(57)【要約】  選択されたキシレン異性体を分離するための方法及びシステムが提供される。本発明の方法は複数の芳香族炭化水素を含む供給原料をトルエン及びキシレン異性体を含む第１の流れ並びにキシレン異性体を含む第２の流れに分離することを含む。本発明の方法は、前記第１の流れをトルエンを含む第３の流れ及びキシレン異性体を含む第４の流れに分離すること、並びに前記第２の流れから前記選択されたキシレン異性体を吸着するように構成されている吸着剤を含む吸着分離部中で、前記第２の流れと前記第３の流れを混合することを更に含む。前記第３の流れは選択されたキシレン異性体を脱着し、前記選択されたキシレン異性体及びトルエンを含む第５の流れ、並びに選択されていないキシレン異性体及びトルエンを含む第６の流れを生成する。また更に本発明の方法は前記第６の流れを、前記選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れ及びトルエンを含む前記第３の流れに分離することを含む。【選択図】図１
2016538239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の芳香族炭化水素を含む供給原料流を、トルエン及びキシレン異性体を含む第１の流れ並びにキシレン異性体を含む第２の流れに分離する工程、
多区画分離装置の第１区画において該第１の流れを、トルエンを含む第３の流れ及びキシレン異性体を含む第４の流れに分離する工程、
該選択されたキシレン異性体を該第２の流れから吸着するように構成された吸着剤を含む吸着分離部中で該第２の流れ及び該第３の流れを混合し、該第３の流れが該選択されたキシレン異性体を該吸着剤から脱着し、該選択されたキシレン異性体及びトルエンを含む第５の流れ、及び、選択されていないキシレン異性体及びトルエンを含む第６の流れを生成する工程、及び
該多区画分離装置の第２区画において該第６の流れを、該選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れ及びトルエンを含む該第３の流れに分離する工程、
を含む、選択されたキシレン異性体を分離する方法。
【請求項２】
該供給原料流を分離する工程が改質ナフサ流を分離することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該供給原料流を該第１の流れ及び該第２の流れに分離する工程が、分別蒸留塔中で供給原料流から塔頂生成物及び塔底生成物を形成する第１分離処理を行うこと、及び回収蒸留塔に一体化された安定化塔を含む回収蒸留塔中で第２分離処理を行うことを含み、該第２分離処理を行うことが安定化塔生成物を該安定化塔から及び側部取出物を該回収蒸留塔から生成し、該安定化塔生成物及び該塔頂生成物は混合され該第１の流れを形成し、該側部取出物は該第２の流れを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該供給原料流を分離する工程が、Ｃ９＋炭化水素を含む第８の流れを形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該第８の流れをアルキル交換し、追加のキシレン異性体を含む流れを形成することを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該第８の流れをアルキル交換することが、アルキル交換反応器中で該第８の流れを該第３の流れの一部と混合することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
追加の異性体を含む該流れを該第２の流れと混合することを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
該選択されていないキシレン異性体を含む該第７の流れを異性化し、該選択されたキシレン異性体及び該選択されていないキシレン異性体の両方を含む第９の流れを形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
該第９の流れを該第２の流れと混合することを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
該選択されたキシレン異性体を吸着することがパラキシレンを吸着することを含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権に関する陳述
本願は、２０１３年９月２７日に出願された米国特許出願第１４／０４０，３６３号の優先権を主張して、その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本開示は、一般に芳香族炭化水素を分離するためのシステム及び方法に関し、より詳しくは、選択吸着によりキシレン異性体を分離するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
