WO2001079381A1 - Verfahren zur gewinnung eines aus benzol und toluol oder toluol und xylol bestehenden aromatenproduktes hoher reinheit aus einem nichtaromaten enthaltenden eng- oder azeotropsiedenden vorprodukt und anlage zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur gewinnung eines aus benzol und toluol oder toluol und xylol bestehenden aromatenproduktes hoher reinheit aus einem nichtaromaten enthaltenden eng- oder azeotropsiedenden vorprodukt und anlage zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2001079381A1
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WO
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column
aromatics
aromatic
section
boiling
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PCT/EP2001/002553
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Inventor
Gerhard Emmrich
Frank Ennenbach
Helmut Gehrke
Original Assignee
Krupp Uhde Gmbh
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G7/00—Distillation of hydrocarbon oils
    • C10G7/08—Azeotropic or extractive distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/141—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column where at least one distillation column contains at least one dividing wall
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • B01D3/146—Multiple effect distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/40—Extractive distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/005—Processes comprising at least two steps in series

Definitions

  • the invention relates to a method for obtaining an existing of benzene and toluene or toluene and xylene
  • the preliminary product is separated by distillation into at least two fractions, one fraction being a aromatic fraction containing high-boiling non-aromatics and the second fraction being an aromatic fraction containing lower-boiling non-aromatics,
  • the two aromatic fractions are fed to a column, the lower-boiling aromatic fraction below the higher-boiling aromatic fraction being fed in and a column section with several theoretical plates being arranged between the charging points,
  • the non-aromatics are separated from the aromatics by extractive distillation using an extracting agent which preferably dissolves the aromatics and are drawn off at the top of the column and the extractant is separated from the aromatics by distillation and is returned to the column.
  • the process known from EP-B 0 708 072, from which the invention is based, is used as a preliminary product for the production of pure benzene and pure toluene from cuts of, for example, reformate, fully hydrogenated pyrolysis gasoline or pressure-refined coke oil.
  • Xylene and high-boiling hydrocarbons are separated off.
  • the preliminary product is separated by distillation in a benzene-rich aromatic fraction and a toluene-rich aromatic fraction, which each contain non-aromatics.
  • the aromatics fractions are fed at different heights to a distillation column in which non-aromatics are stripped out by extractive distillation using a suitable extraction agent and drawn off at the top of the column.
  • a mixture consisting of aromatics and extractant is drawn off at the bottom of the column and fed to a second column in which the aromatics are separated from the extractant.
  • the extractant is returned to the first column.
  • the aromatics can then be separated by distillation in pure benzene and pure toluene.
  • the object of the invention is to further develop the described method in such a way that the energy consumption drops while the yield and purity of the aromatics remain the same. Based on the method described at the beginning, the
  • the object is achieved in that the extractive distillation of non-aromatics and the recovery of the extractant are carried out in a single column which comprises a main column section consisting of two parallel chambers, a reinforcement section above the main column section, an output point below the main column section and a sump with associated sump heating has, wherein
  • the extractant is concentrated in the stripping section, withdrawn from the sump and added again above the reinforcing section,
  • both the reinforcing section above the main column section and the separating section below the main column section each have at least 20 theoretical plates.
  • a smaller number of separation stages is sufficient to separate the aromatic product in pure form from the extractant in the chamber of the main column section closed at the top. This part is dimensioned with about eight theoretical plates.
  • energy savings of around 20 to 30% result with comparable yields and purity of the aromatics product.
  • the plant for carrying out the process according to the invention is constructed more simply than a conventional plant with several columns. This is reflected in the significantly lower investment costs.
  • the liquid flowing out of the two chambers of the main column section on the underside is collected on a collecting tray, discharged to a heater and, after heating, applied to the top of the stripping section. This procedure ensures that both chambers of the main column section are subjected to sufficient stripping steam, regardless of the return flow with which the two sections of the column are operated.
  • thermodynamic conditions in one chamber of the main column section can influence the function of the other chamber. If, for example, the stripping of the non-aromatics is inadequate, some of the non-aromatics inevitably reach the parallel chamber in which the aromatics are separated from the extracting agent, with the steam streams entering both chambers on the underside, and is removed as an impurity with the product stream. With a change in the feed quantity, the composition of the extract, with changes in the operating pressure, the reflux ratio and the like, conditions can arise which, owing to the coupling of the two chambers of the main column section described above, result in a contamination of the aromatics withdrawn as side output by some of the non-aromatics entail.
  • a measuring and control device which connects the chamber closed at the top is assigned to the main column of the column, has a pressure measuring device and a temperature measuring device preferably connected to the lower section of this chamber and, by controlling the chamber pressure in the chamber, regulates the temperature at the temperature measuring point in such a way that the temperature corresponds to a desired value.
  • the regulation according to the invention takes advantage of the fact that the extracting agent used for the extractive distillation, for example N-formylmorpholm, has a substantially higher boiling temperature than the aromatics and non-aromatics to be separated.
  • the temperature measured in the inflow area of the chamber is a measure of the mixture composition in this area. If the temperature measurement deviates from a specified value, this means that the steam flow entering from below does not correspond to the design. A correction is made by changing the pressure level m of the chamber. The chamber pressure is reduced if the temperature measured value is less than the specified value. With the pressure drop, a larger part of the ascending steam flow flows into this chamber, while the partial flow flowing as stripping steam through the other chamber of the main column of the column decreases accordingly. If the measured temperature value is greater than the specified value, the pressure m in the chamber closed at the top is raised, with the result that the steam flow m is weakened into this chamber and the flow through the other chamber is correspondingly increased.
