JP5677764B2 - 一段おきの床にバイパスラインを有し、バイパス流体の流量を調節する、擬似移動床分離のための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸留によって分離することが困難な化学産物、天然物、または合成産物の分離の分野に関する。一連の方法および関連する機器が使用されており、擬似向流モードまたは擬似並流モードのいずれにおいても擬似移動床法または分離機器と呼ばれているが、本明細書では以後それらを一般名称の「ＳＭＢ」と呼ぶこととする。したがって、本明細書においては以後、ＳＭＢ方法若しくは機器、またはＳＭＢ分離、またはＳＭＢ装置と呼ばれることになる。

関連する分野としては次のものが特に挙げられるが、これらに限定される訳ではない：
・分枝状パラフィン、ナフテンおよび芳香族化合物からの直鎖状パラフィンの分離；
・オレフィン／パラフィンの分離；
・他の芳香族Ｃ８異性体からのパラキシレンの分離；
・他の芳香族Ｃ８異性体からのメタキシレンの分離；
・他の芳香族Ｃ８異性体からのエチルベンゼンの分離。

製油所や石油化学コンビナート以外にも多くの他の用途が存在し、たとえば以下のような用途が挙げられる；グルコース／フルクトースの分離、クレゾールの位置異性体の分離、光学異性体の分離など。

ＳＭＢ分離は従来技術において周知である。一般的に言って、擬似移動床モードで運転されるカラムには、少なくとも三つの操作ゾーン、場合によっては四つまたは五つの操作ゾーンが含まれ、前記ゾーンのそれぞれは、いくつかの連続した床で構成され、それぞれのゾーンは、供給ポイントと抜取ポイントとの間にある位置によって画定されている。典型的には、ＳＭＢカラムには、分別されるべき少なくとも１種のフィードＦおよび脱着剤Ｄ（溶出剤と呼ばれることもある）が供給され、少なくとも１種のラフィネートＲおよび抽出液Ｅが前記カラムから抜き取られる。

供給ポイントおよび抜取ポイントは、同一の方向に、かつ相対的な位置関係を維持しながら、一つの床に相当する値により、時間の経過とともに定期的にシフトされる。供給ポイントおよび抜取ポイントの連続２回のシフトの間の区切りとなる時間間隔を、「周期（period）」と呼ぶ。

定義として、それぞれの操作ゾーンに番号をつける；
・ゾーン１＝抽出液の中に化合物を脱着させるためのゾーンであって、脱着剤Ｄの注入と抽出液Ｅの抜出しとの間に含まれる；
・ゾーン２＝ラフィネートの中に化合物を脱着させるためのゾーンであって、抽出液Ｅの抜出しと、分別すべきフィードＦの注入との間に含まれる；
・ゾーン３＝抽出液中に化合物を吸着させるためのゾーンであって、フィードの注入と、ラフィネートＲの抜出しとの間に含まれる；
・ならびに好ましくは、ラフィネートの抜出しと脱着剤の注入との間に位置するゾーン４。

擬似移動床フィードの分離を実施するための、各種の機器および方法が、従来技術において詳細に記載されている。

以下の特許を特に挙げることができる：特許文献１〜８。これらの特許には、ＳＭＢの機能も詳しく記載されている。

ＳＭＢ機器は、典型的には、少なくとも１本（多くの場合、２本）のカラムを含み、該カラムは、数段の連続した吸着剤床Ａ_ｉに分割され、前記床はプレートＰ_ｉによって分離されており、そのそれぞれのプレートＰ_ｉは、一つ、二つ、または四つの室を含み、これらの室は、フィードの供給または脱着剤の注入、ならびにラフィネートもしくは抽出液の抽出の連続操作を実施することができる。

本発明は、単一室機器のカテゴリーに区分される。すなわち、各種の流れの供給と抜出しの両方を前記室を使用して実施することが可能である。

以下においてより詳しく説明されることになるが、プレートは通常、分割されて複数のパネルとなり、それぞれのパネルに、流れの供給および抜出しをするための室が含まれる。

それぞれのプレートＰ_ｉは、典型的には、分配／抽出ラインまたは系を介して供給される、「ＤＭＥプレート」と呼ばれる複数の分配器−混合器−抽出器（distributor-mixer-extractor）パネルを含む。それらのプレートは、いかなるタイプであっても、またいかなる形状であってもよい。

前記パネルは、そのカラムのセクションの中の隣接するセクターに相当していて、たとえば、角度のあるセクターを有するパネル、たとえば特許文献９に記載されているようなものや、平行なセクターを有するパネル、たとえば特許文献１０に記載されているようなものである。

本発明は、１枚のプレートを複数のパネルにどのようなタイプで分割しても矛盾することはない。

本発明の分離カラムが、平行セクターと、二対称性の供給（di-symmetrical supplies）とを有するタイプのＤＭＥプレートを含んでいるのが好ましい。

それぞれの床の上への分配では、先行する床から得られる主要な流れを集めること、補助的な流体もしくは二次的な流体を、それら二つの流体を可能な限り混合しながら、注入することが可能であることを必要とされるか、または、集められた流体の一部を除去したり、抽出したりして機器の外部へと送り出したりすることが可能であるべきであり、さらに流体が、次の床で再分配させられることが可能であるべきである、ということが必要とされる。

