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Verfahren zum getrennten Isomerisieren von überwiegend aus o-und m-Xylol
bestehenden Xylolfraktionen Es sind bereits verschiedene Vorschläge zur Isomerisierung
von Xylolen gemacht worden. So beschreibt die deutsche Patentschrift 854 343 allgemein
die Isomerierung von Xylolen, und zwar auch unter Erwähnung der getrennten Isomerierung,
jedoch ohne Hervorhebung der Tatsache, daß durch eine Isomerierung getrennter Xylolfraktionen
bei Anwendung unterschiedlicher Isomerierungsbedingungen erhebliche Vorteile, insbesondere
höhere Ausbeuten an p-Xylol, erzielt werden können. Speziell auf die Isomerisierung
von o-Dialkylbenzolen bezieht sich die USA.-Patentschrift 2 403 757. Bei dem dort
beschriebenen Verfahren werden Katalysatoren auf Aluminiumoxyd-Siliciumdioxyd-Grundlage
verwendet, doch soll gemäß diesem Stand der Technik die Durchsatzgeschwindigkeit
mit zunehmender Temperatur absinken. Diese Lehre steht jedoch in direktem Gegensatz
zur vorliegenden Erfindung, wonach die Durchsatzgeschwindigkeit mit zunehmender
Temperatur zunimmt, um optimale Isomerisierung zwecks Herstellung von p-Xylol zu
erreichen. Die deutsche Patentschrift567331 beschreibt die Trennung und Reinigung
von Xylol-Isomeren-Gemischen, wobei im Prinzip eine destillative Trennung in eine
von p-Xylol freie o-Xylolfraktion und eine m-und p-Xylol enthaltende Fraktion vorgenommen
wird ; aus letzterer Fraktion wird dann p-Xylol durch Auskristallisieren bei tiefen
Temperaturen gewonnen. p-Xylol selbst wird gegenwärtig in technischem Umfange aus
Gemischen der Xylolisomeren durch fraktionierte Kristallisation abgetrennt. Das
zur Kristallisation kommende Material ist gewöhnlich eine Xylolfraktion, die durch
sorgfältige fraktionierte Destillation von katalytisch reformiertem Benzin abgetrennt
wird. Eine solche Fraktion enthält gewöhnlich außer o-, m-und p-Xylol 5 bis 10°/0
nichtaromatische Kohlenwasserstoffe und 5 bis 15°/0 Äthylbenzol. In einigen Fällen
wird das zur Kristallisation kommende Gemisch durch Kombination von Extraktionsdestillation
und sorgfältiger fraktionierter Destillation hergestellt und ist im wesentlichen
frei von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen. Bei beiden Arten der Beschickung
sind die aromatischen C8-Isomeren in folgenden Mengenanteilen vorhanden : o-Xylol...
20 bis 27 Volumprozent m-Xylol.. 50 bis 54 Volumprozent p-Xylol.... 20 bis 25 Volumprozent
Athylbenzol. 2 bis 12 Volumprozent Diese Mengenanteile stellen die Gleichgewichtszusammensetzung
einer durch Dehydrierung von naphthenischen Kohlenwasserstoffen gebildeten aro-
matischen
C8-Fraktion dar ; die genaue Zusammensetzung eines gegebenen Gleichgewichtsgemisches
hängt von der Temperatur ab, bei der die aromatischen Kohlenwasserstoffe hergestellt
werden. So gelten z. B. die obigen Bereiche der Zusammensetzung für Temperaturen
zwischen 315 und 540°C, wobei die Gehalte an o-Xylol und Äthylbenzol mit zunehmender
Temperatur zunehmen und die m-Xylol-und p-Xylolgehalte mit zunehmender Temperatur
abnehmen.
