FI89904C - Adsorptionsseparation av para-xylen genom anvaendning av dietyltoluendesorbent - Google Patents

Description

1 89904

Parate sy1eenin adsorpt ioerotus käyttäen dietyy 1 itöineen i deso rben 11 i a - Ad sorption s s e paration av para-xy1en genom användn i ng av diety1 to 1uendesorbent

Tama keksintö liittyy hiilivetyjen adsorptloerotukseen. Tama 5 keksintö käsittelee tarkemmin sanottuna prosessia para-ksy leenin erottamiseksi syöteseoksesta, joka sisältää vähintään kahta ksyleeni-isomeeriä, para-isomeeri mukaan lukien, joka prosessi käyttää zeoliittiadsorbenttia ja tiettyä desorbenttia. Tämä on erityisen edullista prosessissa, jonka syöte sisältää myös Cg 10 aromaattisia hiilivetyjä, joiden tunnetaan aiheuttavan ongelmia aiemmissa tämän tyyppisissä adsorptioerotusprosesseissa.

Patenttikirjallisuudessa kuvatuissa lukuisissa patenteissa, kuten esimerkiksi US-patenteissa 3,626,020 (Neuzil), 3,663,638 15 (Neuzil), 3,665,046 (deRosset), 3,668,266 (Chen ym.), 3,686,342 (Neuzil ym.) 3,700,744 (Berger ym.), 3,734,974 (Neuzil), 3,894,109 (Rosback), 3,997,620 (Neuzil) ja 8426,274 (Hedge), käytetään tiettyjä zeoliittiadsorbentteja dialkyylisubstituoi-tujen monosyklisten aromaattien para-isomeerin erottamiseksi 20 muista isomeereistä, etenkin para-ksyleenin erottamiseksi muista ksyleeni-isomeereistä. Useassa yllä mainitussa patentissa kuvataan bentseenin, tolueenin tai p-dietyylibentseenin käyttöä desorbenttina. P-dietyylibentseenistä (p-DEB) on tullut kaupal- • - linen standardi tätä erotusta varten. P-DEB on kuitenkin !' ! 25 "raskas" desorbentti (korkeampi kiehumispiste kuin p-ksyleenil-' lä), mikä aiheuttaa ongelmia p-ksyleenin adsorptioerotusproses- ’ sissa, kun syöteseos sisältää myös Cg-aromaatteja, sillä p- : DEB:in kiehumispiste on liian lähellä Cg-aromaattien kiehumis pistettä, minkä vuoksi yksinkertainen fraktioerotus on vaikeaa. 30 Koska Cg-aromaatit on vaikea erottaa p-DEB:stä yksinkertaisella fraktioinnilla, tulevat Cg-aromaatit, mikäli niiden sallitaan olla syötteessä, asteittain kerääntymään desorbenttiin, joka on taloudellisista syistä on kierrätettävä. Aiemmissa p-ksyleenin talteenottomenetelmissä isomeerejä sisältäville syöte- • 35 seoksille, joissa p-DEB toimii desorbenttina, on syötteen Cg- aromaattien määrä sen vuoksi pienennettävä alle noin 0,1 tilavuusprosenttiin ennen p-ksyleenin adsorptioerotusta. Tämä 2 89904 tehdään yleensä tislaamalla nk. ksyleeninjakajakolonnilla.

Tähän menettelyyn liittyviä kustannuksia, kuten ksyleeninjaka-jakolonnin ja Cg-aromaattien lähes täydelliseen poistamiseen tarvittavien välttämättömien varusteiden aiheuttamia pääoma-5 kustannuksia, voitaisiin tietenkin huomattavasti vähentää tai poistaa, mikäli Cg-aromaatteja ei tarvitsisi poistaa etukäteen. Yllämainitussa US-patentissa 3,686,342 mainitaan muita substi-tuoituja bentseenejä mahdollisina raskaina desorbentteina para-ksyleenin adsorptioerotusprosessiin, mikä viittaa selkeästi 10 siihen, että p-DEB on paras desorbentti erotusta varten, ja lisäksi siihen, että ei ole käsitelty edullisten desorbenttien mahdollisesti aiheuttamaa ongelmaa erotettaessa Cg-aromaatteja sisältäviä syöttöjä. Ainetta, jonka kiehumispiste on korkeampi, joka täyttää desorbentille asetetut selektiivisyysvaatimukset 15 ja joka voidaan erottaa Cg-aromaateista, on tämän vuoksi jo kauan haettu ja se on yhä haluttu.

