JP3010779B2 - ベンゼンの蒸留方法 - Google Patents

ベンゼンの蒸留方法

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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はベンゼンの蒸留方法に関
するものであり、更に詳しくは、ベンゼン蒸留塔の制御
に特徴を有するベンゼンの蒸留方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の石油化学工業において、ベンゼン
はナフサを原料とするエチレンプラントで生産される分
解ガソリンを処理してなるBTX(ベンゼン、トルエン
及びキシレンの混合物)、及び必要に応じて混合され
る、他の化学プラントで副生したベンゼンとからなる原
料を蒸留することによって得ている。この際、蒸留塔と
しては、サイドカットを有するものが、通常用いられて
いる。
【0003】一般にサイドカットを有するベンゼン蒸留
塔の制御は、濃縮部のある一点の温度、又は、ある二点
の温度差を一定にすべく製品ベンゼン量、又は、還流量
のどちらか一方を制御するものである。しかしながら濃
縮部のある一点の温度、又は、ある二点の温度差を一定
としても、ベンゼン蒸留塔への原料供給量や温度制御を
施していない一方の製品ベンゼン量、あるいは還流量の
変動が外乱となって製品ベンゼン中のトルエン濃度が変
動することがある。
【0004】また一般にベンゼン蒸留塔への原料供給量
は制御されていても、原料中のベンゼン量までは制御さ
れていないので、この変動が外乱となってベンゼン蒸留
塔内の液流量及びガス流量が一定とならず、塔内負荷が
変動し、製品ベンゼン中のトルエン濃度が変動すること
もある。
【0005】以上のような理由から、ベンゼン蒸留塔の
制御には塔内負荷変動分の余裕代を必要とし、従って、
ベンゼン蒸留塔の生産能力を上げることができなかっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、従来方法よりも確実に安定した組成の製品ベンゼン
を得られる方法、及びベンゼン塔自体を改造することな
く、従来以上の製品ベンゼン量を低コストで得られる方
法を提出することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記従来方
法の欠点を克服し、製品ベンゼン組成の安定と、ベンゼ
ン生産能力を上げることが可能な蒸留方法を見出だし、
本発明を完成するに至った。
【0008】即ち、本発明は、(1)ベンゼン、トルエ
ン及びキシレンを含有する混合物を、サイドカットを有
するベンゼン蒸留塔に供給し、蒸留によってベンゼンを
分離するベンゼンの蒸留方法において、留出したベンゼ
ン流量に対する蒸留塔内のサイドカット段以下を下降す
る液流量の比率を1.1〜1.5に設定することを特徴
とするベンゼンの蒸留方法、(2)ベンゼン、トルエン
及びキシレンを含有する混合物を、サイドカットを有す
るベンゼン蒸留塔に供給し、蒸留によってベンゼンを分
離するベンゼンの蒸留方法において、該混合物が、分解
ガソリンを処理してなるBTX及び他所より供給される
ベンゼンとからなり、かつ、蒸留塔へ供給される混合物
中のベンゼン量を、他所より供給されるベンゼン量を変
化させて一定に保つことを特徴とするベンゼンの蒸留方
法、及び(3)ベンゼン、トルエン及びキシレンを含有
する混合物を、サイドカットを有するベンゼン蒸留塔に
供給し、蒸留によってベンゼンを分離し、ベンゼンが留
出した後の混合物を、ベンゼン蒸留塔に続いて設けたト
ルエン蒸留塔に供給し、蒸留によってトルエンを分離す
る工程よりなるベンゼンの蒸留方法において、留出した
トルエン中のベンゼン濃度を一定に保つべく、ベンゼン
蒸留塔の全蒸留段数に対し、塔頂より70〜95%に該
当する蒸留段の温度を制御することを特徴とするベンゼ
ンの蒸留方法に関する。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】ベンゼン蒸留塔には、通常、外部還流装置
が設けられ、その蒸留段数は、約50〜80段程度であ
る。また、サイドカット段は、この規模の蒸留塔におい
て塔頂より3〜10段目に設けられているのが一般的で
ある。
【0011】このような蒸留塔において、サイドカット
段以下を下降する液流量は次のように求めればよい。ま
ず、第一に、ベンゼン蒸留塔の塔頂からサイドカット段
までの塔内部還流量は次式により表すことができる。
【0012】
【数1】
【0013】この値は、サイドカットより製品ベンゼン
として流出する量とサイドカット段以下を下降する液流
量との和であるので、求めるサイドカット段以下を下降
する液流量は、この塔内部還流量より製品ベンゼンとし
て流出する量を減じてやればよい。このようにして求め
たサイドカット段以下を下降する液流量を製品ベンゼン
量で除した値(内部還流比率)を一定とするよう、外部
還流量を制御することで、ベンゼン蒸留塔内を下降する
液量と、塔内を上昇するガス量との比率を一定にするこ
とができ、従って、製品ベンゼン中のトルエン濃度を安
定させることができる。
【0014】また、本発明においては、ベンゼン蒸留塔
に供給されるベンゼン、トルエン及びキシレンを含有す
る混合物を、分解ガソリンを処理してなるBTX及び他
所より供給されるベンゼンとから構成させ、かつ、この
混合物中のベンゼン濃度をオンラインガスクロ計などに
て測定し、そのフィード流量と乗することでベンゼン蒸
留塔へ供給されるベンゼン量を演算させ、その演算結果
が一定となるよう、他所より供給されるベンゼン量を制
御することにより、外乱となるフィード中のベンゼン量
の変化をなくすことができるので、ベンゼン蒸留塔内の
液流量及びガス流量が安定化され、従って原料のベンゼ
ン含有混合物を最大限フィードすることが可能となり、
ベンゼン生産量を増産することができる。
【0015】更に、ベンゼンが留出した後の混合物を、
ベンゼン蒸留塔に続くトルエン蒸留塔に供給し、トルエ
ンを留出するに際し、トルエン中のベンゼン濃度を一定
に保つべくベンゼン蒸留塔の全蒸留段数に対し、塔頂よ
り70〜95%に該当する蒸留段の温度を制御すること
により、リボイラー(E−4)を低コストで運転するこ
とができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本発明のプロセス及び制御フロー図であり、
第2図は比較例としての従来法のプロセス及び制御フロ
ー図である。
【0017】図1及び図2において、T−1は、BTX
プラントにおけるサイドカットを有するベンゼン蒸留塔
である。この蒸留塔には、ナフサを原料とするエチレン
プラントで生産される分解ガソリンを処理してなるBT
Xと他所より供給されるベンゼンとを供給し、サイドカ
ットにより製品ベンゼンを抜き出し、塔底よりトルエン
及びキシレン残留分を抜き出してトルエン蒸留塔へ供給
するものである。なお、このベンゼン蒸留塔の全蒸留段
数は65段、サイドカットは、蒸留塔塔頂より6段目に
設けられている。
【0018】図2に示すように従来、ベンゼン蒸留塔へ
の原料供給量は、カスケードで連結される上流工程のド
ラム(BTXタンク)液面レベル(LC−6)を一定に
保つようフローコントローラー(以下、FCと略す)−
1で制御していた。原料は、分解ガソリンを処理してな
るBTXと他所より供給されるベンゼンとを混合したも
のである。
【0019】分解ガソリンからBTXを得る方法として
は、例えば次のような方法がある。即ち、ナフサのクラ
ッキングによって得られるC5〜C9の分解ガソリンか
らC5及びC9成分を除去した後、水添し、水添後の成
分から芳香族成分を抽出することによってBTXが得ら
れる。又、他所より供給されるベンゼンとしては、例え
ば、他の化学プラントより供給される粗ベンゼンであっ
て、ベンゼン含量として70wt%以上のものが好まし
い。
【0020】粗ベンゼンの流量は、FC−1の上流部に
設けられたFC−2で一定値に制御していた。更に、外
部還流の流量は、カスケードで連結される還流ドラム
(D−2)の液面レベル(LC−7)を一定に保つよう
FC−3にて制御していた。
【0021】一方、ベンゼン蒸留塔塔頂より6段目から
サイドカットしている製品ベンゼンの流量は、ベンゼン
蒸留塔塔頂より33段目の温度(TC−9)を一定に保
つようFC−4で制御し、リボイラー(E−4)に供給
するスチームの流量は、ベンゼン蒸留塔塔頂より50段
目の温度(TC−10)を一定に保つようFC−5で制
御し、又、塔底液の流量は、塔底の液面レベル(LC−
8)を一定に保つようFC−6で制御していた。
【0022】このような制御によって、製品ベンゼン中
のトルエン濃度の変動幅を100±40wtPPM程度
に保っていた。
【0023】本発明においては、まず、図1に示すよう
にベンゼン蒸留塔よりサイドカットしている製品ベンゼ
ンの流量を、TC−9を一定に保つようFC−4で制御
する方法を廃止し、それにかわる方法として、ベンゼン
蒸留塔塔頂より6段目以降を下降する液量と、製品ベン
ゼン流量との比率(RC−12)が一定値になるような
制御とした。
【0024】即ち、ベンゼン蒸留塔塔頂液の比熱をC
p、ベンゼン蒸留塔外部還流液の気化熱をλ、ベンゼン
蒸留塔塔頂ガス温度(TI−20)とベンゼン蒸留塔外
部還流温度(TI−21)との温度差を△Tとすると、
RC−12は次式で表すことができる。
【0025】
【数2】
【0026】このRC−12が一定となるようFC−3
を制御すればよく、RC−12としては、1.1〜1.
5、好ましくは、1.2〜1.4である。
【0027】本実施例では、更にベンゼン蒸留塔よりサ
イドカットしている製品ベンゼンラインにオンラインガ
スクロ計(GC−2)を設置し、一定周期(30分)ご
とに製品ベンゼン中のトルエン濃度の測定を行い、この
測定値が一定となるよう製品ベンゼン中のトルエン濃度
定値制御器(AC−13)を介してRC−12を制御し
ている。
【0028】なお、製品ベンゼン中のトルエン濃度は、
約200ppm以下に管理した。具体的な制御方法とし
ては、トルエン濃度がこの管理値より高くなった場合、
FC−3を開け、外部還流量を増加してRC−12を上
昇させ、逆にこの管理値より低くなった場合、FC−3
を閉じ、外部還流量を減少してRC−12を下降させれ
ばよい。
【0029】更に、本発明においては、ベンゼン蒸留塔
へ供給される原料中のベンゼン量を一定にするため、原
料フィードラインにオンラインガスクロ計(GC−1)
を設置して、一定周期(30分)ごとに原料中のベンゼ
ン濃度の測定を行い、その濃度(本実施例では56−6
8wt%)とベンゼン蒸留塔への原料供給量とを乗して
求めた供給ベンゼン量が一定となるよう、他所より供給
されるベンゼンの流量をFC−2にて制御している。
【0030】更に、ベンゼン蒸留塔下流工程に設けられ
たトルエン蒸留塔塔頂から抜き出している製品トルエン
ラインにオンラインガスクロ計(GC−3)を設置し、
一定周期(30分)ごとに製品トルエン中のベンゼン濃
度の測定を行い、この測定値が一定値となるよう、製品
トルエン中のベンゼン濃度定値制御器(AC−14)を
介してTC−10の温度を制御している。
【0031】なお、製品トルエン中のベンゼン濃度は、
約400ppm以下に管理した。具体的な制御方法とし
ては、ベンゼン濃度がこの管理値より高くなった場合、
FC−5を開け、リボイラー(E−4)に供給する蒸気
量を増加してTC−10の温度を上昇させ、逆にこの管
理値より低くなった場合、FC−5を閉じ、蒸気量を減
少してTC−10の温度を下降させればよい。
【0032】制御すべきTC−10の温度は、ベンゼン
蒸留塔の全蒸留段数に対し、塔頂より70〜95%に該
当する蒸留段の温度である。本実施例においては、塔頂
より第50段目(77%に相当)を制御した。
【0033】上述のような制御を施すことにより、製品
ベンゼン中のトルエン濃度の変動幅を従来の100±4
0wtPPMから150±10wtPPMと4分の1に
することができ、その上、ベンゼン蒸留塔の塔内負荷変
動が減少し、生産能力を10%アップすることが可能と
なったのみならず、蒸気使用量も削減できた。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかの様に、本発明に
よれば安定した組成のベンゼンが製造でき、更にベンゼ
ン生産量を上昇させることが可能となり、その工業的価
値は高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のプロセス及び制御フローを示
す図である。
【図2】図2は、従来法のプロセス及び制御フローを示
す図である。 T−1:ベンゼン蒸留塔 D−2:還流ドラム E−3:コンデンサ E−4:リボイラー STM:蒸気 CN :復水 CW :冷却水

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベンゼン、トルエン及びキシレンを含有す
    る混合物を、サイドカットを有するベンゼン蒸留塔に供
    給し、蒸留によってベンゼンを分離するベンゼンの蒸留
    方法において、留出したベンゼン流量に対する蒸留塔内
    のサイドカット段以下を下降する液流量の比率を1.1
    〜1.5に設定することを特徴とするベンゼンの蒸留方
    法。
  2. 【請求項2】ベンゼン、トルエン及びキシレンを含有す
    る混合物を、サイドカットを有するベンゼン蒸留塔に供
    給し、蒸留によってベンゼンを分離するベンゼンの蒸留
    方法において、該混合物が、分解ガソリンを処理してな
    るBTX及び他所より供給されるベンゼンとからなり、
    かつ、蒸留塔へ供給される混合物中のベンゼン量を、他
    所より供給されるベンゼン量を変化させて一定に保つこ
    とを特徴とするベンゼンの蒸留方法。
  3. 【請求項3】ベンゼン、トルエン及びキシレンを含有す
    る混合物を、サイドカットを有するベンゼン蒸留塔に供
    給し、蒸留によってベンゼンを分離し、ベンゼンが留出
    した後の混合物を、ベンゼン蒸留塔に続いて設けたトル
    エン蒸留塔に供給し、蒸留によってトルエンを分離する
    工程よりなるベンゼンの蒸留方法において、留出したト
    ルエン中のベンゼン濃度を一定に保つべく、ベンゼン蒸
    留塔の全蒸留段数に対し、塔頂より70〜95%に該当
    する蒸留段の温度を制御することを特徴とするベンゼン
    の蒸留方法。
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