キシレン異性体は化学合成において重要な中間体であり、特定のキシレン異性体が種々の工程に応じて必要とされる。パラキシレンはテレフタル酸の原料であり、テレフタル酸は合成繊維及び合成樹脂の製造に使用される。メタキシレンは、ある種の可塑剤、アゾ色素、及び木材防腐材に使用される。オルソキシレンは無水フタル酸生産の原料であり、無水フタル酸はある種の可塑剤、アゾ色素、及び医薬品に使用される。
【０００４】
キシレン異性体は、典型的には所望の異性体を選択する吸着剤によって混合キシレン流から分離される。所望の異性体は吸着され、残りの異性体は混合抽残液流中に排出される。次いで脱着剤を使用して所望のキシレン異性体が脱着され、脱着剤及び所望のキシレン異性体が回収され、蒸留（分留とも呼ぶ）によって分離される。脱着剤は典型的には重質又は軽質のいずれかで呼ばれ、重質脱着剤はキシレンよりも高分子量で高沸点であり、軽質脱着剤はキシレンよりも低分子量で低沸点である。重質脱着剤は、分留工程で繰り返し蒸発させて引き上げる必要がないので、重質脱着剤を用いるキシレン異性体回収システムは軽質脱着剤を用いるシステムよりも使用するエネルギーが少ない傾向にある。但し、重質脱着剤システムでは、再生脱着剤中の望ましくない化合物の蓄積を規制するために厳格な供給原料純度が必要とされる。望ましくない化合物とは、脱着剤の有効性及び生成物純度を低下させる不純物である。脱着剤再生処理中に重質脱着剤純度を維持するために追加の設備が必要である。重質脱着剤システムの蒸留塔は再沸騰器温度が高く、そのため動作圧力も高くなる。この高い動作圧力のために、関与する設備の圧力定格を高くする必要があり、設備の投資費用及び維持費が増加することになる。
【０００５】
軽質脱着剤システムの場合は、重質脱着剤システムと比較して緩和された供給原料規格でもよい。これは蒸留塔の塔頂流として軽脱着剤を回収することに伴うエネルギー費用増加の相殺に役立つ。軽質脱着剤は脱着剤の貯蔵及び回収のための追加設備を必要としないので、軽質脱着剤システムによりキシレン回収システム用の総設備数の大幅な節約もできる。軽質脱着剤キシレン回収システムは蒸留塔動作圧力も低いため、薄いシェル厚み及び低い圧力定格を使用することができ、新しいシステムの設置のための投資費用を更に低減することができる。トルエンは使用可能な軽質脱着剤の一例であり、またトルエンは入手可能な重質脱着剤の多くのものより安価である。
【０００６】
このように、従来技術では、重質脱着剤を使用するシステムと軽質脱着剤を使用するシステムとの間に二律背反が存在する。供給原料規格を厳密に制御することができない状況では、上述の理由により重質脱着剤システムではなく軽質脱着剤システムを使用することが望ましいと考えられる。しかし、従来技術では、このような軽質脱着剤システムに付随する好ましくないエネルギー使用の増加に対処するシステムを開示していない。
【０００７】
従って、全体のエネルギー消費を低減するように、軽質脱着剤を用いて混合キシレン流から選択されたキシレン異性体を製造するための方法及びシステムを開発することが望まれている。更に、本発明の態様の他の望ましい特徴及び特性は、添付図面及び背景技術の項と併せて、後述の発明を実施するための形態及び添付の特許請求の範囲から明らかとなる。
【発明の概要】
【０００８】
選択されたキシレン異性体を分離するための方法及びシステムが提供される。例示的な一態様において、選択されたキシレン異性体を分離するための方法は、複数の芳香族炭化水素を含む供給原料をトルエン及びキシレン異性体を含む第１の流れ並びにキシレン異性体を含む第２の流れに分離する工程を含む。本方法は、多区画分離装置の第１区画において、第１の流れを、トルエンを含む第３の流れ及びキシレン異性体を含む第４の流れに分離することを更に含む。本方法は、第２の流れから選択されたキシレン異性体を吸着するように構成されている吸着剤を含む吸着分離部中で第２の流れと第３の流れを混合することを更に含む。第３の流れが選択されたキシレン異性体を吸着剤から脱着し、選択されたキシレン異性体及びトルエンを含む第５の流れ、並びに選択されていないキシレン異性体及びトルエンを含む第６の流れを生成する。また更に、本方法は、多区画分離装置の第２区画において、第６の流れを、選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れ及びトルエンを含む第３の流れに分離することを含む。
【０００９】
別の例示的な一態様において、選択されたキシレン異性体を分離するためのシステムは、複数の芳香族炭化水素を含む供給原料を、トルエン及びキシレン異性体を含む第１の流れ並びにキシレン異性体を含む第２の流れに分離するように構成された第１の炭化水素分離装置を含む。本システムは、第１の流れを、トルエンを含む第３の流れ及びキシレン異性体を含む第４の流れに分離するように構成された第１の分離区画を含む多区画分離装置を更に含む。また更には、本システムは、第２の流れから選択されたキシレン異性体を吸着するように吸着剤を含む吸着分離部を含む。第３の流れが選択されたキシレン異性体を吸着剤から脱着し、その選択されたキシレン異性体及びトルエンを含む第５の流れ、並びに選択されていないキシレン異性体及びトルエンを含む第６の流れを生成する。そのうえ、多区画分離装置は、第６の流れを、選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れ及びトルエンを含む第３の流れに分離するように構成された第２の分離区画を含む。
