DE1545318B1

DE1545318B1 - Extraktivdestillationsverfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Aromaten verschiedener Siedelage

Info

Publication number: DE1545318B1
Application number: DE19661545318
Authority: DE
Inventors: Luther Dipl-Ing Guenter; Ludwig Dipl-Ing Juergen; Martin Schulze
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1966-04-01
Filing date: 1966-04-01
Publication date: 1970-05-14
Also published as: BE695567A; US3445537A; GB1138004A; FR1514023A; NL6704639A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Extraktivdestillations- bindung mit einer Flüssig-Flüssig-Extraktion durchverfahren, das zur gleichzeitigen Gewinnung von geführt.

Aromaten verschiedener Siedelage aus Einsatzpro- Die von dem Erfinder durchgeführten Untersuchun-

dukten, die neben diesen Aromaten einen beliebig gen haben nun ergeben, daß der Grund für den

hohen Gehalt an Nichtaromaten aufweisen, eingesetzt 5 erwähnten Aromatengehalt in der Raffinatphase

werden kann. (Paraffinfraktion) in der Tatsache zu sehen ist, daß

Die Anwendung der Extraktivdestillation zur Ge- sich auf den obersten Böden der Extraktivdestillationswinnung von reinen Aromaten aus Gemischen, die kolonne zwei flüssige Schichten bilden, d. h., es treten neben den Aromaten auch nichtaromatische Kohlen- hier solche Konzentrationsverhältnisse auf, daß sich Wasserstoffe enthalten, ist beispielsweise aus der io ein System mit einer Mischungslücke bildet, deutschen Auslegeschrift 1 206 414 bekannt. Bei diesem Das Ziel der Erfindung war es nun, ein Verfahren bekannten Verfahren wird das Einsatzprodukt etwa in zur Extraktivdestillation von Kohlenwasserstoffgeder Mitte einer Extraktivdestillationskolonne auf- mischen zu entwickeln, das die gleichzeitige Gewingegeben und mit einem in der Kolonne von oben nach nung von Aromaten verschiedener Siedelage gestattet unten fließenden, selektiv auf die Aromaten wirkenden 15 und das gleichzeitig das Auftreten eines Systems mit Extraktionsmittel in Berührung gebracht, wobei die einer Mischungslücke in der Extraktivdestillations-Aromaten zusammen mit dem Extraktionsmittel ge- kolonne verhindert. Das angestrebte Verfahren soll meinsam aus dem Sumpf der Kolonne abgezogen und dabei auch zur Aufarbeitung von Einsatzprodukten durch nachgeschaltete Destillation voneinander ge- geeignet sein, deren Nichtaromatengehalt beliebig trennt werden, während gleichzeitig die Nichtaromaten 20 hoch ist, d. h. unter Umständen auch erheblich über in der Extraktivdestillationskolonne verdampfen und 20 Gewichtsprozent liegt, dampfförmig über Kopf derselben abgezogen werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Extraktiv-

