DE2738518A1

DE2738518A1 - Verfahren zur adsorptiven abtrennung von para-xylol von einem c tief 8 -aromatengemisch

Info

Publication number: DE2738518A1
Application number: DE19772738518
Authority: DE
Inventors: Takehisa Inoue; Kishio Miwa; Kazuo Tsunoi
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1976-08-30
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1978-03-02
Also published as: FR2362803A1; GB1541781A; CA1083611A; JPS5416486B2; NL7709493A; IT1082300B; DE2738518C2; FR2362803B1; JPS5328125A

Description

Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von para-Xylol von einem Cg-Aromatengemisch

para-Xylol kann von einem Gemisch, welches diese Verbindung und andere Cg-aromatische Kohlenwasserstoffe enthält, durch selektive Adsorbentien abgetrennt werden, einschließlich jener, die in der US-PS 3 761 533 beschrieben sind. Diese Patentschrift beschreibt die vorteilhafte Verwendung bestimmter kristalliner Metallaluminosilikatadsorbentien (Spalte 10, Zeile 49, bis Spalte 12, Zeile 47). Diese Sorbentien können für die selektive Adsorption von para-Xylol verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung liefert ein verbessertes Verfahren und Desorbens für das para-Xylol, bei dem das Desorbens ein l-(Niederalkyl)-4-isopropylbenzol umfaßt, worin die Niederalkylgruppe 1 bis 2 Kohlenstoffatome enthält. Das Desorbens umfaßt somit entweder para-Cymol oder l-Äthyl-4-isopropylbenzol.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Anfangstrennung des para-Xylols durch Adsorption unter Verwendung eines Zeolithe vom Faujasittyp, der Kaliumkationen enthält und in der obigen US-PS beschrieben ist,durchgeführt. Der Zeolith vom Faujasittyp sollte an den kationisch austauschbaren Stellen einzelne Kaliumkationen enthalten.

Nach einer spezielleren Ausführungsform der Erfindung kann der

809809/0988

Zeolith vom Faujasittyp auch zusätzlich zu den Kaliumkationen andere Kationen der Gruppe IA als Kalium oder Kationen der Gruppe HA, der Gruppe IB, von Yttrium, Blei, Zirkon, Neodym, Thallium oder Thorium oder ein Proton enthalten.

Das Oesorbens nach der Erfindung kann nach einer Ausführungsform im wesentlichen aus 1- (C, ₂""^AlkyD -4-isopropylbenzol zusammen mit anderen aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Isomeren von para-Cymol, Isomeren von l-Äthyl-4-isopropylbenzol und Diäthylbenzolen bestehen.

Nach einer spezielleren Ausführungsform kann das 1-(C, --Alkyl)-4-isopropylbenzol im Gemisch mit einem oder mehreren gesättigten Kohlenwasserstoffen, wie Paraffinen, besonders Cycloparaffinen und speziell Dekahydronaphthalin, verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Abtrennung von para-Xylol von einer Beschickung» die ein Gemisch von Cg-aromatischen Kohlenwasserstoffen enthält, durch adsorptive Trennung, wie sie in der obigen US-PS beschrieben ist, wobei das para-Xylol selektiv aus der Beschickung von einem kristallinen Adsorbens adsorbiert wird. Spezieller betrifft die Erfindung die Auffindung überraschend aktiver Mittel zum Desorbieren Von para-Xylol von einem kristallinen Adsorbens, vorzugsweise einem kristallinen Aluminosilikatadsorbens, eo daß para-Xylol von einem Gemisch von Cq-aromatischen Kohlenwasserstoffen, die para-Xylol enthalten, scharf getrennt werden kann.

809809/0988

Der Ausdruck "Cg-aromatische Kohlenwasserstoffe" soll ein Gemisch bedeuten, das wenigstens einen anderen aromatischen Kohlenwasserstoff mit 8 Kohlenstoffatomen zusätzlich zu dem erwünschten para-Xylol enthält, Ein solcher anderer Kohlenwasserstoff kann beispielsweise meta-Xylol, ortho-Xylol oder Äthylbenzol sein. Gemäß der Erfindung ist es möglich, mit überraschender Effektivität para-Xylol von einem Gemisch, das einen oder mehrere andere Cg-aromatische Kohlenwasserstoffe enthält» abzutrennen.