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Gewöhnlich kann durch fraktionierte Kristallisation nur etwa die
Hälfte des in diesen Fraktionen enthaltenen p-Xylols abgetrennt werden. Um eine
erhöhte Ausbeute an p-Xylol zu erhalten, kann man mit Vorteil die bei der fraktionierten
Kristallisation anfallende Mutterlauge isomerisieren. Diese Mutterlauge enthält
normalerweise über 15 Volumprozent o-Xylol, gewöhnlich 25 bis 35°/0, und weniger
als 15 Volumprozent p-Xylol, gewöhnlich zwischen 8 und 13°/o.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Isomerieren einer destillativ
in Fraktionen aufgeteilten, iiberwiegend aus o-und m-Xylol bestehenden Xylolbeschikkung,
deren p-Xylolgehalte jeweils unterhalb des Isomerierungsgleichgewichts liegen, durch
fraktionsweise getrenntes Überleiten über Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Katalysatoren
bei 371 bis 565°C vorgeschlagen,
das dadurch gekennzeichnet ist,
daß jeweils mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 0, 5 bis 5 Volumen je Volumen
Katalysator und Stunde eine überwiegend aus m-Xylol bestehende Kopffraktion mit
einem o-Xylolgehalt von weniger als 10 Volumprozent bei 371 bis 507°C und getrennt
davon eine an o-Xylol reiche Bodenfraktion bei 429 bis 565°C und bei untereinander
sonst gleichen Bedingungen derart über den Isomerierungskatalysator geleitet werden,
daß die Isomerierungstemperatur der o-Xylolfraktion um 58 bis 83°C über der Isomerierungstemperatur
der m-Xylolfraktion liegt.
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Während der Berührung der zugeführten Fraktion mit dem Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Katalysator
nimmt die Isomerisierungswirksamkeit des Katalysators infolge Absetzens eines kohleartigen
Materials auf dem Katalysator nach und nach ab. Der Katalysator wird deshalb periodisch
mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas bei einer Temperatur zwischen 482 und 593°C
regeneriert, um die kohleartige Ablagerungen von der Katalysatoroberfläche abzubrennen.
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Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird der regenerierte
Katalysator mit Dampf bei einer Temperatur zwischen 426 und 540°C 2 bis 20 Minuten
lang behandelt, und zwar unmittelbar nach der Regenerierung und vor der Wiederaufnahme
der Berührung des Katalysators mit dem zugefügten Material.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich. erhöhte Ausbeuten
an p-Xylol gegenuber den früheren Verfahren zu erhalten und die Isomerisierung mit
einem Minimum an Xylolverlusten (durchSpalten und Disproportionieren) durchzuführen.
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Um p-Xylol zu erhalten, wird zunächst eine Xylolbeschickung in eine
Vorrichtung zur fraktionierten Kristallisation eingeleitet, in der Teile des p-Xylolisomeren
bei niedrigen Temperaturen auskristallisiert werden. Die Mischung wird dann in eine
Zentrifuge gebracht, der das kristallisierte p-Xylol als Kuchen und die Mutterlauge
als Filtrat entnommen werden.
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Die Mutterlauge, die jetzt an p-Xylol mit Bezug auf das Gleichgewicht
der Xylolisomeren verarmt ist, wird
nun crfindungsgemäß in eine Destillationszone
geteitct. um einen großen Anteil des o-Xylols und Kohlenwasserstoffs mit höheren
Siedepunkten als o-Xylol aus der Mutterlauge zu entfernen. Die Trennung wird vorzugsweise
durch Superfraktionierung in einer Destillationskolonne bewirkt. Es dürften wenigstens
etwa fünfunddreißig theoretische Böden für die praktische Ausführung notwendig sein,
wünschenswert sind etwa fünfundvierzig, und vorzugsweise werden etwa sechzig theoretische
Böden angewandt.
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Durch wirksames Fraktionieren wird eine Kopffraktion, die m-, p-Xylol,
Athylbenzol und einen kleinen Anteil o-Xylol enthält, von der Bodenfraktion, die
hauptsächlich aus o-Xylol besteht, abgetrennt.
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Dabei wird der o-Xylolgehalt der Kopffraktion auf unter 10 Volumprozent
verringert.
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Die Kopffraktion wird in eine Isomerisationsvorrichtung geleitet,
wo sie mit einem Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Katalysator im Temperaturbereich von
371 bis 507°C in Berührung gebracht wird. Sie wird mit dem Katalysator bei einer
stündlichen Durchsatzgeschwindigkeit von 0, 5 bis 5, 0 (Volumen der flüssigen Beschickung
je Volumen des mit Katalysator gefüllten Raums je Stunde) zusammengebracht.
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Die Bodenfraktion, die im wesentlichen aus o-Xylol besteht, wird
getrennt in eine andere Isomerisationszone geleitet und mit einem Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Katalysator
bei 429 bis 565°C und einer stündlichen Durchsatzgeschwindigkeit von 0, 5 bis 5,
0 in Berührung gebracht, dabei wird die Temperatur jeweils aum 58 bis 83'C höher
gehalten als beim Isomerisieren der zugehörigen Kopffraktion.
