Beschreibung : Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines aus Benzol und Toluol oder Toluol und Xylol bestehenden Aromatenproduktes hoher Reinheit aus einem Nichtaromaten enthaltenden eng-oder azeotropsiedenden Vorprodukt bei dem -das Vorprodukt destillativ in mindestens zwei Frak- tionen getrennt wird, wobei eine Fraktion eine höher siedende Nichtaromaten enthaltende Aromaten- fraktion ist und die zweite Fraktion eine niedriger siedende Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion ist, -die beiden Aromatenfraktionen einer Kolonne zuge- führt werden, wobei die leichter siedende Aromaten- fraktion unterhalb der schwerer siedenden Aromaten- fraktion aufgegeben wird und zwischen den Aufgabe- stellen ein Kolonnenabschnitt mit mehreren theo- retischen Trennstufen angeordnet ist, -die Nichtaromaten unter Verwendung eines die Aroma- ten bevorzugt lösenden Extraktionsmittels durch Extraktivdestillation von den Aromaten getrennt und am Kopf der Kolonne abgezogen werden und

-das Extraktionsmittel von den Aromaten destillativ getrennt und in die Kolonne zurückgeführt wird.

Das aus EP-B 0 708 072 bekannte Verfahren, von dem die Er- findung ausgeht, dient zur Herstellung von reinem Benzol und reinem Toluol aus Schnitten von zum Beispiel Reformat, vollhydriertem Pyrolysebenzin oder druckraffiniertem Koke- reibenzol als Vorprodukt. Xylol und höher siedende Kohlen- wasserstoffe werden abgetrennt. Ferner wird das Vorprodukt destillativ aufgetrennt in eine benzolreiche Aromatenfrak- tion und eine toluolreiche Aromatenfraktion, die jeweils Nichtaromaten enthalten. Die Aromatenfraktionen werden auf unterschiedlicher Höhe einer Destillationskolonne zuge- führt, in der durch Extraktivdestillation unter Verwendung eines geeigneten Extraktionsmittels Nichtaromaten ausge- strippt und am Kopf der Kolonne abgezogen werden. Ein aus Aromaten und Extraktionsmittel bestehendes Gemisch wird am Sumpf der Kolonne abgezogen und einer zweiten Kolonne zuge- führt, in der die Aromaten von dem Extraktionsmittel ge- trennt werden. Das Extraktionsmittel wird in die erste Kolonne zurückgeführt. Die Aromaten können anschließend destillativ in reines Benzol und reines Toluol aufgetrennt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das beschriebene Verfahren so weiterzuentwickeln, dass der Energieverbrauch bei gleichbleibender Ausbeute und Reinheit der Aromaten sinkt.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Extraktiv- destillation von Nichtaromaten und die Rückgewinnung des Extraktionsmittels in einer einzigen Kolonne durchgefuhrt werden, die einen aus zwei parallelen Kammern bestehenden Kolonnenhauptabschnitt, einen Verstärkungsteil oberhalb des Kolonnenhauptabschnittes, einen Abtriebsteil unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes und einen Sumpf mit zugeordneter Sumpfbeheizung aufweist, wobei -das Extraktionsmittel im Abtriebsteil aufkonzen- triert, aus dem Sumpf abgezogen und oberhalb des Verstärkungsteils wieder aufgegeben wird, -die beiden Aromatenfraktionen an separaten Aufga- bestellen einer unterseitig sowie oberseitig of- fenen Kammer des Kolonnenhauptabschnittes zuge- führt werden, -die Nichtaromaten aus der extraktionsmittelhal- tigen Flüssigkeit ausgestrippt sowie im obersei- tigen Verstärkungsteil aufkonzentriert werden und -aus der anderen Kammer des Kolonnenhauptab- schnittes, welche oberseitig gegenüber dem Innen- raum der Kolonne geschlossen und als Verstärkungs- teil mit mehreren theoretischen Trennstufen aufge- legt ist, das Aromatenprodukt mit einem Nichtaro- matengehalt von weniger als 3000 ppm abgezogen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, hochreine Aromaten mit einem Gehalt an Nichtaromaten von weniger als 3000 ppm, vorzugsweise weniger als 1000 ppm, herzustellen.

