JP5314048B2 - ジイソプロピルベンゼン（ｄｉｐｂ）、トリイソプロピルベンゼン（ｔｉｐｂ）およびポリアルキレート重質物を含む供給物からｄｉｐｂおよびｔｉｐｂを分離するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、クメンを製造するための方法（プロセス）に関するものである。より具体的には、本発明は、クメン生成のための、プロピレンによるベンゼンのアルキル化における、ポリアルキル化ベンゼン副生成物、すなわち、ジイソプロピルベンゼン（ＤＩＰＢ）、トリイソプロピルベンゼン（ＴＩＰＢ）（これらは、後からトランスアルキル化してクメンに戻すことができる）を回収することに関する。

芳香族化合物をオレフィンでアルキル化してモノアルキル芳香族化合物を生成することは、大規模な工業的設備で商業的に実施されている十分に開発されている技術である。このプロセスの一商業的用途は、プロピレンによりベンゼンをアルキル化してクメン（イソプロピルベンゼン）を生成することであり、クメンは、続いてフェノールとアセトンを製造する際に使用される。従って、当業者は、このようなアルキル化プロセスの一般的な設計および操作を熟知している。

クメンなどのモノアルキル芳香族化合物を製造するためのアルキル化プロセスの性能は、プロセスの操作条件において固体触媒の安定性および活性の影響を受ける。例えば、オレフィン（プロピレン）に対する芳香族化合物（ベンゼン）のモル比が増大すると、現在の触媒は、典型的には、モノアルキル芳香族−すなわちクメンに対する改善された選択性を示す。しかし、プロピレンに対するベンゼンのこれらの高いモル比であっても、ジイソプロピルベンゼン（ＤＩＰＢ）とトリイソプロピルベンゼン（ＴＩＰＢ）などのポリアルキルベンゼン副生成産物は、クメンの生成に付随して生じることになる。

ＤＩＰＢおよびＴＩＰＢの形成は、プロピレンの効率的使用の低減を象徴する副生成物とみなされる場合があるけれども、ＤＩＰＢおよびＴＩＰＢは両方とも、トランスアルキル化触媒を使用してベンゼンと容易にトランスアルキル化することができ、これにより、より価値あるクメン生成物を製造することができる。いわゆる組み合わせプロセスとは、クメン生成量を最大にするために、主にクメンを生成するがＤＩＰＢおよび少量のＴＩＰＢをも生成する第１のアルキル化プロセスと、ＤＩＰＢおよびＴＩＰＢをクメンへと変換する第２のトランスアルキル化プロセスとを組み合わせたものである。第２のトランスアルキル化の上流では、ＤＩＰＢおよびＴＩＰＢは、本明細書では「重質物（ｈｅａｖｉｅｓ）」と総称するジフェニルアルカンなどの他のアルキル化およびトランスアルキル化重質副生成物から分離されなければならない。

ＤＩＰＢおよびＴＩＰＢの分離または回収は、「ポリアルキレート」カラム内で実行される。現在利用されているクメン用の操作条件および触媒システムでは、主にＤＩＰＢを副生成物として生成し、ＴＩＰＢはごくわずかなので、ＴＩＰＢには、回収するほどの経済的価値はなく、クメン製造領域のポリアルキレートカラムは、ＴＩＰＢではなく、ＤＩＰＢを回収するように設計されている。しかしながら、より新しい触媒システムでは、最適な反応条件の下でＴＩＰＢの生成量が増加する。その結果、ＤＩＰＢだけでなくＴＩＰＢも効率よく回収するプロセスが必要となる。

しかしながら、重質物からＴＩＰＢを除去することに関連して問題がある。現在使用されているポリアルキレートカラムは、塔頂圧力を２１ｋＰａ（３ｐｓｉａ）、塔底圧力を１０から６９ｋＰａ（８から１０ｐｓｉａ）として、真空下（減圧下）で操作されている。カラムの底で再沸騰させる最も経済的な方法は、高圧蒸気を使用することである。高圧蒸気は、一般的には、４１３７ｋＰａ（ｇ）（６００ｐｓｉｇ）および２５２℃（４８５°Ｆ）で利用可能である。残念なことに、現在使用されているポリアルキレートカラムで生じる重質物流または塔底生成物中のＴＩＰＢ収量損失は著しい。

したがって、ＤＩＰＢ回収率を維持するか、または高め、またＴＩＰＢ回収率を著しく高めるためにポリアルキレートカラムへの設計変更が必要である。このことが、達成できれば、クメン収率を、現在のトランスアルキル化法を使用して増大させることができる。

上記の要求を満たすために、ジイソプロピルベンゼン（ＤＩＰＢ）、トリイソプロピルベンゼン（ＴＩＰＢ）およびポリアルキレート重質物を含む供給物から、ＤＩＰＢおよびＴＩＢＰを分離する方法（プロセス）が開示される。