  • Targeted pressure differences between the two chambers can consequently be used to control the steam flow entering the parallel chambers, which can ensure that the non-aromatics in the Main column section are always completely stripped by a sufficient steam flow and do not get into the other chamber in which the aromatics are separated from the extractant.
  • the preliminary product can be separated into the aromatic fractions in different ways.
  • the preliminary product is separated in a dividing wall column which has a column section divided by a dividing wall in the longitudinal direction into a benzene-rich aromatic fraction, a toluene-rich aromatic fraction and a bottom product which contains the higher-boiling hydrocarbons.
  • the preliminary product is fed to a chamber of the column section.
  • the toluene-rich aromatic fraction is drawn off as a side draw from the other chamber.
  • the benzene-rich aromatic fraction is finally removed as the top product.
  • the preliminary product can also be fed to two columns connected in series, with high-boiling hydrocarbons being drawn off as the bottom product in the first column and the overhead product being separated from the first column in the downstream column into a benzene-rich aromatic fraction and toluene-rich aromatic fraction become.
  • pressure-refined coke oven benzene, hydrogenated pyrolysis gasoline or catalytic reformate gasoline can be used as the preliminary product. If the preliminary product still contains residual gases from the production of the preliminary product, for example hydrogen sulfide, ammonia and hydrogen, these gases and volatile components be separated.
  • gases from the production of the preliminary product for example hydrogen sulfide, ammonia and hydrogen, these gases and volatile components be separated.
  • the invention further relates to a system according to claims 9 to 13 for performing the described method. It is explained below using an exemplary embodiment. Show it
  • FIG. 1 is a diagram of a plant for obtaining a high purity aromatic product consisting of benzene and toluene from a low or azeotropic boiling precursor containing non-aromatics
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the system according to the invention.
  • the plant according to the invention comprises a distillation column 1 for separating the preliminary product into a high-boiling and a lower-boiling aromatic fraction, each containing non-aromatics, and a distillation column 2 for an extractive distillation of the aromatic fractions using an extracting agent which preferably dissolves the aromatics.
  • the distillation column 2 for the extractive distillation has a main column section 5 consisting of two parallel chambers 3, 4, a column section working as a reinforcing section 6 for concentrating the non-aromatics discharged at the top above the main column section, and a column section designed as stripping section 7 for recovering the extractant below the column main section 5 and a sump 8 with associated sump heating 9.
  • a Chamber 3 of the main column section 5 is open at the top and bottom, contains internals for improving the exchange of materials and is designed to separate the non-aromatics.
  • This chamber 3 is also referred to below as the task-side chamber.
  • the other chamber 4, hereinafter also referred to as the product-side chamber is closed on the upper side relative to the interior of the column 2 and open on the underside.
  • the product-side chamber 4 also contains internals to improve the exchange of materials and is designed to separate the aromatics from an aromatics / extractant mixture.
  • the feed-side chamber 3 of the main column section 5 has two vertically spaced feed points 10, 11 for the aromatic fractions.
  • the arrangement is such that the lower-boiling aromatic fraction, that is, in the exemplary embodiment, a benzene-rich aromatic fraction, the lower feed point 11 and the heavier-boiling aromatic fraction, in the exemplary embodiment a toluene-rich aromatic fraction, can be fed to the upper feed point 10.
  • a column section with at least 20 theoretical plates is arranged between the feed points 10, 11.
  • a gas-permeable collecting tray 12 is arranged below the main column section 5, the liquid outlet of which is connected to a continuous-flow heater 13 for heating the liquid flowing out of the chambers 3, 4 of the main column section 5.
  • the heated mixture emerging from the continuous-flow heater 13 is the stripping section 7 of the distillation column 2 below the collecting tray 12 fed.
  • the continuous-flow heater 13 is connected to an extractant pressure recirculation device 14, which connects the sump 8 to an extractant feed point above the reinforcing part 6, so that the liquid running off the collecting base 12 is heated in a heat exchange with the extractant withdrawn from the sump 8.
  • heat exchangers 15, which are connected to the extraction agent return device 14, are also arranged in the feed lines for the two aromatic fractions leading to the feed points 10, 11.
  • the product-side chamber 4 is assigned a measuring and control device, not shown, which comprises a pressure measuring device and a temperature measuring device connected to the lower section of the chamber.
  • the chamber pressure prevailing in the chamber 4 is controlled so that the temperature measuring point corresponds to a preset value.
  • distillation column 2 is operated in the vacuum range.
  • a vacuum pump 16 is provided for setting the pressure and for extracting inert gases and non-condensable components.
  • the measuring and control device described contributes to the fact that defined flow conditions occur in the two chambers 3, 4.
  • the distillation column 1 is designed as a dividing wall column for separating the preliminary product. It has a column section divided in the longitudinal direction by a dividing wall 17.
  • the feed line 18 for the preliminary product is connected to a first chamber. mer of the column section connected.
  • a side draw 19 for the toluene-rich aromatic fraction is connected to the other chamber.
  • the benzene-rich aromatic fraction is drawn off at the top of column 2.
  • the bottom product contains xylene and high-boiling hydrocarbons.
  • the system shown in Fig. 1 comprises only two columns 1, 2 and is characterized by a very simple structure and a small footprint. There are considerable advantages in terms of investment costs. In addition, the energy requirement of such a system is significantly lower than the energy requirement of a system designed according to the prior art with several columns.
  • the preliminary product is separated by two m rows of columns 1, 1 'm, the aromatic fractions.
  • first column 1 ' high-boiling hydrocarbons C 8 + are taken off as the bottom product.
  • the top product from the first column 1 ' is then separated in the downstream column 1 m from a benzene-rich aromatic fraction and a toluene-rich aromatic fraction.
  • the extractive distillation of non-aromatics and the recovery of the extractant are carried out according to the invention in a single column 2.
