KR101974770B1 - Method and apparatus for the production of para-xylene - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 선택적으로 파라-자일렌을 생성하는 톨루엔 및/또는 벤젠의 메틸화를 수반하는 공정과 관련되는 파라-자일렌을 제조하기 위한 개선된 방법 및 장치로서, 상이한 양의 에틸벤젠을 갖는 스트림은 파라-자일렌의 회수시 별도로 처리된다. 자일렌 및 에틸벤젠을 포함하는 제1 탄화수소 공급물은 제1 파라-자일렌 흡착 구간으로 제공되고, 자일렌 및 제1 탄화수소 공급물보다 더 적은 EB를 포함하는 제2 탄화수소 공급물은 제2 파라-자일렌 흡착 구간으로 공급된다. 상이한 에틸벤젠 함량을 갖는 공급물을 분리하는 것은 흡착 유닛에 의해 파라-자일렌의 흡착의 전체 효율을 증가시킨다. 효율 및 에너지 절감은 더 낮은 함량의 에틸벤젠 스트림을 액상 이성질체화함으로써 추가로 개선될 수 있다.The present invention is an improved method and apparatus for the production of para-xylenes, particularly associated with a process involving the methylation of toluene and / or benzene to produce para-xylenes, wherein a stream having a different amount of ethylbenzene Is treated separately at the recovery of para-xylene. A first hydrocarbon feed comprising xylene and ethylbenzene is provided in a first para-xylene adsorption section, and the second hydrocarbon feed comprising less than EB and the first hydrocarbon feed comprises a second para - It is fed into the xylene adsorption section. Separation of the feed with different ethylbenzene content increases the overall efficiency of adsorption of para-xylene by the adsorption unit. The efficiency and energy savings can be further improved by liquid-isomerizing the lower content of ethylbenzene stream.
Description
발명자: 로버트 G. 팅거, 다나 L. 필리오드, 마이클 모리니어 Inventor : Robert G. Tinger, Dana L. Filialo, Michael Mo Linear
관련 출원의 상호-참조Cross-reference of related application - reference
본 출원은 2015년 4월 30일에 출원된 미국 가출원 제62/154,774호 및 2015년 6월 11일에 출원된 유럽특허출원 제15171577.8호의 이익을 주장한다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 62 / 154,774, filed April 30, 2015, and European Patent Application No. 15171577.8, filed on June 11, 2015.
본 발명의 기술분야The technical field of the present invention
본 출원은 파라-자일렌의 제조, 특히 상이한 양의 에틸벤젠을 갖는 스트림으로부터의 파라-자일렌의 회수를 위한 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.The present application relates to an improved method and apparatus for the production of para-xylene, especially recovery of para-xylene from a stream having different amounts of ethylbenzene.
에틸벤젠(EB), 파라-자일렌(PX), 오르토-자일렌(OX) 및 메타-자일렌(MX)은 대개 화학 플랜트 및 정유 공장으로부터의 C8 방향족 생성물 스트림에 함께 존재한다. 고순도 EB가 스티렌의 제조에 대한 중요한 원료이지만, 다양한 이유로 스티렌 제조에 사용되는 모든 고순도 EB 공급원료는 C8 방향족 스트림으로부터의 회수에 의한 것이 아닌 에틸렌으로의 벤젠의 알킬화에 의해 제조된다. 3개의 자일렌 이성질체 중에서, PX는 최대 상업적 시장을 가지며, 주로 다양한 폴리머 예컨대 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(프로필렌 테레프탈레이트), 및 폴리(부텐 테레프탈레이트)의 제조시 사용하기 위한 테레프탈산 및 테레프탈레이트 에스테르의 제조를 위해 사용된다. OX 및 MX는 생성물 예컨대 프탈산 무수물 및 이소프탈산의 제조를 위한 용매 및 원료로서 유용한 한편, OX 및 MX 및 그것의 다운스트림 유도체의 시장 수요는 PX에 대한 것보다 작다.Ethylbenzene (EB), para-xylene (PX), ortho-xylene (OX) and meta-xylene (MX) are commonly present together in the C 8 aromatic product stream from chemical plants and refineries. While high purity EB is an important raw material for the production of styrene, all high purity EB feedstocks used for styrene production for a variety of reasons are produced by alkylation of benzene with ethylene, rather than by recovery from the C 8 aromatic stream. Among the three xylene isomers, PX has the largest commercial market and is mainly composed of terephthalic acid and terephthalic acid for use in the manufacture of various polymers such as poly (ethylene terephthalate), poly (propylene terephthalate), and poly (butene terephthalate) It is used for the production of esters. OX and MX are useful as solvents and raw materials for the production of products such as phthalic anhydride and isophthalic acid while the market demand for OX and MX and its downstream derivatives is smaller than for PX.
이의 다른 이성질체와 비교하여 PX에 대해 더 높은 수요가 주어지는 경우, C8 방향족 물질의 임의의 소정의 공급원으로부터 PX 생산을 최대화하는데 있어서 상당한 상업적 관심이 존재한다. 그러나, PX 수율을 최대화하기 위한 이러한 목표를 달성하는데 있어서 극복해야할 수많은 주요 기술적 극복과제가 존재한다. 예를 들면, 4개의 C8 방향족 화합물, 특히 3개의 자일렌 이성질체가 일반적으로 특정 플랜트 또는 정제시설에서 C8 방향족 스트림의 제조의 열역학에 의해 나타나는 농도로 존재한다. 그 결과, PX 생산은 추가적인 처리 단계가 PX의 양을 증가시키고 및/또는 PX 회수 효율을 개선하기 위해 사용되지 않는 한, 많아도 C8 방향족 스트림에 본래 존재하는 양으로 제한된다. C8 방향족 스트림에서 PX의 농도를 개선하기 위해 다양한 방법이 공지되어 있다. 이들 방법은 일반적으로 PX의 적어도 일부가 회수되어 PX-결핍 스트림을 생성하는 분리 단계와 PX-결핍 스트림 중의 PX 함량이 평형 농도로 다시 회복하는 자일렌 이성질체화 단계 사이의 스트림을 순환시키는 것을 수반한다.There is considerable commercial interest in maximizing PX production from any given source of C 8 aromatics when there is a higher demand for PX compared to other isomers thereof. However, there are a number of key technical challenges to overcome in achieving this goal to maximize PX yield. For example, four C 8 aromatics, especially three xylene isomers, are generally present at the concentrations indicated by the thermodynamics of the production of the C 8 aromatic stream in a particular plant or refinery facility. As a result, PX production is limited to the amount that is inherent in the C 8 aromatic stream at most, unless additional processing steps are used to increase the amount of PX and / or to improve the PX recovery efficiency. Various methods are known to improve the concentration of PX in C 8 aromatic streams. These methods generally involve separating at least a portion of PX to produce a PX-deficient stream and circulating a stream between the xylene isomerization step in which the PX content in the PX-deficient stream is restored to an equilibrium concentration .
전형적인 방향족 플랜트에서, 도 1에 나타난 액체 공급물, 전형적으로 C7- 종(특히 벤젠 및 톨루엔)을 제거하기 위한 공지된 방법에 의해 앞서 처리되는 C8+ 방향족 공급스트림은 자일렌 재처리 컬럼(3)으로 도관(1)에 의해 공급된다. 자일렌 재처리 컬럼(또는 보다 간단하게는 분별 컬럼)은 공급원료를 증발시키고, 자일렌(OX, MX, 및 PX) 및 에틸벤젠(EB)의 오버헤드 혼합물(5) 및 C9+ 방향족을 포함하는 하부 생성물(61)로 C8 방향족이 분리된다. 오버헤드 혼합물은 전형적으로 약 40-50% 메타자일렌(MX), 15-25% PX, 15-25% OX, 및 10-20% EB의 조성을 가진다. 본원에 달리 나타내지 않는 한, 백분율을 중량%이다.In a typical aromatic plant, the C 8 < + > aromatic feed stream, which is previously treated by a known method for removing the liquid feed, typically C 7 -type (especially benzene and toluene) shown in Figure 1, 3). ≪ / RTI > Xylene reprocessing column (or, more simply, fractionation column) is evaporated and the feedstock, the xylene overhead mixture 5 and C 9+ aromatic (OX, MX, and PX) and ethylbenzene (EB) The C 8 aromatics are separated into the lower product (61) containing. The overhead mixture typically has a composition of about 40-50% metaxylene (MX), 15-25% PX, 15-25% OX, and 10-20% EB. Unless otherwise indicated herein, percentages are by weight.
오버헤드 혼합물(5)은 이후 PX 회수 유닛(15)으로 수송되며, 이는 결정화 기술, 흡착 기술, 또는 막분리 기술을 이용할 수 있다. 이러한 기술들은 이의 이성질체로부터 PX를 분리하고, 최대 99.9%까지 고순도 PX를 생성할 수 있고, 이는 유닛(15)으로부터 도관(17)을 통해 수거된다. 유닛(15)이 흡착 분리 유닛, 예컨대 ParexTM 또는 EluxylTM 유닛인 경우, 탈착제, 예컨대 파라디에틸벤젠(PDEB)을 포함하는 추출물(17)은 예컨대 증류에 의해 증류 컬럼(19)에서의 원하는 추출물 PX로부터 분리될 것이 요구된다. 이는 고순도 PX 스트림(27)을 생성하고, 이는 경질 불순물, 예컨대 톨루엔, 비방향족 및 물을 함유할 수 있고, 이는 추가로 PX 순도를 개선하기 위해 다운스트림 컬럼(미도시됨)에서 제거된다. 탈착제는 도관(21)을 통해 PX 회수 시스템(15)으로 복귀된다.The overhead mixture 5 is then transported to the
MX, OX, EB, 및 탈착제를 주로 포함하는 라피네이트(65)는 분별 컬럼(37)으로 수송되고, 이는 MX, OX, 및 EB를 함유하는 스트림(35), 및 하부(63)를 생성한다. 하부 생성물(63)에서의 탈착제는 15로 복귀된다. 본원에 사용되는 용어 "라피네이트"는 사용되는 기술이 흡착 분리, 결정화, 또는 막(membrane)인지 여부와 무관하게 PX 회수 유닛(15)으로부터 회수된 부분을 의미하도록 사용된다. 스트림(35)은 이성질체화 유닛(43)으로 수송되어 4개의 이성질체의 평형 혼합물로 MX 및 OX 및, 임의로, EB를 이성질체화한다. 이성질체화 유닛(43)은 기상 또는 액상 이성질체화 유닛 또는 둘 다일 수 있다. 이성질체화 유닛(43)의 생성물은 도관(51)을 통해 C7- 증류탑(53)으로 수송되고, 이는 이성질체화의 생성물을 평형 자일렌을 포함하는 하부 스트림(59) 및 C7- 방향족, 예를 들면, 벤젠 및 톨루엔을 포함하는 오버헤드(47)로 분리한다. 증류탑(53)의 하부 생성물(59)은 이후 자일렌 재처리 컬럼(3)으로 수송되고, 이는 도 1에서와 같이 공급물(1)과 합쳐지거나 또는 이는 별개의 유입구(미도시됨)에 의해 주입될 수 있다.Raffinate 65 containing predominantly MX, OX, EB and desorbent is transported to
그러나, C8 방향족 스트림 중의 EB의 존재는 상기 기재된 특정 공정의 효율에 영향을 줄 수 있다. 특히, 흡착 분리 유닛이 PX 회수를 위해 사용되는 경우, 흡착제가 PX에 대해 더 높은 친화도를 가지는 한편, 이는 또한 상당한 범위로 EB를 흡착할 수 있고, 이에 의해 PX를 흡착하는 흡착제의 용량을 감소시킨다. 따라서, 흡착 용량에 대한 EB 경쟁을 회피하고, PX 흡착의 효율을 증가시키기 위해, 흡착 분리 유닛으로 수송된 C8 방향족 스트림에서의 EB의 양을 감소시키거나 또는 최소화하는 것이 바람직하다. 추가적으로, 액상 이성질체화는 PX-결핍 스트림 중의 약간이거나 부재인 EB를 전환시키고, 그 결과, 자일렌 루프 중의 EB의 양은 매우 높은 수준으로 축적될 수 있다. 따라서, 액상 이성질체화의 사용을 최대화하기 위해, 또한 액상 이성질체화에 가해지는 PX-결핍 스트림 중의 EB의 양을 조절하는 것이 바람직하다.However, the presence of EB in the C 8 aromatic stream can affect the efficiency of the specific process described above. In particular, when an adsorptive separation unit is used for PX recovery, the adsorbent has a higher affinity for PX, while it can also adsorb EB to a considerable extent, thereby reducing the capacity of the adsorbent to adsorb PX . It is therefore desirable to reduce or minimize the amount of EB in the C 8 aromatic stream delivered to the adsorbing separation unit, in order to avoid EB competition for adsorption capacity and to increase the efficiency of PX adsorption. In addition, the liquid isomerization converts EB which is slightly or absent in the PX-deficient stream, so that the amount of EB in the xylene loop can accumulate to a very high level. Thus, in order to maximize the use of liquid isomerization, it is also desirable to control the amount of EB in the PX-deficient stream that is subjected to liquid isomerization.
