JP2018188464A - 重質炭化水素の蒸留におけるエネルギー節減 - Google Patents

Abstract

【課題】キシレン異性体を生成する芳香族処理コンプレックスにおける、エネルギーが節減された蒸留方法及び装置の提供。【解決手段】（ａ）第一の高沸点フィード流を第一の圧力にて第一の蒸留カラムで蒸留して、第一のＣ９−およびそれより重い芳香族化合物流から第一のＣ８−芳香族化合物流を分離すること；（ｂ）第二の低沸点フィード流を第二の圧力にて第二の蒸留カラムで蒸留して、第二のＣ９−およびそれより重い芳香族化合物流から第二のＣ８−芳香族化合物流を分離すること；（ｃ）前記第二の蒸留カラムからの塔頂留出流を、前記第一の蒸留カラムのリボイラおよびスチーム発生器のうちの１つ以上へ送ること；を含み、ここで、前記第一の高沸点フィード流は、前記第二の低沸点フィード流よりも高いＣ９−およびそれより重い芳香族化合物の含有量を有し、ならびに前記第二の圧力は、前記第一の圧力よりも高い、蒸留方法。【選択図】図２

Description

優先権の記載
本出願は、いずれも２０１０年８月２５日出願の、米国特許出願第１２／８６８，１７９号および同第１２／８６８，２２３号の優先権を主張する。

本発明は、炭化水素の蒸留におけるエネルギー節約に適する改善された方法および装置に関する。より具体的には、本発明は、キシレン異性体を生成する芳香族処理コンプレックス内でのエネルギー節減を提供する方法および装置に関する。

キシレン異性体は、様々な重要な工業的化学物質の原料である。キシレン異性体の中で最も広く生産され、用いられているのは、ポリエステルの主たる原料であるパラ−キシレンであり、これは、基本的な需要が大きいことから、高い成長率が続いている。オルソ−キシレンは、無水フタル酸の生産に用いられており、供給される市場のボリュームは大きいが、比較的成熟している。メタ−キシレンは、量としてはこれらよりも少ないが、可塑剤、アゾ染料、および木材保存料などの製品として、そのボリュームは拡大しつつある。キシレン混合物中には、一般的に、エチルベンゼンが存在し、スチレン生成のために回収される場合があるが、これは、Ｃ_８芳香族のそれほど望ましくない成分と見なされることが普通である。

芳香族炭化水素の中でも、キシレンの全体としての重要性は、工業的化学物質のための原料として、ベンゼンのそれに匹敵する。キシレンおよびベンゼンは、ナフサの改質によって石油から生産されるが、需要に見合うほど十分なボリュームではなく、従って、キシレンおよびベンゼンの生産量を高めるためには、その他の炭化水素の変換が必要である。多くの場合、トルエンが脱アルキル化されてベンゼンが生産されるか、または選択的に不均化されてベンゼンおよびＣ_８芳香族が得られ、そこから個々のキシレン異性体が回収される。

芳香族コンプレックスフロースキームは、Meyersにより、Handbook of Petroleum Refining Processes, 2d. Edition in 1997 by McGraw-Hillに開示されており、これは、参照により本明細書に組み込まれる。

キシレンを生成する芳香族コンプレックスは、特に原料調製および変換プロセスからの生成物の分離のための蒸留操作において、大量のエネルギーを消費するものである。重質芳香族からのキシレンの分離は特に、エネルギー節約の大きな可能性を提供する。そのようなプロセスでのエネルギー節減は、処理コストを削減するだけでなく、炭素排出に関する最近の懸念に対処することにもなるであろう。

本発明の広い実施形態は、Ｃ_８−芳香族成分を、Ｃ_９−およびそれより重い芳香族成分から分離するための２つの蒸留カラムを有する蒸留装置であり、第一の圧力で運転されるように適合され、リボイラと流体連結している底部分を有する第一の蒸留カラムと、第二の圧力で運転されるように適合され、塔頂留出導管（overhead conduit）と流体連結している上部分を有する第二の蒸留カラムとを有し、第二のカラムからの塔頂留出導管は、第一のカラムのリボイラとの流体連結を提供している。

より具体的な実施形態は、Ｃ_８−芳香族成分を、Ｃ_９−およびそれより重い芳香族成分
から分離するための２つの蒸留カラムを有する蒸留装置であり、第一の圧力で運転されるように適合され、リボイラと流体連結している底部分を有する第一の蒸留カラムと、第二の圧力で運転されるように適合され、塔頂留出導管と流体連結している上部分を有する第二の蒸留カラムとを有し、第二のカラムからの塔頂留出導管は、第一のカラムのリボイラとの流体連結を提供し、および塔頂留出導管は、リボイラへ熱源を供給するよう適合されている。より好ましくは、第二の圧力は、第一の圧力よりも少なくとも４００ｋＰａ高い。

別の態様では、本発明の広い実施形態は、少なくとも１つの高沸点フィード流および少なくとも１つの低沸点フィード流に含有されるＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流からＣ_８−芳香族化合物流を分離する２つ以上のキシレンカラムを有する蒸留プロセスであり、ここで、少なくとも１つの高沸点フィード流は、少なくとも１つの低沸点フィード流よりもＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物の含有量が高く、このプロセスは、少なくとも１つの第一の低圧力キシレンカラムにて少なくとも１つの高沸点フィード流を蒸留して、第一のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流から第一のＣ_８−芳香族化合物流を分離すること；高圧力の少なくとも１つの第二のキシレンカラムにて少なくとも１つの低沸点フィード流を蒸留して、第二のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流から第二のＣ_８−芳香族化合物流を分離すること；ならびに、少なくとも１つの第二のカラムからの塔頂留出流（overhead stream）を、第一のカラムのリボイラ、別のプロセス流、およ
びスチーム発生器のうちの１つ以上との熱交換によって凝縮すること、を含む。

