DE1275070B - Verfahren zum Reinigen von Rohbenzol durch fraktionierte Kondensation - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

ClOc

Deutsche Kl.: 12 r-1/02

Nummer: 1 275 070

Aktenzeichen: P 12 75 070.8-44 (H 40296)

Anmeldetag: 26. August 1960

Auslegetag: 14. August 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Rohbenzol, insbesondere solchen Rohbenzol, das aus dem bei der trockenen Destillation von Steinkohle erhaltenen Gas, ζ. Β. Koksofengas, gewonnen wird. Die Gewinnung von Rohbenzol aus Koksofengas erfolgt üblicherweise derart, daß das die Benzolkohlenwasserstoffe enthaltende Gas bei atmosphärischem oder erhöhtem Druck in innige Berührung mit einem Waschöl gebracht wird, wobei die Benzolkohlenwasserstoffe im Waschöl in Lösung gehen. Nach dem Abtrennen des Waschöls vom Gas werden aus dem Waschöl die Benzolkohlenwasserstoffe durch Erhitzen abgetrieben, worauf das Waschöl erneut zur Behandlung von Koksofengas verwendet wird. Das durch Erhitzen aus dem Waschöl abgetriebene Rohbenzol ist jedoch für zahlreiche Verwendungszwecke, besonders zur Weiterverarbeitung nicht ohne weiteres geeignet, sondern muß, damit es für die verschiedenen Verwendungszwecke brauchbar wird, zunächst von den verharzenden Bestandteilen befreit und gegebenenfalls fraktioniert werden. Auch zur Weiterverarbeitung durch Raffination kann oft nur ein Rohbenzol verwendet werden, das bereits fraktioniert bzw. von den chemisch aktiven zur Verharzung neigenden Bestandteilen befreit wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fraktionierung und Befreiung des Rohbenzols von den genannten Bestandteilen in einem einfachen Verfahren unter geringem apparativem Aufwand und vor allem dem geringst möglichen Energieaufwand durchzuführen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen von Rohbenzol durch fraktionierte Kondensation. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rohbenzol, gegebenenfalls zusammen mit rückgeführten, an Verunreinigungen schwächer angereicherten Benzolfraktionen aus der ersten Kühlstufe, in heißes, Benzolkohlenwasserstoffe enthaltendes Koksofengas eingebracht und zusammen mit diesen durch Kühlen des Gases in mehreren Stufen fraktioniert abgeschieden wird, wobei gegebenenfalls das benzolkohlenwasserstoffhaltige Gas nach dem Abscheiden eines Teiles der Benzolkohlenwasserstoffe entschwefelt und gegebenenfalls nach der fraktionierten Abscheidung restliches Benzol durch Behandlung des Gases mit Waschöl abgetrennt wird.

Es ist zwar bekannt, aus heißem Koksofengas Rohbenzol durch Kühlung des Gases abzuscheiden und hierbei auch zur Erleichterung der Naphthalinabscheidung einen Teil des erhaltenen Rohbenzols erneut in das heiße Koksofengas einzudüsen. Dieses Verfahren dient jedoch nicht der Reinigung, sondern

Verfahren zum Reinigen von Rohbenzol durch fraktionierte Kondensation

Anmelder:

Hüttenwerk Oberhausen Aktiengesellschaft,

4200 Oberhausen

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Franz Kolkenbrock (t),

Dr. H.-Joachim Junker, 4250 Bottrop

der Gewinnung von Rohbenzol durch Abscheidung aus dem Koksofengas, so daß auch das erhaltene Rohbenzol wegen seines Gehaltes an chemisch aktiven und zur Verharzung neigenden Verunreinigungen zum Einsatz in Raffinerien erst nach einer weiteren Behandlung, durch die diese Verunreinigungen entfernt werden, geeignet ist. Demgegenüber dient das Verfahren gemäß der Erfindung zur Reinigung von Rohbenzol, und zwar solchen Rohbenzol, das aus anderem als dem zu seiner Reinigung verwendeten Koksofengas oder auf andere Weise gewonnnen wurde. Es werden hierbei Benzolfraktionen erhalten, die dank ihrer höheren Reinheit ohne weitere Vorbereitung für zahlreiche Verwendungszwecke wie auch zum Einsatz an allen Stellen des Raffinationsprozesses, insbesondere als Rückflußbenzol, direkt verwendet werden können, während die Verunreinigungen, insbesondere die chemisch aktiven und zur Verharzung neigenden Bestandteile, in einer weiteren Fraktion in so hoher Konzentration anfallen, daß die Gewinnung dieser Stoffe aus der genannten Fraktion lohnend ist. Auch die bereits vor dem Einbringen des Rohbenzols in dem heißen Koksofengas enthaltenen Benzolkohlen-Wasserstoffe, die meist nur einen Bruchteil der nach dem Einbringen des Rohbenzols im Gas befindlichen Gesamtmenge an Benzolkohlenwasserstoffen ausmachen, werden zusammen mit dem eingebrachten Rohbenzol fraktioniert abgeschieden.

