FR3116443A1 - Procédé et dispositif de production de paraxylene en lit mobile simulé réactif avec lignes de court-circuit reactives - Google Patents
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Abstract
Procédé et dispositif de production de paraxylène en lit mobile simulé réactif dans lesquels on alimente en une charge et un désorbant d’une colonne de séparation et on soutire un raffinat et un extrait de ladite colonne de séparation, dans lesquels la charge comprend du paraxylène et au moins un composé choisi parmi le groupe consistant en de l’orthoxylène et du métaxylène, dans lesquels la colonne de séparation comprend une pluralité de lits d'un solide adsorbant interconnectés en boucle fermée, et divisée en 4 zones repérées par rapport aux points d'alimentation et de soutirage, et dans lesquels on isomérise des xylènes dans un lit catalytique (C) placé dans des lignes de dérivation externes (Li/i+1) situées en parallèle des lits d’adsorbant (Ai). Figure 1 à publier
Description
La présente invention se rapporte au domaine de la séparation du paraxylène au sein des autres isomères en C8 aromatiques et concerne un procédé et un dispositif de séparation réactive en lit mobile simulé pour la production de paraxylène.
Pour réaliser la séparation du paraxylène, on utilise une famille de procédés, et de dispositifs associés, connus sous le nom de procédés de séparation en Lit Mobile Simulé (LMS ou SMB pour« Simulated Moving Bed »selon la terminologie anglo-saxonne), ou de séparation en contre-courant simulé, auquel on ajoute une fonction réactive, permettant de produire le paraxylène avec un rendement amélioré par rapport à une séparation seule.
L'intégration d'une réaction équilibrée conduisant à un ou plusieurs produits (par ex. A ↔ B ou A(+B) ↔ 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, G. Ganetsos & P.E. Barker Eds., Marcel Dekker Inc.) et Kulprathipanja (2002, Reactive separation processes, New York (N.Y.), Taylor & Francis, pages 115-153) fournissent de nombreuses informations sur le principe du lit mobile simulé réactif, sur la mise en œuvre générale de réaction – séparation en 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 œuvre.
Dans le cas d'une réaction de type A(+B) ↔ 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 décrit la mise en œuvre 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 de figure, catalyseur et adsorbant sont mélangés dans les colonnes de l'unité.
Le brevet US 5,744,684 illustre également un procédé d'isomérisation d'alcanes de 5 à 8 atomes de carbone par chromatographie réactive mise en œuvre en lit mobile simulé avec l'utilisation d'un catalyseur hétérogène et d'un désorbant réactif. Des documents de l'art antérieur décrivent également la mise en œuvre de procédés en lit mobile simulé réactif employant des catalyseurs en phase liquide ou solubles dans la charge pour des réactions de type A ↔ B+C, les colonnes n'étant alors remplies que de solide adsorbant. Par exemple, Ganetsos et al. étudient l'inversion du sucrose, réaction de type A ↔ B+C, en employant un catalyseur soluble dans la charge (enzyme invertase).
Plusieurs solutions de procédé en lit mobile simulé réactif sont donc présentées dans l'art antérieur pour des séparations réactives dans lesquelles la réaction est du type A ↔ B+C. Ces procédés sont cependant systématiquement basés sur la séparation des produits B et C afin d'interdire la réaction inverse de celle recherchée. Ils ne peuvent donc être appliqués aux réactions d'isomérisation de type A ↔ B ou A ↔ B ↔ C pour lesquelles l'obtention d'un isomère à haute pureté nécessite, contrairement aux cas où la réaction est du type A ↔ B+C, la présence d'au moins une zone du lit mobile simulé dans laquelle il n'y a pas de catalyseur, qu'il soit homogène ou hétérogène.
Des exemples de lit mobile simulé réactif ont également été proposés dans l'art antérieur dans le cas d'une réaction de type A ↔ B. On peut par exemple 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 la mise en œuvre du lit mobile simulé réactif à l'isomérisation du glucose en fructose, ainsi que l'article de Minceva et al. (2008, Chemical Engineering Journal, Vol. 140, numéros 1-3, pages 305-323) qui ont appliqué la mise en œuvre du lit mobile simulé réactif à l'isomérisation et séparation du paraxylène. Dans ces cas de figure, la réaction est 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 d'intérêt (fructose et paraxylène dans les références citées ci-dessus). C'est pourquoi un catalyseur hétérogène et un solide adsorbant sont placés dans des colonnes distinctes. Alors que Hashimoto et al. proposent de placer les lits de catalyseur hétérogène en série avec les lits d'adsorbant en zone 3 (i.e., entre l’entrée de la charge et la sortie du raffinat), Zhang et al. proposent de placer les lits de catalyseur hétérogène en parallèle à certains lits d'adsorbant en zone 3. Ces exemples présentent l'inconvénient de séparer les lits de catalyseurs hétérogène et d'adsorbant, et de nécessiter une mise en œuvre complexe pour la gestion des interconnections au cours du temps entre les différents lits.
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 œuvre du lit mobile simulé réactif appliquée aux réactions A ↔ B, présentant deux zones dans lesquelles adsorbant et catalyseur hétérogène sont mélangés. Ce type de mise en œuvre est très limité dans la mesure où la mise en œuvre n'est applicable qu'aux réactions présentant un équilibre largement en faveur de la formation du produit B. De plus, la pureté du produit B obtenu est faible.
Le brevet FR 2 953 733 décrit un procédé de séparation réactive en lit mobile simulé à partir d'un mélange d'isomères liés par une réaction catalytique équilibrée de type A ↔ B, utilisant un catalyseur liquide ou soluble dans le milieu liquide constitué par les réactifs et les produits le catalyseur étant confiné dans une zone délimitée par l'injection de charge et le soutirage de raffinat.
Dans le contexte précédemment décrit, un premier objet de la présente description est de surmonter les problèmes de l’art antérieur et de fournir un procédé et un dispositif de séparation réactive permettant une production améliorée en paraxylène. Un deuxième objet de la présente description est fournir un procédé et un dispositif de séparation réactive permettant de limiter un important recyclage des quantités d'isomères non désirés.
Dans le contexte précédemment décrit, selon un premier aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un procédé de production de paraxylène en lit mobile simulé réactif comprenant les étapes suivantes : alimenter en une charge et un désorbant une colonne de séparation et soutirer un raffinat et un extrait de ladite colonne de séparation, dans lequel la charge comprend du paraxylène et au moins un composé choisi parmi le groupe consistant en de l’orthoxylène et du métaxylène, et dans lequel la colonne de séparation comprend une pluralité de lits d'un solide adsorbant (Ai) interconnectés en boucle fermée, et la pluralité de lits étant divisée en 4 zones repérées par rapport aux points d'alimentation et de soutirage selon la définition suivante : la zone I de désorption du paraxylène est comprise entre l’injection du désorbant et le soutirage de l’extrait ; la zone II de désorption des isomères du paraxylène est comprise entre le soutirage de l’extrait et l’injection de la charge ; la zone III d’adsorption du paraxylène est comprise entre l’injection de la charge et le soutirage du raffinat ;et la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat et l’injection de désorbant, le procédé comprenant en outre une étape d’isomérisation des xylènes dans un lit catalytique (C) placé dans des lignes de dérivation externes (Li/i+1) situées en parallèle des lits d’adsorbant (Ai).
Avantageusement, l’étape de séparation par adsorption en lit mobile simulé est couplée à une étape de conversion du métaxylène et/ou de l’orthoxylène en paraxylène dans la colonne de séparation réactive par l'ajout d’un lit catalytique comprenant un catalyseur hétérogène placé dans des lignes de dérivation externes situées en parallèle des lits d’adsorbant.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique (C) comprend un catalyseur hétérogène et est opéré à au moins une des conditions opératoires suivantes : une température comprise entre 190 et 280°C, une pression comprise entre 1 et 10 MPa et une vitesse spatiale liquide de 5 à 50 h-1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans le lit catalytique est plus élevée d’au moins 10°C par rapport à la température du lit d’adsorbant situé en parallèle.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans le lit d’adsorbant est comprise entre 140 et 189°C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans les lits d’adsorbant et/ou les lits catalytiques de la zone III et la zone IV est plus élevée d’au moins 10°C par rapport à la température dans les lits d’adsorbant et/ou lits catalytiques de la zone I et la zone II.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans les lits d’adsorbant et les lits catalytiques de la zone III et la zone IV est comprise entre 190 et 280°C et la température dans les lits d’adsorbant de la zone I et la zone II est comprise entre 140 et 189°C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique (C) est alimenté en fluide dans les zones III et/ou IV.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique (C) n’est pas alimenté en fluide dans les zones I et/ou II.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, une ligne de court-circuit (LS) du lit catalytique (C) est alimentée en fluide dans les zones I et/ou II.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique (C) est alimenté par une ligne de lavage (Lw) lorsque la ligne d’injection de la charge (LF) de la ligne de dérivation externe correspondante est ouverte.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique (C) est alimenté en raffinat lorsque la ligne de soutirage de raffinat (LR) est ouverte.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, des lignes de dérivation externes (Li/i+1) disposées dans la zone III et/ou IV sont contrôlées pour alimenter le lit catalytique (C) avec une portion de flux circulant dans la colonne.
