Brevet FR2979252A1 — publié le 20130301

Domaine de l'invention : L'invention se rapporte au domaine de la séparation du paraxylène au sein des autres isomères en C8 aromatiques. Pour réaliser cette séparation, on utilise une famille de procédés, et de dispositifs associés, connus sous le nom de procédés de séparation en lit mobile simulé, ou de séparation en contre-courant simulé, ou encore de procédé VARICOL que nous désignerons ci-après par l'appellation générale de procédés de séparation en CCS (abréviation de contre courant simulé). Art antérieur : La séparation en CCS est bien connue dans l'état de la technique. En règle générale, un procédé de séparation du paraxylène fonctionnant en contre-courant simulé comporte au moins quatre zones, et éventuellement cinq ou six, chacune de ces zones étant constituée par un certain nombre de lits successifs, et chaque zone étant définie par sa position comprise entre un point d'alimentation et un point de soutirage. Typiquement, une unité CCS pour la production de paraxylène est alimentée par au moins une charge F à fractionner (contenant le paraxylène et les autres isomères en C8 aromatique) et un désorbant D, parfois appelé éluant (généralement du paradiéthylbenzène ou du toluène), et l'on soutire de ladite unité au moins un raffinat R contenant les isomères du paraxylène et du désorbant et un extrait E contenant le paraxylène et du désorbant. Des colonnes à distiller permettent de séparer le désorbant du raffinat et le désorbant de l'extrait, le désorbant étant réintroduit dans l'unité CCS. D'autres points d'injection soutirage peuvent être ajoutés de manière à rincer les circuits de distribution, comme décrit par exemple dans le brevet US 7,208,651. L'ajout de ces flux supplémentaires de rinçage ne changeant en rien le principe de fonctionnement du CCS, dans un souci de concision, nous n'ajouterons pas ces points d'injection et de soutirage supplémentaires dans la description du procédé selon l'invention. Les points d'alimentation et de soutirage sont modifiés au cours du temps, décalés dans le même sens d'une valeur correspondant à un lit. Les décalages des différents points d'injection ou de soutirage peuvent être soit simultanés, soit non-simultanés comme l'enseigne le brevet US 6,136,198. Le procédé selon ce second mode de fonctionnement est appelé "varicol". Classiquement, on définit de 4 zones chromatographiques différentes dans une unité CCS. 2 9792 5 2 2 - zone 1 : zone de désorption des composés de l'extrait, comprise entre l'injection du désorbant D et le prélèvement de l'extrait E. - zone 2 : zone de désorption des composés du raffinat, comprise entre le prélèvement de l'extrait E et l'injection de la charge à fractionner F. 5 - zone 3 : zone d'adsorption des composés de l'extrait, comprise entre l'injection de la charge et le soutirage du raffinat R. - zone 4 : zone située entre le soutirage de raffinat et l'injection du désorbant. L'état de la technique décrit de façon approfondie différents dispositifs et procédés permettant d'effectuer la séparation de charges en CCS. 10 On peut citer notamment les brevets US 2,985,589, US 3,214,247, US 3,268,605, US 3,592,612, US 4,614,204, US 4,378,292, US 5,200,075, US 5,316,821. Ces brevets décrivent également en détail le fonctionnement d'un CCS. Comme le décrit Lim et al. (2010, Ind. Eng. Chem. Res., Vol.49, p.3316-3327), le procédé 15 de séparation du paraxylène par CCS est généralement composé de 24 lits, repartis en deux adsorbeurs contenant chacun 12 lits. Les 2 adsorbeurs sont connectés en série, et le cycle du CCS comprend alors 24 étapes au cours desquelles chaque flux (D, E, F, R) est injecté ou soutiré en aval de chacun des 24 lits. On entend par connexion en série des deux adsorbeurs de douze lits les 3 caractéristiques 20 suivantes : le douzième lit du premier adsorbeur est connecté au premier lit du deuxième adsorbeur, via une ligne contenant au moins une pompe de recirculation, et éventuellement d'autres équipements tels qu'un débitmètre, un capteur de pression, etc. 25 le douzième lit du second adsorbeur est connecté au premier lit du premier adsorbeur, via une ligne contenant au moins une pompe de recirculation, et éventuellement d'autres équipements tels qu'un débitmètre, un capteur de pression, etc. l'ensemble des deux adsorbeurs possède 1 point d'introduction de la charge, 1 point 30 d'introduction de désorbant, 1 point de soutirage du raffinat et 1 point de soutirage de l'extrait. Les pertes de charge subies au sein d'un procédé CCS sont directement liées aux vitesses interstitielles de la phase fluide dans les lits d'adsorbant. On entend par vitesse interstitielle la vitesse réelle du fluide entre les particules constituant le solide adsorbant. Les pertes de charge jouent un rôle important sur le dimensionnement de la ou des pompes de recirculation, sur l'épaisseur des parois des adsorbeurs, sur la taille des systèmes de support des plateaux de distributions, sur la tenue mécanique des grains d'adsorbant, etc. La vitesse interstitielle peut également jouer un rôle très important sur la tenue mécanique des grains d'adsorbant et peut même devenir le facteur limitant dans l'exploitation d'une unité en CCS. Il est connu de l'art antérieur (notamment par les brevets US 7,649,124 et US 7,635,795) que le procédé de production de paraxylène par CCS présente une productivité limitée. Des solutions ont été proposées par