【００１０】
この概要は、以下の詳細な記述で更に説明される概念の選択を簡略化した形で説明するために提供する。この概要は、特許請求された主題の主要な特徴、又は本質的な特徴を特定するためのものではなく、又は特許請求された主題の範囲を決定するための支援として使用するためのものでもない。
【００１１】
下記において本発明の態様を以下の図面に関連して記載するが、図面において同様の参照番号は同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本開示の様々な態様に従い、キシレン異性体分離システムで実行される方法を示す工程流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明は本質的に単なる例示であり、記述した態様の適用及び用途を限定するものではない。更には、前述の背景技術、または、以下の詳細な説明で提示されるいかなる理論によっても拘束されるものではない。
【００１４】
本明細書に記載の様々な態様は、軽質脱着剤を用いた吸着分離によって混合キシレン供給原料から選択されたキシレン異性体を分離するためのシステム及び方法に関する。開示されたシステムでは、システムを動かすために必要な総設備数を減少させるように新規な方法で特定の分離装置、特に蒸留塔を組み合わせて、上記のように軽質脱着剤システムでは高くなる傾向にある総エネルギー費用を下げる。このように本開示は、緩和された規格（即ち、厳しい管理が緩和された規格）の供給原料を可能にし、同時に総エネルギー費用を低減させることによって従来技術に勝る分離システム及び方法を提供する。
【００１５】
本開示の様々な態様に従い、キシレン異性体分離システム１０で実行される方法を示す工程流れ図である図１をここで参照する。図示されているように、供給原料流１１がシステム１０に供給される。選択されたキシレン異性体を分離するための最適な供給原料流１１は多くの供給源から入手できる。例えば、流動接触分解（fluid catalytic cracking:ＦＣＣ）部及び精留塔は、非常に厳格な様式で運転された場合には、炭素原子数７〜１０の炭化水素（Ｃ７〜Ｃ１０）の画分を生成することができ、この炭化水素の６０質量％が芳香族である。特定の石炭液化工程では、芳香族化合物に富む炭化水素流が生成され、これらの炭化水素流は、供給原料流１１として使用するのに適している。他の可能性のある供給源としては、種々の石油精製工程、炭化水素の熱又は接触分解、又は石油化学変換工程が挙げられ、例えば、改質ナフサ等の芳香族化合物を生成するように設計された触媒によって改質装置内で処理された炭化水素流を含む。
【００１６】
特定の一態様において、供給原料流１１はナフサ流である。ナフサ供給原料は芳香族、パラフィン、及びナフテンを含み、少量のオレフィンを含んでもよい。利用できる供給原料としては、直留ナフサ、天然ガソリン、合成ナフサ、熱ガソリン、接触分解ガソリン、及び特に改質ナフサが挙げられる。供給原料は沸点で定義される、即ち、０℃〜２３０℃の、全範囲ナフサに包含されるが、芳香族炭化水素を大きな割合（５０％超、７０％超等）で含むナフサが好ましい。
【００１７】
図１に示すように、供給原料流１１は、特に供給原料流１１が改質ナフサ流である態様では、改質油分別蒸留塔１２に供給される。改質油分別蒸留塔１２は、供給原料流１１を蒸留することによって、塔頂流１３として低沸点流及び塔底流１４として高沸点流に分離、即ち「分別」する機能を有している。改質油分別蒸留塔は、例えば、塔頂流１３が炭素原子数７個以下（Ｃ７−）の炭化水素分子を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含むように構成されてもよい。従って、塔底流１４は炭素原子数８個以上（Ｃ８＋）の炭化水素分子を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含むことができる。
【００１８】
その後、塔底流１４を、当技術分野で知られているように、塔底流１４に存在する可能性のあるアルキレート及びオレフィンを除去するために粘土処理器１５に送ってもよい。粘土処理器１５は、この目的に適した任意の公知の方法で構成することができる。従って、粘土処理器１５から出た流れ１６は、アルキレート及びオレフィン化合物が実質的に（例えば、９０％超）除去されたＣ８＋炭化水素を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含むことができる。
【００１９】
