JP6346606B2 - 炭化水素流を処理するための方法及び装置 - Google Patents

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[0001]本出願は、両方とも２０１２年５月３１日出願の米国出願６１／６５３，５５７及び６１／６５３，５９６、並びに両方とも２０１３年５月２３日出願の米国出願１３／９００，６１８及び１３／９００，６３２に対する優先権を主張する。

[0002]本発明は炭化水素流を処理するための方法及び装置に関する。より詳しくは、本発明は、混合することができ、芳香族化合物を含んでいてよい２以上の炭化水素供給流を処理して窒素化合物及び不飽和脂肪族化合物を除去するための方法及び装置に関する。

[0003]Ｃ_２〜Ｃ_２０オレフィンアルキル化剤又はポリアルキル芳香族炭化水素トランスアルキル化剤を用いるベンゼンのアルキル化又はトランスアルキル化は、アルキルベンゼン類を製造するための主要な供給源の１つである。例えば、エチルベンゼンは、しばしばエチレンを用いるベンゼンのアルキル化によって製造される。エチルベンゼンは、次にエチルベンゼンの脱水素化によってスチレンを製造するための前駆体として用いることができる。しばしば、エチルベンゼン及びスチレンの製造施設はエチルベンゼン−スチレン複合施設に統合されていて、エチルベンゼンを製造した後に、それを下流のスチレンプラントに送って、エチルベンゼンを脱水素化によってスチレンに転化させるようになっている。スチレンは、次に広く用いられているプラスチックであるポリスチレン又は他の生成物を製造するために用いることができる。

[0004]アルキルベンゼン製造プラントにおいては、ベンゼンを、Ｃ_２〜Ｃ_２０オレフィンアルキル化剤又はポリアルキル芳香族炭化水素トランスアルキル化剤と一緒に、アルキル化及び／又はトランスアルキル化反応器に供給する。通常は、ベンゼンはエチレンと一緒にアルキル化反応器中に供給して、そこでアルキル化触媒上でベンゼン及びエチレンをアルキル化することによってエチルベンゼンを形成する。エチルベンゼン生成物流は、通常はポリエチルベンゼンのような他の成分を更に含む。この流れは次に分離区域に送ることができ、そこで流れの中の他の成分からエチルベンゼンを分離して精製エチルベンゼン流を形成する。

[0005]エチルベンゼン−スチレン複合施設においては、エチルベンゼンを次に、エチルベンゼンをスチレンに転化させるための複合施設の下流のスチレンプラント又は区域に送る。１つの現在のプロセスによれば、エチルベンゼンはスチレンプラント内の脱水素化反応器に送って、そこで脱水素化反応を行って、スチレン、トルエン、ベンゼン、及びエチルベンゼンの混合流を形成する。混合流はエチルベンゼン−スチレン分離器に送って、別々のエチルベンゼン流及びスチレン流を形成する。通常はエチルベンゼン−スチレン分離器に抑制剤を加えて、スチレンの重合及び分離器内の腐食を制限する。多くの場合においては、抑制剤は窒素化合物を含む。エチルベンゼン流はエチルベンゼン再循環カラムに送ることができ、そこでベンゼン及びトルエンからエチルベンゼン再循環流を分離する。エチルベンゼンは、更なるスチレンを生成させるために１つ又は複数の脱水素化反応器に再循環して戻すことができる。ベンゼン及びトルエンは通常はベンゼン−トルエン分離器に送って、そこで流れを分離して販売することができる。

[0006]芳香族転化プロセスのための触媒は、一般にゼオライトモレキュラーシーブを含む。例としては、ゼオライトベータ（ＵＳ−４，８９１，４５８）；ゼオライトＹ、ゼオライトオメガ、及びゼオライトベータ（ＵＳ−５，０３０，７８６）；Ｘ、Ｙ、Ｌ、Ｂ、ＺＳＭ−５、ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６、及びオメガ結晶タイプ（ＵＳ−４，１８５，０４０）；Ｘ、Ｙ、超安定Ｙ、Ｌ、オメガ、及びモルデナイトゼオライト（ＵＳ−４，７７４，３７７）；並びにＵＺＭ−８ゼオライト（ＵＳ−６，７５６，０３０及びＵＳ−７，０９１，３９０）が挙げられる。スチレン区域によって生成するベンゼン流は、窒素、不飽和脂肪族化合物、及び水のような汚染物質を含んでおり、この流れをアルキル化反応器に再循環して戻して更なるエチルベンゼンを生成させるのは望ましくなかったことが当該技術において公知である。これらの汚染物質は、ｐｐｍ及びｐｐｂレベルにおいても累積的に作用して、芳香族アルキル化触媒のような芳香族転化触媒を被毒してそれらの有用寿命を大きく短縮する可能性がある。より詳しくは、ベンゼン流中の窒素化合物、並びに水及びジエン類或いは他の不飽和脂肪族化合物は、アルキル化又はトランスアルキル化区域内のアルキル化又はトランスアルキル化触媒を失活させて、このために触媒を交換又は再生しなければならないという更なる費用が追加されることが知られている。更に、この流れの中の汚染物質のために、このベンゼン流の第三者への販売は、一般にベンゼンの通常の市場価値よりも劣る。

[0007]芳香族転化プロセスの上流の芳香族炭化水素流から１以上のタイプの窒素化合物及び／又は他の汚染物質を除去するための、クレイ、ゼオライト、又は樹脂吸着剤を有する種々の保護床が当該技術において公知である。例としては、ＵＳ−７，２０５，４４８；ＵＳ−７，７４４，８２８；ＵＳ−６，２９７，４１７；ＵＳ−５，２２０，０９９；ＷＯ−００／３５８３６；ＷＯ−０１／０７３８３；ＵＳ−４，８４６，９６２；ＵＳ−６，０１９，８８７；及びＵＳ−６，１０７，５３５；が挙げられる。流れから窒素化合物を吸着するために、酸性モレキュラーシーブＨ−Ｙが用いられている。より詳しくは、スチレンモノマー製造区域からの再循環ベンゼン流を処理して、この流れをアルキル化区域への更なる供給流として用いることができるようにするための幾つかのアプローチが提案されている。また、エチルベンゼン製造区域への新しいベンゼン供給流を処理するための種々のアプローチも用いられている。

[0008]米国特許出願１３／３１４，７９６；１３／３１４，７４９；及び１３／３１４，８４２に記載されているような最近の試みは、オレフィン系化合物、特にブタジエン又はイソプレンのようなジエン類を、ベンゼン供給流又はスチレンプラントから排出されるベンゼン流から、窒素化合物除去保護床を通して流れを送る前に除去することに焦点を置いている。このようにして、保護床触媒を流れと接触させる前に、ジエン類の大きな割合を流れから除去して、ジエン類が保護床と接触すること、及び窒素吸着剤が被毒することを制限することができる。このことを考慮すると、これらの出願は、流れを窒素除去吸着剤と接触させる前に再循環流又は新しい供給流中に存在するジエン類、又は他のＣ_２〜Ｃ_２０オレフィンアルキル化剤、或いはポリアルキル芳香族炭化水素トランスアルキル化剤の少なくとも一部を除去して、これらの化合物によって窒素保護床の寿命が短くなることを制限するために、ベンゼン又は他の芳香族流を、クレイ、酸性モレキュラーシーブ、及び／又は活性炭などの吸着剤及び／又は触媒と接触させることを提案している。

[0009]スチレンモノマー製造区域からの再循環ベンゼン流はアルキル化区域に供給される新しいベンゼン供給流とは異なる汚染物質の成分及び濃度を有しているので、再循環ベンゼン流は新しいベンゼン流とは別々に処理して汚染物質を除去する。言い換えれば、再循環ベンゼン供給流は新しいベンゼン流よりも高いレベルの汚染物質の除去が必要であり、異なる汚染物質を除去する必要がある可能性があるので、再循環ベンゼン流は新しい供給流の処理区域とは別の再循環流処理区域を通して送って、これらの異なる濃度及びタイプの汚染物質を除去することができるようにする。

米国特許第４，８９１，４５８号明細書 米国特許第５，０３０，７８６号明細書 米国特許第４，１８５，０４０号明細書 米国特許第４，７７４，３７７号明細書 米国特許第６，７５６，０３０号明細書 米国特許第７，０９１，３９０号明細書 米国特許第７，２０５，４４８号明細書 米国特許第７，７４４，８２８号明細書 米国特許第６，２９７，４１７号明細書 米国特許第５，２２０，０９９号明細書 ＷＯ−００／３５８３６ 国際公開第０１／０７３８３ 米国特許第４，８４６，９６２号明細書 米国特許第６，０１９，８８７号明細書 米国特許第６，１０７，５３５号明細書 米国特許出願１３／３１４，７９６号明細書 米国特許出願１３／３１４，７４９号明細書 米国特許出願１３／３１４，８４２号明細書

[0010]原油価格が上昇することによって、石油化学プロセスにおいて再循環するために利用可能な流れを利用する新たな関心が生まれた。而して、上記で議論したような供給材料中における汚染物質の存在に関連する問題を回避しながら、芳香族転化プロセスにおいて用いるための有効で経済的な方法で供給材料及び再循環流を利用する方法を突き止めることが望ましい。