Tunnetaan myös kiteisten alumiinisilikaattien tai zeoliittien käyttö erilaisten seosten adsorptioerotuksessa agglomeraatteina, 20 jotka ovat fysikaalisesti erittäin lujia ja kulutuksenkestäviä. Kiteisten jauheiden muodostamiseen tällaisiksi agglomeraateiksi käytetään menetelmää, jossa erittäin puhtaaseen zeoliittijau-heeseen märkänä seoksena lisätään epäorgaanista sideainetta, yleensä piidioksidista ja alumiinioksidista koostuvaa savea.

25 Sekoitettu savi-zeoliitti-seos puristetaan sylinterimäisiksi tangoiksi tai muotoillaan levyiksi, jotka jälkeenpäin kalsinoi-daan, jotta savi muuttuisi huomattavan mekaanisen lujuuden omaavaksi amorfiseksi sideaineeksi. Sideaineina käytetään kaoliinityyppisiä saveja, vettä läpäiseviä orgaanisia poly-30 meerejä tai silikaa.

Tätä keksintöä voidaan soveltaa kiinteissä tai liikkuvissa adsorbenttitäytejärjestelmissä, mutta tälle erotukselle edullisena järjestelmänä pidetään vastavirtasimuloitua liikkuva 35 täytejärjestelmää, kuten kuvattu US-patentissa 2,985,598 (Broughton), johon tässä viitataan. Tulo- ja poistovirran syklinen eteneminen voidaan toteuttaa jäkojärjestelmällä, joka i.

3 89904 on myös tunnettu, esimerkiksi US-patenteissa 3,040,777 ja 3,422,848 esitetyillä pyörivillä lautasventtiileillä. Näitä periaatteita noudattavat varusteet ovat tuttuja ja niiden koot vaihtelevat koemittakaavasta (US-patentti 3,706,812 (deRossett)) 5 kaupalliseen mittakaavaan, virtausnopeuksista muutama kuutio-senttimetri tunnissa useaan tuhanteen gallonaan tunnissa.

Keksintöä voidaan myös käyttää yhdensuuntaisvirtaisissa pulssi-eräprosesseissa, kuten kuvattu US-pate.ntissa 4,159,284.

10

Eräissä tässä kuvatuissa tapauksissa on lisäksi tarpeen poistaa kolme jätevirtaa adsorptioerotusvaiheesta halutun tuotteen saamiseksi uute- ja jalostevirtojen adsorptiovoiman välistä.

Tätä välivirtaa voidaan kutsua toiseksi jalostevirraksi, kuten 15 US-patentissa 4,313,015, tai toiseksi uutevirraksi, kuten US- patentissa 3,723,302, joihin kumpaankin tässä viitataan. Tällainen tapaus syntyy, kun jokin syötteen kontaminoiva komponentti, kuten esimerkiski p-etyylitolueeni, adsorboituu tehokkaammin kuin haluttu tuote, p-ksyleeni. P-etyleenitolueenia ei aina 20 tarvitse poistaa p-ksyleenistä, esimerkiksi kun tereftaalihappo on p-ksyleenin hapetuksen lopputuote, sillä p-etyylitoiueenin hapetuksesta saadaan sama tuote. Mikäli kontaminoivan komponentin pitoisuus tuotteessa kuitenkin halutaan pitää mahdollisimman | ' pienenä, poistetaan ensimmäinen uute, joka sisältää runsaasti 25 haluttua komponenttia ja vähän kontaminoivaa tuotetta, jonka jälkeen desorbentin tuloaukon ja ensimmäisen uutekohdan välistä poistetaan toinen uute, joka sisältää runsaasti kontaminoivaa ainetta ja vähän haluttua tuotetta. Toista desorbenttia ei kuitenkaan tarvitse käyttää, mikäli desorbentti kykenee ensin 30 desorboimaan kevyesti kiinnittyvän tuotteen ja tämän jälkeen desorboimaan jäljelle jääneet, voimakkaammin kiinnittyneet kontaminoivat aineet, kuten kuvattu edellä mainitussa US-paten-·:·: tissa 3,723,302. Mikäli kontaminoiva tuote halutaan suurina ·;·; pitoisuuksina ja puhtaana, voidaan se saavuttaa poistamalla 35 toinen uute yllä mainitusta yhdensuuntai svirtaisest.a pulssierä prosessista.

4 89904

Adsorbenttien ja desorbenttien toimintatavat ja ominaisuudet nestemäisten komponenttien kromatografisessa erotuksessa ovat hyvin tunnettuja, mutta viitteenä mainittakoon US-patentti 4,642,397 (Zinnen ym.).

5

Nyt on keksitty prosessi, jossa käytetään zeoliittiadsorbenttia p-ksyleenin erottamiseksi sen muista isomeereistä käyttämällä desorbenttia, joka tuo huomattavan parannuksen sellaiseen ksyleeni-isomeerien erotusprosessiin, jonka syöte sisältää 10 myös Cg-aromaattisia epäpuhtauksia.

