DE2513953C2

DE2513953C2 - Kontinuierliches Adsorptionstrennverfahren

Info

Publication number: DE2513953C2
Application number: DE19752513953
Authority: DE
Inventors: Paul R. Edison N.J. Geissler; Frank J. Morristown N.J. Healy
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1974-04-01
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1986-01-02
Also published as: DE2513953A1; NL7503716A; FR2274331B1; NL176434B; FR2274331A1; GB1488616A; JPS50140373A; NL176434C; JPS5853923B2

Description

_ _

Trennverfahren unter Verwendung von simulierten uegenstromsystemen sind beispielsweise aus der US-ra 37 61 533, US-PS 32 01 491 und US-PS 37 23 302 bekannt Bekannt ist es auch, für auf Adsorption basierende Trennverfahren mit flüssigen Einsatzgemischen mit bewegten Bett-Schüttungen 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 arbeitst das sogenannte »simulierte Gegenstromsystem«, jedoch mit dem Unterschied, daß die festen Sorbens-Partikel stationär gehalten werden, wie diei in zuvor erwähnten Patentschriften 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 aufrechterhalten 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 verfah-

V) renstechnische Effekt erreichen läßt den das Adsorptionsverfahren unter Verwendung von bewegten Bettschüttungen zeigt: Das Sorbat-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 Einsatzgemisch 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 nacheinander angeordneten und untereinander verbundenen Stufen unterteilt Jedes 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-Effluats, 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-Effluats, der die selektiv sorbierte Komponente in hoher Reinheit, jedoch in verglichen mit dem

ersten Teil niedrigerer Konzentration enthält, wird in eine Destüliereinrichtung eingeführt. Ein Teil des Sorbai-Destillats wird als Rücklauf in die erste Stufe der Rektifikationszone geleitet, und der andere Tei! wird ab 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 läßt, ohne daß die Effizienz des Verfahrens leidet, so daß es weniger aufwendig ist, 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 durch das kontinuierliche Adsorptionstrennvcrfnhrcn gcmnß Anspruch 1 rcIöm. Der im wesentliche Unterschied gegenüber den oben beschriebenen zum Stund der Technik gehörenden Verfahren besteht darin, daß ein stark wirksamer Desorbentien-Strom in die erste Stufe der Desorptionszone und ein schwächer wirksamer Desorbentien-Strom in die erste Stufe der Rektifikationszone geleitet wird. Hierdurch unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch grundsätzlich von dem aus der bereits obenerwähnten US-PS 37 23 302 bekannten Verfahren. Sei letzterem tritt der erste Desorbentien-Strom in eine erste Desorptionsstufe und der zweite Desorbentien-Strom in eine andere Desorptionsstufe ein, wie in F i g. 1 dieser Patentschrift dargestellt Im Unterschied dazu wird erfindungsgemäß der zweite Desorbentien-Stroro in die erste Stufe der Rektifikationszone (siehe Fig. 1, Stufe 201) eingeführt Ferner ist es erfindungsgemäß zwingend erforderlich, daß der erste Desorbentien-Strom, der in die erste Stufe der Desorptionszone eintritt, stark wirksam ist, während der zweite Desorbentien-Strom schwächer wirksam sein solL

Durch das crfindungsgeinäSc Verfahren gelingt es, die Gesamtmenge an erforderlichem Dcsorptionsmittel maximal niedrig zu halten. Das erfindungyjemäße 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 zwei getrennten Komponenten, deren Desorptionskraft verschieden ist und die sich leicht beispielsweise durch Destillation von einander trennen lassen. Das erste Desorbens (D₁) wird von dem Adsorptionsmittel stärker adsorbiert als das am stärksten adsorbierte Produkt Das zweite Desorbens (D₂) wird weniger stark adsorbiert als Di 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 Di, 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 Desorptionsmittels 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 Weise geschehen. Die Zunahme der Desorptionswirksamkeit dabei ist signifikant Wenn man diese Ausführungsfonr des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt und in der Desorptionszone höhere Temperaturen vorsieht, benötigt man geringer- Mengen an Desorbens, als sie beim Arbeiten bei niedrigeren Temperaturen erforderlich wären. Gleichzeitig kann man bei dieser Ausführungsform des erfin·. 'ungsgemäßen Verfahrens in der Rektifikationszop ne und der Adsorptionszone niedrigere Temperaturen einstellen; dies erleichtert die Adsorption des eingespei-

|| sten Einsatzgemisches und führt zu einer optimalen Reinheit des stärker adsorbierten Produktes in der Desorp-