Einige der Stufen des adsorptiven Trennverfahrens sind in der US-PS 3 761 533 und auch in den US-PSen 3 686 342 und 3 626 020 beschrieben. Obwohl die adsorptive Stufe das para-Xylol aus der Cg-aromatischen Kohlenwasserstoffbeschickung durch Adsorption des para-Xylols auf dem kristallinen Aluminosilikatadsorbens entfernt, bleibt doch das Problem, wie man sodann das pxa-Xylol, welches das erwünschte Produkt ist, desorbiert.

Es wurde nun gefunden, daß durch die Verwendung eines 1-(C, -Alkyl)-isopropylbenzoldesorbens ein verbessertes Ergebnis des Gesamtverfahrens gegenüber der US-PS 3 761 533 erhalten wird.

Das Verfahren wird stufenweise auf dem Adsorbens mit unbegrenzt wiederholten alternierenden Adsorptions- und Desorptionsstufen durchgeführt. Dabei wird in der Adsorptionsstufe die Cg-Aromatenbeschickung mit einem Adsorbens in Kontakt ge-

809809/0988

bracht, in welchem etwas von dem vorher verwendeten Desorbensmaterial verblieben ist. para-Xylol wird selektiv auf dem Adsorbens adsorbiert, wobei es einen Teil des verbliebenen Desorbens verdrängt, und ein Raffinatmaterial wird erzeugt, das die weniger selektiv adsorbierten Komponenten der Beschickung einschließt. Das Raffinat wird zusammen mit dem verdrängten De-

sorbens, welches ein l-(C₁_₂"^Allcy¹^"⁴~^isoP^roPy^{lbenzo1 ist}» ^ent" fernt.

In der Oesorptionsstufe wird das selektiv adsorbierte para-Xylol, das auf dem kristallinen Adsorbens verblieben ist, durch Kontakt des Adsorbens mit einem l-(C₁_₂-Alkyl)-4-isopropylbenzoldesorbens verdrängt. Es verbleibt somit ein Extrakt, der das l-(C_1-_₂"^A^yl^""*~^^soP^roPyl'^:>enzo^~^{Desorben8 un<}* para~Xylol enthält.

Es gibt mehrere Erfordernisse, die bei der Bewertung der Qualität eines Desorbens von Bedeutung sind. Das Desorbensmaterial muß in der Lage sein, para-Xylol von dem kristallinen Adsorbens zu verdrängen, und es muß auch eine Verbindung sein, die leicht von para-Xylol abgetrennt werden kann. Der Porendurchmesser des verwendeten Adsorbens beträgt wenigstens 5,6 λ. Vorzugsweise liegt der Porendurchmesser des Adsorbens im Bereich von 5,6 bis 10,0 Λ.

Ein zweites allgemeines Erfordernis besteht darin, daß das Desorbens in der Lage sein muß, von dem kristallinen Adsorbens durch das para-Xylol in der Beschickung selbst verdrängt

809809/09Θ8

zu werden, um die Verwendung eines kontinuierlichen Verfahrens zu gestatten. Wenn dieses Merkmal bei dem Desorbens fehlt, wäre es nicht möglich, ein kontinuierliches Verfahren duchzufuhren, bei dem die Beschickung selbst dazu dient, das Desorbens zu verdrängen.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß dieses Verfahren eine konkurrierende Adsorption von para-Xylol gegenüber derjenigen des Desorbens einschließt. Wie oben erwähnt, wird para-Xylol auf dem kristallinen Adsorbens, welches restliches Desorbens enthält, adsorbiert und verdrängt somit einen Teil des»etlichen Desorbens. Es ist daher ein wesentliches Merkmal des Desorbensmaterials, welches in einem solchen Trennverfahren verwendet wird, daß es die selektive Adsorptionsfähigkeit des kristallinen Adsorbens nicht wesentlich Stört.

Bei der Bestimmung der Adsorptionsfähigkeit eines speziellen Adsorbens nuß man die Selektivität oder den cC -Wert des Adsorbens für para-Xylol im Vergleich mit anderen Cg -aromatischen Kohlenwasserstoffen betrachten. Die Selektivität bzw. der cC-Wert kann für zwei bestimmte Komponenten als das Verhältnis der Konzentration der beiden Komponenten in der adsorbierten Phase, geteilt durch das Verhältnis der beiden gleichen Komponenten in der unadsorbierten Phase, die sich im Gleichgewicht mit der adsorbierten Phase befindet, definiert werden.

