FR2930549A1 - Lit mobile simule reactif pour la production de paraxylene - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de production de paraxylène à haute pureté par couplage d'une étape d'adsorption sélective de paraxylène et d'une étape d'isomérisation des xylènes à partir d'un mélange de C8 aromatiques, pouvant contenir de l'éthylbenzène.

Description

Domaine de l'invention : L'invention concerne un procédé de production de paraxylène à haut niveau de pureté à partir d'un mélange de composés en C8 aromatiques, pouvant notamment contenir de l'éthylbenzène, par couplage d'une étape d'adsorption et d'une étape de réaction réalisées dans la même unité en lit mobile simulé. Examen de l'art antérieur : L'intégration de différentes fonctionnalités à l'intérieur d'une seule unité est un moyen permettant d'intensifier les procédés. Cette intégration peut par exemple être réalisée en combinant une réaction avec une séparation simultanée des produits et des réactifs. De tels procédés, appelés séparations réactives, sont maintenant relativement courants. Parmi les exemples les plus importants de séparation réactive, on trouve les procédés de distillation réactive, d'absorption réactive, d'adsorption réactive ou d'extraction réactive. Dans une séparation réactive, la réaction et la séparation peuvent, par exemple, avoir lieu dans une même zone d'une unité ; la conversion des réactifs en produits et la séparation des produits se faisant de manière simultanée. Un procédé de séparation réactive nécessite souvent des équipements de plus petite taille et moins coûteux qu'une boucle d'enchaînement de procédé de séparation et de conversion classiques avec recyclage des réactifs non convertis, pour réaliser une conversion complète des réactifs. Un tel procédé est généralement nettement plus efficace sur le plan énergétique qu'un procédé non intégré. L'intégration d'une réaction équilibrée conduisant à un ou plusieurs produits (par ex. A a B ou A(+B) q C+D), catalysée par un catalyseur hétérogène, au sein d'une unité de séparation par adsorption en lit mobile simulée est bien connue de l'art antérieur. Ganetsos et al. (1993, Preparative and Production Scale Chromatography, P.E., Eds., Marcel Dekker Inc.) et Kulprathipanja (2002, Reactive separation processes, New York (N.Y.), Taylor & Francis, pages 115-153) fournissent de nombreux détails sur le principe du lit mobile simulé réactif suivant le type de réaction mise en jeu, et sur le type d'outils expérimentaux permettant d'étudier cette mise en oeuvre.

Dans le cas d'une réaction de type A(+B) q C+D donnant deux produits séparés par adsorption, on peut par exemple mentionner l'article publié par Lode et al. (2001, Chem. Eng. Sci., vol. 56, pages 269-291) qui montre la mise en oeuvre d'un lit mobile simulé à l'échelle du laboratoire appliqué à l'estérification d'acide acétique et de méthanol pour produire de l'acétate de méthyle. Dans ce cas particulier, catalyseur et adsorbant sont mélangés dans les colonnes de l'unité. Baur et Krishna (2005, Chem. Eng. Journal, vol. 109, pages 107-113) ainsi que Ray et Carr (1995, Chem. Eng. Sci., vol. 50, pages 2195-2202 & 1995, Chem. Eng. Sci., vol. 50, pages 3033-3041) proposent une autre mise en oeuvre du lit mobile simulé réactif appliquée aux réactions A q B, présentant deux zones dans lesquelles adsorbant et catalyseurs sont mélangés. Ce type de mise en oeuvre n'est applicable qu'aux réactions présentant un équilibre largement en faveur de la formation du produit B. Dans le cas le cas d'une réaction de type A C=:). B, on peut citer les articles publiés par Hashimoto et al. (1983, Biotechnology and Bioengineering, vol. 25, pages 2371-2393) et Zhang et al. (2007, Biochemical Engineering Journal, vol. 35, pages 341-351) qui ont appliqué un lit mobile simulé réactif à l'isomérisation du glucose en fructose. Dans ce cas particulier, la réaction doit être localisée au sein d'une partie du volume de l'unité, afin d'éviter qu'il y ait réaction à l'endroit où l'on souhaite récupérer avec une haute pureté le produit recherché (fructose). C'est pourquoi catalyseur et adsorbant sont placés dans des colonnes distinctes. Alors que Hashimoto et al. proposent de placer les lits de catalyseurs en série avec les lits d'adsorbant dans une zone particulière du lit mobile simulé, Zhang et al. proposent de placer les lits de catalyseur en parallèle à certains lits d'adsorbant en une zone particulière du lit mobile simulé. Notons de plus que dans les articles publiés par Minceva et al. (2007, Chemical Engineering Journal, sous presse) et par Wolff et Leinekugel-le-Cocq (2007, 11 e congrès de la Société Française de Génie des Procédés), le principe du lit mobile simulé réactif est étendu à la production du paraxylène par couplage de la réaction d'isomérisation des xylènes avec la séparation du paraxylène par adsorption. Notons que dans ces deux cas, seules des charges dépourvues d'éthylbenzène sont considérées. Si dans l'article de Minceva et al. la nature du désorbant n'est pas précisée, dans Wolff et Leinekugel-le-Coca, il est expliqué que l'usage du toluène est préconisé, de préférence au paradiéthylbenzène qui risque de s'isomériser au même titre que les xylènes. Dans l'article de Minceva, il est question de zéolithe de type Y ou X échangée au baryum ou au potassium.