발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION
본 발명은 특히 PX를 선택적으로 제조하기 위해 톨루엔 및/또는 벤젠의 메틸화를 수반하는 공정과 관련되는 PX의 개선된 제조 방법이고, 여기서 상이한 양의 EB를 갖는 스트림은 PX의 회수시 별개로 처리된다. 자일렌 및 EB를 포함하는 제1 탄화수소 공급물은 제1 PX 흡착 구간으로 공급되고, 제1 PX-풍부 스트림 및 제1 PX-결핍 스트림은 공급물로부터 회수된다. 자일렌 및 제1 탄화수소 공급물보다 더 적은 EB를 포함하는 제2 탄화수소 공급물은 제2 PX 흡착 구간으로 제공되고, 여기서 제2 PX-풍부 스트림 및 제2 PX-결핍 스트림은 공급물로부터 회수된다. 상이한 EB 함량을 갖는 공급물을 분리하는 것은 흡착 유닛에 의한 PX의 흡착의 전체 효율을 증가시킨다. 제1 및 제2 PX 흡착 구간은 개별 PX 흡착 유닛 또는 단일 PX 흡착 유닛의 개별탑일 수 있다. 구현예에 있어서, PX 흡착 구간에 앞서, 제1 탄화수소 공급물은 제1 자일렌 분별탑을 통과하여, 제1 PX 흡착 구간으로 수송되는 C8 탄화수소를 포함하는 제1 오버헤드 스트림 및 C9+ 탄화수소를 함유하는 제1 하부 스트림을 생성할 수 있다. 마찬가지로, 제2 탄화수소 공급물은 제2 자일렌 분별탑을 통과하여, 제2 PX 흡착 구간으로 수송되는 C8 탄화수소를 포함하는 제2 오버헤드 스트림, 및 C9+ 탄화수소를 함유하는 제2 하부 스트림을 생성할 수 있다.The present invention is an improved process for the preparation of PX, particularly associated with a process involving the methylation of toluene and / or benzene to selectively produce PX, wherein the stream with different amounts of EB is treated separately at the time of recovery of PX . A first hydrocarbon feed comprising xylene and EB is fed to the first PX adsorption section and the first PX-rich stream and the first PX-deficient stream are withdrawn from the feed. The second hydrocarbon feed comprising xylene and less EB than the first hydrocarbon feed is provided in a second PX adsorption section wherein the second PX-rich stream and the second PX-deficient stream are recovered from the feed . Separation of feeds having different EB contents increases the overall efficiency of adsorption of PX by the adsorption unit. The first and second PX adsorption sections may be individual PX adsorption units or individual towers of a single PX adsorption unit. In an embodiment, prior to the adsorption interval PX, the first hydrocarbon feed is first passed to a xylene fractionation column, a first overhead containing C 8 hydrocarbons to be transported to the suction region PX and C 9+ streams A first bottoms stream containing hydrocarbons can be produced. Similarly, the second hydrocarbon feed is a second bottoms stream comprising a second overhead stream, and the C 9+ hydrocarbons containing C 8 hydrocarbons to be transported to the second absorption zone PX through the second xylene fractionation column Can be generated.
분리벽 라피네이트 컬럼 중의 분리벽의 반대편으로 제공되는 제1 및 제2 PX-결핍 스트림은 이후 EB-풍부 스트림 및 EB-결핍 스트림으로 분리된다. EB-풍부 스트림의 적어도 일부는 이후 자일렌 이성질체화 유닛으로 공급되고, 여기서 EB-풍부 스트림은 적어도 부분적인 기상 조건 하에 이성질체화되어 제1 및 제2 PX-결핍 스트림보다 더 높은 PX 농도를 갖는 제1 이성질체화된 스트림을 생성한다. EB-결핍 스트림의 적어도 일부는 이후 자일렌 이성질체화 유닛으로 공급되고, 여기서 EB-결핍 스트림은 적어도 부분적인 액상 조건 하에 이성질체화되어 제1 및 제2 PX-결핍 스트림보다 더 높은 PX 농도를 갖는 제2 이성질체화된 스트림을 생성한다. 기상 이성질체화가 액상 이성질체화보다 EB를 전환시키는데 보다 효과적이고, 그러나 액상 이성질체화가 보다 에너지 효율적이기 때문에, EB 함량에 기초하여 PX-결핍 스트림을 분리하고, 각각을 적절한 이성질체화 공정에 가하는 것은 공정의 효율 및 유효성을 최대화한다. 제1 이성질체화 스트림의 적어도 일부는 이후 제1 PX 흡착 구간으로 또는 임의로 제1 자일렌 분별탑으로 재순환되고, 제2 이성질체화 스트림의 적어도 일부는 이후 제2 PX 흡착 구간으로 또는 임의로 제2 자일렌 분별탑으로 재순환되어 추가적인 PX를 회수한다. 본 공정은 이후 반복되어 소위 자일렌 이성질체화 루프를 정의한다.The first and second PX-deficient streams provided on opposite sides of the separation wall in the separating wall raffinate column are then separated into an EB-rich stream and an EB-deficient stream. At least a portion of the EB-rich stream is then fed to a xylene isomerization unit wherein the EB-rich stream is isomerized under at least partial vapor conditions to produce a higher PX concentration than the first and second PX- 1 < / RTI > isomerized stream. At least a portion of the EB-deficient stream is then fed to a xylene isomerization unit wherein the EB-deficient stream is isomerized under at least partial liquidus conditions to produce a PX-rich solution having a higher PX concentration than the first and second PX- 2 < / RTI > isomerized stream. Because the vapor isomerization is more effective at converting EBs than liquid isomerization, but liquid isomerization is more energy efficient, separating the PX-deficient stream based on the EB content and adding each to a suitable isomerization process results in process efficiency And maximizes effectiveness. At least a portion of the first isomerization stream is then recycled to the first PX adsorption section or optionally to the first xylene fractionation tower and at least a portion of the second isomerization stream is then fed back to the second PX adsorption section or optionally to the second xylene Recycled to the fractionation tower to recover additional PX. This process is then repeated to define the so-called xylene isomerization loop.
또한, 본 발명은 제1 탄화수소 공급물로부터 제1 PX-풍부 스트림 및 제1 PX-결핍 스트림을 생성하는 제1 PX 흡착 구간, 및 제2 탄화수소로부터 제2 PX-풍부 스트림 및 제2 PX-결핍 스트림을 생성하는 제2 PX 흡착 구간을 포함하는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치를 포함한다. 제1 및 제2 PX 흡착 구간은 분리벽 라피네이트 컬럼에 유체 연통되고, 여기서 제1 및 제2 PX-결핍 스트림은 EB-풍부 스트림 및 EB-결핍 스트림으로 분리된다. 유체 연통된 분리벽 라피네이트 컬럼은 EB-풍부 스트림을 이성질체화하고 제1 및 제2 PX-결핍 스트림보다 더 높은 PX 농도를 갖는 제1 이성질체화된 스트림을 생성하는 기상 이성질체화 유닛, 및 EB-결핍 스트림을 이성질체화하고 제1 및 제2 PX-결핍 스트림보다 더 높은 PX 농도를 갖는 제2 이성질체화된 스트림을 생성하는 액상 이성질체화 유닛이다. 구현예에서, 제1 자일렌 분별 컬럼은 기상 이성질체화 유닛의 다운스트림 및 제1 PX 흡착 구간의 업스트림에 유체 연통되고, 제2 자일렌 분별 컬럼은 액상 이성질체화 유닛의 다운 스트림 및 제2 PX 흡착 구간의 업스트림에 유체 연통된다.The present invention also provides a process for the production of a first PX-rich stream and a second PX-rich stream from a first hydrocarbon feedstock and a first PX adsorption section for producing a first PX-rich stream and a first PX- And a second PX adsorption section for producing a stream. The first and second PX adsorption sections are in fluid communication with the separation wall raffinate column wherein the first and second PX-deficient streams are separated into an EB-rich stream and an EB-deficient stream. The fluid-communicating split-wall raffinate column comprises a vapor-isomerization unit that isomerizes the EB-rich stream and produces a first isomerized stream having a higher PX concentration than the first and second PX- Is a liquid isomerization unit that isomerizes the depleted stream and produces a second isomerized stream having a higher PX concentration than the first and second PX-deficient streams. In an embodiment, the first xylene fractionation column is in fluid communication with the downstream of the vapor isomerization unit and upstream of the first PX adsorption section, and the second xylene fractionation column is downstream of the liquid isomerization unit and the second PX adsorption And is in fluid communication with the upstream of the section.
도 1은 액상 자일렌 이성질체화 및 기상 자일렌 이성질체화를 이용하는 종래의 파라-자일렌(PX) 제조 및 추출 공정의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 구현예의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제3 구현예의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제4 구현예의 흐름도이다.1 is a flow diagram of a conventional para-xylene (PX) preparation and extraction process using liquid xylene isomerization and gaseous xylene isomerization.
2 is a flow chart of one embodiment of the present invention.
3 is a flow chart of a second embodiment of the present invention.
4 is a flow chart of a third embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a fourth embodiment of the present invention.
본원에 사용되는 바와 같이 n이 양의 정수인 용어 "Cn" 탄화수소는 분자당 n개 수의 탄소 원자(들)를 가지는 탄화수소를 의미한다. 예를 들면, C8 방향족 탄화수소는 분자당 8개의 탄소 원자(들)을 갖는 방향족 탄화수소의 혼합물 또는 방향족 탄화수소를 의미한다. n이 양의 정수인 용어 "Cn+" 탄화수소는 분자당 적어도 n개 수의 탄소 원자(들)을 가지는 탄화수소를 의미하고, 반면 n이 양의 정수인 용어 "Cn-" 탄화수소는 분자당 n개 수 이하의 탄소 원자(들)을 가지는 탄화수소를 의미한다.As used herein, the term " C n " hydrocarbons in which n is a positive integer means a hydrocarbon having n number of carbon atom (s) per molecule. By way of example, a C 8 aromatic hydrocarbon means a mixture of aromatic hydrocarbons or aromatic hydrocarbons having 8 carbon atoms per molecule. n is a positive integer The term "C n +" hydrocarbons, on the other hand means a hydrocarbon having a carbon atom (s) of the number of one at least n per molecule, and n is a positive integer The term "C n -" hydrocarbon group per molecule of n Means a hydrocarbon having a number of carbon atom (s) or less.
