JP6815398B2 - 混合キシレンの分離 - Google Patents
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Description
本明細書は、一部、種々の化合物の逆浸透膜分離に基づく、混合キシレンの処理および分離に関する。
多くの石油精製および化学物質製造プロセスには、所望の製品を単離するための1つ以上の分離プロセスが含まれる。膜分離は、分離を実行するための低エネルギー必要条件のため、潜在的に望ましい分離方法である。しかしながら、膜分離の使用は、適切な膜が、商業規模分離を実行するために利用可能である状況に限定される。
種々の態様において、キシレンの異性化および/または分離を実行する(又は行う)ためのシステムおよび方法が提供される。例えば、一態様において、キシレンの異性化および分離のためのシステムは、少なくとも(1つの)パラ−キシレン豊富フラクションを生成するように構成された、沸点分離に基づく分離段階(又は分離ステージ(separation stage))と;分離段階からのパラ−キシレン豊富フラクションを受け取るために分離段階と流体連絡しており、製品出口および残留物出口を含むキシレン回収ユニットと;残留物流の少なくとも一部を受け取るために、残留物出口と流体連絡している膜構造と;膜構造からの残留物を受け取るために、膜構造と流体連絡している液相異性化反応器とを含むことができる。
種々の態様において、例えば、小炭化水素の炭化水素逆浸透に適切な非対称膜構造が提供される。特定の例において、非対称膜構造は、オルト−キシレン(o−キシレン)およびメタ−キシレン(m−キシレン)からのパラ−キシレン(p−キシレン)の分離に適切である最小または制御された細孔径を有する非晶質細孔ネットワークを有することができる。ポリフッ化ビニリデン(または別の部分的フッ化モノマー)から非対称膜構造を製造する方法も提供される。適切な非対称膜構造の例は、中空繊維膜であることができる。膜構造を形成するためにポリマーが使用される場合、膜構造は、その後、使用前に架橋および/または熱分解することができる。いくつかの態様において、膜構造の架橋は、膜構造の種々の部分を安定化させることができ、したがって、望ましい特性が達成され、かつ/または次の熱分解ステップの間に維持される。いくつかの態様において、ポリマーは、事前架橋を必要とすることなく、熱分解後に望ましい細孔構造を維持することができる。次いで、ポリマー膜構造を、より高い比率の炭素対水素比を有する多孔性カーボン構造に変換するために、熱分解を使用することができる。
種々の態様において、本明細書に記載の膜は、非対称の膜構造を有する膜に相当することができる。非対称の膜構造において、第1の膜層は、多孔性支持層に相当することができ、一方、第2の膜層は、選択的層に相当することができる。第2の膜層または選択的層は、膜分離間に供給物に曝露される層に相当することができる。ポリマーが、膜構造の少なくとも一部を形成するために最初に使用される態様において、他に指定されない限り、このセクションに記載された特性は、いずれの架橋および/または熱分解後の膜構造の特性に相当する。
第1の(選択的)層および第2の(多孔性支持)層を有する非対称膜構造を製造するための一方法は、最初に非対称中空繊維構造を製造することであることが可能である。非対称中空繊維構造を形成するために適切な材料は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)である。他の部分的フッ化エチレンポリマー、部分的フッ化プロピレンポリマーおよび部分的フッ化エチレン−プロピレンコポリマーも適切な材料であることが可能である。本明細書中、部分的フッ化エチレンポリマーは、1〜3のモノマー単位あたりの平均フッ素数を有するエチレンポリマーとして定義される。同様に、部分的フッ化プロピレンポリマーは、1〜3のポリマー主鎖炭素対あたりの平均フッ素数を有するプロピレンポリマーとして定義される。
非対称膜構造が、部分的フッ化エチレンまたはプロピレンから形成されるポリマーなどのポリマーを使用して形成される態様において、膜構造は架橋可能である。第1の高密度(シース)層および第2の多孔性(コア)層の両方の架橋のために適切である、いずれの都合のよい架橋方法も使用可能である。
いずれかの任意選択の架橋後でも、ポリマー膜構造を熱分解させることができる。ポリマー膜構造の熱分解によって、少なくとも一部のポリマー構造を、より炭質材料に変換することができる。換言すれば、膜構造における炭素対水素比を増加させることができる。熱分解後、膜構造の層を、多孔性カーボン層と呼ぶことができる。細孔径次第で、選択的層を、代わりに炭素モレキュラーシーブと呼ぶことができる。