より具体的な実施形態は、高沸点フィード流および低沸点フィード流に含有されるＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流からＣ_８−芳香族化合物流を分離する２つのキシレンカラムを有する蒸留プロセスであり、ここで、高沸点フィード流は、低沸点フィード流よりもＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物の含有量が高く：このプロセスは、第一の低圧力キシレンカラムにて高沸点フィード流を蒸留して、第一のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流から第一のＣ_８−芳香族化合物流を分離すること；高圧力の第二のキシレンカラムにて低沸点フィード流を蒸留して、第二のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流から第二のＣ_８−芳香族化合物流を分離すること；ならびに、第二のカラムからの塔頂留出流を、第一のカラムのリボイラとの熱交換によって凝縮すること、を含む。

別の選択肢としての実施形態は、高沸点フィード流および低沸点フィード流に含有されるＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流からＣ_８−芳香族化合物流を分離する２つのキシレンカラムを有する蒸留プロセスであり、ここで、高沸点フィード流は、低沸点フィード流よりもＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物の含有量が高く、このプロセスは、第一の低圧力キシレンカラムにて高沸点フィード流を蒸留して、第一のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流から第一のＣ_８−芳香族化合物流を分離すること；高圧力の第二のキシレンカラムにて低沸点フィード流を蒸留して、第二のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流から第二のＣ_８−芳香族化合物流を分離すること；ならびに、第一のカラムからの塔頂留出流を、スチームを発生させることによって凝縮すること、を含む。

本発明の追加の目的、実施形態、および詳細は、以下の本発明の詳細な記述から得ることができ、推察することができる。

図１は、エネルギー節約の概念が適用可能である芳香族コンプレックスを概略的に示す。 図２は、エネルギー節減が適用される芳香族コンプレックスを示す。 図３は、重質芳香族化合物からのＣ_８芳香族化合物の蒸留におけるエネルギー節減の適用を示す。 図４は、直接熱交換によってエネルギー節約が達成可能である、芳香族コンプレックス内の特定のユニットの例を示す。 図５は、他のエネルギー節約に対する補助または代替として、本明細書で述べるエネルギー節約の概念のうちのいくつかが適用される芳香族コンプレックスを示す。 図６は、芳香族コンプレックス内の特定のユニットからのスチームの発生を示す。

本プロセスへのフィード流は、一般的に、一般式Ｃ_６Ｈ_{（６−ｎ）}Ｒ_ｎのアルキル芳香族炭化水素を含み、ここで、ｎは、０から５の整数であり、各Ｒは、ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７、またはＣ_４Ｈ_９のいずれの組み合わせであってもよい。本発明のプロセスへの芳香族リッチであるフィード流は、種々のフィード源由来であってよく、限定されないが、接触改質、軽質オレフィンおよび重質芳香族リッチ副生物（「パイガス（pygas）」と
称されることが多いガソリン系物質を含む）が得られるナフサ、蒸留物、もしくはその他の炭化水素の水蒸気熱分解、ならびにガソリン系の生成物が得られる蒸留物および重質油の接触もしくは熱分解が挙げられる。熱分解またはその他の分解操作からの生成物は、一般的に、コンプレックスへ充填される前に、硫黄、オレフィン、ならびに生成物品質に影響を与え、および／またはそのような原料の処理に用いられる触媒を損傷させるその他の化合物を除去する目的で、業界において公知であるプロセスに従って水素処理される。接触分解からのライトサイクルオイルも、ガソリン系の生成物を得るために公知の技術に従って水素処理および／または水素分解されることが有益である場合があり；水素処理は、好ましくは、芳香族リッチフィード流を得る接触改質も含む。フィード流が接触改質物である場合、改質器は、生成物中の非芳香族濃度が低い高芳香族収率を得るために、高い苛酷度で運転されることが好ましい。

図１は、少なくとも１つのキシレン異性体の生成に関する公知技術の典型的な芳香族処理コンプレックスの単純化されたフロー図である。コンプレックスは、接触改質から例えば得られた芳香族リッチフィードを処理することができる。通常、そのような流れは、オレフィン化合物および軽質留分、例えばブタンおよびより軽い炭化水素、ならびに好ましくはペンタン、を除去するために処理されたものであるが；しかし、そのような除去は、本発明の広い態様の実践に対して不可欠ではない。芳香族含有フィード流は、ベンゼン、トルエン、およびＣ_８芳香族化合物を含有し、通常は、ナフテンを含むより高級な芳香族および脂肪族炭化水素を含有する。