본 발명은 특히 PX를 선택적으로 제조하기 위한 톨루엔 및/또는 벤젠의 메틸화를 수반하는 공정과 관련하여 PX를 제조하기 위한 개선된 방법 및 장치이고, 여기서 상이한 양의 에틸벤젠을 가지는 스트림은 별도로 처리되어 PX의 회수의 효율을 증가시킨다. 도 2를 참조하면, 자일렌 및 EB를 포함하는 제1 탄화수소 공급물(102)은 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130)에 제공되고, 여기서 제1 PX-풍부 스트림(132) 및 제1 PX-결핍 스트림(134)는 공급물로부터 회수된다. 자일렌 및 제1 탄화수소 공급물보다 더 적은 EB를 포함하는 제2 탄화수소 공급물(104)은 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)으로 공급되고, 여기서 제2 PX-풍부 스트림(142) 및 제2 PX-결핍 스트림(144)는 공급물로부터 회수된다. 제1 및 제2 PX-결핍 스트림(134, 144)는 이후 분리벽 라피네이트 컬럼(170) 내에서 EB-풍부 스트림(172) 및 EB-결핍 스트림(174)로 분리된다. EB-풍부 스트림(172)의 적어도 일부는 이후 자일렌 이성질체화 유닛(180)으로 공급되고, EB-풍부 스트림(172)은 적어도 부분적으로 기상 조건 하에 이성질체화되어 제1 및 제2 PX-결핍 스트림(134, 144)보다 더 높은 PX 농도를 갖는 제1 이성질체화 스트림(182)를 생성한다. EB-결핍 스트림(174)의 적어도 일부는 이후 자일렌 이성질체화 유닛(190)으로 공급되고, 여기서 EB-결핍 스트림(174)은 적어도 부분적으로 액상 조건 하에 이성질체화되어 제1 및 제2 PX-결핍 스트림(134, 144)보다 더 높은 PX 농도를 갖는 제2 이성질체화 스트림(192)를 생성한다. 제1 이성질체화 스트림(182)의 적어도 일부는 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130)으로 이후 순환되고, 제2 이성질체화 스트림(192)의 적어도 일부는 이후 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)으로 재순환되어 추가적인 PX를 회수하고, 본 공정은 반복되어 소위 자일렌 이성질체화 루프를 정의한다.The present invention is an improved method and apparatus for producing PX, particularly in connection with a process involving the methylation of toluene and / or benzene to selectively produce PX, wherein streams having different amounts of ethylbenzene are separately treated Thereby increasing the efficiency of PX recovery. Referring to Figure 2, a
탄화수소 hydrocarbon 공급물Supply
본 발명의 방법에서 이용되는 제1 탄화수소 공급물(102)는 자일렌 및 EB를 함유하는 임의의 탄화수소 스트림, 예컨대, 비제한적으로 리포메이트 스트림(리포메이트 분리탑의 생성물 스트림), 수소화분해 생성물 스트림, 자일렌 또는 EB 반응 생성물 스트림, 방향족 불균등화 스트림, 방향족 트랜스알킬화 스트림, Cyclar™ 공정 스트림, 및/또는 임포트 스트림(import stream)일 수 있다. 제1 공급물(102)은 적어도 1.0 wt%, 2.0 wt%, 3.0 wt%, 5.0 wt%, 7.5 wt% 또는 10.0 wt% EB를 함유할 수 있다.The
제2 탄화수소 공급물(104)은 자일렌 및 제1 탄화수소 공급물보다 더 적은 EB를 함유하는 탄화수소 스트림, 예컨대, 비제한적으로 PX 선택적 방향족 알킬화 생성물 스트림, 비선택적(평형 PX) 방향족 알킬화 생성물 스트림, 방향족 불균등화 스트림, 방향족 트랜스알킬화 스트림, 메탄올/디메틸 에테르 내지 방향족 생성물 스트림, 합성가스 내지 방향족 생성물 스트림, C2-C4 알칸/알켄 내지 방향족 생성물 스트림, 임포트 스트림, 및/또는 PX 회수 유닛으로부터의 오프-스펙 PX 스트림(off-spec PX stream)일 수 있다. 제2 공급물(104)은 제1 공급물(102)의 EB 함량보다 적은 한, 최대 10.0 wt%, 7.5 wt%, 5.0 wt%, 3.0 wt%, 2.0 wt% 또는 1.0 wt%의 EB를 함유할 수 있다. The
일 구현예에서, 제2 탄화수소 공급물(104)는 메틸화 반응기 중의 메탄올 및/또는 디메틸 에테르로의 벤젠 및/또는 톨루엔의 선택적 알킬화의 생성물이다. 반응기는 유동층, 이동층, 고정층, 순환층, 또는 이들의 조합일 수 있다. 하나의 유동층 메틸화 반응기는 미국특허 제6,423,879호 및 제6,504,072호에 기재되어 있고, 이의 전체 내용은 본원에 참조로 포함되어 있고, 120℃의 온도 및 60 torr(8 kPa)의 2,2 디메틸부탄 압력에서 측정되는 경우에 약 0.1-15 sec-1의 2,2 디메틸부탄의 확산 파라미터를 갖는 다공성 결정질 물질을 포함하는 촉매를 이용한다. 다공성 결정질 물질은 중간-세공 제올라이트, 예컨대 ZSM-5일 수 있고, 이는 스티밍 단계(steaming step) 과정에서 물질의 미세세공 체적의 감소를 조절하기 위해, 예를 들면 인을 포함하는 하나 이상의 산화물 개질제의 존재 하에 적어도 950℃의 온도에서 혹독하게 스티밍된 것이다. 고정층 공정 및 촉매의 예는 미국특허 제7,304,194호 및 제8,558,046호에 기재되어 있고, 이는 파라-자일렌에 대한 선택도를 증가시키기 위해 150-350℃의 온도에서 스티밍된 인-개질된 ZSM-5 촉매를 개시하고 있다. In one embodiment, the
공급물은 추가로 이성질체화 단계(들) 및/또는 다양한 분리 단계로부터의 재순환 스트림(들)을 포함할 수 있다. 탄화수소 공급물은 MX, OX, 및 EB와 함께 PX를 포함한다. 자일렌 및 EB 이외, 탄화수소 공급물은 또한 특정 양의 다른 방향족 또는 심지어 비방향족 화합물을 함유할 수 있다. 이러한 방향족 화합물의 예는 C7- 탄화수소, 예컨대 벤젠 및 톨루엔, 및 C9+ 방향족, 예컨대 메시틸렌, 슈도 큐렌 등이다. 이러한 유형의 공급스트림(들)은 문헌["Handbook of Petroleum Refining Processes", Eds. Robert A. Meyers, McGraw-Hill Book Company, Second Edition]에 기재되어 있다.The feed may further comprise recycle stream (s) from the isomerization step (s) and / or various separation steps. The hydrocarbon feed comprises PX with MX, OX, and EB. In addition to xylene and EB, the hydrocarbon feed may also contain a certain amount of other aromatics or even non-aromatic compounds. Examples of such aromatic compounds include C 7 - hydrocarbon, such as benzene and toluene, and C 9 + aromatics, such as mesitylene, pseudo kyuren like. This type of feed stream (s) is described in Handbook of Petroleum Refining Processes, Eds. Robert A. Meyers, McGraw-Hill Book Company, Second Edition.
제1 및 제2 탄화수소 공급물(102, 104)에 따라, 공급물로부터 C7- 및 C9+ 탄화수소를 제거하는 역할을 하는 하나 이상의 초기 분리 단계는 제1 및 제2 탄화수소 공급물(102, 104)을 제1 및 제2 파라-자일렌 흡착 구간(130, 140)으로 공급하기 이전에 일어날 수 있다. 일반적으로, 초기 분리 단계는 분별 증류, 결정화, 흡착, 반응성 분리, 막 분리, 추출, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 제1 탄화수소 공급물(102)은 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130)을 통과하기 이전에 제1 자일렌 분별탑(110)을 통과한다. 제1 자일렌 분별탑(110)은 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130)으로 수송되는 C8 탄화수소를 포함하는 제1 오버헤드 스트림(112), 및 트랜스알킬화 유닛(미도시됨)으로 수송될 수 있는 C9+ 탄화수소를 함유하는 제1 하부 스트림(114)를 생성한다.Depending on the first and second hydrocarbon feeds 102 and 104, one or more initial separation steps, which serve to remove C 7 - and C 9 + hydrocarbons from the feed, 104 to the first and second
마찬가지로, 제2 탄화수소 공급물(104)은 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)을 통과하기 이전에 제2 자일렌 분별탑(120)을 통과한다. 제2 자일렌 분별탑(120)은 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)으로 수송되는 C8 탄화수소를 포함하는 제2 오버헤드 스트림(122), 및 C9+ 탄화수소를 함유하는 제2 하부 스트림(124)을 생성한다. 제2 탄화수소 공급물(104)은 제2 자일렌 분별탑(120)의 이전 또는 이후에 미국특허공개 제2013/0324779호 및 제2013/0324780호에 기재된 것과 같은 페놀 및 스티렌 제거 단계에 가해질 수 있고, 이는 그 전문이 본원에 참조로 포함되어 있다. 제2 하부 스트림(124)은 또한 임의로 제1 하부 스트림(114)과 함께 트랜스알킬화 유닛(미도시됨)을 통과하기 이전에 미국특허공개 제2013/0324779호 및 제2013/0324780호에 기재된 것과 같은 페놀 및 스티렌 제거 단계에 가해질 수 있다.Similarly, the second hydrocarbon feed 104 passes through the second
물질 수지 및 장비 요건에 따라, 제1 탄화수소 공급물(102)의 일부는 자일렌 정류탑에 앞서 제2 탄화수소 공급물(104)과 회합될 수 있거나, 또는 그 역일 수 있다. 마찬가지로, 오버헤드 스트림(112)의 일부는 PX 흡착 구간(130, 140)에 앞서 오버헤드 스트림(122)과 회합될 수 있거나, 또는 그 역일 수 있다.Depending on material balance and equipment requirements, a portion of the
파라-자일렌 회수Para-xylene recovery
제1 자일렌 정류탑이 사용되는 구현예에서, C8 탄화수소를 포함하는 제1 오버헤드 스트림(112), 또는 제1 탄화수소 공급물(102)은 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130)에 공급되어 제1 PX-풍부 생성물 스트림(132) 및 제1 PX-결핍 스트림(134)을 생성한다. 제2 자일렌 정류탑이 사용되는 구현예에서 C8 탄화수소를 포함하는 제2 오버헤드 스트림(122), 또는 제2 탄화수소 공급물(104)은 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)으로 공급되어 제2 PX-풍부 생성물 스트림(142) 및 제2 PX-결핍 스트림(144)을 생성한다. 일 구현예에서, 제1 및 제2 PX-풍부 생성물 스트림(132, 142)은 PX 풍부 생성물 스트림의 총 중량 기준으로 적어도 10 wt%의 PX, 바람직하게는 적어도 50 wt%의 PX, 보다 바람직하게는 적어도 70 wt%의 PX, 보다 더 바람직하게는 적어도 80 wt%의 PX, 가장 바람직하게는 적어도 90 wt%의 PX, 이상적으로는 적어도 95 wt%의 PX를 포함한다.In an embodiment where a first xylene rectifϊed tower is used, a first
제1 및 제2 파라-자일렌 흡착 구간(130, 140)은 바람직하게는 이동층 흡착 유닛, 예컨대 PAREX™ 유닛 또는 ELUXYL™ 유닛을 모사한다. 이러한 유형의 분리 유닛(들) 및 이의 디자인은 문헌["Perry's Chemical Engineers' Handbook", Eds. R.H. Perry, D.W. Green and J.O. Maloney, McGraw-Hill Book Company, Sixth Edition, 1984] 및 앞서 언급된 문헌["Handbook of Petroleum Refining Processes"]에 기재되어 있다. 전형적인 모사 이동층 흡착 유닛에서, 다수의 하위층으로 구성된 흡착제층은 일련하여 연결된 2개의 흡착탑 내에 포함된다. 일 구현예에서, 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130) 및 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)은 별개의 모사 이동층 흡착 유닛이고, 각 구간에서 2개의 흡착탑을 갖는다. 다른 구현예에서, 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130) 및 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)은 각각 단일 모사 이동층 흡착 유닛의 하나의 탑을 포함한다.The first and second
상이한 EB 함량을 갖는 공급물, 예를 들면, 1.0 wt% 미만의 EB를 갖는 공급물 및 1.0 wt% 초과의 EB를 갖는 공급물은 별개로 PX의 보다 효율적인 흡착을 생성한다. 흡착제는 PX에 대해 더 높은 친화도를 가지는 한편, 이는 또한 상당한 범위로 EB를 흡착하고, 이에 의해 PX를 흡착하는 흡착제의 용량을 감소시킨다. 따라서, 더 적은 양의 EB, 즉 1.0 wt% 미만의 EB를 갖는 공급물을 별개의 PX 흡착 구간으로 가하는 것은 흡착 용량에 대해 경쟁하는 EB의 양을 최소화하고, 그 흡착 구간에서 PX 흡착의 효율을 증가시키고, 이는 전체적으로 PX의 보다 효율적인 흡착을 야기한다.Feeds having different EB contents, for example, feeds having EBs of less than 1.0 wt% and EBs of greater than 1.0 wt% separately produce more efficient adsorption of PX. The adsorbent has a higher affinity for PX while it also adsorbs EB to a considerable extent, thereby reducing the capacity of the adsorbent to adsorb PX. Thus, feeding a feed having a smaller amount of EB, i.e., less than 1.0 wt% of EB, to a separate PX adsorption section minimizes the amount of EBs competing for adsorption capacity and reduces the efficiency of PX adsorption , Which in turn causes more efficient adsorption of PX.
