KR101562688B1 - 방향족 탄화수소로부터 메타-크실렌을 분리하기 위한 흡착제 및 방법 - Google Patents

방향족 탄화수소로부터 메타-크실렌을 분리하기 위한 흡착제 및 방법 Download PDF

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Abstract

하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물(예컨대, 오르토-크실렌, 메타-크실렌, 파라-크실렌 및 에틸벤젠의 혼합물)로부터 메타-크실렌을 흡착 분리하기 위한 흡착제 및 방법이 개시되어 있다. 적절한 흡착제는 평균 미결정 크기가 50 내지 700 nm 범위인 나트륨 제올라이트 Y를 포함한다. 이 흡착제는 더 높은 메타-크실렌 물질 전달율 및/또는 다른 유리한 효과와 관련이 있을 수 있는 분리 효율을 향상시킨다. 이 공정에 사용하기 위한 예시적인 탈착제는 톨루엔, 벤젠 또는 인단을 포함할 수 있다.

Description

방향족 탄화수소로부터 메타-크실렌을 분리하기 위한 흡착제 및 방법{ADSORBENT AND PROCESS FOR THE SEPARATION OF META-XYLENE FROM AROMATIC HYDROCARBONS}
본 발명은 하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 탄화수소를 함유하는 혼합물(예, 오르토-크실렌, 메타-크실렌, 파라-크실렌, 및 에틸벤젠의 혼합물)로부터 메타-크실렌을 흡착에 의해 분리하기 위한 흡착제 및 방법에 관한 것이다.
C8 알킬방향족 탄화수소는 일반적으로 유용한 생성물로 생각되며, 메타-크실렌 및 파라-크실렌 둘다에 대한 수요가 많다. 메타-크실렌은 정제 이소프탈산(PIA) 제조용 공급원료이다. 이것은 또한 살충제 중에, 고 품질의 불포화 폴리에스테르용 중간체로서, 그리고 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지용 개질제로서 사용된다. 메타-크실렌의 주 공급원은 원유의 정제로 얻은 혼합된 크실렌 스트림이다.
특히, 전형적인 C8 알킬방향족 탄화수소 형성 공정에 있어서, 반응 생성물은 에틸벤젠, 오르토-크실렌, 메타-크실렌 및 파라-크실렌의 혼합물을 포함한다. 따라서, 목적하는 C8 알킬방향족 탄화수소 이성체를 혼합물로부터 분리해야 한다. 역사적으로, 전통적으로 가장 원하는 화합물인 파라-크실렌을 혼합물로부터 분리하기 위한 방법을 산업상 모색하여 왔으며, 이러한 목적으로 다수의 특허가 존재한다. 예를 들어, 제올라이트 X 및 Y가 파라-크실렌을 선택적으로 흡착하는데 사용되어 왔다. 예를 들어, US 3,903,187호, US 4,313,015호, US 4,899,017호, US 5,171,922호, US 5,177,295호, US 5,495,061호, 및 US 5,948,950호 참조. US 4,940,830호는 나트륨 제올라이트 Y 또는 IB족 또는 VII족 원소로 이온 교환된 나트륨 제올라이트 Y를 이용하여 다른 크실렌 이성질체와 에틸벤젠으로부터 파라-크실렌을 거부적으로 분리하는 것에 대해 개시하고 있다. 평균 결정 크기가 0.5 내지 20 마이크론인 결정질 분자체를 포함하는 흡착제와 함께, 크실렌 혼합물로부터 파라-크실렌을 회수하는 흡착 분리를 이용한 기상 공정이 WO 2008/033200호에 개시되어 있다.
메타-크실렌을 회수하고자 하는 제안들, 예를 들어, 현재 파라-크실렌을 회수하는 것과 동일한 방식으로 흡착에 의해 방향족 화합물 농축 탄화수소 혼합물, 예컨대 개질 나프타로부터 메타-크실렌을 회수하려는 제안이 있었다. 또한, 다른 원하는 크실렌 이성체의 회수 이전 또는 이후에 크실렌 이성화 장치에서 순환하는 공정 스트림으로부터 메타-크실렌을 회수하는 방법이 제안되었다. 분별증류 및 결정화를 이용하는 그러한 제안의 예는 US 3,700,744호, US 3,729,523호 및 US 3,773,846호에 개시되어 있다. 메타-크실렌 회수를 위한 추출 증류의 사용에 대해서는 US 4,585,526호에 개시되어 있다. 전체적으로, 이들 방법에 따른 메타-크실렌의 회수는 상업적으로 성공을 거두지 못하였으며, 이들 공급원 중의 많은 메타-크실린이 벤젠이나 파라-크실렌과 같은 다른 물질로 단순히 전환된다.
메타-크실렌에 대한 관심이 높아지면서, 메타-크실렌 분리에 관한 특허가 더욱 증가하고 있다. 예를 들어, US 6,137,024호는 제올라이트 베타를 이용한 다른 크실렌 이성체로부터의 메타-크실렌의 거부적 분리를 개시하고 있다. US 2007/0038012호는 포자사이트(faujasite)형 제올라이트를 사용한 메타-크실렌의 흡착 분리를 개시한다. US 5,900,523호 및 US 5,382,747호는 나트륨 또는 나트륨 및 리튬 교환된 제올라이트 Y를 이용하여 메타-크실렌을 흡착하여, 액상에서 다른 크실렌 이성체를 포함하는 C8 방향족 탄화수소 혼합물로부터 메타-크실렌을 분리하는 것을 개시한다. US 4,368,347호는 칼륨과 교환된 제올라이트 Y를 사용한 메타-크실렌의 거부적 분리를 개시하고 있다.
비교적 순수하지 않은 C8 알킬방향족 탄화수소 혼합물로부터 메타-크실렌을 효과적으로 분리하는 개선된 흡착제 및 방법이 당업계에 필요하다.
발명의 개요
본 발명은 혼합물 중에 존재하는 하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 화합물에 비해 메타-크실렌을 선택적으로 흡착하는 흡착제에 관한 것이다. 증발(증류) 분리뿐 아니라, 반응 평형/선택성의 실제적인 제약으로 인해서, 정유 공정에서 얻은 통상의 혼합물은 (메타-크실렌 이외에) 다른 크실렌 이성체, 오르토-크실렌 및 파라-크실렌을 다양한 양으로 포함하며, 일반적으로 에틸벤젠도 포함한다. 그러한 혼합물은 보통 본 발명과 관련된 방법에서 사용되는 공급물 스트림을 구성한다.
따라서, 본 발명의 구체예는 목적하는 메타-크실렌 이외에 하나 이상의 C8 알킬방향족 탄화수소의 비교적 순수하지 않은 혼합물로부터 메타-크실렌을 분리하는 방법에 관한 것이다. 혼합물을 흡착 조건 하에서 나트륨 교환 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제와 접촉시킨다. 본 발명의 측면들은 "나노 나트륨 제올라이트 Y"(즉, 나트륨 형태의 나노 크기 제올라이트 Y 미결정으로서 평균 미결정 크기가 1 마이크론 미만임)가, 메타-크실렌의 흡착 분리에 사용되는 흡착제로 도입시, 매우 바람직한 성능 특성을 발휘한다는 발견과 관련이 있다. 특히, 메타-크실렌의 제올라이트 기공으로의 물질 전달율은, 종래 방법에 따라 합성된 나트륨 제올라이트 Y(통상적으로 평균 미결정 크기가 1∼3 마이크론 범위임)에 비해, 유의적으로 크다.
이러한 물질 전달율의 증가는 또한 임의의 목적하는 성능 파라미터 세트(예, 메타-크실렌 순도 및 회수)를 위해 소정의 공급물 스트림으로부터 소정 유량의 생성물(예, 추출 생성물 스트림)을 얻는데 필요한 흡착제의 양을 감소시킨다. 따라서, 공정 경제성이 개선된다. 또한, "나노 나트륨 제올라이트 Y"를 이용한 흡착제는, 평균 제올라이트 미결정 크기가 더 큰 종래의 나트륨 제올라이트 Y 흡착제와 비교하여, 메타-크실렌/톨루엔, 메타-크실렌/에틸벤젠, 메타-크실렌/파라-크실렌, 및 메타-크실렌/오르토-크실렌 선택성이 유사하거나 또는 더 큰, 메타-크실렌 용량 향상을 나타낼 수 있다. 나노 크기 제올라이트 Y에 기인하는 다른 유리한 효과로 성능 이점이 관찰되는 것으로 생각된다.
나노 나트륨 제올라이트 Y에 대한 예시적인 제올라이트 미결정 크기는 50 내지 700 나노미터(nm) 범위이고, 흔히 50 내지 300 nm이다. 나노 나트륨 제올라이트 Y는, 통상적인 흡착 조건을 이용하는 고정층, 이동층 또는 모사 이동층 흡착 분리 공정에 사용되는 고체 흡착제 중에 이용될 수 있다. 흡착은 액상 또는 기상에서 실시할 수 있으며, 통상적으로 액상 흡착 조건이 선호된다.