その後、Ｃ８＋炭化水素流１６は、種々の画分に分離されるために、「回収（stripper）」蒸留塔１７に送られる。異なる画分（例えば、Ｃ７−、Ｃ８、Ｃ９＋）が、存在する化合物の沸点差に基づいて分離される。図１に示すように、回収蒸留塔１７は、それに付随する「安定化」蒸留塔を含む。一態様において、安定化蒸留塔１８は、図示されているように、回収蒸留塔１７の塔頂部内に一体化されている。回収蒸留塔１９内に安定化蒸留塔１８を一体化することで、専用の安定化塔を除去でき、投資費用を減少させることができる。本態様において、容器隔壁は、塔頂液の一部が安定化されるように主回収トレー区画からの分離を行う。ただし、別の態様においては、安定化塔１８は別個の装置であってもよい。特定の構成か否かに関係なく、回収蒸留塔１７は、炭素原子数４以下（Ｃ４−）の炭化水素分子を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含む塔頂流１９を生成する。回収蒸留塔１７は、Ｃ８＋炭化水素を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含む「側部取出物（side draw）」として混合キシレン流２０を更に生成する。更には、回収蒸留塔１７は、炭素原子数９個以上（Ｃ９＋）の炭化水素分子を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含む流れを底流２１として生成する。安定化塔１８は、上述のように、回収蒸留塔１７の塔頂部と一体化しており、回収蒸留塔１７の塔頂部の炭化水素の一部を受け取り、炭素原子数５〜７（Ｃ５〜Ｃ７）の炭化水素を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含む液体生成物流２２並びにＣ４−炭化水素を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含み、回収蒸留塔中の塔頂流１９に合流する気体生成物流を生成する。
【００２０】
その後、Ｃ９＋流２１は、更に分離されるために、「重質芳香族」蒸留塔２３に更に送られる。重質芳香族蒸留塔２３は、塔頂流２４として、炭素原子数９又は１０（Ｃ９〜Ｃ１０）の炭化水素を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含む流れを生成する。重質芳香族蒸留塔２３は、炭素原子数１１以上（Ｃ１１＋）の炭化水素を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含む塔底流２５を更に生成する。塔頂流２４は、より詳細に以下で説明されているように、追加のＣ８芳香族炭化水素を生成するためにアルキル交換部（図１の装置３９）に送られる。塔底流２５はシステム１０から除去され、燃料として、他の工程の投入原材料として、又は他の用途に使用されてもよい。追加事項として、回収蒸留塔１７から（更には安定化蒸留塔１８から）のＣ４−流１９もまたシステム１０から取出され、燃料として他の工程の投入原材料として、或いは他の用途に使用されてもよい。
【００２１】
Ｃ５〜Ｃ７流２２は、Ｃ７−改質油分別蒸留塔の塔頂流１３と合流してもよい。次いでＣ７−炭化水素を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含むこの混合流２６は、非芳香族化合物をその流れ２６から除去するために抽出蒸留処理部２７に送られる。特定の一態様において、当技術分野で知られているように、抽出蒸留処理部２７は、非芳香族化合物から芳香族化合物を分離する溶媒にスルホランを使用してもよい。液−液溶媒抽出等の他の抽出方法も、当技術分野で知られ、芳香族化合物から非芳香族化合物を分離するために実施され、抽出蒸留処理部２７の代わりに、あるいは抽出蒸留処理部２７に追加して使用することは、本開示の範囲内にある。抽出蒸留部２７は、Ｃ７−非芳香族炭化水素を主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含む第１の流れ２８並びにベンゼン及びトルエンを主に（例えば、８０％超、９０％超、又は９５％超）含む第２の流れ２９を生成する。第２の流れ２９は、更にその流れの中の芳香族化合物の純度を上げるために粘土処理器３０に送られてもよく、例えば、粘土処理器１５に関して上述の方法でその流れの中に存在するアルキレート又はオレフィンを除去して、処理済のベンゼン及びトルエン流３１を生成する。
【００２２】
その後、処理済のベンゼン及びトルエン流３１は、流れ３１中のベンゼンとトルエンを分離するために更に蒸留塔３２に送られる。トルエンよりも低沸点であるベンゼンを塔頂生成物３３として蒸留塔３２から取出し、ベンゼンよりも高沸点であるトルエンを塔底生成物３４として蒸留塔３２から取出す。次いで、トルエンを主に（例えば、４０％超、６０％超、又は７０％超）含むが種々の数％のキシレン異性体等の重質芳香族炭化水素も含んでいる可能性のある塔底生成物３４は、トルエンを更に精製するために、分割シェル蒸留塔３５等の多区画分離装置に送られる。分割シェル蒸留塔３５は、第１区画、即ち「側部」３５ａ及び第２区画、即ち「側部」３５ｂを含む。これらは、図１に示すように、邪魔板３５ｃによって塔の中央部及び下部で互いに分離されているが、共通の上部（塔頂）を共有する。トルエン流３４は、第１側部３５ａに供給され、そこで、重質芳香族化合物は、流れ３６（図１に示すように、次いで、回収蒸留塔１７に再循環により戻されてもよい）中の第１側部３５ａの塔底生成物として取出され、精製されたトルエンは流れ３７中の塔頂生成物として取出される。
