JP2014084323A - 総数が２２以下の床を有する直列した２基の吸着器により構成される、疑似向流によるパラキシレンの製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より少ない体積の吸着剤を使用して、同量の高純度の（即ち、９９．７％を超える）パラキシレンを製造する方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明は、疑似向流（ＳＣＣ）によるキシレンの分離方法であって、総数Ｎｔが２２以下の床を有する直列した２基の吸着器を使用し、所定の操作条件（温度、圧力、流量比、再循環比、循環時間、平均線速度、含水量）において操作する。本発明の方法には、新たな装置を用いて実施されるケースと、既存の装置のリモデリングによって実施されるケースとがある。
【選択図】図２

Description

本発明は、パラキシレンを他の芳香族Ｃ８異性体から分離する分野に関する。このような分離を行うために、疑似移動床分離方法または疑似向流分離という名称で、あるいはＶＡＲＩＣＯＬ（登録商標）方法として知られた、一連の方法および関連する装置を使用する。以下において、ＳＣＣ（疑似向流（simulated counter-current）の略語）分離方法という一般用語を用いるものとする。

ＳＣＣ分離は、当該技術分野において周知である。一般的に、疑似向流モードで機能するパラキシレン分離方法は、少なくとも４つ、場合によって５つまたは６つの帯域を含んでおり、各帯域は一定数の連続した（successive）床によって構成され、各帯域は、供給口と抜出し口との間に含まれるその位置によって区画される。典型的には、パラキシレン製造のためのＳＣＣ装置（unit）に、分別されるべき少なくとも１つの供給原料Ｆ（パラキシレンおよび他の芳香族Ｃ８異性体を含む）と、溶離剤と称されることもある脱着剤Ｄ（一般にはパラジエチルベンゼンまたはトルエン）とが供給され、前記装置から、パラキシレンの異性体を含む少なくとも１つのラフィネートＲおよび脱着剤と、パラキシレンを含有するエキストラクトＥおよび脱着剤とが抜き出される。

例えば、特許文献１に記載されているように、分配回路を洗浄するために、別の注入口または抜出し口を追加してもよい。このような補足的な洗浄流れの追加は、ＳＣＣの機能の原理を何ら変更するものではない。理解を容易にするために、本発明の方法の説明には、これらの補足的な注入口および抜出し口を加えないものとする。

供給口および抜出し口は、経時的に変更され、１つの床に相当する値(value)分だけ同一方向にシフトされる。特許文献２に記載されているように、いくつかの注入口または抜出し口が、同時式または非同時式にシフトされてもよい。この第２の機能モードによる方法は、ＶＡＲＩＣＯＬ（登録商標）方法として知られている。

一般に、ＳＣＣ装置内は、以下の４つの異なるクロマトグラフィー帯域に区画される：
・帯域１：脱着剤Ｄの注入とエキストラクトＥの除去との間に含まれる、パラキシレン脱着帯域；
・帯域２：エキストラクトＥの除去と、分別されるべき供給原料Ｆの注入との間に含まれる、パラキシレン異性体脱着帯域；
・帯域３：供給原料Ｅの注入とラフィネートＲの抜出しとの間に含まれる、パラキシレン吸着帯域；
・帯域４：ラフィネートＲの抜出しと脱着剤Ｄの注入との間に位置する帯域。

非特許文献１に記載されているように、ＳＣＣによるパラキシレンンの分離方法は、一般に２４個の床によって構成され、これらの床は、それぞれ１２個の床を含んだ２基の吸着器に分配される。２基の吸着器は直列に接続されている。したがって、ＳＣＣサイクルは２４の工程を含み、これらの工程を通じて、各流れ（Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｒ）が２４個の床それぞれの下流に向けて注入され、または抜き出される。

それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器についての「直列に接続（connection in series）」という用語は、以下の３つの特徴を意味する：
・第１の吸着器の最下床は、少なくとも１つの再循環ポンプと、場合により流量計、圧力センサ等の他の装置とを含んだラインを通じて、第２の吸着器の最上床に接続される；
・第２の吸着器の最下床は、少なくとも１つの再循環ポンプと、場合により流量計、圧力センサ等の他の装置とを含んだラインを通じて、第１の吸着器の最上床に接続される；
・２基の吸着器からなるアセンブリ（assembly）は、１つの供給原料導入口、１つの溶離剤（脱着剤）導入口、１つのラフィネート抜出し口、および１つのエキストラクト抜出し口を有する。

ごく一般的には、吸着器は円筒形のカラムであり、そのカラムの中で、複数の吸着剤床が上下に重なって配置され、かつ中間プレートとして知られる分配プレートによって分離されている。関係するカラムの寸法が大きい場合（例えば直径３〜１５メートル）、流体を多段式カラムの外側から該カラムの様々なプレートへ導くために、様々な程度に枝分かれしたネットワークがしばしば用いられる。

そのような分配ネットワークは相当嵩張るものであり、また、そのようなネットワークは、カラムの全体積を最小化する目的で、通常、吸着剤床自体の中に配置される。

最上部の吸着剤床の上方に、通常は半球形である空間（volume）が設けられている。

以下、この空間をヘッドドーム（head dome）と称する。ヘッドプレートとして知られる分配プレートは、最上部の吸着剤床をヘッドドームの空間から分離する。様々な程度に枝分かれしたラインを使った特別な分配ネットワークを使用して、流体が、他の吸着器に源を発する再循環ラインから、対象となる吸着器のヘッドプレートへと導かれる。