L'art antérieur tel que représenté par Minceva et al. est limité aux charges dépourvues d'éthylbenzène. En présence d'éthylbenzène dans la charge, le procédé décrit dans l'article de Minceva et al. ne permet pas de produire du paraxylène à haute pureté. Dans cet article, pour traiter une charge contenant de l'éthylbenzène, les auteurs préconisent de changer de catalyseur et d'utiliser un catalyseur bi- fonctionnel acide / métal noble, et d'injecter de l'hydrogène pour isomériser l'éthylbenzène en xylène. L'isomérisation se fait alors en phase gaz, et le couplage des étapes d'adsorption sélective du paraxylène et d'isomérisation des xylènes dans une seule unité n'est alors plus possible, car la réaction est opérée en phase gaz et la séparation en phase liquide.

L'objet de la présente invention est de remédier aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un procédé en lit mobile simulé réactif opérant en phase liquide permettant de produire du paraxylène à haute pureté à partir d'un mélange de composés en C8 aromatiques, et notamment pour les charges riches en éthylbenzène.

Par ailleurs, l'art antérieur enseigne que les adsorbants constitués de zéolites X ou Y échangées au moyen d'ions tels que le baryum, le potassium ou le strontium, seuls ou en mélange, sont efficaces pour adsorber sélectivement le paraxylène dans un mélange d'hydrocarbures aromatiques. Les brevets US 3,558,730/ US 3,558,732/ US 3,626,020/ et US 3,663,638 montrent que des adsorbants comprenant des aluminosilicates échangés par du baryum et du potassium ou par du baryum seul (comme dans US 3,960,774) séparent efficacement le paraxylène d'un mélange d'isomères aromatiques à 8 atomes de carbone (C8). Ces adsorbants sont utilisés comme agents d'adsorption dans les procédés en 30 phase liquide, de préférence de type contre-courant simulé, similaires à ceux décrits dans US 2,985,589, qui s'appliquent entre autres aux coupes de C8 aromatiques.

Les zéolites qu'on rencontre dans l'art antérieur pour la séparation des xylènes appartiennent au type structural de la faujasite, tout d'abord décrites dans US 2,882,244 et US 3,130,007, qui sont des silico-aluminates cristallisés possédant des cages de taille parfaitement déterminée connectées dans les trois dimensions.