[0011]図１は、種々の態様による炭化水素供給流処理区域のフロー図である。 [0012]図２は、種々の態様による炭化水素供給流処理区域を含むアルキル化施設のフロー図である。 [0013]図３は、種々の態様によるスチレンモノマー施設のフロー図である。 [0014]図４は、実施例１にしたがって示すグラフであり、ｙ軸上に臭素指数、及びｘ軸に運転時間を示している。

[0015]例えばベンゼン供給流をアルキル化及び／又はトランスアルキル化してエチルベンゼンを形成すること、及びエチルベンゼン流を脱水素化してスチレンモノマー流を形成することのような炭化水素転化プロセスは周知である。本明細書において与える種々の形態は、２以上の炭化水素供給流を１つの炭化水素転化プロセスに合流させ、混合した炭化水素供給流を処理してそれから汚染物質を除去するための方法及び装置を提供する。２以上の炭化水素供給流は、それぞれ芳香族炭化水素化合物を含み、同じ芳香族炭化水素化合物を含んでいてよい。種々の形態による２以上の炭化水素供給流は、異なるタイプ及び／又は濃度の汚染物質などの異なる組成を有し、異なる供給源から与えることができる。例えば、１つの炭化水素流は新しい炭化水素供給流であってよく、他の炭化水素供給流は再循環した炭化水素供給流であってよい。種々の形態によれば、混合した炭化水素供給流から除去される汚染物質には、１種類以上の窒素化合物及び１種類以上の不飽和脂肪族化合物を含めることができる。本明細書に記載する種々の形態によれば、混合した炭化水素供給流から水を除去することもできる。処理した混合炭化水素供給流は、混合した炭化水素供給流と比べて減少した窒素化合物及び不飽和脂肪族炭化水素の含量を有する。

[0016]一形態によれば、２以上の炭化水素供給流の芳香族炭化水素化合物は、ベンゼン、トルエン、及びナフタレン、並びにこれらの置換誘導体からなる群から選択することができ、ベンゼン及びその誘導体が好ましい芳香族化合物である。一形態によれば、２以上の供給流が同じ芳香族炭化水素化合物を含む可能性があるが、芳香族炭化水素化合物の濃度は異なる可能性がある。２以上の供給流中に芳香族炭化水素化合物などの他の炭化水素化合物が存在する可能性もある。芳香族化合物は、１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基、ヒドロキシル基、及びアルコキシ基（そのアルキル基も１乃至２０個以下の炭素原子を含む）からなる群から選択される１以上の置換基を有していてよい。置換基がアルキル又はアルコキシ基である場合には、アルキル鎖上においてフェニル基で置換されていてもよい。

[0017]非置換及び単置換ベンゼン類、トルエン類、及びナフタレン類が最もしばしば用いられるが、多置換芳香族化合物を用いることもできる。好適なアルキル化可能な芳香族化合物の例としては、上記で言及したものに加えて、アントラセン、フェナントレン、ビフェニル、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、オクチルベンゼン等；フェノール、クレゾール、アニソール、エトキシ−、プロポキシ−、ブトキシ−、ペントキシ−、ヘキソキシベンゼンなど；を挙げることができる。ベンゼン、トルエン、キシレン、及び／又は他の供給芳香族化合物の供給源としては、ナフサ改質ユニットからの生成物流、芳香族抽出ユニット、スチレンモノマー製造ユニットからの再循環流、並びにパラキシレン及び他の芳香族化合物を製造するための石油化学複合施設が挙げられる。しかしながら、炭化水素供給流は少なくとも１種類の芳香族炭化水素化合物を含む。一例によれば、炭化水素供給流中の芳香族化合物の濃度は、炭化水素供給材料の５重量％〜９９．９重量％の範囲である。他の例によれば、炭化水素供給流は５０重量％〜９９．９重量％の間の芳香族化合物を含み、９０重量％〜９９．９重量％の間の芳香族化合物を含んでいてよい。

[0018]一形態によれば、２以上の芳香族炭化水素供給流を混合して、混合した芳香族供給流を処理区域に送る。一形態によれば、混合する１つの芳香族供給流は、混合する他の芳香族供給流と異なる組成を有する。例えば、１つの芳香族供給流は、例えば当該技術において公知なように、ナフサを改質して芳香族化合物を形成し、芳香族化合物を抽出及び分離して新しい芳香族供給流を形成するような上流のプロセスから供給される新しい芳香族供給流を含んでいてよい。新しい芳香族供給流はまた他の供給源から供給することもできる。他の芳香族供給流は、例えば下流のプロセスからの再循環流などの他の供給源から供給することができる。例えば、ベンゼン再循環流は、下流か又は別のスチレンモノマー製造区域からの副生成物として供給することができる。種々の形態によれば、２以上の供給流は異なる供給源から供給されるので、これらは異なる組成を有する。以下の記載においては、説明を容易にするために、１つの芳香族供給流が新しい芳香族供給流であり、他の芳香族供給流が再循環芳香族供給流である例を示すが、１つの供給流が１つの供給源から供給され、他の供給流が他の供給源から供給される他の構成が本発明において意図されることを理解すべきである。

[0019]一形態によれば、新しい芳香族供給流は窒素化合物を含み、有機窒素化合物を含む可能性がある。有機窒素化合物としては、通常は、インドール類、ピリジン類、キノリン類、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、Ｎ−ホルミル−モルホリン（ＮＦＭ）などのモルホリン類、及びＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）のような塩基性窒素化合物が挙げられる。有機窒素化合物としてはまた、アセトニトリル、プロピオニトリル、及びアクリロニトリルのような弱塩基性ニトリル類を挙げることもできる。新しい芳香族供給流中の窒素化合物としては、ニトリル類のような弱塩基性窒素化合物を挙げることができる。或いは又は更には、新しい芳香族供給流は、インドール類、ピリジン類、キノリン類、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、Ｎ−ホルミル−モルホリン（ＮＦＮ）などのモルホリン類、及びＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）のような塩基性窒素化合物を含む可能性がある。新しい芳香族供給流は、弱塩基性有機窒素化合物、及びより強い塩基性の有機窒素化合物の両方を含む可能性がある。新しい芳香族供給流はまた、例えばジオレフィンのようなオレフィン系化合物のような不飽和脂肪族化合物も含む可能性がある。新しい芳香族供給流は更に水を含む可能性がある。

[0020]一形態によれば、不飽和脂肪族化合物としては、不飽和環式炭化水素、並びに１以上の二重結合を有する直鎖及び分岐鎖のオレフィン系炭化水素（オレフィン）を挙げることができる。而して、本明細書において用いる「オレフィン」及び「オレフィン系炭化水素」という用語はジオレフィン化合物を包含する。一例においては、不飽和脂肪族化合物はオレフィン化合物であり、不飽和脂肪族化合物はジオレフィン化合物であってよい。他の例においては、不飽和脂肪族化合物は、分子あたり４個、５個、又は６個の炭素原子を有する１種類以上のジオレフィン化合物であり、即ち不飽和脂肪族化合物は、Ｃ_４〜Ｃ_６の非環式及び環式ジオレフィン、及びこれらの混合物からなるジオレフィンの群から選択することができる。更に他の例においては、ジオレフィン化合物は、ブタジエン類、ペンタジエン類、メチルブタジエン類、ヘキサジエン類、メチルペンタジエン類、ジメチルブタジエン類、アセチレン類、シクロペンタジエン、アルキルシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、及びこれらの混合物からなる群から選択される。

[0021]一例においては、新しい芳香族供給材料中のジオレフィン化合物の濃度は、新しい芳香族供給材料の１０重量ｐｐｂ〜１００重量ｐｐｍの範囲であり；ジオレフィン化合物の濃度は、新しい芳香族供給材料の１００重量ｐｐｂ〜１０００重量ｐｐｍの範囲である可能性がある。新しい芳香族供給流は、モノオレフィンのような他のオレフィンを含む可能性がある。通常は、新しい芳香族供給流中の全てのオレフィンの総計濃度は、１重量％のオレフィン以下である。

[0022]一形態によれば、新しい芳香族供給流は１０重量ｐｐｂ〜１００重量ｐｐｍの範囲の塩基性窒素化合物含量を有する。他の例においては、新しい芳香族供給材料中の塩基性窒素化合物の濃度は、新しい芳香族供給材料の１００重量ｐｐｂ〜１０重量ｐｐｍの範囲である。他の例においては、新しい芳香族供給材料中の弱塩基性窒素化合物の濃度は、新しい芳香族供給材料の１０重量ｐｐｂ〜１重量ｐｐｍの範囲、他の例においては１００重量ｐｐｂ〜１重量ｐｐｍの間である可能性がある。更に他の例においては、新しい芳香族供給材料中の全ての有機窒素化合物の総計濃度は１０重量ｐｐｂ〜１００重量ｐｐｍの範囲である。

[0023]一形態によれば、新しい芳香族供給流は水を含む。一例においては、新しい芳香族供給流中の水の濃度は、新しい芳香族供給流の１〜５，０００重量ｐｐｍの範囲である。他の例によれば、新しい芳香族供給流中の水の濃度は１〜１，０００重量ｐｐｍの範囲である。新しい芳香族供給流はまた、例えばアルコール及びケトンのような新しい芳香族供給流から水成分と共に除去することができる酸素化物を水に加えて含む可能性もある。