フィード流は、熱交換器１２を介する導管１０を介して改質物スプリッター１４へ送られ、蒸留されて、導管１８を介して塔頂から回収されるトルエンおよびより軽い炭化水素から、Ｃ_８およびそれより重い芳香族化合物を含む流れが分離され、導管１６の塔底流として引き抜かれる。トルエンおよびより軽い炭化水素は、抽出蒸留プロセスユニット２０に送られ、そこで、導管２２のベンゼン−トルエン芳香族流から、導管２１の脂肪族主体のラフィネートが分離される。導管２２の芳香族化合物流は、導管４５のストリッピングされたアルキル交換生成物および導管５７のパラ−キシレン仕上げカラムからの塔頂留出物と共に、ベンゼンカラム２３にて、導管２４のベンゼン流と、トルエンカラム２６へ送られる導管２５のトルエンおよびそれより重い芳香族化合物の流れとに分離される。トルエンは、導管２７のこのカラムから回収される塔頂留出物であり、以降で示され、考察されるように、アルキル交換ユニット４０へ、その一部分または全部が送られてよい。

トルエンカラム２６からの塔底流は、クレイ処理器（clay treater）１７による処理後の導管１６の改質物スプリッターからの塔底物、および導管６５の再循環Ｃ_８芳香族と共に、導管２８を介してキシレンカラム３０へ送られる。分留塔３０は、導管３２の塔底流としてのＣ_９、Ｃ_１０、およびそれより重い芳香族を含む高沸点流から、導管３１の塔頂
留出物としての濃縮Ｃ_８芳香族を分離する。この塔底流は、導管３２により、重質芳香族カラム７０へ送られる。この重質芳香族カラムは、Ｃ_９および少なくとも一部のＣ_１０芳香族を含有する導管７１の塔頂留出流を提供し、主としてＣ_１１およびそれより高級なアルキル芳香族である高沸点化合物は、導管７２を介して塔底流として引き抜かれる。

導管７１の重質カラムからのＣ_９＋芳香族流は、導管２７中に含まれるトルエン含有塔頂留出物と組み合わされて、アルキル交換反応器４０へフィードされ、これは、本技術分野で公知のアルキル交換触媒を含有しており、キシレンを主たる対象物として、ベンゼンからＣ_１１＋芳香族までを含むアルキル交換生成物が生成される。導管４１のアルキル交換生成物は、ストリッパー４２においてストリッピングされ、導管４３のガス、ならびに軽質芳香族の回収およびベンゼンの精製のための抽出蒸留２０へ導管４４を介して戻されるＣ_６およびこれより軽い炭化水素、が除去される。ストリッパーからの塔底物は、導管４５によりベンゼンカラム２３へ送られ、ベンゼン生成物および未変換トルエンが回収される。

分留塔３０によって提供されるＣ_８−芳香族塔頂留出物は、パラ−キシレン、メタ−キシレン、オルソ−キシレン、およびエチレンベンゼンを含有しており、導管３１を介してパラ−キシレン分離プロセス５０へ送られる。分離プロセスは、好ましくは吸着剤を用いた移動床吸着によって運転されて、パラ−キシレンと脱着剤との混合物を、導管５１を介して抽出カラム５２へ提供し、ここで、導管５４の戻される脱着剤から、導管５３を介するパラ−キシレンが分離され；このパラ−キシレンは、仕上げカラム５５で精製され、導管５６を介するパラ−キシレン生成物、および導管５７を介してベンゼンカラム２３へ戻される軽質物質が得られる。分離ユニット５０からのＣ_８−芳香族ラフィネートおよび脱着剤の非平衡混合物は、導管５８を介してラフィネートカラム５９へ送られ、ここで、導管６１の戻される脱着剤から、導管６０の異性化のためのラフィネートが分離される。

キシレン異性体とエチルベンゼンとの非平衡混合物を含むラフィネートは、導管６０を介して異性化反応器６２へ送られる。ラフィネートは、反応器６２で異性化され、これは、異性化触媒を含有して、Ｃ_８−芳香族異性体の平衡濃度へ近づく生成物を提供する。この生成物は、導管６３を介して脱ヘプタン塔（deheptanizer）６４へ送られ、ここで、Ｃ_７およびそれより軽い炭化水素が除去され、塔底物は、導管６５を介してキシレンカラム３０へ送られて、異性化されたＣ_８−芳香族から、Ｃ_９およびそれより重い物質が分離される。脱ヘプタン塔６４からの塔頂留出液は、ストリッパー６６へ送られ、そこで、価値のあるベンゼンおよびトルエンの回収のための抽出蒸留ユニット２０へ導管６８を介して送られるＣ_６およびＣ_７物質から、導管６７の軽質塔頂留出物が除去される。

当業者であれば認識されるように、公知の技術の範囲内にて、本スキームの多くの考え得る変形が存在する。例えば、Ｃ_６−Ｃ_８改質物全体、またはベンゼン含有部分のみに、抽出が施されてよい。パラ−キシレンは、吸着ではなく結晶化によってＣ_８−芳香族混合物から回収されてよい。パラ−キシレンだけでなくメタ−キシレンも、吸着によってＣ_８−芳香族混合物から回収されてよく、オルソ−キシレンは、分留によって回収されてよい。別の選択肢として、Ｃ_９−およびそれより重い物質の流れ、または重質芳香族流は、極性溶媒による溶媒抽出もしくは溶媒蒸留、またはスチームもしくはその他の媒体によるストリッピングを用いて処理され、アルキル交換へのＣ_９＋再循環物から、残渣流としての高濃縮芳香族が分離される。いくつかの場合では、重質芳香族流全体が、アルキル交換ユニットにて直接処理されてよい。本発明は、芳香族処理スキームのこれらの、およびその他の変形において有用であり、その態様は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，７４０，７８８号に記載されている。

