristallisationsvorganges, bei dem die gebildeten Kristalle vergleichsweise klein und unzusammenhängend
sind, so daß sie wenig Mutterlauge einschließen und von dieser leicht und vollständig getrennt
werden können, ohne daß wesentliche Mengen Mutterlauge mit in das Benzol übergeführt
werden.
Eines der Probleme, welches bei der Herstellung von Benzol mit einem hohen Erstarrungspunkt
mittels der an sich bekannten Ausfrierverfahren auftritt, besteht darin, das Benzol in einer solchen
Form auszukristallisieren, daß die Kristalle leicht ao von der die Verunreinigungen enthaltenden Mutterlauge
getrennt werden können. Beim Ausfrieren von verunreinigtem Benzol, vor allen Dingen, wenn
dieses in Ruhe ist, bilden sich die Benzolkristalle als Klumpen von miteinander verwachsenen langen
Nadeln aus, in denen sich Hohlräume befinden, die einen Teil der Mutterlauge einschließen. Das Ergebnis
davon ist, daß die Trennung der Kristalle von der Mutterlauge weder durch Filtration noch
durch Zentrifugen vollständig durchgeführt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird das neue kontinuierliche Ausfrierverfahren so durchgeführt, daß das
benzolhaltige Gemisch derart durch eine Kristalli-
siereinrichtung geleitet wird, daß sich ein noch fließfähiger Kristallbrei aus kleinen, unzusammenhängenden
Benzolkristallen, die in der Mutterlauge suspendiert sind, bildet, wonach aus dem Kristallbrei
kontinuierlich die reinen Benzolkristalle abgeschieden werden und die Mutterlauge zusammen
mit weiterem Benzolgemisch im Kreislauf der Kristallisiereinrichtung wieder zugeführt wird,
nachdem ein solcher Teil der Mutterlauge aus dem ίο Kreislauf entfernt worden ist, daß der Kristallisiereinrichtung
ständig ein Benzolgemisch mit einem derartigen Gesamtgehalt an Verunreinigungen zufließt, daß beim Auskristallisieren nur
Benzolkristalle mit einem gewünschten Schmelzpunkt entstehen.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens würde die Konzentration an Verun-. reinigung der im Kreislauf geführten Mutterlauge
ständig zunehmen, falls nicht durch besondere Maßnahmen eine beliebige Zunahme verhindert
würde. Die Geschwindigkeit der Konzentrationszunahme hängt dabei von der Konzentration der
Verunreinigungen im Rohbenzol und natürlich auch von der Menge an Benzol ab, die in jedem Arbeitsabschnitt
durch Kristallisation aus dem Kreislauf entfernt wird. Mit zunehmender Konzentration der
Verunreinigungen in der Mutterlauge nimmt die Reinheit der abgetrennten Benzolkristalle allmählich
ab, welches sich in einer Abnahme des Schmelzpunktes des Benzols äußert. Dadurch, daß
ein bestimmter Teil der Mutterlauge laufend aus dem Prozeß in Form eines Nebenstromes herausgenommen
wird, gelingt es, die Konzentration der Verunreinigungen in der Hauptmenge der Mutterlauge
auf einem bestimmten Wert zu halten. Der Nebenstrom wird vorzugsweise aus der rücklaufenden
Mutterlauge abgezweigt, ehe diese mit weiteren Mengen von zu reinigendem Benzol vermischt
wird. Dadurch ist es möglich, Benzolkristalle mit einheitlichem Schmelzpunkt in einem
kontinuierlichen Vorgang zu erhalten. Indem man die Menge der Mutterlauge, die man aus dem Prozeß
durch den Nebenstrom entfernt, ändert, kann man die Konzentration der im Prozeß mitlaufenden
Verunreinigungen in bestimmter Weise regeln und laufend so ändern, daß nur Benzolkristalle mit gewünschtem
Schmelzpunkt entstehen.
