KR20140071253A - 파라크실렌의 고-생산성 생산을 위한 모의 역류 크로마토그래피 분리를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

파라크실렌의 고-생산성 생산을 위한 모의 역류 크로마토그래피 분리를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡착제의 한정된 축적된 전체 높이 (Hcu) 및 2 cm/s 미만의 공탑 속도 (Vsl) 를 갖는 하나 이상의 흡착기를 이용하는 모의 역류에서의 크실렌의 분리 방법을 기술한다.

Description

파라크실렌의 고-생산성 생산을 위한 모의 역류 크로마토그래피 분리를 위한 방법 및 장치 {PROCESS AND APPARATUS FOR SIMULATED COUNTER-CURRENT CHROMATOGRAPHIC SEPARATION FOR HIGH-PRODUCTIVITY PRODUCTION OF PARAXYLENE}
본 발명은 액체 및 고체 상 사이의 접촉에 의한, 8 개 탄소 원자를 필수적으로 포함하는 방향족 탄화수소의 충전물로부터의 파라크실렌 (PX) 의 분리 분야에 관한 것이다. 상기 유형의 충전물을 증류로 분리하는 것이 어려울 수 있기 때문에, 크로마토그래피 분리 방법 또는 장치 또는 "모의 이동층" 또는 "모의 역류" (이후 축약형 SCC 로 언급함) 의 명칭으로 공지된 흡착 방법 및 관련된 장치의 패밀리가 사용된다.
본 발명은 단일 단계로 고순도의 상태, 즉 99.7% 이상의 PX 를 수득할 수 있도록 하는 SCC 분리 방법에 관한 것이다.
SCC 분리는 당업계에 잘 알려져 있다. 일반적으로, 모의 역류 모드로 작동하는 파라크실렌 분리 방법은 적어도 4 개의 영역들, 가능하다면 5 개 또는 6 개의 영역들을 포함하고, 그 영역들 각각은 특정 개수의 연속 층들로 형성되고, 각각의 영역은 공급 지점과 토출 지점 사이에 있는 위치로 한정된다.
통상적으로, 파라크실렌 생성을 위한 SCC 유닛은 분획될 적어도 하나의 충전물 (F) (파라크실렌과 기타 방향족 C8 이성질체들 함유) 및 종종 용리액 (일반적으로 파라디에틸벤젠 또는 톨루엔) 이라고 하는 탈착제 (D) 를 공급받는다. 파라크실렌의 이성질체들과 탈착제를 함유한 하나 이상의 라피네이트 (R) 및 파라크실렌과 탈착제를 함유한 추출물 (E) 이 상기 유닛으로부터 인출된다.
공급 및 토출 지점들은 시간이 경과함에 따라 변경되고, 하나의 층에 대응하는 값만큼 동일한 방향으로 이동된다. 상이한 주입 또는 토출 지점에서의 이동은, 특허 FR2785196 에 교시된 대로, 모의 또는 비-모의일 수 있다. 이 두 번째 작용 모드에 따른 방법은 "VARICOL" 방법으로 알려져 있다.
통상적으로, 4 개의 상이한 크로마토그래피 영역들은 SCC 유닛에서 정의된다:
Figure pat00001
영역 1: 탈착제 (D) 의 주입과 추출물 (E) 의 인출 사이에 있는, 파라크실렌의 탈착 영역;
Figure pat00002
영역 2: 추출물 (E) 의 인출과 분획될 충전물 (F) 의 주입 사이에 있는, 파라크실렌의 이성질체의 탈착 영역;
Figure pat00003
영역 3: 충전물의 주입과 라피네이트 (R) 의 인출 사이에 있는, 파라크실렌의 흡착 영역;
Figure pat00004
영역 4: 라피네이트 (R) 의 인출과 탈착제 (D) 의 주입 사이에 위치한 영역.
