JP5205255B2 - 改善された生産性を有するパラキシレンとベンゼンの統合された生産方法 - Google Patents

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Description

全世界のパラキシレン生産は、30年の間に年次平均5〜6%で着実に増加している。パラキシレン(para-xylene:PX)の従来の使用は、合成織物、オーディオおよびビデオカセット、より一般的には、プラスチック材料を提供するための、テレフタル酸、無水フタル酸およびポリエチレンテレフタレート樹脂の製造である。ベンゼンは、石油化学における別の中間体であり、多くの用途、例えば、洗浄粉末において用いられる直鎖アルキルベンゼンの製造、シクロヘキサンの製造等を有している。本発明は、キシレン類を含む第1の芳香族供給材料および第2のトルエン供給材料からのパラキシレンとベンゼンの統合された生産の改善法に関する。
パラキシレン(PX)は、典型的には、接触改質および/または水蒸気分解からのC芳香族留分(8個の炭素原子を含有する)に存在する。「パラキシレン生産」は、このような複雑なC炭化水素留分(場合によっては軽微な量の芳香族Cおよび/またはC炭化水素および少量の非芳香族炭化水素(例えばCナフテン)を含む)から、高純度パラキシレン(99重量%超、例えば少なくとも99.7重量%)を分離することを意味する。
芳香族留分に最初に含まれるパラキシレンの量を増加させ得る2つの方法または追加的な方法の工程が知られている;
a)典型的には、オルトキシレンおよびメタキシレンを、熱力学的平衡に近いキシレン類の混合物に転化する、異性化。好ましくは、エチルベンゼンも転換する異性化が用いられる。従来技術は、既に、2つの主要なタイプの前記異性化を含む:
・「転化」異性化:これはまた、本出願人の特許文献1に記載されるように大きな比率のエチルベンゼンをキシレン類の混合物に転換する;一般に、ゼオライト(例えばEUO型)をベースとし、白金を含み、水素の存在下に機能する触媒が用いられる;
・脱アルキル異性化;これは、例えば特許文献2〜4に記載されるように、水素の存在下に機能するZSM−5ゼオライトを含む触媒をしばしば用い、エチルベンゼンを、大幅にまたは広範に(典型的には水素からエタンに)ベンゼンおよびエチレンに転換する;従来、転化されるエチルベンゼンの30%超がベンゼンに脱アルキル化されるならば、異性化は脱アルキル化として規定される;通常、70%の転換が脱アルキル化によって得られる;
b)さらに、トルエンのキシレン類およびベンゼンへの不均化(disproportionationまたはdismutation)。MSTDPまたはPXmaxとして知られる方法によるトルエンのパラキシレンへの選択的不均化に関連する、特許文献5〜7および非特許文献1が特に参照され得る。特許文献8〜13も参照され得る。
本発明は、典型的には、パラキシレンの全体的な生産を増加させるためにこれらの2つの方法工程を用いるものであるが、異性化および不均化を行うために従来技術において知られる方法のいずれを用いてもよく、前記方法の1以上に制限されない。しかしながら、非常に好ましくは、トルエンの選択的不均化が用いられる。
さらに、脱アルキル異性化が用いられ得るが、通常、C芳香族供給材料が量に関して不十分である場合に(キシレン類への)転化異性化が行われる。
単独あるいは組合せで、通常に使用されているパラキシレンを生産するための2つの技術または方法(すなわち、分離)は、疑似移動床(simulated moving bed:SMB)吸着および結晶化である。
前記周知分離技術の第一は、パラキシレンと他のキシレン類との間で選択的吸着性を有する吸着剤を用いる疑似移動床吸着である。特許文献14(疑似向流)または特許文献15(疑似並流)が参照されてもよい。
吸着設備は、典型的には少なくとも1つ、時には2つ(それぞれ、閉ループ内で相互連絡した複数の床を含む)のクロマトグラフィーカラムを含む。典型的には、少なくとも2つの注入点(1つは供給材料用、他は脱着剤用)と、少なくとも2つの抜き出し点(1つは典型的にはパラキシレンPXに富む抽出用、他は典型的にはパラキシレンPXが激減しているかまたはパラキシレンPXを含有していないラフィネートR用)がある。前記の4つの注入/抜き出し点(その位置は、時間の経過で別々に変動する)は、次いで、吸着カラム(単数または複数)の4つの機能的帯域を規定する。
多くの変形が可能である。しかしながら:
・パラキシレンPXに富む還流の補足的注入が用いられ得る;
・単一のラフィネートRを抜き出すのではなく2つのラフィネートR1およびR2を抜き出すことによって、5以上の吸着帯域機能も用いられ得る;このような場合、ラフィネートR1または中間ラフィネートは、典型的には、エチルベンゼンを含み、ラフィネートR2は、典型的には、オルトキシレン(ortho-xylene:OX)およびメタキシレン(meta-xylene:MX)を含み、R1の抜き出しとR2の抜き出しとの間の帯域は、次いで、エチルベンゼン吸着帯域である;2つのラフィネートR1、R2を有するこの操作は、特許文献16〜18に記載される。
当該技術において知られるこれらの変形その他は、本発明の関連において別々にまたは一緒に利用され得るが、本発明は、それらの1以上に制限されない。