US 6,884,918 préconise une faujasite X de rapport atomique Si/AI entre 1,15 et 1,5. US 6,410,815 enseigne que des adsorbants zéolitiques tels que décrits dans l'art antérieur mais pour lesquels la faujasite est à faible teneur en silice et présente un rapport atomique Si/AI proche de 1 (que l'on appelle LSX, abréviation de Low Silica X dont la traduction française est zéolite X à faible teneur en silice), peuvent également être utilisés pour la séparation du paraxylène. Dans les références listées ci-dessus, les adsorbants zéolitiques se présentent sous forme de poudre ou sous forme d'agglomérés constitués majoritairement de zéolite et jusqu'à 15 à 20% en poids de liant d'agglomération inerte. La synthèse des zéolites X ou LSX s'effectuant le plus souvent par nucléation et cristallisation de gels de silico-aluminates, on obtient des poudres dont l'emploi à l'échelle industrielle est particulièrement malaisé (pertes de charges importantes lors des manipulations). On préfère les formes agglomérées, par exemple sous forme de granulés ou de grains, qui ne présentent pas les inconvénients inhérents aux matières pulvérulentes. Ces agglomérés, qu'ils soient sous forme de plaquettes, de billes ou d'extrudés, sont en général constitués d'une poudre de zéolite, qui constitue l'élément actif (au sens de l'adsorption) et d'un liant destiné à assurer la cohésion des cristaux sous forme d'agglomérés. Une méthode de préparation de tels agglomérés est par exemple donnée dans le brevet US 6,884,918. Description sommaire de la figure : La figure 1 représente le principe de fonctionnement d'une unité en lit mobile simulé réactif pour la production de paraxylène à haute pureté. Pour cela, on prend l'exemple d'une unité comprend 12 lits d'adsorbant (notés de Cl à C12) et 2 lits de catalyseur (notés RI et R2). On a représenté schématiquement sur cette figure les 6 premières étapes d'un cycle qui en comporte 12, et on a distingué la zone notée Z3 qui contient deux lits catalytiques RI et R2.

Description sommaire de l'invention : L'invention concerne une unité de production de para xylène à haute pureté à partir d'un mélange de xylènes pouvant contenir de l'ethylbenzène jusqu'à une teneur de 20 % dans ledit mélange.

L'unité fonctionne en lit mobile simulé réactif et peut se définir de manière générale comme comportant n lits d'adsorption fonctionnant en série, et p lits catalytiques interconnectés à certains lits d'adsorption, l'unité étant alimentée par la charge (C) et un désorbant (S) et produisant un extrait (E) et au moins un raffinat (R), le solide adsorbant remplissant les n lits d'adsorption, et le catalyseur d'isomérisation des xylènes remplissant les p lits catalytiques, l'unité étant caractérisée en ce que le désorbant est le toluène et le solide adsorbant est un solide zéolitique aggloméré à base de cristaux de zéolite LSX de rapport atomique Si/AI tel que 0,95 s Si/AI <_ 1,15 et de préférence de rapport atomique Si/AI = 1,00 0,05, dont au moins 90% des sites cationiques échangeables sont occupés soit par des ions baryum seuls, soit par des ions baryum et des ions potassium, les lits catalytiques étant répartis entre le point d'introduction de la charge (C) et le point d'introduction du désorbant (S), et préférentiellement entre le point d'introduction de la charge (C) et le point de soutirage du raffinat le plus proche du point d'introduction du désorbant (S), et les p lits catalytiques fonctionnant en série dans le sens de l'écoulement principal. Dans un cas particulier, l'unité selon l'invention est divisée en 4 zones définies de la manière suivante: Zone 1 : comprise entre l'injection du désorbant et le soutirage de l'extrait, Zone 2 : comprise entre le soutirage de l'extrait et l'injection de la charge, Zone 3 : comprise entre l'injection de la charge et le soutirage du raffinat, Zone 4 : comprise entre le soutirage du raffinat et l'injection du désorbant, La totalité des lits catalytiques est alors répartie entre les zones 3 et 4, et préférentiellement entièrement situés dans la zone 3. Généralement la zone 1 contient de 1 à 6 lits, la zone 2 contient de 3 à 10 lits, la 30 zone 3 contient de 2 à 9 lits, et la zone 4 contient de 1 à 5 lits.