Das geschilderte Verfahren hat dank seines einfachen destillationsverfahren zur gleichzeitigen Gewinnung Aufbaus viele Vorzüge gegenüber der Flüssig-Flüssig- von Aromaten verschiedener Siedelage aus Einsatz-Extraktion. Als Beispiele seien genannt: Fortfall von 25 produkten, die neben diesen Aromaten einen beliebig Anlagen zur Rückgewinnung des Extraktionsmittels hohen Gehalt an Nichtaromaten aufweisen, wobei das aus dem Raffinat, Fortfall umfangreicher mechanischer Einsatzprodukt etwa in der Mitte einer Extraktiv-Anlagen, wie einer Vielzahl von Umwälzpumpen und destillationskolonne aufgegeben und mit einem in der ähnlicher Anlagenteile. Ferner wird bei der Extraktiv- Kolonne von oben nach unten fließenden, selektiv auf destillation infolge der angewandten höheren Tempe- 30 die Aromaten wirkenden Extraktionsmittel in Beraturen die Viskosität des Extraktionsmittels stark rührung gebracht wird und wobei die Aromaten zuherabgesetzt, wodurch der Stoffaustausch zwischen dem sammen mit dem Extraktionsmittel aus dem Sumpf Extraktionsmittel und dem zu extrahierenden Produkt der Kolonne abgezogen und durch nachgeschaltete wesentlich verbessert wird. Man erhält daher eine Destillation voneinander getrennt werden, während bessere Beladefähigkeit und kann bei gleicher Leistung 35 gleichzeitig die Nichtaromaten dampfförmig über mit kleineren Extraktionsmittelmengen auskommen. Kopf der Kolonne abgezogen werden. Das erfin-Ebenso können die Dimensionen des Extraktors meist dungsgemäße Verfahren ist dabei dadurch gekennverringert werden. Die letzten beiden Maßnahmen zeichnet, daß die nachfolgenden Verfahrensmerkmale bedingen also gleichfalls eine Kostenersparnis der in Kombination angewandt werden:

^{der F1ÜSSig}-^F1ÜSSig- ⁴⁰ a) daß das verwendete, selektiv auf die Aromaten

Leider hat die Extraktivdestillation aber auch zwei wirkende Extraktionsmittel einen Zusatz von

Nachteüe gegenüber der Flüssig-Flüssig-Extraktion. solchen Aromaten enthalt, die beim beanspruch-

Einmal enthält die Raffinatphase von Extraktivdestil- ^{ten Verfahren mcht} gewonnen werden sollen;

lationsanlagen bisweilen sehr hohe Anteile an Extrakt. 45 b) daß zwei oder mehrere Extraktivdestillations-Zum anderen ist es aufwendig, mit der Extraktiv- kolonnen in Serie hintereinandergeschaltet wer-

destillation Extraktionsproduktschnitte mit größerem den, wobei die nachgeschalteten Extraktivdestilla-

Siedebereich zu gewinnen. tionskolonnen mit einem gegenüber dem Druck

Auf Grund eingehender Untersuchungen hat der der jeweils vorhergehenden Kolonne verminder-

Erfinder festgestellt, daß insbesondere in der Raffinat- 50 ten Druck betrieben werden; phase von Extraktivdestillationen, die zur Trennung _{c) daß} extraktionsmittelseitig eine der Zahl der zu von Aromaten und Nichtaromaten angewandt werden, gewinnenden Aromatenfraktionen entsprechende

auch beim Einsatz von aromatenfreien Extraktions- _{Anzahl von} Abtreiberkolonnen in Serie hinter-

mitteln neben den gewünschten Paraffinen auch Aro- einander geschaltet werden, wobei die Aromaten

maten in der Raffinatphase auftreten können. So 55 (Extrakte) am Kopf oder einige Böden unterhalb wurden beispielsweise bei der Verwendung von Propy- _{des Kopfes und ein} nichtaromatenhaltiges Produkt

lencarbonat als Extraktionsmittel je nach Betriebs- (Raffinat) vom Boden oberhalb des Aufgabebo-

bedingungen m der Raffinatphase Benzolgehalte von _dens abgezogen werden.

10 bis 30 Gewichtsprozent ermittelt. Dieser hohe

Aromatengehalt der Raffinatphase (Paraffinfraktion) 60 Praktisch kann man dabei die unter a) genannte ist, besonders bei geringen Aromatengehalten im Ein- Maßnahme so durchführen, daß man im Extraktionssatzprodukt, gleichbedeutend mit einer unwirtschaftlich mittel solche aus dem Einsatzprodukt stammende niedrigen Ausbeute. Bisher wurde daher in der Praxis hochsiedende Aromaten läßt, die nicht gewonnen die Extraktivdestillation nur für Einsatzprodukte mit werden sollen. Es ist natürlich auch möglich, dem einem Nichtaromatengehalt bis zu etwa 20 Gewichts- 65 Extraktionsmittel andere, nicht zu gewinnende Aroprozent angewandt, da in diesen Fällen die weiter maten zuzusetzen, die nicht aus dem Einsatzprodukt oben beschriebenen Nachteile keine Bedeutung stammen. Beispielsweise kann man bei einer Extraktivhaben, oder die Extraktivdestillation wurde in Ver- destillation, bei der Benzol und Xylol gewonnen