[0024]一例においては、新しい供給流は、ベンゼンを含む芳香族化合物、有機窒素化合物を含む窒素化合物、及びオレフィン化合物を含む不飽和脂肪族化合物を含む。他の例においては、新しい供給流は、ベンゼンを含む芳香族化合物、塩基性有機窒素化合物を含む窒素化合物、及び分子あたり４〜６個の炭素原子を有するオレフィン化合物を含む不飽和脂肪族化合物を含む。他の例においては、新しい供給流は、ベンゼンを含む芳香族化合物、塩基性有機窒素化合物を含む窒素化合物、及びジオレフィン化合物を含む不飽和脂肪族化合物を含む。

[0025]一形態によれば、再循環芳香族供給流は窒素化合物も含む。再循環芳香族供給流中の窒素化合物としては、ニトリル類などの上記で議論した有機窒素化合物のような弱塩基性窒素化合物を挙げることができる。再循環芳香族供給流の窒素化合物は、新しい芳香族供給流中の窒素化合物と同じである可能性があり、又は異なる可能性がある。更に又は或いは、再循環芳香族供給流の窒素化合物は、新しい芳香族供給流中の窒素化合物と異なる濃度で存在する可能性がある。例えば、１つの芳香族供給流がニトリル類又は他の弱塩基性窒素成分を含む場合には、再循環芳香族供給流はより高い濃度のニトリル又は他の弱塩基性窒素成分を含む可能性がある。同様に、１つの芳香族供給流が塩基性有機窒素化合物を含む場合には、再循環芳香族供給流は弱塩基性有機窒素化合物を含む可能性がある。再循環芳香族供給流はまた、例えば１つの芳香族供給流に関して上記に記載したもののような不飽和脂肪族化合物も含む可能性がある。再循環芳香族供給流中の不飽和脂肪族化合物は、新しい芳香族供給流と同じか又は異なる不飽和脂肪族化合物を含む可能性がある。また、再循環芳香族供給流中の不飽和脂肪族化合物の濃度も、新しい芳香族供給流中における濃度と異なる可能性がある。再循環芳香族供給流は、１つの芳香族供給流中におけるものと同じか又は異なる濃度の水を更に含む可能性がある。

[0026]一形態によれば、再循環芳香族供給流中の窒素化合物は、上流のプロセス又は下流のプロセス（この場合にはプロセス流は上流に再循環して戻される）において抑制剤又は遅延剤を加えることに起因する。説明を容易にするために、抑制剤及び遅延剤は、ここから先においては「抑制剤」と総称する。特定のプロセス中に流れに種々の窒素化合物を含む抑制剤を加えることは、流れの中の成分の重合を抑制し、及び／又は処理ユニット内の装置の腐食を減少させることが分かっている。例えば、下記において再び更に言及する図３に示すように、例えば分離区域２５５内においてスチレン流中の他の成分からスチレン生成物を分離する間にスチレン流内でスチレンモノマーが重合することを抑止するために、エチルベンゼン−スチレン複合施設のスチレンモノマー製造区域２０５に抑制剤を加えることができる。抑制剤はまた、これらのプロセスを実施するのに用いる容器内における腐食を減少させるように機能させることもできる。この例においては、ベンゼン流をスチレンモノマー製造区域２０５から再循環して、ベンゼンを含む炭化水素供給流の少なくとも一部を与える場合には、再循環ベンゼン流は抑制剤の添加の上流からの残留窒素化合物を含む可能性がある。炭化水素供給流の窒素化合物は、抑制剤窒素化合物と同じか、又は例えば抑制剤窒素化合物の反応又は転化のために抑制剤窒素化合物と異なる形態で存在する可能性がある。

[0027]商業的に使用されている特許抑制剤の化学組成は広くは知られていないが、かかる抑制剤の幾つかの通常の特性は一般的に理解されている。ＵＳ−７，２７６，６３６（参照として本明細書中に包含する）は、３欄４１行〜４欄６５行において、抑制剤の使用の記載、抑制剤の一般的な特徴、及び商業プロセスにおいて用いることができる抑制剤の例を与える。これらの抑制剤及び他のものによって、炭化水素供給流中に存在する窒素化合物が導入される可能性がある。抑制剤中において見ることができる窒素化合物の幾つかの非限定的な具体例としては、ジニトロフェノール類、２−ｓｅｃ−ブチル−４，６−ジニトロフェノール、ジアルキルヒドロキシルアミン類、及びニトロキシド類、並びにＵＳ−７，２７６，６３６において記載されているものが挙げられる。

[0028]一例においては、再循環芳香族供給流中のジオレフィン化合物の濃度は再循環芳香族供給流の３０重量ｐｐｂ〜３０００重量ｐｐｍの範囲であり；ジオレフィン化合物の濃度は再循環芳香族供給流の５０重量ｐｐｂ〜２０００重量ｐｐｍの範囲である可能性がある。再循環芳香族供給流の流れは、モノオレフィンのような他のオレフィンを含む可能性がある。通常は、再循環芳香族供給流中の全てのオレフィンの総計濃度は１．０重量％のオレフィン以下である。

[0029]一例においては、再循環芳香族供給流の流れは、１重量ｐｐｍ〜１０重量ｐｐｍの範囲の窒素成分含量を有する。他の例においては、再循環芳香族供給流中の有機窒素化合物の濃度は、再循環芳香族供給流の３０重量ｐｐｂ（重量基準で１０億分の１）〜１モル％の範囲であり；有機窒素化合物の濃度は、再循環芳香族供給流の３０重量ｐｐｂ〜１００重量ｐｐｍ（重量基準で１００万分の１）の範囲である可能性がある。更に他の例においては、再循環芳香族供給流中のニトリル類のような弱塩基性有機窒素化合物の濃度は、再循環芳香族供給流の１００重量ｐｐｂ〜１００重量ｐｐｍの範囲である。

[0030]一形態によれば、再循環芳香族供給流は水を含む。一例においては、再循環芳香族供給流中の水の濃度は１０〜５，０００重量ｐｐｍの範囲である。他の例によれば、再循環芳香族供給流中の水の濃度は１０〜１，０００重量ｐｐｍの範囲である。再循環芳香族供給流はまた、例えばアルコール及びケトンのような再循環芳香族供給流から水成分と共に除去することができる酸素化物も水に加えて含む可能性がある。

[0031]一例においては、再循環供給流は、ベンゼンを含む芳香族化合物、有機窒素化合物を含む窒素化合物、及びオレフィン化合物を含む不飽和脂肪族化合物を含む。他の例においては、再循環供給流は、ベンゼンを含む芳香族化合物、塩基性有機窒素化合物を含む窒素化合物、及び分子あたり４〜６個の炭素原子を有するオレフィン化合物を含む不飽和脂肪族化合物を含む。他の例においては、再循環供給流は、ベンゼンを含む芳香族化合物、塩基性有機窒素化合物を含む窒素化合物、及びジオレフィン化合物を含む不飽和脂肪族化合物を含む。

[0032]一形態によれば、新しい芳香族供給流の体積流量を、再循環芳香族供給流の体積流量よりも大きくして、混合芳香族供給流がより大きい体積の新しい芳香族供給流を含むようにする。一例においては、新しい芳香族供給流の体積流量は、再循環芳香族供給流の体積流量の１０倍〜１００倍の間である。他の例においては、新しい芳香族供給流の体積流量は、再循環芳香族供給流の体積流量の３０倍〜１００倍の間である。この点に関し、混合芳香族供給流は、９０％〜９９％の間の新しい芳香族供給流、及び１％〜１０％の間の再循環芳香族供給流を含む。

[0033]一形態によれば、新しい芳香族供給流及び再循環芳香族供給流を混合して混合供給流を形成する。混合芳香族供給流は次に処理区域に送って、混合炭化水素供給流から汚染物質を除去する。驚くべきことに、混合芳香族供給流を形成した新しい芳香族供給流及び再循環芳香族供給流が異なる組成を有していても、処理区域内において汚染物質を除去するために用いる材料を迅速に失活させることなく混合芳香族供給流から許容できるレベルの窒素化合物及び不飽和脂肪族化合物の汚染物質を除去するために、通常の処理区域が有効であることが見出された。本明細書においては１つの芳香族供給流を他の芳香族供給流と混合することに関して炭化水素転化プロセス及び装置を記載しているが、これは２つより多い供給流を用いるシステム及び２つより多い炭化水素供給流が存在するシステムにおいても実施することができ、更なる炭化水素供給流を第１及び第２の炭化水素供給流と混合することができることを認識すべきである。

[0034]図１を参照すると、混合芳香族供給流を処理するための装置２及びプロセスが与えられている。装置２は、供給流から１種類以上の化合物を除去するための複合処理区域４を含む。処理区域は、混合芳香族供給流を処理するための１以上の容器５を含む。一形態によれば、１つの芳香族供給流、例えば新しい芳香族供給流を、ライン又は導管１０を通して複合処理区域に供給する。他の芳香族供給流、例えば再循環芳香族供給流は、ライン又は導管１５を通して複合処理区域４に供給する。新しい芳香族供給流及び再循環芳香族供給流は、新しい供給材料のライン１０と再循環供給材料のライン１５との間の接合部を通して、処理区域に導入する前に混合する。一例においては、接合部は、図１に示すように、処理区域４の上流又はその中のライン１０とライン１５の間に与えられている、新しい芳香族供給流及び再循環芳香族供給流を混合するための継手１７を含む。他の例においては、接合部は処理区域４内の容器５を含み、新しい芳香族供給流及び再循環芳香族供給流は容器５内で混合される。