Weiterhin ist es bekannt, Rohbenzol dadurch zu reinigen, daß man Wasserstoff ohne Zuhilfenahme von Katalysatoren unter Hydrierungsbedingungen auf das zu reinigende Rohbenzol einwirken läßt. Bei diesem im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung chemischen Verfahren tritt nicht eine physikalische Abscheidung der unerwünschten Bestandteile aus dem Rohbenzol auf, sondern es werden durch den

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Wasserstoff, bei dem es sich auch um Wasserstoff tritt bei 4 aus dem Wascher 2 aus. Das mit den aus Koksofengas handeln kann, ungesättigte, im Benzolkohlenwasserstoffen angereicherte Waschöl Rohbenzol enthaltene Kohlenwasserstoffe in ge- wird aus dem Wascher 2 über eine Leitung 4 a dem sättigte Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Wärmetauscher 5 zugeführt, von dem es über eine Von besonderem Vorteil bei der Durchführung des 5 Leitung 6 in den Erhitzer 7 gelangt, aus dem das Verfahrens gemäß der Erfindung ist es, das Roh- erhitzte Waschöl über eine Leitung 8 in den benzol in solches Koksofengas einzubringen, das Abtreiber 9 eingeführt wird. Das im Abtreiber 9 von durch vorangegangene Kompression erhitzt wurde, den Benzolkohlenwasserstoffen befreite Waschöl gewie das z. B. bei Koksofengas erforderlich ist, das langt aus diesem durch eine Leitung 10 zum Wärmenach einer auf die Kompression folgenden Reinigung io tauscher 5, in dem es einen Teil seiner Wärme an in Ferngasnetze eingeleitet werden soll. Hierbei wird das mit Benzolkohlenwasserstoffen angereicherte eine zweckmäßige Ausnutzung der Kompressions- Waschöl abgibt. Vom Wascher 5 wird das von den wärme zur Verdampfung des zu reinigenden Roh- Benzolkohlenwasserstoffen befreite Waschöl über die benzols ermöglicht. Leitung 11 dem Kühler 12 zugeführt, aus dem es Es kann zweckmäßig sein, das heiße Koksofengas 15 über die Leitung 3 erneut in den Wascher 2 einmit Rohbenzol soweit zu übersättigen, daß die hoch- geführt wird. Das im Abtreiber 9 aus dem Waschöl siedenden Bestandteile des eingebrachten Rohbenzols abgetriebene Gemisch von Benzolkohlenwasserunverdampft bleiben und zusammen mit hoch- stoffen, das als Rohbenzol bezeichnet wird, wird über siedenden Bestandteilen der bereits im Koksofengas eine Leitung 13 einem Kühler 14 zugeführt und geenthaltenen Benzolkohlenwasserstoffe, die im Aus- ao langt aus diesem nach Abscheidung des Wassers über tausch gegen niedrigsiedende Bestandteile des ein- eine Leitung 15 in einen Sammelbehälter 16. gebrachten Rohbenzols kondensiert werden, im In der zweiten Anlage wird vom Ammoniak und flüssigen Zustand in die erste Fraktion übergehen. Teer befreites Koksofengas, das durch eine Leitung

Es kann auch zweckmäßig sein, den Benzolgehalt 17 in die Anlage eintritt, mittels eines Verdichters 18

des durch Kühlung weitgehend vom Benzol befreiten 35 auf Ferngasdruck komprimiert. Das komprimierte

Gases durch eine nachgeschaltete Behandlung mit Gas verläßt den Verdichter mit einer Temperatur

Waschöl weiterzuvermindern. Das hierbei erhaltene von etwa 90 bis 130° C und wird durch eine Leitung

Benzol ist, ebenso wie die leichten, der durch 19 dem Kühler 20 zugeführt. Ehe das Gas in den

Kühlung gewonnenen Benzolfraktionen von so hoher Kühler 20 eintritt, wird in den Gasstrom durch die

Reinheit, daß es ohne weitere Behandlung für viele 30 Leitung 21 zugeführtes Rohbenzol, das in der Anlage

Verwendungszwecke geeignet ist. Wenn das vom gereinigt werden soll, eingedüst. Es kann sich hierbei

