DE2063394C3 - Verfahren zur extraktiven Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe von einem Beschickungsgemisch - Google Patents

Description

Es ist bekannt, aromatische Kohlenwasserstoffe von einem Beschickungsgemisch, das aromatische und nichtaromatische Kohlenwasserstoffe enthält, durch extraktive Destillation abzutrennen und in dieser extraktiven Destillation ein Tetramethylensulfon- oder Butadiensulfonlösungsmittel zu verwenden Da der an der Spitze der extraktiven Destillationskolonne abgezogene Ruffinatslrom aus nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen noch mit Lösungsmittel verunreinigt ist, wird der Raffinatstrom in einer Waschzone mit Wasser gewaschen, während der aus Lösungsmitte! und darin gelösten aromatischen Kohlenwasserstoffen besiehende, aus der extraktiven Destillationskolonne abgezogene Extraktstrom fraktioniert wird, wobei das dabei abgetrennte Wasser zum Waschen des Raffinatstroms zurückgeführt wird. Derartige Verfahren sind in den US-PS 3338823, 3338824 und 3308059 beschrieben. Bei diesen drei bekannten Verfahren ist jedoch die extraktive Destillationskolonne nicht in •den Wasserkreislauf eingeschlossen, so daß in diese extraktive Destillationskolonne lediglich Beschikkungsgemisch und Lösungsmittel eintreten. Der Efii-kt hiervon ist. daß nur eine ungenügende Trennung der aromatischen Kohlenwasserstoffe von den nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen erfolgt oder, um diese Auftrennung zu verbessern, ein erhöhter apparativer Aufwand getrieben werden muß.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun uarin, mit einer möglichst einfachen Apparatur eine möglichst weitgehende Abtrennung der aromaiischen Kohlenwasserstoffe von den nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen zu bekommen und ίο das Lösungsmittel so weitgehend wie möglich zurückzugewinnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur extraktiven Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe von einem Beschickungsgemisch, das aromatische und nichtaromatische Kohlenwasserstoffe enthält, durch Einführung des Beschickungsgemisches an einem mittleren Punkt und eines verarmten Tetramethylensulfon- oder Butadiensulfonlösungsmittels im oberen Abschnitt einer extraktiven Destillationskolonne.

Abziehen eines Extraktstroms aus Lösungsmittel mit darin gelösten aromatischen Kohlenwasserstoffen vom Boden und eines Raffinatstroms aus nichtaromatische.i. mit Lösungsmittel verunreinigten Kohlen-

■ Wasserstoffen von der Spitze dieser extraktiven Destillationskolonne, Waschen des Rafiinatstroms in einer Waschzone mit Wasser, Fraktionierung des Extrakts.rums in eine Destillatfraktion aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasser sowie eine Lösungsmittelbodenfraktion, Rückführung dieser Lösungsmittelbodenfraktion in die extraktive Destillationskolonne als deren verarmtes Lösungsmittel und Rückführung wenigstens eines Teils des von der Destillatfraktion der Extraktstromfraktionierung abgetrennten Wassers zum Waschen des Raffinatstroms in die Waschzone ist dadurch gekennzeichnet, daß man das mit Lösungsmittel angereicherte Waschwasser der Waschzone an einem Punkt unterhalb des Punktes der Einführung des Beschickungsgemisches in die extraktive Destillationskolonne einführt.

,jo Die Beschickungsgemische sind besonders solche, die wenigstens 25 Gewichtsprozent aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten und deren Kohlenwasserstoffe 6 bis 20. besonders (1 bis K) Kohlenstoffatome im Molekül enthalten. Geeignete Quollen für solche

4.5 Beschickungsgemische sind der von Butan befreite Reaktorauslauf herkömmlicher katalytischer Reformieranlagen oder flüssige, mit Wasserstoff unter Olefin- und Diolefinsättigung behandelte Nebenprodukte von Pyrolyseanlagen. Typischerweise enthalten die Beschickungsgemische aus katalytischen Reformierverfahren einringige aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Xylolen, im Gemisch mit den entsprechenden Paraffinen und Naphthenen.