809809/0988

Der Selektivitätswert,(^L , kann folgendermaßen als Gleichung ausgedrückt werden:

(Gew.-% px/Gew.-% χ)

<* px/x ⁼

(Gew.-% px/Gew.-% x)_n

Hierin bedeutet px para-Xylol, χ die zweite Komponente, und A und U bedeuten die adsorbierte bzw, die unadsorbierte Phase.

Wenn die Selektivität den Wert 1 erreicht, wird ein Zustand erreicht, in dem keine bevorzugte Adsorption von para-Xylol erfolgt. Wenn die Selektivität größer als 1 wird, bekommt man bevorzugte Adsorption von para-Xylol. Es ist daher ersichtlich, daß die Adsorption von para-Xylol gegenüber den konkurrierenden

Co-aromatischen Kohlenwasserstoffen um so besser ist, je größer ο

der Wert der Selektivität in der obigen Gleichung ist. Ein relativ kleiner Wert für die Selektivität würde die Ausbeute an para-Xylol je Einheit Adsorbens merklich erniedrigen und daher zu einem Verfahren führen, das nicht wirtschaftlich durchführbar ist. Gelegentlich mag es unmöglich sein, den erwünschten Reinheitsgrad des para-Xylols zu erhalten, wenn das Desorbens einen besonders niedrigen et -Wert liefert. Ein Desorbensmaterial, das einen relativ hohen ei» -Wert bzw. hohe Selektivität gemäß der obigen Gleichung, ergibt, ist seit langem erwünscht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß para-Xylol wirksamer bei Verwendung eines 1-(C,_2"^Al^ky¹)~⁴~^isoP^roPy¹~ benzoldesorbens als das Desorbens in einem Trennverfahren, das

809809/0988

ein kristallines Adsorbens benutzt» abgetrennt werden kann, wobei das Desorbens der vorliegenden Erfindung einen äußerst und überraschend vorteilhaften ^-Wert gegenüber para-Diäthylbenzol ergibt, welches bisher (US-PS 3 686 342) als das beste Oesorbens angesehen wurde, das für ein solches Verfahren verfügbar war.

Außer der Tatsache, daß die 1-(C. --Alkyl)-4-isopropylbenzoldesorbentien nach der vorliegenden Erfindung einen wesentlich besseren O^-Wert ergeben, erfüllen sie auch die anderen Erfordernisse an ein Desorbensmaterial. Sie verdrängen leicht und wirksam para-Xylol, das vorher auf dem kristallinen Adsorbens adsorbiert wurde, so daß das para-Xylol von dem Adsorbens entfernt und danach von dem Desorbens selbst abgetrennt werden kann, um ein stark gereinigtes para-Xylolprodukt zu liefern. Die in dem Adsorbens durch Verdrängung von para-Xylol adsorbierten Desorbentien werden auch durch para-Xylol in der Beschickung verdrängt, so daß im Effekt ein kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden kann.

Das l-(C,₂-Alkyl)-4-isopropylbenzoldesorbens nach der vorliegenden Erfindung kann alleine wirksam verwendet werden. Statt dessen kann es aber auch im Gemisch mit anderen Verbindungen benutzt werden, um ein Desorbens nach der vorliegenden Erfindung zu ergeben. Verbindungen, die dabei verwendet werden können, sind beispielsweise bekannte Deeorbensmaterialien oder Isomere des vorliegenden 1-(C, --Alkyl)-4-isopropylbenzoldesorbens, wie meta-Cymol, ortho-Cymol, l-Äthyl-3-isopropylben-

809809/0988

zol oder l-Äthyl-2-isopropylbenzol. Wenn das 1- (C, ₂~Alkyl)-4-isopropylbenzol im Gemisch mit anderen Verbindungen verwendet wird, sollten wenigstens einige Prozente (5 Gew.-% mehr oder weniger) des 1- (C, 2""Alkyl)-4-isopropylbenzoldesorbens vorliegen. Ebenfalls unabhängig davon, ob es alleine oder in Kombination mit anderen Desorbentien verwendet wird, kann das 1-(C--Alkyl)-4-isopropylbenzoldesorbens selbst als para-Cymol alleine oder als l-Äthyl-4-isopropylbenzol alleine oder als ein Gemisch von para-Cymol und l-Äthyl-4-isopropylbenzol verwendet werden.

