JP6585587B2 - 選択された量のｃ９芳香族化合物を含むｃ８芳香族化合物流を形成するための装置および方法 - Google Patents

選択された量のｃ９芳香族化合物を含むｃ８芳香族化合物流を形成するための装置および方法 Download PDF

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Description

優先権の記載
本出願は、その全内容が参照により本明細書に援用される２０１３年９月２７日に出願された米国特許出願第１４／０４０，３４１号の優先権を主張するものである。
技術分野
本開示は、キシレンの所望される異性体の作製の過程で炭化水素を処理するための装置および方法全般に関し、より詳細には、選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための装置および方法に関する。
芳香族炭化水素を処理することによって、キシレンの選択された異性体の生成物流を形成することができる。キシレンは、ベンゼン環および２つのメチル置換基を含む芳香族炭化水素である。メチル置換基の構造上の位置に基づいて、パラキシレン、メタキシレン、およびオルソキシレンの３つのキシレン異性体が形成される可能性がある。パラキシレンは、テレフタル酸のための供給原料であり、それは、合成繊維および樹脂の製造に用いられる。メタキシレンは、特定の可塑剤、アゾ染料、および木材保存剤の製造に用いられる。オルソキシレンは、無水フタル酸のための供給原料であり、それは、特定の可塑剤、染料、および医薬品の製造に用いられる。
所望されるキシレン異性体の作製のためには、典型的には、３種類のキシレン異性体の混合流が作製され、その後、所望されるキシレン異性体が分離される。言い換えると、所望されるキシレンは、選択的に作製されるのではなく、選択的に分離される。所望されるキシレン異性体は、所望される異性体に対して選択性である吸着剤を用いることによって、混合キシレン流から分離することができる。所望される異性体が混合キシレン流から吸着された後、残された異性体は、混合ラフィネート流中に排出される。典型的には、脱着剤が、所望されるキシレン異性体を吸着剤から脱着し、脱着剤および選択されたキシレン異性体が回収され、分留によって分離される。
パラキシレンの作製では、吸着剤からのパラキシレンの脱着に、重質脱着剤が従来から用いられている。重質脱着剤は、キシレンよりも高い分子量および高い沸点を有するとして定義される。従って、軽質脱着剤は、キシレンよりも低い分子量および低い沸点を有するとして定義される。従来から、重質脱着剤を用いたキシレン異性体回収システムは、典型的には、軽質脱着剤を用いたシステムよりも必要とされるエネルギーが少なく、それは、分留の過程において、重質脱着剤を繰り返し蒸発して上昇させる必要がないからである。しかし、重質脱着剤システムは、典型的には、脱着剤の効果および生成物の純度を低下させる不純物などの再循環される脱着剤中での所望されない化合物の蓄積を制御するために、厳密なフィード純度を必要とする。さらに、脱着剤再循環プロセスの過程で重質脱着剤の純度を維持するために、追加の設備が必要とされ得る。また、重質脱着剤を用いたシステムは、相対的に高いリボイラー温度である蒸留塔を有する。より高いリボイラー温度は、より高い運転圧力に繋がり、それは、関与する設備のより高い圧力定格を必要とし、それによって、設備の資本コストが増加してしまう。
比較的安価な軽質脱着剤であるトルエンなどの軽質脱着剤を用いることにより、重質脱着剤を用いたシステムよりもフィード仕様が緩和される。フィード仕様の緩和によるコスト削減は、分留塔塔頂流としての軽質脱着剤の回収に伴うエネルギーコストの上昇を相殺することができる。また、軽質脱着剤を用いたキシレン回収装置では、脱着剤の精製および保存のユニットが必要ではないことから、合計設備数も削減される。さらに、軽質脱着剤を用いたキシレン回収装置は、蒸留塔の運転圧力も低く、それによって、より安価である圧力定格の低いより薄い塔シェルが可能となる。
選択されたキシレン異性体品を、軽質脱着剤を用いて炭化水素流から効率的に作製するためには、キシレンおよびエチルベンゼンを含む８個の炭素原子を有する（Ｃ８）芳香族炭化水素の実質的にすべてを、炭化水素流から、および処理過程での再循環流部分から分離して、選択されたキシレン異性体流に分離するための混合キシレン流を形成することが一般的には望ましい。従来のプロセスでは、混合キシレン流から、芳香族Ｃ９を除去する試みが成されてきた。これは、特に、従来の重質脱着剤システムの場合にそうであり、それは、重質脱着剤が、キシレン異性体分離の過程で芳香族Ｃ９によって汚染されてくるからである。さらに、キシレン異性体の適切な分離に影響を及ぼすのに要するエネルギーは、分離ユニットにフィードされる混合キシレン流中の芳香族Ｃ８の純度が低下されると、低減される。このエネルギー節約にも関わらず、分離ユニットへの比較的純粋な芳香族Ｃ８のフィード流が、選択されたキシレン異性体品の作製のために依然として望ましい。