Dazu trägt bei, dass die leichtere Aromatenfraktion unter- halb der schwereren Aromatenfraktion der Kolonne aufgegeben wird. Dämpfe aus leichteren Nichtaromaten strippen zusammen mit Aromatendämpfen, die schwereren Nichtaromaten zum Kopf der Kolonne. Der Kolonnenabschnitt zwischen den Aufgabe- stellen sollte Einbauten, zum Beispiel in Form von Struk- turpackungen, aufweisen, die mindestens 20 theoretische Trennstufen bilden. Als zweckmäßig erweist es sich ferner, wenn sowohl der Verstärkungsteil oberhalb des Kolonnen- hauptabschnittes als auch der Abtriebsteil unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes jeweils mindestens 20 theoretische Trennstufen aufweist. Zur Abtrennung des Aromatenproduktes in reiner Form von dem Extraktionsmittel in der oberseitig geschlossenen Kammer des Kolonnenhauptabschnittes ist eine kleinere Zahl von Trennstufen ausreichend. Dieser Teil ist mit etwa acht theoretischen Trennstufen bemessen. Im Ver- gleich zu einer Anlage, die eine konventionelle Kolonne zur Extraktivdestillation und eine nachgeschaltete Kolonne zur Trennung von Aromaten und Extraktionsmittel aufweist, er- gibt sich eine Energieersparnis von etwa 20 bis 30 % bei vergleichbaren Ausbeuten und Reinheit des Aromaten- produktes. Die Anlage zur Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens ist einfacher aufgebaut als eine konven- tionelle, mit mehreren Kolonnen ausgebildete Anlage. Das schlägt sich in deutlich niedrigeren Investitionskosten nieder.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aus den beiden Kammern des Kolonnen- hauptabschnittes unterseitig ablaufende Flüssigkeit auf einem Fangboden gesammelt, zu einem Erhitzer abgeleitet und nach einer Erhitzung an der Oberseite des Abtriebsteils aufgegeben. Bei dieser Verfahrensführung ist sicherge- stellt, dass beide Kammern des Kolonnenhauptabschnittes ausreichend mit Strippdampf beaufschlagt werden, und zwar unabhängig davon, mit welchen Rücklauf Verhältnissen die beiden Abschnitte der Kolonne betrieben werden.

Die thermodynamischen Verhältnisse in einer Kammer des Kolonnenhauptabschnittes können die Funktion der anderen Kammer beeinflussen. Ist beispielsweise die Strippung der Nichtaromaten unzureichend, so gelangt ein Teil der Nicht- aromaten zwangsläufig mit den unterseitig in beide Kammern eintretenden Dampfströmen auch in die parallele Kammer, in der die Aromaten von dem Extraktionsmittel getrennt werden, und wird als Verunreinigung mit dem Produktstrom abgezogen. Bei einer Anderung der Aufgabemenge, der Zusammensetzung des Extraktes, bei Anderungen des Betriebsdruckes, des Rücklaufverhältnisses und dergleichen, können sich Zustände einstellen, die aufgrund der beschriebenen Kopplung der beiden Kammern des Kolonnenhauptabschnittes eine Verunrei- nigung der als Seitenabtrieb abgezogenen Aromaten durch einen Teil der Nichtaromaten nach sich ziehen. Eine betriebssichere Fahrweise, bei der ein Aromatenprodukt mit einer stets gleichbleibenden hohen Reinheit gewährleistet werden kann, ist möglich, wenn gemäß einer bevorzugten Aus- führung der Erfindung eine Mess-und Regeleinrichtung vorgesehen wird, die der oberseitig geschlossenen Kammer

