JP7441615B2 - 疑似移動床における工程および三分画塔を介した分画化の工程を用いたパラキシレンの製造方法 - Google Patents
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Description
本説明の全体を通じて、下記の用語または略語の意味は以下の通りである。
本発明は、それ故に、キシレン類、エチルベンゼンおよびC9+炭化水素を含有する供給原料からパラキシレンを製造するための方法であって、
- 前記供給原料の擬似移動床における分離の単一回の工程Aであって、吸着剤としてのゼオライトおよび脱着剤により行われ、その際の温度は、20~250℃であり、その際の圧力は、1.0~2.2MPaであり、擬似移動床分離ユニット中の脱着剤対供給原料の容積比は、0.4~2.5であり;
前記工程Aにより、
・ 第1のフラクション(A1);パラキシレンと脱着剤の混合物を含有する、および
・ 少なくとも1種の第2のフラクション(A2)または(A21);エチルベンゼン(EB)、オルトキシレン(OX)およびメタキシレン(MX)および脱着剤を含有する
を生じさせることが可能となる、工程A、および
- 工程Aに由来する前記第2のフラクションの、少なくとも1基の第1の蒸留塔(B_C3)中の蒸留による分画化の工程Bであって、3種のフラクション:
・ 第1のフラクション(B2);EB、OXおよびMXを含有する、
・ 第2のフラクション(B3);OXおよびMXを含有する、および
・ 第3のフラクション(B42);脱着剤を含有する
を生じさせることが可能となる、工程B
を含む、方法に関する。
図1は、吸着による分離の工程、分画化工程、蒸気相異性化工程Cおよび液相異性化工程Dを包含するキシレンループの一般的なスキームである。
本発明による方法の特徴および利点は、本発明による図面において例証された実施形態のナンバリングを参照し、非限定的な実施例の以下の説明を読めば明らかになるだろう。
- 前記供給原料の擬似移動床における分離の単一回の工程Aであって、吸着剤としてのゼオライトと脱着剤とを用いて行われ、その際の温度は、20~250℃であり、その際の圧力は、1.0~2.2MPaであり、擬似移動床分離ユニット中の脱着剤対供給原料の体積比は、0.4~2.5であり;
前記工程Aにより、
・ 第1のフラクション(A1);パラキシレンおよび脱着剤の混合物を含有する、および
・ 少なくとも1種の第2のフラクション(A2)または(A21);エチルベンゼン(EB)、オルトキシレン(OX)およびメタキシレン(MX)および脱着剤を含有する
を生じさせることが可能となる、工程A、
- 少なくとも1基の第1の蒸留塔(B_C3)における、工程Aに由来する前記第2のフラクションの蒸留による分画化の工程Bであって、3種のフラクション:
・ 第1のフラクション(B2);EB、OXおよびMXを含有する、
・ 第2のフラクション(B3);OXおよびMXを含有する、および
・ 第3のフラクション(B42);脱着剤を含有する
を生じさせることが可能となる、工程B
を含む方法に関する。
本発明によると、本方法は、単一回の工程Aを含む。この工程Aは、キシレン類、エチルベンゼンおよびC9+炭化水素を含有する供給原料の擬似移動床(simulated moving bed:SMB)における分離の工程である。前記SMB分離工程は、吸着剤としてのゼオライトおよび脱着剤を用いて行われ、少なくとも2種のフラクションを生じさせることを可能にする。この2種のフラクションは、「エキストラクト」としても知られているフラクション(A1)と、「ラフィネート」としても知られているフラクション(A2)とであり、フラクション(A1)は、パラキシレン(PX)と脱着剤との混合物を含有し、フラクション(A2)は、エチルベンゼン(EB)、オルトキシレン(OX)、メタキシレン(MX)および脱着剤を含有している。
・ 第1のフラクション:これは、エキストラクト(A1)であり、パラキシレンおよび脱着剤を含み、好ましくは、それらからなり、その結果、脱着剤を除去するための分画化の後に、PXは、市販純度:最小限99.0重量%、好適には99.9重量%を達成する。有利には、エキストラクト(A1)は、エキストラクトの全質量の最低30重量%を示す。
が生じさせられる。
・ 第1のもの;これは、エキストラクト(A1)であり、パラキシレンおよび脱着剤を含み、好ましくは、これらからなる;このラフィネートの分画化の後に、PXは、市販の仕様で得られる。有利には、エキストラクト(A1)は、エキストラクトの全質量の最低30重量%を示す。