従って、選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための方法および装置が提供されることが望ましい。加えて、選択されたキシレン異性体品を炭化水素流から効率的に作製するための方法および装置を開発することも望ましい。さらに、本実施形態のその他の望ましい特性および特徴は、添付の図面およびこの背景技術と合わせて、以下の詳細な記述および添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための装置および方法が提供される。代表的な実施形態では、選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための方法は、Ｃ８およびＣ９芳香族化合物を含む炭化水素流を、サイドドロー留分および塔底留分に分留することを含む。サイドドロー留分は、Ｃ８芳香族化合物の一部およびＣ９芳香族化合物の一部を含む。塔底留分は、残りのＣ８芳香族化合物およびＣ８＋炭化水素を含む。この方法は、さらに、塔底留分を分留すること、および残りのＣ８芳香族化合物を含む重質塔頂留分を形成することも含む。また、この方法は、サイドドロー留分および重質塔頂留分を組み合わせて、組み合わせ流の総重量の０．１重量％から５重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流を形成することも含む。
別の実施形態では、選択されたキシレン異性体品を形成するための方法が提供される。選択されたキシレン異性体品を形成するための方法は、Ｃ８芳香族化合物およびＣ９芳香族化合物を含む炭化水素流を、分留ユニットにフィードすることを含む。この方法により、炭化水素流からサイドドロー留分が形成される。サイドドロー留分は、Ｃ８芳香族化合物および少なくとも１重量％のＣ９芳香族化合物を含む。この方法により、炭化水素流から塔底留分が形成される。塔底留分は、Ｃ８＋炭化水素、および炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の少なくとも５％を含む。この方法はさらに、塔底留分を重質芳香族分留ユニットにフィードすること、および塔底留分から重質塔頂留分を形成することを含む。重質塔頂留分は、塔底留分中の実質的にすべてのＣ８芳香族化合物を含む。この方法はさらに、サイドドロー留分から、および重質塔頂留分から、選択されたキシレン異性体を分離して、選択されたキシレン異性体品を形成する。
別の実施形態は、選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための装置を提供する。この装置は、炭化水素流を受け、Ｃ７−炭化水素を含む塔頂留分、炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の８０％から９５％を含むサイドドロー留分、および炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の５％から２０％を含む塔底留分を形成するように構成された第一の分留ユニットを含む。サイドドロー留分は、サイドドロー留分の総重量の１重量％から２重量％のＣ９芳香族化合物組成で形成される。この装置はさらに、塔底留分を受け、塔底留分からのＣ８芳香族化合物の実質的にすべてを含む重質塔頂留分を形成するように構成された第二の分留ユニットを含む。
本実施形態を、以降、同一の符号は同一の要素を示している以下の図面と合わせて記載する。
図１は、選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための方法および装置の代表的な実施形態の概略図である。 図２は、選択されたキシレン異性体品を作製するためのスキームに用いられる図１の方法および装置の概略図である。
以下の詳細な記述は、単なる例示の性質のものであり、記載される実施形態の用途および使用を限定することを意図するものではない。さらに、上述の背景技術または以下の詳細な記述に提示されるいかなる理論にも束縛されることを意図するものではない。
本明細書で述べる様々な実施形態は、選択されたゼロではない量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための装置および方法に関する。そのような流れは、トルエンなどの軽質脱着剤を用いたキシレン異性体分離プロセスへの混合キシレンフィードとして用いることができる。キシレン異性体分離プロセスにおけるキシレン異性体回収の効率は、混合キシレンフィード中にゼロではない量のＣ９芳香族化合物を含めることによって低下するものの、そのような非効率性によるコストの上昇は、混合キシレン流の形成におけるコスト削減によって相殺されて余りあることが見出された。具体的には、以下で述べるように、炭化水素流は、分留されて、８個の炭素原子を含有する芳香族炭化水素（芳香族Ｃ８）および９個の炭素原子を含有する芳香族炭化水素（芳香族Ｃ９）を含む混合キシレン流のサイドドロー留分を生成する。さらに、この分留プロセスにより、芳香族Ｃ８の残りの部分を含有する塔底留分が形成される。塔底留分は、分留されて、残りの芳香族Ｃ８を含有する重質塔頂留分を形成する。この方法により、芳香族Ｃ８が、炭化水素流から効率的に単離される。さらに、サイドドロー留分および重質塔頂留分から形成された組み合わせ流は、さらに下流での処理において選択されたキシレン異性体の効率的な分離を可能とするのに充分な芳香族Ｃ８組成および充分に低い芳香族Ｃ９組成を有する。本明細書で用いられる場合、「塔頂留分」の語句および「塔頂」の用語は、分留プロセスまたは装置からの最上部留分に限定されず、最上部留分、ならびに／またはサイドドローおよび塔底留分よりも上で形成されるいずれの留分も含んでよい。さらに、本明細書で用いられる場合、「塔底留分」の語句および「塔底」の用語は、分留プロセスまたは装置からの最下部留分に限定されず、最下部留分、ならびに／またはサイドドローおよび塔頂留分よりも下で形成されるいずれの留分も含んでよい。
