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Verfahren zum Reinigen von Benzol Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Reinigen von Benzol.
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Rohbenzole, welche durch Karbonisierung von Kohle bei niederen und
mittleren Temperaturen hergestellt wurden, enthalten beträchtliche Mengen an nichtaromatischen
Kohlenwasserstoffen. Mit Wasserstoff raffinierte Benzole, d. h. solche Benzole,
die mit Wasserstoff behandelt wurden, um daraus Schwefel zu entfernen, enthalten
ebenfalls nichtaromatische Kohlenwasserstoffe. Es ist bekannt, diese nichtaromatischen
Kohlenwasserstoffe aus Benzol durch azeotrope Destillation abzuscheiden.
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Dieses Verfahren ist jedoch kostspielig. Es ist weiterhin bekannt,
Rohbenzol in ein im wesent-' lichen aromatisches Produkt dadurch umzuwandeln, daß
das Benzol in der Dampfphase über einen auf 600 bis 7000 erwärmten Metallkatalysator
geleitet wird.
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Es ist weiterhin bekannt, daß nichtaromatische Kohlenwasserstoffe
durch Pyrolyse in Olefine umgewandelt werden können. Wenn jedoch ein nichtaromatische
Kohlenwasserstoffe enthalten des Benzol auf hohe Temperaturen erwärmt wird, findet
neben einem Verlust an wertvollem Benzol und seinen nahen Homologen auch die gewünschte
Umwandlung der nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe in Olefine statt. Der erwähnte
Verlust ist teilweise auf stattfindende Kondensationsreaktionen
zurückzuführen,
welche beispielsweise zur Bildung von Diphenyl führen.
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Es wurde gefunden, daß, wenn nichtaromatische Kohlenwasserstoffe
enthaltende Benzole unter be sonderen Temperatur- und Druckbedingungen in Gegenwart
eines- freien Wasserstoff enthaltenden Gases in ein sich bewegendes Bett aus inertem
Material eingeführt werden, eine Pyrolyse der nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe
stattfindet und flüchtige Olefine gebildet werden, wobei eine teilweise Entalkylierung
der Benzolhomologen stattfindet, ohne daß jedoch die Bildung von wesentlichen Mengen
an Kondensationsprodukten erfolgt und hierbei eine gute Ausbeute an einem Benzol
erhalten wird, das im wesentlichen frei von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen
ist. Ein wesentlicher Vorteil des den Gegenstand - der Erfindung bildenden Verfahrens
besteht darin, daß hierdurch ein Benzol erzeugt wird, welches im wesentlichen frei
von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen ist, ohne daß eine azeotrope Destillation
durchgeführt -werden muß.
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Gemäß der Erfindung wird ein nichtaromatische Kohlenwasserstoffe
enthaltendes Benzol in ein sich bewegendes Bett von inertem Material eingeführt
und darin einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 650 bis goo0: vorzugsweise
von750 bis 850°, bei etwa atmosphärischem oder etwas erhöhtem Druck bis zu 10 at
in Gegenwart von Wasserstoff oder einem Gas ausgesetzt, das freien Wasserstoff enthält.
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Es läßt sich besonders zweckmäßig auf Rohbenzole anwenden, welche
durch Karbonisierung von Kohle bei niedrigen und mittleren Temperaturen erzeugt
worden sind, und auf mit Wasserstoff raffinierte Benzole. Verbindungen, welche Schwefel
enthalten, können aus dem Benzol entfernt werden, vor oder nachdem dieses dem den
Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren unterworfen worden ist.
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Das sich bewegende Bett kann ein nicht flüssigkeitsartiges Bett sein,
das sich unter dem Einfluß der Schwerkraft bewegt und das Kohleteilchen, keramische
Körner oder solche aus einem anderen geeigneten inerten Material enthält und die
eine Größe von I bis 19 mm besitzen, oder es kann aus einem auf- oder absteigenden
Wirbelschichtbett aus Koks, Sand, keramischen oder anderen geeigneten inerten Körnern
einer Teilchengröße bestehen. Bei einem Wirbelschichtbett wird der Abstand der einzelnen
Teilchen voneinander üblicherweise als Ausdehnungsgrad des Bettes bezeichnet. Dieser
Ausdehnungsgrad hängt von der Geschwindigkeit des zur Bildung der Wirbelschicht
verwendeten Gases, von der Teilchengröße und von der Dichte der Feststoffteilchen
ab. Im Falle des Arbeitens mit einem Wirbelschichtbett muß daher die Korngröße der
Teilchen nach der Gasgeschwindigkeit, der Teilchendichte und dem gewünschten Ausdehnungsgrad
des Bettes bemessen werden.