Yhteenvetona todettakoon, että keksintö on kromatografinen prosessi p-ksyleenin erottamiseksi syöteseoksesta, joka sisältää p-ksyleeniä ja yhtä tai useampaa muuta ksyleeni-isomeeriä 15 (etyylibentseeni mukaan lukien) ja lisäksi Cg aromaattisia hiilivetyjä, ja jossa mainittu syöteseos saatetaan kosketukseen X- tai Y-tyyppisen zeoliitin kanssa, jonka vaihdettaviin kati-onisiin kohtiin on vaihdettu ryhmän IA tai IIA metalli-ioneja, tarkoituksena tehostaa mainitun p-ksyleenin selektiivistä 20 adsorptiota ja tuottaa jaloste, joka sisältää muita ksyleeni-isomeerejä, etyylibentseeni ja Cg-aromaatit mukaan lukien. P-ksyleeni otetaan talteen saattamalla adsorbentti kosketukseen dietyylitolueenia sisältävän desorbentin kanssa. Tässä käytetyllä dietyylitolueenilla tarkoitetaan kaikkia isomeerejä ja 25 niiden seoksia. Tässä keksinnössä voidaan tarkemmin sanottuna käyttää seuraavia dietyylitolueeneja: 2,3-DET; 2,4-DET; 2,5-DET; 2,6-DET; 3,4-DET; 3,5-DET ja kahden tai useamman monomeerin seoksia. Desorbentin kiehumispiste on korkeampi (esim. 3,5-dietyylitolueenin kiehumispiste on 198-200°C) kuin Cg-aro-30 maattien, minkä vuoksi Cg-aromaatit voidaan erottaa desorben-tista yksinkertaisella fraktioinnilla siten, että desorbenttia voidaan käyttää uudelleen prosessissa ilman Cg-aromaattien kerääntymistä kierrätettyyn desorbenttiin. Keksintö on myös toisen näkökohdan mukaan prosessi Cg-aromaattien erottamiseksi 35 syöteseoksesta, joka sisältää Cg-aromaatteja ja p-ksyleeniä ja vähintään yhtä muuta ksyleeni-isomeeriä.

li 5 89904

Kuviossa 1 esitetään kromatografinen kuvaus p-ksyleenin erottamisesta ksyleeni-isomeerejä ja Cg-aromaatteja sisältävästä seoksesta K-vaihtoisella Y-zeoliitilla ja suhteessa 30/70 dietyylitolueenia ja n-heptaania sisältävällä desorbentilla.

5 Kuvio 2 on vastaavanlainen kuin kuvio 1, mutta sillä erolla, että adsorbentti on BaX-vaihtoinen zeoliitti ja desorbentti on 100% dietyylitolueeni-isomeerejä.

Tämän keksinnön prosessissa käytettävät adsorbentit ovat eri-10 tyisiä kiteisiä alumiinisilikaatteja tai molekyyliseuloja, nimittäin X- ja Y-zeoliitteja. Zeoliiteilla on tunnettuja kehysrakenteita, joissa alumiini- ja silikavaihdettavat tetra-edrit ovat lähekkäin kytketty avoimeksi kolmiulotteiseksi verkostoksi muodostaen kehysmäisiä rakenteita huokosenkaltaisin 15 ikkunoin. Tetraedrit on silloitettu jakamalla happiatomit tetraedrien niden aukkojen välillä, joissa oli vesimolekyylejä ennen osittaista tai täydellistä zeoliitin dehydraatiota. Zeoliitin dehydraatiosta saadaan kiteitä ja niiden seassa olevia molekyylikokoisia soluja, minkä vuoksi kiteisistä alu-20 miinisilikaateista usein puhutaan "molekyyliseuloina", kun erotus, johon ne vaikuttavat, riippuu pääosin syötemolekyylien kokoeroista, esimerkiksi erotettaessa pienempää normaalia parafiinia suuremmista isoparafiinimolekyyleistä käyttämällä j - erityistä molekyyliseulaa. Tämän keksinnön prosessin yhteydessä : : : 25 käsite "molekyyliseulat", vaikkakin laajassa merkityksessä, ei :Y: kuitenkaan ole täysin sopiva, sillä tiettyjen aromaattisten isomeerien erotus on selvästi riippuvainen eri isomeerien sähkökemiallisesta attraktiosta ja adsorbentista kuin puhtaasti isomeerimolekyylien fysikaalisesta koosta.

