JP2011500509A

JP2011500509A - 類似移動層キシレン混合物前処理工程および追加のキシレン異性質化工程を含む芳香族化合物の分離方法

Info

Publication number: JP2011500509A
Application number: JP2010506021A
Authority: JP
Inventors: リー，ジン−ソク; キム，ヒョン−チョル
Original assignee: サムスントータルペトロケミカルズカンパニーリミテッド
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2011-01-06
Anticipated expiration: 2027-10-31
Also published as: CN101668724A; US8232442B2; CN101668724B; WO2008133383A1; JP5393656B2; KR100843436B1; US20100105971A1

Abstract

本発明は、非芳香族除去工程であるスルホラン工程、ベンゼン/トルエン分画工程、芳香族分画工程、トルエンの選択的不均等化工程、トランスアルキル化工程、結晶化パラ−キシレン分離工程、類似移動層パラ−キシレン分離工程およびキシレン異性質化工程を含む、類似移動層吸着クロマトグラフィーおよび結晶化工程を利用した芳香族化合物分離方法において、類似移動層キシレン混合物前処理工程および追加のキシレン異性質化工程をさらに含むことを特徴とする芳香族化合物の分離方法に関するものである。本発明の芳香族化合物の分離方法は、従来の芳香族化合物の分離工程に比べて全体工程の側面でパラ−キシレンおよびベンゼンの生産性を顕著に向上させることができる。

Description

本発明は非芳香族除去工程であるスルホラン工程、ベンゼン/トルエン分画工程、芳香族分画工程、トルエンの選択的不均等化工程、トランスアルキル化工程、結晶化パラ−キシレン分離工程、類似移動層パラ−キシレン分離工程およびキシレン異性質化工程を含む、類似移動層吸着クロマトグラフィーおよび結晶化工程を利用した芳香族化合物の分離方法において、類似移動層キシレン混合物前処理工程および追加のキシレン異性質化工程をさらに含むことを特徴とする芳香族化合物の分離方法に関する。

芳香族化合物の分離工程は石油化学工場で、原料であるナフサ(naphtha)を処理してパラ−キシレン(para-xylene)とベンゼン(benzene)を主要な最終製品にする分離工程である。芳香族化合物中主要な製品である前記パラ−キシレンの分離はキシレン混合物から分離される工程が主に使用されている。このような工程の例としては、類似移動層(Simulated Moving Bed)吸着クロマトグラフィーを利用した分離工程、各成分間の氷点の差異による結晶化を利用した分離工程または前記二つの工程を直列に連結するハイブリッド工程等を挙げることができる。

図１に示したような従来の類似移動層吸着クロマトグラフィーを利用した芳香族化合物分離工程においては、パラ−キシレンの分離工程として類似移動層パラ−キシレン分離工程だけを使用しており、類似移動層パラ−キシレン分離工程上の処理限界に起因して、ナフサの追加投入によるリフォーメートの増産を消化することができない問題点があった。

このような問題点を補完するためのものとして、選択的トルエン不均等化工程(STDP)の結果物からキシレン中パラ−キシレンが90重量％程度に達するという点に着目して、図２に示したような選択的トルエン不均等化工程にクリスタルライザを付着する形態のハイブリッド工程が開発された。このようなパラ−キシレンの分離工程の分割システムとしてナフサの追加投入によるリフォーメートの増産やトルエンを追加に投入してパラ−キシレンの生産性を向上させることができた。

しかし、このような工程はクリスタルライザの分離工程から発生する母液が再度類似移動層パラ−キシレン分離工程に循環されるので、図1の工程が有する類似移動層パラ−キシレン分離工程の限界に依然として露出されるようになり、類似移動層パラ−キシレン分離工程で処理できない剰余キシレン混合物を排出しなければならない問題点を依然として有するので、パラ−キシレン生産量の側面から見るとき、生産性をより提高させ得る改善の余地を有していた。

本発明は前記のような従来技術の問題点を解決しようと案出されたものであって、本発明の目的は、類似移動層吸着クロマトグラフィーおよび結晶化工程を利用した芳香族化合物分離方法において、類似移動層キシレン混合物前処理工程および追加のキシレン異性質化工程を導入してキシレン混合物を前処理することにより、キシレン混合物中の分離しようとするパラ−キシレン成分の濃度を増加させて効率的にパラ−キシレンを分離させ、剰余のキシレン混合物を効果的にパラ−キシレンに転換することができ、別途のトルエンおよびキシレン混合物を工程に供給して全体的にパラ−キシレンおよびトルエンの生産性が顕著に向上された芳香族化合物の分離方法を提供することである。