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Die Wirksamkeit der isomerisierenden Behandlung wird durch den Gehalt
an p-Xylol in dem Produkt angezeigt. Je näher der p-Xylolgehalt des Produktes dem
p-Xylolgehalt einer Gleichgewichtsmischung der Xylole bei der Isomerisierungstemperatur
kommt, um so wirksamer ist das Verfahren. Ein bequemer Zahlenindex der Wirksamkeit
wird durch Berechnung des Prozentsatzes der Annäherung an den p-Xylolgehalt im Gleichgewicht
wie folgt erhalten : n, h °/0 p-Xylol im Produkt°/0 p-Xylol in der Beschickung °/o
p-Xylol beim Gleichgewicht-°/o p-Xylol in der Beschickung Der Prozentgehalt an p-Xylol
in den verschiedenen Anteilen bezieht sich auf Gesamt-Xylole, wobei andere Bestandteile,
falls vorhanden, von der Berechnung ausgeschlossen sind. Daher wird ein 20°/Oiger
p-Xylolgehalt (auf Xylol berechnet) bestimmt durch Teilen des Gewichtes des vorhandenen
p-Xylols durch das
Gesamtgewicht nur der drei Isomeren o-, m-und p-Xylol. Die theoretischen
Xylolgleichgewichtswerte, wie sie hier benutzt werden, entsprechen den von Rossini
und Mitarbeitern angegebenen, wie sie in Tabelle I aufgeführt werden.
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Tabelle I Gleichgewichtskonzentration der C8-Alkylbenzole* Zusammensetzung
der Isomerengleichgewichtsmischung, Molbruch
| Temperatur Athylbenzol | o-Xylol | m-Xylol | p. Xylol |
| °C CR-Basis Xylotbasis C,-Basis Xylolbasis C"-Basis Xylolbasis
1 C,-Basis Xylolbasis |
| 315 0, 057-0, 215 0, 228 0, 503 0, 533 0, 225 0, 239 |
| 371 0, 069-0, 220 0, 236 0, 491 0, 528 0, 220 0, 236 |
| 4260, 083,-0, 2240, 2440, 4780, 5220. 2150, 234 |
| 482 0, 097 !-0, 226 0, 250 0, 467 0, 517 0, 210 0, 233 |
| 540 0, 110 I-0, 228 0, 256 0, 457 0, 513 0, 205 0, 231 |
* Rossini und Mitarbeiter ; Journ. of Research National Bureau of Standards, RP
173r, Bd. 37, S. 115, August 1946.
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Es wurde festgestellt, daß die Isomerisierung von Xylolmischungen,
in denen die o-Xylolkonzentration hoch ist, drastische Bedingungen hinsichtlich
Temperatur und Kontaktzeit benötigen, um ein : hochprozentige Annäherung an das
p-Xylolgleichgewicht zu erhalten, während Xylolmischungen, in denen m-Xylol im Übergewicht
vorhanden ist, durch relativ milde Bedingungen unter Bildung eines Produktes isomerisiert
werden können, das einen p-Xylolgehalt besitzt, der nahe an den Gleichgewichtsgehalt
herankommt. Die Isomerisierung von Beschickungen, die überwiegend o-Xylol enthalten,
bewirkt gröf3ere Verluste durch Disproportionierung und Cracken als die Isomerisierung
einer Mischung, die im wesentlichen m-Xylol enthalt, da Verluste an Ausgangsmaterial
bei verschärften Bedingungen schneller eintreten. Die Wirkungen der Konzentration
der Xylolisomeren in der Beschickung und der angewandten Temperaturen in der Isomerisationsstufe
werden in den folgenden Beispielen aufgezeigt : Beispiel I Eine 99°/oige o-Xylolbeschickung
wird durch Inberührungbringen mit einem Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Katalysator bei
einer Temperatur von 426°C und einer stündlichen Durchsatzgeschwindigkeit von I
isomerisiert. Die prozentuale Annäherung an das p-Xylolgleichgewicht beträgt 3,
0 °/o bei einem Xylolverlust von 5, 0%.