ここで、図１の選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための装置１０の代表的な実施形態を参照する。炭化水素流１２は、ストリッピング塔などの分留ユニット１４に、フィードポイント１６においてフィードされる。代表的な炭化水素流１２は、４０から１００質量パーセントなど、比較的高い濃度の芳香族化合物を含有する。適切な炭化水素流１２は、多くの供給源から入手可能である。例えば、高過酷度モードで運転される流動接触分解（ＦＣＣ）ユニットおよび分留塔は、７から１０個の炭素原子を有する（Ｃ７−１０）炭化水素を含む留分を生成することができ、この場合、炭化水素の６０質量パーセントは芳香族化合物である。特定の石炭液化プロセスは、芳香族化合物がリッチである炭化水素流を生成し、これらの炭化水素流は、炭化水素流１２としての使用に適している。その他の考え得る供給源としては、種々の石油精製プロセス、炭化水素の熱もしくは接触分解、または石油化学変換プロセスが挙げられ、芳香族化合物を生成するように設計された触媒を用いた改質器で処理された炭化水素流を含む。ある実施形態では、さらなる処理工程（図１に示さず）を用いて、炭化水素流１２から非芳香族化合物が除去されてもよく、液液抽出、抽出結晶化、クレイ処理、または追加の分留などである。
分留ユニット１４は、最上部２０またはその近辺で分留ユニット１４から排出される、７個以下の炭素原子を有する（Ｃ７−）炭化水素を主として含有する塔頂留分１８を形成するのに適する条件で運転される。代表的な塔頂留分１８は、８０％超の、例えば、９５％超などの９０％超の７個以下の炭素原子を有する炭化水素を含有する。分留ユニット１４はさらに、ドローポイント２４で分留ユニット１４から排出される８個の炭素原子を有する（Ｃ８）芳香族炭化水素を主として含有するサイドドロー留分２２も形成する。代表的なサイドドロー留分２２は、芳香族Ｃ８がリッチであり、８０％超の、例えば、９５％超または９８％超などの９０％超の８個の炭素原子を有する芳香族炭化水素を含有する。
サイドドロー留分２２は、混合キシレン流を形成すると見なされてよい。代表的な実施形態では、サイドドロー留分は、炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の８０％から９５％を含む。別の実施形態では、サイドドロー留分は、炭化水素流中のＣ８芳香族の９０％など、炭化水素流中のＣ８芳香族化合物の９２％以下を含む。代表的なサイドドロー留分２２は、２重量％未満のＣ９芳香族化合物組成を有する。代表的なサイドドロー留分２２は、少なくとも１重量％のＣ９芳香族化合物を含む。特定の実施形態では、サイドドロー留分は、１重量％から２重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する。
分留ユニット１４はまた、その底部２８またはその近辺で分留ユニット１４から排出される、８個以上の炭素原子を有する（Ｃ８＋）炭化水素を主として含有する塔底留分２６も形成する。代表的な塔底留分２６は、８０％超の、例えば、９５％超などの９０％超の８個以上の炭素原子を有する炭化水素を含有する。代表的な実施形態では、塔底留分は、炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の少なくとも５％を含み、炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の５％から２０％など、例えば、炭化水素流中のＣ８芳香族化合物の１０％である。
異なる留分（Ｃ７−、Ｃ８、およびＣ８＋など）は、存在する化合物の相対的沸点に基づいて分離される。所望される分離を行うために、分留ユニット１４は、絶対圧５キロパスカル（ｋＰａ）から１８００ｋＰａ（絶対圧１平方インチあたり０．７ポンド（ＰＳＩＡ）から２６０ＰＳＩＡ）の圧力、および３５℃から３６０℃（６５°Ｆから６８０°Ｆ）の温度で運転されてよい。
示されるように、ドローポイント２４は、フィードポイント１６よりも上に位置しており、すなわち、フィードポイント１６と分留ユニット１４の最上部２０との間である。同様に、フィードポイント１６は、ドローポイント２４よりも下に位置しており、すなわち、ドローポイント２４と分留ユニット１４の底部２８との間である。代表的な実施形態では、分留ユニット１４は、トレイを用いて形成され、ドローポイント２４は、フィードポイント１６よりも高いトレイに位置している。ドローポイント２４をフィードポイント１６よりも上に置くことにより、９個以上の炭素原子を有する（Ｃ９＋）炭化水素などの比較的より重質である種がサイドドロー留分２２中に回収されることが阻止される。
図１において、ある程度の芳香族Ｃ８を含むＣ８＋種を含有する塔底留分２６は、重質芳香族分留ユニット３０へ導入される。重質芳香族分留ユニット３０は、重質芳香族分留ユニット３０に導入された塔底留分２６中の芳香族Ｃ８の実質的にすべてを含有する重質塔頂留分３２を形成するのに適する条件で運転される。重質塔頂留分３２は、混合キシレン流を形成すると見なされてよい。代表的な実施形態では、重質塔頂留分は、２．０重量％未満のＣ９芳香族化合物組成を有する。重質芳香族分留ユニット３０はまた、９または１０個の炭素原子を有する（Ｃ９‐Ｃ１０）芳香族炭化水素を含有する重質サイドドロー留分３４、および１１個以上の炭素原子を有する（Ｃ１１＋）炭化水素を含有する重質塔底留分３６も形成する。重質サイドドロー留分３４および重質塔底留分３６は、さらなる処理のために装置１０から排出されてよい。
異なる留分（Ｃ８、Ｃ９‐Ｃ１０、およびＣ１１＋など）は、存在する化合物の相対的沸点に基づいて、重質芳香族分留ユニット３０で分離される。重質芳香族分留ユニット３０は、５ｋＰａから１８００ｋＰａ（０．７ＰＳＩＡから２６０ＰＳＩＡ）の圧力、および１００℃から３６０℃（２１２°Ｆから６８０°Ｆ）の温度で運転されてよい。
