DE2513953A1 - Kontinuierliches adsorptions-trennverfahren - Google Patents

Description

Kontinuierliches Adsorptions-Trennverfahren

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Trennverfahren, bei dem ein simuliertes Gegenstromsystem mit in Reihe angeordnet, untereinander in Verbindung Stehendan Desorptions-, Rektifikationsund Adsorptionszonen, die im Kreislauf von einem Flüssigkeitsstrom durchströmbar sind, benutzt wird.

Trennverfahren unter Verwendung von simulierten Gegenstromsystemen sind beispielsweise aus der US-PS 3,761,5 33, US-PS 3,201,491 und US-PS 3,72 3,302 bekannt. Bekannt ist es auch,für auf Adsorption basierende Trennverfahren mit flüssigen Eins atz gemischen mit bewegten Bett-Schuttungen zu arbeiten, die aus Adsorptionsmittel-Partikel bestehen und im Gegenstrom in Kontakt gebracht werden mit den Flüssigkeitsströmen des Einsatzgemisches und des Desorbens. Dabei läßt sich das adsorbierte Produkt in hoher Reinheit gewinnen. Ähnlich arbeitet das sogenannte "simulierte Gegenstromsystem", jedoch mit dem Unterschied, daß die festen Sorbens-Partikel stationär ge-

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halten werden, wie dies in den zuvor erwähnten Patentschriften vorgeschlagen und beschrieben ist.

Bei diesem als simuliertes Gegenstromsystem bezeichneten Verfahren wird ein Adsorptionsturm benutzt, der in drei Zonen unterteilt ist: eine Adsorptionszone, eine Desorptionszone und eine Rektifikationszone. Diese Zonen sind nacheinander angeordnet und stehen so untereinander in Verbindung, daß ein kontinuierlicher Kreislauf-Fluid-Strom durch die drei Zonen aufrecht erhalten werden kann. Dazu wird das Effluat-Fluid aus einem Auslaß an der letzten Zone in einen Einlaß an der ersten Zone zirkuliert. Alle Zuführ- und Abzugsstellen für die eingeführten und abgenommenen Ströme werden in vorbestimmten Zeitintervallen gleichzeitig in Strömungsrichtung versetzt, wodurch ein Gegenstromsystem simuliert wird, mit dem sich der gleiche verfahrenstechnische Effekt erreichen läßt, den das Adsorptionsverfahren unter Verwendung von bewegten Bettschüttungen zeigt: Das Sorb at-Produkt kann mit hohem Reinheitsgrad gewonnen und der Desorbensstrom mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch alle Zonen hindurch geführt werden. Diese Arbeitsweise eines simulierten Gegenstromsystems bei einem auf Adsorption basierenden Trennverfahren kann wie folgt beschrieben werden. Wenigstens eine der Komponenten des flüssigen Einsatz-Rohgemisches wird bei Kontakt mit den festen Sorbens-Partikeln selektiv sorbiert; man läßt das flüssige Eins atz gemisch als Flüssigkeitsstrom durch drei nacheinander angeordnete und kreisförmig untereinander in Verbindung stehende Zonen fliessen: eine Desorptionszone, eine Rektifikationszone und eine Sorptionszone. Jede Zone ist in eine Vielzahl von

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nacheinander angeordneten und untereinander verbundenen Stufen unterteilt. Jede Stufe weist eine Schüttung aus festen Sorbens-Partikeln auf; in der ersten Stufe der Desorptionszone wird Desorbens zugegeben; das flüssige Einsatz-Gemisch wird in der ersten Stufe der Sorptionszone aufgegeben, und ein Raffinat-Effluat, das aus weniger sorbierter Komponente und dem Desorptionsmittel besteht, wird aus der Sorptionszone abgezogen; alle Zugabe- und Abzugsstellen für die Flüssigkeitsströme in den Stufen werden unter Beibehaltung der gleichen Reihenfolge und gleicher räumlicher Verhältnisse zwischen all den Stellen in bestimmten Zeitintervallen gleichzeitig um je eine Stufe in Strömungsrichtung versetzt; die durch die drei Zonen fliessenden Flüssigkeitsströme werden an einer Stelle zwischen der Desorptionszone und der Rektifikationszone unterbrochen; dagegen wird der erste Teil des Desorptions-Effluat, der aus der letzten Stufe der Desorptionszone ausfliesst und entweder wenig oder überhaupt kein Desorbens sondern die selektiv sorbierte Komponente enthält, direkt rückgeführt. Der zweite Teil des Desorptions-Ef fluat, der die selektiv sorbierte Komponente in hoher Reinheit, jedoch in verglichen mit dem ersten Teil niedrigerer Konzentration enthält, wird in eine Destilliereinrichtung eingeführt. Ein Teil des Sorb at-Des ti Hats wird als Rücklauf in die erste Stufe der Rektifikationszone geleitet, und der andere Teil wird als Produkt gewonnen. Bei diesem zuvor erläuterten Verfahren besteht ebenso wie bei anderen bekannten ähnlichen Arbeitsweisen dieser Art der Nachteil darin, daß vergleichsweise große Mengen an insgesamt erforderlichem Desorptionsmittel benötigt werden. Es besteht dementsprechend Bedarf, technische Maßnahmen zu schaffen, durch die sich die Gesamtmenge an benötigtem Desorbens vermindern

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läßt, ohne daß die Effizienz des Verfahrens leidet, so daß es weniger aufwendig wird, die hochreine sorbierte Komponente zu gewinnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuvor beschriebenen Verfahren so zu verbessern, daß die Gesamtmenge an erforderlichem Desorbens minimiert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem kontinuierlichen Trennverfahren der zuvor beschriebenen Art, bei dem wenigstens eine Komponente aus einem Flüssigkeitsgemisch selektiv an festen Sorptionsmittel-Partikeln sorbiert und dabei ein simuliertes Gegenstromsystem der zuvor beschriebenen Art benutzt wird, erfindungsgemäß als Desorptionsmittel wenigstens zwei Desorbensströme verschieden starker Wirksamkeit verwendet werden. Erfindungsgemäß wird also eine Zweidesorptionsmittel-Technik benutzt, bei der zwei verschiedene Desorbentienstrome eingeleitet werden. Auf diese Weise gelingt es, wie gefunden wurde, die Gesamtmenge an erforderlichem Desorptionsmittel maximal niedrig zu halten. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich dahingehend abändern, daß die Desorptionskraft des Desorptionsmittels durch Änderung der Temperatur erhöht wird. Dazu kann man das Desorptionsmittel, bevor es in die Desorptionszone eingeführt wird, beispielsweise über einen Wärmeaustauscher vorerhitzen; der Desorptionseffekt wird dadurch größer und die Gesamtmenge an Desorptionsmittel läßt sich dementsprechend reduzieren.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren besteht das Desorbens-Material aus wenigstens zwei getrennten Komponenten oder zwei Komponenten-

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gruppen, deren Desorptionskraft verschieden ist und die sich leicht beispielsweise durch Destillation von einander trennen lassen. Das erste Desorbens (D.) wird von dem Adsorptionsmittel stärker adsorbiert als das am stärksten adsorbierte Produkt. Das zweite Desorbens (D2) wird weniger stark adsorbiert als D- und liegt in seiner Adsorptionsstärke vorzugsweise zwischen dem am stärksten adsorbierten Produkt und dem am schwächsten adsorbierten Produkt. D₂ kann aus dem gleichen Stoff bestehen wie D,, dessen Adsorptionsstärke durch Verdünnung mit einem nur schwach adsorbierbaren oder nicht adsorbierbaren Stoff, wie beispielsweise einem Paraffin, auf einen niedrigeren Wert eingestellt ist.

Es wurde festgestellt, daß sich die Desorptionswirkung des Desorp-' tionsmittels noch erhöhen läßt, wenn man das Desorptionsmittel, bevor man es in die Desorptionszone einführt, auf eine höhere Temperatur vorerhitzt. Dies kann beispielsweise mittels eines Wärmeaustauschers oder in sonstiger an sich bekannter Art geschehen. Die Zunahme der Desoprtionswirksamkeit dabei ist signifikant. Wenn man diese Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt und in der Desorptionszone höhere Temperaturen vorsieht, benötigt man geringere Mengen an Desorbens, als sie beim Arbeiten bei niedrigeren Temperaturen erforderlich wären. Gleichzeitig kann man bei dieser Aus füh rungs form des erfindungs gemäßen Verfahrens in der Rektifikationszone und der Adsorptionszone niedrigere Temperaturen einstellen; dies erleichtert die Adsorption des eingespeisten Einsatzgemisches und führt zu einer optimalen Reinheit des stärker adsorbierten Produktes in der Desorptionszone. Man kann einen Wärmeaustauscher vorsehen, der dazu dient, jegliche Restwärme aus dem

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Desorptionsmittel zu entfernen, bevor dieses in die Rektifikationszone strömt.

Man kann erfindungsgemäß auch so arbeiten, daß man bei einem solchen Trennverfahren unter Verwendung des simulierten Gegenstromsystems die Zweidesorptionsmittel-Technik kombiniert mit der Zweitemperatur-Technik verwendet. Bei dieser AusfUhrungs form benutzt man in der Sorptionszone und der Rektifikationszone ein schwächer wirksames Desorptionsmittel D_ und in der Desorptionszone ein stärker wirksames Desorptionsmittel D. , und D. besitzt eine höhere Temperatur als D₂. Man erreicht damit eine noch erheblich größere Einsparung an erforderlichem Desorbens und in vielen Fällen lassen sich die Kosten gegenüber denen bei den nur eine dieser Maßnahmen benutzenden Ausführungs formen des Verfahrens stark vermindern.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung von para-Xylol und/oder para-Xylol und Äthylbenzol aus Cg-Aromaten-Isomer-Eins atz gemisch zu verwenden. Als Sorbens-Material kann man beim Abtrennen dieser Isomeren aus einem Cg-Aromaten-Isomer-Einsatzgemisch vorteilhaft spezielle kristalline Aluminiumsilikate benutzen. Beispiele für solche kristallinen Aluminiumsilikat-Sorbentien, die für die Abtrennung von Xylolen unter Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens brauchbar sind, sind Kalium-substituiertes Zeolith X oder Y, Barium-substituiertes Zeolith X oder Y, Barium- und Kalium-substituiertes Zeolith X oder Y . Weitere für die erfindungs gemäßen Zwecke brauchbare kristalline Aluminiumsilikat-Sorbentien sind beispielsweise die in den

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US-PS 3,843,518, US-PS 3,732,325 und US-PS 3,734,974 beschriebenen.

In der vorliegenden Beschreibung werden unter Trägerfluid flüssige Stoffe verstanden, die in Anwesenheit der Komponenten des Einsatzgemisches von dem Substrat nicht nennenswert adsorbiert werden. Mit dem Ausdruck Eluant werden flüssige Stoffe bezeichnet, die von dem Substrat adsorbiert werden und bezüglich der adsorptionsfähigen Stellen mit den Komponenten des Einsatzgemisches konkurrieren.

