167483. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy tisztaságú C7-C16 szénatomszámú normál-alkánok előállítására
3 167483 4 vehető ismert módszereket ellenőriztük. Fokoztuk az előkészítő rektifikálás hatékonyságát, szűkítettük a molekulaszűrésre kerülő egységes szénatomszámú frakciót, szelektív molekulaszűrőt alkalmaztunk, szűkítettük a molekulaszűréskor levett alkándus frakciót és növeltük a koncentrátum tisztításakor alkalmazott rektifikálás hatékonyságát. A különféle lehetséges ismert megoldások alkalmazásakor jelentős költségnövekedés, jelentős hozamcsökkenés következett be és a normálalkán-végtermékek tisztasága nem nőtt a kívánt mértékben. Az ismert eljárásokkal és megfigyelésekkel szemben meglepő módon azt találtuk, hogy a C7 -Ci 6 szénatomszám-tartományban, az előállítandó normál-alkánnál 5-25 C°-kal alacsonyabb forráspontú, 0,25—10 s% közötti mennyiségű aromás szénhidrogének jelenlétében, az előállítandó normál-alkánnál magasabb forráspontú szennyező komponenseket nem tartalmazó, desztillációval, majd molekulaszűréssel előállított, egyféle normál-alkánt tartalmazó koncentrátumból a normál-alkánok mérsékelten nagy rektifikálási hatékonyság mellett (20-30 elméleti tányérral) is nagy hozammal előállíthatók. Nagy külső felülettel rendelkező (éppen ezért szénhidrogének szétválasztására rendszerint nem használt) molekulaszűrők alkalmazásakor a normálalkán-koncentrátum eleve százaléknagyságrendben tartalmaz aromásokat, így az aromások adagolása esetleg elkerülhető. Egyébként az aromástartalom folyadékkromatográfiával elkülönített aromás-koncentrátummal külön is beállítható. Találmányunk lényege az, hogy C7 -Ci 6 szénatomszám-tartományba tartozó benzinpárlatokból rektifikálással és molekulaszűréssel ismert módon olyan, egyféle normál-alkánt tartalmazó, 95-99,5% közötti tisztaságú normálalkán-koncentrátumot állítunk elő, amely a normál-alkánnál magasabb forráspontú komponenseket gyakorlatilag nem tartalmaz (<0,1%), a koncentrátum aromás szénhidrogéntartalmát a telített nemnormál szénhidrogénekhez viszonyított 1 : 2—2 : 1 arányban 0,25-10 s% közötti értékre beállítjuk és 20-30 elméleti tányérnak megfelelő, mérsékelten nagy hatékonyság mellett a szénatomszámtól függő mértékben alkalmazott légköri vagy csökkentett nyomáson egyébként ismert módon rektifikáljuk. Az esetleges hőbomlás elkerülésére, illetve az elválasztás növelésére n-Ci0 felett célszerű vákuumrektifikálást (100-10 torr) alkalmazni. Az előbbiek szerint előkészített normálalkán-koncentrátumból, közepes rektifikálási hatékonysággal 70%-on felüli hozammal lehet legalább háromkilences tisztaságú, gázkromatográfiás minőségű normál-alkánt előállítani. A különböző szénatomszámú normálalkán-céltermékek esetében az előbbiekkel összhangban az aromástartalmat, illetve az elválasztási körülményeket az 1. táblázatban összefoglaltak szerint célszerű beállítani. Felismerésünk alátámasztására vizsgáltuk kétféle, azonos szénatomszámú normálalkán-koncentrátum (C8 ) rektifikálással való tisztíthatóságát. Ezek közül az egyik aromást (toluolt) csak tizedszázalék (0,1%) koncentrációban tartalmazott, közel két százaléknyi (1,7%) egyéb szennyezés (különféle C8 izoalkánok és cikloalkánok) mellett, az előállítandó normál-alkánnál magasabb forráspontú szennyezést nem tartalmazott. - A másik minta az előbbiből készült oly módon, hogy ahozz rektifikálás előtt 5 kevés alacsonyabb forráspontú aromás szénhidrogént (1,2%-nyi toluolt) adtunk. A koncentrátumokat 30 mm átmérőjű, 600 mm hosszú, szögletes huzalspiráltöltettel készített oszlopban 50:1 refluxarány mellett rektifikáltuk és vizsgáltuk a levett 10 párlatok forráspontját, törésmutatóját és kémiai összetételét. Az aromásokkal adalékolt minta kezdő forrpontja alacsonyabb, kezdeti törésmutatója nagyobb volt, mint az adalékolatlan mintáé. Mintegy 10 százaléknyi párlat levétele után azonban (azo-15 nos légnyomásra vonatkoztatva) az adalékolt minta párlatainak forráspontja az adalékolatlanénál valamivel magasabb, törésmutatója valamivel alacsonyabb lett. Ezzel összhangban a további párlatok normál-alkántartalma is kimutathatóan nagyobb 20 volt. Az összehasonlító kísérletek eredményeit a 2. táblázat foglalja össze. A megfigyelést nagyobb szénatomszámú normálalkán-koncentrátumok aromástartalmának beállítása kapcsán is ellenőriztük. Felismerésünk azzal magyarázható, hogy a leír-25 tak szerint előkészített normálalkán-koncentrátum szennyezőkomponensei a szennyező vagy hozzáadott aromásokkal minimális forráspontú azeotrópokat képeznek és az azeotrópot képező nemnormál szennyezések az előállítandó normál-al-30 kántól a forráspontcsökkenés révén könnyebben elválaszthatók. Eljárásunk alkalmazható minden, a főkomponensnél illékonyabb, közeli forráspontú, telített szénhidrogén szennyezéseket tartalmazó C7 — Ci6 35 között forró normálalkán-koncentrátumok tisztítására. 1. példa 40 Viszonylag nagy, mintegy 30 s%-os normálalkán-tartalmú ipari benzinpárlatból közepes hatékonyságú rektifikálással közel „egységes" szénatomszámú párlatot készítettünk, amely normál-heptán-45 nál magasabb forráspontú szennyező komponenst nem tartalmazott. Ezt a szűk párlatot Linde 5A molekulaszűrőn normál-heptánban feldúsítottuk és olyan elegyet kaptunk, amely 98,0% normál-heptán mellett 0,75% normál-hexánt, 0,10% benzolt, to-50 vábbá 1,15%-nyi, 70-95 C° között forró telített szénhidrogént tartalmazott. Ennek az elegynek 400 ml-éhez 15,6 ml benzolt adtunk, majd a koncentrátumot rektifikáltuk. A rektifikáláshoz 30 x 600 mm méretű Heli-Pak-töltésű oszlopot 55 használtunk, refluxarány 50 :1, a terhelés mintegy 300 ml/h volt. A párlatok forráspontja és törésmutatója 15% előpárlat (ami koncentrátumra számítva kb. 11%) levétele után a normál-heptán forráspontjának és törésmutatójának irodalmi ér-60 tekét elérte és a párlatok normál-heptán-tartalma 20% párlatlevételtől (ami koncentrátumra számítva kb. 16%) kezdve 99,98%-nak adódott. A szennyezés csak gázkromatográfiás nyomelemzéssel mutatható ki, így a termék nagy értékű gázkromatog-65 ráfiás minőségű finomvegyszernek minősíthető. 2