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werden sollen, dem Extraktionsmittel Toluol zusetzen. Es soll schließlich auch noch darauf hingewiseen

Es ist aber auch möglich, in einer Anlage, in der werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht Benzol gewonnen werden soll, dem Extraktionsmittel an ein bestimmtes Extraktionsmittel gebunden ist, Xylol oder C₉-Aromaten zuzusetzen, welche in diesem sofern dieses Mittel eine für die Abtrennung der Fall beispielsweise nicht gewonnen werden sollen. 5 Aromaten ausreichende Selektivität aufweist. Die Menge der dem Extraktionsmittel zugesetzten Durch das nachfolgende Verfahrensbeispiel soll

Aromaten kann dabei bis zu 20 Volumprozent, be- schließlich das erfindungsgemäße Verfahren an Hand zogen auf das Extraktionsmittel, betragen. Die Menge des in der Abbildung dargestellten Fließschemas des Aromatenzusatzes zum Extraktionsmittel hängt noch weiter verdeutlicht werden. In diesem Fließauch davon ab, bei welchem Druck die Extraktiv- io schema sind jedoch alle Nebeneinrichtungen, die für destillation durchgeführt wird. Es gilt dabei die den Verfahrensablauf nur von untergeordneter BeRegel, daß bei erhöhtem Druck (Überdruck) dieser deutung sind, wie Kocher, Kühler, Wärmeaustauscher, Zusatz entsprechend verringert werden kann. Pumpen, Ventile usw., weggelassen worden, um den

Die Erhöhung des Arbeitsdruckes der ersten Verfahrensablauf so übersichtlich wie möglich darzu-Extraktivdestillationskolonne bewirkt dabei eine Er- 15 stellen.

höhung der Löslichkeit der Nichtaromaten im Extrak- Als Einsatzprodukt werden 1000 kg eines Kohlen-

tionsmittel. Durch diese Maßnahme wird zwar die Wasserstoffgemisches verwendet, welches folgende Selektivität des Extraktionsmittels etwas verschlech- Zusammensetzung hat: tert. Die dabei entstehenden Nachteile können jedoch

dadurch ausgeglichen werden, daß das Extraktions- 20 ⁵⁰° ^kS Nichtaromaten,

mittel-Nichtaromaten-Gemisch in einer nachgeschal- 290 kg Benzol,

teten Extraktivdestillation, die bei niedrigerem Druck 140 kg Toluol,

(Normaldruck oder Unterdruck) betrieben wird, von 70 w Xylol

den besonders schwierig zu entfernenden Nichtaromaten befreit wird. Die erfindungsgemäße Arbeits- 25 Als Extraktionsmittel werden 3150 kg Propylenweise ist jedoch nicht an die Anwendung von Über- carbonat eingesetzt, denen 350 kg C₉-Aromaten zudruck gebunden. gemischt wurden, so daß die Gesamtmenge des um-

Gemäß dem Verfahrensmerkmal c) erfolgt dabei die laufenden Extraktionsmittels 3500 kg beträgt. Gewinnung der einzelnen Extraktprodukte in je einer Das Einsatzprodukt wird dabei durch die Leitung 1

Kolonne pro Reinextraktprodukt. Die schwerabtrenn- 30 in die erste Extraktivdestillationskolonne 2, die unter baren Nichtaromaten, die eventuell noch im Extrakt einem Druck von etwa 3,5 Atmosphären arbeitet, auf vorhanden sind, werden dabei erfindungsgemäß vom einen mittleren Boden eingeleitet. Die Aufgabe von Boden oberhalb des Aufgabebodens abgezogen. In 2000 kg des Extraktionsmittelsgemisches erfolgt durch diesem Produkt etwa noch vorhandene niedrig- die Leitung 3 auf einen der oberen Böden der Kosiedende Aromaten können in einer Hilfskolonne 35 Ionne2. Durch die Leitung 4 entweichen dampf-(Stripper) abgestreift werden. förmig 450 kg Nichtaromaten am Kopf der Kolonne