Die Zeichnung stellt in vereinfachter Form ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung dar, mit der
das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
Das zu reinigende Benzol wird von der Meßp.umpe 2 aus einem hier nicht dargestellten Vorratsbehälter
durch die Leitung 11 in den Wärmeaustauscher 10 gesaugt, wo es zum ersten Male
durch indirekte Berührung mit kalter Mutterlauge aus einem vorhergehenden Prozeß abgekühlt wird.
Dort, wo sich die Leitungen 11 und 12 treffen, wird dem zu reinigenden Benzol eine durch Versuche zu
bestimmende Menge kalter Mutterlauge zugemischt, die aus dem Vorratsbehälter 1 abgezogen wird, und
zwar ebenfalls mit Hilfe der Meßpumpe 2. Die so hergestellte Mischung aus Benzol und Mutterlauge
fließt durch die Leitung 12 weiter und gelangt in die Kristallisiereinrichtung 3. Durch die schnelle
Abkühlung des Gemisches in der Kristallisiereinrichtung 3 entsteht in ihr eine Suspension von
feinen Benzolkristallen in der Mutterlauge. Die Benzolkristalle werden durch die Bewegung der
Mischung in der Kristallisiereinrichtung in Schwebe gehalten. Die kleine Menge von Benzolkristallen, die sich an den Wänden der Kristallisiereinrichtung
trotz der Geschwindigkeit der bewegten Suspension bildet, wird durch eine Abkratzvorrichtung
4, die sich langsam um die Welle 4a dreht und durch ein Rad 24 angetrieben
wird, laufend entfernt. Die noch fließfähige Suspension, die den Hauptteil des Benzols in Kristallform
enthält, wird unter dem Einfluß der Pumpe 2 durch die Leitung 13 in den Abscheider 5 geleitet. Dieser
ist vorzugsweise in Form einer dampfdichten Zentrifuge ausgebildet, in der das kristallisierte
Benzol von der Mutterlauge getrennt wird. Die abgetrennten Benzolkristalle gelangen durch geeignete
Hilfsvorrichtungen auf die schräg geneigte Rutsche 14 und von dort in die Schmelzeinrichtung
6. Die Mutterlauge wird aus der Zentrifuge durch die Leitung 20 abgeführt und gelangt wieder
zurück in den Vorratsbehälter 1.
In der Schmelzeinrichtung 6 werden die Benzolkristalle langsam durch ein Rührwerk.7 umgewälzt,
um sie schnell in Berührung mit der inneren Fläche eines Wassermantels zu bringen, der die Schmelzeinrichtüng
umgibt. Der Wassermantel wird durch die Leitung 16 mit Wasser beschickt, welches durch
die Leitung 17 wieder abfließt. Beim Schmelzen der Kristalle entziehen sie dem Wasser einen Teil der
Wärme. Das abgekühlte Wasser wird einem Kondensator 9 zugeführt, wo es benutzt wird, um
die in dem Kompressor 8 erhitzten Gase, die durch den Kühlmantel der Kristallisiereinrichtung 3
fließen sollen, abzukühlen. Diese Abkühlung kann gegebenenfalls auch stufenweise erfolgen. Das gereinigte,
flüssige Benzol fließt aus der Schmelzeinriichtung 6 durch diie Leitung 15 in einen hier
nicht dargestellten Vorratsbehälter.
Für den Kühlmantel der Kristallisiereinrichtung 3 kann irgendein Kühlmittel verwendet
werden. In dem dargestellten Beispiel wird als Kühlmittel ein kaltes Gas verwendet, welches nach
Verlassen des Kompressors 8 im Kondensator 9 durch, indirekten Wärmeaustausch mit dem aus der
Schmelzeinrichtung kommenden kalten Wasser abgekühlt wird. Das Kühlgas für die Kristallisiereinrichtung
3 fließt durch die Leitung 18 zu und durch die Leitung 19 ab, wonach es wieder zum
Kompressor zurückgeführt wird.
