DE972651C

DE972651C - Verfahren zur Abtrennung von p-Xylol aus seinen technischen Gemischen

Info

Publication number: DE972651C
Application number: DEM16974A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Bratzler
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1953-01-14
Filing date: 1953-01-14
Publication date: 1959-08-27

Description

Verfahren zur Abtrennung von p-Xylol aus seinen technischen Gemischen Zusatz zum Patent 972 036 Das Hauptpatent 972 036 betrifft die Gewinnung von p-Xylol aus technischen Gemischen mit m-Xylol oder m-Xylol und o-xylol, die z. B. noch Toluol und Athylbenzol enthalten können. Diese Gemische werden nach dem Hauptpatent zunächst durch- indirekte Kälteübertragung, z.B. bis auf Temperaturen von etwa -Io bis 450 C, durch Zuhilfenahme von Kältemaschinen, die solche Temperaturen leicht erreichen lassen, abgekühlt, jedoch nur so weit, daß noch keine Feststoffe ausgeschieden werden. Dabei wird in das Isomerengemisch unter weiterem mittelbaren Wärmeentzug ein darin lösliches Gas, z.B Äthan, Propan, Äthylen, Schwefeldioxyd oder andere Gase mit ähnlichen kalorischen Eigenschaften, beispielsweise andere niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe der Paraffin- und/oder Olefinreihe, die bis 4 C-Atome enthalten können, bei Normaldruck oder erhöhtem Druck eingeleitet.
Zweckmäßig werden Gase verwendet, deren Verflüssigungstemperatur bei Atmosphärendruck zwischen 20 und -IooO C liegt. Diese Gase werden anschließend in zweiter Stufe nach Abstellen der mittelbaren Kühlung, durch Druckverminderung (Entspannen bzw. Abpumpen) adiabatisch verdannpft und dadurch das Gemisch weiter abgekühlt.
Hierbei lassen sich Temperaturen bis etwa -55 bis - 770 C leicht erreichen, und es wird aus dem Isomerengemisch das p-Xylol in grobkristalliner, durch Filtrieren, Dekantieren und ähnliche Operationen leicht abtrennbarer Form ausgeschieden.
Durch Anwendung noch tieferer Temperaturen lassen sich auch die beiden Xylole, die in der von Kristallen befreiten Mutterlauge zurückgeblieben sind, voneinander und bzw. oder von dem gegebenenfalls im Ausgangsgemisch enthaltenen Äthylbenzol trennen, das bei der ersten Kristallisation in die Mutterlauge geht. Das gewonnene Gemisch von p-Xylol mit wenig o-Xylol läßt sich z. B. durch gegebenenfalls wiederholte Umkristallisationen, die in der gleichen Weise wie die Abtrennung durchgeführt werden können, auf technisch reines p-Xylol aufarbeiten.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung dieses Verfahrens. Sie besteht darin, daß die Ausscheidung des p-Xylols aus seinen technischen Gemischen mit einem oder mehreren Xylol-Isomeren. die z. B. noch Toluol oder Äthylbenzol enthalten können, durch Kristallisation des p-Xylols auf kontinuierlichem Wege durchgeführt wird. Vorteilhaft werden dabei die Ausgangsstoffe in an sich bekannter Weise kontinuierlich durch die Einrichtungen zum Kühlen, Absorbieren von Gasen, Entspannen des mit Gasen beladenen Xylolgemisches und Auskristallisieren des p-Xylols sowie gegebenenfalls durch die Vorrichtung für die Trennung der Kristalle von der Flüssigkeit geführt.
Nach der Erfindung wird beispieisweise das Xylol-Isomerengemisch in kontinuierlichem Strom durch mit einer Kältemaschine betriebene Kühler und zur Rückgewinnung der Kälteenergie vorgesehene Kältenustauscher geleitet, in denen es indirekt auf die Temperatur von etwa -40 bis - 450 C gekühlt wird. Darauf findet z. B. in einem Begasungsturm die Absorption eines geeigneten, im Gemisch löslichen Gases statt, das im Gegenstrom zur Flüssigkeit durch den Turm geht. Vorteilhaft wird ein Gas oder Gasgemisch gewählt, dessen Siedetemperatur unter Atmosphärendruck zwischen -Ioo und + 200 C liegt, z. B. Äthylen, Äthan, Propan, Butan, Schwefeldioxyd oder passend gewählte Gemische dieser Art. Die bei der Absorption des Gases auftretende Lösungswärme wird durch . im Begasungsturm vorgesehene Kühleinrichtungen abgeführt. Nach der Absorption des Gases, die unter normalem oder erhöhtem Druck erfolgen kann, und einer erforderlichenfalls weiteren indirekten abkühlung des Gemisches erfolgt die adiabatische Entspannung des Gemisches vorteilhaft auf Normaldruck oder niedrigeren Druck.