des Kolonnenhauptabschnittes zugeordnet ist, eine Druck- messeinrichtung und eine vorzugsweise an dem unteren Abschnitt dieser Kammer angeschlossene Temperaturmessein- richtung aufweist und durch Steuerung des in der Kammer herrschenden Kammerdrucks die Temperatur an der Temperatur- messstelle so regelt, dass die Temperatur einem Sollwert entspricht. Die erfindungsgemäße Regelung nutzt aus, dass das zur Extraktivdestillation eingesetzte Extraktions- mittel, zum Beispiel N-Formylmorpholin, eine wesentlich höhere Siedetemperatur als die zu trennenden Aromaten und Nichtaromaten besitzt. Die im Einstrombereich der Kammer gemessene Temperatur ist ein Maß für die Gemischzusam- mensetzung in diesem Bereich. Weicht der Temperaturmesswert von einem Vorgabewert ab, so bedeutet dies, dass der unter- seitig eintretende Dampfstrom nicht der Auslegung ent- spricht. Eine Korrektur wird durch Anderung des Druck- niveaus in der Kammer vorgenommen. Ist der Temperatur- messwert kleiner als der Vorgabewert, so wird der Kammer- druck reduziert. Mit der Druckabsenkung strömt ein größerer Teil des aufsteigenden Dampfstromes in diese Kammer ein, während der als Strippdampf die andere Kammer des Kolonnen- hauptabschnittes durchströmende Teilstrom sich entsprechend vermindert. Ist der Temperaturmesswert größer als der Vor- gabewert, wird der Druck in der oberseitig geschlossenen Kammer angehoben mit der Folge, dass die Dampfströmung in diese Kammer hinein abgeschwächt und die Durchströmung der anderen Kammer entsprechend verstärkt wird. Gezielt einge- stellte Druckdifferenzen zwischen den beiden Kammern können folglich zur Steuerung der in die parallel geschalteten Kammern eintretenden Dampfströmung genutzt werden, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Nichtaromaten im

Kolonnenhauptabschnitt stets durch einen ausreichenden Dampfstrom vollständig gestrippt werden und nicht in die andere Kammer gelangen, in der die Aromaten von dem Extrak- tionsmittel getrennt werden.

Die Trennung des Vorproduktes in die Aromatenfraktionen kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Gemäß einer be- vorzugten Ausführung der Erfindung wird das Vorprodukt in einer Trennwandkolonne, die einen durch eine Trennwand in Längsrichtung unterteilten Kolonnenabschnitt aufweist, in eine benzolreiche Aromatenfraktion, eine toluolreiche Aro- matenfraktion und ein Sumpfprodukt, welches die höher sie- denden Kohlenwasserstoffe enthält, getrennt. Das Vorprodukt wird einer Kammer des Kolonnenabschnittes zugeführt. Aus der anderen Kammer wird die toluolreiche Aromatenfraktion als Seitenabzug abgezogen. Die benzolreiche Aromatenfrak- tion wird schließlich als Kopfprodukt abgeführt. Anstelle der Verwendung einer Trennwandkolonne kann das Vorprodukt auch zwei in Reihe geschalteten Kolonnen zugeführt werden, wobei in der ersten Kolonne schwer siedende Kohlenwasser- stoffe als Sumpfprodukt abgezogen werden und das Kopf- produkt aus der ersten Kolonne in der nachgeschalteten Kolonne in eine benzolreiche Aromatenfraktion und toluol- reiche Aromatenfraktion aufgetrennt werden.

Als Vorprodukt können beispielsweise druckraffiniertes Kokereibenzol, hydriertes Pyrolysebenzin oder katalytisches Reformatbenzin eingesetzt werden. Sofern das Vorprodukt noch Restgase aus der Herstellung des Vorproduktes, zum Beispiel Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Wasserstoff enthält, müssen diese Gase und leichtflüchtige Bestandteile

abgetrennt werden. Man spricht hier von einer Stabilisie- rung des Vorproduktes.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Anlage gemäß den Patentansprüchen 9 bis 13 zur Durchfuhrung des beschrie- benen Verfahrens. Sie wird im Folgenden anhand eines Aus- führungsbeispiels erläutert. Es zeigen Fig. 1 das Schema einer Anlage zur Gewinnung eines aus Benzol und Toluol bestehenden Aromatenproduktes hoher Reinheit aus einem Nichtaromaten enthal- tenen eng-oder azeotropsiedenden Vorprodukt, Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage.