Das Desorbens, von dem zuvor die Rede war, stellt ein Material dar, das die Fähigkeit hat, die Sorb at-Komponente des Eins atz gemisches zu verdrängen, wenn die Betten aus Sorbens-Feststoff, an dem die Sorbat-Komponente in einem vorhergehenden Verfahrenszyklus, als die Schüttung sich in der Sorptionszone befand, bereits adsorbiert worden war, nun auf Desorptionszone geschaltet sind. Der Strom, der durch die aufeinander folgenden Betten der Desorptionszone hindurchströmt, besteht demgemäß aus einem Gemisch aus Desorbens und desorbiertem Sorbat, das aus einem stromauf gelegenen Sorbensbett verdrängt worden ist. Desorbens-Materialien, die sich zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren für die Trennung eines Cg-Aromaten-Isomer-Gemisches als geeignet erwiesen haben, sind beispielsweise in den US-PS 3,201,491, US-PS 3,761,533, US-PS 3,843,518 und US-PS 3,835,043 beschrieben.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der beiliegenden Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:

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— O

Fig. 1 ein Block-Diagramm einer Ausführungs form des erfin

dungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Zweidesorptionsmittel-Technik benutzt wird,

Fig. 2 ein Block-Diagramm einer anderen Aus füh rungs form, bei

der die Zweitemperatur-Technik benutzt wird,

Fig. 3 ein Block-Diagramm einer weiteren Ausführungs form, bei

Zweidesorptionsmittel-Technik und Zweitemperatur-Technik benutzt werden,

Fig. 4 Schematisch den Verlauf der Flüssigkeitsströme bei

Verwendung von zwei unterschiedlichen Desorbentien,

Fig. 5 in der Dars te 1 lungs art der Fig. 4 den Verlauf der

Flüssigkeitströme bei Verwendung von drei Desorbensströmen.

Anhand der Fig. 1 sei zunächst das eingangs erläuterte bekannte Sorptions-Trennverfahren veranschaulicht. Es ist eine mit Feststoff-Sorbens-Partikeln beladene Säule vorhanden, die in drei Zonen unterteilt ist: Desorptionszone 1, Rektifikationszone 2 und Sorptionszone 3. Diese Zonen sind in Reihe nacheinander angeordnet und untereinander so verbunden, daß sie im Kreislauf durchströmbar sind. Jede Zone besteht aus einer Vielzahl von nacheinander angeordneten und utnereinander in Verbindung stehenden Stufen, 101, 102, 103, 104 der Desorptionszonel, 201, 202, 203, 204 der Rektifikationszone 2 und 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308 der Sorptionszone 3.

In der Desorptionszone 1 wird durch Kontakt mit einem Desorbensstrom eine Sorbat-Komponente, die selektiv an den festen Sorbens-

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Partikeln sorbiert ist, desorbiert. In der Rektifikationszone wird der Sorbat-Produktstrom mit einer simulierten Strömung der festen Sorbens-Partikel im Gegenstrom in Kontakt gebracht. Dies bewirkt eine maximale Reinigung des Produktes. In der Sorptionszone 3 erfolgt die Trennung eines flüssigen Einsatzgemisches durch selektive Sorption einer Sorbat-Komponenten des Gemisches an den festen Sorbens-Partikeln.

Fig. 1 veranschaulicht auch die verschiedenen Flüssigkeitsströme. Das Desorbens 12 fließt der Desorptionszone 1 durch einen Einlaß in der ersten Stufe 101 der Zone zu; ein flüssiges Gemisch 13 aus Desorbens und Sorb at (dieses Gemisch wird nachstehend als Desorptions-Effluat bezeichent) wird durch einen Auslaß an der letzten Stufe 104 der Desorptionszone 1 abgezogen, und es wird einer Destillationskolonne 5 zugeführt. Darin wird das Desorptions-Effluat in die beiden Bestandteile, das Desorbens 14 und die Sorbat-Komponente aufgeteilt. Das Desorbens 14 wird zur Wiederverwendung in den Kreislauf zurückgeführt, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird. Ein Teil der Sorbat-Komponente 15 wird als Produktstrom aus dem System abgezogen, und der andere Teil 16 wird oben auf die Stufe 201 der Rektifikationszone 2 als Rücklaufstrom aufgegeben. Ein flüssiges Eins atz-Roh gemisch 11, das wenigstens eine Sorbat-Komponente enthält, fließt durch einen zwischen der Rektifikationszone und der Sorptionszone angeordneten Einlaß in die Sorptionszone 3. Ein Gemisch 17 aus Desorbens und Raffinat-Komponenten, das sind weniger sorbierte Komponenten (dieses Gemisch wird nachstehend als "Raffinat-Effluat" bezeichnet) , wird

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aus der Stufe 304 der Sorptionszone 3 abgezogen und einer Destillationskolonne 7 zugeführt. In der Destillationskolonne 7 wird das Raffinat-Effluat aufgearbeitet in Desorbens 18 und Raffinat Bei den bisher bekannten Trennverfahren dieser Art wird das Desorbens 18 direkt zur Wiederverwendung als Teil des Strom 12 (anders als dies in Fig. 1 veranschaulicht ist) in den Kreislauf zurückgeführt, und das Raffinat 19 wird aus dem System abgezogen. Die durch die drei Zonen fließenden Flüssigkeitsströme sind an zwei Stellen, einmal zwischen der Desorptionszone und der Rektifikationszone und zum anderen zwischen der Sorptionszone und der Desorptionszone durch geeignete Unterbrecher, wie beispielsweise Ventile 8 und 9, unte rb re chb ar.

Bei einer typischen Arbeitsweise für die bekannten Trennverfahren dieser Art wird der Gesamt-Flüssigkeitsstrom, der durch die Sorptionszone 3 strömt, in zwei Teile aufgeteilt, der eine Teilstrom 17 wird als Raffinat-Effluat aus der Zone 3 abgezogen, und der andere Teilstrom wird direkt nach unten auf die weiteren Stufen 305, 306, 307 und 308 geleitet.

Die Anzahl der Stufen, die in der Sorptionszone 3 von der Entnahmestelle des Raffinat-Effluats 17 in Strömungsrichtung vorhanden sind, lassen sich,wie folgt ermitteln: Die Gesamtlänge der Stufen von der Abzugsstelle bis zum Boden der letzten Stufe 308 in der Sorptionszone ist so groß, daß die Konzentration an Raffinat in dem durch diese Stufen abwärts fließenden Strom am Boden der letzten Stufe 308 nahezu Null geworden ist. Der Strom, der demzufolge praktisch keine Raffinat-Komponenten mehr enthält, wird direkt und kontinuierlich durch ein Ventil 9 in die Desorptionszone eingeleitet.

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Die obersten Stufen 101, 201, 301 der Desorptions-, Rektifikationsund Sorptionszone werden in bestimmten Zeitintervallen gleichzeitig zum Boden der Sorptions-, Desorptions- bzw. Rektifikationszone transferiert. Der Transfer wird durch gleichzeitige Verschiebung all der Stellen, an denen alle die Flüssigkeitsströme 12, 13, 11 und 17 dem Sorptionsturm zugeführt bzw. daraus abgezogen werden, um einen Teilschritt (d.h. eine Stufe) in Strömungsrichtung bewirkt. In dieser Weise wird ein simuliertes Gegenstromsystem geschaffen, und es werden ähnliche Effekte erhalten wie beim Arbeiten mit unter Verwendung von bewegten Betten geführten Sorptionsverfahren, bei denen die Rückflußströme im Gegenstrom mit die freien Zwischenräume zwischen den Sorbens-Partikeln ausfüllendem Fluid geführt werden; dabei sichert die Rektifikation, die hand in hand mit der in der Desorptionszone bewirkten Desorption geht, die kontinuierliche Herstellung des Sorbat-Produktes hoher Reinheit.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungs form der Desorbensstrom 18 aus der Destillationskolonne 7 in einer Destillationskolonne 33 aufgeteilt in einen stark wirksamen Desorbensstrom 12 und einen schwächer wirksamen Desorbensstrom 34. Der Strom 12 fließt zusammen mit dem Strom 14, der aus stark wirksamem Desorbens aus der Destillationskolonne 5 besteht, in die erste Stufe der Desorptionszone 1. Es ist infolge der starken Wirksamkeit eine geringe Menge ausreichend, um das gesamte am stärksten adsorbierte Produkt zu desorbieren und zu verdrängen. Der schwach wirksame Desorbensstrom 34 fließt zusammen mit dem Rückflußstrom 16 in die erste Stufe der Rektifikationszone 2. So dient das schwächer wirksame Desorbens zur Entfernung

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aller Anteile der schwächer adsorbierten Produkte, wohingegen die Stärke nicht ausreicht, die am stärkstens adsorbierten Produkte zu verdrängen. Die erfindungsgemäße Verwendung von zwei Desorbensströmen mit verschieden starker Wirksamkeit minimiert infolgedessen die Gesamtmenge an erforderlichem Desorbens dadurch, daß in der Desorptionszone ein Strom aus einem stark wirksamen Desorbens und in der Rektifikationszone ein geeignet schwächer wirksames Desorbens eingesetzt und so die gewünschte Trennung erzielt wird. Bei den bisher bekannten Verfahren dieser Art war eine beträchtlich größere Menge an Desorbens erforderlich, um die Desorption in der Desorp^ tionszone zu erzielen, denn die Wirkungsstärke des üblicherweise eingesetzten Desorbens mußte in bestimmten Grenzen gehalten werden, damit das stärker adsorbierte Produkt in der Rektifikationszone nicht desorbiert wurde. Die notwendigerweise einzusetzende größere Menge an Desorptionsmittel machte die bisher bekannten Trennverfahren dieser Art technisch beachtlich aufwendig. Wenn man nun nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, reichen niedrigere Mengen an Desorptionsmittel aus, und dies bringt beträchtlichen technischen Fortschritt.

Man kann das erfindungsgemäße Verfahren abändern und beispielsweise die beiden Desorbensströme trennen, was weiteren technischen Vorteil bringt. Beispielsweise kann man die Desorbentien von dem Produkt destillativ abtrennen und dabei einen der Desorbensströme als einen Nebenstrom aus der Destillationskolonne 7 und den anderen Desorbensstrom als Kopf- oder Boden-Produktstrom abnehmen. Man kann auch, wenn beispielsweise das stark wirksame Desorbens D^

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eine in dem schwächer wirksamen Desorbens D_ vorhandene Komponente ist, D₂ beispielsweise aus D, plus D- besteht, etwas D, durch das Ventil 8 in Fig. 1 fließen lassen und D₃ in der ersten Stufe der Zone 2 zugeben und so das gewünschte D₃ darstellende Gemisch aus D, und D₃ bilden. Dann ist es nicht erforderlich, den Anteil an D,, der durch das Ventil 8 läuft, zu destillieren. Weitere Verfahrensstufenfolgen, die sich anhand von Fig. 1 erläutern lassen und bei denen er f indungs gemäß zwei unterschiedliche Desorbens-Zusammensetzungen eingesetzt werden, können beispielsweise darin bestehen, daß der Strom 14, wenn er Anteile sowohl von D₂ als auch von D, enthält, in Kolonne 33 einer Destillation unterzogen wird, oder darin, daß ein Teil des Stroms 34 durch das Ventil 9 in die Stufe 308 geführt wird, falls ein Zufluß von Stufe 308 zu Stufe 101 nicht erwünscht ist. Diese letztgenannte Ausführungsform läßt sich mit Vorteil dann verwenden, wenn in dem Einsatzstrom 11 nicht adsorbierbare Komponenten vorhanden sind oder wenn man die Länge der Adsorptionszone 3 unterhalb der Abnahmestelle des Abzugsstroms 17 so gering wie möglich zu halten wünscht.

Eine mit der Zweitemperatur-Technik ausgestattete Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend anhand der Fig. beschrieben. Es wird dabei das Desorptionsmittel, bevor es in die Desorptionszone 1 eingeführt wird, mittels eines Wärmeaustauschers 30 oder in anderer Art erhitzt, und die restliche Wärme wird mittels eines Wärmeaustauschers 31 entfernt, bevor das Desorbens in die Rektifikationszone strömt. Zusätzlich zu dem in Fig. 2 veranschaulichten Strömungsverlauf können beim erfindungsgemäßen Ver-

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fahren weitere und/oder andere Einrichtungen eingesetzt werden, um die Desorption bei höheren Temperaturen vorzunehmen. Die Strömungsfolge, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, entspricht im übrigen der in Fig. 1 veranschaulichten Aus füh rungs form; nicht vorhanden sind lediglich die Destillationskolonne 33 und der davon abgezogene Flüssigkeitsstrom 34.