  • the extractant is concentrated in the stripping point 7 of the column 2, withdrawn from the sump 8 and added again above the reinforcing section 6.
  • a benzene-rich aromatic fraction obtained from the preliminary product and a toluene-rich aromatic fraction likewise obtained from the preliminary product become the fed to the side chamber 3 of the column 2, the lower-boiling aromatic fraction below the higher-boiling aromatic fraction being fed in and a column section with several theoretical plates being arranged between the feed points 10, 11.
  • the non-aromatics are stripped from the extractant-containing liquid and concentrated in the reinforcement part 6 on the top.
  • the aromatics product with a non-aromatics content of less than 3000 ppm, preferably with an aromatics content of 500 to 1500, is produced from the product-side chamber 4 of the column main section 5, which is closed on the top side from the interior of the column 2 and is designed as a reinforcing section with several theoretical plates ppm deducted.
  • the aromatic mixture can be separated by a conventional distillation in pure toluene and pure benzene.
  • the method according to the invention can also be used to obtain pure toluene and pure xylene.
  • a section of a catalytic reformate gasoline can be used to produce pure xylene and pure toluene.
  • the columns On the feed side, the columns are fed with a benzene-rich aromatic fraction (C 3 cut) and a toluene-rich (C 7 cut). Both aromatic fractions contain non-aromatics.
  • Table 1 summarizes the amounts used, the compositions of the two aromatic fractions and the yield of benzene and toluene.
  • Table 2 shows the performance for the column heaters.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Aromatenproduktes hoher Reinheit aus einem Nichtaromaten enthaltenden eng- oder azeotropsiedenden Vorprodukt. Das Vorprodukt wird destillativ in eine höher siedende und eine niedriger siedende, jeweils Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion getrennt. Die beiden Aromatenfraktionen werden einer Kolonne (2) zugeführt, wobei die leichter siedende Aromatenfraktion unterhalb der schwerer siedenden Aromatenfraktion aufgegeben wird. Die Nichtaromaten werden unter Verwendung eines die Aromaten bevorzugt lösenden Extraktionsmittels durch Extraktivdestillation von den Aromaten getrennt und am Kopf der Kolonne (2) abgezogen. Erfindungsgemäß wird die Extraktivdestillation von Nichtaromaten und die Rückgewinnung des Extraktionsmittels in einer einzigen Kolonne durchgeführt, die einen aus zwei parallelen Kammern (3, 4) bestehenden Kolonnenhauptabschnitt (5), einen Verstärkungsteil (6) oberhalb des Kolonnenhauptabschnittes, einen Abtriebsteil (7) unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes und einen Sumpf (8) mit zugeordneter Sumpfbeheizung (9) aufweist. Die beiden Aromatenfraktionen werden an separaten Aufgabenstellen (10, 11) einer unterseitig sowie oberseitig offenen Kammer (3) des Kolonnenhauptabschnittes (5) zugeführt. Aus der anderen Kammer (4) des Kolonnenhauptabschnittes, welche oberseitig gegenüber dem Innenraum der Kolonne (2) geschlossen ist, wird das Aromatenprodukt mit einem Nichtaromatengehalt von weniger als 3000 ppm abgezogen.

Description

"Verfahren zur Gewinnung eines aus Benzol und Toluol oder Toluol und Xylol bestehenden Aromatenproduktes hoher Reinheit aus einem Nichtaromaten enthaltenden eng- oder azeotropsiedenden Vorprodukt und Anlage zur Durchführung des Verfahrens"
Beschreibung :
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines aus Benzol und Toluol oder Toluol und Xylol bestehenden
Aromatenproduktes hoher Reinheit aus einem Nichtaromaten enthaltenden eng- oder azeotropsiedenden Vorprodukt bei dem
das Vorprodukt destillativ in mindestens zwei Frak- tionen getrennt wird, wobei eine Fraktion eine hoher siedende Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion ist und die zweite Fraktion eine niedriger siedende Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion ist,
die beiden Aromatenfraktionen einer Kolonne zugeführt werden, wobei die leichter siedende Aromatenfraktion unterhalb der schwerer siedenden Aromatenfraktion aufgegeben wird und zwischen den Aufgabe- stellen ein Kolonnenabschnitt mit mehreren theoretischen Trennstufen angeordnet ist,
die Nichtaromaten unter Verwendung eines die Aromaten bevorzugt losenden Extraktionsmittels durch Extraktivdestillation von den Aromaten getrennt und am Kopf der Kolonne abgezogen werden und das Extraktionsmittel von den Aromaten destillativ getrennt und in die Kolonne zurückgeführt wird.