混合キシレン流、すなわち、分留ユニット１４からのサイドドロー留分２２および重質芳香族分留ユニット３０からの重質塔頂留分３２は、組み合わされて、組み合わせ混合キシレン流４０を形成する。代表的な組み合わせ混合キシレン流４０は、１．６重量％を例とする１重量％から２重量％など、０．５重量％から５重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する。さらに、代表的な組み合わせ混合キシレン流４０は、炭化水素流１２からの芳香族Ｃ８の実質的にすべてを含む。
代表的な実施形態では、組み合わせ混合キシレン流４０は、さらに処理されて、選択されたキシレン異性体が単離される。従って、組み合わせ混合キシレン流４０は、選択されていないキシレン異性体から選択されたキシレン異性体を分離する分離ユニット４２に導入される。代表的な分離ユニット４２は、選択されたキシレン異性体を他のキシレン異性体と比較して選択的に収着する選択性吸着剤を含む。次に、脱着剤が用いられて、選択されたキシレン異性体が吸着剤から脱着され、脱着剤および選択されたキシレン異性体は、回収され、蒸留によって分離される。代表的な実施形態では、選択性吸着剤は、Ｘ型またはＹ型結晶アルミノシリケートゼオライトなどの結晶アルミノシリケートである。代表的な選択性吸着剤は、１つ以上の金属カチオンとの交換性カチオン部位を含有しており、ここで、金属カチオンは、リチウム、カリウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ニッケル、銅、銀、マンガン、およびカドミウムのうちの１つ以上であってよい。収着条件は、様々であるが、典型的には、３５℃から２００℃（１００°Ｆから４００°Ｆ）および１００ｋＰａから３５００ｋＰａ（１４ＰＳＩＡから５００ＰＳＩＡ）の範囲である。
選択されていないキシレン異性体からの選択されたキシレン異性体の分離の結果、選択されていないキシレン異性体を含有するラフィネートキシレン異性体流４６が形成される。代表的な装置１０では、ラフィネートキシレン異性体流４６は、異性化ユニット５０にフィードされ、そこでは、選択されていないキシレン異性体が異性化されて、選択されたキシレン異性体がさらに生成される。具体的には、選択されたキシレン異性体が分離ユニット４２で除去されることにより、ラフィネートキシレン異性体流４６の組成が、異性体種間の平衡からシフトする。ラフィネートキシレン異性体流４６は、主として３つのキシレン異性体のうちの選択されていない２つを含み、選択されたキシレン異性体が相対的に不足していることから、選択されたキシレン異性体が異性化ユニット５０中で生成され、キシレン異性体が平衡比に近付けられる。２５０℃での平衡比は、２０から２５パーセントのオルソキシレン、２０から３０パーセントのパラキシレン、および５０から６０パーセントのメタキシレンであるが、この平衡比は、温度およびその他の条件で変動する。
代表的な実施形態では、異性化ユニット５０は、異性化触媒５２を含み、適切な異性化条件で運転される。適切な異性化条件としては、１００℃から５００℃（２００°Ｆから９００°Ｆ）または２００℃から４００℃（４００°Ｆから８００°Ｆ）の温度、および５００ｋＰａから５０００ｋＰａ（７０ＰＳＩＡから７００ＰＳＩＡ）の圧力が挙げられる。異性化ユニット５０は、ラフィネートキシレン異性体流４６に関して、０．５から５０時間−１、または０．５から２０時間−１の時間あたり液空間速度を提供するのに充分な体積の異性化触媒を含む。水素は、１モルのキシレンあたり１５モルまでの水素で存在してよいが、ある実施形態では、水素は、異性化ユニット５０に本質的に存在しない。異性化ユニット５０は、１、２、もしくは３つ以上の反応器を含んでよく、ここで、各反応器の入り口部で適切な異性化温度が確保されるように、適切な手段が用いられる。キシレンは、上昇流、下降流、または放射状流を含む適切ないずれかの方法で異性化触媒と接触される。
代表的な異性化触媒としては、Ｓｉ：Ａｌ２比が１０／１よりも大きい、またはある実施形態では、２０／１よりも大きく、細孔径が５から８オングストロームであるゼオライト系アルミノシリケートが挙げられる。適切なゼオライトのいくつかの例としては、これらに限定されないが、ＭＦＩ、ＭＥＬ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＭＦＳ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＴＯＮ、ＭＯＲ、およびＦＡＵが挙げられ、結晶構造の成分としてガリウムが存在してよい。ある実施形態では、Ｓｉ：Ｇａ２モル比は、５００／１未満であり、または他の実施形態では、１００／１未満である。触媒中のゼオライトの割合は、一般的に、１重量パーセント（重量％）から９９重量％、または２５重量％から７５重量％である。ある実施形態では、異性化触媒は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、および白金（Ｐｔ）のうちの１つ以上を、０．０１重量％から２重量％含むが、他の実施形態では、異性化触媒には、実質的にいかなる金属化合物も存在せず、ここで、実質的に存在しないとは、０．０１重量％未満である。異性化触媒の残量は、アルミナなどの無機酸化物バインダーであり、球状または円筒形状を含む広範な様々な触媒形状が用いられてよい。
キシレン異性体の平衡分布を有する異性化流５４は、異性化ユニット５０から排出され、分留ユニット１４へ再循環される。異性化流５４中のキシレンは、続いて、サイドドロー留分２２または重質塔頂留分３２を介して、分離ユニット４２へと送られる。代表的な装置１０では、異性化流５４は、分留ユニット１４を通され、それによって、異性化ユニット５０中で異なる炭素原子数の化合物に変化したＣ８化合物を、留分１８、３４、または３６を介して除去することができる。異性化流５４は、ラフィネートキシレン異性体流４６中よりも多い選択されたキシレン異性体を含むため、より多くの選択されたキシレン異性体を分離ユニット４２で回収可能である。この結果、回収される選択されたキシレン異性体の量は、処理温度でのその理論平衡値を超えることができる。