Man kann in abgeänderter Ausführungs form die Destillationskolonnen 5 und 7 so fahren, daß der Flüssigkeitstrom 12 eine so ausreichend hohe Temperatur aufweist, daß auf Einbau des Wärmeaustauschers 30 verzichtet werden kann; man kann die Desorptionszone statt mit dem Desorbens mittels anderer Heizmedien bzw. -Einrichtungen, wie beispielsweise mit elektrischen Heizbändern und dergleichen aufheizen. Es ist auch möglich, ohne den Wärmeaustauscher 31 zu arbeiten, wenn die Wärmekapazität der Zone 1 ausreicht, um das Desorbens in geeigneter Weise abzukühlen, bevor es durch das Ventil 8 strömt. Es kann sich gegebenenfalls als vorteilhaft erweisen, durch das Ventil 9 einen Flüssigkeitsstrom aus der Stufe 101 in die Stufe 308 zu leiten, beispielsweise dann, wenn in dem Speisestrom 11 nicht adsorbiere Komponenten vorhanden sind und wenn es wünschenswert ist, die Länge der Adsorptions zone 3 unterhalb der Entnahmestelle für den Abzugsstrom 17 so gering wie möglich zu halten. Bei einer so abgeänderten Verfahrensart kann zweckmäßig ein Teilstrom des Flüssigkeitsstroms 12 in einer Nebenleitung außerhalb um den Wärmeaustausher 30 herum geführt werden, damit in die Stufe 308 Desorbens, das Normaltemperatur hat, eingeführt werden kann.

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Fig. 3 veranschaulicht eine Aus führungs form des erfindungs gemäßen Verfahrens, bei der mit Zweiteraperatur-Technik und Zweidesorptionsmittel-Technik gearbeitet wird. Das stark wirksame Desorbens (Flüssigkeitsstrom 10 aus der Destillationskolonne 33 und Flüssigkeitsstrom 14 aus der Destillationskolonne 5) wird, bevor es in die Desorptionszone 1 eingeführt wird, mittels eines Wärmeaustauschers vorerhitzt. Der schwach wirksame Desorbensstrom 34 fließt zusammen mit dem Rücklaufstrom 16 in die erste Stufe der Rektifikationszone 2. Der Strom 34 ist ein schwächer wirksames Desorbens als der Strom 12, da er sowohl niedrigere Temperatur als auch niedrigere Konzentration an Eluant in seiner Eluant-Träger-Zusammensetzung aufweist. Im übrigen verlaufen die Flüssigkeitströme in gleicher Weise, wie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.

Beispiel 1

Kalium-Y-Sieb wurde auf Korngrößen von etwa 0,4 bis 0,9 mm (20-40 mesh) vermählen, und etwa 30 g wurden in eine etwa 2,7 m lange Säule aus Edelstahl mit einen Außendurchmesser von 6,35 mm O.D. und einem Innendurchmesser von 4,57 mm I.D. eingefüllt. Ein Träger-Eluant-Ge mi sch aus 25% meta-Diisopropylbenzol (m-DIPB) und 75% Paraffin wurde bei 130⁰C mit einer konstanten Fließgeschwindigkeit von 1,5 ecm je Minute durch die Säule geführt. Der Träger-Ei uant-Durchfluß wurde gestoppt, und es wurde an einer Stelle stromauf in die mit Schüttungsbett gepackte Säule eine Probenmenge von 2,0 ecm aus 20% para-Xylol, 20% Äthylbenzol, 2O% ortho-Xylol und 40% meta-Xylol durch ein Sechskammer-Probenventil eingesprüht. Der Träger-Eluant-Strom wurde unmittelbar darauf erneut zum Fließen

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gebracht, und es wurden periodisch Proben von dem Flüssigkeitsstrom genommen, der von Ende der Säule eluierte. Jede Probe wurde gaschromatοgraphisch auf die prozentuale Gewichtszusammensetzung der Cg-Aromaten analysiert. Die Ergebnisse zeigten, daß alles eingesprühte para-Xylol in einem Gesamtvolumen von 100 ecm aus der Säule eluiert wurde.

Beispiele 2 bis 20

Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, jedoch wurden verschiedene Siebe, Träger-Eluant-Geraische und unterschiedliche Temperaturen verwendet, wie sie in Tabelle I angegeben sind, die auch die Ergebnisse dieser Beispiele enthält.

Die Zahlenwerte zeigen in allen Fällen mit jedem eingesetzen Sieb und vorgegebenen Desorbens, daß das für die vollständige Elution des para-Xylol erforderliche Volumen an Desorbens niedriger Wurde, wenn entweder die Temperatur des Desorbens oder die Konzentration des Eluant in dem Eluant-Träger-Gemisch oder beide erhöht wurden.

Beispiel 21

Es wurde das in Fig. 1 veranschaulichte Verfahren eingesetzt und aus der Destillationskolonne 33 ein stark wirksamer Desorbensstrom 12, der aus 90% MDIPB plus 10% Paraffin bestand, und ein schwach wirksamer Desorbensstrom 34, der aus 25% MDIPB plus 75% Paraffin bestand, entnommen, und es wurde mit BaKY-Sieb bei einer Temperatur von 130°C gearbeitet.

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Tabelle

	Beispiel	Sieb	Desorbens '	Säulentemperatur,0C	para-Xylol Elutionsvolumen,	ecm
	1	KY	25% MDIPB	130	100
	2	Il	Il Il	160	92
	3	Il	90% MDIPB	130	57
	4	Il	Il Il	160	39
cn	5	Il	25% ODCB(2)	100	78
ο	6	Il	M Il	130	65
co Po	7	Il	10% ODCB(2)	130	156
90	8	Il	17,5% "	!I	101
S O	9	Il	25%	Il	65
σ>	10	Il	32,5% "	Il	60
co O	11	Il	50%	• 1	35
	12 .	BaKY	25% ODCBi2)	100	>225
	13	Il	50%	Il	177
	14	Il	100% "	Il	103
	15	K(St)NH4Y*3*	25% ODCB (2)	75	155
	16	Il	Il Il	130	111
	17	BaKY	25% Toluol	100	84	IO
	18	It	40% "	Il	60	cn
	19	Il	50% "	Il	50	CO
	20	Il	100% "	It	38	CD r η

If

Fußnoten zu Tabelle I :

(1) Die restlichen Anteile des Desorbens bestanden aus inerten Paraffin-Verbindungen;

(2) ODCB = ortho-Dichlorbenzol;

(3) K (st) NH. Y bedeutet Kali um- aus get aus chtes , dampfbehandeltes

Ammoni um- Y- Zeolith.

Beispiel 21, Forts.

Wenn ein Einsatzgemisch (Strom 11) aus 20% Äthylbenzol, 20% para-Xylol, 40% meta-Xylol und 20% ortho-Xylol bei dieser Verfahrensführung benutzt wurde, so betrug, wie gefunden wurde, das Volumenverhältnis von Desorbens (Strom 14) zu Produkt para-Xylol (Strom 15) 6.

Beispiel 22

Es wurde gemäß dem in Fig. 2 veranschaulichten Verfahren gearbeitet. Ein Wärmeaustauscher 30 wurde eingesetzt, in dem der aus 25% MDIPB plus 75% Paraffin bestehende Desorbensstrom 12 auf 160°C vorerhitzt wurde. Es wurde mit BaKY-Sieb bei einer Temperatur von 130°C gearbeitet, und es wurde das gleiche Eins atz-Roh gemisch wie in Beispiel 21 angegeben benutzt. Das Volumenverhältnis von Desorbens (Strom 14) zu dem Produkt para-Xylol (Strom 15) betrugt, wie gefunden wurde, 9.

Beispiel 2 3

Es wurde gemäß dem in Fig. 3 veranschaulichten Verfahren gearbeitet. Dabei wurden die Destillationskolonne 33 und der Wärmeaustauscher 30 eingesetzt. Der stark wirksame Desorbensstrom 12, der aus 90% MDIPB

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plus 10% Paraffin bestand, wurde auf eine hohe Temperatur von 160⁰C vorerhitzt, und ein schwach wirksamer Desorbensstrom, der aus 25% MDIPB plus 75% Paraffin bestand, wurde mit 130°C verwendet. Es wurde mit BaKY-Sieb gearbeitet und das gleiche Einsatz-Rohgemisch wie in Beispiel 21 angegeben, benutzt. Das Volumenverhältnis von Desorbens (Strom 14) zu Produkt para-Xylol (Strom 15) betrug, wie gefunden wurde, 4.

Beispiel 24

Es wurde wie in Beispiel 22 beschrieben gearbeitet, jedoch mit dem Unterschied, daß der Desorbensstrom 12 nicht vorerhitzt, sondern mit der gleichen Temperatur ( 130°C ) wie der Desorbensstrom 34 verwendet wurde. Das Volumenverhältnis von Desorbens (Strom 14) zu Produkt para-Xylol (Strom 15) betrug, wie gefunden wurde, 10.

In den Beispielen 21 bis 24 konnte gezeigt werden, daß dann, wenn man die Wirksamkeit des stärker wirksamen Desorbens in der Desorptionszone 1 entweder durch Erhöhung der Temperatur und/oder durch höhere Konzentration an Eluant vergrößert, die Gesamtmenge an erforderlichem Desorbens abnimmt und demzufolge dieses Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von para-Xylol mit höherer Effizienz arbeitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft einsetzen für die wirksame Abtrennung und Gewinnung von Äthylbenzol aus Äthylbenzol enthaltendem Cg-Aromaten-Rohgemisch. Die Komponenten des einge-

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speisten Flussigkeitsgemisches werden einer kontinuierlichen Trennung in flüssiger Phase unterworfen, und dazu wird das Rohgemisch in Kontakt gebracht mit bestimmten Molekularsieben als festem Sorbens, die vorzugsweise Äthylbenzol adsorbieren. Es wird unter Benutzung eines simulierten Gegenstromsystems gearbeitet; dabei werden nacheinander angeordnete, untereinander und im Kreislauf verbundene Desorptions-, Rektifikations- und Sorptions-Zonen von einem Flüssigkeitsstrom durchströmt. Bei der Verfahrens führung kann man den Stromdurchfluß zwischen der Desorptionszone und der Rektifikationszone unterbrechen, einen ersten Teilstrom, der an Sorbat, d.h. Äthylbenzol, angereichert ist, aus der Desorptionszone abziehen und direkt im Kreislauf wieder aufgeben, und einen zweiten Teilstrom, der aus Sorbat, d.i. Äthylbenzol hoher Reinheit, und Desorbens besteht, einer Destillationsvorrichtung zuführen, aus der ein Teilstrom des Sorbat -Destillats als Rücklauf der Rektifikationszone wieder zugeführt werden kann, wodurch sich die Reinheit des Sorbat-Produkts wenig aufwendig maximieren läßt, und ein anderer Teil wird als Produktstrom abgezogen.