Selon un deuxième aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par un dispositif de production de paraxylène en lit mobile simulé réactif comprenant : une colonne de séparation adaptée pour être alimenter en une charge et un désorbant et soutirer un raffinat et un extrait, la colonne de séparation comprenant une pluralité de lits d'un solide adsorbant (Ai) interconnectés en boucle fermée, la pluralité de lits étant divisée en 4 zones repérées par rapport aux points d'alimentation et de soutirage selon la définition suivante : la zone I de désorption du paraxylène est comprise entre l’injection du désorbant et le soutirage de l’extrait ; la zone II de désorption des isomères du paraxylène est comprise entre le soutirage de l’extrait et l’injection de la charge ; la zone III d’adsorption du paraxylène est comprise entre l’injection de la charge et le soutirage du raffinat ; et la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat et l’injection de désorbant, le dispositif comprenant en outre un lit catalytique (C) placé dans des lignes de dérivation externes (Li/i+1) situées en parallèle des lits d’adsorbant (Ai).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, chaque ligne de dérivation externe (Li/i+1) reliant deux plateaux successifs (Pi, Pi+1) séparant les lits d’adsorbant (Ai), comprend dans l’ordre en allant d’un plateau amont (Pi) vers un plateau aval (Pi+1) : une première vanne de dérivation (A) ; une arrivée de ligne de lavage (Lw) ; le lit catalytique (C) ; une deuxième vanne de dérivation (B) ; et une ligne de court-circuit (LS) connectant la première vanne de dérivation (A) à la deuxième vanne de dérivation (B), dans lequel la première vanne de dérivation (A) ou la deuxième vanne de dérivation (B) est une vanne d’arrêt,
chaque ligne de dérivation externe (Li/i+1) comprenant en outre : une arrivée de ligne de soutirage de raffinat (LR) disposée en amont de la vanne d’arrêt ; une arrivée de ligne d’injection de charge (LF) disposée en aval de la vanne d’arrêt ; une arrivée de ligne d’injection de désorbant (LD) disposée en amont de la première vanne de dérivation (A), ou dans la ligne de court-circuit (LS), ou en aval de la deuxième vanne de dérivation (B) ; et une arrivée de ligne de soutirage d’extrait (LE) disposée en amont de la première vanne de dérivation (A), ou dans la ligne de court-circuit (LS) ou en aval de la deuxième vanne de dérivation (B).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le volume de la portion de ligne comprenant le lit catalytique (C), entre la première vanne de dérivation (A) et la deuxième vanne de dérivation (B) est égal à entre 3 et 20% du volume d’un lit d’adsorbant (Ai).
Des modes de réalisation selon les aspects précités ainsi que d’autres caractéristiques et avantages vont apparaître à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et en référence au dessin suivant.
Liste des figures
L'invention porte sur un procédé et un dispositif de production de paraxylène en LMS, qui concerne les réactions équilibrées d'isomérisation des xylènes, et qui, par séparation des produits de réaction, permet de produire le paraxylène avec un rendement amélioré par rapport à une séparation en lit mobile simulé non réactif, utilisant les mêmes conditions opératoires que dans la présente invention.
Des modes de réalisation du procédé selon les aspects précités vont maintenant être décrits en détail. Dans la description détaillée suivante, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie du procédé. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que le procédé peut être mis en œuvre sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de compliquer inutilement la description.
Dans la présente demande, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure » et « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non récités. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut le terme exclusif et fermé « consister ». En outre, dans la présente description, les termes « essentiellement » ou « sensiblement » correspondent à une approximation de ± 5%, préférablement de ±1%, très préférablement de ± 0,5%. Par exemple, un effluent comprenant essentiellement ou étant constitué des composés A correspond à un effluent comprenant au moins 95% en poids de composés A.
Un avantage du procédé et du dispositif de séparation réactive selon l’invention est d’augmenter les rendements en paraxylène et de limiter un important recyclage des quantités d'isomères non désirés (orthoxylène et métaxylène), grâce au couplage de la séparation avec une réaction favorisant la conversion de ces isomères non désirés en paraxylène.
Plus précisément, l’invention concerne un procédé et un dispositif de production de paraxylène à partir d’une charge contenant du paraxylène et un ou plusieurs de ses isomères (orthoxylène, métaxylène et éthylbenzène), le procédé et le dispositif comprenant un couplage d'une séparation par adsorption en lit mobile simulé, et d'une réaction de conversion du métaxylène et/ou de l’orthoxylène en paraxylène par l'ajout d’un lit catalytique comprenant un catalyseur hétérogène placé dans des lignes de dérivation externes situées en parallèle des lits d’adsorbant.
Le dispositif
Un dispositif de séparation réactive en lit mobile simulé selon l’invention est, par exemple, une colonne chromatographique ou colonne d’adsorption, opérant en lit mobile simulé. La séparation en lit mobile simulé est une technique bien connue. En règle générale, la colonne fonctionnant en lit mobile simulé comporte au moins trois zones, généralement quatre, et éventuellement cinq, chacune de ces zones comportant un certain nombre de lits d’adsorbant successifs (e.g. lits fixes), et chaque zone étant définie par sa position comprise entre un point d'alimentation et un point de soutirage. Typiquement, une colonne en lit mobile simulé est alimentée par au moins une charge F (mélange de xylènes) à fractionner et un désorbant D (parfois appelé éluant), et l'on soutire de ladite colonne au moins un raffinat R (mélange de xylènes appauvri en paraxylène) et un extrait E (désorbant et paraxylène). Les points d'alimentation et de soutirage sont modifiés au cours du temps, typiquement décalés dans le même sens d'une valeur correspondant à un lit d’adsorbant.
L’état de la technique décrit de façon approfondie différents dispositifs permettant d’effectuer la séparation de charges en lit mobile simulé. On peut citer notamment les brevets US 2,985,589, US 3,214,247, US 3,268,605, US 3,592,612, US 4,614,204, US 4,378,292, US 5,200,075, US 5,316,821.
Les dispositifs de séparation en lit mobile simulé comportent typiquement au moins une colonne (et souvent deux), divisée en plusieurs lits d'adsorbant successifs, lesdits lits d’adsorbant étant séparés par des plateaux. Les moyens commandés d’alimentationet de soutirage de fluides d'un dispositif de séparation en lit mobile simulé sont par exemple l’un des deux grands types suivants de technologie :
- soit, pour chaque plateau, une pluralité de vannes commandées tout ou rien pour l’alimentation ou le soutirage des fluides, ces vannes étant typiquement situées au voisinage immédiat du plateau correspondant. Chaque plateau comprend typiquement au moins quatre vannes à deux voies, commandées en tout ou rien, pour effectuer respectivement les alimentations de la charge et du désorbant et les soutirages de l’extrait et du raffinat ;
- soit une vanne rotative multivoies pour l’alimentation ou le soutirage des fluides sur l’ensemble des plateaux.
- soit, pour chaque plateau, une pluralité de vannes commandées tout ou rien pour l’alimentation ou le soutirage des fluides, ces vannes étant typiquement situées au voisinage immédiat du plateau correspondant. Chaque plateau comprend typiquement au moins quatre vannes à deux voies, commandées en tout ou rien, pour effectuer respectivement les alimentations de la charge et du désorbant et les soutirages de l’extrait et du raffinat ;
- soit une vanne rotative multivoies pour l’alimentation ou le soutirage des fluides sur l’ensemble des plateaux.
La présente invention se situe notamment dans le cadre des colonnes fonctionnant en lit mobile simulé utilisant une pluralité de vannes pour assurer l'alimentation et le soutirage des différents fluides.