この方法（プロセス）は、３５ｋＰａ（５ｐｓｉａ）未満のカラム塔頂圧力、カラム塔頂圧力より２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）未満だけ高いカラム塔底圧力、２２４℃から２４１℃（４３５°Ｆから４６５°Ｆ）までの範囲内の塔底温度で操作する蒸留カラムに、前記供給物を導入すること；および、前記供給物中に存在するＤＩＰＢの少なくとも９９．８ｗｔ％およびＴＩＰＢの少なくとも５０ｗｔ％を含むサイドドロー（ｓｉｄｅ ｄｒａｗ）、ならびに前記蒸留供給物中に含まれる重質物の少なくとも９５ｗｔ％を含む塔底生成物流を取り出すこと；を含む。
改良において、前記カラムは、カラム塔頂圧力より１４ｋＰａ（２ｐｓｉ）高い塔底圧力で操作する。

改良において、塔底温度は、２２９℃から２３２℃（４４５°Ｆから４５０°Ｆ）までの範囲である。

改良において、前記サイドドローは、カラムのサイドドロー点（ｓｉｄｅ ｄｒａｗ ｐｏｉｎｔ）または出口のところで、カラムから取り出される。カラムは、理論段数Ｘを有し、ここでＸは、４０より大きい整数であり、一番上の段を１とし、一番下の段をＸとする。サイドドロー点は、一番上の段より下の段であって、一番上の段から０．２６・Ｘから０．４０・Ｘの範囲で整数の番号が付されている段のところに配置される。さらに、この改良では、供給点は、一番上の段から０．３１・Ｘから０．６２・Ｘの範囲で整数の番号が付されている段に配置される。

改良において、前記サイドドローは、供給物中に含まれるＤＩＰＢの少なくとも９９．９ｗｔ％を含む。

改良において、前記サイドドローは、蒸留供給物中に含まれるＴＩＰＢの少なくとも９０ｗｔ％を含む。

改良において、このプロセスは、カラムの塔頂にて炭化水素蒸気を生成するように実施され、このプロセスは、カラムの塔頂にて生成される炭化水素蒸気の少なくとも一部を凝縮装置（コンデンサー）で凝縮することをさらに含む。関連する改良において、この凝縮装置は、カラム内に収納される。他の関連する改良では、このプロセスは、炭化水素蒸気の少なくとも一部を炭化水素液体に変換することと、この炭化水素液体の少なくとも一部をカラムからオーバーヘッドドラッグ（ｏｖｅｒｈｅａｄ ｄｒａｇ）として、前記炭化水素液体の他の部分をカラム内に還流として再導入する前に取り出すこととをさらに含む。

他の改良では、この凝縮装置は、カラムの塔頂に配置される接触型凝縮装置であり、このプロセスは、接触型凝縮装置内の炭化水素蒸気の少なくとも一部を炭化水素液体に変換すること；接触型凝縮装置の下に配置されているサイドドロー点にてカラムから炭化水素液体の少なくとも一部を取り出すこと；および、接触型凝縮装置を通してカラム内に再導入される前に、サイドドロー点にてカラムから取り出された炭化水素液体の少なくとも一部を冷却装置に通すこと；をさらに含む。他の関連する改良では、このプロセスは、接触型凝縮装置に到達する前にオーバーヘッドドラッグとして炭化水素液体の少なくとも一部をパージすることと、接触型凝縮装置より下のある地点でカラムに炭化水素液体の少なくとも一部を再循環させることとをさらに含む。

他の改良では、凝縮は、カラムの外側に配置されている接触型凝縮装置内で実施され、このプロセスは、接触型凝縮装置内で炭化水素蒸気の少なくとも一部を炭化水素液体に変換すること；接触型凝縮装置から炭化水素液体の少なくとも一部を取り出すこと；および、接触型凝縮装置から取り出された炭化水素液体の少なくとも一部を冷却装置に通してから、冷却された炭化水素液体を接触型凝縮装置内に再導入すること；をさらに含む。関連する改良では、このプロセスは、接触型凝縮装置内に再導入される前にオーバーヘッドドラッグとして炭化水素液体の一部をパージすることと、炭化水素液体を接触型凝縮装置に通した後に、カラムに炭化水素液体の一部を再循環させることとをさらに含む。

他の改良では、凝縮は、凝縮装置塔頂圧力、および当該凝縮装置塔頂圧力より４ｋＰａ（０．５ｐｓｉ）未満だけ高い凝縮装置塔底圧力で実行される。

他の改良では、このプロセスは、サイドドロー点より下の抽出点で蒸留カラムから抽出物を引き出すことをさらに含み、抽出物の少なくとも一部は、再沸騰され、次いで、蒸留カラムに戻される。

他の改良では、塔底温度範囲は、好ましくは、２２７℃から２３８℃（４４０°Ｆから４６０°Ｆ）までであり、より好ましくは、塔底温度範囲は、２２９℃から２３５℃（４４５°Ｆから４５５°Ｆ）までである。