Lim 등 (2010, Ind. Eng. Chem. Res. vol. 49, p 3316 ~ 3327) 및 Kurup 등 (Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 5703-5714)에 의해 기술된 대로, SCC 에 의한 파라크실렌의 분리 방법은 일반적으로 24 개의 층들로 구성되는데, 이것은 각각 12 개의 층들을 포함한 2 개의 흡착기들에 분배되고, 각 층은 약 1.1m 의 흡착제 고체 높이이다. 따라서 흡착기의 전체에 대한 흡착제 고체의 조합된 높이 (이후 Hcu 로 언급됨) 는 약 26 m 이다.
파라크실렌의 분리를 위한 흡착제 분야에서의 최근 연구를 통해 향상된 전달 특성을 갖는 흡착제를 개발할 수 있었다. 예를 들어 특허 FR2903978 및 FR2925366 에는 바륨 또는 바륨 및 칼륨과 교환된 제올라이트 X 또는 LSX 의 작은 결정에 기반하는 제올라이트 흡착제가 개시되어 있다.
US7812208 은 500 나노미터와 1.5 마이크론 사이의 결정 크기를 포함하는 제올라이트 X 의 제 1 부분 및 500 나노미터 미만 또는 1.8 마이크론 초과의 결정 크기를 갖는 제올라이트 X 의 제 2 부분을 포함하는, 결합제가 없는 (영어 전문용어로 "바인더리스" 로 지칭됨) 흡착제와의 접촉에 의한 파라크실렌의 분리 방법을 청구한다.
인용된 특허에는 상기 유형의 흡착제가 향상된 물질 전달 특성을 갖는다는 것이 명시되어 있다. 향상된 전달을 포함하는 상기 흡착제의 구현은 바람직하게는 저온에서 및/또는 감소된 순환 시간으로 수행된다.
순환 시간의 감소와 관련하여, 다른 모든 것이 동일한 24 개의 층을 갖는 전형적인 모의 이동층 유닛 (12 개의 층을 각각 함유하는 2 개의 흡착기) 에서, 순환 시간의 감소는 생상량의 증가와 상응한다.
제공된 공업 흡착기의 경우, 순환 시간의 감소가 흡착기내의 액체 유량 전체의 동등한 증가를 수반하고, 이는 모의 이동층의 상이한 영역 내의 변함없는 고체 및 액체 유량비를 유지하기 위해서라는 것이 당업자에게 공지된 사실이다.
따라서 생산된 파라크실렌의 양 (PX/㎥/h 의 kg 으로 표현되는 생산량) 은 순도 및/또는 수율의 손실에 비례하여 양을 증가시킨다.
US7812208 의 도 6 에, 설명된 바와 같이, 여기서 제공된 흡착제의 경우, 순환 시간의 감소가 수율의 감소를 유도한다는 것을 볼 수 있다 (즉 충전물에 도입된 PX 의 양과 관련된 추출물에서 유출되는 PX 의 양).
상기 동일한 도에서 알 수 있듯이, 향상된 전달 특성을 갖는 흡착제의 사용이 이소-수득 (iso-yield) 과 함께 순환 시간(따라서 내부 유체 유량, 및 생산성)을 유의하게 감소시킨다.
요컨대, 작은 결정을 갖고 향상된 전달 특성을 갖는 흡착제의 구현에 있어서, 종래 기술은 전달을 직접적으로 증가시키는 것은 사용하기 위해 순환 시간의 감소와 관련된 유량 (출입, 뿐만 아니라 내부 재순환 유량) 의 증가, 또는 저온 (즉 175℃ 미만) 에서의 작동을 권고하고, 이는 흡착제의 용량 및 선택성을 증가시킬 수 있다.
발명의 간략한 설명
본 발명에 따른 방법은 24 개의 층 흡착기에서 통상적으로 사용되는 것보다 적고 각 흡착기에서의 평균 공탑 속도 (superficial velocity) 가 1 cm/s 내지 2 cm/s 인 공정을 수행하고 평균 공탑 속도는 공정의 온도에서 부피에 의한 평균 순환 유량을 흡착기의 구획의 면적으로 나누어 정의되는, 흡착기(들) 모두에 대한 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu 로도 지칭됨) 을 이용하는 고순도 상태의 파라크실렌의 생산의 향상된 구현을 제안한다.
