DE936682C

DE936682C - Process for the decomposition of multicomponent liquid mixtures by fractional distillation in discontinuous operation

Info

Publication number: DE936682C
Application number: DEP25218A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl-Ing Pummer; Adolf Dr Schmalenbach
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1948-12-17
Filing date: 1948-12-17
Publication date: 1956-01-12

Description

Verfahren zur Zerlegung von Mehrstoffflüssigkeitsgemischen durch fraktionierte Destillation in diskontinuierlichem Betrieb Die Erfindung bezieht sich auf die Zerlegung von Mehrstoffflüssigkeitsgemischen, z. B. einem Benzol-Toluol-Xylol-Gemisch, durch fraktionierte Destillation aus einer diskontinuierlich betriebenen, mit Trennkolonne und Rücklauf in dieselbe arbeitenden Destillationsblase.Process for the decomposition of multicomponent liquid mixtures by fractionated Distillation in discontinuous operation The invention relates to disassembly of multicomponent liquid mixtures, e.g. B. a benzene-toluene-xylene mixture by fractional distillation from a discontinuously operated, separating column and reflux into the same still working still.

Bei der bisher üblichen Betriebsweise von derartigen Destillationsblasen wird z. B. auch dem Benzol-Toluol-Xylol-Gemisch zunächst möglichst reines Benzol abdestilliert, damit kein Toluolverlust eintritt. Der Benzolgehalt in der Blasenfüllung sinkt allmählich, und entsprechend wird die Rücklaufmenge erhöht. In the previously customary mode of operation of such stills is z. B. also the benzene-toluene-xylene mixture initially as pure benzene as possible distilled off so that no toluene loss occurs. The benzene content in the bladder filling gradually decreases, and the return amount is increased accordingly.

Bei konstanter Kolonnenbelastung ergeben sich infolgedessen immer kleiner werdende Destillatmengen. Es tritt dann der Zustand ein, daß in der Blase und im Unterteil der Kolonne überhaupt kein Benzol mehr enthalten ist, wohl aber auf den obersten Böden und in den Kondensatoren. Aus dieser benzolreichen Flüssigkeit kann man nicht mehr reines Benzol gewinnen. Wenn man langsam weiterdestilliert, würde sich das Benzol allmählich mit der nächsten Fraktion, hier Toluoyl, mischen. With constant column loading, this always results decreasing amounts of distillate. The condition then arises in the bladder and in the lower part of the column there is no more benzene at all, but it does on the top floors and in the condensers. From this benzene-rich liquid you can no longer obtain pure benzene. If you continue to distill slowly, the benzene would gradually mix with the next fraction, here toluoyl.

Das Gemisch würde alle Konzentrationsänderungen bis zum Reintoluol durchmachen. Diese übliche Betriebsweise erfordert für den Übergang von der einen Fraktion auf die nächste, z. B. bei einem Blaseninhalt von 50 t, etwa 12 bis 20 Stunden. Eine Erhöhung der Destillationsgeschwindigkeit in dieser Periode ist nicht zulässig, weil dann der Toluolverlust zu groß wird. Aber selbst wenn man in der Destillationsperiode zwischen zwei Fraktionen (z. B. zwischen der Benzol- und der Reintoluolfraktion) mit einer geringen Destillations- geschwindigkeit arbeitet, erreicht man praktisch keine hohe Ausbeute an Reintoluol (z. B. 90 °/o oder mehr).The mixture would all changes in concentration up to pure toluene go through. This common mode of operation requires the transition from one Fraction to the next, z. B. with a bladder content of 50 t, about 12 to 20 Hours. There is no increase in the rate of distillation during this period permissible because then the toluene loss is too great. But even if you are in the Distillation period between two fractions (e.g. between the benzene and the Pure toluene fraction) with a low distillation speed works, you achieve practically no high yield of pure toluene (z. B. 90% or more).

Aus den geschilderten Umständen ergibt sich, daß die Destilllabionsleistung der diskontinuierlichen Blasen in Anwendung der bisher üblichen Betriebsweise nur gerisag sein kann, z. B. benötigt man bei einer 5o-t-Elase zur Zerlegung eines Benzol-Toluol-Xylol-Gemlisches etwa 75 bis IOO Stunden; das Toluolausbringen, erreicht dabei nur einen Wert von 50 bis 6G0/o. From the circumstances described, it follows that the distillation laboratory performance the discontinuous bubbles in application of the previously usual mode of operation only can be risky, e.g. B. is required for a 50-t Elase to decompose a benzene-toluene-xylene mixture about 75 to 100 hours; the toluene output, only reaches a value of 50 to 6G0 / o.