30 ; Kiteiset alumiinisilikaatit vastaavat hydraattimuodossa X- tyyppisiä zeoliitteja, joita kaavassa 1 kuvataan oksidimoolien pohjalta: 35 Kaava 1 ·': (0,9 + 0,2 )M2/n0 : AlgOg : (2,5 + 0,5)Si02 : yH20 6 89904 jossa "M" on kationi, jonka valenssi on korkeintaan 3 ja joka tasapainottaa alumiinitetraedrin sähkövalenssia ja johon yleensä viitataan vaihdettavana kationisena paikkana, "n" on kationin valenssi, ja "y", joka vastaa veden moolimäärää, on luku 5 enintään noin 9 "M":n luonteesta ja kiteen hydraatioasteesta riippuen. Kuten kaavassa 1 näkyy, on SiOg/AlgO^ moolisuhde 2,5+0,5. Kationi "M" voi olla monovalenttinen, divalenttinen tai trivalenttinen kationi tai tämän kaltaisten kationien seos.

10 Y-tyypin rakenteinen zeoliitti, hydratussa tai osittain hydra- tussa muodossa, voidaa esittää vastaavalla tavalla oksidimoolien pohjalta allaolevassa kaavassa 2:

Kaava 2 15 (0,9 + 0,2)M2/n0 : Al^ : wSi02 : yH20 jossa "M", "n" ja "y" ovat samoja kuin yllä ja "w" on luku välillä noin 3 ja 6. Y-tyyppirakenteisten zeoliittien moolisuhde 20 Si02/Al202 voi siis olla välillä noin 3 ja 6. Kationi "M" voi kummassakin zeoliitissa olla yksi tai usempia lukuisista kationeista, mutta koska zeoliitit valmistetaan aluksi, on kationi "M" yleensä natrium. Tyypin Y mukaisia zeoliitteja, joiden vaihdettavilla kationipaikoilla on pääasiallisesti natrium-25 kationeja, kutsutaan tämän vuoksi nimillä natriumvaihtoinen tyyppi Y tai NaY-zeoliitti. Zeoliitin valmistamiseen käytettyjen lähtöaineiden puhtaudesta riippuen läsnä voi myös olla yllä mainittuja muita kationeja, tosin epäpuhtauksina.

30 Tämän keksinnön käyttökelpoiset zeoliitit ovat yllä kuvatun kaltaisia. Valmistetun zeoliitin kationin vaihtaminen ioneihin ryhmästä IA tai IIA, esim. bariumiin tai kaliumiin tai näiden seoksiin, on kuitenkin välttämätöntä erotuksen aikaansaamiseksi.

35 Erotusprosesseissa käytettävät adsorbentit sisältävät yleensä kiteistä materiaalia, joka on jakaannutettu amorfiseen, epäorgaaniseen matriisiin tai sideaineeseen, jossa on kanavia ja li 7 89904 onkalolta, jotka mahdollistavat nesteen kulkeutumisen kiteiseen materiaaliin. Silika, alumiini, savi tai näiden seokset ovat tyypillisiä tällaisia epäorgaanisia matriisimateriaaleja. Sideaine auttaa muussa tapauksessa hienojakoisena jauheena 5 olevia kidepartikkeleita muotoutumaan tai agglomeroitumaan.

Adsorbentti voi siis olla partikkelimuodossa, kuten puristeina, aggregaatteina, tabletteina, makrokappaleina tai rakeina ja haluttuina partikkelikokoina, edullisesti välillä noin 2b0 ja 1190 mikronia (16 ja 60 meshiä, standardi US-mesh).

10 Tämän keksinnön prosessissa käyttökelpoiset syöteseokset voivat sisältää para-ksyleeniä, vähintään yhtä muuta Cg aromaattista isomeeriä, ja myös yhtä tai useampaa Cg-aromaattia epäpuhtauksina. Huomattavia määriä para-ksyleeniä ja muita Cg aromaattisia 15 isomeerejä ja Cg-aromaatteja sisältäviä seoksia saadaan yleensä reformointi- ja isomerointiprosesseista, jotka ovat hyvin tunnettuja öljynjalostus- ja petrokemian alalla. Useiden Cg-aromaattien kiehumispisteet ovat välillä 160-170°C, eikä niitä ole helppo poistaa tislaamalla vakiodesorbentista, p-dietyyli 20 bentseenistä. Nykyisessä prosessissa Cg-aromaatit poistetaan sen vuoksi yleensä tislaamalla syöte ennen adsorptioerotusvai-hetta ja sitä seuraavaa desorbenttikosketusvaihetta. Nyt on löydetty desorbentti, joka on helppo erottaa Cg-aromaateista fraktioimalla adsorptioerotusvaiheen jälkeen ja joka ei näin : : 25 ollen vaadi suurta kolonnia ja varustemäärää syötteen esikäsit- telyyn, minkä ansiosta saadaan huomattavia kustannussäästöjä.