Selon l’invention, chaque plateau Picomporte au moins deux chambres (e.g. plateaux à deux boîtes) permettant d'effectuer les opérations séquentielles d'alimentation de la charge F ou d'injection du désorbant D et d'extraction du raffinat R ou de l'extrait E. Plusieurs solutions sont possibles pour l'usage des deux chambres, chacune pouvant être utilisée pour l'injection ou le soutirage d'un ou plusieurs flux. Par exemple, une première chambre peut effectuer les opérations d'injection de charge F ou de désorbant D, et l'autre chambre effectue les opérations de soutirage de raffinat R ou d'extrait E. Un autre cas de figure possible consiste à utiliser une chambre pour l'injection de la charge F et le soutirage du raffinat R, l'autre gérant l'injection de désorbant D et le soutirage de l'extrait E. Ces deux exemples ne sont pas limitants, d'autres utilisations des deux chambres étant possibles.
La distribution sur chacun des lits d’adsorbant correspond à la collecte du flux principal provenant du lit d’adsorbant précédent, la possibilité d’injecter un fluide annexe ou fluide secondaire tout en mélangeant le mieux possible ces deux fluides, et encore la possibilité de prélever une partie du fluide collecté, de l’extraire pour l’envoyer vers l’extérieur du dispositif et aussi de redistribuer un fluide sur le lit d’adsorbant suivant.
Afin de minimiser la pollution générée par le liquide se trouvant dans les différentes zones du ou des circuits d’alimentation et de soutirage de fluides des plateaux, lors des modifications des points d’alimentation et de soutirage au cours du fonctionnement du dispositif LMS, selon un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de la présente demande rentre dans le cadre des dispositifs faisant transiter une majorité du flux principal à l’intérieur de la colonne et une minorité de ce flux (typiquement de 1 % à 25 % ou de 3% à 20% du flux principal) à l’extérieur par des lignes de dérivation externes entre plateaux successifs.
Le balayage (circulation du liquide) du système de distribution/extraction au niveau d'un plateau par un flux provenant du plateau supérieur est typiquement réalisé en continu, de telle sorte que les lignes et zones du système de distribution/extraction ne soient plus « mortes » (i.e.,lignes et zones dans lesquelles le liquide stagne), mais régulièrement voire constamment balayées. Un tel système avec balayage continu via des lignes de dérivation externes est présenté à la figure 2 du brevet FR 2,772,634. Les lignes de dérivation externes sont en général de petit diamètre et comprennent une vanne de petit diamètre, ce qui réduit le coût du système. Les brevets US 5,972,224, US 6,110,364, US, 8,123,950, US 8,123,951 et US 8,123,952 montrent d’autres exemples de dispositifs LMS avec lignes de dérivation externes.
Les lignes de dérivation externes reliant deux plateaux successifs du dispositif selon la présente invention vont maintenant être décrites en référence à la .
Le dispositif selon l'invention comprend au moins une colonne comprenant une pluralité de lits d'adsorbant Aiséparés par des plateaux Picomprenant chacun un système de distribution/extraction. Le dispositif LMS comprend en outre des lignes de dérivation externes Li/i+1joignant directement deux plateaux successifs Pi, Pi+1, permettant notamment le balayage desdits plateaux. Chacune de ces lignes de dérivation externe Li/i+1pouvant comprendre des moyens automatisés de régulation du débit de balayage.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la colonne comprend n lits d'adsorbant Ai. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, n est un nombre entier naturel compris entre 6 et 24, préférablement entre 8 et 15 (e.g. 12), i étant un nombre entier naturel compris entre 1 et n.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, chaque ligne de dérivation externe comprend un lit catalytique C. Ainsi, le nombre de lits catalytiques est égal au nombre de lits d’adsorbant.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, chacune des lignes de dérivation externes Li/i+1reliant deux plateaux successifs Piet Pi+1comprend dans l’ordre en allant du plateau Pi(e.g. plateau en amont) au plateau aval Pi+1(e.g. plateau en aval) :
- une première vanne de dérivation A ;
- une arrivée de ligne de lavage Lw;
- un lit catalytique C ; et
- une deuxième vanne de dérivation B.
- une première vanne de dérivation A ;
- une arrivée de ligne de lavage Lw;
- un lit catalytique C ; et
- une deuxième vanne de dérivation B.
Selon l’invention, au moins une vanne parmi la première vanne de dérivation A et la deuxième vanne de dérivation B est en outre une vanne d’arrêt. Par exemple en référence à la , la première vanne de dérivation A est une vanne à trois voies et d’arrêt (notée X dans la ) et la deuxième vanne de dérivation B est (uniquement) une vanne à trois voies (notée Y dans la ).
Dans la présente demande, la portion de ligne comprenant le lit catalytique C, entre la première vanne de dérivation A et la deuxième vanne de dérivation B, est dénommée ligne de conversion LC.
Selon l’invention, chacune des lignes de dérivation externes Li/i+1comprend en outre :
- une ligne de court-circuit LS(du lit catalytique) connectant (directement) la première vanne de dérivation A à la deuxième vanne de dérivation B ;
- une arrivée de ligne de soutirage de raffinat LRdisposée en amont de la vanne d’arrêt ;
- une arrivée de ligne d’injection de charge LFdisposée en aval de la vanne d’arrêt ;
- une arrivée de ligne d’injection de désorbant LDdisposée en amont de la première vanne de dérivation A, ou dans la ligne de court-circuit LSou en aval de la deuxième vanne de dérivation B ;
- une arrivée de ligne de soutirage d’extrait LEdisposée en amont de la première vanne de dérivation A, ou dans la ligne de court-circuit LSou en aval de la deuxième vanne de dérivation B ;
- une ligne de court-circuit LS(du lit catalytique) connectant (directement) la première vanne de dérivation A à la deuxième vanne de dérivation B ;
- une arrivée de ligne de soutirage de raffinat LRdisposée en amont de la vanne d’arrêt ;
- une arrivée de ligne d’injection de charge LFdisposée en aval de la vanne d’arrêt ;
- une arrivée de ligne d’injection de désorbant LDdisposée en amont de la première vanne de dérivation A, ou dans la ligne de court-circuit LSou en aval de la deuxième vanne de dérivation B ;
- une arrivée de ligne de soutirage d’extrait LEdisposée en amont de la première vanne de dérivation A, ou dans la ligne de court-circuit LSou en aval de la deuxième vanne de dérivation B ;
Ainsi, chaque ligne de dérivation externe Li/i+1comprend une ligne de conversion LC(avec lit catalytique) et une ligne de court-circuit Ls (sans lit catalytique) disposées en parallèle l’une de l’autre. En outre, dans ces exemples, la ligne de conversion LCest exempte des lignes LF, LD, LRet LE.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne de lavage LWest adaptée pour alimenter la ligne de conversion LCavec un solvant de lavage, tel que du désorbant, pour laver le lit catalytique C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne de lavage LWest ouverte lorsque la ligne d’injection de charge LFest ouverte (e.g. pendant l’étape d’injection de charge, par exemple, sur le plateau Pi+1).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la première vanne de dérivation A est une vanne d’arrêt.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne de soutirage de raffinat LRest disposée en amont de la première vanne de dérivation A.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne de soutirage d’extrait LEest disposée en amont de la première vanne de dérivation A.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne d’injection de charge LFest disposée dans la ligne de court-circuit LS.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne d’injection de désorbant LDest disposée en aval de la deuxième vanne de dérivation B.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le volume de la ligne de conversion LCet/ou de la ligne de court-circuit LSsitués sur la ligne de dérivation externe comprise entre le plateau Piet le plateau Pi+1est égal à entre 3 et 20%, préférablement entre 5 et 18%, très préférablement entre 10 et 16% du volume du lit d’adsorbant Aicompris entre le plateau Piet le plateau Pi+1. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le volume de la ligne de conversion LCet le volume de la ligne de court-circuit LSsont sensiblement égaux (e.g. ± 5%, préférablement ± 2%). Avantageusement, les temps de séjour dans la ligne de conversion LCet dans la ligne de court-circuit LSsont sensiblement égaux.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne de court-circuit LSet/ou la ligne de conversion LCcomprend un clapet anti-retour.
La n’est qu’un exemple du dispositif selon la présente invention. Par exemple, la ligne d’injection de charge LF peut se trouver en aval de la deuxième vanne de dérivation B. Selon un autre exemple, la deuxième vanne de dérivation B peut être la vanne d’arrêt à la place de la première vanne de dérivation A, et ainsi la ligne de soutirage de raffinat LR peut se trouver dans la ligne de court-circuit LS.