[0035]一形態によれば、処理区域は、混合芳香族供給流から１種類以上の不飽和脂肪族化合物を除去するための不飽和脂肪族除去区域２０を含む。不飽和脂肪族化合物除去区域２０は、ライン２５によって接合部１６と流体連絡しており、不飽和脂肪族化合物除去区域入口３０、及び不飽和脂肪族化合物除去区域出口３５を含む。不飽和脂肪族化合物除去区域２０は、供給流から少なくとも１種類の不飽和脂肪族化合物を除去して、不飽和脂肪族除去区域２０に導入される混合芳香族供給流よりも低い１種類以上の不飽和脂肪族化合物の濃度を有する不飽和脂肪族化合物が減少した供給流を与える。一形態によれば、不飽和脂肪族化合物除去区域は、供給流中の１以上の他の成分から不飽和脂肪族化合物を除去するために、供給流中の１以上の他の成分よりも混合芳香族供給流中の不飽和脂肪族化合物を優先的に吸着するか又は転化させる不飽和脂肪族化合物選択性材料を含む。不飽和脂肪族化合物除去区域２０はまた、下記において更に記載するように、混合芳香族供給流から１種類以上の有機窒素化合物の一部を除去することもできる。不飽和脂肪族化合物除去選択性材料は、新しい芳香族供給流から存在する可能性がある塩基性有機窒素化合物を混合芳香族供給流から除去する点で特に有効である可能性がある。有益には、不飽和脂肪族除去区域２０は、供給流から１種類以上の不飽和脂肪族化合物を除去し、また供給流から１種類以上の窒素化合物の一部を除去することもできる。これによって、下流の窒素除去吸着剤に起こる失活を有利に減少させることができる。

[0036]一形態によれば、供給流処理区域４はまた、窒素除去区域入口４５及び窒素除去区域出口５０を有する窒素除去区域４０も含む。不飽和脂肪族化合物が減少した供給流は、不飽和脂肪族化合物除去区域２０と窒素除去区域４０の間の流体連絡を与えるライン５５を通して窒素除去区域４０に供給する。窒素除去区域４０は、供給流から１種類以上の窒素化合物を除去して、入口４５を通して窒素除去区域４０に導入される水が減少した供給流よりも低い窒素濃度を有する窒素芳香族化合物が減少した供給流を与える。一形態によれば、窒素除去区域４０は、供給流と接触させて、供給流から窒素化合物を除去するために供給流中の１以上の他の成分よりも窒素を優先的に吸着する窒素選択性吸着剤を含む。窒素が減少した供給流は、出口５０を通して窒素除去区域４０から排出される。

[0037]他の形態によれば、処理区域４に、混合芳香族供給流から低分子量の化合物を分離するための軽質留分分離装置５５、例えば分別カラムを含ませることができる。例えば、芳香族化合物がベンゼンを含む場合には、分離装置５５は、当業者に理解されるように、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテン類、及びブタジエン、並びに他の低分子量化合物からなる群から選択される１種類以上の化合物などの少なくとも１種類の低分子量化合物を分離することができる。軽質留分分離装置５５は、不飽和脂肪族化合物除去区域２０及び窒素除去区域４０の一方又は両方の上流に配置することができる。図１に示すように、軽質留分分離装置５５は、混合芳香族供給流を不飽和脂肪族化合物除去区域に送る前に低分子量化合物を除去するために、接合部１６と不飽和脂肪族化合物除去区域２０の間に配置することができ、接合部１６及び不飽和脂肪族化合物除去区域２０の両方と流体連絡させることができる。

[0038]一形態によれば、１以上の熱交換器６０を処理区域４内に含ませて、混合芳香族供給流を接触温度に加熱するように構成することができる。熱交換器６０は、不飽和脂肪族化合物除去区域２０の上流に配置して、供給流を不飽和脂肪族化合物除去区域２０に導入する前に混合供給流を接触温度に加熱することができる。或いは又は更には、熱交換器は、混合供給流を窒素除去区域４０に導入する前に混合供給流を接触温度に加熱するために、不飽和脂肪族化合物除去区域２０と窒素除去区域４０の間に配置することができる。

[0039]他の形態によれば、芳香族化合物分離装置６５、例えば分別カラムを与えて、濃縮された芳香族炭化水素供給流を与えることができる。芳香族化合物分離装置６５は、分離装置６５に導入される流れから水の一部を除去するために与えることができる。分離装置６５はまた、流れから他の成分を除去することもできる。図１及び２は、説明を容易にするために１つの別の芳香族分離装置６５を示しているが、より大きなシステム内において芳香族分離装置に１以上の他の分離装置を含ませることができることを理解すべきである。例えば、図２に示すエチルベンゼン製造施設において、芳香族化合物分離装置にベンゼン分別カラム１５５を含ませることができる。この点に関し、水及び／又は他の成分を除去して濃縮された芳香族供給流を形成するために、窒素除去区域４０から排出される流れを、ベンゼン分別カラム１５５又は炭化水素転化プロセス中の他の分離装置に送ることができる。濃縮された芳香族供給流は、次に例えばライン１６０又は他のラインを通してアルキル化又はトランスアルキル化区域に送ることができる。同様に、水を除去するために水除去区域を与えることができ、これには流れから水を除去するための水除去材料を含ませることができる。例えば、窒素が減少した芳香族供給流に接触させて、流れから水の少なくとも一部を除去するための水選択性吸着剤を、水除去区域内に与えることができる。

[0040]上記に記載したより多くの特定の態様を参照すると、不飽和脂肪族化合物除去区域２０は不飽和脂肪族化合物除去材料を含む。不飽和脂肪族化合物除去材料には、混合芳香族供給流と接触させて、芳香族化合物を含む供給流中の１以上の他の成分よりも１種類以上の不飽和脂肪族化合物を優先的に混合芳香族供給流から吸着するための吸着剤を含ませることができる。不飽和脂肪族化合物除去材料にはまた、不飽和脂肪族化合物を除去するために混合芳香族供給流中の１種類以上の不飽和脂肪族化合物を他の化合物に転化させる反応を触媒する触媒を含ませることもできる。不飽和脂肪族化合物除去材料にはまた、混合芳香族供給流と接触させて、流れから１種類以上の不飽和脂肪族化合物を除去するように構成されている１種類以上の他の材料を含ませることもできる。

[0041]一例においては、不飽和脂肪族化合物除去材料はクレイを含む。好適なクレイとしては、例えば、バイデライト、ヘクトライト、ラポナイト、モンモリロナイト、ノントナイト、サポナイト、ベントナイト、及びこれらの混合物が挙げられる。好適な商業的に入手できるクレイ吸着剤の例としては、BASFから入手できるＦシリーズの吸着剤、及びSud-Chemieから入手できるCO630G及びCO616GSのようなTONSIL吸着剤が挙げられる。一態様においては、クレイ吸着剤は、酸活性化ベントナイトおよび又はモンモリロナイトクレイである。他の例においては、不飽和脂肪族化合物除去材料は活性炭を含む。活性炭は当該技術において周知であり、石油コークス、石炭、木材、及びココナツ殻のような植物殻などの種々の供給源から、炭化及び／又は活性化プロセス工程を用いて誘導することができる。活性化は、例えばＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、及びこれらの混合物の雰囲気下における熱処理、化学処理工程、及びこれらの組み合わせによって行うことができる。好適な活性炭は商業的に入手することができ、例えばCalgonから入手することができる。

[0042]更に他の例においては、不飽和脂肪族除去材料には、炭化水素供給流から不飽和脂肪族化合物を吸着させるか又は他の形態で除去する酸性モレキュラーシーブが含まれる。好適な酸性モレキュラーシーブとしては、ＵＳ−４，４４０，８７１；ＵＳ−４，３１０，４４０；及びＵＳ−４，５６７，０２９；（これらは参照として本明細書中に包含する）において開示されている種々の形態のシリコアルミノホスフェート及びアルミノホスフェート；並びにゼオライトモレキュラーシーブが挙げられる。本明細書において用いる「モレキュラーシーブ」という用語は、高結晶質であり、結晶学的に決定された微多孔性又はチャネルを有し、γ−アルミナのような材料とは異なる吸着性デシカントの１つのクラスとして定義される。このクラスの結晶質吸着剤に含まれる好ましいタイプのモレキュラーシーブは、ゼオライトとして通常知られているアルミノシリケート材料である。「ゼオライト」という用語は、一般に、その多くが結晶質の構造である天然及び合成の水和金属アルミノシリケートの一群を指す。焼成形態のゼオライトモレキュラーシーブは、一般式：
Ｍｅ_２／ｎＯ：Ａｌ_２Ｏ_３：ｘＳｉＯ_２：ｙＨ_２Ｏ
（式中、Ｍｅはカチオンであり、ｘは２〜無限大の値を有し、ｎはカチオンの価数であり、ｙは２〜１０の値を有する）
によって表すことができる。用いることができる代表的な周知のゼオライトとしては、ゼオライトＤとも呼ばれるチャバザイト、クリノプチロライト、エリオナイト、フォージャサイト、ゼオライトベータ（ＢＥＡ）、ゼオライトオメガ、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、ＭＦＩゼオライト、ゼオライトＭＣＭ−２２（ＭＷＷ）、フェリエライト、モルデナイト、ゼオライトＡ、ゼオライトＰ、及びＵＺＭ−８タイプのゼオライト（これらは下記において示す）が挙げられる。上記に規定のゼオライトの幾つかの詳細な説明は、D.W. Breck, ZEOLITE MOLECULAR SIEVES, John Wiley and Sons, New York, 1974において見ることができる。