Das aus EP-B 0 708 072 bekannte Verfahren, von dem die Er- findung ausgeht, dient zur Herstellung von reinem Benzol und reinem Toluol aus Schnitten von zum Beispiel Reformat, vollhydriertem Pyrolysebenzin oder druckraffiniertem Koke- reibenzol als Vorprodukt. Xylol und hoher siedende Kohlenwassersto fe werden abgetrennt . Ferner wird das Vorprodukt destillativ aufgetrennt m eine benzolreiche Aromatenfraktion und eine toluolreiche Aromatenfraktion, die jeweils Nichtaromaten enthalten. Die Aromatenfraktionen werden auf unterschiedlicher Hohe einer Destillationskolonne zugeführt, in der durch Extraktivdestillation unter Verwendung eines geeigneten Extraktionsmittels Nichtaromaten ausge- strippt und am Kopf der Kolonne abgezogen werden. Ein aus Aromaten und Extraktionsmittel bestehendes Gemisch wird am Sumpf der Kolonne abgezogen und einer zweiten Kolonne zugeführt, in der die Aromaten von dem Extraktionsmittel ge- trennt werden. Das Extraktionsmittel wird m die erste Kolonne zurückgeführt. Die Aromaten können anschließend destillativ m reines Benzol und reines Toluol aufgetrennt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das beschriebene Verfahren so weiterzuentwickeln, dass der Energieverbrauch bei gleichbleibender Ausbeute und Reinheit der Aromaten sinkt . Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird die
Aufgabe erfmdungsgemaß dadurch gelost, dass die Extraktiv- destillation von Nichtaromaten und die Ruckgewinnung des Extraktionsmittels in einer einzigen Kolonne durchgeführt werden, die einen aus zwei parallelen Kammern bestehenden Kolonnenhauptabschnitt, einen Verstarkungsteil oberhalb des Kolonnenhauptabschmttes, einen Abtriebstell unterhalb des Kolonnenhauptabschmttes und einen Sumpf mit zugeordneter Sumpfbeheizung aufweist, wobei
das Extraktionsmittel im Abtriebsteil aufkonzentriert, aus dem Sumpf abgezogen und oberhalb des Verstarkungsteils wieder aufgegeben wird,
- die beiden Aromatenfraktionen an separaten Aufgabestellen einer unterseitig sowie oberseitig offenen Kammer des Kolonnenhauptabschmttes zugeführt werden,
- die Nichtaromaten aus der extraktionsmittelhal - tigen Flüssigkeit ausgestrippt sowie im oberseitigen Verstarkungsteil aufkonzentriert werden und
aus der anderen Kammer des Kolonnenhauptab- Schnittes, welche oberseitig gegenüber dem Innenraum der Kolonne geschlossen und als Verstarkungsteil mit mehreren theoretischen Trennstufen aufgelegt ist, das Aromatenprodukt mit einem Nichtaro- matengehalt von weniger als 3000 ppm abgezogen wird. Das erfindungsgemaße Verfahren ermöglicht es, hochreine Aromaten mit einem Gehalt an Nichtaromaten von weniger als 3000 ppm, vorzugsweise weniger als 1000 ppm, herzustellen. Dazu tragt bei, dass die leichtere Aromatenfraktion unter- halb der schwereren Aromatenfraktion der Kolonne aufgegeben wird. Dampfe aus leichteren Nichtaromaten strippen zusammen mit Aromatendampfen, die schwereren Nichtaromaten zum Kopf der Kolonne. Der Kolonnenabschnitt zwischen den Aufgabe- steilen sollte Einbauten, zum Beispiel m Form von Struk- turpackungen, aufweisen, die mindestens 20 theoretische Trennstufen bilden. Als zweckmäßig erweist es sich ferner, wenn sowohl der Verstarkungsteil oberhalb des Kolonnenhauptabschmttes als auch der Abtπebsteil unterhalb des Kolonnenhauptabschmttes jeweils mindestens 20 theoretische Trennstufen aufweist. Zur Abtrennung des Aromatenproduktes m reiner Form von dem Extraktionsmittel m der oberseitig geschlossenen Kammer des Kolonnenhauptabschmttes ist eine kleinere Zahl von Trennstufen ausreichend. Dieser Teil ist mit etwa acht theoretischen Trennstufen bemessen. Im Ver- gleich zu einer Anlage, die eine konventionelle Kolonne zur Extraktivdestillation und eine nachgeschaltete Kolonne zur Trennung von Aromaten und Extraktionsmittel aufweist, ergibt sich eine Energieersparms von etwa 20 bis 30 % bei vergleichbaren Ausbeuten und Reinheit des Aromaten- produktes. Die Anlage zur Durchfuhrung des erfmdungs- gemaßen Verfahrens ist einfacher aufgebaut als eine konventionelle, mit mehreren Kolonnen ausgebildete Anlage. Das schlagt sich m deutlich niedrigeren Investitionskosten nieder . Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens wird die aus den beiden Kammern des Kolonnenhauptabschnittes unterseitig ablaufende Flüssigkeit auf einem Fangboden gesammelt, zu einem Erhitzer abgeleitet und nach einer Erhitzung an der Oberseite des Abtriebsteils aufgegeben. Bei dieser Verfahrensfuhrung ist sichergestellt, dass beide Kammern des Kolonnenhauptabschnittes ausreichend mit Strippdampf beaufschlagt werden, und zwar unabhängig davon, mit welchen Rucklauf erhältnissen die beiden Abschnitte der Kolonne betrieben werden.