が単一回のSMB分離工程において得られる。
・ 帯域(1)中の吸着剤固体の量は、17%±5%である、
・ 帯域(2)中の吸着剤固体の量は、42%±5%である、
・ 帯域(3)中の吸着剤固体の量は、25%±5%である、
・ 帯域(4)中の吸着剤固体の量は、17%±5%である。
・ 帯域(1)中の吸着剤固体の量は、18%±8%である、
・ 帯域(2)中の吸着剤固体の量は、41%±8%である、
・ 帯域(3A)中の吸着剤固体の量は、18%±8%である、
・ 帯域(3B)中の吸着剤固体の量は、14%±8%である、
・ 帯域(4)中の吸着剤固体の量は、9%±8%である。
本発明による方法は、分離工程Aから得られたエチルベンゼン、オルトキシレン、メタキシレンおよび脱着剤を含有するフラクション(A2)の少なくとも1基の第1の三分画塔における蒸留による分画化の工程Bを含む。前記工程Bにより、
・ 第1のフラクション(B2);EB、OXおよびMXを含有し、好ましくはこれらからなる;および
・ 第2のフラクション(B3);OX、MXおよびEBを含有し、好ましくは、OXおよびMXおよび残留量のEBからなる、および
・ フラクション(B42);脱着剤を含有し、好ましくは、これからなる
を生じさせることが可能となる。
- 給送の位置は、凝縮器からナンバリングされる板30~40上、優先的には、板37上に配置される;
- 抜き出しの位置は、給送の上方の少なくとも10~25段の板、好ましくは給送の上方の18段の板に配置される。
- 給送の位置は、凝縮器からナンバリングされる板16~24段上、優先的には板18~22の間に配置される、
- 三分画塔からの抜き出しの位置は、給送の位置より下の5~10段の板の間、好ましくは給送より下の7~8段の板の間に配置される、
- ラフィネート塔のための抜き出しおよび給送の位置は、ラフィネート塔のそれぞれに取り付けられた板の全数に応じて均質に調節されてよい。
- 頂部における、第1のフラクション(B2);EB、OXおよびMXを含有し、好ましくは、これらからなる、
- 側部抜き出しとしての、第2のフラクション(B3);OX、MX、脱着剤および残留量のEBを含有し、好ましくは、OX、MXおよび脱着剤からなる、および
- 底部における、フラクション(B42);脱着剤を含有し、好ましくはこれからなる
を得るために用いられる。
- 頂部における、第1のフラクション(B2);EB、OXおよびMXを含有し、好ましくは、これらからなる、
- 側部抜き出しとしての、第2のフラクション(B3);OX、MX、脱着剤および場合による残留量のEBを含有し、好ましくは、OX、MXおよび脱着剤からなる、および
- 底部における、第3のフラクション(B42);脱着剤を含有し、好ましくは、これからなる
を生じさせることが可能となる。
- EBを豊富に含むラフィネート(B2)中のEBの回収度(degree of recovery:DR):DR(EB)=EB(ラフィネート B2)/(EB(ラフィネート B2)+EB(ラフィネート B3))
- EBを豊富に含むラフィネート(B2)中のキシレン類の回収度(DR):DR(XYL)=XYL(ラフィネート B2)/(XYL(ラフィネート B2)+XYL(ラフィネート B3))
によって特徴付けられる。
- EBを豊富に含むラフィネート(B2)中のEBの回収度(DR):DR(EB)=EB(ラフィネート B2)/(EB(ラフィネート B2)+EB(ラフィネート B31))
- EBを豊富に含むラフィネート(B2)中のキシレン類の回収度(DR):DR(XYL)=XYL(ラフィネート B2)/(XYL(ラフィネート B2)+XYL(ラフィネート B31))
によって特徴付けられる。
有利には、本方法は、分画化工程Bから得られたエチルベンゼン、オルトキシレンおよびメタキシレンを含有するラフィネート(B2)の蒸気相異性化の工程Cを含む。
有利には、本方法は、分画化工程Bから得られたオルトキシレンおよびメタキシレンを含有するフラクション(B3)またはフラクション(B31)の液相異性化の工程Dを含む。
以下に続く実施例は、本発明を例証するが、本発明の範囲を制限するものではない。
この実施例は、従来技術の図2a)、ALT0およびALT1でそれぞれ表記される実施の形態における本発明による方法の図2b)および2c)に従って、蒸留工程Bの性能を比較することにより本発明の利点を示す。
C8Aフラクションは、擬似移動床吸着ユニットAに送られる。この擬似移動床吸着ユニットAは、4つの帯域を含んでおり、これらの帯域は、供給原料の注入および脱着剤(B4)の注入およびラフィネート(A2)の抜き出しおよびエキストラクト(A1)の抜き出しによってその範囲が定められたものである。分離工程は、バリウム交換型ゼオライトXを含有する15床からなる擬似移動床吸着ユニットにおいて行われ、これらの床は、以下のように分配される:
