JPS623130B2 - - Google Patents

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JPS623130B2
JPS623130B2 JP10811878A JP10811878A JPS623130B2 JP S623130 B2 JPS623130 B2 JP S623130B2 JP 10811878 A JP10811878 A JP 10811878A JP 10811878 A JP10811878 A JP 10811878A JP S623130 B2 JPS623130 B2 JP S623130B2
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JP
Japan
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xylene
zeolite
adsorption
component
adsorbent
Prior art date
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Expired
Application number
JP10811878A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5535028A (en
Inventor
Minekazu Sueoka
Atsuji Sakai
Yasuo Yamazaki
Tamio Onodera
Koji Sumitani
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Publication date
Application filed by Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Priority to JP10811878A priority Critical patent/JPS5535028A/en
Publication of JPS5535028A publication Critical patent/JPS5535028A/en
Publication of JPS623130B2 publication Critical patent/JPS623130B2/ja
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はC8芳香族炭化水素異性体混合物より
p−キシレンを分離する方法に関するものであ
る。更に詳しくはC8芳香族炭化水素異性体混合
物を特定のゼオライト系吸着剤と接触せしめてそ
の中に含まれるp−キシレン以外の芳香族炭化水
素異性体を選択的に吸着せしめ、しかる後にp−
キシレンを濃縮分離する方法に関するものであ
る。 従来、p−キシレンを含むC8芳香族炭化水素
異性体混合物よりp−キシレンを回収する方法と
して吸着法、抽出法及び深冷分離法等が知られて
いる。 一般に吸着法としては混合物の中からある特定
成分を選択的に吸着する場合と逆にある特定成分
以外の他の成分を選択的に吸着除去する事で実質
的にある特定成分を濃縮する方法とがある。 C8芳香族炭化水素異性体混合物から特定成分
のみ選択的に吸着させ分離する方法、所謂前者の
方法については例えばp−キシレン分離の場合、
特公昭52−936号、同937号、同20455号、同29300
号、同29730号及び同31328号公報、エチルベンゼ
ン分離の場合特開昭49−87636号公報、さらにm
−キシレン分離の場合特公昭52−933号、同934号
公報等に提案されている。 一方後者の方法、即ち特定成分以外の他の成分
を選択的に吸着除去し特定成分を濃縮する方法と
してp−キシレンについては特公昭37−5155号及
び米国特許3126425号にまたエチルベンゼンにつ
いては特開昭52−10223号(米国特許3917734)等
に報告されている。この方法はC8芳香族炭化水
素の4つの異性体混合物のうちp−キシレンを含
む2成分ないし3成分からp−キシレンを濃縮す
る方法である。 即ち米国特許3126425号の方法は吸着剤として
MS−13Å(Ca型)を用い気相下でm−キシレン
を選択的に吸着除去する方法であり、一方特公昭
37−5155号の方法は吸着剤としてMS−10X(Ca
型)及びMS−13X(Na型)を用い気相下でm−
キシレン及びo−キシレンを選択的に吸着除去す
る方法である。しかしながらこれらの方法では
C8芳香族炭化水素の4つの異性体を含む混合物
からp−キシレンを選択的に濃縮分離することは
極めて困難である。 本発明等はC8芳香族炭化水素の4つの異性体
混合物のうちp−キシレンを除く他の3異性体を
選択的に吸着し実質的にp−キシレンを濃縮分離
できる吸着剤について鋭意研究した結果、X型ゼ
オライト、殊に亜鉛、リチウム、コバルト、カド
ミウム、マグネシウムを含むX型ゼオライトが選
択的吸着剤として優れていることを見出し先に提
案した。 そこで本発明者らは、かゝる吸着剤の性能の改
良について研究を進めた結果、(a)カドミウムおよ
び(b)ナトリウム、リチウム、カルシウム、および
亜鉛よりなる群から選ばれた少くとも一種とを組
合せて含有するX型ゼオライトは、p−キシレン
以外のC8芳香族炭化水素異性体の選択的吸着能
がこれら金属を単独で含むX型ゼオライトに比べ
てはるかに優れていることを見出し本発明に到達
した。 すなわち、本発明はp−キシレンを含むC8
香族炭化水素異性体混合物を、(a)カドミウム(a
成分)、および(b)ナトリウム、リチウム、カルシ
ウムおよび亜鉛よりなる群から選ばれた少くとも
一種(b成分)とをa成分:b成分の比が重量で
1:1〜1000:1の割合で含むX型ゼオライトか
らなる吸着剤と接触せしめてp−キシレン以外の
C8芳香族炭化水素異性体を選択的に該吸着剤に
吸着せしめることを特徴とする前記異性体混合物