Hierbei kühlt sich das Gemisch auf Temperaturen von etwa -65 bis 750 C ab, und es scheidet sich das p-Xylol in kristallisierter Form aus. Es kann von dein Gemisch der übrigen Isomeren in einer z. B. kontinuierlich arbeitenden Trennvorrichtung, z. B. einer gegen Kälteverluste isolierten Zentrifuge, getrennt werden.
Durch die Erfindung wird nicht nur ein gleichmäiger Betrieb der p-Xylol-Gewinnung erreicht, sondern auch die Ubertragung von Kälte auf das abzukühlende Xylolgemisch und deren Rückgewinnung in Kälteaustauschern auf ein wirtschaftliches Optimum gebracht. Bei der Erfindung können sinngemäß alle Einzelmaßnahmen angewendet werden, die im Hauptpatent beschrieben sind.
In der Zeichnung ist-eine Anlage zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Das Xylolgemisch, das sämtliche Isomeren und zum Teil noch andere, homologe Kohlenwasserstoffe gleicher Siedelage, wie z. B. Äthylbenzol, enthält, wird aus dem Vorratsbehälter 1 von der Pumpe 2, nachdem es gegebenenfalls in einem beispielsweise mit Kieselgel gefüllten Trockner 3 zwecks Entfernung gegebenenfalls im Gemisch enthaltenen z. B. gelösten Wassers behandelt worden ist, durch die einzelnen Kühlstufen geschickt, die aus zwei Vorkühlern 22 und 4, einem mit Ammoniak als Kühlmittel in an sich bekannter Weise betriebenen Kühler 6 bestehen, und die miteinander und mit dem Trockner 3 durch die Leitungen 3I, 32 und 5 verbunden sind. Aus dem Ammoniakkühler 6 gelangt das Gemisch- mit einer Temperatur von z. B. etwa 400 C durch die Leitung 5t in den Begasungsturm 8, in dem es durch eine geeignete Füllkörperschicht, z. B. Raschigringe, abwärts rieselt. In dem Begasungsturm strömt ihm von unten nach oben Äthan oder ein anderes geeignetes Gas entgegen, das mittels Kompressor 9 aus dem Gasometer 10 angesaugt und auf einen Druck von beispielsweise 20 at komprimiert worden ist. Der Kompressor drückt das Gas durch die Leitung 34 in den Gegenstrom-Kälteaustauscher I I, in dem eine erste Kühlung erfolgt. von diesem zwecks weiterer Kühlung, z. B. auf 400 C, durch die Leitung 35 in den Ammoniakkühler 6 und weiter durch die Leitung 36 in den Kälteaustauscher 7, in dem seine Temperatur z. B. auf -50 bis -550C herabgesetzt wird und aus dem es durch die Leitung 37 in den unteren Teil des Begasungsturmes 8 gelangt, in dem es von unten nach oben strömt und von der ihm entgegenfließenden Flüssigkeit aufgenommen wird. Nichtgelöste, im Äthan eventuell vorhandene Inertgase verlassen das obere Endendes Turmes durch die Leitung 38, an der das Ventil 39 vorgesehen ist. Die beim Lösen des Gases im Xylolgemisch auftretende Lösungswärme wird im Begasungsturm mittels Kühlschlange 14 kompensiert.
Das mit Äthan beladene technische Xylol tritt aus dem Sumpf der Begasungskolonne 8 durch die Leitung 15, den Kälteaustauscher I6 und die Leitung 47 in den Behälter I7 über, in dem es durch das Entspannungsventil I8 entspannt wird. Das durch Entspannung frei gewordene Gas, z. B. Athan, wird über die Leitung Ig und die Kälteaustauscher 7 und II, die miteinander und mit dem Gasometer 10 durch die Leitungen 40 und 41 verbunden sind, wieder in den Gasometer 10 zurückgeführt, von wo aus es den Kreislauf von neuem beginnt.