ヘッドオクトパスマニホールド（head octopus manifold）と呼んでいる、この分配ネットワークは、ヘッドドームの空間内に設けられている。

通常は半球形である空間（volume）が、吸着剤の最下床の下方に設けられている。

以下、この空間をボトムドームスペース（bottom dome space）と称する。ボトムプレートとして知られる分配プレートが、吸着剤の最下床をボトムドームスペースから分離している。

様々な程度に枝分かれしたラインを使った特別な分配ネットワークを使用して、流体が、対象となる吸着器のボトムプレートから、他の吸着器へ供給する再循環ラインへと導かれる。ボトムオクトパスマニホールド（bottom octopus manifold）と呼んでいる、この分配ネットワークは、ボトムドームスペース内に設けられている。

さらに、キシレンを分離するための新規な吸着剤の開発を目的とする研究を用いれば、非常に有意な性能の改善を予想することができる。これらの新規な吸着剤の性能の改善による恩恵を受けるための最も単純な手段は、パラキシレンの一定した純度および収率の生産性を高める目的で、ＳＣＣ装置における流量を増大することである。

内部循環の増大は、ＳＣＣ方法における圧力降下の増大を引き起こす。しかしながら、圧力降下は、１つまたは複数の再循環ポンプのサイジング、吸着器の壁の厚さ、分配プレートの支持装置のサイズなどに重要な役割を果たす。

隙間速度（interstitial velocity）の増加もまた、吸着剤の粒子の力学的挙動に関して非常に重要な役割を果たしており、吸着剤の粒子は、それらが劣化した場合には、ＳＣＣ装置を操作する上で制限要因となり得る。

したがって、従来の装置の生産性を高めることは、必然的に制限される。

ＳＣＣによるパラキシレン製造方法によって生産性が制限されることは、従来技術（特に、特許文献３および特許文献４）から公知であり、この方法を改良するため、以下の解決策が提案されている：
・特許文献５および特許文献４には、いくつかの吸着工程を用いる方法が示されている。その第１の工程は、商業的に使用可能となるには不十分な純度（９９重量％未満）を有するパラキシレンに富む流れを生じさせることを目的としている。第２の工程は、非常に高い純度のパラキシレンを得るために使用することができる。特に、特許文献４の図５には、供給原料の前処理のための吸着器を追加することによって、従来の２４床ＳＣＣ装置の課題が解決されることが示されている；
・特許文献６、特許文献７、および特許文献３には、結晶化と組み合せたＳＳＣ吸着工程を用いる方法が示されている。その第１の工程は、ＳＳＣにより、商業的に使用可能となるには不十分な純度（一般に９０重量％程度）を有するパラキシレンに富む流れを生じさせることを目的としている。第２の工程は、非常に高い純度のパラキシレンを結晶化によって得るために使用することができる。特に、特許文献３の図５には、２基の並列な吸着器を用いた吸着方法を改良すること、およびエキストラクトの後処理のための結晶化工程を追加することにより、従来の２４床ＳＳＣ装置（２基の１２床吸着器からなる）の課題が解決されることが示されている。

従来技術において推奨された、２４床の疑似移動床を用いるパラキシレン製造装置の生産性が制限されるという課題を解決するための解決策は全て、供給原料を前処理するための吸着器および／または結晶化によるエキストラクトの後処理を使用する分離工程を追加することからなるので、相当に大きなコストの増大を生じさせる。

これらの解決策はまた、製造されるパラキシレンの量および複合体に導入される供給原料の量を著しく増大させることによって生産性が向上するに過ぎず、このことは常に可能なわけではない、という不利益がある。それらはまた、体系的に相当な投資を必要とするという不利益を有する。

別の可能性は、製造されるパラキシレンの量を維持しながら、吸着器内の吸着剤の量を減らすことである。吸着器内の吸着剤の量を減らすための１つの可能性は、ＳＣＣ装置の各床を部分的に充填することである。これにより、各吸着剤床の表面と、その上の分配プレートとの間の空間が増大する。この解決策は、吸着剤の量を数パーセント減らす場合には満足な結果をもたらすが、各床から除去されるシーブの量が１０％を超える場合は適切ではない。実際、プレートと吸着剤床との間に含まれる「空隙（void）」帯域は、その場合、大きすぎて、再循環を引き起こし、このことが流れのプラグ流の特性に有害な影響を及ぼし、製造されるパラキシレンの純度および収率の低下をもたらす結果となる。

本発明の方法は、より少ない体積の固体吸着剤を使用して同量の高い純度の（即ち、９９．７％を超える）パラキシレンを製造するために、２基の吸着器からなるパラキシレン製造装置の生産性を各吸着器内の床の数を減らすことによって制限することで、この問題を解決することを提案するものである。