Die thermodynamischen Verhaltnisse in einer Kammer des Kolonnenhauptabschnittes können die Funktion der anderen Kammer beeinflussen. Ist beispielsweise die Strippung der Nichtaromaten unzureichend, so gelangt ein Teil der Nichtaromaten zwangsläufig mit den unterseitig in beide Kammern eintretenden Dampfstromen auch in die parallele Kammer, in der die Aromaten von dem Extraktionsmittel getrennt werden, und wird als Verunreinigung mit dem Produktstrom abgezogen. Bei einer Änderung der Aufgabemenge, der Zusammensetzung des Extraktes, bei Änderungen des Betriebsdruckes, des Rucklaufverhaltnisses und dergleichen, können sich Zustande einstellen, die aufgrund der beschriebenen Kopplung der beiden Kammern des Kolonnenhauptabschmttes eine Verunrei- nigung der als Seitenabtrieb abgezogenen Aromaten durch einen Teil der Nichtaromaten nach sich ziehen. Eine betriebssichere Fahrweise, bei der ein Aromatenprodukt mit einer stets gleichbleibenden hohen Reinheit gewährleistet werden kann, ist möglich, wenn gemäß einer bevorzugten Aus- fuhrung der Erfindung eine Mess- und Regeleinrichtung vorgesehen wird, die der oberseitig geschlossenen Kammer des Kolonnenhauptabschmttes zugeordnet ist, eine Druck- messeinrichtung und eine vorzugsweise an dem unteren Abschnitt dieser Kammer angeschlossene Temperaturmesseinrichtung aufweist und durch Steuerung des m der Kammer herrschenden Kammerdrucks die Temperatur an der Temperaturmessstelle so regelt, dass die Temperatur einem Sollwert entspricht. Die erfmdungsgemaße Regelung nutzt aus, dass das zur Extraktivdestillation eingesetzte Extraktions- mittel, zum Beispiel N-Formylmorpholm, eine wesentlich höhere Siedetemperatur als die zu trennenden Aromaten und Nichtaromaten besitzt. Die im Einstrombereich der Kammer gemessene Temperatur ist ein Maß für die Gemischzusammensetzung m diesem Bereich. Weicht der Temperaturmesswert von einem Vorgabewert ab, so bedeutet dies, dass der unter- seitig eintretende Dampfstrom nicht der Auslegung entspricht. Eine Korrektur wird durch Änderung des Druckniveaus m der Kammer vorgenommen. Ist der Temperaturmesswert kleiner als der Vorgabewert, so wird der Kammerdruck reduziert. Mit der Druckabsenkung strömt ein größerer Teil des aufsteigenden Dampfstromes m diese Kammer ein, wahrend der als Strippdampf die andere Kammer des Kolonnenhauptabschmttes durchströmende Teilstro sich entsprechend vermindert. Ist der Temperaturmesswert großer als der Vorgabewert, wird der Druck m der oberseitig geschlossenen Kammer angehoben mit der Folge, dass die DampfStrömung m diese Kammer hinein abgeschwächt und die Durchstromung der anderen Kammer entsprechend verstärkt wird. Gezielt eingestellte Druckdifferenzen zwischen den beiden Kammern können folglich zur Steuerung der m die parallel geschalteten Kammern eintretenden DampfStrömung genutzt werden, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Nichtaromaten im Kolonnenhauptabschnitt stets durch einen ausreichenden Dampfstrom vollständig gestrippt werden und nicht in die andere Kammer gelangen, in der die Aromaten von dem Extraktionsmittel getrennt werden.
Die Trennung des Vorproduktes in die Aromatenfraktionen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Vorprodukt in einer Trennwandkolonne, die einen durch eine Trennwand in Längsrichtung unterteilten Kolonnenabschnitt aufweist, in eine benzolreiche Aromatenfraktion, eine toluolreiche Aromatenfraktion und ein Sumpfprodukt, welches die hoher siedenden Kohlenwasserstoffe enthalt, getrennt. Das Vorprodukt wird einer Kammer des Kolonnenabschnittes zugeführt. Aus der anderen Kammer wird die toluolreiche Aromatenfraktion als Seitenabzug abgezogen. Die benzolreiche Aromatenfraktion wird schließlich als Kopfprodukt abgeführt. Anstelle der Verwendung einer Trennwandkolonne kann das Vorprodukt auch zwei in Reihe geschalteten Kolonnen zugeführt werden, wobei in der ersten Kolonne schwer siedende Kohlenwasserstoffe als Sumpfprodukt abgezogen werden und das Kopf- produkt aus der ersten Kolonne in der nachgeschalteten Kolonne in eine benzolreiche Aromatenfraktion und toluolreiche Aromatenfraktion aufgetrennt werden.
Als Vorprodukt können beispielsweise druckraffiniertes Kokereibenzol, hydriertes Pyrolysebenzin oder katalytisches Reformatbenzin eingesetzt werden. Sofern das Vorprodukt noch Restgase aus der Herstellung des Vorproduktes, zum Beispiel Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Wasserstoff enthalt, müssen diese Gase und leichtfluchtige Bestandteile abgetrennt werden. Man spricht hier von einer Stabilisierung des Vorproduktes .
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anlage gemäß den Patentansprüchen 9 bis 13 zur Durchfuhrung des beschriebenen Verfahrens. Sie wird im Folgenden anhand eines Aus- fuhrungsbeispiels erläutert. Es zeigen
Fig. 1 das Schema einer Anlage zur Gewinnung eines aus Benzol und Toluol bestehenden Aromatenproduktes hoher Reinheit aus einem Nichtaromaten enthaltenen eng- oder azeotropsiedenden Vorprodukt,
Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung der erfmdungsgemaßen Anlage.
Die erfmdungsgemaße Anlage umfasst eine Destillationskolonne 1 zur Trennung des Vorproduktes in eine hoher siedende und eine niedriger siedende, jeweils Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion und eine Destillationskolonne 2 für eine Extraktivdestillation der Aromatenfraktionen unter Verwendung eines die Aromaten bevorzugt losenden Extraktionsmittels. Die Destillationskolonne 2 für die Extraktivdestillation weist einen aus zwei parallelen Kammern 3, 4 bestehenden Kolonnenhauptabschnitt 5, einen als Verstarkungsteil 6 arbeitenden Kolonnenabschnitt zur Aufkon- zentrierung der kopfseitig abgeführten Nichtaromaten oberhalb des Kolonnenhauptabschmttes, einen als Abtriebsteil 7 ausgelegten Kolonnenabschnitt zur Ruckgewinnung des Extrak- tionsmittels unterhalb des Kolonnenhauptabschmttes 5 sowie einen Sumpf 8 mit zugeordneter Sumpfbeheizung 9 auf. Eine Kammer 3 des Kolonnenhauptabschnittes 5 ist oberseitig und unterseitig offen, enthalt Einbauten zur Verbesserung des Stoffaustausches und ist zur Abtrennung der Nichtaromaten ausgelegt. Diese Kammer 3 wird im Folgenden auch als auf- gabeseitige Kammer bezeichnet. Die andere Kammer 4, im Folgenden auch als produktseitige Kammer bezeichnet, ist oberseitig gegenüber dem Innenraum der Kolonne 2 geschlossen und unterseitig offen. Auch die produktseitige Kammer 4 enthalt Einbauten zur Verbesserung des Stoffaustausches und ist zur Abtrennung der Aromaten aus einem Aromaten/ Extraktionsmittelgemisch ausgelegt .