따라서, 본 발명의 특정 구체예는 하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물로부터 메타-크실렌을 분리하는 방법에 관한 것으로서, 상기 혼합물은 보통 에틸벤젠뿐 아니라 크실렌 이성체인 오르토-크실렌 및 파라-크실렌을 포함한다. 이 방법은 상기 개시된 바와 같은 평균 제올라이트 미결정 크기를 가지는 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제를 상기 혼합물과 접촉시키는 것을 포함한다. 예시적인 흡착 온도는 60℃ 내지 250℃이고, 주로 액상 조작의 경우에는 120℃ 내지 150℃가 일반적이다. 흡착 압력은 대기압보다 약간 높은 범위이고, 예를 들어 1 barg(15 psig) 내지 40 barg(580 psig)이다.
그러한 흡착 분리를 위한 흡착제를 조제하는데 사용되는 나노 크기 제올라이트 Y는 일반적으로 분자 실리카와 알루미나의 몰비(SiO2/Al2O3)가 4.0 내지 6.5이며, 이는 Si/Al 원자비 2.0 내지 3.25에 해당한다. 제올라이트는 보통 그의 나트륨 형태로 존재하며(즉, 나노 나트륨 제올라이트 Y), 나트륨으로 교환된 이온 교환성 부위가 80% 이상, 통상 95% 이상, 또는 실질적으로 전부(99% 이상)이다. 나트륨 교환된 나노 크기의 제올라이트 미결정은, 점토, 알루미나, 실리카, 지르코니아 또는 이들 비정질 물질의 혼합물과 같은 적절한 바인더로 결합시켜 더 큰 흡착제 입자로 조제할 수 있다. 상기 바인더는 일반적으로 총 흡착제 중량에 대해 5 중량% 내지 25 중량%의 양으로 존재한다.
상기 개시된 (예컨대, 연속식 또는 회분식 공정의 공급물 스트림으로서) C8 알킬방향족 탄화수소의 혼합물 사이의 접촉은, 하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 탄화수소에 우선하여, 통상적으로 혼합물 중에 존재하는 그러한 모든 탄화수소에 우선하여, 메타-크실렌을 나노 나트륨 제올라이트 Y에 흡착시키거나 또는 이러한 흡착을 유발한다. 따라서, 흡착상(즉, 제올라이트 기공 내)에는 C8 알킬방향족 화합물의 혼합물(예, 공급물 스트림)에 비해, 메타-크실렌 함량이 선택적으로 농축될 것이다. 혼합물이 오르토-크실렌, 메타-크실렌, 파라-크실렌 및 에틸벤젠을 포함하는 경우, 메타-크실렌이 흡착상에, 혼합물에 비해 농축된 양으로 존재할 것이며, 오르토-크실렌, 파라-크실렌 및 에틸벤젠은 비흡착상에, 혼합물에 비해 농축된 양으로 존재할 것이다. 비흡착상은, 예를 들어 라피네이트 스트림에서 흡착제와의 접촉으로 제거(또는 플러시(flush))할 수 있다. 메타-크실렌이 농축된 흡착상은, 예를 들어 추출물 스트림에서 흡착제로부터 별도로 탈착될 수 있다.
톨루엔, 벤젠, 인단 또는 이의 혼합물과 같은 탈착제를 포함하는 탈착제 스트림을 플러시 및 탈착 둘다를 위해 사용할 수 있다. 본 발명의 측면은 탈착제로서 인단과 나노 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제를 사용한 메타-크실렌의 흡착 분리 공정에서 얻은 특정 장점과 관련이 있다. 인단은 다른 방향족 고리 함유 탄화수소에 비해 비교적 약한 탈착제이다. 따라서, 인단은 흡착제가 정확하게 원하는 성분, 즉 메타-크실렌에 대해 더 양호한 성능을 나타내도록 한다. 나노 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제와 인단을 포함하는 탈착제의 조합은 조작 사이클 시간을 단축할 뿐 아니라, 원하는 메타-크실렌의 전체 분리 효율을 향상시킨다.
상기 논의된 흡착제를 이용한 예시적인 흡착 분리 공정은 모사 이동층 모드에서 연속 실시할 수 있다. 이 구체예에 따르면, 상기한 바와 같은 C8 알킬방향족 탄화수소 공급물 스트림 및 탈착제 스트림을 흡착제 고정층에 연속 투입하면서, 추출물 스트림 및 라피네이트 스트림을 상기 층으로부터 연속 제거한다.
모사 이동층 모드 또는 다른 종류의 흡착 분리 모드 과정에서, 흡착제의 수화도 또는 함수량을 측정하기 위해서, 유출 스트림, 예컨대 추출물 또는 라피네이트 스트림의 함수량을 모니터링하는 것이 바람직하다. 필요에 따라서, 유입 스트림, 예컨대 공급물 스트림 및/또는 탈착제 스트림에 물을, 연속적으로 또는 간헐적으로 첨가하여 (예컨대 1.0%∼3.5%의 강열감량에 해당하는) 원하는 흡착제 수화도를 유지할 수 있다. 대안적으로, 물을 첨가하여, 상기 흡착제 수화도 또는 또 다른 원하는 흡착제 수화도에 해당하는, 예를 들어 20 중량ppm 내지 120 중량ppm의, 추출물 스트림 및/또는 라피네이트 스트림 중의 절대 함수량을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 이들 및 기타 측면과 특징들은 하기 상세한 설명으로부터 분명해진다.
도 1은 본원에 개시된 바와 같이 제조한 나노 크기 제올라이트 Y 미결정의 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 도시한다.
상기 논의한 바와 같이, 본 발명자들은 하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물로부터의 메타-크실렌의 분리에 관한 것이다. 용어 분리는 스트림(예, 생성물 스트림) 중 메타-크실렌, 또는 농축된 메타-크실렌 함량(즉, 혼합물 중에 초기에 존재하는 것보다 더 높은 함량)을 가지는 분획의 회수를 말한다. 평균 미결정 크기가 1 마이크론 미만, 통상적으로 50 내지 700 나노미터 범위, 흔히 50 내지 300 나노미터 범위인 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제와 혼합물을 접촉시켜 분리한다.
제올라이트 Y의 구조가 개시되어 있고, 추가의 참조문헌이 문헌[Meier, W. M, et al., Atlas of Zeolite Structure Types, 4th Ed., Elsevier: Boston, pp. 62-63 및 104-105 (1996)]에 제공되어 있다. US 4,940,830호 및 US 3,130,007호 참조. 제올라이트 Y의 조성 및 구조가 문헌[Breck, D. W., Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry, and Use; John Wiley & Sons: New York, pp. 93, 97, 및 177 (1974)]에 추가로 논의되어 있다. 제올라이트 Y의 골격 실리카:알루미나 몰비는 통상 4.0:1 내지 6.5:1, 흔히 5.5:1 미만이다.
평균 미결정 크기가 1 마이크론 미만(예컨대 700 nm 미만, 500 nm 미만, 또는 300 nm 미만)인 나노 크기 제올라이트 Y는, 그 전문이 본원에 참고로 포함된 출원 공개공보 US 2007/0224113호에 개시된 절차에 따라서 합성한다. 제올라이트 미결정은, 일반적으로 제올라이트 입자라고 하는 응집 결정과 반대되는 개개 결정을 의미한다. 평균 미결정 크기는 제올라이트 Y 미결정의 주사 전자 현미경(SEM) 분석으로 결정할 수 있다.
일반적으로, 합성할 수 있는 나노 크기 제올라이트는 하기 실험식으로 표시되는 조성을 가지는 임의의 제올라이트를 포함한다:
(AlxSi1-x)O2
상기 식에서, Al 및 Si는 사면체 산화물 단위로서 제시되는 골격 원소이고, "x"는 0보다 크고 0.5 이하인 값이다. 제조할 수 있는 특정 구조형의 제올라이트로는 제올라이트 Y뿐 아니라, 비제한적인 예로서 제올라이트 X, 구조형 BEA, FAU, MFI, MEL, MTW, MOR, LTL, LTA, EMT, ERI, FER, MAZ, MEI, TON, 및 MWW를 포함하는 다수의 다른 제올라이트 구조형을 포함한다.
나노 크기 제올라이트 합성 공정에 있어서 한가지 필요한 부분은 개시제이다. 개시제는, 투명하거나 또는 탁할 수 있으며 하기 실험으로 표시되는 조성을 가지는 농축된, 고 pH의 알루미노실리케이트 용액이다.
Al2O3: a SiO2: b M2/mO: c H2O
상기 식에서,
"a"는 4∼30의 값이고, "b"는 4∼30의 값이며, "c"는 50∼500의 값이고, "m"은 M의 원자가이고 +1 또는 +2의 값을 가지며, M은 알칼리 금속, 알칼리토 금속 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 금속이며, 바람직한 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 및 이의 혼합물이다. Al, Si 및 M의 반응성 공급원과 물을 혼합하여 개시제를 제조한다.
따라서, 알루미늄 공급원은 알루미늄 알콕시드, 침전 알루미나, 수산화알루미늄, 알루미늄염 및 알루미늄 금속을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 알루미늄 알콕시드의 구체적인 예는 알루미늄 오르토 sec-부톡시드 및 알루미늄 오르토 이소프로폭시드를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실리카의 공급원은 테트라에틸오르토실리케이트, 퓸드(fumed) 실리카, 침전 실리카 및 콜로이드 실리카를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. M 금속의 공급원은 각각의 알칼리 또는 알칼리토 금속의 할라이드 염, 니트레이트 염, 아세테이트 염 및 수산화물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. M이 나트륨인 경우, 바람직한 공급원은 알루민산나트륨 및 규산나트륨이다. 알루민산나트륨은 수산화나트륨과 기브사이트를 조합하여 그 자리에서 제조한다. 개시제가 형성되면, 0∼100℃의 온도에서 개시제가 틴달 효과를 나타내기에 충분한 시간 동안 숙성시킨다. 일반적으로 시간은 1 시간 내지 14일, 바람직하게는 12시간 내지 10일이다.
