JP6350259B2 - Process for producing aromatic compound isomers - Google Patents
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Description
本発明は芳香族異性体混合物から芳香族異性体を工業的に有利に製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for industrially advantageously producing an aromatic isomer from an aromatic isomer mixture.
詳しくは、少なくとも2つのアルキル基および/またはハロゲン基で置換された芳香族化合物異性体の混合物から、2種類の異性体を併産する製造方法である。 Specifically, it is a production method in which two isomers are produced together from a mixture of isomers of aromatic compounds substituted with at least two alkyl groups and / or halogen groups.
複数の異性体を持つハロゲン化および/またはアルキル化芳香族化合物から、目的の異性体を高効率で取り出す技術が検討されている。 A technique for extracting a target isomer with high efficiency from a halogenated and / or alkylated aromatic compound having a plurality of isomers has been studied.
例えば特許文献1ではキシレン混合物からパラキシレンを製造する際に、圧力スィング吸着法を晶析分離や擬似移動床吸着分離によるパラキシレン精製技術と組み合わせることにより、精製工程におけるパラキシレンの回収率を向上させる技術が報告されている。文献1の代表的な実施形態では晶析分離によって製品パラキシレンを分離したのち、残液は異性化工程へリサイクルされる。異性化を効率的に行うためには残液中のパラキシレン濃度を十分に低くする必要があるが、晶析分離によって達成できるパラキシレン回収率には共晶点による限界が存在する。 For example, in Patent Document 1, when producing paraxylene from a xylene mixture, the pressure swing adsorption method is combined with paraxylene purification technology using crystallization separation or simulated moving bed adsorption separation to improve the recovery rate of paraxylene in the purification process. Technology to make it reported. In a typical embodiment of Document 1, after separation of product para-xylene by crystallization separation, the residual liquid is recycled to the isomerization step. In order to perform isomerization efficiently, the paraxylene concentration in the residual liquid needs to be made sufficiently low. However, the paraxylene recovery rate that can be achieved by crystallization separation has a limit due to the eutectic point.
特許文献2では、パラジクロロベンゼン(以下p−DCB)を製造する際に、分離が困難な副生物であるm−DCBを、トランスクロロ化反応させ、モノクロロベンゼンに還元することによって反応原料として再利用し、収率を向上させる技術を提案している。このように、製品として取り出す目的の異性体以外を、効率よく目的の異性体に転化するプロセスの開発が望まれている。
In
しかしながら、特許文献1のような製造方法において、異性化工程から得られる反応液におけるパラキシレンの割合は最高でも約22質量%であり、残りの約8割は目的生成物にならないまま反応工程と分離工程を循環している。そのため設備は大きくなり、エネルギー的にも非効率である。また、特許文献2のような製造方法においても同様に、異性化工程から得られる反応液中のp−DCBの割合は最高でも約28質量%であり、生産効率が悪い。
However, in the production method as in Patent Document 1, the proportion of para-xylene in the reaction solution obtained from the isomerization step is at most about 22% by mass, and the remaining about 80% does not become the target product. Circulating the separation process. For this reason, the facilities are large and inefficient in terms of energy. Similarly, in the production method as in
本発明は上記の課題を解決するため、芳香族化合物異性体から2種以上の異性体を得る方法として、以下の方法を提供するものである。
少なくとも2つのアルキル基および/またはハロゲン基で置換された芳香族化合物異性体の混合物から、少なくとも2種類の異性体を分離する芳香族化合物異性体の製造方法であって、芳香族化合物異性体混合物中の目的成分濃度を異性化反応によって高める反応工程、反応工程から得られる反応液から目的成分を多く含む第1流れと、目的外の成分を主成分とする第2流れに分離する第1分離工程、第1分離工程で得られた第1流れを第1目的成分を含む第3流れと、第2目的成分を含む第4流れに分離する第2分離工程、第2分離工程から得られる第4流れから第2目的成分を含む第5流れと、目的外成分および/または第1目的成分を含む第6流れを分離する第3分離工程、第1分離工程で得られた第2流れを異性化反応工程へ循環する工程、第3分離工程から得られた第6流れを第1分離工程に循環する工程を含むことを特徴とする2種類の芳香族化合物異性体の製造方法。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following method as a method for obtaining two or more isomers from aromatic compound isomers.
A process for producing an aromatic compound isomer by separating at least two isomers from a mixture of aromatic compound isomers substituted with at least two alkyl groups and / or halogen groups, the aromatic compound isomer mixture comprising: A reaction step for increasing the concentration of a target component in the isomerization reaction, a first separation for separating a first flow containing a large amount of the target component from a reaction solution obtained from the reaction step and a second flow containing a non-target component as a main component. Steps obtained from the second separation step and the second separation step for separating the first flow obtained in the step, the first separation step into a third flow containing the first target component and a fourth flow containing the second target component The second stream obtained in the first separation process is separated from the fourth stream containing the second target component from the fourth stream, the third separation step for separating the sixth stream containing the non-target component and / or the first target component. Recycle to the chemical reaction process Step two types of method for producing an aromatic compound isomer which comprises a step of circulating the sixth stream obtained from the third separation step in the first separation step.