Beispiele im erfindungsgemäßen Verfahren brauchbarer Lösungsmittel sind Tetramethylensulfon oder Butadiensulfon selber sowie an wenigstens einem der Kohlenstoffatome durch Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder Arylalkylgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen substituierte Tetramethylensulfone, wie 2-Methyl- oder 2,4-Dimethyl-tetramethylensulfon.

Die Aromatenselektivität dieser Lösungsmittel wird durch die Zugabe von Wasser in der extraktiven Destillationskolonne verbessert. Zweckmäßig enthält das Lösungsmittel dabei 0,1 bis 20 und vorzugsweise etwa 0,5 Gewichtsprozent Wasser.

Erfindungsgemäß wird das aromatische und nicht-

'$ ,aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltende Be -führt, gewöhnlich in direktem Wärmeaustausch mit

Ja schickungsgemisch in die extraktive Destillationsko- dem heißen verarmten Lösungsmittel vom Boden der

>' lpune zwischen ihren Enden und typischerweise etwa Fraktionierkolonne, wobei Wasserdampf entwickelt

* jin ihrer Mitte eingeführt. Verarmtes Lösungsmittel und direkt in die Fraktionierkolonne als Ausstreifgas i wird oberhalb des Beschickungspunktes, aber allge- 5 in der obengenannten Weise eingeführt wird, Vor- ^ mein unterhalb der Spitze der Destillationskolonne, zugsweise wird die extraktive Destillationskolonne '£ eingeführt. In einigen Fällen ist es erwünscht, einen unter einem Druck von Unteratmosphärendruck bis

• Rückfluß von nichtaromatischen Kohlenwasserstof- 7,8 atm gehalten, obwohl im allgemeinen die Spitze ρ fen an der Spitze der Kolonne zu haben. Dadurch ent- der extraktiven Destillationskolonne auf einem Druck [ hält die extraktive Destillationskolonne eine Aus- 10 von 1,7 bis 2,4 atm gehalten wird. Die Koionne ist j Streifzone unterhalb des Beschickungspunktes, eine vorzugsweise so angeordnet, daß sie nur eine Kopfj. Aromatenabsorptionszone zwischen dem Beschik- fraktion und eine Bodenfraktion als getrennte Pro-E kungspunkt und dem Einlaß für das verarmte Lö- duktströme hat.

I sungsmittel einschließlich einer Rektifizierung, die Die Fraktionierkolonne arbeitet vorzugsweise bei

I auch oberhalb des Beschickungspunktes stattfindet. 15 relativ niedrigen Drücken und ausreichend hohen

i Das verarmte Lösungsmittel tritt: in Kontakt mit den Temperaturen, um die aromatischen Kohlenwasser-

I Kohlenwasserstoffdämpfen und löst selektiv die leich- stoffe am Kopf als Destillationsfraktion abdestillieren

I terlöslichen aromatischen Komponenten. Als Ergeb- zu lassen, wodurch man eine Bodenfraktion erhält.

β nis hiervon wird vom Boden der Kolonne Lösungs- die verarmtes Lösungsmittel umfaßt, welches im all-

|: mittel mit darin gelösten aromatischen Kohlenwasser- 20 gemeinen geeignet für die Wiederverwendung in dei

1 stoffen entfernt. Ein Raffinatdampfstrom, der nicht- extraktiven Destillationszone ist. Die genaue Auswahl

1 aromatische Kohlenwasserstoffe und Lösungsmittel der Betriebsbedingungen der Fraktionierkolonne

I enthält, wird von der Spitze der Kolonne -abgezogen hängt von den Eigenschaften des Beschickungsgemi

I und vorzugsweise kondensiert. Wenn Wasser in dem sches, wie dem Gehalt der aromatischen Kohlenwas-

1 Dampf vorhanden ist, führt man die kondensierte 25 serstoffe und der Zusammensetzung des I.ösungMnit

I Flüssigkeit zweckmäßig in eine Trennzone, worin die tels, ab. Wenn Tetramethylensulfon als Lösungsmittel

£ wäßrige Phase und die Kohlenwasserstoffphase sich verwendet wird, arbeitet die Spitze der Aromatenge