クメンを製造するためのプロセスもまた開示されており、このプロセスは、ベンゼンとプロピレンを、固体アルキル化触媒を含みアルキル化条件の下で操作されるアルキル化ゾーンに同時に通して、クメン、ベンゼン、ジイソプロピルベンゼン（ＤＩＰＢ）、トリイソプロピルベンゼン（ＴＩＰＢ）、および重質物を含む第１の流出物を生成すること；ベンゼンを第１の流出物から第１の塔頂生成物（オーバーヘッド）として分離し、クメン、ＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、および重質物を含む第１の塔底生成物流を提供すること；第１の塔底生成物流からクメンの大半を分離し、クメンを含む第２の塔頂生成物（オーバーヘッド）およびＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、および重質物を含む第２の塔底生成物流を提供すること；３５ｋＰａ（５ｐｓｉａ）未満のカラム塔頂圧力およびカラム塔頂圧力より２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）未満だけ高いカラム塔底圧力ならびに２２４℃から２４１℃（４３５°Ｆから４６５°Ｆ）までの範囲の塔底温度で操作される蒸留カラム内で、第２の塔底生成物流中の重質物からＤＩＰＢおよびＴＩＰＢを分離して、第２の塔底生成物流に含まれるＤＩＰＢの少なくとも９９．８％およびＴＩＰＢの少なくとも５０ｗｔ％を含むサイドドローと、第２の塔底生成物流に含まれる重質物の少なくとも９５ｗｔ％を含む第３の塔底生成物流とを提供すること；および、サイドドローに含まれるＤＩＰＢおよびＴＩＰＢをトランスアルキル化ゾーンに送ること；を含む。

ベンゼンをプロピレンでアルキル化するための装置もまた開示されており、この装置は、ＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、および重質物（および、任意に、少量のクメン）を含む供給物流と流体的に連通する供給物入口を有する蒸留カラムを備えている。この蒸留カラムは、塔頂生成物流出口、塔底生成物流出口、およびサイドドロー出口をさらに備えている。この蒸留カラムは、カラム塔頂圧力を３５ｋＰａ（５ｐｓｉａ）未満に制限し、カラム塔底圧力をカラム塔頂圧力よりも２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）未満だけ高い圧力に制限し、塔底温度を２２４℃から２４１℃（４３５°Ｆから４６５°Ｆ）の範囲の温度に抑え、その結果として、供給物中に存在するＤＩＰＢの少なくとも９９．８ｗｔ％およびＴＩＰＢの少なくとも５０ｗｔ％を含むサイドドローと、蒸留供給物中に含まれる重質物の少なくとも９５ｗｔ％を含む塔底生成物流とが得られる、制御システム（制御機構）を有する。この蒸留カラムは、理論段数Ｘを有し、Ｘは、４０より大きい整数であり、一番上の段を１とし、一番下の段をＸとし、サイドドロー出口は一番上の段から０．２６・Ｘから０．４０・Ｘの範囲で整数の番号が付けられている段に配置され、供給物入口は一番上の段から０．３１・Ｘから０．６２・Ｘの範囲で整数の番号が付けられている段に配置されている。

他の利点および特徴は、以下の詳細な説明を、付属の図面と併せて読むと明らかになるであろう。

開示されている方法および装置をより完全に理解できるように、付属の図面に詳細に説明されている実施形態を参照すべきである。

内部スタブイン凝縮装置（突き出し凝縮装置；ｓｔａｂ−ｉｎ ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）を含めて、ＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、およびポリアルキレート重質物を含む供給物流からＤＩＰＢおよびＴＩＰＢを分離するための方法（プロセス）の１つが開示されている、プロセス流れ図である。 内部接触型凝縮装置を含めて、ＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、およびポリアルキレート重質物を含む供給物流からＤＩＰＢおよびＴＩＰＢを分離するための他の方法（プロセス）が開示されている、プロセス流れ図である。 外部接触型凝縮装置を含めて、ＴＩＰＢ、ＤＩＰＢ、およびポリアルキレート重質物を含む供給物流からＴＩＰＢおよびＤＩＰＢを分離するための方法（プロセス）の１つが開示されている、プロセス流れ図である。 受液器圧力が１７ｋＰａ（２．５ｐｓｉａ）、塔頂（塔頂生成物（オーバーヘッド）、２１ｋＰａ（３ｐｓｉａ））から塔底（３５ｋＰａ（５ｐｓｉａ））までの圧力低下が１４ｋＰａ（２ｐｓｉ）、塔底温度が２３２℃（４５０°Ｆ）の、ポリイソプロピルベンゼン（ＰＩＰＢ）カラムについての理論段数（ｘ軸）対温度（ｙ軸）を示すグラフである。 国際的レベルの能力を有するクメンプロセスにおける、クメン収率に対するＰＩＰＢカラム内のＤＩＰＢ回収率の増加の影響を示すグラフである。このグラフには、増分クメン収率（ｗｔ％）が左側ｙ軸にそってプロットされ、分留ＤＩＰＢ回収率がｘ軸にそってプロットされ、回収された増分ＤＩＰＢ（トン／年）が右側ｙ軸にそってプロットされている。 国際的レベルの能力を有するクメンプロセスにおける、クメン収率に対するＰＩＰＢカラム内のＴＩＰＢ回収率の増加の影響を示すグラフである。このグラフには、増分クメン収率（ｗｔ％）が左側ｙ軸にそってプロットされ、分留ＴＩＰＢ回収率がｘ軸にそってプロットされ、回収された増分ＴＩＰＢ（トン／年）が右側ｙ軸にそってプロットされている。