^ tionszone. Man kann einen Wärmeaustauscher vorsehen, der dazu dient, jegliche Restwärme aus dem Desorp-

|| tionsmittel zu entfernen, bevor dieses in die Rektifikationszone strömt.

jj Man -kann zweckmäßigerweise auch so arbeiten, daß man bei einem solchen Trennverfahren unter Verwen-

dung des simulierten Gegenstromsystems die Zweidesorptionsmittcl-Technik kombiniert mit der Zweitempera-

|;j tur-Technik verwendet Bei dieser Ausführungsform benutzt man in der Sorptionszone und der Rektifikations-

Sf; zone ein schwächer wirksames Desorptionsmittel D₂ und in der Desorptionszone ein stärker wirksames Desorp-

?! tionsmittel Di, und D₁ 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 eint dieser Maßnahmen benutzenden Ausführungsformen des Verfahrens stark vermindern.

j| Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das crfindungsgumäOc Verfahren zur Abtrennung von |>uru Xylol «»der

)| para-Xylol und Äthylbenzol aus Cg-Aromaten-Isomer-Einsatzgemisch zu verwenden. Als Sorbens-Material

'y. kann man beim Abtrennen dieser Isomeren aus einem Cg-Aromaten-Isomer-Einsatzgemisch vorteilhaft speziel-

;y Ie kristalline Aluminiumsilikate benutzen. Beispiele für solche kristallinen Aluminiumsilikat-Sorbentien, die für

fi die Abtrennung von Xylolen unter Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens brauchbar sind, sind Kalium-

substituierter Zeolith X oder Y, Barium-substituierter Zeolith X oder Y, Barium- und Kalium-substituierter Zeolith X oder Y. Weitere für die erfindungsgemäßen Zwecke brauchbare 1 vistalline Alurniniumsilikat-Sorbenj tien sind beispielsweise die in den US-PS 38 43 518, US-PS 37 32 325 und US-PS 37 34 974 beschriebenen. Für

|l »Zeolith« wird im folgenden häufig der Einfachheit halber der Begriff »Sieb« (abgeleitet von Molekularsieb)

j|; verwendet

3S Das Desorbens, von dem zuvor die Rede war, stellt ein Material dar, das die Fähigkeit hat, die Sorbat-Kompo-

nente des Einsatzgemisches zu verdrängen, wenn die Betten aus Sorbens-Feststoff, an dem die Sorbat-Komponente in einem vorhergehenden Verfahrenszyklus, als die Schüttung sich in »i*>r Sorptionszone befand, bereits adsorbiert worden war, nun auf Desorptionszone geschaltet sind. Der Strom, der durch die aufeinanderfolgenden Betten der Desufptionszone hindurchströmt, besteht demgemäß aus einem Gemisch aus Desorbens und desorbierten Sorbat, das aus einem stromauf gelegenen Sorbensbett verdrängt worden ist. Desorbens-Materi-

alien, die sich zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren für die Trennung eines Ce-Aromaten-Isomer-Gemisches als geeignet erwiesen haben, sind beispielsweise in den US-PS 32 01 491, US-PS 37 61 533, US-PS 38 43 518 und US-PS 38 35 043 beschrieben.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der beiliegenden Zeichnung noch näher erläutert