E voneinander trennen. Bei einer Ausführungslorm der winnungskolonne vorzugsweise bei 100 bis 4(HJ mm

j Erfindung wird die wäßrige Phase wenigstens zum Teil Hg absolut. Dieser Unteratmosphärendruck wird vet

} zu der extraktiven Destillationskolonne an einer Stelle 30 wendet, um eine ausreichend niedrige Aufkoehertem-

- unterhalb des Beschickungspunktes zurückgeführt. peratur aufrechtzuerhalten und so eine thermische·

Die nichtaromatische Kohlenwasserstoffphase, die Zersetzung des Lösungsmittels zu verhindern. Voi in der Trennzone abgetrennt wurde, wird in eine Was- zugsweise sollte die Aufkocltiertemperatur unterhalb serwaschsäule, und zwar vorzugsweise am Boden der- .182° C gehalten werden, wenn Tetramethylensulfon selben, eingeführt, und ein später erläuterter wäßriger 35 als Lösungsmittel benützt wird. Strom wird an der Spitze der Säule eingeführt. In der Die Zeichnung zeigt ein schematisches Fließbild ei

Wasserwaschsäule werden solche Betriebsbedingun- ner bevorzugten Ausführungsform des eriindungsgegen aufrechterhalten, daß der wäßrige Waschstrom mäßen Verfahrens.

und die Kohlenwasserstoff phase in derart innigem Nach der Zeichnung tritt ein Kohlenwasserstoff he -

Kontakt stehen, daß das Lösungsmittel, welches in der 40 schickungsmaterial, das aromatische Kohlenwasser-Kohlenwasserstoffphase geblieben ist, von dem wäß- stoffe und nichtaromatische Kohlenwasserstoffe entrigen Strom absorbiert wird. Demgemäß wird ein hält, z.B. das Produkt aus einer herkömmlichen Wasserstrom, der gelöstes Lösungsmittel enthält, vom katalytischen Reformieranlage, das Benzol. Toluol Boden der Wasserwaschsäule abgezogen und bei einer und Xylol im Gemisch mit Naphthencn und Paraffinen Ausführungsform der Erfindung in die extraktive De- 45 umfaßt, in das System über Leitung 10 ein und wird stillationskolonne eingeführt. an einer mittleren Stelle zwischen den Enden der ex-

Der angereicherte Lösungsmittelstrom, der vom traktiven Destillationskolonne Il in diese eingeführt Boden der extraktiven Destillationskolonne entfernt Wasserhaltiges Tetramethylensulfon tritt als vcrarmwurde, wird in eine Fraktionierkolonne eingeführt, die tes Lösungsmittel in die extraktive Destillationskobei industrieller Durchführung des Verfahrens eine 50 lonne 11 in deren oberem Abschnitt über Leitung 12 Destillationskolonne ist. Diese liefert einen Kopf- ein, und ein nachfolgend definierter wäßriger Strom, dampfstrom aus aromatischen Kohlenwasserstoffen der zusätzliches Lösungsmittel enthält, wird über Lei- und Wasser sowie einen Bodenstrom, der aus verarm- tung 25 in die extraktive Destillationskolonne 11 ein- ^; tem Lösungsmittel besteht, welches im allgemeinen gefuhrt. Die extraktive Destillationskolonne 11. entin dem Verfahren wieder verwendet wird. Der Betrieb 55 hält geeignete Dampf-Flüssigkeitskontakteinrichtunder Fraktionierkolonne wird auch durch die Verwen- gen. wie Ventilboden oder perforierte Platten, dung von Ausstreifwasserdampf begünstigt, welcher Destillatdampf, der nichtaromatische Kohlenwas-

direkt in ihren unteren Teil eingespritzt wird. Der serstoffe und Lösungsmittel umfaßt, wird über Lei-Kopfdampfstrom wird kondensiert und in eine Trenn- tung 16 aus der Destillationskolonne 11 abgezogen. " vorrichtung geleitet, worin die wäßrige Phase von der 6p in dem Kondensator 17 kondensiert, und die konden-