L'invention concerne également un procédé de production de paraxylène à haute pureté faisant appel à l'unité selon la présente invention, les conditions opératoires du procédé étant définies par les pages suivantes: la température des lits d'adsorption est comprise entre 120°C et 260°C, de 5 préférence entre 180°C et 240°C, et de manière encore préférée entre 200°C et 220°C, la pression des lits d'adsorption est comprise entre la pression de bulle du toluène à la température opératoire et 4 MPa. Selon une caractéristique de la présente invention, l'unité de production de 10 paraxylène à haute pureté fonctionnant en lit mobile simulé réactif comprend un nombre de lits catalytiques compris entre 1 et 13, et préférentiellement compris entre 2 et le nombre de lits d'adsorption de la zone 3 diminué de un. Exposé détaillé de l'invention L'invention concerne un procédé de production de paraxylène à haute pureté par 15 couplage d'une étape d'adsorption sélective du paraxylène et d'une étape de réaction d'isomérisation des xylènes à partir d'un mélange de composés en C8 aromatiques, et notamment de mélanges contenant de l'éthylbenzène. L'invention est caractérisée par l'utilisation du toluène comme désorbant, et par l'utilisation d'un solide adsorbant zéolithique aggloméré à base de cristaux de zéolite LSX de rapport 20 atomique Si/AI tel que 0,95 <_ Si/AI <_ 1,15 et de préférence de rapport atomique Si/AI = 1,00 0,05, dont au moins 90% des sites cationiques échangeables sont occupés soit par des ions baryum seuls, soit par des ions baryum et des ions potassium. Afin de bien comprendre les différentes étapes d'un cycle et la notion de zones, on 25 précise dans un premier temps la nomenclature employée. L'abréviation LMS signifie lit mobile simulé, et LMSR signifie lit mobile simulé réactif. De manière générale, une colonne d'adsorption (appelée aussi adsorbeur) fonctionnant en LMS est composée de plusieurs lits d'adsorption, chaque lit étant délimité par un point d'injection et un point de soutirage, sachant que ces points 30 d'injection et de soutirage ne sont utilisés qu'à certains moments du cycle. La charge et le désorbant sont injectés en deux points distincts de l'adsorbeur.

Le raffinat et l'extrait sont soutirés en deux points distincts de l'adsorbeur, eux même distincts des deux points d'injection. On appelle zone un ensemble de lits consécutifs délimité à une de ses extrémités par un point d'injection ou de soutirage, et à l'autre extrémité par, respectivement, un point de soutirage ou d'injection.

A tout moment l'adsorbeur est donc parcouru par au moins quatre flux, deux flux d'entrée distincts, généralement la charge (C) et le désorbant (S), et deux flux de sortie distincts, l'extrait (E) et le raffinat (R). Dans certains cas, il peut exister plusieurs injections de désorbant ou de charge et /ou plusieurs soutirages d'extrait ou de raffinat. Dans la suite de la description, pour des raisons de clarté, on considère seulernent une unité comportant deux points d'injection, l'un pour la charge, l'autre pour le désorbant, et deux points de soutirage, l'un pour l'extrait, l'autre pour le raffinat, Une telle unité comporte donc quatre zones. La figure 1 jointe est une représentation schématique d'une unité en LMSR comportant 12 lits d'adsorption notés Cl à C12, et 2 lits réactifs notés R1 et R2.

Un cycle de LMSR se définit à partir d'une position initiale des points d'injection et de soutirage, et correspond au déplacement coordonné de ces points au long de l'adsorbeur, de lit en lit jusqu'à retrouver la position initiale. Une étape du cycle est définie par un déplacement élémentaire d'un lit des points d'injection et de soutirage le long de l'adsorbeur.

Un cycle comporte donc un nombre fini d'étapes, correspondant au nombre total de lits de l'adsorbeur. On subdivise généralement l'adsorbeur en zones. Ces zones sont définies de la manière suivante : Zone 1 :zone de l'adsorbeur située entre l'injection du désorbant et le soutirage de 25 l'extrait ; Zone 2 : zone de l'adsorbeur située entre le soutirage de l'extrait et l'injection de la charge ; Zone 3 : zone de l'adsorbeur située entre l'injection de la charge et le soutirage du raffinat ; 30 Zone 4 : zone de l'adsorbeur située entre le soutirage du raffinat et l'injection du désorbant.

Une unité LMSR selon l'invention comprend en plus des lits d'adsorption un ou plusieurs lits de catalyseurs qui sont positionnés, à l'aide d'un jeu de vannes adéquates, en série ou en parallèle des lits d'adsorbants situés en zone 3, ou en zone 4, ou répartis dans les zones 3 et 4.