l'art antérieur pour augmenter cette productivité. Les brevets FR 2743068 et US 7,635,795 présentent des procédés utilisant plusieurs étapes d'adsorption. La première étape vise à produire un flux enrichi en paraxylène à une pureté insuffisante pour permettre sa commercialisation (inférieure à 99%poids). La seconde étape permet l'obtention de paraxylène de très haute pureté. En particulier, la figure 5 du brevet US 7,635,795 illustre le dégoulotage d'une unité préexistante par CCS en 24 lits par ajout d'un adsorbeur pour le prétraitement de la charge. Les brevets FR 2693186, FR 2757507 et US 7,649,124 présentent des procédés utilisant une étape d'adsorption par CCS en combinaison avec une cristallisation. La première étape vise à produire par CCS un flux enrichi en paraxylène à une pureté insuffisante pour permettre sa commercialisation (typiquement de l'ordre de 90% poids). La seconde étape permet l'obtention de paraxylène de très haute pureté par cristallisation. En particulier, la figure 5 du brevet US 7,649,124 illustre le dégoulotage d'une unité préexistante par CCS en 24 lits (composé de deux adsorbeurs de 12 lits) par modification du procédé d'adsorption par l'utilisation des deux adsorbeurs en parallèle et par ajout d'une cristallisation pour le post-traitement des extraits. L'ensemble des solutions préconisées par l'art antérieur pour remédier au problème de limitation de la productivité des unités de production de paraxylène par lit mobile simulé en 24 lits consiste à ajouter un étage de séparation (adsorbeur en prétraitement de la charge 2 9792 5 2 4 et/ou post-traitement de l'extrait par cristallisation), induisant un investissement très conséquent. Un procédé de production de paraxylène par CCS présente également des limitations concernant la quantité minimale de charge à traiter. En effet, lorsque les débits au sein de 5 l'unité sont très faibles, les conditions hydrodynamiques de bon fonctionnement des plateaux distributeurs et des réseaux associées ne sont plus respectées, induisant une baisse de pureté et/ou de rendement. Ainsi les procédés de production de paraxylène par CCS selon l'art antérieur ont une faible flexibilité vis-à-vis d'une variation de débit de charge à traiter. Or dans certains cas, comme 10 par exemple en cas de problème d'approvisionnement de charge, de "maintenance" de l'unité de reforming ou de l'unité de transalkylation du toluène avec des composés aromatiques à au moins 9 atomes de carbone, les procédés de production de paraxylène par CCS doivent être en mesure de traiter des débits de charges faibles. Par ailleurs, une opération de "maintenance" sur l'un des éléments constitutif d'un procédé 15 de production de paraxylène par CCS nécessite l'arrêt complet du procédé. Le procédé selon l'invention propose de remédier au problème de variation de débit de charge à traiter en permettant l'utilisation optimale de tout ou partie des lits d'adsorbant du procédé CCS de manière à produire directement du paraxylène à haute pureté (c'est à dire supérieure à 99,7%). 20 Un autre objet de l'invention est de permettre de maintenir une production de paraxylène de haute pureté (c'est à dire supérieure à 99,7%) lors de certaines opérations de "maintenance" sur un adsorbeur en permettant l'utilisation optimale d'une partie des lits d'adsorbant Description sommaire des figures : 25 La figure 1 représente le procédé selon l'art antérieur comportant deux adsorbeurs de douze lits chacun associés en série. Il y a un point d'injection de la charge (F), un point d'introduction du désorbant (D), un point de soutirage de l'extrait (E) et un point de soutirage du raffinat (R). La figure 2 représente le dispositif selon l'invention, constitué de deux adsorbeurs de 12 lits 30 chacun, soit un total de 24 lits (L1 à L24), fonctionnant en mode "productivité intermédiaire". Les deux adsorbeurs sont associés en série, si bien que le dispositif fonctionne selon un unique cycle de 24 étapes. Il y a un point d'injection de la charge (F), un point d'introduction du désorbant (D), un point de soutirage de l'extrait (E) et un point de soutirage du raffinat (R). La figure 3 représente le dispositif selon l'invention, constitué de deux adsorbeurs (a et b) de 12 lits chacun (L1 a à L12a pour l'adsorbeur a, et L1b à L12b pour l'adsorbeur b), fonctionnant en mode "haute productivité". Les deux adsorbeurs sont découplés et suivent en parallèle 2 cycles de 12 étapes. Pour chaque adsorbeur, il y a injection d'un flux de charge (Fa pour l'adsorbeur a, et Fb pour l'adsorbeur b), d'un flux de désorbant (Da pour l'adsorbeur a, et Db pour l'adsorbeur b), soutirage d'un flux d'extrait (Ea pour l'adsorbeur a, et Eb pour l'adsorbeur b) et d'un flux de raffinat (Ra pour l'adsorbeur a, et Rb pour l'adsorbeur b). La pompe de recirculation de l'adsorbeur a est notée Pa, et la pompe de recirculation de l'adsorbeur b est notée Pb. L'unique pompe de remplacement des pompes de recirculation est notée Pc. Le jeu de vannes (Vc1 à Vc4) ainsi que les lignes en pointillés (correspondant aux lignes non utilisées lorsque la pompe de remplacement Pc n'est pas employée) permettent d'utiliser la pompe Pc soit à la place de la pompe Pa de l'adsorbeur a, soit à la place de la pompe Pb de l'adsorbeur b. La figure 4 représente le dispositif selon l'invention, constitué de deux adsorbeurs (a et b) de 12 lits chacun (L1 a à L12a pour l'adsorbeur a, et L1b à L12b pour