Gemäß der Erfindung wird aus der die Mutterlauge zum Vorratsbehälter 1 zurückführenden
Leitung 20 ein Teilstrom durch die mit einem Ventil versehene Leitung 21 abgezweigt. Dieser
Teilstrom ist so gewählt, daß er so viel Verunreinigungen
enthält, wie durch die Leitung 12 zum Teil durch das frische, zu reinigende Benzol, zum Teil
durch die Mutterlauge aus dem Behälter 1 über die Meßpumpe 2 in die Kristallisiereinrichtung ge-
langen. Der Nebenstrom fließt kontinuierlich durch einen Wärmeaustauscher io, wo er durch indirekten
Wärmeaustausch einen Teil seiner Kälte auf das durch die Leitung ii zufließende frische
Benzol überträgt. Der Nebenstrom entfernt laufend einen gewissen Teil der Verunreinigungen aus dem
Verfahren, so daß ständig eine definierte Konzentration von Verunreinigungen in der Mutterlauge
vorhanden ist. Das Ausmaß der Entfernung der Verunreinigungen kann so eingestellt werden, daß
ein Benzol mit einem gewünschten Schmelzpunkt entsteht. Es ist klar, daß ein Benzol mit höherem
Schmelzpunkt ein größeres Ausmaß der Entfernung von Verunreinigungen- verlangt als ein Benzol mit
niedrigerem Schmelzpunkt.
Eine weitere Erhöhung des Schmelzpunktes des gereinigten Benzols kann, wenn es gewünscht wird,
dadurch erzielt werden, daß man das Benzol in den Einrichtungen, in denen es von dem Rest der Mutterao
lauge getrennt wird, mit kleinen Mengen gereinigten Benzols wäscht, welches bereits vorher
mit Hilfe des angegebenen Verfahrens gereinigt worden ist und durch die Leitung 22 in den Abscheider
5 (Zentrifuge) eingeführt wird. Natürlich kann man statt dessen auch gereinigtes Benzol
nehmen, das aus einer anderen Quelle stammt.
Das Benzol und die Verunreinigungen, die mit dem Nebenstrom entfernt worden sind, können
direkt als Motorbrennstoff verwendet werden. Es ist aber auch möglich, sie in eine Destilliereinrichtung
23 einzuleiten, wo eine fraktionierte Destillation stattfindet, mit Hilfe derer der Gehalt an Verunreinigungen
auf den Wert abgesenkt wird, den das auf die andere Weise gereinigte Benzol hat. Das dabei
anfallende Benzol kann durch die Leitung 25 zwecks Weiterbehandlung wieder in den Kreislauf
zurückgeführt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Ausbeute an Benzol mit einem bestimmten
Schmelzpunkt beträchtlich zu steigern. Das erfindungsgemäße Verfahren möge an dem
folgenden Zahlenbeispiel weiter erläutert werden: Das zu reinigende Benzol, dessen Schmelzpunkt
4,78° betrug, wurde mit kalter Mutterlauge, die aus einer vorhergehenden Kristallisation des
Benzols stammte, im Volumenverhältnis von etwa 1,7 zu ι gemischt. Die Mischung wurde dann durch
die Kristallisiereinrichtung geleitet, wo ihre Temperatur auf etwa —8° herabgedrückt wurde.
Dabei kristallisierte das Benzol aus und bildete mit der Lösung einen fließfähigen Brei. Dieser Brei gelangte
dann in die ebenfalls kalte Zentrifuge, in der das kristallisierte Benzol von der kalten Mutterlauge
getrennt wurde, die dann wieder in den Kreislauf zurückgeführt wurde, nachdem etwa
20 Volumprozent der Mutterlauge, bezogen auf die Menge des eingeführten Rohbenzols, aus dem
Kreislaufsystem entfernt worden waren. Nachdem auf diese Weise etwa 4170 Einheiten Rohbenzol
behandelt worden waren, erhielt man 3330 Einheiten, das sind 8o°/o an gereinigtem Benzolprodukt
welches einen Schmelzpunkt von 5,50° hatte. Wenn man den Schmelzpunkt des Benzolproduktes
von 5,50 auf 5,56° dadurch erhöhte, daß man aus dem Kreislaufsystem eine Menge von
35%, bezogen auf das zufließende unreine Benzol, laufend entfernte, statt der zuerst genannten 20%,
so sank die Ausbeute an gereinigtem Benzolprodukt auf 65% des insgesamt zugeführten Rohbenzols
ab.