나노 크기 제올라이트 합성 공정의 두번째 성분은 원하는 제올라이트가 합성되는 반응액이다. 이 용액은 하기 실험식으로 표시되는 조성을 가지며, 상기 반응액은 Al, Si, M 및 R의 반응성 공급원을 물과 배합하여 형성한다.
Al2O3: d SiO2; e M2/mO: f R2/pO: g H2O
상기 식에서, "d"는 4∼30의 값을 가지고, "e"는 4∼30의 값을 가지며, "f"는 0∼30의 값을 가지고, "g"는 5∼500의 값을 가지며, "p"는 R의 원자가이고 +1 또는 +2의 값을 가지며, R은 4차 암모니아 이온, 양성자화된 아민, 양성자화 디아민, 양성자화 알칸올아민, 디쿼터너리 암모늄 이온, 4차화 알칸올아민 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 유기암모늄 양이온이다. 알루미늄, 규소 및 M의 공급원은 상기 개시한 바와 같으며, R의 공급원은 수산화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 및 플루오르화물 화합물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 특정 구체예는 비제한적으로 에틸트리메틸암모늄 히드록시드(ETMAOH), 디에틸디메틸암모늄 히드록시드(DEDMAOH), 프로필에틸디메틸암모늄 히드록시드(PEDMAOH), 트리메틸프로필암모늄 히드록시드, 트리메틸부틸암모늄 히드록시드(TMBAOH), 테트라에틸암모늄 히드록시드, 헥사메토니움 브로마이드, 테트라메틸암모늄 클로라이드, N,N,N,N',N',N'-헥사메틸 1,4 부탄디암모늄 히드록시드 및 메틸트리에틸암모늄 히드록시드를 포함한다. R의 공급원은 또한 중성 아민, 디아민 및 알칸올아민일 수 있다. 구체적인 예는 트리에탄올아민, 트리에틸아민 및 N,N,N',N' 테트라메틸-1,6-헥산디아민이다.
이제 반응 혼합물을, 개시제와 반응액을 혼합하여 형성한다. 일반적으로 개시제를 반응액에 서서히 첨가하고, 균질해지도록 추가의 시간 동안 교반한다. 생성되는 반응 혼합물을 오토클레이브에 투입하고 25∼200℃의 온도에서 1 시간 내지 40일 동안 자동 압력에서 반응시킨다. 교반 또는 비교반 하에 반응을 실시할 수 있다. 반응이 완료된 후에, 여과 또는 원심분리와 같이 당업계에 잘 알려진 수단으로 고체 제올라이트를 반응 혼합물로부터 분리하고, 탈이온수로 세척하고, 상온 내지 최대 100℃에서 공기 중에서 건조한다.
이온교환 가능한 양이온 M 및 R을 다른 원하는 양이온으로 교체할 수 있고, R의 경우에는 나노 크기 제올라이트의 수소 형태를 제공하도록 가열하여 제거할 수 있다. 이들 제올라이트를 각종 탄화수소 전환 공정에서 또는 흡착제로서 사용할 수 있다. 도 1은 상기 개시된 방법에 따라 제조한, 나노 크기 제올라이트 Y 미결정 샘플의 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 제공한다. 이 영상에서 확인되는 바와 같이, 합성 절차로 생기는 대표적인 미결정 치수 또는 크기는 575.6 nm, 199.1 nm, 116.7 nm, 및 335.0 nm이고, 상기 논의된 범위 내의 평균 미결정 크기를 가진다.
상기 개시된 바와 같이 제조한 나노 크기 제올라이트, 특히 나노 크기 제올라이트 Y는 나트륨 형태로 존재하거나, 또는 그렇지 않으면 기존의 이온 교환 기법을 사용하여 나트륨 형태(나노 나트륨 제올라이트 Y)로 전환될 수 있다. 예를 들어, 암모늄 이온 형태의 이온교환 가능한 부위의 적어도 일부로 합성한 나노 크기 제올라이트 Y를, 실질적으로 완전한 이온 교환 또는 암모늄 이온의 나트륨 이온으로의 치환을 실시할 수 있는 시간 및 온도(예, 20∼125℃에서 0.5 내지 10 시간) 조건 하에서 염화나트륨 용액(예컨대, 1∼10 중량% NaCl 함유)에 침지할 수 있다. 제올라이트의 여과, 용액으로부터 분리, 및 새로운 용액 중의 재침지를, 원하는 교환도가 얻어질 때까지 수회 반복할 수 있다. 통상적으로, 본원에 개시된 흡착제 중에 사용된 나노 나트륨 제올라이트 Y는 이온 교환 가능한 부위의 95% 이상이 나트륨으로 교환되어 있다. 일반적으로, 다른 금속 이온은 제올라이트의 흡착성을 변경하기에 유효한 양으로 이온 교환 가능한 부위를 점유하지 않는다
임의로, 나노 크기 제올라이트 Y의 이온 교환 가능한 부위 중 약간의 부분(예, 5∼15%)을 리튬 이온과 교환할 수 있다. 이는, 예를 들어 상기 논의된 바와 같이 제조한 나노 나트륨 제올라이트 Y로 시작하고, 리튬 이온액을 사용하여 나트륨 이온의 5∼15 몰%를 리튬 이온으로 치환하는 교환을 실시하여 수행할 수 있다.
통상적으로, 나노 나트륨 제올라이트 Y 미결정을, 적절한 바인더(예컨대, 점토, 알루미나, 실리카, 지르코니아 또는 이의 혼합물과 같은 비정질 무기 매트릭스)를 이용하여, 흡착 분리에 사용하기 위해 상당히 더 큰 흡착제 입자(예컨대 16-60 표준 미국 메쉬 크기 범위)로 결합시킨다. 실리카 및 알루미나를 둘다 포함하는 점토(예컨대, minugel 점토)는, 제올라이트 미결정과의 직접 혼합물 중에 존재하는 흡착제의 비제올라이트, 비정질 바인더에 대한 예시적인 재료이다. 이 바인더 또는 매트릭스 물질은 (예를 들어, 제조 과정에서 제올라이트의 고의적 불완전 정제로부터 얻은) 제올라이트의 제조 방법의 보조제이거나, 또는 비교적 순수한 제올라이트에 첨가할 수 있다. 어떤 경우나, 바인더의 일반적인 기능은, 나노 크기 제올라이트 미결정을 경질 흡착제 입자, 예컨대 원하는 입자 크기 범위를 가지는 과립, 압출물, 응집체, 정제 또는 미소구로 성형하는데 도움을 주는 것이다.
제올라이트는 보통 흡착제 조성물의 휘발물질 무함유 중량을 기준으로 75% 내지 95%의 양으로 흡착제 입자 중에 존재한다. 흡착제를, 예컨대 900℃에서 하소시켜 휘발물질 무함유 조성물을 얻는다.
당업자는 흡착제의 성능(예컨대 메타-크실렌 순도 및 추출물 스트림으로의 회수 측면)이 조작 조건, 공급물 스트림 조성, 함수량 및 탈착제 종류 및 조성을 포함하는, 다수의 공정 변수에 의해 영향을 받는다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 최적의 흡착제 조성은 다수의 상호 관련된 변수에 따라서 달라진다. 일반적으로, 본원에 개시된 바와 같이, 하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물로부터 메타-크실렌의 흡착 분리 방법은, 공급물 스트림으로부터의 메타-크실렌의 높은 총회수율(예컨대, 90% 이상, 92% 이상, 또는 심지어 95% 이상)과 함께 추출 생성물 스트림 중의 높은 메타-크실렌 순도(예컨대, 99 중량% 이상, 또는 심지어 99.5 중량% 이상)를 얻을 수 있다.
총 흡착제 성능과 관련된 한가지 고려 사항은 함수량인데, 이는 일정한 중량을 얻기에 충분한 시간 동안(예, 2 시간) 질소와 같은 비활성 기체 퍼지 하에서 500℃에서 미사용 흡착제 샘플을 건조시켜 얻은 중량 차이를 측정하는 강열감량(LOI) 테스트로부터 측정할 수 있다. 샘플을 2 시간 동안 350℃에서 먼저 컨디셔닝한다. 초기 샘플 중량을 기초로 한 중량 손실율이 500℃에서의 LOI이다. 1.0 중량% 내지 3.5 중량%의 LOI가 나노 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제의 경우 일반적으로 바람직하다. 흡착 분리 공정 동안 흡착제 LOI를 모니터링하기 위해서, 그러한 공정의 적당한 유출 스트림, 예컨대 라피네이트 스트림 및/또는 추출물 스트림의 함수량을 측정하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 흡착제 LOI를, 필요에 따라 물을 적절한 유입 스트림, 예컨대 공급물 스트림 또는 탈착제 스트림으로 연속 또는 간헐적 첨가 또는 주입하여, 조정 또는 유지할 수 있다. 하나의 예시적인 구체예에 따르면, 추출물 및/또는 라피네이트 스트림 중 함수량을 모니터링하여 흡착제 LOI를 유지한다. 예를 들어, 바람직한 흡착제 LOI에 해당하는, 이들 스트림 중 하나 또는 둘다의 대표적인 함수량 범위는 20 중량ppm 내지 120 중량ppm이다. 이들 유출 스트림 중 하나 또는 둘다 중의 원하는 함수량은 종종 40 중량ppm 내지 80 중량ppm이다. 물을, 상기 논의된 바와 같이 공급물 스트림 또는 흡착제 스트림에 연속 또는 간헐적 주입으로 첨가하여 추출물 스트림, 라피네이트 스트림 또는 둘다에서 측정된 물의 수준을 유지할 수 있다.