実際、驚くべきことに、ＳＣＣによるパラキシレン製造のための吸着器当たりの従来の床の数である１２個よりも少ない数の床を有する２基の吸着器の使用が、適切な操作条件（構成、切り替え周期、流量、吸着剤の含水量、温度、および溶媒の量）において、固体吸着剤で満たされた１２個の床をそれぞれ有する２基の従来の吸着器を用いた装置によって製造される量と同一の量の、商業的な純度の（即ち、９９．７重量％を超える）パラキシレンの製造を可能にすることが示された。

また、本発明の方法または装置を得るために、それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器によって構成される装置に対してなされるべき改造は、比較的軽微なものであって、大量の投資を必要としないことも示された。

したがって、本発明は、特に、それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器によって構成された装置について、より少ない数の床を有する装置への改造が必要とされる場合に適しており、それによって装置内の固体吸着剤の量が最小化され得ることを意味している。

米国特許第７２０８６５１号明細書 米国特許第６１３６１９８号明細書 米国特許第７６４９１２４号明細書 米国特許第７６３５７９５号明細書 仏国特許発明第２７４３０６８号明細書 仏国特許発明第２６９３１８６号明細書 仏国特許発明第２７５７５０７号明細書

「Ｉｎｄ Ｅｎｇ Ｃｈｅｍ Ｒｅｓ」２０１０年、第４９巻、第３３１６−３３２７頁、Ｌｉｍら著

本発明は、直列で操作する２基の吸着器によって構成される、実質的にパラキシレンおよびその芳香族Ｃ８異性体を含んだ供給原料Ｆからパラキシレンを分離する方法に関する。

本発明の方法は、総数が２２以下の床を有し、直列に接続された２基の吸着器によって構成される。各吸着器は、１２個以下の床を有する。本発明の方法の第１の吸着器が実際に１２個の床を有する場合、第２の吸着器内の床は１０個以下である。

２基の吸着器を保持する（要するに、合計数の床を含んだ単一の吸着器を有する代わりに）という事実は、各吸着器の頂部における圧力を制限するような方法で２基の吸着器にそれを分配することにより、吸着器ごとの圧力の変動を制限するという利点をもつ。吸着器の底部の最小圧力は、装置の全ての箇所において液相を維持するために、装置の温度における大半の揮発性化合物の最大泡圧（bubble pressure）に少なくとも等しくなければならない。

より明確には、本発明は、産業上の開始状況に応じて、以下の２つの異なるケースをカバーする：
・ケース１：本発明の方法が、新たな装置を用いて実施される；
・ケース２：それぞれが１２個の床を有する２基の吸着器によって構成されるパラキシレン分離装置（時に２４床装置として知られる装置）が既に存在しており、この装置が、床の数を減らすことによって、本発明の装置を得るために改造される。

新たな装置の場合、本発明は、２基の吸着器を用いた疑似向流（ＳＣＣ）によるキシレンの分離方法として定義することができる。該方法は、総数Ｎｔが２２以下、好ましくは１８以下の床を有しており、前記方法は、供給原料（Ｆ）を導入するラインと、溶離剤（eluent）（Ｄ）を導入するラインと、エキストラクト（Ｅ）を抜き出すラインと、ラフィネート（Ｒ）を抜き出すラインとを有しており、また、以下のように定義される４つのクロマトグラフィー帯域：
・帯域１：脱着剤Ｄの注入（供給位置）とエキストラクトＥの除去（抜出し位置）との間に含まれる、パラキシレン脱着帯域；
・帯域２：エキストラクトＥの除去（抜出し位置）と、分別されるべき供給原料Ｆの注入（供給位置）との間に含まれる、パラキシレン異性体脱着帯域；
・帯域３：供給原料の注入（供給位置）とラフィネートＲの抜出し（抜出し位置）との間に含まれる、パラキシレン吸着帯域；
・帯域４：ラフィネートの抜出し（抜出し位置）と脱着剤の注入（供給位置）との間に位置する帯域；
に分割されており、
また、２基の吸着器は、直列で機能する、即ち、第１の吸着器の最後の床が、再循環ポンプを含むラインを通じて第２の吸着器の最初の床に接続され、第２の吸着器の最後の床が、前述の再循環ポンプとは異なる再循環ポンプを含むラインを通じて第１の吸着器の最初の床に接続されるものである。