分離ユニット４２における選択されていないキシレン異性体からの選択されたキシレン異性体の分離の結果、さらに、選択されたキシレン異性体および脱着剤を含有する抽出物流（図示せず）が形成される。分離ユニット４２内では、脱着剤５６が用いられて、選択されたキシレン異性体が吸着剤から脱着される。脱着剤５６および選択されたキシレン異性体は、抽出物流を形成し、これは、抽出物塔（図示せず）にフィードされる。脱着剤５６は、次に、分離ユニット４２中の抽出物塔（図示せず）での分留によって、選択されたキシレン異性体から分離される。選択されたキシレン異性体は、塔底流として抽出物塔から排出され、それは、必要に応じて、製品品質仕様を満たすように選択されたキシレン流をさらに精製するために、仕上げ塔（finishing column）に送られてよい。選択されたキシレン流は、塔頂留分として仕上げ塔から排出され、製品流５８として分離ユニット４２から排出される。製品流５８は、パラキシレン品、オルソキシレン品、またはメタキシレン品を例とする選択されたキシレン品として、装置１０から取り出すことができる。仕上げ塔からの塔底流は、ある程度の選択されたキシレン異性体を含む場合があり、流れ６０として分離ユニット４２から排出される。
分離ユニット４２のいくつかの異なる実施形態が可能であり、バッチ様式で運転される単一床などであり、この場合、ラフィネートキシレン異性体流４６は、選択されたキシレン異性体が脱着される前に回収され、抽出物流は、脱着の後に回収される。別の実施形態では、複数の吸着剤床が用いられ、組み合わせ混合キシレン流４０および脱着剤５６の導入ポイントが、異なる吸着剤床の間を次第に移動される。抽出物流およびラフィネートキシレン異性体流４６の排出ポイントも、異なる吸着剤床の間を次第に移動され、それによって、各個別の吸着剤床が、セミバッチモードで用いられ、それを組み合わせることによって、疑似的な連続運転とされる。軽質脱着剤の場合、脱着剤５６は、キシレンよりも低い分子量を有し、ならびに脱着剤沸点は、選択されたキシレン異性体沸点または（１もしくは複数の）選択されていないキシレン異性体沸点よりも低い。
図２を参照すると、装置１０は、他の炭化水素処理スキームと一体化されて示される。示されるように、炭化水素流１２は、フィード流７０から形成される。代表的なフィード流７０は、ナフサ供給原料である。ナフサ供給原料は、芳香族化合物、パラフィン、およびナフテンを含み、少量のオレフィンも含み得る。用いられてよい供給原料としては、ストレートランナフサ（straight-run naphthas）、天然ガソリン、合成ナフサ、熱改質ガソリン、接触分解ガソリン、および特に、改質ナフサが挙げられる。供給原料は、沸点、または０°から２３０℃で定められる全範囲ナフサ（full-range nahthas）、または５０％超もしくは７０％超などの芳香族炭化水素の割合が高いナフサに包含されてよい。
図２に示されるように、フィード流７０は、特にフィード流７０が改質ナフサ流である実施形態において、改質油スプリッター蒸留塔（reformate splitter distillation column）７２にフィードされる。改質油スプリッター蒸留塔７２は、フィード流７０を蒸留して、塔頂流７４としての低沸点流と、塔底流７６としての高沸点流とに分離または「スプリット」するように機能する。改質油スプリッター蒸留塔は、例えば、塔頂流７４が、７個以下の炭素原子を有する（Ｃ７−）炭化水素を主として（８０％超、９０％超、または９５％超など）含み得るように構成されてよい。塔底流７６は、従って、８個以上の炭素原子を有する（Ｃ８＋）炭化水素を、８０％超、９０％超、または９５％超など、主として含み得る。
塔底流７６は、その後、塔底流７６中に存在し得るいずれのアルキレートおよびオレフィンも除去するために、クレイ処理器（clay treater）７８へ送られてよい。クレイ処理器７８は、この目的のために適する公知のいかなる方法で構成されてもよい。クレイ処理器７８から排出される炭化水素流１２は、従って、アルキレートおよびオレフィン化合物が、９０％超など、実質的にそこから除去されたＣ８＋炭化水素を、８０％超、９０％超、または９５％超など、主として含み得る。
塔頂流７４は、塔頂流７４から非芳香族化合物を除去するために、改質油スプリッター蒸留塔７２から、抽出蒸留プロセスユニット８０へ送られる。１つの特定の実施形態では、抽出蒸留プロセスユニット８０は、非芳香族化合物から芳香族化合物を分離するために、スルホラン溶媒を用いてよい。液液溶媒抽出などのその他の抽出方法も周知であり、芳香族化合物からの非芳香族化合物の分離のために実践されており、それらを、抽出蒸留プロセスユニット８０の代わりに、またはそれに加えて用いることは、本明細書で考慮される。抽出蒸留プロセスユニット８０は、非芳香族Ｃ７−炭化水素を、８０％超、９０％超、または９５％超など、主として含む流れ８２、ならびにベンゼンおよびトルエンを、８０％超、９０％超、または９５％超など、主として含む流れ８４を生成する。流れ８４は、さらに、例えば、クレイ処理器７８に関して上述したような方法で、その中に存在し得るアルキレートまたはオレフィンも除去することによって、そのような流れにある芳香族化合物の純度を高めるために、クレイ処理器８６に送られてよく、それによって、処理ベンゼンおよびトルエン流８８が生成される。
