JPH10502330A - 高純度パラキシレン供給原料からのパラキシレンの結晶化 - Google Patents

高純度パラキシレン供給原料からのパラキシレンの結晶化

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JPH10502330A JP7525736A JP52573695A JPH10502330A JP H10502330 A JPH10502330 A JP H10502330A JP 7525736 A JP7525736 A JP 7525736A JP 52573695 A JP52573695 A JP 52573695A JP H10502330 A JPH10502330 A JP H10502330A
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Abstract

(57)【要約】 この発明はp−キシレン回収のための結晶化方法である。例えば、トルエンの不均化プロセスからの、ほぼ平衡のp−キシレン濃度を有する供給原料からp−キシレンを製造するために、単一温度結晶化生成段階(18)が使用される。p−キシレン回収率を上げるためにスキャベンジャー段階(42)も使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 高純度パラキシレン供給原料からのパラキシレンの結晶化 本発明の方法は高いパラキシレン濃度を有する供給原料の結晶化方法に関する ものである。 結晶化方法は、エチルベンゼンを含有するC8芳香族出発原料並びに3種のキ シレン異性体から、パラキシレン(p−キシレン)を分離するために使用するこ とができる。個々のC8異性体の融点が十分な温度差を有するということから、 結晶化方法が使用される。p−キシレンは13.3℃の凝固点を有し、メタキシ レンは−47.9℃の凝固点を有し、オルソキシレンは−25.2℃の凝固点を 有する。しかしながら、99.5重量%以上の純度のp−キシレンを得るために は、大きな費用をかけた場合のみ、慣用の結晶化方法を使用することができる。 C8芳香族の混合物からp−キシレンを回収する結晶化方法では、リフォメー トまたはキシレン異性化プロセスからの平衡供給混合物を冷却する必要がある。 p−キシレンの融点が他のC8芳香族の融点よりも高いので、流れの冷却後にp −キシレンは結晶化装置中で容易に分離される。慣用のp−キシレン結晶化方法 においては、供給原料は約22〜約23重量%のp−キシレンを含有している。 溶液からp−キシレンの殆どを結晶化するためには、供給原料を−65℃〜−7 0.5℃(−85°F〜−95°F)程度に冷却しなければならない。慣用の結 晶化方法は米国特許第3,662.013号明細書記載の方法で運転されている。 慣用の結晶化においては、最高のp−キシレン回収率は結晶化ユニット中で最 も冷却された結晶化装置の温度により固定される。その温度は共融温度、第2成 分、一般にはm−キシレンが結晶し始め、そしてp−キシレン結晶が混在すると きの温度により制限される。キシレンの平衡混合物を結晶化装置へ導入すると、 最冷結晶化装置は−15℃〜−12℃(5°F〜10°F)の共融温度に冷却さ れ、キシレン回収率が最大となる。理論的には、p−キシレン回収率は共融温度 で 約70%が限界である。典型的には、p−キシレン回収率は60〜65%である 。 慣用の2段式結晶化装置では、平衡C8芳香族供給原料は約−34℃〜−40 ℃(−30°F〜−40°F)に冷却され、第2段濾液と混合され、ついで直列 の幾つかの結晶化装置中で結晶化され、該装置の各々は供給原料をさらに冷却し 、最も冷却されるものは典型的には−62℃〜−67.8℃(−80°F〜−9 0°F)で運転される。スラリー状の固体及び液体、即ち母液は遠心分離機によ り分離される。第1段において、固体はp−キシレンを約8〜12重量%だけ含 有する液体により充たされたボイドを有する湿ったケークになる。この低p−キ シレン液体には、遠心分離機の乾燥効率に依存して、5〜15%まで結晶が混在 し、要求される99.5重量%以上の純度の達成を妨げる。残りの液体は受け入 れられない濾液として放出される。