前記のような目的を達成するために、本発明の芳香族化合物の分離方法は、非芳香族除去工程であるスルホラン工程、ベンゼン/トルエン分画工程、芳香族分画工程、トルエンの選択的不均等化工程、トランスアルキル化工程、結晶化パラ−キシレン分離工程、類似移動層パラ−キシレン分離工程およびキシレン異性質化工程を含む、類似移動層吸着クロマトグラフィーおよび結晶化工程を利用した芳香族化合物分離方法において、類似移動層キシレン混合物前処理工程および追加のキシレン異性質化工程をさらに含むことを特徴とする。

前記のキシレン混合物の前処理工程および追加のキシレン異性質化工程は次の段階を含むことが好ましい：
(1)前記類似移動層パラ−キシレン分離工程に投入されるべきキシレン混合物の一部を前記類似移動層キシレン混合物前処理工程に投入する段階；
(2)前記類似移動層キシレン混合物の前処理工程から得られた結果物中パラ−キシレンを80重量％以上含有するキシレン混合物を前記結晶化パラ−キシレン分離工程に投入し、残りのキシレン混合物を前記追加のキシレン異性質化工程に投入する段階；および
(3)前記追加のキシレン異性質化工程の結果物を前記芳香族分画工程に再投入する段階。

前記段階1で、類似移動層キシレン混合物前処理工程に投入されるキシレン混合物の量は特別に制限されず、システムの状況によって適切に調節可能であるが、好ましくは50〜200トン/時間である。

前記の段階2で、結晶化パラ−キシレン分離工程に投入されるべきパラ−キシレンを80重量％以上含有するキシレン混合物中一部分は前記類似移動層
パラ−キシレン分離工程に投入され得る。前記投入量は特別に制限されず、システムの状況によって適切に調節可能であるが、好ましくは10〜60トン/時間である。

前記段階3で、芳香族分画工程に投入されるべき追加のキシレン異性質化工程の結果物中一部分はベンゼン/トルエン分画工程に投入され得る。前記投入量は特別に制限されず、システムの状況によって適切に調節可能であるが、好ましくは１〜10トン/時間である。

前記芳香族分離方法において、トルエンを選択的不均等化工程に追加に供給して、全体的にパラ−キシレンの生産性を向上させることができる。また、前記芳香族分離方法において、キシレン混合物を前記芳香族分画工程に追加に供給して、全体的にパラ−キシレンの生産性を向上させることができる。前記別途のトルエンおよび別途のキシレン混合物の供給量は特別に制限されず、システムの状況によって適切に調節可能であるが、好ましくはそれぞれ0〜150トン/時間および0〜60トン/時間である。

以下においては、本発明の芳香族化合物の分離方法を図3を参照してさらに詳しく説明する。

リフオーマーからスプリッター(RS)に投入された原料芳香族化合物の混合物であるリフォーメート(Reformate)は、ベンゼンのような炭素数6の芳香族化合物とトルエンのような炭素数7の芳香族化合物を含む混合物および炭素数８のキシレンのようなより重い芳香族混合物に分離され、前者はライン4を通じて非芳香族除去工程であるスルホラン工程(Sulfolane)およびベンゼン/トルエン分画工程(Ｂ／T Frac)へ投入され、後者はライン24を通じて芳香族分画工程(Aro Frac)へ投入される。