Reformointiprosesseista saatavia syöteseoksia voidaan käyttää tässä keksinnössä. Reformointiprosessissa kiviöljysyöte saa-30 tetaan kosketukseen platinaa ja halogeenia sisältävän katalyytin kanssa sellaisella ankaruudella, että saadaan poiste, joka sisältää Cg aromaattisia isomeerejä. Reformaatti fraktioidaan yleensä Cg aromaattisten isomeerien väkevöittämiseksi Cg-frak-tioksi, joka Cg aromaattisten isomeerien lisäksi sisältää Cg 35 ei-aromaatteja ja Cg aromaatteja. Tässä keksinnössä voidaan myös käyttää syöteseoksia isomerointi- ja transalkylaatiopro-sesseista. Ksyleeniseokset, jotka sisältävät liian vähän yhtä 8 89904 tai useampaa isomeeriä, voidaan isomeroida selaisissa olosuhteissa, että saadaan poiste, joka sisältää Cg aromaattisia isomeerejä, esim. rikastettuna p-ksyleenissä, sekä myös Cg ei-aromaatteja että Cg aromaatteja. Isomeroitujen ksyleeni-iso-5 meerien Cg aromaattipitoisuus voi olla jopa 1-2 tilavuus-% isomerointiolosuhteista riippuen. C-, ja Cg aromaattiseosten transalkylaatiosta saadaan vastaavasti Cg aromaatteja sisältäviä ksyleeni-isomeerejä. Kaikissa näissä katalyyttisissä prosesseissa on käytettävä ksyleeninjakajakolonnia Cg aromaattien erot-10 tamiseksi Cg aromaateista ennen kuin tavanomaisia ksyleeninero-tusmenetelmiä voidaan soveltaa. Tämän keksinnön prosessissa voidaan siis käyttää syöteseoksia, jotka sisältävät Cg aromaatteja ja voivat myös sisältää suora- tai haaraketjuisia parafiinejä, sykloparafiineja tai olefiinisia aineita. Näiden aineiden 15 määrien tulee olla pieniä, jotta tämän prosessin tuotteet eivät kontaminoituisi aineista, joita adsorbentti ei selektiivisesti adsorboi tai erota. Yllä mainittujen kontaminoivien aineiden määrän tulee edullisesti olla alle noin 20 tilavuus-% prosessin läpi syötettävästä seoksesta.

20

Para-ksyleenin erottamiseksi syöteseoksesta, joka sisältää para-ksyleeniä, vähintään yhtä muuta Cg aromaattia ja Cg aromaatteja, seos saatetaan kosketukseen adsorbentin kanssa adsorptio-olosuhteissa ja para-ksyleeni (ja para-etyylitolueeni, 25 mikäli läsnä) adsorboituu selektiivisesti ja jää adsorbenttiin muiden komponenttien ollessa suhteellisen adsorboitumattomia ja poistuvat adsobenttipartikkelien välisistä aukoista ja adsorbentin pinnalta. Adsorbenttia, joka sisältää selektiivisemmin adsorboitunutta para-ksyleeniä kutsutaan "rikastetuksi" ad-30 sorbentiksi. Para-ksyleeni otetaan talteen rikastetusta adsor-bentista saattamalla rikas adsorbentti kosketukseen DET desor-benttiaineen kanssa desorptio-olosuhteissa.

Tässä prosessissa, jossa käytetään zeoliittiadsorbentteja ja 35 joka yleensä toimii jatkuvasti lähes vakioissa paineissa ja lämpötiloissa nestefaasin varmistamiseksi, on desorbenttina käytettävä aine valittava huolella useiden kriteereiden täyttä- li 9 89904 miseksi. Ensinnäkin, desorbenttiaineen tulee korvata adsorben-tissa oleva uutekomponentti kohtuullisilla virtausnopeuksilla ilman että se itse adsorboituu kovin voimakkaasti, jotta se ei kohtuuttomasti ehkäisisi uutekomponenttia korvaamasta desor-5 benttiainetta seuraavan adsorptiokierron aikana. Toiseksi, desorptioaineen tulee sopia yhteen kyseessä olevan adsorbentin ja kysessä olevan syöteseoksen kanssa. Tarkemmin sanottuna ne eivät saa heikentää tai tuhota adsorbentin kriittistä selektii-visyyttä uutekomponenttiin ja jalostekomponenttiin nähden tai 10 reagoida kemiallisesti syötekomponenttien kanssa. Desorbentti-aineiden tulee lisäksi olla helposti erotetavissa prosessin läpi kulkevasta syöteseoksesta. Sekä jalostekomponentit että uutekomponentit poistetaan adsorbentista yleensä desorbenttiaineen lisäyksellä ja ilman menetelmää ainakin osan desor-15 benttiainetta erottamiseksi ei uutetuotetta ja jalostetuotetta saada kovinkaan puhtaaksi eikä desorbenttiainetta voida käyttää uudelleen prosessissa. Tämän vuoksi on tutkittava, että tässä prosessissa käytettävän DET desorbentin kiehumispiste eroaa merkittävästi syöteseoksen tai minkä tahansa sen komponentin . . 20 kiehumispisteestä, ts vähintään noin 5°C:en ero, jotta ainakin osa desorbenttiaineesta voidaan erottaa uute- jalostevirtojen syötekomponenteista yksinkertaisella fraktiotislauksella, ' minkä ansiosta desorbenttiainetta voidaan käyttää uudelleen : prosessissa.