Erfindungsgemäß wird nun in bezug auf die Zerlegung von Mehrstoffflüssigkeitsgemischen durch diskontinuierliche Blasendestillation ein erheblicher Fortschritt grundsätzlich dadurch erreicht, daß beim Übergang von der einen zur nächsten Fraktion (z. B. von Benzol zum Toluol) zunächst für einige Zeit der Rücklauf auf IOO O/o erhöht, sodann das in der Trennsäule und gegebenenfalls im Kondensator enthaltene Gemisch der beiden Fraktionen schlagartig entfernt und danach die Destillation der nächsten Fraktion (z. B. Reintoluol) mit einer erhöhten Destillationsgeschwindigkeit durchgeführt wird. Indem die Erfindung das allmähliche Verdrängen des Benzols aus der Trennsäule und den Kondensatoren durch Toluol umgeht und die benzolreiche Füllung des Oberteils der Kolonne und der Kondensatoren plötzlich abzieht, wird einerseits diejenige Menge des Toluols, die früher zur Verdrängung der benzolhaltigen Zwischenfraktion verbraucht wurde, für die Erzeugung von Reintoluol ausgenutzt und andererseits die Möglichkeit zu einer außerordentlichen Erhöhung der Destillationsgeschwindigkeit unmittelbar im Anschluß an das Abdestillieren der ersten Fraktion (Reinbenzol) geschaffen. According to the invention is now with respect to the decomposition of multicomponent liquid mixtures by discontinuous bubble distillation a substantial advance in principle achieved by the fact that at the transition from one fraction to the next (e.g. from Benzene to toluene) initially increased the reflux to 100% for some time, then the mixture of the two contained in the separation column and optionally in the condenser Fractions abruptly removed and then the distillation of the next fraction (e.g. pure toluene) carried out at an increased distillation rate will. By the invention the gradual displacement of the benzene from the separation column and the capacitors bypassed by toluene and the benzene-rich filling of the top the column and the capacitors suddenly withdraws, on the one hand that amount becomes of toluene, which used to be used to displace the intermediate fraction containing benzene was used for the production of pure toluene and on the other hand the possibility to an extraordinary increase in the rate of distillation directly created following the distillation of the first fraction (pure benzene).

Es gelang z. B. durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Destillation der gesamten Füllung einer 40-t-Blase,-die mit einem Benzol-Toluol-Xylol-Gemisch gefüllt war, auf etwa 21 Stunden, einschließlich Füllen, Anheizen und Entleeren, herabzudrücken. Dabei wurde eine Ausbeute von Reintoluol von über 95 0/o festgestellt. It succeeded z. B. by using the method according to the invention, the distillation of the entire filling of a 40-t still with a benzene-toluene-xylene mixture was filled for about 21 hours, including filling, heating up and emptying, to depress. A yield of pure toluene of over 95% was found.

Wie ersichtlich, ergibt das erfindungsgemäße Verfahren also sowohl in bezug auf die Leistung der Destillationsblase als auch in bezug auf d;ie Ausbeute von wertvoller Reintoluol eine überraschende Verbesserung.As can be seen, the method according to the invention thus results in both in terms of still pot performance as well as in terms of yield of valuable pure toluene a surprising improvement.

In der Zeichnung ist eine Anlage zur führung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. In der Abbildung ist die Destillationsblase mit I bezeichnet. Die mit einer geeigneten Beheizungseinrichtung versehene Blase 1 steht durch dieDämpfeleitung2und dieRücklaufleitung 3 mit der Trennsäule 4 in Verbindung, die beispielsweise als Bodenkolonne ausgebildet ist. Der Kopf der Kolonne 4 ist durch die Dämpfeleitung 5 mit dem Kühler 6 verbunden, der mit einem Zwischenbehälter 7 für das Kondensat in Verbindung steht. In the drawing is a system for the implementation of the invention Procedure shown schematically. In the picture is the still marked with I. The bladder provided with a suitable heating device 1 is connected to the separation column 4 through the steam line 2 and the return line 3 Compound which is designed, for example, as a tray column. The head of the column 4 is connected by the steam line 5 to the cooler 6, which has an intermediate container 7 for the condensate is in connection.