ベンゼン/トルエン分画工程において、ベンゼンとトルエンの混合物はベンゼンとトルエンにそれぞれ分離され、ベンゼンはライン12を通じて排出され、トルエンはライン14を通じてトルエンの選択的不均等化工程(STDP)およびトランスアルキル化工程(TAC9)へ投入される。トルエンの選択的不均等化工程における選択的不均等化反応の結果で生成された混合物には、ベンゼン(A6),トルエン(A7)、キシレン(A8)およびトリメチルベンゼン(A9)等が含まれ、その中でもパラ−キシレンが混合物中に約85〜95重量％の量で含まれる。前記混合物はライン19を通じてベンゼン/トルエン分画工程へ再投入され、残りの一定部分はライン41を通じて追加のベンゼン/トルエン分画工程(B/T Frac2)へ投入される。追加のベンゼン/トルエン分画工程へ投入された混合物はベンゼン、トルエン、キシレン混合物にそれぞれ分離され、ベンゼンはライン28を通じて排出され、トルエンはライン29を通じてトルエンの選択的不均等化工程へ再投入され、キシレン混合物はライン30および31を通じて結晶化パラ−キシレン分離工程(Crystallizer)へ送られる。結晶化パラ−キシレン分離工程へ投入されたキシレン混合物はパラ−キシレンおよび残りのキシレン混合物に分離され、前者はライン32を通じて排出され、後者はライン34を通じて排出され類似移動層パラ−キシレン分離工程(Parex)へ投入される。ベンゼン/トルエン分画工程へ投入された混合物中炭素数8のキシレンおよびそれより重いトリメチルベンゼン等はより軽い成分等から分離された後、ライン13を通じて排出され、ライン31を経て結晶化パラ−キシレン分離工程へ投入される。

芳香族分画工程において、炭素数10以上の芳香族化合物はライン3を通じて排出され、キシレン混合物はライン6を通じて排出され類似移動層パラ−キシレン分離工程へ投入され、前記キシレン混合物の一部分は類似移動層キシレン混合物前処理工程(New SMB)へ供給される。ライン35を通じて類似移動層キシレン混合物前処理工程へ投入されたキシレン混合物は、パラ−キシレンが80重量％以上である高濃度キシレン混合物および残りのキシレン混合物に分離され、前者の一部はライン33を通じて結晶化パラ−キシレン分離工程へ送られ、その結果物中パラ−キシレンはライン32を通じて排出され、残りはライン34を通じて類似移動層パラ−キシレン分離工程へ投入され、前者の残りはライン36および37を通じて類似移動層パラ−キシレン分離工程へ送られ、後者はライン38を通じて排出され、追加のキシレン異性質化工程(ISOMAR2)へ投入される。追加のキシレン異性質化工程の結果物はライン39を経由して、一部分はライン39-1を通じて芳香族分画工程へ再投入され、残りはライン39-２を通じてベンゼン/トルエン分画工程へ投入される。

ライン8を通じて類似移動層パラ−キシレン分離工程へ投入されたキシレン混合物はパラ−キシレンおよび残りのキシレン混合物に分離され、前者はライン9を通じて排出され、後者はライン10を通じて排出されキシレン異性質化工程(ISOMAR)へ投入される。キシレン異性質化工程の結果物はライン11を通じて
排出され芳香族分画工程へ再投入される。

芳香族分画工程から排出される炭素数9の芳香族化合物(A9)はライン20を通じてトランスアルキル化工程へ投入される。トランスアルキル化工程へ投入された炭素数９の芳香族化合物はベンゼン/トルエン分画工程からライン18を通じて投入されたトルエンとトランスアルキル化工程でトランスアルキル化反応して、パラ−キシレンを含む結果混合物を生成し、前記結果物はライン21を通じて芳香族分画工程へ再投入される。

別途のトルエンはライン42を通じてライン14へ供給され、別途のトルエン混合物はライン43を通じてライン２へ供給される。

従来の類似移動層吸着クロマトグラフィーを利用した芳香族化合物分離工程の概略図である。従来の類似移動層吸着クロマトグラフィーおよび結晶化によるハイブリッド工程を利用した芳香族化合物分離工程の概略図である。本発明によるキシレン混合物前処理工程および追加のキシレン異性質化工程を含む芳香族化合物分離工程の概略図である。適切な運転条件の調節によって、抽出物中パラ−キシレンの濃度を80重量％以上に保持できる、8個ベッド(Bed)の類似移動層キシレン混合物前処理工程の運転可能性を図示したグラフである。パラ−キシレンの分離のための類似移動層パラ−キシレン分離工程に供給されるキシレン混合物中パラ−キシレン濃度変化に伴う生産性の変化を換算収率の変化として図示したグラフである。換算収率は、キシレン混合物中パラ−キシレンの濃度が23％である場合を基準にしたため、100％を超える値もあり得る。

