DEM0016974MA

DEM0016974MA -

Info

Publication number: DEM0016974MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 13. Januar 1953 Bekanntgemacht am 22. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Haupfpatentanmeldung M 15732 IVb/12 r betrifft die Gewinnung von p-Xylol aus Gemischen mit m-Xylol oder m-Xylol und o-Xylol, die auch noch andere Stoffe, insbesondere Homologe, wie Toluol und Äthylbenzol, enthalten können. Diese Gemische werden nach dem Hauptpatent zunächst durch indirekte Kälteübertragung z. B. bis auf Temperaturen von etwa ■—■ 10 bis ■— 45⁰ durch Zuhilfenahme von Kältemaschinen, die solche Temperaturen leicht erreichen lassen, abgekühlt. Anschließend wird die weitere Abkühlung auf direktem Wege, insbesondere in der Weise bewirkt, daß in das Isomerengemisch unter weiterem mittelbaren Wärmeentzug Äthan, Propan, Äthylen, Schwefeldioxyd oder andere Gase mit ähnlichen kalorischen Eigenschaften, beispielsweise andere niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe der Paraffin- und/oder Olefinreihe, die bis 6 C-Atome enthalten können, bei Normaldruck oder erhöhtem Druck eingeleitet werden. Zweckmäßig werden Gase verwendet, deren Verflüssigungstemperatur bei Atmosphärendruck zwischen etwa 20 und etwa — ioö° C liegt. Diese Gase werden, vorteilhaft nach Abstellen der mittelbaren Kühlung, durch Druckverminderung (Entspannen bzw. Abpumpen) adiabatisch verdampft. Hierbei lassen sich Temperaturen bis etwa —^55 bis — 77° 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 Mütterlauge zurückgeblieben sind, voneinander und'bzw. oder von dem ge^

509 698/481

M 16974 IVb/12 ο

gebenenfalls 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

S. z. B. durch gegebenenfalls wiederholte Umkristalli- ■ sationen, die in der gleichen Weise wie die Abtrennung durchgeführt werden können, auf technisch reines p-Xylol aufarbeiten.

Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung

ίο dieses Verfahrens. Sie besteht darin, daß die Ausscheidung des p-Xylols aus seinen Gemischen mit einem oder mehreren Xylol-Isomeren, die auch noch Homologe od. dgl., wie Toluol oder Äthylbenzol, enthalten können, durch Kristallisation des p-Xylols auf kontinuierlichem Wege durchgeführt wird. Vorteilhaft werden dabei die Ausgangsstoffe 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 beispielsweise das Xylol-Isomerengemisch in kontinuierlichem Strom

ag durch mit einer Kältemaschine betriebene Kühler und zur Rückgewinnung der Kälteenergie vorgesehene Kälteaustauscher geleitet, in denen es indirekt auf die Temperatur von etwa —40 bis — 45° C gekühlt wird. Darauf findet z. B. in einem Begasungsturm die Absorption eines geeigneten

Gases statt, das im Gegenstrom zur Flüssigkeit

"·■ durch den Turm geht Vorteilhaft wird ein Gas öder Gasgemisch gewählt, dessen Siedetemperatur unter Atmosphärendruek zwischen etwa —■ 100 und + 40⁰ C liegt, z. B.^: Äthylen, Äthan, Propan, Butan, Schwefeldio'xyd od. dgl. oder passend gewählte Gemische dieser Art. Die bei der Absorption des Gases auftretende Lösungswärme wird durch im Begasungsturm vorgesehene Kühlein.-' richtungen 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 vor-' teilhaft auf Normaldruck oder niedrigeren Druck. Hierbei kühlt sich das Gemisch auf Temperaturen von etwa —65 bis-^—75° C ab, und es scheidet sich das p-Xylol in kristallisierter Form aus. Es kann von dem Gemisch der übrigen Isomeren u. dgl.

in einer z. B. kontinuierlich arbeitenden Trennvorrichtung, z. B. einer gegen Kälteverluste isolierten Zentrifuge, getrennt werden.