Préférentiellement tous les lits catalytiques sont positionnés en zone 3. Sur la figure 1 jointe, on a placé à titre illustratif les deux lits catalytiques R1 et R2 dans la zone 3 située entre le point d'injection de la charge (C) et le point de soutirage du raffinat (R). Cette zone 3 se déplace au cours du cycle, et on peut suivre son déplacement d'un incrément égal à un lit d'adsorption sur la figure 1 qui reproduit les différentes positions de la zone 3 et des autres zones qui s'en déduisent, au cours d'un cycle complet du procédé. A tout moment du cycle la position relative des différentes zones est maintenue identique. Il s'agit là de la description d'un LMSR fonctionnant avec 4 zones, mais on peut envisager des unités fonctionnant avec un nombre plus grand de zones, en liaison 15 avec la multiplication des points d'injection ou de soutirage. Dans ce cas, les lits de catalyseurs sont tous, positionnés entre le point d'injection de charge et le point d'injection de désorbant, dans le sens de l'écoulement, et préférentiellement entre le point d'injection de charge et le point de soutirage du raffinat le plus proche du point d'injection de désorbant. En effet, lorsque l'unité 20 comporte plus de 4 zones, cette situation correspond généralement à l'existence d'un second raffinat dont l'extraction est située entre l'injection du desorbant et l'extraction de l'extrait. On peut donc distinguer le premier et le second raffinat par leur distance respective par rapport au point d'injection du désorbant. Lorsque l'unité en LMSR ne comporte qu'un seul raffinat, l'expression "raffinat le 25 plus proche du point d'injection du désorbant", désigne le raffinat en question. De manière générale, un lit catalytique est intercalé entre deux lits d'adsorbants successifs tels que n et n+1, c'est à dire que le flux sortant du lit d'adsorption n alimente au moins en partie le lit catalytique p, et que l'effluent sortant du lit catalytique p alimente au moins en partie le lit d'adsorption n+1. 30 Dans une variante du procédé selon l'invention, il peut se faire que pour certains lits catalytiques, la réinjection de l'effluent du lit catalytique considéré se fasse au moins en partie, soit vers le lit d'adsorption n, soit vers le lit d'adsorption n+2. L'expression "au moins en partie" signifie que l'intégralité du flux peut être concernée, ou seulement une partie, l'autre partie suivant alors une autre réinjection parmi les différentes réinjections possibles. A titre d'exemple nullement limitatif, on peut avoir un fonctionnement de l'unité en LMSR selon l'invention dans lequel une partie du flux sortant du lit d'adsorption n est introduite dans le lit catalytique p, l'autre partie du flux entrant dans le lit d'adsorption n+1 et l'effluent du lit catalytique p est pour une première partie dirigé vers le lit d'adsorption n+1, pour une seconde partie dirigé vers le lit d'adsorption n+2, et pour une troisième partie dirigé vers el lit d'adsorption n.

De manière préférée, le lit catalytique p fonctionne en série par rapport aux lits d'adsorption n et n+1, c'est à dire que le flux sortant du lit d'adsorption n alimente le lit catalytique p, et que l'effluent du lit catalytique p alimente le lit d'adsorption n+1. L'adsorbant utilisé dans l'adsorbeur est un adsorbant zéolitique aggloméré à base de cristaux de zéolite LSX de rapport atomique Si/AI tel que 0,95 Si/AI 1,15 et de préférence de rapport atomique Si/AI = 1,00 0,05, dont au moins 90% des sites cationiques échangeables sont occupés soit par des ions baryum seuls, soit par des ions baryum et des ions potassium. Dans le cadre de la présente invention, le désorbant est le toluène. Le rapport volumique du désorbant sur la charge est compris entre 1,0 et 10 et de 20 préférence compris entre 4,5 et 6,8. L'unité en lit mobile simulé réactif est opérée à une température comprise entre 120°C et 260°C, de préférence entre 180°C et 240°C, et de manière encore préférée entre 200°C et 220°C, et sous une pression comprise entre la pression de bulle du toluène à la température opératoire et 4 MPa. (MPa symbolise le méga 25 pascal, soit 106 Pascal) La zone catalytique d'isomérisation travaille de préférence en phase liquide et est opérée dans les conditions suivantes : - Température inférieure à 350°C, de préférence comprise entre 180°C et 300°C, - Pression inférieure à 4 MPa , de préférence comprise entre 2 et 3 MPa, 30 - Débit massique horaire (P.P.H.) inférieure à 20 heure-1, de préférence comprise entre 2 et 10 heure-1, - Catalyseur contenant une zéolithe de type 2_SM-5.