Le procédé
Dans la suite du texte, on parle d'étape pour désigner une opération ou un groupe d'opérations similaires effectuées sur un flux donné en un certain point du procédé. On décrit le procédé dans ses différentes étapes prises dans l'ordre d'écoulement des flux ou des produits.
Le procédé de séparation en LMS comprend les étapes suivantes : on alimente une colonne de séparation avec une charge F et un désorbant D, et on soutire au moins un extrait E et au moins un raffinat R de ladite colonne de séparation, ladite colonne de séparation comprenant une pluralité de lits d'un solide adsorbant interconnectés en boucle fermée (i.e., le dernier lit étant adapté pour envoyer le flux circulant dans la colonne dans le premier lit), les points d'alimentation et de soutirage dans la colonne de séparation étant décalés au cours du temps d'une valeur correspondant à un lit d'adsorbant avec une période de permutation (notée ST) et déterminant une pluralité de zones de fonctionnement du dispositif LMS, et notamment les zones principales suivantes :
Par définition, on désigne chacune des zones de fonctionnement par un numéro :
- la zone I de désorption du paraxylène est comprise entre l’injection du désorbant D et le prélèvement de l’extrait E ;
- la zone II de désorption des isomères est comprise entre le prélèvement de l’extrait E et l’injection de la charge F ;
- la zone III d’adsorption du paraxylène est comprise entre l’injection de la charge F et le prélèvement du raffinat R ; et
- la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat R et l’injection de désorbant D.
- la zone I de désorption du paraxylène est comprise entre l’injection du désorbant D et le prélèvement de l’extrait E ;
- la zone II de désorption des isomères est comprise entre le prélèvement de l’extrait E et l’injection de la charge F ;
- la zone III d’adsorption du paraxylène est comprise entre l’injection de la charge F et le prélèvement du raffinat R ; et
- la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat R et l’injection de désorbant D.
Selon l’invention, on ajoute un lit catalytique comprenant un catalyseur hétérogène placé dans des lignes de dérivation externes afin de coupler une étape de conversion du métaxylène et/ou de l’orthoxylène en paraxylène à l’étape de séparation par adsorption en lit mobile simulé dans la colonne de séparation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé comprend en outre d’alimenter le lit catalytique C lorsque le lit d’adsorbant Aiparallèle à la ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) comprenant ledit lit catalytique C est dans la zone III et optionnellement dans la zone IV. Avantageusement, le lit catalytique est employé dans la zone III et optionnellement dans la zone IV.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé comprend de court-circuiter le lit catalytique C lorsque le lit d’adsorbant Aiparallèle à la ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) comprenant ledit lit catalytique C est au moins dans une des zones I et II. Avantageusement, le lit catalytique C n’est pas utilisé dans la zone I et/ou II.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique C est alimenté par la ligne de lavage Lwlorsque la ligne d’injection de charge LFest ouverte (à l’interface entre la zone II et la zone III). Plus précisément, lorsque l'on injecte la charge F dans un plateau choisi Pi, on utilise une ligne d'injection de charge LF. Cette ligne LFest connectée à une ligne de dérivation externe connectée au dit plateau Pi, c'est à dire soit la ligne de dérivation externe Li-1/i, soit la ligne de dérivation externe Li/i+1. Avantageusement, lorsque l'on injecte la charge F dans un plateau choisi Piavec la ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1), on injecte également un flux de solvant de lavage avec la ligne de lavage LWdans la ligne de conversion LCde la même ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) pour laver le lit catalytique C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on régule la portion du flux de solvant de lavage traversant la ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) vers le plateau Pide sorte qu’un taux de rinçage dudit plateau Piest égal à 100% ± 20%. Dans cet exemple, le taux de rinçage du plateau Piest défini par Qi* ST / (Vi+ VW) dans lequel : Qidésigne le débit volumique s’écoulant dans Pi; ST désigne la période de permutation ; Vidésigne le volume de Pi; et Vwdésigne le volume traversé par le flux de solvant de lavage dans la ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1), i.e., le volume entre l’arrivée de ligne de lavage LWet le plateau Pi,i.e.,la somme du volume de ligne entre l’arrivée de ligne de lavage LWet le lit catalytique C, du volume du lit catalytique C et du volume de ligne entre le lit catalytique C et le plateau Pi.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les lignes de dérivation externes disposées entre l’injection de charge F et le soutirage du raffinat R (zone III) sont contrôlées pour fermer la ligne de court-circuit LSet alimenter la ligne de conversion LCavec une portion de flux circulant dans la colonne pour isomériser des xylènes dans le lit catalytique C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le débit dans les lignes de conversion LC, en l’absence d’injection/soutirage est sensiblement synchrone. Ainsi, on établit dans les lignes de dérivation externe de la zone III dans lesquelles de la charge n’est pas injectée et du raffinat n’est pas soutiré, un débit correspondant à la synchronicité à plus ou moins 10 % près, et de manière préférée à plus ou moins 5 % près. Le débit de synchronicité est défini, par exemple pour une ligne de dérivation externe Li/i+1, par (Vi+ Vi+1+ VLi/i+1) / ST, expression dans laquelle : Viet Vi+1désignent les volumes respectifs (des systèmes de distribution/extraction) des plateaux (Piet Pi+1) connectés à ladite ligne dérivation externe Li/Li+1; VLi/i+1désigne le volume traversé par le flux dans la ligne de dérivation externe Li/i+1,i.e.,le volume total de la ligne de dérivation externe Li/i+1auquel on soustrait le volume de la ligne de court-circuit LS,i.e.,le volume des lignes situées entre le plateau Piet le lit catalytique C, le volume du lit catalytique C et le volume des lignes entre le lit catalytique C et le plateau Pi+1; et ST désigne la période de permutation.
Dans la présente demande, on parle alors de « synchronicité », de balayage « synchrone », ou de débit « synchrone » lorsque que la vitesse de transit du flux liquide dans la ligne de dérivation externe est sensiblement la même que la vitesse d’avancement du gradient de concentration dans le flux principal du dispositif LMS.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique C est au moins partiellement alimenté par un des plateaux (Piou Pi+1) lorsque la ligne de soutirage de raffinat LRest ouverte (à l’interface entre la zone III et la zone IV). Plus précisément, lorsque l'on soutire le raffinat R dans un plateau choisi Pi, on utilise une ligne de soutirage de raffinat LR. Cette ligne LRest connectée à une ligne de dérivation externe connectée au dit plateau Pi, c'est à dire soit la ligne de dérivation externe Li-1/i, soit la ligne de dérivation externe Li/i+1. Avantageusement, lorsque l'on soutire le raffinat R dans un plateau choisi Piavec une ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1), on laisse une portion du flux de raffinat R traverser la vanne dérivation A et/ou B pour alimenter la ligne de conversion LCde la même ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) et ainsi convertir une portion de raffinat R.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on régule la portion du flux de raffinat traversant la ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) vers le plateau adjacent connecté (Pi-1ou Pi+1) à ladite ligne de dérivation externe de sorte qu’un taux de rinçage dudit plateau adjacent est égal à 100% ± 20%. Dans cet exemple, le taux de rinçage d’un plateau adjacent à un plateau Pi, par exemple le plateau adjacent amont Pi-1, est défini par Qi-1* ST / (Vi-1+ VR), dans lequel Qi-1: désigne le débit volumique s’écoulant dans Pi-1;ST désigne la période de permutation, Vi-1désigne le volume de Pi-1; et VRdésigne le volume traversé par le flux de raffinat entre la ligne de soutirage de raffinat LRet le plateau Pi-1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les lignes de dérivation externes disposées entre le soutirage du raffinat R et l’injection du désorbant D (zone IV) sont contrôlées pour fermer la ligne de court-circuit LSet alimenter la ligne de conversion LCavec une portion de flux circulant dans la colonne pour isomériser des xylènes dans le lit catalytique C. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le débit dans les lignes de conversion LC, en l’absence d’injection/soutirage est sensiblement synchrone. Ainsi, on établit dans les lignes de dérivation externe de la zone IV dans lesquelles du raffinat n’est pas soutiré et du désorbant n’est pas injectée, un débit correspondant à la synchronicité à plus ou moins 10 % près, et de manière préférée à plus ou moins 5 % près. Le débit de synchronicité est défini, par exemple pour une ligne de dérivation externe Li/i+1, par (Vi+ Vi+1+ VLi/i+1) / ST, expression dans laquelle : Viet Vi+1désigne les volumes respectifs (des systèmes de distribution/extraction) des plateaux (Piet Pi+1) connectés à ladite ligne dérivation externe Li/Li+1; VLi/i+1désigne le volume traversé par le flux dans la ligne de dérivation externe Li/i+1,i.e.,le volume total de la ligne de dérivation externe Li/i+1auquel on soustrait le volume de la ligne de court-circuit LS,i.e.,le volume des lignes entre le plateau Piet le lit catalytique C, le volume du lit catalytique C et le volume des lignes entre le lit catalytique C et le plateau Pi+1; et ST désigne la période de permutation.