すべてのＳＭＢ機器の場合に共通する問題点は、ＳＭＢの操作の際に供給および抜出しポイントの改変の間にプレートに流体を供給およびプレートから流体を抜き出すための単数または複数の種々のゾーンにおいて見出される液体によって生じる汚染を最小限とすることについてのものである。

操作シーケンスの間に、プレートＰ_ｉのためのライン、室または供給ゾーンが、プロセス流体によってもはやフラッシュされなくなった場合、それは、液体が停滞するデッドゾーンになり、それは、別のプロセス流体がもう一度その内部に移動する場合にのみ再度移動される。ＳＭＢの操作は、これが、考慮対象のライン中に停滞している流体とは異なるプロセス流体であることを意味している。

短い時間間隔の間に実質的に異なった組成を有する流体を混合または移動させるということによって理想的な操作に比較して、考慮の対象となっているゾーンの濃度プロファイルに摂動がもたらされ、このことに対して組成的な不連続性は回避されるべきである。

別の問題点は、プレートの種々のゾーンの間の非常に小さい圧力差に起因する、同一プレートの種々ゾーンの間の、より一般的には、同一プレートの分配／抽出システムの全体にわたる場合による再循環にあり、これにより、理想的な操作と比較してさらなる摂動がもたらされる。

再循環およびデッドゾーンに起因する問題点を克服するために従来技術においては各種の解決法が知られている：
ａ）脱着剤または比較的純粋な所望の製品を使用して、所与のプレートの分配／抽出系をフラッシュすることがすでに提案されている。この方法は、所望の製品を抽出している間に、それが汚染されることを防止している。しかしながら、そのフラッシング用の液体が、それが置換する液体とは極めて異なった組成を有しているために、それによって組成的な不連続性がもたらされ、理想的な操作にとっては不利となる。この第一のフラッシングの変形例は、典型的には、高い濃度勾配で、短時間のフラッシュを実施した。そのようなフラッシュは、組成的な不連続性への影響を限定するために、厳密に短時間のものである。

ｂ）特許文献１１および特許文献１２に記載されているように、別の解決方法は、主要な流れの大部分をカラムの内側に通し、その流れの小部分（典型的には主要な流れの１〜２０％）を、連続しているプレートの間の外部バイパスラインを介して外側に通すことからなっている。このように、上のプレートから導入される流れによって、一つのプレートにおいて分配／抽出系をフラッシュすることは、典型的には、連続的に実施され、それによって、その分配／抽出系のラインおよびゾーンが、もはや「デッド」とはならず、常にフラッシュされる。

バイパスラインを介する連続フラッシングを用いたそのような系は、特許文献１３に開示されている。一般的にはそのバイパスラインの径は小さく、ラインは、小経バルブを含み、これは、系のコストを低減させる。

特許文献１１および１２の教示に従えば、所与のプレートの分配／抽出系は、置換される液体（分配系の中に存在するか、プレート上を移動している液体）の組成に極めて近い組成を有する液体を用いてフラッシュされるようになっている。したがって、組成の異なる流体を混合することは最小限となり、組成的な不連続性が抑制される。

この目的のために、特許文献１１および１２では、それぞれのバイパスラインの中の通過速度が、ＳＭＢの主要な流れ中の濃度勾配の上昇速度と実質的に同じとなるようなバイパスライン中のフラッシュ流量を使用することが推奨されていた。したがって、これを、「同期的（synchronous）」フラッシングまたは「同期的流量」フラッシングと称される。したがって、各種のラインおよび容積物を、その中にある液体の組成と実質的に同一の組成を有する流体によってフラッシュし、バイパスライン中を移動する液体を、主要な流れの組成が実質的に同じとなるポイントで再導入する。

そのようにすることで、そのフラッシュが同期的となり、濃度勾配が低いか、ゼロとなる。

先に引用した特許の教示に従えば、一つのプレートＰ_ｉから次のプレートＰ_ｉ＋１へのフラッシュ流量ＱＳ_{ｉ／ｉ＋１}がＶ／ＳＴに等しい場合に、フラッシュが「同期的」であると称される（ここで、Ｖは、プレートＰ_ｉ（すなわち、Ｖ_ｉ）とＰ_ｉ＋１（すなわち、Ｖ_ｉ＋１）の分配系の容積と、前記二つのプレートの間のバイパスラインの容積（すなわち、ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）との累積容積であり、ＳＴは、供給／抽出の二つの連続する切替の間のＳＭＢの切替時間である）。

その結果、次のようになる：
同期的流量＝ＱＳ_{ｉ／ｉ＋１}＝（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）／ＳＴ、
ここで：
・ＱＳ_{ｉ／ｉ＋１}＝プレートＰ_ｉから次の（典型的には下側の）プレートＰ_ｉ＋１までのフラッシュの流量；
・Ｖ_ｉ＝流出側のプレートＰ_ｉの分配／抽出系の容積；
・Ｖ_ｉ＋１＝流入側のプレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出系の容積；
・ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}＝Ｐ_ｉとＰ_ｉ＋１との間のバイパスラインの容積；
・ＳＴ＝切替時間。

