DE931464C - Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Benzol hohen Reinheitsgrades - Google Patents

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 4^a 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)

1. 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. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezweigte Teil der Mutterlauge vor der Destillation durch einen

   Wärmeaustauscher geführt wird, um das unreine Benzolgemisch vor Eintritt in die Kristallisiereinrichtung vorzukühlen.
3. 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. 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

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