【００２３】
その後、精製されたトルエン流３７は、吸着分離部３８における選択されたキシレン異性体の分離のために、「軽質」脱着剤（流れ３７ａ）として、また、前記のアルキル交換部３９のための供給原料（流れ３７ｂ）としても供給される。まず、アルキル交換部３９に関して、トルエン流３７ｂはシステム３９に供給され、重質芳香族蒸留塔２３からのＣ９〜Ｃ１０の流れ２４と反応する。当技術分野で知られているように、アルキル交換は、トルエン及び重質（即ち、Ｃ９〜Ｃ１０）芳香族を混合キシレンに変換する処理である。水素ガスは、流れ４０を介してアルキル交換反応のための更なる供給原料として供給される。アルキル交換法は、アルキル交換反応のための触媒として、例えば、シリカ−アルミナ、並びに脱アルミニウム化モルデナイト、超安定Ｙ型ゼオライト（ＵＳＹ）及びＺＳＭ−１２等のゼオライトを使用することができる。キシレン生成過程では、不均化、アルキル交換、及び脱アルキル化等の多くの反応が起こる。メチル基は、不均化及びアルキル交換によって、一方のフェニル基から他方のフェニル基に移動し、混合キシレンを生成する。脱アルキル化中は、フェニル基に結合したエチル基、プロピル基、及びブチル基は除去され、ベンゼン及びトルエンが生成される。アルキル交換部３９によって、ブタン、プロパン等の炭化水素ガスを含む副生成物流４１並びキシレン及びトルエンを主に（例えば、４０％超、６０％超、又は７０％超）含む流れ４２が生成される。
【００２４】
その後キシレン／トルエン流４２は、例えばこのキシレン／トルエン流４２中に存在する可能性がある軽質芳香族（ベンゼン、トルエン）を分離することによってキシレン／トルエン流４２を精製するために、更に回収蒸留塔４３に送られる。存在するベンゼン又はトルエンは流れ４４を介して回収蒸留塔４３から取出され、次に再循環により戻されてベンゼン及びトルエン流３１と合流した後、蒸留塔３２に流入する。キシレン生成物は流れ４５を介して蒸留塔４３から取出され、次に再循環により戻されて炭化水素流１６と合流した後回収蒸留塔１７に流入する。（図示し易くするために「逆向き」に図示しているが、蒸留塔４３の流れ４４が「塔頂」流で、流れ４５が「塔底」流である。）
ここで図１に示したように、吸着分離部３８に着目すると、上述のように回収蒸留塔１７から側部取出物として取出された混合キシレン流である流れ２０は、キシレン供給生成物を吸着分離部３８に供給する。混合キシレン流２０は装置３８に導入され、選択されたキシレン異性体が吸収される。選択されたキシレン異性体は多くの態様ではパラキシレンであるが、また他の態様ではこの選択されたキシレン異性体はメタキシレンであってもよい。分離部３８は、選択されたキシレン異性体を他のキシレン異性体よりも優先的に吸着する選択的吸着剤を含む。例示的な態様において選択的吸着剤は、Ｘ型又はＹ型の結晶性アルミノシリケートゼオライト等の結晶性アルミノシリケートであってもよい。選択的吸着剤は１つ以上の金属陽イオンを有する交換性陽イオン部位を含有し、金属陽イオンはリチウム、カリウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ニッケル、銅、銀、マンガン、及びカドミウムの内の１種以上である。吸着条件は様々であるが、典型的には、３５℃〜２００℃（１００°Ｆ〜４００°Ｆ）及び１００ｋＰａ〜３，５００ｋＰａ（１４ＰＳＩＧ〜５００ＰＳＩＧ）である。
【００２５】
混合キシレン流２０は、吸着分離部３８中で混合抽残液流４６及び抽出流に分離される。抽出塔（不図示）は、トルエン脱着剤を混合抽出流中にある選択されたキシレン異性体（パラキシレン等）から分離するのに用いられ、これによりパラキシレン生成物流４７が生成する。選択的吸着剤は選択されたキシレン異性体を優先的に吸着し、残留する抽残キシレン異性体は、混合抽残液流４６中の過剰脱着剤と共に排出される。脱着剤は選択されたキシレン異性体を脱着するために、トルエン「軽質」脱着剤流３７ａによって装置３８に供給される。脱着剤は次いで装置３８内で行われる蒸留によって選択された異性体から分離され、選択されたキシレン異性体は生成物流４７として排出され、この生成物流４７は選択されたキシレン生成物としてシステム１０から取出される。吸着分離部３８は異なるいくつかの態様が可能であり、例えば混合抽残液流４６が回収された後に所望のキシレン異性体が脱着され、脱着後に抽出流が回収される、バッチ方式で操作される単一床等が挙げられる。別の一態様においては複数の吸着剤床が使用され、混合キシレン流２０及び脱着剤流３７ａの導入点は異なる吸着剤床を通って徐々に移動させられる。抽出流及び混合抽残液流４６の排出点も異なる吸着剤床を通って徐々に移動させられ、それぞれの個々の吸着剤床は半バッチ式で使用され、その組合せは連続操作を模している。上述のように、脱着剤はキシレンよりも低い分子量を有し、また選択されたキシレン異性体又は抽残キシレン異性体よりも低い沸点を有する。