・ 帯域(1)における3床;帯域(1)は、脱着剤(B4)の注入とエキストラクト(A1)の抜き出しとの間にある;
・ 帯域(2)における6床;帯域(2)は、エキストラクト(A1)の抜き出しと供給原料の注入との間にある;
・ 帯域(3)における4床;帯域(3)は、供給原料の注入とラフィネート(A2)の抜き出しとの間にある;
・ 帯域(4)における2床;帯域(4)は、ラフィネート(A2)の抜き出しと脱着剤(B4)の注入との間にある。
- フラクション(A1);供給原料のPXの最低97.0%および脱着剤の一部を含有する;前記フラクションは、抽出塔(B-C1)における蒸留工程に送られ、頂部において高純度PX(流れ(B1))および底部において吸着剤(流れ(B41))が回収される;
- ラフィネート(A2)829t/h:PXが激減しており、407t/hの脱着剤を含有している。
この実施形態において、ラフィネート(A2)は、蒸留塔(B-C2)に理論板24のところで給送される。蒸留塔(B-C2)は、47段の理論板、凝縮器およびリボイラを含有しており、0.2MPaで操作し、還流比は、1.3である。前記塔により、2つの流れ:
- 頭部のラフィネート(B6)422t/h;脱着剤を含まない、および
- 底部における脱着剤(B42)407t/h;C8Aを含まない;これは、吸着のために要求される温度での熱交換の工程の後に、工程Aに送られる
を生じさせることが可能となる。
本発明による第1の実施形態(図2b)、ALT0)において、ラフィネート(A2)は、分離工程Bを経る。前記ラフィネートは、三分画蒸留塔(B-C3)に理論板37のところで給送される。この三分画蒸留塔(B-C3)は、60段の理論板、凝縮器およびリボイラを含有し、0.2MPaで操作し、還流比は、1.9である。前記塔により、3つの流れ:
- 頭部のラフィネート(B2)367t/h:これは、ラフィネート(A2)中に含有されるエチルベンゼンの90.0%およびOXおよびMXからなる混合物の87.0%を含有する;
- ラフィネート(B3)54t/h;これは、理論板19上の側部抜き出しとして得られ、脱着剤を含まない;および
- 底部における、脱着剤(B42)407t/h;これは、C8Aを含んでおらず、吸着のために要求される温度での熱交換の工程の後に、工程Aに送られる
を生じさせることが可能となる。
- 頭部ラフィネート(B2)348t/h;これは、全ラフィネート((B2)+(B31))中に含有されるエチルベンゼンの90.0%および全ラフィネート((B2)+(B31))中に含有されるキシレン類の82.0%を含有する;
- ラフィネート(B3)202t/h;これは、理論板30上で側部抜き出しとして得られる;および
- 底部における、脱着剤(B42)278t/h;これは、C8Aを含んでおらず、吸着のために要求される温度での熱交換の工程の後に工程Aに送られる
を生じさせることが可能となる。
この実施例は、従来技術(図3a))による蒸留工程Bの性能を、本発明による方法(図3b))と、ALT2と称される実施例において比較することによって本発明の利点を示す。
この実施例では、キシレン塔から得られ、かつ、リフォメート、トランスアルキル化ユニットおよび1基または複数基の異性化ユニットを起源とするC8芳香族化合物を含んでいるC8フラクション(2)545t/hが考慮される。前記フラクションの組成は、重量百分率で与えられる。
・ 帯域(1)における3床;帯域(1)は、脱着剤(B4)の注入とエキストラクト(A1)の抜き出しとの間にある;
・ 帯域(2)における6床:帯域(2)は、エキストラクト(A1)の抜き出しと供給原料の注入との間にある;
・ 帯域(3A)における4床;帯域(3A)は、供給原料の注入とラフィネート(A21)の抜き出しとの間にある;
・ 帯域(3B)における3床;帯域(3B)は、ラフィネート(A21)の抜き出しとラフィネート(A22)の抜き出しとの間にある;
・ 帯域(4)における2床;帯域(4)は、ラフィネート(A22)の抜き出しと脱着剤(B4)の注入との間にある。
- エキストラクト(A1);これは、供給原料のパラキシレンPXの最低97.0%および脱着剤の一部を含有し、抽出塔に送られて、頂部における高純度のPXと、底部における脱着剤とが回収される;