l'adsorbeur b), fonctionnant en mode "maintenance". Les deux adsorbeurs sont découplés et seul le l'adsorbeur A suit un cycle de 12 étapes. Description sommaire de l'invention: La présente invention peut se définir comme un procédé de séparation des xylènes en CCS (contre-courant simulé) à grande flexibilité, puisque le débit de charge traité, repéré par rapport à une marche de référence correspondant à 100%, s'étend de part et d'autre depuis une marche à "productivité intermédiaire" allant de 50% à 100%, jusqu'à une marche dite "haute productivité" allant de 100% à 150%. De plus, la marche dite de "maintenance" permet de traiter un débit de charge compris entre 50% et 75% du débit de charge de référence, et ceci avec un unique adsorbeur, permettant ainsi la "maintenance" du second adsorbeur. Le procédé selon la présente invention produit un extrait et un raffinat à partir d'une charge constituée d'un mélange de xylènes, et fait appel à un ensemble de deux adsorbeurs notés a et b, chaque adsorbeur comportant 12 lits de solide adsorbant, ces deux adsorbeurs pouvant être associés de 3 manières différentes, en fonction du débit de charge à traiter et d'une éventuelle opération de maintenance sur l'un des adsorbeurs : 2 9792 5 2 6 le mode "haute productivité" permet de traiter un débit de charge compris entre 100% et 150% du débit de charge de référence. Les deux adsorbeurs a et b sont associés en parallèle, c'est à dire que les flux issus des fonds des deux adsorbeurs sont orientés pour circuler vers la tête de l'adsorbeur dont ils sont issus, le flux de fond de 5 l'adsorbeur a étant recyclé vers la tête dudit adsorbeur a, et le flux de fond de l'adsorbeur b étant recyclé vers la tête dudit adsorbeur b. L'ouverture et la fermeture des vannes permettant de fonctionner selon cette marche est donnée dans la description détaillée, en liaison avec la figure 3. le mode à "productivité intermédiaire" permet de traiter un débit de charge compris 10 entre 50% et 100% du débit de charge de référence. Les adsorbeurs a et b sont associés en série, c'est à dire que le flux principal circule du fond du premier adsorbeur a vers la tête du second adsorbeur b, et du fond du second adsorbeur b vers la tête du premier adsorbeur a. L'ouverture et la fermeture des vannes permettant de fonctionner selon cette marche est donnée dans la description 15 détaillée en liaison avec la figure 2. le mode "maintenance" permet de traiter un débit de charge compris entre 50% et 75% du débit de charge de référence. Les deux adsorbeurs sont découplés, le procédé fonctionnant avec un seul adsorbeur, a ou b (le ou étant exclusif). Le flux issu du fond de l'adsorbeur utilisé (a ou b) est orienté pour circuler vers la tête dudit 20 l'adsorbeur. L'ouverture et la fermeture des vannes permettant de fonctionner selon cette marche est donnée dans la description détaillée en liaison avec la figure 4. Le débit de charge de référence (100%) est défini comme le débit de charge maximal pouvant être traité dans l'unité selon l'invention en mode "productivité intermédiaire" (c'est à 25 dire dans un mode équivalent à un unique cycle de 24 lits), tel que la vitesse linéaire moyenne sur l'ensemble des 24 lits rapportée à l'adsorbeur vide soit égale à 1,4 cm/s. Chaque adsorbeur est divisé en 4 zones définies comme suit : - zone 1 : zone de désorption du paraxylène, comprise entre l'injection du désorbant D 30 et le prélèvement de l'extrait E, - zone 2 : zone de désorption des isomères du paraxylène, comprise entre le prélèvement de l'extrait E et l'injection de la charge à fractionner F, - zone 3 : zone d'adsorption du paraxylène, comprise entre l'injection de la charge et le soutirage du raffinat R, - zone 4 : zone située entre le soutirage de raffinat R et l'injection du désorbant D. Dans l'association des adsorbeurs a et b dite en "parallèle", correspondant à la marche "haute productivité", tous les flux d'alimentation de charge et de désorbant et de soutirage d'extrait et de raffinat sont dédoublés. Dans l'association des adsorbeurs a et b dite en "série", correspondant à la marche "productivité intermédiaire", il y a un flux d'alimentation de charge, un flux d'introduction du désorbant, un flux de soutirage de l'extrait et un flux de soutirage du raffinat. Dans la marche dite de "maintenance", il y a un découplage complet des deux adsorbeurs qui ne sont plus associés et seul un des deux adsorbeurs est utilisé. Le procédé de séparation en CCS selon la présente invention admet plusieurs déclinaisons ou variantes correspondant d'une part à différentes répartitions des lits d'adsorbant dans les différentes zones. On entend par cycle synchrone un cycle dans lequel l'ensemble des points d'injection (charge et désorbant) et de soutirage (extrait et raffinat) sont décalés simultanément et d'une même valeur. Le nombre de lits par zone est alors contant et égal à un entier. On entend par cycle asynchrone (ou de type "varicol") un cycle dans lequel certains points d'injection et de soutirage ne sont pas décalés en même temps que les autres. Ainsi, le nombre de lits par zone n'est pas contant, et l'on obtient un nombre moyen de lits non entier sur un cycle. Selon une première variante du procédé selon la présente invention en mode "productivité intermédiaire", le nombre de lits par zone est : zone 1 : 5 zone2 : 9 zone 3 : 7 zone 4 : 3 que l'on note en abrégé 5/9/7/3; les nombres de lits étant toujours