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B e i s p i e l 2 Beispiel I wird wiederholt, nur wird die Isomerisierung
bei einer Temperatur von 540° C und einer stündlichen Durchsatzgeschwindigkeit von
2 ausgeführt. Die prozentuale Annäherung an das p-Xylolgleichgewicht beträgt 90%
bei einem Xylolverlust von 11%.
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Beispiel 3 Eine 95%ige m-Xylolbeschickung wird durch Inberührungbringen
mit einem Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Katalysator bei einer Temperatur von 426°C und
einer stündlichen Durchsatzgeschwindigkeit von 2 isomerisiert. Die prozentuale Annäherung
an das p-Xylolgleichgewicht beträgt 95 °/o bei einem Xylolverlust von weniger als
1 °/o.
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Beispiel 4 Beispiei 3 wird wiederholt, nur wird eine Temperatur von
540°C angewandt. Die prozentuale Annäherung an das p-Xylolgleichgewicht beträgt
über 95°/0 mit einem Xylolverlust von I I, 5°/o.
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Beim Vergleich des Beispiels 1 mit Beispiel 2 ist bemerkenswert,
daß die Zunahme der Temperatur um rund 115°C die prozentuale Annäherung an das p-Xylolgleichgewicht
von 3 auf 90°/0 erhöht, daß aber Xylolverluste durch Spaltung und Disproportionierung
ebenfalls von 5 auf 11% ansteigen. Bemerkenswert ist, daß im Beispiel 2 der Xylolverlust
bei der hohen angewandten Temperatur hoch ist, trotz der Tatsache, daß die Kontaktzeit
nur halb so groß ist wie im Beispiel 1. Beispiel 1 und 2 zeigen, daß hohe Temperaturen
benötigt werden, um eine große Umwandlung von o-Xylol in m-Xylol und p-Xylol zu
bewirken, daß aber große Xylolverluste eintreten, wenn die benötigten hohen Temperaturen
und/oder geringe Durchsatzgeschwindigkeiten angewandt werden.
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Ein Vergleich der Beispiele 3 und 4 zeigt, daß, wenn dieselbe Beschickung
(95°/0 m-Xylol) bei 426°C und bei 540°C isomerisiert wird, wobei alle anderen Bedingungen
gleich sind, mit steigender Temperatur die Xylolverluste durch Disproportionierung
von weniger als 1 °/o bei 426°C bis 11, 5 °/o bei 540°C ansteigen. Bei der Isomerisierung
von überwiegend m-Xylolbeschikkungen wird bei der höheren Temperatur keine erhebliche
Verbesserung bewirkt, aber die Xylolverluste werden merklich vergrößert.
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Beispiel 5 Die der nachstehenden Tabelle 2 zu entnehmenden Versuche
zeigen, daß mit steigendem o-Xylolgehalt der Beschickung sich der Xylolverlust erhöht
und die Annäherung an das p-Xylolgleichgewicht absinkt.
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Daraus ergibt sich, daß an m-Xylol reiche Fraktionen und an o-Xylol
reiche Fraktionen vorteilhaft getrennt isomerisiert werden, wobei die letzteren
schärfere Bedingungen hinsichtlich Temperatur usw. erfordern, um die gleiche prozentuale
Annäherung an das p-Xylolgleichgewicht zu erreichen. Die Versuche wurden unter identischen
Bedingungen über dem gleichen großoberflächigen SiO2-Al2O3-Katalysator durchgeführt.
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Tabelle 2
| Versuch Nr. |
| I l 11 1 111 |
| Bedingungen |
| Druck, 1 1 I |
| Durchsatzgeschwindigkeit....... 2 2 2 |
| Temperatur, °C ..... 482 482 482 |
| Beschickungsanalyse, Gewichtsprozent |
| Äthylbenzol ..................... 16,8 11,0 15,7 |
| o-Xylol tatsächlich Xylolbasis .. 8,4/12,8 28,3/33,0 35,3/43,3 |
| m-Xylol tatsächlich Xylolbasis... 48,2/73,9 49,0/57,2 39,5/48,5 |
| p-Xylol tatsächlich Xylolbasis .. 8,7/13,3 8,4/ 9,8 6,7/ 8,2 |
| Nichtaromaten ................... 17,9 3,3 2,8 |
| Ausbeute, Gewichtsprozent Flüssigkeit.......... 99+ 98,7 98,
8 |
| Produktanteile, Gewichtsprozent |
| C, und niedriger......... 2, 8 2, 7 3, 3 |
| C8-Siedebereich. 94, 3 95, 1 93, 2 |
| C9 und höher ......... 2, 9 2, 2 3, 5 |
Die Beispiele zeigen eindeutig, daß viel tiefere Temperaturen angewandt
werden können, um eine hochprozentige Annäherung an das Gleichgewicht des p-Xylols
mit m-Xylol-reichen Beschickungen zu erreichen, als mit o-Xylol-reichen Beschickungen
und daß Xylolverluste bei tieferen Isomerisationstemperaturen relativ gering sind.