本発明の方法の第１の変形例によれば、第１の吸着器の床の数Ｎ１と、第２の吸着器の床の数Ｎ２とは、同一である。

最も一般的な場合、第１の吸着器の床の数と、第２の吸着器の床の数とは、異なっている。

本発明の方法の第２の変形例において、第１の吸着器の床の数Ｎ１は、１２に等しい。

既存の装置を改造する場合、本発明は、それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器によって構成される既存の装置を用いた、疑似向流（ＳＣＣ）によるキシレンの分離方法として定義することができる。該装置は、最終的に総数Ｎｔが２２以下の床を有するものとなるように改造され、前記装置は、供給原料（Ｆ）を導入するラインと、溶離剤（Ｄ）を導入するラインと、エキストラクト（Ｅ）を抜き出すラインと、ラフィネート（Ｒ）を抜き出すラインとを有しており、以下のように定義される４つのクロマトグラフィー帯域：
・帯域１：脱着剤Ｄの注入（供給位置）とエキストラクトＥの除去（抜出し位置）との間に含まれる、パラキシレン脱着帯域；
・帯域２：エキストラクトＥの除去（抜出し位置）と、分別されるべき供給原料Ｆの注入（供給位置）との間に含まれる、パラキシレン異性体脱着帯域；
・帯域３：供給原料の注入（供給位置）とラフィネートＲの抜出し（抜出し位置）との間に含まれる、パラキシレン吸着帯域；
・帯域４：ラフィネートの抜出し（抜出し位置）と脱着剤の注入（供給位置）との間に位置する帯域；
に分割されており、
また、２基の吸着器は、直列で機能する、即ち、第１の吸着器の最後の床が、再循環ポンプを含むラインを通じて第２の吸着器の最初の床に接続され、第２の吸着器の最後の床が、前述の再循環ポンプとは異なる再循環ポンプを含むラインを通じて、第１の吸着器の最初の床に接続されており、各吸着器の床は、各吸着器の床どうしの間に床を介在させ得るだけの空隙がないという点で、コンパクトなアセンブリを構成する。

複数の床は、最上部から最下部へ向かって番号が付けられ、第１の床が最上部の床である。

さらに詳細には、所与の吸着器の吸着剤床のセットが、コンパクトなアセンブリを形成すると考えてよく、このことは、除去された床が、リモデリングされた装置における吸着器の端に位置していた床であることを意味する。

本発明の方法の第１の変形例によれば、既存の装置をリモデリングする構成において、塞がれた入口および出口が、全てヘッドプレートよりも上方に設けられる。

本発明の方法の第２の変形例では、既存の装置をリモデリングする構成において、塞がれた入口および出口が、全てヘッドプレートよりも下方に設けられる。

本発明はまた、それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器を備えた既存の装置を、総数が２２以下の床を有しかつ直列に接続された２基の吸着器を備えた装置にリモデリングするための以下の工程：
・少なくとも１つの吸着器のヘッドプレートおよび／またはボトムプレートを、最上部および／または最下部において除去された吸着剤の床の数に対応する高さだけ変位すること；
・除去された床に対応する中間ネットワークおよび中間プレートを除去すること；
・除去されたネットワークに対応する入口装置／出口装置を塞ぐこと；
・ヘッドプレートおよびボトムプレートの位置が変更された場合には、ヘッドプレートおよび／またはボトムプレートからの捕集プレートにそれぞれ供給するため、ヘッドオクトパスマニホールドおよび／またはボトムオクトパスマニホールドを改造すること、
を含んでなる方法に関するものである。

上記において「位置が変更された場合」という語が規定される理由は、本発明の状況においては、２基の吸着器のうち一方のみがその床の数を減らされ、他方は当初の１２個の床のまま残る場合もあるからである。

直列に接続され、それぞれが１２個の床を有する２基の吸着器を備えた従来技術の方法を示す図である。 それぞれが８個の床を有する２基の吸着器、即ち、合計１６個の床（Ｌ１〜Ｌ１６）によって構成される、特定のケースの本発明の装置を示す図である。２基の吸着器は直列に接続されているが、この装置は単一の１６工程のサイクルで操作される。 一方が８個の床を有し、他方が７個の床を有する２基の吸着器、即ち、合計１５個の床（Ｌ１〜Ｌ１５）によって構成される、特定のケースの本発明の装置を示す図である。２基の吸着器は直列に接続されているが、この装置は単一の１５工程のサイクルで操作される。

（発明の詳細な説明）
本明細書の以下の部分においては、不明確さを避けるため、第１の状況（新たな装置）と、第２の状況（リモデリングされた装置）のうちいずれにあるのかを明記するものとする。

考慮しているケースについて何ら明記されていない場合、提示された情報は、両方のケースに有効である。

本発明による装置の２基の吸着器は、それぞれ、吸着器の種々の床内での流体の分配および／または床からの流体の抽出のためのチャンバーを備えたプレートＰｉによって分離されている複数の床と、流体を順次分配および抽出するためのプログラムされた手段とを有する。

前記した流体を順次分配および抽出するためのプログラムされた手段は、典型的には以下の２つの主要なタイプの技術のうちの１つである：
・各プレートについて、流体の供給または抜出しのための複数のプログラムされた開閉弁であって、これらの弁は、典型的には対応するプレートのすぐ近くに位置し、また、各プレートＰｉについて、それぞれ、２つの流体Ｆおよび流体Ｄの供給と、２つの流体Ｆおよび流体Ｒの抜出しのための、少なくとも４つのプログラムされた二方開閉弁を含んでなる；
・または、全てのプレートにわたる流体の供給または抜出しのための１つの回転多方弁。