사실 놀랍게도 6 m 내지 21 m 의 흡착기 전체에 대한 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu) 의 사용이, 1 cm/s 내지 2 cm/s 의 각 흡착기에 대한 평균 공탑 속도 (Vsl) 와 결합하여, 통상적인 24 개의 층 구현에 비해 향상된 수준의 성능을 갖는 고순도 즉 99.7% 보다 높은 순도의 파라크실렌을 생산시킬 수 있다는 것을 주목하였다.
축적된 높이 (Hcu) 의 유의한 감소는 특정한 경우, 단일 흡착기를 갖는 유닛을 작동시킬 수 있고, 이는 2 개의 흡착기로 구성된 공정과 관련하여 자본 투자 면에서 유의한 이득을 제공한다.
흡착기를 구성하는 층들은 모두 동일하고 흡착층의 전체수는 일반적으로 6 내지 18 개의 층이고 바람직하게는 8 내지 15 개의 층이다.
더욱 정확하게는 본 발명은 파라크실렌 및 그의 방향족 C8 이성질체를 필수적으로 포함하는 충전물 (F) 로부터 모의 역류 (SCC) 크로마토그래피에 의한 파라크실렌의 분리 방법으로서 정의될 수 있고, 상기 방법은 제올라이트 결정 X 및 특정 비율의 비-제올라이트 상에 기반한 제올라이트 흡착제 고체를 이용하고, 상기 제올라이트 결정 X 의 평균 직경은 1.7 μm 이하, 바람직하게는 1.5 μm 이하, 및 더더욱 바람직하게는 1.2 μm 이하의 수이고, 상기 방법은 하기 방식으로 정의된 4 개의 크로마토그래피 영역으로 나뉘어진 하나 이상의 흡착기에서 수행된다:
Figure pat00005
영역 1: 탈착제 (D) 의 주입과 추출물 (E) 의 인출 사이에 있는 파라크실렌 탈착 영역;
Figure pat00006
영역 2: 추출물 (E) 의 인출과 분획될 충전물 (F) 의 주입 사이에 있는 파라크실렌 이성질체의 탈착 영역;
Figure pat00007
영역 3: 충전물의 주입과 라피네이트 (R) 의 인출 사이에 있는 파라크실렌 흡착 영역;
Figure pat00008
영역 4: 라피네이트 (R) 의 인출과 탈착제 (D) 의 주입 사이에 있는 영역,
상기 방법은 흡착기(들) 전체에 관한 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu) 가 6 m 내지 21 m 이고 각 흡착기에 대한 평균 공탑 속도 (Vsl) 는 1 cm/s 내지 2 cm/s 인 것을 특징으로 함.
본 발명에 따른 크실렌 분리 방법의 바람직한 변형에서, 흡착제의 원자비 Si/Al 은 바람직하게는 1.05 < Si/Al < 1.55, 바람직하게는 1.10 ≤ Si/Al < 1.55 및 더더욱 바람직하게는 1.10 ≤ Si/Al < 1.30 와 같다.
본 발명에 따른 크실렌 분리 방법의 바람직한 다른 변형에서, 사용된 흡착제 고체는 응집체 형상의 제올라이트 흡착제이고, 이의 결정의 평균 직경은 0.1 내지 1.5 마이크론 및 바람직하게는 0.1 내지 1.2 마이크론의 수이다.
본 발명에 따른 크실렌 분리 방법의 다른 변형에서, 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu) 의 하나의 순환에 대한 평균 분포는 하기와 같다:
Figure pat00009
하나의 순환에 대한 영역 1 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 21 % ± 5 % 이고,
Figure pat00010
하나의 순환에 대한 영역 2 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 37.5 % ± 5 % 이며,
Figure pat00011
하나의 순환에 대한 영역 3 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 29 % ± 5 % 이고,
Figure pat00012
하나의 순환에 대한 영역 4 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 12.5 % ± 5 % 임.
바람직하게는 전체 층수는 6 내지 18 개의 층이고 더더욱 바람직하게는 전체 층수는 8 내지 15 개의 층이다.
