DE2236507B2 - - Google Patents

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DE2236507B2
DE2236507B2 DE2236507A DE2236507A DE2236507B2 DE 2236507 B2 DE2236507 B2 DE 2236507B2 DE 2236507 A DE2236507 A DE 2236507A DE 2236507 A DE2236507 A DE 2236507A DE 2236507 B2 DE2236507 B2 DE 2236507B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • C07C7/13Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers by molecular-sieve technique

Description

Bevorzugte Beschickungen für das Verfahren ent- Für die Desorptionsbedingungen gelten ähnliche
füllten somit mindestens zwei Xylolisomere, gegebenen- Temperatur- und Druckbereiche, wie sie vorstehend
IJaIIs in Verbindung mit einer geringeren Menge an ge- für die Adsorption angegeben wurden, Zur Unter-
«dkettigen und/oder yerzwetgtketugen Paraffinen, Stützung der Austreibung der p-Isomeren aus dem Ad-
^cloparaffinen und anderen Aromaten, wie Benzol, 5 sorptionsmittel kann auch ein Spülstrom angewendet
P -Toluol und Naphthalmen. Beschickungen, die zu 80 bis werden.
§100 Volumprozent, bezogen auf flüssigen Zustand Das Verfahren kann ansatzweise, mit festem Ad-
(nachstehend zur Vereinfachung als »Volumprozent, sorptionsmittelbett, mit simuliertem kontinuierlich be-
-flüssig« bezeichnet^ aus Xylolisomeren bestehen, sind wegtem Adsorptionsmittelbett oder im Fließbett durch-
i; besonders zweckmäßig. Die Beschickung kann bei- io geführt werden. Eine Betriebsweise mit simuliertem
ft spielsweise von einer Xylolisomensierungsantege korn- sich bewegenden Bett wird bevorzugt.
jnen. ..AJ · ^er Ausdruck »bezogen auf sein Trockengewicht«
SFOr die auf die Adsorption folgende Desorption bedeutet, daß der Zeolith bis zum Erveichen konstanten werden als Desorptionsmiltel solche Materialien be- Gewichts auf 5000C erhitzt worden ist.
nutzt, die in der Lage sind, das p-Isomere von dem 15 Der Zeoüth kann ein Bindemittel enthalten. Bei der Adsorptionsmittel zu verdrängen. Das Desorption- Bestimmung des Wassergehalts derartiger Adsorpjnittel sollte selbst leicht wieder durch das p-Isomere tionsmittel wird angenommen, daß das Wasser gleichverdrängbar sein, da andernfalls das Adsorptions- mäßig zwischen dem Bindemittel und dem Zeolith vermittel in seiner Wirksamkeit beeinträchtigt oder sogar teilt ist.
unbrauchbar würde, wenn es einmal mit dem Desorp- 20 Zur Bestimmung des Wassergehalts des Zeoliihs,
tionsmittel in Berührung gebracht worden ist. bezogen auf sein Trockengewicht, wird der Zeolith zu-
Die im Einzelfall einzusetzenden Desorptionsoittel nächst erhitzt, um einen Teil der wuchtigen Bestandteile bangen von der Beschickung und/oder den a ^gewende- auszutreiben. Nach einiger Zeit ist die einzige Subten Verarbeitungsbedingungen und der Arbeitsstufen- stanz, die noch ausgetrieben wird, Wasser. Die Trockfolge im Verfahren ab. Wenn das Verfahren in flüssiger 25 nungsbehandlung wird eine entsprechende Zeit vor Phase oder in der Dampfphase bei verhältnismäßig Erreichen des Zustands, bei dem das Adsorptionskonstanter Temperatur durchgeführt wird, können mittel kein Wasser mehr enthält, beendet. Das Ad-Benzol oder Toluol oder höhere aromatische Kohlen- sorptionsmittel wird dann aus dem Ofen entfernt und Wasserstoffe, im Falle der Xylole, z. B. die C3-Aromaten zur Abkühlung in einen Exsiccator gebracht. Ein Teil oder Diäthylbenzole, verwendet werden. Andere 30 des so erhaltenen Materials wird da,in zur Verwendung brauchbare Desorptionsmittel sind Paraffine, Cyclo- als Adsorptionsmittel entnommen, während das oder paraffine, Olefine und chlorierte oder sulfonierte Koh- ein Teil des verbliebenen Materials bei 5000C weiter lenwasserstoffe. getrocknet wird, bis es konstantes Gewicht erreicht
Wenn die Desorption unter Anwendung erhöhter hat. Aus der Gewichtsdifferenz kann der gewichtspro-
Temperai:uren und/oder bei Unterdruck durchgeführt 35 zentuale Wassergehalt des Adsorptionsmittels berech-
wird, können gasförmige Stoffe, z. B. Luft, Sauerstoff, net werden.