- 第1のラフィネート(A21)508t/h;これは、PXが激減しており、かつ、エチルベンゼンを豊富に含んでおり、全ラフィネート((B2)+(B31))中に含有されるエチルベンゼンEBの98.0%と、全ラフィネート((B2)+(B31))に含有されるキシレン類の78.0%とを含有する;
- 第2のラフィネート(A22)320t/h;これは、PXが激減しており、かつ、MXおよびOXの混合物、EB、および脱着剤の他の部分を本質的に含有し、フラクション(A8)のEBの含有率は、0.5%である
を有している。
この実施形態において、脱着剤を含有する第1のラフィネート(A21)は、理論板27のところで蒸留塔(B-C2)に給送される。この蒸留塔(B-C2)は、47段の理論板、凝縮器およびリボイラを含有し、0.2MPaで操作し、還流比は、1.1である。脱着剤を有しない第1のラフィネート(B2)は、頂部において回収され、蒸気相中で操作する第1の異性化工程に送られる。脱着剤を含有する第2のラフィネート(A22)は、分離工程Bに引き入れられる。前記ラフィネートは、理論板21のところで塔(B-C4)に給送される。この塔(B-C4)は、47段の理論板、凝縮器およびリボイラを含み、0.2MPaで操作し、還流比は、2.7である。脱着剤を有しない第2のラフィネート(B3)は、蒸留物中に回収され、液相中で操作する異性化工程Dに送られる。脱着剤の2つの流れ(B42)および(B43)は、C8Aを含んでおらず、2基のラフィネート塔((B-C2)および(B-C4))の底部から得られ、これらは、混合され、吸着のために要求される温度での熱交換の工程の後に、擬似移動床分離工程に送られる。
本発明による一実施形態(ALT2)において、脱着剤を含有する第1のラフィネート(A21)は、理論板20のところで三分画蒸留塔(B-C3)に給送される。この三分画蒸留塔(B-C3)は、47段の理論板、凝縮器およびリボイラを含有し、0.2MPaで操作し、還流比は、1.38である。前記塔により、3つの流れ:
- 第1の頭部ラフィネート(B2)284t/h;これは、全ラフィネート((B2)+(B31))のエチルベンゼン含有率の90.1%を含有する、
- 理論板27から液相で抜き出された第2のフラクション(B3)73.6t/h;これは、残りのエチルベンゼンと、全ラフィネート((B2)+(B31))のキシレン類の12%とを脱着剤と共に含有する;
- 底部生成物(B42)150.6t/h;これは、脱着剤を含有し、C8A化合物を含まない
を生じさせることが可能となる。
この実施例により、図1に示されるキシレンループの性能を詳しく述べることによって本発明の利点が示される。このキシレンループは、
- ラフィネート(A2)のみを生じさせる吸着工程A、
- 当該ラフィネートの分画化の工程B、および
- 2回の異性化工程CおよびD
を含む。
この実施例により、図1に示されるキシレンループの性能を詳しく述べることによって、本発明の利点が示される。このキシレンループは、2つのラフィネート(A21)および(A22)を生じさせる吸着工程Aと、ラフィネート分画化工程Bと、2回の異性化工程CおよびDとを含んでいる。本発明の利点を例証するために、分離工程Bは、従来技術に従って、または、実施例2において記載されたバージョンALT2に従って行われる。それ故に、従来技術による方法を介して得られた、EBの回収度DR(EB)、およびキシレン類の回収度DR(XYL)は、それぞれ、98.0%および78.0%であるのに対して、本発明による方法のバージョンALT2によって、回収度は、それぞれ、90.0%および66%である。
ALT3と称される特定のバージョンにおいて、本方法は、実施例4のバージョンALT2(図3b)の場合と同一の設備により、同一のキシレンループの構成において行われる。この実施例により、非常に高い収率のPXを、同一の供給原料から得ることが望まれる場合に、異性化の触媒およびシーブにおいて最低限の増大があるという本発明の利点が例証される。
Claims (12)
- キシレン類、エチルベンゼンおよびC9+炭化水素を含有する供給原料からパラキシレンを生じさせる方法であって、
- 前記供給原料の擬似移動床における分離の単一回の工程Aであって、吸着剤としてのゼオライトおよび脱着剤により行われ、その際の温度は、20~250℃であり、その際の圧力は、1.0~2.2MPaであり、擬似移動床分離ユニット中の脱着剤対供給原料の容積比は、0.4~2.5である、工程Aであって、前記工程Aによって、
・ 第1のフラクション(A1);これは、パラキシレンおよび脱着剤の混合物を含有する:および
・ 少なくとも1種の第2のフラクション((A2)または(A21));これは、エチルベンゼン(EB)、オルトキシレン(OX)およびメタキシレン(MX)および脱着剤を含有する;