본 발명에 따르면 전체 층수는 하나 이상의 흡착기에 대해 분배될 수 있다.
바람직하게는 층 높이는 0.7 m 내지 1.40 m 이다.
바람직한 변형에서, 본 발명에 따른 공정에 사용된 흡착기의 수는 1 이다.
복수의 흡착기들이 있는 경우, 그들은 하기 세가지 특징들이 관찰되는 방향으로 일렬로 배치된다:
- n-번째 흡착기의 마지막 층은 하나 이상의 재순환 펌프 및 임의로 유량계, 압력 센서, 등과 같은 장비의 기타 부품을 함유하는 라인에 의해 흡착기 n+1 의 첫번째 층과 연결되고,
- 마지막 흡착기의 마지막 층은 하나 이상의 재순환 펌프 및 임의로 유량계, 압력 센서, 등과 같은 장비의 기타 부품을 함유하는 라인에 의해 첫번째 흡착기의 첫번째 층과 연결되고,
- 흡착기의 전체는 충전물의 도입을 위한 적어도 1 지점, 용리액의 도입을 위한 1 지점, 라피네이트의 토출을 위한 1 지점 및 추출물의 토출을 위한 1 지점을 갖는다.
바람직하게는 본 발명에 따른 공정의 흡착 단계의 동작 조건이 하기와 같다:
- 100℃ 내지 250℃, 바람직하게는 120℃ 내지 180℃ 의 온도,
- 상기 공정의 온도에서 자일렌의 기포 압력과 30 x 105 Pa 사이의 압력,
- 충전물의 유량에 대한 탈착제의 유량의 비 0.7 내지 2.5,
- 재순환율 2.0 내지 12, 바람직하게는 2.5 내지 6 (상기 재순환율은 흡착기로의 충전물의 주입 유량에 대한 흡착기의 상이한 층에서 흐르는 평균 유량 간의 비로서 정의됨), 및
- 액체상에서의 물 함량 70 내지 140 ppm (중량) 및 바람직하게는 80 내지 120 ppm (중량).
본 발명에 따른 크실렌 분리 방법의 바람직한 변형에서, 흡착제 고체는 적은 비율의, 즉 5 중량% 미만의 비결정질상을 갖는다.
마지막으로 본 발명에 따른 방법의 바람직한 다른 변형에 따르면, 900℃ 에서 측정된 흡착제 고체의 강열 감량은 4.0 중량% 내지 7.7 중량% 이고 바람직하게는 4.7 중량% 내지 6.7 중량% 이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 파라크실렌 및 그의 방향족 C8 이성질체를 필수적으로 포함하는 충전물 (F) 로부터의 모의 역류 (SCC) 크로마토그래피에 의한 파라크실렌의 분리 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 흡착기에서 수행되고 흡착기의 전체에 대한 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu) 가 6 내지 21 m 이고 각 흡착기에 대한 평균 공탑 속도 (Vsl) 가 1 내지 2 cm/s 인 것을 특징으로 한다,
21 m 초과의 흡착기의 전체에 대한 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu) 는 흡착기의 면적 및 압력 강하 때문에 고가의 단일 흡착기에서 작동시킨다.
또한 본 발명에 따른 방법은 처리될 충전물의 실질적 유량을 취급하는 것을 목적으로 하므로, 각 흡착기는 내부 직경이 반드시 4 내지 10 m 가 되어야 한다.
흡착기 모두에 대한 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu) 6 m 미만은 액체의 분포로 인한 문제를 야기한다.
또한 낮은 (즉 1 cm/s 미만) 선형 공탑 속도 (Vsl) 는 일반적으로 높은 생산성을 달성할 수 있도록 하지 못하고, 특히 직경이 큰 흡착기의 경우 분포 문제를 야기할 것이다.
반대로 2 cm/s 초과의 공탑 속도 (Vsl) 는 층 표면에서의 흡착제를 이동시키므로, 성능 수준에 유해하고 층 마손을 야기할 수 있다.