これらの図面は、必ずしも縮尺通りでなく、また開示されている実施形態は、ときには、図式的に示され、部分図として示されていることは理解されるであろう。いくつかの場合において、開示されている方法および装置を理解するうえで必要でない、また他の詳細を理解しがたくする細部は、省略されている。もちろん、本開示は、本明細書に示されている特定の実施形態に限定されないことは理解されるであろう。

最初に、図１を参照すると、クメンを生成するためのプロセス１０には、ベンゼン／プロピレン供給物１１が含まれており、この供給物１１は、アルキル化条件の下で操作される固体アルキル化触媒を有するアルキル化ゾーン１２に通され、クメン、ベンゼン、ＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、および重質物を含む流出物流１３を生成する。

可能なアルキル化触媒の詳細は、本明細書では説明されていないが、好ましいアルキル化触媒および積層触媒システムは、参照により本明細書に組み込まれ、本出願と同時期に出願された、同時係属の同一譲受人による米国特許出願第１１／６２２，９４１号（整理番号１０９０３２、「Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓａｌｋｙｌａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ａ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｙ−８５ Ｚｅｏｌｉｔｅ（改質されたＹ−８５ゼオライトを使用した芳香族のトランスアルキル化）」）、米国特許出願第１１／６２２，９２５号（整理番号１０９０３２−０１、「Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓａｌｋｙｌａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ａ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＬＺ−２１０ Ｚｅｏｌｉｔｅ（改質されたＬＺ−２１０ゼオライトを使用した芳香族のトランスアルキル化）」）、米国特許出願第１１／６２２，８９６号（整理番号１０９０３２−０２、「Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｙ−８５ Ａｎｄ ＬＺ−２１０ Ｚｅｏｌｉｔｅｓ（改質されたＹ−８５およびＬＺ−２１０ゼオライト）」）、および米国特許出願第１１／６２２，９３７号（整理番号１０９２３６、「Ｄｕａｌ Ｚｏｎｅ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ａｌｋｙｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ（二段階ゾーン芳香族アルキル化プロセス）」）において説明されている。

次に、第１の流出物流１３は、カラム１４に導入され、ここで、ベンゼンの少なくとも一部を塔頂生成物（オーバーヘッド）流１５として分離し、クメン、ＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、および重質物を含む塔底生成物流１６を提供する。この塔底生成物流１６は、カラム１７の供給物流となり、カラム１７で、クメンを塔頂生成物流１８として分離し、ポリアルキレートカラム２２の供給物流２１となる塔底生成物流２１を生成する。

供給物２１は、２３で示されている入口ポートまたは供給物点にてポリアルキレートカラム２２に導入される。カラム２２は、塔頂２４、塔底２５、および円柱状側壁２６を含み、そこに複数の入口と出口のポートが配置されている。サイドドロー出口またはサイドドロー点は、ＤＩＰＢおよびＴＩＰＢの回収流２８を引き出すためのものであり、２７で示されている。回収流２８の一部は、管路３１を通して再循環され、注入点２７’においてカラム２２にフィードバックされる。回収流２８の残りの部分は、ポンプ３２を通過し、トランスアルキル化ゾーン３３に送られ、そこで、流れ２８のＤＩＰＢおよびＴＩＰＢが、ベンゼン供給物３４と組み合わされ、クメンを豊富に含む生成物流３５を生成する。

３６で示されている出口は、リボイラー管路３８を通って、任意選択で設けられる中間リボイラー３７に接続される。中間リボイラー３７は、採用されている場合、出口３６が配置されている段に応じて、１０３４〜１３７９ｋＰａ（ｇ）（１５０〜２００ｐｓｉｇ）までの中圧および１８６℃〜１９８℃（３６７°Ｆ〜３８８°Ｆ）の中温レベルの蒸気を使用することができる。他の選択としては、塔底生成物流リボイラー３８の熱源としても使用されうる高圧蒸気（４１３７ｋＰａ（ｇ）（６００ｐｓｉｇ）、２５４℃（４８９°Ｆ））の低い流量を使用する方法がある。中間リボイラー３７は、もし使用するのであれば、いくつかのプラントでは余剰物として容易に利用可能であると思われる中圧蒸気を熱源として使用することもできる。中間リボイラー３７は、カラムの圧力低下の全体的な軽減にも寄与しうる。

塔底生成物流または重質物流４１は、出口４２を通ってカラム２２の塔底２５から出る。重質物流４１の一部は、リボイラー３８を通して再循環され、塔底生成物流４１の残りの部分は、ポンプ４３を通過し、別のところでアルキレート重質供給物として使用される前に冷却装置４４を通過することもできる。開示されているプロセスの一態様では、カラム２２の塔底２５の温度は、比較的低く、２２４℃から２３８℃（４３５°Ｆから４６０°Ｆ）、より好ましくは、２２９℃から２３５℃（４４５°Ｆから４５５°Ｆ）である。低い塔底温度を使用し、利用することによって、従来の高圧蒸気（４１３７ｋＰａ（ｇ）（６００ｐｓｉｇ）、２５４℃（４８９°Ｆ））は、塔底リボイラー３８用の熱源として使用することができ、これによりコスト低減をはかることができる。