同期的フラッシングは、典型的には、それぞれのゾーンに合わせて、前記ゾーンの同期的流量の５０〜１５０％、理想的にはその同期的流量の１００％に速度を調節して実施される。ＳＭＢの４つのゾーンのバイパスラインにおける流量は、それぞれのバイパスライン中の制御手段によって調節される。一例を挙げれば、当業者ならば、それらのゾーンのすべてにおいて、同期的流量の９０％、または１１０％の流量、さらには同期的流量の１００％に近い任意の他の値を使用することができるであろう。しかしながら、制御手段が存在していると仮定すると、当業者は、当然のことながら、先に引用した特許の教示に従って、ぴったり同期的流量に相当する（同期的流量の１００％）ように、それらの４つのゾーンにおける流量を調節する選択を行うであろう。

工業的に極めて重要なＳＭＢ分離機器の一例は、商業的純度、典型的には少なくとも９９．７重量％のパラキシレンと、エチルベンゼン、オルトキシレンおよびメタキシレンに富むラフィネートとを製造することを目的とした芳香族Ｃ８留分の分離に関わるものである。

先に引用した二つの実施態様は、商業的純度の目的を達成することが可能である。しかしながら、特許文献１１および１２の「同期的フラッシュ」の教示が、従来技術に対して明白な改良を構成してはいるものの、驚くべきことには、バイパスラインの種々の流量を規定する規則を洗練することによって、擬似移動床分離プロセスの操作と性能をさらに改良することが可能であるということを本願出願人は見出した。

最終的には、特許出願０８／０４６３７には、バイパスライン機器であって、プレートＰ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１のすべてを接続するラインが、添字ｉの偶奇性（parity）の区別をすること無く、それぞれのラインに適用されるべき流量に関する規則を有しているが、その規則は、考慮の対象となっているゾーン上に少なくとも一つの閉じたバイパスラインが存在しているか、あるいは全てのバイパスラインが開いているかによって異なってくる、ものが記載されている。

本発明は、それぞれのバイパスラインに適用されるべき流量規則を、カラムの種々の操作ゾーンのそれぞれに対して規定する限りにおいては、上述の出願に対する改良性を構成しているものとみなされ得る。

さらに、本発明は、特許文献１４および１５に記載されているように、二つの連続するプレートであって、第一のプレートは、偶数の添字を有するか、または（排他的な形で）奇数の添字を有する、プレートを接続するバイパスラインの構成に関する。

米国特許第２，９８５，５８９号明細書 米国特許第３，２１４，２４７号明細書 米国特許第３，２６８，６０５号明細書 米国特許第３，５９２，６１２号明細書 米国特許第４，６１４，２０４号明細書 米国特許第４，３７８，２９２号明細書 米国特許第５，２００，０７５号明細書 米国特許第５，３１６，８２１号明細書 米国特許第６，５３７，４５１号明細書 米国特許６，７９７，１７５号明細書 米国特許第５，９７２，２２４号明細書 米国特許第６，１１０，３６４号明細書 仏国特許発明第２，７７２，６３４号明細書 仏国特許発明第２，９０４，７７６号明細書 仏国特許発明第２，９１３，３４５号明細書

擬似移動床（ＳＭＢ）カラムの一部を形成する、ひとつながりの４つのベッドＰ_ｉ−１、Ｐ_ｉ、Ｐ_ｉ＋１、Ｐ_ｉ＋２を示す。バイパスラインＬ_{ｉ−１／ｉ}とＬ_{ｉ＋１／ｉ＋２}は、プレートＰ_ｉ−１とＰ_ｉとの間、およびプレートＰ_ｉ＋１とＰ_ｉ＋２との間に位置している。 脱着剤流量、フィード流量、生じたパラキシレン純度および切替時間を固定し、各ゾーンについての閉じていないバイパスラインの全ての同期性の関数とし、他のゾーンの閉じていないバイパスラインの全てに対して１００％の同期性を維持して、ＰＸ収率について測定されるＳＭＢの性能の変動を示す。

ゾーン１は、ダイヤモンド形（◆）の曲線で示されている。

ゾーン２は、四角形（■）の曲線で示されている。

ゾーン３は、三角形（▲）の曲線で示されている。

ゾーン４は、円形（●）の曲線で示されている。

本発明は、改良された擬似移動床分離機器（ＳＭＢ機器と呼ばれる）に関する。

より正確には、本発明は、各種の流体の分配または抽出のための単一の室を有するＳＭＢ装置を背景として、それぞれのプレートが数個のパネルに分割されており、それぞれのパネルに流体分配および抽出のための室が備わっている。

さらに、本発明が関わるＳＭＢ装置は、その中のバイパスラインが二つの連続するプレート、すなわちＰ_ｉとＰ_ｉ＋１とを接続している装置であるが、ここで、その添字ｉは、カラム全体を通して偶数であるか、または（前述とは排他的な形で）カラム全体を通して奇数であるかのいずれかである。

驚くべきことに、バイパスラインの理想的な操作は、ＳＭＢ操作ゾーン全体にわたって厳密な同期的流れに対応するわけではなく、分化した速度が、ＳＭＢゾーンに応じ、場合によっては、程度の大小はあるが過同期性を呈し得るということが発見された。