분석 도중에 다른 휘발성 성분(예, 유기 물질)이 또한 손실되기 때문에, LOI는 흡착제 수화도(또는 함수량)의 간접적 또는 상대적 측정값임을 이해한다. 따라서, 원하는 흡착제 함수량은 단순히 상기 개시된 바와 같이 측정된, 1.0 중량%∼3.5 중량%의 LOI에 해당하는 것이다. 필요에 따라서, 제올라이트 흡착제 샘플 중 절대적인 수분량은 칼피셔법(ASTM D1364)과 같은 기존의 분석 방법으로 측정할 수 있다.
다른 C8 알킬방향족 화합물로부터의 메타-크실렌의 흡착 분리를 액상 또는 기상에서 실시할 수 있지만, 주로 액상 조작을 일반적으로 이용한다. 흡착 조건은 60∼250℃ 범위의 온도, 흔히 120∼150℃ 범위의 온도를 포함할 수 있다. 또한, 흡착 조건은 대기압 내지 600 psig의 압력 범위를 포함할 수 있으며, 1 barg (15 psig) 내지 40 barg (580 psig)의 압력이 통상적이다. 흔히 탈착 조건은 흡착에 사용되는 바와 실질적으로 동일한 온도 및 압력을 포함한다.
메타-크실렌의 분리는, 상기 개시된 바와 같이 메타-크실렌 및 하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물과 흡착제를, 흡착 조건 하에서 접촉시켜 실시한다. 예를 들어, C8 알킬방향족 탄화수소의 혼합물을 포함하는 공급물 스트림을 흡착제 층과 접촉시켜 오르토-크실렌, 파라-크실렌 및 에틸벤젠보다 우선적으로 메타-크실렌을 흡착상에 선택적으로 흡착시킬 수 있다. 공급물 스트림 중 이들 다른 C8 알킬방향족 성분은 흡착 구역을 비흡착상으로서 선택적으로 통과할 수 있다.
분리 장치의 생성물을 포함하는 각종 정제 공정 스트림(예, 개질물)으로부터 C8 알킬방향족 탄화수소의 혼합물을 포함하는 공급물 스트림을 분리할 수 있다. 그러한 분리는 부정확하며, 따라서 C9 알킬방향족 탄화수소와 같은 다른 화합물을 한정된 양(예컨대, 5몰% 미만, 흔히 2 몰% 미만)으로 포함할 것으로 예상된다. 대부분의 경우에, 공급물은 주로 C8 알킬방향족 탄화수소이며, 다른 종류의 화합물을 총 10 몰% 미만, 통상적으로 5 몰% 미만, 일부 경우에 1 몰% 미만으로 포함한다. 한 종류의 분리 공정에 있어서, 흡착제의 흡착 용량에 다달은 후에, 흡착제로의 공급물 스트림 유입 흐름을 중단한 다음 흡착 구역을 플러시하여, 흡착제와의 접촉으로부터, 초기에 흡착제를 둘러싸고 있는 비흡착상을 제거한다. 이후, 톨루엔, 벤젠, 인단 또는 이의 혼합물과 같은 환형 탄화수소(예컨대, 방향족 고리 함유 탄화수소)를 통상적으로 포함하는 탈착제를 이용하여 흡착제를 처리하여 흡착제 기공으로부터 목적하는 메타-크실렌이 농축된 흡착상을 탈착시킬 수 있다. 동일한 탈착제가 통상적으로 (i) 탈착제를 포함하는 라피네이트 스트림으로 비흡착상을 플러시하고, (ii) 탈착제를 또한 포함하는 추출물 스트림으로 흡착상을 탈착시키는데 사용된다. 추출물 스트림은 메타-크실렌이 농축된 흡착상을 포함하기 때문에, 추출물 스트림은 탈착제 무함유 기반으로 고려할 때 공급물 스트림과 비교하여 메타-크실렌이 농축되어 있다.
본원에 사용된 "공급물 스트림"은 흡착 분리 공정에 의해 분리하고자 하는 목적하는 추출 성분(메타-크실렌) 및 하나 이상의 라피네이트 성분을 함유하는 혼합물이다. 따라서, "공급 혼합물"(즉, "공급 혼합물 성분"을 포함)은 추출물 및 라피네이트 성분의 혼합물, 예컨대 크실렌(상기한 바와 같은 오르토-크실렌, 메타-크실렌 및 파라-크실렌)과 에틸벤젠의 혼합물을 포함한다. 공급물 스트림은 공정 중에 사용되는 흡착제(예, 하나 이상의 흡착제 층의 형태)로의 유입 스트림이다. "추출 성분"은 흡착제에 의해 선택적으로 흡착되는 화합물 또는 화합물 종류이다. "라피네이트 성분"은 덜 선택적으로 흡착되는(또는 선택적으로 거부되는) 화합물 또는 화합물 종류이다. "탈착제"는 일반적으로 흡착제로부터 추출 성분을 탈착할 수 있는 임의의 물질이고, "탈착제 스트림"은 탈착제를 포함하는, 흡착제로의 유입 스트림이다. "라피네이트 스트림"은 흡착제로부터의 유출 스트림으로서, 여기서 라피네이트 성분이 제거된다. 라피네이트 스트림의 조성은 소량의 1종 이상의 추출 성분을 포함하는, 실질적으로 100% 탈착제에서부터 실질적으로 100% 라피네이트 성분에 이르기까지 다양할 수 있다. "추출물 스트림"은 흡착제로부터의 유출 스트림으로서, 추출 성분이 제거된다. 추출물 스트림의 조성은 소량의 1종 이상의 라피네이트 성분을 포함하는, 실질적으로 100% 탈착제에서부터 실질적으로 100% 추출 성분에 이르기까지 다양할 수 있다.
통상적으로, 추출물 스트림과 라피네이트 스트림의 적어도 일부를 (예컨대 증류로) 정제하여 탈착제를 제거하고, 따라서 추출 생성물 스트림과 라피네이트 생성물 스트림을 형성한다. "추출 생성물 스트림" 및 "라피네이트 생성물 스트림"은 각각 추출 성분 및 라피네이트 성분을, 각각 추출물 스트림 및 라피네이트 스트림에 존재하는 것보다 더 높은 농도로, 그리고 또한 공급물 스트림에 존재하는 것보다 더 높은 농도로 포함하는, 흡착 분리 공정에 의해 생성된 생성물을 의미한다.
추출물 성분의 특정 부피를 흡착하는 흡착제 용량은, 이 용량이 증가하면 공급 혼합물의 특정 투입률에 대해 추출 성분을 분리하는데 필요한 흡착제의 양(및 따라서 비용)을 줄일 수 있기 때문에, 중요한 특성이다. 총 흡착제 용량뿐 아니라, 추출 성분에 대한 양호한 초기 용량은 어떤 경제적으로 바람직한 수명 기간 동안 흡착 분리 공정에 실제 사용하는 과정에서 유지되어야 한다.
추출 성분(메타-크실렌)과 탈착제의 교환율은 일반적으로, 시간에 대해 펄스 테스트 과정에서 얻은 흡착 구역 유출물 중의 각종 종의 조성을 플롯팅하여 얻은 1/2 강도에서 피크 포락선의 폭을 특징으로 한다. 피크 폭이 좁을 수록 탈착 속도가 빨라진다. 탈착 속도는 또한 트레이서 피크 포락선의 중심과 탈착된 추출 성분의 소멸 사이의 거리를 특징으로 할 수 있다. 이 거리는 시간 의존적이며, 따라서 이 시간 간격 동안 사용된 탈착제 부피의 척도이다. 트레이서는 통상적으로 분리하고자 하는 물질보다 신속하게 흡착제 컬럼을 통과하여 이동하는 상대적으로 비흡착되는 화합물이다.
혼합물 중 하나의 종이 흡착제 안팍으로 이동하는 속도는 단계 시간으로 언급되는 양으로 나타낸다. 단계 시간은 성분 피크의 1/2 폭을 기준으로 계산되며, 그 밖에는 각 종의 순(net) 체류 부피에 기초하여 발견된 관찰결과를 보정하는 작용을 한다. 단계 시간의 계산은 Douglas M. Ruthven의 문헌["Principles of Adsorption and Adsorption Processes", John Wiley & Sons, 1984 출판]에 개시되어 있다. 단계 시간이 단축되었다는 것이, 성분의 체류 시간이 흡착 구역에서 더 단축되었음을 의미하는 것은 아니다. 그러나, 단계 시간은 소정의 분리를 실시하는데 필요한 흡착제 필요량의 정확한 지표이다. 따라서, 상업화를 목적으로 하고, 따라서 공장, 장비, 흡착제 등에 대한 대규모 투자를 포함하는 임의의 시스템에서 단계 시간 단축이 필요하다. 단계 시간이 과도하게 높으면, 실제 대안이 존재하는 경우에는, 상업적 모사 이동층 분리를 상업적으로 실시할 수 없게 된다.