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Die Temperatur, auf die das sich bewegende Bett gebracht wird, hängt
von dem Grad der Entfernung der nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe ab, der notwendig
ist, um die gewünschte Reinheit des Produktes herbeizuführen. Vorausgesetzt, daß
die gewünschte Reinheit erreicht ist, sollte die- Tempe ratur so niedrig wie möglich
innerhalb des ange-. gebenen Bereiches gehalten werden, da die Ausbeste an gereinigtem
Benzol bei niedrigen Tempe raturen höher ist Die angewandte Temperatur hängt auch
von dem Druck ab, unter dem das Verfahren durchgeführt wird. So wird bei vergrößertem
Druck und verlängerter Berührungszeit ein bestimmter Grad der Reinigung des Benzols
bei einer geringeren Temperatur erzielt, als die bei Anwendung eines atmosphärischen
Druckes erforderlich sind.
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Das sich bewegende Bett kann auf bekannte Weise erwärmt werden; beispielsweise
kann es in einer Zone erwärmt werden, die von der Pyrolysezone getrennt ist, und
zwar durch Verbrennung von Koksofengas oder, wenn das Bett aus Koks besteht, durch
Verbrennung eines Teiles dieses Kokses.
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Das beim Verfahren gemäß der Erfindung ange wandte Gas kann aus Wasserstoff
oder einem Gas bestehen, das nicht weniger als 30°/o freienWasser stoff enthält,
beispielsweise aus Koksofengas. Das Gas kann erforderlichenfalls mit Dampf gemischt
werden, rorausgesetzt, daß die Mischung nicht weniger als 300/0 freien Wasserstoff
enthält.
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Das Benzol kann in das sich bewegende Bett zusammen mit dem Gas eingeführt
werden und das Gas kann gewünschtenfalls unter entsprechenden Bedingungen angewandt
werden, um die überführung des sich bewegenden Bettes in den flüssigkeitsartigen
Zustand herbeizuführen. Das Molverhältnis von Wasserstoff zu Benzol liegt vorzugsweise
innerhalb des Bereiches von etwa I,5 bis 3,0.
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Bei Anwendung höherer Verhältnisse wird die Wiedergewinnung des gereinigten
Benzols schwieriger infolge des sich steigernden Gasvolumens, während bei Verhältnissen
von unterhalb I,5 der günstige Effekt der Gegenwart von Wasserstoff während der
Pyrolyse wesentlich abnimmt.
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Beispiel I Ein mit Wasserstoff raffiniertes Koksofenbenzol wurde
in ein flüssigkeitsartiges Bett von Sand eingeführt, der in einem Reaktionsgefäß
von 76 mm innerem Durchmesser enthalten war und der in Gegenwart von Wasserstoff
auf einer Temperatur von 7800 gehalten wurde. Die Zufuhr des Wasserstoffs, der dazu
diente, das Bett in dem flüssigkeitsartigen Zustand zu halten, betrug 7001 pro Stunde,
und das Benzol wurde mit einer Durchgangsmenge von 845 g pro Stunde eingeführt.
Der Druck entsprach etwa der Atmosphäre und die Berührungszeit betrug etwa 2 Sekunden.
Die Sandteilchen wurden kontinuierlich vom Boden des Reaktionsgefäßes abgezogen,
und sie wurden durch einen Luftstrom durch ein Verbrennnngsrohr von 38 mm inneren
Durchmessers nach oben geführt, in dem die Teilchen durch die Verbrennung von Koksofengas
erwärmt wurden und einem oberhalb des Reaktionsgefäß es befindlichen Zyklon eingeführt
wurden Der Sand wurde von den Gasen in dem Zyklon abge-
trennt und
kontinuierlich unter dem EinfluB der Schwerkraft der Oberseite des Reaktionsgefäßes
zugeführt. Die verdampften Produkte des Verfahrens wurden abgekühlt und die nichtkondensierten
Gase und Dämpfe wurden durch einen Waschturm geführt, um den Restanteil an Benzol
abzuscheiden. Die bei normalen Temperaturenflüssigen Produkte wurden der fraktionierten
Destillation unterworfen und eine die Vorläufe enthaltende Benzolfraktion wurde
bis zum Ende der Benzolabscheidung in der Destillationskurve gesammelt.
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In der folgenden Tabelle wurde die Benzolfraktion von dem nichtbehandelten
Benzol unter den gleichen Bedingungen erhalten, wie die Benzolfraktion aus dem Produkt,
und demgemäß sind die erhaltenen Werte direkt vergleichbar.
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Zufuhr Produkt Benzolfraktion Gewichtsprozent der Benzolzufuhr ........
, 65 62,2 Kristallisierungspunkt der Benzolfraktion .................... 3,360 5,460
Beispiel 2 Ein Motorbenzol wurde in der gleichen Apparatur und unter den gleichen
Bedingungen wie im Beispiel 1 beschrieben behandelt mit der Ausnahme, daß das flüssigkeitsartige
Bett aus Koks bestand, der bei einer Temperatur von 7500 durch teilweise Verbrennung
des Kokses in dem Verbrennungsrohr gehalten wurde, wobei die Durchgangsmenge 8201
Wasserstoff pro Stunde und 700 g Benzol pro Stunde betrugen. Die Benzolfraktionen
wurden in der im Beispiel I beschriebenen Weise erhalten.