第2の既知分離技術は結晶化であり、これは、高純度のパラキシレンPXの結晶と、相対的に低純度のパラキシレンPXを含む母液(mother liquid:ML)とを提供する。結晶化供給材料は、典型的には、疑似移動床吸着装置からの流出物(これはハイブリッド技術として知られる)またはトルエン不均化装置からの流出物であってよい。場合によっては異なる温度(例えば、高温(−25℃/+10℃)および低温(−50℃/−70℃))での、1または2あるいは一層より多くの連続する結晶化帯域があってもよい。母液の部分的結晶化および/または結晶の部分的再溶解を行うことも可能であり得る。この点で特許文献19〜21が参照され得る。本出願人のこの後者の特許にはまた、本発明により有利に用いられる特定の連結であって、トルエンの選択的不均化のための装置およびそれに続く結晶化装置を、疑似移動床分離装置と並行して配置することからなるものが記載される。次いで、それは、蒸留塔なしで済ますために、結晶化母液を、脱着剤としてのトルエンにより操作される疑似移動装置の供給材料に再循環させることによって供給される追加的な利点を有し得る。
1回の結晶化には、典型的には3工程がある:1)結晶の生成(冷却管をこすりつけ、COまたはプロパンを混合し、およびこれらの蒸発を伴って減圧し、膜に滴下する);2)懸濁状結晶のろ過;3)回収および残留母液を除去するための洗浄。本発明により、膜滴下結晶化技術(dropping film crystallization technique)を用いる静止結晶器(static crystallizer)を用いることが可能である。このタイプの設備は、一般に、10〜15倍でパラキシレンPXの不純物の量を分割することができる。並行および/または直列の複数のモジュールを用いることが可能である。トルエンの選択的不均化からのキシレン類を処理する場合、供給材料中のパラキシレンPXの量は、典型的には、約85重量%である。これは、次いで、第1のモジュールにおいて典型的には98.5〜99%の純度を有するパラキシレンPXを生じさせ、直列の第2のモジュールにおいて99.85〜99.9%の純度を引き出し得る。第2モジュールにおいて生じさせられる母液は、第1のモジュールに再循環させられてもよい。
前記変形および技術その他の従来技術において知られるもの(例えば、ろ過および/または遠心分離を用いる結晶器)は、本発明の関連において別々にまたは一緒に利用されてもよいが、本発明は、その1以上に結び付けられることも制限されることもない。
芳香族C化合物の混合物からパラキシレンを分離するための前記2つの方法(疑似移動床クロマトグラフィーによる分離および結晶化)は、本出願人の論文(非特許文献2)に記載されるように、単独または組合せで用いられ得る。
パラキシレンについての増え続ける需要を満たすために、石油化学者は、既存装置において方法のやり方を最適化することによって最大量のパラキシレンを生じさせることを試みる。その上で、彼らは、既存装置を脱ボトルネッキングするかまたは、典型的には少なくとも300000トン/年、好ましくは450000トン/年のパラキシレンPXを生じさせる新しい非常に高価な装置を用いるかのいずれかによって拡大する容量の間で選択した。
従来技術の脱ボトルネッキング操作は、典型的には、既存設備の主要な要素、特に、疑似移動床装置SMBの部分を改変することを必要とし、これは、相当な費用を必要とする。
石油化学者がしばしば遭遇する別の問題があり、これは、生産容量を制限する傾向にある:この問題は、可及的に長期にわたって99.7%超のパラキシレン純度での生産において疑似移動床クロマトグラフィー装置を維持する必要性をもたらす。疑似移動床分離装置内に配置されるモレキュラーシーブ(吸着剤)が新しい場合、装置の典型的な性能は、99.85%程度の純度、97.5%程度の収率である。等生産性(iso-productivity)および等収率(iso-yield)における最近の大サイズ装置は、しばしば、吸着剤の老化に起因して0.025〜0.1%の年次純度喪失を生じさせる。所定の生産者は、それらのモレキュラーシーブスを6年内に3回まで変更しなければならない。99.7%の要求される純度でそれらの装置を操作することを継続することができるように、新鮮な一群の新モレキュラーシーブの送達を待つ間、しばしば収率の降下を80%未満にするか、供給材料の流量を大きく低減させることが必要である。この問題は、従来技術では満足に解決されておらず、それ故に、問題を解決して操作が数月まで延長されることを可能にするであろう方法または技術的解決には市場の興味がある。
米国特許第6369287号明細書 米国特許第4163028号明細書 米国特許第4132790号明細書 米国特許第4899011号明細書 米国特許第4052476号明細書 米国特許第4007231号明細書 米国特許第4011276号明細書 欧州特許第0026962号明細書 米国特許第4260843号明細書 米国特許第4274982号明細書 米国特許第4908342号明細書 米国特許第5173461号明細書 国際公開第93/17987号パンフレット 米国特許第2985589号明細書 米国特許第4402832号明細書 米国特許第6838588号明細書 米国特許第6841714号明細書 米国特許第6828470号明細書 米国特許第3177255号明細書 米国特許第3467724号明細書 仏国特許発明第2739375号明細書 ゴーラ・エフ(Gorra F)、ブレッケンブリッジ・エル・エル(Breckenbridge L