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne de conversion LCest fermée et optionnellement la ligne de court-circuit LSest au moins partiellement alimentée par la ligne d'injection de désorbant LDlorsque la ligne d’injection de désorbant LDest ouverte (à l’interface entre la zone IV et la zone I). Plus précisément, lorsque l'on injecte le désorbant D dans un plateau choisi Pi, on utilise une ligne d'injection de désorbant LD. Cette ligne LDest connectée à une ligne de dérivation externe connectée audit plateau Pi, c'est à dire soit la ligne de dérivation externe Li-1/i, soit la ligne de dérivation externe Li/i+1. Avantageusement, lorsque l'on injecte le désorbant D dans un plateau choisi Piavec une ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1), on ferme la ligne de conversion LCde ladite ligne de dérivation externe et préférablement on laisse passer une portion du flux de désorbant traverser la vanne dérivation A et/ou B pour alimenter au moins partiellement la ligne de court-circuit Ls de la même ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) pour rincer ladite ligne de court-circuit Ls.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on régule la portion du flux de désorbant traversant la ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) vers le plateau adjacent connecté (Pi-1ou Pi+1) à ladite ligne de dérivation externe de sorte qu’un taux de rinçage dudit plateau adjacent est égal à 100% ± 20%. Dans cet exemple, le taux de rinçage d’un plateau adjacent à un plateau Pi, par exemple le plateau adjacent amont Pi-1, est défini par Qi-1* ST / (Vi-1+ VD), dans lequel : Qi-1désigne le débit volumique s’écoulant dans Pi-1; ST désigne la période de permutation ; Vi-1désigne le volume de Pi-1; et VDdésigne le volume traversé par le flux de désorbant entre la ligne de soutirage de désorbant LDet le plateau Pi-1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les lignes de dérivation externes disposées entre l’injection du désorbant D et le soutirage de l’extrait E (zone I) sont contrôlées pour fermer la ligne de conversion LCet optionnellement alimenter au moins partiellement la ligne de court-circuit LSavec une portion de flux circulant dans la colonne. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le débit dans les lignes de conversion LC, en l’absence d’injection/soutirage est sensiblement synchrone. Ainsi, on établit dans les lignes de dérivation externe de la zone I dans lesquelles du désorbant D n’est pas injecté et de l’extrait n’est pas soutiré, un débit correspondant à la synchronicité à plus ou moins 10 % près, et de manière préférée à plus ou moins 5 % près. Le débit de synchronicité est défini, par exemple pour une ligne de dérivation externe Li/i+1, par (Vi+ Vi+1+ VLi/i+1) / ST, expression dans laquelle : Viet Vi+1désigne les volumes respectifs (des systèmes de distribution/extraction) des plateaux (Piet Pi+1) connectés à ladite ligne dérivation externe Li/Li+1; VLi/i+1désigne le volume traversé par le flux dans la ligne de dérivation externe Li/i+1, et ST désigne la période de permutation. Selon ce ou ces modes de réalisation spécifiques, VLi/i+1est le volume total de la ligne de dérivation externe Li/i+1auquel on soustrait le volume de la ligne de conversion LC,i.e.,le volume des lignes entre le plateau Piet la ligne de court-circuit LS, le volume de la ligne de court-circuit LSet le volume des lignes entre la ligne de court-circuit LSet le plateau Pi+1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la ligne de conversion LCest fermée et optionnellement la ligne de court-circuit LSest au moins partiellement alimentée par un des plateaux adjacents (Piou Pi+1) lorsque la ligne de soutirage d’extrait LEest ouverte (à l’interface entre la zone I et la zone II). Plus précisément, lorsque l'on soutire l’extrait E dans un plateau choisi Pi, on utilise une ligne de soutirage d’extrait LE. Cette ligne LEest connectée à une ligne de dérivation externe connectée au dit plateau Pi, c'est à dire soit la ligne de dérivation externe Li-1/i, soit la ligne de dérivation externe Li/i+1. Avantageusement, lorsque l'on soutire l’extrait E dans un plateau choisi Piavec une ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1), on ferme la ligne de conversion LCet préférablement on laisse une portion du flux d’extrait traverser la vanne dérivation A et/ou B pour alimenter au moins partiellement la ligne de court-circuit Ls de la même ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) pour rincer ladite ligne de court-circuit Ls.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on régule la portion du flux d’extrait traversant la ligne de dérivation externe (Li-1/iou Li/i+1) vers le plateau adjacent connecté (Pi-1ou Pi+1) à ladite ligne de dérivation externe de sorte qu’un taux de rinçage dudit plateau adjacent est égal à 100% ± 20%. Dans cet exemple, le taux de rinçage d’un plateau adjacent à un plateau Pi, par exemple le plateau adjacent amont Pi-1, est défini par Qi-1* ST / (Vi-1+ VE), dans lequel : Qi-1désigne le débit volumique s’écoulant dans Pi-1; ST désigne la période de permutation ; Vi-1désigne le volume de Pi-1; et VEdésigne le volume traversé par le flux d’extrait entre la ligne de soutirage de l’extrait LEet le plateau Pi-1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les lignes de dérivation externes disposées entre le soutirage de l’extrait et l’injection de la charge F (zone II) sont contrôlées pour fermer la ligne de conversion LCet optionnellement alimenter au moins partiellement la ligne de court-circuit LSavec une portion de flux circulant dans la colonne. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le débit dans les lignes de conversion LC, en l’absence d’injection/soutirage est sensiblement synchrone. Ainsi, on établit dans les lignes de dérivation externe de la zone II dans lesquelles de l’extrait n’est pas soutiré et de la charge n’est pas injectée, un débit correspondant à la synchronicité à plus ou moins 10 % près, et de manière préférée à plus ou moins 5 % près, le débit de synchronicité étant défini, par exemple pour une ligne de dérivation externe Li/i+1, par (Vi+ Vi+1+ VLi/i+1) / ST, expression dans laquelle : Viet Vi+1désigne les volumes respectifs (des systèmes de distribution/extraction) des plateaux (Piet Pi+1) connectés à ladite ligne dérivation externe Li/Li+1; VLi/i+1désigne le volume traversé par le flux dans la ligne de dérivation externe Li/i+1, et ST désigne la période de permutation. Selon ce ou ces modes de réalisation spécifiques, VLi/i+1est le volume total de la ligne de dérivation externe Li/i+1auquel on soustrait le volume de la ligne de conversion LC,i.e.,le volume des lignes entre le plateau Piet la ligne de court-circuit LS, le volume de la ligne de court-circuit LSet le volume des lignes entre la ligne de court-circuit LSet le Plateau Pi+1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on injecte la charge dans un plateau Piavec une ligne de dérivation externe Li-1/i. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on injecte le désorbant dans un plateau Piavec une ligne de dérivation externe Li-1/i. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on soutire le raffinat dans un plateau Piavec une ligne de dérivation externe Li/i+1. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, on soutire l’extrait dans un plateau Piavec une ligne de dérivation externe Li/i+1.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans les lits catalytiques est plus élevée d’au moins 10°C, préférablement d’au moins 15°C, de manière encore plus préférée d’au moins 20°C par rapport à la température dans les lits d’adsorbant.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans les lits catalytiques est comprise entre 190°C et 280°C et de manière préférée entre 200°C et 250°C et la température dans les lits d’adsorbant est comprise entre 140°C et 189°C et de manière préférée entre 155°C et 185°C, de manière particulièrement préférée entre 170°C et 180°C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé selon l'invention est opéré de manière à ce que la température soit plus élevée dans les lits d’adsorbant d’une zone comprise entre l'injection de charge et l’injection de désorbant et comprenant le soutirage de raffinat (i.e., dans la zone III et la zone IV) que la température dans les lits d’adsorbant d’une zone comprise entre l’injection de désorbant et l’injection de charge et comprenant le soutirage d’extrait (i.e., dans la zone I et la zone II). Avantageusement, le contrôle des températures dans les lits catalytiques (e.g. zones III et IV) est ainsi simplifié.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans les lits d’adsorbant et/ou les lits catalytiques de la zone III et la zone IV est plus élevée d’au moins 10°C, préférablement d’au moins 15°C, de manière encore plus préférée d’au moins 20°C par rapport à la température dans les lits d’adsorbant et/ou lits catalytiques de la zone I et la zone II.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans les lits d’adsorbant et les lits catalytiques de la zone III et la zone IV est comprise entre 190°C et 280°C et de manière préférée entre 200°C et 250°C, et/ou la température dans les lits d’adsorbant de la zone I et la zone II est comprise entre 140°C et 189°C et de manière préférée entre 155°C et 185°C, de manière particulièrement préférée entre 170°C et 180°C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température d’alimentation de la charge est comprise entre 25°C et 150°C, de manière préférée entre 30°C et 100°C, et/ou la température d’alimentation du désorbant est comprise entre 195°C et 300°C et de manière préférée entre 200°C et 270°C, de manière particulièrement préférée entre 210°C et 250°C (e.g. 240°C).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans les lits d’adsorbant et/ou des lits catalytiques est comprise entre 190°C et 280°C et de manière préférée entre 200°C et 250°C.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température d’alimentation de la charge est comprise entre 190°C et 280°C, de manière préférée entre 200°C et 250°C, et/ou la température d’alimentation du désorbant est comprise entre 190°C et 280°C et de manière préférée entre 200°C et 250°C.
