DE2931012A1

DE2931012A1 - Verfahren zur gewinnung von reinbenzol

Info

Publication number: DE2931012A1
Application number: DE19792931012
Authority: DE
Inventors: Kamar Percy John; Helmut Dipl Ing Klein
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1979-07-31
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE2931012C2; US4299667A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Reinbenzol aus Kohlenwasserstoffgemischen, enthaltend Nichtaromaten, gasförmige und schwerkondensierbare Bestandteile, durch Extraktivdestillation mit einem selektiven Lösungsmittel.

Zur Gewinnung von reinen Aromaten aus Kohlenwasserstoffgemischen durch Extraktivdestillation mit einem selektiven Lösungsmittel ist es bekannt, der Extrakt^destillationskolonne eine Stabilisierkolonne vorzusehalten, das zu trennende Produkt dieser Kolonne aufzugeben, aus dem Sumpf dieser Kolonne schwersiedenden Rückstand abzuziehen und das Gemisch aus Aromaten und Nichtaromaten dampfförmig aus dem Unterteil bzw. einige Böden unterhalb des Zuflusses des zu trennenden Produktes abzuziehen. Anschließend wird das Gemisch zur Beeinflussung des Verdampfungsverhältnisses dampfförmig, ganz oder teilweise verflüssigt einer Extraktivdestillationskolonne an einer oder mehreren Stellen zugeführt und die reinen Aromaten zusammen mit dem selektiven Lösungsmittel aus dem Sumpf abgezogen und anschließend getrennt (DE-OS 22 63 344).

Es ist ferner ein Verfahren zur Gewinnung von reinen aromatischen Kohlenwasserstoffen durch Extraktivdestillation mit einem selektiven Lösungsmittel bekannt, wobei man in einer Vorkolonne die Benzol- und Toluol-Fraktionen gleichzeitig dampfförmig als Kopfprodukt abzieht, dampfförmig einer Extraktivdestillationskolonne zuführt, aus dieser als Kopfprodukt die Nichtaromaten abzieht, als Sumpfprodukt das Extraktions-

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mittel mit Benzol und Toluol abzieht und in einer nachgeschalteten Stripperkolonne in Extraktionsmittel, welches als Sumpfprodukt anfällt, und Benzol und Toluol, welche als Kopfprodukt anfallen, trennt und gegebenenfalls anschließend Benzol und Toluol in üblicher Weise destillativ trennt (DE-OS 23 13 773).

In den Fällen, wo die Nichtaromaten einen Siedebeginn von etwa 30 ⁰C besitzen, ist die Möglichkeit gegeben, durch Extraktivdestillation mit Hilfe des Lösungsmittels eine exakte Trennung in Nichtaromaten und Reinbenzol durchzuführen. Infolge des niedrigen Siedepunktes der leichtsiedenden Nichtaromatenkomponente muß jedoch die Extraktivdestillationskolonne unter Druck betrieben werden. Dadurch steigen sämtliche Temperaturen und ein Wärmeaustausch zwischen heißem Lösungsmittel aus dem Sumpf des Strippers mit dem Sumpfprodukt der Extraktivdestillationskolonne ist nicht mehr möglich.

In solchen Fällen wird in einer vorgeschalteten Extraktivdestillat ionskolonne mit Hilfe des Lösungsmittels eine Vorreinigung des Einsatzproduktes durchgeführt. Diese Kolonne arbeitet unter .Überdruck derart, daß das Kopfprodukt, welches aus leichtsiedenden Bestandteilen des Einsatzproduktes besteht, eine Kondensationstemperatur erhält, die eine wirtschaftliche Kondensation des Kopfproduktes erlaubt. Die Arbeitsweise dieser Extraktivdestillationskolonne ist so gewählt, daß keine Verluste an Benzol im Kopfprodukt entstehen. Es wird kein Wert darauf gelegt, daß das Sumpfprodukt dieser Extraktivdestillation aus Lösungsmittel und Benzol besteht, sondern es werden im Gegenteil alle Nichtaromaten mit in den Sumpf genommen, die bei 60 bzw. 65 ⁰C Siedebeginn haben.