Die erfindungsgemäße Anlage umfasst eine Destillations- kolonne 1 zur Trennung des Vorproduktes in eine höher siedende und eine niedriger siedende, jeweils Nichtaromaten enthaltende Aromatenfraktion und eine Destillationskolonne 2 für eine Extraktivdestillation der Aromatenfraktionen unter Verwendung eines die Aromaten bevorzugt lösenden Extraktionsmittels. Die Destillationskolonne 2 für die Ex- traktivdestillation weist einen aus zwei parallelen Kammern 3, 4 bestehenden Kolonnenhauptabschnitt 5, einen als Ver- stärkungsteil 6 arbeitenden Kolonnenabschnitt zur Aufkon- zentrierung der kopfseitig abgeführten Nichtaromaten ober- halb des Kolonnenhauptabschnittes, einen als Abtriebsteil 7 ausgelegten Kolonnenabschnitt zur Rückgewinnung des Extrak- tionsmittels unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes 5 sowie einen Sumpf 8 mit zugeordneter Sumpfbeheizung 9 auf. Eine

Kammer 3 des Kolonnenhauptabschnittes 5 ist oberseitig und unterseitig offen, enthält Einbauten zur Verbesserung des Stoffaustausches und ist zur Abtrennung der Nichtaromaten ausgelegt. Diese Kammer 3 wird im Folgenden auch als auf- gabeseitige Kammer bezeichnet. Die andere Kammer 4, im Fol- genden auch als produktseitige Kammer bezeichnet, ist ober- seitig gegenüber dem Innenraum der Kolonne 2 geschlossen und unterseitig offen. Auch die produktseitige Kammer 4 enthält Einbauten zur Verbesserung des Stoffaustausches und ist zur Abtrennung der Aromaten aus einem Aromaten/ Extraktionsmittelgemisch ausgelegt.

Die aufgabeseitige Kammer 3 des Kolonnenhauptabschnittes 5 weist zwei vertikal voneinander beabstandete Aufgabestellen 10, 11 für die Aromatenfraktionen auf. Die Anordnung ist so getroffen, dass die leichter siedende Aromatenfraktion, im Ausführungsbeispiel also eine benzolreiche Aromatenfrak- tion, der unteren Aufgabestelle 11 und die schwerer sie- dende Aromatenfraktion, im Ausführungsbeispiel eine toluol- reiche Aromatenfraktion, der oberen Aufgabestelle 10 zu- führbar ist. Zwischen den Aufgabestellen 10, 11 ist eine Kolonnenabschnitt mit mindestens 20 theoretischen Trenn- stufen angeordnet.

Unterhalb des Kolonnenhauptabschnittes 5 ist ein gasdurch- lässiger Fangboden 12 angeordnet, dessen Flüssigkeitsablauf an einen Durchlauferhitzer 13 zur Beheizung der aus den Kammern 3, 4 des Kolonnenhauptabschnittes 5 ablaufenden Flüssigkeit angeschlossen ist. Das aus dem Durchlaufer- hitzer 13 austretende erhitzte Gemisch ist unterhalb des Fangbodens 12 dem Abtriebsteil 7 der Destillationskolonne 2

zuführbar. Der Durchlauferhitzer 13 ist an eine Extrak- tionsmittelrückführeinrichtung 14 angeschlossen, die den Sumpf 8 mit einer Extraktionsmittelaufgabestelle oberhalb des Verstärkungsteils 6 verbindet, so dass die Erhitzung der von dem Fangboden 12 ablaufenden Flüssigkeit im Wärme- austausch mit dem aus dem Sumpf 8 abgezogenen Extraktions- mittel erfolgt. Ferner sind in den zu den Aufgabestellen 10, 11 führenden Zuführleitungen für die beiden Aro- matenfraktionen ebenfalls Warmeaustauscher 15 angeordnet, die an die Extraktionsmittelrückführeinrichtung 14 ange- schlossen sind.

