(57)【要約】  本発明の方法は、芳香族化合物のメチル化及びアルキル交換の統合を介したキシレンの製造に関する。この統合されたプロセスは、キシレンの製造を最大化し、ベンゼンの製造を排除するか又は最小化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キシレンを製造するための方法であって、
Ｃ８及びＣ９プラス芳香族化合物の混合物を製造するメチル化工程と、
メチル化工程からのＣ９プラス芳香族化合物をＣ８芳香族化合物に転換するアルキル交換工程と
を含む方法。
【請求項２】
アルキル交換工程において、メチル基のフェニル基に対するモル比が１．５〜２．２の範囲にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アルキル交換工程において、メチル基のフェニル基に対するモル比が１．９５〜２．０５の範囲にある、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
アルキル交換工程において、反応器流出物中のベンゼンとトルエンの少なくとも一部がアルキル交換ユニットに移される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
アルキル交換工程において、反応器流出物中のベンゼンとトルエンの全部がアルキル交換工程に移される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
メチル化工程において、ベンゼンとトルエンが単一の反応器に共供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
メチル化工程において、ベンゼンとトルエンが異なる反応器に共供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
メチル化工程において、反応器流出物中のベンゼンとトルエンの少なくとも一部がメチル化ユニットに移される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
メチル化工程において、反応器流出物中のベンゼンとトルエンの全部がメチル化ユニットに移される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
アルキル交換ユニットにおける１．５〜２．２のメチル基とフェニル基のモル比を満たすために、メチル化ユニット中のベンゼンとトルエンの一部がアルキル交換ユニットに移される、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
アルキル交換ユニットにおける１．９５〜２．０５のメチル基とフェニル基のモル比を満たすために、メチル化ユニット中のベンゼンとトルエンの一部がアルキル交換ユニットに移される、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
メチル化工程及びアルキル交換工程からの流出物が単一の分離セクションを共有する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年４月５日に出願された米国仮特許出願第６１／６２０，８３０号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張し、該出願は、その全体が本明細書に完全に記載されているかのように参照により本明細書に援用される。
【０００２】
発明の分野
請求項に係る発明は、アルキル交換に加えて、メタノールを使用する芳香族化合物のメチル化を介するキシレンの製造方法に関する。この統合されたプロセスは、キシレンの製造を最大化し、ベンゼンの製造を排除するか又は最小化する。
【０００３】
請求項に係る方法は、供給物ストリームを含む芳香族炭化水素を分画する工程と、供給物ストリームから分画された芳香族炭化水素の少なくとも一部をメチル化してメチル化芳香族炭化水素に富んだ分画を形成する工程と、メチル化芳香族炭化水素に富んだ分画の少なくとも一部をアルキル交換反応において反応させてＣ８芳香族炭化水素を含むアルキル交換流出物を提供する工程を含む、Ｃ８芳香族炭化水素を製造することに関する。
【背景技術】
【０００４】
パラキシレンはテレフタル酸の製造で使用される有用な化学中間体であり、テレフタル酸は、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）およびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリマーの製造で使用される。パラキシレンから製造される他の最終生成物に加えて、ＰＥＴのプラスチックおよび繊維の巨大な市場を考慮すると、高純度のパラキシレンが相当に必要とされている。
【０００５】
触媒改質は一般的に、粗石油分画としてのナフサ炭化水素供給物のベンゼン、トルエン及びキシレン異性体である主生成物への転化（又は「芳香族化」）を指す。改質プロセスからの芳香族化合物の利用によるパラキシレンの製造を最大化するためには、利用可能なメチル基の不足が解決されなければならない。芳香族メチル化とアルキル交換の統合はこの問題を解決し、芳香環上のメチル基を増加させ、混合キシレン及びパラキシレンの製造を最大化するのに効果的な手段である。さらに、供給物ストリームの芳香族化合物のメチル化を増加させることにより、ベンゼンの製造が最小化されるか又は排除される。
【発明の概要】