Das Desorbens nach der vorliegenden Erfindung kann auch mit Verdünnungsmitteln, wie gesättigten Kohlenwasserstoffen einschließlich der Kohlenwasserstoffe vom paraffinischen Typ und einschließlich der Cycloparaffine verwendet werden. In einem oder in mehreren typischen Beispielen nach der Erfindung, in denen ein Verdünnungsmittel verwendet wird, kann ein solches Verdünnungsmittel beispielsweise aus geradkettigen oder verzweigtkettigen Paraffinen bestehen. Diese schließen Cycloparaf fine, wie Cyclohexan und Cyclopentan, und verzweigtkettige Derivate derselben, wie auch Decalin und dessen verzweigtkettige Derivate ein.

Geeignete Adsorbentien sind beispielsweise die in der US-PS 3 761 533 genannten kristallinen Aluminosilikate, wobei auf den Inhalt dieser US-PS, der die Struktur und die Herstellung solcher kristallinen Aluminosilikatadsorbentien beschreibt, Bezug genommen wird.Nach einer bevorzugten Form der vorliegen-

809809/0988

den Erfindung bezüglich der Adsorbentien, die nach der Erfindung verwendet werden, sind die kristallinen Aluminos11ikatadsorbentien Zeolithe vom Faujasittyp, die allgemein als Zeolithe vom Typ X oder Y bezeichnet werden und durch unterschiedliche Verhältnisse von Siliciumdioxid zu Aluminiumoxid definiert sind. Zeolithe vom Faujasittyp enthalten ausgewählte Kationen an den austauschbaren Kationstellen. Für die selektive Adsorption von para-Xylol werden diese Kationen vorzugsweise aus den Metallkationen der Gruppen IA, HA und IB sowie Protonen ausgewählt.

Ein besonders vorteilhafter Zeolith vom Faujasittyp ist für das Verfahren nach der Erfindung ein solcher, in welchem Kaliumkationen entweder alleine oder zusammen mit anderen Kationen aus den Gruppen IA, HA, IB sowie von Yttrium, Blei, Zirkon, Neodym, Thallium oder Thorium oder mit Protonen vorliegen.

Die Zeichnung bedeutet eine schematische Anordnung und ein Fließschema, das eine spezielle Ausführungsform der Erfindung erläutert und eine Apparatur mit feststehender Schicht zeigt, die für einen Betrieb mit Gegenstromfluß eingerichtet ist. Diese Zeichnung dient lediglich der Erläuterung und nicht irgendeiner Beschränkung des Erfindungsgedankens.

In der zur Erläuterung gegebenen speziellen Ausführungsform umfaßt die Apparatur drei Zonen, wobei die Zone 1 eine Desorptionszone, die Zone 2 eine Rektifizierzone und die Zone 3 eine Adsorptionszone ist. Jede Zone umfaßt vier Säulen, die

809809/0988

mit Adsorbens beschickt sind. Diese Zonen sind in Reihe und kreisförmig oder zirkulier-end miteinander verbunden. In der Desorptionszone 1, in welcher die Desorptionsstufe durchgeführt wird, wird auf einem Adsorbens adsorbiertes para-Xylol durch Kontakt mit einem Desorbensstrom verdrängt, während gleichzeitig ein Desorbens und para-Xylol umfassender Extraktstrom entfernt wird. In der Rektifizierzone 2 wird das Adsorbens in dieser Zone mit einem Rückflußstrom in Berührung gebracht, der para-Xylol und Desorbens umfaßt, um eine para-Xylolreinigung zu bewirken, und dieser Strom wird so gerichtet, daß ein Gegenstrom-prinzip gegenüber einem simulierten Fluß des Adsorbens aufrecht erhalten wird.

In der Adsorptionszone 3 wird para-Xylol auf dem Adsorbens aus einer Beschickung, welche ein Gemisch von Cg-aromatischen Kohlenwasserstoffene eithält, adsorbiert, wobei gleichzeitig ein Raffinatstrom, der weniger selektiv adsorbierte Komponenten der Beschickung und Desorbens enthält, entfernt wird.

Die einzelnen Säulen sind in Reihe und im Kreis miteinander mit Hilfe einer Verbindungsleitung mit relativ kleinem Durchmesser, die mit einem Ventil ausgestattet ist, verbunden, und die Ventile 9 und 10, die zwischen der Desorptionszone und der Rektifizierzone bzw. zwischen der Adsorptionszone und der Desorptionszone vorgesehen sind, sind geschlossen, während gleichzeitig alle anderen Ventile, die in der Fig. 1 nicht gezeigt sind, geöffnet sind.