Der produktseitigen Kammer 4 ist eine nicht dargestellte Mess-und Regeleinrichtung zugeordnet, die eine Druckmess- einrichtung und eine an den unteren Abschnitt der Kammer angeschlossene Temperaturmesseinrichtung umfasst. Der in der Kammer 4 herrschende Kammerdruck wird so gesteuert, dass die Temperaturmessstelle einem Vorgabewert entspricht. Im Ausführungsbeispiel wird die Destillationskolonne 2 im Unterdruckbereich betrieben. Zur Druckeinstellung und zum Absaugen von Inertgasen und nicht kondensierbaren Anteilen ist eine Vakuumpumpe 16 vorgesehen. Die beschriebene Mess- und Regeleinrichtung trägt dazu bei, dass sich in den beiden Kammern 3, 4 definierte Strömungsverhältnisse ein- stellen.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Destillations- kolonne 1 zur Trennung des Vorproduktes als Trennwand- kolonne ausgebildet. Sie weist einen durch eine Trennwand 17 in Längsrichtung unterteilten Kolonnenabschnitt auf. Die Zuführleitung 18 für das Vorprodukt ist an eine erste Kam-

mer des Kolonnenabschnittes angeschlossen. An die andere Kammer ist ein Seitenabzug 19 für die toluolreiche Aroma- tenfraktion angeschlossen. Am Kopf der Kolonne 2 wird die benzolreiche Aromatenfraktion abgezogen. Das Sumpfprodukt enthält Xylol und höher siedende Kohlenwasserstoffe. Die in Fig. 1 dargestellte Anlage umfasst lediglich zwei Kolonnen 1, 2 und zeichnet sich durch einen sehr einfachen Aufbau und einen geringen Platzbedarf aus. Es ergeben sich beacht- liche Vorteile in Bezug auf die Investitionskosten. Daneben ist der Energiebedarf einer solchen Anlage wesentlich klei- ner als der Energiebedarf einer nach dem Stand der Technik mit mehreren Kolonnen ausgebildeten Anlage.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage wird das Vorprodukt durch zwei in Reihe geschaltete Kolonnen 1, 1'in die Aro- matenfraktionen aufgetrennt. In der ersten Kolonne 1'wer- den schwer siedende Kohlenwasserstoffe C8+ als Sumpfprodukt abgezogen. Das Kopfprodukt aus der ersten Kolonne 1'wird dann in der nachgeschalteten Kolonne 1 in eine benzolreiche Aromatenfraktion und eine toluolreiche Aromatenfraktion aufgetrennt.

Bei den in den Figuren dargestellten Anlagen wird die Extraktivdestillation von Nichtaromaten und die Rückge- winnung des Extraktionsmittels erfindungsgemäß in einer einzigen Kolonne 2 durchgeführt. Das Extraktionsmittel wird im Abtriebsteil 7 der Kolonne 2 aufkonzentriert, aus dem Sumpf 8 abgezogen und oberhalb des Verstärkungsteils 6 wie- der aufgegeben. Eine aus dem Vorprodukt gewonnene benzol- reiche Aromatenfraktion sowie eine ebenfalls aus dem Vor- produkt gewonnene toluolreiche Aromatenfraktion wird der