この湿ったケークは全部または一部が溶融さ れ、再結晶化され、または洗浄されて混在物が除去され、要求される高いp−キ シレン純度が達成される。 第2段は第1段生成物の再結晶化、および溶液の第2段リサイクル濾液からの p−キシレンの濾過である。得られた結晶及び母液のスラリーは遠心分離される 。湿ったp−キシレン結晶ケークは洗浄工程に送られ、残りの液体が濾液にリサ イクルされる。結晶化装置に装入されるスラリー固体を調節するため、リサイク ル濾液の制限された量を使用して、第1段生成物が希釈される。典型的な遠心分 離では35〜45重量%以下の固体を含有するスラリー混合物が分離される。第 2段結晶化装置は、−17.8℃〜4.4℃(0°F〜40°F)で運転される ので、第1段よりも少ない流れを必要とし且つそれで進行し、従ってより少ない 冷却を必要とする。 第2段ケークのボイドは既にp−キシレンに富んだ、典型的には約60〜75 重量%の液体で充たされているので、生成物p−キシレンで結晶を洗浄するとp −キシレン99.5重量%以上程度の供給原料純度を達成することができる。 p−キシレンに富んだ供給原料を処理するという、p−キシレンの結晶化の新 しいアプローチが見いだされた。本発明の目的は、p−キシレンに富んだ供給原 料から、少なくとも99.5重量%、好ましくは99.8重量%の純度を有する パラキシレンを回収する方法を提供することにある。 与えられた結晶化装置温度において、p−キシレン供給原料濃度が高くなると 、p−キシレン回収率は増大すると考えられる。さらに、所望のキシレン回収率 において、供給原料濃度が高くなると、このp−キシレン回収率を達成するため に必要な結晶化装置温度を高することができるものと考えられる。かくして、固 定されたp−キシレン供給原料濃度において、結晶化装置温度が下降すると、p −キシレン回収率は増大する。 供給原料中の十分に高いp−キシレン濃度の採用により、共融温度への冷却は 高いp−キシレン回収率を得るために必要ではないので、共融温度は本発明の結 晶化装置の運転における因子ではない。さらに、スキャベンジャー段階の使用は p−キシレン回収率を増大させる。供給原料中のp−キシレン濃度が高く且つ母 液中のp−キシレン濃度が高いので、少なくとも99.5重量%のp−キシレン 純度を単一温度結晶化生成段階(single temperature crystallization product ion stage)で達成することができる。 本発明の単一温度結晶化生成段階は、p−キシレン生成物を用いる洗浄を採用 するものである。99.5重量%p−キシレン純度を得るために、トルエンのよ うな他のタイプの洗浄は必要ではない。本発明のp−キシレン生成物はさらに処 理することは不必要である。 従って、本発明は、 約−17.8℃〜約10℃(約0°F〜約50°F)の範囲の温度で、単一温 度結晶化生成段階でp−キシレンに富んだ供給原料を接触させ; 該生成段階からp−キシレン結晶を含有するスラリーを取り出し、そして該ス ラリーを該生成段階から第1分離手段へ送ってケークを形成させ、そして該ケー クをp−キシレンで洗浄し; 該ケークを該第1分離手段から第1溶融ドラムへ送ってp−キシレン生成物を 形成させ、そして該p−キシレン生成物を取り出し; 受け入れられない濾液の一部を該第1分離手段から前記生成段階へリサイクル し、そして残りの受け入れられない濾液を第1分離手段から、前記生成段階にお ける温度より低い温度で運転されるスキャベンジャーへリサイクルし、その際ス キャベンジャー段階の温度は約−28.9℃〜約−1.1℃(約−20°F〜約 30°F)の範囲である; p−キシレン結晶を含有するスラリーを該スキャベンジャー段階から取り出し 、そして該スラリーを該スキャベンジャー手段から第2分離手段へ送ってケーク を形成させ; 該ケークを該第2分離手段から第2溶融ドラムへ送ってp−キシレン結晶を形 成させ、そしてp−キシレン結晶を前記生成段階へリサイクルし; 受け入れられない濾液の一部を該第2分離手段から該スキャベンジャー段階へ リサイクルし、そして残りの受け入れられない濾液を第2分離手段から母液生成 物として取り出す; ことを包含するp−キシレンに富んだ供給原料からp−キシレンを回収するため の結晶化方法である。 