종래의 모사 이동층 플랜트 구조와 같은 도 2에서, PX 및 탈착제를 포함하는 제1 및 제2 PX-풍부 생성물 스트림(132, 142)은 분리를 위해 추출 컬럼(150)으로 수송되고, 이는 PX 스트림(152) 및 제1 탈착제 스트림(154)을 생성한다. 제1 탈착제 스트림(154)은 임의로 흡착제 드럼을 통해 제1 및 제2 파라-자일렌 흡착 구간(130, 140)으로 재순환된다. PX 스트림(152)은 이후 마감처리 컬럼(160)으로 수송되고, 이는 정제된 PX 생성물(162)을 생성한다. 톨루엔 스트림(164)은 마감처리 컬럼(160)으로부터의 오버헤드 생성물로서 회수되고, PX 제조 공정, 바람직하게는 메탄올 및/또는 디메틸 에테르로의 벤젠 및/또는 톨루엔의 선택적 알킬화에 다시 재순환될 수 있다. 종래의 모사 이동층 플랜트 구조에서, MX, OX, EB, 및 탈착제를 포함하는 PX-결핍 스트림은 라피네이트 컬럼으로 수송되고; 그러나 본 공정에서, 분리벽 라피네이트 컬럼은 종래의 라피네이트탑으로 대체되고, 이는 하기에 기재될 것이다.2, such as a conventional simulated moving bed plant structure, the first and second PX-enriched
분리벽Separation wall 라피네이트Raffinate 컬럼column
도 2를 계속하여 참조하면, 제1 및 제2 PX-결핍 스트림(134, 144)는 종래의 라피네이트 컬럼(도 1에서의 정류탑(37))를 대체하는 분리벽 라피네이트 컬럼(170)을 통과하고, 이는 제1 및 제2 PX-결핍 스트림(134, 144)를 3개의 스트림 - EB-풍부 스트림(172), EB-결핍 스트림(174), 및 제2 탈착제 스트림(176)으로 분리한다. 이의 이름이 의미하는 바와 같이, 용어 "분리벽 증류 컬럼"은 분리벽을 포함하는 특히 잘 알려진 형태의 증류 컬럼을 지칭한다. 분리벽은 증류 컬럼의 내부의 일부를 수직하게 양분하나, 컬럼의 상부 또는 하부 구간을 연장하지 않으며, 이에 따라 컬럼이 종래의 컬럼과 유사하게 환류되고, 재비등될 수 있게 한다. 분리벽은 컬럼의 내부를 나눈 유체 불투과성 배플을 제공한다. 분리벽의 일면 및 반대편 상에 위치한 하나 이상의 사이드 드로우 상에 위치한 컬럼에 대한 유입구, 또는 분리벽 컬럼의 양면 상 및 컬럼의 상면 및 하면로부터의 복수개의 드로우 상의 유입구, 또는 이들의 조합을 가진 분리벽 컬럼이 다수의 공정에 대해 구조화될 수 있다. 2, the first and second PX-depleted
특정 구현예에서, 분리벽은 컬럼의 상부로부터 트레이까지 아래로 연장되고, 이 위에서 EB 농도는 낮아 낮은 EB 및 높은 EB 생성물의 최적의 비를 제공하도록 충분히 낮고, 이는 시뮬레이션 장비를 사용하여 본 기술분야의 당업자에 의해 확인가능하다. 더 높은 EB 농도를 갖는 제1 탄화수소 공급물(102)로부터 유도된 제1 PX-결핍 스트림(134)은 분리벽의 일면 상의 분리벽 라피네이트 컬럼(170)에 제공되고, 더 낮은 EB 농도를 갖는 제2 탄화수소 공급물(104)로부터 유도된 제2 PX-결핍 스트림(144)은 분리벽의 반대편에서 분리벽 라피네이트 컬럼(170)에 제공된다. EB-풍부 스트림(172) 및 EB-결핍 스트림(174)은 컬럼의 상부 또는 컬럼의 상부 근처에서 취출되어 더 경질의 성분 예컨대 물이 제거된다. 각각의 오버헤드 스트림은 별개의 오버헤드 생성물 시스템(미도시됨)을 통해 처리될 수 있고, EB-풍부 스트림(172) 및 EB-결핍 스트림(174)의 일부는 환류로서 분리벽 라피네이트 컬럼(170)으로 복귀된다. 라피네이트 컬럼으로서 분리벽 컬럼을 사용하는 것은 추가로 PX-결핍 스트림에서의 EB 분리를 향상시키고, 이는 이성질체화 공정의 보다 효율적인 사용을 가능하게 한다.In certain embodiments, the separation walls extend down from the top of the column down to the trays where the EB concentration is low enough to provide an optimal ratio of low EB and high EB products, ≪ / RTI > The first PX-depleted
EB-풍부 스트림(172)의 적어도 일부는 이성질체화 유닛(180)으로 수송되고, EB-결핍 스트림(174)의 적어도 일부는 이성질체화 유닛(190)으로 수송된다. EB-풍부 스트림 중의 EB의 양이 최소인 다른 구현예에서, EB-풍부 스트림은 연료 블렌딩을 하기 위해 퍼징될 수 있다. 제2 탈착제 스트림(176)은 임의로 흡착제 드럼을 통해 제1 및 제2 파라-자일렌 흡착 구간(130, 140)으로 재순환된다.At least a portion of the EB-
자일렌 Xylene 이성질체화Isomerization
액상 이성질체화는 PX-결핍 스트림 중의 약간의 또는 부재인 EB를 전환시키기 때문에, 바람직한 구현예에서, EB-풍부 스트림(172)는 기상에서 운행되는 이성질체화 유닛(180)으로 수송되고, EB-결핍 스트림(174)은 액상으로 운행되는 이성질체화 유닛(190)으로 수송된다. 기상 이성질체화에 가해지는 PX-결핍 스트림의 양을 최소화하는 것은 에너지 및 자금을 절약하고, 이는 액상 이성질체화가 PX-결핍 스트림을 기화시키는 요건 및 에너지 및 자금 소요적 수소 재순환 루프가 요구하는 수소의 사용으로 인해 기상 이성질체화 공정보다 더 적은 에너지 및 자금을 요구하기 때문이다.In a preferred embodiment, the EB-
기상 weather 이성질체화Isomerization
EB-풍부 스트림(172)은 자일렌 이성질체화 유닛(180)으로 공급되고, 여기서 EB-풍부 스트림(172)은 PX-결핍, EB-풍부 스트림(172)을 다시 자일렌 이성질체의 평형 농도로 이성질체화하는데 효과적인 적어도 부분적으로 기상 조건 하에 자일렌 이성질체화 촉매와 접촉된다. 일반적으로 2개 유형의 기상 이성질체화 촉매 - EB를 탈알킬화하여 벤젠 및 에틸렌을 생성하며, 자일렌 이성질체를 이성질체화하는 것, 및 EB를 포함하는 4개의 상이한 C8 방향족 화합물을 이의 평형 농도로 이성질체화하는 것이 존재한다. 촉매는 기상 이성질체화 유닛(180)에 대해 사용될 수 있다.The EB-
EBEB 탈알킬화Dealkylation
하나의 구현예에서, EB-풍부 스트림(172)은 자일렌 이성질체화에 가해지고, 여기서 스트림 중의 EB는 탈알킬화되어 벤젠을 생성할 수 있다. 에틸벤젠이 분해/불균등화에 의해 제거되는 이러한 구현예에서, 파라-자일렌-결핍 C8 스트림은 편리하게 적어도 에틸벤젠 전환 촉매를 포함하는 제1 층 및 제1 층의 다운스트림에 있고, 자일렌 이성질체화 촉매를 함유하는 제2 층을 포함하는 다중층 반응기로 공급된다. 층들은 동일하거나 상이한 반응기에 있을 수 있다. 대안적으로, 에틸벤젠 전환 촉매 및 자일렌 이성질체화 촉매는 단일층 반응기에 함유될 수 있다. In one embodiment, the EB-
에틸벤젠 전환 촉매는 전형적으로 1 내지 12의 범위의 구속 지수(Constraint Index), 적어도 약 5, 예컨대 적어도 약 12, 예를 들면, 적어도 20의 실리카 대 알루미나 몰비, 및 적어도 5, 예컨대 75 내지 5000의 알파 값을 갖는 중간 세공 크기 제올라이트를 포함한다. 구속 지수 및 이의 결정 방법은 미국특허 제4,016, 218호에 개시되어 있고, 이는 본원에 참조로 포함되어 있고, 반면 알파 테스트는 미국특허 제3,354,078호 및 문헌[Journal of Catalysis, Vol. 4, p. 527(1965); Vol. 6, p. 278(1966); and Vol. 61, p. 395(1980)]에 기재되어 있고, 각각은 그 설명으로서 본원에 참조로 포함되어 있다. 본원에 사용되는 시험의 실험 조건은 문헌[Journal of Catalysis, Vol. 61, p. 395]에 상세하게 기재된 538℃의 항온 및 가변적 유량을 포함한다. 더 높은 알파값은 더 활성적인 분해 촉매(cracking catalyst)에 해당된다. The ethylbenzene conversion catalyst typically has a Constraint Index in the range of 1 to 12, a silica to alumina molar ratio of at least about 5, such as at least about 12, such as at least 20, and at least 5, such as 75 to 5000 Mesopore size zeolite having an alpha value. The restraint index and its determination method are disclosed in U.S. Patent No. 4,016, 218, which is incorporated herein by reference, while the alpha test is described in U.S. Patent No. 3,354,078 and Journal of Catalysis, Vol. 4, p. 527 (1965); Vol. 6, p. 278 (1966); and Vol. 61, p. 395 (1980), each of which is incorporated herein by reference in its entirety. Experimental conditions for the tests used herein are described in Journal of Catalysis, Vol. 61, p. Lt; RTI ID = 0.0 > 538 C < / RTI > The higher alpha values correspond to more active cracking catalysts.
적합한 중간 세공 크기 제올라이트의 예는 ZSM-5(미국특허 제3,702,886호 및 Re. 29,948); ZSM-11(미국특허 제3,709,979호); ZSM-12(미국특허 제3,832,449호); ZSM-22(미국특허 제4,556,477호); ZSM-23(미국특허 제4,076,842호); ZSM-35(미국특허 제4,016,245호); ZSM-48(미국특허 제4,397,827호); ZSM-57(미국특허 제4,046,685호); ZSM-58(미국특허 제4,417,780호); EU-1; 및 모데나이트를 포함한다. 상기 참조문헌의 전체 내용은 참조로 본원에 포함되어 있다. 바람직한 제올라이트는 ZSM-5, ZSM-12 또는 EU-1이다.Examples of suitable mesopore size zeolites include ZSM-5 (U.S. Pat. No. 3,702,886 and Re. 29,948); ZSM-11 (U.S. Patent No. 3,709,979); ZSM-12 (U.S. Patent No. 3,832,449); ZSM-22 (U.S. Patent No. 4,556,477); ZSM-23 (U.S. Patent No. 4,076,842); ZSM-35 (U.S. Patent No. 4,016,245); ZSM-48 (U.S. Patent No. 4,397,827); ZSM-57 (U.S. Patent No. 4,046,685); ZSM-58 (U.S. Patent No. 4,417,780); EU-1; And mordenite. The entire contents of which are incorporated herein by reference. Preferred zeolites are ZSM-5, ZSM-12 or EU-1.