Die aufgabeseitige Kammer 3 des Kolonnenhauptabschmttes 5 weist zwei vertikal voneinander beabstandete Aufgabestellen 10, 11 für die Aromatenfraktionen auf. Die Anordnung ist so getroffen, dass die leichter siedende Aromatenfraktion, im Ausführungsbeispiel also eine benzolreiche Aromatenfraktion, der unteren Aufgabestelle 11 und die schwerer siedende Aromatenfraktion, im Ausfuhrungsbeispiel eine toluol- reiche Aromatenfraktion, der oberen Aufgabestelle 10 zufuhrbar ist. Zwischen den Aufgabestellen 10, 11 ist eine Kolonnenabschnitt mit mindestens 20 theoretischen Trennstufen angeordnet .
Unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes 5 ist ein gasdurchlässiger Fangboden 12 angeordnet, dessen Flussigkeitsablauf an einen Durchlauferhitzer 13 zur Beheizung der aus den Kammern 3, 4 des Kolonnenhauptabschnittes 5 ablaufenden Flüssigkeit angeschlossen ist. Das aus dem Durchlaufer- hitzer 13 austretende erhitzte Gemisch ist unterhalb des Fangbodens 12 dem Abtriebsteil 7 der Destillationskolonne 2 zuführbar. Der Durchlauferhitzer 13 ist an eine Extrak- tionsmittelruckfuhreinrichtung 14 angeschlossen, die den Sumpf 8 mit einer Extraktionsmittelaufgabestelle oberhalb des Verstärkungsteils 6 verbindet, so dass die Erhitzung der von dem Fangboden 12 ablaufenden Flüssigkeit im Wärmeaustausch mit dem aus dem Sumpf 8 abgezogenen Extraktions- mittel erfolgt. Ferner sind m den zu den Aufgabestellen 10, 11 fuhrenden Zuführleitungen für die beiden Aromatenfraktionen ebenfalls Wärmeaustauscher 15 angeordnet, die an die Extraktionsmittelruckfuhreinrichtung 14 angeschlossen sind.
Der produktseitigen Kammer 4 ist eine nicht dargestellte Mess- und Regeleinrichtung zugeordnet, die eine Druckmess- einrichtung und eine an den unteren Abschnitt der Kammer angeschlossene Temperaturmesseinrichtung umfasst . Der in der Kammer 4 herrschende Kammerdruck wird so gesteuert, dass die Temperaturmessstelle einem Vorgabewert entspricht. Im Ausfuhrungsbeispiel wird die Destillationskolonne 2 im Unterdruckbereich betrieben. Zur Druckeinstellung und zum Absaugen von Inertgasen und nicht kondensierbaren Anteilen ist eine Vakuumpumpe 16 vorgesehen. Die beschriebene Mess- und Regeleinrichtung tragt dazu bei, dass sich in den beiden Kammern 3, 4 definierte Stromungsverhaltnisse ein- stellen.
Im Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 1 ist die Destillationskolonne 1 zur Trennung des Vorproduktes als Trennwandkolonne ausgebildet. Sie weist einen durch eine Trennwand 17 in Längsrichtung unterteilten Kolonnenabschnitt auf. Die Zufuhrleitung 18 für das Vorprodukt ist an eine erste Kam- mer des Kolonnenabschnittes angeschlossen. An die andere Kammer ist ein Seitenabzug 19 für die toluolreiche Aromatenfraktion angeschlossen. Am Kopf der Kolonne 2 wird die benzolreiche Aromatenfraktion abgezogen. Das Sumpfprodukt enthalt Xylol und hoher siedende Kohlenwasserstoffe. Die in Fig. 1 dargestellte Anlage umfasst lediglich zwei Kolonnen 1, 2 und zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau und einen geringen Platzbedarf aus. Es ergeben sich beachtliche Vorteile m Bezug auf die Investitionskosten. Daneben ist der Energiebedarf einer solchen Anlage wesentlich kleiner als der Energiebedarf einer nach dem Stand der Technik mit mehreren Kolonnen ausgebildeten Anlage.
Bei der m Fig. 2 dargestellten Anlage wird das Vorprodukt durch zwei m Reihe geschaltete Kolonnen 1, 1' m die Aromatenfraktionen aufgetrennt. In der ersten Kolonne 1' werden schwer siedende Kohlenwasserstoffe C8+ als Sumpfprodukt abgezogen. Das Kopfprodukt aus der ersten Kolonne 1' wird dann m der nachgeschalteten Kolonne 1 m eine benzolreiche Aromatenfraktion und eine toluolreiche Aromatenfraktion aufgetrennt .