上記の例において、二重層紡糸プロセスを使用することによって、二重層中空繊維構造が形成された。非対称構造の製造のための別の選択肢は、最初に中空繊維構造を形成し、そして次に、非対称構造を提供するためのコーティング層を添加することであることが可能である。これによって、コアまたは第1の層および追加のコーティング層のための別々の処理条件、例えば、コア層に対してより過酷な条件、または追加のコーティング層に対してより過酷な条件を可能にする。
本明細書に記載される非対称的膜は、炭化水素逆浸透に基づく膜分離を実行するために使用することができる。炭化水素逆浸透は、一般に、分離が、少なくとも2種の炭化水素または炭化水素性成分を含有する炭化水素液体上で実行される、選択的膜分離を意味する。炭化水素性成分は、酸素または窒素などのヘテロ原子を含有し得る炭素および水素を含有する化合物を意味する。いくつかの態様において、炭化水素性化合物は、ほぼ同数の炭素およびヘテロ原子(すなわち、炭素または水素以外の原子)を有する化合物を含むように定義される。ほぼ同数の炭素およびヘテロ原子を有する炭化水素性化合物の例としては、限定されないが、糖および/または他の糖質が含まれる。いくつかの態様において、逆浸透または正浸透分離における成分として使用される炭化水素性化合物は、炭素より少ないヘテロ原子を有する炭化水素性化合物に限定することができる。
選択性=[XA(透過物)/XB(透過物)]/[XA(透過物)/XB(透過物)]
式中、XA(透過物)は、透過物中のAのモル分率であり、XB(透過物)は、透過物中のBのモル分率であり、XA(供給物)は、供給物中のAのモル分率であり、そしてXB(供給物)は、供給物中のBのモル分率である。その選択性が、2より高い、または5より高い、または10より高い、または20より高い、または40より高い、または100より高い、少なくとも1対の炭化水素および/または炭化水素性成分があるように、膜が逆浸透プロセスにおいて操作されることが好ましい。これは、a)分子AおよびBを分離することができる範囲内の最小中央細孔径を有し、b)低い欠陥密度を有し、かつc)選択的浸透のための熱力学的原動力を提供するために十分高い膜貫通圧力で操作されることができる膜を使用して達成することができる。膜貫通圧力は、少なくとも約10バールまたは少なくとも約20バールまたは少なくとも約50バールまたは少なくとも約100バールであることが可能である。任意選択的に、しかし好ましくは、選択的分離が妥当な商業的タイムスケールにおいて生じるように、膜を横切っての供給物の流速は十分に速くなることが可能である。
1)o−キシレンおよびm−キシレンからのパラ−キシレンの分離。パラ−キシレンは、約5.8オングストロームの分子直径を有するが、他方、o−キシレンおよびm−キシレンは、約6.8オングストロームの直径を有する。
2)パラ−ジエチルベンゼンからのパラ−キシレンの分離。他のC8化合物からのパラ−キシレンの分離のための疑似移動床式分離器において、パラ−ジエチルベンゼンが、脱着間に床中でパラ−キシレンを置き換えるために使用される。この分離は、蒸留によって実行可能であるが、逆浸透分離は、パラ−ジエチルベンゼン脱着剤から追加的なパラ−キシレンの回収を可能にすることができた。
図1〜4は、本明細書に記載の膜構造を使用して、キシレン分離/精製ループをどのように変更させることができるかという一例を概略的に示す。図1は、典型的なパラ−キシレン回収ループの一例を示す。図1中、C8+芳香族化合物の混合物を含むインプット流110を、より高沸点の化合物125(すなわち、C9+)をC8化合物123から分離するための蒸留塔120に通過させる。蒸留塔120に導入する前に、C8+異性体流145をインプット流110に添加することができる。C8化合物123の流れは、典型的にエチルベンゼンを含むことが注目される。次いで、より高純度のパラ−キシレン流133、およびパラ−キシレン枯渇抽残液またはろ液135への分離のために、C8化合物123の長さをパラ−キシレン回収ユニット130に通過させる。パラ−キシレン回収ユニット130は、例えば、疑似移動床式分離器であることが可能である。抽残液135は、オルトおよびメタ−キシレンから所望のパラ−キシレン生成物への変換のための異性化ユニット140に導入することができる。異性化ユニット140は、水素インプット流141を受け取ることもできる。