donnés dans la suite en suivant l'ordre des zones 1, 2, 3 et 4. Selon une seconde variante du procédé selon la présente invention en mode "productivité intermédiaire", le nombre de lits par zone est 4/10/7/3. Selon une première variante du procédé selon l'invention en mode "haute productivité", chacun des adsorbeurs suit un cycle dans lequel les décalages des points d'injection et de 2 9792 5 2 8 soutirage sont synchrones, le nombre de lits par zone pour chaque adsorbeur étant de 2/5/3/2. Selon une deuxième variante du procédé selon l'invention en mode "haute productivité", 5 chacun des adsorbeurs suit un cycle dans lequel les décalages des points d'injection et de soutirage sont asynchrones (cycle Varicol), le nombre de lits par zone moyen sur un cycle pour chaque adsorbeur étant de : 2,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 1, - 4,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 2, 10 3,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 3, - 1,5 (+ ou - 0,5) lits en zones 4. Selon une troisième variante du procédé selon l'invention en mode "haute productivité", un des adsorbeurs suit un cycle dans lequel le décalage des points d'injection et de soutirage 15 sont synchrones, et l'autre adsorbeur suit un cycle dans lequel le décalage des point d'injection et de soutirage sont asynchrones, le nombre de lits par zone pour l'adsorbeur suivant un cycle synchrone étant de 2/5/3/2, et le nombre de lits moyen par zone sur un cycle pour l'adsorbeur suivant un cycle "varicol" étant : 2,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 1, 20 4,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 2, 3,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 3, 1,5 (+ ou - 0,5) lits en zones 4. Selon une première variante du procédé selon l'invention en mode "maintenance", 25 l'adsorbeur utilisé suit un cycle dans lequel les décalages des points d'injection et de soutirage sont synchrones, le nombre de lits par zone étant de 2/5/3/2. Selon une deuxième variante du procédé selon l'invention en mode "maintenance", l'adsorbeur utilisé suit un cycle dans lequel les décalages des points d'injection et de 30 soutirage sont asynchrones, le nombre de lits par zone moyen sur un cycle étant : 2,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 1, 4,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 2, 3,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 3, 1,5 (+ ou - 0,5) lits en zones 4. 2 9792 5 2 9 Le procédé de séparation en contre-courant simulé selon la présente invention utilise généralement les conditions opératoires de l'étape d'adsorption suivantes : température 100°C à 250°C, de préférence 120°C à 180°C, pression comprise entre la pression de bulle des xylènes à la température du 5 procédé et 30x105 Pa, rapport des débits désorbant sur charge 0,7 à 2,5 taux de recyclage de 2,5 à 12, de préférence 3,5 à 6, on définit le taux de recyclage comme le rapport entre le débit moyen s'écoulant dans les différents lits de l'adsorbeur sur le débit d'injection de charge dans cet adsorbeur, 10 la durée de cycle suivi par les adsorbeurs est comprise entre 14 et 30 minutes, et de manière préférée entre 18 et 23 minutes, la vitesse linéaire moyenne du flux liquide rapportée au réacteur vide est comprise entre 0,7 cm/s et 1,4 cm/s, et de manière préférée entre 0,85 cm/s et 1,1 cm/s, la teneur en eau en phase liquide est maintenue à une teneur comprise entre 50 et 15 140 ppm (poids), et de manière préférée entre 80 et 120 ppm (poids). Le procédé de séparation des xylènes selon la présente invention peut en principe s'appliquer à la séparation de l'un quelconque des isomères des xylènes, mais est plus particulièrement adapté à la production de paraxylène avec une pureté supérieure à 99,7% 20 poids. Description détaillée de l'invention : La présente invention concerne un procédé de séparation du paraxylène à partir d'une charge F comprenant essentiellement du paraxylène et ses isomères en C8 aromatiques, 25 constitué de deux adsorbeurs, caractérisé en ce qu'il peut fonctionner suivant trois modes de fonctionnement dits de "haute productivité", de "productivité intermédiaire" et un mode "maintenance", le procédé selon l'invention étant de plus caractérisé par les critères de basculement d'un mode de fonctionnement à un autre, ces basculement étant conditionnés par le débit de charge à traiter et d'éventuelles opérations de "maintenance" d'un adsorbeur. 30 Les trois modes de fonctionnement sont les suivants : le mode "productivité intermédiaire" permet de traiter un débit de charge compris entre 50% et 100% du débit de charge de référence de l'unité. Ce mode consiste à opérer l'ensemble des lits des deux adsorbeurs en un unique cycle CCS (configuration dite en série). Ce mode permet notamment de poursuivre l'exploitation du CCS malgré une dégradation partielle du solide adsorbant (dégradation pouvant être la conséquence d'une mauvaise opération ou de l'âge du solide adsorbant) ; le mode "haute productivité" permet de traiter un débit de charge supérieur à 100% du débit de charge de référence de l'unité. Dans ce mode, les deux adsorbeurs suivent chacun un cycle CCS indépendamment de l'autre (configuration dite en parallèle), les différents flux (de charge, de désorbant, d'extrait et de raffinat) sont tous divisés en deux afin d'alimenter et d'être soutirés des deux adsorbeurs simultanément (un flux de charge, de désorbant, de