Vom Zwischenbehälter 7 geht die mit einer besonderen Pumpe 8 versehene Rücklaufleitung g auf das Oberteil der Kolonne 4. Mit dem Zwischenbehälter 7 ist unter Zwischenschaltung eines Absperrorgans Io der Behälter II für die Zwischenfraktion verbunden, während dieReinerzeugnisse durch die Leitung I2 abgeleitet werden.The one provided with a special pump 8 goes from the intermediate container 7 Return line g to the top of the column 4. With the intermediate container 7 is with the interposition of a shut-off device Io, the container II for the intermediate fraction while the clean products are discharged through the line I2.

Das Rohgut wird in dieBlase I durch die Leitung I3 eingeführt. Beim praktischen Betrieb wird beim Übergang der einen Fraktion auf die andere zunächst die Menge des Rücklaufs aus dem Zwischenbehälter 7 auf IOO O/o erhöht, d. h. aus dem Zwischenbehälter 7 so viel Rücklauf in die Trennsäule 4 abgezogen, als aus dem Kondensator 6 dem Behälter 7 zugeführt wird. Dadurch gelingt es, die niedrigsiedende Fraktion aus dem Gemisch vollständig auszudestillieren und im oberen Teil der Trennsäule anzusammeln. Das Destillat des Zwischenbehälters 7, das ebenfalls aus reiner niedrigsiedender Fraktion besteht, wird nun durch die Leitung 12 vollständig abgezogen. Hierdurch setzt der Rücklauf vorübergehend aus, so daß die im Oberteil der Kolonne 4 enthaltene Zwischenfraktion (Gemisch von zwei Fraktionen) schnell abdestilliert. Das im Behälter 7 sich ansammelnde Kondensat der Zwischenfraktion wird dann in den Behälter II abgeleitet. Sobald die Temperatur am Kopf der Kolonne 4 die Destillationstemperatur der nächsten Fraktion erreicht und der Kondensator 6 ein Kondensat der nächsten Fraktion liefert, wird der Absperrhahn IO geschlossen und mit erhöhter Destillationsgeschwindigkeit und entsprechender Bemessung des Rücklaufs aus dem Behälter 7 zur Erzeugung der nächsten Reinfraktion übergegangen. The raw material is introduced into the bladder I through the line I3. At the practical operation is initially carried out when one fraction is transferred to the other the amount of return from the intermediate tank 7 is increased to 100%, d. H. the end withdrawn from the intermediate container 7 as much return flow into the separation column 4 as from the Condenser 6 is fed to container 7. This makes it possible to reduce the boiling point Completely distill the fraction from the mixture and place it in the upper part of the separation column to accumulate. The distillate of the intermediate container 7, which is also made of pure low-boiling Fraction exists, is now completely withdrawn through line 12. Through this the return is temporarily suspended, so that the contained in the upper part of the column 4 Intermediate fraction (mixture of two fractions) distilled off quickly. That in the container 7 accumulating condensate of the intermediate fraction is then drained into container II. As soon as the temperature at the top of column 4 is the distillation temperature of the next Fraction reached and the condenser 6 delivers a condensate of the next fraction, the stopcock IO is closed and the distillation speed increased and appropriate dimensioning of the return flow from the container 7 to generate the next pure fraction passed.

Im praktischen Betrieb wird beispielsweise folgendermaßen vorgegangen: Aus einer Blase, welche eine Füllung von 41 733 1 reines Benzol-Toluol-Xylol-Gemisch aufnimmt, wird zunächst bei einer Kopftemperatur der Trennsäule von 800 C Benzol abdestilliert. Die Destillationsgeschwindigkeit beträgt je nach dem Benzolgehalt der Füllung etwa 2000 bis 700 l/h und sinict ailmähkch bis auf 200l/h. In practical operation, for example, the procedure is as follows: From a bladder which is filled with 41 733 liters of pure benzene-toluene-xylene mixture takes up, is initially at a head temperature of the separation column of 800 C benzene distilled off. The rate of distillation depends on the benzene content the filling about 2000 to 700 l / h and sinict ailmähkch up to 200l / h.