[0043]種々の合成材料と天然材料との間には、化学組成、結晶構造、及びＸ線粉末回折パターンのような物理特性において大きな相違が存在する。モレキュラーシーブは微細結晶の凝集体として存在するか、或いは微粉末として合成され、好ましくは大規模吸着用途のために錠剤化又はペレット化される。モレキュラーシーブの収着特性が選択性及び能力の両方に関して実質的に変化しないままであるので非常に満足できるペレット化方法は公知である。一態様においては、吸着剤としては、アルミナ又はシリカバインダーを有するゼオライトＹ及び／又はゼオライトＸ、及び／又はアルミナ又はシリカバインダーを有するベータゼオライトが挙げられる。一態様においては、酸性モレキュラーシーブはゼオライトＹである。

[0044]一態様においては、モレキュラーシーブは、通常は耐熱性無機酸化物バインダーと組み合わせて用いる。バインダーとしてはアルミナ又はシリカを挙げることができ、前者が好ましく、γ−アルミナ、η−アルミナ、及びこれらの混合物が特に好ましい。モレキュラーシーブは吸着剤の５〜９９重量％の範囲で存在させることができ、耐熱性無機酸化物は１〜９５重量％の範囲で存在させることができる。一態様においては、モレキュラーシーブは、吸着剤の少なくとも５０重量％の量、より好ましくは吸着剤の少なくとも７０重量％の量で存在させる。

[0045]この例によるモレキュラーシーブは酸性である。酸性レベルに関する基準としてケイ素／アルミニウムの比を用いる場合、ケイ素／アルミニウムの比は、一態様においては１００以下、更なる態様においては２５以下でなければならない。モレキュラーシーブ上のカチオンは望ましくない。したがって、ゼオライトＹ及びベータゼオライトの場合にはナトリウムのようなアルカリ金属を除去してより多くの酸部位を曝露し、それによって吸着能力を増加させるために酸洗浄を行うことが望ましい。骨格からバインダー中にアルミニウムが移動することも、酸性度を減少させるので回避しなければならない。アルカリ土類及び希土類元素のような多少のレベルのカチオンをゼオライトＸ又はＹ中に導入することによって、骨格アルミニウムの熱安定性及び水熱安定性が向上して、骨格から移動する骨格アルミニウムの量が最小になり、変動する酸性強度の部位を与えることができる。カチオンの導入レベルは、より高いカチオン導入レベルにおいて生じる可能性がある吸着性能の抑制を起こすことなく、全体的な酸性度及び／又は水熱安定性を向上させるようにバランスを取らなければならない。本発明のモレキュラーシーブ吸着剤は、アルキル化又はトランスアルキル化ユニットのような下流の反応器内のアルキル化触媒と同じ組成を有していてよい。しかしながら、アルキル化触媒がモレキュラーシーブ吸着剤よりも高価である場合には、アルキル化触媒とモレキュラーシーブの組成は好ましくは異なる。

[0046]処理する混合芳香族供給流は、１種類以上の不飽和脂肪族化合物を除去し、不飽和脂肪族化合物が減少した芳香族供給流を生成させる接触条件において、不飽和脂肪族化合物除去材料と接触させる。不飽和脂肪族化合物は、不飽和脂肪族化合物除去材料による吸着、反応、及び反応性吸着のような種々のメカニズムによって炭化水素流から除去することができる。不飽和脂肪族化合物が減少した流れは、混合芳香族供給流の不飽和脂肪族化合物含量と比べてより低い不飽和脂肪族化合物含量を有する。

[0047]一形態によれば、不飽和脂肪族化合物除去材料はまた、有機窒素化合物の少なくとも一部も供給流から除去する。不飽和脂肪族化合物除去材料は、再循環芳香族供給流から存在する弱塩基性有機窒素化合物の少なくとも一部を除去することができる。不飽和脂肪族化合物除去材料は、新しい芳香族供給流から存在する塩基性有機窒素化合物の一部を除去するのに特に有効である可能性がある。理論に縛られることは意図しないが、不飽和脂肪族化合物の少なくとも一部を芳香族供給流から除去することによって、下流の窒素除去吸着剤がこれらの成分によって汚染されず、窒素除去吸着剤の有用寿命が増加すると考えられる。同様に、窒素除去吸着剤と接触させる前に芳香族供給流から塩基性有機窒素化合物の少なくとも一部を除去することによって、窒素除去吸着剤がこれらの化合物によって汚染されなくなり、窒素除去吸着剤の寿命が増加すると考えられる。次に、下流の窒素除去吸着剤と接触させることによって、混合芳香族供給流中に残留する窒素化合物を除去することができる。

[0048]接触条件としては、少なくとも２５℃の温度、及び重量基準で炭化水素供給流に対して少なくとも５０ｐｐｍの量の水を存在させることが挙げられる。水は、接触条件における炭化水素供給流の飽和点に等しいか又はこれを超える量で存在させることができる。一態様においては、水は、重量基準で炭化水素供給流に対して少なくとも２５０ｐｐｍの量で存在させる。他の態様においては、水は、重量基準で炭化水素供給流に対して３００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍの範囲の量で存在させる。接触中の水の量は任意の好適な方法で制御することができる。例えば、炭化水素供給材料の水含有量を監視し、乾燥するか、及び／又は水若しくは水生成化合物を供給流に加えることによって制御することができる。水又は水生成化合物は別の流れとして接触工程に導入することができ、水又は水生成化合物を加えて所望の含量を得ながら、供給流を合致する水レベルに乾燥することができる。一例においては、接触温度は２５℃〜３００℃の範囲であり、接触温度は４５℃〜２５０℃の範囲であってよい。他の例においては、接触温度は７５℃〜２２５℃の範囲であり、接触温度は１２５℃〜３００℃の範囲であってよい。

[0049]一例においては、水の量は、重量基準で炭化水素供給流に対して少なくとも５０ｐｐｍである。他の例においては、水の量は、重量基準で炭化水素供給流に対して少なくとも２５０ｐｐｍである。他の例においては、水の量は、接触条件における炭化水素供給流の飽和点に等しいか又はこれを超える。更なる例においては、水の量は、重量基準で炭化水素供給流に対して３００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍの範囲である。これらの例のそれぞれに関して、接触温度には、直前のパラグラフにおいて記載した範囲を含めることができる。場合によっては、接触条件に、３４．５ｋＰａ（ゲージ圧）〜４１３６．９ｋＰａ（ゲージ圧）の圧力を更に含ませることができる。一例においては、接触は液相又は部分的に液相の供給材料を用いて行う。気相接触を用いることもできる。

[0050]炭化水素混合物のオレフィン及びジオレフィンなどの不飽和脂肪族化合物の含量を評価するために、臭素指数が一般に用いられる。（「ジオレフィン」及び「ジエン」という用語は本発明においては互換的に用いられることを留意すべきである。）一例においては、不飽和脂肪族化合物除去区域５０によって、炭化水素供給流中のジオレフィンの濃度を減少させて、臭素指数が少なくとも５０％減少するようにする。臭素指数は、他の例においては少なくとも７０％、他の例においては少なくとも９０％、更に他の例においては少なくとも９５重量％減少させる。本発明において用いる炭化水素流又は混合物の臭素指数は、方法ＵＯＰ３０４を用いて求める。他に示していない限りにおいて、本発明において用いるＵＯＰ３０４のような分析法は、ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA,米国から入手できる。

[0051]窒素除去区域４０によって、処理した炭化水素流と比べてより低い窒素化合物の濃度を有する窒素が減少した芳香族供給流が生成し、これは出口５０からライン又は導管７０を通して排出することができる。上記で議論したように、芳香族炭化水素流から窒素化合物を除去するための種々の方法は当該技術において周知である。例えば、ＵＳ−７，２０５，４４８；ＵＳ−７，７４４，８２８；ＵＳ−６，２９７，４１７；（これらのそれぞれはその全部を参照として本明細書中に包含する）を参照。簡潔に言うと、窒素を除去するのに有効な少なくとも１種類の吸着剤を含む窒素除去区域４０に処理した炭化水素流を導入する。好適な吸着剤としては、クレイ、樹脂、及びゼオライトが挙げられる。通常は、クレイ及びゼオライト吸着剤は酸性である。窒素除去区域４０には、クレイ又は樹脂吸着剤をゼオライト吸着剤の上流に配置するように２つの吸着剤を含ませることができ、処理した炭化水素流をまずクレイ又は樹脂吸着剤と接触させて中間体流を生成し、これを次にゼオライト吸着剤と接触させる。温度及び存在させる水の量などの異なる運転条件が、窒素除去区域４０内の異なる吸着剤及び複数の吸着剤の使用に関して開示されている。