を生じさせることが可能となる、工程A
- 工程Aに由来する前記第2のフラクションを、少なくとも1基の第1の蒸留塔(B_C3)における、蒸留による分画化の工程Bであって、これにより、3種のフラクション:
・ 第1のフラクション(B2);EB、OXおよびMXを含有する
・ 第2のフラクション(B3);OXおよびMXを含有する、および
・ 第3のフラクション(B42);脱着剤を含有する
を生じさせることが可能となり、
第2のフラクション(B3)は、第2の蒸留塔(B_C4)における分画化工程Bに引き入れられ、該分画化工程Bにより、フラクション(B31)と、フラクション(B43)とを生じさせることが可能となり、該フラクション(B31)は、脱着剤を含んでおらず、かつ、MXおよびOXを含有し、該フラクション(B43)は、脱着剤からなる、工程B
分画化工程Bに由来する、EB、OXおよびMXを含有する第1のフラクション(B2)の蒸気相異性化の工程Cであって、異性化によって生じた、PX、OXおよびMX異性体の濃度が、熱力学的平衡における濃度に近い流出物(C1)を、工程Aに再循環させる、工程C
分画化工程において用いられた第2の蒸留塔(B_C4)に由来する、OXおよびMXを含有するフラクション(B31)の液相異性化の工程Dであって、異性化によって生じた、PX、OXおよびMXの異性体の濃度が、熱力学的平衡時における濃度に近い流出物(D1)を、工程Aに再循環させる、工程D
を含む、方法。 - 工程Bに由来する第1のフラクション(B2)のEBの含有率は、工程Bにおいて用いられた第1の塔(B_C3)に由来する第2のフラクション(B3)のEBの含有率より高い、請求項1に記載の方法。
- 第1のフラクション(B2)のEBの含有率は、第2のフラクション(B3)のEBの含有率より最低1.0%高い、請求項2に記載の方法。
- 工程Bにおいて用いられる蒸留塔は、30~80段の理論板を含む、請求項1~3のいずれか1つに記載の方法。
- 分離工程Aにより、第3のフラクション(A22)を生じさせることも可能となり、該第3のフラクション(A22)は、残留量のEBを含有し、かつ、MX、OXおよび脱着剤の混合物を含有し、前記フラクション(A21)および(A22)は、前記分画化工程Bに送られる、請求項1~3のいずれか1つに記載の方法。
- 工程Aに由来する第3のフラクション(A22)は、第2の蒸留塔(B_C4)に引き入れられ、該第2の蒸留塔(B_C4)により、フラクション(B31)と、フラクション(B43)とを生じさせることが可能となり、該フラクション(B31)は、脱着剤を含んでおらず、かつ、MXおよびOXを含有し、該フラクション(B43)は、脱着剤からなる、請求項5に記載の方法。
- 工程Aに由来する第3のフラクション(A22)は、第2の蒸留塔(B_C4)における、第1の蒸留塔(B_C3)に由来する第2のフラクション(B3)の注入の側部点の下方に導入される、請求項6に記載の方法。
- 蒸留工程Bにおける第1の蒸留塔(B_C3)および第2の蒸留塔(B_C4)には、内壁を含む塔が用いられる、請求項1~3のいずれか1つに記載の方法。
- 蒸気相異性化工程Cは、触媒の存在下に行われ、その際の温度は、300℃超であり、圧力は、4.0MPa未満であり、空間速度は、10.0h-1未満であり、水素対炭化水素のモル比は、10.0未満であり、該触媒は、少なくとも1種のゼオライトと、0.1重量%~0.3重量%の含有率の第VIII族からの少なくとも1種の金属とを含み、該ゼオライトが有するチャネルの開口は、10個または12個の酸素原子の環によって規定されている、請求項1~8のいずれか1つに記載の方法。
- 工程Cにおいて用いられる触媒は、1重量%~70重量%でEUO構造型のゼオライトを含み、前記ゼオライトは、ケイ素と、少なくとも1種の元素Tとを含み、該元素Tは、アルミニウムおよびホウ素から選ばれ、Si/Tの比は、5~100である、請求項9に記載の方法。
- 液相異性化工程Dは、触媒の存在下に行われ、その際の温度は、300℃未満であり、圧力は、4.0MPa未満であり、空間速度は、5.0h-1未満であり、該触媒は、少なくとも1種のゼオライトを含み、該ゼオライトが有するチャネルの開口は、10個または12個の酸素原子の環によって規定される、請求項1~10のいずれか1つに記載の方法。
- 空間速度は、2.0~4.0h -1 であり、前記ゼオライトは、ZSM-5タイプのものである、請求項11に記載の方法。
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