라피네이트 성분에 대한 추출 성분의 선택성(β)은, 추출 성분 피크 포락선의 중심과 트레이서 피크 포락선(또는 다른 기준점) 사이의 거리의, 라피네이트 성분 피크 포락선의 중심과 트레이서 피크 포락선 사이의 상응하는 거리에 대한 비율을 특징으로 할 수 있다. 상기 선택성은 평형 조건 하에서 흡착상의 2성분의 비율을 비흡착상 중의 동일한 2 성분의 비율로 나눈 것에 해당한다. 따라서, 선택성은 하기로부터 계산할 수 있다:
선택성 = (중량% CA/중량% DA)/(중량% CU/중량% DU).
상기 식에서, C 및 D는 중량%로 표시되는 공급 혼합물 중의 2 성분이고, 첨자 A 및 U는 각각 흡착상 및 비흡착상을 나타낸다. 흡착제층을 통과하는 공급물의 조성이 변하지 않을 때, 즉, 비흡착상과 흡착상 사이에 순 물질 전달이 일어니지 않을 때 평형 조건이 결정된다. 상기 식에서, 1.0보다 큰 선택성은 흡착제 내의 성분 C의 우선적 흡착을 나타낸다. 역으로, 1.0 미만의 선택성은 성분 D가 우선적으로 흡착되어 성분 C가 농축된 비흡착상과 성분 D가 농축된 흡착상이 남는다는 것을 의미한다.
2성분의 선택성이 1.0에 근접하는 경우, 다른 성분에 비해 한 성분의 흡착제에 의한 우선적 흡착이 없다(즉, 서로에 대해 대략 동일한 정도로 둘다 흡착된다). 선택성이 1.0으로부터 벗어날 수록, 다른 성분에 비해 한 성분의 흡착제에 의한 우선적 흡착이 증가한다. 선택성은 다른 것에 대한 하나의 공급물 스트림 화합물(예컨대, 파라-크실렌에 대한 메타-크실렌 선택성)뿐 아니라, 임의의 공급물 스트림 화합물과 탈착제 사이에서도(예컨대, 톨루엔에 대한 메타-크실렌 선택성) 나타낼 수 있다.
라피네이트 성분에 대한 추출물 성분의 흡착제 선택성이 1보다 약간만 큰 경우에는 라피네이트 성분으로부터 추출 성분의 분리가 이론적으로 가능하지만, 공정 경제적 측면을 고려할 때 선택성이 2 이상인 것이 바람직하다. 분별증류에서의 상대적 휘발성과 유사하게, 선택성이 높을 수록 흡착 분리를 더 용이하게 실시할 수 있다. 상대적 휘발성이 높을 수록 소정의 공급물을 소정의 증류에 의해 분리하기 위해서 더 적은 증류 이론단(및 더 작은 컬럼)을 필요로 하는 것과 마찬가지로, 방향에 맞게 선택성이 더 높을 수록 사용되는 흡착제의 양을 줄일 수 있다.
흡착 분리 공정을 위한 탈착제는 몇몇 기준을 만족시키도록 신중하게 선택해야 한다. 탈착제는 적당한 물질 유량에서 흡착제로부터의 추출 성분을 이상적으로 교체해야 하며, 이 때 그 자체는 추출 성분이 후속 흡착 사이클에서 탈착제를 대신하는 것을 방지하도록 강력하게 흡착되지 않는다. 선택성 측면에서, 흡착제는 라피네이트 성분에 비해 탈착제보다도, 라피네이트 성분에 비해 추출 성분에 대한 선택성이 더 양호한 것이 바람직하다. 또한, 탈착제는 공급 혼합물뿐 아니라 흡착제와도 상용성이어야 한다. 특히, 탈착제는 라피네이트 성분에 비해 추출 성분에 대한 흡착제의 목적하는 선택성에 불리한 영향을 미치지 않아야 한다. 또한, 추출물 스트림 및 라피네이트 스트림은 둘다 통상적으로 탈착제와 혼합된 흡착제로부터 제거되기 때문에, 탈착제는 추출 성분 및 라피네이트 성분에 대해 실질적으로 화학적으로 비활성이어야 한다. 탈착제 및 추출 성분 또는 라피네이트 성분을 포함하는 임의의 화학 반응은 생성물 회수를 복잡하게 하거나 또는 가능하게는 방해한다.
따라서 흡착제에 대해 고려해야 하는 성능 매개변수는 공급물의 추출 성분에 대한 교환율, 즉 추출 성분의 상대적 탈착률이다. 이 매개변수는 흡착제로부터 추출 성분을 탈착시키기 위해 흡착 분리 공정에서 사용되어야 하는 탈착제의 양과 직접 관련이 있다. 교환율이 빠르면 필요한 탈착제의 양을 줄일 수 있고, 따라서 이들 스트림으로부터 탈착제의 분리 및 재순환을 포함하는 더욱 다량의 탈착제를 함유하는 공정 스트림과 관련된 조작 단가가 낮아진다. 추출 성분에 대해 탈착제 선택성이 1 또는 그보다 약간 낮은 경우에는, 적당한 탈착제 유량에서 모든 추출 성분이 탈착되고, 또한 추출 성분이 후속 흡착 단계에서 탈착제와 교체되는데 도움이 된다. 최종 고려 사항으로서, 일반적으로 탈착제는 바람직한 비용으로 쉽게 입수 가능해야 한다.
본원에 논의된 바와 같은 나노 나트륨 제올라이트 Y를 함유하는 흡착제를 이용한 메타-크실렌의 흡착 분리 공정에 있어서, 이와 관련하여 특정 성능 장점은 인단을 포함하는 탈착제 스트림을 사용하여 얻어진다. 나노 나트륨 제올라이트 Y와 인단 탈착제의 조합은, 인단의 메타-크실렌으로의 바람직한 교환율과 함께, 흡착제와 관련된 사이클 시간 단축 및 물질 전달 증가로 인해 더욱 효과적으로 분리시켜, 상기 개시된 바와 같은 장점을 유도한다. 인단은 다른 방향족 고리 함유 흡착제와 비교하여 흡착력이 비교적 약하기 때문에, 이에 상응하여 메타-크실렌 탈착을 빠르게 하며(즉, 탈착 피크가 가파르게 됨), 따라서 메타-크실렌 분리 효율을 개선시킨다. 하기에 더욱 상세하게 논의되는 바와 같은 모사 이동층 모드에서의 조작 측면에서, 인단의 탈착 특성은 "테일링(tailing)" 또는 라피네이트 피크 "테일" 성분(예컨대, 오르토-크실렌)에 의한 추출물 스트림의 오염을 감소시킬 수 있다.
또한, 라피네이트 스트림과 추출물 스트림은 둘다 통상적으로 탈착제를 함유하기 때문에, 탈착제는 공급물 스트림 중에 도입된 추출 성분 및 라피네이트 성분의 혼합물로부터 탈착제를 쉽게 분리할 수 있어야 한다. 추출물 스트림 및 라피네이트 스트림에서 탈착제를 분리하는 방법을 실시하지 않으면, 추출 생성물 중 추출 성분의 농도와 라피네이트 생성물 중 라피네이트 성분의 농도는 상업적으로 바람직하지 않을 뿐 아니라, 공정에서의 재사용을 위해 탈착제를 이용할 수 없다. 따라서, 역삼투와 같은 다른 분리 방법을 단독으로, 또는 증류 또는 증발과 함께 사용할 수 있지만, 탈착제의 적어도 일부를 증류 또는 증발에 의해 흡착 분리 공정의 추출물 스트림 및 라피네이트 스트림으로부터 정상적으로 회수할 수 있다. 이와 관련하여, 탈착제 인단은 메타-크실렌 흡착 분리 공정의 추출물 스트림 및 라피네이트 스트림의 C8 알킬방향족 탄화수소로부터 하부 증류 생성물로서 쉽게 분리가능한 "중질" 탈착제이다. 인단의 정상적인 비점인 176.5℃는 최고 비점 크실렌 화합물(오르토-크실렌)보다 30℃ 더 높다.
"펄스 테스트"는 흡착 용량, 선택성, 분해능 및 교환율과 같은 흡착 성질을 측정하기 위해 특정 공급 혼합물과 탈착제로 흡착제를 시험하는데 이용할 수 있다. 기본 펄스 테스트 장치는 70 세제곱 센티미터(cc) 부피의 관형 흡착 챔버를 포함하며, 상기 챔버의 반대 단부에는 유입부 및 유출부가 구비되어 있다. 상기 챔버는 일정한 소정 온도 및 압력에서 조작되도록 되어 있다. 굴절기, 편광기 및 크로마토그래피와 같은 정량 및 정성 분석 장치를 챔버의 유출 라인에 연결하여 흡착 챔버로부터 나오는 유출물 스트림 중 하나 이상의 성분을 정량적 검출 및/또는 정성적 측정하는데 사용할 수 있다. 펄스 테스트 동안, 흡착 챔버를 통해 탈착제를 통과시켜 특정 탈착제와 평형이 되도록 흡착제를 먼저 충전한다. 이어서 탈착제로 희석할 수 있는 공급 혼합물 펄스를 1분 이상 지속적으로 주입한다. 탈착제 흐름을 재개하고, 공급 혼합물 성분을 액체-고체 크로마토그래피 조작에서와 같이 용리시킨다. 유출물을 스트림 상에서 분석하거나, 또는 대안적으로 유출물 샘플을 주기적으로 수거하여 별도로 분석할 수 있으며(오프 라인), 상응하는 성분 피크의 포락선의 자취를 유출물의 양에 대한 성분 농도로 플롯팅한다.