より正確には、本発明は、少なくとも１本のカラムを有するＳＭＢ機器におけるフィードＦの擬似移動床（ＳＭＢ）分離方法であって、前記カラムは、プレートＰｉよって分離された複数の吸着剤床からなり、各プレートＰｉは、少なくとも１つの分配／抽出システムを含み、フィードＦおよび脱着剤Ｄが供給され、少なくとも１つの抽出液Ｅおよび少なくとも１つのラフィネートＲが抜き出され、供給および抜き出しポイントは、時間の経過と共に、１つの吸着剤床に対応する値だけ切替時間ＳＴによりシフトされ、ＳＭＢの複数の操作ゾーン、特に以下の４つの主要なゾーン：
・ゾーン１：抽出液中に引き出される化合物を脱着させるためのゾーンであって、脱着剤Ｄの供給と抽出液Ｅの抜出しとの間に含まれる；
・ゾーン２：ラフィネートＲ中に引き出された化合物を脱着させるためのゾーンであって、抽出液Ｅの抜出しとフィードＦの供給との間に含まれる；
・ゾーン３：抽出液Ｅの中に引き出された化合物を吸着させるためのゾーンであって、フィードＦの供給とラフィネートＲの抜出しとの間に含まれる；
・ゾーン４：ラフィネートＲの抜出しと脱着剤Ｄの供給との間に位置するゾーン；
を決定し、
該装置は、さらに、二つの連続するプレートＰ_ｉとＰ_ｉ＋１とを直接結合する外部バイパスラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}（ここで、添字ｉは、カラム全体を通して偶数であるか、または（前述とは排他的な形で）カラム全体を通して奇数であるかのいずれかである）を含み、前記プレートをフラッシュすることを可能とし、該機器において、バイパス導管Ｌ_{ｉ／ｉ＋１}のそれぞれは、バイパスライン中の流量を制御するための自動化手段を含み、前記制御手段の開口度は、３つの規則：
ａ）ゾーン１の開のバイパスラインのすべてにおいて、１５〜３０％の範囲に入る過同期性に相当する流量を確立する；
ｂ）ゾーン２および３の開のバイパスラインのすべてにおいて、±８％以内の同期性に相当する流量を確立する；
ｃ）ゾーン４の開のバイパスラインのすべてにおいて、２０〜４０％の範囲に入る過同期性に相当する流量を確立する
によって規定されている、方法として定義され得る。

同期性流量は、（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）／ＳＴ
（式中：
Ｖ_ｉは、流出側のプレートＰ_ｉの分配／抽出系の容積を表し；
Ｖ_ｉ＋１は、流入側のプレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出系の容積を表し；
ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、Ｐ_ｉとＰ_ｉ＋１との間のバイパスラインの容積を表し；
ＳＴは、切替時間を表す）
によって定義される。

過同期性は次式によって定義される：
過同期性＝（考慮の対象となっているバイパスライン中の実際の流量／同期性流量）−１
本発明の方法の特定の場合において、同一のゾーンに属する開のバイパスラインのすべては、±２％以内の同程度の同期性を有している。

本発明はまた、擬似移動床法のバイパスライン中の流量を調節する方法であって、
・ゾーン１：抽出液中に引き出された化合物を脱着させるためのゾーンであって、脱着剤Ｄの供給と抽出液Ｅの抜出しとの間に含まれる；
・ゾーン２：ラフィネート中に引き出された化合物を脱着させるためのゾーンであって、抽出液Ｅの抜出しとフィードＦの供給との間に含まれる；
・ゾーン３：抽出液の中に引き出された化合物を吸着させるためのゾーンであって、フィードＦの供給とラフィネートＲの抜出しとの間に含まれる；
・ゾーン４：ラフィネートＲの抜出しと脱着剤Ｄの供給との間に位置するゾーン；
によって定義される少なくとも４つの操作ゾーンを含む方法であって、
１）所与のゾーン全体にわたる最適な同期性を、他のゾーンの閉じていないバイパスラインの全部における同期性を１００％に固定することによって求め；
２）先行する工程において得られた最適な同期性を、それぞれのゾーンに属させる
方法に関する
本発明は特に、芳香族Ｃ８炭化水素の混合物からパラキシレンを分離するための擬似移動床分離方法に適用することが可能である。

本発明は特に、芳香族Ｃ８炭化水素の混合物からメタキシレンを分離するための擬似移動床分離方法に適用され得る。

（発明の詳細な説明）
本発明は、擬似移動床分離のための改良された機器（ＳＭＢ機器として知られている）に関する。

より正確には、本発明は、各種の流体の分配または抽出のための単一の室を有するＳＭＢ装置であって、それぞれのプレートが数個のパネルに分割されており、それぞれのパネルに流体の分配および抽出のための一つの室が備わっている、装置のカテゴリーに属する。

さらに、本発明が関わるＳＭＢ装置は、バイパスラインが二つの連続するプレート、すなわちＰ_ｉとＰ_ｉ＋１とを接続している装置であるが、ここで、その添字ｉは、偶数であるか、または（前述とは排他的に）奇数であるかのいずれかであり、このことはカラム全体にあてはまる。

一例として、バイパスラインの一つの構成は、導管を、プレート１と２、次いで３と４、次いで５と６と次々に、そのカラムの最後のプレートにまで接続するが、好ましくはその最後のプレートが偶数添字を有しているようにするべきである。

バイパスラインの別の構成は、プレート２と３、次いで４と５、次いで６と７と次々に、そのカラムの最後のプレートにまで接続していくが、好ましくはその最後のプレートが奇数添字を有しているようにするべきである。