処理ベンゼンおよびトルエン流８８は、その後、処理ベンゼンおよびトルエン流８８中のトルエンからベンゼンを分離するために、スプリットシェル蒸留塔（split shell distillation column）９０に送られる。トルエンよりも低い沸点を有するベンゼンは、塔頂生成物９２として蒸留塔９０から除去され、ベンゼンよりも高い沸点を有するトルエンは、サイドドロー生成物９４として蒸留塔９０から除去される。また、種々のキシレン異性体などの重質芳香族炭化水素を含むネット塔底液体流９５も、蒸留塔９０から除去され、その後、装置１０に、より具体的には、図１の分留ユニット１４にフィードされる。
サイドドロー生成物９４中のトルエンは、装置１０に、より具体的には、分離ユニット４２の吸着剤チャンバーに、脱着剤５６としてフィードされてよい。別の選択肢として、または加えて、サイドドロー生成物９４は、アルキル交換ユニットプロセスユニット９６にフィードされる。示されるように、アルキル交換プロセスユニット９６はまた、９または１０個の炭素原子を有する（Ｃ９−Ｃ１０）芳香族炭化水素を含有し、装置１０の重質芳香族分留ユニット３０（図１参照）から排出される重質サイドドロー留分３４も受ける。また、アルキル交換プロセスユニット９６は、選択されたキシレン異性体をある程度含む場合があり、装置１０の分離ユニット４２（図１参照）の仕上げ塔から排出される流れ６０も受ける。
アルキル交換プロセスユニット９６は、トルエン不均化プロセスによって、トルエンをベンゼンおよびキシレンに変換する。さらに、アルキル交換プロセスユニット９６は、アルキル交換プロセスによって、トルエンおよび９個の炭素原子を有する（Ｃ９）芳香族炭化水素の混合物を、キシレンに変換する。不均化およびアルキル交換プロセスが水素雰囲気下で行われて、コークス形成が最小限に抑えられるように、水素がアルキル交換プロセスユニット９６にフィードされる。示されるように、ベンゼンおよびトルエンを含む流れ９８は、アルキル交換プロセスユニット６２から排出され、その後、不均化およびアルキル交換プロセスの過程で形成されたその中にあるいずれの非芳香族化合物も除去するために、抽出蒸留プロセスユニット８０に送られてよい。また、トルエンおよびキシレンの流れ９９も、アルキル交換プロセスユニット６２から排出され、キシレンからトルエンを分離するために、スプリットシェル蒸留塔９０にフィードされる。
本明細書で述べるように、選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための装置および方法が提供される。この装置は、選択された量のＣ９芳香族化合物を含む芳香族Ｃ８リッチサイドドロー留分を形成するために、および残りの芳香族Ｃ８を含む重質塔頂留分を形成するために、２つの分留ユニットを用いる。芳香族Ｃ８および選択された量の芳香族Ｃ９を含むサイドドロー留分を形成するように分留ユニットを運転することにより、エネルギーが大きく節約される。このコスト節約は、芳香族Ｃ９を含有する混合キシレン流から選択されたキシレン異性体を回収する相対的により高いコストを相殺する。
具体的実施形態
以下は、具体的実施形態と合わせて記載するものであるが、この記述が、説明することを意図するものであり、先の記述および添付の特許請求の範囲の範囲を限定することを意図するものではないことは理解される。
本発明の第一の実施形態は、選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための方法であり、この方法は、Ｃ８芳香族化合物およびＣ９芳香族化合物を含む炭化水素流を、Ｃ８芳香族化合物の一部およびＣ９芳香族化合物の一部を含むサイドドロー留分、ならびに残りのＣ８芳香族化合物およびＣ８＋炭化水素を含む塔底留分に分留する工程；塔底留分を分留して、残りのＣ８芳香族化合物を含む重質塔頂留分を形成する工程；およびサイドドロー留分および重質塔頂留分を組み合わせて、０．１重量％から５重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流を形成する工程を含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、サイドドロー留分および重質塔頂留分を組み合わせることにより、組み合わせ流の総重量の１重量％から２重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流が形成される。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、サイドドロー留分および重質塔頂留分を組み合わせることにより、組み合わせ流の総重量の１．６重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流が形成される。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、炭化水素流を分留することは、サイドドロー留分の総重量の２重量％未満のＣ９芳香族化合物組成を含むサイドドロー留分を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、塔底留分を分留し、残りのＣ８芳香族化合物を含む重質塔頂留分を形成することは、重質塔頂留分の総重量の２．