Патент ссср 421176
ОПИС)КНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
1н1 421176
Союз Советских
Социалистимеских
Республик
К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. С 07с 7/10
С 07с 15/08 (22) Заявлено 13.12.68 (21) 1289124/23-4 (32) Приоритет 15.12,67 (31)) 80410/67, (33) Япония
Опубликовано 25.03.74. Бюллетень ¹ 11 государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам иэооретений н открытий (53) УДК 547.534.2:66..061.5 (088.8) Дата опубликования описания 10.11.74 (72)) Авторы изобретения
Иностранцы
Йосиро Ито, Тамотсу Уено, Такаси Накано и Казуо Окамото (Япония) Иностранная фирма
«Джэпэн Газ-Кемикал Компани, Инк» (Япония) (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ ИЗОМЕРОВ КСИЛОЛА
Изобретение относится к способам разделения смеси изомеров ксилола, в частности к процессу экстракции одного из изомеров ксилола из смеси с другими изомерами.
Изомерами ксилола являются фракции ароматических углеводородов С>, содержащие о- ксилол, м-ксилол, п-,êñèëîë и этилбензол.
Наиболее широко применяются в промышленности о-ксилол, и-ксилол и этилбензол. Один лишь м-ксилол не находит широкого использования, в то же время он присутствует в смеси ксилолов в наибольшем количестве.
В связи с этим м-ксилол, получаемый вместе с дру|гими изомерами, после выделения их из реакционной смеси превращают обычно в какой-либо, другой ценный изомер ксилола путем изомеризации.
Известен способ разделения смеси изомеров,ксилола путем селективной экстракции комплексом трехфтористого бора и фтористого водорода. При этом м-ксилол образуег коиплекс, растворимый во фтористом водороде, а другие изомеры остаются в углеводородной фазе. Экстракт легко отделяется от углеводород ной фазы, .причем часть его подают на изомеризацию, из оставшейся части экстракта выделяют чистые фтористый водород и трехфторисгый бор, которые возвращают на стадию экстра кции.
Изомеризацию ксилолов проводят при нагревании, причем фтористый водород и трехфтористый бор могут быть использованы как катализаторы, а поскольку экстракт представляет собой раствор комплекса м-ксилола, фтористого водорода и трехфтористого бора во фтористом водороде, м-ксилол в этом комп10 лексе может быть изомеризован.
Однако при осуществлении такой изомеризации необходимо дальнейшее нагревание полученного продукта для разложения его на фтористый водород, трехфтористый бор и
15 ксилолы, причем фтористый водород и трехфтористый бор выделяют в газовой фазе и рециркулируют в систему экстракции в качестве экстрагентов м-ксилола. Поэтому необходимы значительные расходы тепла для разло20 жения комплекса.
Целью изобретения является снижение энергетических затрат, а также уменьшение расхода экстрагента.
Для достижения этой цели предлагается
25 продукт изомеризации непосредственно возвращать на стадию экстракцип в виде комплекса с трехфтористым бором и фтористым водородом.
421176
Предпочтительно в колонну экстракции подавать такое количество трехфтористого бора и фтористого водорода, содержащихся в продукте изомеризации, чтобы оно составляло
20 — 70 от всего количества трехфтористого бора и фтористого водорода, находящихся в экстракте, удаляемом из экстракционного а ппарата.
Часть экстракта, удаленного из нижней части колонны экстракции, не подают в аппарат для изомеризации, а на правляют в аппарат, где она разлагается. Полученные при этом трехфтористый бор и фтористый водород подают в верхнюю часть колонны экстракции.
Реакцию изомеризации можно проводить в специальном аппарате при 40 — 200 С, предпочтительно при 60 — 150 С, и давлении 5—
1GO кг/см -, предпочтительно при 10 — 50 кг/см .