【０００６】
本発明のある実施態様は、メタノールを使用する芳香族化合物のメチル化と芳香族化合物のアルキル交換との統合を介するキシレンの製造方法に関する。メチル基の不足は、アルキル交換工程の前の芳香族化合物メチル化ユニットにおけるメタノールからのメチル基の使用により満たされる。
【０００７】
請求項に係る発明は、例えば、Ｃ６及びＣ７芳香族炭化水素等の非Ｃ８芳香族炭化水素のアルキル交換によるＣ８芳香族炭化水素の製造法に関する。アルキル交換は、アルキル交換反応に誘導されてアルキル基を獲得する分子と、アルキル交換反応に誘導されてアルキル基を失う別の分子を生じる反応を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のある実施態様に従ったＣ８芳香族炭化水素及び特にパラキシレンを製造するための芳香族複合体において使用され得る代表的なプロセスを示す。
【図２】本発明のある実施態様に従ったパラキシレンを製造するためのプロセスを示す。
【図３】本発明のある実施態様に従ったメチル基の付加によるパラキシレン製造を最大化するためのプロセスを示す。
【図４】本発明のある実施態様に従ったメチル化とアルキル交換工程の統合によるパラキシレン製造を最大化するためのプロセスを示す。
【図５】本発明のある実施態様に従ったメチル化とアルキル交換工程の統合によるパラキシレン製造を最大化し、ベンゼンの製造を排除するためのプロセスを示す。
【図６】本発明のある実施態様に従ったメチル化とアルキル交換工程の統合によるパラキシレン製造を最大化し、ベンゼンの製造を排除するためのプロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
供給物ストリームは、本発明の局面に従って、好ましくはＣ９及びＣ１０芳香族炭化水素を含む、ストリームを含有するいずれかの芳香族炭化水素である。代表的な供給物ストリームは改質体（すなわち、触媒改質流出物）の分画を含む。
【００１０】
代表的方法は、供給物ストリームを分画して芳香族化合物の分画を提供することを含む。図１に例示されるように、供給物ストリームからの芳香族化合物の分画は、メチル化の工程に供され、芳香族炭化水素に富んだ分画を生じる。本発明の実施態様において、芳香族化合物の分画は、メチル供与体としてメタノールを使用してメチル化される。メチル化工程は、次いでアルキル交換工程に続くパラキシレンの製造の増加のための基礎を提供する。メチル化芳香族炭化水素に富んだ分画はアルキル交換工程に供されてパラキシレン（ＰＸ）を形成する。一定の実施態様において、アルキル交換工程で使用されるメチル化芳香族炭化水素に富んだ分画は、改質プロセスから生じた芳香族化合物分画に由来する。他の実施態様において、アルキル交換工程で使用されるメチル化芳香族炭化水素に富んだ分画は、供給物ストリームからの芳香族化合物分画のメチル化から誘導される。本発明の一定の実施態様において、アルキル交換工程は、メチル化工程で産生されたメチル化芳香族炭化水素に富んだ分画の少なくとも一部を使用する。
【００１１】
本発明の特定の実施態様において、メチル化工程は４２０〜６００℃の温度及び１０〜１０psigの圧力で行なう。幾つかの実施態様において、ゼオライトＸ、Ｙ及びベータ、モルデナイト、シリコ−アルミノ−ホスフェート、Ｈ−ＺＳＭ５、ＺＭＳ−５、ＺＳＭ−１１、ＴＳ−１、Ｆｅ−シリカライト、ＴＮＵ−９及びＨＩＭ−５から成る群から選択されるゼオライト触媒が使用される。
【００１２】
本発明の実施態様に従った方法は、メチル化芳香族炭化水素に富む分画を提供するのに加えて、この分画をアルキル交換反応ゾーンにおいて反応させてＣ８芳香族炭化水素を含むアルキル交換流出物を提供することを含む。
【００１３】
本発明の特定の実施態様において、アルキル変換工程は３００〜６００℃の温度及び１００〜５００psigの圧力で行なう。幾つかの実施態様において、ゼオライトＸ、Ｙ及びベータ、モルデナイト、シリコ−アルミノ−ホスフェート、Ｈ−ＺＳＭ５、ＺＭＳ−５、ＺＳＭ−１１、ＴＳ−１，Ｆｅ−シリカライト、ＴＮＵ−９及びＨＩＭ−５から成る群から選択されるゼオライト触媒が使用される。
【００１４】
典型的な改質工程において、芳香族化合物分画は、図２に記載されるように、アルカリ交換（ＴＡ）工程に供される。本発明のある実施態様において、アルキル交換工程のための供給物は、トルエン（Ｔ）及びＣ９プラス芳香族化合物（Ｃ９Ａ＋）である。本発明のある実施態様において、アルキル交換工程で使用されるＣ９芳香族化合物はトリメチルベンゼン（ＴＭＢ）である。本発明のある実施態様において、典型的な改質工程におけるアルキル交換工程の結果として形成される生成物は、およそ１：３の比率で存在するＣ８芳香族化合物（キシレン異性体）とベンゼンの混合物である。該混合物中のベンゼンの存在は、改質工程からの典型的な改質体におけるメチル基の不足に寄与し得る。
【００１５】
図３に示されるように、アルキル交換反応へのメチル基の追加は、アルキル交換流出物におけるベンゼンと比較したＣ８芳香族化合物の収量を増加させる。図３に示されるように、ベンゼンのＣ８芳香族化合物（キシレン異性体）に対する比率はおよそ１：８である。図３に示される実施態様において、アルキル交換反応に存在するメチル基のフェニル基に対する比率はおよそ２：１である。この比率は、示された典型的な改質工程に存在するメチル基のフェニル基に対する比率である１．２：１よりも高いことに留意されたい。従って、本発明の実施態様によれば、アルキル交換反応におけるメチル基のフェニル基に対する比率は、１．５：１から２．２：１の範囲であることが望ましい。本発明の特定の好ましい実施態様において、アルキル交換反応におけるメチル基のフェニル基に対する比率は、１．９５：１から２．０５：１の範囲である。