25

Lopuksi, desorbenttiaineiden tulee olla helposti saatavissa ja kohtuullisen hintaisia. Sopiva desorbentti tai sopivat desor-bentit tietyllä adsorbentilla tehtävää tiettyä erotusta varten on/ovat aina vaikeasti ennustettavissa. Tämän keksinnön edul-... 30 lisessa isotermisessä, isobaarisessa nestefaasiprosessissa, jossa erotusprosessiin syötettävä aine sisältää vähintään noin 0,1 tilavuus-% Cg aromaatteja, on voitu todeta, että dietyyli-tolueenista (yksittäiset isomeerit ja niiden seokset) koostuva —· desorbenttiaine desorboi uutteen adsorbentista ja voidaan 35 erottaa Cg-sisältöisestä jalosteesta tislaamalla.

Adsorptio-olosuhteet käsittävät lämpötila-alueen noin 20-250°C, 10 89904 edullisesti noin 60-200°C, ja riittävän paineen nestefaasin ylläpitämiseksi, mikä voi vaihdella ilmanpaineesta 4140 kPa:iin. Desorptio-olosuhteet vastaavat adsorption lämpötila- ja paine-olosuhteita .

5

Dynaamista testauslaitetta käytetään eri adsorbenttien ja desorbenttiaineiden testaamiseen tiettyyn syöteseokseen nähden adsorbentin adsorptiokapasiteettiominaisuuksien ja vaihtonope-uden mittaamiseksi. Laite koostuu kierukkamaisesta adsorbent- 3 10 tikammiosta, jonka tilavuus on noin 70 cm ja jonka kummallakin puolella on tulo- ja poistoaukko. Kammion lämpötilaa valvotaan ja paineenvalvontalaitteita käytetään kammmion paineen pitämiseksi ennalta määrätyssä vakiopaineessa. Kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia laitteita, kuten refraktometrejä, polarimetrejä. 15 kromatografeja ym., voidaan kytkeä kammion poistoaukkolinjaan ja käyttää adsorbenttikammiosta poistuvan virran analysoimiseen "käytön aikana".

Pulssitestiä, joka suoritetaan tällä laitteella ja yleisen 20 menettelytavan mukaan, käytetään haluttujen arvojen, esim.

selektiivisyyksien, määrittämiseen eri adsorbenttijärjestelmil-le. Adsorbentti täytetään tasapainoon tietyllä desorbentilla johtamalla desorbenttiaine adsorbenttikammion läpi. Sopivan ajan kuluttua ruiskutetaan usean minuutin ajan pulssi syötettä, 25 joka sisältää tunnetut pitoisuudet merkkiainetta ja tiettyä uutekomponenttia tai jalostekomponenttia tai kumpaakin, kaikki liuotettuna desorbenttiaineeseen. Desorbenttivirtaa jatketaan ja merkkiaine ja uute- ja jalostekomponentit eluoituvat kuten neste-kiinteäainekromatografisessa menettelyssä. Poiste voidaan 30 analysoiaa poisteeseen kytketyn kromatografilaitteiston avulla, jolloin eri komponentit voidaan todeta kromatografikäyrän huippuina. Poistenäytteet voidaan vaihtoehtoisesti koota jaksoittain ja analysoida myöhemmin erikseen kaasukromatografilla.