本発明の方法の吸着工程は、純度９９．７重量％以上のパラキシレンを得るために、注入および抜出しネットワークを洗浄する装置を必要とする。

本発明の方法において用いられるネットワーク洗浄装置については、以下の２つのケースに区別することができる：
・第１の装置は、所与のプレートの注入／抜出しネットワークを、脱着剤または比較的純粋なパラキシレンで洗い流す（flushing）ことからなる。この目的のため、例えば、（帯域１に関連したネットワークが洗い流されるようにするため）１つの流れが帯域１から抜き出され、また、（帯域２に関連したネットワークが洗い流されるようにするため）前記流れが帯域２に再注入される。エキストラクトまたは蒸留後のパラキシレンの小さい流れを、エキストラクト抜出し口に最も近い帯域２のプレートに注入することも可能である。注入および抜出しによる洗浄については、他の可能性もあり得る。そのような装置は、特に、米国特許第３２０１４９１号明細書、米国特許第５７５０８２０号明細書、米国特許第５９１２３９５号明細書、米国特許第６１４９８７４号明細書、および国際公開第２００６／０９６３９４号パンフレットに記載されている。好ましくは、この洗浄装置は、全プレートにわたる流体の供給または抜出しが、１つの回転多方弁を使用して実施される場合に用いられる。
・第２の装置は、主要な流れの大部分を吸着器の内部に流し、また、その流れの僅かな部分（典型的には主要な流れの１〜２０％）を、連続したプレート間の外部バイパスラインを通じて外側に流すことからなる。上部プレートから来た流れによる、１つのプレートにおける注入／抜出しネットワークの、この洗い流し（flushing）は、一般に連続的に行われ、注入／抜出しネットワークのラインおよび帯域が、もはや「働かない（dead）」のではなく、絶え間なく洗い流されるようにする。そのような装置は、特に、仏国特許発明第２９３５１００号明細書、仏国特許発明第２９３５１０１号明細書、および仏国特許発明第２９４４２１５号明細書に記載されている。好ましくは、この洗浄装置は、全プレートにわたる流体の供給または抜出しが、複数のプログラムされた開閉弁によって行われる場合に用いられる。

本発明の方法の１つの特徴によれば、吸着工程において使用される吸着剤は、バリウムで交換された、またはバリウムおよびカリウムで交換された、フォージャサイト型ゼオライトを含んでいてもよい。

好ましくは、吸着剤は、バリウムイオン単独、またはバリウムイオンおよびカリウムイオンによって少なくとも９０％が交換されたＸゼオライトの小結晶（即ち、直径２μｍ以下）を含んでなる凝集ゼオライト吸収剤固体であり、カリウムによって占められた交換可能部位は、バリウムイオンおよびカリウムイオンによって占められた交換可能部位の１／３までに相当する（補体（complement）は、一般に、バリウムおよびカリウム以外のアルカリまたはアルカリ土類イオンよりなる）。小結晶はまた、小さい割合、即ち、１５重量％未満の不活性バインダを含んでいる。

９００℃で測定される強熱減量は、４．０〜７．７重量％の範囲内、好ましくは４．７〜６．７重量％の範囲内である。

さらに好ましくは、吸着剤は、非常に小さい割合、即ち、５重量％未満の不活性バインダを有しており、該吸着剤は「バインダレス（binderless）」と称されている。

好ましい吸着剤はパラジエチルベンゼンであるが、混合物としてのトルエン、パラジフルオロベンゼン、ジエチルベンゼンといった他の吸着剤も適切である。好ましくは、蒸留による回収が容易でありかつ吸着剤に対し高い親和性があるという理由から、パラジエチルベンゼンが推奨される。

本発明の方法の別の特徴によれば、吸着工程の操作条件は、以下の通りである：
・温度は、１００〜２５０℃、好ましくは１２０〜１８０℃である；
・圧力は、本方法の温度におけるキシレンの沸点圧と、３０×１０^５Ｐａ（１バール＝１０^５Ｐａ）との間である；
・供給原料に対する脱着剤の流量比は、０．７〜２．５である；
・再循環比は、２．５〜１２、好ましくは３．５〜６の範囲内である。再循環比は、種々の吸着剤床中を流れる平均流量と、この吸着器内に注入される供給原料の流量との間の比として定義される；
・吸着器による循環時間は、１４〜３０分、好ましくは１８〜２３分の範囲内である；
・空の反応器に対する（液体流れの）平均線速度は、０．７〜１．４ｃｍ／ｓ、好ましくは０．８５〜１．１ｃｍ／ｓの範囲内である；
・液相における含水量は、７０〜１４０重量ｐｐｍ、好ましくは８０〜１２０重量ｐｐｍの範囲内に維持される。

本発明の方法の構成（帯域当たりの床の平均数）は、固定数の床（種々の注入口または抜出し口のシフトが同時に起こる）を備えているか、または可変数の床を備えていてもよい。後者の場合、１サイクルにおける平均値の積分ではない帯域当たりの床の数が得られるように、２つの注入口および２つの抜出し口のシフトは同時には起こらない。

装置の構成は、帯域ｊ（ｊは１〜４の範囲内）の床の平均数である「Ｎｚｊ」を、装置全体の床の総数（２基の吸着器中）である「Ｎ ｔｏｔａｌ」に対し、以下のように規定することによって、定義することができる：
Ｎｚ１＝（Ｎ ｔｏｔａｌ×５／２４）×（１±０．２）；
Ｎｚ２＝（Ｎ ｔｏｔａｌ×９／２４）×（１±０．２）；
Ｎｚ３＝（Ｎ ｔｏｔａｌ×７／２４）×（１±０．２）；
Ｎｚ４＝（Ｎ ｔｏｔａｌ×３／２４）×（１±０．２）；

本発明の方法を用いて、９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９８％以上のパラキシレン収率を得ることができる。