スタブイン凝縮装置（突き出し凝縮装置）４６は、カラム２２の塔頂２４の内側に配置される。凝縮装置４６は、冷却材流路４７および出口管路５１に接続された凝縮領域４８を含む。出口管路５１は、再循環管路５２に接続され、カラム２２に還流として再入する。出口管路５１を通る流れの他の部分は、ポンプ５３を通り、管路５４を通じてオーバーヘッドドラッグとして取り除かれる。別の塔頂出口管路５５は、受液器５６および真空システム５７に接続されている。カラム２２の塔頂２４での中圧が３５ｋＰａ（５ｐｓｉａ）未満であり、以下の表１および２に示されているように２１ｋＰａ（３ｐｓｉａ）に近いので、真空システム５７は、液体リング真空システム、蒸気排出真空システム、またはこれら２つのシステムのハイブリッド併用システムとすることができる。低コストであるため、単一ステージ液体リング真空システムが好ましい。

カラム２２は、主に供給物入口２３の上に配置されている高効率のランダムパッキング（ｐａｃｋｉｎｇ）を含むことができる。このようなパッキングは、標準的には３５〜４８ｋＰａ（５〜７ｐｓｉ）の全体的なカラム圧力低下を、２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）以下というかなり低い圧力低下に低減するという点で有用である。つまり、カラム２２の塔頂２４の圧力が、２１ｋＰａ（３ｐｓｉａ）以下に維持される場合、カラム２２の塔底２５の圧力は、４１ｋＰａ（６ｐｓｉａ）以下に維持される。ここでもまた、いくつかの実施例が以下の表１および２にまとめられている。

図２は、図１に示されているのと同じコンポーネントの多くを含む類似プロセス１０ａの略図であり、図１と異なる点は、凝縮装置が接触型凝縮装置６０であって、この接触型凝縮装置６０が、流体が冷却装置６３に通される前に、ポンプ６２に結合されている管路６１を通して流体を引き出す点である。ポンプ６２からの放出物の一部は、管路５２ａを通じてカラム２２ａに再循環されて戻され、他の部分は、オーバーヘッドドラッグとして管路５４ａを通して取り除かれる。流体が管路６１を通してカラムから引き出され、冷却装置６３内で冷却された後、液体は管路６４および下方に向けて取り付けられた液体分配デバイスまたはノズル６５を通じて管路２２ａに戻される。液体分配デバイスまたはノズル６５により、下方に向かう冷却された液体が、カラム２２ａの上側部分内に配置されている容器セクション６６を通って上方に移動する気体と密接に接触する。容器セクション６６は、開放されているか、またはパッキングもしくは類似の気体−液体接触材料もしくはデバイスで充填されていてもよい。塔頂生成物（オーバーヘッド）は、受液器および真空システム（図２には示されていない；図１を参照されたい）にも接続されている管路５５ａを通して取り除かれる。図１に示されているのと同じ、または類似している図２の残りの要素は、添え字「ａ」を付して適宜番号が振られており、詳細な説明はここでは繰り返さない。

同様に、図３は、図２の「内部」接触型凝縮装置とは反対に外部接触型凝縮装置６０ｂを含む別の類似のシステム１０ｂを示している。図３では、塔頂管路５５ｂが、容器６６ｂに接続されている。管路５５ｂからの塔頂蒸気は、液体分配デバイス６５ｂによって放射される、容器６６ｂ内で下方に移動する液体に曝露される。塔底生成物流６７は、容器６６ｂから取り出され、ポンプ６２ｂを通過してから、塔底生成物流６７の一部が冷却装置６３ｂに送られ、管路６４ｂを介して液体分配デバイス６５ｂを通り容器６６ｂに戻される。塔底生成物流６７の他の部分は、戻り管路５２ｂを通してカラム２２ｂに戻される。オーバーヘッドドラッグは、管路５４ｂを通じて取り除くことができる。容器６６ｂは、開放されているか、またはパッキングもしくは類似の気体−液体接触材料もしくはデバイスで充填されていてもよい。第２の塔頂管路５５ｂ’は、真空システムに接続される（図３には示されていない、図１を参照されたい；また、上流プロセスコンポーネント１１〜１８については、図１を参照されたい）。

図１の接触型スタブイン（突き出し）凝縮装置４６と同様に、図２および図３の接触型凝縮装置６０、６０ｂでも、システム１０ａ、１０ｂは、２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）未満から１４ｋＰａ（２ｐｓｉ）未満という低いカラム圧力低下を有することができ、さらには４ｋＰａ（０．５ｐｓｉ）の範囲までの低いカラム圧力低下を有することができる。

図４において、ポリイソプロピルベンゼン（ＰＩＰＢ）カラム２２、２２ａ、２２ｂについての理論段数（ｘ軸）対温度（ｙ軸）が、直線４０２として示されている。受液器５６（図１を参照）内の圧力は１７ｋＰａ（２．５ｐｓｉａ）、塔頂２４、２４ａ、２４ｂ（塔頂生成物（オーバーヘッド）、２１ｋＰａ（３ｐｓｉａ））から塔底２５、２５ａ、２５ｂ（３５ｋＰａ（５ｐｓｉａ））までの圧力低下が１４ｋＰａ（２ｐｓｉ）、塔底温度は２３２℃（４５０°Ｆ）である。図４からわかるように、塔底温度が２３２℃（４５０°Ｆ）であるＰＩＰＢカラムについての理論段数は、４２である。図４のデータは、以下の図５および６のデータと同様に、工学的計算、科学的蒸留予測、および類似のプロセスの操作での経験に基づいている。