本発明の2種類の芳香族化合物異性体の製造方法では、異性化反応工程へ循環する流れ中の目的成分を低減することにより、反応工程で起こる平衡反応において生成される目的成分量が増え、高い生産性を達成できる。また、2種類の異性体を目的成分とする本プロセスにおいて、反応原料の目的成分への転嫁率は極めて高く、生産量に比して小規模な設備および用役量での生産が可能である。さらに、分離工程においても、目的外成分を先に分離することにより、高い分離効率を達成することができる。 In the method for producing two kinds of aromatic compound isomers of the present invention, by reducing the target component in the stream circulating to the isomerization reaction step, the amount of the target component generated in the equilibrium reaction occurring in the reaction step is increased. High productivity can be achieved. Moreover, in this process using two isomers as the target components, the pass-through rate of the reaction raw materials to the target components is extremely high, and it is possible to produce with small-scale equipment and utility amount compared to the production amount. . Furthermore, also in the separation step, high separation efficiency can be achieved by separating the non-target components first.
本発明において製造の対象となる芳香族化合物は、少なくとも2つのアルキル基及び/またはハロゲンで置換された芳香族化合物である。置換基としては、C1〜C3もしくはハロゲンが好ましい。芳香族化合物としては、2つの置換基で置換されたものが好ましく、DCB,ジエチルベンゼン,キシレンに特に適している。このような芳香族化合物は3種以上の異性体を有しており、異性化反応によって反応液中の目的成分の割合を高める異性化工程と、異性体の混合物から目的成分を分離する分離工程からなる製造方法がしばしば用いられる。 The aromatic compound to be produced in the present invention is an aromatic compound substituted with at least two alkyl groups and / or halogen. As the substituent, C1 to C3 or halogen is preferable. As the aromatic compound, those substituted with two substituents are preferable, and are particularly suitable for DCB, diethylbenzene, and xylene. Such an aromatic compound has three or more isomers, an isomerization step for increasing the proportion of the target component in the reaction solution by an isomerization reaction, and a separation step for separating the target component from the mixture of isomers. Often a manufacturing process consisting of
本発明の製造方法は、DCB異性体混合物から、第1目的成分としてm−DCBを分離し、第2目的成分としてp−DCBを分離する製造方法や、キシレン異性体混合物から第1目的成分としてm−キシレンを分離し、第2目的成分としてp−キシレンを分離する製造方法に特に適している。 The production method of the present invention includes a production method in which m-DCB is separated from a DCB isomer mixture as a first target component and p-DCB is separated as a second target component, or a first target component from a xylene isomer mixture. It is particularly suitable for a production method in which m-xylene is separated and p-xylene is separated as the second target component.
(代表的な実施形態)
以下に本発明の代表的な実施形態をDCBを一例として説明する。図1に代表的な実施形態のプロセスフロー図を示す。
(Representative embodiment)
Hereinafter, a representative embodiment of the present invention will be described using DCB as an example. FIG. 1 shows a process flow diagram of a representative embodiment.
原料としてo−DCBとm−DCBとp−DCBの混合物を異性化工程に供給し、第1目的成分であるm−DCBと第2目的成分であるp−DCBを生産するプロセスである。 This is a process of supplying a mixture of o-DCB, m-DCB and p-DCB as raw materials to the isomerization step to produce m-DCB as the first target component and p-DCB as the second target component.
(異性化工程)
本発明では異性化反応によって反応液中の目的成分の割合を高める。異性化反応は平衡反応であり、異性化工程においては触媒を用いて、供給された原料を平衡組成に近づけ、反応液中の目的成分の割合を増加させることによって、供給液中と反応液中の目的成分濃度の差分だけ目的成分が生成される。芳香族化合物としてDCBを用いる場合、異性化を行う触媒としては例えば特開平11−319573号公報に記載されているゼオライト触媒などを用いることができる。
(Isomerization process)
In this invention, the ratio of the target component in a reaction liquid is raised by isomerization reaction. The isomerization reaction is an equilibrium reaction, and in the isomerization process, using a catalyst, the supplied raw material is brought close to the equilibrium composition, and the proportion of the target component in the reaction solution is increased, thereby increasing the proportion of the target component in the supply solution and the reaction solution. The target component is generated by the difference between the target component concentrations. When DCB is used as the aromatic compound, for example, a zeolite catalyst described in JP-A-11-319573 can be used as a catalyst for isomerization.