Um die in den Sumpfprodukten dieser Hilfskolonne und werden in die Sammelleitung 5 eingespeist. Das (Stripper) noch eventuell enthaltenen Aromaten- und Sumpfprodukt der Kolonne 2, welches neben einem Extraktionsmittelanteile weitgehend wiederzugewin- geringen Rest an Nichtaromaten die Aromaten und nen, kann man diese Produkte in je einer oder zu- 40 das Extraktionsmittelgemisch enthält, wird durch die sammengef aßt in einer gemeinsamen kleinen Extraktiv- Leitung 6 in die zweite Extraktivdestillationskolonne 7, destillationskolonne mit abgetriebenem Extraktions- die bei Normaldruck arbeitet, gepumpt. Die Einmittel behandeln. Bei Behandlung der einzelnen leitung erfolgt dabei auch hier auf einen der mittleren Stripper-Sumpfprodukte in je einer Extraktivdestilla- Böden der Kolonne 7. Durch die Leitung 8 werden tion kann man die Verluste jedes einzelnen der be- 45 1000 kg des Extraktionsmittelgemisches auf einen der handelten Aromaten beliebig klein halten. Bei Ver- oberen Böden der Kolonne 7 aufgegeben, und durch Wendung einer gemeinsamen Extraktivdestillation für die Leitung 9 entweichen am Kopf der Kolonne alle Stripperabläufe kann man nur die Verluste des 30 kg Nichtaromaten dampfförmig, die nach Kondenhöchstsiedenden Aromaten behebig klein halten. Die sation ebenfalls in die Sammelleitung 5 eingespeist Wahl zwischen diesen beiden Möglichkeiten ist jeweils 50 werden. Das Sumpfprodukt der Kolonne 7 wird durch unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen und die Leitung 10 in die erste Abtreiberkolonne 11 betrieblichen Gegebenheiten zu treffen. Die Auf- transportiert, wo die Einleitung auf einen der mittleren arbeitung der Stripperabläufe kann natürlich auch Böden erfolgt. Die Kolonne 11 dient dabei der Abdurch normale Destillationskolonnen an Stelle der treibung des Benzols, welches durch die Leitung 12 Extraktivdestillationskolonnen erfolgen. 55 über Kopf abgezogen wird. Gleichzeitig wird vom

Durch den Zusatz von Aromaten zum Extraktions- Boden oberhalb des Aufgabebodens durch die Leimittel kann unter Umständen die Löslichkeit von tung 13 ein nichtaromatenhaltiges Produkt abgezogen Extraktionsmittel im Kondensat der Nichtaromaten- und in der Hilfskolonne 14 (Stripper) von Benzolfraktion (Raffinat) verschlechtert werden. Es können resten befreit. Das Sumpfprodukt der Kolonne 14 dann gewisse Extraktionsmittelverluste auftreten. Die- 60 wird dabei durch die Leitung 15 in die Sammelselben lassen sich jedoch leicht dadurch vermeiden, leitung 16 eingespeist, während das Sumpfprodukt der daß man einen kleinen Teil der nicht zu gewinnenden Kolonne 11 durch die Leitung 17 in die zweite Abhochsiedenden Aromaten nicht dem Extraktionsmittel treiberkolonne 18 übergeführt wird, die der Toluolunmittelbar zusetzt, sondern als Waschmittel in die abtreibung dient. Die Einleitung erfolgt auch hier Extraktionskolonne oberhalb der Extraktionsmittel- 65 auf einem der mittleren Böden der Kolonne 18, aufgäbe einführt. Diese Aromaten bewirken dann die wobei vom Boden oberhalb des Aufgabebodens Auswaschung des Extraktionsmittels aus den dampf- ebenfalls ein nichtaromatenhaltiges Seitenprodukt förmigen Nichtaromaten. durch die Leitung 20 abgezogen wird. Das Toluol