Es zeigt ■

F i g. 1 ein Block-Diagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Zwei- Γ

desorptionsmittel-Technik benutzt wird, .λ

Fig.2 ein Block·Diagramm einer weiteren Ausführungsform, bei der Zweidesorptionsmittel-Technik und g Zweitempcrutur-Tcchnik benutzt werden. '·.'<

to Anhand der F i g. 1 sei zunichst 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 untereinander in Verbindung stehenden Stufen 101,102,103,104 der Desorp- '' tionszone 201,202,203,204 der Rektifikationszone 2 und 301,302,303,304,305,306,307,308 der Sorptionszone

In der Desorptionszone 1 wird durch Kontakt mit einem Desorbensstrom eine Sorbat-Komponente, die ' selektiv ar. den festen Serbens-Partikeln scrbicri ist, dcscrbicrt la der Rcktifiksticr.szcnc 2 wird άζ- Sorbai-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-Komponente des Gemisches an den festen Sorbe ns-Partikeln.

F i g. 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 !3 aus Desorbens und

Sorbat (dieses Gemisch wird nachstehend als Desorptions-Effluat bezeichnet) wird durch einen Auslaß an der ! letzten Stufe tO4 der Desorptionszone 1 abgezogen, und es wird einer Destillationskolonne 5 zugeführt Darin wird das Desorptions-Effluat in die beiden Bestandteile, das De ^rbens 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 Rektifikationszonc 2 als Rücklaufstrom aufgegeben. Ein flüssiges Einsatz-Rohgemisch 11, des 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 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 19. Bei den bisher bekannten Trennverfahren dieser Art wird das Desorbens 18 direkt zur Wiederverwendung als Teil des Stroms 12 (anders als dies in F i g. 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, unterbrechbar.

Bei einer typischen Arbeitsweise für die bekannten Trennverfahren dieser Art wird der Gesamt-Flfissigkeitsstrom, 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, läßt sich wie föigt 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

Die obersten Stufen 101,201,301 der Desorptions-, Rektifikations- und Sorptionszone werden in bestimmten Λ' Zeitintervallen gleichzeitig zum Boden der Sorptions-, Desorptions- bzw. Rektifikationszone transferiert Der g Transfer wird durch gleichzeitige Verschiebung all der Stellen, an denen alle die Flüssigkeitsströme 12,13,11 ^v

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 :Y ähnliche Effekte erhalten wie beim Arbeiten mit unter Verwendung von bewegten Betten geführten Scrptions- H₁ verfahren, bei denen die Rückflußströme im Gegenstrom mit die freien Zwischenräume zwischen den Sorbens- if 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 Rein- ϊ|^s

heit . j-f;

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der in F i g. 1 veranschaulichten Ausführungsform der Desor- |i

bensstrom 18 aus der Destillationskolonne 7 in einer Destillationskolonne 33 aufgeteilt in einen stark wirkenden f|

Desorbensstrom 12 und einen schwächer wirksamen Desorbensstrom 34. Der Strom 12 fließt zusammen mit j|

μ 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 f| stärksten adsorbierte Produkt zu desorbieren und zu verdrängen. Der schwach wirksame Desorbensstrom 34 gj fließt zusammen mit dem Rückflußstrom 16 in die erste Stufe der Rektifikationszone 2. So dient das schwächer Sj

wirksame Desorbens zur Entfernung aller Anteile der schwächer adsorbierten Produkte, wohingegen die Stärke nicht ausreicht, die am stärksten adsorbierten Produkte zu verdrängen. Die erfindungsgemäße Verwendung von zwei Desorbensströmen mit verschieden starker Wirksamkeit minimiert infolgedessen die Gesamtmenge an erforderlichein 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 gcwünschte Trennung erzielt wird. Bei den bisher bekannten Verfahren dieser Art war eine beträchtlich größere Menge an Desorbens erforderlich, um die Desorption in der Desorptionszone zu erzielen, denn die Wirkungssf>;ke 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 nu.i nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, reichen niedrigere Mengen an Desorptionsmittel aus, und dies bringt beträchtlichen technischen Fortschritt.