本発明は下記の実施例によってより具体化され、下記実施例は本発明の具体的な例示に過ぎず、本発明の保護範囲を限定または制限するものではない。

（実施例）
図3に示した芳香族化合物分離工程を使用してナフサからパラ−キシレンとベンゼンを連続生産した。

（比較例1）
図１に示した芳香族化合物分離工程を使用したことを除いては、実施例と同一に生産する場合を電算模写した。

（比較例2）
図2に示した芳香族化合物分離工程を使用したことを除いては、実施例と同一に生産する場合を電算模写した。

前記実施例における類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入量は、比較例1および比較例２の水準である262トン/時間以内に限定し、類似移動層キシレン混合物前処理工程への投入量を150トン/時間以内に限定した。しかし、このような範囲の限定は本発明の具体的な例示に過ぎず、本発明の保護範囲を限定または制限するものではない。

表1は、別途のトルエンを投入し、類似移動層キシレン混合物前処理工程の結果物を全量類似移動層パラ−キシレン分離工程へ投入する場合の実施例および比較例１および比較例2に対し、生産期間中消費された原料ナフサの量、中間生産されたリフォーメートの量、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量および類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中、パラ−キシレンの濃度等を示した。

前記表１に示した結果をよく見ると、本発明の実施例において、類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中、パラ−キシレンの濃度は、比較例2に比べて顕著に向上されており、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量は、同じ期間比較例2の工程によって生産された量よりそれぞれ31.7トン/時間および13.9トン/時間が増加したことが分かるが、これを年間生産量で換算すると、それぞれ278,000トンおよび122,000トンの増産効果が得られた点が分かった。

表２は、別途のトルエンを投入し、類似移動層キシレン混合物前処理工程の結果物中30％を類似移動層パラ−キシレン分離工程へ投入し、70％をクリスタルライザへ投入する場合の実施例および比較例1および比較例2に対して、生産期間中消費された原料ナフサの量、中間生成されたリフォーメートの量、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量および類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度等を表した。

前記表2に示した結果をよく見ると、本発明の実施例において、類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度は、比較例２に比べて顕著に向上されており、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量は、同じ期間中比較例2の工程によって生産された量よりそれぞれ44.1トン/時間および24.4トン/時間が増加したことが分かるが、これを年間生産量で換算すると、それぞれ386,000トンおよび214,000トンの増産効果が得られることが分かった。

表３は、別途のトルエンを投入し、類似移動層キシレン混合物前処理工程の結果物を全量クリスタルライザへ投入する場合の実施例および比較例1および比較例２に対し、生産期間中消費された原料ナフサの量、中間生成されたリフォーメートの量、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量および類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度等を表した。

前記表３に示した結果をよく見ると、本発明の実施例において、類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度は、比較例２に比べて向上されており、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量は、同じ期間中比較例2の工程によって生産された量よりそれぞれ49トン/時間および28.５トン/時間が増加したことが分かるが、これを年間生産量で換算すると、それぞれ429,000トンおよび25,000トンの増産効果が得られることが分かった。

表４は、別途のトルエンの代わりに、別途のキシレン混合物を投入し、類似移動層キシレン混合物前処理工程の結果物を全量クリスタルライザへ投入する場合の実施例および比較例1および比較例２に対し、生産期間中消費された原料ナフサの量、中間生成されたリフォーメートの量、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量および類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度等を表した。

前記表4に示した結果をよく見ると、本発明の実施例において、類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度は、比較例２に比べて向上されており、生産されたパラ−キシレンの量は、同じ期間中比較例2の工程によって生産された量より11.4トン/時間が増加したことが分かるが、これを年間生産量で換算すると、100,000トンの増産効果が得られることが分かった。

表５は、別途のトルエンと別途のキシレン混合物を投入し、類似移動層キシレン混合物前処理工程の結果物を全量クリスタルライザへ投入する場合の実施例および比較例1および比較例２に対し、生産期間中消費された原料ナフサの量、中間生成されたリフォーメートの量、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量および類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度等を表した。

前記表5に示した結果をよく見ると、本発明の実施例において、類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度は、比較例２に比べて向上されており、生産されたパラ−キシレンの量は、同じ期間中比較例2の工程によって生産された量より26.１トン/時間が増加したことが分かるが、これを年間生産量で換算すると、229,000トンの増産効果が得られることが分かった。