Bei den m den Figuren dargestellten Anlagen wird die Extraktivdestillation von Nichtaromaten und die Ruckge- wmnung des Extraktionsmittels erfmdungsgemaß in einer einzigen Kolonne 2 durchgeführt. Das Extraktionsmittel wird im Abtriebstell 7 der Kolonne 2 aufkonzentriert , aus dem Sumpf 8 abgezogen und oberhalb des Verstarkungsteils 6 wieder aufgegeben. Eine aus dem Vorprodukt gewonnene benzol- reiche Aromatenfraktion sowie eine ebenfalls aus dem Vorprodukt gewonnene toluolreiche Aromatenfraktion wird der aufgabenseitigen Kammer 3 der Kolonne 2 zugeführt, wobei die leichter siedende Aromatenfraktion unterhalb der schwerer siedenden Aromatenfraktion aufgegeben wird und zwischen den Aufgabestellen 10, 11 ein Kolonnenabschnitt mit mehreren theoretischen Trennstufen angeordnet ist. Die Nichtaromaten werden aus der extraktionsmittelhaltigen Flüssigkeit ausgestrippt sowie im oberseitigen Verstarkungsteil 6 aufkonzentriert . Aus der produktseitigen Kammer 4 des Kolonnenhauptabschmttes 5, die oberseitig gegenüber dem Innenraum der Kolonne 2 geschlossen und als Verstarkungsteil mit mehreren theoretischen Trennstufen ausgelegt ist, wird das Aromatenprodukt mit einem Nichtaromatengehalt von weniger als 3000 ppm, vorzugsweise mit einem Aromaten- gehalt von 500 bis 1500 ppm abgezogen. Das Aromatengemisch kann durch eine konventionelle Destillation m reines Toluol und reines Benzol aufgetrennt werden.
Anstelle der beschriebenen Gewinnung von reinem Benzol und reinem Toluol aus einem Vorprodukt, zum Beispiel einem druckraffinierten Kokereibenzol oder einem vollhydrierten Pyrolysebenzin, kann das erfmdungsgemaße Verfahren auch zur Gewinnung von reinem Toluol und reinem Xylol eingesetzt werden. Zur Herstellung von reinem Xylol und reinem Toluol kann beispielsweise ein Schnitt eines katalytischen Refor- matbenzins verwendet werden.
Vergleichsversuche
Im Folgenden wird die nach dem erf dungsgemaßen Verfahren betriebene Kolonne für die Extraktivdestillation mit einer konventionellen Extraktivdestillation mit zwei, durch einen Extraktionsmittelkreislauf verbundenen Kolonnen verglichen. Aufgabeseitig wird den Kolonnen eine benzolreiche Aromatenfraktion (C3-Schnιtt) und eine toluolreiche (C7-Schmtt) zugeführt. Beide Aromatenfraktionen enthalten Nichtaromaten. In der Tabelle 1 sind die Einsatzmengen, die Zusammensetzungen der beiden Aromatenfraktionen sowie die Ausbeute an Benzol und Toluol zusammengefasst . In der Tabelle 2 sind die Leistungen für die Kolonnenheizungen, gegenübergestellt. Einer vergleichenden Betrachtung der Tabellen 1 und 2 entnimmt man, dass bei gleichbleibender Benzol- und Tolu- olausbeute die Verdampferleistung Betrieb der erf dungs- gemaßen Kolonne gegenüber einer nach dem Stand der Technik ausgeführten Anlage zur Extraktivdestillation um 2679 KW sinkt, was einer Einsparung von ca. 34 % entspricht.
Tab. 1 Einsatzmengen und Zusammensetzungen
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Tab. 2 Leistungsbedarf
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Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Gewinnung eines aus Benzol oder Toluol oder Toluol und Xylol bestehenden Aromatenproduktes hoher Reinheit aus einem Nichtaromaten enthaltenden eng- oder azeotropsiedenden Vorprodukt, bei dem
das Vorprodukt destillativ in mindestens zwei Fraktionen getrennt wird, wobei eine Fraktion eine höher siedende Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion ist und die zweite Fraktion eine niedriger siedende Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion ist,
- die beiden Aromatenfraktionen einer Kolonne zugeführt werden, wobei die leichter siedende Aromatenfraktion unterhalb der schwerer siedenden Aromatenfraktion aufgegeben wird und zwischen den Aufgabestellen ein Kolonnenabschnitt mit mehreren theoretischen Trennstufen angeordnet ist,
die Nichtaromaten unter Verwendung eines die Aromaten bevorzugt losenden Extraktionsmittels durch Extraktivdestillation von den Aromaten getrennt und am Kopf der Kolonne abgezogen werden und
das Extraktionsmittel von den Aromaten destillativ getrennt und in die Kolonne zurückgeführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Extraktivdestillation von Nichtaromaten und die Ruckgewinnung des Extraktionsmittels in einer einzigen Kolonne durchgeführt werden, die einen aus zwei parallelen Kammern bestehenden Kolonnenhauptabschnitt, einen Verstarkungsteil oberhalb des Kolonnenhauptabschnittes, einen Abtriebsteil unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes und einen Sumpf mit zugeordneter Sumpfbeheizung aufweist, wobei
- das Extraktionsmittel im Abtriebsteil aufkonzentriert, aus dem Sumpf abgezogen und oberhalb des Verstarkungsteils wieder aufgegeben wird,
die beiden Aromatenfraktionen an separaten Aufga- bestellen einer unterseitig sowie oberseitig offenen Kammer des Kolonnenhauptabschnittes zugeführt werden,
die Nichtaromaten aus der extraktionsmittelhal- tigen Flüssigkeit ausgestrippt sowie im oberseitigen Verstarkungsteil aufkonzentriert werden und
aus der anderen Kammer des Kolonnenhauptabschmttes, welche oberseitig gegenüber dem Innenraum der Kolonne geschlossen und als Verstarkungsteil mit mehreren theoretischen Trennstufen aufgelegt ist, das Aromatenprodukt mit einem Nichtaromatengehalt von weniger als 3000 ppm abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den beiden Kammern des Kolonnenhauptabschnittes unterseitig ablaufende Flüssigkeit auf einem Fangboden gesammelt, zu einem Erhitzer abgeleitet und nach einer Erhitzung an der Oberseite des Abtriebsteils aufgegeben wird.