さらに、本発明は、 約−17.8℃〜約10℃(約0°F〜約50°F)の範囲の温度で、単一温 度結晶化生成段階においてp−キシレンに富んだ供給原料を接触させ; 該生成段階からp−キシレン結晶を含有するスラリーを取り出し、そして該ス ラリーを該生成段階から第1分離手段へ送ってケークを形成させ、そして該ケー クをp−キシレンで洗浄し; 該ケークを該第1分離手段から第1溶融ドラムへ送ってp−キシレン生成物を 形成させ、そして該p−キシレン生成物を取り出し; 受け入れられない濾液の一部を該第1分離手段から前記生成段階へリサイクル し、そして残りの受け入れられない濾液を第1分離手段から、前記生成段階にお ける温度より低い温度で運転されるスキャベンジャーへリサイクルし、その際ス キャベンジャー段階の温度は約−17.8℃〜約−1.1℃(約0°F〜約30 °F)の範囲である; p−キシレン結晶を含有するスラリーを該スキャベンジャー段階から取り出し 、そして該スラリーを該スキャベンジャー手段から第2分離手段へ送ってケーク を形成させ; 該ケークを該第2分離手段から第2溶融ドラムへ送ってp−キシレン結晶を形 成させ、そしてp−キシレン結晶を該第2溶融ドラムから前記生成段階へリサイ クルし; 受け入れられない濾液の一部を該第2分離手段から該第1スキャベンジャー段 階へリサイクルし、そして残りの受け入れられない濾液を第2分離手段から、第 1スキャベンジャー段階の温度よりも低い温度で操作される第2スキャベンジャ ーへ送り、その際第2スキャベンジャー段階の温度は約−28.9℃〜約−6. 7℃(約−20°F〜約20°F)の範囲である; p−キシレン結晶を含有するスラリーを第2スキャベンジャー段階から取り出 し、該スラリーを該第2スキャベンジャー段階から第3分離手段へ送ってケーク を形成させ; 該ケークを該第3分離手段から該第2溶融ドラムへ送ってp−キシレン結晶を 形成させ、そして該p−キシレン結晶を該第3分離手段から前記生成段階へリサ イクルし;そして 受け入れられない濾液の一部を該第3分離手段から該第2スキャベンジャー段 階へリサイクルし、そして残りの受け入れられない濾液を母液生成物として取り 出す; ことを包含するp−キシレンに富んだ供給原料からp−キシレンを回収するため の結晶化方法である。 図1は本発明の第1の実施態様を示す簡易概略図である。 図2は本発明の第2の実施態様を示す簡易概略図である。 本発明の方法は、少なくとも約70重量%、好ましくは少なくとも約80重量 %のp−キシレンを含有する高重量%のp−キシレン供給原料に使用される。 高いp−キシレン濃度の適当な供給原料としては、ここに参考文献として取り 入れられる米国特許第4,097,543号及び同第4,117,026号明細書に記載されている ような、コーク選択化(coke-selectivated)触媒又は珪素選択化触媒を用いて トルエンをベンゼン及びC8芳香族へ転化する方法の生成物が包含される。トル エンの転化率に依存して、C8芳香族の約80〜85%がp−キシレンである。 ここに参考文献として取り入れられる米国特許第4,851,604号、同第5,173,461号 、同第5,243,117号及びWO 93/17788号明細書に記載されているような、シリカ 変性触媒を用いてトルエンをp−キシレンへ不均化する方法の生成物も使用する ことができる。少なくとも2つの別の選択化順序(ex situ selectivation sequ ence)に付すことにより珪素選択化されている触媒によりなされる方法の生成物 も使用することができる。このような方法の1つは米国特許第5,365,004号明細 書に、他の方法は米国特許第5,367,099号明細書に記載されており、これら明細 書もここに参考文献として取り入れられる。別の選択化順序は、有機又は水性担 体中で触媒を選択化剤と接触させ、ついで触媒モレキュラーシーブを焼成する工 程を包含することができる。異なるp−キシレン濃度の供給原料を組み合わせる ことができ、これを本発明の高p−キシレン濃度供給原料として使用することも できる。 第1の実施態様においては、p−キシレンに富んだ供給原料は単一温度結晶化 生成段階に入れられ、そこから高純度p−キシレン生成物が生成される。