Stickstof! oder leichte Kohlenwasserstoffe, zum Aus- Die zur Bildung des Adsorptionsmittels für das Ver-
spülen des p-Isomers von den adsorptiven Stellen des fahren benutzten kristallinen Aluminosilicate oder
Adsorpti'OnsTiittels benutzt werden. In manchen Fällen Molekularsiebe können sowohl natürlicher als auch
können auch entsprechend hohe Temperaturen und 40 synthetischer Herkunft sein. Es kommen sowohl Zeo-
Unterdruck alkine ausreichen, um das p-Isomer voll- lithe vom Typ X als auch vom Typ Y in Betracht. Bei
ständig i.us dem Adsorptionsmittel zu entfernen. diesen Zeolithen handelt es sich um kristalline Alumi-
Die selektiv adsorbierte Komponente wird gewöhn- nosilicate mit einer dreidimensionalen vernetzten lieh als die Extraktkomponente der Beschickung be- Käfigstruktur. Beispiele sind in den USA.-Patentzeichnet: beim vorliegenden Verfahren handelt es sich 45 Schriften 2 882 244 und 3 130 007 beschrieben,
hier um das p-Isomer, da dieses Isomere bei Verwen- Aus den Natriumformen der Zeolithe vom Typ X dung des angegebenen Adsorptionsmittels selektiv ad- oder Typ Y, wie sie gewöhnlich ursprünglich vorliegen, sorbiert wird. In manchen Fällen können zugleich zwei werden durch teilweisen oder vollständigen Ersatz der oder mehrere p-Isomerc von dem Adsorptionsmittel Natriumkationen durch Barium- oder Barium- und zurückgehalten werden; dies gilt dann, wenn Gemische 5° Kaliumkationen die hier benutzten Zeolithe erhalten, von Xyloler, Diäthylbenzolen und/oder Cymolen ver- Dafür geeignete Kationen- oder Basenaustauscharbeitet werden. Das Raffinat ist das Material, das ver- munoden sind bekannt. Sie werden allgemein durchbleibt, nachdem das oder die p-lsomeren durch das gefühlt, indem man den Zeolith mit einer wäßrigen Adsorpt onsmittel selektiv aus der Beschickung adsor- Lösung löslicher Barium- oder Barium- und Kaliumbiert worden sind. 55 salze behandelt.
Die Adsorptionstemperaturen liegen im Bereich von Wenn nur Bariumkationen durch den Basenaus-Umgebungstemperatur bis über etwa 232° C; geeignete tausch in den 7 eolith eingebracht werden, besetzen die Drücke im Bereich von etwa Atmosphärendruck bis Bariumkationen mehr als etwa 75 und bis zu 100% der ■ Über 69 Htm. Drücke von 2,4 bis 14,6 atm werden aus austauschfähigen Stellen des Zeoliths. Aus dem Silici-'ffÖltindeTl der Verringerung der Anläge' und Betriebs- 60 umdioxyd-Aluminiumoxyd-Verhältnis des verwende-' kosten iti technischen Anlagen bevorzugt. Die Tempe- ten Zeoliths, seinem Wassergehalt und dem prozenraturen sollten hoch genug sein, daß die Komponenten tualen Anteil an Bindemittel, sofern ein solches verder Beschickung und des Desorptionsmittels mit aus- wendet wird, kann der Prozentwert des eingetretenen ü'ochendijr Geschwindigkeit an die selektiven Adsorp- Ionenaustauschs berechnet werden,
feinsstellen des Adsorptionsmittel gelangen und wie- 65 Wenn Barium- und Kaliumkationen in den Zeolith der davon abfließen können. Das Verfahren kann in eingebracht werden, sind zwei Gesichtspunkte zu beijüssige* Phase oder in der Dampfphase durchgeführt achten: Das Ausmaß des Ionenaustausehes und das
Verhältnis von Barium- zu Kaliumionen. Das Ge-
ÄSrffiÄ.ÄiaSdiSSdn über o-Diäthylbenzol, m-Diäthylbenzo, und Butyl
SSSn L Kalium von etwa 1: 1 bis etwa 40:1, vor- benzol.