【００２６】
その後吸着分離部３８から生成された混合抽残液流４６は、分割シェル塔３５の第２側部３５ｂに送られる。第２側部３５ｂにおいて、混合抽残液流４６中のトルエン脱着剤は選択されていないキシレン異性体から沸点蒸留によって分離される。上述のようにトルエンは、流れ３７を介して組合せ塔頂領域中の分割シェル蒸留塔３５から取出され、流れ３７ａ及び流れ３７ｂへ再循環により戻され、選択されていないキシレン異性体は流れ４８を介して第２側部３５ｂから塔底生成物として取出される。蒸留塔３５に分割シェル構造を使用することにより、２つの別個の蒸留塔を用いるシステムに比較して投資費用を節約できる。側部３５ａ及び側部３５ｂで行われる蒸留の塔頂生成物は同じもの（即ち、トルエン）であるため、別個の中間及び塔底領域を維持しながら塔頂生成物を混ぜ合わすことにより、２つの別個の蒸留工程を統合して一つの蒸留塔にすることを可能にし、その結果、１つの蒸留塔と共通の塔頂系設備のみを必要とする。
【００２７】
次に選択されていないキシレン異性体流４８は、次いで異性化部４９に送られ、そこで選択されたキシレン異性体以外のキシレン異性体である抽残キシレン異性体は異性化し、選択されたキシレン異性体を更に生成する。選択されたキシレン異性体は吸着分離部３８で取出され、この１種類の異性体の除去により異性体の組成は平衡状態から外れる。このように、主に流れ４８に存在しない異性体である選択されたキシレン異性体が異性化部４９中で生成され、平衡比に近い混合物をもたらす。平衡比は、２５０℃で、２０〜２５％のオルトキシレン、２０〜３０％のパラキシレン、及び５０〜６０％のメタキシレンであり、この平衡比は温度及びその他の条件と共に変化する。
【００２８】
例示的な一態様において、異性化部４９は異性化触媒を含み、適切な異性化条件で動作する。適切な異性化条件としては、１００℃〜５００℃（２００°Ｆ〜９００°Ｆ）又は２００℃〜４００℃（４００°Ｆ〜８００°Ｆ）の温度、及び５００ｋＰａ〜５，０００ｋＰａ（７０ＰＳＩＡ〜７００ＰＳＩＡ）の圧力が挙げられる。異性化部は流れ４８に関して、０．５〜５０／時間又は０．５〜２０／時間の液空間速度を提供するのに十分な量の異性化触媒を含む。流れ５０を介してキシレン１モル当たり最大１５モルの水素を異性化部に供給できるが、いくつかの態様において、基本的に水素は異性化部４９に存在しない。異性化部４９は１つ、２つ又はそれ以上の反応器を含み、そこでは適当な手段を用いて各反応器への入口の適切な異性化温度を確保する。キシレンは上昇流、下降流、又は放射状流等の任意の適切な方法で異性化触媒と接触する。
【００２９】
一態様において異性化触媒は、Ｓｉ：Ａｌ２比が１０／１を超え、又はいくつかの態様では２０／１を超え、５〜８オングストロームの細孔径を有するゼオライトアルミノシリケートを含む。適切なゼオライトのいくつかの例としては限定されないが、ＭＦＩ、ＭＥＬ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＭＦＳ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＴＯＮ、ＭＯＲ、及びＦＡＵが挙げられ、ガリウムが結晶構造の構成要素として存在してもよい。いくつかの態様において、Ｓｉ：Ｇａ２モル比は５００／１未満であり、又他の態様において１００／１未満である。触媒中のゼオライトの割合は一般に１〜９９重量％又は２５〜７５重量％である。いくつかの態様において異性化触媒は、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、及び白金（Ｐｔ）の１種以上を０．０１〜２重量％含むが、他の態様においては異性化触媒は実質的に金属化合物を含まない（ここで実質的に含まないとは０．０１重量％未満である）。異性化触媒の残りはアルミナ等の無機酸化物結合体であり、球形或いは円筒形等の様々な触媒形状を使用することができる。
【００３０】
異性化キシレン流５２は異性化部４９を出て、第１側部塔底生成物流３６と合流した後回収蒸留塔１７に戻る。ブタン、プロパン等の軽質ガスを含む副産物流５１も異性化部４９から取出される。異性化キシレン流５２は、選択されたキシレン異性体を異性化抽残液流４６中よりも多く含み、従って選択されたキシレン異性体をより多く回収することができる。このように選択されたキシレン異性体の回収された合計量が平衡値を超える場合がある。
【００３１】
このように本明細書に記載されているのは、軽質脱着剤による吸着分離により混合キシレン供給原料から選択されたキシレン異性体を分離するための、種々の例示的システム及び方法である。開示されたシステムにおいて特定の分離装置、例えば蒸留塔１７及び１８、並びに３５ａ及び３５ｂ（分離シェル塔３５として）は、システムを動かすために必要な総設備数を減少させる新規な方法で組み合わされ、それにより上記のように軽質脱着剤システムでは高くなる傾向にある総生産コストを下げる。このように、本開示は軽質脱着剤システムに典型的な緩和された規格（即ち、規制の厳しさが緩和された規格）の供給原料を可能にし（これによりエネルギー節約となる）、同時に従来技術で知られたシステムと比較して総エネルギー費用を低減させることにより、従来技術に勝る分離システム及び方法を提供する。