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Verfahrensgemäß wird diese gewünschte hohe prozentuale Annäherung
an das Gleichgewicht des p-Xylols bei geringen Verlusten des Xylols erreicht, wobei
die Durchsatzgeschwindigkeit in dem angegebenen Bereich erhöht wird, wenn die Temperaturen
innerhalb der Temperaturbereiche in der angegebenen Weise für die Isomerisierung
der beiden Xylolfraktionen erhöht werden. Dabei liegt die Isomerisierungstemperatur
der o-Xylolfraktion um jeweils 58 bis 83 °C über der Temperatur der zugehörigen
m-Xylolfraktion. Daher wird bei der Isomerisierung der m-Xylol-reichen Kopffraktion
eine Durchsatzgeschwindigkeit von 0, 5 bis 1, 5 angewandt, wenn die Temperatur bei
371°C liegt, und es wird eine Geschwindigkeit von 3 bis 5 angewandt, wenn die Temperatur
bei 507°C liegt. In ähnlicher Weise wird eine Durchsatzgeschwindigkeit von 0, 5
bis 1, 5 und eine Temperatur von 482°C angewandt, wenn die o-Xylol-reiche Fraktion
isomerisiert wird, während eine Geschwindigkeit von 3 bis 5 zur Anwendung kommt,
wenn die Isomerisationstemperatur dieser Fraktion in de) Nähe der oberen Grenze
des beschriebenen Bereiches liegt.
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Von zwei getrennten Isomerisationsvorrichtungen aus werden die beiden
isomerisierten Mischungen durch eines oder Kombination der folgenden Verfahren weiterverarbeitet
: 1. Die Gesamtmenge oder ein erheblicher Teil des isomerisierten Produktes beider
Fraktionen wird in die Kristallisationsvorrichtung zurückgeführt, wo Teile des gebildeten
p-Xylols aus den beiden Isomerisationszonen aus der Mischung auskristallisiert und
sodann durch Filtration abgetrennt werden.
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2. Das Produkt von der Isomerisation der Kopffraktion wird in die
Kristallisationsvorrichtung zurückgeführt und das Isomerisationsprodukt der Bodenfraktion
fraktioniert destilliert, um sie in drei Fraktionen zu trennen : Eine Kopffraktion,
die im wesentlichen aus Äthylbenzol und leichteren Stoffen besteht, eine Nebenfraktion,
die aus m-und p-Xylol besteht und die in die Kristallisationsvorrichtung zurückgeführt
wird, und eine Bodenfraktion, die ini wesentlichen aus o-Xylol besteht.
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3. Das gesamte Produkt aus beiden Isomerisationsvorrichtungen wird
in eine Destillationsvorrichtung geleitet, in der das Äthylbenzol und leichtere
Stoffe als Kopffraktion, m-und p-Xylol zusammen als Nebenfraktion und o-Xylol als
Bodenfraktion durch fraktionierte Destillation abgetrennt werden. Die m-, p-Nebenfraktion
wird in die Kristallisationsvorrichtung zurückgegeben, um Anteile des p-Xylols zu
entfernen ; die o-Xylolbodenfraktion wird in die untere Isomerisationsvorrichtung
zurückgeführt.
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Bei einer Modifizierung der vorliegenden Erfindung wird die ursprünglich
zugegebene Xylolmenge in eine Destillationsvorrichtung eingeführt, die Kopffraktion,
die im wesentlichen aus m-und p-Xylol besteht, wird in die Kristallisationsvorrichtung
eingeführt, die o-Xylol-reiche Bodenfraktion wird in eine Isomerisationsvorrichtung
gebracht und das isomerisierte Produkt mit der ursprünglichen Beschickung in die
Destillationsvorrichtung zurückgeführt.