[0052]一形態によれば、混合芳香族供給流を、窒素除去条件において酸性モレキュラーシーブを含む吸着剤と接触させて、減少した窒素含量を有するアルキル化基質流を生成させる。一例においては、モレキュラーシーブはゼオライトである。用いることができる周知のゼオライトとしては、ゼオライトＤとも呼ばれるチャバザイト、クリノプチロライト、エリオナイト、フォージャサイト、ゼオライトベータ（ＢＥＡ）、ゼオライトオメガ、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、ＭＦＩゼオライト、ゼオライトＭＣＭ−２２（ＭＷＷ）、フェリエライト、モルデナイト、ゼオライトＡ、ゼオライトＰ、及びＵＺＭ−８タイプのゼオライト（下記に示す）が挙げられる。一態様においては、窒素除去条件は、少なくとも１２０℃乃至３００℃の範囲の温度、及び重量基準で処理した炭化水素流に対して２０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの範囲の量で水を存在させることを含む。

[0053]一形態によれば、処理区域４は、不飽和脂肪族化合物除去区域２０及び窒素除去区域４０の両方を含む。一形態によれば、不飽和脂肪族化合物除去区域２０及び窒素除去区域４０は直列に与えて、混合芳香族供給流を不飽和脂肪族化合物除去区域２０及び窒素除去区域４０に順次通過させることによって混合芳香族供給流を処理するようにする。

[0054]不飽和脂肪族化合物除去区域５０には、図１に示す不飽和脂肪族化合物選択性材料を保持するための不飽和脂肪族化合物除去容器７５を含ませて、炭化水素供給流を、入口３０を通して不飽和脂肪族化合物除去容器７５に導入して不飽和脂肪族化合物選択性材料と接触させ、出口３５を通して排出するようにすることができる。入口３０及び出口３５は、容器５２への入口及びそれからの出口であってよい。不飽和脂肪族化合物除去区域２０はまた、窒素除去区域４０と単一の容器中に組み合わせることもできる。単一の容器内の内部構造又は装置によって異なる区域を分離することができる。この点に関し、入口及び／又は出口３０及び３５は、脂肪族化合物除去区域２０及び１以上の他の区域を含むより大きい容器の特定の領域へ又はそれからの入口及び／又は出口であってよい。

[0055]窒素除去区域４０には、図１に示す窒素選択性吸着剤を保持するための窒素除去容器８０を含ませて、炭化水素供給流を、入口４５を通して窒素除去容器８０に導入して窒素選択性吸着剤と接触させ、出口５０を通して排出するようにすることができる。このアプローチにおいては、入口４５及び出口５０は容器８０への入口及び出口であってよい。窒素除去区域４０はまた、不飽和脂肪族化合物除去区域２０と単一の容器中に組み合わせることもできる。単一の容器内の内部構造又は装置によって異なる区域を分離することができる。この点に関し、入口及び／又は出口は、窒素除去区域４０及び１以上の他の区域を含むより大きい容器の特定の領域へ又はそれからの入口及び／又は出口であってよい。

[0056]一例においては、例えば窒素化学ルミネセンス法：ＡＳＴＭ−Ｄ４６２９によって測定して窒素の少なくとも５０％を、炭化水素供給流から除去することができる。他の例においては、窒素の７０％〜９９．９９％の間、他の例においては９０％〜９９．９９％の間が、窒素選択性モレキュラーシーブと接触させた際に炭化水素供給流から除去される。一形態によれば、窒素除去区域３０への炭化水素供給流は、０．０３〜１０ｐｐｍの間の窒素を含む。

[0057]図２を参照すると、一形態によれば、アルキル化区域１１０への混合ベンゼン供給流を処理するための炭化水素流処理区域４が与えられる。種々の形態によれば、新しいベンゼン供給流はライン１０２に沿って供給され、再循環ベンゼン流はライン１０３に沿って供給される。新しいベンゼン供給流はベンゼンを含み、上記で言及したように水、窒素化合物、不飽和脂肪族化合物を含む可能性がある。再循環ベンゼン供給流はベンゼンを含み、同じか又は異なる窒素化合物、同じか又は異なる不飽和脂肪族化合物を含む可能性があり、水を含む可能性もある。これらの成分の濃度も異なる可能性がある。新しいベンゼン供給流及び再循環ベンゼン供給流は、ライン１０２と１０３の間の接合部１６を通して混合する。上記で議論したように、接合部１６は継ぎ手であってよく、或いはそこで流れを混合する容器であってよい。混合ベンゼン供給流は、次に処理区域４内で処理する。図１に関して上記に記載したようにベンゼンを含む供給流を炭化水素流処理区域４内で処理して窒素化合物及び不飽和脂肪族化合物の少なくとも一部を除去した後、処理した供給流を導管又はライン１０５に沿ってアルキル化区域１１０に送る。他の形態によれば、上記で記載したように、処理した流れを分離装置、例えばベンゼン分別カラム１５５に送って、例えばライン１６０によってアルキル化区域に戻すことができる。一形態によれば、図２は、アルキル化区域１１０がアルキル化反応器１１５及びトランスアルキル化反応器１２０の両方を含む形態を示す。しかしながら、アルキル化区域１１０はアルキル化反応器１１５又はトランスアルキル化反応器１２０のいずれかを含ませなくてもよく、１つより多いアルキル化反応器１１５及び／又はトランスアルキル化反応器１２０を含ませることができる。図２は、処理した炭化水素供給流を他の供給流と混合してアルキル化反応器１１５中に送る形態を示す。しかしながら、処理した炭化水素供給流は、１以上の他の流れと混合してアルキル化反応器１１５又はトランスアルキル化反応器１２０中に送るか、或いはアルキル化反応器１１５又はトランスアルキル化反応器１２０中に直接送ることができることを理解すべきである。また、混合供給流を処理区域４に送る前に、１以上の他の流れを新しいベンゼン供給流及び／又は再循環ベンゼン供給流と混合することができることも理解すべきである。

[0058]一形態においては、処理した炭化水素流はライン１０５を通してアルキル化反応器１１５及びトランスアルキル化反応器１２０の一方又は両方に送る。他の供給流１２５をアルキル化区域１１０に導入して、処理した炭化水素供給流と混合するか、或いはアルキル化反応器１１５及び／又はトランスアルキル化反応器１２０の一方又は両方に別々に送ることができる。更に又は或いは、１以上の更なる流れをアルキル化区域１１０に送ることができる。アルキル化剤をアルキル化反応器１１５中に導入して、処理した炭化水素流及びアルキル化触媒と接触させてアルキル化ベンゼン生成物を生成させることができ、これはライン１３５を通して下流に送る。例えば、ライン１３０を通してエチレンをアルキル化反応器１１５に導入して、処理したベンゼン供給流の存在下でアルキル化触媒と接触させてエチルベンゼン流を生成させることができる。

[0059]酸性触媒によって触媒するオレフィン系アルキル化剤による芳香族アルキル化基質の選択的アルキル化において、オレフィンは２乃至少なくとも２０個以下の炭素原子を含んでいてよく、分岐又は線状オレフィンで、末端又は内部オレフィンのいずれかであってよい。而して、オレフィンの具体的な性質は特に重要ではない。低級オレフィンの中で、エチレン及びプロピレンが最も重要な代表例である。オレフィン供給流は、ライン１３０を通して導入することができ、例えばエチレン及び／又はプロピレンのアルキル化剤を含ませることができる。アルキル化剤はまた、トランスアルキル化反応器１２０内のポリアルキルベンゼンのアルキル構成物質によって与えることもできる。かかるアルキル化剤を与えることができるポリアルキルベンゼンの顕著な例は、ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼン、及びジイソプロピルベンゼンである。

[0060]広範囲の触媒をアルキル化区域１１０において用いることができる。本発明において用いるのに好ましい触媒はゼオライト触媒である。本発明の触媒は、通常は耐熱性無機酸化物バインダーと組み合わせて用いる。好ましいバインダーはアルミナ又はシリカである。好適なゼオライトとしは、ＵＳ−５，７２３，７１０に記載されているゼオライトベータ、ＺＳＭ−５、ＰＳＨ−３、ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６、タイプＹゼオライト、及びＵＺＭ−８が挙げられ、これにはＵＳ−６，７５６，０３０に記載されているアルミノシリケート及び置換アルミノシリケートゼオライト、並びにＵＳ−７，０９１，３９０に記載されているＵＺＭ−８ＨＳのような変性ＵＺＭ−８ゼオライトが含まれる。ＵＳ−６，７５６，０３０及びＵＳ−７，０９１，３９０のそれぞれは、その全部を参照として本明細書中に包含する。