zugsweise etwa 1:1 bis etwa 30-.LaUfWeISUeInGe- 5 Beisoiel
Wichtsverhältnis von etwa 5:1 bis etwa 25:1 wird Beispiel
g
Wichtsverhältnis von etwa
E "Γ ÄSÄte ab' ,0.1, ., «η». taUmn.,. «„„prcherd der graphischen Da,
AB für Athylbenzol. Diagramms den stand somit im wesentlichen aus einem Gemisch aroma-
PieZcichne^?S5i Auf der Ab- as «scher C-Kohlenwasserstoffe in Verdünnung mit
Ä il ih Diäthlben
szisse ist der
b- as «scher C-Kohlenwasserstoffe in Verdünnung mit in einem Desorptionsmittel aus gemischten Diäthylbenht zolen. Das n-Nonan diente als Kennsubstanz zur An-
ν ι JSiflher^ m-Xvlot Die Kurven mit den zur Verdünnung der Beschickung verwendet. E22? Drecken kennzeichnen die Selektivität B für Bei den Adsorptionsmitteln handelte es sich umzwe. klempn Dreiecken ^e""^.IC"";" it den kleinen Zeolithe vom Typ X. Der eine Zeolith war vollständig p-Xylol gegenub«_ o-Xylol DjKurw«.mit den we ausgeUuschf. und enthielt 40,1 Gewichts-Kreisen kennzeichnen d,e Selektivität P y ^ ^ Sjliciunfdjoxyd> ^4 GewichtSprozent Alumigegenuber Atnyioenzoi. Adsorptionsmittel niumoxyd, 1,1 Gewichtsprozent Natriumoxyd und . "KJTuSST Ändertg der SeSvität bei 29.4 Gewichtsprozent Bariumoxyd. Der ZepUth enteine recht ^"'^/•^,"^„-jtQariumausge- hielt weiterhin 20 Gewichtsprozent Tonbindemittel f iTÄ^omX X ergao Tn gS^höhfre auf Basis eines Gemisch, von Siliciumdioxyd und Alutauschte Zeolith vom lyp λ erg ^ miniumoxyd. Das andere Adsorptionsmittel war ein Selektivitäten als de^ .Ba^^1SS ähnliches kristallines Aluminosilicat vom TypX. das tauschte ZK^^^SSSiS^ ersehen, jedoch sowohl Barium- als auch Kaliumkationen ent- Λ Au'dCTÄSrR fto Sol ge«nüber den hielt. Der Zeolith bestand im wesentlichen aus 41,0 Gedaß die SeteküvrtatlB_f"{ P^J*Jg&^n Maxi- ^Ghtsprozent Sflidumdioxyd, 29,2Gewiehtsprozent t dr;rOIÄSn te SdeSvit^von p-Xylol 5o AluminTumoxyd, 0,7 Ctewichtsproxent Natriumoxyd, XvToI und o-Xylol sind etwa 2 bis 3 Ge- 3,2 Gewichtsprozent Kaliumoxyd und 25,6 Gew,chtsi WaÜfinTSS th optimal. Bezüglich prozent Bariumoxyd. Beide Adsorptionsmittel ent-SfSSS «STpSvW gegenüber Äthylbenzol hielten Wasser. Die Wassergehalte lagen im Bereich der ?eI^tmta\.v°nX^lLJflfnde Selektivität dar- von 0,5 bis 7,1 Gewichtsprozent, (die in diesem ^^^^^"ystoGe- 55 Die Versuchseinrichtung bestand aus einer 1,5 m SLoSm W^^ic^rJe^Ser Zusammen- langen gewundenen Kupfersäule, in der sichJO an· wi<Atsprozent Wasar erreicn^ jeiw h, Adsorptionsmittel befanden. Die Säule wurde bei kon- ^tzungder ^hl^"»^"^u[Se^a5Gewichts- stanter Temperatur von 1500C gehalten. In der Säule des Zeoliths im Berach von etway ^^^ ist ^Γαβ dn höhender Druck aufrechterhalten, um prozent liegen. ^^,JS^wSenKlialtei 6o die Kohlenwasserstoffe in flüssiger Phase zu halten. kann«inoSt«SziS HSmΓΙ«!? An der Das Adsorptionsmittel war auf eine Teilchengröße von 8 G^ntsprozem V»™**^SSte haben die von 0,4 bis 1,2 mm gemahlen worden. Die Säule war S;SSÄÄ^ Wasser « Analysed*A^uBstroms an einen Gaschromato-
„Ä^undeineOberschreitungderGrenzen
f Verhältnisse sind gegeben für einer Menge von 70ml/Std., geleitet, bis das gesamte
:en* tyl-
eruB Jes die ihl de
in der Säule befindliche Adsorptionsmittel mit Desorptionsmittel getränkt war. Dann wurde 10 Minuten lang die Beschickung in die Säule mit einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von eingeführt. Danach wurde wieder das Desorptionsmittel mit einer stündlichen Raumströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von 1 durch die Säule geleitet, bis die Gesamtmenge der Beschickungsaromaten aus der Säule eluiert war. Mittels des Gaschromatographen wurde die jeweilige Zusammensetzung des Ausfluß-Stroms ermittelt und aus den erhaltenen Werten wurde die Selektivität des Adsorptionsmittels für die verschiedenen Ce-Isomeren berechnet.