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Wenn Bedarf an o-Xylol besteht, kann man gemäß der vorliegenden Erfindung
die Isomerisierung nur der Kopffraktion in Betracht ziehen, wobei die Isomerisationsstufe
des o-Xylol-reichen Bodenstromes enttällt.
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Nach einer gewissen Arbeitszeit, bei der die Zeit von der Zusammensetzung
der Beschickung, der Temperatur u. dgl. abhängt, fällt die Aktivität des Katalysators
bis zu einem Punkt ab, an dem es zur Aufrechterhaltung der Wirksamkeit des Verfahrens
notwendig ist, den Katalysator zu regenerieren. Die Regenerierung wird in bekannter
Weise durch genügend langes Durchleiten von Luft oder irgendeines anderen Gases,
das ungebundenen Sauerstoff enthält, durch den Katalysator bei geregelten Temperaturen
im Bereich von 371 bis 540 C erreicht, so daß die kohleartigen Ablagerungen, die
ein Absinken der Aktivität bewirken, aus den Poren des Katalysators abgebrannt werden.
Es wurde festgestellt, daß, wenn die Regenerierung stündlich vorgenommen wurde,
viel gewonnen wurde gegenüber einem Verfahren, das so lange arbeitete, bis die Aktivierung
auf einen niedrigen Punkt absinkt, um dann erst den Katalysator zu regenerieren.
So sinkt bei einer Beschickung, die 33 Gewichtsprozent o-Xylol enthält, wenn bei
einer Temperatur von 482-C und einer stündlichen Durchsatzgeschwindigkeit von 2
isomerisiert wird, die Umwandlung in p-Xylol von etwa 75 auf 40°/0 in 3 Stunden
ab ; wohingegen bei Isomerisierung derselben Beschickung unter denselben Bedingungen
über einem Katalysator, der stündlich regeneriert wird, die Um-Tabelle 2 (Fortsetzung)
| Versuch Nr. |
| Tl 111 |
| Produktanalyse Cg-Fraktion |
| Äthylbenzol.... 16, 8 10, 3 15, 6 |
| o-Xylol tatsächlich Xylolbasis.. 13, 9/20, 3 22, 8/25, 6 26,
1/31, 9 |
| m-Xylol tatsächlich Xylolbasis... 39, 1/57, 1 45, 9/52, 9 41,
0/50, 1 |
| wXylol tatsächlich Xylolbasis... 15, 5/22, 6 18, 6/21, 5 14,
7/18, 0 |
| Nichtaromaten..... 14, 7 3, 0 2, 6 |
| Annäherung an p-Xylolgleichgewicht, °/o.... 93 82 65 |
| Xylolverlust, Gewichtsprozent der Beschickung.. 0, 7 3, 4 5,
1 |
| Athylbenzolverlust, Gewichtsprozent der Beschickung 0, 9 0.
7 1, 2 |
| Nichtaromatenverlust, Gewichtsprozent der Beschik- |
| kung...................... 4, 1 1. 0 1 0, 5 |
| Xylolverlust, Gewichtsprozent der Xylole.. 1, 1 4, 0 6, 4 |
wandlung in der Größenordnung von 840/, ion einer Zeitspanne von
4 Stunden konstant bleibt.
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Es ist bekannt, Isomerisierungskatalysatoren mit Wasserdampf zu aktivieren.
Es wurde gefunden, daß das Durchleiten von Dampf durch der Katalysator 2 bis 20
Minuten lang unmittelbar nach der Regenerierung den Prozentsatz der Umwandlung in
p-Xylol erhöht. Ein bevorzugtes Umlaufverfahren besteht im Inberührungbringen des
Katalysators mit der xylolen. thaltenden Beschickung (1 Stunde lang), Durchleiten
von Dampf durch den Katalysator (5 Minuten lang), Durchleiten von Luft durch den
Katalysator (50 Minuten lang) und wieder Durchleiten von Dampf durch die Katalysatormasse
(5 Minuten lang). Es wurde festgestellt, daß durch das Dampfdurchleiten unmittelbar
nach der Regenerierungsstufe des Katalysators erhöhte Isomerisierungen zu p-Xylol
bis auf eine 90°/Oige Annäherung an das Gleichgewicht erhalten werden können. So
wurde eine 93°/oige Annäherung erreicht, wenn eine 33 °/o-c-Xylolbeschickung bei
482°C und der stündlichen Durchsatzgeschwindigkeit von 2 unter stündlicher Regenerierung
mit anschließender Dampfbehandlung isomerisiert wurde.