Man kann diese Aus füh rungs form des er findungs gemäßen Verfahrens abändern dadurch, daß man andere Molekularsiebe einsetzt, die spezifisch vorzugsweise meta-Xylol, ortho-Xylol und para-Xylol adsorbieren und Äthylbenzol abweisen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die speziellen spezifische Adsorptionseigenschaften besitzenden Sieb-Materialien im Rahmen der Zweidesorptionsmittel-Technik eingesetzt, die, wie bereits ausgeführt, darin besteht, zwecks Minimierung der Gesamtmenge an er-

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forderlichem Desorbens zwei verschiedene Desorbensströme einzuleiten. Man kann dabei eine weitere Verbesserung erreichen, wenn man zusätzlich die Desorbensströme unterschiedlich temperiert, wodurch sich die Wirkungskraft des verwendeten Desorbens steigern läßt.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Rubidium-ausgetauschte Siebe vom Natrium-Typ X Äthylbenzol bevorzugt adsorbieren und dieses mit gutem Wirkungsgrad aus einem C_ß-Aromaten-Isomer-Speisestrom abzutrennen vermögen. Eine weitere Molekularsiebart, die sich für die Abtrennung von Äthylbenzol in der zuvor beschriebenen Verfahrensart als brauchbar erwies, ist ein Cäsium-ausgetauschtes Zeolith vom Typ y, wie es in der US-PS 3,626,020 beschrieben ist. Man kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung von Äthylbenzol aqs einem Cq-Aromaten-Isomer-Einsatzstrom auch unter Benutzung bestimmter Molekularsieb-Sorbensmaterialien vornehmen, die das Äthylbenzol im Verhältnis zu den übrigen Bestandteilen des Einsatzes, wie ortho-Xylol, meta-Xylol und para-Xylol nicht besser adsorbieren sondern bevorzugt abweisen. In solchen Fällen wird das verwendete stärker wirksame Desorbens (D-) so gewählt, daß es eine höhere Desorptionswirksamkeit gegenüber den stärker adsorbierten Xylol-Isomeren besitzt. Im Ergebnis benötigt man dann für eine vorgegebene Menge an Cg-Aromaten-Rohprodukt eine geringere Gesamtmenge an Desorbens. Für diese Aus füh rungs form des erfindungs gemäßen Verfahrens vorteilhaft verwendbare Siebe sind Natrium-Typ Y, Lithium-Typ Y, Calcium-Typ Y, Magnesium-Typ Y und Kali um-aus ge tausch te , dampfbehandelte Ammonium-Typ Y Siebe, wie sie beispielsweise aus der US-PS 3,6 86,34 3 bekannt sind.

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Geeignete Desorptionsmittel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Trennverfahren zum Abtrennen von Äthylbenzol

aus einem C_o~Aromaten-Isomer-Einsatzstrom sind substituierte Aroo

maten, die als solche oder in Kombination mit inerten Träger-Fluids _r wie beispielsweise Paraffinen, verwendet werden können.

In der Desorptionszone 1 wird Äthylbenzol, das selektiv an festen Sorbens-Partikeln sorbiert ist, bei Kontakt mit einem Desorbensstrom desorbiert. In der Rektifikationszone 2 erfolgt Gegenstromkontakt zwischen dem Äthylbenzolstrom und einem simulierten Fließstrom der Feststoff-Sorbens-Partikel aus den zuvor angegebenen Sieb-Substanzen. Dadurch läßt sich die Reinheit des Produktes wirksam verbessern. In der Sorptionszone 3 erfolgt die Trennung des Einsatzgemisches aus flüssigen Cg-Aromaten durch selektive Sorption von Äthylbenzol aus dem Gemisch mit den aus den Sieb-Substanzen bestehenden Feststoff-Sorbens-Partikeln. Bei dieser Trennart stellt Äthylbenzol das Sorbat dar, und das Raffinat besteht aus nicht adsorbiertem ortho-Xylol, meta-Xylol und para-Xylol. Wenn man dagegen das Verfahren unter Verwendung der zuvor beschriebenen Siebart, an der Äthylbenzol bevorzugt abgewiesen wird, durchführt, erhält man einen ähnlichen Verfahrensablauf, wie er in den Figuren 1, 2 und 3 veranschaulicht ist; das Sorbat besteht dann aus ortho-Xylol, meta-Xylol und para-Xylol, und Äthylbenzol fällt als Raffinat an.

Beispiele 25 bis 34

Es wurde gemäß dem in Fig. 1 veranschaulichten Verfahren gearbeitet. Aus der Destillationskolonne 33 wurden ein stark wirksamer Desobens-

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strom 12 und ein schwach wirksamer Desorbensstrom 34 in den Adsorptionsturm eingegeben, und es wurde mit verschiedenen Siebarten bei unterschiedlichen Temperaturen gearbeitet. Unter Verwendung eines Einsatzgemisches (Strom 11) aus 20% Äthylbenzol, 20% para-Xylol, 40% meta-Xylol und 20% ortho-Xylol wurden dabei Volumenverhältnisse von Desorbens zu Produkt gefunden, die im einzelnen in Tabelle II wiedergegeben sind.

Beispiele 35 bis 44

Das Verfahren wurde wie in Fig. 2 veranschaulicht durchgeführt. Es wurde ein V7ärme aus tauscher 30 zum Vorerhitzen des Desorbensstroms auf eine gegenüber der Temperatur des Desorbens in der Stufe 201 um 30°C höher gelegene Temperatur benutzt. Es wurde mit den gleichen Siebarten, bei gleichen Temperaturen und unter Verwendung des gleichen Einsatzgemisches wie in den Beispielen 25 bis 34 beschrieben gearbeitet. Die dabei ermittelten Volumenverhältnisse von Desorbens zu Produkt sind in Tabelle III wiedergegeben.

Beispiele 45 bis 54

Das Verfahren wurde in der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsart durchgeführt. Die Destillationskolonne 33 diente zur Bereitstellung des stärker wirksamen Desorbensstroms 12 und des schwächer wirksamen Desorbensstroms 34. In dem Wärmeaustauscher 30 wurde der stärker wirksame Desorbensstrom 12 auf eine gegenüber der Temperatur des Stroms 34 um 30°C höher gelegene Temperatur vorerhitzt. Es wurden getrennte Ansätze mit den gleichen Sieb-Substanzen, Tempera-

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- 28 -

türen und dem gleichen Einsatzgemisch wie in den Beispielen 35 bis 44 gefahren. Die dabei gefundenen Volumenverhältnisse von Desorbens zu Produkt sind in Tabelle IV zusammengestellt.

Beispiele 55 bis 64

Es wurde wie in den Beispielen 35 bis 44 beschrieben gearbeitet, jedoch wurde der Desorbensstrom 12 nicht vorerhitzt sondern mit der gleichen Temperatur wie der Desorbensstrom 34 verwendet. Die dabei gefundenen Volumenverhältnisse von Desorbens zu Produkt sind in Tabelle V zusammengestellt.

5 09881/0690

Tabelle II

Beispiel

Sieb

T0C

Starkes Desorbensu }

MDIPB

% Inert

Schwaches

Desorbens

Volumenverhältnisse

.Str.14

(R)

Desorb.Str.18

Str. ig

%Eluant

MDIPB

10% Dodecan

% Eluant

%Inert

Des orb

Prod.Str. 15

(R)

Raff.

(EB)

25

NaY

130

90%

ODCB

25% Dodecan

25% MDIPB

75% Dodecan

5

(R)

7

(EB)

26

NaY

130

75%

T

10% Undecan

33% MDIPB

6 7% Dodecan

6

(R)

6

(EB)

27

LiY

130

90%

ODCB

10% Hexan

30% ODCB

70% Unde can

6

(R)

6

(EB)

28

CaY

80

90%

DEB

10% Dodecan

35% T

6 5% Hexan

6

(R)

7

(EB)

29

CaY

125

90%

MDIPB

20% Dodecan

25% ODCB

75% Dodecan

5

(EB)

7

(EB)

30

MgY

120

80%

DEB

10% Dodecan

30% DEB

70% Dodecan

6

(EB)

6

(R)

31

RbX

130

90%

ODCB

15% Dodecan

25% MDIPB

75% Dodecan

5

(EB)

6

(FJ

cn ο

32

RbX

130

85%

DEB

5% Dodecan

20% DEB

80% Dodecan

5

(EB)

6

(R: ι

CD

33<3>

KS+ (NH3)

Y 125 ·

95%

10% Dodecan

25% ODCB

75% Dodecan

6

7

I (P.) £

OO OO

34(3)

KS+ (NH.,)

Y

90%

- V

30% DEB

70% Dodecan

5

7

t

O

j

125

co co

Fußnoten

für Tabellen

II -

O

(1) MDIPB = meta-Diisopropylbenzol; ODCB = ortho-Dichlorbenzol; DEB = Diäthylbenzol; T = Toluol

(2) Das Produkt in den Strömen 15 und 19 ist in den Tabellen bei den jeweiligen Volumenverhältnissen genau angegeben; EB = Äthylbenzol, R = meta-, ortho- und para-Xylol

(3) Das Siebmaterial würde wie in der US-PS 3,686,343 beschrieben hergestellt.

co co cn co

Tabelle III

cn ο co oo

σ> co ο

Beispiel

Sieb

35	NaY
36	NaY
37	LiY
38	CaY
39	CaY
40	MgY
41	RbX
42	RbX

43⁽³⁾ KS+(NH₃) Y 44^(3> KS+(NH₃) Y

	Desorbens	%	(D	Volumenver Desorbensstrom 14	(R)
T0C	%Eluant	75%	Inert	Produktstrom 15	(R)
130	25% MDIPB	67%	Dodecan	6	(R)
130	33% MDIPB	70%	Do de can	7	(R)
130	30% ODCB	65%	Do de c an	6	(R)
80	35% T	75%	Hexan	7	(R)
125	25% ODCB	70%	Do de can	6	(EB)
120	30% DEB	75%	Do de can	7	(EB)
130	25% MDIPB	80%	Do de can	8	(EB)
130	20% DEB	75%	Do de c an	7	(EB)
125	25% ODCB	70%	Do de can	7
125	30% DEB	Do de can	7

.tnisse⁽²⁾ Desorbensstrom 18

Raffinatstr. 19

7
6
6
7
7
6
6
6
7
7

(EB)

(EB)

(EB)

(EB)

(EB)

(EB)

(R)

(R)

(R)

(R)

ro

cn

co co cn co

Tabs 1 l_e IV

Beispiel Sieb

Starkes Desorbens * '
T⁰C % Eluant %Inert

130 90% MDIPB 10% Dodecan

130 75% MDIPB 25% Dodecan

130 90% ODCB 10% Dodecan

80 90% T 10% Hexan

125 90% ODCB 10% Dodecan

120 80% DEB 20% Dodecan

130 90% MDIPB 10% Dodecan

130 85% DEB 15% Dodecan

53 ^{ό) KS+(NH₃)Y 125 95% ODCB 5% Dodecan

*³^KS+(NH₃)Y 125 90% DEB 10% Dodecan

Schwaches Desorbens %Eluant %Inert

... Volumenverhältnissö^v

^UJ Desorb.Str. 14 Desorb.Str.

Prod.Str. 15

	45	NaY
	46	NaY
	47	LiY
er?	48	CaY
O
co	49	CaY
co
OD	50	MgY
O	51	RbX
CD
CD O	52	RbX

25% MDIPB 75%Dodecan 4 (R)

33% MDIPB 67%Dodecan 5 (R)

30% ODCB 70%Undecan 5 (R)

35% T 65% Hexan 5 (R)

25% ODCB 75% Dodecan 4 (R)

30% DEB 70% Dodecan 4 (R)

25% MDIPB 75% Dodecan 4 (EB)

20% DEB 80% Dodecan 4 (EB)

25% ODCB 75% Dodecan 5 (EB)

30% DEB 70% Dodecan 4 (EB)

Raff.Str.