aufgabenseitigen Kammer 3 der Kolonne 2 zugeführt, wobei die leichter siedende Aromatenfraktion unterhalb der schwerer siedenden Aromatenfraktion aufgegeben wird und zwischen den Aufgabestellen 10, 11 ein Kolonnenabschnitt mit mehreren theoretischen Trennstufen angeordnet ist. Die Nichtaromaten werden aus der extraktionsmittelhaltigen Flüssigkeit ausgestrippt sowie im oberseitigen Verstär- kungsteil 6 aufkonzentriert. Aus der produktseitigen Kammer 4 des Kolonnenhauptabschnittes 5, die oberseitig gegenüber dem Innenraum der Kolonne 2 geschlossen und als Verstär- kungsteil mit mehreren theoretischen Trennstufen ausgelegt ist, wird das Aromatenprodukt mit einem Nichtaromatengehalt von weniger als 3000 ppm, vorzugsweise mit einem Aromaten- gehalt von 500 bis 1500 ppm abgezogen. Das Aromatengemisch kann durch eine konventionelle Destillation in reines Toluol und reines Benzol aufgetrennt werden.

Anstelle der beschriebenen Gewinnung von reinem Benzol und reinem Toluol aus einem Vorprodukt, zum Beispiel einem druckraffinierten Kokereibenzol oder einem vollhydrierten Pyrolysebenzin, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Gewinnung von reinem Toluol und reinem Xylol eingesetzt werden. Zur Herstellung von reinem Xylol und reinem Toluol kann beispielsweise ein Schnitt eines katalytischen Refor- matbenzins verwendet werden.

Vergleichsversuche Im Folgenden wird die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Kolonne für die Extraktivdestillation mit einer konventionellen Extraktivdestillation mit zwei, durch einen

Extraktionsmittelkreislauf verbundenen Kolonnen verglichen.

Aufgabeseitig wird den Kolonnen eine benzolreiche Aromaten- fraktion (C6-Schnitt) und eine toluolreiche (C7-Schnitt) zugeführt. Beide Aromatenfraktionen enthalten Nichtaroma- ten. In der Tabelle 1 sind die Einsatzmengen, die Zusammen- setzungen der beiden Aromatenfraktionen sowie die Ausbeute an Benzol und Toluol zusammengefasst. In der Tabelle 2 sind die Leistungen für die Kolonnenheizungen, gegenüberge- stellt. Einer vergleichenden Betrachtung der Tabellen 1 und 2 entnimmt man, dass bei gleichbleibender Benzol-und Tolu- olausbeute die Verdampferleistung Betrieb der erfindungs- gemäßen Kolonne gegenüber einer nach dem Stand der Technik ausgeführten Anlage zur Extraktivdestillation um 2679 KW sinkt, was einer Einsparung von ca. 34 % entspricht.

Tab. 1 Einsatzmengen und Zusammensetzungen Erfindungsge-Konventionelle 2 mäße Kolonne Kolonnen Extrak- tivdestillation Einsatzmenge Ce-Schnitt (kg/h) 9562 Benzol (wt-%) 24, 5 Toluol (wt-%) 0, 2 Nichtaromaten (NA) C,-NA (wt-%) 17, 6 C-NA (wt-%) 31, 3 C7-NA (wt-%) 26, 4 Einsatzmenge C7-Schnitt (kg/h) 13633 Benzol (wt-%) 0, 6 Toluol (wt-%) 70, 9 Nichtaromaten (NA) C7-NA (wt-%) 14, 0 C8-NA (wt-%) 14, 5 Erfindungsge-Konventionelle 2 mäße Kolonne Kolonnen Extrak- tivdestillation Benzol-Produkt (kg/h) 2395 2391 Toluol-Produkt (kg/h) 9609 9672 Ausbeute Benzol (%) 98, 78 98, 62 Ausbeute Toluol (%) 99, 21 99, 86 Reinheit Benzol (%) 99, 99 99, 99 _, _ Reinheit Toluol (%) 99, 9 99, 9 Tab. 2 Leistungsbedarf

Leistung (KW) Erfindungsgemäße Konventionelle Kolonne 2 Kolonnen Extrak- tivdestillat Verdampfer 5122 7801