本発明の方法により達成される生産性は、好ましくは吸着剤床のｍ^３当たり１時間当たりに製造される８０〜２００ｋｇの範囲内のパラキシレンであり、より好ましくは吸着剤床のｍ^３当たり１時間当たりに製造される９０〜１８０ｋｇの範囲内のパラキシレンであり、さらに好ましくは吸着剤床のｍ^３当たり１時間当たりに製造される９０〜１６０ｋｇの範囲内のパラキシレンである。

既存の装置のリモデリングの場合、本発明はまた、１２個の床を有する２基の吸着器を含んだ２４個の床による高純度疑似移動床パラキシレン製造方法を、本発明の方法に変形するための方法に関する。

この方法は、生産性を向上させるために、装置の生産能力を変更することなく、吸着剤の全体積を減らすことにより、既存の設備を改造すること（リモデリングとしても知られる）からなる。

本発明の方法は、吸着器の頂部（head）または底部（bottom）に位置する吸着剤床を除去することからなる。これを達成するため、少なくとも１つの吸着器のヘッドプレートおよび／またはボトムプレートが、頂部および／または底部から除去された吸着剤床の数に相当する高さだけ変位させられる。除去される床に対応する中間ネットワークおよび中間プレートもまた除去される。除去されたネットワークに対応する入口装置／出口装置は閉栓される。ヘッドプレートおよびボトムプレートの位置が変更された場合、ヘッドプレートおよび／またはボトムプレートの捕集プレートにそれぞれ供給するために、ヘッドオクトパスマニホールドおよび／またはボトムオクトパスマニホールドが改造される。

数が減らされた床を有する本発明のリモデリングされた方法を管理できるようにするために、供給原料および脱着剤の注入流量と、エキストラクトおよびラフィネートの抜出し流量とを制御および調整するシステムが適合される。
・既存の２４床方法の全プレートにわたる流体の供給または抜出しが、複数のプログラムされた開閉弁によって行われている場合、除去されなかった供給および抜出しネットワークに対し、何ら補足的な改造を行う必要はない。
・既存の２４床方法の全プレートにわたる流体の供給または抜出しが、１つの回転多方弁を使用することによって行われている場合、この後者は：
ａ）複数のプログラムされた開閉弁を通じて、本方法のプレートのセットにわたり、流体を供給または抜き出すための装置、
ｂ）または、床の数が減らされた方法に適合した、新たな回転多方弁、
によって置き換えられるであろう。

本発明は、第１の例が従来技術の装置に対応し、その次の２例が本発明の装置に対応する、以下の１つの比較例および２つの実施例から、より適切に理解されるであろう。

比較例１（従来技術による方法）
長さ１．１ｍおよび内径１．０５ｍの２４個の床により構成され、１つの供給原料注入口、１つの脱着剤注入口、１つのエキストラクト抜出し口、および１つのラフィネート抜出し口を備えた、ＳＣＣ装置を対象とした。

使用した吸着剤はＢａＸタイプゼオライトの固体（zeolitic BaX type solid）、脱着剤はパラジエチルベンゼンであった。温度は１７５℃、圧力は１５バールであった。

含水量は９５重量ｐｐｍであった。

供給原料の組成は、パラキシレン２１．６％、オルトキシレン２０．８％、メタキシレン４７．９％、およびエチルベンゼン９．７％であった。

ＳＣＣ装置は、それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器で構成されていた。これらの床は、分配プレートによって分離されていた。注入ネットワークおよび抜出しネットワークは、各分配プレートに関連させられた。使用した洗浄装置は、国際公開第２０１０／０２０７１５号パンフレットに記載されたバイパス流体流量調節装置（modulated bypass fluid flow rate device）であった。

各帯域における同期性は１００％であった。

種々の注入口および抜出し口のシフトは、同時式であった。床は、４つのクロマトグラフィー帯域に、５／９／７／３の構成で分配した。

供給原料および脱着剤の注入流量（基準温度を４０℃に想定することにより規定される）は、以下の通りであった：
・供給原料については、０．６３７ｍ^３．ｍｉｎ^−１；
・脱着剤については、０．８０５ｍ^３．ｍｉｎ^−１。

加えて、帯域４の流量は１．９６３ｍ^３．ｍｉｎ^−１、エキストラクト抜出し流量は０．４１４ｍ^３．ｍｉｎ^−１であった。切り替え周期は６８．０秒であった。

シミュレーションにより、パラキシレンの純度９９．８６％、パラキシレンの収率９８．４％、生産性７５．５ｋｇ_ＰＸ．ｈ^−１．ｍ^−３という数値を得た。

実施例１（それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器による既存の装置をリモデリングすることにより得られた本発明による方法）
比較例１に記載の従来技術の装置から始まり、それぞれ８個の床を有する２基の吸着器によって構成される本発明の装置となるよう、リモデリングを行なった。

この方法は、それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器によって構成された２４床方法からリモデリングされた。各吸着器において、２つの頂部の床および２つの底部の床を除去した。各床は、長さ１．１ｍおよび内径１．０５ｍであった。