에틸벤젠 전환 촉매에서 이용되는 제올라이트는 전형적으로 적어도 0.2 미크론의 결정 크기를 가지고, 파라, 메타, 오르토, 또는 이의 혼합일 수 있는 자일렌에 대해 120℃ 및 4.5+0.8 mm의 수은의 자일렌 압력에서 측정된 제올라이트의 100 그램당 적어도 1 그램의 평형 수착 용량 및 이의 평형 오르토-자일렌 수착 용량의 30%에 대한 1200분 초과의 오르토-자일렌 수착 시간(온도 및 압력의 동일한 조건임)을 나타낸다. 수착 측정은 중량측정에 의해 열평형 하에 실시될 수 있다. 수착 시험은 미국특허 제4,117,026호; 제4,159,282호; 제5,173,461호; 및 Re. 31,782에 기재되어 있고, 이의 각각은 본원에 참조로 포함되어 있다.The zeolite used in the ethylbenzene conversion catalyst typically has a crystal size of at least 0.2 microns and is capable of reacting at a xylene pressure of 120 DEG C and 4.5 + 0.8 mm of xylene for xylene, which may be para, meta, ortho, Equilibrium sorption capacity of at least 1 gram per 100 grams of measured zeolite and ortho-xylene sorption time (equal temperature and pressure conditions) of more than 1200 minutes to 30% of its equilibrium ortho-xylene sorption capacity. The sorption measurement can be carried out under thermal equilibrium by gravimetric measurement. The sorption test is described in U. S. Patent No. 4,117, 026; 4,159,282; 5,173, 461; And Re. 31,782, each of which is incorporated herein by reference.
에틸벤젠 전환 촉매에서 사용되는 제올라이트는 자가 결합될 수 있거나 (결합제 없음) 또는 무기 산화물 결합제와 복합될 수 있고, 제올라이트 함량은 건조 복합체의 약 1 내지 99 중량%, 보다 일반적으로 약 10 내지 약 80 중량%이고, 예를 들면, 약 35%의 결합제와 함께 약 65%의 제올라이트이다. 결합제가 사용되는 경우, 이는 바람직하게는 비산성이며, 예컨대 실리카이다. ZSM-5와 결합된 실리카의 제조를 위한 과정은 미국특허 제4,582,815호; 제5,053,374호; 및 제5,182,242호; 및 제5,182,242호이다.The zeolite used in the ethylbenzene conversion catalyst can be self-bonded (no binder) or complexed with an inorganic oxide binder, and the zeolite content can range from about 1 to 99 wt%, more typically from about 10 to about 80 wt% %, For example about 65% zeolite with about 35% binder. When a binder is used, it is preferably non-acidic, such as silica. Procedures for the preparation of silica bound to ZSM-5 are described in U.S. Patent Nos. 4,582,815; 5,053,374; And 5,182,242; And 5,182,242.
또한, 에틸벤젠 전환 촉매는 전형적으로 수소화/탈수소화 성분의 약 0.001 내지 약 10 중량%, 예를 들면, 약 0.05 내지 약 5 중량%, 예를 들면, 약 0.1 내지 약 2 중량%를 포함한다. 이러한 성분의 예는 산화물, 수산화물, 황화물, 또는 자유 금속(즉, 0가) 형태의 VIIIA족 금속(즉, Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru, Ni, Co, 및 Fe), VIIA족 금속(즉, Mn, Tc, 및 Re), VIA족 금속(즉, Cr, Mo, 및 W), VB족 금속(즉, Sb 및 Bi), IVB족 금속(즉, Sn 및 Pb), IIIB족 금속(즉, Ga 및 In), 및 IB족 금속(즉, Cu, Ag 및 Au)을 포함한다. 귀금속(즉, Pt, Pd, Ir, Rh, Os 및 Ru)은 바람직한 수소화/탈수소화 성분이다. 이러한 귀금속 또는 비귀금속의 촉매적 형태의 조합, 예컨대 Sn과의 Pt의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 성분이 산화물 또는 수산화물의 형태인 경우에 금속은 환원된 원자가 상태일 수 있다. 이러한 금속의 환원된 원자가 상태는 환원제, 예컨대 수소가 반응에 대한 공급물에 포함된 경우에 반응 과정에서 원위치에서 달성될 수 있다. In addition, the ethylbenzene conversion catalyst typically comprises from about 0.001 to about 10 weight percent, such as from about 0.05 to about 5 weight percent, such as from about 0.1 to about 2 weight percent, of the hydrogenation / dehydrogenation component. Examples of such components are oxides, hydroxides, sulfides, or Group VIIIA metals (i.e. Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru, Ni, Co, and Fe) in the form of free metal Metals (i.e., Sn and Pb), Group IIIB elements (e.g., Sn, Pb), metal (i.e., Mn, Tc, and Re), Group VIA Metals (i.e., Ga and In), and Group IB metals (i.e., Cu, Ag, and Au). Precious metals (i.e. Pt, Pd, Ir, Rh, Os and Ru) are the preferred hydrogenation / dehydrogenation components. A combination of catalytic forms of such noble metals or noble metals, for example, a combination of Pt with Sn, may be used. For example, if the component is in the form of an oxide or hydroxide, the metal may be in a reduced valence state. The reduced valence state of such a metal can be achieved in situ in the course of the reaction when a reducing agent, such as hydrogen, is included in the feed to the reaction.
이러한 구현예에서 이용되는 자일렌 이성질체화 촉매는 전형적으로 중간 세공 크기 제올라이트, 예를 들면, 1 내지 12의 구속 지수를 갖는 것, 특히 ZSM-5를 포함한다. 알파값으로 표현되는 이러한 촉매의 ZSM-5의 산가는 일반적으로 약 150 미만, 예컨대 약 100 미만, 예를 들면, 약 5 내지 약 25이다. 이러한 환원된 알파값은 스티밍에 의해 얻을 수 있다. 제올라이트는 전형적으로 0.2 미크론 미만의 결정 크기 및 이것이 120℃ 및 4.5+0.8 mm의 수은의 자일렌 압력에서 오르토-자일렌에 대한 이의 평형 수착 용량의 30% 이하의 양으로 오르토-자일렌을 수착하기 위해 50분 미만이 소요되게 하는 오르토-자일렌 수착 시간을 가진다. 자일렌 이성질체화 촉매는 자가 결합된 형태(결합제 없음)일 수 있거나 또는 무기 산화물 결합제, 예컨대 알루미나와 복합될 수 있다. 또한, 자일렌 이성질체화 촉매는 에틸벤젠 전환 촉매로서 동일한 수소화/탈수소화 성분을 함유할 수 있다.The xylene isomerization catalysts used in this embodiment typically include mesoporous zeolites, for example those with a constraint index of 1 to 12, in particular ZSM-5. The acid value of ZSM-5 of such catalysts, expressed in alpha values, is generally less than about 150, such as less than about 100, for example, from about 5 to about 25. This reduced alpha value can be obtained by steaming. The zeolite typically has a crystallite size of less than 0.2 microns and it is capable of coping with ortho-xylene in an amount of 30% or less of its equilibrium sorption capacity for ortho-xylene at xylene pressures of 120 ° C and 4.5 + 0.8 mm mercury Lt; RTI ID = 0.0 > 50 < / RTI > minutes. The xylene isomerization catalyst may be in a self-bonded form (no binder) or may be complexed with an inorganic oxide binder, such as alumina. In addition, the xylene isomerization catalyst may contain the same hydrogenation / dehydrogenation component as the ethylbenzene conversion catalyst.
상기 기재된 촉매계를 사용하여, 에틸벤젠 분해/불균등화 및 자일렌 이성질체화는 전형적으로 약 400℉ 내지 약 1,000℉(204 내지 538℃)의 온도, 약 0 내지 약 1,000 psig(100 내지 7,000 kPa)의 압력, 약 0.1 내지 약 200 hr-1의 중량 시간당 공간 속도(WHSV), 및 약 0.1 내지 약 10의 수소, H2 대 탄화수소, HC의 몰비를 포함하는 조건에서 실시된다. 대안적으로, 전환 조건은 약 650℉ 내지 약 900℉(343 내지 482℃)의 온도, 약 50 내지 약 400 psig(446 내지 2,859 kPa)의 압력, 약 3 내지 약 50 hr-1의 WHSV 및 약 0.5 내지 약 5의 H2 대 HC 몰비를 포함할 수 있다. WHSV는 촉매 조성물의 중량, 즉, 사용되는 경우 이의 바인더가 추가된 활성 촉매의 총 중량에 기초한다.Using the catalyst systems described above, ethylbenzene decomposition / disproportionation and xylene isomerization are typically carried out at temperatures of from about 400 ℉ to about 1,000 ((204 캜 to 538 캜), from about 0 to about 1,000 psig (100 to 7,000 kPa) pressure, about 0.1 weight hourly space velocity (WHSV) of about 200 hr-1, and hydrogen of from about 0.1 to about 10, H 2 to hydrocarbon, is carried out at conditions comprising a molar ratio of the HC. Alternatively, the conversion conditions can be selected from a temperature of about 650 ℉ to about 900 ((343 캜 to 482 캜), a pressure of about 50 to about 400 psig (446 to 2,859 kPa), a WHSV of about 3 to about 50 hr- And a H 2 to HC mole ratio of from about 0.5 to about 5. The WHSV is based on the weight of the catalyst composition, i.e., the total weight of the active catalyst to which the binder is added, if used.
EBEB 이성질체화Isomerization
다른 구현예에서, EB-풍부 스트림(172)은 EB 이성질체화에 가해져 평형 농도로 C8 방향족 화합물을 함유하는 스트림을 생성한다.In another embodiment, EB- rich stream (172) produces a stream containing C 8 aromatics to equilibrium concentrations is applied to the EB isomerization.
전형적으로, EB 이성질체화 촉매는 1 내지 12의 대략적 범위 내의 구속 지수를 갖는 중간 세공 크기 분자체, 예컨대 ZSM-5(미국특허 제3,702,886호 및 Re. 29,948); ZSM-11(미국특허 제3,709,979호); ZSM-12(미국특허 제3,832,449호); ZSM-22(미국특허 제4,556,477호); ZSM-23(미국특허 제4,076,842호); ZSM-35(미국특허 제4,016,245호); ZSM-48(미국특허 제4,397,827호); ZSM-57(미국특허 제4,046,685호); 및 ZSM-58(미국특허 제4,417,780호)을 포함한다. 대안적으로, 자일렌 이성질체화 촉매는 MCM-22(미국특허 제4,954,325호에 기재됨); PSH-3(미국특허 제4,439,409호에 기재됨); SSZ-25(미국특허 제4,826,667호에 기재됨); MCM-36(미국특허 제5,250,277호에 기재됨); MCM-49(미국특허 제5,236,575호에 기재됨); 및 MCM-56(미국특허 제5,362,697호에 기재됨)으로부터 선택되는 분자체를 포함할 수 있다. 분자체는 또한 EUO 구조 유형 분자체, 또는 모데나이트를 포함할 수 있고, EU-1이 바람직하다. 바람직한 분자체는 미국특허 제7,893,309호에 개시된 바와 같은 약 10-25의 Si/Al 비를 갖는 EUO 구조 유형의 것이다. 상기 참조문헌의 전체 내용은 본원에 참조로 포함되어 있다.Typically, the EB isomerization catalyst is a mesopore size molecular sieve, such as ZSM-5 (U.S. Patent No. 3,702,886 and Re. 29,948), having a constraint index within the approximate range of 1 to 12; ZSM-11 (U.S. Patent No. 3,709,979); ZSM-12 (U.S. Patent No. 3,832,449); ZSM-22 (U.S. Patent No. 4,556,477); ZSM-23 (U.S. Patent No. 4,076,842); ZSM-35 (U.S. Patent No. 4,016,245); ZSM-48 (U.S. Patent No. 4,397,827); ZSM-57 (U.S. Patent No. 4,046,685); And ZSM-58 (U.S. Patent No. 4,417,780). Alternatively, the xylene isomerization catalyst may be MCM-22 (described in U.S. Patent No. 4,954,325); PSH-3 (described in U.S. Patent No. 4,439,409); SSZ-25 (described in U.S. Patent No. 4,826,667); MCM-36 (described in U.S. Patent No. 5,250,277); MCM-49 (described in U.S. Patent No. 5,236,575); And MCM-56 (described in U.S. Patent No. 5,362,697). The molecular sieve may also comprise an EUO structural type molecular sieve, or mordenite, and EU-1 is preferred. A preferred molecular sieve is of the EUO structure type having a Si / Al ratio of about 10-25 as disclosed in U.S. Patent No. 7,893,309. The entire contents of the above references are incorporated herein by reference.