Tous les catalyseurs susceptibles d'isomériser les hydrocarbures à 8 atomes de carbone conviennent pour la zone catalytique d'isomérisation de la présente invention. De préférence, on utilise un catalyseur contenant une zéolithe acide, par exemple de type structural MFI, MOR, MAZ, FAU et/ou EUO. De manière encore plus préférée, on utilise un catalyseur contenant une zéolithe de type ZSM-5. Exemples: L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples suivants qui illustrent l'invention sans en limiter la portée. L'exemple 1 est représentatif de l'art antérieur dans lequel on considère la séparation d'un mélange de C8 aromatiques dépourvu d'éthylbenzène à l'aide d'un dispositif LMSR avec le toluène comme désorbant et un solide adsorbant de type BaX (zéolithe X échangée au Baryum). L'exemple 2 décrit les performances d'un dispositif LMSR identique à celui de l'exemple 1, représentatif de l'art antérieur, mais dans lequel on considère cette fois-ci la séparation d'un mélange de C8 aromatiques contenant de l'éthylbenzène. L'exemple 3 est selon l'invention dans lequel on considère la séparation d'un mélange de C8 aromatiques dépourvu d'éthylbenzène à l'aide d'un dispositif LMSR avec le toluène comme désorbant et employant une zéolithe de type BaLSX comme adsorbant (zéolithe LSX échangée au Baryum). - L'exemple 4 décrit les performances d'un dispositif LMSR identique à celui de l'exemple 3, selon l'invention, mais dans lequel on considère cette fois-ci la séparation d'un mélange de C8 aromatiques contenant de l'éthylbenzène.

Exemple 1 (selon l'art antérieur) On considère la production de paraxylène à partir d'une charge aromatique à 8 atomes de carbone dépourvu d'éthylbenzène sur un dispositif LMSR équipé de 24 lits d'adsorbant contenant une zéolithe de type BaX ( zéolithe X échangée au Baryum), de 6 lits de catalyseurs contenant une zéolithe HZSM-5 et positionnés en série entre 2 lits d'adsorbant situés en zone 3, et utilisant le toluène comme désorbant.

Ce dispositif LMSR comprend 24 lits d'adsorbant de longueur 1,13m et de section interne 3,5x10-4 m2, avec une injection de charge, une injection de désorbant, un soutirage d'extrait et un soutirage de raffinat. La configuration de zones est : • 5 lits d'adsorbant en zone 1 • 9 lits d'adsorbant en zone 2 ; • 7 lits d'adsorbant en zone 3 ; • 3 lits d'adsorbant en zone 4. Les lits de catalyseurs sont de longueur 2m et de section interne 3,5x10 m2. 10 La température est de 210°C, et la pression de 2,0 MPa. La charge F est composée de 21,05 % de PX, de 28 % d'OX et de 50,95 % de MX. Le temps de permutation employé est de 70,3 secondes. Les débits de liquide dans les différentes zones sont les suivants : 15 • 181,0 cm3/min en zone 1 ; • 127,0 cm3/min en zone 2 ; • 143,0 cm3/min en zone 3 ; • 94,0 cm3/min en zone 4. On obtient alors, par simulation, un rendement en xylène, défini comme la quantité 20 de PX soutiré dans l'extrait sur l'ensemble des xylènes (PX+MX+OX) injecté dans la charge, de 55,05 %. La pureté de PX dans l'extrait de 99,73 % poids.

Exemple 2 (selon l'art antérieur) On considère la production de paraxylène à partir d'une charge aromatique à 8 25 atomes de carbone contenant de l'éthylbenzène sur un dispositif LMSR équipé de 24 lits d'adsorbant contenant une zéolithe de type BaX, de 6 lits de catalyseurs contenant une zéolithe HZSM-5 et positionnés en série entre 2 lits d'adsorbant situés en zone 3, et utilisant le toluène comme désorbant.

Ce dispositif LMSR comprend 24 lits d'adsorbant de longueur 1,13m et de section interne 3,5x10-4 m2, avec une injection de charge, une injection de désorbant, un soutirage d'extrait et un soutirage de raffinat. La configuration de zones est : • 5 lits d'adsorbant en zone 1 ; • 9 lits d'adsorbant en zone 2 ; • 7 lits d'adsorbant en zone 3 ; • 3 lits d'adsorbant en zone 4. Les lits de catalyseurs sont de longueur 2m et de section interne 3,5x10-4 m2.