809809/0988

Außerdem sind alle Säulen mit einer Desorbensbeschickungsleitung 4, einer Extraktabzugsleitung 5, einer Rückflußbeschickungsleitung 6, einer Beschickungseinlaßleitung 7 und einer Raffinatabzugsleitung 8 verbunden, wobei die Einzelausführung der Verbindungen in der Figur nicht im Detail gezeigt ist.

Im Betrieb werden die oberen Säulen der Desorptions-, Rektifizier- und Adsorptionszone in vorbestimmten Zeitintervallen gleichzeitig zu den Böden der Adsorptions-, Desorptions- bzw. Rektifizierzone überführt. Diese überführung erfolgt durch Wechseln aller Einführungs- und Abzugspunkte aller Leitungen in die und aus der einen Kolonne und gleichzeitig in einer Abstromrichtung. So bekommt man ein simuliertes Gegenstromsystern, das einen ähnlichen Effekt wie ein Adsorptionsverfahren vom Fließbett-Typ ergibt. Daher kann die Beschickung, die ein Gemisch von Cg-aromatischen Kohlenwasserstoffen enthält, kontinuierlich abgetrennt werden, um selektiv adsorbierte Komponente (d. h. para-Xylol) und die weniger selektiv adsorbierten Komponenten (meta-Xylol, ortho-Xylol und Äthylbenzol) zu produzieren.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung sollte die Temperatur bei etwa 0 bis etwa 35O°C, vorzugsweise bei etwa 30 bis etwa 25O°C, liegen. Der Druck sollte von etwa Atmosphärendruck

bis etwa 40 kg/cm betragen. Obwohl theoretisch sowohl in flüssiger Phase wie auch in Dampfphase gearbeitet werden kann, um das Trennverfahren nach der vorliegenden Erfindung durchzuführen, erwies es sich doch in der Praxis als bevorzugt, eine Flüssig-

809809/0988

phasentrennung zu benutzen, und zwar wegen der verminderten Temperaturerfordernisse und der Möglichkeit, unerwünschte Nebenreaktionen zu unterdrücken, die In der Praxis bei hohen Temperaturen auftreten können.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können die Raffinat- und die Extraktströme in verschiedene Fraktionieranlagen geführt werden, so daß der Extraktstrom unter Bildung eines relativ reinen Desorbensstromes und eines relativ reinen para-Xylolstromes getrennt werden kann. Der Raffinatstrom kann ähnlich in eine Fraktionieranlage geführt werden, in der das Raffinatmaterial in einen konzentrierten Strom von Desorbensmaterial und einen anderen Strom, der die weniger selektiv adsorbierten Beschickungskomponenten enthält, getrennt werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der gereinigte Desorbensstrom sowohl aus dem Raffinatstrom als auch aus dem Extraktstrom in dem Verfahren nach der Erfindung wiederverwendet werden.

Das Desorbensmaterial, das mit dem Adsorbens in der Desorptionsstufe in Kontakt gebracht wurde, kann durch einen Teil des Raffinatstromes beim Vorrücken der Adsorptionsstufe ersetzt werden, um einen relativ reinen Desorbensstrom zu gewinnen, der dann in dem Verfahren nach der Erfindung wiederverwendet werden kann.

Das Adsorbens, das in der Adsorptionsstufe selektiv adsorbiertes para-Xylol besitzt, kann mit einem Teil des Extraktstromes oder

809809/0988

einem angereicherten para-Xylolstrom vor der Desorptionsstufe in Kontakt gebracht werden, um eine Reinigung des selektiv adsorbierten para-Xylole zu bewirken.

Der Raffinatstrom, der die weniger selektiv adsorbierten Komponeten der Beschickung umfaßt, kann in eine Isomerisierungszone überführt werden, in welcher eine Isomerisierung stattfindet, um weitere Mengen an para-Xylol zu produzieren. Die Kombination von Isomerisierung und Trennung erlaubt somit eine gesteigerte Ausbeute an erwünschtem para-Xylol aus dem Beschickungsmaterial, bezogen auf die Menge der C,,-aromatischen Kohlenwas-

8erstoffbeschickung.

Beim Testen verschiedener Desorbentien in den folgenden BeiaAelen wurde die Selektivität des Adsorbens in Gegenwart von Desorbens unter Verwendung einer statischen Testapparatur und unter Verwendung der Verfahren, dfe nachfolgend im einzelnen beschrieben sind, bestimmt.