aromatischen Kohlenwasserstoffphase abgetrennt ' vierte Flüssigkeit wird über Leitung 18 in die Trennwird. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe werden vorrichtung 19 überführt. Hier wird von der Kohlendann als getrennter Produktstrom aus dem Verfahren Wasserstoffphase eine wäßrige Phase abgetrennt. Die entfernt. Die wäßrige Phase wird wenigstens teilweise wäßrige Phase wird über Leitung 21 abgezogen und in den oberen Abschnitt der Wasserwaschsäule für das 6* vorzugsweise in der nachfolgend erläuterten Weise Raffinat als Waschwasser eingeführt. Der restliche behandelt. Die Kohlenwasserstoffpha.se, die nichtaro-Teil der wäßrigen Phase, wenn ein solcher vorhanden matische Kohlenwasserstoffe und eine restlicht ist, wird vorzugsweise in einen Dampfgenerator ge- Menge Tctramethylensulfon umfaßt, wird über Lei-

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lung 20 von der Trennvorrichtung 19 abgezogen und gelangt in die Wasserwaschsäule 22* worin die Kohlenwasserstoffphasc mit Wasser aus Leitung 23 innig in Berührung gebracht wird. Die Wasscrwaschsäulc 22 kann eine Säule mit Packungen, Böden oder einer sich drehenden Scheibenkontakteinrichtungsein, die einen innigen Kontakt zwischen der Raffinatkohlenwasscrstoffphase und dem Waschwasser ergibt. Wie oben erwähnU wird das Waschwasser in der Wasserwaschsäitle 22 über Leitung 23 eingeführt, und das· im wesentlichen lösungsmittelfreie Raffinatprndukl wird vom Kopf des Systems aus diesem über Leitung 24 ciitk'int Das Wasser-Tetramethylensulfon-Gemisoh wird vom Boden der Wasserwaschsäule 22 über Leitung 25 abgezogen Das angereicherte Wasser in Leitung 25 wird vorzugsweise mit dem wäßrigen Strom aus Leitung 21 vermischt, das Gemisch wird in den Wärmeaustauscher 26 geleitet und in der oben angegebenen Weise in den unteren Abschnitt der extraktiven Destillationskolonne 11 eingeführt.

DieTetramethylensulfon und aromatische Kohlenwasserstoffe umfassende hxtraktphase wird über Leitung 13 abgezogen. Kin Teil der abgezogenen Extraktphase wird über Leitung 14 und den Aufkocher 15/u der extraktiven Destillationskolonne 11 zurückgeführt Das angereicherte Losungsmittel in Leitung 13 gelangt in die der Aromatengewinnung dienende Kolonne 27 an einem mittleren Punkt derselben. Diese Kolonne trennt die aromatischen Kohlenwasserstoffe von der Lösungsmittelphase. Die aromatischen Kohlenwasserstoffe werden als Destillatfraklinn dampfförmig im Gemisch mit Wasserdampf über I eilung 28 aus der Kolonne 27 entfernt

Die Kolonne 27 arbeitel vorzugsweise unter Wasscrdampfausstreifung, um die restlichen Spuren aromatischer Kohlenwasserstoffe aus dem Lösungsmittel /u entfernen. Das Bodenprodukt der Kolonne 27 enthalt das Losungsmittel sowie eine kleine Menge Wasser Kin Teil des Bodenprodukts wird über Leitung 37 und den Aufkocher 38 zu der Kolonne 27 zurückgeführt. Der restliche Teil des verarmten Lösungsmittels in Leitung 12 wird in den Dampf generator 35 eingeführt. Der Dampf wird von dem Dampf generator 35 über Leitung 36 abgezogen und in das untere Ende der Kolonne 27 als Ausstreifstrom eingeführt. Weiterer Dampf kann, falls erforderlich, aus einer außerhalb liegenden Quelle in das System über Leitung 40 eingeführt weiden. Das gekühlte verarmte Lösungsmittel wird über Leitung,1.2 aus dem Dainpfgeiierator 35 abgezogen, mit verarmtem Lösungsmittel aus Leitung 39 vermischt, durch· den¹ Wärmeaustauscher 26 und in den oberen Abschnitt der extraktiven Destillationskolonne 11 in der oben angegebenen Weise eingeführt. Ein Strom von 5 bis 10% des· gesamten Lösungsniittelbestandes kann, wenn erwünscht, iius Leitung 12 zu einem mehl gezeigten Lösungsmittelreinigungssystem mit einer Schnellverdampf- oder Vakuumkolonne geführt werden, um Zersetzungsprodukte und oder Verunreinigungen aus dem Lö-