In einer nachgeschalteten zweiten Extraktivdestillation wird mit Hilfe des Lösungsmittels das Einsatzprodukt in Nichtaromaten (=Raffinat) und Reinbenzol getrennt. Diese zweite Extrak-

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tivdestillation arbeitet unter einem leichten Vakuum. Dadurch kann die Wärme des heißen Lösungsmittels aus dem Strippersumpf voll ausgenutzt werden zur Beheizung der zweiten Extraktivdestillat ionskolonne und auch zur Beheizung der ersten Extraktivdestillationskolonne, da die erste Extraktivdestillationskolonne mit einer sehr geringen Lösungsmittelmenge beaufschlagt werden kann, so daß die Sumpftemperatur dort so niedrig ist, daß sich eine gute Wärmeaustauschmöglichkeit ergibt.

Besteht das Einsatzprodukt aus Komponenten, welche sich nur unter größter Schwierigkeit kondensieren lassen, d.h. ist ein Teil des Einsatzproduktes unter Normaldruck gasförmig, dann entfällt die Möglichkeit der wirtschaftlichen Gewinnung von Reinbenzol nach diesen Verfahren.

Die gasförmig bleibenden oder schwerkondensierbaren Bestandteile benötigen entweder einen sehr hohen Druck oder für die Kondensation Kältemittel. Das letztere ist verfahrenstechnisch teuer und umständlich. Ein entsprechend hoher Druck bedeutet ein sehr hohes Ansteigen der Destillationstemperaturen, so daß mit hochgespanntem Dampf oder mit Röhrenöfen gearbeitet werden muß, um die erforderliche Destillationswärme zu erhalten. Die Gewinnung der leichtsiedenden Kohlenwasserstoffe erfolgt dann durch Ausschleusen über einen Druckregler, so daß nach dieser Druckregelung meistens der gasförmige Zustand wieder erreicht ist. Dadurch kann ein Verlust an dem zu gewinnenden Benzol eintreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von Reinbenzol vorzuschlagen, das auch Ausgangsgemische, die unter Normaldruck gasförmige Bestandteile enthalten, aufzuarbeiten gestattet.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Kohlenwasserstoffgemisch in eine Kolonne einführt und diese Kolonne unter Atmosphärendruck oder unter leichtem Unterdruck hält, daß man aus dem Sumpf Verunreinigungen und höhersiedende Kohlenwasserstoffe abfuhrt, daß man ein Kopfprodukt abzieht und dieses Kopfprodukt auf Temperaturen zwischen 40 und 80 ⁰C abkühlt, das erhaltene flüssige, aus Benzol und Nichtaromaten bestehende Kondensat gewinnt und die nichtkondensierbaren Bestandteile abführt, daß man einen Teil des flüssigen, aus Benzol .und Nichtaromaten bestehenden Kondensats als Rücklauf auf die Kolonne zurückführt, einen weiteren Teil einer nachgeschalteten zweiten Extraktivdestillationskolonne aufgibt und zu Reinbenzol aufarbeitet, da£ man die abgeführten nichtkondensierbaren Bestandteile in einem Rückflußbehälter als Gas- und Flüssigphase gewinnt, daß man die gasförmige Phase im Gegenstrom mit selektivem Lösungsmittel in Berührung bringt und aus der gasförmigen Phase die löslichen Bestandteile restlos herauslöst und das aus Lösungsmittel und Benzol bestehende Gemisch in die Extraktivdestillationskolonne aufgibt und zu Reinbenzol aufarbeitet.

Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung bei der Rückführung eines Teils des flüssigen, aus Benzol und Nichtaromaten bestehenden Kondensats in die Kolonne ein Rücklaufverhältnis von 0,1 : 1 eingehalten.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bringt man die gasförmige Phase mit dem selektiven Lösungsmittel in einer als Sprühkondensator ausgebildeten Einrichtung in Berührung.

Anstelle der als Sprühkondensator ausgebildeten Einrichtung kann-man nach der Erfindung die gasförmige Phase mit dem selektiven Lösungsmittel auch in einer als Wäscher ausgebildeten Einrichtung in Berührung bringen.

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Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, die gasförmige Phase mit dem selektiven Lösungsmittel in einer als Abgaskühler ausgebildeten Einrichtung in Berührung zu bringen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung führt man die Kühlung der gasförmigen Phase mit kaltem Lösungsmittel durch.