Beispiele

Die in diesen Beispielen verwendete statische Testapparatur war ein Behälter mit einem Volumen von 5 ml und bestand aus rostfreiem Stahl. Zwei g Beschickung, die ein Gemisch von Cg-aromatischen Kohlenwasserstoffen und Desorbens enthielt, und zwei g Adsorbens wurden in den Behälter eingeführt. Er wurde dann mit einem Stöpsel verschlossen und in ein ölbad mit vorbestimmter Temperatur eine Stunde lang eingetaucht, wobei nan

809809/0988

Adsorptionsgleichgewichtszustand bekam. Von der Flüssigkeit in der Apparatur wurde eine Probe zum Testen mit einer Mikrospritze abgenommen, und die Probe wurde gaschromatografisch analysiert. Die Selektivität (A-Wert) für para-Xylol, flC / # wurde nach

px/x

der obigen Gleichung berechnet.
Beispiel 1

Als das Adsorbens wurde ein kristalliner Kaliumzeolith Y verwendet, der nach der folgenden Methode hergestellt wurde. Die Natriumform von Zeolith Y, die ein Molverhältnis von Siliciumdioxid zu Aluminiumoxid von 4,8 besaß, wurde einer Ionenaustauschbehandlung unterzogen, bei der der Zeolith mit einer wässrigen 5 Gew.-%igen Kaliumnitratlösung behandelt wurde, bis die restlichen Natriumkationen auf weniger als 20%, bezogen auf die Gesamtmenge der Kationen in dem Zeolith, abgenommen hatten. Nach Beendigung der Ionenaustauschbeha-ndlung wurde der Zeolith drei Stunden bei 120°C getrocknet und dann 3 Stunden bei 500⁰C calciniert.

Um die Leistung von para-Cymol oder l-Äthyl-4-isopropylbenzol als Desorbensmaterialien in dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zu bewerten, wurde die Selektivität für para-Xylol bei 30°C nach dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt.

Das für diesen Test verwendete Beschickungsgemisch hatte folgende Zusammensetzung:

809809/0988

Normalnonan (n-C_g) para-Xylol (px) ortho-Xylol (ox) Äthylbenzol (eb) para-Cyraol (pcm) oder

l-Äthyl-4-isopropylbenzol (eipb)

1 Gewichtsteil 1 Gewichtsteil 1 Gewichtsteil 1 Gewichtsteil 1 Gewichtsteil

1 Gewichtsteil

Bei der Durchführung dieses Tests wurde angenommen, daß das n-Cg in dem Adsorbens nicht adsorbiert wurde. Demnach wurde die Selektivität unter Verwendung der obigen Gleichung berechnet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I Beispiel Nr.

Desorbens

Selektivität für:

5X

£X

mx pjc

OX

para-Cymol

1,9

5,5 5,3

l-Äthyl-4-isopropylbenzol

2,2

6,1
5,9

para-Diäthylbenzol

1,5

4,1 4,1

809809/0988

Beispiel 2

Um den Erfindungsgegenstand mit dem Stand der Technik zu vergleichen, wurde ein Vergleich mit para-Diäthylbenzol (p-deb) durchgeführt, welches in der Literatur als bevorzugtes Desorbens für diesen Zweck angesehen wurde.

Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Adsorbens wurde mit einem Beschickungsgemisch in Kontakt gebracht, das das folgende Gew.-Verhältnis besaß:

n-C_:px:mx:ox:eb:p-deb = 1.1:1:1:1:1,

d. h. von jeder der obigen Komponenten war 1 Gew.-Teil vorhanden. Die übrigen in diesem Beispiel verwendeten Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse dieses Beispiels 2 sind ebenfalls in Tabelle I aufgeführt.

Aus der Tabelle I ist ersichtlich, daß die am schwierigsten von para-Xylol zu trennende Komponente Äthylbenzol ist. Somit ist dieser Selektivitätswert von größter Bedeutung. Tabelle I zeigt, daß jedes Desorbens nach der vorliegenden Erfindung einen höheren oC -Wert für para-Xylol gegenüber Äthylbenzol liefert als das bekannte Desorbens para-Diäthylbenzol.

809809/0988

Beispiel 3

Es wurde das gleiche Adsorbens wie in Beispiel 1 mit einer Beschickung der folgenden Zusammensetzung in Kontakt gebracht, wobei die anderen Parameter des Beispiels 1 angewendet wurden, mit Ausnahme, daß eine Temperatur von 17O⁰C verwendet wurde:

n-C.:px:mx:ox:eb:Desorbens * 1:1:1:1:1:5 Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengestellt.