異性化溶出物145は、C8異性化糖ならびに他の副産物を含むことができる。例えば、供給物の性質次第で、異性化ユニットは、任意選択的に、エチルベンゼンの分解の間に生成される可能性のあるベンゼン/トルエン流147および/または軽質ガス149などの追加的な副産物を生成する可能性がある。これらのC7−生成物は、例えば、任意の追加的な蒸留塔128を使用して、異性化溶出物145から分離することができる。任意の追加的な蒸留塔128からの残留フラクションは、C8+異性化糖に相当することができる。異性化ユニット140におけるプロセスの間、エチルベンゼンが抽残液135中に存在する場合、追加的C9+化合物も製造可能である。結果として、C8+異性化糖流155は、パラ−キシレン回収ユニット130への導入の前に蒸留塔120中で蒸留可能である。
図22は、選択的膜とともに使用することができる、キシレンループ構成の別の例を提供する。図22中、キシレン含有供給物810を、蒸留塔880または別の種類の精留塔/分離器に導入することができる。蒸留塔880は、より低い沸騰フラクション882およびボトムフラクション887を生成することができる。ボトムフラクション887は、供給物810から、例えば、C9+化合物が豊富であることができる。より低い沸騰フラクション882は、供給物810から、例えば、パラ−キシレン、オルト−キシレン、メタ−キシレン、エチルベンゼンおよびC7−化合物の1種またはそれ以上が豊富であることができる。より低い沸騰フラクション882は、次いで、C7−化合物を含む軽質フラクション829およびキシレン豊富流823を形成するために、精留塔820中を通過させることができる。蒸留塔880および精留塔820の組合わせが、沸点範囲に基づいた分離を実行するための複数の分離器を含む単一分離段階として見なされることができることは注目される。この点で、キシレン豊富流823は、なお、メタ−キシレンおよび/またはオルト−キシレンの実質的な部分を含有することができ、したがって、パラ−キシレン回収ユニット830は、好ましくは、回収ユニットの疑似移動床式型に相当することができる。パラ−キシレン回収ユニット830は、パラ−キシレン生成物流833および残留物流835を生成することができる。残留物流835は、選択的膜850を通過させて、エチルベンゼンが豊富な透過物857およびメタ−キシレンが豊富な残留物855を製造することができる。次いで、残留物855を液相異性化反応器840に通過させることができる。次いで、液相異性化反応器840からの異性化溶出物845は、蒸留塔880への追加的な供給物810として使用することができる。
中空繊維非対称的膜構造は、上記のように、2種のPVDF溶液を用いて、同時環状紡糸口金を使用することによって形成された。溶媒、非溶媒およびポリマーを含むポリマー溶液を調製した。コアポリマー溶液に関して、ジメチルアセトアミド(DMAc)を溶媒として使用し、そして塩化リチウム(LiCl)および水の混合物を非溶媒として使用した。シースポリマー溶液に関して、ジメチルアセトアミドおよびテトラヒドロフランの混合物を溶媒として使用し、そしてエタノールを非溶媒として使用した。コアおよびシースポリマー溶液の両方に関して、フッ化ポリ(ビニリデン)をポリマー供給源として使用した。非対称二重層中空繊維は、非溶媒転相技術によって作成した。上記ポリマー溶液は、非溶媒クエンチ浴中へ紡糸口金を通って押出され、そしてさらに、望ましい速度の回転ドラム上に供給された。
図17は、ステンレス鋼粒子およびPVDFの押出成形混合物から形成された単層中空繊維構造の一例を示す。ステンレス鋼粒子は、SS316Lステンレス鋼から構成された、ほぼ球形の粒子であった。粒子は、約3.0μmの平均直径(特徴的長さ)を有した。ステンレス鋼粒子およびPVDFの混合物を押出成形し、約320μmの外径および約215μmの内径を有する押出成形中空繊維構造を形成した。これは、ほぼ、約53μmの厚さに相当する。次いで、押出成形中空繊維構造を、温度プログラムにしたがって焼成した。約7〜8時間かけて、1100℃まで押出成形中空繊維構造の温度を増加させた後、押出成形中空繊維構造を約1100℃の温度において約1時間焼成し、図18に示される多孔性金属膜構造を形成した。焼結プロセスの長さは、金属粒子の部分的焼結によって、多孔性金属膜構造を形成することが可能となるように選択された。図19は、種々の焼成温度、ならびにステンレス鋼金属粒子およびポリマー結合剤の種々の(重量の)混合物を使用して、上記手順にしたがって形成された多孔性金属構造の細孔径分布を示す。図19に示される重量パーセントは、金属粒子およびポリマー結合剤の全重量に対するステンレス鋼金属粒子の重量パーセントに相当する。図19に示すように、多孔性金属構造の細孔ネットワーク中の細孔に対する平均細孔径は、焼成温度に基づき、ならびに/または金属および結合剤の相対量に基づき、実質的に変化するようには見えない。しかしながら、焼成温度の増加は、多孔性金属構造を形成する場合、温度の増加に伴って減少するピーク強度に基づき、利用可能な細孔の全体積を減少するように見える。利用可能な細孔体積のこのような縮小は、浸透のために利用可能な細孔チャネルの数の減少に相当すると考えられる。