ついで 、結晶化生成物は単一スキャベンジャー段階へ送られ、p−キシレン回収率が上 げられるが、p−キシレンは生成されない。スキャベンジャー段階では、生成さ れた生成物を溶融ドラムから単一温度結晶化生成段階の供給原料へリサイクルさ れる。 第2の態様においては、単一温度結晶化生成段階と連結させて、2つのスキャ ベンジャー段階が使用され、p−キシレン回収率が上げられるが、p−キシレン は生成されない。これは単一スキャベンジャー段階の使用と比べて、必要な冷却 を減少させる。 本発明の結晶化方法では、約80%以上、好ましくは約90%以上の回収率で 、99.5重量%、好ましくは99.8重量%のp−キシレン純度が得られる。 本発明の方法は、約−17.8℃〜約10℃(約0°F〜約50°F)の範囲 の温度で運転される第1結晶化生成段階を包含し、そこから高純度p−キシレン が取り出される。該生成段階は本発明の方法において最も温かい段階である。p −キシレンの回収率は1つ又は2つのスキャベンジャー段階の使用により高めら れる。第1の態様においては、1つのスキャベンジャー段階が使用される。スキ ャベンジャー段階は結晶化生成段階よりも低い温度、一般には、約−28.9℃ 〜−1.1℃(約−20°〜30°F)の範囲で運転される。 第2の態様においては、2つスキャベンジャー段階が使用される。第1スキャ ベンジャー段階は第1結晶化生成段階の温度と第2スキャベンジャー段階の温度 の間、一般には、約−17.8℃〜−1.1℃(約0°F〜30°F)の範囲で 運転される。第2スキャベンジャー段階は約−28.9℃〜−6.7℃(約−2 0°F〜約20°F)の範囲の温度、好ましくは約−23℃〜約−12(約−1 0°F〜約10°F)の範囲の温度で運転される。第2回収段階は最冷結晶化温 度であるので、p−キシレン回収率が最高となる。 単一温度結晶化生成段階及びスキャベンジャー段階は、典型的には約137k Pa〜約206.8kPa(約20psia〜約30psia)の範囲の圧力で運転され る。単一温度結晶化生成段階及びスキャベンジャー段階は、典型的には、各段階 について約3〜8時間の範囲、より典型的には約4〜8時間の範囲の滞留時間の サイズである。 本発明の方法は約−28℃(約−20°F)の最低温度にプロセスを冷却する ために一段冷却系が使用される。一段冷却段階のためにプロパン又はプロピレン を使用することができる。最冷結晶化装置の温度は、二段冷却系を使用すること なく下げることができる。−17.8℃(0°F)以下の温度において、好まし い冷媒はプロピレンである。 本発明の第1の態様は図1に図解されている。供給原料タンク10からの適当 なp−キシレン含有供給原料はライン12を通って、最初に冷却された熱交換器 14へ送られる。ついで、冷却された供給原料はライン16を通って単一温度結 晶化生成段階18へ送られる。単一温度生成段階は並列的に運転される1又はそ れ以上の結晶化容器からなる。単一温度生成段階において、供給原料は、供給原 料中の他のキシレン異性体を結晶化させずにp−キシレンを結晶化させる温度に 冷却される。この温度は供給原料中の種々の成分の量に依存するが、一般には、 約−17.8℃〜約10℃(約0°F〜約50°F)、好ましくは約1.1℃〜 約10℃(約30°F〜約50°F)の範囲である。 単一温度生成段階からのスラリーはライン20を通って取り出され、遠心分離 手段22へ送られる。代わりに、分離のためにフィルター又はハイドロクロン( hydroclone)を使用することができる。遠心分離されたケークはリサイクルされ たp−キシレン生成物で洗浄される。洗浄されたケークはライン26を通って送 られ、溶融ドラム28で溶融される。p−キシレン生成物の一部は洗浄液として ライン24を通ってリサイクルされる。残りのp−キシレン生成物はライン30 を通って貯蔵タンク32へ送られる。単一温度生成段階からの受け入れられない 濾液、即ち母液および遠心分離機22からの受け入れられないp−キシレン洗浄 物はライン34を通って濾液タンク36へ送られる。 受け入れられない濾液の一部はライン38を通って、新しい供給原料と一緒に され、単一温度生成段階へ送られる。