7 6 6 7 7 6 6 6 7 7

(EB)

(EB)

(EB)

(EB)

ro

Ul

GJ

CD

cn

OJ

Tabelle V

cn ο co

O CD CO O

Beispiel	Sieb	T0C	%	Desorbens * ' Eluant % Inert	75% Dodecan
55	NaY	130	25%	MDIPB	67% Dodecan
56	NaY	130	33%	MDIPB	70% Dodecan
57	LiY	130	30%	ODCB	65% Hexan
58	CaY	80	35%	T	75% Dodecan
59	CaY	125	25%	ODCB	70% Dodecan
60	MgY	120	30%	DEB	75% Dodecan
61	RbX	130	25%	MDIPB	80% Dodecan
62	RbX	130	20%	DEB	75% Dodecan
63{3)	KS+(NH3) Y	125	25%	ODCB	70% Dodecan
64(3)	KS+ (NH3) Y	125	30%	DEB

Volumenverhältnisse

(2)

Desorbensstrom 14 Desorbensstrom 18 Produktstrom 15 Raffinatstrom 19

9	(R)
10	(R)
9	(R)
11	(R)
9	(R)
10	(R)
10	(EB)
9	(EB)
10	(EB)
9	(EB)

7	(EB)
6	(EB)
6	(EB)
7	(EB)
7	(EB)
6	(EB)
6	(R)
6	(R)
7	(R)
7	(R)
	ro cn
	13953

Die Ergebnisse der Beispiele 25 bis 64 zeigen, daß sich die Gesamtvolumenmenge an erforderlichem Desorbens vermindern und dementsprechend das Abtrennungs- und Gewinnungs-Verfahren für Äthylbenzol mit höherer Effizienz durchführen läßt, wenn man in der Desorptionszone 1 stärker wirksame Desorptionsmittel einsetzt, deren Wirkungsgrad dadurch erhöht werden kann, daß man die Temperatur und/oder die Eluant-Konzentration erhöht.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch benutzen, um eine Cg-Aromaten-Isomer-Rohprodukt in drei Effluat-Produktströme zu trennen. Die Bestandteile des C„-Aromaten-Isomer-Einsatzstroms

werden dabei unter Verwendung eines simulierten bewegten Bettes und Anwendung der Zweidesorptionsmittel-Technik sowie der Zweitemperaturen-Technik in drei Effluat-Produktströme zerlegt. Dazu wird der Einsatzstrom in simuliertem Gegenstrom in Kontakt gebracht mit aus kristallinem Aluminiumsilikat-Siebmaterial bestehenden festen Sorbentien und durchfließt im Kreislauf die nacheinander angeordneten, untereinander verbundenen Desorptions-, Rektifikationsund Sorptions-Zonen. Bei der sogenannten Zweidesorptionsmittel-Technik kann man zwei und bis zu drei verschiedene Desorbensströme oder Desorbentien verschiedener Wirkungsstärke einsetzen. Diese Anwendungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Trennung eines Cg-Aromaten-Isomer-Einsatzstroms in drei Produktströme läßt sich abändern durch Benutzung der Technik der Temperaturabstufung zwecks Erhöhung der Desorptionsstärke des eingesetzten Desorbens. Man kann mit diesen Verfahrens führungen unter Verwendung eines einzigen Bettes drei Produktströme gewinnen. Zunächst werden die am wenigsten

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stark gebundenen Komponenten mittels des schwächer wirksamen Desorbens entfernt; anschliessend erfolgt die Desorption des zweiten Produkt-Effluat-Stroms unter Verwendung eines Desorbens mittelstarker Wirksamkeit und schließlich wird ein stark wirksames Desorbens eingesetzt, mit dem der para-Xylol-Effluat-Produktstrom desorbiert bzw. verdrängt wird, sofern para-Xylol diejenige Substanz ist, die am stärksten gebunden an dem Siebmaterial ansitzt.

Bei den drei Produkt-Effluat-Strömen handelt es sich um einen an meta-Xylol, ortho-Xylol angereicherten und an Äthylbenzol verarmten Produktstrom, einen an Äthylbenzol angereicherten Produktstrom und einen para-Xylol-Produktstrom. Es werden für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Adsorptions-Desorptions-Trennverfahrens drei verschiedene Desorbensströme benutzt, die Desorbens mit relativ niedriger Desorptionsstärke, Desorbens einer mittleren Desorptionsstärke und stark wirksames Desorbens zur Desorption des para-Xylol-Effluats enthalten. Wenn man die Verfahrensführung durch Verwendung eines Temperaturgradienten zwecks Verstärkung der Wirksamkeit eines Desorbens abzuändern wünscht, wird das Desorbens vor der Zuführung in die Desorptionszone beispielsweise mittels eines Wärmeaustauschers entsprechend erhitzt. Es läßt sich dann eine einzige Desorbens-Zusammensetzung verwenden, deren unterschiedliche Wirkungsstärke, wie sie für die einzelnen Effluat-Produktströme erforderlich ist, durch Temperaturerhöhung bei kontinuierlicher Verfahrens führung einstellen läßt.

Mit dem relativ schwach wirksamen Desorbens wird der ortho-Xylol/ meta-Xylol-Produktstrom desorbiert, wenn diese Komponenten am

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wenigsten stark gebunden bzw. an dem Siebbett adsorbiert sind. Anschließend erfolgt Desorption des Bettes mit einem mittelstark wirksamem Desorbens zur Gewinnung des an Äthylbenzol angereicherten Effluat-Produktstroms , und zum Schluß wird das Bett unter Verwendung eines stark v/irksamem Desorbens desorbiert und ein para-Xylol-Effluat-Produktstrom erhalten.

Man kann, wenn man beispielsweise mit einem einzigen Desorbensmaterial arbeitet und dieses zur Gewinnung von Desorbensströmen verschieden starker Wirksamkeit an verschiedenen Verfahrens abschnitten vorerhitzt und so die für die nacheinander zu desorbierenden drei Produktströme erforderliche jeweils grössere Desorptionskraft einstellt, gleichzeitig in der Rektifikations- und/oder Adsorptionszone die Temperaturen erniedrigen. Dadurch wird das Einsatzgemisch leichter adsorbiert und das am stärksten adsorbierte Produkt, para-Xylol, das als para-Xylol-Effluat-Produktstrom gewonnen wird, fällt in optimaler Reinheit an.

Man kann grundsätzlich beim erfindungsgemäßen ein simuliertes Gegenstromsystem benutzenden Verfahren bis zu drei verschiedene Desorptionsmaterialien verwenden und die Temperaturabstufungs-Technik benutzen.

Wenn man die Trennung eines C_R-Aromaten-Isomer-Rohgemisches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der zuvor beschriebenen Weise in drei Effluat-ProduktstrÖme vornimmt, wird als kristallines Aluminiumsilikatmaterial, d.h. als Siebmaterial ein solches benutzt,

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das statische alpha-Werte von Äthylbenzol/meta-Xylol(ortho-Xylol) und para-Xylol/Äthy!benzol von mehr als 1, vorzugsweise mehr als 2 hat. Beispiele für bei dieser Arbeitsweise zweckmässig zu verwendendes Siebinaterial sind Zeolithe vom Typ Y, wie beispielsweise Kalium-aus getauschtes Typ Y (KY) und Kali um-Ammoni um- aus getauschtes Typ Y (Ammonium KY) Zeolith. Diese Siebe lassen sich beispielsweise durch Kationenaustauschermethoden, wie sie in der US-PS 3,696,107 beschrieben sind, herstellen.

Eine Verfahrens führung unter Verwendung von zwei Desorbentien und einem Feststoff-Adsorbens ist in Fig. 4 schematisch veranschaulicht. Das Adsorbensmaterial fließt von oben nach unten durch die Leitungen 114, 115, 116, 117, 118, 119 und 120 und durchströmt die sechs einzelnen Stufen in dem Adsorptionsturm, die als Stufen I, II, IIIA, IIIB, IIIC und IV gekennzeichnet sind. Der Gesamtflüssigkeitsstrom verläuft von unten nach oben durch die Leitungen 137, 138, 139, 140, 141, 142 und 143.

Für die kontinuierliche Verfahrens führung ist eine Kreislaufpumpe 121 vorgesehen, und die Kreislaufführung erfolgt durch die Leitungen 137 und 14 3, die von den Endstufen IIIC und IV ausgehen. Zum Umpumpen der Kreislaufflüssigkeit kann die Pumpe 121 in beliebiger bekannter Art, beispielsweise als Druckpumpe ausgebildet sein. In diesem Kreislauf erfolgt der kontinuierliche Durchfluß der Flüssigkeit durch die einzelnen Stufen. Die Flüssigkeit tritt aus der Stufe IV durch die Leitung 14 3 aus, wird durch die Pumpe 121 in die Leitung 137 und durch diese in die Stufe IIIC wieder eingeführt. Durch die umgepumpte Kreislaufflüssigkeit läßt sich

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auch der Zufluß in die Stufe IV induzieren. Dazu wird über die Leitung 136 etwas Flüssigkeit dem Verfahren zugeführt und über die Leitungen 137 und 143 in die Stufe IV geleitet, wobei die Hauptströmungsrichtung des Flüssigkeitsstroras von unten nach oben nicht geändert wird. Der kontinuierliche Durchfluß von festem Adsorptionsmittel wird dadurch aufrecht erhalten, daß das Adsorbens, das in Stufe IIIC durch Leitung 120 austritt, über Leitung 114 in die Stufe IV wieder zurückgeführt wird. Von dort fließt das Feststoff-Adsorbens durch die verschiedenen Stufen des Adsorptionsturms über die Leitungen 115, 116, 117, 118, 119 und 120 nach unten. Die zahlreichen Arbeitsstufen können zu einer oder mehreren Seriengruppen ausgebildet sein, die drei übereinander angeordnete Verfahrenszonen darstellen.

Die Leitungen 131, 132, 133, 134, 135, und 136 dienen der Zu- bzw. Abführung von Flussigkeitsströmen in bzw. aus dem Verfahren. Die in das Verfahren eingeführten Flüssigkeitsströme kommen in Kontakt

durch mit dem durch die Leitung 114 eingetragenen und die Leitung 120 ausgetragenen, den Adsorptionsturm in Richtung von oben nach unten durchströmenden Adsorptionsmaterial. Die Leitung 131 dient als Auslaßleitung für einen Raffinatstrom, der aus dem Verfahren abgezogen wird. Die Leitung 132 ist die Einlaßleitung, durch die der Einsatzstrom dem Verfahren zugeführt und mit dem in absteigender Richtung die Adsorptionszone durchströmenden Adsorptionsmaterial in Kontakt gebracht wird. Durch Leitung 133 wird ein an Äthylbenzol angereicherter Extrakt-Auslaßstrom abgezogen. Das darin vorhandene Äthylbenzol ist in einer Desorptionszone aus dem Adsorbens verdrängt worden. Durch Leitung 134 wird ein zweiter Desorbensstrom eingeführt.

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-as-

Das zweite Desorbens dient zur Unterstützung der Verdrängung von an Äthylbenzol angereichertem Material aus dem Adsorptionsmittel. Durch Leitung 135 wird der para-Xylol-Extrakt-Produktstrom aus dem Verfahren abgezogen. Das para-Xylol war in vorgeschalteten Arbeitsstufen an dem Adsorptionsmittel adsorbiert und mittels des ersten DesorbensStroms desorbiert worden. Durch Leitung 136 wird das erste Desorbens eingegeben. Dieser Desorbensstrom dient der Desorption des an dem Adsorbens gebundenen para-Xylol.

Die sechs einzelnen Verfahrensstufen, die mit I, II, IIIA, IIIB, IIIC, IV gekennzeichnet sind, veranschaulichen einzelne Verfahrensabschnitte im Adsorptionsturm, in denen individuelle Vorgänge stattfinden. Wenn das Verfahren so durchgeführt wird, daß statt des von oben nach unten bewegten Adsorptionsmittels ein Festbett-Adsorbens benutzt wird, wird der Gegenstrom simuliert dadurch, daß in bestimmten Zeitintervallen die Ansatzstellen der Einspeise- und Auslaßströme in einer vorgegebenen Richtung verschoben werden.

