184932. lajstromszámú szabadalom • Eljárás xilolok izomerizálására
3 184932 4 A találmány tárgya eljárás xilolok katalitikus izomerizálására etil-benzolt is tartalmazó elegyben. A p-xilol, melyet poliészterek szintézisénél használnak fel, xilolok keverékéből szakaszos lepárlással állítható elő. Találmányunk szerint egyes nyersanyagok, így reformált benzinek (reformátumok) feldolgozásával főtermékként p-xilolhoz és lényegében egyedüli aromás melléktermékekként toluolhoz és benzolhoz jutunk. A p-xilol egyes nyersanyagokból, mint benzinekből, különösen reformátumokból szelektív oldószeres extrakcióval elválasztott 8 szénatomos aromás szénhidrogének keverékéből származik. E keverékek C8 aromás szénhidrogénéi és azok jellemző adatai a következők : Fagyáspont, °C Forráspont, °C Sűrűség, kg/m3 Etil-benzol-95,4 136 869,96- 103 p-Xilol 13,25 138,2 863,97- 103 m-Xilol-47,8 139,1 866,37 - 103 o-Xilol-25 144,4 871,16- 103 A legfontosabb források a katalitikusán reformált benzinek és pirolízis desztillátumok. E forrásokból származó C8 aromás frakciók összetétele erősen változó, de általában 10—32 súly% etil-benzolt és ezen felül xilolokat tartalmaznak, melyek hozzávetőleges megoszlása 50 súly% méta- és 25-25 súly% para- és orto-xilol. Az egyes izomer termékek a természetes előfordulású keverékből alkalmas fizikai módszerekkel különíthetők el. Az etil-benzol szakaszos lepárlással választható el, bár ez költséges eljárás. Az o-xilol szakaszos lepárlással választható el és iparilag így állítják elő. A p-xilol az izomer keverékből frakcionált kristályosítással választható el. Minthogy a p- és o-xilol ipari felhasználása növekszik, fontossá vált a többi C8 aromás szénhidrogénnek egyensúlyi keverékké való izomerizálása és így a kívánt xilolok kinyerésének növelése, például az „Octafining” néven ismert eljárás segítségével. Az „Octafining” eljárásnál a C8 aromás szénhidrogének keverékét egy etil-benzol toronyba vezetik be, ahol a betáplált szénhidrogénáramot megfosztják etil-benzol tartalmának egy részétől, olyan mértékben, hogy közben a betáplált áram összes xiloltartalma visszamaradjon, indokolatlanul költséges „túlfrakcionálás” alkalmazása nélkül. Az etil-benzolt fejpárlatként szedik le, míg a főleg xilolokból és jelentős mennyiségű etil-benzolból álló fenékpárlatot xilolhasító toronyba viszik át. A xilolhasító o-xilolból és C9 aromás szénhidrogénekből álló fenékpárlatát az o-xilol toronyba továbbítják, ahonnan az o-xilolt fejpárlatként szedik le és a nehéz végpárlatot eltávolítják. A xilolhasító torony fejpárlatát szokványos kristályosító elválasztóba továbbítják. A kristályosító a 3 662 013. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett módon működik. Minthogy a p-xilol fagyáspontja sokkal magasabb a többi Cg aromás szénhidrogénnél, a p-xilol a kristályosítóban könnyen elválasztható az áram lehűtése után, és a p-xiloltól mentes xilolkeveréket izomerizáló egységbe viszik át. Az izomerizálandó keverék előmelegítőn halad át, hidrogéngázt vezetnek hozzá és a keveréket az izomerizálóba továbbítják. Az izomerizálóból kikerült izomerizált terméket lehűtik és nagynyomású szeparátorba viszik át, ahonnan az elválasztott hidrogéngázt visszavezetik a folyamatba. Az izomerizáció folyékony termékét kihajtókészülékbe továbbítják és a párlat alacsony forráspontú része a készülék felső részénél távozik. A Cg szénhidrogénekből álló folyékony terméket a rendszerben visszavezetik a xilolhasító bemenetéhez. Mint látni fogjuk, ezt a rendszert adaptáljuk nagy mennyiségű p-xilolnak az összes xilol-izomert és etil-benzolt tartalmazó Cg aromás szénhidrogén-keverékből való előállítására. E rendszer hatékony működésében kulcsszerepet tölt be az izomerizáló, mely felveszi a kristályosítóból érkező, p-xil oltói mentes elegyet és a többi xilol-izomert részben p-xilollá alakítja át, mely azután a kristályosítóban újra elválasztható. Az ismer.t xilol-izomerizáló eljárások közül az „Octafining” eredetileg egyedülálló volt etil-benzolt átalakító képessége miatt. Egyéb xilol-izomerizáló eljárások rendkívül költséges frakcionálást igényelnek a C8 aromás frakciók e komponensének elválasztásához. Mint a fenti táblázatból látható, az etil-benzol forráspontja nagyon közelesik a p- és az m-xiloléhoz. Az etil-benzol tökéletes eltávolítása a keverékből kivihetetlen. E probléma leküzdésére használt szokásos segédeszköz egy etil-benzol elválasztó kolonna beállítása az izomerizálószeparáló körbe, ha az „Octafining” eljárás jellemző katalizátoraitól eltérő katalizátort használnak. Az „Octafining” eljárásban nincs szükség erre a drága segédeszközre ahhoz, hogy meggátolják az etil-benzol felhalmozódását a rendszerben. Ez az előnyös tulajdonság arra vezethető vissza, hogy az „Octafining” katalizátor átalakítja az etil-benzolt. Az „Octafining” eljárásban az etil-benzol etil-ciklohexánon és dimetil-ciklohexánon át xilolokká konvertálódik. Az etil-benzol diszproporcionálódása benzollá és dielil -benzollá, az etil-benzol hidrogénező hasítása etánná és benzollá és az alkil-ciklohexánok hidrogénező hasítása egymással versengő reakciók. Jelentős javulás következett be bizonyos katalizátorok bevezetésével. Ilyen katalizátor a fémmel, mint platinával kombinált zeolit ZSM—5 a 3 856 872. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás közlése szerint. Körülbelül 371—427 °C hőmérsékleteken e katalizátor felett az etil-benzol benzollá és dietil-benzollá diszproporcionálódik. Magasabb hőmérsékleteken és csökkentett aktivitású zeolit ZSM—5 katalizátort használva az etil-benzol és más monociklusos aromás szénhidrogének a két vagy több szénatomos oldallánc felhasadásával alakulnak át. Ezek a tökéletesítések az „Octafining” reaktorok hatékonyabb felhasználását teszik lehetővé a tökéletesített (ZSM—5) katalizátor alkalmazása által. Széleskörű alkalmazásra került másik xilol-izomerizáló rendszer a gőzfázisban való kisnyomású eljárás, melynél az alkalmazott 454 °C körüli hőmérséklet az „Octafining” eljárásával azonos tartományba esik. Csak olyan nyomást alkalmaznak, amilyen a kiforraló oszlopokban az egyenlő nyomáseséshez, a hőcseréhez és hasonlókhoz szükséges. Tekintetbe véve a gyakorlati célokat, az izomerizáció légköri nyomáson végrehajtott reakció, 308 kPa reaktor-bemeneti nyomással. A katalizátor lényegében kovasav—alumínium-oxid, egy savas 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