残りの受け入れられない濾液はライン40 を通ってスキャベンジャー段階42へ送られる。スキャベンジャー段階は並列的 に運転される1又はそれ以上の結晶化容器からなる。スキャベンジャーからのス ラリーはライン44を通って取り出され、遠心分離手段46へ送られる。代わり に、分離のためにフィルター又はハイドロクロンを使用することができる。遠心 分離されたケークはライン48を通って送られ、溶融ドラム50中で溶融される 。p−キシレン結晶はライン52を通って、供給原料として単一温度生成段階へ リサイクルされる。スキャベンジャー段階からの受け入れられない濾液、即ち母 液はライン54を通って濾液タンク56へ送られる。受け入れられない濾液の一 部はライン58を通って貯蔵タンク60へ送られる。受け入れられない濾液生成 物はキシレン異性化ユニットへの供給原料として使用することができる。残りの 受け入れられない濾液はライン62を通って新しい供給原料と一緒にされ、スキ ャベンジャー段階へ送られる。 2つのスキャベンジャー段階を使用する本発明の第2の態様は図2に図解され ている。供給原料タンク110からの適当なp−キシレン含有供給原料はライン 112を通って、最初に冷却された熱交換器114へ送られる。ついで、冷却さ れた供給原料はライン116を通って単一温度結晶化生成段階118へ送られる 。単一温度結晶化段階は並列的に運転される1又はそれ以上の結晶化容器からな る。単一温度生成段階において、供給原料は、供給原料中の他のキシレン異性体 を結晶化させずにp−キシレンを結晶化させる温度に冷却される。この温度は供 給原料中の種々の成分の量に依存するが、一般には、約−17.8℃〜約10℃ (約0°F〜約50°F)、好ましくは約1.1℃〜約10℃(約30°F〜約 5 0°F)の範囲である。 単一温度生成段階からのスラリーはライン120を通って取り出され、遠心分 離手段122へ送られる。代わりに、分離のためにフィルター又はハイドロクロ ンを使用することができる。遠心分離されたケークはリサイクルされたp−キシ レン生成物で洗浄される。洗浄されたケークはライン126を通って送られ、溶 融ドラム128で溶融される。p−キシレン生成物の一部は洗浄液としてライン 124を通してリサイクルされる。残りのp−キシレン生成物はライン130を 通って貯蔵タンク132へ送られる。単一温度生成段階からの受け入れられない 濾液、即ち母液および受け入れられないp−キシレン洗浄物はライン134を通 って濾液タンク136へ送られる。 受け入れられない濾液の一部はライン138を通って、新しい供給原料と一緒 にされ、単一温度生成段階へ送られる。残りの受け入れられない濾液はライン1 40を通って第1スキャベンジャー段階142へ送られる。第1スキャベンジャ ー段階は並列的に運転される1又はそれ以上の結晶化容器からなる。スキャベン ジャーからのスラリーはライン144を通って取り出され、遠心分離手段146 へ送られる。代わりに、分離のためにフィルター又はハイドロクロンを使用する ことができる。遠心分離されたケークはライン148を通って送られ、溶融ドラ ム150中で溶融される。p−キシレン結晶はライン152を通って、供給原料 として単一温度生成段階へリサイクルされる。 受け入れられない濾液、即ち第1スキャベンジャー段階からの母液はライン1 54を通って濾液タンク156へ送られる。受け入れられない濾液の一部はライ ン158を通って新しい供給原料と一緒にされ、第1スキャベンジャー段階へ送 られる。第1スキャベンジャー段階からの残りの受け入れられない濾液はライン 160を通って送られ、ライン162で第2スキャベンジャー段階からの受け入 れられない濾液と一緒にされ、第2スキャベンジャー段階164への供給原料と して送られる。第2スキャベンジャー段階は並列的に運転される1又はそれ以上 の結晶化容器からなる。第2スキャベンジャー段階からのスラリーはライン16 6から取り出され、遠心分離手段168へ送られる。代わりに、分離のためにフ ィルター又はハイドロクロンを使用することができる。遠心分離されたケークは ライン170を通って送られ、溶融ドラム150中で溶融される。p−キシレン 結晶はライン152を通って、供給原料として単一温度生成段階へリサイクルさ れる。 