Die Erläuterung der bei dem Verfahren stattfindenden verschiedenen Arbeitsstufen läßt sich einfacher verstehen, wenn diesen bestimmte Benennungen zugeordnet werden. Die verwendeten Hauptarbeitsweisen lassen sich bezeichnen als Adsorptionszone, Rektifikationszone und Desorptionszone. Es kann sich gegebenenfalls empfehlen, eine als Pufferzone bezeichnete vierte Arbeitszone vorzusehen, jedoch ist diese für den Trennvorgang nicht unbedingt erforderlich.

Die Adsorption, die zwischen dem durch Leitung 132 zugeführten Einsatz-Flüssigkeitsstrom und dem durch Leitung 131 abgezogenen Raffi-

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natstrom liegt und in Richtung von Leitung 132 durch die Adsorbtionsstufe I zu Leitung 131 verläuft, wird als Adsorptionsstufe bezeichnet. Die Einsatzflüssigkeit strömt durch Leitung 132 in'die Leitung 141 und in die Adsorptionszone in der Stufe I. In der Adsorptionsstufe werden das selektiv adsorbierbare Extraktmaterial (das an Äthylbenzol angereichert ist) und das am stärksten adsorbierbare para-Xylol adsorbiert, dagegen verbleibt das weniger selektiv adsorbierbare Raffinatmaterial (das an meta-Xylol und ortho-Xylol angereichert und an Äthylbenzol verarmt ist) im allgemeinen in den zwischen den Partikeln des Adsorptionsmaterials vorhandenen und diese umgebenden Hohlraumbereichen öderes wird schwach adsorbiert. Das Raffinatmaterial fließt durch Leitung 142 aus der Adsorptionszone ab und wird je nach den Bedingungen im oberen Teil der Leitung entweder durch Leitung 131 ausgetragen oder fließt teilweise an der Leitung 131 vorbei in die Stufe IV. Der Strömungsfluß in dem Teil der Leitung 142, der der Verbindung der Leitung 131 mit der Stufe IV dient, kann auch abwärts gerichtet sein. Dann besteht das aus Leitung 131 ausgetragene Material sowohl aus Raffinat aus der Adsorptionszone als auch aus Material, das aus Stufe IV durch Leitung 142 abgeführt wird. Sofern die Stufe IV nicht vorhanden ist, strömt die Flüssigkeit durch Leitung 142 gänzlich in Richtung von oben nach unten. Zur Strom-Identifizierung wird der Raffinat-Auslaßstrom stets als gegenüber dem in die Adsorptionszone eingeführten Einsatzstrom in Strömungsrichtung gelegen betrachtet.

Durch Leitung 115 fließt Adsorbens in die Adsorptionszone ein und wird mit dem Eins atz-Roh gemisch in Kontakt gebracht. Es finden dabei die zuvor beschriebenen Vorgänge in der Adsorptionszone statt.

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Anschließend verläßt das Adsorptionsmaterial die Adsorptionszone durch Leitung 116, die in Verbindung mit der Rektifikationszone steht.

Die Rektifikationszone ist diejenige Zone, in der sich das Adsorptionsmaterial zwischen dem an Äthylbenzol angereicherten Extraktstrom, der durch Leitung 133 ausgetragen wird, und der in Strömungsrichtung dahinter gelegenen Leitung 132, durch die der Einsaztstrom zugeführt wird (Stufe II) befindet. Die in der Rektifikationszone stattfindende Grundbehandlung ist die Reinigung der an dem Adsorbens adsorbierten Stoffe. Das Adsorbens tritt an einer STelle in Strömungsrichtung hinter den Einsatzstrom-Einlaß 132 gelegenen Stelle in die Rektifikationszone ein und verläßt diese an einer Stelle in Strömungsrichtung hinter dem Ansatz der Auslaßleitung 133 für den an Äthylbenzol angereicherten Extrakstrom. Das in diese Zone einströmende Adsorbens enthält gebunden Äthylbezol-angereicherten Extrakt, para-Xylol und etwas Raffinatmaterial, da die Feststoffe unmittelbar zuvor mit dem Einsatzstrom, in dem alle diese drei Komponenten enthalten sind, Kontakt hatte. Während das Adsorbens sich entgegen der St römungs richtung (von Leitung zu Leitung 133) durch die Rektifikationszone bewegt, kommt es in Kontakt mit Fluid-Material, das eine stets steigende Konzentration an angereichertem Äthylbenzol und einem Desorbens enthält, das von einer stromaufwärts gelegenen Begrenzungsstelle (Leitung 133 , durch die der an Äthylbenzol angereicherte Extraktstrom abgezogen wird) in die Rektifikationszone fließt. Auf diese Weise nimmt die Konzentration des Adsorbens an Äthylbenzol angereichertem Material und an para-Xylol beim Durchfluß durch die Rektifikationszone zu

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und die Konzentration an Raffinat-Material nimmt ab, da das Raffinat durch hohe Konzentrationen an Äthylbenzol angereichertem para-Xylol und Desorbens aus dem Adsorbens verdrängt werden kann. Da ein freier Flüssigkeitsstrom entgegen der Strömungsrichtung durch die Rektifikationszone vorhanden ist, muß ein Teil des mit Äthylbenzol angereicherten Extrakts, der andernfalls durch Leitung 133 ausgetragen würde, durch Leitung 140 an der Leitung 133 vorbei in die Rektifikationszone geführt werden. Dieser Strom enthält ein so ausreichend hohes Volumen an Äthylbenzol angereichertem Material und zweitem Desorbens, daß er die Rektifikation und die physikalische Verdrängung des in den Hohlraumbereichen um die Adsorbenspartikel, die mittels des Desorbens desorbiert worden sind, vorhandenen Raffinatmaterials zu unterstützen vermag. Das verdrängte Raffinatmaterial wird durch Leitung 141 aus der Rektifikationszone ausgetragen und kommt in Kontakt mit dem Einsatzstrom, der durch Leitung 132 der Leitung 141 zugeführt wird. Gegebenenfalls strömt es in die Adsorptionszone. Bei dem durch Leitung 141 aus der Rektifikationszone austretenden Raffinatmaterial handelt es sich um im wesentlichen reines Raffinat. Wenn man in Leitung 141 in Richtung von der Rektifikationszone zu der Adsorptionszone einen freien Flüssigkeitsstrom aufrecht erhält, ist es möglich, mit dem Raffinatmaterial Verunreinigungen aus dem an Äthylbenzol angereicherten Extraktstrom zu entfernen. Es ist möglich, die für eine gegebene Zulaufgeschwindigkeit des Einsatzes erforderliche Menge an Adsorbens zu minimieren dadurch, daß man den Durchtritt von an Äthylbenzol angereichertem Extrakt durch Leitung 141 in die Adsorptionszone verhindert.

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Die Desorptionszone ist der Bereich, in dem sich das Adsorbens zwischen dem Einlaß für den ersten Desorbensstrom durch Leitung 136 und dem Auslaß für den an Äthylbenzol angereicherten Extraktstrom durch Leitung 133 befindet. In der Darstellung der Fig. 4 besteht die Desorptionszone aus den Stufen IIIA, IIIB und IIIC. Innerhalb der Desorptionszone sind der Auslaß für einen para-Xylol-Extraktstrom durch Leitung 135 und der Einlaß für den zweiten Desorbensstrom durch Leitung 134 angeordnet.

Die in der Desorptionszone stattfindenden Vorgänge lassen sich in zv/ei wesentliche Teilschritte unterteilen. In der ersten Teilstufe wird an Äthylbenzol angereichertes Material aus dem Adsorbens desorbiert, während sich dieses über die Leitungen 117, 118, und 120 durch die Desorptionszone nach unten bewegt. Dieser Vorgang findet in dem in St rö mun gs richtung gelegenen Teil (Stufe IIIA) der Desorptionszone zwischen der Einlaßleitung 134 für den zweiten Desorptionsstrom und der Auslaßleitung 133 für den an Äthylbenzol angereicherten Extraktstrom statt. Die Stufe IIIA wird als der Raum der Desorptionszone bezeichnet, in dem die Desorption an Äthylbenzol angereichertem Material stattfindet. Der zweite BehandlungsVorgang an dem Adsorbens auf dessen Weg durch die Desorptionszone ist im wesentlichen eine Desorption von para-Xylol von dem Adsorbens. Dieser Vorgang findet in einen stromaufwärts gelegenen Teil (Stufe IIIC) der Desorptionszone zwischen der Einlaßleitung 136 für den ersten Desorbensstrom und der Ausgangsleitung 135 für den para-Xylol-Extraktstrom statt. Dieser Teil der Desorptionszone wird als para-Xylol-Desorptionsraum bezeichnet. Die Stufe IIIB in der Desorptionszone kann vorgesehen sein, um eine gute physika-

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lische Unterteilung zwischen der Zone, in der Äthylbenzol angereichertes Material desorbiert wird, und der Zone, in der para-Xylol desorbiert wird, zu sichern und während des Trennvorgangs die Verfahrensbedingungen möglichst stabil zu halten.

Das in die Desorptionszone eintretende Adsorbens enthält im wesentlichen adsorbiertes Ethylbenzol angereichertes Material und para-Xylolmaterial. Es kann sich Desorbensmaterial an dem Adsorbens befinden, weil es mit dem Desorbens enthaltenden Gemisch, das durch die Nebenleitung 140 zur Leitung 133 in die Rektifikationszone geführt wird, in Kontakt gekommen ist. Auf seinem Weg durch den für die Desorption an Äthylbenzol angereichertem Material dienenden Raum der Desorptionszone kommt das Adsorbens in Kontakt mit einem aus einem zweiten Desorbensmaterial bestehenden Strom, der die selektive Desorption des an Äthylbenzol angereicherten Materials aus dem Adsorbens bewirkt, während der größte Teil des para-Xylolmaterials an dem Adsorbens gebunden bleibt. Der zweite Desorbensstrom fließt durch Leitung 134 in den für die Desorptions von mit Äthylbenzol angereichertem Material vorgesehenen Raum, kommt in Kontakt mit durch Leitung 139 fließendem Material und strömt dann in die Stufe IIIA ein. Aus dem Adsorbens desorbiertes an Äthylbenzol angereichertes Material wird durch Leitung 140 aus der Stufe IIIA entfernt und im Gemisch mit etwas zweitem Desorbens durch die Auslaßleitung 133 für den an Äthylbenzol angereicherten Extraktstrom aus dem Verfahren ausgebracht. Ein Teil des an Äthylbenzol angereicherten Extrakt-Auslaßstroms kann durch Leitung 140 an der Leitung 133 vorbei in die Rektifikationszone geführt werden. Das durch Leitung 118 aus dem für die

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Desorption von an Äthylbenzol angereichertem Material vorgesehenem Raum ausströmende Adsorbens enthält hinter der Einlaßleitung 134 für den zweiten Desorbensstrom adsorbiertes ρara-XyIolmaterial und einen Teil an zweitem Desorbensmaterial, mit dem Äthylbenzol angereichertes Material aus dem Adsorbens verdrängt worden ist.

Man kann das Adsorbens, das den für die Desorption des mit Äthylbenzol angereicherten Materials vorgesehenen Raum der Desorptionszone verläßt, direkt in den para-Xylol-Desorptionsraum leiten, oder man kann es durch einen Zwischenraum hindurchführen. In der Zeichnung der Fig. 4 ist ein solcher Zwischenraum als Stufe IIIB veranschaulicht; der Durchfluß kann in oder gegen Strömungsrichtung erfolgen. Wenn die Stufe IIIB in Strömungsrichtung durchflossen wird, gelangt etwas von dem durch die Leitung 134 eingeführten zweiten Desorbensstrom durch Leitung 139 in die Stufe IIIB. Diese Strömungsführung beugt einer Verunreinigung des mit Äthylbenzol angereicherten Extrakts durch para-Xylol vor, da das para-Xylol, das über die Austrageleitung 135 als para-Xylol-Extrakt entfernt wird, keine Gelegenheit hat, durch Leitung 138 in die Stufe IIIB hineinzukommen. Bei Stromführung in Strömungsrichtung durch die Stufe IIIB wird möglicherweise eine etwas größere Menge an zweitem Desorbens für das Verfahen benötigt, da der Anteil an zweitem Desorbens, der in die Stufe IIIB gelangt, nicht zur Desorption von mit Äthylbenzol angereichertem Material aus dem Adsorbens in der Stufe IIIA zur Verfügung steht.