35 Testistä saatujen tietojen mukaan adsorbentin toimintakyky voidaan määrittää huokosti Lavuuden, uute- tai j a I ostekomponcait. i n retentiotilavuuden suhteen, ja uutekomponentin desorptionopeu- i, 11 89904 tena adsorbentista sekä selektiivisyytenä. Huokostilavuudella tarkoitetaan adsorbentin selektiivitöntä tilavuutta, joka ilmaistaan desorbenttimääränä, joka pumpataan jakson aikana lähtövirrasta merkkiaineen verhokäyrähuipun keskikohtaan las-5 kettuna. Uute- tai jalostekomponentin nettoretentiotilavuu- della voidaan kuvata uute- tai jalostekomponentin verhokäyrähuipun keskikohdan (bruttoretentiotilavuus) ja merkkiaineen verhokäyrän keskikohdan (huokostilavuus) tai jonkin muun vertai-lupisteen välisenä etäisyytenä. Tämä ilmaistaan verhokäyrä-10 huippujen välistä etäisyyttä vastaavana aikavälinä pumpattavan desorbenttiaineen kuutiosenttimetritilavuutena. Uutekomponentin vaihto- tai desorptionopeutta desorbenttiaineesta voidaan yleisesti kuvata verhokäyrähuippujen leveydellä puoli-intensiteetillä. Mitä pienempi huipun leveys, sitä suurempi desorp-15 tionopeus. Desorptionopeutta voidaan myös kuvata merkkiaineen verhokäyrähuipun keskikohdan ja juuri desorboituneen uutekomponentin häviämisen välisenä etäisyytenä. Tämä etäisyys vastaa jälleen tällä aikavälillä pumpatun desorbenttiaineen tilavuutta. Selektiivisyys,β , määritetään voimakkaammin adsorboituneen 20 komponentin ja kunkin muun komponentin välisinä nettoretentio-tilavuussuhteina.

/-j Seuraavissa esimerkeissä kuvataan tämän keksinnön prosessia.

Tarkoituksena ei kuitenkaan ole rajata liitettyjä patentti-25 vaatimuksia.

Esimerkki 1 Tässä kokeessa tehtiin pulssitesti yllä kuvatun mukaisella laitteistolla tarkoituksena arvioida tämän keksinnön kykyä 30 erottaa para-ksyleeni (k.p. 138°C) muista ksyleeni-isomeereistä ja etyylibentseenistä (kp. 136-145°C) ja Cg aromaateista. Adsorbenttina käytettiin Y fajasiittia, joka oli vaihdettu kaliumilla ja kuivattu 400-450°C: ssa ja jonka lisäksi käytettiin 15 paino-% amorfista savisideainetta.

35 - · Kussakin pulssitestissä ylläpidettiin kolonnin lämpötilana : 150°C ja paineena 1240 kPa, jotta prosessi toimisi nestefaasis- 12 39904 sa. Kolonnin poistevirtaan kytkettiin kaasukromatografinen analysointilaitteisto, jonka tehtävänä oli määrittää poiste- materiaalin koostumus tietyin aikavälein. Kussakin testissä 3 3 käytettiin 5 cm syöteseosta, joka sisälsi 0,45 cm kutakin 5 ksyleeni-isomeeriä ja etyylibentseeniä ja kutakin seuraavaa Cg aromaattia: kumeenia, n-propyylibentseeniä, p-etyylitolueenia, mesityleeniä, 1,2,4-trimetyylibentseeniä ja 1,2,3-trimetyyli- 3 bentseeniä. Tavallista nonaania (0,45 cm ) käytettiin merkki- 3 aineena ja 4,95 cm desorbenttiainetta lisättin syötteeseen.

10 Desorbenttiaine sisälsi 30 tilavuus-% dietyylitolueeni-(DET) isomeeriseosta, jonka jäännöksenä oli n-C^ parafiini. Desorben-tin DET-isomeerijakautuma oli seoksen A mukainen, taulukko 1.

Taulukko 1 15

A B

3,5-DET: 47,7 18,6 3.4- DET: vähän vähän 2.4- DET: 2,5 1,6 20 2,3-DET: 7,4 7,3 2.5- DET: 18,6 41,9 2.6- DET: 23,8 30,6

Koeolosuhteet olivat seuraavat: Desorbenttiainetta syötettiin 3 25 jatkuvasti nopeudella noin 1,2 cm minuutissa. Desorbenttivirta katkaistiin sopivan jakson kuluttua ja syöteseosta syötettiin 4,2 minuutin ajan. Desorbenttivirran syöttöä adsorbenttikolon-niin jatkettiin jälleen, kunnes kaikki syötearomaatit oli eluoitu kolonnista, mikä määritettin adsorptiokolonnista läh-30 tevän poistemateriaalin kaasukromatografianalyysillä.

Taulukossa 2 esitetyt testitulokset ja kuviossa 1 näkyvä kromatografinen käyrä kuvaavat keksintöä. Taulukossa on annettu kunkin syötekomponentin bruttoretentiotilavuus (GRV) ja 35 nettoretentiotilavuus (NRV) ja β kullekin komponentille vertailuaineeseen, p-ksyleeniin, nähden.