異性化触媒について詳細を説明する。DCBの異性化に好適な触媒は、主空洞の入口が10員酸素環からなるゼオライトであるが、かかるゼオライトはいわゆるペンタシル型ゼオライトとして知られ、米国特許3894106号明細書にその組成および製造法が、また、Nature271、30March、437(1978)にその結晶構造が記載されているZSM−5ゼオライトおよびそれと同じ系列に属すると考えられているゼオライトが好ましく用いられる。具体的には例えば前記ZSM−5の他に、英国特許1334243号明細書に記載されているZSM−8、特公昭53−23280号公報に記載されているZSM−11、米国特許4001346号明細書に記載されているZSM−21、特開昭53−144500号公報に記載されているZSM−35、特開昭51−67299号公報に記載されているゼオライトゼータ1および特開昭51−67298号公報に記載されているゼオライトゼータ3などが例示される。主空洞の入口が10員酸素環からなる構造特性を有するゼオライトであればもちろん前記例示に限定されず使用可能である。
Details of the isomerization catalyst will be described. A suitable catalyst for the isomerization of DCB is a zeolite whose main cavity inlet is composed of a 10-membered oxygen ring. Such a zeolite is known as a so-called pentasil-type zeolite. Moreover, ZSM-5 zeolite whose crystal structure is described in Nature 271, 30 March, 437 (1978) and zeolite considered to belong to the same series are preferably used. Specifically, for example, in addition to ZSM-5, ZSM-8 described in British Patent 1334243, ZSM-11 described in Japanese Patent Publication No. 53-23280, US Pat. No. 4,001346, ZSM-21 described in JP-A-53-144500, ZSM-35 described in JP-A-51-67299, Zeolite Zeta 1 described in JP-A-51-67299, and JP-A-51-67298 Examples thereof include
また、ペンタシル型ゼオライトを製造する方法にはこれまで種々の方法が開示されている。例えば、特開昭52−115800号公報、特開昭53−134798号公報および特開昭57−123815号公報などを挙げることができる。かかるゼオライトを構成するシリカ/アルミナモル比としては10から100が好ましく用いられる。さらに好ましくは18から50である。シリカ/アルミナモル比が10から100の範囲の場合、触媒活性の点で好ましい。 Various methods have been disclosed so far for producing a pentasil-type zeolite. For example, JP-A-52-115800, JP-A-53-134798, JP-A-57-123815 and the like can be mentioned. The silica / alumina molar ratio constituting such zeolite is preferably 10 to 100. More preferably, it is 18 to 50. A silica / alumina molar ratio in the range of 10 to 100 is preferred in terms of catalytic activity.
前記ゼオライトが粉末状態である場合には、触媒として工業的に使用するには成型することが必要である。成型法には圧縮成型法、混練法、オイル・ドロップ法など種々の方法があるが、混練法が好ましく用いられる。混練法としては、バインダーが一般に必要であり、無機酸化物および/または粘土類が用いられる。 When the zeolite is in a powder state, it must be molded for industrial use as a catalyst. There are various molding methods such as a compression molding method, a kneading method, an oil drop method, and the kneading method is preferably used. As a kneading method, a binder is generally required, and inorganic oxides and / or clays are used.
好ましく用いられるバインダーとしてアルミナゾル、アルミナゲルを挙げることができる。バインダー量はゼオライト100重量部に対して絶乾基準で5から30重量部、好ましくは10から20重量部である。成型性が悪いときには、混練時に塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化バリウムなどのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩を添加したり、ポリビニールアルコール、スパン、レオドールなどの界面活性剤を添加すると効果がある。成型体はその後50から200℃で乾燥され、次いで350から600℃で焼成し、成型体強度を増加させる。 Examples of the binder preferably used include alumina sol and alumina gel. The amount of the binder is 5 to 30 parts by weight, preferably 10 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of zeolite, on the basis of absolutely dry. When moldability is poor, it is effective to add alkali metal salts such as sodium chloride, magnesium chloride, and barium chloride, alkaline earth metal salts, and surfactants such as polyvinyl alcohol, span, and rhodol during kneading. . The compact is then dried at 50 to 200 ° C. and then fired at 350 to 600 ° C. to increase the strength of the compact.
触媒成形体中で、ゼオライトは、一次結晶子が凝集して二次粒子を形成するが、触媒成型体中の二次粒子径は走査電子顕微鏡(SEM)で容易に調べることができる。触媒成型体中の主空洞の入口が10員酸素環からなるゼオライトの二次粒子径は最大5ミクロン以下が異性化触媒として適している。原料ゼオライトが無機酸化物および/または粘土類と均一に混合し成型される際、その二次粒子は一部崩れ分散されるが、触媒成型体中の主空洞の入口が10員酸素環からなるゼオライトの二次粒子が十分小さく、高度に分散されているほど触媒有効度が向上し、化芳香族化合物異性化反応の触媒活性が向上するので好ましい。触媒成型中の二次粒子径は成型条件およびかかる原料ゼオライト粉末の二次粒子径などにより制御される。成型条件としてはかかる原料ゼオライトと無機酸化物および/または粘土類の混合時の時間および水分率などが重要であり、例えば混練時間が長いほど触媒成型体中の二次粒子径は小さくなり好ましい。また、かかる原料ゼオライト粉末の二次粒子径は合成時の反応混合物組成比、結晶化時間、撹拌条件および乾燥方法などにより制御でき、使用する原料により異なり一概にはいえないので、適宜合成条件を選択する必要がある。これまでの知見によれば、合成時の反応混合物中のアルカリ度を低くしたり、結晶化時間を短くすると二次粒子径が小さくなる傾向がある。 In the catalyst molded body, zeolite aggregates primary crystallites to form secondary particles. The secondary particle diameter in the catalyst molded body can be easily examined with a scanning electron microscope (SEM). The secondary particle diameter of zeolite having a 10-membered oxygen ring at the entrance of the main cavity in the catalyst molded body is suitable as an isomerization catalyst with a maximum of 5 microns or less. When the raw material zeolite is uniformly mixed with inorganic oxide and / or clay and molded, the secondary particles are partially broken and dispersed, but the inlet of the main cavity in the catalyst molded body consists of a 10-membered oxygen ring. It is preferable that the secondary particles of the zeolite are sufficiently small and highly dispersed because the catalyst effectiveness is improved and the catalytic activity of the isomerization reaction of the aromatic compound is improved. The secondary particle diameter during catalyst molding is controlled by the molding conditions and the secondary particle diameter of the raw zeolite powder. As the molding conditions, the mixing time and moisture content of the raw material zeolite and the inorganic oxide and / or clay are important. For example, the longer the kneading time, the smaller the secondary particle size in the catalyst molded body is preferable. The secondary particle size of the raw material zeolite powder can be controlled by the reaction mixture composition ratio at the time of synthesis, the crystallization time, the stirring conditions, the drying method, etc. Must be selected. According to the knowledge so far, when the alkalinity in the reaction mixture at the time of synthesis is lowered or the crystallization time is shortened, the secondary particle diameter tends to be reduced.