	3	Tabelle II	4	5
Beispiel Nr.	para-Cymol	3	Gemisch von para-Cymol und para-Di- äthylbenzol	para-Di- äthylben- zol
Desorbens		l-Äthyl-4- isopropyl- benzol
Selektivität	2,0		1,9	1,8
(0U ) für: S	3,1	2,1	3,1	3,0
JB* mx	2,7	3,8	2,8	2,8
OX	3,3

809809/0988

Beispiel 4

Als Desorbens wurde ein Gemisch von 50% para-Cymol und 50% para-Diäthylbenzol verwendet, beides bezogen auf das Gewicht der Komponenten. Die anderen Testbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 3. Die Ergebnisse sind in Spalte 4 der Tabelle II aufgeführt.

Beispiel 5

Als Desorbens wurde para-Diäthylbenzol verwendet. Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Adsorbens wurde mit einem Beschickungsgemisch folgender Zusammensetzung in Kontakt gebracht:

n-Cg:px:mx:ox:eb:p-deb= 1:1:1:1:1:5

Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 3. Die Ergebnisse sind in Spalte 5 der Tabelle II aufgeführt.

Es ist ersichtlich, daß eine bessere Selektivität für das para-Xylol gegenüber Athylbentol mit den Desorbentien nach der Erfindung erhalten werden kann.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wurde demonstriert, daß para-Cymol ein wirksames Desorbens für die Abtrennung von para-Xylol von einem Gemisch von C„-aromatischen Kohlenwasserstoffen ist.

809809/0988

Die verwendete Apparatur war die gleiche wie in Fig. 1, die eine Apparatur mit feststehenden Betten war, durch welche ein Flüssigkeitsfluß so geführt wurde, daß ein Gegenstromfluß aufrecht erhdben wurde, der einen Fließbettbetrieb simulierte, wie oben beschrieben wurde.

In dem vorliegenden Beispiel wurde jede der Säulen ( die einen Innendurchmesser von 25 ml und eine Höhe von 2,0 m besaßen) voll mit Kaliumzeolith Y (12 bis 24 Maschen) gepackt, der gemäß Beispiel 1 hergestellt worden war. öffnen und Schliessen aller Ventile erfolgte mit einer automatischen Zeitgeberregelung, und die Abstände des Wechselns wurden auf 3,5 min programmiert.

Ein Beschickungsmaterial, das aus 20% para-Xylol, 40% meta-Xylol, 20% ortho-Xylol und 20% Äthylbenzol (jeweils Gew.-%) bestand, wurde nach dem Erhitzen auf 165°C kontinuierlich durch Leitung 7 mit einer Fließgeschwindigkeit von 4,0 kg/ std und mit einem überdruck von 8 kg/cm eingespeist.

Ein Rückflußmaterial bestand aus 90 Gew.-% para-Xylol und 10 Gew.-% para-Cymol und war vorher hergestellt und auf 165°C erhitzt worden, und dieses Rückflußgemisch wurde kontinuierlich durch Leitung 6 mit einer Fließgeschwindigkeit von 25,7 kg/std und mit einem Überdruck von 10 kg/cm² eingespeist.

para-Cymol wurde als das Desorbensmaterial verwendet und

809809/0988

nach einem Erhitzen auf 165°c kontinuierlich durch Leitung 4 mit einer Fließgeschwindigkeit von 32,0 kg/std und mit ei-

2
nem überdruck von 12 kg/cm eingespeist.

Ein Extraktstrom wurde kontinuierlich durch Leitung 5 abgezogen, und in diesem Strom lag para-Xylol mit einer mittleren Konzentration von 74,6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Stromes, vor. Nachdem para-Cymol durch Destillation von dem Extrakt abgetrennt worden war, hatte die para-Xylolfraktion eine Reinheit von 99,4 Gew.-%. In dem Raffinatstrom war para-Xylol mit einer mittleren Konzentration von 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Gesamtstromes, vorhanden .

Beispiel 7

Das Beispiel zeigt, daß reines para-Xylol wirksam von einem

Gemisch von C₀-aromatischen Kohlenwasserstoffen abgetrennt ο

werden konnte, wenn l-Äthyl-4-isopropylbenzol als das Desorbens verwendet wurde.

Die Apparatur und dLe Bedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 6, mit Ausnahme der nachfolgend angegebenen Parameter.