펄스 테스트로부터 유도된 정보를 사용하여 흡착제 공극 부피, 추출 성분 또는 라피네이트 성분에 대한 체류 부피, 다른 성분들에 대한 한 성분의 선택성, 단계 시간, 성분들 사이의 분해능, 및 탈착제에 의한 추출 성분의 탈착률을 결정할 수 있다. 추출 성분 또는 라피네이트 성분의 체류 부피는 추출 성분 또는 라피네이트 성분의 피크 포락선의 중심과 트레이서 성분 또는 일부 다른 기지의 기준점의 피크 포락선 사이의 거리로부터 측정할 수 있다. 이는 피크 포락선 사이의 거리에 해당하는 시간 간격 동안 펌핑된 탈착제의 부피(cm3)로 표시된다.
양호한 후보 시스템에 대한 체류 부피는 상업적 디자인에 대해 예측하여 정한 범위 내에 속한다. 체류 부피가 매우 작다는 것은 2 성분 사이의 분리가 거의 일어니자 않는다는 것을 의미한다(즉, 한 성분이 충분히 강하게 흡착되지 않는다). 추출 성분의 체류 부피가 크다는 것은 탈착제가 보유된 추출 성분을 제거하기 곤란하다는 것을 의미한다. 상기 개시한 펄스 테스트 측면에서, 30∼90 cm3 범위 내의 체류 부피가 일반적으로 바람직하다.
정지층 유체-고체 접촉에 사용되는 통상적인 장치를, 상기 개시된 바와 같이 나노 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제를 도입한 흡착 분리 공정에 사용할 수 있다. 흡착제는, 공급물 스트림 및 탈착제 스트림과 교대로 접촉하는 단일 고정층 형태로 사용할 수 있다. 따라서, 비연속(예, 회분식) 공정에서 흡착 및 탈착 단계를 교대로 실시하는 단일 정지층으로 흡착제를 사용할 수 있다. 소정의 조작 또는 단계를 위해 복수의 층을 주기적으로 이용하는, 스윙층 모드의 조작도 가능하다. 대안적으로, 2 이상의 정지층 세트를 적절한 배관/밸브와 함께 사용하여 세트의 하나 이상의 다른 층을 통해 탈착제 스트림이 통과하는 동안 다수의 흡착제층 중 어느 하나에 공급물 스트림을 연속 통과시킨다. 공급물 스트림 및 탈착제의 흐름은 흡착제를 상방으로 또는 하방으로 통과할 수 있다.
역류 이동층 모드 조작은, 공급 혼합물 성분의 일정한 농도 프로파일을 얻을 수 있는 또 다른 가능한 조작 모드를 제공하여, 추출물 스트림 및 라피네이트 스트림 배출뿐 아니라, 고정된 지점의 공급물 스트림과 탈착제 스트림을 이용하여 연속 조작할 수 있다. 역류 이동층 또는 모사 이동층 역류 시스템은 고정 흡착제 시스템보다 분리 효율이 휠씬 높으며, 따라서 상업적 규모의 흡착 분리를 위해 매우 빈번하게 사용된다. 모사 이동층 공정에 있어서, 흡착 및 탈착은 모사 이동층 모드에서 연속 실시하여, 추출물 스트림 및 라피네이트 스트림(둘다 유출 스트림)의 연속 생성(배출)뿐 아니라, 공급물 스트림 및 탈착제 스트림(둘다 유입 스트림)의 연속 사용(유입)이 가능하다.
모사 이동층 흐름 시스템의 조작 원리 및 단계 순서는, 모사 이동층 흐름 시스템에 대한 교시 내용에 대해서 본원에 참고로 포함된 US 2,985,589호, US 3,310,486호, 및 US 4,385,993호에 개시되어 있다. 그러한 시스템에서, 하나 이상의 챔버 중에 포함된 (액상 액세스 포인트 이동에 반대되는) 흡착제의 이동을 모사하는 흡착 챔버를 따라서 복수의 액세스 포인트의 점진적인 이동이 있다. 통상적으로, 챔버(들)에 대한 여러 (16 내지 24, 또는 그 이상) 액세스 라인 중 4개만이 임의의 시점에서 작동하며, 공급물 스트림, 탈착제 스트림, 라피네이트 스트림 및 추출물 스트림을 운송한다. 팩킹된 흡착제 층의 공극 부피를 점유하는 유체의 이동(예, 하방 이동)은 고체 흡착제의 이러한 모사 이동(예, 상방 이동)과 동시에 일어난다. 펌프를 이용하여 이 유체(예컨대, 액체) 흐름의 순환을 유지할 수 있다. 작동 액체 액세스 포인트가 사이클을 통해, 즉 챔버의 상부로부터 하부로 이동함에 따라서, 챔버 순환 펌프는 일반적으로 상이한 유량을 제공한다. 이들 유량을 설정 및 조절하기 위해서 프로그래밍된 유량 조절기를 제공할 수 있다.
작동 액세스 포인트는 흡착 챔버를 분리 구역으로 효과적으로 분할하며, 각각은 상이한 기능을 한다. 3개의 별도의 조작 구역이 일반적으로 공정을 실시하기 위해 존재하지만, 일부 경우에 임의의 제4의 조작 구역이 이용된다. 하기의 모사 이동층 공정의 설명에 이용된 구역의 수는 US 3,392,113호 및 US 4,475,954호에 예시된 것에 해당하며, 이들 문헌은 또한 모사 이동층 조작에 관한 교시 내용과 관련하여 본원에 참고로 포함된다.
흡착 구역(구역 1)은 유입 공급물 스트림 및 유출 라피네이트 스트림 사이에 위치한 흡착제로서 정의된다. 이 구역에서, 공급 혼합물이 흡착제와 접촉하고, 추출 성분이 흡착되고 라피네이트 스트림이 배출된다. 구역 1을 통과하는 일반적인 흐름은 이 구역으로 통과하는 공급물 스트림에서부터 상기 구역으로부터 나오는 라피네이트 스트림이며, 상기 구역에서의 흐름은 통상적으로 유입 공급물 스트림으로부터 유출 라피네이트 스트림으로 진행될 때 하류 방향인 것으로 생각된다.
구역 1의 유체 흐름에 대하여 바로 상류는 정제 구역(구역 2)이다. 정제 구역은 유출 추출물 스트림 및 유입 공급물 스트림 사이의 흡착제로서 정의된다. 이 구역의 기본 조작은 구역 2로 이송되는 임의의 라피네이트 성분의 흡착제의 비선택적 공극 부피로부터의 교환과, 흡착제 입자의 표면 상에 흡착되거나 또는 흡착제의 선택적 기공 부피 내에 흡착된 임의의 라피네이트 성분의 탈착이다. 상류 경계, 추출물 유출 스트림에서 구역 3에서 나오는 추출물 스트림의 일부를 구역 2로 통과시켜 라피네이트 성분의 교환을 실시함으로써 정제한다. 구역 2에서의 흐름은 추출 유출 스트림으로부터 공급 유입 스트림으로의 하류 방향이다. 그 다음 이 물질을 공급물 스트림과 합하고 구역 1을 통해 흐르게 한다.
구역 2에서 흐르는 유체에 대하여 구역 2의 바로 상류는 탈착 구역(3)이다. 탈착 구역은 유입 탈착제 스트림과 유출 추출물 스트림 사이의 흡착제로서 정의된다. 탈착 구역의 기능은 이 구역으로 통과하는 탈착제가, 앞선 조작 사이클에서, 구역 1에서 공급 혼합물과 이전에 접촉하는 동안 흡착제 중에 흡착된 추출 성분을 교체하는 것이다. 구역 3에서의 유체 흐름은 실질적으로 구역 1 및 2에서와 동일한 방향이다.
일부 예에서, 임의 완충 구역(구역 4)을 이용할 수 있다. 이 구역은 유출 라피네이트 스트림과 유입 탈착제 스트림 사이의 흡착제로서 정의되는 구역으로서, 사용되는 경우 구역 3으로의 유체 흐름에 대해 바로 상류에 위치한다. 구역 4는 탈착에 필요한 탈착제의 양을 보존하는데 이용될 수 있는데, 그 이유는 구역 1로부터 제거되는 라피네이트 스트림의 일부가 구역 4로 통과하여 그 구역 밖으로부터 탈착 구역으로 탈착제를 교체하기 때문이다. 구역 4는 충분한 흡착제를 포함하여 구역 1로부터 구역 4로 통과하는 라피네이트 스트림의 라피네이트 성분이 구역 3으로 통과하는 것을 방지하여, 구역 3으로부터 배출된 추출물 스트림을 오염시키는 것을 막을 수 있다. 제4의 조작 구역을 이용하지 않는 경우에는, 구역 1로부터 구역 4로 통과하는 라피네이트 스트림을 유의깊게 모니터링하여, 구역 1로부터 구역 3으로 통과하는 라피네이트 스트림 중에 존재하는 라피네이트 성분의 양을 감지할 수 있는 경우 구역 1로부터 구역 3으로 직접 흐름을 중단시켜 추출물 유출 스트림이 오염되지 않도록 한다.