상기 공정의 특징에 따르면, 흡착 단계에 사용된 흡착제는 바륨 또는 바륨 및 칼륨과 교환되는 포우저사이트 (faujasite) 유형의 제올라이트를 포함할 수 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 방법의 흡착제는 흡착제의 전체 중량에 대해 33 중량% 초과, 바람직하게는 33 중량% 내지 42 중량% 범위, 및 더욱 유리하게는 35 중량% 내지 38 중량% 범위의 산화바륨 BaO 의 함량을 갖는, 제올라이트 결정 X 및 비-제올라이트 상 기반의 제올라이트 흡착제이다.
산화칼륨 K2O 의 함량은 흡착제의 전체 중량에 대해 일반적으로 9 중량% 미만, 더더욱 바람직하게는 0 내지 2 중량% 범위 및 유리하게는 0 내지 1 중량% 범위이다.
바륨 및 칼륨 이외의 알칼리 금속 또는 알칼리-토류 이온의 산화물의 전체 함량은 흡착제의 전체 중량에 대해 바람직하게는 5 중량% 미만, 바람직하게는 0 내지 2 중량% 범위 및 유리하게는 0 내지 1 중량% 범위이다.
본 발명에 따른 방법의 흡착제는 바람직하게는 제올라이트 결정 X 및 비-제올라이트 상 기반의 제올라이트 흡착제이고 상기 제올라이트 결정 X 의 평균 직경은 1.7 μm 이하, 바람직하게는 1.5 μm 이하 및 더더욱 바람직하게는 1.2 μm 이하의 수이다.
매우 바람직하게는 제올라이트 결정 X 의 평균 직경은 0.1 μm 내지 1.5 μm 범위 및 유리하게는 0.1 내지 1.2 μm 범위의 수이다.
비-제올라이트 상은 일반적으로 비결정질 잔여 결합제에 의해 형성된다.
흡착제의 원자비 Si/Al 은 바람직하게는 1.05 < Si/Al < 1.55, 바람직하게는 1.10 ≤ Si/Al < 1.55 및 더더욱 바람직하게는 1.10 ≤ Si/Al < 1.30 과 같다.
흡착제 고체에 함유된 제올라이트 결정 X 의 수로 평균 직경을 추정하는 것은 화학적 대조를 이용하는 레트로확산된 전자 모드에서 연마판 (polished section) 에 대한 주사전자 현미경 (SEM) 으로 관찰함으로써 수행된다.
샘플에 대한 제올라이트 결정의 크기를 추정하기 위해서, 5000 이상의 확대율을 포함한 이미지의 어셈블리를 생산한다. 200 개 이상의 결정의 직경은 전용 소프트웨어 (Smile View, LoGraMi) 에 의해 측정된다.
평균 직경의 수는 표준 ISO 9276-2:2001 을 적용함으로써 입도분석 분포로부터 계산된다. 상기 계산에 있어서 문헌 ["Representation of data obtained by granulometric analysis" - Part 2: calculation of the sizes/average diameters of particles from granulometric distribution] 을 참조한다.
인용된 문헌에서, 표현 "평균 직경의 수" 는 본 발명의 문맥에 함유된 제올라이트 결정에 대해 사용된다.
본 발명에 따른 파라크실렌 분리 방법은 결합제의 실질적인 분획물을 즉 전형적으로 10 내지 25 % 함유하는 흡착제뿐 아니라, 결합제가 없는, 즉 전형적으로 1% 미만의 비결정질상의 양을 함유하는 흡착제 (영어 전문용어로서 "바인더리스" 와 같이 지칭됨) 또는 감소된 결합제 함량, 즉 전형적으로 1 내지 5 % 의 비결정질상의 양을 함유하는 흡착제 (영어 전문용어로서 "바인더로우" 와 같이 지칭됨)가 사용될 수 있다.
상기 마지막 2 종의 흡착제는 결합제의 제올라이트화를 위한 단계 후 수득될 수 있다. 더더욱 바람직하게는 흡착제는 낮은, 즉 5 중량% 미만의 비율의 비결정질상을 갖는다.