開示されているプロセスおよびカラムの利点は、図５および６にグラフとして示されている。図５では、国際的レベルの能力を有するクメンプロセスについての、クメン収率に対するＰＩＰＢカラム内のＤＩＰＢ回収率増大の効果が示されている。直線５０２は、増分クメン収率（左側ｙ軸）対分留ＤＩＰＢ回収率（ｘ軸）の関係を表し、直線５０４は、トン／年を単位とする回収された増分ＤＩＰＢ（右側ｙ軸）対分留ＤＩＰＢ回収率（ｘ軸）の関係を表している。図５に示されているように、クメン収率は、ＤＩＰＢ回収率が従来の９９．５％から９９．９５％に増大したときに０．１２％増加しており、これは著しい利益幅増大をもたらすことができる。

図６では、国際的なレベルの能力を有するクメンプロセスについての、クメン収率に対するＰＩＰＢカラム内のＴＩＰＢ回収率増大の効果が示されている。直線６０２は、増分クメン収率（左側ｙ軸）対分留ＴＩＰＢ回収率（ｘ軸）の関係を表し、直線６０４は、トン／年を単位とする回収された増分ＴＩＰＢ（右側ｙ軸）対分留ＴＩＰＢ回収率（ｘ軸）の関係を表している。図６に示されているように、クメン収率の５０．５％の増加は、本開示によってもたらされる９９．５％のＴＩＰＢ回収率の結果である。生産能力が２７０ＫＭＴＡのプロセスのような大きなプロセスでは、これらの増分的な増大は、収益性の高いプラントと収益性の悪いプラントとの差を意味することがある。

したがって、２１ｋＰａ（３ｐｓｉａ）という低い塔頂圧力で、ここに開示されている単一カラム設計を操作すると、結果として、塔底（重質）物質の圧力／温度関係を利用することによってＤＩＰＢとＴＩＰＢの両方の回収率を高めることができることがわかった。開示されているプロセスのＤＩＰＢおよびＴＩＰＢの回収率増加を経済的なものとするために、カラムを再沸騰するのに使用される加熱媒体は、高圧蒸気であり、これは、一般的には、４１３７ｋＰａ（ｇ）（６００ｐｓｉｇ）および２５４℃（４８９°Ｆ）で利用可能である。低コストの高圧蒸気を熱源として使用すれば、プロセス側の塔底温度を、２２１℃から２４１℃（４３０°Ｆから４６５°Ｆ）の好ましい範囲、より好ましくは２２９℃から２３５℃（４４５°Ｆから４５５°Ｆ）の範囲に下げることができ、その結果、塔底生成物流中のポリアルキレート対重質物の比が有利なものとなる。

重質物生成量は、反応セクション条件の関数として変化するので、利用可能なリボイラー熱源を使用するために、対応する一定量のポリアルキレートで塔底液をバブルポイント（泡立ち点）の温度対圧力になるまで希釈する必要がある。したがって、ポリアルキレートカラム塔底圧力の減少の結果、塔底生成物流を介してポリアルキレート収率損失の減少をもたらす。この減少は、凝縮システムおよびカラム内部圧力低下の寄与を最小にすることによって達成され、これにより、カラムにかかる全圧低下を低くすることができる。

以下の表１の一番右の列に示されているように、システム圧力の低下と塔底温度とが減少することで、供給物およびサイドドロー配置の最適化と相まって、ＤＩＰＢ回収率を標準的な９９．５％から９９．９５％まで（クメン収率における追加の０．１２％に相当する）に増加させ、ＴＩＰＢ回収率をゼロから９９％まで（クメン収率における別の０．５０５％に相当する）に増加させることが可能である。しかも、そのすべてが資本経費および運転経費に実質的に加わることになる、より深い真空システム、より大きなカラムまたは第２のカラムまたは実質的により高温の再沸騰媒体を使用しなくて済む。

カラムの塔頂に関するポリアルキレートサイドドローの配置および供給点の最適化により、カラムを大きくしなくてもＴＩＰＢとＤＩＰＢの両者の回収率を高めることができる。以下の表２の左から２番目のデータ列に示されているように、最適なサイドカット点（ｓｉｄｅ ｃｕｔ ｐｏｉｎｔ）は、１３番目の理論段数のようであり、そこでは、段のカウントに含まれるリボイラーと受液器とともに図４に示されている理論段数の計算に関して、９９％のＤＩＰＢ回収率および９９％のＴＩＰＢ回収率が仮定されている。