L)、ガイ・ダブリュー・エム(Guy W M)、セイラー・アール・エイ(Sailor R A)著,「セレクティブ・トルエン・ディスプロポーショネーション・プロセス・プローブン・アット・イタリアン・リファイナリー(Selective toluene disproportionation process proven at Italian refinery)」,オイル・アンド・ガス・ジャーナル(Oil and Gas Journal),1992年,第90巻,p.60−67 ジー・ホティエル(G Hotier)、エイ・メチビア(A Methivier)著,「パラキシレン・プロダクション・ウィズ・ジ・エルキシル・プロセス:デボトルネッキング・ウィズ・ハイブリッド・エルキシル(Para-xylene production with the Eluxyl Process:Debottlenecking with hybrid Eluxyl)」,2002年3月、プロシーディング・オフ・ザ・AICHE・カンファレンス(Proceedings of the AICHE Conference)
第1の局面において、本発明は、種々のやり方で既存装置を操作することによってパラキシンの生産性を増大させるパラキシレン生産の改善法を提供する。
第2の局面において、本発明は、時間経過による自然のおよび/または不測の吸着剤の老化に起因する生産性の降下を制限する方法を提供する。
第3の局面において、本発明は、既存装置に対する制限された改変による、典型的には、主要設備の全部を再使用することおよび制限された量の設備を加えることによる、特に約20〜25%の補給容量までの脱ボトルネッキングを行う方法である。
本発明の方法は、典型的には、トルエンの選択的不均化からの流出物の疑似移動床SMBの吸着および結晶化を並行して用いる、高純度を有するパラキシレンPXの生産を用いる。
本発明の必須の特徴の一つは、吸着剤の老化に起因して疑似移動床SMBの機能が劣化する時に、蒸留された抽出物Eの一部抽出物Eaを、結晶化のための最初の供給材料に置換して、特に高純度の結晶化パラキシレンを生じさせ、それにより、疑似移動床SMBの抽出物Eの時間経過による純度の降下(その純度は要求される値より下に降下するかもしれない)を相殺することである。吸着および結晶化の装置は、次いで、部分的に直列で操作する(ハイブリッド構成において見られるような全体的には直列ではない)。
有利には、選択的不均化からのキシレン類(パラキシレンPXを豊富に含有する)は、次いで、疑似移動床SMBに再循環させられ、これは、その機能を向上させ、その供給流量を増加させる。高純度の流れによって供給される結晶化はまた、向上させられた機能を有し、大きく増加した流量で操作し得る。吸着ラフィネートは、典型的には、異性化され、次いで、再循環させられる。
本発明は、吸着剤の老化にかかわらずパラキシレンPXおよびベンゼンの高い生産性が維持されることを可能にする。
本発明の好ましい実施は、それ故に、4つの基本装置:吸着(SMB)、結晶化、異性化、選択的不均化を用いる。これらの4つの装置は、所定の石油化学コンビナート(complex)において既に用いられている。
前記コンビナートのいくつかにおいて、既に、トルエンのベンゼンおよびキシレン類への非選択的不均化の装置が存在する。前記装置を選択的不均化装置に転換するためには、一般的には触媒を変更すれば十分である。これは、流出物の組成に有利な変化をもたらし、これにより、パラキシレンPXの含有量が豊富になる。
その結果として、本発明により、用語「選択的不均化」は、不均化からの流出物が、C不均化留分(典型的には、約85%が得られる)の範囲内で少なくとも50重量%のパラキシレンの濃度を有する場合に用いられる。(パラキシレンPXへの)選択的な特徴は、必然的に、触媒の選択によって決まる。
コンビナートが結晶化を含まないならば、このような装置はまた、典型的には、選択的不均化からの分画された流出物(C留分)の流量に適合されて設置されなければならない。全ての場合において、本発明の脱ボトルネッキングは、新しい疑似移動床吸着SMBを設置する、または既存の疑似移動床SMBを大幅に改変する等の非常に大きな投資を必要としない。
(発明の詳細な説明)
以下に用いられる場合の方法の用語「操作サイクル」は、サイクルの開始時に吸着剤(疑似移動床SMBの吸着シーブ)が新しく、サイクルの終了時に吸着剤を置換するために疑似移動床SMBの設備が停止させられ、次いで、新しい吸着剤で用いられる、パラキシレンの生産のための期間を指す。それ故に、吸着剤は、サイクルの開始と終了の間に連続的に老化する。
本発明は、キシレン類とエチルベンゼンを主として含む第1の供給材料およびトルエンを主として含む第2の供給材料からの高純度パラキシレン(high purity para-xylene:HPPX)とベンゼンの統合された生産方法であって、該方法は、
・ベンゼンおよびキシレン類へのトルエンの選択的不均化のための装置;
・パラキシレンの結晶化のための装置;
・疑似移動床吸着のための疑似移動床吸着装置SMB;パラキシレン、エチルベンゼン、メタキシレンおよびオルトキシレンに対して異なる選択性を有する吸着剤の複数の床を含む少なくとも1つのクロマトグラフィーカラムを含み、前記カラムは、脱着剤を用いる;
を少なくとも含む設備における、方法であって、
a)方法の少なくとも1回の操作サイクルの全体の間;
・前記第1供給材料の少なくとも一部を含む吸着供給材料が、前記疑似移動床吸着装置SMBにおいて疑似移動床吸着によって分離されて、パラキシレンを豊富に含む抽出物Eと、パラキシレンが激減しており、オルトキシレンおよびメタキシレンを含む少なくとも1つのラフィネート(R、R2)を生じさせ;
・前記ラフィネート(R、R1、R2)は蒸留されて、脱着剤を実質的に含まない蒸留ラフィネート(R、R1、R2)が回収され;
・抽出物Eは蒸留されて、脱着剤を実質的に含まない蒸留抽出物Eが回収され;
b)方法の前記操作サイクルの初期期間(initial fraction:IF)の間、蒸留抽出物Eの実質的に全部を含む高純度のパラキシレンHPPXが生じさせられ、結晶化装置は、前記初期期間IFの間、停止させられるか、または、前記選択的不均化装置における前記第2の供給材料の転化からの流出物から誘導されるキシレン類および50重量%超のパラキシレンを実質的に含むC不均化物の流れの少なくとも一部を実質的に供給させられ;
c)方法の前記操作サイクルの最終期間(final fraction:FF)の間;
・前記第2の供給材料が、トルエンのベンゼンおよびキシレン類への選択的不均化のための装置において転化されて、ベンゼンおよびC不均化物(実質的にキシレンおよび50重量%超のパラキシレンを含む)の流れが生じさせられ;
・前記C不均化流れの最大部分または全部が、吸着供給材料に統合され;
・蒸留抽出物Eが、第1フラクションである一部抽出物Eaと補足的第2フラクションである第二抽出物Ebとに分割され;
・次いで、結晶化装置は、第1フラクションである一部抽出物Eaを実質的に供給されて、増大した純度のパラキシレンPX1および母液MLが生じさせられ;
・パラキシレンPX1および前記補足的第2フラクションである第二抽出物Ebが混合されて、高純度のパラキシレンHPPXが生じさせられる
方法を提案する。
典型的には、方法の操作サイクルの最終期間は、操作サイクルの初期期間に対して補足的であるサイクルの部分である。
一般的に、操作サイクルの初期期間IFの間、生じた高純度パラキシレンHPPXは、蒸留抽出物Eの全部によって構成される。その時、このパラキシレンは、典型的には、要求される純度のものであり、最も一般的には少なくとも99.7%、例えば少なくとも99.8%のものである。
吸着剤の老化に起因して抽出物Eの純度が低減し、受け入れ可能な限界に近づく傾向がある場合、抽出物Eの流れの一部抽出物Eaが結晶化工程に送られる。結晶化供給材料が既に非常に純粋(典型的には99.4〜99.7%)であるため、得られた結晶化パラキシレンは事実上純粋であり(99.8%超、典型的には99.9%超)、高純度パラキシレンHPPXに直接的に統合される補足的第2フラクションである第二抽出物Ebの流れの純度の欠如を補うことができる。第1フラクションである一部抽出物Eaは、蒸留抽出物Eの重量で典型的には10〜70%、一般的には15〜45%を示す。
典型的には、操作サイクルの前記最終期間FFの間、パラキシレンPX1の純度は少なくとも99.8%であり、第1フラクションである一部抽出物Eaおよび補足的第2フラクションである第二抽出物Ebの純度は99.7%未満であり、高純度パラキシレンHPPXの純度は少なくとも99.7%である。
方法の第1の特徴的な変形例によると、操作サイクルの初期期間IFの間、結晶化装置は、C不均化物流れの少なくとも一部または全部によって構成される結晶化供給材料を供給される。その時に稼働中の結晶化装置は、典型的には85重量%に近いパラキシレン濃度を有するC不均化化合物を供給される。それは、少なくとも99.7%の典型的な濃度を有するパラキシレンPX1を生じさせ、これは、高純度パラキシレンHPPXを構成するために蒸留抽出物Eで補われる。最終の操作モード(FF)に方向が変えられた時、結晶化供給材料(パラキシレンPXの重量で85%近くの典型的な濃度を有する不均化C)は、典型的には、疑似移動床吸着装置SMBに方向を変えられる。これは、疑似移動床吸着装置SMBの供給材料をパラキシレンPXで豊富にさせ、これは、その操作性を向上させる(収率および/または純度)。
方法の第2の特徴的な変形例において、操作サイクルの初期期間IFの間、結晶化装置は稼働中でない。この変形例は、有利には、市場にベンゼンが過剰にある場合または平凡な等級のベンゼンが不均化および結晶化の累積の操作コストをそれ自体で正当化しない場合に利用される。この状況はサイクルの終了時に改変される。典型的には高濃度のパラキシレンPX(例えば85%)を有する不均化物Cの供給が、疑似移動床吸着装置SMBの供給材料をパラキシレンPXで豊富にし、それ故に、より多くのパラキシレンPXを生じさせ、かつ/または、疑似移動床吸着装置SMBからの出口においてその純度を向上させることができるからである。
一般に、不均化/結晶化アセンブリの操作は、ベンゼンを生じさせ得るとともに、補足のパラキシレンおよび/またはより高い純度を有するパラキシレンを生じさせ得、これは、所与の生産性を維持しながらサイクル期間が延長され得ることを意味する。
典型的には、サイクルの最終期間FFの間の結晶化供給材料の流量は、サイクルの初期期間IFの間よりはるかにより多い。サイクルの最終期間FFの間に、結晶化供給材料のこの流量は、典型的には、サイクルの初期期間IFと比べて少なくとも50%まで増加させられるか、または、2倍以上にさえされてもよい。これは、結晶化供給材料の非常に高い純度に起因する。それは、直列の二段階とは異なる、並行の結晶化の二段階を有する操作を特に可能にし得る。さらに、既に非常に高い純度のものであるので結晶化パラキシレンPXの部分的な再溶解は、しばしば、回避され得、これは、操作時間を節約し、それ故に、生産量を増加させる。
母液MLの有利には少なくとも一部または一般的には全部は、吸着供給材料に再循環させられ、これは、より多くのパラキシレンPXが回収されることを可能にする。
一般的には、方法を行うための設備であって、本発明のさらなる局面を構成するものはまた、蒸留された剤(R、R1、R2)を供給される少なくとも1つの異性化装置を含み、(そのCフラクションからの)異性化流出物の少なくとも一部は、再循環させられ、吸着供給材料に統合される。
本発明のさらなる特徴によると、クロマトグラフィーカラム(または2カラムを有する疑似移動床吸着装置SMB)は、エチルベンゼン、オルトキシレンおよびメタキシレンを含む第1のラフィネートR1およびエチルベンゼンを実質的に含まず、オルトキシレンおよびメタキシレンを含む第2ラフィネートR2を生じさせ、含まれる脱着剤を実質的に除去するための蒸留の後の第1ラフィネートR1は、気相で第1異性化装置に供給されて、エチルベンゼンの少なくとも一部がベンゼンおよび/またはキシレン類に転化され、含まれる脱着剤を実質的に除去するための蒸留の後の第2ラフィネートR2は、液相で第2異性化装置に供給され、異性化流出物のそれぞれの少なくとも一部は、吸着供給材料に再循環させられる。
脱アルキル化異性化の使用は、それ故に、より一般的である(1または2のラフィネートを有する)。蒸留されたラフィネート(R、R1)は、それ故に、脱アルキル化異性化装置に供給されて、エチルベンゼンの少なくとも一部がベンゼンに転化され、装置は、次いで、ベンゼンを生じさせるが、そのベンゼンの一部は、トルエンの不均化装置に由来し、他の部分は、脱アルキル化異性化装置に由来するものである。
2つのラフィネートおよび2つの異性化装置を用いる場合、気相における第1の異性化装置(R1)は、通常、エチルベンゼンの少なくとも一部をベンゼンに転化するための脱アルキル化異性化装置であり、液相における第2の異性化装置(R2)は、典型的には、オルトキシレンおよびパラキシレンの少なくとも大部分を、パラキシレンPXを含むキシレン類の混合物(典型的には、熱力学的平衡に近い)に転化する転化および非脱アルキル化の異性化装置であり、ベンゼンが生じさせられるが、その一部は、トルエン異性化装置に由来し、他の部分は、脱アルキル化異性化装置に由来する。第2の異性化装置の液相は、それ故に、パラキシレンの量を増加させ得る。前記パラキシレンPXの生産が最大にされる場合、第1の異性化装置はまた、転化および非脱アルキル化であってもよい。
典型的には、異性化流出物は、完全には吸着装置に再循環させられない。一般的には、本質的に芳香族の異性化物(特に、ベンゼンと、プロパン、ブタンを含む軽質化合物)の種々のフラクションは、蒸留によって分離され、本質的にC芳香族留分のみが再循環させられる。
しばしば、第1の供給材料は、最初に、キシレン蒸留カラムにおいて蒸留され、該カラムから、メタキシレン、パラキシレン、エチルベンゼンの大部分およびオルトキシレンの少なくとも一部を含む超部フラクションが抜き出され、超部フラクションは、吸着供給材料に統合され、底部フラクションは、C−C10炭化水素および/またはオルトキシレンの残りの部分を含む。
(図面の説明)
図1は、本発明の方法を行うための設備についての単純化されたフローチャートを示し、生産サイクルの開始時における種々の流れの典型的な移動(サイクルの初期期間IFの間の移動モード「シーブライフスタート(sieve life start)」)を示す。
図2は、本発明の方法を行うための設備についての単純化されたフローチャートを示し、生産サイクルの終了時の種々の流れの典型的な移動(サイクルの最終期間FFの間の移動モード「シーブライフエンド(sieve life end)を示す。
ここでは、図1に対して参照がなされるべきである(サイクルのスタート)。
図1のフローチャートは、供給材料の初期蒸留塔(D)、疑似移動床吸着のための装置(SMB)、異性化装置(ISOM)、トルエンの選択的不均化のための装置(DISP)およびパラキシレンPXの結晶化のための装置(CRYST)を示す。
キシレン類および典型的には少量のC/C10フラクションを含む第1の芳香族供給材料は、ライン(16)中を移動する異性化物と混合され、次いで、ライン(1)を介して蒸留塔(D)に入り、頂部留分に分画化され、これは、ライン(2)を介して排出され、パラキシレンPX、メタキシレンMX、エチルベンゼンEBの大部分およびオルトキシレンOXの少なくとも一部を含む。C/C10炭化水素の流れは、ライン(3)を介して塔底部を離れ、オルトキシレンOXの残りの部分を含む。ライン(11)からの流れにより補われた頂部留分は、典型的には疑似向流および4つの吸着帯域としての疑似移動床吸着装置(SMB)に供給する。用いられる脱着剤(疑似移動床吸着装置SMBへのその入口は示されていない)は、トルエンまたはパラ・ジエチルベンゼン、または任意の他の選択的溶媒であってよい。抽出物Eは、疑似移動床吸着装置SMBを離れ、これは、溶媒を除去するために蒸留され(不図示)、ライン(4)を介して蒸留抽出物Eが生じさせられ、溶媒は再循環させられる。ラフィネートRも排出され、溶媒を除去するために蒸留され(同様に不図示)、ライン(5)を介してラフィネートRが生じさせられ、溶媒は再循環させられる。
サイクルの開始時に、蒸留抽出物Eは、典型的には、その全体としてライン(6)中を移動する(E=Eb、Ea=0;およびライン(7)は空である)。吸着剤が新しい場合、前記抽出物Eは、一般的には、99.85%の純度を有し、97%の収率で得られる。次いで、蒸留抽出物Eは、ライン(13)中を移動する結晶化流出物PX1(母液MLから分離され、典型的には、洗浄され、再溶融され、典型的には、99.7〜99.8%の純度を有する結晶化パラキシレン)と混合される。次いで、高純度パラキシレンHPPXが得られる。丁度満足する純度、例えば99.7〜99.75%を有するパラキシレンPX(抽出物E)の増加された量を生じさせるために疑似移動床吸着装置SMBの流量を増加させることによって操作することも可能である。
オルトキシレンOX、メタキシレンMXおよびエチルベンゼンEBを含有する蒸留されたラフィネートRは、ライン(5)を介して、典型的には脱アルキル化する異性化装置(ISOM)に供給し、蒸留後に、ライン(14)を介して少量の凝縮できない軽質生成物と、ライン(15)を介してベンゼンとが生じさせられる。トルエンは、ライン(15)を介して混合物としてまたは別のライン(図示しない)によって排出されてもよい。パラキシレンを含むC化合物(異性化物)は、ライン(16)を介して蒸留塔(D)への入口に再循環させられる。しばしば、異性化物の前記再循環は、存在する痕跡量のオレフィンを取り除くために従前の土類金属処理(earth treatment)を経る(図示しない)。
トルエン供給材料はまた、ライン(8)を介してトルエンのベンゼンおよびキシレン類(主としてパラキシレンPX)への選択的不均化のための装置(DISP)に供給される。流出物の蒸留(複数の塔)の後、未反応トルエンが(図示しないラインを介して)再循環させられ、ベンゼンはライン(9)を介して排出され、パラキシレンPXを豊富に(約85重量%)含むC留分は、ライン(10)を介して結晶化装置(CRYST)に移される。前記装置は、高純度のパラキシレンPX(十分な純度、例えば、99.7〜99.85%)および母液MLを生じさせる。母液MLは、ライン(12)次いでライン(11)を介して疑似移動床吸着装置(SMB)に再循環させられる。
図1に示されるように、設備は、サイクルの開始時(最大効率を有する新鮮な吸着剤)に、高純度のパラキシレンPX(HPPX)を最高の量および/または質で生じさせるものであるが、これは、第1に疑似移動床吸着装置(SMB)(この装置の蒸留抽出物の純度が典型的には99.7%を超えるかまたはこれに近い)および第2に結晶化装置の両方に由来するものである。それ故に、蒸留抽出物Eの流量と比較したパラキシレンPX1の流量は、蒸留抽出物Eの通常は8〜40%、好ましくは10〜25%である。
図2は、吸着剤が古く、制限された効率および/または選択性を有し、その結果として、99.7重量%より下、例えば約99.45〜99.7重量%の蒸留抽出物Eの純度の(制限された)降下がもたらされる時のサイクルの終了時における種々の流れの典型的な回路を示す。この場合、蒸留抽出物Eの流れは、一部抽出物Eaの流れおよび補足的な第二抽出物Ebの流れに分割され、一部抽出物Eaの流れは、ライン(7)を介して結晶化装置(CRYST)に再循環させられ、捕捉的な第二抽出物Ebの流れは、サイクルの開始時より少ない比率ではあるが高純度パラキシレンHPPXフラクションを形成し続ける。
結晶化供給材料の非常に高い純度のために、前記供給材料の流量は、大きく増量されてよく、パラキシレンPX1の純度は非常に高くあり得、例えば99.9〜99.99%であり、高収率である。より優れた純度のパラキシレン(PX1)が次いで生じさせられ、これは、捕捉的な第二抽出物Ebの純度の降下を補い、高純度パラキシレンHPPXに直接的に統合され、少なくとも99.7%純度を維持している。結晶化冷却装置の消費を維持するために、一部抽出物Eaはサイクルの終了時に着実に増加させられて、高純度パラキシレンHPPXの純度が要求される純度(例えば99.7%)に丁度であるのに丁度十分な流量の一部抽出物Eaを保証し得る。
それ故に、本発明は、疑似移動床吸着装置SMBからの抽出物の純度が目標とする値より下に降下する場合を含めて、疑似移動床吸着装置SMBを停止させる必要なく目標とする純度を維持し得る。
一部抽出物Eaが結晶化供給材料に送られるため、C不均化流出物の一部または全部は、ライン(11)を介して吸着工程(SMB)に戻される。疑似移動床吸着装置SMBの供給材料は、それ故に、増加させられたパラキシレンPX濃度を有し、これは、蒸留抽出物Eの生産性および/または純度を向上させる。これはまた、疑似移動床吸着装置SMBの供給流量を増加させ得る。
それ故に、本発明は、高純度パラキシレンHPPXの生産性を実質的に低減させる必要なくサイクルの終了時に非常に高い純度の生成物の最大量を生じさせ得る。
既存装置に対する制限された改変、例えば、不均化触媒の変更および/または結晶化工程の追加によって、本発明は、最も高価な装置(疑似移動床吸着装置SMB)について改変するかまたは2倍にする必要なく、このような装置を有しない既存設備を実質的に脱ボトルネッキングすることができる。
本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって多くの変形が利用され得る。特に、1ではなく2つのラフィネートR1およびR2を伴う装置(疑似移動床吸着装置SMB)、および/またはエチルベンゼンのための非アルキル化異性化装置、および/または、結晶化装置のための種々の構成等が用いられ得る。
本発明の範囲はまた、微差を伴う操作:例えば、サイクルの開始時(IF)に、より少ない割合の抽出物を結晶化に送る(選択的不均化キシレン類の主要な供給材料と混合される)、または、サイクルの終了時に、選択的不均化キシレン類のより少ない割合を結晶化工程に送る(主要な供給材料である一部抽出物Eaと混合される)ことを利用することを含む。
(実施例)
(実施例1:従来技術に合致する)
実施例1の方法における設備は、図1に示される設備に対応し、単一のラフィネートを有する疑似移動床吸着装置SMBおよび脱アルキル化異性化装置を含む。しかしながら、前記図中の破線で示されるライン(ライン(7)およびライン(11)の最初の部分)は、この設備に含まれない。
フローチャートは、サイクルの開始と終了の間で同様のままであるが、第1の供給材料の流量は低減し、疑似移動床吸着装置SMBを離れるパラキシレンPX生成物は、要求される最低のパラキシレン純度(99.7%)を維持することができるようにサイクルの終了時に実質的に低減する。疑似移動床吸着装置SMBの収率も、ベンゼンの生産性とともに落ちる。
表1は、サイクル開始時(新鮮な吸着剤)の図1に参照される種々の流れについての物質収支(トン/時)を示し、表2は、同じ物質収支を示すが、サイクルの終了時のものである(交換の直前の使用済み吸着剤)。以下の略語が用いられる:PX=パラキシレン;OX=オルトキシレン;MX=メタキシレン;EB=エチルベンゼン;T=トルエン;BZ=ベンゼン;LPG=C/Cおよび場合により少量のCおよびC10
Figure 0005205255
Figure 0005205255
サイクルの終了時に、吸着剤の老化に起因して、第1の供給材料の供給速度(それ故に、蒸留塔Dからの頂部留分)が、99.7%の抽出物の最低純度を維持するために約20%まで低減させられなければならないことが理解され得る。並行して、疑似移動床吸着装置SMBからのパラキシレンPXの収率は降下し、97%から92%に変化した。これは、結果として、16%の全体的な生産性(HPPX)の降下をもたらし、これは大きな降下である。さらに、供給材料の低減は、約8%までのベンゼンの全体的な生産性の降下を引き起こす。
(実施例2:本発明に合致する)
サイクルの開始時の操作は、従来技術の操作と同じである。対照的に、サイクルの終了時に(例えば、精製された抽出物Eの純度が、第1および第2の供給材料についての対照流量で99.7%に達した時点)、結晶化工程への供給は、蒸留抽出物Eの一部抽出物Eaによって置き換えられ、C不均化留分は、疑似移動床吸着装置SMBの供給に送られ、これは、疑似移動床吸着装置SMBからの全体的な供給材料におけるパラキシレンPXの豊富な含有のためにその操作性を向上させる。疑似移動床吸着装置SMBの供給流量は、それ故に、増加させられ得、物質収支はそれ故に以下の通りである。
Figure 0005205255
それ故に、理解され得ることは、本発明が、サイクルの終了時に同様の生産性を維持し得るが、パラキシレンおよびベンゼンの喪失がないことである。これは、従来技術を超える大きな利点を構成する。パラキシレンHPPXの純度(サイクルの開始時に99.7%超である)は、サイクルの終了時に要求された値99.7%に落ちる。
図1は、本発明の方法を行うための設備についての単純化されたフローチャートを示し、生産サイクル(サイクルの初期期間IFの間の移動モード「シーブライフスタート」)の開始時における種々の流れの典型的な移動を示す。 図2は、本発明の方法を行うための設備についての単純化されたフローチャートを示し、生産サイクルの終了時の種々の流れの典型的な移動(サイクルの最終期間FFの間の移動モード「シーブライフエンド)を示す。

Claims (15)

  1. オルトキシレン、メタキシレンおよびパラキシレンおよびエチルベンゼンを含む第1の供給材料、およびトルエンを含む第2供給材料からの少なくとも99.7%の高純度パラキシレンHPPXおよびベンゼンの統合された生産方法であり、
    ・ トルエンのベンゼンおよびオルトキシレン、メタキシレンおよびパラキシレンへの選択的不均化のための装置と、
    ・ パラキシレンの結晶化のための装置と、
    ・ 疑似移動床吸着のための疑似移動床装置SMBであって、パラキシレン、エチルベンゼン、メタキシレンおよびオルトキシレンについて異なる選択性を有する吸着剤の複数の床を含む少なくとも1つのクロマトグラフィーカラムを含み、該カラムは脱着剤を用いる、装置と
    を少なくとも含む設備における方法であって、
    a)方法の少なくとも1回の操作サイクルの全体の間:
    ・ 前記第1供給材料の少なくとも一部を含む吸着供給材料が、前記疑似移動床吸着装置SMBにおける疑似移動床吸着によって分離されて、パラキシレンを豊富に含む抽出物Eと、パラキシレンが激減させられ、オルトキシレンおよびメタキシレンを含む少なくとも1つのラフィネートとが生じさせられ;
    ・ 前記ラフィネートが蒸留されて、脱着剤を含まない蒸留ラフィネート(R)が回収され;
    ・ 抽出物Eが蒸留されて、脱着剤を含まない蒸留抽出物Eが回収され;
    b)該方法の操作サイクルの初期期間IFの間、全ての蒸留抽出物Eを含む少なくとも99.7%の高純度パラキシレンHPPXが生じさせられ、結晶化装置は、前記初期期間IFの間、停止させられるか、またはオルトキシレン、メタキシレンおよび50重量%超のパラキシレンを含む流れであって、前記選択的不均化装置における前記第2供給材料の転化からの流出物に由来するC不均化流れの少なくとも一部を供給され;
    c)該方法の前記操作サイクルの最終期間FFの間;
    ・ 前記第2供給材料が、トルエンのベンゼンおよびオルトキシレン、メタキシレンおよびパラキシレンへの選択的不均化のための装置において転化され、ベンゼンおよびC不均化流れが生じさせられ、C不均化流れは、オルトキシレン、メタキシレンおよび50重量%超のパラキシレンを含み;
    ・ 前記C不均化流れの最大部分または全部が、吸着供給材料に統合され;
    ・ 蒸留抽出物Eが、第1の一部抽出物Eaと、第2の補足的第二抽出物Ebとに分割され;
    ・ 結晶化装置は、第1の一部抽出物Eaを供給されて、少なくとも99.7%の高純度パラキシレンPX1および母液MLが生じさせられ;
    ・ パラキシレンPX1および前記補足的第二抽出物Ebが混合されて、少なくとも99.7%の高純度パラキシレンHPPXが生じさせられる
    方法。
  2. 前記方法の操作サイクルの前記最終期間は、操作サイクルの初期期間に対して補完的であるサイクルの部分である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記操作サイクルの初期期間IFの間、生じた少なくとも99.7%の高純度パラキシレンHPPXは、蒸留抽出物Eの全部によって構成される、請求項1または2に記載の方法。
  4. 第1の一部抽出物Eaは、蒸留抽出物Eの20〜70%を示す、請求項1〜3のいずれか1つに記載の方法。
  5. 前記操作サイクルの初期期間IFの間、結晶化装置は、C不均化流れの少なくとも一部または全部によって構成される結晶化供給材料を供給される、請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
  6. 操作サイクルの初期期間IFの間、結晶化装置は稼働中でない、請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
  7. 前記操作サイクルの前記最終期間FFの間、パラキシレンPX1の純度は少なくとも99.8%であり、第1の一部抽出物Eaおよび第2の補足的第二抽出物Ebの純度は99.7%未満であり、パラキシレンHPPXの純度は少なくとも99.7%である、請求項1〜6のいずれか1つに記載の方法。
  8. サイクルの最終期間FFの間の結晶化供給材料の流量は、サイクルの初期期間IFの間の結晶化供給材料の流量よりも多い、請求項1〜7のいずれか1つに記載の方法。
  9. サイクルの最終期間FFの間の結晶化供給材料の流量は、サイクルの初期期間IFと比較して少なくとも2倍にされる、請求項8に記載の方法。
  10. 母液MLの少なくとも一部または全部は、吸着供給材料に再循環させられる、請求項1〜9のいずれか1つに記載の方法。
  11. 前記蒸留ラフィネートは異性化装置に供給され、前記異性化流出物の少なくとも一部は、吸着供給材料に再循環させられかつ統合される、請求項1〜10のいずれか1つに記載の方法。
  12. クロマトグラフィーカラムは、エチルベンゼンを含む第1のラフィネートR1と、エチルベンゼンを含まず、オルトキシレンおよびメタキシレンを含む第2のラフィネートR2とを生じさせ、含まれる脱着剤を除去するための蒸留後の第1のラフィネートR1は、第1の異性化装置に気相で供給されて、エチルベンゼンの少なくとも一部がベンゼンおよび/またはオルトキシレン、メタキシレンおよびパラキシレンに転化され、含まれる脱着剤を除去するための蒸留後の第2ラフィネートR2は、第2の異性化装置に液相で供給され、異性化流出物のそれぞれの少なくとも一部は吸着供給材料に再循環させられる、請求項11に記載の方法。
  13. 前記蒸留ラフィネートRまたはR1は、脱アルキル化異性化装置に供給されて、エチルベンゼンの少なくとも一部がベンゼンに転化され、生じたベンゼンの一部は、トルエンの不均化装置に由来し、他の一部は、脱アルキル化異性化装置に由来する、請求項11または12に記載の方法。
  14. 気相での前記第1の異性化装置は、エチルベンゼンの少なくとも一部をベンゼンに転化するための脱アルキル化異性化装置であり、液相での前記第2の異性化装置は、オルトキシレンおよびパラキシレンを含むラフィネートR2を、パラキシレンPX、オルトキシレンおよびメタキシレンの混合物に転化するための転化および非脱アルキル化の異性化装置であり、生じたベンゼンの一部は、トルエン不均化装置に由来し、他の一部は、脱アルキル化異性化装置に由来する、請求項12に記載の方法。
  15. 第1の供給材料は、最初にキシレン蒸留塔において蒸留され、該蒸留塔から、メタキシレン、パラキシレンおよびエチルベンゼンの大部分並びにオルトキシレンの少なくとも一部を含む頂部フラクションが抜き出され、頂部フラクションは、吸着供給材料に統合され、C−C10炭化水素と、オルトキシレンの残りの部分とを含む底部フラクションが抜き出される、請求項1〜14のいずれか1つに記載の方法。
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