900℃ 에서 측정된 강열 감량은 4.0 중량% 내지 7.7 중량% 및 바람직하게는 4.7 중량% 내지 6.7 중량% 이다
바람직한 탈착제는 파라디에틸벤젠이다. 그러나 혼합물로서 기타 탈착제 예컨대 톨루엔, 파라디플루오로벤젠 또는 디에틸벤젠이 또한 적합할 수 있다. 바람직하게는 파라디에틸벤젠이 증류에 의해 회수되는 기능 및 흡착제에 대한 강한 친화력 때문에 권장된다.
본 방법의 다른 특징에 따르면, 흡착 단계의 동작 조건은 하기와 같다:
- 100℃ 내지 250℃, 바람직하게는 120℃ 내지 180℃ 의 온도,
- 상기 공정의 온도에서 크실렌의 기포 압력과 30 x 105 Pa 사이의 압력,
- 충전물의 유량에 대한 탈착제의 유량의 비 0.7 내지 2.5,
- 재순환율 2.0 내지 12, 바람직하게는 2.5 내지 6 (상기 재순환율은 흡착기로의 충전물의 주입 유량에 대한 흡착기의 상이한 층에서 흐르는 평균 유량 간의 비로서 정의됨), 및
- 액체상에서의 물 함량 70 내지 140 ppm (중량) 및 바람직하게는 80 내지 120 ppm (중량).
본 발명에 따른 공정의 전체 층수는 하나 이상의 흡착기에 대해 분포된 바람직하게는 6 내지 18 개의 층 및 더더욱 바람직하게는 8 내지 15 개의 층이다.
층수를 조절하여 각 층이 바람직하게는 0.70 m 내지 1.40 m 의 높이가 되게 한다.
4 개의 크로마토그래피 영역은 일반적으로 하기 방식으로 정의된다:
Figure pat00013
영역 1: 탈착제 (D) 의 주입과 추출물 (E) 의 인출 사이에 있는 파라크실렌 탈착 영역;
Figure pat00014
영역 2: 추출물 (E) 의 인출과 분획될 충전물 (F) 의 주입 사이에 있는 파라크실렌 이성질체의 탈착 영역;
Figure pat00015
영역 3: 충전물의 주입과 라피네이트 (R) 의 인출 사이에 있는 파라크실렌 흡착 영역;
Figure pat00016
영역 4: 라피네이트 (R) 의 인출과 탈착제 (D) 의 주입 사이에 있는 영역.
본 발명의 방법의 다른 특징에 따르면, 흡착제 고체의 축적된 높이의 순환에 대한 평균 분포는 하기와 같다:
Figure pat00017
하나의 순환에 대한 영역 1 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 21 % ± 5 % 이고,
Figure pat00018
하나의 순환에 대한 영역 2 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 37.5 % ± 5 % 이며,
Figure pat00019
하나의 순환에 대한 영역 3 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 29 % ± 5 % 이고,
Figure pat00020
하나의 순환에 대한 영역 4 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 12.5 % ± 5 % 임.
발명에 따른 실시예
본 발명은 하기와 같은 2 개의 실시예를 읽음으로써 더 잘 이해될 것이다.
실시예 1 (종래 기술에 따른 공정)
길이가 1.1 m 이고 내부 반경이 4 m 인 24 개의 층으로 형성된 SCC 흡착기를 충전물 주입, 탈착제 주입, 추출물 인출 및 라피네이트 인출로 평가한다.
사용된 흡착제는 0.53 mm 을 측정한 공과 같은 형상의 1 μm 결정을 형성하는 유형 BaX 의 제올라이트 고체이다.
탈착제는 파라디에틸벤젠이다.
온도는 175℃ 이고 압력은 15 bars 이다. 물 함량은 95 ppm (중량) 이다.
충전물을 21.6% 의 파라크실렌, 20.8% 의 오르토크실렌, 47.9% 의 메타크실렌 및 9.7% 의 에틸벤젠으로 구성된다.
SCC 흡착기는 2 개의 흡착기에 걸쳐 분포된 24 개의 층으로 형성되고, 상기 층들은 분배기 플레이트에 의해 분리된다.