実施形態1
キシレンの異性化および分離のためのシステムであって、少なくとも(1つの)パラ−キシレン豊富フラクション(para-xylene enriched fraction)を生成するように構成された、沸点分離に基づく分離段階(又は分離ステージ(separation stage))と;上記分離段階からの上記パラ−キシレン豊富フラクションを受け取るために、上記分離段階と流体連絡(又は流体接続もしくはフルードコミュニケーション(fluid communication))しており、製品出口(又は生成物出口(product outlet))および残留物出口(residual outlet)を含むキシレン回収ユニットと;残留物流(residual stream)の少なくとも一部を受け取るために、上記残留物出口と流体連絡している膜構造(membrane structure)と;上記膜構造からの残留物(又は膜残留物(retentate))を受け取るために、上記膜構造と流体連絡している液相異性化反応器(liquid phase isomerization reactor)とを含み、上記膜構造が、複数の膜層を含み、上記膜構造の第1の膜層が、少なくとも20nmの中央細孔径(又はメジアンポア径(median pore size))を有する少なくとも0.2cm3/細孔gの細孔体積(又はポアボリューム(pore volume))を有する多孔性金属構造または多孔性カーボン層を含み、上記膜構造の第2の膜層が、少なくとも約100m2/gのBET表面積を有する多孔性カーボン層(porous carbon layer)を含み、上記第2の膜層が、約5.8オングストローム〜約7.0オングストローム、または約6.0オングストローム〜約7.0オングストローム、または約5.8オングストローム〜約6.8オングストローム、または約6.0オングストローム〜約6.5オングストロームの中央細孔径を有する最小実質的細孔径ピーク(smallest substantial pore size peak)を含む細孔径分布(pore size distribution)を有する、
キシレンの異性化および分離のためのシステム。
上記分離段階が、低沸騰フラクション(lower boiling fraction)、オルト−キシレン豊富フラクション(ortho-xylene enriched fraction)、ボトムフラクション(bottoms fraction)またはそれらの組合せを生成するように、さらに構成される、実施形態1のシステム。
上記キシレン回収ユニットが、パラ−キシレン晶析装置(para-xylene crystallizer)、疑似移動床式分離器(simulated moving bed separator)またはそれらの組合せを含む、実施形態1または2のシステム。
キシレンの異性化および分離のためのシステムであって、少なくとも(1つの)パラ−キシレン豊富フラクションを生成するように構成された、沸点分離に基づく分離段階と;パラ−キシレンおよび残留物(又は膜残留物(retentate))を含む透過物(又は膜透過物(permeate))を形成するための少なくとも1つの膜構造と;上記膜構造から残留物を受け取るために、上記膜構造と流体連絡している異性化反応器とを含み、少なくとも1つの上記膜構造が、複数の膜層を含み、上記膜構造の第1の膜層が、少なくとも20nmの中央細孔径を有する少なくとも0.2cm3/細孔gの細孔体積を有する多孔性金属構造または多孔性カーボン層を含み、上記膜構造の第2の膜層が、少なくとも約100m2/gのBET表面積を有する多孔性カーボン層を含み、上記第2の膜層が、約5.8オングストローム〜約7.0オングストローム、または約6.0オングストローム〜約7.0オングストローム、または約5.8オングストローム〜約6.8オングストローム、または約6.0オングストローム〜約6.5オングストロームの中央細孔径を有する最小実質的細孔径ピークを含む細孔径分布を有する、キシレンの異性化および分離のためのシステム。