Wenn, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur Waschung der gasförmigen Phase mit dem Lösungsmittel ein normaler Abgaskühler verwendet wird, so ist es zweckmäßig, diesen horizontal anzuordnen. Es ist dabei vorteilhaft, ein oder mehrere Austauschrohre der oberen Kühlzone als Sprührohre auszubilden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen weiter darin, daß bei minimalem Wärmebedarf der ersten Kolonne ein optimaler Wärmeaustausch der nachgeschalteten Extraktivdestillation ermöglicht wird, der es erlaubt, einen Dampfverbrauch von etwa 0,5 t Dampf pro Tonne gewonnenen Reinbenzols zu erhalten.

Die geringen Betriebskosten in Verbindung mit dem geringen Apparate aufwand machen das neue Verfahren sehr wirtschaftlich.

in
Die Erfindung ist/der Figur beispielsweise und schematisch

dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es bedeuten:

_2 Zufuhr Einsatzprodukt (Gemisch aus C^/C₁--Kohlenwasserstoff en, Nichtaromaten, Benzol und Höhersiedende); 2 Kolonne (Rerun-Kolonne); 3 Abzug Sumpfprodukt (Höhersiedende); _4 Aufkocher; j? Abzug des Kopfproduktes der Kolonne 2; 6 Kondensator; 7 Leitung zum Rückflußbehälter 8; 9 Leitung für Flüssigkeit aus 8; JO Pumpe; JM Rückflußleitung auf Kopf der Kolonne 2; 12 Einsatzleitung zur Extraktivdestillationsanlage 23; Jj5 Abzug für Gas; _14 Gaswäscher (oder Sprühkondensator), gefüllt

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mit Raschigringschichten. Jj?; JM5 Leitung zur Aufgabe von kaltem Lösungsmittel; J7 Abzug des Wäschers; Jj3 Druckregelventil; JS) Abzug vom Unterteil des Wäschers 14 (Benzol + Lösungsmittel); _20 Pumpe; 2Λ_ Niveauregelventil; 22. Leitung; 23 Extraktivdestillationsanlage; 2k Abzug Raffinat; 25_ Abzug Reinbenzol; 26 Leitung zur Extraktivdestillationsanlage.

Die Arbeitsweise des Verfahrens ist wie folgt:

Das Einsatζgemisch wird über 1 in eine Kolonne (Rerun-Kolonne) 2 üblicher Bauweise aufgegeben. Die mit Aufkocher 4 versehene Kolonne 2 arbeitet bei einem Kopfdruck von 1 bar. Die Sumpftemperatur beträgt 95 C. Im Sumpf wird schwersiedendes Produkt, stammend aus der Hydrierung, über 3 abgezogen. Das Kopfprodukt wird über 5 abgezogen, bei einer Temperatur von etwa 75 °C im Kondensator 6 kondensiert und mit etwa ^ ⁰C über 7 in denRückflußbehälirer 8 geführt. Dort bildet sich eine flüssige und eine gasförmige Phase aus. Die flüssige Phase, bestehend aus Benzol und den Nichtaromaten, die bei ca. 60 ⁰C zu sieden beginnen, wird über Leitung 9, Pumpe 10 und Leitung 11 zum Teil als Rücklauf in die Kolonne 2 zurückgeführt, zum Teil über 12 als Einsatzgemisch zur Anlage 23 gefördert. Das Rücklaufverhältnis beträgt 0,1 : 1. Die Gasphase des Rückflußbehälters 8 wird über 13 abgezogen und in den mit Raschigringen gefüllten Gaswäscher 14 geführt. Die Raschigringschichten sind in mehreren Paketen 15 angeordnet. Bevorzugt werden Edelstahl-Raschigringe in der Größe von 25 x 25 mm oder Edelstahl-Drehspäne verwendet. Die Packungshöhe der einzelnen Schichten beträgt etwa 500 bis 800 mm. Es sind 4 Schichten bzw. Pakete vorgesehen. Zwischen den Schichten sind Zuführungen angeordnet, mit denen über 16 kaltes Lösungsmittel, z.B. Dimethylpyrrolidon, so aufgegeben wird, daß es sich über die Schichten gut verteilt. Die gasförmige Phase des Rückflußbehälters 8 wird über 13 von unten in dieses Rohr geführt. Am Kopf des Wäschers 14 ist über ein Druckregelventil 18 der Abzug 17 angeordnet. Aus dem Unterteil des Wäschers wird über 19, 20, 21, 22 und 26 Benzol und Lösungsmittel abgezogen und niveaugeregelt der Extraktiv-