raffinat et d'extrait par adsorbeur) ; le mode "maintenance" permettant de traiter un débit de charge compris entre 50% et 75% du débit de charge de référence de l'unité. Ce mode consiste à opérer un seul des deux adsorbeurs, permettant ainsi la "maintenance" du second adsorbeur sans qu'il soit nécessaire de stopper complètement la production, mais simplement en réduisant la productivité. On définit le débit de charge de référence comme étant le débit de charge maximal pouvant être traité dans l'unité selon l'invention en mode "productivité intermédiaire", c'est à dire dans un mode équivalent à un unique cycle de 24 lits, tel que la vitesse linéaire moyenne du flux liquide à l'intérieur des adsorbeurs, rapportée à l'adsorbeur vide, soit égale à 1,4 cm/s. Les adsorbeurs contiennent chacun douze lits séparés par des plateaux Pi à chambre de distribution et/ou d'extraction de fluides dans ou à partir des différents lits d'adsorbant, et des moyens commandés de distribution et d'extraction séquentiels des fluides. De manière préférée, dans le procédé selon l'invention, une pluralité de vannes commandées tout ou rien assurent l'alimentation ou le soutirage des fluides pour chaque plateau, ces vannes étant typiquement situées au voisinage immédiat du plateau correspondant, et comprenant pour chaque plateau Pi au moins 4 vannes commandées tout ou rien à 2 voies pour respectivement les 2 alimentations des fluides F et D et les 2 soutirages des fluides E et R. Le procédé selon l'invention est notamment constitué d'une ou deux pompe(s) de charge et de deux moyens de régulation de débit de charge (un par adsorbeur), d'une ou deux pompe(s) de désorbant et de deux moyens de régulation de débit de désorbant (un par adsorbeur), de deux moyens de régulation de débit d'extrait (un par adsorbeur), de deux moyens de régulation de débit de raffinat (un par adsorbeur), de deux pompes de recirculation (une par adsorbeur). En aval du CCS, une seule boucle de recyclage du désorbant est nécessaire. Elle se compose notamment d'au moins une colonne de distillation d'extrait et de manière préférée de deux colonnes de distillation d'extrait et d'au moins une colonne de distillation de raffinat. Le procédé selon l'invention, composé de deux adsorbeurs, peut être contrôlé par un unique automate qui a la faculté de traiter indépendamment les deux cycles des deux adsorbeurs. D'autre part, le procédé selon l'invention dispose : d'une unique pompe de remplacement de la ou des pompe(s) d'alimentation en charge et d'une unique pompe de remplacement de la ou des pompe(s) d'alimentation en désorbant ; d'une unique pompe de recirculation (Pc) de remplacement, cette unique pompe de remplacement ayant la capacité d'être utilisée soit en remplacement de la pompe de recirculation (Pa) employée sur le premier adsorbeur (a), soit en remplacement de la pompe de recirculation (Pb) employée sur le second adsorbeur (b). Lorsque la pompe Pc est utilisée en remplacement de la pompe Pa, on ferme les vannes Val et Va2, et on ouvre les vannes Vcl et Vc3 (les vannes Vc2 et Vc4 étant fermées). Lorsque la pompe Pc est utilisée en remplacement de la pompe Pb, on ferme les vannes Vbl et Vb2, et on ouvre les vannes Vc2 et Vc4 (les vannes Vcl et Vc3 étant fermées). d'un seul automate de contrôle pour les deux adsorbeurs ; d'un seul dispositif d'analyse en ligne des concentrations au sein des adsorbeurs. De tels dispositifs sont décrits notamment dans le brevet FR 2942879. En mode "productivité intermédiaire", le flux principal circule du fond du premier adsorbeur vers la tête du second adsorbeur, et du fond du second adsorbeur vers la tête du premier adsorbeur comme cela est montré sur la figure 2. Pour cela, les vannes Val, Va2, Va4, Vbl, Vb2 et Vb4 sont ouvertes, alors que les vannes Va3 et Vb3 sont fermées. En mode "haute productivité", les flux issus des fonds des deux adsorbeurs sont orientés pour circuler vers la tête de l'adsorbeur dont ils sont issus comme cela est montré sur la figure 3. Le flux de fond de l'adsorbeur a) est recyclé vers la tête dudit adsorbeur a) et le flux de fond de l'adsorbeur b) est recyclé vers la tête dudit adsorbeur b). Pour cela, les vannes Val, Va2, Va3, Vbl, Vb2 et Vb3 sont ouvertes, alors que les vannes Va4 et Vb4 sont fermées. En mode "maintenance", le flux issu du fond de l'adsorbeur utilisé est orienté pour circuler vers la tête de l'adsorbeur dont il est issu. Lorsque l'on utilise l'adsorbeur a, le flux de fond de l'adsorbeur a est recyclé vers la tête dudit adsorbeur a comme cela est montré sur la figure 4. Pour cela, les vannes Val, Va2 et Va3 sont ouvertes, alors que la vanne Va4 et l'ensemble des vannes Vbl à Vb4 sont fermées. De même lorsque l'on utilise l'adsorbeur b, le flux de fond de l'adsorbeur b est recyclé vers la tête dudit adsorbeur b. Pour cela, les vannes Vbl, Vb2 et Vb3 sont ouvertes, alors que la vanne Vb4 et l'ensemble des vannes Val à Va 4 sont fermées. Les 4 zones chromatographiques sont définies de la manière suivante : - zone 1 : zone de désorption du paraxylène, comprise entre l'injection du désorbant D et le prélèvement de l'extrait E, - zone 2: zone de désorption des isomères du paraxylène, comprise entre le prélèvement de l'extrait E et l'injection de la charge à fractionner F, - zone 3 : zone d'adsorption du paraxylène, comprise entre l'injection de la charge et le soutirage du raffinat R, - zone 4 : zone située entre le soutirage