上記異性化反応器が、液相異性化反応器を含む、実施形態4のシステム。
上記少なくとも1つの膜構造が、上記パラ−キシレン豊富流(para-xylene enriched stream)を受け取るために、上記分離段階と流体連絡しており、上記異性化反応器(isomerization reactor)が、上記分離段階への異性化残留物(isomerized retentate)の少なくとも一部のリサイクルのために、上記分離段階と流体連絡している、実施形態4または5のシステム。
上記少なくとも1つの膜構造が、第1の膜構造および第2の膜構造を含み、上記異性化反応器が、上記パラ−キシレン豊富流を受け取るために、上記分離段階と流体連絡しており、上記第1の膜構造が、異性化されたパラ−キシレン豊富流の少なくとも一部を受け取り、第1の透過物(又は膜透過物(permeate))および第1の残留物(又は膜残留物(retentate))を形成するために、上記異性化反応器と流体連絡しており、上記第1の膜構造が、上記分離段階への上記第1の残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、上記分離段階と流体連絡しており、かつ上記第2の膜構造が、上記第1の透過物を受け取り、第2の透過物および第2の残留物を形成するために、上記第1の膜構造と流体連絡しており、上記第2の膜構造が、上記異性化反応器への上記第2の残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、上記異性化反応器と流体連絡している、実施形態4〜6のいずれかのシステム。
キシレン回収ユニットをさらに含み、上記異性化反応器が、上記パラ−キシレン豊富流を受け取るために、上記分離段階と流体連絡しており、上記少なくとも1つの膜構造が、異性化されたパラ−キシレン豊富流の少なくとも一部を受け取り、透過物および残留物を形成するために、上記異性化反応器と流体連絡しており、上記第1の膜構造が、上記分離段階への上記残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、上記分離段階と流体連絡していて、上記キシレン回収ユニットが、上記透過物の少なくとも一部を受け取るために、上記少なくとも1つの膜構造と流体連絡しており、上記キシレン回収ユニットが、製品出口および残留物出口を含み、上記異性化反応器が、上記残留物出口と流体連絡している、実施形態4〜7のいずれかのシステム。
異性化溶出物(isomerized effluent)を製造するための液相異性化の条件下でのキシレン含有供給物(xylene-containing feed)を異性化触媒に曝露させることと;キシレン含有供給物および/または異性化溶出物と比較して、パラ−キシレンが豊富な透過物を製造するために、キシレン含有供給物の少なくとも一部、異性化溶出物の少なくとも一部またはそれらの組合せにおいて、膜構造を使用して、膜分離を実行する(又は行う)ことを含む、キシレンの異性化および分離のための方法であって、上記膜構造が、複数の膜層を含み、上記膜構造の第1の膜層が、少なくとも20nmの中央細孔径を有する少なくとも0.2cm3/細孔gの細孔体積を有する多孔性金属構造または多孔性カーボン層を含み、上記膜構造の第2の膜層が、少なくとも約100m2/gのBET表面積を有する多孔性カーボン層を含み、上記第2の膜層が、約5.8オングストローム〜約7.0オングストローム、または約6.0オングストローム〜約7.0オングストローム、または約5.8オングストローム〜約6.8オングストローム、または約6.0オングストローム〜約6.5オングストロームの中央細孔径を有する最小実質的細孔径ピークを含む細孔径分布を有する、
方法。
少なくとも第1のフラクションおよび低沸騰フラクション(lower boiling fraction)、少なくとも第1のフラクションおよび高沸騰フラクション(higher boiling fraction)、またはそれらの組合せを形成するために供給原料(feedstock)を分離することをさらに含み、上記キシレン含有供給物が、上記第1のフラクションの少なくとも一部を含む、実施形態9の方法。
膜分離を実行する(又は行う)ことが、残留物を形成することをさらに含み、上記キシレン含有供給物が、上記残留物の少なくとも一部を含む、実施形態9〜10のいずれかの方法。