驚くべきことに、バイパスラインの理想的な操作は、ＳＭＢの操作ゾーン全体にわたる厳密な同期流に対応するわけではなく、ＳＭＢのゾーンに応じて分化させた流量に対応し、このことは場合によっては、多少なりとも顕著な過同期性を有することもあり得るということが発見された。

「過同期性（oversynchronicity）」という用語は、同期性に相当する数値から少なくとも８％を超えた数値を意味していて、前記同期性を超える百分率として表現され得る。

より正確には、本発明は、ＳＭＢ装置の所定のゾーンにわたって、考慮の対象となっているゾーンにおける所定程度の特定の過同期性も含めて、バイパスラインの流量の範囲を規定している。

その結果として、一連のバイパスライン流量における複雑な最適値が得られるが、それは、考慮の対象となっているＳＭＢのゾーンに依存する。この技術的な課題は、従来技術の教示には全く欠けているものであって、ＳＭＢタイプのプロセスにおける知見および専門的技術の面における進歩となっている。

したがって、本発明は、少なくとも１本のカラムを有するＳＭＢ機器におけるフィードＦの擬似移動床（ＳＭＢ）分離のための方法であって、前記カラムは、プレートＰ_ｉによって分離された複数の吸着剤床からなり、該プレートＰ_ｉのそれぞれは、少なくとも１つの分配／抽出系を含み、フィードＦと脱着剤Ｄとが供給され、少なくとも１つの抽出液Ｅと少なくとも１つのラフィネートＲが抜き出され、供給ポイントおよび抜出しポイントは、時間の経過と共に、切替時間ＳＴを有する一つの吸着剤床に対応する値だけシフトされ、ＳＭＢの複数の操作ゾーン、特に４つの主要なゾーン：
・ゾーン１：抽出液中に引き出された化合物を脱着させるためのゾーンであって、脱着剤Ｄの供給と抽出液Ｅの抜出しとの間に含まれる；
・ゾーン２：ラフィネート中に引き出された化合物を脱着させるためのゾーンであって、抽出液Ｅの抜出しとフィードＦの供給との間に含まれる；
・ゾーン３：抽出液Ｅの中に引き出された化合物を吸着させるためのゾーンであって、フィードＦの供給とラフィネートＲの抜出しとの間に含まれる；
・ゾーン４：ラフィネートＲの抜出しと脱着剤Ｄの供給との間に位置するゾーン；
を決定し、
該機器はさらに、二つの連続するプレートＰ_ｉとＰ_ｉ＋１とを直接結合する外部バイパスラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}（添字ｉは、カラム全体を通して偶数であるか、または（排他的な形で）カラム全体を通して奇数であるかのいずれかである）を含み、前記プレートをフラッシュすることを可能とし、バイパスラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}のそれぞれには、そのフラッシュ流量を制御するための自動化手段が含まれていて、前記制御手段の開口度は、３つの規則：
ａ）ゾーン１の開のバイパスラインのすべてにおいて１５〜３０％の範囲に入る過同期性に相当する流量を確立すること；
ｂ）ゾーン２および３の開のバイパスラインのすべてにおいて±８％以内の同期性に相当する流量を確立すること；
ｃ）ゾーン４の開のバイパスラインのすべてにおいて２０〜４０％の範囲に入る過同期性に相当する流量を確立すること
によって規定されている、方法に関する。

同期性の流量は、（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）／ＳＴ
（式中
・Ｖ_ｉは、流出側のプレートＰ_ｉの分配／抽出系の容積を表し；
・Ｖ_ｉ＋１は、流入側のプレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出系の容積を表し；
・ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、Ｐ_ｉとＰ_ｉ＋１との間のバイパスラインの容積を表し；
・ＳＴは、切替時間を表す）
によって定義される。

過同期性は次式で定義される：
過同期性＝（考慮の対象となっているバイパスライン中の実際の流量／同期性流量）−１
本発明の擬似移動床（ＳＭＢ）分離方法の特定の場合、同一のゾーンに属する開のバイパス導管のすべては、±２％以内の同程度の同期性を有している。

本発明の方法において、添字ｉを有する上流側のプレートと添字ｉ＋１を有する下流側のプレートとを結合するバイパスラインによって構成される床ｉは、いかなるバイパスラインによっても構成されていない床ｉ＋１と交互に出現する。これら２つのタイプの床（すなわち、バイパスラインによって構成された床をタイプＢの床と名付け、バイパスラインによって構成されていない床をタイプＡの床と名付けることとする）の容積に差を付けることが特に有利であることが観察された。

タイプＡの床の容積（Ｖ_Ａ）は、好ましくは、タイプＢの床の容積（Ｖ_Ｂ）以上であり、濃度プロファイルの移行時間は、両方のタイプの床に同じであるようにされる。

ＱＶ_ＡおよびＱＶ_Ｂをそれぞれ、床Ａ中および床Ｂ中でのサイクルの間の平均容積流量とする。

Ｊと称される床におけるサイクルの間の平均流量は、次式に従って計算され得る：

式中、Ｑν_Ｊ ^stepiは、工程ｉの間の床Ｊにおける容積流量であり、ここで、Ｎ_stepはそのサイクルの工程の数である。

同様にして、バイパスラインにおける平均流量は次式に従って計算され得る；

式中、Ｑ_ＬＤＪ ^stepiは、工程ｉの間のバイパスラインＬ_{Ｊ／Ｊ＋１}中の容積流量であり；
バイパスラインＬ_{Ｊ／Ｊ＋１}が閉じている場合には、Ｑ_ＬＤＪ ^stepiはゼロである。