de raffinat R et l'injection du désorbant D. Lors du fonctionnement en mode "productivité intermédiaire", le procédé selon l'invention présente deux variantes de répartition des lits d'adsorbant dans les différentes zones chromatographiques. Selon la première variante du mode "productivité intermédiaire" du procédé selon l'invention, les décalages des différents points d'injection ou de soutirage sont simultanés, les lits de l'ensemble des deux adsorbeurs sont répartis dans les différentes zones de la manière suivante : 5 lits en zone 1, 9 lits en zone 2, 7 lits en zone 3, 3 lits en zones 4. Selon la seconde variante du mode "productivité intermédiaire" du procédé selon l'invention, les décalages des différents points d'injection ou de soutirage sont simultanés, les lits de l'ensemble des deux adsorbeurs sont répartis dans les différentes zones de la manière suivante : 4 lits en zone 1, lits en zone 2, 7 lits en zone 3, 3 lits en zones 4. 10 En mode "haute productivité", les vitesses interstitielles au sein des lits d'adsorbant sont différentes de celles au sein des lits en mode "productivité intermédiaire". Le rapport entre la vitesse interstitielle en mode "productivité intermédiaire" et la vitesse interstitielle en mode "haute productivité" dans une zone donnée est égal à deux fois le rapport entre le débit de charge traité par le procédé en mode "productivité intermédiaire" et la somme des deux débits de charge (un débit par adsorbeur) traités par le procédé en mode "haute productivité" (à plus ou moins 10%). Le temps de permutation en mode "haute productivité" est égal temps de permutation du mode "productivité intermédiaire" divisé par le rapport moyen sur l'ensemble des zones entre la vitesse interstitielle en mode "haute productivité" et la vitesse interstitielle en mode "productivité intermédiaire" (à plus ou moins 10%). De plus, la longueur de chaque zone du CCS en mode "haute productivité" est égale à la moitié de la longueur de la même zone en mode "productivité intermédiaire" à plus ou moins 30%. Pour obtenir des longueurs de zones non entières, les décalages des points d'injection et de soutirages peuvent être non simultanés, comme enseigné dans le brevet US 6136198. On entend par longueur de zone le nombre de lits dans la zone en moyenne sur un cycle. Lors du fonctionnement en mode "haute productivité", le procédé selon l'invention présente trois variantes concernant la répartition des lits d'adsorbant dans les différentes zones chromatographique de chacun des adsorbeurs. Selon la première variante du mode "haute productivité" du procédé selon l'invention, les décalages des différents points d'injection ou de soutirage sont simultanés, les lits de chacun des deux adsorbeurs sont répartis dans les différentes zones de la manière suivante : - 2 lits en zone 1, - 5 lits en zone 2, - 3 lits en zone 3, - 2 lits en zones 4. Selon la seconde variante du mode "haute productivité" du procédé selon l'invention, pour un des adsorbeurs les décalages des 2 points d'injection et des 2 points de soutirage sont simultanés, les 12 lits de l'adsorbeur étant répartis dans les 4 zones chromatographiques de la manière suivante: 2 lits en zone 1, 5 lits en zone 2, 3 lits en zone 3, 2 lits en zones 4, et pour l'autre adsorbeur, les décalages des 2 points d'injection et des 2 points de soutirage ne sont pas simultanés, de manière à obtenir des nombres de lits par zone qui ne sont pas entiers en moyenne au cours d'un cycle, les nombres de lits par zone étant, pour cet adsorbeur, les suivants : - 2,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 1, - 4,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 2, - 3,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 3, - 1,5 (+ ou - 0,5) lits en zones 4. Selon la troisième variante du mode "haute productivité" du procédé selon l'invention, pour chacun des adsorbeurs, les décalages des 2 points d'injection et des 2 points de soutirage ne sont pas simultanés, de manière à obtenir des nombres de lits par zone qui ne sont pas entiers en moyenne au cours d'un cycle, les nombres de lits par zone étant, pour chacun des adsorbeurs, les suivants : 2,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 1, 4,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 2, 3,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 3, 1,5 (+ ou - 0,5) lits en zones 4. En mode "maintenance"; les vitesses interstitielles au sein des lits d'adsorbant sont différentes de celles au sein des lits en mode "productivité intermédiaire". Le rapport entre la vitesse interstitielle en mode "productivité intermédiaire" et la vitesse interstitielle en mode "maintenance" dans une zone donnée est égal au rapport entre le débit de charge traité par 2 9 792 5 2 15 le procédé en mode "productivité intermédiaire" et le débit de charge traité par le procédé en mode "maintenance" (à plus ou moins 10%). De plus, le temps de permutation en mode "maintenance" est égal temps de permutation du mode "productivité intermédiaire" divisé par le rapport moyen sur l'ensemble des zones entre 5 la vitesse interstitielle en mode "maintenance" et la vitesse interstitielle en mode "productivité intermédiaire" (à plus ou moins 10%). La longueur de chaque zone du CCS en mode "maintenance" est égale à la moitié de la longueur de la même zone en mode "productivité intermédiaire" à plus ou moins 30%. Pour obtenir des longueurs de zones non entières, les