分留塔３０における重質芳香族からのＣ_８−芳香族の分離は、本発明の蒸留プロセスが
全般的に効果的である状況である。本発明の蒸留装置および／またはプロセスは、２つ以上のキシレンカラムに代表され、この各々は、それぞれ第一および第二のフィード流と称される芳香族コンプレックスの２つ以上の内部または外部フィード流に含有されるＣ_８およびＣ_９＋芳香族の間の実質的に同じ分離を行う。好ましくは、これらの２つの流れは、高沸点である第一のフィード流および低沸点である第二のフィード流を含み、ここで、高沸点の第一のフィード流は、第二のフィード流よりもＣ_９＋炭化水素含有量が高い。本発明は、第一の圧力である少なくとも１つの第一の分留カラムにおいて第一のフィード流を蒸留して、第一のＣ_９およびそれより重い芳香族の流れから第一のＣ_８−芳香族流を分離すること、第二の上昇された圧力である第二の分留カラムにおいて第二のフィード流を蒸留して、第二のＣ_９およびそれより重い芳香族の流れから第二のＣ_８−芳香族流を分離すること、ならびに第二のカラムからの塔頂留出流を循環して第一のカラムのリボイラへ熱を提供すること、を含む。第一の圧力は、比較的低く、通常は、１００から８００ｋＰａの間であり、第二の圧力は、第二のカラムから第一への熱移動が可能となるように第一の圧力よりも上昇されており、通常は、低圧力よりも少なくとも４００ｋＰａ高い。並列カラムにおける異なる圧力というこの発想は、高沸点フィード流中に存在する重質成分が、軽質および重質成分の分離に必要とされるリボイラの温度にて分解されやすい場合に特に重要である。

第二の分留カラムは、第一のカラムへのフィードよりも分解されやすい重質物質の濃度が低い第二のフィード流の処理を行うものであり、従って、生成物収率のロスまたは装置の付着汚染のリスクを伴うことなしに第一および第二のカラム間にて熱交換を行ってエネルギーを節約する目的で、第二の圧力を上昇させてよい。このフィードは、好ましくは、異性化反応器からの脱ヘプタン化後の異性化されたＣ_８芳香族のほとんどまたはすべてを含むが、重質芳香族の濃度が低いその他のＣ_８芳香族流も含んでよい。第二のカラムへのこの流れは、通常は、１０重量％未満のＣ_９＋芳香族を、より多くの場合は、５重量％未満のＣ_９＋芳香族を、しばしば２重量％未満のＣ_９＋芳香族を含有する。効果的には、このプロセスは、塔頂留出物が、第一のカラムのリボイラ、ならびに好ましくは、付随する処理コンプレックス中の少なくとも１つの他のカラムおよび／またはスチーム発生器のリボイラへ熱を提供することを可能とする第二の圧力にて第二のカラムを運転することを含む。

別の実施形態では、このプロセスは、付随する処理コンプレックスにおいて有用であるスチームを発生させるために塔頂留出物が熱を提供することを可能とする圧力にて第二の分留カラムを運転することを含む。さらに、Ｃ_８−芳香族分留塔は、上述のものと類似の方法で、塔頂留出物とリボイラとの間でさらに熱交換を行うことを含む３つ以上のカラムを有していてよい。

図２は、本発明の概念の数多くを用いるエネルギー効率の高い芳香族コンプレックスである。参照を簡便にするために、図１および２に対して、対応する番号付与システムを用いている。フィード流は、導管１１０により、フィード流の温度を上昇させる熱交換器１１２および１１３を介して、改質物スプリッター１１４へ送られる。熱交換は、本セクションにて後に考察されるように、パラ−キシレン分離プロセスからの正味のパラ−キシレン生成物および回収される脱着剤から、それぞれ、導管２１２および２１３を介して供給される。

図１と同様に、Ｃ_８およびそれより重い芳香族は、塔底流として導管１１６にて引き抜かれ、一方導管１１８のトルエンおよびより軽い炭化水素である回収された塔頂留出物は、抽出蒸留プロセスユニット１２０へ送られ、そこでは、導管１２２のベンゼン−トルエン芳香族流から、導管１２１の脂肪族主体のラフィネートが分離される。導管１２２の芳香族流は、導管１４５のストリッピングされたアルキル交換生成物および導管１５７のパ
ラ−キシレン仕上げカラムからの塔頂留出物と共に、分留塔１２３にて、導管１２４のベンゼン流と、トルエンカラム１２６へ送られる導管１２５のトルエンおよびそれより重い芳香族の流れとに分離される。トルエンは、導管１２７のこのカラムから回収される塔頂留出物であり、以降で示され、考察されるように、アルキル交換ユニット１４０へ、その一部分または全部が送られてよい。

トルエンカラム１２６からの塔底流は、クレイ処理器１１７による処理後の導管１１６の改質物スプリッターからの塔底物、および導管１３８の重質芳香族のパージ流と共に、第一の低圧力キシレンカラム１３０へ送られる。このカラムへのフィード流は、これが一般的には、５重量％超のＣ_９＋芳香族、多くの場合は１０重量％超のＣ_９＋芳香族を含有することから、高沸点フィード流として特徴付けられる。コンプレックス外部の供給源から得られた流れを含む、Ｃ_９およびそれより重い芳香族の含有量が多いその他のＣ８−芳香族流もまた、この高沸点フィード流に添加されてよく；流れ１６５の脱ヘプタン塔の塔底物の一部も、全体のエネルギーバランスに応じて、含まれてよい。低圧力キシレンカラムは、導管１３２の塔底流としてのＣ_９、Ｃ_１０、およびそれより重い芳香族を含む第一のＣ_９およびそれより重い高沸点流から、導管１３１の塔頂留出物としての第一の濃縮Ｃ_８芳香族流を分離する。