[0061]接触芳香族アルキル化区域の基本的構成は当該技術において公知である。供給芳香族アルキル化基質及び供給オレフィンアルキル化剤を予備加熱し、概して１つ〜４つの直列の反応器に充填する。それぞれの反応器内における反応の正味の発熱を補償するために、
好適な冷却手段を反応器の間に与えることができる。好適な手段をそれぞれの反応器の上流又はそれぞれの反応器に与えて、更なる供給芳香族化合物、供給オレフィン、或いは他の流れ（例えば、反応器の流出流、又は１種類以上のポリアルキルベンゼンを含む流れ）をアルキル化区域内の任意の反応器に充填することができる。それぞれのアルキル化反応器１１５に１以上のアルキル化触媒床を含ませることができる。通常は、アルキル化区域内に直列の８つの反応器を存在させる。本発明は、ＵＳ−７，４２０，０９８（その全部を参照として本明細書中に包含する）に記載されているもののような二重区域芳香族アルキル化プロセスを包含する。

[0062]アルキル化反応を行う特定の条件は、芳香族化合物及び用いるオレフィンによって定まる。１つの条件は、反応を少なくとも部分液相条件下で行うことである。したがって、反応圧力は、オレフィンが少なくとも部分的に液相中に溶解した状態で保持されるように調節する。より高級のオレフィンに関しては、反応は自生圧において行うことができる。アルキル化条件としては、通常は、１３７９ｋＰａ（ゲージ圧）〜６９８５ｋＰａ（ゲージ圧）の間の範囲の圧力が挙げられる。Ｃ_２〜Ｃ_２０の範囲のオレフィンによる芳香族化合物のアルキル化は、６０℃〜４００℃の温度で行うことができる。連続プロセスにおいては、この空間速度は大きく変化させることができるが、通常はオレフィンに関して０．１〜８時^−１の重量毎時空間速度（ＷＨＳＶ）である。特に、エチレンによるベンゼンのアルキル化は１５０℃〜２５０℃の温度で、そしてプロピレンによるベンゼンのアルキル化は９０℃〜２００℃の温度で行うことができる。本プロセスにおいて用いるアルキル化可能な芳香族化合物／オレフィンの比は、所望のモノアルキル化の程度、並びに反応混合物の芳香族成分及びオレフィン成分の相対的なコストによって定まる。プロピレンによるベンゼンのアルキル化に関しては、ベンゼン／オレフィンのモル比は、０．１程度の低さ乃至１０程度の高さであってよい。エチレンによってベンゼンをアルキル化する場合には、ベンゼン／オレフィンの比は０．１〜１０の間であってよい。

[0063]アルキル化反応区域は、しばしば広範囲の二次副生成物を与える。例えば、エチレンによってベンゼンをアルキル化してエチルベンゼンを生成させる場合には、反応区域は、他のエチレン縮合生成物に加えてジ及びトリエチルベンゼンも生成させる可能性がある。本発明において意図する他の非限定的な代表的反応としては、プロピレンによってベンゼンをアルキル化してクメンを生成させることが挙げられる。このタイプの反応においては、反応区域は、更に多くの縮合生成物に加えてジ及びトリイソプロピルベンゼンを生成させる可能性がある。当該技術において周知なように、これらのポリアルキル化芳香族化合物は、トランスアルキル化区域内で更なる芳香族基質と接触させて更なるモノアルキル化生成物を生成させることができる。例えばＵＳ−７，６２２，６２２及びＵＳ−７，２６８，２６７（これらは参照として本明細書中に包含する）を参照。トランスアルキル化反応はアルキル化反応区域内で行うことができ、アルキル化反応はトランスアルキル化区域において行うことができることを留意すべきである。而して、本明細書において用いるアルキル化区域１１０とは、その中でアルキル化及びトランスアルキル化反応の一方又は両方が行われる区域を指す。一態様においては、アルキル化されたベンゼン生成物は、エチルベンゼン及びクメンの少なくとも１つを含む。

[0064]また、アルキル化区域１１０によって生成したアルキル化芳香族流から濃縮されるアルキル化芳香族流を分離するためのアルキル化芳香族分離区域を与えることもできる。アルキル化芳香族分離区域には、１以上の蒸留又は分別カラム、或いはアルキル化芳香族流中の他の成分から濃縮されたアルキル化芳香族流を分離するための当該技術において公知の他の分離装置を含ませることができる。本明細書において用いる「濃縮」という用語は、得られる流れが他の成分を含まないことを意味するものではなく、分離装置中に供給される流れよりも高い濃度の所望の生成物を有することを意味することを留意すべきである。例えば、図２に示すように、アルキル化区域によってライン１３５を通してエチルベンゼン流を生成させる場合には、アルキル化芳香族分離区域には、ベンゼン、ポリエチルベンゼン、及び他の成分を含む流れから濃縮されたエチルベンゼン流を分離するためのエチルベンゼン分離区域１５０を含ませることができる。ベンゼン分別カラム１５５をアルキル化区域１１０の出口と流体連絡させることができ、これはライン１３５を通してアルキル化区域出口からエチルベンゼン流を受容し、供給流からベンゼンを分離し、これを、ライン１６０を通るアルキル化ベンゼン再循環流によってベンゼン分別カラムから排出するように構成することができる。アルキル化ベンゼン再循環流は、更なるベンゼン供給材料としてアルキル化区域１１０に戻すことができる。エチルベンゼン分別カラム１６５はライン１７０を通してベンゼン分別カラム１５５と流体連絡させることができ、ライン１７０を通してベンゼンが減少したエチルベンゼン流を受容して、分別によって濃縮されたエチルベンゼン流を生成させるように与えることができる。エチルベンゼンは生成物流を与えることができ、或いはライン１７５を通して下流に移送することができる。ライン１８５を通してエチルベンゼンが減少した流れを受容して濃縮したポリエチルベンゼン流を分離するポリエチルベンゼン分別カラム１８０を与えることができ、濃縮したポリエチルベンゼン流は、更なるエチルベンゼンを生成させるために、トランスアルキル化反応器への供給材料としてライン１９０を通してトランスアルキル化反応器１２０に再循環して戻すことができる。

[0065]一形態によれば、炭化水素流には、スチレンモノマー製造区域から供給されるベンゼン再循環流を含ませることができる。図３を参照すると、スチレン製造プラントのスチレン製造区域２０５の一例が示されている。エチルベンゼン供給流は、ライン２１０を通してスチレンモノマー製造区域２０５に供給することができる。エチルベンゼン供給流は、図２に関して上記に記載したように、アルキル化区域１１０内においてアルキル化し、分離区域１５０によってアルキル化区域のエチルベンゼン流を分離して、ベンゼンなどの１種類以上の他の成分を含んでいてもよい濃縮されたエチルベンゼン流を、ライン１７５を通して供給することによってエチルベンゼン流を形成することによってライン２１０を通して供給することができ、或いは他の供給源から供給することができる。スチレンモノマー製造区域２０５においては、ライン２１５を通してエチルベンゼン流を脱水素化区域２２０に送り、そこで脱水素化反応を行ってライン２１５を通してスチレン流を生成させる。

[0066]スチレンモノマー製造プラントの一般的な配置及び運転は周知であり、１つのプロセスフローがＵＳ−４，４７９，０２５（参照として本明細書中に包含する）に概して記載され且つ示されている。代表的なシステムにおいては、脱水素化区域２２０は、当該技術において一般的に知られているような、エチルベンゼン流と接触させてエチルベンゼンの一部をスチレンに転化させて混合スチレン流を形成するための脱水素化触媒を有する１以上の脱水素化反応器を含む。脱水素化区域２２０にはまた、水蒸気供給源及び／又は発生器２２５、並びに、エチルベンゼン供給流と混合して脱水素化区域２２０に送る水蒸気を加熱するための過熱器２３０を含ませることもできる。脱水素化区域２２０においては、流れの中のエチルベンゼンを、脱水素化条件下で脱水素化触媒と接触させて、未反応のエチルベンゼン、スチレン、ベンゼン、水蒸気、及び水素を含む流れを生成させる。混合スチレン流は熱交換器２３５によって冷却し、凝縮器２４０に送って混合相流を生成させる。この流れは、混合相分離器内において、炭化水素が溶解している水を含む液相、蒸気相、及び炭化水素液相に分離する。炭化水素液相流は、スチレン、エチルベンゼン、ベンゼン、及び他の成分を含む可能性があり、ライン２５０を通して分離区域２５５に送る。

[0067]図３に示すように、分離区域には、ライン２６５を通るスチレン濃縮流から、ライン２６０を通るベンゼン及びトルエンを含むエチルベンゼン流を分離するためのエチルベンゼン／スチレン分離器２５５を含ませることができる。濃縮スチレン流は、ライン２６５を通してスチレン仕上げカラム２７０に送って、ライン２７５を通るスチレン生成物を生成させることができる。エチルベンゼン流は、ライン２６０を通してエチルベンゼン再循環カラム２８０に送ることができる。エチルベンゼン再循環カラムは、エチルベンゼン再循環流、及びベンゼンなどのより軽質の炭化水素成分を含む流れを分離して、これはライン２８５を通してベンゼンカラム２９０に送る。ベンゼンカラム２９０はベンゼン再循環流を分離し、これはライン２９５を通してベンゼンカラム２９０から排出する。