La pression est réglée de manière à ce que l’on reste en phase liquide en tout point du procédé selon l’invention. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la pression de la colonne est comprise entre 1 MPa et 10 MPa, de préférence entre 2 MPa et 4 MPa, préférablement entre 2 MPa et 3 MPa.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la période de permutation ST (période entre deux permutations successives des alimentations/extractions) employée est comprise entre 20 secondes et 90 secondes. Préférablement, la période de permutation ST employée est comprise entre 30 secondes et 70 secondes (e.g. 50 ±10 secondes).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les débits de liquide traversant les différentes zones sont les suivants :
2300-3100 m3/h, préférablement 2500-2900 m3/h (e.g. 2700 ±100) en zone I ;
1800-2600 m3/h, préférablement 2000-2400 m3/h (e.g. 2200 ±100) en zone II ;
2200-3000 m3/h, préférablement 2400-2800 m3/h (e.g. 2600 ±100) en zone III ; et
1400-2200 m3/h, préférablement 1600-2000 m3/h (e.g. 1800 ±100) en zone IV.
2300-3100 m3/h, préférablement 2500-2900 m3/h (e.g. 2700 ±100) en zone I ;
1800-2600 m3/h, préférablement 2000-2400 m3/h (e.g. 2200 ±100) en zone II ;
2200-3000 m3/h, préférablement 2400-2800 m3/h (e.g. 2600 ±100) en zone III ; et
1400-2200 m3/h, préférablement 1600-2000 m3/h (e.g. 1800 ±100) en zone IV.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, une ligne de dérivation externe Li/i+1joignant directement deux plateaux successifs Pi, Pi+1, est dite appartenir à une zone lorsque le lit Aidisposé entre les plateaux Piet Pi+1appartient à ladite zone.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les n lits d'adsorbant sont répartis dans les zones I à IV selon des configurations dites de type a / b / c / d, c’est-à-dire que la répartition des lits est la suivante :
- a est le nombre de lits en zone I ;
- b est le nombre de lits en zone II ;
- c est le nombre de lits en zone III ; et
- d est le nombre de lits en zone IV.
- a est le nombre de lits en zone I ;
- b est le nombre de lits en zone II ;
- c est le nombre de lits en zone III ; et
- d est le nombre de lits en zone IV.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation :
a = (n * 3) * ( 1 ± 0,2 ) ;
b = (n * 6) * ( 1 ± 0,2 ) ;
c = (n * 4) * ( 1 ± 0,2 ) ; et
d = (n * 2) * ( 1 ± 0,2 ),
dans lequel n est un nombre entier naturel compris entre 6 et 24, préférablement entre 8 et 15 (e.g. 12).
a = (n * 3) * ( 1 ± 0,2 ) ;
b = (n * 6) * ( 1 ± 0,2 ) ;
c = (n * 4) * ( 1 ± 0,2 ) ; et
d = (n * 2) * ( 1 ± 0,2 ),
dans lequel n est un nombre entier naturel compris entre 6 et 24, préférablement entre 8 et 15 (e.g. 12).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le désorbant est choisi parmi le groupe constitué par un ou plusieurs isomères de diéthylbenzène et le toluène. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le désorbant est choisi parmi le groupe constitué par le paradiéthylbenzène et le toluène. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le désorbant est le toluène.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’adsorbant utilisé comprend/consiste en un Faujasite choisi parmi le groupe consistant en BaX, BaKX, et BaLSX.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge est choisie parmi le groupe constitué par un mélange de composés essentiellement aromatiques en C8 (e.g. xylènes et éthylbenzène). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le mélange comprend au moins 95%, préférablement au moins 97% (e.g. au moins 99%) de composés essentiellement aromatiques en C8. Selon une ou plusieurs modes de réalisation la charge comprend au moins 15% poids de paraxylène et/ou 30% poids de métaxylène par rapport au poids total de la charge.
Un exemple de procédé de séparation LMS de grande importance industrielle concerne la séparation des coupes C8 aromatiques en vue de produire du paraxylène de pureté commerciale, typiquement à au moins 99,7% poids, et un raffinat riche en éthylbenzène, orthoxylène et métaxylène.
L’extrait produit contient du désorbant, du paraxylène et éventuellement des traces d’isomères (pureté du paraxylène supérieure à 95%, préférablement supérieur à 98%). Cet extrait peut être traité pour séparer le désorbant (e.g. par distillation) et ensuite purifié soit par cristallisation, soit par adsorption en lit mobile simulé (e.g. sans réaction d’isomérisation) pour augmenter la pureté du paraxylène.
Le catalyseur hétérogène est un catalyseur d’isomérisation de xylènes. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur hétérogène comprend/consiste en une zéolithe. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le catalyseur comprend/consiste en un aluminosilicate de type HZSM-5.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique est un lit fixe.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique est opéré à une pression comprise entre 1 MPa et 10 MPa, de préférence entre 2 MPa et 4 MPa, préférablement entre 2 MPa et 3 MPa.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le lit catalytique est opéré à une vitesse spatiale liquide (VVH) comprise entre 5-50 h-1, la VVH étant exprimée en litre de charge par litre de lit catalytique (catalyseur + volume interstitiel) et par heure.
Exemples
L’invention sera mieux comprise à la lecture de l'exemple suivant qui illustre l’invention sans toutefois en limiter la portée.
Dans cet exemple, on considère la production de paraxylène à partir d'une charge aromatique à 8 atomes de carbone sur un dispositif fonctionnant en lit mobile simulé réactif selon l'invention, comprenant une colonne équipée de 15 lits d'adsorbant contenant une zéolithe de type BaX, étant séparés par 15 plateaux, et utilisant le toluène comme désorbant.
Ce dispositif fonctionnant en lit mobile simulé réactif comprend 15 lits d'adsorbant sensiblement cylindriques de longueur 1 m et de rayon interne 3,5 m, munis de lignes de dérivation externes comprenant une ligne d’injection de charge LF, une ligne d’injection de désorbant LD, une ligne de soutirage d'extrait LE, une ligne de soutirage de raffinat LR, une ligne de lavage LW, une ligne de court-circuit LSet un lit catalytique C, tel que décrit dans la .
Ainsi chaque ligne de dérivation externe Li/i+1comprise entre le plateau Piet le plateau Pi+1comprend dans l’ordre en allant du plateau Piau plateau Pi+1:
- les raccordements des lignes de soutirage d’extrait LEet de raffinat LR;
- la première vanne de dérivation A permettant de connecter au plateau Pisoit le lit catalytique C soit la ligne de court-circuit LS;
- le raccordement de la ligne de lavage Lwpuis le lit catalytique C ;
- la ligne de court-circuit LSavec le raccordement de la ligne d’injection de charge LF,parallèle au lit catalytique C ;
- la deuxième vanne de dérivation B permettant de connecter au plateau Pi+1soit le lit catalytique C soit la ligne de court-circuit LS;
- le raccordement de la ligne d’injection de désorbant LD.
- les raccordements des lignes de soutirage d’extrait LEet de raffinat LR;
- la première vanne de dérivation A permettant de connecter au plateau Pisoit le lit catalytique C soit la ligne de court-circuit LS;
- le raccordement de la ligne de lavage Lwpuis le lit catalytique C ;
- la ligne de court-circuit LSavec le raccordement de la ligne d’injection de charge LF,parallèle au lit catalytique C ;
- la deuxième vanne de dérivation B permettant de connecter au plateau Pi+1soit le lit catalytique C soit la ligne de court-circuit LS;
- le raccordement de la ligne d’injection de désorbant LD.
Le volume du lit catalytique situé sur la ligne de dérivation externe comprise entre le plateau Piet le plateau Pi+1représente 15% du volume du lit d’adsorbant compris entre le plateau Piet le plateau Pi+1. La ligne de court-circuit LSreprésente 6% du volume du lit d’adsorbant compris entre le plateau Pi et le plateau Pi+1.
Le catalyseur hétérogène employé est une zéolithe de type HZSM-5.
La configuration des zones est la suivante :
- 3 lits d'adsorbant en zone I ;
- 6 lits d'adsorbant en zone II ;
- 4 lits d'adsorbant en zone III ;
- 2 lits d'adsorbant en zone IV.
- 3 lits d'adsorbant en zone I ;
- 6 lits d'adsorbant en zone II ;
- 4 lits d'adsorbant en zone III ;
- 2 lits d'adsorbant en zone IV.
La pression utilisée dans la colonne (lits d’adsorbants et lits catalytiques) est de 2,0 MPa.
La charge F est composée de 23,6 % de paraxylène, de 12,7 % d'orthoxylène, de 49,7 % de métaxylène et de 14 % d’éthylbenzène. Les pourcentages sont des pourcents molaires.
La température dans la colonne (lits d’adsorbants et lits catalytiques) est de 200°C.
La période de permutation employée est de 50 secondes.
Les débits de liquide dans les différentes zones sont les suivants :
2710 m3/h en zone I ;
2242 m3/h en zone II ;
2579 m3/h en zone III ; et
1782 m3/h en zone IV.
2710 m3/h en zone I ;
2242 m3/h en zone II ;
2579 m3/h en zone III ; et
1782 m3/h en zone IV.
Dans cet exemple, lorsque l'on injecte la charge dans un plateau Pi, on utilise une ligne d'injection LFconnectée à la ligne de dérivation externe Li-1/i. En parallèle, on injecte un flux de solvant de lavage sur la ligne de lavage LWalimentant le lit catalytique C de la ligne de dérivation externe Li-1/i. Le débit de solvant de lavage est fixé de manière à rincer le volume interstitiel au cours de la période de lavage avec un taux de rinçage de 100%.
Dans cet exemple, lorsque l'on injecte le désorbant dans un plateau Pi, on utilise une ligne d'injection LDconnectée à la ligne de dérivation externe Li-1/i. Notons que dans ce cas de figure, on laisse un flux de désorbant s’écouler du plateau Pi-1vers le plateau Piselon un débit de manière à rincer la ligne de dérivation externe Li-1/iet plus spécifiquement la ligne de court-circuit LSparallèle au lit catalytique C. Le débit est réglé de manière à assurer un taux de rinçage de 100% du volume du plateau Pi-1.
Dans cet exemple, lorsque l'on soutire un effluent (extrait ou raffinat) dans le plateau Pi, on utilise une ligne de soutirage (LEou LR) connectée à la ligne de dérivation externe Li/i+1. Une fraction du fluide provenant du plateau Pin’est toutefois pas soutirée et s’écoule dans la ligne de dérivation externe vers le plateau Pi+1via le lit catalytique C lorsque l’on soutire le raffinat, et via la ligne de court-circuit LSparallèle au lit catalytique C lorsque l’on soutire l’extrait, de manière à assurer un taux de rinçage de 100% du volume du plateau Pi+1.
Le débit dans les lignes de court-circuit LS, en l’absence d’injection/soutirage est synchrone.
On obtient alors par simulation un rendement en xylène, défini comme la quantité de paraxylène soutiré dans l'extrait sur l'ensemble des xylènes (paraxylène + métaxylène + orthoxylène) injecté dans la charge, de 29,5 %.
La pureté de paraxylène dans l'extrait est de 98,5 % poids.
Claims (15)
- Procédé de production de paraxylène en lit mobile simulé réactif comprenant les étapes suivantes :
alimenter en une charge et un désorbant une colonne de séparation et soutirer un raffinat et un extrait de ladite colonne de séparation, dans lequel la charge comprend du paraxylène et au moins un composé choisi parmi le groupe consistant en de l’orthoxylène et du métaxylène, et dans lequel la colonne de séparation comprend une pluralité de lits d'un solide adsorbant (Ai) interconnectés en boucle fermée, et la pluralité de lits étant divisée en 4 zones repérées par rapport aux points d'alimentation et de soutirage selon la définition suivante :- la zone I de désorption du paraxylène est comprise entre l’injection du désorbant et le soutirage de l’extrait ;
- la zone II de désorption des isomères du paraxylène est comprise entre le soutirage de l’extrait et l’injection de la charge ;
- la zone III d’adsorption du paraxylène est comprise entre l’injection de la charge et le soutirage du raffinat ;et
- la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat et l’injection de désorbant,
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le lit catalytique (C) comprend un catalyseur hétérogène et est opéré à au moins une des conditions opératoires suivantes : une température comprise entre 190 et 280°C, une pression comprise entre 1 et 10 MPa et une vitesse spatiale liquide de 5 à 50 h-1.
- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la température dans le lit catalytique est plus élevée d’au moins 10°C par rapport à la température du lit d’adsorbant situé en parallèle.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la température dans le lit d’adsorbant est comprise entre 140 et 189°C.
- Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la température dans les lits d’adsorbant et/ou les lits catalytiques de la zone III et la zone IV est plus élevée d’au moins 10°C par rapport à la température dans les lits d’adsorbant et/ou lits catalytiques de la zone I et la zone II.
- Procédé selon la revendication 5, dans lequel la température dans les lits d’adsorbant et les lits catalytiques de la zone III et la zone IV est comprise entre 190 et 280°C et la température dans les lits d’adsorbant de la zone I et la zone II est comprise entre 140 et 189°C.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le lit catalytique (C) est alimenté en fluide dans les zones III et/ou IV.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le lit catalytique (C) n’est pas alimenté en fluide dans les zones I et/ou II.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une ligne de court-circuit (LS) du lit catalytique (C) est alimentée en fluide dans les zones I et/ou II.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le lit catalytique (C) est alimenté par une ligne de lavage (Lw) lorsque la ligne d’injection de la charge (LF) de la ligne de dérivation externe correspondante est ouverte.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le lit catalytique (C) est alimenté en raffinat lorsque la ligne de soutirage de raffinat (LR) est ouverte.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des lignes de dérivation externes (Li/i+1) disposées dans la zone III et/ou IV sont contrôlées pour alimenter le lit catalytique (C) avec une portion de flux circulant dans la colonne.
- Dispositif de production de paraxylène en lit mobile simulé réactif comprenant :
une colonne de séparation adaptée pour être alimenter en une charge et un désorbant et soutirer un raffinat et un extrait, la colonne de séparation comprenant une pluralité de lits d'un solide adsorbant (Ai) interconnectés en boucle fermée, la pluralité de lits étant divisée en 4 zones repérées par rapport aux points d'alimentation et de soutirage selon la définition suivante :- la zone I de désorption du paraxylène est comprise entre l’injection du désorbant et le soutirage de l’extrait ;
- la zone II de désorption des isomères du paraxylène est comprise entre le soutirage de l’extrait et l’injection de la charge ;
- la zone III d’adsorption du paraxylène est comprise entre l’injection de la charge et le soutirage du raffinat ; et
- la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat et l’injection de désorbant,
- Dispositif selon la revendication 13, dans lequel chaque ligne de dérivation externe (Li/i+1) reliant deux plateaux successifs (Pi, Pi+1) séparant les lits d’adsorbant (Ai), comprend dans l’ordre en allant d’un plateau amont (Pi) vers un plateau aval (Pi+1) :
- une première vanne de dérivation (A) ;
- une arrivée de ligne de lavage (Lw) ;
- le lit catalytique (C) ;
- une deuxième vanne de dérivation (B) ; et
- une ligne de court-circuit (LS) connectant la première vanne de dérivation (A) à la deuxième vanne de dérivation (B),
chaque ligne de dérivation externe (Li/i+1) comprenant en outre :- une arrivée de ligne de soutirage de raffinat (LR) disposée en amont de la vanne d’arrêt ;
- une arrivée de ligne d’injection de charge (LF) disposée en aval de la vanne d’arrêt ;
- une arrivée de ligne d’injection de désorbant (LD) disposée en amont de la première vanne de dérivation (A), ou dans la ligne de court-circuit (LS), ou en aval de la deuxième vanne de dérivation (B) ; et
- une arrivée de ligne de soutirage d’extrait (LE) disposée en amont de la première vanne de dérivation (A), ou dans la ligne de court-circuit (LS) ou en aval de la deuxième vanne de dérivation (B).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 13 et 14, dans lequel le volume de la portion de ligne comprenant le lit catalytique (C), entre la première vanne de dérivation (A) et la deuxième vanne de dérivation (B) est égal à entre 3 et 20% du volume d’un lit d’adsorbant (Ai).
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| KR (1) | KR20220071921A (fr) |
| CN (1) | CN114539015A (fr) |
| FR (1) | FR3116443B1 (fr) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2985589A (en) | 1957-05-22 | 1961-05-23 | Universal Oil Prod Co | Continuous sorption process employing fixed bed of sorbent and moving inlets and outlets |
| US3214247A (en) | 1963-02-25 | 1965-10-26 | Universal Oil Prod Co | Fluid distributing means for packed chambers |
| US3268605A (en) | 1961-11-06 | 1966-08-23 | Universal Oil Prod Co | Supervisory control system for a simulated moving bed separation process |
| US3592612A (en) | 1966-11-02 | 1971-07-13 | John H Ballard | Two-stage apparatus for mixing fluids in concurrent downflow relationship |
| US4378292A (en) | 1981-09-11 | 1983-03-29 | Uop Inc. | Fixed bed multiple zone fluid-solids contacting apparatus |
| US4614204A (en) | 1984-12-10 | 1986-09-30 | Uop Inc. | Rotary valve for interconnecting conduits in three groups |
| US5200075A (en) | 1991-03-08 | 1993-04-06 | Nkk Corporation | Separator |
| US5744684A (en) | 1994-11-03 | 1998-04-28 | Uop | Process for alkane isomerization using reactive chromatography and reactive desorbent |
| FR2772634A1 (fr) | 1997-12-22 | 1999-06-25 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif d'amelioration de la purete d'un produit en lit mobile simule |
| FR2930549A1 (fr) * | 2008-04-25 | 2009-10-30 | Inst Francais Du Petrole | Lit mobile simule reactif pour la production de paraxylene |
| FR2953733A1 (fr) | 2009-12-11 | 2011-06-17 | Inst Francais Du Petrole | Lit mobile simule reactif avec catalyseur liquide ou soluble |
| US8123951B2 (en) | 2010-02-11 | 2012-02-28 | IFP Energies Nouvelles | Process and apparatus for simulated moving bed separation comprising bypass lines in every other bed and with controlled flushing flow rates during injections and withdrawals |
| US8123952B2 (en) | 2008-08-19 | 2012-02-28 | IFP Energies Nouvelles | Process and device for simulated moving bed separation with a modulated by-pass fluid flow |
| US8123950B2 (en) | 2009-04-10 | 2012-02-28 | IFP Energies Nouvelles | Process and apparatus for simulated moving bed separation comprising bypass lines in every other bed and with a modulated bypass fluid flow rate |
| FR3087666A1 (fr) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | IFP Energies Nouvelles | Procede et dispositif de production de paraxylene en contre-courant simule reactif avec variation de temperature |
-
2020
- 2020-11-24 FR FR2012040A patent/FR3116443B1/fr active Active
-
2021
- 2021-11-19 KR KR1020210160662A patent/KR20220071921A/ko unknown
- 2021-11-24 CN CN202111407952.1A patent/CN114539015A/zh active Pending
Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2985589A (en) | 1957-05-22 | 1961-05-23 | Universal Oil Prod Co | Continuous sorption process employing fixed bed of sorbent and moving inlets and outlets |
| US3268605A (en) | 1961-11-06 | 1966-08-23 | Universal Oil Prod Co | Supervisory control system for a simulated moving bed separation process |
| US3214247A (en) | 1963-02-25 | 1965-10-26 | Universal Oil Prod Co | Fluid distributing means for packed chambers |
| US3592612A (en) | 1966-11-02 | 1971-07-13 | John H Ballard | Two-stage apparatus for mixing fluids in concurrent downflow relationship |
| US4378292A (en) | 1981-09-11 | 1983-03-29 | Uop Inc. | Fixed bed multiple zone fluid-solids contacting apparatus |
| US4614204A (en) | 1984-12-10 | 1986-09-30 | Uop Inc. | Rotary valve for interconnecting conduits in three groups |
| US5200075A (en) | 1991-03-08 | 1993-04-06 | Nkk Corporation | Separator |
| US5316821A (en) | 1991-03-08 | 1994-05-31 | Nkk Corporation | Partition plate for multiple-stage adsorption separator |
| US5744684A (en) | 1994-11-03 | 1998-04-28 | Uop | Process for alkane isomerization using reactive chromatography and reactive desorbent |
| FR2772634A1 (fr) | 1997-12-22 | 1999-06-25 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif d'amelioration de la purete d'un produit en lit mobile simule |
| US5972224A (en) | 1997-12-22 | 1999-10-26 | Hotier; Gerard | Process and device for improving the purity of a product in a simulated fluid bed |
| US6110364A (en) | 1997-12-22 | 2000-08-29 | Institut Francais Du Petrole | Device for improving the purity of a product in a simulated fluid bed |
| FR2930549A1 (fr) * | 2008-04-25 | 2009-10-30 | Inst Francais Du Petrole | Lit mobile simule reactif pour la production de paraxylene |
| US8123952B2 (en) | 2008-08-19 | 2012-02-28 | IFP Energies Nouvelles | Process and device for simulated moving bed separation with a modulated by-pass fluid flow |
| US8123950B2 (en) | 2009-04-10 | 2012-02-28 | IFP Energies Nouvelles | Process and apparatus for simulated moving bed separation comprising bypass lines in every other bed and with a modulated bypass fluid flow rate |
| FR2953733A1 (fr) | 2009-12-11 | 2011-06-17 | Inst Francais Du Petrole | Lit mobile simule reactif avec catalyseur liquide ou soluble |
| US8123951B2 (en) | 2010-02-11 | 2012-02-28 | IFP Energies Nouvelles | Process and apparatus for simulated moving bed separation comprising bypass lines in every other bed and with controlled flushing flow rates during injections and withdrawals |
| FR3087666A1 (fr) * | 2018-10-24 | 2020-05-01 | IFP Energies Nouvelles | Procede et dispositif de production de paraxylene en contre-courant simule reactif avec variation de temperature |
Non-Patent Citations (10)
| Title |
|---|
| BAURKRISHNA, CHEM. ENG. JOURNAL, vol. 109, 2005, pages 107 - 113 |
| BERGEOT G. ET AL: "Intensification of Paraxylene Production using a Simulated Moving Bed Reactor", OIL & GAS SCIENCE & TECHNOLOGY: REVUE DE L'INSTITUT FRANCAIS DU PETROLE, vol. 65, no. 5, 1 September 2010 (2010-09-01), Fr, pages 721 - 733, XP055827710, ISSN: 1294-4475, Retrieved from the Internet <URL:https://ogst.ifpenergiesnouvelles.fr/articles/ogst/pdf/2010/05/ogst09078.pdf> DOI: 10.2516/ogst/2009086 * |
| GANETSOS ET AL.: "Preparative and Production Scale Chromatography", 1993, MARCEL DEKKER INC |
| HASHIMOTO ET AL., BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING, vol. 25, 1983, pages 2371 - 2393 |
| KULPRATHIPANJA: "Reactive séparation processes", 2002, TAYLOR & FRANCIS, pages: 115 - 153 |
| LODE ET AL., CHEM. ENG. SCI., vol. 56, 2001, pages 269 - 291 |
| MINCEVA ET AL., CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, vol. 140, no. 1-3, 2008, pages 305 - 323 |
| MINCEVA M ET AL: "Simulated moving bed reactor for isomerization and separation of p-xylene", CHEMICAL ENGENEERING JOURNAL, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 140, no. 1-3, 1 July 2008 (2008-07-01), pages 305 - 323, XP022684380, ISSN: 1385-8947, [retrieved on 20080523], DOI: 10.1016/J.CEJ.2007.09.033 * |
| RAYCARR, CHEM. ENG. SCI., vol. 50, 1995, pages 3033 - 3041 |
| ZHANG ET AL., BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, vol. 35, 2007, pages 341 - 351 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3116443B1 (fr) | 2023-07-28 |
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