В качестве катализатора реакции изомеризации может быть использован сам экстракт, полученный,при экстракции. Количество катализатора должно быть около 0,15 — 1,5 моль, пред почтительно 0,15 — 0,8 моль, в расчете на отношение трехфтористый бор/ксилол, Таким образом, экстракт сам по себе может быть подвергнут изомеризации.
Для сведения к минимуму таких побочных реакций, как диспропорционирование, в качестве разбавителя реакционной смеси при изомеризации можно использовать алифатические углеводороды С„- — С7, ароматические углеводороды Cg — С7 или метилирован ные бензолы, например триметилбензол. Разбавитель можно вводить в количестве около 0,3—
3 моль на 1 моль,ксилола. Молярное отношение м-ксилола к сумме изомеров ксилола, присутствующих в продукте изомеризации, который отбирают из аппарата для изомеризации, составляет около 65 — 95 мол. /о, предпочтительно 65 — 85 мол. %. Оставшееся количество изомеров ксилола после изомеризации состоит в основном из и-ксилола и о-ксилола, количество этилбензола в продукте изомеризации составляет не более 1 мол. /О. (ля проведения изомеризации может быть использован башенный аппарат с перфорированными тарелками, башенный аппарат пульсирующего действия с перфорированными тарелками, насадочпый башенный аппарат, башенный апт арат, оборудованный перемешивающим устройством.
Реакцию разло>кения можно проводить при температуре (в нижней кубовой части аппарата для разложения) около 60 — 250 С, пред поч гительно 80 — 200 С, и давлении 0,5—
30 кг/см, предпочти ельно 1 — 20 кг/см . Для ограничения побочных реакций желательно, чтобы разбавитель, IiMcIoIIl,ий более низкую температуру кипения, чем ксилол, например четыреххлористый углерод или насыщенный углеводород Сз — C7, находился в аппарате для разложения в кипящем состоянии, причем к аппарату должен быть присоединен обратный холодильник.
5 0
Реакцию разложения удобно проводить в тарельчатых колоннах, например, колпачкового типа, в колонне с перфорированными тарелками, работающей по принципу пленочного испарителя, или в скоростном испарителе, оборудованном высокочастотным индукционным нагревателем.
Экстракционный аппарат может работать при температуре минус 20 С вЂ” плюс 30 C и внутреннем давлении 1 — 20 кг/см .
Количество фтористого водорода, загружаемого в экстрактор, составляет 1,8—
25 моль на 1 моль исход ной смеси ксилолов, а соответствующее количество трехфтористого бора 0,7 — 2,5 моль на 1,моль м-,ксилола, содержащегося в исходной смеси изомеров ксилола. Предпочтительно, чтобы молярное отношение трехфтористого бора к фтористому водороду в смеси, используемой в качестве экстрагента, составляло 0,02 — 0,20, преимущественно около 0,05 — 0,14.
Для улучшения селективности экстракции желательно одновременно с экстрагентом загружать в экстрактор разбавитель, например насыщенные углеводороды Сз — C>. В качестве разбавителя можно использовать стабильные вещества, .которые заметно не растворяются в экстрагенте, но образуют однородную фазу с рафинатом. К числу таких веществ относятся насыщенные алифатические углеводороды, например пропан, бутан, изобутан, н-пентан, н-гексан, насыщенные алициклические углеводороды такие, как циклопентан и циклогексан, галоидированные углеводороды, например четыреххлористый углерод. При использовании в качестве разбавителя четыреххлористого углерода верхнее и нижнее положения рафината и экстракта меняются местами, т. е. рафинат находится внизу, а экстракт наверху. Рекомендуется загружать B экстрактор 0,5 — 10 моль разбавителя на 1 моль м-ксилола, отбираемого с экстрактом (желательно, чтобы количество разбавителя составляло 1 — 5 моль на 1 моль экстрагированного м-ксилола). В этом случае сконденсированные пары >я-ксилола можно подавать в секцию аппарата, из которой отбирают экстракт, в виде флегмы. В качестве аппарата для экстракции удобно использовать насадочные колонны, аппараты башенного ти па с перфорированными тарелками, работающие в пульсирующем режиме, и смесительные отстойники.