ij sungsmittel zu entfernen Nach dieser Reinigung kann das Losungsmittel zu dem System zurückgeführt werden, vorzugsweise über die Leitung 39.

Der Dampl in Leitung 28 enthält ein Konzentrat von aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasser-

ao dampf. Dieser Dampf strom kann mit Wasser aus einer nicht gezeigten Quelle vermischt werden, wenn dies notwendig ist. worauf er in dem Kondensator 29 kondensiert und über Leitung 30 in den Sammelbehälter 31 geführt wird. Dort trennen sich drei Phasen voneinander. Ein Produktstrom aus einer flüssigen Phase aromatischer Kohlenwasserstoffe wird über Leitung 33 abgezogen. Eine Fraktion einer wäßrigen Phase wird über Leitung 23 abgezogen. Eine gasförmige Phase wird über Leitung 32 abgezogen, wobei typi-

3P scherweise Vakuumpumpen verwendet werden, um Unteratmosphärendruck in der Kolonne 27 zu halten.

Wenigstens ein Teil des Wassers in Leitung 23 wird

zu dem oberen Ende der Wasserwaschsaule 22 als da?

Waschwasser geleitet. Das restliche Wasser kann übei

₃j Leitung 34 zu dem Dampfgenerator 35 geführt werden, um darin Wasserdampf zu entwickeln, welchei zu Ausstreifzwecken in der Kolonne 27 benützt wird, Beim Arbeiten nach der Erfindung in der beschriebenen Weise wurde gefunden, daß das Raffinat in Leitung 24 weniger als 10, gewöhnlich 1 bis 5 ppm Tetramethylensulf onlösungsmittel enthält. Es können alsc bei einer typischen industriellen Anwendung der Erfindung 11 bis 180 kg Tetramethylensulfon pro Tag gegenüber den allgemein nach dem Stand der Technil _M praktizierten Verfahren gespart werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche.

1. Verfahren zur extraktiven Abtrennung aro-, matischer Kohlenwasserstoffe von einem Beschikkungsgemisch, das aromatische und nichtaromatische Kohlenwasserstoffe enthält, durch Einführung des Beschickungsgemisches an einem mittleren Punkt und eines verarmten Ί etramethylensul-IOn- oder Butadiensulfonlösungsmittels im oberen Abschnitt einer extraktiven Destillationskolonne, Abziehen eines Extraktstroms aus Lösungsmittel mit darin gelösten aromatischen Kohlenwasserstoffen vom Boden und eines Raffinatstroms aus nichtaromatischen, mit Lösungsmittel verunreinigten Kohlenwasserstoffen von der Spitze dieser extraktiven Destillationskolonne. Waschen des R.'iffinatstroms in einer Waschzone mit Wasser, Fraktionierung des Extraktstroms in eine Destillatfraktion aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasser sowie eine Lösungsmittelbodenfraktion. Rückführung dieser Lösungsmittelbodenfraktion in die extraktive Destillationskolonne als deren verarmtes Lösungsmittel und Ruckführung wenigstens eines Teils des von der Destillatfraktion der Extraktstromfraktionierung abgetrennten Wassers zum Waschen des Raffinatstroms in die Waschzone, dadurch gekennzeiehnt-t, daß man das mir Lösungsmittel angereicherte Waschwasser der Waschzone an einem Punkt unterhalb des Punktes der Einführung des Beschickungsgemisches in die extraktive Destillationskolonne einführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Raffinatstrom vor dem Waschen in der Waschzone kondensiert.

λ. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, uaß man von dem kondensierten Raffinatstrom vor seinem Waschen in der Waschdie Wasserphase abtrennt.