からのp−キシレンの分離方法である。 かゝる本発明によれば、p−キシレンを含有す
るC8芳香族炭化水素異性体混合を、前記(a)成分
および(b)成分とを含有するX型ゼオライトからな
る吸着剤と接触させると、p−キシレン以外の成
分が該吸着剤に選択的に吸着され、p−キシレン
以外の成分を吸着した吸着剤を分離することによ
りp−キシレンが高濃度乃至高純度で取得でき
る。 本発明において使用されるX型ゼオライトとし
ては、下記式(1)で表わされるものが好ましい。 (但し式中Mはa成分およびb成分の金属、nは
該金属の原子価、Wは1〜3、Xは0〜9の値を
示す。) 特に好ましいのは前記式(1)においてWが2〜3
の範囲である。(b)成分としてはリチウム、カルシ
ウムまたは亜鉛が特に良好である。 前記X型ゼオライトの合成方法としては、例え
ばケイ酸ナトリウム、シリカゲルなどのシリカ源
に、例えばアルミン酸ナトリウムの如きアルミナ
源、カ性ソーダおよび水を含有する原料混合物を
結晶ゼオライトが形成されるまで加熱することに
より調整することができる。 X型ゼオライトの製造法については、例えば特
公昭32−6712号、同33−5722号、同44−12016
号、同44−23986号、同42−20387号、同40−5054
号、同42−845号、同40−746号、同38−5806号、
同38−5807号、同44−30611号、同38−3659号お
よび同44−12016号公報に記載されている。 前記したX型ゼオライトはフオージヤサイト型
ゼオライトでありこれらは市販品を使用すること
ができるが、これらは一般にアルカリ金属型また
はアリカリ土類金属型のものである。従つて本発
明方法において使用するX型ゼオライトへの変換
は、前記X型ゼオライトに含まれるアルカリ金属
またはアリカリ土類金属を、カドミウム(a成
分)およびナトリウム、リチウム、カルシウムお
よび亜鉛よりなる群から選ばれた少くとも一種
(b成分)でイオン交換させればよい。 このイオン交換は、通常ゼオライトのイオン交
換において使用されている方法で行うことができ
る。すなわち交換しようと思う金属のイオンを含
む塩化物、硝酸塩などの水溶液を用いて前記X型
ゼオライトと接触させることにより行うことがで
きる。その際塩の濃度は任意に選択することがで
きるが、水溶液の場合1〜20重量%、特に5〜10
重量%の範囲が好ましい。 イオン交換は常温でも十分進行するが、交換反
応を増加するために昇温することが望ましい。ま
たアルカリ金属またはアリカリ土類金属から直接
交換すると交換率が低い時には、予めアンモニウ
ム化合物と接触処理してアンモニウムイオン交換
して後イオン交換することもできる。かようなア
ンモニウム化合物による接触処理は、各種アンモ
ニウム塩(例えばアンモニウムの塩化物、硝酸
塩、硫酸塩、炭酸塩など)の水溶液を前記X型ゼ
オライトと接触させた後に焼成して水素(H)型にし
てからイオン交換する。その場合焼成温度は、
200〜700℃、好ましくは300〜600℃の範囲が有利
である。 また前記X型ゼオライトに(a)成分のイオンおよ
び(b)成分のイオンを同時に接触させてイオン交換
することもできるが、(a)成分のイオンを予め交換
しておき、次いで(b)成分のイオンを交換すること
もでき、また逆に(b)成分のイオンを交換して後(a)
成分のイオンを交換することもできる。要は(a)成
分および(b)成分を含んでおり、しかも(a)成分:(b)
成分の比が重量で1:1〜1000:1の範囲、好ま
しくは2:1〜700:1の範囲となるようにイオ
ン交換すればよいのである。 特に前記X型ゼオライトにもともとリチウム、
ナトリウムまたはカルシウム金属イオンを含んで
いる場合には、これらは(b)成分の金属でもあるの
で、単に(a)カドミウムを前記割合となるように交
換することによつて本発明のX型ゼオライトを調
製することも可能である。 前記イオン交換の方法は連続式でもバツチ式で
もよい。バツチ式を用いる場合には固液比1〜10
程度にとり1〜10回程度処理を繰返すことが好ま
しい。イオン交換を終了した吸着剤は多量の水を
含む為、脱水活性化処理することが望ましい。
かゝる活性化はゼオライトを熱処理することによ
り行なわれる。処理温度は100℃以上ゼオライト
の分解温度以下で行なうことができるが、とくに
200℃〜500℃の範囲で常圧または真空にして時間
は1時間〜10時間が適当である。 本発明方法に用いられる原料混合物はp−キシ
レンを含むC8芳香族炭化水素異性体混合物であ
ればp−キシレンの含量が如何なる範囲にあつて
もよい。 例えば石油系或いはタール系のキシレン混合
物、又はガソリンフラクシヨンのハイドロフオー
ミングにより得られたキシレン留分を原料混合物
として用いることができる。 本発明方法における原料流はまた1種またはそ
れ以上のキシレン異性体を色々な方法で除去した
方法からの流出物流からなることができる。 一例として少くともエチルベンゼンおよび/ま
たはo−キシレンをあらかじめキシレン異性体を
含む原料混合物から分留によつて除去される。エ
チルベンゼンは他の最も近いC8芳香族炭化水素
(p−キシレン)の沸点より約2℃低い沸点であ
り、一方o−キシレンは、他の最も近いC8芳香
族炭化水素(m−キシレン)の沸点より約3℃高
い沸点を有し従つてエチルベンゼンは塔頂から、
o−キシレンは塔底から取除くことができる。 別法としてあらかじめキシレン異性体を含む原
料混合物から分別結晶化法によつてp−キシレン
以外の成分が除去される。この場合は本発明方法
への原料流として供給される流出物中のp−キシ
レン濃度が高くなりそれ以外の成分濃度は低く成
つて吸着剤の使用量は少なく、且つ高純度p−キ
シレンの製造に有効である。この分別結晶法との
組合せについて次に具体例をあげて説明する。 C8芳香族炭化水素異性体混合物からp−キシ
レンを分別結晶法で分離精製する方法として通常
二段精製法が使用されている。この二段精製法