同時に、異性化Ｃ_８−芳香族流は、導管１６５を介して第二の高圧力キシレンカラム１３３へ送られる。これは、カラム１３０へのフィードよりも、分解を受けやすい重質物質の濃度が低い低沸点フィード流として特徴付けられ、従って、エネルギーを節約する目的で、第二のカラムの圧力を上昇させてよい。同様にＣ_９およびそれより重い芳香族の含有量が低いその他のＣ_８−芳香族含有流も、コンプレックス外部の供給源から得られた流れを含めて、このカラムへのフィード流に含有されてよい。第二のキシレンカラムは、導管１３２の第二のＣ_９およびそれより重い流れから、第二のＣ_８−芳香族流を導管１３４の塔頂留出物として分離する。導管１３４の高圧力キシレンカラムからの塔頂留出蒸気の少なくとも一部は、好ましくは、リボイラ１３５の低圧力キシレンカラム１３０を再沸騰させるために用いられ、導管１３６のキシレン分離プロセス１５０への凝縮液ならびにカラム１３３への還流（図示せず）として排出される。加えて、導管１３４の塔頂留出物は、抽出カラム１５２のリボイラ、または後述されるかもしくは当業者に明らかであるその他のそのような設備へのエネルギー供給に用いてよい。

リボイラ１３７へ送られるＣ_９＋塔底流は、導管２７０のリボイラ前の流れ、および導管２５９のリボイラからの加熱された流れの一方または両方を介して、それぞれ、重質芳香族カラム１７０およびラフィネートカラム１５９の一方または両方の再沸騰を行うためにエネルギーを供給してよく；熱交換後の塔底流は、重質芳香族カラム１７０へ送られることになる。その他の類似の熱交換設備は、当業者に明らかである。導管１３８の正味の塔底流は、通常、カラム１３０を通されるか、または導管１３９にあって、重質カラム１７０への導管１３２の流れと直接混合されてもよい。この重質カラムは、Ｃ_９および少なくとも一部のＣ_１０芳香族を含有する導管１７１の塔頂留出流を提供し、主としてＣ_１１以上のアルキル芳香族である高沸点化合物が、導管１７２を介して塔底流として引き抜かれる。このカラムは、上記で考察したように、導管２７０のキシレンカラム塔底物によって再沸騰されてよい。カラム１３０および１７０からの塔頂留出蒸気はまた、示したように、それぞれ導管２３０および２７１を介してスチームを発生させてよく、凝縮液は、各カラムへの還流として、または、それぞれ流れ１３１もしくは１７１の正味の塔頂留出物として用いられる。

導管１７１の重質カラムからのＣ_９＋芳香族は、アルキル交換反応器１４０へのフィードとして、導管１２７に含まれるトルエン含有塔頂留出物と混合され、キシレンを含有するアルキル交換生成物が生成される。導管１４１のアルキル交換生成物は、ストリッパー
１４２にてストリッピングされ、導管１４３のガス、ならびに、導管１４４を介して異性化物ストリッパー１６６で安定化され、続いて抽出蒸留１２０へ戻されて軽質芳香族が回収される、Ｃ_７およびそれより軽い液体、が除去される。ストリッパーからの塔底物は、導管１４５によりベンゼンカラム１２３へ送られ、ベンゼン生成物および未変換トルエンが回収される。

キシレンカラム１３０および１３３によって提供される、パラ−キシレン、メタ−キシレン、オルソ−キシレン、およびエチルベンゼンを含有する第一および第二のＣ_８−芳香族流は、導管１３１および１３６を介してキシレン−異性体分離プロセス１５０へ送られる。本明細書の記述は、パラ−キシレン以外の１つ以上のキシレン異性体の回収に適用することができるが；しかし、理解を容易にするために、本明細書ではパラ−キシレンについて提示する。分離プロセスは、移動床吸着プロセスによって運転されて、導管１５１を介してパラ−キシレンと脱着剤との第一の混合物が抽出カラム１５２へ提供され、ここで、導管１５４の戻される脱着剤から、導管１５３を介してパラ−キシレンが分離される。抽出カラム１５２は、好ましくは、高圧力、少なくとも３００ｋＰａにて、より好ましくは５００ｋＰａ以上にて運転され、それによって、カラムからの塔頂留出物が、導管２５６を介する仕上げカラム１５５または導管２６５を介する脱ヘプタン塔１６４を再沸騰させるのに十分な温度となる。導管２５６および２６５を介して再沸騰という作業のために供給される熱により、これらの流れの抽出物の凝縮がもたらされ、これは、カラム１５２（図示せず）へ還流されるか、もしくは導管１５３により正味の流れとして仕上げカラム１５５へ送られるかのいずれか、またはこれらの両方である。パラ−キシレンは、仕上げカラム１５５で精製され、導管１５６を介してのパラ−キシレン生成物、および導管１５７を介してベンゼンカラム１２３へ戻される軽質物質が得られる。