자일렌 이성질체화 촉매의 분자체를 공정의 온도 및 다른 조건에 내성이 있는 다른 물질과 회합하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 매트릭스 물질은 합성 물질 또는 자연 발생 물질뿐만 아니라 무기물 예컨대 점토, 실리카, 및/또는 산화금속(예컨대 산화티탄 또는 산화붕소)를 포함한다. 산화금속은 자연 발생될 수 있거나 또는 실리카 및 산화금속의 혼합물을 포함하는 젤라틴 유사 침전물 또는 겔의 형태일 수 있다. 분자체와 복합될 수 있는 자연 발생된 점토는 몬모릴로나이트 및 카올린 계열의 것을 포함하고, 이 계열들은 서브벤토나이트 및 카올린을 포함하고, 이는 일반적으로 딕시(Dixie), 맥나미(McNamee), 조지아, 및 플로리다 점토 또는 기타를 포함하고, 여기서 주요 광물 성분은 할로이사이트, 카올리나이트, 디카이트, 나크라이트, 또는 아나욱사이트이다. 이러한 점토는 채굴된 본래의 원료 상태로 사용될 수 있거나 또는 하소, 산 처리, 또는 화학적 개질에 초기에 가해질 수 있다.It may be desirable to associate the molecular sieve of the xylene isomerization catalyst with other materials resistant to the temperature of the process and other conditions. Such matrix materials include synthetic or naturally occurring materials as well as inorganic materials such as clay, silica, and / or metal oxides (e.g., titanium oxide or boron oxide). The metal oxide may be naturally occurring or may be in the form of a gelatinous precipitate or gel comprising a mixture of silica and metal oxide. The naturally occurring clays that can be combined with the molecular sieve include those of the montmorillonite and kaolin series, which include sub-bentonite and kaolin, which are commonly referred to as Dixie, McNamee, Georgia, and Florida Clay or the like, wherein the major mineral component is halosite, kaolinite, dicite, nacrite, or anauxite. These clays can be used as raw materials of the original material mined, or can be applied initially to calcination, acid treatment, or chemical modification.
상술한 물질 이외에, 분자체는 다공성 매트릭스 물질, 예컨대, 알루미나, 지르코니아, 실리카-알루미나, 실리카-마그네시아, 실리카-지르코니아, 실리카-토리아, 실리카-베릴리아, 실리카-티타니아, 알루미늄 포스페이트, 티타늄 포스페이트, 지르코니아 포스페이트뿐만 아니라 3원 화합물 예컨대 실리카-알루미나-토리아, 실리카-알루미나-지르코니아, 실리카-알루미나-마그네시아, 및 실리카-마그네시아-지르코니아와 복합될 수 있다. 이러한 성분의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 매트릭스는 코겔(cogel)의 형태일 수 있다. 무수 기반으로의 분자체 성분 및 무기 산화물 겔 매트릭스의 상대적 비율은 건조 복합체의 약 1 내지 약 99 중량%, 보다 일반적으로 약 10 내지 약 80 중량%의 범위로 분자체 함량으로 광범위하게 변화될 수 있다.In addition to the materials described above, the molecular sieve may comprise a porous matrix material, such as alumina, zirconia, silica-alumina, silica-magnesia, silica-zirconia, silica-tori, silica- beryllium, silica-titania, aluminum phosphate, titanium phosphate, zirconia Phosphate as well as ternary compounds such as silica-alumina-tori, silica-alumina-zirconia, silica-alumina-magnesia, and silica-magnesia-zirconia. Mixtures of such components may also be used. The matrix may be in the form of a cogel. The relative proportions of the molecular sieve component based on anhydrous water and the inorganic oxide gel matrix can vary widely in molecular sieve content ranging from about 1 to about 99 wt%, more typically from about 10 to about 80 wt%, of the dry composite .
EB 이성질체화 촉매는 또한 원소 주기율표의 VIII족으로부터의 하나 이상의 금속 및 임의로 IIIA, IVA, 및 VIIB족으로부터의 금속으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함한다. 본 발명의 이성질체화 공정에서 사용되는 촉매 중에 존재하는 VIII족 금속은 철, 코발트, 니켈, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 및 백금으로부터, 바람직하게는 귀금속으로부터, 보다 바람직하게는 팔라듐 및 백금으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, VIII족 금속은 백금이다. 임의로 존재하는 IIIA, IVA, 및 VIIB족으로부터 선택되는 금속은 갈륨, 인듐, 주석, 및 레늄으로부터, 바람직하게는 인듐, 주석, 및 레늄으로부터 선택된다.The EB isomerization catalyst also comprises one or more metals from the group VIII of the Periodic Table of the Elements and optionally one or more metals from the group IIIA, IVA, and VIIB. The Group VIII metal present in the catalyst used in the isomerization process of the present invention is preferably selected from iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, and platinum, preferably noble metals, more preferably palladium and platinum . More preferably, the Group VIII metal is platinum. The metal selected from the optionally present Group IIIA, IVA, and VIIB is selected from gallium, indium, tin, and rhenium, preferably indium, tin, and rhenium.
EB 이성질체화 공정에 이용되는 조건은 일반적으로 300 내지 약 500℃, 바람직하게는 약 320 내지 약 450℃, 보다 바람직하게는 약 340 내지 약 430℃의 온도; 약 0.3 내지 약 1.5 MPa, 바람직하게는 약 0.4 내지 약 1.2 MPa, 보다 바람직하게는 약 0.7 내지 약 1.2 Mpa의 수소의 분압; 약 0.45 내지 약 1.9 MPa, 바람직하게는 약 0.6 내지 약 1.5 MPa의 총 압력; 및 약 0.25 내지 약 30 hr-1, 바람직하게는 약 1 내지 약 10 hr-1, 보다 바람직하게는 약 2 내지 약 6 hr-1의 중량 시간당 공간 속도(WHSV)를 포함한다.The conditions used for the EB isomerization process are generally temperatures from 300 to about 500 占 폚, preferably from about 320 to about 450 占 폚, more preferably from about 340 to about 430 占 폚; A partial pressure of hydrogen of from about 0.3 to about 1.5 MPa, preferably from about 0.4 to about 1.2 MPa, more preferably from about 0.7 to about 1.2 MPa; A total pressure of from about 0.45 to about 1.9 MPa, preferably from about 0.6 to about 1.5 MPa; And a weight hourly space velocity (WHSV) of from about 0.25 to about 30 hr -1 , preferably from about 1 to about 10 hr -1 , and more preferably from about 2 to about 6 hr -1 .
기상 자일렌 이성질체화 공정(180)의 생성물은 제1 및 제2 PX-결핍 스트림(134, 144)보다 높은 PX 농도를 갖는 제1 이성질체화 스트림이다. 제1 이성질체화 스트림(182)은 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130)으로 재순환되어 추가적인 PX를 회수하고, 본 공정은 반복되어 소위 자일렌 이성질체화 루프를 생성한다. 구현예에 있어서, 제1 이성질체화 스트림(182)은 탈톨루엔 분별 컬럼(detoluenizing fractionation column)(184)을 통과하여 적어도 하나의 C7- 이성질체화 스트림 및 C8+ 이성질체화 스트림(186)을 생성하고, 이는 추가적인 PX를 회수하기 위해 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130)으로 재순환되기 이전에 제1 자일렌 분별 컬럼(110)을 통과한다. 바람직하게는, 탈톨루엔 분별 컬럼(184)는 연료로 수송될 수 있는 추출 및 경질분/수소 스트림(189)으로 수송될 수 있는 2개의 C7- 이성질체화 스트림 - 벤젠 및/또는 톨루엔 스트림(187)을 생성한다.The product of the vapor phase
액상 Liquid phase 이성질체화Isomerization
EB-결핍 스트림(174)은 자일렌 이성질체화 유닛(190)으로 공급되고, 여기서 EB-결핍 스트림(174)은 PX-결핍, EB-결핍 스트림(174)이 자일렌 이성질체의 평형 농도로 다시 이성질체화되는데 효과적인 적어도 부분적으로 액상 조건 하에서 자일렌 이성질체화 촉매와 접촉된다. 액상 이성질체화에 대한 적절한 조건은 약 200℃ 내지 약 540℃, 바람직하게는 약 230℃ 내지 약 310℃, 보다 바람직하게는 약 270℃ 내지 약 300℃의 온도, 약 0 내지 6,895 kPa(g), 바람직하게는 약 1,300 kPa(g) 내지 약 3,500 kPa(g)의 압력, 0.5 내지 100 hr-1, 바람직하게는 1 내지 20 hr-1, 보다 바람직하게는 1 내지 10 hr-1의 중량 시간당 공간 속도(WHSV)를 포함한다. 일반적으로, 조건은 C8 방향족의 일부, 바람직하게는 적어도 25 wt%, 보다 바람직하게는 적어도 50 wt%, 이상적으로는 100 wt%가 액상일 것으로 예상될 것이다. 가용성 한계값 미만, 수소의 낮은 수준이 액상 이성질체화 공정에 부가될 수 있다.The EB-
액상에서 자일렌을 이성질체화할 수 있는 임의의 촉매는 자일렌 이성질체화 유닛에서 사용될 수 있으나, 일 구현예에서, 촉매는 1 내지 12의 구속 지수를 갖는 중간 세공 크기 제올라이트를 포함한다. 구속 지수 및 이의 결정 방법은 미국특허 제4,016,218호에 기재되어 있고, 이는 본원에 참조로 포함되어 있다. 적합한 중간 세공 크기 제올라이트의 특정 예는 ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-48, 및 MCM-22를 포함하고, ZSM-5 및 ZSM-11이 특히 바람직하고, 특별하게는 ZSM-5이다. 이의 알파값으로 표현되는 제올라이트의 산도는 300 초과, 예컨대 500 초과, 또는 1,000 초과인 것이 바람직하다. 알파 시험은 미국특허 제3,354,078호; 문헌[Journal of Catalysis, Vol. 4, p. 527(1965); Vol. 6, p. 278(1966); and Vol. 61, p. 395(1980)]에 기재되어 있고, 이들 각각은 그 설명에 대한 참조로서 본원에 포함되어 있다. 본원에 인용되는 알파값을 결정하기 위해 사용되는 시험의 실험 조건은 문헌[Journal of Catalysis, Vol. 61, p. 395]에 상세하게 기재된 538℃의 항온 및 가변적 유량을 포함한다. 바람직한 촉매는 미국특허 제8,569,559호에 기재되어 있고, 이는 본원에 참조로 포함되어 있다.Any catalyst capable of isomerizing xylene in the liquid phase may be used in the xylene isomerization unit, but in one embodiment, the catalyst comprises a mesopore size zeolite having a constraint index of 1-12. The constraint index and its method of determination are described in U.S. Patent No. 4,016,218, which is incorporated herein by reference. Specific examples of suitable mesopore size zeolites include ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM- -11 is particularly preferable, and ZSM-5 is particularly preferable. The acidity of the zeolite expressed by its alpha value is preferably greater than 300, such as greater than 500, or greater than 1000. The alpha test is described in U.S. Patent Nos. 3,354,078; Journal of Catalysis, Vol. 4, p. 527 (1965); Vol. 6, p. 278 (1966); and Vol. 61, p. 395 (1980), each of which is incorporated herein by reference. Experimental conditions of the test used to determine the alpha value quoted herein are described in Journal of Catalysis, Vol. 61, p. Lt; RTI ID = 0.0 > 538 C < / RTI > Preferred catalysts are described in U.S. Patent No. 8,569,559, which is incorporated herein by reference.