は、第1段結晶装置でp−キシレンの純度を高め
て分離し、さらに第2段結晶装置導き99%以上の
高純度のp−キシレンを得る方法であるが、かゝ
る二段精製法において第1段結晶装置によりp−
キシレンの濃度が75〜85%含む混合物を得て、こ
の混合物を本発明の吸着処理を施こすことによ
り、第1段結晶装置の能力を基準にするとより多
量の高純度p−キシレンを分離することができ
る。このように分別結晶法と本発明の吸着法とを
組合せることにより生産量の増大やp−キシレン
の分離法を提供することができる。 更に他の方法、例えばトルエンのメチル化反
応、不均化反応およびイソブチレンの如きオレフ
イン類の環化脱水素反応によつて得られたp−キ
シレンに富むC8芳香族炭化水素を原料として本
発明の吸着法を組合せると有利である。トルエン
のアルキル化及び不均化反応によるp−キシレン
に富むC8芳香族炭化水素の合成方法は、例えば
特公昭50−1577号、同51−6652号および特開昭52
−120292号に記載され、またC4オレフイン類の
環化脱水素反応については例えば特公昭41−4577
号、同52−12179号および同52−27723号に記載さ
れている。これら方法によるとC8芳香族炭化水
素中p−キシレン濃度が高く、且つエチルベンゼ
ンが理論上存在しないためp−キシレンを除く他
のC8芳香族炭化水素の選択的吸着によるp−キ
シレンの精製が容易となる。 本発明方法を実施するに当り、吸着剤と吸着液
体との接触方法および接触装置としては通常用い
られている接触方法および吸着装置を用いること
ができる。吸着操作としては、例えば接触濾過吸
着、固定層吸着、移動層吸着、流動層吸着等の吸
着操作が有利に用いられる。 吸着装置としては、接触濾過吸着では例えば撹
拌槽吸着装置など、固定層吸着では例えば吸着剤
を充填した塔など、移動層吸着では例えばハイパ
ーソープシヨン装置或いはパーコレーシヨン装置
など、流動層吸着では例えば吸着剤が流体中に分
散した塔などが用いられる。又、これらの吸着操
作は回分式でも連続式でも行なうことができる。 吸着剤と吸着流体との接触は並流又は向流の何
れでもよく、又、流体は液相または気相であつて
もよい。 本発明方法に用いられる吸着剤の最適の粒径或
いは粒子形状は吸着操作に応じて決定される。 合成ゼオライトを例えば固定層吸着槽に用いる
場合、通常数ミクロンの微細な結晶であるため、
充填塔に充填するに当り粘度などを粘結剤として
加え適当なペレツト或いはビート状に成型するの
が望ましい。しかし、移動層或いは流動層吸着層
に用いる場合には、ゼオライトの結晶のまゝで
も、又、上述の如く成型したもののいずれであつ
てもよい。 本発明方法によりゼオライトに吸着された吸着
成分を吸着剤から脱離する方法としては、例えば
加熱脱離方法、交換用流体を用いる方法及び塔内
圧力を低下させるだけで加熱しない方法などがあ
る。交換用流体を用いる方法は、吸着成分を含む
吸着剤を交換用流体と接触させて吸着成分を脱着
する。交換用流体としては交換を行うことが可能
でしかも供給原料の吸着分離特性に悪い影響を与
えないものであればいかなるものでもよく特に吸
着成分又は供給原料と交換用流体との分離が容易
なものが望ましい。かゝる交換用流体としては、
例えばベンゼン、吸着されているC8成分以外の
アルキルベンゼン、ハロゲン置換ベンゼン、ハロ
ゲン置換アルキルベンゼンなどが挙げられる。吸
着を行なう温度は用いられるゼオライトが実質的
に吸着能力および選択性を失わない範囲内であつ
て、しかも被処理物を液状或いは気体状に保つ温
度であれば如何なる温度であつてもよい。好まし
い温度は常温〜350℃であり、特に好ましい温度
は10〜250℃である。本発明方法で用いられる圧
力は減圧、常圧および加圧の何れでも有利に行な
うことができるが極めて低い圧力(例えば、1mm
Hg絶体圧以下)の圧力ではゼオライトに対する
吸着物の平衛吸着量が著しく減少するので好まし
くなく、又圧力を高くすると一般に経済的でない
ので、通常100mmHg絶体圧以上、50気圧以下の圧
力が好ましい。 吸着剤による吸着分離能を示すものとして、通
常分離係数が用いられる。例えばA、B2成分の
混合物の吸着における吸着選択率αは、式 α=吸着相のモル比(A/B)/非吸着相のモル
比(A/B) で示される。 系が平衡状態にあるときは、α=1であれば吸
着剤の選択性は全くなく、又αの値が1よりも著
しく大きいか又は極めて零に近い値であれば、吸
着剤の選択性は極めて優れていることになる。 以下本発明によれば、C8芳香族炭化水素異性
体混合物、特にp−キシレン含有量が50重量%以
上特に70重量%以上の混合物から、他のC8成分
を選択的に吸着除去することが可能であり、従つ
て高純度のp−キシレンを容易に分離することが
できる。 以下実施例を掲げて本発明方法を詳述する。 実施例 1 市販のX型結晶性アルミノシリケート(米国ユ
ニオンカーバイド社製、商品名モレキユラーシー
ブ13X)の1重量部当り1モルの塩化アンモニウ
ム水溶液10重量部を加え80℃以上水浴上で2時間
以上撹拌しナトリウム型をアンモニウム型に交換
する。 ナトリウム型への交換を2回以上繰返し行なつ
た後ゼオライトを濾別し脱イオン水で塩素イオン
が検出されなくなる迄充分水洗する。 引続いて120℃以上で乾燥し付着水を除去した
のち更に約500℃で焼成する。焼成処理によりゼ
オライトは水素型に変換される。 水素型に変換したX型ゼオライト1重量部に対
し2モルの塩化カルシウム水溶液10重量部を加え
80℃以上水浴上で2時間以上撹拌し水素型をカル
シウム型に変換する。少なくともカチオン交換サ
イトの一部がカルシウムカチオンに変換したゼオ
ライトは濾過し脱イオン水で洗浄後更に10重量部
の2モル塩化カドミウム水溶液に入れ80℃以上水
浴上で2時間以上撹拌する。 カドミウムによるイオン交換を2回繰返した後
ゼオライトを分解し脱イオン水で充分洗浄する。 以上のカチオン交換処理によりX型のナトリウ
ムイオンをカルシウム及びカドミウムカチオンで