床ＡとＢとでその吸着剤が同一であるような場合、次式が得られる：
ＱＶ_Ａ＝ＱＶ_Ｂ＋Ｑ_ＬＤＢ
容積Ｖ_Ａは、好ましくは、次の不等式によって求められることになる：

床Ａと床Ｂとの間の間隙率を変化させることによって（例えば、吸着剤床の表面と、上流側のプレートとの間のフリーなスペースの容積を変化させることによって）、床Ａを構成するバイパスラインが存在していないことを補償することも可能である。従って、間隙率ε_Ａは、好ましくは、次の不等式によって求められることになる：

タイプＡの床とタイプＢの床で異なった吸着剤（吸着剤の多孔度、または吸着容量における違い）を選択することによって、床Ａを構成するバイパスラインが存在していないことを補償することも可能である。

それらの異なった補償態様を組み合わせることも可能である。

本発明はまた、ＳＭＢカラムを構成するそれぞれの操作ゾーンのためのバイパスライン中の流量を調節するための方法であって、
１）所与のゾーンについての最適な同期性を、他のゾーンの閉じていないバイパスラインの全部の同期性を１００％に固定することによって求める；
２）先行するステップにおいて得られた最適な同期性を、それぞれのゾーンに属させる
ようにして規定され得る、方法に関する。

最後に、本発明の方法は、より特定的には、芳香族Ｃ８炭化水素の混合物中のパラキシレンまたはメタキシレンの分離に適用することが可能である。

これら２つの適用例は決して限定的なものではなく、その他の適用、特にノルマルパラフィンとイソパラフィンの分離またはノルマルオレフィンとイソオレフィンの分離の分野においても可能である。

（実施例）
以下の実施例により、本発明をより良く理解することができるであろう。

（実施例１）
長さ１．１ｍ、内部半径３．５ｍの２４床によって構成され、フィードの注入、脱着剤（溶出剤または溶媒と呼ぶこともできる）の注入、抽出液の抜出し、およびラフィネートの抜出しを備えたＳＭＢ装置を考慮対象とした。それらのプレートは、単一室化されていた。

全容積（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）（ここで、ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、プレートＰ_ｉ＋１へ向かうプレートＰ_ｉのバイパスラインの容積であり、Ｖ_ｉは、プレートＰ_ｉの分配／抽出系の容積である）は、プレートＰ_ｉとプレートＰ_ｉ＋１との間に含まれる床の容積の３％を表していた。

それらのバイパスラインは、偶数番号のプレートを奇数番号のプレートに接続していた（したがって、偶数番号の吸着剤床の上流および下流に位置するプレートを接続していた）。

それらのベッドは、５／９／７／３の構成に分配させられた。すなわち床の分配は以下の通りである：
・ゾーン１に５床
・ゾーン２に９床；
・ゾーン３に７床；
・ゾーン４に３床。

使用された吸着剤は、タイプＢａＸのゼオライトであり、溶出剤はパラジエチルベンゼンであった。

温度は１７５℃であり、圧力は１５バール（１バール＝１０^５パスカル）であった。

フィードは、２０％パラキシレン、２４％オルトキシレン、５１％メタキシレンおよび５％エチルベンゼンからなっていた。用いられた切替時間は、７０．８秒であった。

フィードおよび脱着剤を注入するための液体流量は次の通りであった：
・フィード；６．８１ｍ^３・ｍｉｎ^−１
・脱着剤；７．４８ｍ^３・ｍｉｎ^−１
すなわち、溶媒比Ｓ／Ｆは１．１であった。

開のバイパスライン全部についてその同期性を１００％に調節した場合、シミュレーションからは、パラキシレン純度が９９．７６％、パラキシレン収率が９５．８０％となった。

脱着剤流量、フィード流量、生じたパラキシレンの純度および切替時間を固定した時の、ゾーンの閉じられていないバイパスラインの全ての同期性に応じた、ＰＸの収率に関して測定される、ＳＭＢの性能変動が、ゾーンのそれぞれについて計算され、他のゾーンの閉じられていないバイパスラインの全てについて１００％の同期性が維持された。

ＳＭＢの性能におけるこの変動を、各種のゾーンそれぞれについて図２に示す。ＰＸの収率は、抽出液中のＰＸの抜出し量と、注入されたＰＸの量との間の比である。

ゾーン１は、ダイヤモンド形を有する曲線で示されている。

ゾーン２は、四角形を有する曲線で示されている。

ゾーン３は、三角形を有する曲線で示されている。

ゾーン４は、円形を有する曲線で示されている。

イソ純度、フィード流量、切替時間および溶媒比を固定したときの、それぞれのゾーンにおいて得られた最適同期性の場合の収率を、次の表に示す。

ゾーンごとの最適を求めた後に、同期性についての４つの最適値、すなわち、ゾーン１においては１２０％、ゾーン２においては１００％、ゾーン３においては１００％、そしてゾーン４においては１３０％を同時に適用した。