[0068]一形態によれば、スチレンが重合すること及び／又は分離装置の腐食が引き起こされることを制限するために、当該技術において一般的に知られているように、抑制剤を炭化水素液相流に加える。上記に記載したように、抑制剤としては、スチレンの重合及び／又は装置の腐食を制限することが一般的に知られている１種類以上の窒素化合物を挙げることができる。可能性のある抑制剤を上記に記載する。図３に示すように、抑制剤は、抑制剤供給源２９２からライン２９３を通してエチルベンゼン／スチレン分離器２５５中に導入することができる。

[0069]図２に戻ると、ベンゼン再循環流は、ライン３００を通し、図２に示すライン１０３を通してアルキル化区域１１０に戻して、そこで、エチレンの存在下で混合ベンゼン流を処理し、次にアルキル化して更なるエチルベンゼンを形成するために新しいベンゼン供給流と混合する。図３に関して上記に記載したスチレンモノマー製造区域２０５内での脱水素化及び分離プロセス中に抑制剤及び水蒸気を導入することにより、再循環ベンゼン流は、通常は、水、１種類以上の窒素含有化合物、及び上記に記載の１種類以上の不飽和脂肪族化合物を含み、新しいベンゼン供給流と異なる組成を有する。この点に関し、ベンゼン再循環流は、ライン３００を通して、図１及び２に関して上記に記載した炭化水素処理区域４に送って、ベンゼン再循環流がアルキル化区域１１０（ここでは、これらの成分はアルキル化又はトランスアルキル化触媒の失活を引き起こすか、又は他の形態で触媒の寿命を短くする可能性がある）に導入される前に、これらの成分の少なくとも一部を除去することができる。

[0070]それぞれ図２及び３に示す代表的なエチルベンゼン製造プラント及びスチレンモノマー製造プラントは、１つの可能なプロセスフローを示すように意図されるものであり、発明の範囲を限定することは意図しておらず、これは他のプロセスフローにおいて実施することができる。

[0071]上記の記載及び例は、その範囲を限定することなく本発明を例示するように意図される。本発明の特定の態様を示し且つ記載したが、数多くの変更及び修正が当業者に想到され、添付の特許請求の範囲においてはこれらの変更及び修正の全部がカバーされ、これらは本発明の真の精神及び範囲内に含まれることが認識されるであろう。

実施例１：
[0072]供給流から不飽和脂肪族化合物を除去するためのクレイ吸着剤の代表例としては、Engelhardから入手できる商業的に入手できるF-24酸性クレイ吸着剤が挙げられる。このクレイを、装填する前に窒素下２２５℃において４時間乾燥した。ベンゼン中の０．３重量％のイソプレンの混合物を、等温栓流反応器内において、２．２５時^−１の液時空間速度でクレイの上に通した。反応器圧力は５００ｐｓｉｇであり、反応器温度は１９０℃であった。イソプレンの転化率を評価するために臭素指数を用いた。供給材料は１，０００の臭素指数を有しており、生成物は通常は５より小さい臭素指数を有していた。

[0073]１，０００の臭素指数を有する０．３重量％のイソプレンを含むベンゼン供給流（＞９９重量％のベンゼン）を用いて、下記に記載するようにして、F-24クレイ吸着剤の不飽和脂肪族化合物を除去する有効性を評価した。ベンゼン供給材料の分析結果を図４に示し、これは試験からの流出流又は生成物の分析結果を示す。

実施例２：
[0074]比較例として、供給流から窒素化合物を除去するための酸性ゼオライト吸着剤は、商業的に入手できるNiGuard-1吸着剤を含んでいた。NiGuard-1吸着剤を、窒素下２８７℃において４時間乾燥して正確な重量を得た。吸着剤を等温栓流反応器中に装填し、ベンゼンによって５５０ｐｓｉｇまで加圧し、１７０℃に加熱した。反応器流出流に関する露点分析器によって反応器流出流中の水が一定の量になるのが読み取られるまで、６００ｐｐｍの水を含む９０ｇ／時のベンゼンをその上に通すことによって吸着剤を平衡化した。反応器を１７０℃の一定の温度に維持し、反応器を通して純粋なベンゼンを９０ｇ／時で流して、システムを５５０ｐｓｉｇまで加圧した。システムが５５０ｐｓｉｇに達したら、供給材料を９０ｇ／時で導入し、反応器流出流をガスクロマトグラフィーによって分析した。

[0075]異なる量の水、ジオレフィン、及び有機窒素成分を含む疑似ベンゼン再循環流（＞９９重量％のベンゼン）（６００重量ｐｐｍの水、７０３重量ｐｐｍのイソプレン、及び５２ｐｐｍのアセトニトリル、並びにベンゼン）を試験において用いた。ガスクロマトグラフィーによって窒素化合物含量を求めた。実施例２の試験からの流出流又は生成物の分析結果を下表１に報告する。

実施例３：
[0076]代表例として、実施例１によるクレイ保護床を、実施例２のNiGuard-1吸着剤の上流に配置した。等温栓流反応器内において、２７ｃｍ^３のF-24クレイを２７ｃｍ^３のNiGuard-1吸着剤の上流に配置した。ベンゼン流は、NiGuard-1の上を通す前にF-24クレイの上を通した。実施例２に記載するようにして、窒素化合物を導入する前に６００ｐｐｍの水で両方の吸着剤を平衡化し、実施例２に記載するようにして試験を行った。実施例３の試験からの流出流又は生成物の分析結果を下表１に報告する。

[0077]データは、NiGuard-1吸着剤の上流にクレイ吸着剤のF-24を配置すると、破過までの時間が４０．５時間から６５時間へ大きく増加したことを示す。また、破過における窒素吸着率も、N-24クレイ床をNiGuard-1の上流に配置すると０．４３２％から０．６９４％に増加し、これは酸性クレイ吸着剤のF-24をNiGuard-1ゼオライト吸着剤の上流に配置すると窒素吸着性能が全体的に大きく向上したことを示す。

Claims (7)

1. ナフサ改質プロセスからの芳香族化合物及び第１の濃度の窒素化合物を含む１つの芳香族供給流、並びに、スチレンモノマー製造区域からのベンゼン、不飽和脂肪族化合物、水、及び第２のより高い濃度の第２の窒素化合物を含む他の芳香族供給流を処理する方法であって；
   他の芳香族供給流を１つの芳香族供給流と混合して混合芳香族供給流を形成し；
   混合芳香族供給流をクレイ及び酸性モレキュラーシーブからなる群から選択される不飽和脂肪族化合物除去材料と接触させて、混合芳香族供給流から不飽和脂肪族化合物の少なくとも一部を除去し；
   混合芳香族供給流をクレイ、樹脂吸着剤、及びゼオライト吸着剤からなる群から選択される窒素除去吸着剤と接触させて、混合芳香族供給流から窒素化合物の少なくとも一部を除去して、処理した芳香族供給流を生成させる；
   ことを含み、
   前記混合芳香族供給流を前記不飽和脂肪族化合物除去材料と接触させた後に窒素除去吸着剤と接触させる、
   上記方法。
2. １つの芳香族供給流が１０重量ｐｐｂ〜１重量ｐｐｍの間の窒素化合物濃度を有し、他の芳香族供給流が１重量ｐｐｍ〜１０重量ｐｐｍの間の窒素化合物濃度を有する、請求項１に記載の方法。
3. 他の芳香族供給流が１０重量ｐｐｍ〜１０００重量ｐｐｍの間の不飽和脂肪族化合物濃度を有し、１つの芳香族供給流が１００重量ｐｐｍより低い不飽和脂肪族化合物濃度を有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記混合芳香族供給流を、流れから低分子量化合物を分離する分離装置に導入することを更に含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記混合芳香族供給流を不飽和脂肪族化合物除去材料と接触させる前に、混合芳香族供給流を４５℃〜２５０℃の間の接触温度に加熱することを更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 処理した混合芳香族供給流を芳香族化合物分離カラム中に導入して、処理した混合芳香族供給流よりも高い芳香族化合物の濃度を有する処理した供給流を形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
7. ナフサ改質プロセスからの 芳香族化合物、及び第１の濃度の第１の窒素化合物を含む１つの芳香族供給流、並びにスチレンモノマー製造区域からのベンゼン、不飽和脂肪族化合物、及び第２のより高い濃度の第２の窒素化合物を含む他の芳香族供給流を処理するための装置であって；
   １つの芳香族供給流を供給するための第１供給ライン；
   他の芳香族供給流を供給するための第２供給ライン；
   １つの芳香族供給流を他の芳香族供給流と混合するための、第１供給ラインと第２供給ラインの接合部；
   接合部と流体連絡しており、不飽和脂肪族化合物除去区域を通して混合芳香族供給流を流しながらそれと接触させて供給流から不飽和脂肪族化合物を除去するように構成されているクレイ及び酸性モレキュラーシーブからなる群から選択される不飽和脂肪族化合物除去材料を含む不飽和脂肪族化合物除去区域；及び
   不飽和脂肪族化合物除去区域の下流に流体連絡しており、窒素除去区域を通して混合芳香族供給流を流しながらそれと接触させて混合供給流から第１及び第２の窒素化合物の少なくとも一部を除去して処理した供給流を生成させるように構成されているクレイ、樹脂吸着剤、及びゼオライト吸着剤からなる群から選択される窒素選択性吸着剤を含む窒素除去区域；
   を含む上記装置。

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