交換する。他のカチオン種の組合せについても同
様に処理する。このゼオライトを120℃以上で付
着水分を乾燥し更に約500℃で焼成し活性化す
る。カチオン交換したX型ゼオライト2gに対し
p−キシレン約80重量%とエチルベンゼン、m−
キシレン及びo−キシレンを略量含むC8芳香族
炭化水素をi−オクタンと1対3容量割合で混合
したものを10ml加え約50℃で吸着平衡に成る迄
時々撹拌しながら放置する。 液相および吸着相のC8芳香族炭化水素の組成
はガスクロマトグラフで測定した。 p−キシレンに対する他のC8芳香族炭化水素
の吸着選択率を表1に示す。 比較例 1 実施例1と同じ処理によつて水素型に変換した
ゼオライトの1重量部当り2モルのカチオンを含
む水溶液10重量部で加熱し単一のカチオン交換し
たゼオライトを調製した。 実施例1と同様にしてp−キシレンに対する
C8芳香族炭化水素の吸着選択率を測定した結果
を比較例として表1に示す。
The present invention relates to a method for separating p-xylene from a mixture of C8 aromatic hydrocarbon isomers. More specifically, a C8 aromatic hydrocarbon isomer mixture is brought into contact with a specific zeolite adsorbent to selectively adsorb aromatic hydrocarbon isomers other than p-xylene contained therein, and then p-
This invention relates to a method for concentrating and separating xylene. Conventionally, adsorption methods, extraction methods, cryogenic separation methods, and the like are known as methods for recovering p-xylene from a C8 aromatic hydrocarbon isomer mixture containing p-xylene. In general, adsorption methods include selective adsorption of a specific component from a mixture, and conversely, a method of concentrating a specific component by selectively adsorbing and removing other components other than the specific component. There is. Regarding the so-called former method, which is a method of selectively adsorbing and separating only specific components from a C8 aromatic hydrocarbon isomer mixture, for example, in the case of p-xylene separation,
Special Publication No. 52-936, No. 937, No. 20455, No. 29300
No. 29730 and No. 31328, in the case of ethylbenzene separation, JP-A-49-87636, and m.
- In the case of xylene separation, proposals have been made in Japanese Patent Publications No. 52-933, No. 934, etc. On the other hand, regarding the latter method, that is, a method of selectively adsorbing and removing components other than the specific components and concentrating the specific components, p-xylene is described in Japanese Patent Publication No. 37-5155 and US Pat. No. 3,126,425, and ethylbenzene is described in Japanese Patent Publication It is reported in No. 10223/1983 (US Patent No. 3,917,734). This method is a method for concentrating p-xylene from two or three components containing p-xylene out of a mixture of four isomers of C8 aromatic hydrocarbons. That is, the method of US Pat. No. 3,126,425 uses
This method uses MS-13Å (Ca type) to selectively adsorb and remove m-xylene in the gas phase.
The method of No. 37-5155 uses MS-10X (Ca
m- in the gas phase using MS-13X (Na type) and MS-13X (Na type).