entweicht über Kopf durch die Leitung 19. Die Hilfskolonne 21 (Stripper) dient wiederum der Abstreifung von Aromatenresten aus dem Seitenprodukt. Das Sumpfprodukt der Kolonne 21 wird durch die Leitung 22 ebenfalls in die Sammelleitung 16 übergeführt, während das Sumpfprodukt der Kolonne 18 durch die Leitung 23 in die dritte Abtreibekolonne 24 gelangt, in der die Xylolabtreibung erfolgt. Das Xylol entweicht über Kopf durch die Leitung 25, während vom Boden oberhalb des in der Mitte der Kolonne liegenden Aufgabebodens wiederum ein nichtaromatenhaltiges Seitenprodukt durch die Leitung 26 abgezogen wird. Die Hilfskolonne 27 (Stripper) dient wiederum der Abstreifung von Aromatenresten aus dem Seitenprodukt, wobei das Sumpfprodukt der Kolonne 27 durch die Leitung 28 in die Sammelleitung 16 übergeführt wird. Die in dieser Sammelleitung vereinigten nichtaromatenhaltigen Produktströme werden zwecks Nachreinigung in die Extraktivdestillationskolonne 29 übergeführt. Die Einleitung erfolgt auf einen der mittleren Böden der Kolonne. Durch die Leitung 30 werden 500 kg Extraktionsmittelgemisch auf einen der oberen Böden der Kolonne 29 eingeleitet. Das Sumpfprodukt der Kolonne wird durch die Leitung 37 abgezogen, von wo es in die Leitung 10 gelangt und somit in die nachgeschalteten Abtreiberkolonnen zurückgeführt wird, während am Kopf der Kolonne durch die Leitung 31 20 kg Nichtaromaten entweichen, die der Sammelleitung 5 zugeführt werden. Das von den Aromaten befreite Extrak- tionsmittelgemisch wird aus dem Sumpf der letzten Abtreiberkolonne 24 durch die Leitung 32 abgezogen und zu den Extraktivdestillationskolonnen über die Abzweigleitungen 3, 8 und 30 zurückgeführt. Durch die Leitung 33 wird beim Anfahren der Anlage das Extraktionsmittelgemisch in den Prozeß eingeführt. Die Leitungsstücke 34, 35 und 36 markieren schließlich Zuflüsse zu den Extraktivdestillationskolonnen, die oberhalb der Zulaufböden für das Extraktionsmittel liegen und durch die gegebenenfalls ein Teil der dem Extraktionsmittel zuzusetzenden Aromaten in den Prozeß eingeführt werden kann.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wurden folgende Ausbeuten erzielt:

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Benzol = 287 kg = 99 % des Einsatzes Toluol ^= 138 kg ~ 98,6% des Einsatzes Xylol = 70 kg = 100 % des Einsatzes

Ebenso konnten die Nichtaromaten praktisch 100%ig durch die Sammelleitung 5 abgezogen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich also durch eine außerordentlich gute Trennleistung und hohe Ausbeute für alle zu gewinnenden Fraktionen aus. Alle gewonnenen Aromaten weisen eine gute Reinheit auf.