Пример 1. Половину полученного экстракта загружают в аппарат для разложения, а оставшуюся половину подают на изомеризацию, Таким образом, одновременно осуществляют операции э кстракции, изомеризации и разложения. Материальный баланс системы представлен в табл. 1.
При проведении этого опыта температура экстракции составляла 0 С, давление 3 кг/см, температура в аппарате для разложения
190 С, давлеяие 4,5 кг/см, температура изомеризации 1,0 С, давление 32 кг/см . Гексан
421176
В этот же аппарат отдельно подают раствор ком,:лекс;; н-ксплола с фтористым водородом и трехфтористым бором во фтористом водороде.
Продукты изомеризации разделяются на фазу фтористого водорода и углеводородную фазу путем отстаивания и расслаивания за счет разницы удельных весов. Отдельную фазу фтористого водорода возвращают в аппа10 рат изомеризации в виде катализатора изомеризации, а углеводородную фазу загружают в экстрактор в качестве исходной сырьевой смеси ксилолов. Материальный баланс процесса для этого случая приведен в табл. 2.
Таблица 1
Количество, моль/час! .к-ксирафинат к-кси-! ! разбавитель для изомеризации трехфтористый бор, фтористый водород разбавитель для экстракции исходное сырье
Ком понснты
0,1 м-Ксилол
Другие ксилолы
Фтористый водород
Трехфтористый бор
Гексан
41,4
19,6
57,8
79,1
852
170
50,4
221
При сравнении данных, полученных в этих ,примерах, видно, что благодаря предлагаемому способу количество фтористого водорода и трехфтористого бора, необходимое для проведения экстракции и изомеризации, значительно меньше количества их в случае проведе- 20 ния процесса обычным методом.
1. Способ разделения смеси изомеров кси- 25 лола путем селективной экстракции комплексом трехфтористого бора и фтористого водорода с последующей подачей части полученного экстракта на изомеризацию, о т л и ч а ющий ся тем, что, с целью снижения энергети- 80 ческих затрат и расхода экстрагента, продукт
Количество, моль, час трехфтористый бор фтористый водород разбавитель для изомеризации исход- разбавиное тель для сырье экстракции
Компоненты м-ксилол раф инат!
41,4 !
57,8 м-Ксилол
Другие ксилолы
Фтористый водород
Трехфтористый бор
Гексан
0,1
19,6
79,1
1075
96,8
158 отдельно ки!пит в аппарате для разложения (гексан, находящийся в аппарате д. IH раз. )жения, играет роль общей флегмы, поэтому он не показан в приведенном материальном балансе, т. е. он работает «сам на себя»).
Чистота л -ксилола, который содержится в виде комплекса с фтористым водородом и трехфтористым бором в экстракте, отводимом из экстрактора, составляет 99,2%.
Пример 2. Экстракцию проводят в тех же условиях, что и в примере 1, однако весь экстракт подвергают разложению и полученный в результате этого м-ксилол загружаюг в аппарат для проведения изомеризации.
Предмет изобретения изомеризации возвращают непосредственно на стадию экстракции в виде комплекса с трехфтористым бором и фтористым водородом.
2. Способ по п. 1, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что количество фтористого водорода и трехфтористого бора, возвращаемых в аппарат для экстракции в виде продукта реакции изомеризации, составляет 20 — 70% от количества трехфтористого бора и фтористого водорода, содержащихся в экстракте, удаляемом из экстра!кцио!нного аппарата.
3. Способ по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что часть экстракта, выходящего с нижней части колонны экстракции, подвергают разложению с последующей подачей полученных при этом трехфтористого бора и фтористого водорода в колонну экстракции.
Таблица 2