０重量％未満のＣ９芳香族化合物組成を含む重質塔頂留分を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、炭化水素流を分留することは、炭化水素流中のＣ８芳香族化合物の９０％を含むサイドドロー留分を形成すること、および炭化水素流中のＣ８芳香族化合物の１０％を含む塔底留分を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、炭化水素流を分留することは、炭化水素流中のＣ８芳香族化合物の９２％以下を含むサイドドロー留分を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、選択されたキシレン異性体を組み合わせ流から分離することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、Ｃ８芳香族およびＣ９芳香族化合物を含有する組み合わせ流を、分離ユニットにフィードすること；ならびに組み合わせ流を分離ユニット中の吸着剤と接触させ、選択されたキシレン異性体を組み合わせ流から吸着させて、抽出物流およびラフィネート流を形成することを含み、ここで、抽出物流は、吸着されたキシレン異性体およびＣ９芳香族化合物の一部を含み、ラフィネート流は、選択されていないキシレン異性体およびＣ９芳香族化合物の残りの部分を含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、吸着されたキシレン異性体を脱着剤と接触させ、選択されたキシレン異性体を吸着剤から脱着させて、脱着剤および選択されたキシレン異性体の流れを形成すること；ならびに脱着剤および選択されたキシレン異性体を分離することを含む。
本発明の第二の実施形態は、選択されたキシレン異性体品を形成するための方法であり、この方法は、Ｃ８芳香族化合物およびＣ９芳香族化合物を含む炭化水素流を、分留ユニットにフィードする工程；炭化水素流から、Ｃ８芳香族化合物およびサイドドロー留分の総重量の少なくとも１重量％のＣ９芳香族化合物を含むサイドドロー留分を形成する工程；炭化水素流から、Ｃ８＋炭化水素および炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の少なくとも５％を含む塔底留分を形成する工程；塔底留分を、重質芳香族分留ユニットにフィードする工程；塔底留分から、塔底留分中のＣ８芳香族化合物の実質的にすべてを含む重質塔頂留分を形成する工程；サイドドロー留分から、および重質塔頂留分から、選択されたキシレン異性体を分離して、選択されたキシレン異性体品を形成する工程を含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、サイドドロー留分および重質塔頂留分を組わせて、組み合わせ流の総重量の０．５重量％から５重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、サイドドロー留分および重質塔頂留分を組わせて、組み合わせ流の総重量の１重量％から２重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、サイドドロー留分および重質塔頂留分を組わせて、組み合わせ流の総重量の１．６重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、炭化水素流からサイドドロー留分を形成することは、サイドドロー留分の総重量の２重量％未満のＣ９芳香族組成を有するサイドドロー留分を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、塔底留分から重質塔頂留分を形成することは、重質塔頂留分の総重量の２．０重量％未満のＣ９芳香族化合物組成を有する重質塔頂留分を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、炭化水素流からサイドドロー留分を形成することは、炭化水素流中のＣ８芳香族化合物の９０％を含むサイドドロー留分を形成することを含み、およびここで、塔底留分から重質塔頂留分を形成することは、炭化水素流中のＣ８芳香族化合物の１０％を含む重質塔頂留分を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、炭化水素流からサイドドロー留分を形成することは、炭化水素流中のＣ８芳香族化合物の９２％以下を含むサイドドロー留分を形成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、選択されたキシレン異性体を、サイドドロー留分から、および重質塔頂留分から分離して、選択されたキシレン異性体品を形成することは、サイドドロー留分および重質塔頂留分を組み合わせて、組み合わせ混合キシレン流を形成すること；Ｃ８芳香族化合物およびＣ９芳香族化合物を含有する組み合わせ混合キシレン流を、分離ユニットにフィードすること；組み合わせ混合キシレン流を分離ユニット中の吸着剤と接触させ、選択されたキシレン異性体を組み合わせ混合キシレン流から吸着させて、吸着されたキシレン異性体およびＣ９芳香族化合物の一部を含む抽出物流、ならびに選択されていないキシレン異性体およびＣ９芳香族化合物の残りの部分を含むラフィネート流を形成すること；吸着されたキシレン異性体を脱着剤と接触させ、選択されたキシレン異性体を吸着剤から脱着させて、脱着剤および選択されたキシレン異性体の流れを形成すること；ならびに脱着剤および選択されたキシレン異性体を分離して、選択されたキシレン異性体品を形成することを含む。
本発明の第三の実施形態は、選択された量のＣ９芳香族化合物を含むＣ８芳香族化合物流を形成するための装置であり、この装置は、Ｃ８芳香族化合物を含有する炭化水素流を受け、Ｃ７−炭化水素を含む塔頂留分、炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の８０％から９５％を含むサイドドロー留分、および炭化水素流からのＣ８芳香族化合物の５％から２０％を含む塔底留分を形成するように構成され、ここで、サイドドロー留分は、サイドドロー留分の総重量の１重量％から２重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する、第一の分留ユニット；塔底留分を受け、塔底留分からのＣ８芳香族化合物の実質的にすべてを含む重質塔頂留分を形成するように構成された第二の分留ユニットを含む。