異性化触媒として使用する場合、触媒成型体中に含まれる主空洞の入口が10員酸素環からなるゼオライトを酸型体にすることが好ましい。成型前に酸型体あるいは水素イオン前駆体であるアンモニウムイオンあるいは有機カチオンの形態の場合には必ずしも酸型体にする処理を新たに行う必要はないが、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンなどを含んでいる場合には酸型体にするためのイオン交換処理が行われる。イオン交換処理は無機酸、有機酸などの水溶液で直接に酸型にする場合と、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムなどの水溶液でイオン交換しアンモニウムイオンを導入し、次いで焼成することにより水素イオンに変換し、酸型体にする方法がある。酸水溶液でイオン交換するとかかるゼオライトの脱アルミニウムがおきやすいので、アンモニウム塩水溶液でイオン交換するのが好ましい。このようにして調製された触媒組成物は50から200℃で乾燥され、次いで350から600℃で焼成されハロゲン化芳香族化合物の異性化反応に供される。 When used as an isomerization catalyst, it is preferable to convert the zeolite having a 10-membered oxygen ring at the inlet of the main cavity contained in the catalyst molded body into an acid form. In the case of ammonium form or organic cation which is an acid form or a hydrogen ion precursor before molding, it is not always necessary to carry out a new treatment for acid form, but alkali metal ions, alkaline earth metal ions, etc. When it contains, an ion exchange treatment for converting it to an acid form is performed. In the ion exchange treatment, when an acid form is directly formed with an aqueous solution such as an inorganic acid or an organic acid, ion exchange is performed with an aqueous solution such as ammonium chloride or ammonium nitrate, ammonium ions are introduced, and then calcined to be converted into hydrogen ions. There is a method to make an acid form. When ion exchange is performed with an aqueous acid solution, dealumination of the zeolite is likely to occur. Therefore, ion exchange is preferably performed with an aqueous ammonium salt solution. The catalyst composition thus prepared is dried at 50 to 200 ° C., then calcined at 350 to 600 ° C. and subjected to an isomerization reaction of a halogenated aromatic compound.
DCBなどのハロゲン化芳香族化合物の異性化反応は、従来知られている種々の異性化操作に準じて行うことが可能であって、気相反応、液相反応いずれでも好結果が得られる。また、異性化反応方式は、固定床、移動床、流動床いずれの方法も用いられるが、操作の容易さから固定床流通反応方式が特に好ましい。反応温度は200から550℃、好ましくは250から500℃である。反応圧力は特に限定されるものではないが、液相反応の場合、反応系を液相状態に保つべく反応圧力を設定しなければならないのは言うまでもない。また、異性化反応時に水素、芳香族化合物、あるいは供給原料とは異なるポリハロゲン化芳香族化合物を共存させると、副反応の減少や触媒寿命の延長にしばしば効果がある。重量空間速度(WHSV)は0.05から30Hr−1、好ましくは0.1から20Hr−1である。 The isomerization reaction of a halogenated aromatic compound such as DCB can be carried out according to various conventionally known isomerization operations, and good results are obtained in both gas phase reaction and liquid phase reaction. As the isomerization reaction method, any of a fixed bed, a moving bed, and a fluidized bed can be used, but a fixed bed flow reaction method is particularly preferable because of ease of operation. The reaction temperature is 200 to 550 ° C, preferably 250 to 500 ° C. The reaction pressure is not particularly limited. Needless to say, in the case of a liquid phase reaction, the reaction pressure must be set in order to keep the reaction system in a liquid phase state. Also, coexistence of hydrogen, aromatic compounds, or polyhalogenated aromatic compounds different from the feedstock during the isomerization reaction is often effective in reducing side reactions and extending catalyst life. The weight hourly space velocity (WHSV) is 0.05 to 30 Hr −1 , preferably 0.1 to 20 Hr −1 .