パラ−キシレン晶析装置、疑似移動床式分離器またはその組合せを使用して、上記透過物からキシレンを回収することをさらに含み、実施形態9〜11のいずれかの方法。
上記膜分離が、約180℃〜約300℃、または約200℃〜約280℃の温度において実行される(又は行われる)、実施形態9〜12のいずれかの方法。
上記膜分離を実行する(又は行う)ことが、上記複数の膜構造を使用することを含み、上記キシレン含有供給物の少なくとも一部が、第1の膜構造に暴露されて、第1の透過物を形成し、上記第1の透過物の少なくとも一部が、第2の膜構造に暴露されて、第2の透過物を形成する、実施形態9〜13のいずれかの方法。
上記膜構造が、100℃において少なくとも約200MPaの貯蔵弾性率(storage modulus)を含む、実施形態1〜14のいずれのシステムまたは方法。
上記最小実質的細孔径ピークが、上記ピーク高さの半分において、約1.0オングストローム以下のピーク幅を有する、実施形態1〜15のいずれのシステムまたは方法。
上記実施形態のいずれかのシステムまたは方法によって形成されたパラ−キシレンを含む透過物。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
キシレンの異性化および分離のためのシステムであって、
少なくともパラ−キシレン豊富フラクションを生成するように構成された、沸点分離に基づく分離段階と;
前記分離段階からの前記パラ−キシレン豊富フラクションを受け取るために、前記分離段階と流体連絡しており、製品出口および残留物出口を含むキシレン回収ユニットと;
残留物流の少なくとも一部を受け取るために、前記残留物出口と流体連絡している膜構造と;
前記膜構造からの残留物を受け取るために、前記膜構造と流体連絡している液相異性化反応器と
を含み、
前記膜構造が、複数の膜層を含み、第1の膜層が、少なくとも20nmの中央細孔径を有する少なくとも0.2cm 3 /細孔gの細孔体積を含み、第2の膜層が、少なくとも約100m 2 /gのBET表面積を有する多孔性カーボン層を含み、前記第2の膜層が、約5.8オングストローム〜約6.8オングストロームの中央細孔径を有する最小実質的細孔径ピークを含む細孔径分布を有する、
キシレンの異性化および分離のためのシステム。
(態様2)
キシレンの異性化および分離のためのシステムであって、
少なくともパラ−キシレン豊富フラクションを生成するように構成された、沸点分離に基づく分離段階と;
パラ−キシレンおよび残留物を含む透過物を形成するための少なくとも1つの膜構造と;
前記膜構造から残留物を受け取るために、前記膜構造と流体連絡している異性化反応器と
を含み、
少なくとも1つの前記膜構造が、複数の膜層を含み、前記膜構造の第1の膜層が、少なくとも20nmの中央細孔径を有する少なくとも0.2cm 3 /細孔gの細孔体積を含み、前記膜構造の第2の膜層が、少なくとも約100m 2 /gのBET表面積を有する多孔性カーボン層を含み、前記第2の膜層が、約5.8オングストローム〜約6.8オングストロームの中央細孔径を有する最小実質的細孔径ピークを含む細孔径分布を有する、
キシレンの異性化および分離のためのシステム。
(態様3)
前記異性化反応器が、液相異性化反応器を含む、態様2に記載のシステム。
(態様4)
前記少なくとも1つの膜構造が、前記パラ−キシレン豊富流を受け取るために、前記分離段階と流体連絡しており、前記異性化反応器が、前記分離段階への異性化残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、前記分離段階と流体連絡している、態様2または3に記載のシステム。
(態様5)
キシレン回収ユニットをさらに含み、
前記異性化反応器が、前記パラ−キシレン豊富流を受け取るために、前記分離段階と流体連絡しており、
前記少なくとも1つの膜構造が、異性化されたパラ−キシレン豊富流の少なくとも一部を受け取り、透過物および残留物を形成するために、前記異性化反応器と流体連絡しており、前記第1の膜構造が、前記分離段階への前記残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、前記分離段階と流体連絡していて、
前記キシレン回収ユニットが、前記透過物の少なくとも一部を受け取るために、前記少なくとも1つの膜構造と流体連絡しており、前記キシレン回収ユニットが、製品出口および残留物出口を含み、前記異性化反応器が、前記残留物出口と流体連絡している、
態様2または3に記載のシステム。
(態様6)