Bei etwa 930 wird die Zwischenfraktion umgestellt und dann mit einer Destillationsgeschwindigkeit von 300 lih gearbeitet, bis die Kopftemperatur in der Trennsäule Io30 beträgt. Dann arbeitet man während I Stunde mit IOO O/o Rücklauf und läßt dann innerhalb 20 Minuten noch 2,5 bis 3 m3 aus dem Kondensator ablaufen. Nachdem man kurze Zeit mit einer Destillationsgeschwindigkeit von 300 l/h weiterdestilliert hat, wird, sobald im Kondensator Reintoluol erscheint, die Destillationsgeschwindigkeit auf 7000 l/h erhöht. Das Reintoluol wird dann abdestilliert, wobei die Destillationsgeschwindigkeit gegen Ende der Reintoluolperiode auf IOOO l/h erniedrigt wird. Wenn die Kopftemperatur der Trennsäule auf 1120 ansteigt, wird wieder mit IOO 0/0 Rücklauf gefahren und dann etwa o,8 m8 Reintoluol aus dem Zwischenbehälter 7 abgelassen, worauf auf die nächste Fraktion (sogenanntes gereinigtes Toluol) umgestellt und mit hoher Destillationsgeschwindigkeit (kleine Rücklaufmenge) bis I35° Kopftemperatur in der Trennsäule weitergefahren wird. Bei dieser Arbeitsweise ist die gesamte Zeit für die Destillation, einschließlich Füllen und Entleeren, 203/4 Stunden. Man erhält 28451 gereinigtes Benzol, 4I39 1 Zwischenfrak- tion, 31 293 1 Reintoluol, 2436 1 gereinigtes Toluol und In20 1 Rückstand. Die Ausbeute an Reintoluol beträgt 96,I O/o.At around 930 the intermediate fraction is switched over and then with a Distillation speed of 300 lih worked until the head temperature in the Separating column is Io30. Then you work for 1 hour with 100% return flow and then allows 2.5 to 3 m3 to drain from the condenser within 20 minutes. After a short time, the distillation continues at a rate of 300 l / h as soon as pure toluene appears in the condenser, the rate of distillation will be increased to 7000 l / h. The pure toluene is then distilled off, with the rate of distillation towards the end of the pure toluene period is reduced to 10000 l / h. When the head temperature the separation column rises to 1120, it is run again with 100 0/0 reflux and then drained about 0.8 m8 pure toluene from the intermediate container 7, whereupon the next fraction (so-called purified toluene) changed over and with high distillation speed (small return flow) continued up to 35 ° head temperature in the separation column will. In this procedure, the entire time for the distillation is included Filling and emptying, 203/4 hours. 28451 of purified benzene, 4139 l Intermediate frac- tion, 31 293 1 pure toluene, 2436 1 purified toluene and In20 1 residue. The yield of pure toluene is 96.10 / o.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Zerlegung beliebiger Mehrstofffiüssigkeitsgemische, namentiidh solcher, deren Anteile nahe beieinander liegende Siedepunkte besitzen. Es läßt sich bei der Destillation normaler, erhöhter oder verminderter Druck anwenden. The method according to the invention is suitable for breaking down any Multi-component liquid mixtures, namely those whose proportions are close to one another have horizontal boiling points. It can be normal, increased in the distillation or use reduced pressure.

Claims

PATENT CLAIM Process for the decomposition of multicomponent liquid mixtures, z. B. a benzene-toluene-xylene mixture or a benzene-toluene mixture by fractional distillation from a discontinuously operated, separating column and reflux still working with successive recovery a low-boiling pure fraction, a mixed fraction and a higher-boiling fraction Pure fraction, characterized in that the one escaping from the separating column Liquefied vapor of the low-boiling fraction in a condenser (6) and that Part of the condensate from an intermediate container (7) connected downstream of the condenser withdrawn and partly returned as reflux to the separation column, wherein the return to the separating column by regulating the condensate pump accordingly (8) gradually increased to 100% and then switched off suddenly of the return, a short-term evaporation of the mixed fraction, which is collected separately is effected, after which the next higher boiling fraction with significantly higher Distillation rate distilled off with appropriate measurement of the reflux will.