This is a method for selectively adsorbing and removing xylene and o-xylene. However, these methods
It is extremely difficult to selectively concentrate and separate p-xylene from a mixture containing four isomers of C8 aromatic hydrocarbons. The present inventors have conducted intensive research on an adsorbent that can selectively adsorb the other three isomers excluding p-xylene among the four isomer mixtures of C8 aromatic hydrocarbons, and can substantially concentrate and separate p-xylene. As a result, it was discovered and proposed that X-type zeolite, especially X-type zeolite containing zinc, lithium, cobalt, cadmium, and magnesium, is excellent as a selective adsorbent. As a result of research into improving the performance of such adsorbents, the present inventors found that (a) cadmium and (b) at least one member selected from the group consisting of sodium, lithium, calcium, and zinc. It was discovered that type X zeolite containing a combination of these metals has a much superior selective adsorption ability for C8 aromatic hydrocarbon isomers other than p-xylene compared to type X zeolite containing these metals alone. The invention has been achieved. That is, the present invention converts a C 8 aromatic hydrocarbon isomer mixture containing p-xylene into (a) cadmium (a
component), and (b) at least one member selected from the group consisting of sodium, lithium, calcium, and zinc (component b) in a ratio of component a:component b of 1:1 to 1000:1 by weight. By contacting with an adsorbent made of type X zeolite containing p-xylene,
A method for separating p-xylene from the isomer mixture, characterized in that the C8 aromatic hydrocarbon isomer is selectively adsorbed onto the adsorbent. According to the present invention, a mixture of C8 aromatic hydrocarbon isomers containing p-xylene is brought into contact with an adsorbent made of type X zeolite containing the components (a) and (b). Then, components other than p-xylene are selectively adsorbed by the adsorbent, and p-xylene can be obtained in high concentration or high purity by separating the adsorbent that has adsorbed components other than p-xylene. The type X zeolite used in the present invention is preferably one represented by the following formula (1). (However, in the formula, M is the metal of component a and component b, n is the valence of the metal, W is 1 to 3, and X is 0 to 9.) Particularly preferred is W in the formula (1). is 2-3
is within the range of As component (b), lithium, calcium or zinc is particularly suitable. The method for synthesizing the X-type zeolite includes heating a raw material mixture containing a silica source such as sodium silicate or silica gel, an alumina source such as sodium aluminate, caustic soda, and water until crystalline zeolite is formed. It can be adjusted by Regarding the production method of X-type zeolite, for example, Japanese Patent Publications No. 32-6712, No. 33-5722, No. 44-12016
No. 44-23986, No. 42-20387, No. 40-5054
No. 42-845, No. 40-746, No. 38-5806,
It is described in No. 38-5807, No. 44-30611, No. 38-3659, and No. 44-12016. The X-type zeolite mentioned above is a fauziasite type zeolite, and commercially available products can be used, but these are generally alkali metal type or alkaline earth metal type. Therefore, in the conversion to type X zeolite used in the method of the present invention, the alkali metal or alkaline earth metal contained in the type X zeolite is selected from the group consisting of cadmium (component a), sodium, lithium, calcium, and zinc. It is sufficient if at least one type (component b) is used for ion exchange. This ion exchange can be performed by a method commonly used for zeolite ion exchange. That is, it can be carried out by bringing an aqueous solution of chloride, nitrate, etc. containing ions of the metal to be exchanged into contact with the X-type zeolite. At this time, the concentration of salt can be arbitrarily selected, but in the case of an aqueous solution, it is 1 to 20% by weight, especially 5 to 10% by weight.
A weight percent range is preferred. Although ion exchange proceeds satisfactorily at room temperature, it is desirable to raise the temperature to increase the exchange reaction. Further, when direct exchange from an alkali metal or alkaline earth metal results in a low exchange rate, it is also possible to carry out contact treatment with an ammonium compound in advance to exchange ammonium ions, followed by ion exchange. Such contact treatment with an ammonium compound involves bringing an aqueous solution of various ammonium salts (for example, ammonium chloride, nitrate, sulfate, carbonate, etc.) into contact with the X-type zeolite and then calcining it to convert it into a hydrogen (H) form. Then perform ion exchange. In that case, the firing temperature is
A range of 200-700°C, preferably 300-600°C is advantageous. Ion exchange can also be carried out by contacting the X-type zeolite with the ions of component (a) and ions of component (b) at the same time, but the ions of component (a) are exchanged in advance, and then the ions of component (b) are It is also possible to exchange the ions of component (b) and then exchange the ions of component (a).
It is also possible to exchange component ions. In short, it contains (a) component and (b) component, and (a) component: (b)
Ion exchange may be performed such that the ratio of the components is in the range of 1:1 to 1000:1, preferably 2:1 to 700:1, by weight. In particular, the X-type zeolite originally contains lithium,
If it contains sodium or calcium metal ions, these are also the metals in component (b), so the type It is also possible to prepare The ion exchange method may be a continuous method or a batch method. When using the batch method, the solid-liquid ratio is 1 to 10.
It is preferable to repeat the treatment about 1 to 10 times depending on the degree. Since the adsorbent that has undergone ion exchange contains a large amount of water, it is desirable to perform dehydration activation treatment.