Die Selektivität ist definiert durch die folgende Gleichung:
Selektivität = Bx\y
hierin kennzeichnen die Buchstaben χ und y die jeweils untersuchten und verglichenen Beschickungskomponenten, die Indices α und b kennzeichnen die adsorbierte bzw. die nicht adsorbierte Phase.
Die Ergebnisse der Untersuchung sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.
Tabelle
Adsorptions Wasser pX/ÄB Selektivität pX/oX
mitte! Gewichts
prozent*) pX/niX
Zeolith X, 1,98 1,81
ausgetauscht 2,13 3,40
mit Ba 0,5 1,77 2,29 3,37
desgl. 2,4 1,66 3,70 2,94
desgl. 3,6 1,54 3,63 2,38
desgl. 5,5 3,06
desgl. 7,1 2,38
Zeolith X, 1,69 2,60
ausgetauscht 1,71 2,69
mit Ba + K 0,6 1,57 2,45 3,13
desgl. 1,9 1,50 2,87 3,26
desgl. 2,4 1,45 3,67 2,99
desgl. 3,5 3,68
desgl. 5,5 3,16
*) Bezogen auf das Trockengewicht des Adsorptionsmittels
Aus den vorstehenden Werten ist ohne weiteres ersichtlich, daß — wie auch aus dem Diagramm dei Zeichnung hervorgeht — bei einem bestimmter Wassergehalt bzw. Wassergehaltsbereich die Selektivitäten für p-Xylol in bezug auf Äthylbenzol, m-Xylo: und o-Xylol ein Maximum durchlaufen und in den erfindungsgemäß vorgeschriebenen Bereich des Wassergehalts eine wesentliche Verbesserung der Selektivitäten erzielt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 409584/38

Claims (2)

Äthylbenzol, erzielt wird, besteht naturgemäß ein ausgeprägtes Interesse der Technik nach Angabe eines - ι Patentansprüche; Verfahrens mit weiter verbesserter Selektivität für die Abtrennung des p-Isoraeren, insbesondere p-Xylol, 5 aus Gemischen mit den anderen Isomeren, da das
1. Verfahren zum Abtrennen des p-Isomeren aus p-Isomer normalerweise das wertvollste Isomer dar-Isomerengemischen von Xylolen, Äthylbenzolen stellt und das breiteste Anwendungsgebiet für die Erbder Cymolen durch selektive Adsorption an einem zeugung anderer technischer Produkte hat.
kationenausgetauschten Aluminosilicat vom Zee- Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zulith-Typ X oder Y, dessen austauschfähige Stellen to gründe, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu mehr als etwa 75% mit Barium- oder Barium- zu schaffen, das sich durch weiter verbesserte Selekti- und Kaliumkationen besetzt sind, dadurch vität für die Abtrennung des p-Isomeren aus den Irjgekennzeichnet, daß das Adsorptions- merengemischen auszeichnet und dabei keinen erhöhmittel etwa 1 bis 8 Gewichtsprozent Wasser, be- ten Aufwand für die Durchführung des Verfahrens und zogen auf sein Trockengewicht, enthält. 15 das dabei eingesetzte Zeolith-Adsorptionsmittel erfor-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dert
zeichnet, daß das Adsorptionsmittel etwa 1 bis Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum
etwa 5 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf sein Abtrennen des p-Isomeren aus Isomerengemischen Trockengewicht, enthält. von Xylolen, Äthylbenzolen oder Cymolen durch
ϊο selektive Adsorption an einem kationenausgetauschten Aluminosilicat vom Zeolith-Typ X oder Y, dessen austauschfähige Stellen zu mehr als etwa 75% mit Barium- oder Barium- und Kaliumkationen besetzt sind, welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeicha5 net ist, daß dos Adsorptionsmittel etwa 1 bis 8 Ge-
wichtsprozent Wasser, bezogen auf sein Trockengewicht, enthält.
Vorzugsweise enthält das Adsorptionsmittel etwa 1 bis etwa 5 Gewichtsprozent Wasser, bezogen auf sein 30 Trockengewicht.