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Wenn die Stufe IIIB gegen Strömungsrichtung durchflossen wird, gelangt etwas von dem para-Xy lol-Extrakt-Strom an der Auslaßleitung 135 vorbei durch die Leitung 138 in die Stufe IIIB. Bei dieser Stromführung verstärkt sich die Möglichkeit, daß mit Äthylbenzol angereicherter Extrakt para-Xylol-Verunreinigungen aufnimmt, die durch Stufe IIIB hindurch in Stufe IIIA gelangen.könnten. Dagegen läßt sich die eingesetzte Menge an zweitem Desorbens reduzieren, da nichts davon in Stufe IIIB abzufließen vermag.

Die Desorption von para-Xylol findet im wesentlichen in dem para-Xylol-Desorptionsraum statt, der sich zwischen der Zuführleitung 136 für das erste Desorbens und der in Strönmngsrichtung dazu gelegenen Auslaßleitung 135 für den para-Xylol-Extraktstrom befindet. Dieser para-Xylol-Desorptionsraum ist als Stufe IIIC der Desorptionszone bezeichnet. Das Adsorbens, das durch Leitung 119 in die Stufe IIIC eingeführt wird, enthält adsorbiertes para-Xylol und, jenachdem, ob die Stufe IIIB in oder entgegen Strömungsrichtung durchflossen wurde, unterschiedliche Mengen an adsorbiertem erstem und/oder zweitem Desorbensmaterial. Auf seinem Weg durch den para-Xylol-Desorptionsraum kommt das Adsorbens mit einer ständig zunehmenden Konzentration an erstem Desorbensmaterial in Kontakt, das durch die Leitungen 136 und 137 in das Verfahren eingeführt wird. Als Desorptionsmittel werden zweckmäßig sowohl für das erste als auch für das zweite Desorbens relativ leicht von dem Adsorbens verdrängbare Materialien eingesetzt, damit das adsorptiv wirksame Volumen des Adsorbens nicht durch stark wirksam

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adsorbiertes Desorbensmaterial ständig vermindert wird. Das para-Xylol und ein Teil des ersten Adsorbens plus dem gegebenenfalls vorhandenen zweiten Desorbens , das mittels des ersten Desorbens desorbiert worden ist, werden über die Leitung 138 und die Auslaßleitung 135 für den para-Xylolextraktstrom aus der Stufe IIIC he raus ge f üh rt.

Das Adsorbens, das den para-Xylol-Desorptionsraum der Desorptionszone über die Leitung 120 verläßt, enthält im wesentlichen adsorbiertes erstes Desorbensmaterial. Manchmal kann dieses Adsorbens auch einen geringen oder maßbaren Anteil an adsorbiertem zweiten Desorbensmaterial enthalten. Zwecks Wiederverwendung kann man das Adsorbens zunächst durch Leitung 114 in eine vorzugsweise vorhandene Pufferzone führen, bevor es dann in die Adsorptionszone weitergeleitet wird. In Fällen, in denen eine Pufferzone nicht eingebaut wird, kann man das aus der Desorptionszone über Leitung 120 ausgetragene Adsorbens direkt durch Leitung 115 in die Adsorptionszone I wieder einführen.

Der Durchfluß durch Leitung 14 3, der mittels der Pumpe 121 aufrecht erhalten wird, kann entweder in Richtung von Stufe IV zu Stufe IIIC oder in entgegengesetzter Richtung erfolgen, je nachdem, ob die Pufferzone benutzt wird oder nicht, oder - falls die Pufferzone benutzt wird - je nachdem, ob es wünschenswert ist, die Menge an benötigtem erstem Desorbens zu reduzieren. Die wahlweise vorhandene Pufferzone ist definiert als der Adsorptions raum, der sich

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zwischen- der Einlaßleitung 136 für den ersten Desorbensstrom und der Auslaßleitung 131 für den Raffinat-Auslaßstrom befindet. Falls es gewünscht wird, die Menge an bei dem Verfahren eingesetztem erstem Desorbens zu reduzieren, sieht man für die Pufferzone vorteilhaft folgende Bedingungen vor: Ein Teil des Raffinat-Auslaßstroms , der normalerweise durch Leitung 131 fließt, wird über Leitung 142 an der Leitung 131 vorbei in die die Pufferzone darstellende Stufe IV geführt. Das Raffinatmaterial desorbiert die größte Menge des an dem durch Leitung 120 aus der Desorptionszone abgeflossenen Adsorbensmaterial Desorbens. Das in Stufe IV von dem Adsorbens verdrängte Desorbens gelangt über Leitung 143, durch die Pumpe 121 und die Leitung 137 in die Stufe IIIC, und dadurch wird die Menge an Desorbensmaterial, die man der para-Xylol-Desorptionszone über die Leitungen 136 und 137 zuführen muß, geringer. Unter diesen Bedingungen wirkt die Pufferzone, wie die Benennung zum Ausdruck bringt, als Hemmung für den Druchtritt von Raffinatmaterial in die para-Xylol-Desorptionszone, in der es unter Umständen entweder einen oder beide der Extrakt-Auslaßströme verunreinigen könnte. Die Pufferzone enthält genügend Adsorbens um zu verhindern, daß Raffinatmaterial, das durch das Desorbensmaterial von dem Adsorbens verdrängt worden ist, durch die Pufferzone hindurch in Leitung 14 3 gelangt.

Sofern eine Pufferzone nicht benutzt wird, kann man eine Verunreinigung der Extrakt-Auslaßströme durch Raffiantmaterial in der Weise ausschliessen, daß man das erste Desorbensmaterial, das über die Leitungen 136 und 137 in das Verfahren eingeführt wird, durch die Leitung 137 in beiden Richtungen. sowohl in Richtung

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zur Stufe IIIC als auch in Richtung auf die Pumpe 121 und Leitung 143 hin fließen läßt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in der in Fig. 4 veranschaulichten Aus füh rungs form besteht darin, daß man bei Verwendung von einem einzigen Adsorptionsbett und zwei Desorbentien verschieden starker Wirksamkeit drei gewünschte Produktströme gewinnen kann: para-Xylol; Äthylbenzol angereichertes Material; und an meta-Xylol und ortho-Xylol angereichertes und an Äthylbenzol verarmtes Material.

Eine weitere Aus füh rungs form des erfindungs gemäßen Verfahrens, bei dem unter Verwendung einer einzigen Bettschüttung drei Produkte voneinander getrennt werden können, ist schematisch in Fig. veranschaulicht. Die Stromführungen und Behandlungsmaßnahmen sind im wesentlichen die gleichen wie im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert, es wird jedoch ein dritter Desorbensstrom durch Leitung 122 dem Verfahren zugeführt und über Leitung 140 in die Rektifikationszone, Stufe II, eingeführt. Das durch die Leitung 122 zugeführte Desorbens ist schwächer wirksam als die Desorbentien, die durch die Leitungen 134 und 136 in das Verfahren eingebracht werden. Das dritte Desorbens dient nur als Hilfsstoff bei der Desorption und Verdränger des schwach adsorbierten Raffinatmaterials, in der Hauptsache meta-Xylol und ortho-Xylol. Es trägt zur Desorption der stärker adsorbierten Substanzen, Äthylbenzol und para-Xylol, nicht bei. Die in dieser Weise erfolgende Zugabe

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des dritten Desorbens kann zweckmässig sein, um die Menge an erforderlichem Sorbens mate rial zu vermindern, denn das Raffinatmäterial muß, sofern das dritte Desorbens nicht vorhanden ist, in den Stufen II und I durch über die Leitung 134 in das Verfahren eingeführtes Desorbens und durch Äthylbenzol und para-Xylol aus dem Einsatz-Rohgemisch verdrängt werden. Entsprechend mehr Sorbens würde in den Stufen I und II zur Rückgewinnung dieses paraxylols und Äthylbenzols erforderlich sein, damit diese Wertstoffe nicht mit dem Raffiant durch die Leitung 131 ausgetragen werden.

Man kann die in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten Arbeitsweisen des erfindungsgemäßen Verfahrens noch abändern und verbessern dadurch, daß man eine Temperaturerhöhung vorsieht, um das in Stufe IIIC oder die in die Stufen IHA, IHB und IHC eingeführten Desorptionsmittel stärker wirksam zu machen. Es kann dazu beispielsweise die Temperatur des in der zur Stufe IHC führenden Leitung 137 befindlichen Fluids mittels eines Wärmeaustauschers oder einer sonstigen Einrichtung, die in den Leitungen 137 oder 136 eingeschaltet wird, erhöht werden. Ähnlich kann man die Temperatur des den Stufen IHA und HIB zugeführten Desorbens durch Einbau eines Wärmeaustauschers oder einer sonstigen entsprechenden Einrichtung in Leitung 139 oder Leitung 134 erhöhen, oder man läßt erhitztes Fluid aus Stufe IHC in die Stufen IHB und HIA eintreten. Die Anwendung höherer Temperaturen kann anstelle von oder zusätzlich zu unterschiedlichem Desorbensmaterial vorgesehen sein und dient dazu, wie gewünscht das der Stufe IHC zugeführte Desorbens stärker wirksam zu machen als das der Stufe IHA und ge-

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gebenenfalls IIIB zugeführte Desorbens, das seinerseits wiederum stärker wirksam ist als das der Stufe II zugegebene Desorbens, sofern, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ein solches drittes Desorbens mitverwendet wird.

Wenn man sich verschiedener Temperaturen bedient, um die Wirkungskraft des Desorbens zu erhöhen, hat man auch die Möglichkeit, das Fluid zu kühlen, beispielsweise mittels Wärmeaustauscheranlagen. Dies gibt die Möglichkeit zu verhindern, daß Desorptionsmittel, das verstärkte Wirkungskraft aufweist, in eine Zone gelangt, in der solche stärkere Wirkungskraft unerwünscht ist. Beispielsweise kann, wenn das der Stufe IIIC zugeführte Desorbens vorerhitzt worden ist, eine Kühleinrichtung für das den Stufen IIIB und IIIA zugeleitete Fluid erforderlich werden. Falls das den Stufen IIIB und IIIA zugeleitete Desorbens vorerhitzt ist, kann möglicherweise für das der Stufe II zugeleitete Fluid eine Kühlung notwendig sein.

Die wie zuvor beschrieben mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aus einem C₀-Aromaten-Isomer-Einsatzstrom abtrennbaren drei Pro-

duktströme sind die folgenden:

Ein para-Xylol-Effluat-Produktstrom, der para-Xylol in einer 90,0 bis 99,9 gew.-%igen, vorzugsweise in einer 99,0 bis 99,6 gew.-%igen Reinheit enthält;

Ein mit meta-Xylol-ortho-Xylol angereicherter und an Äthylbenzol verarmter Effluat-Produktstrom, der aus 70 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 85 bis 95 Gew.-% meta-Xylol-ortho-Xylol und 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% besteht;

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Ein an Äthylbenzol angereicherter Produktstrom, in demmeta-Xylolortho-Xylol-Komponenten mengenmäßig im Bereich von 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% vorhanden sind, während die Menge an Äthylbenzol darin im Bereich von 150 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 90 bis 99 Gew.-% ausmacht.