F i g. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der mit Zweitemperatur-Technik und Zweidesorptionsmittel-Technik gearbeitet wird. Das stark wirksame Desorbens (Flüssigkeitsstrom to aus der Destillationskolonne 33 und Flüssigkeitsstrom 14 aus der Destillationskolonne 5) wird, bevor es r, in die Desorptionszone 1 eingeführt wird, mittels eines Wärmeaustauschers 30 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 aurh nieHrigerp Knnyp.ntraünn an Hlust in seiner Ehü>t-Trä^|*er-ZüSä!nmensetzun^or aufweist. Im ubri^cn verlaufen die Flüssigkeitsströme in gleicher Weise, wie zuvor im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde das in F i g. 1 veranschaulichte Verfahren eingesetzt und aus der Destillationskolonne 33 ein stark wirksamer Desorbensstrom 12. der aus 90% MDIPB (meta-Diisopropylbenzol) 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 13O⁰C gearbeitet

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

Beispiel 2

Es wurde gemäß dem in F i g. 2 veranschaulichten Verfahren gearbeitet Dabei wurden die Destillationskolonne 33 und der Wärmeaustauscher 30 eingesetzt Der stark wirksame Desorbensstrom 12, der aus 90% MDIPB 3s plus 10% Paraffin bestand, wurde auf eine hohe Temperatur von 160"C 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 1 angegeben, benutzt. Ds Volumenverhältnis von Desorbens (Strom 14) zu Produkt para-Xylol (Strom 15) betrug, wie gefunden wurde, 4.

In den Beispielen 1 und 2 konnte gezeigt werden, daß dann, wenn man die Wirksamkeit des stärker wirksamen Desorbens in der Desorptionszone 1 durch Erhöhung der Temperatur vergrößert, die Gesamtmenge an erforderlichen 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 eingespeisten Flüssigkeitsgemisches werden einer kontinuierlichen Trennung in flüssiger Phase unterworfen, und dazu wird das Rohgemisch in Konakt 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 Verfahrensführung kann man den Stromdurchfluß zwischen der Desorptionszone und der Rektifikationszone unterbrechen, einen ersten Teilstrom, der an Sorbat, d. h. Äthylbenzol, angereichert i&t, aus der Desorptionszone abziehen und direkt im Kreislauf wieder aufgeben, und einen zweiten Teilstrom, der aus Sorbat, d. L Äthylbenzol hoher Reinheit, und Desorbens besteht, einer Destillationsvorrichtung zuführen, aus der ein Teilstrom des Sorbat-Destiliats als Rücklauf der Rektifikationszone wieder zugeführt werden kann, wodurch sich die Reinheit des Sorbat-Produkts ss wenig aufwendig maximieren läßt, und ein anderer Teil wird als Produktstrom abgezogen.

Man kann diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen 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 spezielle spezifische Adsorptionseigenschaften besitzenden Sieb-Materialien im Rahmen der Zweidesorptionsmittel-Technik eingesetzt, die, wie bereits ausgeführt, darin besteht, zwecks Minimierung der Gesamtmenge an erforderlichem 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 Ce-Aromaien-isomer-SpeisesiroiH abzutrennen vermögen. Eine weitere Molekularsiebart, die sich für die Abtrennung von Äthylbenzol in der zuvor beschriebenen Verfahrensart als brauchbar erwies, ist ein Cäsium-ausgetauschtes Zeoiith vom Typ y, wie

es in der US-PS 36 26 020 beschrieben ist Man kann das erfindungsgeiiäße Verfahren zur Abtrennung von Äthylbenzol aus einem Cg-Aromaten-Isomer-Einsatzstrom auch unter Benutzung bestimmter Molekularsieb-Sorbensmaterialien vornehmen, die das Äthytbenzol im Verhältnis zu devi übrigen Bestandteilen des Einsatzes, wie ortho-Xylol, meta-Xylol und para-Xylol nicht besser adsorbieren, sondern bevorzugt abweisea In solchen

Fällen wird r>as verwendete stärker wirksame Desorbens (Di) so gewählt, daö es eine höhere Desorptionswirksamkeit gegenüber den stärker adsorbierten Xylol-Isomeren besitzt Im Ergebnis benötigt man dann für eine vorgegebene Menge an Cs-Aromaten-Rohprodukt eine geringere Gesamtmenge an Desorbens. Für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft verwendbare Siebe sind Natrium-Typ-Y-, Lithium-Typ-Y-, Calcium-Typ-Y-, Magnesium-Typ-Y- und Kalium-ausgetauschte, dampfbehandelte A.-nmoni-

in um-Typ-Y-Siebe, wie sie beispielsweise aus der US-PS 36 86 343 bekannt sind.