Such activation is carried out by heat treating the zeolite. The treatment temperature can be 100℃ or higher and lower than the decomposition temperature of zeolite, but especially
The appropriate time is 1 hour to 10 hours under normal pressure or vacuum at a temperature in the range of 200°C to 500°C. The raw material mixture used in the method of the present invention may have a content of p-xylene in any range as long as it is a C 8 aromatic hydrocarbon isomer mixture containing p-xylene. For example, petroleum-based or tar-based xylene mixtures, or xylene fractions obtained by hydroforming of gasoline fractions can be used as the raw material mixture. The feed stream in the process of the invention can also consist of an effluent stream from a process in which one or more xylene isomers have been removed in various ways. By way of example, at least ethylbenzene and/or o-xylene are previously removed from a raw material mixture containing xylene isomers by fractional distillation. Ethylbenzene has a boiling point about 2°C lower than the boiling point of the other nearest C 8 aromatic hydrocarbon (p-xylene), while o-xylene has a boiling point lower than that of the other nearest C 8 aromatic hydrocarbon (m-xylene). Ethylbenzene has a boiling point about 3°C higher than the boiling point, and therefore ethylbenzene is
The o-xylene can be removed from the bottom of the column. Alternatively, components other than p-xylene are removed in advance from a raw material mixture containing xylene isomers by fractional crystallization. In this case, the concentration of p-xylene in the effluent fed as a feed stream to the process of the present invention is high, and the concentrations of other components are low, so the amount of adsorbent used is small, and high purity p-xylene can be produced. It is effective for The combination with this fractional crystallization method will be explained next by giving a specific example. A two-stage purification method is generally used to separate and purify p-xylene from a C 8 aromatic hydrocarbon isomer mixture by a fractional crystallization method. This two-stage purification method is a method in which the purity of p-xylene is increased and separated in the first stage crystallizer, and then the p-xylene is sent to the second stage crystallizer to obtain p-xylene with a high purity of 99% or more. In the two-stage purification method, p-
By obtaining a mixture containing xylene at a concentration of 75 to 85% and subjecting this mixture to the adsorption treatment of the present invention, a larger amount of high-purity p-xylene can be separated based on the capacity of the first stage crystallizer. be able to. As described above, by combining the fractional crystallization method and the adsorption method of the present invention, it is possible to increase the production amount and provide a method for separating p-xylene. Furthermore, the present invention uses p-xylene-rich C8 aromatic hydrocarbons obtained by other methods, such as methylation reaction of toluene, disproportionation reaction, and cyclodehydrogenation reaction of olefins such as isobutylene, as a raw material. It is advantageous to combine the adsorption methods. Methods for synthesizing p-xylene-rich C8 aromatic hydrocarbons by alkylation and disproportionation reactions of toluene are described, for example, in Japanese Patent Publications Nos. 1577-1977, 6652-1982 and 6652-1982, and JP-A-52
-120292, and the cyclodehydrogenation reaction of C4 olefins is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 41-4577.
No. 52-12179 and No. 52-27723. According to these methods, p-xylene concentration is high in C 8 aromatic hydrocarbons and ethylbenzene is theoretically absent, so p-xylene can be purified by selective adsorption of other C 8 aromatic hydrocarbons except p-xylene. It becomes easier. In carrying out the method of the present invention, commonly used contact methods and adsorption devices can be used as the contact method and contact device for bringing the adsorbent and the adsorbed liquid together. Adsorption operations such as contact filtration adsorption, fixed bed adsorption, moving bed adsorption, and fluidized bed adsorption are advantageously used as the adsorption operation. As adsorption equipment, for contact filtration adsorption, for example, a stirred tank adsorption equipment, for fixed bed adsorption, for example, a column filled with an adsorbent, for moving bed adsorption, for example, a hypersorption equipment or percolation equipment, and for fluidized bed adsorption, for example, A tower or the like in which an adsorbent is dispersed in a fluid is used. Further, these adsorption operations can be performed either batchwise or continuously. The contact between the adsorbent and the adsorption fluid may be in cocurrent or countercurrent, and the fluid may be in a liquid phase or a gaseous phase. The optimum particle size or particle shape of the adsorbent used in the method of the present invention is determined depending on the adsorption operation. When synthetic zeolite is used, for example, in a fixed bed adsorption tank, it usually has fine crystals of several microns, so
When filling the packed tower, it is desirable to add a viscosity agent as a binder and form it into a suitable pellet or beet shape. However, when used in a moving bed or fluidized bed adsorption bed, zeolite crystals may be used as they are, or they may be formed as described above. Methods for desorbing the adsorbed components adsorbed on zeolite by the method of the present invention from the adsorbent include, for example, a thermal desorption method, a method using an exchange fluid, and a method that only reduces the pressure inside the column without heating. In the method using a replacement fluid, the adsorbent containing the adsorbed component is brought into contact with the replacement fluid to desorb the adsorbed component. The replacement fluid may be any fluid as long as it can be exchanged and does not adversely affect the adsorption/separation characteristics of the feedstock, especially one that allows easy separation of adsorbed components or feedstock from the replacement fluid. is desirable. As such exchange fluid,