In vielen Fällen enthält das Aromatengemisch neben Benzol, Toluol und Xylol auch noch höhersiedende Stoffe, z. B. C₉-Aromaten. Wenn diese Aromaten ebenfalls gewonnen werden sollen, ist es möglich, das aus dem Sumpf der Kolonne 24 abgezogene Gemisch in entsprechender Weise aufzuarbeiten, wie das bei den vorhergehenden Kolonnen geschehen ist. Wenn eine quantitative Abtrennung der Cg-Aromaten nicht vorgesehen ist, dann kann das Sumpfprodukt der Kolonne 24 in einer einfachen Abtreiberkolonne aufgearbeitet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Extraktivdestillationsverfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Aromaten verschiedener Siedelage aus Einsatzprodukten, die neben diesen Aromaten einen behebig hohen Gehalt an Nichtaromaten aufweisen, wobei das Einsatzprodukt etwa in der Mitte einer Extraktivdestillationskolonne aufgegeben und mit einem in der Kolonne von oben nach unten fließenden, selektiv auf die Aromaten wirkenden Extraktionsmittel in Berührung gebracht wird und wobei die Aromaten zusammen mit dem Extraktionsmittel aus dem Sumpf der Kolonne abgezogen und durch nachgeschaltete Destillation voneinander getrennt werden, während gleichzeitig die Nichtaromaten dampfförmig über Kopf der Kolonne abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nachfolgenden Verfahrensmerkmale in Kombination angewandt werden:

a) daß das verwendete, selektiv auf die Aromaten wirkende Extraktionsmittel einen Zusatz von solchen Aromaten enthält, die beim beanspruchten Verfahren nicht gewonnen werden sollen;

b) daß zwei oder mehrere Extraktivdestillationskolonnen in Serie hintereinandergeschaltet werden, wobei die nachgeschalteten Extraktivdestillationskolonnen mit einem gegenüber dem Druck der jeweils vorhergehenden Kolonne verminderten Druck' betrieben werden;

c) daß extraktionsmittelseitig eine der Zahl der zu gewinnenden Aromatenfraktionen entsprechende Anzahl von Abtreiberkolonnen in Serie hintereinandergeschaltet werden, wobei die Aromaten (Extrakte) am Kopf oder einige Böden unterhalb des Kopfes und ein nichtaromatenhaltiges Produkt (Raffinat) vom Boden oberhalb des Aufgabebodens abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der dem Extraktionsmittel zugesetzten Aromaten bis zu 20 Volumprozent, bezogen auf das Extraktionsmittel, betragen kann.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Extraktivdestillationskolonne mit Überdruck betrieben wird, während die nachgeschalteten Extraktivdestillationskolonnen mit einem gegenüber dem Druck der jeweils vorhergehenden Kolonne verminderten Druck betrieben werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Abtreiberkolonnen vom Boden oberhalb des Aufgabebodens abgezogenen nichtaromatenhaltigen (raffinathaltigen) Produktströme in entsprechenden Hilfskolonnen von etwa noch vorhandenen Resten von leichter siedenden Aromaten befreit werden, worauf die am Fuß dieser Kolonnen abgezogenen nichtaromatenhaltigen (raffmathaltigen) Produktströme einer nochmaligen Extraktivdestillation unterworfen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtaromatenhaltigen (raffinathaltigen) Produktströme gesammelt und einer gemeinsamen Extraktivdestillation unterworfen werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufarbeitung der aus den Abtreiberkolonnen abgezogenen nichtaromatenhaltigen Produktströme nicht durch Extraktivdestillation, sondern durch normale Destillation erfolgt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der letzten Abtreiberkolonne als Sumpfprodukt abgezogene, von den zu gewinnenden Aromaten befreite Gemisch aus Extraktionsmittel und nicht zu gewinnenden Aromaten in an sich bekannter Weise in die Extraktivdestillation zurückgeführt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die fühlbare Wärme der Sumpfprodukte der letzten Abtreiberkolonne und der unter Druck betriebenen Extraktivdestillationskolonnen zur Beheizung der bei vermindertem Druck betriebenen Extraktivdestillationskolonnen und/oder der Hilfskolonnen verwendet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der dem Extraktionsmittel zuzusetzenden Aromaten separat in die Extraktivdestillationskolonnen an einer Stelle eingeleitet wird, die oberhalb des Zulaufes für das übrige Extraktionsmittelgemisch liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 0Ü9 520/221

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