現在実施されているように、内部「スタブイン（突き出し）」凝縮装置４６（例えば、垂直Ｕ字管束）は、図１に示されているように本開示の技術とともに使用し続けることができる。内部スタブイン（突き出し）凝縮装置４６を使用すると、標準的な３５〜４８ｋＰａ（５〜７ｐｓｉ）の範囲のカラム圧力低下が、２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）以下へと下がる。図２および３に示されている代替手段として、開放されているか、またはパッキングもしくは類似の気体−液体接触デバイスを有する、容器セクションを含む「接触型凝縮装置」システム６０、６０ｂが使用可能である。接触型凝縮装置６０、６０ｂでは、上方に流れる凝縮性蒸気は、接触デバイス６５、６５ｂ上で方向付けられた下方に流れるやや冷却された（ｓｕｂ−ｃｏｏｌｅｄ）凝縮液体と接触する。このようなシステムは、低いカラム圧力低下を有することができ、図２に示されているようなカラム塔頂の内部に、または図３に示されているような外側の別個の容器内に取り付けることができ、既存のカラムの改造で用途を広げることも可能である。

カラム内では、もっぱら供給物トレイの上で、高効率のランダムパッキングを使用することができ、これにより、標準的な３５〜４８ｋＰａ（５〜７ｐｓｉ）の範囲の従来のカラム圧力低下を、ここで開示されているプロセスおよびカラムでは２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）未満にまで下げることができる。タールおよびポリマー材料の蓄積のせいでカラムの下側部分（つまり、供給点より下の、最も熱い区間）の内部の汚染に関して発生する可能性のある問題を解消するために、低圧力低下分留トレイをパッキングの代わりに使用することが可能である。

還流対供給物比（ｒｅｆｌｕｘ−ｔｏ−ｆｅｅｄ ｒａｔｉｏ）および／またはカラムの塔頂とポリアルキレートサイドドロー出口２７、２７ａ、２７ｂまたはサイドドロー再循環入口２７’、２７ａ’、２７ｂ’との間の分離段数を増やすことで、塔頂パージ（ドラッグ）流からのＤＩＰＢ回収率が改善される。しかしながら、より大きなカラムを使用せずにＤＩＰＢとＴＩＰＢの両方の回収率を高めることは、類似の供給物−サイドドローの相対的配置（サイドドローからの重質物除去を維持するため）および外部還流−供給物比を維持しながら、サイドドローおよび供給物トレイの配置をカラムの塔頂に対して下げることによって達成されうる。

低いカラム圧力、低い塔底温度、および供給点２３、２３ａ、２３ｂの配置の他の利点は、中間リボイラー３７、３７ａ、３７ｂを使用することが可能である点である。中間再沸騰は、付随する資本および／または光熱費の有利性とともに、本開示の以前にはＤＩＰＢおよびＴＩＰＢ回収について採算性があるとは考えられていなかった。図１〜３に示されているような、低い温度の熱媒体を使用する中間再沸騰も、カラム圧力低下が２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）未満という、ここで開示されている範囲にまで下がるために可能である。適切な段数を選択することで、中圧レベルの蒸気（典型的には、それぞれ１０３４から１３７９ｋＰａ（ｇ）（１５０から２００ｐｓｉｇ）および１８６℃から１９８℃（３６７°Ｆから３８８°Ｆ））を使用することができ、あるいは高圧蒸気を使用し続けることによって交換機コスト削減を実現することが可能である。

いくつかの実施形態しか取りあげられていないが、当業者にとっては上記の説明から代替形態および修正形態が明らかであろう。これらおよび他の代替形態は、均等のものであり、本開示および付属の請求項の精神および範囲に含まれると考えられる。

Claims (10)