Examples include benzene, alkylbenzenes other than the adsorbed C8 component, halogen-substituted benzenes, and halogen-substituted alkylbenzenes. The adsorption temperature may be any temperature within a range where the zeolite used does not substantially lose its adsorption ability and selectivity, and which maintains the material to be treated in a liquid or gaseous state. A preferred temperature is room temperature to 350°C, and a particularly preferred temperature is 10 to 250°C. The pressure used in the method of the present invention can be advantageously reduced pressure, normal pressure, or increased pressure, but extremely low pressure (for example, 1 mm
A pressure of 100 mmHg absolute pressure or less and 50 atm or less is undesirable because the amount of adsorbate adsorbed on the zeolite decreases significantly, and increasing the pressure is generally uneconomical. preferable. A separation coefficient is usually used to indicate the adsorption separation ability of an adsorbent. For example, the adsorption selectivity α in the adsorption of a mixture of two components A and B is expressed by the formula α=molar ratio of adsorbed phase (A/B)/molar ratio of non-adsorbed phase (A/B). When the system is in equilibrium, if α = 1, there is no selectivity of the adsorbent, and if the value of α is significantly greater than 1 or very close to zero, there is no selectivity of the adsorbent. is extremely excellent. Hereinafter, according to the present invention, other C8 components can be selectively adsorbed and removed from a C8 aromatic hydrocarbon isomer mixture, particularly a mixture having a p-xylene content of 50% by weight or more, especially 70% by weight or more. Therefore, highly pure p-xylene can be easily separated. The method of the present invention will be described in detail below with reference to Examples. Example 1 10 parts by weight of a 1 mol ammonium chloride aqueous solution was added to 1 part by weight of a commercially available X-type crystalline aluminosilicate (manufactured by Union Carbide, USA, trade name: Molecular Sieve 13X) and heated on a water bath at 80°C or higher for 2 hours. Stir as above to exchange the sodium form into the ammonium form. After repeating the exchange to the sodium type twice or more, the zeolite is filtered off and thoroughly washed with deionized water until no chloride ions are detected. Subsequently, it is dried at 120°C or higher to remove adhering water, and then fired at about 500°C. The calcination process converts the zeolite into the hydrogen form. Add 10 parts by weight of a 2 mol calcium chloride aqueous solution to 1 part by weight of X-type zeolite converted to hydrogen form.
Stir on a water bath at 80°C or higher for 2 hours or more to convert hydrogen form into calcium form. The zeolite in which at least some of the cation exchange sites have been converted to calcium cations is filtered, washed with deionized water, and then added to 10 parts by weight of a 2 molar cadmium chloride aqueous solution and stirred on a water bath of 80°C or higher for 2 hours or more. After repeating the ion exchange with cadmium twice, the zeolite is decomposed and thoroughly washed with deionized water. By the above cation exchange treatment, X-type sodium ions are exchanged with calcium and cadmium cations. Combinations of other cationic species are treated in the same manner. This zeolite is dried at 120°C or above to remove moisture, and then activated by firing at about 500°C. Approximately 80% by weight of p-xylene, ethylbenzene, m-
Add 10 ml of a mixture of C8 aromatic hydrocarbon containing approximately xylene and o-xylene and i-octane in a volume ratio of 1:3, and leave to stand at about 50° C. with occasional stirring until adsorption equilibrium is reached. The composition of C8 aromatic hydrocarbons in the liquid phase and adsorption phase was measured by gas chromatography. Table 1 shows the adsorption selectivity of other C8 aromatic hydrocarbons with respect to p-xylene. Comparative Example 1 A single cation-exchanged zeolite was prepared by heating with 10 parts by weight of an aqueous solution containing 2 moles of cation per 1 part by weight of the zeolite converted to the hydrogen form by the same treatment as in Example 1. For p-xylene in the same manner as in Example 1.
The results of measuring the adsorption selectivity of C8 aromatic hydrocarbons are shown in Table 1 as a comparative example.

【表】 比較例(1)は市販のモレキユラーシーブ13Xを焼
成しただけでゼオライト中のカチオン交換位置に
一次ナトリウムを含むものである。 (2)〜(5)は単独カチオン交換したものである。カ
ドミウムとナトリウム、リチウム、カルシウムお
よび亜鉛を組合せたものは各々単独のカチオンを
含むものに比較し選択吸着率が改良されすぐれた
相乗効果が得られた。 実施例 2 市販粉沫結晶X型ゼオライト(米国ユニオン・
カーバイド社製、商品名モレキユラーシーブ
13X)を予め約500℃で焼成し、その10g当り2
モルの塩化カルシウム水溶液100mlを加え80℃以
上の水溶上で2時間撹拌した。 この処理を2回繰返した後濾別し脱イオン水で
充分水洗した。更に2モルの塩化カドミウム水溶
液100mlを加え80℃以上の水溶上で2時間撹拌し
た。この処理を2回繰返した後濾別し脱イオン水
で塩素イオンが検出されなくなる迄水洗した。 約120℃以上で付着水分を乾燥し更に500℃で3
時間焼成し活性化した。 この焼成した重量基準でゼオライト中のカチオ
ン濃度を測定した結果を表2に示す。 更に実施例1と同様にC8芳香族炭化水素異性
体のp−キシレンに対する吸着選択率を測定した
結果を示す。
[Table] Comparative example (1) is a commercially available molecular sieve 13X that is simply calcined and contains primary sodium at the cation exchange site in the zeolite. (2) to (5) are single cation exchanged. Combinations of cadmium and sodium, lithium, calcium, and zinc had improved selective adsorption rates and excellent synergistic effects compared to those containing each cation alone. Example 2 Commercially available powder crystalline X-type zeolite (U.S. Union
Manufactured by Carbide, trade name Molecular Sieve
13X) at about 500℃ in advance, and 2
100 ml of molar calcium chloride aqueous solution was added, and the mixture was stirred for 2 hours at a temperature of 80°C or higher. After repeating this process twice, it was filtered and thoroughly washed with deionized water. Further, 100 ml of a 2 mol cadmium chloride aqueous solution was added and stirred for 2 hours at a temperature of 80°C or higher. After repeating this process twice, it was filtered and washed with deionized water until no chlorine ions were detected. Dry adhering moisture at approximately 120℃ or higher, and then dry at 500℃
Activated by firing for an hour. Table 2 shows the results of measuring the cation concentration in the zeolite based on the calcined weight. Furthermore, the results of measuring the adsorption selectivity of C8 aromatic hydrocarbon isomer to p-xylene in the same manner as in Example 1 are shown.