La température est de 210°C, et la pression de 2,0 MPa. La charge F est composée de 20% de PX, de 27% d'OX, de 48% de MX et de 5% d'EB. Le temps de permutation employé est de 70,3 secondes. Les débits de liquide dans les différentes zones sont les suivants • 181,0 cm3/min en zone 1 ; • 127,0 cm3/min en zone 2 ; • 143,0 cm3/min en zone 3 ; • 94,0 cm3/min en zone 4. On obtient alors, par simulation, un rendement en xylène, défini comme la quantité de PX soutiré dans l'extrait sur l'ensemble des xylènes (PX+MX+OX) injecté dans la charge, de 56,8 %. Le niveau de pureté de PX dans l'extrait est insuffisant puisqu'il est de 92,6 % poids et qu'un niveau de pureté d'au moins 99,7% est requis pour la commercialisation du paraxylène.

Exemple 3 (selon l'invention) On considère la production de paraxylène à partir d'une charge aromatique à 8 atomes de carbone dépourvu d'éthylbenzène sur un dispositif LMSR selon l'invention, équipé de 24 lits d'adsorbant contenant une zéolithe de type BaLSX, de 6 lits de catalyseurs contenant une zéolithe HZSM-5 et positionnés en série entre 2 lits d'adsorbant situés en zone 3, et utilisant le toluène comme désorbant.30 Ce dispositif LMSR comprend 24 lits d'adsorbant de longueur 1,13m et de section interne 3,5x104 m2, avec une injection de charge, une injection de désorbant, un soutirage d'extrait et un soutirage de raffinat. La configuration de zones est : • 5 lits d'adsorbant en zone 1 ; • 9 lits d'adsorbant en zone 2 ; • 7 lits d'adsorbant en zone 3 ; • 3 lits d'adsorbant en zone 4. Les lits de catalyseurs sont de longueur 2m et de section interne 3,5x10 m2.

La température est de 210°C, et la pression de 2,0 MPa. La charge F est composée de 21,05 % de F'X, de 28 % d'OX et de 50,95 % de MX. Le temps de permutation employé est de 70,3 secondes. Les débits de liquide dans les différentes zones sont les suivants : • 181,0 cm3/min en zone 1 ; • 127,0 cm3/min en zone 2 ; • 143,0 cm3/min en zone 3 ; • 94,0 cm3/min en zone 4. On obtient alors, par simulation, un rendement en xylène, défini comme la quantité de PX soutiré dans l'extrait sur l'ensemble des xylènes (PX+MX+OX) injecté dans la 20 charge, de 56,81 %. La pureté de PX dans l'extrait est de 99,73 % poids.

Exemple 4 (selon l'invention) On considère la production de paraxylène à partir d'une charge aromatique à 8 atomes de carbone contenant de l'éthylbenzène sur un dispositif LMSR selon 25 l'invention, équipé de 24 lits d'adsorbant contenant une zéolithe de type BaLSX, de 6 lits de catalyseurs contenant une zéolithe HZSM-5 et positionnés en série entre 2 lits d'adsorbant situés en zone 3, et utilisant le toluène comme désorbant.

Ce dispositif LMSR comprend 24 lits d'adsorbant de longueur 1,13m et de section 30 interne 3,5x104 m2, avec une injection de charge, une injection de désorbant, un soutirage d'extrait et un soutirage de raffinat. La configuration de zones est : • 5 lits d'adsorbant en zone 1 ; • 9 lits d'adsorbant en zone 2 ; • 7 lits d'adsorbant en zone 3 ; • 3 lits d'adsorbant en zone 4.

Les lits de catalyseurs sont de longueur 2m et de section interne 3,5x10 4 m2.

La température est de 210°C, et la pression de 2,0 MPa. La charge F est composée de 20% de PX, de 27% d'OX, de 48% de MX et de 5% d'EB. Le temps de permutation employé est de 70,3 secondes. Les débits de liquide 10 dans les différentes zones sont les suivants : • 181,0 cm3/min en zone 1 ; • 127,0 cm3/min en zone 2 ; • 143,0 cm3/min en zone 3 ; • 94,0 cm3/min en zone 4.