前記キシレン回収ユニットが、パラ−キシレン晶析装置、疑似移動床式分離器またはそれらの組合せを含む、態様1または5に記載のシステム。
(態様7)
前記少なくとも1つの膜構造が、第1の膜構造および第2の膜構造を含み、
前記異性化反応器が、前記パラ−キシレン豊富流を受け取るために、前記分離段階と流体連絡しており、
前記第1の膜構造が、異性化されたパラ−キシレン豊富流の少なくとも一部を受け取り、第1の透過物および第1の残留物を形成するために、前記異性化反応器と流体連絡しており、前記第1の膜構造が、前記分離段階への前記第1の残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、前記分離段階と流体連絡していて、
前記第2の膜構造が、前記第1の透過物を受け取り、第2の透過物および第2の残留物を形成するために、前記第1の膜構造と流体連絡しており、前記第2の膜構造が、前記異性化反応器への前記第2の残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、前記異性化反応器と流体連絡している、
態様2または3に記載のシステム。
(態様8)
前記分離段階が、低沸騰フラクション、ボトムフラクションまたはそれらの組合せを生成するように、さらに構成される、態様1〜7のいずれか一項に記載のシステム。
(態様9)
異性化溶出物を製造するための液相異性化の条件下でのキシレン含有供給物を異性化触媒に曝露させることと;
前記キシレン含有供給物および前記異性化溶出物と比較して、パラ−キシレンが豊富な透過物を製造するために、前記異性化溶出物の少なくとも一部において、膜分離を実行することと
を含む、キシレンの異性化および分離のための方法であって、
前記膜構造が、複数の膜層を含み、前記膜構造の第1の膜層が、少なくとも20nmの中央細孔径を有する少なくとも0.2cm 3 /細孔gの細孔体積を含み、前記膜構造の第2の膜層が、少なくとも約100m 2 /gのBET表面積を有する多孔性カーボン層を含み、前記第2の膜層が、約5.8オングストローム〜約6.8オングストロームの中央細孔径を有する最小実質的細孔径ピークを含む細孔径分布を有する、
方法。
(態様10)
少なくとも第1のフラクションおよび低沸騰フラクションを形成するために供給原料を分離することをさらに含み、前記キシレン含有供給物が、前記第1のフラクションを含むか、または少なくとも第1のフラクションおよび高沸騰フラクションを形成するために供給原料を分離することをさらに含み、前記キシレン含有供給物が、前記第1のフラクションの少なくとも一部を含む、態様9に記載の方法。
(態様11)
膜分離を実行することが、残留物を形成することをさらに含み、前記キシレン含有供給物が、前記残留物の少なくとも一部を含む、態様9または10に記載の方法。
(態様12)
パラ−キシレン晶析装置、疑似移動床式分離器またはその組合せを使用して、前記透過物からキシレンを回収することをさらに含む、態様9〜11のいずれか一項に記載の方法。
(態様13)
前記膜分離が、約180℃〜約300℃の温度において実行されるか、または前記膜分離を実行することが、複数の膜構造を使用することを含み、前記キシレン含有供給物の少なくとも一部が、第1の膜構造に暴露されて、第1の透過物を形成し、前記第1の透過物の少なくとも一部が、第2の膜構造に暴露されて、第2の透過物を形成するか、あるいはそれらの組合せである、態様9〜12のいずれか一項に記載の方法。
(態様14)
前記膜構造が、100℃において少なくとも約200MPaの貯蔵弾性率を含むか、または前記最小実質的細孔径ピークが、前記ピーク高さの半分において、約1.0オングストローム以下のピーク幅を有するか、あるいはそれらの組合せである、態様9〜13のいずれか一項に記載の方法。
(態様15)
前記第1の膜層が多孔性カーボン層を含むか、または前記第1の膜層が多孔性金属構造を含む、態様1〜14のいずれか一項に記載のシステムまたは方法。
Claims (10)
- キシレンの異性化および分離のためのシステムであって、
少なくともパラ−キシレン豊富フラクションを生成するように構成された、沸点分離に基づく分離段階と;
前記分離段階からの前記パラ−キシレン豊富フラクションを受け取るために、前記分離段階と流体連絡しており、製品出口および残留物出口を含むキシレン回収ユニットと;
残留物流の少なくとも一部を受け取るために、前記残留物出口と流体連絡している膜構造と;
前記膜構造からの残留物を受け取るために、前記膜構造と流体連絡している液相異性化反応器と
を含み、