Durch die adiabatische Entspannung des mit' Athan beladenen Xylols in Behälter I7 tritt eine starke Abkühlung ein, so daß das Xylolgemisch, das nach der Absorption der - Gase beispielsweise eine Temperatur von - 400 C hat, weiter auf z. B. - 60 bis -65 ° C gekühlt wird. Hierbei scheidet sich praktisch das ganze p-Xylol in kristallisierter, gut filtrierbarer Form aus. Das Gemisch von Kristallschlamm und nicht auskristallisierten homologen Kohlenwasserstoffen wird von einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge 20 aufgenommen, der es aus dem Behälter I7 durch die Leitung 42 zugeführt wird. In dieser findet die Abtrennung des kalten Gemisches von m-Xylol und o-Xylol und der anderen Homologen vom Kristallbrei des p-Xylols statt. Der Kristallbrei wird durch die Leitung 21 in den Verflüssiger 22 gedrückt, wo das feste p-Xylol z. B. durch warmes Rohxylolgemisch durch indirekten Wärmeaustausch geschmolzen und von wo es durch die Leitung 43 in den Vorratstank 23 übergeführt wird.
Das aus der Zentrifuge ablaufende kalte flüssige Gemisch der restlichen Xylolhomologen gelangt durch Leitungen 26, 44 und 45 und die Kälteaustauscher I6 und 4 in den Entgasungsturm 24, in dem Reste des gelösten Gases ausgetriebell und durch Leitung 25 in den Gasometer Io zurüchgeführt werden.
Die flüssigen Xyiolhomologen verlassen den Entgasungsturm 24 durch die Leitung 27. Der Entgasungsturm wird durch die z. B. mit Dampf oder warmem Wasser betriebene Heizeinrichtung 28 auf die für die Entgasung erforderliche Temperatur gebracht. 29 ist ein Rückflußkondensator, der in bekannter Weise dem Entgasungsturm 24 zugeordnet ist und in dem einmal die Kühlung des austretenden Gases und zum anderen die Regelung des Rücklaufes bewerkstelligt wird. Als Kühlmittel in 29 dient z. B. Kühlwasser.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Abkühlung des technischen Xylolgemisches und die Ausscheidung des p-Xylols in Verbesserung des Verfahrens nach dem Hauptpatent kontinuierlich durchgeführt wird, wobei auch die Abtrennung des kristallisierten ausgeschiedenen p-Xylols von den flüssig verbliebenen Anteilen durch eine kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitende Zentrifuge erfolgen kann.
Bei Verarbeitung von Gemischen von m-Xylol und p-Xylol darf man die indirekte Kühlung nicht so tief treiben, weil aus diesen Gemischen das p-Xylol je nach den Mischungsverhältnissen und der Menge der gegebenenfalls vorhandenen anderen Komponenten, z. B. Äthylbenzol, schon bei Temperaturen von etwa :o bis - 300 C auskristallisiert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Abtrennung von p-Xylol aus Gemischen mit seinen Isomeren nach Patent 972 o36 durch indirektes Kühlen unter Einleiten löslicher Gase in erster Stufe, ohne daß dabei Feststoffe ausgeschieden werden, und weiteres, direktes Kühlen nach Abstellen der indirekten Kühlung in zweiter Stufe durch adiabatisches Verdampfen der gelösten Gase, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe kontinuierlich durch die Einrichtungen zum Kühlen, Absorbieren von Gasen, Entspannen des mit Gasen beladenen Xylolgemisches und Auskristallisieren des p-Xylols und gegebenenfalls für die Trennung der Kristalle von der Flüssigkeit geführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gemische aus o-Xylol, m-Xylol und p-Xylol auf -45 bis 500 C bzw. Gemische aus m-Xylol und p-Xylol auf -Io bis 300 C indirekt gekühlt werden.
3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von p-Xylol-, m-Xylol- und o-Xylol-Gemischen auf Temperaturen von mindestens -550C, vorzugsweise von -62 bis 680 C, abgekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von Gemischen, aus denen das o-Xylol vorher z. B. durch Destillation abgetrennt worden ist bzw. die kein o-Xylol enthalten, auf Temperaturen unter 280 C, zweckmäßig 350 C, gekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die direkte Kälteerzeugung solche Gase verwendet werden, deren Verflüssigungstemperaturen bei Atmosphärendruck zwischen + 20 und - IooO C liegen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die direkte Kälteerzeugung paraffinische oder olefinische Kohlenwasserstoffe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen im Molekül verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 831 545.