Benzol befreite Gas durch Tiefkühlung getrocknet sowohl um in der Niederdruckbenzolgewinnungs-

wird, ist es zweckmäßig, das tiefgekühlte Gas zur anlage gewonnenes und im Behälter 16 gesammeltes

Kühlung des benzolhaltigen Koksofengases in einer als auch um an dritter Stelle angefallenes Rohbenzol

oder mehreren der Tiefkühlung vorangehenden Kühl- 35 handeln.

stufen zu verwenden. Weiterhin kann es zweckmäßig Das auf diese Weise mit Rohbenzol gesättigte Gas

sein, das benzolhaltige Gas nach dem Abscheiden wird anschließend durch den Kühler, 20, 22, 23 und

eines Teiles der Benzolkohlenwasserstoffe, und zwar 24 geführt, die beispielsweise als wassergekühlte

insbesondere der Fraktionen, die die Verunreini- Röhrenkühler ausgebildet sein können und in denen

gungen enthalten, zu entschwefeln, wodurch sich 40 vorwiegend die schweren Benzolkohlenwasserstoffe

eine weitere Erhöhung der Reinheit der nachfolgend unter Herauswaschung des im Gas enthaltenen

abgeschiedenen Fraktionen ergibt. Um eine möglichst Naphthalins kondensiert werden und in einem

weitgehende Konzentration der Verunreinigungen in Scheider 25 anfallen. Die in dem Scheider 25 an-

den ersten Fraktionen zu erhalten und damit die Auf- fallende Fraktion schwerer Benzolkohlenwasserstoffe

arbeitung dieser Fraktionen lohnend zu machen, 45 enthält praktisch vollständig die chemisch aktiven

kann es von Vorteil sein, einen Teil der die Ver- Verbindungen Inden, Cumaron, Dicyclopentadien

unreinigungen enthaltenden Benzolfraktionen, und u. a., die vor der Weiterverarbeitung des Benzols aus

zwar insbesondere die Fraktionen, in denen die Ver- diesem abgeschieden werden müssen,

unreinigungen in geringer Konzentration vorliegen, Der Zusatz des durch die Leitung 21 zugeführten

erneut in das heiße Koksofengas einzubringen. 50 Rohbenzols zu dem in der Leitung 19 geführten

Ein weiterer beträchtlicher Vorteil des Verfahrens heißen Gas kann sowohl, wie beschrieben, durch

gemäß der Erfindung ist der, daß eine Verharzung Eindüsen des Rohbenzols in das Gas als auch in

der Kühler infolge der Sättigung des Gases mit besonders zweckmäßiger Weise derart erfolgen, daß

Benzolkohlenwasserstoffen völlig ausgeschlossen ist. vor dem Kühler 20 ein in der Zeichnung nicht dar-

Im folgenden ist eine mögliche Ausführungsform 55 gestellter Wascher, τ. B. ein Glockenbodenwascher,

des Verfahrens gemäß der Erfindung an Hand der angeordnet ist, in dem das Rohbenzol durch Aufgabe

Zeichnung erläutert. auf den obersten Boden dem heißen Gas im Gegen-

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte strom entgegengeführt wird. Das Sumpfprodukt des

Anlage besteht aus einer an sich bekannten Nieder- Waschers wird getrennt von dem in den Kühlern 20

druckbenzolgewinnungsanlage sowie einer Anlage, 60 bis 24 anfallenden Kondensat abgezogen. Hierdurch

in der das in der Niederdruckbenzolgewinnungs- wird eine wesentlich verbesserte Fraktionierung des

anlage gewonnene Rohbenzol nach dem Verfahren Rohbenzols erzielt,

gemäß der Erfindung gereinigt wird. pas aus dem Kühler 24 mit einer Temperatur von

Das Niederdruckgas wird bei 1 dem Wascher 2 beispielsweise etwa 30° C und einem Gehalt an

zugeführt, in dem es durch bei 3 eingeführtes 65 Benzolkohlenwasserstoffen von beispielsweise etwa

Waschöl von den Benzolkohlenwasserstoffen bis auf 50 g/Nm^s austretende Gas wird in einer in der Zeich-

einen Restgehalt von etwa 1,5 g/Nm³ befreit wird. nung nicht dargestellten Anlage um beispielsweise

Das von den Benzolkohlenwasserstoffen befreite Gas 3 bis 5° C aufgewärmt und anschließend in einer

Trockenreinigungsanlage 26 vom Schwefelwasserstoff befreit.