除去された床に対応する中間ネットワークおよび中間プレートを除去した。

除去されたネットワークに対応する入口装置／出口装置を閉栓した。

ヘッドプレートおよびボトムプレートの位置が変更された場合、ヘッドプレートおよび／またはボトムプレートからの捕集プレートにそれぞれ供給するために、ヘッドオクトパスマニホールドおよび／またはボトムオクトパスマニホールドを改造した。

使用した吸着剤はＢａＸタイプゼオライトの固体、脱着剤はパラジエチルベンゼンであった。温度は１７５℃、圧力は１５バールであった。

供給原料の組成は、パラキシレン２１．６％、オルトキシレン２０．８％、メタキシレン４７．９％、およびエチルベンゼン９．７％であった。

各吸着器は、分配プレートによって分離された８個の床で構成された。

注入ネットワークおよび抜出しネットワークは、各分配プレートに関連させられた。使用した洗浄装置は、国際公開第２０１０／０２０７１５号パンフレットに記載されたバイパス流体流量調節装置であった。各帯域における同期性は１００％であった。

種々の注入口および抜出し口のシフトは、同時式であった。床は、４つのクロマトグラフィー帯域に、３／６／５／２の構成で分配した。

供給原料および脱着剤の注入流量（基準温度を４０℃に想定することにより規定される）は、以下の通りであった：
・供給原料については、０．６３７ｍ^３．ｍｉｎ^−１；
・脱着剤については、０．８０５ｍ^３．ｍｉｎ^−１。

加えて、帯域４の流量は、１．９５９ｍ^３．ｍｉｎ^−１であり、エキストラクト抜出し流量は、０．４１４ｍ^３．ｍｉｎ^−１であった。切り替え周期は１０２．０秒であった。

シミュレーションにより、パラキシレンの純度９９．８３％、パラキシレンの収率９８．１％、生産性１１２．９ｋｇ_ＰＸ．ｈ^−１．ｍ^−３という数値を得た。

実施例２（本発明の方法のための新たな装置）
一方が８個の床を有し、他方が７個の床を有する２基の吸着器によって構成された装置を対象とした。各床は、長さ１．１ｍおよび内径１．０５ｍであった。

使用した吸着剤はＢａＸタイプゼオライトの固体、脱着剤はパラジエチルベンゼンであった。温度は１７５℃、圧力は１５バールであった。

供給原料の組成は、パラキシレン２１．６％、オルトキシレン２０．８％、メタキシレン４７．９％、およびエチルベンゼン９．７％であった。

各吸着器は、分配プレートによって分離された床で構成された。

注入ネットワークおよび抜出しネットワークは、各分配プレートに関連させられた。

使用した洗浄装置は、国際公開第２０１０／０２０７１５号パンフレットに記載されたバイパス流体流量調節装置であった。各帯域における同期性は１００％であった。

種々の注入口および抜出し口のシフトは、同時式であった。

床は、４つのクロマトグラフィー帯域に、３／６／４／２の構成で分配した。

供給原料および脱着剤の注入流量（基準温度を４０℃に想定することにより規定される）は、以下の通りであった：
・供給原料については、０．６３７ｍ^３．ｍｉｎ^−１；
・脱着剤については、０．８０５ｍ^３．ｍｉｎ^−１。

加えて、帯域４の流量は、１．９５９ｍ^３．ｍｉｎ^−１であり、エキストラクト抜出し流量は、０．４１４ｍ^３．ｍｉｎ^−１であった。切り替え周期は１０８．８秒であった。

シミュレーションにより、パラキシレンの純度９９．８１％、パラキシレンの収率９７．８％、生産性１２０．４ｋｇ_ＰＸ．ｈ^−１．ｍ^−３という数値を得た。

これらの実施例は、本発明の方法の利点について良好な実例を示しており、従来技術による方法と比較して、必要な吸着性固体の量を低減しながら、同じ流量のパラキシレン製造を維持するために使用することができる。この結果は、新たな装置によって得られ、また既存の装置のリモデリングによっても得られる。

Claims (6)