액상 자일렌 이성질체화 유닛(190)의 생성물은 제1 및 제2 PX-결핍 스트림(134, 144)보다 더 높은 PX 농도를 갖는 제2 이성질체화 스트림(192)이다. 제2 이성질체화 스트림(192)은 제1 파라-자일렌 흡착 구간(130) 또는 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)으로 재순환되어 추가적인 PX를 회수하고, 본 공정은 반복되어 소위 자일렌 이성질체화 루프를 생성한다. 액상 이성질체화 루프에서의 EB의 수준을 유지하고 EB의 축적을 방지하기 위해, 퍼지 스트림(194)은 규칙적 간격(이는 본 기술분야의 당업자에 의해 결정될 수 있음)으로 액상 자일렌 이성질체화 유닛(190)의 업스트림 또는 다운스트림으로부터 제거될 수 있고, EB가 전환될 수 있는 자일렌 이성질체화 유닛(180)을 통과할 수 있다. The product of the liquid
액상 조건 하에 자일렌 이성질체화를 실시하는 것은 기상 조건 하의 자일렌 이성질체화보다 더 적은 C9+ 방향족을 생성한다. 따라서, 제2 이성질체화 스트림(192)은 제2 탄화수소 공급물(194)보다 더 높은 트레이 위치에서 제2 자일렌 분별탑(120)에 제공될 수 있고, 이는 더 많은 에너지 절약을 일으킨다. 또한, 제2 이성질체화 스트림(192)의 상당한 부분이 제2 자일렌 분별탑(120)을 우회할 수 있고, 제2 파라-자일렌 흡착 구간(140)으로 직접적으로 유입되고, 이로써 함께 재분별을 회피함으로써 에너지를 절감한다.Performing xylene isomerization under liquid phase conditions produces fewer C 9+ aromatics than xylene isomerization under vapor phase conditions. Thus, the
단지 단일의 모사 이동층 유닛이 종래와 같이 사용되거나, 또는 상이한 수준의 EB를 갖는 공급물을 분리하는 것이 가능하지 않은 상황에서, 미국특허 제5,750,820호 및 제8,529,757호에 교시된 높은 PX 공급물 및 낮은 PX 공급물로 분리하는 것이 유리하며, 상기 참조문헌의 전체 내용은 본원에 참조로 포함되어 있다. PX 회수 유닛에 낮은 PX 공급물과 별개로 높은 PX 공급물을 제공하고, 별개의 자일렌 분별 컬럼의 사용을 회피하기 위해, 분리벽 컬럼이 사용될 수 있다.In situations where only a single simulated moving bed unit is used as before, or it is not possible to separate feeds having different levels of EB, the high PX feeds taught in U.S. Patent Nos. 5,750,820 and 8,529,757 and It is advantageous to separate into low PX feeds, the entire contents of which are incorporated herein by reference. A separate wall column can be used to provide a PX feed unit with a high PX feed separately from a low PX feed, and to avoid the use of a separate xylene fractionation column.
도 3에 나타난 구현예에서, 평형 자일렌을 함유하는 탄화수소 공급물(202)은 분리벽 자일렌 분별 컬럼(210)에 제공되고, 이의 평형 농도보다 더 높은 양으로 PX를 함유하는 탄화수소 공급물(204)은 분리벽의 다른 면 상의 컬럼(210)에 공급된다. 공급물(204)은 PX의 이의 더 높은 농도로 인해 또는 전형적으로 본 기술분야의 당업자에 의해 결정될 수 있는 톨루엔 메틸화 또는 톨루엔 불균등화 생성물 스트림에서 발견되는 C9+ 방향족의 이의 더 낮은 농도로 인해 더 높은 트레이 위치에서 공급될 수 있다. 공급물(202)는 이의 평형 농도로의 자일렌, 즉, 약 22-24 wt% PX를 함유하는 임의의 탄화수소 스트림 예컨대 리포메이트 스트림(리포메이트 분리탑의 생성물 스트림), 수소화분해 생성물 스트림, 자일렌 또는 EB 반응 생성물 스트림, 방향족 불균등화 스트림, 방향족 트랜스알킬화 스트림, 비선택적 방향족 알킬화 생성물 스트림, 메탄올 내지 방향족 생성물 스트림, Cyclar™ 공정 스트림, 및/또는 임포트 스트림일 수 있다. 공급물(204)은 약 22-24 wt% 초과의 PX를 함유하는 탄화수소 스트림, 예컨대 PX 선택적 방향족 알킬화 생성물 스트림, 방향족 불균등화 스트림, 방향족 트랜스알킬화 스트림, PX 회수 유닛으로부터의 오프-스텍 PX 스트림, 결정화 유닛으로부터의 중간 스트림 및/또는 임포트 스트림일 수 있다.In the embodiment shown in Figure 3, the
분리벽 자일렌 분별 컬럼(210)은 공급물(202, 204)를 3개의 스트림 - 평형 PX 스트림(212), 농축 PX 스트림(214), 및 C9+ 탄화수소를 함유하는 하부 스트림(216)으로 분리된다. C9+ 탄화수소를 함유하는 하부 스트림(216)은 트랜스알킬화 유닛으로 수송되어 추가적인 벤젠, 톨루엔 및/또는 자일렌을 생성할 수 있다. 평형 PX 스트림(212) 및 농축 PX 스트림(214)은 PX 회수 유닛(230), 바람직하게는 모사 이동층 흡착 유닛으로 제공될 수 있고, 이는 PX-풍부 생성물 스트림(232) 및 PX-결핍 스트림(234)를 생성한다. PX 및 탈착제를 포함하는 PX-풍부 생성물 스트림(232)은 분리를 위한 추출 컬럼(250)으로 수송되고, 이는 PX 스트림(252) 및 탈착제 스트림(254)을 생성한다. 탈착제 스트림(254)은 임의로 탈착제 드럼을 통해 PX 회수 유닛(230)으로 재순환된다. PX 스트림(252)은 마감처리 컬럼(260)으로 이후 수송되고, 이는 정제된 PX 생성물(262)을 생성한다. 톨루엔 스트림(264)은 마감처리 컬럼(260)으로부터 오버헤드 생성물로서 회수되고, PX 생성물 공정, 바람직하게는 메탄올 및/또는 디메틸 에테르로의 벤젠 및/또는 톨루엔의 선택적 알킬화로 다시 재순환될 수 있다. 종래의 모사 이동층 플랜트 구조에서, MX, OX, EB, 및 탈착제를 포함하는 PX-결핍 스트림은 라피네이트 컬럼으로 수송되고; 그러나, 본 방법에서, 분리벽 라피네이트 컬럼은 종래의 라피네이트탑을 대체한다.The separation wall
PX-결핍 스트림(234)은 종래의 라피네이트 컬럼(도 1에서의 정류탑(37))을 대체하는 분리벽 라피네이트 컬럼(270)을 통과하고, 이는 PX-결핍 스트림(234)을 3개의 스트림 - EB-풍부 스트림(272), EB-결핍 스트림(274), 및 탈착제 스트림(276)으로 분리한다. EB-풍부 스트림(272)의 적어도 일부는 기상에서 운행되는 이성질체화 유닛(280)으로 수송되고, EB-결핍 스트림(274)의 적어도 일부는 액상에서 운행되는 이성질체화 유닛(290)으로 수송된다. 탈착제 스트림(276)은 임의로 탈착제 드럼을 통해 PX 회수 유닛(230)으로 재순환될 수 있다.The PX-depleted
기상 자일렌 이성질체화 유닛(280)의 생성물은 PX-결핍 스트림(234)보다 더 높은 PX 농도를 갖는 기상 이성질체화 스트림(282)이다. 기상 이성질체화 스트림(282)은 이후 PX 회수 유닛(230)으로 재순환되어 추가적인 PX를 회수하고, 본 공정은 반복되어 소위 자일렌 이성질체화 루프를 생성한다. 구현예에서, 기상 이성질체화 스트림(282)은 탈톨루엔 분별 컬럼(284)를 통과하여 적어도 하나의 C7- 이성질체화 스트림 및 C8+ 이성질체화 스트림(286)을 생성하고, 이는 추가적인 PX를 회수하기 위해 PX 회수 유닛(230)으로 재순환되기 이전에 분리벽 자일렌 분별 컬럼(210)을 통과한다. 바람직하게는, 탈톨루엔 분별 컬럼(284)은 2개의 이성질체화 스트림 - 연료로 수송될 수 있는 추출 및 경질분/수소 스트림(289)으로 수송될 수 있는 벤젠 및/또는 톨루엔 스트림(287)을 생성한다. The product of the vapor phase
액상 자일렌 이성질체화 유닛(290)의 생성물은 PX-결핍 스트림(234)보다 더 높은 PX 농도를 갖는 액상 이성질체화 스트림(292)이다. 액상 이성질체화 스트림(292)은 이후 PX 회수 유닛(230)으로 재순환되어 추가적인 PX를 회수하고, 본 공정은 반복되어 소위 자일렌 이성질체화 루프를 생성한다. 액상 이성질체화 루프에서의 EB의 수준을 유지하고, EB의 축적을 방지하기 위해, 퍼지 스트림(294)이 규칙적 간격(이는 본 기술분야의 당업자에 의해 결정될 수 있음)으로 액상 자일렌 이성질체화 유닛(290)의 업스트림 또는 다운스트림으로부터 제거될 수 있고, EB가 전환될 수 있는 자일렌 이성질체화 유닛(280)을 통과할 수 있다. 액상 이성질체화 스트림(292)은 분리벽의 일면 상의 분리벽 자일렌 분별 컬럼(210)을 우선 통과하거나, 또는 평형 PX 스트림(212) 또는 농축 PX 스트림(214)과 함께 PX 회수 유닛(230)에 제공될 수 있다.The product of the liquid
도 4는 분리벽 자일렌 분별 컬럼이 2개의 PX 흡착 구간과 결합하여 사용되는 구현예를 도시하고 있다. 도 3에서 대응되는 구성요소는 도 4에서 동일한 참조 부호를 사용한다. 평형 자일렌을 함유하는 탄화수소 공급물(202)은 분리벽 자일렌 분별 컬럼(210)에 제공되고, 평형 농도보다 더 많은 양의 PX를 함유하는 탄화수소 공급물(204)은 분리벽의 다른 면 상의 컬럼(210)에 제공된다. 분리벽 자일렌 분별 컬럼(210)은 공급물(202, 204)을 3개의 스트림 - 평형 PX 스트림(212), 농축 PX 스트림(214), 및 C9+ 탄화수소를 함유하는 하부 스트림(216)으로 분리된다.Figure 4 shows an embodiment in which a separation wall xylene fractionation column is used in combination with two PX adsorption periods. The corresponding components in FIG. 3 use the same reference numerals in FIG. The
평형 PX 스트림(212)은 제1 PX 회수 유닛(230), 바람직하게는 모사 이동층 흡착 유닛에 제공되고, 이는 PX-풍부 생성물 스트림(232) 및 PX-결핍 스트림(234)을 생성한다. 농축 PX 스트림(214)은 제1 PX 회수 유닛(240), 바람직하게는 모사 이동층 흡착 유닛에 제공되고, 이는 PX-풍부 생성물 스트림(242) 및 PX-결핍 스트림(244)을 생성한다. PX 및 탈착제를 포함하는 PX-풍부 생성물 스트림(232, 242)은 분리를 위한 추출 컬럼(250)으로 수송되고, PX-결핍 스트림(234, 244)는 분리벽 라피네이트 컬럼(270)을 통과한다. 단계의 나머지는 상기 도 3에 기재된 것과 유사하다.The
도 5는 결정기(crystallizer)가 메탄올 및/또는 디메틸 에테르로의 벤젠 및/또는 톨루엔의 선택적 알킬화의 생성물로부터 PX를 회수하기 위해 사용되는 구현예를 도시하고 있다. 도 3 및 4에서 대응되는 구성요소는 도 5에서 동일한 참조 부호를 사용한다. 메틸화 반응기에서의 메탄올 및/또는 디메틸 에테르로의 벤젠 및/또는 톨루엔의 선택적 알킬화로부터의 생성물 스트림(502)은 톨루엔 분별탑(510)으로 제공되고, 이에 새로운 톨루엔(504)이 또한 제공될 수 있다. 톨루엔 분별탑은 메틸화 반응기(미도시됨)로 다시 재순환되는 오버헤드 톨루엔 스트림(506) 및 결정기(520)로 제공되는 C8+ 하부 스트림(508)을 생성한다. C8+ 하부 스트림(508)은 C9+ 방향족, 예컨대 트리메틸벤젠, 메틸에틸벤젠, 테트라메틸벤젠, 나프탈렌 및 미국특허 제8,907,152호에 개시된 바와 같은 중질 산소화물을 함유할 수 있고, C8+ 하부 스트림(508)은 결정기(520)의 업스트림에서의 분별이 요구되기 이전에 최대 10 wt% C9+ 방향족을 함유할 수 있다. 임의로, C8+ 하부 스트림(508)은 분리벽 자일렌 분별 컬럼(210)으로 제공될 수 있다.Figure 5 shows an embodiment wherein a crystallizer is used to recover PX from the product of selective alkylation of benzene and / or toluene with methanol and / or dimethyl ether. Corresponding components in Figs. 3 and 4 use the same reference numerals in Fig. The
결정기(520)는 본 기술분야의 당업자에게 결정될 수 있는 바와 같이 프로필렌 냉동으로 약 -20℉에서 또는 에틸렌 냉동으로 약 -80℉에서 운행될 수 있다. 프로필렌 냉동으로 약 -20℉에서 결정기(520)를 운행하는 것은 약 30 wt% PX 및 약 3-4 wt% EB를 갖는 여과물(524)을 생성하고, 한편 에틸렌 냉동으로 약 -80℉에서 결정기(520)를 운행하는 것은 약 10 wt% PX 및 약 4-5 wt% EB를 갖는 여과물(524)을 생성한다. The
여과물(524)은 약 22-24 wt% 미만의 PX를 함유하는 경우, 예컨대 에틸렌 냉동이 사용시에, 이후 여과물(524)은 액상 이성질체화 유닛(290)으로 수송되어 자일렌을 이성질체화한다. 여과물(524)은 약 22-24 wt% 초과의 PX를 함유하는 경우, 예컨대 프로필렌 냉동이 사용시에, 이후 여과물(524)은 분리벽 자일렌 분별 컬럼(210)으로 수송된다. 나머지 단계는 도 3 및 5에 나타난 구현예를 따른다. PX 회수 유닛(230)으로서 도시된 도 5의 PX 회수 구간은 도 3에 도시된 단일 PX 회수 유닛 구현예 또는 도 4에 나타난 2개의 구간 PX 회수 유닛 구현예를 따를 수 있다.If the
본 발명이 특정 구현예를 참조하여 기재되고 예시되어 있는 한편, 본 기술분야의 당업자는 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남 없이 본원에 필수적으로 예시되지 않은 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.While the present invention has been described and illustrated with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will readily appreciate that many modifications and variations may be made thereto without departing from the spirit and scope of the present invention will be.
본원에 사용된 상표명은 TM 기호 또는 ® 기호로 나타나며, 이는 상표명이 특정 상표권에 의해 보호될 수 있고, 예를 들면, 이는 다양한 관할권 내의 등록된 상표일 수 있다. 모든 특허 및 특허출원, 시험 과정(예컨대 ASTM 방법, UL 방법 등), 본원에 인용된 다른 문헌은 이러한 개시물이 본 발명과 일치되는 범위 내에서 그리고 이러한 혼입이 허용되는 모든 관할권에 대해 참조로 완전하게 포함된다. 수치적 하한값 및 수치적 상한값이 본원에 열거되어 있는 경우, 임의의 하한값 내지 임의의 상한값의 범위가 고려된다.The trade names used herein are TM Symbol or the ® symbol, which may be protected by a trademark, for example, it may be a registered trademark in various jurisdictions. All patents and patent applications, test procedures (e.g., ASTM methods, UL methods, etc.), and other references cited herein, are hereby incorporated by reference in their entirety to the extent that such disclosure is consistent with the present invention and for all jurisdictions . When numerical lower limit values and numerical upper limit values are listed herein, ranges of any lower limit value to arbitrary upper limit value are considered.
Claims (20)
(a) 자일렌 및 에틸벤젠을 포함하는 제1 탄화수소 공급물을 제1 파라-자일렌 흡착 구간으로 공급하는 단계;
(b) 자일렌 및 제1 탄화수소 공급물보다 더 적은 에틸벤젠을 포함하는 제2 탄화수소 공급물을 제2 파라-자일렌 흡착 구간으로 공급하는 단계;
(c) 제1 파라-자일렌 흡착 구간에서 제1 탄화수소 공급물로부터 제1 파라-자일렌-풍부 스트림 및 제1 파라-자일렌-결핍 스트림을 회수하는 단계;
(d) 제2 파라-자일렌 흡착 구간에서 제2 탄화수소 공급물로부터 제2 파라-자일렌-풍부 스트림 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림을 회수하는 단계;
(e) 제1 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림을 분리벽 라피네이트 컬럼 내에서 에틸벤젠-풍부 스트림 및 에틸벤젠-결핍 스트림으로 분리하는 단계로서, 제1 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림은 분리벽의 반대편에서 분리벽 라피네이트 컬럼에 공급되는 단계;
(f) 적어도 부분적으로 기상에서 에틸벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 이성질체화하여 제1 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림보다 더 높은 파라-자일렌 농도를 갖는 제1 이성질체화 스트림을 생성하는 단계;
(g) 적어도 부분적으로 액상에서 에틸벤젠-결핍 스트림의 적어도 일부를 이성질체화하여 제1 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림보다 더 높은 파라-자일렌 농도를 갖는 제2 이성질체화 스트림을 생성하는 단계;
(h) 제1 이성질체화 스트림의 적어도 일부를 제1 파라-자일렌 흡착 구간으로 재순환시키는 단계; 및
(i) 제2 이성질체화 스트림의 적어도 일부를 제2 파라-자일렌 흡착 구간으로 재순환시키는 단계
를 포함하는 파라-자일렌의 제조 방법.As a production method of para-xylene,
(a) feeding a first hydrocarbon feed comprising xylene and ethylbenzene to a first para-xylene adsorption section;
(b) feeding a second hydrocarbon feed comprising xylene and less ethylbenzene to the second para-xylene adsorption section than the first hydrocarbon feed;
(c) recovering a first para-xylene-rich stream and a first para-xylene-deficient stream from a first hydrocarbon feed in a first para-xylene adsorption section;
(d) recovering a second para-xylene-rich stream and a second para-xylene-deficient stream from a second hydrocarbon feed in a second para-xylene adsorption section;
(e) separating the first and second para-xylene-deficient streams into an ethylbenzene-rich stream and an ethylbenzene-deficient stream in a separate wall raffinate column, wherein the first and second para- Wherein the deficient stream is supplied to the separation wall raffinate column on the opposite side of the separation wall;
(f) at least partially isomerizing at least a portion of the ethylbenzene-rich stream in the gas phase to produce a first isomerization stream having a higher para-xylene concentration than the first and second para-xylene- step;
(g) at least partially isomerizing at least a portion of the ethylbenzene-deficient stream in the liquid phase to produce a second isomerization stream having a higher para-xylene concentration than the first and second para-xylene- step;
(h) recycling at least a portion of the first isomerization stream to a first para-xylene adsorption section; And
(i) recycling at least a portion of the second isomerization stream to a second para-xylene adsorption section
≪ / RTI >
2개의 모사 이동층 흡착탑; 또는
1개의 모사 이동층 흡착탑
를 포함하는 제조 방법.2. The process of claim 1, wherein the first and second para-
Two simulated moving bed adsorption towers; or
One simulated moving bed adsorption tower
≪ / RTI >
제2 탄화수소 공급물은 파라-선택적 방향족 알킬화 생성물 스트림, 비선택적 방향족 알킬화 생성물 스트림, 방향족 불균등화 스트림, 방향족 트랜스알킬화 스트림, 메탄올/디메틸 에테르 내지 방향족 생성물 스트림, 합성가스 내지 방향족 생성물 스트림, C2-C4 알칼/알켄 내지 방향족 생성물 스트림, 임포트 스트림, 및/또는 파라-자일렌(PX) 회수 유닛으로부터의 오프-스펙 PX 스트림(off-spec PX stream)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제조 방법.The process of claim 1 wherein the first hydrocarbon feed comprises a reformate stream, a hydrocracked product stream, a xylene or ethylbenzene (EB) reaction product stream, an aromatic disproportionated stream, an aromatic transalkylation stream, a Cyclar ™ process stream, Or an import stream,
The second hydrocarbon feed is para-selective aromatics alkylation product stream, the non-selective aromatic alkylation product stream, an aromatic disproportionation stream, aromatic transalkylation stream, a methanol / dimethyl ether to aromatic product stream and a synthesis gas to aromatic product stream, C 2 - (PX) stream from a C 4 alkaline / alkene to aromatics product stream, an import stream, and / or a para-xylene (PX) recovery unit.
선택적 벤젠 및/또는 톨루엔 메틸화 생성물 스트림은 유체층, 고정층, 이동층 또는 순환층 반응기(cyclic bed reactor)에서 생성되는 제조 방법.3. The process of claim 1, wherein the second hydrocarbon feed comprises a selective benzene and / or toluene methylated product stream,
Wherein the selective benzene and / or toluene methylated product stream is produced in a fluid bed, a fixed bed, a moving bed or a cyclic bed reactor.
제1 탄화수소 공급물로부터 제1 파라-자일렌-풍부 스트림 및 제1 파라-자일렌-결핍 스트림을 생성하는 제1 파라-자일렌 흡착 구간, 및 제2 탄화수소 공급물로부터 제2 파라-자일렌-풍부 스트림 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림을 생성하는 제2 파라-자일렌 흡착 구간으로서, 제1 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림이, 분리벽의 반대편에 제공되고 에틸벤젠-풍부 스트림 및 에틸벤젠-결핍 스트림으로 분리되는 분리벽 라피네이트 컬럼과 유체 연통되는 제1 및 제2 파라-자일렌 흡착 구간;
에틸벤젠-풍부 스트림을 이성질체화하고 제1 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림보다 더 높은 파라-자일렌 농도를 갖는 제1 이성질체화 스트림을 생성하는 분리벽 라피네이트 컬럼에 유체 연통되는 기상 이성질체화 유닛; 및
에틸벤젠-결핍 스트림을 이성질체화하고 제1 및 제2 파라-자일렌-결핍 스트림보다 더 높은 파라-자일렌 농도를 갖는 제2 이성질체화 스트림을 생성하는 분리벽 라피네이트 컬럼에 유체 연통되는 액상 이성질체화 유닛
을 포함하는 파라-자일렌의 제조 장치.As a production apparatus of para-xylene,
A first para-xylene adsorption section to produce a first para-xylene-rich stream and a first para-xylene-depleted stream from the first hydrocarbon feed, and a second para-xylene adsorption section from the second hydrocarbon feed to a second para- Xylene-depleted stream, wherein the first and second para-xylene-depleted streams are provided on the opposite side of the separation wall and the ethylbenzene- First and second para-xylene adsorption sections in fluid communication with a separate wall raffinate column separated by an enriched stream and an ethylbenzene-depleted stream;
Xylene-rich stream and producing a first isomerization stream having a higher para-xylene concentration than the first and second para-xylene-depleted streams. ; And
A liquid isomer in fluid communication with a separating wall raffinate column that isomerizes an ethylbenzene-deficient stream and produces a second isomerization stream having a higher para-xylene concentration than the first and second para-xylene- [0040]
≪ / RTI >
(1) 2개의 모사 이동층 흡착탑, 또는
(2) 1개의 모사 이동층 흡착탑
를 포함하는 제조 장치.13. The process of claim 12, wherein the first and second para-
(1) two simulated moving bed adsorption columns, or
(2) One simulated moving bed adsorption tower
.
기상 이성질체화 유닛 및 제1 파라-자일렌 흡착 구간에 유체 연통된 제1 자일렌 분별 컬럼으로서, 기상 이성질체화 유닛의 다운스트림에 있고, 제1 파라-자일렌 흡착 구간의 업스트림에 있는 제1 자일렌 분별 컬럼; 및
액상 이성질체화 유닛 및 제2 파라-자일렌 흡착 구간에 유체 연통된 제2 자일렌 분별 컬럼으로서, 액상 이성질체화 유닛의 다운스트림에 있고,제2 파라-자일렌 흡착 구간의 업스트림에 있는 제2 자일렌 분별 컬럼
을 더 포함하는 제조 장치.The method according to claim 12 or 13,
A first xylene fractionation column in fluid communication with a vapor isomerization unit and a first para-xylene adsorption section, said first xylene fractionation column being downstream of the vapor isomerization unit, Rhen fractionation column; And
A second xylene fractionation column in fluid communication with the second para-xylene adsorption section, the second xylene fractionation column being downstream of the liquid isomerization unit and upstream of the second para-xylene adsorption section, Wren fraction column
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