【表】 実施例 3 市販粉末結晶X型ゼオライト(米国ユニオン・
カーバイド社製、商品名モレキユラーシーブ
13X)を予め約500℃で焼成しその10g当り2モ
ルの塩化カドミウム水溶液100mlを加え80℃以上
の水浴上で2時間撹拌した。この処理を2回繰返
した後濾別し脱イオン水で充分水洗した。更に2
モルの塩化カルシウム水溶液100mlを加え80℃以
上の水溶上で2時間撹拌した。 この処理を2回繰返した後濾別し脱イオン水で
塩素イオンが検出されなくなる迄水洗した。 以下、実施例2と同様に処理しゼオライト中の
カチオン濃度およびp−キシレンに対するC8
香族炭化水素異性体の吸着選択率を測定した結果
を表3に示す。
[Table] Example 3 Commercially available powder crystalline X-type zeolite (U.S. Union
Manufactured by Carbide, trade name Molecular Sieve
13X) was preliminarily calcined at about 500°C, 100ml of a 2 mol cadmium chloride aqueous solution was added per 10g, and the mixture was stirred for 2 hours on a water bath at 80°C or higher. After repeating this process twice, it was filtered and thoroughly washed with deionized water. 2 more
100 ml of molar calcium chloride aqueous solution was added, and the mixture was stirred for 2 hours at a temperature of 80°C or higher. After repeating this process twice, it was filtered and washed with deionized water until no chlorine ions were detected. The cation concentration in the zeolite and the adsorption selectivity of the C8 aromatic hydrocarbon isomer to p-xylene were measured in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 3.

【表】 実施例 4 市販のX型結晶性アルミノシリケート(米国ユ
ニオンカーバイド社製、商品名モレキユラーシー
ブ13X)を用いてカドミウムおよびカルシウムの
塩化物を混合した水溶液で同時に2種類のカチオ
ン交換を行なつた。 即ち、ゼオライト10gに対し塩化カドミウムと
塩化カルシウムを任意の割合で含む2モルの水溶
液100mlとを約80℃以上の水浴上で2時間以上撹
拌した。 この処理を2回繰返した後濾別し脱イオン水で
塩素イオンが検出されなくなるまで水洗した。 以下実施例2と同様に処理しゼオライト中のカ
チオン濃度およびp−キシレンに対するC8芳香
族炭化水素異性体の吸着選択率を測定した結果を
表4に示す。
[Table] Example 4 Using a commercially available X-type crystalline aluminosilicate (manufactured by Union Carbide, USA, trade name: Molecular Sieve 13X), two types of cations were exchanged simultaneously with an aqueous solution containing a mixture of cadmium and calcium chlorides. I did it. That is, 10 g of zeolite and 100 ml of a 2 molar aqueous solution containing cadmium chloride and calcium chloride in an arbitrary ratio were stirred on a water bath at about 80° C. or higher for more than 2 hours. After repeating this process twice, it was filtered and washed with deionized water until no chlorine ions were detected. The zeolite was treated in the same manner as in Example 2, and the cation concentration in the zeolite and the adsorption selectivity of the C8 aromatic hydrocarbon isomer to p-xylene were measured. Table 4 shows the results.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 p−キシレンを含むC8芳香族炭化水素異性
体混合物を、(a)カドミウム(a成分)および(b)ナ
トリウム、リチウム、カルシウムおよび亜鉛より
なる群から選ばれた少くとも一種(b成分)と
を、a成分:b成分の比が重量で1:1〜1000:
1の割合で合むX型ゼオライトからなる吸着剤と
接触せしめてp−キシレン以外のC8芳香族炭化
水素異性体を選択的に該吸着剤に吸着せしめるこ
とを特徴とする前記異性体混合物からのp−キシ
レンの分離方法。
1. A C 8 aromatic hydrocarbon isomer mixture containing p-xylene is mixed with (a) cadmium (component a) and (b) at least one member selected from the group consisting of sodium, lithium, calcium and zinc (component b). and the ratio of component a to component b is 1:1 to 1000 by weight.
The isomer mixture is brought into contact with an adsorbent made of X-type zeolite in a ratio of 1 to 1 to selectively adsorb C 8 aromatic hydrocarbon isomers other than p-xylene to the adsorbent. A method for separating p-xylene.
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