分離プロセス１５０からのＣ_８芳香族の非平衡混合物としてのラフィネートと脱着剤との第二の混合物は、導管１５８を介してラフィネートカラム１５９に送られ、ここで、導管１６１の戻される脱着剤から、導管１６０の異性化へのラフィネートが分離される。ラフィネートカラムは、導管２６０を介するスチームの発生、またはコンプレックスの他の領域での熱交換のために、高圧力で運転されてよく；そのような熱交換からの凝縮液は、ラフィネートカラムへの還流として、または導管１６０の正味の塔頂留出物として用いられる。導管１５４および１６１の回収された脱着剤、ならびに正味の仕上げカラム塔底物は、それぞれ導管２１３および２１２を介して、導管１１０の流入するフィード流を加熱してよい。

キシレン異性体とエチルベンゼンとの非平衡混合物を含むラフィネートは、導管１６０を介して異性化反応器１６２へ送られる。異性化反応器１６２において、ラフィネートは異性化され、Ｃ_８−芳香族異性体の平衡濃度へ近づく生成物を提供する。この生成物は、導管１６３を介して脱ヘプタン塔１６４へ送られ、ここで、Ｃ_７およびそれより軽い炭化水素が除去され、好ましくは、抽出カラム１５２からの導管２６５の塔頂留出物を用いて再沸騰される。脱ヘプタン塔からの塔底物は、導管１６５を介してキシレンカラム１３３へ送られて、異性化されたＣ_８−芳香族からＣ_９以上の物質が分離される。脱ヘプタン塔１６４からの塔頂留出液は、ストリッパー１６６へ送られ、そこで、価値のあるベンゼンおよびトルエンの回収および精製のための抽出蒸留ユニット１２０へ導管１６８を介して送られるＣ_６およびＣ_７物質から、導管１６７の軽質塔頂留出物が除去される。脱ヘプタン塔１６４およびストリッパー１６６の圧力は、本明細書の他所で考察するキシレンカラムと同様の方法にて、熱交換またはスチーム発生を行うように選択される。

図３は、並列キシレン蒸留カラム１３０および１３３の間の本発明の熱交換をより詳細に示す。低圧力キシレンカラム１３０へのフィードは、導管１２８を介するトルエンカラムからの塔底物、導管１１６の改質物スプリッターからのクレイ処理塔底物、および導管
１３８のパージＣ_８芳香族を含んでおり、ならびに、エネルギーバランスのために適切である場合は、高圧力キシレンカラムでの処理に適さないその他のＣ_８−芳香族含有流、さらには脱ヘプタン化流１６５の一部を含んでいてもよい。重質改質物およびトルエンカラム塔底物を組み合わせたフィードは、高温での分解を受けやすい重質芳香族を含有し得るものであり、８００ｋＰａ未満の圧力で運転することにより、カラムおよびリボイラの塔底物を、そのような分解が回避される温度で維持することが可能となる。低圧力キシレンカラムは、導管１３２の塔底流としてのＣ_９、Ｃ_１０、およびそれより重い芳香族を含む高沸点流から、導管１３１の塔頂留出物としての濃縮Ｃ_８芳香族を分離する。カラム１３０からの塔頂留出流は、少なくとも部分的に、図２の導管２３０を介して、上記で考察したようにスチームの発生またはその他のカラムの再沸騰に用いてよく、従って、濃縮されて、カラムへの還流ならびに導管１３１のキシレン分離への正味の塔頂留出物を提供してよい。

同時に、異性化Ｃ_８−芳香族流は、導管１６５を介して高圧力キシレンカラム１３３へ送られ；この流れは、分解を受けやすい重質物質の濃度がカラム１３０へのフィードよりも低く；有用なレベルでの熱交換のために用いてよい付随するより高い温度を通してエネルギーの節約を行う目的で、このカラムの圧力は、上記で考察したように、本発明に従う低圧力キシレンカラムの圧力よりも上昇される。高圧力キシレンカラム１３３からの塔頂留出蒸気の温度は、従って、芳香族コンプレックス内の他の設備へ有用なエネルギーを提供するのに十分である。示したように、塔頂留出蒸気の温度は、リボイラ１３５にて低圧力キシレンカラム１３０の再沸騰を行うのに十分であり、カラム１３３への還流および導管１３６の正味の流れが提供される。導管１３８の小さい正味の塔底流は、好ましくは、残留するＣ_８芳香族の回収のために、低圧力カラム１３０へ送られる。

別の選択肢として、または加えて、高圧力キシレンカラム１３３からの塔頂留出蒸気の温度は、加熱設備に有用であるスチームの発生、または他のプロセスユニットにおけるカラムの再沸騰のために十分である。そのようなスチームは、通常、３００ｋＰａを超える圧力にて、好ましくは少なくとも５００ｋＰａ、最も好ましくは１０００ｋＰａ以上の圧力にて発生される。塔頂留出流は、スチームドラムへフィードされる水の循環系統と間接的に熱交換されてよい。最も通常的には、ボイラのフィード水は、スチームドラムから切り離された熱交換器にて加熱される。異なる熱交換器に用いられる複数の水循環系が互いに並列して配置され、単一のスチームドラムへフィードされて、所望される圧力の生成スチームが提供されるものであり、これに必要である装置は１セットのみとなる。このようなスチーム系は公知であり、その詳細は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，７３０，８５４号に見出されるものなどの教示事項を通して付け加えることができる。