(低高沸カット)
異性化工程で得られる反応液中には、反応によって副生した低高沸成分が含まれ、そのまま異性化工程や分離工程に供給した場合、異性化触媒や、分離工程で用いられる吸着剤の性能を劣化させる可能性がある。そのため、異性化工程で得られる反応液から蒸留などにより低沸成分、高沸成分を除去することが望ましい。
(Low high boiling cut)
The reaction solution obtained in the isomerization process contains low-boiling components produced as a by-product of the reaction, and when directly supplied to the isomerization process or separation process, the isomerization catalyst and the adsorbent used in the separation process There is a possibility of degrading performance. Therefore, it is desirable to remove low boiling components and high boiling components from the reaction solution obtained in the isomerization step by distillation or the like.
(第1分離工程)
本発明において、第1分離工程では目的成分と目的外成分を分離する。分離方法としては任意の方法が適用できるが、DCBの場合は蒸留が好ましい。第1目的成分がm−DCB、第2目的成分がp−DCBの場合は、目的外成分であるo−DCBを缶出液として分離され、第2流れとして異性化工程へ供給される。第2分離工程に供給される第1流れ中には、目的成分のm−DCB、p−DSCが含まれ、目的外成分のo−DCB濃度は0.1質量%以上15.0質量%以下、好ましくは1.0質量%以上5.0質量%以下であり、m−DCB濃度は40.0質量%以上80.0質量%以下が好ましく、p−DCB濃度は20.0質量%以上60.0質量%以下が好ましい。
(First separation step)
In the present invention, the target component and the non-target component are separated in the first separation step. Although any method can be applied as the separation method, distillation is preferable in the case of DCB. When the first target component is m-DCB and the second target component is p-DCB, o-DCB, which is a non-target component, is separated as a bottoms and supplied as a second stream to the isomerization step. The first stream supplied to the second separation step contains m-DCB and p-DSC as target components, and the o-DCB concentration of non-target components is 0.1% by mass or more and 15.0% by mass or less. The m-DCB concentration is preferably 40.0 mass% or more and 80.0 mass% or less, and the p-DCB concentration is 20.0 mass% or more and 60 mass% or less. 0.0 mass% or less is preferable.
第2流れ中のo−DCB濃度は70.0質量%以上99.9%以下好ましくは95.0質量%以上99.0質量%以下であり、m−DCB濃度は0.1質量%以上30質量%以下が好ましく、p−DCB濃度は0.1質量%以上20質量%以下が好ましい。 The o-DCB concentration in the second flow is 70.0% by mass or more and 99.9% or less, preferably 95.0% by mass or more and 99.0% by mass or less, and the m-DCB concentration is 0.1% by mass or more and 30% by mass or less. The mass is preferably not more than mass%, and the p-DCB concentration is preferably not less than 0.1 mass% and not more than 20 mass%.
(第2分離工程)
本発明において第2分離工程では第1流れに含まれる第1目的成分と第2目的成分を分離する。分離方法としては任意の方法が適用できるが、この実施形態の場合、吸着分離が好ましく採用され、擬似移動床吸着分離や、圧力スイング吸着分離などが好ましい。擬似移動床吸着分離を用いる場合、たとえば特開平4−330025号公報に示されるような分離方法を適用することができる。
(Second separation step)
In the present invention, in the second separation step, the first target component and the second target component contained in the first flow are separated. Although any method can be applied as the separation method, in this embodiment, adsorption separation is preferably employed, and simulated moving bed adsorption separation, pressure swing adsorption separation, and the like are preferred. When using simulated moving bed adsorption separation, for example, a separation method as disclosed in JP-A-4-330025 can be applied.