15 On obtient alors, par simulation, un rendement en xylène, défini comme la quantité de PX soutiré dans l'extrait sur l'ensemble des xylènes (PX+MX+OX) injecté dans la charge, de 56,79 %. La pureté de PX dans l'extrait de 99,74 % poids.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Unité de production de paraxylène à haute pureté fonctionnant en lit mobile simulé réactif à partir d'une charge constituée d'un mélange de composés en C8 aromatiques, comportant n lits d'adsorption approximativement identiques en série, et p lits catalytiques interconnectés à certains lits d'adsorption et fonctionnant en série selon le sens de l'écoulement principal, l'unité étant alimentée par la charge (C) et un désorbant (S) et produisant un extrait (E) et au moins un raffinat (R), le solide adsorbant remplissant les n lits d'adsorption, et le catalyseur d'isomérisation des xylènes remplissant les p lits catalytiques, l'unité étant caractérisée en ce que le désorbant est le toluène et le solide adsorbant est un solide zéolitique aggloméré à base de cristaux de zéolite LSX de rapport atomique Si/AI tel que 0,95 <_ Si/AI <_ 1,15 et de préférence de rapport atomique Si/AI = 1,00 0,05, dont au moins 90% des sites cationiques échangeables sont occupés soit par des ions baryum seuls, soit par des ions baryum et des ions potassium, les p lits catalytiques étant répartis entre le point d'introduction de la charge (C) et le point d'introduction du désorbant (S), et préférentiellement entre le point d'introduction de la charge (C) et le point de soutirage du raffinat le plus proche du point d'introduction du désorbant (S).
2. 2. Unité de production de paraxylène à haute pureté fonctionnant en lit mobile simulé réactif selon la revendication 1, dans laquelle l'unité comporte 4 zones définies de la manière suivante: Zone 1 : comprise entre l'injection du désorbant et le soutirage de l'extrait, Zone 2 : comprise entre le soutirage de l'extrait et l'injection de la charge, Zone 3 : comprise entre l'injection de la charge et le soutirage du raffinat, Zone 4 : comprise entre le soutirage du raffinat et l'injection du désorbant, la totalité des lits catalytiques étant placée dans la zone
3. 3. 3. Unité de production de paraxylène à haute pureté fonctionnant en lit mobile simulé réactif selon l'une quelconque des revendications là 2, dans laquelle un lit catalytique p est alimenté par l'effluent d'un lit d'adsorption n, et l'effluent du lit catalytique p est réintroduit dans le lit d'adsorption n+1.
4. 4. Unité de production de paraxylène à haute pureté fonctionnant en lit mobile simulé réactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la zone 1 contient de 1 à 6 lits d'adsorbant, la zone 2 contient de 3 à 10 lits d'adsorbant, la zone 3 contient de 2 à 9 lits d'adsorbant, et la zone 4 contient de 1 à 5 lits d'adsorbant.
5. 5. Unité de production de paraxylène à haute pureté fonctionnant en lit mobile simulé réactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le nombre de lits catalytiques est compris entre 1 et 13, et préférentiellement compris entre 2 et le nombre de lits d'adsorption de la zone 3 diminué de un.
6. 6. Unité de production de paraxylène à haute pureté fonctionnant en lit mobile simulé réactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le catalyseur utilisé pour les lits catalytiques contient une zéolithe acide de type structural choisi dans le groupe formé par:MFI, MOR, MAZ, FAU et/ou EUO.
7. 7. Unité de production de paraxylène à haute pureté fonctionnant en lit mobile simulé réactif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le catalyseur contient une zéolithe de type ZSM5.
8. 8. Procédé de production de paraxylène à haute pureté à partir d'une charge aromatique en C8 faisant appel à l'unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le rapport volumique du désorbant sur la charge est compris entre 1,0 et 10, et de préférence compris entre 4,5 et 6,8. 25
9. 9. Procédé de production de paraxylène à haute pureté à partir d'une charge aromatique en C8 faisant appel à l'unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la température des lits d'adsorption est comprise entre 120°C et 260°C, de préférence entre 180°C et 240°C, et de manière encore préférée entre 30 200°C et 220°C, et la pression est comprise entre la pression de bulle du toluène à la température opératoire et 4 MPa.20
10. 10. Procédé de production de paraxylène à haute pureté à partir d'une charge aromatique en C8 faisant appel à l'unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les zones catalytiques travaillent dans les conditions suivantes: - Température inférieure à 350°C, de préférence comprise entre 180°C et 300°C, - Pression inférieure à 4 MPa , de préférence comprise entre 2 et 3 MPa, - Débit massique horaire (P.P.H.) inférieure à 20 heure-1, de préférence comprise entre 2 et 10 heure-1.
11. 11. Procédé de production de paraxylène à haute pureté à partir d'une charge 10 aromatique en C8 faisant appel à l'unité selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la charge à traiter contient jusqu'à 20 % d'éthylbenzène.