前記膜構造が、複数の膜層を含み、前記膜構造の第1の膜層が、少なくとも20nmの中央細孔径を有する少なくとも0.2cm3/細孔gの細孔体積を含み、前記膜構造の第2の膜層が、少なくとも100m2/gのBET表面積を有する多孔性カーボン層を含み、前記第2の膜層が、5.8オングストローム〜6.8オングストロームの中央細孔径を有する最小実質的細孔径ピークを含む細孔径分布を有する、
キシレンの異性化および分離のためのシステム。 - 前記分離段階が、低沸騰フラクション、ボトムフラクションまたはそれらの組合せを生成するように、さらに構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記キシレン回収ユニットが、パラ−キシレン晶析装置、疑似移動床式分離器またはそれらの組合せを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の膜層が多孔性カーボン層を含むか、または前記第1の膜層が多孔性金属構造を含む、請求項1に記載のシステム。
- キシレンの異性化および分離のためのシステムであって、
少なくともパラ−キシレン豊富フラクションを生成するように構成された、沸点分離
に基づく分離段階と;
パラ−キシレンおよび残留物を含む透過物を形成するための少なくとも1つの膜構造と;
前記膜構造から残留物を受け取るために、前記膜構造と流体連絡している異性化反応器と
を含み、
少なくとも1つの前記膜構造が、複数の膜層を含み、前記膜構造の第1の膜層が、少なくとも20nmの中央細孔径を有する少なくとも0.2cm3/細孔gの細孔体積を含み、前記膜構造の第2の膜層が、少なくとも100m2/gのBET表面積を有する多孔性カーボン層を含み、前記第2の膜層が、5.8オングストローム〜6.8オングストロームの中央細孔径を有する最小実質的細孔径ピークを含む細孔径分布を有する、
キシレンの異性化および分離のためのシステム。 - 前記異性化反応器が、液相異性化反応器を含む、請求項5に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの膜構造が、前記パラ−キシレン豊富流を受け取るために、前記分離段階と流体連絡しており、前記異性化反応器が、前記分離段階への異性化残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、前記分離段階と流体連絡している、請求項5に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの膜構造が、第1の膜構造および第2の膜構造を含み、
前記異性化反応器が、前記パラ−キシレン豊富流を受け取るために、前記分離段階と流体連絡しており、
前記第1の膜構造が、異性化されたパラ−キシレン豊富流の少なくとも一部を受け取り、第1の透過物および第1の残留物を形成するために、前記異性化反応器と流体連絡しており、前記第1の膜構造が、前記分離段階への前記第1の残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、前記分離段階と流体連絡していて、
前記第2の膜構造が、前記第1の透過物を受け取り、第2の透過物および第2の残留物を形成するために、前記第1の膜構造と流体連絡しており、前記第2の膜構造が、前記異性化反応器への前記第2の残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、前記異性化反応器と流体連絡している、
請求項5に記載のシステム。 - キシレン回収ユニットをさらに含み、
前記異性化反応器が、前記パラ−キシレン豊富流を受け取るために、前記分離段階と流体連絡しており、
前記少なくとも1つの膜構造が、異性化されたパラ−キシレン豊富流の少なくとも一部を受け取り、透過物および残留物を形成するために、前記異性化反応器と流体連絡しており、前記少なくとも1つの膜構造が、前記分離段階への前記残留物の少なくとも一部のリサイクルのために、前記分離段階と流体連絡していて、
前記キシレン回収ユニットが、前記透過物の少なくとも一部を受け取るために、前記少なくとも1つの膜構造と流体連絡しており、前記キシレン回収ユニットが、製品出口および残留物出口を含み、前記異性化反応器が、前記残留物出口と流体連絡している、
請求項5に記載のシステム。 - 前記第1の膜層が多孔性カーボン層を含むか、または前記第1の膜層が多孔性金属構造を含む、請求項5に記載のシステム。
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