3. Verf hren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der gegenüber dem Kolon- neninnenraum oberseitig geschlossenen Kammer gemessen und durch Steuerung des in dieser Kammer herrschenden Kammerdruckes so geregelt wird, dass die Temperatur einem Sollwert entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessung in einem unteren Abschnitt dieser Kammer erfolgt .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolonnenabschnitt zwischen den
Aufgabestellen für die beiden Aromatenfraktionen Einbauten mit mindestens 10 theoretischen Trennstufen aufweist.
6. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt in einer Trennwandkolonne, die einen durch eine Trennwand in Längsrichtung unterteilten Kolonnenabschnitt aufweist, in eine benzol- reiche Aromatenfraktion, eine toluolreiche Aromatenfraktion und ein hohersiedende Kohlenwasserstoffe enthaltendes Sumpfprodukt getrennt wird, wobei das Vorprodukt einer Kammer des Kolonnenabschnittes zugeführt wird, aus der anderen Kammer die toluolreiche Aromatenfraktion als Seitenabzug abgezogen wird und die benzolreiche Aromatenfraktion als Kopfprodukt abgezogen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt zwei m Reihe geschalteten Kolonnen zugeführt wird, wobei in der ersten Kolonne schwersiedende Kohlenwasserstoffe als Sumpfprodukt abgezogen werden und das Kopfprodukt aus der ersten Kolonne in der nachgeschalteten Kolonne in eine benzolreiche Aromatenfraktion und eine toluolreiche Aromatenfraktion aufgetrennt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorprodukt druckraffiniertes Kokereibenzol, hydriertes Pyrolysebenzin oder katalytisches Re- formatbenzin eingesetzt wird.
9. Anlage zur Gewinnung eines aus Benzol und Toluol oder Toluol und Xylol bestehenden Aromatenproduktes hoher Reinheit aus einem Nichtaromaten enthaltenden eng- oder azeotropsiedenden Vorprodukt mit
einer Destillationskolonne (1) zur Trennung des Vor- Produktes in eine hoher siedende und eine niedriger siedende, jeweils Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion, einer Destillationskolonne (2) für eine Extraktivdestillation der Aromatenfraktionen unter Verwendung eines die Aromaten bevorzugt losenden Extraktions- mittels,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Destillationskolonne (2) für die Extraktivdestillation einen aus zwei parallelen Kammern (3, 4) bestehenden Kolonnenhauptabschnitt (5), einen als Verstarkungsteil (6) ar- beitenden Kolonnenabschnitt zur Aufkonzentrierung der kopfseitig abgeführten Nichtaromaten oberhalb des Kolonnenhauptabschnittes (5) , einen als Abtriebsteil (7) ausgelegten Kolonnenabschnitt zur Rückgewinnung des Extraktions- mittels unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes (5) und einen Sumpf (8) mit zugeordneter Sumpfbeheizung (9) aufweist ,
wobei eine Kammer (3) des Kolonnenabschnittes (5) oberseitig und unterseitig offen ist, Einbauten zur Verbesserung des Stoffaustausches enthalt und zur Abtrennung der Nichtaromaten ausgelegt ist und
wobei die andere Kammer (4) oberseitig gegenüber dem Innenraum der Kolonne (2) geschlossen und unterseitig offen ist, Einbauten zur Verbesserung des Stoffaustausches enthalt und zur Abtrennung der Aromaten aus dem Aromaten/Extraktionsmittelgemisch ausgelegt ist,
dass die oberseitig offene Kammer (3) des Kolonnenhaupt - abschnittes (5) zwei vertikal voneinander beabstandete Aufgabestellen (10, 11) für die Aromatenfraktionen aufweist, wobei die leichter siedende Aromatenfraktion der unteren Aufgabestelle (11) und die schwerer siedende Aromatenfraktion der oberen Aufgabestelle (10) zufuhrbar ist und wobei zwischen den Aufgabestellen (10, 11) ein Kolonnen- abschnitt mit mehreren theoretischen Trennstufen angeordnet ist .
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes (5) ein gasdurch- lassiger Fangboden (12) angeordnet ist, dessen Flussig- keitsablauf einen Durchlauferhitzer (13) zur Beheizung der aus beiden Kammern (3, 4) des Kolonnenhauptabschnittes (5) ablaufenden Flüssigkeit angeschlossen ist, und dass das aus dem Durchlauferhitzer (13) austretende erhitzte Gemisch unterhalb des Fangbodens (12) dem Abtriebsteil (7) der Destillationskolonne (2) zufuhrbar ist.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlauferhitzer (13) an eine Extraktionsmittelruck- fuhreinrichtung (14) angeschlossen ist, die den Sumpf (8) mit einer Extraktionsmittelaufgabestelle oberhalb des Ver- starkungsteils (6) verbindet, und dass die Erhitzung der von dem Fangboden (12) ablaufenden Flüssigkeit im Wärmeaustausch mit dem aus dem Sumpf (8) abgezogenen Extraktions - mittel erfolgt.
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Zufuhrleitungen für die Aromatenfraktionen Wärmeaustauscher (15) angeordnet sind, die an die Extraktionsmit- telruckfuhreinrichtung (14) angeschlossen sind.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Destillationskolonne (1) zur Trennung des Vorproduktes in die Aromatenfraktionen als Trennwandkolonne ausgebildet ist, die einen durch eine Trennwand (17) in Längsrichtung unterteilten Kolonnenabschnitt aufweist, wobei die Zufuhrleitung (18) für das Vorprodukt an eine erste Kammer des Kolonnenabschnittes angeschlossen ist, und wobei an die andere Kammer ein Seitenabzug (19) für eine Aromatenfraktion angeschlossen ist.
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