모사 이동층 모드에서 실시되는 연속 공정을 제공하기 위한, 하나 이상의 흡착제 고정층을 통한 유입(공급물 및 탈착제) 스트림과 유출(추출물 및 라피네이트) 스트림의 순환성 개선은, 매니폴드의 밸브가 유입 및 유출 스트림을 이동시켜 모사 역류 방식으로 고체 흡착제에 대해 유체의 흐름을 제공하는 방식으로 조작되는 매니폴드 시스템을 시용하여 실현할 수 있다. 고체 흡착제의 역류 흐름을 모사할 수 있는 또 다른 종류의 조작은 유입 및 유출 스트림이 각각 밸브에 의해 흡착 챔버에 연결된 다수의 라인 중 하나로 향하고, 유입 공급물 스트림, 유출 추출물 스트림, 유입 탈착제 스트림 및 유출 라피네이트 스트림이 챔버로 유입되거나 이로부터 배출되는 위치를 흡착제 층을 따라 동일 방향으로 전진시키는 회전 밸브의 사용을 포함한다. 매니폴드 배열 및 회전원판 밸브는 둘다 당업계에 공지되어 있다. 다수의 밸브 장치가 US 4,434,051호에 상세히 설명되어 있다. 이 조작에 이용할 수 있는 회전원판 밸브는 US 3,040,777호, US 4,632,149호, US 4,614,204호, 및 US 3,422,848호에 개시되어 있다. 이들 특허는 고정된 공급원으로부터의 각종 유입 및 유출 스트림의 적절한 향상을 곤란하지 않게 실현할 수 있는 회전형 밸브를 개시한다.
여러 예에서, 모사 이동층 공정의 한 조작 구역은 다른 조작 구역보다 휠씬 다량의 흡착제를 포함한다. 예를 들어, 일부 조작시 완충 구역은 흡착 및 정제 구역에 존재하는 흡착제와 비교하여 소량의 흡착제를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 흡착제로부터 추출 성분을 쉽게 탈착시키는 탈착제가 사용되는 예에서는 완충 구역, 흡착 구역, 정제 구역 또는 이들 모든 구역과 비교하여 탈착 구역에서 비교적 소량의 흡착제가 필요할 것이다. 또한, 흡착제가 단일 컬럼 또는 용기에 존재할 필요는 없으며, 흔히 2개의 흡착 챔버(예컨대, 각각은 12 액세스 라인을 구비함)가 사용된다. 추가의 챔버도 고려된다.
통상적으로, 분별증류 컬럼과 같은 분리 공정에 유출 추출물 스트림의 적어도 일부를 통과시켜, 탈착제의 일부(예컨대 탈착제 재순환 스트림으로서 흡착 분리 공정으로의 재순환을 위한 것)를 회수하고 정제된 추출 생성물 스트림(예컨대, 감소량의 탈착제 함유)을 생성한다. 바람직하게는, 유출 라피네이트 스트림의 적어도 일부를 분리 공정에 또한 통과시켜, 탈착제의 또 다른 일부(예컨대, 이것도 또한 흡착 분리 공정으로의 재순환을 위함) 및 라피네이트 생성물 스트림(예컨대, 또한 감소 농도의 탈착제 함유)을 회수한다. 대규모 석유 화학 장치에서, 실질적으로 모든 탈착제가 재사용을 위해 회수된다. 이러한 회수를 위한 분별 증류 시설의 디자인은 분리할 물질, 탈착제 조성 등에 따라 달라진다.
상기 개시된 흡착 분리 공정에 사용하기 적합한 또 다른 종류의 모사 이동층 흐름 시스템은 US 4,402,832호 및 US 4,478,721호에 개시된 고효율의 병류 모사 이동층 공정이며, 상기 문헌들은 대안적인 조작 모드의 교시 내용과 관련하여 본원에 참고로 포함된다. 이 공정은, 순도가 약간 더 낮은 생성물이 생산자에게 허용되는 경우에, 에너지 효율 및 자본 비용 감소 측면에서 유리하다.
메타-크실렌의 정제를 위한 흡착 분리 장치 규모는 파일럿 플랜트 규모(예컨대, US 3,706,812호 참조)에서부터 상업적 규모에 이르기까지 다양할 수 있으며, 시간당 수 밀리리터로 소량에서부터 시간당 수백 m3에 이르는 생산 유량 범위일 수 있다.
전반적으로, 본 발명의 측면은 흡착 분리, 특히 상업적 모사 이동층 조작에서 사용하기 위한 나노 나트륨 제올라이트 Y의 고유 성질의 개발에 관한 것이다. 본 개시내용으로부터, 몇몇 장점을 얻을 수 있고 다른 유리한 결과를 얻을 수 있음이 확인된다. 본 개시내용으로부터 지식을 얻은 당업자는 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고, 상기 흡착제 조성물, 및 이들 조성물을 이용한 공정에 다양한 변화가 이루어질 수 있음을 알 것이다. 이론적 또는 관찰된 현상 또는 결과를 설명하는데 이용되는 화학 공정, 메카니즘, 상호작용 방식 등은 단지 예로서 해석되어야 하며 하기 특허청구범위를 어떤 방식으로든 제한해서는 안된다.
하기의 실시예는 본 발명의 대표예로서 설명되어 있다. 이들 실시예들은, 이들 및 기타 등가의 구체예들이 본 개시내용 및 하기 특허청구범위에서 명백해지는 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.
실시예 1
나노 크기 제올라이트 Y의 합성
50 중량% NaOH 용액 1784 g을 함유하는 용기를 가열하고, 여기에 기브사이트 알루미나 313 g을 첨가하였다. 이 용기를 가열원으로부터 분리하고 여기에 탈이온수(DI-H2O) 2206.6 g을 첨가하고, 알루민산나트륨 용액을 실온으로 냉각시켰다. 별도의 용기에서, DI-H2O 2206.6 g을 규산나트륨 6604 g에 첨가하고 교반하면서 알루민산나트륨 용액을 첨가하였다. 생성되는 개시제를 50℃에서 밤새 숙성시켰다. 개시제는 하기의 실험식으로 표시된다:
Figure 112010083417974-pct00001
반응액은, 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS)를 알루미늄 트리-sec-부톡시드 및 디에틸디메틸암모늄(DEDMA) 히드록시드와 혼합하여 하기 실험식으로 표시되는 반응액을 제공함으로써 제조한다:
Figure 112010083417974-pct00002
교반하면서 개시제를 반응액에 서서히 첨가하였다. 생성되는 반응 혼합물을 교반하고, 오토클레이브로 옮겨 4일 동안 100℃에서 반응시켰다. 실온으로 냉각한 후에, 원심분리에 의해 액체로부터 제올라이트 Y를 분리하고, 세척 및 건조하였다. 제올라이트 Y는 Si/Al이 3.1이고 평균 미결정 크기가 200 나노미터 미만인 것으로 확인되었다.
실시예 2
이온 교환에 의한 나노 나트륨 제올라이트 Y의 제조
실시예 1에서 제조되고 암모늄 이온 교환 부위를 가지는 나노 크기 제올라이트 Y 샘플에 대해, 6 중량% NaCl 용액을 이용하여 제올라이트 Y 1 g당 NaCl 1 g의 표적 교환율로 나트륨 이온과의 이온 교환을 실시하였다.
2ℓ 유리 비이커에서, NaCl 35 g을 548.3 g의 DI-H2O에 용해시켜 나트륨 이온 교환액을 제조하였다. 나노-크기 제올라이트 Y의 35 g 샘플을, 교반/고온판에서의 혼합을 유지하면서 이 용액에 첨가하였다. 생성되는 슬러리의 온도를 75℃로 높이고 연속 혼합하면서 1 시간 내지 1 시간 30분 동안 유지하였다. 그 다음 슬러리를 함유하는 비이커를 교반/고온판으로부터 분리하고, 필터지가 구비한 부흐너 깔대기 장치를 사용하여 슬러리를 여과하였다. 수거된 필터 케이크를 1 리터의 DI-H2O로 세척하였다. 세척된 필터 케이크를 상기 개시된 바와 같이 나트륨 이온 교환액의 새로운 조제물(6 중량% NaCl)에 첨가하여, 다시 슬러리를 형성하고 상기 개시된 바와 같은 온도/시간/교반 조건 하에 제2의 나트륨 이온 교환 단계를 실시하였다. 제3의 나트륨 이온 교환 단계는 나노 크기 제올라이트 Y에서 실시하고, 이후 얻어진 필터 케이크를 DI-H2O로 3회 세척하고, 건조 접시로 옮기고, 100℃에서 밤새 건조하였다.
생성되는 나노 나트륨 제올라이트 Y 샘플을 앞서 개시한 바와 같이 LOI 테스트 및 원소 분석(ICP)하였다. 샘플은 30.2 중량% Si, 12.1 중량% Al, 및 9.8 중량% Na를 포함하는 것으로 확인되었으며 LOI는 8.23%이었다. 원소 분석을 기초로, 나노 나트륨 제올라이트 Y는 골격 실리카 대 알루미나의 몰비(SiO2/Al2O3)가 4.8(Si/Al 몰비 = 2.4)이고 Na/Al 몰비는 0.95이다.