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destillationsanlage 23 aufgegeben. Dadurch ist es möglich, die Kolonne 2 mit niedrigem Druck zu betreiben, den Kondensator 6 zur !Condensation der ab 60 ⁰C siedenden Nichtaromaten in Anwesenheit eines Gases zu betreiben und die in dem Abgas enthaltene, infolge der Partialdruckverhältnisse hohe Benzolmenge in dem nachgeschalteten, mit kaltem Lösungsmittel beaufschlagten Gaswäscher bzw. Sprühkondensator zurückzugewinnen.

Der Wärmeaustausch in der Extraktivdestillationsanlage 23 wird in herkömmlicher Weise durchgeführt und es ist auch möglich, die Kolonne 2 mit Abwärme aus der Extraktivdestillationsanlage 23 zu beheizen. Aus der Extraktivdestillationsenlage 23 wird über 24 das Raffinat abgezogen und über 25 das Reinbenzol gewonnen.

Ein zahlenmäßiges Ausführungsbeispiel ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt (KW = Kohlenwasserstoffe).

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Zusammenstellung der durch die Leitungen fließenden Ströme in kg/h (Zahlenbeispiel)

CO O O O CO

Zusammensetzung	1	3	VJl	9	11	12	13	16	17	22	24	25	26
CU bis Cp. - KW 3 5 c₆/c₇ - KW Benzol Hochsiedende Lösungsmittel	153 13 519 11 168 400	3 400	153 14 793 12 222	14 763 12 205	1 274 1 057	13 489 11 148	153 30 17	800	153	30 17 800	13 519 165	11 000	13 51S 11 165 8OC
Gesamt	25 240	403	27 168	26 968	2 331	24 637	200	800	153	847	13 684	11 000	25 48^

Claims

Patentansprüche

1./Verfahren zur Gewinnung von Reinbenzol aus Kohlenwasser- ^- stoffgemischen, enthaltend Nichtaromaten, gasförmige und schwerkondensierbare Bestandteile, durch Extraktivdestillation mit einem selektiven Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kohlenwasserstoffgemisch in eine Kolonne einführt und diese Kolonne unter Atmosphärendruck oder unter leidatemUnterdruck hält, daß man aus dem Sumpf Verunreinigungen und höhersiedende Kohlenwasserstoffe abführt, daß man ein Kopfprodukt abzieht und dieses Kopfprodukt auf Temperaturen zwischen 40 und 80 C abkühlt, das erhaltene flüssige, aus Benzol und Nichtaromaten bestehende Kondensat gewinnt und die nichtkondensierbaren Bestandteile abführt, daß man einen Teil des flüssigen, aus Benzol und Nichtaromaten bestehenden Kondensats als Rücklauf auf die Kolonne zurückführt, einen weiteren Teil einer nachgeschalteten zweiten Extraktivdestillationskolonne aufgibt und zu Reinbenzol aufarbeitet, daß man die abgeführten nichtkondensierbaren Bestandteile in einem Rückflußbehälter als Gas- und Flüssigphase gewinnt, daß man die gasförmige Phase im Gegenstrom mit selektivem Lösungsmittel in Berührung bringt und aus der gasförmigen Phase die löslichen Bestandteile restlos herauslöst und das aus Lösungsmittel und Benzol bestehende Gemisch in die Extraktivdestillationskolonne aufgibt und zu Reinbenzol aufarbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Rückführung eines Teils des flüssigen, aus Benzol und Nichtaromaten bestehenden Kondensats in die Kolonne ein Rücklauf verhältnis von 0,1 : 1 einhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die gasförmige Phase mit dem selektiven Lösungsmittel in einer als Sprühkondensator ausgebildeten Einrichtung in Berührung bringt.

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8,

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die gasförmige Phase mit dem selektiven Lösungsmittel in einer als Wäscher ausgebildeten Einrichtung in Berührung "bringt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis A-, dadurch gekennzeichnet , daß man die gasförmige Phase mit dem selektiven Lösungsmittel in einer als Abgaskühler ausgebildeten Einrichtung in Berührung bringt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kühlung der gasförmigen Phase mit kaltem Lösungsmittel durchführt.

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