第2分離工程で吸着分離を採用する場合、吸着剤としてはY型ゼオライトを用いることができる。ここでいうY型ゼオライトとは、フォージャサイト型ゼオライトに属する結晶性アルミノシリケートであってMn/2O・Al2O3・xSiO2・yH2Oで示される酸化物のモル比で構成される。ここで、Mは金属カチオンまたはプロトンでありnは金属Mまたはプロトンの原子価である。またxはシリカ/アルミナ比であり通常4.5〜6.0の範囲である。yは水和の程度により異なる。Mはカリウムイオンおよび鉛イオンを含むのが好ましい。全カチオン中のカリウムおよび鉛の割合は、通常、(PbO+K2O)/Mn/2Oとして80モル%以上であることが好ましく、より好ましくは90モル%以上である。カリウムイオンと鉛イオンの比は、Pb2+/(Pb2+2K+)として10〜80モル%の範囲であることが好ましく、より好ましくは20〜50モル%である。
When adsorption separation is employed in the second separation step, Y-type zeolite can be used as the adsorbent. The Y-type zeolites referred to herein, consists of a molar ratio of oxide A crystalline aluminosilicate belonging to the faujasite type zeolite represented by M n / 2 O · Al 2
吸着分離に用いる脱着剤には、脱着剤存在下で吸着剤の分離能力を損なわないこと、吸着剤に吸着剤に吸着したDCBを効率良く脱着できること、およびDCBと容易に分離できること等の特性が要求される。このような特性を満足する脱着剤としては、種々のアルキル置換またはハロゲン置換ベンゼン誘導体が利用できるが、その中でも特に3,4−ジクロロトルエンが好ましい。吸着分離の操作条件としては、温度は室温から350℃、好ましくは50から250℃であり、また圧力は大気圧から5.0MPaG(ゲージ圧)、好ましくは大気圧から4.0MPaG(ゲージ圧)である。吸着分離は気相でも液相でも実施され得るが、操作温度を低くして原料供給物または脱着剤の好ましくない副反応を減じるために液相で実施するのが好ましい。 The desorbent used for the adsorption separation has characteristics such as that the separation ability of the adsorbent is not impaired in the presence of the desorbent, that the DCB adsorbed to the adsorbent can be efficiently desorbed, and can be easily separated from the DCB. Required. As the desorbing agent satisfying such characteristics, various alkyl-substituted or halogen-substituted benzene derivatives can be used, among which 3,4-dichlorotoluene is particularly preferable. As operation conditions for the adsorption separation, the temperature is from room temperature to 350 ° C., preferably from 50 to 250 ° C., and the pressure is from atmospheric pressure to 5.0 MPaG (gauge pressure), preferably from atmospheric pressure to 4.0 MPaG (gauge pressure). It is. Adsorption separation can be carried out either in the gas phase or in the liquid phase, but is preferably carried out in the liquid phase in order to reduce the operating temperature and reduce undesirable side reactions of the feedstock or desorbent.
第2分離工程により得られる第1目的成分の純度は99.6質量%以上が好ましい。上限は通常99.9質量%以下である。また、第2分離工程により第1目的成分を分離した残りの、第4流れ中のo−DCB濃度は1質量%以上50質量%以下、m−DCB濃度は1質量%以上50質量%以下、p−DCB濃度は50質量%以上90質量%以下が好ましい。 The purity of the first target component obtained by the second separation step is preferably 99.6% by mass or more. The upper limit is usually 99.9% by mass or less. In addition, the o-DCB concentration in the remaining fourth flow separated from the first target component by the second separation step is 1% by mass to 50% by mass, the m-DCB concentration is 1% by mass to 50% by mass, The p-DCB concentration is preferably 50% by mass or more and 90% by mass or less.
(第3分離工程)
本発明では、第2分離工程で第1目的成分を分離した残りの第4流れを第3分離工程に供し、第2目的成分を分離する。第3分離工程の分離方法としては任意の方法が適用できるが、DCBの場合、晶析分離または擬似移動床吸着分離が望ましい。
(Third separation step)
In the present invention, the remaining fourth stream obtained by separating the first target component in the second separation step is subjected to the third separation step to separate the second target component. Although any method can be applied as the separation method in the third separation step, in the case of DCB, crystallization separation or simulated moving bed adsorption separation is desirable.
第3分離工程を晶析分離により分離する場合、p−DCBとm−DCB、p−DCBとo−DCBの共晶点は約−20℃であり、この時の晶析残液中p−DCB濃度は13質量%である。また、p−DCBの融点は約53℃であり、晶析槽の運転温度としては−15℃〜30℃が望ましい。また、求められるp−DCBの純度によっては、特公昭47−40621号公報に示される結晶精製装置を組み合わせてもよい。 When the third separation step is separated by crystallization separation, the eutectic point of p-DCB and m-DCB, p-DCB and o-DCB is about −20 ° C., and p− The DCB concentration is 13% by mass. The melting point of p-DCB is about 53 ° C., and the operation temperature of the crystallization tank is preferably −15 ° C. to 30 ° C. Further, depending on the required purity of p-DCB, a crystal refining device disclosed in Japanese Patent Publication No. 47-40621 may be combined.
この実施形態において、第2目的成分の純度は99.90質量%以上とすることができる。上限は通常99.99質量%以下である。また、第3分離工程により第2目的成分を分離したあとの、第6流れ中のo−DCB濃度は1質量%以上50質量%以下が好ましく、m−DCB濃度は1質量%以上50質量%以下が好ましく、p−DCB濃度は15質量%以上50質量%以下が好ましい。 In this embodiment, the purity of the second target component can be 99.90% by mass or more. The upper limit is usually 99.99% by mass or less. In addition, the o-DCB concentration in the sixth flow after the second target component is separated in the third separation step is preferably 1% by mass to 50% by mass, and the m-DCB concentration is 1% by mass to 50% by mass. The p-DCB concentration is preferably 15% by mass or more and 50% by mass or less.