Ein Rückflußgemisch, das aus 90 Gew.-% para-Xylol und 10 Gew.-% vorher hergestellten l-Äthyl-4-isopropylbenzols bestand, wurde kontinuierlich mit einer Fließgeschwindigkelt von 25,1 kg/std

809809/0988

eingespeist.

l-Äthyl-4-isopropylbenzol als Desorbensmaterial wurde kontinuierlich mit einer Fließgeschwindigkeit von 34,4 kg/std eingespeist. Der zeitlthe Abstand der Wechsel wurde auf 3,2 min programmiert.

In dem Extraktstrom war para-Xylol mit einer mittleren Konzentration von 67,9 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Gesamtstromes, vorhanden. Nachdem l-Äthyl-4-isopropylbenzol von dem Extrakt durch Destillation abgetrennt worden war, hatte die para-Xylolfraktion eine Reinheit von 99,4Gew.-%. In dem Raffinatstrom war para-Xylol mit einer mittleren Konzentration unterhalb 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Stromes,vorhanden.

Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf eine spezielle Apparatur zur Durchführung des Verfahrens beschrieben wurde, können zahlreiche verschiedene Formen von Apparaturen und viele verschiedene Verfahrensstufen verwendet werden, die alle sich den Vorteil der grundlegenden Erfindung zunutze machen, daß die l-Niederalkyl-4-isopropylbenzole (wobei NIederalkyl Methyl oder Äthyl ist) eine überraschende Wirksamkeit bei der desorptiven Anreicherung von Cg-Kohlenwasserstoffen besitzen. Beispielsweise ist das Verfahren ntht auf die Benutzung eines Systems von drei Zonen, wie es in den Beispielen beschrieben ist, oder auf gleichzeitiges Wechseln der Einführungen und Abzugspunkte für die Ströme' beschränkt.

809809/0988

Es können irgendwelche der verschiedenen bekannten Methoden oder Apparaturen für einen Feststoff-Flüssigkeitskontakt entweder für die Adsorptionsstufe oder für die Desorptionsstufe oder für beides verwendet werden, wie ein kompaktes Fließbett, das beispielsweise nacheinander durch die Adsorption und Desorption geführt wird, mit Gleichstrom- oder Gegenstromkontakt mit den Strömen, die flüssige Ströme oder Dampfströme sein können.

809809/0988

Claims

Dr. Hans-Heinrich Willrath t

Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seiffert

PATENTANWÄLTE

D - 62 WIESBADEN 1,24 .Aug. 1977

..ftMbdl OTt ' * |O»ini 1717«

Tatox: 4 -186 247

TM-89 374

i WILLPATINr

Toray Industries, Inc. 2, Nihonbashi-Muromachi 2-Chome Chuo-Ku, Tokyo 103 Japan

Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von para-Xylol von einem Cg-Aroraatengeroisch

Priorität: vom 30. August 1976 in Japan

Patentanmeldung Nr. 102567/76

Patentansprüche

Verfahren zur adsorptiven Abtrennung von para-Xylol von einem Beschickungsstrom, der ein Gemisch von C_ß-Aromaten einschließlich para-Xylol enthält, durch Führung dieses Beschickungsstromes in Kontakt mit einem kristallinen Aluminosilikatadsorbens, das in der Lage ist, para-Xylol selektiv aus dem Beschickungsstrom zu adsorbieren, dadurch gekennzeichnet, daß man para-Xylol von dem Adsorbens durch

809809/0988

dessen Kontakt mit einem Desorbens, das ein 1-(Niederalky1) 4-isopropylbenzol enthält, worin die Niederalkylgruppe 1 bis 2 Kohlenstoffatome aufweist, desorbiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als l-(Niederalkyl)-4-isopropylbenzol para-Cymol und/oder l-Äthyl-4-isopropylbenzol verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Adsorbens einen Zeolith vom Faujasittyp, vorzugsweise einen solchen, der Kaliumkationen an den austauschbaren Kationstellen enthält, verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Adsorbens einen Zeolith vom Faujasittyp verwendet, der an den austauschbaren Kationstellen Kaliumkationen sowie Kationen anderer Metalle der Gruppe IA als Kalium und/oder Kationen von Metallen der Gruppen HA und/ oder IB und/oder Kationen von Yttrium, Blei, Zirkon, Neodym, Thallium und/oder Thorium und/oder Protonen enthält.

809809/0988