イソ純度、フィード流量、切替時間および溶媒比を固定すると、９６．５０％の収率が得られたが、これは、１つのゾーンだけ同期性を調節して得られた収率より高かった。

ゾーンにより区別された同期性を使用することによって、開のバイパスラインのすべてで１００％の同期性を与えた場合と比較して、実質的に改良された収率が得られるということは、明らかである。

（実施例２）
内部半径３．５ｍの２４床によって構成され、フィードの注入、脱着剤（溶出剤または溶媒と呼ぶこともできる）の注入、抽出液の抜出し、およびラフィネートの抜出しを備えたＳＭＢ装置を考慮対象とした。それらのプレートは、単一室化されていた。

全容積（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）（ここで、ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、プレートＰ_ｉ＋１に向かうプレートＰ_ｉのバイパスラインの容積であり、Ｖ_ｉは、プレートＰ_ｉの分配／抽出系の容積である）は、プレートＰ_ｉとプレートＰ_ｉ＋１との間に含まれる床の容積の３％を表していた。

それらのバイパスラインは、偶数番号のプレートを奇数番号のプレートに接続していた（したがって、偶数番号の吸着剤床の上流および下流に位置するプレートを接続していた）。

短路運転（short-circuited）をする床と短路運転をしない床との間の流量の差を補償するために、偶数番号の床の長さを１．０８ｍとし、それに対して奇数番号の床の長さを１．１１ｍとした。

それらのベッドは、５／９／７／３の構成に分配させられた。すなわち、床の分配は以下の通りであった：
・ゾーン１に５床；
・ゾーン２に９床；
・ゾーン３に７床；
・ゾーン４に３床。

使用された吸着剤はタイプＢａＸのゼオライトであり、溶出剤はパラジエチルベンゼンであった。

温度は１７５℃であり、圧力は１５バール（１バール＝１０^５パスカル）であった。

フィードは、２０％パラキシレン、２４％オルトキシレン、５１％メタキシレンおよび５％エチルベンゼンからなっていた。用いられた切替時間は、７０．８秒であった。

フィードおよび脱着剤の注入の液体流量は次の通りであった：
・フィード；６．８１ｍ^３・ｍｉｎ^−１
・脱着剤；７．４８ｍ^３・ｍｉｎ^−１
すなわち、溶媒比Ｓ／Ｆは１．１であった。

開のバイパスライン全部についてその同期性を１００％に調節した場合、シミュレーションによって、９９．７６％のパラキシレン純度および９５．９８％のパラキシレン収率が得られた。

脱着剤流量、フィード流量、生じたパラキシレンの純度および切替時間を固定し、ゾーンの閉じられていないバイパスラインすべての同期性に応じたＰＸの収率について測定された、ＳＭＢの性能における変動をそれぞれのゾーンについて計算し、他のゾーンの閉じられていないバイパスラインの全てについて１００％の同期性が維持された。

ＳＭＢの性能におけるこの変動を、各種のゾーンそれぞれについて図２に示す。ＰＸの収率は、抽出液中のＰＸの抜出し量と、注入されたＰＸの量との間に比である。

ゾーン１は、ダイヤモンド形の曲線によって示されている。

ゾーン２は、四角形の曲線によって示されている。

ゾーン３は、三角形の曲線によって示されている。

ゾーン４は、円形の曲線によって示されている。

９９．７６％イソ純度、フィード流量、切替時間および溶媒比を固定したときの各ゾーンについて得られた最適な同期性における収率が、下記表に与えられる。

ゾーンごとの最適を求めた後に、同期性についての４つの最適値、すなわち、ゾーン１における１２０％、ゾーン２における１００％、ゾーン３における１００％、そしてゾーン４における１３０％を同時に適用した。

イソ純度、フィード流量、切替時間および溶媒比を固定すると、９６．７０％の収率が得られたが、これは、１つのゾーンにおいてのみ同期性を調節した時に得られた収率より高かった。

ゾーンに応じて変化させた同期性を使用すると共に、バイパスラインの容積を補償することによって、同期性は変化させるが容積の補償を行わなかった場合に比較して、さらに収率が改良されることが明らかである。

Claims (7)