décalages des points d'injection et de 10 soutirages peuvent être non simultanés, comme enseigné dans le brevet US 6136198. Lors du fonctionnement en mode "maintenance", le procédé selon l'invention présente deux variantes de répartition des lits d'adsorbant dans les différentes zones chromatographiques de l'unique adsorbeur utilisé. Selon la première variante du mode "maintenance" du procédé selon l'invention, les 15 décalages des différents points d'injection ou de soutirage sont simultanés, les lits de l'adsorbeur utilisé sont répartis dans les différentes zones de la manière suivante : 2 lits en zone 1, 5 lits en zone 2, 3 lits en zone 3, 20 2 lits en zones 4. Selon la seconde variante du mode "maintenance" du procédé selon l'invention, les décalages des 2 points d'injection et des 2 points de soutirage ne sont pas simultanés, de manière à obtenir des nombres de lits par zone qui ne sont pas entiers en moyenne au cours d'un cycle, les nombres de lits par zone étant, pour l'adsorbeur utilisé, les suivants : 25 - 2,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 1, - 4,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 2, - 3,5 (+ ou - 0,5) lits en zone 3, - 1,5 (+ ou - 0,5) lits en zones 4. 30 Le procédé selon la présente invention permet d'atteindre un rendement en paraxylène supérieur à 90%, et de manière préférée supérieur à 95%, et de manière encore plus préférée supérieur à 98%. 2 9792 5 2 16 La productivité atteinte par le procédé selon l'invention est comprise entre 20 kg et 180 kg de paraxylène produit par heure et par m3 de lit d'adsorbant, et de manière préférée comprise entre 35 kg et 140 kg de paraxylène produit par heure et par m3 de lit d'adsorbant. 5 Selon une autre caractéristique du procédé, les conditions opératoires de l'étape d'adsorption sont les suivantes : température 100°C à 250°C, de préférence 120°C à 180°C pression comprise entre la pression de bulle des xylènes à la température du procédé et 30x103 Pa 10 rapport des débits désorbant sur charge 0,7 à 2,5 taux de recyclage de 2,5 à 12, de préférence 3,5 à 6, on définit le taux de recyclage comme le rapport entre le débit moyen s'écoulant dans les différents lits de l'adsorbeur sur le débit d'injection de charge dans cet adsorbeur la durée de cycle suivi par les adsorbeurs est comprise entre 14 et 60 minutes, 15 la vitesse linéaire moyenne rapportée à l'adsorbeur vide est comprise entre 0,7 cm/s et 1,4 cm/s, Lors du fonctionnement en mode "haute productivité" ou en mode "maintenance", la teneur en eau au sein des adsorbeurs est régulée à une valeur comprise entre +5 ppm et +40 ppm 20 poids au dessus de la valeur régulée lors du fonctionnement en mode "productivité intermédiaire". De manière préférée, cette teneur en eau est régulée entre +10 ppm et +25 ppm audessus de la valeur régulée lors du fonctionnement en mode "productivité intermédiaire". Il a en effet été constaté de manière suprenante qu'il existe une plage optimale de teneur en eau au sein des adsorbeurs en fonction du mode de fonctionnement 25 choisi pour le procédé selon l'invention. Tout moyen permettant la régulation de la teneur en eau au sein des adsorbeurs peut être utilisé dans le procédé selon l'invention. Le moyen préféré de régulation de ladite teneur en eau est une injection d'eau continue dans les courants qui alimentent la ou les adsorbeurs telle que décrite dans le brevet FR2757507. 30 Exemples : L'invention sera mieux comprise à la lecture des deux exemples qui suivent. Exemple 1 (selon l'art antérieur) 2 9792 52 17 On considère une unité CCS constituée de 24 lits, de longueur 1,1 m et de rayon interne 1,05 m, avec une injection de charge, une injection de désorbant, un soutirage d'extrait et un soutirage de raffinat. L'adsorbant employé est un solide zéolithique de type BaX, et le désorbant est du 5 paradiéthylbenzène. La température est de 175°C, et la pression de 15 bars. La teneur en eau est de 95 ppm (poids). La charge est composée de 21,6 % de paraxylène, de 20,8 % d'orthoxylène, de 47,9 % de métaxylène et de 9,7 % d'éthylbenzène. L'unité CCS est constituée de 24 lits séparés par des plateaux distributeurs. A chaque 10 plateau distributeur correspond un réseau d'injection et un réseau de soutirage. Le dispositif de rinçage employé est le dispositif à débit de fluide de dérivation modulé, comme décrit dans le brevet WO 2010/020715. La synchronicité est de 100% dans chaque zone. Cas productivité intermédiaire : 15 Les décalages des différents points d'injection ou de soutirage sont simultanés. Les lits sont répartis en 4 zones chromatographiques selon la configuration : 5 / 9 / 7 / 3. Les débits d'injection de charge et de désorbant (définis en considérant une température de référence de 40°C) sont les suivants : 0,637 m3.min-1 pour la charge, 20 0,805 m3.miril pour le désorbant. De plus, le débit de zone 4 est de 1,963 m3.min-1, et le débit de soutirage d'extrait est de 0,414 m3.min-1. La période de permutation employée est de 68,0 secondes. On obtient par simulation une pureté de paraxylène de 99,86 % et un rendement en paraxylène de 98,4 % avec une productivité de 75,5 kgpx.h-l.m-3.(l'indice px signifie que la 25 productivité est exprimée en kg de paraxylène). Le minimum de débit de charge traité est obtenu en considérant que les débits d'injection de charge et de désorbant (définis en considérant une température de référence de 40°C) sont les suivants : 30 - 0,316 m3.miril pour la charge, 0,400 m3.min-1 pour le désorbant. De plus, le débit de zone 4 est de 0,975 m3.miril, et le débit de soutirage d'extrait est de 0,206 m3.min-1. La période de permutation employée est de 137,0 secondes. 