【００３２】
具体的な態様
以下に特定の態様に関連して説明するが、当然ながらこの説明は例示するもので、前述の説明及び添付の特許請求の範囲を限定しようとするものではない。
【００３３】
本発明の第１の態様は、複数の芳香族炭化水素を含む供給原料流を、トルエン及びキシレン異性体を含む第１の流れ及びキシレン異性体を含む第２の流れに分離する工程；多区画分離装置の第１区画において、第１の流れをトルエンを含む第３の流れ及びキシレン異性体を含む第４の流れに分離する工程；選択されたキシレン異性体を第２の流れから吸着するように構成された吸着剤を含む吸着分離部中で第２の流れ及び第３の流れを混合し、第３の流れが選択されたキシレン異性体を吸着剤から脱着し、選択されたキシレン異性体及びトルエンを含む第５の流れ、並びに選択されていないキシレン異性体及びトルエンを含む第６の流れを生成する工程；及び多区画分離装置の第２区画において第６の流れを、選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れ及びトルエンを含む第３の流れに分離する工程、を含む選択されたキシレン異性体を分離する方法である。本発明の一態様は、供給原料流を分離する工程が改質ナフサ流を分離することを含む、本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、供給原料流を第１の流れ及び第２の流れに分離する工程が、分別蒸留塔中で供給原料流から塔頂生成物及び塔底生成物を形成する第１分離処理を行うこと、及び回収蒸留塔に一体化された安定化塔を含む回収蒸留塔中で第２分離処理を行うことを含み、第２分離処理を行うことが安定化塔生成物を安定化塔から及び側部取出物を回収蒸留塔から生成し、安定化塔生成物及び塔頂生成物は混合され第１の流れを形成し、側部取出物は第２の流れを形成することを含む本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、供給原料流を分離する工程が、Ｃ９＋炭化水素を含む第８の流れを形成することを更に含む、本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、第８の流れをアルキル交換し追加のキシレン異性体を含む流れを形成することを更に含む、本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は第８の流れをアルキル交換することがアルキル交換反応器中で第８の流れを第３の流れの一部と混合することを含む、本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、追加の異性体を含む流れを第２の流れと混合することを更に含む、本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れを異性化し、選択されたキシレン異性体及び選択されていないキシレン異性体の両方を含む第９の流れを形成することを更に含む、本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、第９の流れを第２の流れと混合することを更に含む、本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、選択されたキシレン異性体を吸着することがパラキシレンを吸着することを含む、本段落の第１の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。
【００３４】
本発明の第２の態様は、複数の芳香族炭化水素を含む供給原料流を、トルエン及びキシレン異性体を含む第１の流れ並びにキシレン異性体を含む第２の流れに分離するように構成された第１の炭化水素分離装置；第１の流れをトルエンを含む第３の流れ及びキシレン異性体を含む第４の流れに分離するように構成された、第１の分離区画を含む多区画分離装置；及び選択されたキシレン異性体を第２の流れから吸着するように構成された吸着剤を含む、吸着分離部を含む選択されたキシレン異性体を分離するためのシステムであって、ここで第３の流れが選択されたキシレン異性体を吸着剤から脱着し、選択されたキシレン異性体及びトルエンを含む第５の流れ、並びに選択されていないキシレン異性体及びトルエンを含む第６の流れを生成し、多区画分離装置は、第６の流れを選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れ及びトルエンを含む第３の流れに分離するように構成された、第２の分離区画を含む。