주입 시스템 및 토출 시스템이 각 분배기 플레이트에 해당한다.
사용된 헹굼 장치는 WO 2010/020715 에 기술된 바와 같은 조절되는 탭오프 (tapped-off) 유체 흐름을 갖는 장치이다. 각 영역에서의 동시성은 100% 이다.
상이한 주입 또는 토출 지점의 이동은 동시적이다. 층들은 구성: 5 / 9 / 7 / 3 에 따른 4 크로마토그래픽 영역으로 분포된다.
충전물 및 탈착제 주입 유량 (40℃ 의 참조 온도를 고려하여 정의됨) 은 하기와 같다:
- 충전물의 경우 15.44 ㎥.min- 1 이고,
- 탈착제의 경우 19.51 ㎥.min- 1 임.
추출물 토출 유량은 10.03 ㎥.min- 1 이다. 이용되는 치환 기간은 40.7 초이다.
흡착기 전체에 대한 평균 공탑 속도는 2.07 cm/s 이다.
시뮬레이션에 의해 파라크실렌 순도 99.81% 및 파라크실렌 수율 97.6% 를 수득하였고 생산성은 124.5 kgpx.h-1.m- 3 이었다.
실시예 2 (본 발명에 따른 공정)
각 층이 길이가 1.1 m 이고, 즉 Hcu 가 15.4 m 이며 내부 반경이 4 m 인 14 개의 층으로 형성된 SCC 흡착기를 충전물 주입, 탈착제 주입, 추출물 인출 및 라피네이트 인출로 평가한다.
사용된 흡착제는 0.53 mm 을 측정한 공과 같은 형상의 1 μm 결정을 형성하는 유형 BaX 의 제올라이트 고체이다. 탈착제는 파라디에틸벤젠이다. 따라서 흡착제 및 탈착제는 종래 기술에 따른 실시예의 것과 동일하다.
온도는 175℃ 이고 압력은 15 bar 이다. 물 함량은 95 ppm (중량) 이다.
충전물은 21.6% 의 파라크실렌, 20.8% 의 오르토크실렌, 47.9% 의 메타크실렌 및 9.7% 의 에틸벤젠으로 구성된다.
SCC 흡착기는 분배기 플레이트로 분리된 14 개의 층으로 형성된다. 주입 시스템 및 토출 시스템이 각 분배기 플레이트에 해당한다.
사용된 헹굼 장치는 WO 2010/020715 에 기술된 바와 같은 조절되는 탭오프 유체 흐름을 갖는 장치이다. 각 영역에서의 동시성은 100% 이다.
상이한 주입 또는 토출 지점의 이동은 동시적이다. 층들은 구성: 3 / 5/ 4/ 2 에 따른 4 개의 크로마토그래피 영역으로 분포된다.
충전물 및 탈착제 주입 유량 (40℃ 의 참조 온도를 고려하여 정의됨) 은 하기와 같다:
- 충전물의 경우 9.01 ㎥.min- 1 이고,
- 탈착제의 경우 11.38 ㎥.min- 1 임.
추출물 토출 유량은 5.85 ㎥.min- 1 이다. 이용되는 치환 기간은 69.8 초이다.
흡착기 전체에 대한 평균 공탑 속도는 1.20 cm/s-1 이다.
시뮬레이션에 의해 파라크실렌 순도 99.83% 및 파라크실렌 수율 98.2% 를 수득하였고, 생산성은 125.3 kgpx.h-1.m- 3 이었다.
따라서 순도, 파라크실렌 수율 및 생산성에서의 이득은 종래 기술에 비해 전반적으로 유의하다.