本発明に従うエネルギー回収は、プロセス流体間の温度を近接させる手法（close temperature approaches）が多くの場合関与するが、促進（enhanced）核沸騰表面を有する熱交換器の使用を通して改善される。そのような促進沸騰表面は、例えば、米国特許第３，３８４，１５４号、米国特許第３，８２１，０１８号、米国特許第４，０６４，９１４号、米国特許第４，０６０，１２５号、米国特許第３，９０６，６０４号、米国特許第４，２１６，８２６号、米国特許第３，４５４，０８１号、米国特許第４，７６９，５１１号、および米国特許第５，０９１，０７５号に記載のような種々の方法で達成することができ、これらはすべて参照により本明細書に組み込まれる。そのような高流束チューブ（high−flux tubing）は、第二の高圧力キシレンカラムの塔頂留出物と第一の低圧力キシレ
ンカラムのリボイラとの間の熱交換に、またはキシレンカラム塔頂留出物からのスチームの発生に特に適している。

通常、このような促進核沸騰表面は、シェルチューブ型熱交換器のチューブ上に組み込
まれる。このような促進チューブは、当業者に公知の様々な異なる方法で作製される。例えば、そのようなチューブは、チューブの機械加工によって作られた、チューブ表面に沿って伸びる環状またはらせん状のキャビティを含んでいてよい。別の選択肢として、表面にフィンが提供されてもよい。加えて、チューブは、スコアリング加工されて、リブ部、溝部、多孔性層などが提供されてもよい。

一般的に、より効率的な促進チューブは、チューブの沸騰側に多孔性層を有するものである。この多孔性層は、当業者に公知の数多くの異なる方法で提供することができる。これらの多孔性表面の中で最も効率的であるものは、制限されたキャビティの開口部を通して層のキャビティ内へ蒸気をトラップするリエントラント（reentrant）キャビティと称
されるものを有する。１つのそのような方法では、米国特許第４，０６４，９１４号に記載のように、多孔性沸騰層が、熱伝導性の壁の１つの側に結合されている。多孔性表面層に不可欠である特性は、キャピラリーサイズの相互連結した細孔であり、これらの一部は、外側表面と繋がっている。沸騰されるべき液体は、外側の細孔および表面下の相互連結した細孔を通して表面下のキャビティへ進入し、キャビティの壁を形成する金属によって加熱される。液体の少なくとも一部がキャビティ内で蒸発され、発生した気泡がキャビティ壁に沿って成長する。その一部は、最終的には外側の細孔を通ってキャビティから出現し、そして多孔性層上部の液体薄層を通って上昇して液体薄層上のガス空間中へ解放される。相互連結した細孔を通ってさらなる液体がキャビティ内へ流入し、この機構が連続的に繰り返される。多孔性沸騰層を含むこのような促進チューブは、ＵＯＰ、デスプレーンズ，イリノイ州、により、Ｈｉｇｈ Ｆｌｕｘ Ｔｕｂｉｎｇの商品名で市販されている。

図４は、１つ以上の高温カラムからの塔頂留出物による１つ以上の低温カラムのリボイラへの直接熱交換によってエネルギー節約を達成することができる、芳香族コンプレックス内の特定のユニットの例を、図２からのプロセスの符号を用いて示している。導管１３４の高圧力キシレンカラム１３３からの塔頂留出物は、リボイラ２３５を介して抽出カラム１５２を再沸騰させるために十分なエネルギーを提供する温度を有しており、キシレン塔頂留出物は、導管２３６において凝縮されて、還流または正味の塔頂留出物として１３３へ戻される。抽出カラムは、導管２５６の塔頂留出物が、真空圧力で運転されることが好ましい仕上げカラム１５５のリボイラ２５７を介しての再沸騰に十分な温度を有するように加圧されてよく、導管２５８において抽出カラム塔頂留出物は凝縮される。前述のように、パラキシレン生成物は、導管１５６で回収される。

図５は、網羅的でも排他的でもなく、図２に関連する直接熱交換のいくつかの可能性をまとめたものである。高圧力キシレンカラム１３３は、低圧力キシレンカラム１３０、抽出カラム１５２、およびラフィネートカラム１５９の１つ以上を再沸騰させるための熱を提供してよい。低圧力キシレンカラム１３０は、抽出蒸留カラム１２０を再沸騰させるための熱を提供してよい。加圧抽出カラム１５２は、ベンゼンカラム１２３および仕上げカラム１５５の１つ以上を再沸騰させるための熱を提供してよい。加圧ラフィネートカラム１５９は、改質物スプリッター１１４、トルエンカラム１２６、および脱ヘプタン化塔１６４の１つ以上を再沸騰させるための熱を提供してよい。

図６は、中圧力スチームの発生による間接的熱交換の可能性の非網羅的な例をまとめたものである。低圧力キシレンカラム１３０からの塔頂留出流２３０（図２）および加圧ラフィネートカラム１５９からの２６０（図２）は、ヘッダー１００において、０．６から２ＭＰａ、好ましくは０．７から１．５ＭＰａの中圧力スチームを発生させてよく、これは、改質物スプリッター１１４、抽出蒸留カラム１２０、およびトルエンカラム１２６の１つ以上の再沸騰に用いることができ、さらに、他のユニットへスチームを送るという可能性も有している。そのようなスチームの発生および利用は、図５で述べたものなどのそ
の他のエネルギー節約に対する補助または代替として見なすことができる。例えば、高圧力キシレンカラム１３３は、低圧力キシレンカラム１３０および抽出カラム１５２を再沸騰させるための熱を提供してよく、続いてそれが、ベンゼンカラム１２３および仕上げカラム１５５を再沸騰させる。