1. 少なくとも１本のカラムを有するＳＭＢ機器におけるフィードＦの擬似移動床（ＳＭＢ）分離方法であって、前記カラムは、プレートＰ_ｉによって分離された複数の吸着剤床からなり、それぞれのプレートＰ_ｉは、少なくとも１つの分配／抽出系を含み、フィードＦと脱着剤Ｄとが供給され、少なくとも１つの抽出液Ｅと少なくとも１つのラフィネートＲとが抜き出され、供給ポイントおよび抜出しポイントは、時間の経過とともに、切替時間ＳＴを有する１つの吸着剤床に対応する値だけシフトされ、ＳＭＢの複数の操作ゾーン、特に、４つの主要なゾーン：
   ・ゾーン１：抽出液中に化合物を脱着させるためのゾーンであって、脱着剤Ｄの供給と抽出液Ｅの抜出しとの間に含まれる；
   ・ゾーン２：ラフィネート中に化合物を脱着させるためのゾーンであって、抽出液Ｅの抜出しとフィードＦの供給との間に含まれる；
   ・ゾーン３：抽出液の中に化合物を吸着させるためのゾーンであって、フィードＦの供給とラフィネートＲの抜出しとの間に含まれる；
   ・ゾーン４：ラフィネートＲの抜出しと脱着剤Ｄの供給との間に位置するゾーン；
   を決定し、
   前記機器はさらに、２つの連続するプレートＰ_ｉとＰ_ｉ＋１とを直接結合する外部バイパスラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}（添字ｉは、カラム全体を通して偶数であるか、さもなければ、カラム全体を通して奇数であるかのいずれかである）を含み、前記プレートをフラッシュすることを可能とし、バイパスラインＬ_{ｉ／ｉ＋１}のそれぞれは、バイパスライン中の流量を制御するための自動化手段を含み、前記制御手段の開口度は、３つの規則：
   ａ）ゾーン１の開のバイパスラインのすべてにおいて１５〜３０％の範囲に入る過同期性に相当する流量を確立する；
   ｂ）ゾーン２および３の開のバイパスラインのすべてにおいて±８％以内の同期性に相当する流量を確立する；
   ｃ）ゾーン４の開のバイパスラインのすべてにおいて２０〜４０％の範囲に入る過同期性に相当する流量を確立する；
   によって規定されており：
   同期性流量は、（Ｖ_ｉ＋Ｖ_ｉ＋１＋ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}）／ＳＴ
   （式中、
   Ｖ_ｉは、流出側のプレートＰ_ｉの分配／抽出系の容積を表し；
   Ｖ_ｉ＋１は、流入側のプレートＰ_ｉ＋１の分配／抽出系の容積を表し；
   ＶＬ_{ｉ／ｉ＋１}は、Ｐ_ｉとＰ_ｉ＋１との間のバイパスラインの容積を表し；
   ＳＴは、切替時間を表す）
   によって規定され；
   過同期性は、同期性に相当する数値から少なくとも８％を超えた数値を意味し、前記同期性を超える百分率として規定される、方法。
2. 同一のゾーンに属する開のバイパス導管のすべては、±２％の範囲内の同じ程度の同期性を有する、請求項１に記載の擬似移動床分離方法。
3. 床の下流側のプレートと上流側のプレートとを結合するバイパスラインを有していない、タイプＡの床と称される床は、バイパスラインを有している、タイプＢの床と称される床の容積（Ｖ_Ｂ）以上である容積（Ｖ_Ａ）を有し、関係式：
   

   

   （式中、Ｑν_Ｂはサイクルの間の床Ｂ中の平均容積流量であり、Ｑ_ＬＤＢはサイクルの間のタイプＢの床を構成するバイパスライン中での平均容積流量である）
   に従う、請求項１または２に記載の擬似移動床分離方法。
4. 前記床の下流側のプレートと上流側のプレートとを結合するバイパスラインを有していない、タイプＡの床と称される床は、間隙率（ε_Ａ）を有し、該間隙率（ε_Ａ）は、バイパスラインを有する、タイプＢの床と称される床の間隙率（ε_Ｂ）以上であり、関係式：
   

   

   （式中、Ｖ_ＬＤは、タイプＢの床を構成するバイパスラインの容積であり、Ｖ_ｂｅｄは、１つの床の容積である）
   に従う、請求項１〜３のいずれか１つに記載の擬似移動床分離方法。
5. 前記床の下流側のプレートと上流側のプレートとを結合するバイパスラインを有していない、タイプＡの床と称される床は、粒子内多孔度および／または吸着剤容量を有する吸着剤を充填され、該粒子内多孔度および／または吸着剤容量は、バイパスラインを有する、タイプＢの床と称される床の粒子内多孔度および／または吸着剤容量より大きく、前記濃度プロファイルの移行時間は、両方の床のタイプにおいて同じである、請求項１〜４のいずれか１つに記載の擬似移動床分離方法。
6. 請求項１に記載の擬似移動床方法における操作ゾーン当たりのバイパスライン中の流量を制御する方法であって、
   ・ゾーン１：抽出液中に化合物を脱着させるためのゾーンであって、脱着剤Ｄの供給と抽出液Ｅの抜出しとの間に含まれる；
   ・ゾーン２：ラフィネート中に化合物を脱着させるためのゾーンであって、抽出液Ｅの抜出しとフィードＦの供給との間に含まれる；
   ・ゾーン３：抽出液中に化合物を吸着させるためのゾーンであって、フィードＦの供給とラフィネートＲの抜出しとの間に含まれる；
   ・ゾーン４：ラフィネートＲの抜出しと脱着剤Ｄの供給との間に位置するゾーン；
   によって規定される少なくとも４つの操作ゾーンを含み、
   １）所与のある１つのゾーン全体にわたっての最適な同期性を、他のゾーンの閉じられていないバイパス導管の全部における同期性を１００％に固定することによって、求め；
   ２）先行する工程において得られた最適な同期性を、それぞれのゾーンに属させ、
   該最適な同期性は、
   ａ）ゾーン１の開のバイパスラインのすべてにおいて１５〜３０％の範囲に入る過同期性；
   ｂ）ゾーン２および３の開のバイパスラインのすべてにおいて±８％以内の同期性；
   ｃ）ゾーン４の開のバイパスラインのすべてにおいて２０〜４０％の範囲に入る過同期性；
   である、
   方法。
7. 芳香族Ｃ８炭化水素の混合物中のパラキシレンまたはメタキシレンを分離するための、請求項１〜５のいずれかに記載の擬似移動床分離方法、または請求項６に記載の方法の使
   用。
   

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