2 9792 5 2 18 On obtient par simulation une pureté de paraxylène de 99,86 % et un rendement en paraxylène de 97,3 % avec une productivité de 37,1 kgpx.hl.m-3. Cas haute productivité : Il n'est pas possible d'augmenter les débits obtenus à productivité intermédiaire pour des 5 raisons de pertes de charge dans les adsorbeurs et de tenue mécanique du solide adsorbant et des internes. Cas de la maintenance sur un adsorbeur : Lors de la maintenance comme par exemple un remplacement de solide adsorbant, l'ensemble de l'unité CCS doit être arrêtée, et il n'y a plus production de paraxylène. 10 Exemple 2 (selon l'invention) On considère une unité selon l'invention constituée de deux adsorbeurs de 12 lits chacun. Chaque lit a une longueur de 1,1 m et un rayon interne de 1,05 m. L'adsorbant employé est une zéolithe de type BaX, et le désorbant est du 15 paradiéthylbenzène. La température est de 175°C, et la pression de 15 bars. La charge est composée de 21,6 % de paraxylène, de 20,8 % d'orthoxylène, de 47,9 % de métaxylène et de 9,7 % d'éthylbenzène. Chaque adsorbeur est constitué de 12 lits séparés par des plateaux distributeurs. A chaque plateau distributeur correspond un réseau d'injection et un réseau de soutirage. Le dispositif 20 de rinçage employé est le dispositif à débit de fluide de dérivation modulé, comme décrit dans la demande de brevet WO 2010/020715. La synchronicité est de 100% dans chaque zone. Cas productivité intermédiaire : Les décalages des différents points d'injection ou de soutirage sont simultanés. Les lits sont 25 répartis en 4 zones chromatographiques selon la configuration : 5 / 9 / 7 / 3. Les débits d'injection de charge et de désorbant (définis en considérant une température de référence de 40°C) sont les suivants : 0,637 m3.miril pour la charge, 0,805 m3.min-1 pour le désorbant. 30 De plus, le débit de zone 4 est de 1,963 m3.min-1, et le débit de soutirage d'extrait est de 0,414 m3.min-1. La période de permutation employée est de 68,0 secondes. La teneur en eau est de 95 ppm (poids). On obtient par simulation une pureté de paraxylène de 99,86 % et un rendement en paraxylène de 98,4 % avec une productivité de 75,5 kgpx.h-1.m-3. 2 9792 5 2 19 Le minimum de débit de charge traité est obtenu en considérant que les débits d'injection de charge et de désorbant (définis en considérant une température de référence de 40°C) sont les suivants : - 0,316 m3.min-1 pour la charge, 5 - 0,400 m3.min-1 pour le désorbant. De plus, le débit de zone 4 est de 0,975 m3.min-1, et le débit de soutirage d'extrait est de 0,206 m3.min-1. La période de permutation employée est de 137,0 secondes. On obtient par simulation une pureté de paraxylène de 99,86 % et un rendement en paraxylène de 97,3 % avec une productivité de 37,1 kgpx.h-1.m-3. 10 Cas haute productivité : Chaque adsorbeur suit un cycle indépendamment du cycle de l'autre adsorbeur. Pour chacun des adsorbeurs, les décalages des différents points d'injection et de soutirage sont simultanés. Dans chacun des adsorbeurs, les lits sont répartis en 4 zones 15 chromatographiques selon la configuration : 2 / 5 / 3 / 2 Pour chacun des deux adsorbeurs, les débits d'injection de charge et de désorbant (définis en considérant une température de référence de 40°C) sont les suivants : - 0,464 m3.min-1 pour la charge, 20 - 0,627 m3.min-1 pour le désorbant. De plus, pour chacun des adsorbeurs, le débit de zone 4 est de 1,412 m3.miril, et le débit de soutirage d'extrait est de 0,360 m3.miril. La période de permutation employée est de 91,1 secondes. La teneur en eau est de 110 ppm (poids). On obtient par simulation une pureté de paraxylène de 99,71 % et un rendement en 25 paraxylène de 97,03 % avec une productivité de 108,5 kgpx.h-l.m-3 en considérant l'ensemble de l'unité constituée des deux adsorbeurs. Cas de la maintenance sur un adsorbeur : L'adsorbeur qui n'est pas en maintenance suit un cycle CCS en 12 lits, avec des décalages 30 des différents points d'injection et de soutirage simultanés. Les lits sont répartis en 4 zones chromatographiques selon la configuration : 2 / 5 / 3 / 2 Les débits d'injection de charge et de désorbant (définis en considérant une température de référence de 40°C) sont les suivants : 2 9792 52 20 - 0,464 m3.min-1 pour la charge, - 0,627 m3.min-1 pour le désorbant. De plus, pour chacun des adsorbeurs, le débit de zone 4 est de 1,412 m3.min-1, et le débit de soutirage d'extrait est de 0,360 m3.min-1. La période de permutation employée est de 5 91,1 secondes. La teneur en eau est de 110 ppm (poids). On obtient par simulation une pureté de paraxylène de 99,71 % et un rendement en paraxylène de 97,03 % avec une productivité de 54,2 kgpx.h-'.m'3 en considérant l'ensemble de l'unité constituée des deux adsorbeurs. Ces exemples illustrent bien l'intérêt du procédé selon l'invention qui est aussi performant 10 que le procédé selon l'art antérieur pour des productivités faibles et intermédiaires, mais permet de plus d'atteindre de plus hautes productivités. Le procédé selon l'invention permet de plus de maintenir une production de paraxylène au cours des opérations de maintenance d'un des adsorbeurs, contrairement au procédé selon l'art antérieur.