13 Ö 9 9 O 4

Taulukko 2

Kuvio 1 Brutto- Netto-

Viite- ret.- ret.- Selekt. Kiehumis- 5 nro tilavuus tilavuus piste

Komponentti_(ml)_(ml)_(beta) — oC

n-nonaani 1 46,9 0,0 0,00 (merkkiaine) etyyli- 10 bentseeni 8 73,8 26,9 1,86 136 p-ksyleeni 10 97,0 50,1 1,00 (vert.) 138 kumeeni 9 72,5 25,6 1,96 153 o-ksyleeni 4 59,0 12,1 4,14 144 n-propyyli- 15 bentseeni 7 66,9 20,0 2,50 159 p-etyyli- tolueeni 11 128,8 81,9 0,61 162 mesityleeni 2 53,4 6,5 7,69 163 1,2,4-trimetyyli- 20 bentseeni 6 66,8 19,8 2,52 168 1,2,3-trimetyyli- bentseeni 5 61,4 14,5 3,45 175 : m-ksyleeni 3 57,3 10,3 4,84 139 ’ 25 - - Esimerkki 2 ..." Toinen pulssitesti suoritettiin samoissa olosuhteissa ja samalla . syöteseoksella kuin esimerkissä 1 mutta sillä erolla, että desorbenttina käytettiin 100% dietyylitolueenia isomeeri-30 jakautumalla B (taulukko 1) ja adsorbenttina oli BaX.

Testin tulokset on esitetty taulukossa 3 ja kuviossa 2.

14 39904

Taulukko 3

Kuvio 2 Brutto- Netto-

Viite- ret.- ret.- Selektiivisyys 5 nro tilavuus tilavuus

Komponentti_(ml)_(ml)_(beta)_ n-nonaani 1 41,3 0,0 0,00 etyyli- 10 bentseeni 8 56,7 15,4 1,52 p-ksyleeni 10 64,6 23,3 1,00 kumeeni 9 58,3 17,0 1,37 o-ksyleeni 4 48,5 7,2 3,25 n-propyyli- 15 bentseeni 7 50,4 9,1 2,56 p-etyyli- tolueeni 11 69,0 27,7 0,84 mesityleeni 2 44,0 2,6 8,80 1,2,4-trimetyyli- 20 bentseeni 6 47,9 6,6 3,53 1,2,3-trimetyyli- bentseeni 5 46,8 5,4 4,28 m-ksyleeni 3 47,9 6,6 3,53 I;

Claims (7)

15 b 9 9 O 4

1. Prosessi p-ksyleenin erottamiseksi seoksesta, joka sisältää p-ksyleeniä ja ainakin yhtä muuta ksyleeni-isomeeriä, 5 tunnettu siitä, että mainittu seos saatetaan kosketukseen adsorbentin kanssa, joka käsittää kiteisen alumiinisilikaa-tin, jonka vaihdettavat kationipaikat sisältävät ryhmän IA tai IIA metalli-ionin, adsorptio-olosuhteissa mainitun p-ksyleenin adsorboimiseksi selektiivisesti mainittuun adsor-10 benttiin ja sellaisen jalostevirran tuottamiseksi, joka sisältää vähemmän voimakkaasti adsorboitunutta toista ksylee-ni-isomeeriä, minkä jälkeen saatu p-ksyleeniä sisältävä adsorbent ti saatetaan kosketukseen desorbentin kanssa, joka sisältää dietyylitolueenia, desorptio-olosuhteissa p-ksylee-15 nin poistamiseksi uutevirtana mainitusta adsorbentista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että adsorbentti valitaan X- ja Y-tyyppisistä zeolii-teista koostuvasta ryhmästä. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että mainittu seos sisältää C9-aromaattisia hiilivetyjä.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen prosessi, tunnettu sii- -.25 tä, että mainittu zeoliitti vaihdetaan kaliumilla tai bariumilla tai näiden seoksella.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että mainittu desorbentti valitaan ryhmästä, johon si- ‘-‘30 sältyy 2,3-dietyylitolueeni; 2,5-dietyylitolueeni; 2,6-di-etyylitolueeni; 3,4-dietyylitolueeni; 3,5-dietyylitolueeni : V ja kahden tai useamman näiden aineiden seokset.

6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen proses- ‘:!35 si, tunnettu siitä, että prosessi toteutetaan simuloidussa " liikkuvakerrosjärjestelmässä, jossa käytetään vastavirtaa. 16 <19904

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että prosessi toteutetaan sykkivässä eräjärjestelmässä, jossa käytetään myötävirtaa. 5