실시예 3
나노 나트륨 제올라이트 Y를 함유하는 흡착제 제조
실시예 2에 개시된 바와 같이 제조한 나노 나트륨 제올라이트 Y 86.5 g을 실험실 분쇄기(muller)에 투입하였다. 결정질 메틸셀룰로스 1.5 g 및 DISPEXTM N-40 2.5 g과 함께, minugel 점토 바인더 부분 8.1 g도 분쇄기에 첨가하였다. 이들 건조 성분들을 분쇄기에서 20분 동안 혼합하였다. 35.6 g의 물 부분을 분쇄기에 첨가하고, 30분 동안 계속 혼합하였다. 수 g의 물을 추가로 첨가하여 쉽게 압출가능한 반죽을 얻었다. 그 다음 이 반죽을 피스톤 압출기가 구비된 0.063" 직경 다이에 압출시켰다. 형성된 압출물을 2 시간 동안 100℃에서 건조하였다. 1 시간 내에 300℃로 가열하고, 1 시간 동안 300℃에서 유지하고, 1 시간 내에 550℃로 가열하고 2 시간 동안 550℃에서 유지하여 건조된 압출물을 하소시켰다.
실시예 4
흡착제의 비교 시험
나노 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제는, 골격 실리카 대 알루미나(SiO2/Al2O3) 몰비가 5.0(Si/Al 몰비 = 2.5)인 나노 나트륨 제올라이트 Y를 이용하여 실시예 1 내지 3에 개시된 바와 같이 제조하였다. 흡착제는 13.5% 점토 바인더를 포함하였으며 LOI는 2.15 중량%였다. 종래의 거대 미결정 크기 흡착제(LCS)(즉, 나노 크기 미결정의 나트륨 제올라이트 Y를 포함하지 않음)가 메타-크실렌의 흡착 분리에서의 성능을 평가하는데 있어서 참고용(비교용)으로 사용되었다. LCS는 골격 실리카 대 알루미나(SiO2/Al2O3) 몰비가 5.0(Si/Al 몰비 = 2.5)이고, 13.5% 점토 바인더를 포함하였으며, LOI는 2.39 중량%였다.
29.2 중량% 메타-크실렌, 13.3 중량% 파라-크실렌, 14.9 중량% 오르토-크실렌 및 13.3 중량% 에틸벤젠의 공급 혼합물을 함유하는 샘플 상에서, 초기에 파라-디에틸벤젠 하에서 70 cc 컬럼 중에 로딩된 이들 흡착제를 이용하여 크로마토그래피 분리(돌파 테스트)를 실시하였다. 이 샘플은 또한 23.5 중량% 톨루엔 및 5.8 중량% n-C8(노난) 트레이서를 포함하였다. 컬럼 온도는 100℃에서 유지하였다. 상기 개시한 바와 같이, 메타-크실렌에 대한 흡착제 용량, 총 흡착제 용량 및 메타-크실렌 선택성을 돌파 분석으로부터 얻은 성분 피크로부터 측정하였다. 또한, 메타-크실렌 물질 전달율은, 이러한 양(부피)의 계산에 대한 교시 내용과 관련하여 본원에서 참고로 포함시킨 US 4,886,929호에 개시된 바와 같이 "흡착 돌파 기울기"로서 계산하였으며, 이를 메타-크실렌 피크를 생성하는데 사용되는 부피 유량으로 나누어 시간 단위를 얻었다.
또한 상기 개시된 바와 같은 표준 펄스 테스트는, 각각 초기에 탈착제 톨루엔 하에서 70 cc 컬럼에 로딩된 기준 흡착제 및 나노 나트륨 제올라이트 Y 함유 흡착제를 사용하여 실시하였다. n-C9(노난) 트레이서, 에틸벤젠 및 3종의 크실렌 이성체 각각을 동량으로 함유하는 2.0 cc 공급물 펄스를 주입하였다. 컬럼 온도를 100℃에서 유지하였다. 상기 개시된 바와 같이 메타-크실렌 선택성 및 단계 시간은 펄스 테스트 분석으로부터 얻은 성분 피크로부터 측정하였다.
돌파 테스트 및 펄스 테스트 분석 결과는 하기 표 1에 제시되어 있다.
[표 1] 돌파 테스트 및 펄스 테스트 결과(LCS 대 나노 나트륨 제올라이트 Y)
Figure 112010083417974-pct00003
상기 결과는, 메타-크실렌 물질 전달율이 더 낮은 단계 시간 및 돌파 기울기를 기초로, 나노 크기 나트륨 제올라이트 Y를 함유하는 흡착제에 대해 상당히 증가한다는 것을 보여준다. 또한, 오르토-크실렌, 파라-크실렌 및 에틸벤젠에 대한 메타-크실렌 선택성 및 용량 측면에서, 이 흡착제의 성능은 기준 제올라이트 LCS와 유사하거나 또는 더 양호하다. 시험한 양쪽 흡착제에 대해 동일한 메타-크실렌/톨루엔 선택성이 계산되었다.
실시예 5
나노 나트륨 제올라이트 Y 흡착제를 이용한 탈착제 시험
실시예 1 내지 3에 개시된 바와 같이 나노 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제를 제조하였다. 이 흡착제는 실시예 4에 개시된 바와 같은 나노 나트륨 제올라이트 Y 골격 실리카 대 알루미나(SiO2/Al2O3) 몰비, 점토 바인더 함량 및 LOI를 나타낸다.
실시예 4에 개시된 바와 유사한 혼합물을 함유하고 톨루엔 탈착제 및 n-C9(노난) 트레이서를 포함하는 샘플 상에서, 초기에 파라-디에틸벤젠 하에서 70 cc 컬럼 중에 로딩된 이들 흡착제를 이용하여 크로마토그래피 분리(돌파 테스트)를 실시하였다. 탈착제로서 톨루엔을 인단으로 교체한 것을 제외하고는, 다른 측면은 모두 동일하게 하여 제2의 돌파 테스트를 실시하였다. 컬럼 온도를 각 테스트에서 150℃에서 유지하였다. 상기 개시한 바와 같이, 메타-크실렌에 대한 흡착제 용량, 총 흡착제 용량 및 메타-크실렌 선택성을 돌파 분석으로부터 얻은 성분 피크로부터 측정하였다.
돌파 테스트 분석 결과는 하기 표 2에 제시되어 있다. .
[표 2] 돌파 테스트 결과(톨루엔 대 인단 탈착제)
Figure 112010083417974-pct00004
상기 결과는 나노 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제와 함께 인단 탈착제를 사용한 경우의 이점, 특히, 인단 탈착제의 사용으로부터 생기는 더욱 바람직한 메타-크실렌 용량 및 총 흡착제 용량을 보여준다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 다른 C8 알킬방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물로부터 메타-크실렌을 분리하는 방법으로서, 흡착 조건 하에서 상기 혼합물을, 평균 미결정 크기가 50∼700 nm인 나트륨 제올라이트 Y를 포함하는 흡착제와 접촉시키는 단계를 포함하는 분리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평균 미결정 크기가 50∼300 nm인 분리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡착제가 강열감량 1.0 중량% 내지 3.5 중량%에 해당하는 함수량을 가지는 것인 분리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합물은 오르토-크실렌, 메타-크실렌, 파라-크실렌 및 에틸벤젠을 포함하는 분리 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 혼합물과 흡착제의 접촉 단계는 비흡착상에 존재하는 오르토-크실렌, 파라-크실렌 및 에틸벤젠에 우선하여 흡착상에 존재하는 메타-크실렌의 흡착을 실시하며,
    흡착제와의 접촉으로부터 비흡착상을 플러싱(flushing)하는 단계, 및
    흡착상의 메타-크실렌을 흡착제로부터 탈착시키는 단계를 더 포함하고,
    흡착상의 메타-크실렌을 탈착제 함유 추출물 스트림으로 탈착시키고, 비흡착상을 탈착제 함유 라피네이트 스트림으로 플러싱하는 분리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 탈착제는 톨루엔, 벤젠, 인단 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 방향족 고리 함유 화합물을 포함하는 분리 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 방법은 모사 이동층 모드로 실시되고,
    흡착제를 포함하는 하나 이상의 용기로 공급물 스트림 및 탈착제 스트림을 투입하며, 상기 공급물 스트림은 오르토-크실렌, 메타-크실렌, 파라-크실렌 및 에틸벤젠을 포함하는 혼합물을 포함하고, 상기 탈착제 스트림은 탈착제를 포함하며,
    흡착제 층으로부터 추출물 스트림과 라피네이트 스트림을 제거하는 분리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 물을 공급물 스트림 또는 탈착제 스트림에 첨가하여 강열감량 1.0 중량% 내지 3.5 중량%에 해당하는 함수량의 나트륨 제올라이트 Y를 얻는 단계를 더 포함하는 분리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 물을 공급물 스트림 및 탈착제 스트림 중 하나 또는 둘다에 첨가하여 추출물 스트림 또는 라피네이트 스트림 중 20 중량ppm 내지 120 중량ppm의 함수량을 얻는 것인 분리 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 탈착제가 인단인 분리 방법.
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