1. ２基の吸着器を使用した疑似向流（ＳＣＣ）によるキシレンの分離方法であって、総数Ｎｔが２２以下の床を有しており、供給原料（Ｆ）を導入するラインと、溶離剤（eluent）すなわち脱着剤（Ｄ）を導入するラインと、エキストラクト（Ｅ）を抜き出すラインと、ラフィネート（Ｒ）を抜き出すラインとを有しており、以下のように定義される４つのクロマトグラフィー帯域：
   ・帯域１：脱着剤（Ｄ）の注入とエキストラクト（Ｅ）の除去との間に含まれる、パラキシレン脱着帯域；
   ・帯域２：エキストラクト（Ｅ）の除去と、分別されるべき供給原料（Ｆ）の注入との間に含まれる、パラキシレン異性体脱着帯域；
   ・帯域３：供給原料（Ｆ）の注入とラフィネート（Ｒ）の抜出しとの間に含まれる、パラキシレン吸着帯域；
   ・帯域４：ラフィネート（Ｒ）の抜出しと脱着剤（Ｄ）の注入との間に位置する帯域；
   に分割されており、
   前記２基の吸着器は、直列で機能する、即ち、第１の吸着器の最後の床が、再循環ポンプを含むラインを通じて第２の吸着器の最初の床に接続され、前記第２の吸着器の最後の床が、前述の再循環ポンプとは異なる再循環ポンプを含むラインを通じて、前記第１の吸着器の最初の床に接続されるものであり、また、前記方法は、以下の操作条件：
   ・温度が１００〜２５０℃、好ましくは１２０〜１８０℃であり；
   ・圧力が、本方法の温度におけるキシレンの沸点圧と、３０×１０^５Ｐａ（１バール＝１０^５Ｐａ）との間の範囲内であり；
   ・供給原料に対する脱着剤の流量比が０．７〜２．５であり；
   ・吸着器の種々の床中の平均流量と、前記吸着器に注入される供給原料の流量との間の比として定義される再循環比が、２．５〜１２、好ましくは３．５〜６であり；
   ・吸着器による循環時間が、１４〜３０分、好ましくは１８〜２３分の範囲内であり；
   ・空の反応器に対する液体流れの平均線速度が、０．７〜１．４ｃｍ／ｓの範囲、好ましくは０．８５〜１．１ｃｍ／ｓの範囲内であり；
   ・液相の含水量が、７０〜１４０重量ｐｐｍの範囲、好ましくは８０〜１２０重量ｐｐｍの範囲内である；
   において操作する、該方法。
2. 前記２基の吸着器にわたって分配される床の総数Ｎｔが、１８以下である、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の吸着器の床の数Ｎ１と、前記第２の吸着器の床の数Ｎ２とが等しい、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の吸着器の床の数Ｎ１が１２である、請求項１に記載の方法。
5. それぞれ１２個の床を有する２基の吸着器から構成される既存の装置を使用した疑似向流（ＳＣＣ）によるキシレンの分離方法であって、前記装置は、最終的に総数Ｎｔが２２以下の床を有するものとなるよう改造され、また、前記装置は、供給原料（Ｆ）を導入するラインと、溶離剤（eluent）すなわち脱着剤（Ｄ）を導入するラインと、エキストラクト（Ｅ）を抜き出すラインと、ラフィネート（Ｒ）を抜き出すラインとを有しており、以下のように定義される４つのクロマトグラフィー帯域：
   ・帯域１：脱着剤（Ｄ）の注入とエキストラクト（Ｅ）の除去との間に含まれる、パラキシレン脱着帯域；
   ・帯域２：エキストラクト（Ｅ）の除去と、分別されるべき供給原料（Ｆ）の注入との間に含まれる、パラキシレン異性体脱着帯域；
   ・帯域３：供給原料（Ｆ）の注入とラフィネート（Ｒ）の抜出しとの間に含まれる、パラキシレン吸着帯域；
   ・帯域４：ラフィネート（Ｒ）の抜出しと脱着剤（Ｄ）の注入との間に位置する帯域；
   に分割されており、
   前記２基の吸着器は、直列で機能する、即ち、第１の吸着器の最後の床が、再循環ポンプを含むラインを通じて第２の吸着器の最初の床に接続され、前記第２の吸着器の最後の床が、前述の再循環ポンプとは異なる再循環ポンプを含むラインを通じて、前記第１の吸着器の最初の床に接続されるものであり、前記総数Ｎｔの床は、前記総数Ｎｔの床の間に床を介在させ得るだけの空隙がないという点で、コンパクトなアセンブリ（compact assembly）を構成しており、前記方法において、閉栓された入口および出口が、全てヘッドプレートよりも上方に設置されており、また、前記方法は、以下の操作条件：
   ・温度が１００〜２５０℃、好ましくは１２０〜１８０℃であり；
   ・圧力が、本方法の温度におけるキシレンの沸点圧と、３０×１０^５Ｐａ（１バール＝１０^５Ｐａ）との間の範囲内であり；
   ・供給原料に対する脱着剤の流量比が０．７〜２．５であり；
   ・吸着器の種々の床中の平均流量と、前記吸着器に注入される供給原料の流量との間の比として定義される再循環比が、２．５〜１２、好ましくは３．５〜６であり；
   ・吸着器による循環周期が、１４〜３０分、好ましくは１８〜２３分の範囲内であり；
   ・空の反応器に対する液体流れの平均線速度が、０．７〜１．４ｃｍ／ｓの範囲、好ましくは０．８５〜１．１ｃｍ／ｓの範囲内であり；
   ・液相の含水量が、７０〜１４０重量ｐｐｍの範囲、好ましくは８０〜１２０重量ｐｐｍの範囲内に維持される；
   において操作する、該方法。
6. それぞれ１２個の床を有する直列した２基の吸着器から構成される疑似移動床パラキシレン製造方法を、請求項５に記載の方法においてリモデリングする方法であって、以下の工程：
   ・少なくとも１つの吸着器のヘッドプレートおよび／またはボトムプレートを、頂部および／または底部において除去された吸着剤の床の数に対応する高さだけ変位させること；
   ・除去された床に対応する中間ネットワークおよび中間プレートを除去すること；
   ・除去されたネットワークに対応する入口装置および／または出口装置を閉栓すること；
   ・前記ヘッドプレートに供給するように、ヘッドオクトパスマニホールド（head octopus manifold）を改造すること；
   を含んでなることを特徴とする、該方法。

Images