実施例
図６で上述したスチームの発生および直接熱交換の組み合わせを、投資に対する資本回収という点で評価した。基準となるケースは図１で述べた設備であり、本発明のケースは、図３のフロースキームに適用された図６のケースである。パラキシレンの生産において比較される重要なパラメータは以下の通りである：
基準ケース 本発明
燃料消費 １．０ ０．９２２
正味のスチーム消費 １．０ ０
発生 １．０ １．３５

Claims (11)

1. （ａ）第一の高沸点フィード流を第一の圧力にて第一の蒸留カラムで蒸留して、第一のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流から第一のＣ_８−芳香族化合物流を分離すること；
   （ｂ）第二の低沸点フィード流を第二の圧力にて第二の蒸留カラムで蒸留して、第二のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物流から第二のＣ_８−芳香族化合物流を分離すること；
   （ｃ）前記第二の蒸留カラムからの塔頂留出流を、前記第一の蒸留カラムのリボイラおよびスチーム発生器のうちの１つ以上へ送ること；
   を含み、
   ここで、前記第一の高沸点フィード流は、前記第二の低沸点フィード流よりも高いＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物の含有量を有し、ならびに前記第二の圧力は、前記第一の圧力よりも高い、蒸留方法。
2. 前記第二の圧力が、前記第一の圧力よりも少なくとも４００ｋＰａ高く、所望される場合は、前記第一の圧力は、１００ｋＰａから８００ｋＰａの間であってよい、請求項１に記載の方法。
3. 前記第二の低沸点フィード流が、５重量％未満のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物を含む、請求項１および２のいずれか一項に記載の蒸留方法。
4. 前記第一の高沸点フィード流が、５重量％超のＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸留方法。
5. 前記第二の低沸点フィード流が、Ｃ_８−芳香族異性化生成物の脱ヘプタン化からの塔底流の一部またはすべてを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸留方法。
6. 前記第二の蒸留カラムからの前記塔頂留出流が、前記第一の蒸留カラムの前記リボイラにおいて、前記第一の蒸留カラムからの塔底流と熱交換を行う、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記熱交換が、前記塔頂留出流を凝縮させる、請求項６に記載の方法。
8. Ｃ_８−芳香族成分を、Ｃ_９−およびそれより重い芳香族成分から分離するための２つの蒸留カラムを有する蒸留装置であって、
   （ａ）第一の蒸留カラム、リボイラ、及び改質物スプリッター、
   ここで、該第一の蒸留カラムは入口を有し、第一の流を第一の圧力で収容し、リボイラと流体連結している底部分を有し、
   該改質物スプリッターは高沸点フィード流を収容し、そして、該第一の蒸留カラムの入口に供給する、
   （ｂ）第二の蒸留カラム及び異性化反応器、
   ここで、該第二の蒸留カラムは入口を有し、第二の流を該第一の圧力より高い第二の圧力で収容し、塔頂留出導管と流体連結している上部分を有し、
   該異性化反応器は少なくとも一つの低沸点フィード流を収容し、そして、該第二の蒸留カラムの入口に供給し、該改質物スプリッターの高沸点フィード流が該異性化反応器の少なくとも一つの低沸点フィード流より高いＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物の含有量を有する、
   （ｃ）該第一の蒸留カラムのリボイラと流体連結している該第二の蒸留カラムからの塔頂留出導管、
   を含む、蒸留装置。
9. 前記第二の蒸留カラムからの塔頂留出導管が前記第一の蒸留カラムのリボイラに熱を供給するようにリボイラと熱的に連結している、請求項８に記載の蒸留装置。
10. Ｃ_８−芳香族成分を、Ｃ_９−およびそれより重い芳香族成分から分離するための２つの蒸留カラムを有する蒸留装置であって、
    （ａ）第一の蒸留カラム、リボイラ、及び改質物スプリッター、
    ここで、該第一の蒸留カラムは第一の圧力にあり、入口を有し、リボイラと流体連結している底部分を有し、
    該改質物スプリッターは高沸点フィード流を該第一の蒸留カラムの入口に供給する、
    （ｂ）第二の蒸留カラム及び異性化反応器、
    ここで、該第二の蒸留カラムは該第一の圧力より高い第二の圧力で運転され、入口を有し、塔頂留出導管と流体連結している上部分を有し、
    該異性化反応器は少なくとも一つの低沸点フィード流を該第二の蒸留カラムの入口に供給し、該高沸点フィード流が該少なくとも一つの低沸点フィード流より高いＣ_９−およびそれより重い芳香族化合物の含有量を有する、
    （ｃ）該第一の蒸留カラムのリボイラとの流体連結を提供する該第二の蒸留カラムからの塔頂留出導管、
    を含み、
    該第一の蒸留カラムのリボイラが、促進核沸騰表面を有する、
    を含む、蒸留装置。
11. 前記第二の圧力が、前記第一の圧力よりも少なくとも４００ｋＰａ高い、請求項８または１０に記載の蒸留装置。

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