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Die schematische Zeichnung erläutert in Diagrammform die Apparatur
und den Verfahrensablauf der Erfindung : Eine Xylolbeschickung wird durch Leitung
1 in die Kristallisationsvorrichtung 2 geleitet, in der ein Teil des in der Beschickung
vorhandenen p-Xylols zwischen etwa-60 und-85°C kristallisiert wird. Die Mischung,
die p-Xylolkristalle enthält, wird durch Leitung 3 aus der Kristallisationsvorrichtung
2 entfernt und in ein Zentrifugenfilter 4 gebracht, in dem das gekühlte Gemisch
filtriert wird, um die kristalline Phase von der Mutterlauge abzutrennen. Die kristalline
Phase, die p-Xylol in einer wesentlich höheren Konzentration enthält als die Mutterlauge,
wird aus der Zentrifuge 4 durch Leitung 5 entfernt, und die an p-Xylol verarmte
Mutterlauge durch Leitung 6 von der Zentrifuge 4 abgeführt. Die Kristallisation
wird vorzugsweise wie in der USA.-Patentschrift 2 541 682 beschrieben ausgeführt.
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Die Mutterlauge wird aus der Zentrifuge 4 über Leitung 6 entfernt
urd in eine Vorrichtung 7 zur fraktionierten Destillation übergeführt, in der ein
großer Teil des o-Xylols und der Kohlenwasserstoffe mit höheren Siedepunkten als
o-Xylol aus der Mutterlauge entfernt wird. Dabei ergeben sich eine Kopffraktion
aus m-und p-Xylol, Athylbenzol und mit weniger als 10 Volumprozent o-Xylol und eine
Bodenfraktion, die im wesentlichen aus o-Xylol besteht. Die Kopffraktion wird aus
der Vorrichtung 7 über Leitung 8, Rückflußkühler 9, Leitung 10, Rückflußleitung
11 und Leitung 12 entfernt. Rückflußverhältnisse der Destillate von etwa 2 : 1 bis
etwa 12 : 1 zeigten zufriedenstellende Ergebnisse. Die an o-Xylol reiche Bodenfraktion
wird aus der Destillationsvorrichturg 7 durch Leitung 13 entfernt.
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Die Kopffraktion wird durch Leitung 12 in die Isomerisationsvorrichturg
14 eingeführt, wo sie über einem Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Katalysator im Temperaturbereich
von 371 bis 507°C. wie oben beschneben, isomerisiert wird. Die überwiegend aus c-Xylol
bestehende Bodenfraktion wird aus der Destillationsvorrichtung 7 durch Leitung 13
in die Isomerisationsvorrichtung 15 geleitet, wo sie mit einem Kieselsäure-Aluminiumoxyd-Katalysator
bei 482 bis 565°C iscmcrisiert wird.
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Die isomerisierte Kopffraktion wird aus der Isomerirptiorsvorrichtung
14 durch Leitung 16 und die isomerisierte Bodenfraktion aus der Isomerisationsvorrichtung
15 durch Leitung 17 entfernt. Die beiden isomerisierten Mischungen werden zusammen
durch Leitungl8 in die Destillationsvorrichtung 19 eingeführt. Dort werden durch
wirksame Fraktionierung die folgenden Trennungen bewirkt : Athylbenzol und leichtere
Bestandteile werden durch Leitung 20 in den Rückflußkühler 21 geleitet, und Anteile
des Äthylbenzols und der leichteren Bestandteile werden als Rückfluß durch die Leitungen
22 und 23 in die Destillationsvorrichtung 19 zurückgeleitet. während der verbleibende
Teil durch Leitung 24 in Aufbewahrungsbehälter gelangt. Eine Fraktion von überwiegend
m-und p-Xylol wird durch Leitung 25 abgezogen. Eine überwiegend aus o-Xylol bestehende
Fraktion wird über Leitung 26 abgenommen. Eine schwere Bodenfraktion wird durch
Leitung 27 entfernt.
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Der m-und p-Xylolstrom wird von der Destillationsvorrichtung 19 durch
die Leitungen 25 und 1 in die Kristallisationsvorrichtung 2 geleitet und die o-Xylol-reiche
Fraktion von der Destillationsvorrichtung 19 durch die Leitungen 26 und 13 in die
Isomerisationsvorrichtung 15 übergeführt.