Claims (8)

  1. 제올라이트 결정 X 및 비-제올라이트 상 기반의 제올라이트 흡착제 고체를 이용하고, 상기 제올라이트 결정 X 의 평균 직경이 0.1 내지 1.5 마이크론 및 바람직하게는 0.1 내지 1.2 마이크론의 수이며, 하기 방식으로 정의된 4 개의 크로마토그래픽 영역으로 나뉘어진 하나 이상의 흡착기를 사용하는, 파라크실렌 및 그의 방향족 C8 이성질체를 필수적으로 포함하는 충전물 (F) 로부터 모의 역류 (SCC) 크로마토그래피에 의한 파라크실렌의 분리 방법:
    Figure pat00021
    영역 1: 탈착제 (D) 의 주입과 추출물 (E) 의 인출 사이에 있는 파라크실렌 탈착 영역;
    Figure pat00022
    영역 2: 추출물 (E) 의 인출과 분획될 충전물 (F) 의 주입 사이에 있는 파라크실렌 이성질체의 탈착 영역;
    Figure pat00023
    영역 3: 충전물의 주입과 라피네이트 (R) 의 인출 사이에 있는 파라크실렌 흡착 영역;
    Figure pat00024
    영역 4: 라피네이트 (R) 의 인출과 탈착제 (D) 의 주입 사이에 있는 영역,
    흡착층의 수는 6 내지 18 이고 바람직하게는 8 내지 15 개 층이고, 층 모두는 동일하고, 각 층 높이는 0.7 m 내지 1.4 m 이고, 상기 방법은 상이한 흡착기(들) 에 관한 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu) 가 6 m 내지 21 m 이고 각 흡착기에 대한 평균 공탑 속도 (superficial velocity) (Vsl) 는 1 cm/s 내지 2 cm/s 인 것을 특징으로 하고,
    상기 공탑 속도는 상기 공정의 온도에서의 부피에 의한 평균 재순환 유량을 흡착기의 부분 면적으로 나눈 것으로서 정의되고 흡착제 고체의 축적된 높이 (Hcu) 는 하기 방식으로 분포됨:
    Figure pat00025
    하나의 순환에 대한 영역 1 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 21 % ± 5 % 이고,
    Figure pat00026
    하나의 순환에 대한 영역 2 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 37.5 % ± 5 % 이며,
    Figure pat00027
    하나의 순환에 대한 영역 3 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 29 % ± 5 % 이고,
    Figure pat00028
    하나의 순환에 대한 영역 4 에서의 흡착제 고체의 축적된 높이는 평균적으로 (Hcu) 의 12.5 % ± 5 % 임.
  2. 제 1 항에 있어서, 흡착제의 원자비 Si/Al 가 1.05 < Si/Al < 1.55, 바람직하게는 1.10 ≤ Si/Al < 1.55 및 더더욱 바람직하게는 1.10 ≤ Si/Al < 1.30 와 같은 크실렌의 분리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 흡착제 고체가 흡착제의 전체 중량에 대해 33 중량% 내지 42 중량% 및 유리하게는 35 중량% 내지 38 중량% 의 범위의 산화바륨 BaO 의 함량을 갖는 제올라이트 X 를 포함하는 크실렌의 분리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 각 흡착기의 직경이 4 m 내지 10 m 인 크실렌의 분리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 사용된 흡착기의 수가 1 인 크실렌의 분리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 흡착 단계의 동작 조건이 하기와 같은 크실렌의 분리 방법:
    - 100℃ 내지 250℃, 바람직하게는 120℃ 내지 180℃ 의 온도,
    - 상기 공정의 온도에서 자일렌의 기포 압력과 30 x 105 Pa 사이의 압력,
    - 충전물의 유량에 대한 탈착제의 유량의 비 0.7 내지 2.5,
    - 재순환율 2.0 내지 12, 바람직하게는 2.5 내지 6 (상기 재순환율은 흡착기로의 충전물의 주입 유량에 대한 흡착기의 상이한 층에서 흐르는 평균 유량 간의 비로서 정의됨), 및
    - 액체상에서의 물 함량 70 내지 140 ppm (중량) 및 바람직하게는 80 내지 120 ppm (중량).
  7. 제 1 항에 있어서, 흡착제 고체가 적은 비율, 즉 5 중량% 미만의 비결정질상을 갖는 크실렌의 분리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 900℃ 에서 측정된 흡착제 고체의 강열 감량 (ignition loss) 이 4.0 중량% 내지 7.7 중량% 및 바람직하게는 4.7 중량% 내지 6.7 중량% 인 방법.
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