Geeignete ^sorptionsmittel für die Durchführung des erfindungsgeinäQcn Verfahrens als Trennverfahren zum Abtrennen von Äthylbenzol aus einem Ce-Aromaten-Isomer-Einsatzstrom sind substituierte Aromaten, die als solche oder in Kombination mit inerten Träger-Fluids, wie beispielsweise Paraffinen, verwendet werden können.

is 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 FlieBstrom 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-Partikcla 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 Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist; das Sorbat besteht dann aus ortho-Xylol, meta-Xylol und para-Xylol, und

25 Äthylbenzol fällt das Raffinat aus.

Beispiel 3bis 12

Es wurde gemäß dem in Fig. 1 veranschaulichten Verfahren gearbeitet Aus der Destillationskolonne 33 wurden ein stark wirksamer Desorbensstrom 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 I wiedergegeben sind.

Beispiel 13 bis 22

Das Verfahren wurde in der in Fig.2 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, Temperaturen und dem gleichen Einsatzgemisch wie in den Beispielen 3 bis 12 gefahren. Die dabei gefundenen Volumenverhältnisse von Desorbens zu Produkt sind in Tabelle II zusammengestellt

Tabelle I

Beispiel	Sieb	T	Starkes Desorbens¹)	Vo Inert	Schwaches Desorbens¹)	Vo Inert	Volumenverhältnisse²)	Desorbensstrom 18
				10% Dodecan		75% Dodecan	Desorbensstrom 14	Raffinatstrom 19
		⁰C	Vo Eluat	25% Dodecan	Vo Elual	67% Dodecan	Produktstrom 15	7(EB)
3	NaY	130	90% MDlPB	10% Undecan	25% MDIPB	70% Undecan	5(R)	6(EB)
4	NaY	130	75% MDlPB	10% Hexan	33% MDIPB	65% Hexan	6(R)	6(EB)
5	LiY	130	90% ODCB	10% Dodecan	30% ODCB	75% Dodecan	6(R)	7(EB)
6	CaY	80	90% T	20% Dodecan	35% T	70% Dodecan	6(R)	7(EB)
7	CaY	125	90% ODCB	10% Dodecan	25% ODCB	75% Dodecan	5(R)	6(EB)
8	MgY	120	80% DEB	If% Dodecan	30% DEB	80% Dodecan	6(R)	6(R)
9	RbX	130	90% MDIPB	Oodecan	25% MDIPB	75% Dodecan	5(EB)	6(R)
10	RbX	130	85% DEB	IL , Dodecain	20% DEB	70% Dodecan	5(EB)	7(R)
11	KS+(NH₃)Y³)	125	95% ODCB	25% ODCB	6(EB)	7(R)
12	KS+(NH₃)Y³)	125	90% DEB	30% DEB	5(EB)

Tabelle II Beispie! Sieb

T Starkes Desorbens¹)

⁰C Vo Eluat Vo Inert

Schwaches Desorbens¹)

% Eluat Vo Inert

Volumenverhältnisse²) Desorbensstrom 14 Desorbensstrom 18 Produktstrom 15 Raffinatstrom 19

13	NaY	130
14	NaY	130
15	LiY	130
16	CaY	80
17	CaY	125
18	MgY	120
19	RbX	130
20	RbX	130
21	KS+(NH₃)Y³)	125
22	KS+(N H₃)Y³)	125