【００１６】
本発明のある実施態様は、ベンゼン、トルエン及びＣ９プラス芳香族化合物を用いることによるキシレンを製造するための工程に関する。該工程は、混合キシレンと重質芳香族化合物を製造するためのベンゼンとトルエンのメチル化に加えて、存在するベンゼン、トルエン及び重質芳香族化合物と、アルキル交換工程におけるメチル化工程からの重質芳香族化合物の少なくとも一部とのアルキル交換を含む。
【００１７】
他の生成物に加えてパラキシレンを製造するための芳香族複合体全体における様々な統合された工程の文脈で実施され得るように、本発明の代表的な限定されない実施態様は、図４に例示される。この実施態様において、供給物ストリームからの反応器流出物における芳香族化合物分画はメチル化工程に供せられメチル化芳香族炭化水素に富んだ分画を生じる。特に、反応器流出物中のトルエン（Ｔ）がメチル化に供される。特定の実施態様において、メチル化工程はメタノールを用いて行なわれる。メチル化工程は、キシレン等のＣ８芳香族化合物とＣ９プラス芳香族化合物を生成する。Ｃ９プラス芳香族化合物は、アルキル交換工程が行なわれるアルキル交換ユニットへ移される。アルキル交換流出物におけるベンゼンのＣ８芳香族化合物（キシレン異性体）に対する比率はおよそ１：８である。
【００１８】
キシレンの製造のためのメチル基とフェニル基の好ましいモル比は２であるため、アルキル交換ユニットは、メチル基のフェニル基に対するモル比が２付近で操作される。特定の実施態様において、アルキル交換ユニットにおけるメチル基のフェニル基に対するモル比は１．５〜２．２の範囲にある。他の実施態様において、メチル基のフェニル基に対するモル比は１．９５〜２．０５の範囲にある。本発明の特定の実施態様において、反応器流出物からのベンゼンとトルエンの一部がメチル化工程に移される。他の実施態様において、反応器流出物からのベンゼンとトルエンの全部がメチル化工程に移される。
【００１９】
本発明の特定の実施態様において、メチル化工程では、ベンゼンとトルエンは単一の反応器に共供給されるか、又は異なる反応器へ別々に供給される。本発明の特定の実施態様において、反応器流出物中のベンゼンとトルエンの一部がメチル化工程へ移される。他の実施態様において、反応器流出物中のベンゼンとトルエンの全部がメチル化工程へ移される。本発明の特定の実施態様において、アルキル交換工程における１．５〜２．２のメチル基とフェニル基のモル比を満たすために、メチル化工程からのベンゼン及び／又はトルエンの一部がアルキル交換工程に移される。本発明の他の実施態様において、アルキル交換工程における１．９５〜２．０５のメチル基とフェニル基のモル比を満たすために、メチル化工程からのベンゼン及び／又はトルエンの一部がアルキル交換工程に移される。
【００２０】
本発明のある実施態様において、メチル化工程及びアルキル交換工程由来の流出物は、同一の分離セクションを共有する。本発明の特定の実施態様において、ベンゼンとトルエンは、混合されていても分離されていても、メチル化工程及びアルキル交換工程へ移される。
【００２１】
図５は本発明の実施態様に従ったキシレンの製造工程を示す。図５に示されるように、反応器流出物からのベンゼンとトルエンがメチル化工程に供される。本発明の特定の実施態様において、メチル化はメタノールを用いて行なわれる。メチル化工程はキシレンの混合物を生成する。アルキル交換工程において、反応器流出物からの又はメチル化工程からのＣ９プラス芳香族化合物は、約２のメチル／フェニル比でアルキル交換に供される。アルキル交換工程から生じた生成物は、キシレンの混合物である。生成混合物にはベンゼンがほとんど見いだせないか見いだせないことに留意されたい。
【００２２】
図６は本発明の実施態様に従ったキシレンの製造工程を示す。図５に示されるように、反応器流出物からのトルエンがメチル化工程に供される。本発明の特定の実施態様において、メチル化はメタノールを用いて行なわれる。メチル化工程はキシレンの混合物を生成する。アルキル交換工程において、反応器流出物からの又はメチル化工程からのＣ９プラス芳香族化合物は、約１．７のメチル／フェニル比でアルキル交換に供される。アルキル交換工程から生じた生成物は、キシレンの混合物である。生成混合物にはベンゼンがほとんど見いだせないか見いだせないことに留意されたい。
【００２３】
本発明の全体的な局面は、アルキル交換反応においてメチル化芳香族炭化水素を反応させてＣ８芳香族炭化水素を含むアルキル交換流出物を供給することを含む、Ｃ８芳香族炭化水素の製造法に関する。有利なことに、メチル化芳香族炭化水素は、アルキル交換反応ゾーンへのメチル化芳香族炭化水素に富んだ分画に存在している。本発明の開示からの知見を得た当業者は、本発明の範囲から逸脱することなしに、これらのＣ８芳香族炭化水素製造法に様々な改変を行うことができるであろうことを認識するだろう。論理的又は観察された現象、又は結果を説明するのに用いられたメカニズムは、例示としてのみ解釈され、本請求項の範囲を多少なりとも限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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