本発明の一態様は、供給原料流を分離する工程が改質ナフサ流を分離することを含む、本段落の第２の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、分別蒸留塔及び回収蒸留塔に一体化された安定化塔を含む回収蒸留塔を更に含む、本段落の第２の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、ここにおいて、供給原料流を第１の流れ及び第２の流れに分離する工程が、分別蒸留塔中で供給原料から塔頂生成物及び塔底生成物を形成する第１分離処理を行うこと、及び回収蒸留塔に一体化された安定化塔を含む回収蒸留塔中で第２分離処理を行うことを含み、第２分離処理を行うことが安定化塔生成物を安定化塔から及び側部取出物を回収蒸留塔から生成し、安定化塔生成物及び塔頂生成物は混合され第１の流れを形成し、側部取出物は第２の流れを形成する。本発明の一態様は、供給原料流を分離する工程が供給原料をＣ９＋炭化水素を含む第８の炭化水素に分離することを更に含む、本段落の第２の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、第８の流れがその中でアルキル交換され追加のキシレン異性体を含む流れを形成するアルキル交換反応器を更に含む、本段落の第２の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、第８の流れをアルキル交換することがアルキル交換反応器中で第８の流れを第３の流れの一部と混合することを含む、本段落の第２の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、システムが追加の異性体を含む流れを第２の流れと更に混合する、本段落の第２の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。本発明の一態様は、異性化反応器を更に含む、本段落の第２の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てであり、ここにおいて、選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れが異性化反応器中で異性化し、選択されたキシレン異性体及び選択されていないキシレン異性体を共に含む、第９の流れを形成する。本発明の一態様は、選択されたキシレン異性体を吸着することがパラキシレンを吸着することを含む、本段落の第２の態様までの本段落中の前出の態様のうちの１つ、いずれか、又は全てである。
【００３５】
本発明の第３の態様は、複数の芳香族炭化水素を含む供給原料流を、トルエン及びキシレン異性体を含む第１の流れ並びにキシレン異性体を含む第２の流れに分離する工程であって、前記供給原料流を第１の流れ及び第２の流れに分離する工程が、分別蒸留塔中で供給原料流から塔頂生成物及び塔底生成物を形成する第１分離処理を行うこと、及び回収蒸留塔に一体化された安定化塔を含む回収蒸留塔中で第２分離処理を行うことを含み、第２分離処理を行うことが安定化塔生成物を安定化塔から及び側部取出物を回収蒸留塔から生成し、安定化塔生成物及び塔頂生成物は混合され第１の流れを形成し、側部取出物は第２の流れを形成する工程；多区画分離装置の第１区画において、第１の流れをトルエンを含む第３の流れ及びキシレン異性体を含む第４の流れに分離する工程；選択されたキシレン異性体を第２の流れから吸着するように構成された吸着剤を含む吸着分離部中で第２の流れ及び第３の流れを混合し、第３の流れが選択されたキシレン異性体を吸着剤から脱着し、選択されたキシレン異性体及びトルエンを含む第５の流れ、並びに選択されていないキシレン異性体及びトルエンを含む第６の流れを生成する工程；多区画分離装置の第２区画において第６の流れを、選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れ及びトルエンを含む第３の流れに分離する工程；並びに選択されていないキシレン異性体を含む第７の流れを異性化し、選択されたキシレン異性体及び選択されていないキシレン異性体の両方を有する第８の流れを形成する工程を含む、選択されたキシレン異性体を分離する方法である。
【００３６】
少なくとも１つの例示的な態様を上記の発明を実施するための形態で提示したが、当然ながら多数の変形例が存在する。また当然ながら例示的な態様は単なる実施例であり、本発明の範囲、利用可能性又は用途の構成を全く限定するものではない。むしろ上記の発明を実施するための形態は、本発明の１つ以上の態様を実施するのに役立つ行程表（road map）を当業者に提供するものであり、添付の「特許請求の範囲」に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、例示的一態様に記載された要素の機能及び構成において様々な変更を行うことができることは当然である。
【図１】
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【国際調査報告】
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