1. ジイソプロピルベンゼン（ＤＩＰＢ）、トリイソプロピルベンゼン（ＴＩＰＢ）およびポリアルキレート重質物を含む供給物から、ＤＩＰＢおよびＴＩＢＰを分離するための方法であって、
   ３５ｋＰａ（５ｐｓｉａ）未満のカラム塔頂圧力、前記カラム塔頂圧力より２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）未満だけ高いカラム塔底圧力、および２２４℃から２４１℃（４３５°Ｆから４６５°Ｆ）の範囲内の塔底温度で操作する蒸留カラムに、前記供給物を導入すること；および
   前記供給物中に存在する前記ＤＩＰＢの少なくとも９９．８ｗｔ％および前記ＴＩＰＢの少なくとも５０ｗｔ％を含むサイドドロー、ならびに前記供給物中に含まれる前記重質物の少なくとも９５ｗｔ％を含む塔底生成物流を取り出すこと；
   を含む、前記方法。
2. 前記サイドドローは、カラムのサイドドロー点から取り出され、
   前記ＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、および重質物は、前記カラム内に供給点にて導入され、
   前記カラムは理論段数Ｘを有し、Ｘは４０より大きい整数であり、一番上の段は番号１を付けられ、一番下の段は番号Ｘを付けられ、
   前記サイドドロー点は、前記一番上のステージから０．２６・Ｘから０．４０・Ｘの範囲で整数の番号が付けられている段に配置され、そして、
   前記供給点は、前記一番上の段から０．３１・Ｘから０．６２・Ｘの範囲で整数の番号が付けられている段に配置されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記サイドドローは、前記供給物に含まれる前記ＤＩＰＢの少なくとも９９．９ｗｔ％および前記供給物に含まれる前記ＴＩＰＢの少なくとも９０ｗｔ％のうちの、少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記方法は、前記カラムの塔頂にて炭化水素蒸気を生成するように実施され、前記方法は、前記カラムの塔頂にて生成される前記炭化水素蒸気の少なくとも一部を凝縮装置で凝縮することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記凝縮装置は、前記カラム内に収納され、そして、
   前記方法は、
   前記炭化水素蒸気の少なくとも一部を炭化水素液体に変換すること；および
   前記炭化水素液体の少なくとも一部を前記カラムからオーバーヘッドドラッグとして、前記炭化水素液体の他の部分を前記カラム内に還流として再導入する前に取り出すこと；をさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記凝縮装置は、前記カラムの塔頂内に配置されている接触型凝縮装置であり、
   前記方法は、
   前記接触型凝縮装置内の前記炭化水素蒸気の少なくとも一部を、炭化水素液体に変換すること；
   前記接触型凝縮装置の下に配置されているサイドドロー点にて、前記カラムから前記炭化水素液体の少なくとも一部を取り出すこと；および
   前記接触型凝縮装置を通して前記カラム内に再導入される前に、前記サイドドロー点にて前記カラムから取り出された前記炭化水素液体の少なくとも一部を、冷却装置に通すこと；をさらに含み、
   任意選択により、前記方法は、
   前記炭化水素液体の少なくとも一部を、前記接触型凝縮装置に到達する前に、オーバーヘッドドラッグとしてパージすること；および
   前記接触型凝縮装置の下のある点で、前記カラムに前記炭化水素液体の少なくとも一部を再循環させること；をさらに含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記凝縮は、前記カラムの外側に配置されている接触型凝縮装置内で実施され、
   前記方法は、
   前記接触型凝縮装置内で前記炭化水素蒸気の少なくとも一部を炭化水素液体に変換すること；
   前記接触型凝縮装置から前記炭化水素液体の少なくとも一部を取り出すこと；および
   前記接触型凝縮装置から取り出された炭化水素液体の少なくとも一部を冷却装置に通してから、前記冷却された炭化水素液体を前記接触型凝縮装置内に再導入すること；をさらに含み、
   任意選択により、前記方法は、
   前記炭化水素液体の一部を、前記接触型凝縮装置に再導入される前に、オーバーヘッドドラッグとしてパージすること；および
   前記炭化水素液体を前記接触型凝縮装置に通した後、前記カラムに前記炭化水素液体の一部を再循環させること；をさらに含む、請求項４に記載の方法。
8. 前記凝縮は、凝縮装置塔頂圧力、および前記凝縮装置塔頂圧力より４ｋＰａ（０．５ｐｓｉ）未満だけ高い凝縮装置塔底圧力で実施される、請求項４に記載の方法。
9. 前記サイドドローは、サイドドロー点で前記蒸留カラムから抜き出され、
   前記方法は、前記サイドドロー点より下の抽出点で前記蒸留カラムから抽出物を引き出すことをさらに含み、前記抽出物の少なくとも一部は、再沸騰され、次いで、前記蒸留カラムに戻される、請求項１に記載の方法。
10. ジイソプロピルベンゼン（ＤＩＰＢ）、トリイソプロピルベンゼン（ＴＩＰＢ）およびポリアルキレート重質物を含む供給物から、ＤＩＰＢおよびＴＩＢＰを分離するための装置であって、
    ジイソプロピルベンゼン（ＤＩＰＢ）、トリイソプロピルベンゼン（ＴＩＰＢ）、およびポリアルキレート重質物を含む供給物流（２１）と流体的に連通する供給物入口（２３）を有する蒸留カラム（２２）を含み、
    前記カラムは、塔頂生成物流出口（５１）、塔底生成物流出口（４２）、およびサイドドロー出口（２７）をさらに含み、
    前記蒸留カラムは、カラム塔頂（２４）圧力を３５ｋＰａ（５ｐｓｉａ）未満に制限し、カラム塔底（２５）圧力を前記カラム塔頂圧力よりも２１ｋＰａ（３ｐｓｉ）未満だけ高い圧力に制限し、塔底温度を２２４℃から２４１℃（４３５°Ｆから４６５°Ｆ）の範囲の温度に抑え、その結果として、前記供給物中に存在する前記ＤＩＰＢの少なくとも９９．８ｗｔ％および前記ＴＩＰＢの少なくとも５０ｗｔ％を含むサイドドロー（２８）と、前記蒸留供給物（２１）中に含まれる前記重質物の少なくとも９５ｗｔ％を含む塔底生成物流（４１）とが得られる制御機構を有し、
    前記サイドドロー（２８）は、前記カラムのサイドドロー点（２７）から取り出され、前記ＤＩＰＢ、ＴＩＰＢ、および重質物は、前記カラム内に供給点（２３）にて導入され、前記カラム（２２）は理論段数Ｘを有し、Ｘは４０より大きい整数であり、一番上の段は番号１を付けられ、一番下の段は番号Ｘを付けられ、前記サイドドロー点（２７）は前記一番上の段から０．２６・Ｘから０．４０・Ｘの範囲で整数の番号が付けられている段に配置され、前記供給点（２３）は前記一番上の段から０．３１・Ｘから０．６２・Ｘの範囲で整数の番号が付けられている段に配置されている、前記装置。

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