受け入れられない濾液、即ち第2スキャベンジャーからの母液は、ライン17 2を通って濾液タンク174へ送られる。受け入れられない濾液の一部はライン 162を通って供給原料として単一温度生成段階へ送られる。残りの受け入れら れない濾液はライン176を通って貯蔵タンク178へ送られる。受け入れられ ない濾液生成物はキシレンの異性化ユニットへの供給原料として使用することが できる。 下記の例は本発明の方法を説明するためのものである。 実施例 この実施例は年間6億ポンドのp−キシレンの結晶化を行う、図2のプロセス フロースキームの運転を説明するものである。約93.2%のp−キシレン濃度 を有するp−キシレン含有供給原料を、約2.8℃〜4.4℃(約37°F〜4 0°F)の温度で運転されている単一温度結晶化生成段階で接触させた。p−キ シレン生成物を単一温度結晶化生成段階から取り出し、遠心分離されたケークを リサイクルされたp−キシレン生成物で洗浄して、99.8%〜99.9%のp −キシレン純度が達成された。−3.9℃(25°F)で運転された第1スキャ ベンジャー段階および−17.8℃(0°F)で運転された第2スキャベンジャ ー段階の使用はp−キシレンの回収率を最大とし、94%p−キシレン回収率が 達成された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピカリング、ジョン・レスリー・ジュニア アメリカ合衆国77345テキサス州キングウ ッド、マウント・フォレスト・ドライブ 2002番

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.約−17.8℃〜約10℃(約0°F〜約50°F)の範囲の温度で、単 一温度結晶化生成段階でp−キシレンに富んだ供給原料を接触させ; 該生成段階からp−キシレン結晶を含有するスラリーを取り出し、そして該ス ラリーを該生成段階から第1分離手段へ送ってケークを形成させ、そして該ケー クをp−キシレンで洗浄し; 該ケークを該第1分離手段から第1溶融ドラムへ送ってp−キシレン生成物を 形成させ、そして該p−キシレン生成物を取り出し; 受け入れられない濾液の一部を該第1分離手段から前記生成段階へリサイクル し、そして残りの受け入れられない濾液を第1分離手段から、前記生成段階にお ける温度より低い温度で運転されるスキャベンジャーへリサイクルし、その際ス キャベンジャー段階の温度は約−28.9℃〜約−1.1℃(約−20°F〜約 30°F)の範囲である; p−キシレン結晶を含有するスラリーを該スキャベンジャー段階から取り出し 、そして該スラリーを該スキャベンジャー手段から第2分離手段へ送ってケーク を形成させ; 該ケークを該第2分離手段から第2溶融ドラムへ送ってp−キシレン結晶を形 成させ、そしてp−キシレン結晶を前記生成段階へリサイクルし; 受け入れられない濾液の一部を該第2分離手段から該スキャベンジャー段階へ リサイクルし、そして残りの受け入れられない濾液を第2分離手段から母液生成 物として取り出す; ことを包含するp−キシレンに富んだ供給原料からp−キシレンを回収するため の結晶化方法。 2.前記単一温度結晶化生成段階が約1.1℃〜約10℃(約30°F〜約5 0°F)の範囲の温度で運転される請求項1記載の方法。 3.前記p−キシレンに富んだ供給原料が少なくとも約70重量%のp−キシ レンを含有するものである請求項1記載の方法。 4.取り出されたp−キシレン生成物が少なくとも約99.5重量%のp−キ シレン生成物純度を有する請求項1記載の方法。 5.前記供給原料がシリカ変性触媒を用いるトルエンの不均化生成物である請 求項1記載の方法。 6.前記供給原料がコーク選択化触媒又は珪素選択化触媒を用いるトルエンを ベンゼン及びC8芳香族へ転化する方法の生成物である請求項1記載の方法。 7.前記珪素選択化触媒が少なくとも2つの別の選択化順序に付される請求項 6記載の方法。 8.前記別の選択化順序が前記触媒を有機又は水性担体中で選択化剤と接触さ せ、ついで触媒モレキュラーシブを焼成する工程を包含するものである請求項7 記載の方法。
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