Die Gewichtsprozent-Angaben sind Rechenwerte auf Basis von Aromaten; die Desorbens-Komponente des jeweiligen Effluat-Produktstroms ist in diesen Angaben nicht berücksichtigt. Man arbeitet bei dieser Ausführungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft mit einem Verhältnis von Desorbens zu para-Xylol in dem Effluat-Produktstrom von weniger als 10/1, vorzugsweise weniger als 5/1. Das bevorzugte Verhältnis von Desorbens zu meta-Xylol-ortho-Xylol liegt niedriger als 8/1, vorzugsweise niedriger als 4/1, während das bevorzugte Verhältnis von Desorbens zu Äthylbenzol niedriger als 10/1, vorzugsweise niedriger als 5/1 liegt.

Beispiel 65

Es wurde unter Verwendung eines Kalium-Y-Siebs als Adsorbens wie im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben ein Cn-Aromaten-Gemisch aus 20% Äthylbenzol, 40% meta-Xylol, 20% ortho-Xylol und 20% para-Xylol als Einsatz mit meta-Diisopropylbenzol und Dodecan als das Eluant und interte Komponenten der Desorptionsmittel bei einer Arbeitstemperatur von 130⁰C behandelt. Die resultierenden Produkte und die Verhältniswerte von Desorbens zu eingespeistem Rohgemisch sind für jede der C„-Aromatenverbindung in Tabelle VI verans ch auli cht.

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Beispiele 66 bis 70

Es wurde wie in Beispiel 65 beschrieben gearbeitet, jedoch wurden unterschiedliche Siebmaterialien und verschiedene Desorptionsmittel verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI veranschaulicht.

Beispiel 71

Es wurde wie in Beispiel 65 beschrieben gearbeitet, jedoch mit dem Unterschied, daß der Desorbensstrom, der durch Leitung 136 eingebracht wurde, vor Einleitung in die Zone IIIC auf eine Temperatur von 160°C erhitzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI veranschaulicht.

Beispiele 72 bis 75

Das Verfahren wurde wie im Zusammenhang mit Fig. 5 zuvor beschrieben unter Verwendung unterschiedlicher Sieb materialien und verschiedener Desorptionsmittel durchgeführt. Die Einzelheiten und die Ergebnisse sind in Tabelle VII veranschaulicht.

Beispiele 76 bis 79

Die Beispiele 72 bis 75 wurden wiederholt. Dabei wurden die gleichen Siebmaterialien und Desorptionsmittel benutzt, jedoch wurde der durch Leitung 136 eingebrachte Desorptionsstrom, bevor er in die Stufe IIIC eingeführt wurde, auf eine 30°C höher als die Arbeitstemperatur liegende Temperatur erhitzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle VII veranschaulicht.

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Tabelle VI

Beispiel

Schwaches Desorbens Sieb (Strom 134)

% Eluant % Inert Starkes Desorbens

(Strom 136) % Eluant % Inert

Volumenverhältnisse Desorbens zu-C₀-Aromaten

cn ο co co

O CD CO O

65 66 67 68 69 70 71

K(NH₄)Y K(NH₄)Y K(NH₄)Y

KY	30%	MDIPBv
KY	25%	Toluol
KY	25%	ODCB (5*
(6)	30%	MDIPB
(6)	25%	Toluol
(6)	25%	ODCB
Y	30%	MDIPB

(4)

70% Dodecan 90% MDIPB 10% Dodecan 4

75% Dodecan 85% Toluol 15% Dodecan 5

75% Tridecan 90% ODCB 10% Tridecan 4

70% Undecan 85% MDIPB 15% Undecan 3

75% Dodecan 90% Toluol 10% Dodecan 4

75% Dodecan 85% ODCB 15% Dodecan 3

70% Dodecan 90% MDIPB 10% Dodecan 4

6 5 4 5 5 5

6 5 5 6 6 4

(1) In dem Strom 131 der Fig.

(2) In dem Strom 133 der Fig.

(3) In dem Strom 135 der Fig.

(4) MDIPB = meta-Diisopropylbenzol

(5) ODCB = ortho-Dichlorbenzol

(6) Hergestellt wi in der US-PS 3,686,343 beschrieben

Tabelle VII

Schwaches Desorbens Mittelstarkes Desorbens Starkes Desorbens Volumen-

Beispiel Sieb (Strom 122) (Strom 134) (Strom 136) . verhältnis

%Eluant %Inert %Eluant % Inert % Eluant % InertMX-OX EB PX

72 KY 25% MDIPB¹ ' 75%Dodecan 50% MDIPB 50% Dodecan 90% MDIPB 10%Dodecan 4 6 5

73 KY 20% ODCB^{5* 80%Tridecan 45% ODCB 55% Tridecan 100% ODCB - 5 6 5

74 K(NH₄Y ⁽⁶⁾ 20% Toluol 80%Dodecan 55% Toluol 45% Dodecan 95% Toluol 5%Dodecan 4 4 5

ο 75 K(NH₄)Y 20% MDIPB 80%Undecan 50% MDIPB 50% ündecan 90% MDIPB 10%Undecan 3 5 4 co

⁰⁰ 76 KY 25% MDIPB⁽⁴⁾ 75%Dodecan 50% MDIPB 50% Dodecan 90% MDIPB 10%Dodecan 4 6 4

^ 77 KY 20% ODCB⁽⁵* 80%Tridecan 45% ODCB 55% Tridecan 100% ODCB - 5 6 4

co 78 K(NH₄)Y 20% Toluol 80%Dodecan 55%Toluol 45% Dodecan 95% Toluol 5%Dodecan 4 4 4

cd ⁴

° 79 K(NH₄)Y 20% MDIPB 80%Undecan 50% MDIPB 50% Undecan 90% MDIPB lO%Undecan 3 4 4

(1) Desorbens zu C_R-Aromaten in dem Strom 131 der Fig. 5

(2) " " ^ö " " " " 133 dar Fig. 5

(3) " " " 135 der Fig. 5

(4) MDIPB = meta-Diisopropylbenzol

(5) ODCB = ortho-Dichlorbenzol

(6) Hergestellt wie in der US-PS 3,686,343 beschrieben

CO CO Cn co

Die Produkt-Effluat-Ströme, die in den Beispielen 65 bis 79
durch die Leitungen 131, 133 und 135 abgezogen wurden, wurden destillativ in die Cg-Aromaten-Anteile und Desorbens-Anteile
aufgetrennt. Die Cg-Aromaten-Anteile wurden gaschromatografisch analysiert. Die Ergebnisse zeigen, daß in jedem Fall drei separierte Produkte gewonnen wurden, und zwar reines para-Xylol (99->99,6%), ein meta-Xylol-ortho-Xylol-Gemisch (das aus 60% meta-Xylol, 30% ortho-Xylol mit 10% Äthylbenzol bestand) und
ein an Äthylbenzol angereichertes Gemisch (das aus 70% Äthylbenzol, 18% meta-Xylol, 9% ortho-Xylol und 3% para-Xylol bestand)

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Claims (13)

Patentansprüche

1. Kontinuierliches Trennverfahren, bei dem wenigstens eine Komponente aus einem Flüssigkeitsgemisch selektiv an festen Sorptionsmittel- Partikeln sorbiert und dabei ein simuliertes Gegenstromsystem mit drei in Reihe angeordnet miteinander verbundenen und im Kreislauf von Flüssigkeit;sströmen durchströmbaren Zonen benutzt wird, einer Desorptionszone, einer Rektifikationszone und einer Sorptionszone, die je in eine Vielzahl von nacheinander angeordneten, untereinander in Verbindung stehenden· und je eine Schüttung aus den Sorptionsmittel-Partikeln aufweisenden Stufen unterteilt sind, und das Desorptionsmittel in der ersten Stufe der Desorptionszone zugegeben, ein Desorptions-Eflluat aus selektiv sorbierter Komponente an der letzten Stufe der Desorptionszone abgezogen, das flüssige Einsatz-Gemisch in der ersten Stufe der Sorptionszone zugeführt, ein aus weniger sorbierter Komponente und Desorptionsmittel bestehendes Raffinat-Effluat aus dieser Sorptionszone abgezogen und alle Zugabe- und Abzugsstellen für die Flüssigkeitsströme in den Stufen unter Beibehaltung der gleichen Reihenfolge und gleicher räumlicher Verhältnisse zwischen diesen Stellen in bestimmten Zeitintervallen gleichzeitig um je eine Stufe in Strömungsrichtung versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Desorptionsmittel wenigstens zwei Desorbentien-Ströme verschieden starker Wirkung verwendet und so die insgesamt erforderliche Menge an Desorptionsmittel minimiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als

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flüssiges Eins atz-Roh ge mi sch ein Co-Aromaten-Gemisch , das Äthylbenzol enthält, verwendet und als Sorptionsmittel kristallines Aluminiumsilikat, und zwar Kalium-substituiertes Zeolith X, Kalium-substituiertes Zeolith Y, Barium-substituiertes Zeolith X, Barium-substituiertes Zeolith Y, Barium- und Kalium-substituiertes Zeolith X und/oder Barium- und Kalium-substituiertes Zeolith Y eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wertstoff para-Xylol gewonnen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Desorbensströme, bevor er in der Desorptionszone zugeführt wird, vorerhitzt und dadurch stärker wirksam gemacht wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Desorbensströme verschieden starker Wirksamkeit benutzt und ein Desorbensstrom mit stärker wirksamer Zusammensetzung in die Desorptionszone geleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß Äthylbenzol aus einem Cg-Aromaten-Einsatzgemisch selektiv sorbiert und als Sorptionsmittel-Partikel Siebmaterial vom Rubidium-ausgetauschten Typ X und/oder Cäsium-aus getauschten Typ Y verwendet wird.

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— So —

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Äthylbenzol als Raffinst aus einem C „-Aromaten-Ei ns at z ge mi sch gewonnen und als Sorptionsmittel-Partikel Siebmaterial vom Natrium-Typ Y, Lithium-Typ Y, Calcium-Typ Y, Magnesium-Typ Y und/oder Kalium-ausgetauschtem, dampfbehandeltem Ammonium-Typ Y eingesetzt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Desorbentienströme Diäthylbenzol,Diisopropylbenzol, Toluol und/oder ortho-Dichlorbenzol als Eluant enthalten.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Einsatz ein Cg-Aromaten-Isomer-Gemisch benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Sorbens-Bettschüttung und Desorptionsstufen in Reihe angeordnet verwendet werden, die Desorbentien aus bis zu drei Desorbentienströmen mit bis zu drei verschieden stark wirksamen Zusammensetzungen bestehen und dabei ein an meta-Xylol/ortho-Xylol angereicherter Produktstrom, ein an Äthylbenzol angereicherter Produk-fcstrom und ein para-Xylol-Effluat-Produktstrom gewonnen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Sorbens ein kristallines Aluminiumsilikat, und zwar Zeolith vom Kali um-aus getauschten Typ Y und/oder vom Kali um-Ammoni um-aus getauschten Typ Y verwendet wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Desorbensströme vor der Einführung in die Desorptionszone auf eine Temperatur bis zu 160 bis 200⁰C vorerhitzt wird.

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12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Desorptionsmittel drei Desorbensströme verschieden stark wirksamer Zusammensetzung verwendet und zwei dieser Ströme vorerhitzt werden, bevor sie in die Desorptionszone eingeführt werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 und 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Desorbensströme meta-Diisopropy!benzol, ortho-Dichlorbenzol und/oder Toluol als Eluant enthalten und als Träger, der gewünschtenfalls benutzt wird, ein Paraffin oder Naphthen mit 10 bis 16 Kohlenstoffatomen eingesetzt wird.

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