Das in der Trockenreinigungsanlage 26 vom Schwefelwasserstoff befreite Gas wird über die Leitung 27 den hintereinandergeschalteten Wärmeaustauschern 28, 29, 30 sowie dem sich daran anschließenden Tiefkühler 31 zugeführt, den es über die Leitung 32 verläßt, wobei es eine Temperatur von beispielsweise 3° C aufweist. Während der Kühlung des Gases in den Wärmeaustauschern 28, 29, 30 sowie in dem Tiefkühler 31 fällt eine besonders reine schwefelarme Benzolfraktion an, die im wesentlichen aus leichten, bis 120° C siedenden Benzolkohlenwasserstoffen besteht und im Scheider 33 gesammelt wird. is

Das durch die Leitung 32 aus dem Tiefkühler 31 austretende Gas, das noch beispielsweise etwa 16 g Benzol pro Normalkubikmeter enthält, wird in einen Wascher 34 eingeleitet, in dem es mittels Waschöls von dem noch vorhandenen Benzol bis auf einen Restgehalt von beispielsweise 0,5 g/Nm³ befreit wird. Dieses Gas wird aus dem Wascher 34 über die Leitung 35 in einen Tiefkühler 36 geleitet, in dem es getrocknet wird, und gelangt aus diesem über die Leitung 37 in die Wärmeaustauscher 30, 29 und 28, as in denen es zur Kühlung des in die Wärmetauscher durch die Leitung 27 eingeleiteten, benzolkohlenwasserstoffhaltigen Gases dient. Das hierbei wiedererwärmte, von Benzolkohlenwasserstoffen freie Gas tritt aus dem Wärmeaustauscher 28 bei 38 aus und kann in das Ferngasnetz eingeleitet werden.

Das in dem Wascher 34 mit Benzol angereicherte Waschöl tritt durch die Leitung 39 aus diesem aus und wird über einen Erhitzer 40 einem Abtreiber 41 zugeführt. Das in diesem abgetriebene Benzol gelangt über einen Kühler 42 in einen Scheider 43. Diese Fraktion besteht zu mehr als 90% aus Benzol neben Toluol, Xylol und aliphatischen Verbindungen. Das vom Benzol befreite Waschöl verläßt den Abtreiber 41 durch eine Leitung 44 und wird dem Wärmetauscher 5 der ersten Anlage zugeführt. Die Speisung des Waschers 34 mit Waschöl geschieht ebenfalls aus der ersten Anlage über die Leitung 45.

Die in den Scheidern 33 und 43 anfallenden Benzolfraktionen sind von so großer Reinheit und insbesondere so weitgehend frei von chemisch aktiven und zur Verharzung neigenden Bestandteilen, daß sie ohne weitere Nachbehandlung verwendet werden können, während die im Scheider 25 bzw. bei Verwendung eines dem Kühler 20 vorgeschalteten Waschers als dessen Sumpfprodukt anfallende Benzolfraktion die Verunreinigungen in hoher Konzentration enthält.

Durch Unterteilung der ersten Kühlstufe und getrennten Abzug der anfallenden Fraktionen sowie durch Rückführung von mit Verunreinigungen schwächer angereicherten Fraktionen in das heiße Gas, die insbesondere dann sehr zweckmäßig ist, wenn zur Sättigung des Gases zuwenig Benzol zur Verfügung stehen würde, läßt sich eine weitere erhebliche Anreicherung dieser Verbindungen erzielen. So konnte aus einem eingesetzten Rohbenzol mit einem Gehalt von 1,48% Inden eine Fraktion abgeschieden werden, die 9,54% dieser Verbindung enthielt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von Rohbenzol durch fraktionierte Kondensation, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohbenzol, gegebenenfalls zusammen mit rückgeführten, an Verunreinigungen schwächer angereicherten Benzolfraktionen aus der ersten Kühlstufe, in heißes, Benzolkohlenwasserstoffe enthaltende Koksofengas eingebracht und zusammen mit diesen durch Kühlen des Gases in mehreren Stufen fraktioniert abgeschieden wird, wobei gegebenenfalls das benzolkohlenwasserstoffhaltige Gas nach dem Abscheiden eines Teiles der Benzolkohlenwasserstoffe entschwefelt und gegebenenfalls nach der fraktionierten Abscheidung restliches Benzol durch Behandlung des Gases mit Waschöl abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koksofengas vor dem Einbringen der Benzolkohlenwasserstoffe durch Kompression erhitzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Koksofengas mit Rohbenzol übersättigt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Benzol befreite Gas durch Tiefkühlung getrocknet und das tiefgekühlte Gas zur Kühlung des benzolkohlenwasserstoffhaltigen Koksofengases in einer oder mehreren der Tiefkühlung vorangehenden Kühlstufen verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen des Rohbenzols in das heiße Gas in einem Wascher, vorzugsweise in einem Glockenbodenwascher, erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 641172, 844 440;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1013 774.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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