90% MDIPB	10% Dodecain	25% MDIPB	75% Dodecan	4(R)
75% MDIPB	25% Dodecain	33% MDIPB	67% Dodecan	5(R)
90% ODCB	10% Dodecan	30% ODCB	70% Undecan	5(R)
90% T	10% Hexan	35% T	65% Hexan	5(R)
90% ODCB	10% Dodecan	25% ODCB	75% Dodecan	4(R)
80% DEB	20% Dodecan	30% DEB	70% Dodecan	4(R)
90% MDIPB	10% Dodecan	25% MDIPB	75% Dodecan	4(EB)
85% DEB	15% Dodecan	20% DEB	80% Dodecan	4(EB)
95% ODCB	5% Dodecan	25% ODCB	75% Dodecan	5(EB)
90% DEB	10% Dodecan	30% DEB	70% Dodecan	4(EB)

7(EB)

6(EB)

7(EB)

6(EB)

6(R)

7(R)

Fußnoten für Tabellen I und Il

') MDIPB - meta DiisopropylbenzohODCB - ortho-Dichlorbenzol; DEB - DiäthylbenzohT - Toluol.

*) Das Produkt in den Strömen 15 und 19 ist in den Tabellen bei den V '«veiligen Volumeiiverhältnissen genau angegeben; EB = Äthylbenzol. P:

³) Das Siebmaterial wurde wie in der US-PS 36 86 343 beschrieben hergestellt.

■ meta-, ortho- und para-Xylol.

Die Ergebnisse der Beispiele 3 bis 22 zeigen, daß sich die Gesamtvolumenmenge an erforderlichen Desorbens vermindert und dementsprechend das Abtrennungs- und Gewiramngs-Verfahren für Äthylbenzol mit höherer Effizienz durchführen läßt, wenn man in der Desorptionszone 1 stärker wirksame Desorptioasmittel einsetzt, deren Wirkungsgrad dadurch erhöht werden kann, daß man die Temperatur erhöht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Adsorptionstrennverfahren, bei dem wenigstens eine Komponente aus einem Flüssigkeitsgemisch selektiv an festee Sorptionsnüttel-Partikeln sortiert und dabei ein simuliertes Gegenstromsy-

stern mit drei in Reihe angeordnet miteinander verbundenen und im Kreislauf von Flüssigkeitsströmen durchströmbaren Zonen, nämlich einer Desorptionszone, einer Rektifikationszone und einer Sorptionszone, benutzt wird, wobei jede dieser Zonen in eine Vielzahl von nacheinander angeordneten, untereinander in Verbindung stehenden und je eine Schüttung aus den Sorptionsmittel-Partikeln aufweisenden Stufer unterteilt ist, und Desorptionsrnhtel in die Desorptionszone eingeführt, ein Desorptions-Effluat aus selektiv

sorbierter Komponente und Desorptionsmittel aus der letzten Stufe der Desorptionszone abgezogen, ein flüssiges Einsatz-Gemisch 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 Strömungslichtung versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein stark wirksamer Desorbentien-Strom in die erste Stufe der Desorptionszone und ein schwächer wirksamer Desorbentien-Strom in die erste Stufe der Rektißkationszone geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Desorptions-Effluat das aus der letzten Stufe d?r Desorptionszone abgezogen wird, in einer Destillationskolonne in das stark wirksame Desorbens und die Sorbatkomponente aufgeteilt und das Desorbens zur Wiederverwendung in den Kreislauf zur ersten Desorptionsstufe zurückgeführt wird, während ein Teil der Sorbatkomponente aus dem System abgezogen und der andere Teil auf die erste Stufe der Rektifikationszone als Rücklaufstrom aufgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Sorptionszone abgezogene Raffinat-Effluat in einer Destillationskolonne in das Desorbens und die Raffinatkomponente und das Desorbens in einer weiteren Destillationskolonne in einen stark wirksamen Desorbentien-Strom und in einen schwächer wirksamen Dcaorbentien-Strom aufgeteilt wird und das RafSnat aus dem System abgezogen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der stark wirksame Desorbentien-Strom, bevor er der Desorptionszone zugeführt wird, vorerhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stark wirksame Desorbentien-Strom vor der Einfunrung in die Desorptionszone auf eine Temperatur bis zu 160 bis 200" C vorerhitzt wird