Wurde die durch den Nebenstrom abfließende Mutterlauge auf etwa 8,4 % der Rohbenzolmenge
herabgesenkt, so erhielt man eine Ausbeute an gereinigtem Benzol von 91% mit einem Schmelzpunkt
von 5,32°.
Es wurde obenerwähnt, daß das Mischungsverhältnis von zu reinigendem Benzol zu Mutterlauge
etwa im Verhältnis 1,7 zu 1 gewählt wurde. Dieses Verhältnis ist eine Erfahrungstatsache und
kann natürlich mit dem Ausmaß der Verunreinigungen im Ausgangsmaterial schwanken. Auf jeden
Fall ist es so zu wählen, daß der im Abkühler entstehende Brei aus Benzolkristallen noch fließfähig
ist und von der Mutterlauge abgeschieden werden kann.
Wenn die Verunreinigung des Rohbenzols so stark ist, daß man die Mutterlauge nicht mehr in
den Kreislauf zurückführen kann, um ein Benzol mit einem vorgegebenen Schmelzpunkt zu erhalten,
wird man natürlich die ganze abgetrennte Mutterlauge durch den Nebenstrom fließen lassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders nützlich bei der Abtrennung solcher Verunreinigungen
aus einem bereits weitgehend raffinierten Benzol, deren physikalische Eigenschaften eine Abtrennung
dieser Verunreinigungen mit den normalen Destillationseinrichtungen erschweren, wobei es natürlich gleichgültig ist, ob das zu
reinigende Benzol aus Koksofengas, Petroleum, Wassergasteer, Karburieröl oder Kohlenwasserstoffsynthesen
stammt.
Claims (4)
- PATENTANSPRÜCHE:!.Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von Benzol hohen Reinheitsgrades durch Ausfrieren des Benzols aus einem benzolhaltigen Ausgangsgut mit schwankendem Gehalt an Verunreinigungen, Abtrennung des kristallisierten Benzols von der Mutterlauge und Rückführung der Mutterlauge zusammen mit weiteren Mengen benzolhaltigen Ausgangsgutes in die Kristallisiereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß aus der von dem Kristallbrei abgetrennten Mutterlauge vor der Zumischung weiteren benzolhaltigen Ausgangsgutes laufend ein solcher Teil Mutterlauge abgetrennt, einer Destillation zur Entfernung der die Reinheit des Benzols herabsetzenden Verunreinigungen unterworfen und danach dem Hauptstrom der Mutterlauge wieder zugeführt wird, daß aus dem der Kristallisiereinrichtung zugeführten Benzolgemisch laufend eine Benzolfraktion mit einem vorgegebenen Schmelzpunkt gewonnen wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte Teil der Mutterlauge vor der Destillation durch einenWärmeaustauscher geführt wird, um das unreine Benzolgemisch vor Eintritt in die Kristallisiereinrichtung vorzukühlen.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Mutterlauge abgetrennten Benzolkristalle in einer Schmelzeinrichtung geschmolzen und das aus dem Doppelmantel der Schmelzeinrichtung ausfließende, abgekühlte Wasser durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird, in welchem es das Kühlmittel für die Kristallisiereinrichtung kühlt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennten Benzolkristalle im Abscheider mit dem erzeugten flüssigen Reinbenzol gewaschen werden.Angezogene Druckschriften :
Deutsche Patentschriften Nr. 622 727, 623 337, 846.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 509 532 8.55
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1950
- 1950-09-28 DE DEK6721A patent/DE931464C/de not_active Expired
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US2400883A (en) | 1946-05-28 |
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