表６は、別途のトルエンを投入し、リフォーメートの投入量を増し、類似移動層キシレン混合物前処理工程の結果物を全量クリスタルライザへ投入する場合の実施例および比較例1および比較例２に対し、生産期間中消費された原料ナフサの量、中間生成されたリフォーメートの量、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量および類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度等を表した。

前記表6に示した結果をよく見ると、本発明の実施例において、類似移動層パラ−キシレン分離工程への投入物中パラ−キシレンの濃度は、比較例２に比べて向上されており、生産されたパラ−キシレンおよびベンゼンの量は、同じ期間中比較例2の工程によって生産された量よりそれぞれ34.９トン/時間および13.2トン/時間が増加したことが分かるが、これを年間生産量で換算すると、それぞれ306,000トンおよび116,000トンの増産効果が得られることが分かった。

以上説明のとおり、本発明の芳香族化合物分離方法は、従来の芳香族化合物の分離工程に比べて全体工程の側面からパラ−キシレンおよびベンゼンの生産性を顕著に向上させることができる。

（用語の説明）
Sulfolane：ベンゼン/トルエン分画工程および非芳香族化合物除去工程
Parex: 類似移動層パラ−キシレン分離工程
ISOMAR: キシレン異性質化工程
ISOMAR2: 追加のキシレン異性質化工程
STDP: トルエンの選択的不均等化工程
TAC9: 炭素数9の芳香族化合物のトランスアルキル化工程
B/T Frac: ベンゼン/トルエン分画工程
B/T Frac2：追加のベンゼン/トルエン分画工程
Aro Frac：芳香族分画工程
New SMB: 類似移動層キシレン混合物前処理工程
Crystallizer: 結晶化パラ−キシレン分離工程
A6: 炭素数６の芳香族化合物
A7: 炭素数7の芳香族化合物
A8: 炭素数8の芳香族化合物
A9: 炭素数9の芳香族化合物
A10+: 炭素数10以上の芳香族化合物
BZ: ベンゼン
PX: パラ−キシレン
MX: キシレン混合物
TOL: トルエン

Claims

非芳香族除去工程であるスルホラン工程、ベンゼン/トルエン分画工程、芳香族分画工程、トルエンの選択的不均等化工程、トランスアルキル化工程、結晶化パラ−キシレン分離工程、類似移動層パラ−キシレン分離工程およびキシレン異性質化工程を含む、類似移動層吸着クロマトグラフィーおよび結晶化工程を利用した芳香族化合物の分離方法において、類似移動層キシレン混合物前処理工程および追加のキシレン異性質化工程をさらに含むことを特徴とする芳香族化合物の分離方法。
前記キシレン混合物前処理工程および追加のキシレン異性質化工程は、次の段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の芳香族化合物の分離方法：
(1)前記類似移動層パラ−キシレン分離工程へ投入されるべきキシレン混合物の一部を前記類似移動層キシレン混合物前処理工程へ投入する段階；
(2)前記類似移動層キシレン混合物前処理工程から得られた結果物中パラ−キシレンを80重量％以上含有するキシレン混合物を前記結晶化パラ−キシレン分離工程へ投入し、残りのキシレン混合物を前記追加のキシレン異性質化工程へ投入する段階；および
(3)前記追加のキシレン異性質化工程の結果物を前記芳香族分画工程へ再投入する段階。
前記段階(2)の結晶化パラ−キシレン分離工程へ投入されるべきパラ−キシレンを80重量％以上含有するキシレン混合物中一部分を前記類似移動層分離工程へ投入することを特徴とする請求項２に記載の芳香族化合物の分離方法。
前記段階(3)の前記芳香族分画工程へ投入されるべき追加のキシレン異性質化工程の結果物中一部分をベンゼン/トルエン分画工程へ投入することを特徴とする請求項２に記載の芳香族化合物の分離方法。
トルエンを前記選択的不均等化工程へ追加に供給することを特徴とする請求項１ないし請求項4のうちいずれか一項に記載の芳香族化合物の分離方法。
キシレン混合物を前記芳香族分画工程へ追加に供給することを特徴とする請求項１ないし請求項4のうちいずれか一項に記載の芳香族化合物の分離方法。