(第6流れの循環)
特表2004−502746などで示されているように、従来、目的成分を取り除いた後の残液は異性化工程へ再供給されるのが一般的であった。しかしながら、キシレンの例では、異性化工程から得られる反応液におけるパラキシレンの割合は最高でも約22質量%であり、パラキシレン分離後の残液中の残存パラキシレン濃度が高いと、異性化によるパラキシレン生産効率が大きく損なわれる。そこで、パラキシレン分離のためには大がかりな設備を用いて多くのエネルギーを投入し、可能な限りパラキシレンを回収する必要があった。また、ジクロロベンゼンにおいても同様に、異性化工程から得られる反応液中のp−DCBの割合は最高でも約28質量%であり、異性化工程へ供給されるp−DCB濃度を下げる必要がある。
(6th flow circulation)
As shown in JP-T-2004-502746, etc., conventionally, the residual liquid after removing the target component has been generally re-supplied to the isomerization step. However, in the case of xylene, the proportion of paraxylene in the reaction solution obtained from the isomerization step is at most about 22% by mass. Paraxylene production efficiency is greatly impaired. Therefore, for separation of paraxylene, it was necessary to input a large amount of energy using a large-scale facility and recover paraxylene as much as possible. Similarly, in dichlorobenzene, the proportion of p-DCB in the reaction solution obtained from the isomerization step is at most about 28% by mass, and it is necessary to reduce the concentration of p-DCB supplied to the isomerization step. .
さらに、パラキシレンやp−DCBの分離にしばしば用いられる晶析分離において、共晶点による制約により、晶析残液中において達成できるパラキシレン濃度は7%、p−DCB濃度は13質量%が下限であり、それ以上回収することは困難である。晶析残液中に含まれるパラキシレンやp−DCBは異性化工程に再供給され、生産効率を悪化させる。 Furthermore, in the crystallization separation often used for separation of paraxylene and p-DCB, the paraxylene concentration that can be achieved in the crystallization residual liquid is 7% and the p-DCB concentration is 13% by mass due to the restriction due to the eutectic point. It is the lower limit, and it is difficult to collect more than that. Paraxylene and p-DCB contained in the crystallization residual liquid are re-supplied to the isomerization step, thereby deteriorating the production efficiency.
本発明では第3分離工程から得られる残液を第6流れとして第一分離工程に循環する。異性化工程には第1分離工程から分離された目的外成分が供給されるため、共晶点による制約と関係なく、異性化工程へ再供給される目的成分の濃度を低く抑えることが可能となり、異性化により生成する目的成分量を増やすことができる。また、二つの目的成分を生産するプロセスを志向することにより、生産量に比して小さな設備での効率的な生産を達成することができる。 In the present invention, the residual liquid obtained from the third separation step is circulated as the sixth flow to the first separation step. Since the non-target component separated from the first separation step is supplied to the isomerization step, it is possible to keep the concentration of the target component re-supplied to the isomerization step low regardless of the restriction due to the eutectic point. The amount of the target component produced by isomerization can be increased. In addition, by aiming at a process for producing two target components, it is possible to achieve efficient production with a facility smaller than the production amount.
さらに、原料中に含まれる目的成分濃度が高い場合には、第1分離工程に原料を供給することにより、異性化工程に流入する目的成分を増加させることなく、効率的な生産を行うことができる。そのため、本発明によって提案されるプロセスは、原料組成の変動に柔軟に対応できるといえる。 Furthermore, when the concentration of the target component contained in the raw material is high, efficient production can be performed without increasing the target component flowing into the isomerization step by supplying the raw material to the first separation step. it can. Therefore, it can be said that the process proposed by the present invention can flexibly cope with fluctuations in the raw material composition.
また、異性化工程で生じた低高沸成分の除去は、反応液、第1流れ、または第2流れのいずれから実施してもよいが、第1分離工程に蒸留分離を用いる場合、低沸成分は第1流れに、高沸成分は第2流れに多く含まれるため、第1分離工程から第3分離工程を通り第6流れで戻る循環流中に低沸成分が蓄積するのを防止する観点から、低沸成分の分離は第1流れから実施することが好ましく、分離にかかる負荷を低減する観点から、高沸成分の分離は第2流れから実施することが好ましい。第1分離工程に蒸留分離を用いる場合の代表的な実施形態を図2に示す。 The removal of the low-boiling components generated in the isomerization step may be carried out from any of the reaction solution, the first stream, or the second stream. However, when distillation separation is used in the first separation step, Since the components are contained in the first flow and the high-boiling components are contained in the second flow in a large amount, the low-boiling components are prevented from accumulating in the circulating flow returning from the first separation step through the third separation step to the sixth flow. From the viewpoint, it is preferable to separate the low boiling point component from the first stream, and from the viewpoint of reducing the load applied to the separation, it is preferable to separate the high boiling point component from the second stream. A typical embodiment in the case of using distillation separation in the first separation step is shown in FIG.
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(実施例1)
図3に実施例1のブロックフロー図を示す。原料としてo−DCB 90%,p−DCB 10%を含むmix−DCB溶液を異性化工程に供給し、低沸点成分蒸留塔、高沸点成分蒸留塔、o−DCB精留塔、吸着分離工程によりm−DCBを得て、晶析工程を経てp−DCBを製品として得た。晶析残液はo−DCB精留塔に、o−DCB精製塔の缶出液は異性化工程にリサイクルした。各工程の詳細は以下のとおり。
Example 1
FIG. 3 shows a block flow diagram of the first embodiment. A mix-DCB solution containing 90% o-DCB and 10% p-DCB as raw materials is supplied to the isomerization process. m-DCB was obtained, and p-DCB was obtained as a product through a crystallization step. The crystallization residue was recycled to the o-DCB rectification column, and the bottom of the o-DCB purification column was recycled to the isomerization step. Details of each process are as follows.
異性化触媒としてペンタシル型ゼオライトを特開平11−319573号公報の実施例1と同様の方法で調整したものを用いた。異性化反応塔の温度は約330℃、圧力は2.9MPaG(ゲージ圧)で運転した。WHSVは0.4Hr−1とした。 As an isomerization catalyst, a pentasil type zeolite prepared by the same method as in Example 1 of JP-A-11-319573 was used. The temperature of the isomerization reaction column was about 330 ° C., and the pressure was 2.9 MPaG (gauge pressure). WHSV was set to 0.4 Hr −1 .
吸着分離には特開平4−33025号公報の実施例に記載の擬似移動床装置をスケールアップしたものを用いた。吸着剤にはm−DCB分離用のゼオライト吸着剤を特開平4−33025号公報の実施例1〜4に記載の方法により調整したものを用いた。吸着塔の運転条件を表1に示す。 For adsorption separation, a scaled-up version of the simulated moving bed apparatus described in the examples of JP-A-4-33025 was used. As the adsorbent, a zeolite adsorbent for separating m-DCB prepared by the method described in Examples 1 to 4 of JP-A-4-33025 was used. Table 1 shows the operating conditions of the adsorption tower.
晶析分離には二つの晶析槽に加え溶融晶析装置を用いた。晶析槽の運転温度はそれぞれ29℃および13℃とし、溶融晶析装置における還流比は1とした。実施結果を表2に示す。 For crystallization separation, a melt crystallizer was used in addition to two crystallizers. The operating temperature of the crystallization tank was 29 ° C. and 13 ° C., respectively, and the reflux ratio in the melt crystallizer was 1. The results are shown in Table 2.
(比較例1)
図4に比較例1のブロックフロー図を示す。晶析残液を異性化工程にリサイクルした以外は実施例1と同様の方法で実施した。結果を表3に示す。
(Comparative Example 1)
FIG. 4 shows a block flow diagram of the first comparative example. The same procedure as in Example 1 was performed except that the crystallization residual liquid was recycled to the isomerization step. The results are shown in Table 3.
晶析残液を異性化工程にリサイクルした実施例1では、比較例1に比べて異性化で生成されるm−DCB、p−DCBが増えるため10、12で得られるm−CB,p−DCBの流量が増加した。 In Example 1 in which the crystallization residual liquid was recycled to the isomerization step, m-DCB and p-DCB produced by isomerization increased as compared with Comparative Example 1, so that m-CB and p- obtained in 10 and 12 were obtained. The flow rate of DCB increased.
(実施例2)
図5に実施例2のブロックフロー図を示す。原料としてo−DCB 80%,p−DCB 20%を含むmix−DCB溶液をo−DCB精留塔に供給した以外は実施例1と同様の方法で実施した。結果を表4に示す。
(Example 2)
FIG. 5 shows a block flow diagram of the second embodiment. The same procedure as in Example 1 was performed, except that a mix-DCB solution containing 80% o-DCB and 20% p-DCB as raw materials was supplied to the o-DCB rectification column. The results are shown in Table 4.
(比較例2)
図6に比較例2のブロックフロー図を示す。晶析残液を異性化工程にリサイクルした以外は実施例2と同様の方法で実施した。結果を表5に示す。
(Comparative Example 2)
FIG. 6 shows a block flow diagram of the second comparative example. The same procedure as in Example 2 was performed except that the crystallization residual liquid was recycled to the isomerization step. The results are shown in Table 5.
晶析残液を異性化工程にリサイクルした実施例2では、比較例2に比べて異性化で生成されるm−DCB、p−DCBが増えるため10,12で得られるm−CB,p−DCBの流量が増加した。 In Example 2 in which the crystallization residual liquid was recycled to the isomerization step, m-DCB and p-DCB produced by isomerization increased as compared with Comparative Example 2, so that m-CB and p- obtained in 10 and 12 were obtained. The flow rate of DCB increased.
本発明の方法により、ジクロロベンゼン、キシレンなどの芳香族異性体混合物から、少なくとも2種類の異性体を効率よく分離回収することができる。 By the method of the present invention, at least two kinds of isomers can be efficiently separated and recovered from a mixture of aromatic isomers such as dichlorobenzene and xylene.
1 第1流れ
2 第2流れ
3 第3流れ
4 第4流れ
5 第5流れ
6 第6流れ
7 原料
8 反応液
9 第2流れ(目的外成分:o−DCB)
10 第3流れ(第1目的成分:m−DCB)
11 第4流れ(晶析入)
12 第5流れ(第2目的成分:p−DCB)
13 第6流れ(晶析残液)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10 Third flow (first target component: m-DCB)
11 Fourth flow (with crystallization)
12 5th flow (2nd target component: p-DCB)
13 Sixth flow (crystallization residual liquid)
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