Die Anwesenheit von Wasser in der gekennzeichneten Menge in dem mit Barium- oder Barium- und
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen Kaliumkationen ausgetauschten Aluminosilicat vom des p-Isomeren aus Isomerengemischen von Xylolen, Zeolith-Typ X oder Y verbessert in nicht zu erwarten-Äthylbenzolen oder Cymolen durch selektive Adsorp- 35 der Weise die Selektivität des Zeoliths für die Adsorption an einem kationenausgetauschten Aluminosilicat tion des p-Isomeren in wesentlichem Maße, wie nachvom Zeolith-Typ X oder Y, dessen austauschfähige stehend noch am Beispiel dt.,- Untersuchungen in Ver-Stellen zu mehr als etwa 75% mit Barium- oder Ba- bindung mit dem Diagramm der anliegenden Zeichrium- und Kaliumkationen besetzt sind. nung aufgezeigt wird. Die Gründe und theoretischen
Verfahren der vorstehend angegebenen Art sind aus 40 Zusammenhänge für die Einflüsse des Wassers auf den der britischen Patentschrift 1 236 369 und der deut- Zeolith sind bisher im einzelnen nicht bekannt.
Sehen Offenlegungsschrift 2 063 640, im letzteren Falle Bevorzugte Einsatzmaterialien für das Verfahren
in Verbindung mit einer Isomerisierung zur weiteren sind Gemische von Xylolisomeren, d. h. p-Xylol, Herstellung des gewünschten Isomeren aus den nicht m-Xylol, o-Xylol und Äthylbenzol. In gleicher Weise erwünschten Isomeren, bekannt. Bei den bekannten 4; können aber auch Gemische von Diäthylbenzoliso-Verfahren sind eine Vielzahl von Kationen und Kat- meren und Gemische von Cymolisomeren (Isopropylionenpaaren für die Einführung in den Zeolith durch toluole) getrennt werden. Insbesondere kommen hier Basenaustausch angegeben, um hierdurch verbesserte die o-, m- und p-Diäthylbenzole zusammen mit Butyl-Selektivität für ein bestimmtes Isomer gegenüber den benzol, sowie die o-, m- und p-Cymolisomeren zutinderen Isomeren herbeizuführen. Es ist dort auch 50 rammen mit Butylbenzol in Betracht,
aufgezeigt, daß bei Verwendung von Zeolithen vom Die Einsatzmaterialien stammen gewöhnlich aus
Typ X oder Typ Y, deren Alkaliionen weitgehend petrochemischen oder erdölverarbeitenden Anlagen, durch Barium- oder Barium- und Kaliumionen ausge- So können z. B. Gemische von Xylolen aus entspretauscht sind, bei derartigen Trennverfahren eine gegen- chend behandelten Reformaten gewonnen werden. Über zahlreichen anderen Kationen bzw. Kationen- 55 Die Beschickung kann auch geringere Mengen an paaren günstigere selektive Adsorption des p-Iso- Paraffinen oder Olefinen oder anderen aromatischen meren erreicht wird. Insbesondere wird deutliche Selek- Kohlenwasserstoffen enthalten. Vorzugsweise sollte tivität für p-Xylol gegenüber allen anderen Xyloliso- jedoch die Menge der von z. B. Xylol verschiedenen meren unter Einschluß von Äthylbenzol erzielt. Dabei Substanzen in der Beschickung für das Verfahren geist offenbar eine Einführung von Barium und Kalium 60 ring sein, um eine Schädigung des Adsorptionsmittels in den Zeolith günstiger als eine Einführung entweder durch reaktive Beschickungskomponenten und eine von Barium alleine oder von Kalium alleine. Verringerung der Selektivität des Adsörptiörtsrnittels
Wenngleich mit diesen Sm Stand der Technik ange- für die Xylole zu vermeiden. Andernfalls kann die gebenen, mit Barium· oder Barium- und Kaliumionen Anwesenheit von Kohlen wasserstoff verbindungen an* ausgetauschten Zeolithen vom Typ X oder Typ Y 65 deren Typs die maximal erzietbare Selektivität bedeutliche Selektivität für das p-Isomer gegenüber allen trächtlich verringern, gegebenenfalls so weit, daß das anderen Isomeren, insbesondere für p-Xylol gegenüber Adsorptionsmittel weitgehend oder fast ganz unselek* alten anderen Xylolisomeren unter Einschluß von tiv für eine der Beschickungskomponenten wird.
DE2236507A 1971-07-26 1972-07-26 Verfahren zum Abtrennen des p-Isomeren aus Isomerengemischen von Xylolen, Äthylbenzolen oder Cymolen durch selektive Adsorption Expired DE2236507C3 (de)

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