前述の詳細な記述において、少なくとも１つの代表的な実施形態を提示したが、非常に数多くの変型例が存在することは理解されるべきである。また、１もしくは複数の代表的な実施形態は、単なる例であり、いかなる形であっても本出願の範囲、適用性、または構成を限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。そうではなく、前述の詳細な記述は、当業者に、１つ以上の実施形態を実行するための都合の良いロードマップを提供するものであり、添付の特許請求の範囲に示される範囲から逸脱することなく、代表的な実施形態で述べる要素の機能および配列に様々な変更を行ってよいことは理解される。

Claims (9)

  1. 選択された量のＣ９芳香族化合物を含む選択されたキシレン異性体流（５８）を形成するための方法であって、
    Ｃ８芳香族化合物およびＣ９芳香族化合物を含む炭化水素流（１２）を、前記Ｃ８芳香族化合物の一部および前記Ｃ９芳香族化合物の一部を含むサイドドロー留分（２２）、ならびに残りのＣ８芳香族化合物およびＣ８＋炭化水素を含む塔底留分（２６）に分留する工程、
    前記塔底留分を分留して、前記残りのＣ８芳香族化合物を含む重質塔頂留分（３２）を形成する工程、
    前記サイドドロー留分および前記重質塔頂留分を組み合わせて、０．５重量％から５重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流（４０）を形成する工程、
    Ｃ８芳香族化合物およびＣ９芳香族化合物を含有する前記組み合わせ流を、分離ユニット（４２）にフィードする工程、
    前記組み合わせ流を前記分離ユニット中の吸着剤と接触させ、選択されたキシレン異性体を前記組み合わせ流から吸着させて、吸着されたキシレン異性体およびＣ９芳香族化合物の一部を含む抽出物流、および、選択されていないキシレン異性体およびＣ９芳香族化合物の残りの部分を含むラフィネート流（４６）を形成する工程、
    前記吸着されたキシレン異性体を脱着剤（５６）と接触させ、前記選択されたキシレン異性体を前記吸着剤から脱着させて、脱着剤および前記選択されたキシレン異性体の流れを形成する工程、及び
    前記脱着剤および前記選択されたキシレン異性体（５８）を分離する工程、
    を含む方法。
  2. 前記サイドドロー留分および前記重質塔頂留分を組み合わせることにより、前記組み合わせ流の総重量の１重量％から２重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する組み合わせ流が形成される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記サイドドロー留分および前記重質塔頂留分を組み合わせることにより、前記組み合わせ流の総重量の１．６重量％のＣ９芳香族前記組成を有する組み合わせ流が形成される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記炭化水素流を分留することが、前記サイドドロー留分の総重量の２重量％未満のＣ９芳香族前記組成を有する前記サイドドロー留分を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記塔底留分を分留し、前記残りのＣ８芳香族を含む重質塔頂留分を形成することが、前記重質塔頂留分の総重量の２．０重量％未満のＣ９芳香族前記組成を有する前記重質塔頂留分を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記炭化水素流を分留することが、前記炭化水素流中の前記Ｃ８芳香族化合物の９０％を含む前記サイドドロー留分を形成すること、および前記炭化水素流中の前記Ｃ８芳香族化合物の１０％を含む前記塔底留分を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記炭化水素流を分留することが、前記炭化水素流中の前記Ｃ８芳香族化合物の９２％以下を含む前記サイドドロー留分を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
  8. 選択されたキシレン異性体を前記組み合わせ流から分離することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  9. 選択された量のＣ９芳香族化合物を含む選択されたキシレン異性体流（５８）を形成するための装置であって、
    Ｃ８芳香族化合物を含有する炭化水素流（１２）を受け、Ｃ７−炭化水素を含む塔頂留分（１８）、前記炭化水素流からの前記Ｃ８芳香族化合物の８０％から９５％を含むサイドドロー留分（２２）、および、前記炭化水素流からの前記Ｃ８芳香族化合物の５％から２０％を含む塔底留分（２６）を形成するように構成され、ここで、前記サイドドロー留分は、前記サイドドロー留分の総重量の１重量％から２重量％のＣ９芳香族化合物組成を有する、第一の分留ユニット（１４）、
    前記塔底留分を受け、前記塔底留分からの前記Ｃ８芳香族の実質的にすべてを含む重質塔頂留分（３２）を形成するように構成された第二の分留ユニット（３０）、ここで、前記重質塔頂留分（３２）は前記第一の分留ユニット（１４）のサイドドロー留分（２２）と混合キシレン流（４０）を形成するラインで流体連結する、及び
    前記混合キシレン流（４０）を受け、選択されていないキシレン異性体を含むラフィネート流（４６）と選択されたキシレン異性体流（５８）とを形成するように構成された分離ユニット（４２）、
    を含む、装置（１０）。
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