Durch die Erfindung wird nicht nur ein gleichmäßiger Betrieb der p-Xylol-Gewinnung erreicht, sondern auch die Übertragung von Kälte auf das abzukühlende Xylolgemisch und deren Rückgewinnung in Kälteaustäuschern auf ein wirtschaftliches Optimum gebracht. Bei der Erfindung können sinngemäß alle Einzelmaßnahnien 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 31, 32 und 5 verbunden sind. Aus dem Ammoniakkühler 6 gelangt das Gemisch mit einer Temperatur von >z. B. etwa ,—-40⁰ C durch die Leitung 51 in den Begasungsturm 8, in dem es durch eine geheignete 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 11, 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 —55° C 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 aufge^- nommen wird. Nichtgelöste, im Äthan eventuell vorhandene Inertgase od. dgl. verlassen das obere Ende des Turmes durch die Leitung 38, an der das Ventil 39 vorgesehen ist. Die beim Lösen des Gases im Xylolgemisch durch eine indirekte Kühlung auftretende Lösungswärme wird im Begasungsturm mittels Kühlschlange 14 kompensiert. Das mit , Äthan beladens technische Xylol tritt aus dem Sumpf der Begasungskolonne 8 durch die Leitung 15, den Kälteaustauscher 16 und die Leitung 47 in den Behälter 17 über, in dem es durch das Entspannungsventil 18 entspannt wird. Das durch Entspannung frei gewordene Gas, z. B. Äthan, wird über die Leitung 19 und die Kälteaustauscher 7 und 11, 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 Äthan beladenen Xylole in Behälter 17 tritt eine starke Abkühlung ein, so daß das Xylolgemisch, das nach der Absorption der Gase beispielsweise eine Temperatur von — 40 ° 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

Ϊ09 698/481

M 16974 IVb/12 ο

dem Behälter 17 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 16 und 4 in den Entgasungsturm 24, in dem das noch gelöst gebliebene Gas ausgetrieben und durch Leitung 25 in den Gasometer 10 zurückgeführt wird.

Die flüssigen Xylolhomologen verlassen den Entgasungsturm 24 durch die Leitung 27. Der Ent-

gasungsturm 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 braucht man die indirekte Kühlung nicht so· tief zu 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 — 10 bis — 30⁰ C auskristallisiert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Abtrennung von p-Xylol aus seinen Gemischen mit m-Xylol und o-Xylol oder m-Xylol nach Patentanmeldung M 15732 IVd/120, 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 man die Abkühlung zuerst auf indirektem und darauf auf direktem Wege vornimmt, zweckmäßig derart, daß man das Gemisch in indirektem Kälteaustausch auf Temperaturen abkühlt, beispielsweise bei Gemischen aus o-Xylol, m-Xylol und p-Xylol auf

— 45 bis —50⁰C bzw. bei Gemischen aus m-Xylol und p-Xylol auf.— 10 bis —30⁰C, bei denen noch keine Feststoffausscheidung erfolgt, und daß die weitere Abkühlung durch zweckmäßig adiabatisches Verdampfen von Gasen vorgenommen wird, die während der indirekten Abkühlung in das Xylolgemisch bei gewöhnlichem oder erhöhtem Druck eingeleitet und darin gelöst wurden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verarbeitung von p-Xylol-, m-Xylol- und o-Xylol-Gemischen auf Temperaturen von mindestens —55° C, vorzugsweise von —62 bis —-68° 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 —28⁰C, zweckmäßig —3,5⁰C, gekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die direkte Kälteerzeugung solche Gase verwendet werden, deren Verflüssigungstemperaturen bei Atmosphärendruck zwischen etwa +,40⁰C und etwa —100⁰C liegen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die direkte Kälteerzeugung paraffinische oder olefinische Kohlenwasserstoffe mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen im Molekül, z. B. Äthan, Propan, Äthylen, Butan, Pentan oder Hexan, verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen