JP2011161439A - バイパス・ラインを１つ置きの床内に包含し、注入および抜き出しの間におけるコントロールされたフラッシング・フロー・レートを伴う擬似移動床分離のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイパス・ラインは注入または抜き出し運転の間にバイパス・ラインが系統的に閉じられることがなく、フロー・レートを管理するためのルールは、注入または抜き出し運転の間にバイパス・ラインに対して適用する方法の提供。
【解決手段】原液ＦのＳＭＢ分離のためにＳＭＢデバイス内において実施される方法であって、前記ＳＭＢデバイスは少なくとも１つのカラムを有し、前記カラムは、それぞれが注入／抜き出しシステムを包含するプレートＰ_ｉによって分離される複数の吸着剤床からなり、前記方法において前記原液Ｆおよび脱着剤Ｄが注入され、少なくとも１つのエキストラクトＥおよび少なくとも１つのラフィネートＲが抜き出され、前記注入および抜き出しのポイントは、１つの吸着剤床および切換え時間ＳＴに対応する値により時間と共にシフトされる。

Description

本発明は、蒸留法による分離が困難な、自然または化学的に製造された生成物を分離する分野に関する。擬似向流または擬似並流のいずれかのモードにおいて、擬似移動床方法または分離デバイスとして知られる方法および関連するデバイスのファミリが使用され、以下においてはそれに包括的な用語『ＳＭＢ』を用いる。

関係のある分野には、限定ではないが次のものが含まれる。
・枝分かれパラフィン、ナフテンおよび芳香族からのノーマル・パラフィンの分離、
・オレフィン／パラフィン分離、
・芳香族Ｃ８異性体からのｐ‐キシレンの分離、
・芳香族Ｃ８異性体からのｍ‐キシレンの分離、および
・芳香族Ｃ８異性体からのエチルベンゼンの分離。

多くのそのほかの応用が精油所および総合石油化学工場を超えて存在し、引用できるものには、グルコース／フルクトース分離、クレゾールの位置異性体の分離、光学異性体の分離等が含まれる。

ＳＭＢ分離は、この分野においてよく知られている。概して言えば、擬似移動床モードにおいて運転するカラムは、少なくとも３つの運転ゾーン、場合によっては４または５つの運転ゾーンからなり、前記ゾーンのそれぞれは特定数の連続する床によって構成され、かつ各ゾーンは、供給ポイントと抜き出しポイントの間にあるそれ自体のポジションによって定義される。通常、ＳＭＢカラムは、分別すべき少なくとも１つの原液Ｆおよび脱着剤Ｄ（しばしば、溶離剤と呼ばれる）が供給され、少なくとも１つのラフィネートＲおよびエキストラクトＥが前記カラムから抜き出される。

供給および抜き出しポイントは、１つの床に対応するバルブにより、時間と共に規則的に、それらの相対的なポジションを維持しつつ同じ方向にシフトされる。供給および抜き出しポイントの連続する２つのシフトを分ける時間間隔を「期間」(period)と呼ぶ。

定義により、運転ゾーンのそれぞれには次のとおり、番号が指定されている。
・ゾーン１＝エキストラクト中の混合物の脱着のためのゾーンであって、脱着剤Ｄの注入とエキストラクトＥの抜き出しの間にあるゾーン、
・ゾーン２＝ラフィネート内の混合物の脱着のためのゾーンであって、エキストラクトＥの抜き出しと分離されるべき原液Ｆの注入の間にあるゾーン、
・ゾーン３＝エキストラクト中の混合物の吸着のためのゾーンであって、原液の注入とラフィネートＲの抜き出しの間にあるゾーン、および
・ラフィネートの抜き出しと脱着剤の注入の間に好ましくはゾーン４が配置される。

先行技術は、擬似移動床法による原液分離を実施するための様々なデバイスおよび方法を詳細に述べている。

特に引用できる特許は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、および特許文献８である。これらの特許は、ＳＭＢの機能も詳細に述べている。

ＳＭＢデバイスは、典型的には、いくつかの連続する吸着剤の床Ａ_ｉに分割される少なくとも１つ（多くの場合は２つ）のカラムからなり、前記床はプレートＰ_ｉによって分離され、各プレートＰ_ｉは、原液の供給または脱着剤の注入およびラフィネートまたはエキストラクトの抽出という連続する運転を実施することができる１、２または４つのチャンバからなる。

本発明は、単一チャンバ・デバイス、すなわち前記チャンバを使用して様々なストリームの供給および抜き出し両方を実施することが可能なデバイスのカテゴリに属する。

以下に、より詳細を述べる。プレートは一般に複数のパネルに分割され、各パネルは、ストリームの供給および抜き出しのためのチャンバからなる。

プレートＰ_ｉのそれぞれは、典型的には、分配／抽出ラインまたはシステムを介して供給される『ＤＭＥプレート』と呼ばれる複数の分配器‐混合器‐抽出器パネルを包含する。これらのプレートは、任意タイプおよび任意幾何学形状とすることができる。

プレートは、一般に、カラムのセクション内の隣接するセクタに対応するパネル、たとえば特許文献９の図８に記述されているようなアンギュラ・セクタを伴うパネル、または特許文献１０の中で述べられているようなパラレル・セクタを有するパネルに分割される。

好ましくは、本発明の分離カラムは、二重対称(di-symmetrical)の供給およびパラレル・セクタを有するタイプのＤＭＥプレートからなる。

それぞれの床にわたる分配は、先行する床から来る主ストリームが収集されること、補助流体または二次流体の注入が可能である一方、それら２つの流体が可能な限り混合できることを要求し、または、収集される流体の一部が除去可能であり、抽出してデバイスの外に送出可能であり、かつ流体が次の床にわたって再分配可能である必要があることを要求する。

すべてのＳＭＢデバイスに関する一般的な課題は、ＳＭＢの運転の間にわたる供給ポイントおよび抜き出しポイントの修正(modification)の間にプレートへの流体の供給およびそこからの抜き出しのための１つまたは複数の回路の様々なゾーンの中に見られる液体によって生成される汚染を最少化することである。

運転シーケンスの間にプレートＰ_ｉのためのライン、チャンバまたは供給ゾーンがプロセス流体によってフラッシュされなくなると、それが、液体が滞留するデッド・ゾーンとなり、その中にもう一度別のプロセス流体が流入しない限り再び移動しない。ＳＭＢの運転は、これが、考慮中のライン内に滞留している流体と異なる流体であるプロセス流体であることを意味する。

実質的に異なる組成をもつ流体の短時間にわたる混合または移動は、組成の不連続性が回避されるべき理想的な運転と比べたときに、考慮中のゾーンの濃度分布(profile)内に乱れ(perturbation)をもたらす。

別の問題は、プレートの様々なゾーンの間の非常に小さい圧力差に起因する、同一プレートの様々なゾーンの間、（より一般的には同一プレートの分配／抽出システムの全体にわたって）、可能性のある再循環に存在し、これが、理想的な運転との比較においてさらに乱れをもたらす。

再循環およびデッド・ゾーンに起因する問題を克服するために、先行技術において様々な解決策が知られている。

（ａ）脱着剤または比較的純粋な望ましい生成物を使用して所定プレートの分配／抽出システムのフラッシュを行う提案がすでになされている。このテクニックは、抽出の間における所望の生成物の汚染を回避する。しかしながら、フラッシング液体が、それが置き換わる液体と非常に異なる組成を有することから、これが理想的な運転に有害な組成の不連続性をもたらす。このフラッシングの第１の変形では、典型的には、高い濃度勾配(gradient)を伴う短時間のフラッシュを行う。このようなフラッシュは、組成の不連続性の効果を制限するために厳密に短い時間のものとなる。

（ｂ）特許文献１１および特許文献１２で述べられているとおり、別の解決策は、主ストリームの殆どをカラムの内側に通し、そのストリームのわずかな部分（通常、主ストリームの１％〜２０％）を、連続するプレートの間の外部バイパス・ラインを介して外側を通過させる。この分配／抽出システムの、上にあるプレートに由来するストリームによる１つのプレートにおけるフラッシングは、通常連続的に行われ、その結果、分配／抽出システムのラインおよびゾーンが連続的にフラッシュされ、『デッド』ゾーンとなることがなくなる。

この種の、バイパス・ラインを介した連続フラッシングを伴うシステムは、特許文献１３の図２の中で開示されている。バイパス・ラインの直径は概して小さく、ラインは直径の小さいバルブを含み、それがこのシステムのコストを下げている。

特許文献１１および特許文献１２の教示によれば、所定のプレートの分配／抽出システムは、置換えられる液体（分配システム内にあるか、またはプレート上を移動している液体）と非常に近い組成を有する液体を用いてフラッシュされることが意図される。したがって、異なる組成をもつ流体の混合が最小化され、組成の不連続性が低減される。

このため特許文献１１、特許文献１２は、バイパス・ライン内におけるフラッシュ・フロー・レートを、各バイパス・ライン内での(transit)のレートがＳＭＢの主ストリーム内の濃度勾配の前進(advance)のレートと実質的に同一となるように、使用することを推奨している。そのためこれは、『同期』(synchronous)フラッシングまたは『同期(synchronicity)フロー・レート』フラッシングと呼ばれる。したがって様々なラインまたは容積が、その中の液体と実質的に同一の組成を有する流体によってフラッシュされ、バイパス・ライン内を移動する液体が、主ストリームの組成が実質的に同じになるポイントにおいて再導入される。

したがってフラッシュが、低いかまたはゼロの濃度勾配を伴って同期する。

その特許の教示によれば、１つのプレートＰ_ｉで生じて次のプレートＰ_ｉ＋１へ向うフロー・レートＱＳ_{ｉ／ｉ＋１}がＶ／ＳＴに等しいときフラッシュが『同期』しているといい、ここでＶを、プレートＰ_ｉの分配システムの容積（すなわちＶ_ｉ）、Ｐ_ｉ＋１の分配システムの容積（すなわちＶ_ｉ＋１）、および前記２つのプレートの間のバイパス・ラインの容積（すなわちＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）の累積(cumulative)容積、ＳＴを供給／抽出の２つの連続する切替えの間におけるＳＭＢの切換え時間とする。

したがって、ここで次式が得られる。
同期フロー・レート＝ＱＳ_{ｉ／ｉ＋１}＝（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）／ＳＴ
ここで、
・ＱＳ_{ｉ／ｉ＋１}＝プレートＰ_iから来て、次の（通常はより低い）プレートＰ_ｉ＋１へ向うフラッシュのフロー・レート、
・Ｖ_ｉ＝アウトフロー・プレートＰ_ｉの分配／抽出システムの容積、
・Ｖ_ｉ＋１＝インフロー・プレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出システムの容積、
・ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}＝Ｐ_ｉとＰ_ｉ＋１の間のバイパス・ラインの容積、および
・ＳＴ＝切換え時間。

同期フラッシングは、通常、各ゾーンに適合された、前記ゾーン内の同期フロー・レートの５０％〜１５０％（理想的には同期フロー・レートの１００％）の、コントロールされたフロー・レートで実施される。ＳＭＢの４つのゾーンのバイパス・ライン内のフロー・レートは、各バイパス・ライン内の調整手段によってコントロールされる。

例として述べるが、当業者は、これらのすべてのゾーン内の同期フロー・レートの９０％または１１０％、または同期フロー・レートの１００％に近い任意のそのほかの値のフロー・レートを使用することができる。しかしながら調整手段が存在することを前提とすれば、当業者は、上で引用した特許の教示に従って、同期フロー・レートと正確に対応する（同期フロー・レートの１００％）態様で４つのゾーン内のフロー・レートをコントロールすることを当然に選択することになろう。

産業上非常に重要なＳＭＢ分離デバイスの１つの例は、通常少なくとも９９．７重量％の商業品質のｐ‐キシレンを製造するための芳香族Ｃ８カット、およびエチルベンゼン、ｏ‐キシレン、およびｍ‐キシレンが豊富なラフィネートの分離に関する。

引用したこれら２つの実施技術は、商業純度の目標を達成することができる。しかしながら出願人は、特許文献１１、特許文献１２の『同期フラッシュ』の教示がその先行技術に対して明確な改善を構成するが、バイパス・ラインの様々なフロー・レートを定義するルールに改良を加えることによって擬似移動床分離方法の操作および性能をさらに向上する意外な可能性があることを立証した。

最後に、特許文献１４は、ラインが各ラインに適用されることになるフロー・レートに関するルールを用いてインデクス『ｉ』のパリティを区別することなくすべてのプレートＰ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１を接続するバイパス・ライン・デバイスを述べており、当該ルールは、ゾーン上に少なくとも１つの閉じられたバイパス・ラインがあるか否か、またはすべてのバイパス・ラインが開いているか否かに応じて異なる。

特許文献１４によれば、『いくつかの理由から所定のゾーン内のバイパス・ラインの閉鎖が生じる。詳細には、流体（原液または脱着剤）がプレートＰ_ｉ内に注入されるとき、注入ラインが使用される。そのラインは、前記プレートに接続されたバイパス・ライン、すなわちバイパス・ラインＬ_{ｉ‐１／ｉ}またはバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}と接続されている。使用されている注入ラインがいずれのバイパス・ラインと接続されているかによらず、注入される流体が正しくプレートＰ_ｉへ向って流れることを保証するために、その後オン‐オフ・バルブ、フロー調整バルブまたはノン‐リターン・バルブ、またはそのほかのテクニックの、フローを停止することが可能な任意手段によって前記ラインを閉じる必要がある。』

『それと同じ態様で、プレートＰ_ｉからの流出物（エキストラクトまたはラフィネート）を抜き出すときには抜き出しラインが使用される。この抜き出しラインが、前記プレートに接続されたバイパス・ライン、すなわちバイパス・ラインＬ_{ｉ‐１／ｉ}またはバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}のいずれかと接続される。使用されている抜き出しラインがいずれのバイパス・ラインと接続されているかによらず、流体が正しくプレートＰ_ｉから抜き出されることを保証するために、その後オン‐オフ・バルブ、フロー調整バルブまたはノン‐リターン・バルブ、またはそのほかのテクニックの、フローを停止することが可能な任意手段によって前記ラインを閉じる必要がある。』と述べられている。

この出願においては、注入または抜き出し運転の間に、すなわちより厳密には、前記バイパス・ラインが運転時に注入ラインまたは抜き出しラインと接続されるとき、バイパス・ラインがシステム的に(systematically)閉じられることがない。

特許文献１５は、各バイパス・ラインへ適用されるフロー・レート・ルールがカラムの様々な運転ゾーンのそれぞれについて定義されるという点において特許文献１４の改良である。当該特許文献１５は、２つの連続するプレートを接続するバイパス・ラインの特定の構成に関し、特許文献１６および特許文献１７で述べられているとおり、最初のプレートが偶数インデクスを有するか、またはそれを除いた態様においては(in an exclusive manner)奇数インデクスを有する。

米国特許第２，９８５，５８９号明細書 米国特許第３，２１４，２４７号明細書 米国特許第３，２６８，６０５号明細書 米国特許第３，５９２，６１２号明細書 米国特許第４，６１４，２０４号明細書 米国特許第４，３７８，２９２号明細書 米国特許第５，２００，０７５号明細書 米国特許第５，３１６，８２１号明細書 米国特許第６，５３７，４５１号明細書 米国特許第６，７９７，１７５号明細書 米国特許第５，９７２，２２４号明細書 米国特許第６，１１０，３６４号明細書 仏国特許第２，７７２，６３４号明細書 仏国特許出願第０８／０４６３７号(特許第2,935,100号)明細書 仏国特許出願第０９／０１７８４号(特許第2,944,215号)明細書 仏国特許第２，９０４，７７６号明細書 仏国特許第２，９１３，３４５号明細書

この出願は、次の点において特許文献１５の改良である。
・第１に、バイパス・ラインは、注入または抜き出し運転の間に、すなわちより厳密には、前記バイパス・ラインが運転時に注入ラインまたは抜き出しラインと接続されるとき、バイパス・ラインが系統的に閉じられることがなく、
・第２に、フロー・レートを管理するためのルールは、注入または抜き出し運転の間にバイパス・ラインに対して適用するものである。

本発明は、２つの連続するプレートを接続するバイパス・ラインの特定の構成に関し、最初のプレートが偶数インデクスを有するか、またはそれ を除いた態様においては奇数インデクスを有する。

図１ａは、Ｐ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１、Ｐ_ｉ＋２、Ｐ_ｉ＋３として示された４つの分配器プレートによって分離された５つの床を包含する本発明の擬似移動床（ＳＭＢ）デバイスの部分を表し、前記４つの分配器プレートは、２つのバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}およびＬ_{ｉ＋２／ｉ＋３}によってペア構成で接続される。各バイパス・ラインは、同一の手段を包含する。ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、原液Ｆ注入ラインへの接続、脱着剤Ｄ注入ラインへの接続、エキストラクトＥ抜き出しラインへの接続、およびラフィネートＲ抜き出しラインへの接続を包含する。

注入ラインへの接続は、抜き出しラインへの接続の上流に配置される。注入ラインへの接続と抜き出しラインの間に調整バルブＶ_{ｉ／ｉ＋１}がある。バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、さらにＶ_ｉおよびＶ_ｉ＋１として示された２つの『オン‐オフ』バルブを包含する。

Ｖ_ｉはプレートＰ_ｉと注入および抜き出しラインとの接続の間に配置されており、Ｖ_ｉ＋１は注入および抜き出しラインへの接続とプレートＰ_ｉ＋１の間に配置されている。

図１ｂは、Ｐ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１、Ｐ_ｉ＋２、Ｐ_ｉ＋３として示された４つの分配器プレートによって分離された５つの床を包含する本発明の擬似移動床（ＳＭＢ）デバイスの変形の部分を表し、これら４つの分配器プレートは、２つのバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}およびＬ_{ｉ＋２／ｉ＋３}を介してペア構成で接続される。各バイパス・ラインは、同一の手段を包含する。

ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、原液Ｆ注入ラインへの接続、脱着剤Ｄ注入ラインへの接続、エキストラクトＥ抜き出しラインへの接続、およびラフィネートＲ抜き出しラインへの接続を包含する。

バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、さらに、２つの調整バルブＶ_ｉおよびＶ_ｉ＋１を包含する。

Ｖ_ｉはプレートＰ_ｉと注入および抜き出しラインとの接続の間に配置されており、Ｖ_ｉ＋１は注入および抜き出しラインへの接続とプレートＰ_ｉ＋１の間に配置されている。

図１ｃは、Ｐ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１、Ｐ_ｉ＋２、Ｐ_ｉ＋３として示された４つの分配器プレートによって分離された５つの床を包含する本発明の擬似移動床（ＳＭＢ）デバイスの別の変形の部分を表し、これら４つの分配器プレートは、２つのバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}およびＬ_{ｉ＋２／ｉ＋３}を介してペア構成で接続される。各バイパス・ラインは、同一の手段を包含する。ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、２つの原液Ｆ注入ラインへの２つの接続、２つの脱着剤Ｄ注入ラインへの２つの接続、２つのエキストラクトＥ抜き出しラインへの２つの接続、および２つのラフィネートＲ抜き出しラインへの２つの接続を包含する。

注入および抜き出しラインへの接続は、２つのグループに分割され、１つはバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}の上流、残りはその下流に分けられる。

各グループは、原液Ｆの注入のため、脱着剤Ｄの注入のため、エキストラクトＥの抜き出しのため、およびラフィネートＲの抜き出しのためのラインへの接続を包含する。

バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、さらに、一方におけるバイパス・ラインの上流の注入および抜き出しラインの接続と、他方におけるバイパス・ラインの下流の注入および抜き出しラインの接続の間に配置された調整バルブＶ_{ｉ／ｉ＋１}を包含する。

図２は、運転時の擬似移動床デバイスの第１の変形の部分を表す。デバイスのこの部分は、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_５として示された４つの分配器プレートを包含する。

図２の最初の部分（左部分）は、プレートＰ_３上に脱着剤Ｄが注入される間の時間ｔにおける構成を示し、その間はバイパス・ラインＬ_２／３の第２の部分においてフラッシングのフロー・レートが調整される。また、時間ｔにおいては、プレートＰ_４からエキストラクトＥが抽出され、バイパス・ラインＬ_４／５の第２の部分内にはフローがない。

図２の２番目の部分（右部分）は、時間ｔ後の１切換え期間（すなわち、ｔ＋Δｔ）における前述の構成を示している。脱着剤ＤがプレートＰ_３上に注入され、バイパス・ラインＬ_２／３の第１の部分内にフローがない。この時間、すなわちｔ＋Δｔにおいても、バイパス・ラインＬ_４／５の第１の部分でフラッシングのフロー・レートの調整を行う間にエキストラクトＥがプレートＰ_５から抜き出される。

図３は、運転中の１２の床によって構成される先行技術の擬似移動床デバイスを示している。

図３ａは、サイクルの第１ステップに対応する。

図３ｂは、サイクルの第２ステップに対応する。

図４は、運転中の１２の床によって構成される本発明の擬似移動床デバイスを示している。

図４ａは、サイクルの最初のステップに対応する。

図４ｂは、サイクルの２番目のステップに対応する。

本発明は、カラムの全長に沿って２つの連続するプレート、すなわちＰ_ｉとする上流のプレートおよびＰ_ｉ＋１とする下流のプレートを直接結合する外部バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}を包含するデバイスのバイパス・ラインを管理するための方法に関し、ここでインデクス『ｉ』は、偶数または（それを除いて）奇数である。

明瞭のため、第１の場合においては、バイパス・ラインがプレートＰ_２とＰ_３、Ｐ_４とＰ_５、Ｐ_６とＰ_７という形で以下同様にプレートを接続する。

別の場合においては、バイパス・ラインがプレートＰ_１とＰ_２、Ｐ_３とＰ_４、Ｐ_５とＰ_６という形で以下同様にプレートを接続する。

運転中の注入ラインまたは抜き出しラインと接続されるバイパス・ラインは、運転中の注入ラインまたは抜き出しラインのいずれとも接続されないバイパス・ラインと区別される必要がある。

運転中の注入ラインまたは抜き出しラインのいずれとも接続されないバイパス・ラインについては、特許文献１５に定義されているとおり、バイパス・ライン内のフロー・レートを調整するルールが継続的に適用される。

本発明は、運転中の注入ラインまたは抜き出しラインと接続されるバイパス・ラインだけに適用され、特定の場合に、前記バイパス・ライン上のフラッシング・フローを確立することからなる。

このフラッシング・フローは、運転中の注入ラインに接続されたバイパス・ライン内において生じるときは、したがって前記注入フローの一部によって構成される。

このフラッシング・フローは、運転中の抜き出しラインに接続されたバイパス・ライン内において生じるときは、したがって前記抜き出しフローの一部を構成する。

次の２つの場合を区別することが可能であり、それらが本発明の発明の要旨を形成する。
（ａ）原液または脱着剤が、上に定義されている方向において上流プレートと呼ばれるプレート上に注入される場合、および
（ｂ）エキストラクトまたはラフィネートが、上に定義されている方向において下流プレートと呼ばれるプレートから抜き出される場合。

本発明のデバイスのより良好な理解のためには、上流プレートＰ_ｉを下流プレートＰ_ｉ＋１へ接続しているバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}上において、次に示す２つの部分が区別されなければならない。
・前記バイパス・ラインの上流に位置するプレートＰ_ｉと、注入または抜き出しラインとの接続ポイントの間にある第１の部分、および
・注入または抜き出しラインとの接続ポイントと、前記バイパス・ラインの下流に位置するプレートＰ_ｉ＋１の間にある第２の部分。

続いて本発明を構成する２つのルールを次のとおりに述べることができる。
（ａ）原液または脱着剤が上流プレートＰ_ｉ上に注入されるときには、フラッシング・フローがバイパス・ラインの第２の部分内に導入されて前記フラッシング・フローが同期フロー・レートの５０％プラスまたはマイナス５％とほぼ等しい値に調整され、バイパス・ラインの第１の部分内において、注入フロー・レートが、バイパス・ラインの第２の部分内に導入されるフラッシング・フローのための値を減じた原液または脱着剤の注入のためのフロー・レートと等しくなることによって補正(correct)され、
（ｂ）エキストラクトまたはラフィネートが下流プレートＰ_ｉ＋１から抜き出されるときには、フラッシング・フローがバイパス・ラインの第１の部分内に導入されて前記フラッシング・フローが同期フロー・レートの５０％プラスまたはマイナス５％と等しい値に調整され、バイパス・ラインの第２の部分内において、抜き出しフロー・レートが、バイパス・ラインの第１の部分内に導入されるフラッシュのフロー・レートの値を減じたエキストラクトまたはラフィネートの抜き出しのためのフロー・レートと等しくなることによって補正される。

同期フロー・レートは（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）／ＳＴとして定義され、この式において、
Ｖ_ｉは上流プレートＰ_ｉの分配／抽出システムの容積を表し、
Ｖ_ｉ＋１は下流プレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出システムの容積を表し、
ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}はＰ_ｉとＰ_ｉ＋１の間のバイパス・ラインの容積を表し、
ＳＴは切換え時間を表す。

比較的意外なことに、ルール（ａ）および（ｂ）に従ったフラッシング・フローの設定が、以下の実施例の中で例証されているとおり、所望の生成物の歩留まりにおける有意な利得をもたらし得ることが明らかになった。

本発明の第１の変形によれば、ＳＭＢユニットの床の総数は１２であり、様々なゾーン内において以下のとおりに分配される。
ゾーン１内に２床、
ゾーン２内に５床、
ゾーン３内に３床、
ゾーン４内に２床。

本発明の第２の変形においては、ＳＭＢユニットの床の総数は１５であり、様々なゾーン内において以下のとおりに分配される。
ゾーン１内に３床、
ゾーン２内に６床、
ゾーン３内に４床、
ゾーン４内に２床。

本発明の方法は、芳香族Ｃ８炭化水素の混合物内のｐ‐キシレンの分離に応用できる。

また本発明の方法は、芳香族Ｃ８炭化水素の混合物内のｍ‐キシレンの分離に応用できる。

４つの分配器プレートによって分離された５つの床を包含する本発明の擬似移動床（ＳＭＢ）デバイスの部分を表した説明図である。 図１（ａ）に示されている構成に基づいた運転時の擬似移動床デバイスの部分を表した説明図である。 運転中の１２の床によって構成される先行技術の擬似移動床デバイスを表した説明図である。 運転中の１２の床によって構成される本発明の擬似移動床デバイスを表した説明図である。

本発明は、改良された擬似移動床分離デバイスに関する。

より厳密に述べれば、本発明は、様々な流体の注入および抜き出しのための単一チャンバを伴うＳＭＢユニットの分野に含まれ、各プレートが特定数のパネルに分割され、各パネルに流体の注入および抜き出しのためのチャンバが備えられる。

それに加えて本発明のＳＭＢユニットは、バイパス・ラインが２つの隣接するプレート、すなわちインデクス『ｉ』を偶数または（それを除いて）奇数のいずれかとするＰ_ｉとＰ_ｉ＋１を、カラムの全長にわたって接続するユニットである。したがって、任意のインデクス『ｉ』（偶数または奇数）を考えた場合に、プレートＰ_ｉが、バイパス・ラインを介してプレートＰ_ｉ＋１または（それを除いて）プレートＰ_ｉ‐１へ接続される。

図１ａは、上流プレートＰ_ｉを下流プレートＰ_ｉ＋１へ接続するバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}を示している。このバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、原液Ｆおよび脱着剤Ｄの注入のためのラインおよびエキストラクトＥおよびラフィネートＲの抜き出しのためのラインを包含する。

注入ラインへの接続は、抜き出しラインへの接続の上流に位置する。注入ラインへの接続と抜き出しラインへの接続の間には、調整バルブＶ_{ｉ／ｉ＋１}が備わる。バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}はまた、Ｖ_ｉおよびＶ_ｉ＋１として示された２つのオン‐オフ・バルブを包含する。Ｖ_ｉは、プレートＰ_ｉと注入および抜き出しラインへの接続の間に配置されており、Ｖ_ｉ＋１は、注入および抜き出しラインへの接続とプレートＰ_ｉ＋１の間に配置されている。

本発明のデバイスの変形（図１ｂ）は、バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}がオン‐オフ・バルブを含まず、注入ラインへの接続と抜き出しラインへの接続の間に調整バルブの配置もないが、２つの調整バルブＶ_ｉおよびＶ_ｉ＋１を包含する。
・Ｖ_ｉはプレートＰ_ｉと注入および抜き出しラインへの接続の間に配置され、
・Ｖ_ｉ＋１は注入および抜き出しラインへの接続とプレートＰ_ｉ＋１の間に配置される。

意外なことに、運転中の注入または抜き出しラインへ接続されるバイパス・ラインの理想的な機能は、前記バイパス・ラインの部分における特定のフラッシング・フローの確立を必然的に伴うことが分かっている。

次に示すバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}の２つの部分を識別することが可能である。
・前記バイパス・ラインの上流に位置するプレートＰ_ｉと注入または抜き出しラインとの接続ポイントの間にある第１の部分、および
・注入または抜き出しラインとの接続ポイントと前記バイパス・ラインの下流に位置するプレートＰ_ｉ＋１の間にある第２の部分。

原液または脱着剤が上流の位置にあるプレートＰ_ｉ上に注入されるとき、前記プレートＰ_ｉはバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}を介してプレートＰ_ｉ＋１へ接続されているが、先行技術に開示されたものとは対照的に、バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は閉じられてはならず、その逆にバイパス・ラインの第２の部分内を流れるフラッシング・フローのフロー・レートが調節(modulate)されてプレートＰ_ｉ＋１を洗い流す(rinse)。

このフロー・レートは、概略で同期の５０％に対応するべく調整(regulate)されなければならない。バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}の第１の部分内を流れる補正後の注入フローは、その後、バイパス・ラインの第２の部分内を流れるフラッシュのフロー・レートによって減じられた原液または脱着剤の注入フロー・レートと等しくなる。

原液または脱着剤が下流の位置にあるプレートＰ_ｉ＋１上に注入されるとき、前記プレートＰ_ｉ＋１はバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}を介してプレートＰ_ｉへ接続されているが、その場合には前記バイパス・ラインが閉じられなければならない。バイパス・ラインの第２の部分内のフロー・レートは、原液または脱着剤の注入フロー・レートと等しくなる。

図２は、時間ｔにおいてバイパス・ラインＬ_２／３上における脱着剤Ｄの注入の間にフラッシング・フローが存在する場合を示す。以下の説明は、調整バルブＶ_{ｉ／ｉ＋１}および２つのバルブＶ_ｉおよびＶ_ｉ＋１を包含するバイパス・ライン（図１ａ）の構成に基づく。

脱着剤Ｄは、バイパス・ラインＬ_２／３の上流に位置するプレートであるプレートＰ_２上へのストリームの注入が行われるようにバイパス・ラインＬ_２／３上に注入される。したがって、調整バルブＶ_２／３が脱着剤Ｄからなるフラッシング・フローを調整することが可能であり、オン‐オフ・バルブＶ_２およびＶ_３は開かれている。このフラッシング・フローは、プレートＰ_３を洗い流すことができる。

時間ｔ＋Δｔ（Δｔは切換え時間）に、バイパス・ラインＬ_２／３の下流に位置するプレートであるプレートＰ_３上へのストリームの注入が行われるようにバイパス・ラインＬ_２／３上においてフローＤの注入が行われる。この場合には、バイパス・ラインＬ_２／３の第２の部分内にのみフローが生じるように、オン‐オフ・バルブＶ_２が閉じられ、バルブＶ_３が開かれる。

同様に、エキストラクトまたはラフィネートがプレートＰ_ｉ＋１から抜き出されるとき、前記プレートＰ_ｉ＋１はバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}を介してプレートＰ_ｉへ接続されているが、先行技術に開示されたものとは対照的に、該バイパス・ラインは閉じられてはならず、その逆にバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}の第１の部分内を流れるフラッシング・フローのフロー・レートが修正(modulate)されてプレートＰ_ｉの内容物が抜き出されることを可能にする。

このフローは、概略で同期の５０％に対応するべく調整されなければならない。バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}の第２の部分内を流れる補正後の抜き出しフローは、その後、バイパス・ラインの第１の部分内を流れるフラッシュのフロー・レートによって減じられたエキストラクトまたはラフィネートの抜き出しのフロー・レートと等しくなる。

エキストラクトまたはラフィネートがプレートＰ_ｉから抜き出されるとき、前記プレートＰ_ｉはバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}を介してプレートＰ_ｉ＋１へ接続されているが、その場合には前記バイパス・ラインは閉じられなければならない。

図２は、時間ｔ＋Δｔにバイパス・ラインＬ_４／５上においてエキストラクトＥの抜き出しが行われる間にフラッシング・フローが存在する場合を示す。以下の説明は、調整バルブＶ_{ｉ／ｉ＋１}および２つのバルブＶ_ｉおよびＶ_ｉ＋１を包含するバイパス・ライン（図１ａ）の構成に基づく。

時間ｔにおいて、バイパス・ラインＬ_４／５の上流に位置するプレートであるプレートＰ_４におけるストリームを抜き出すようにエキストラクトＥがバイパス・ラインＬ_４／５から抜き出される。したがって、バイパス・ラインＬ_４／５の第１の部分内にのみフローが生じるように、オン‐オフ・バルブＶ_５が閉じられ、オン‐オフ・バルブＶ_４が開かれる。時間ｔ＋Δｔ（Δｔは切換え時間）に、バイパス・ラインＬ_４／５の下流に位置するプレートであるプレートＰ_５からのストリームの抜き出しが行われるようにバイパス・ラインＬ_４／５上においてエキストラクトＥの抜き出しが行われる。この場合には、プレートＰ_４から抜き出されるフラッシング・フローのレートの調整に調整バルブＶ_４／５が使用され、オン‐オフ・バルブＶ_４およびＶ_５が開かれる。

より厳密に述べれば、本発明は、少なくとも１つのカラムを有する擬似移動床（ＳＭＢ）デバイスにおける原液ＦのＳＭＢ分離のための方法として定義可能であり、前記カラムは、それぞれが注入／抜き出しシステムを包含するプレートＰ_ｉによって分離される複数の吸着剤の床からなり、その方法においては原液Ｆおよび脱着剤Ｄが注入され、少なくとも１つのエキストラクトＥおよび少なくとも１つのラフィネートＲが抜き出され、注入および抜き出しのポイントが、切換え時間ＳＴをもった１つの吸着剤床に対応する値により経時的に(over time)シフトされ、さらにＳＭＢの複数の運転ゾーン、特に
・脱着剤Ｄの注入とエキストラクトＥの抜き出しの間にあるゾーン１、
・エキストラクトＥの抜き出しと原液Ｆの注入の間にあるゾーン２、
・原液Ｆの注入とラフィネートＲの抜き出しの間にあるゾーン３、および
・ラフィネートＲの抜き出しと脱着剤Ｄの注入の間にあるゾーン４
の４つの主ゾーンが決定され、デバイスはさらに、カラムの全長にわたって２つの連続するプレート、すなわちインデクス『ｉ』を偶数または（それを除いて）奇数のいずれかとするＰ_ｉとして示される上流プレートおよびＰ_ｉ＋１として示される下流プレートを直接結合する外部バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}を包含し、かつ前記プレートのフラッシングを可能にし、当該デバイスにおいてバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、２つの部分、すなわち
・前記バイパス・ラインの上流に位置するプレートＰ_ｉと、注入または抜き出しラインとの接続ポイントの間にある第１の部分、および
・注入または抜き出しラインとの接続ポイントと、前記バイパス・ラインの下流に位置するプレートＰ_ｉ＋１の間にある第２の部分、
に区分され、かつ当該デバイスにおいてバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}のそれぞれは、バイパス・ライン内のフラッシング・フローを調整するための自動化された手段を包含し、前記フラッシング・フローは、バイパス・ラインが運転中の注入または抜き出しラインへ接続されるときに次に示す２つのルールに従って設定される。
（ａ）原液または脱着剤が上流プレートＰ_ｉ上に注入されるときには、フラッシング・フローがバイパス・ラインの第２の部分内に導入されて前記フラッシング・フローが、同期フロー・レートの５０％プラスまたはマイナス５％と等しい値付近に調整され、バイパス・ラインの第１の部分内において、注入フロー・レートが、バイパス・ラインの第２の部分内に導入されるフラッシング・フローのための値を減じた原液または脱着剤の注入のためのフロー・レートと等しくなることによって補正され、
（ｂ）エキストラクトまたはラフィネートが下流プレートＰ_ｉ＋１から抜き出されるときには、フラッシング・フローがバイパス・ラインの第１の部分内に導入されて前記フラッシング・フローが同期フロー・レートの５０％プラスまたはマイナス５％と等しい値に調整され、バイパス・ラインの第２の部分内において、抜き出しフロー・レートが、バイパス・ラインの第１の部分内に導入されるフラッシュのフロー・レートの値を減じたエキストラクトまたはラフィネートの抜き出しのためのフロー・レートと等しくなることによって補正される。

同期フロー・レートは（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）／ＳＴとして定義され、この式において、
・Ｖ_ｉは、脱離プレートＰ_ｉの分配／抽出システムの容積を表し、
・Ｖ_ｉ＋１は、到着プレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出システムの容積を表し、
・ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、Ｐ_ｉとＰ_ｉ＋１の間のバイパス・ラインの容積を表し、
・ＳＴは、切換え時間を表す。

超同期(supersynchronicity)は、次式によって表される。
超同期＝考慮中のバイパス・ライン内の実際のフロー・レート／同期フロー・レート−１

次に示す実施例から、本発明のより良好な理解が得られるであろう。
原液注入、脱着剤（溶離剤または溶剤と呼ぶこともできる）注入、エキストラクト抜き出し、およびラフィネート抜き出しを伴う長さ１．１ｍ、内部半径３．５ｍの１２の床によって構成されるＳＭＢユニットを考える。

プレートは、単一の注入／抜き出しチャンバを有する。

合計容積は（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）として定義され、ここで、ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}はプレートＰ_ｉからプレートＰ_ｉ＋１へのバイパス・ラインの容積であり、Ｖ_ｉはプレートＰ_ｉの分配／抽出システムの容積であり、Ｖ_ｉ＋１はプレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出システムの容積である。

合計容積は、プレートＰ_ｉとプレートＰ_ｉ＋１の間にある床の容積の３％を表す。

床の分配は２／５／３／２の構成とし、すなわち床は次のとおりに分配される。
・ゾーン１内に２床、
・ゾーン２内に５床、
・ゾーン３内に３床、
・ゾーン４内に２床。

使用された吸着剤はタイプＢａＸのゼオライトであり、溶離剤はｐ‐ジエチルベンゼンである。

温度を１７５℃とし、圧力を１５バールとする。

原液は、ｐ‐キシレン２０％、ｏ‐キシレン２４％、ｍ‐キシレン５１％、およびエチルベンゼン５％からなる。

使用された切換え時間は１４１．６秒である。

したがって、本方法の完全サイクルは１２ステップを包含する。

原液および脱着剤の注入のための液体フロー・レートは次のとおりである。
・原液については２０４．１ｍ^３ｈ^‐１、
・脱着剤については２２４．５ｍ^３ｈ^‐１、
すなわち溶剤比Ｓ／Ｆ＝１．１である。

ゾーン１内のフロー・レートは８８８．９ｍ^３ｈ^‐１であり、エキストラクトのフロー・レートは９６．８ｍ^３ｈ^‐１である。

すべてのフロー・レートは、２５℃の基準温度においてｍ^３ｈ^‐１を単位として与えられている。

運転中の注入または抜き出しラインのいずれとも接続されていないバイパス・ライン内のフロー・レートは、ゾーン２において同期の１２０％に、ゾーン３において同期の１２５％に調整される。

ゾーン１および４が２床によって構成されることから、これらのゾーン内に位置する各バイパス・ラインは、必然的に運転中の注入ラインまたは抜き出しラインと接続される。
実施例１（先行技術による実施例）

バイパス・ラインが運転中の注入または抜き出しラインと接続されるときにバイパス・ラインを閉じることからなる先行技術では、シミュレーションにおいて、ｐ‐キシレンの純度９９．７２％、およびｐ‐キシレンの歩留まり８３．８％が得られた。

図３ａは、先行技術の擬似移動床デバイスのサイクルの第１ステップを示しており、図３ｂはその第２ステップを示している。

本方法のサイクルを構成する１２ステップの間におけるバイパス・ラインの各部分内のフロー・レートを次の表１に示す。

表１内の負の値は、バイパス・ラインが運転中の注入または抜き出しラインのいずれにも接続されていないときの、そのライン内のフローと比較した向流に対応する。
実施例２（本発明による実施例）

上に定義されているルール（フロー・レートが同期の５０％に対応する値に調整される）に従って運転中の注入または抜き出しラインと接続されるバイパス・ライン内のフラッシング・フローを、特定の場合に調整することからなる本発明によれば、ｐ‐キシレンの純度９９．７６％、およびｐ‐キシレンの歩留まり８５．３％が得られた。

図４ａは、本発明の擬似移動床デバイスについてのサイクルの第１ステップを示しており、図４ｂはその第２ステップを示している。

本方法のサイクルを構成する１２ステップの間におけるバイパス・ラインの各部分内のフロー・レートを次の表２に示す。

表２においては、フラッシング・フローについての値が太字で示されている。

このフラッシング・フロー・レートは、１６．６ｍ^３／ｈであった。

表２内の負の値は、バイパス・ラインが運転中の注入または抜き出しラインのいずれとも接続されていないときの、そのライン内のフローと比較した向流に対応する。

Claims (5)

1. 原液Ｆの擬似移動床（ＳＭＢ）分離のためにＳＭＢデバイス内において実施される方法であって、前記ＳＭＢデバイスは少なくとも１つのカラムを有し、前記カラムは、それぞれが注入／抜き出しシステムを包含するプレートＰ_ｉによって分離される複数の吸着剤床からなり、前記方法において前記原液Ｆおよび脱着剤Ｄが注入され、少なくとも１つのエキストラクトＥおよび少なくとも１つのラフィネートＲが抜き出され、前記注入および抜き出しのポイントは、切換え時間ＳＴをもった１つの吸着剤床に対応する値により時間と共にシフトされ、さらに前記ＳＭＢの複数の運転ゾーン、特に
   ・前記脱着剤Ｄの注入と前記エキストラクトＥの抜き出しの間にあるゾーン１、
   ・前記エキストラクトＥの抜き出しと前記原液Ｆの注入の間にあるゾーン２、
   ・前記原液Ｆの注入と前記ラフィネートＲの抜き出しの間にあるゾーン３、および
   ・前記ラフィネートＲの抜き出しと前記脱着剤Ｄの注入の間にあるゾーン４
   の４つの主ゾーンが決定され、
   前記デバイスは、さらに、前記カラムの全長にわたって２つの連続するプレート、すなわちインデクス『ｉ』を偶数または（それを除いて）奇数のいずれかとするＰ_ｉとして示される上流プレートおよびＰ_ｉ＋１として示される下流プレートを直接結合する外部バイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}を包含し、かつ前記プレートのフラッシングを可能にし、前記デバイスにおいてバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}が、２つの部分、すなわち
   ・前記バイパス・ラインの上流に位置する前記プレートＰ_ｉと、前記注入または抜き出しラインとの接続ポイントとの間にある第１の部分、および
   ・前記注入または抜き出しラインとの接続ポイントと、前記バイパス・ラインの下流に位置する前記プレートＰ_ｉ＋１との間にある第２の部分、
   に区分され、かつ
   前記デバイスにおいてバイパス・ラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}のそれぞれが、前記バイパス・ライン内のフラッシング・フローを調整するための自動化された手段を包含し、前記フラッシング・フローは、前記バイパス・ラインが運転中の前記注入または抜き出しラインへ接続されるときに、
   （ａ）原液または脱着剤が上流プレートＰ_ｉ上に注入されるときには、フラッシング・フローが前記バイパス・ラインの前記第２の部分内に導入されて前記フラッシング・フローが前記同期フロー・レートの５０％プラスまたはマイナス５％と概ね等しい値に調整され、前記バイパス・ラインの前記第１の部分内において、前記注入フロー・レートが、前記フラッシング・フロー・レートのための値によって減ぜられた原液または脱着剤の注入のためのフロー・レートと等しくなることによって補正されること、および
   （ｂ）エキストラクトまたはラフィネートが下流プレートＰ_ｉ＋１から抜き出されるときには、フラッシング・フローが前記バイパス・ラインの前記第１の部分内に導入されて前記フラッシング・フローが前記同期フロー・レートの５０％プラスまたはマイナス５％と等しい値に調整され、前記バイパス・ラインの前記第２の部分内において、前記抜き出しフロー・レートが、前記フラッシュ・フロー・レートの値によって減ぜられたエキストラクトまたはラフィネートの抜き出しのためのフロー・レートと等しくなることによって補正されること、
   という２つのルールに従って確定され(established)、
   前記同期フロー・レートが（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）／ＳＴとして定義され、この式において、
   ・Ｖ_ｉは、前記上流プレートＰ_ｉの分配／抽出システムの容積を表し、
   ・Ｖ_ｉ＋１は、前記下流プレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出システムの容積を表し、
   ・ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、Ｐ_ｉとＰ_ｉ＋１の間の前記バイパス・ラインの容積を表し、かつ
   ・ＳＴは、切換え時間を表す
   とする擬似移動床（ＳＭＢ）分離方法。
2. 床の総数が１２であり、
   ゾーン１内に２床、
   ゾーン２内に５床、
   ゾーン３内に３床、
   ゾーン４内に２床
   に分配される、請求項１に記載の擬似移動床（ＳＭＢ）分離方法。
3. 床の総数が１５であり、
   ゾーン１内に３床、
   ゾーン２内に６床、
   ゾーン３内に４床、
   ゾーン４内に２床
   に分配される、請求項１に記載の擬似移動床（ＳＭＢ）分離方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の擬似移動床分離方法の応用であって、芳香族Ｃ８炭化水素の混合物内のｐ‐キシレンの分離に対してなされる応用。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の擬似移動床分離方法の応用であって、芳香族Ｃ８炭化水素の混合物内のｍ‐キシレンの分離に対してなされる応用。

Images