(57)【要約】  所望されるキシレン異性体を作製するための方法およびシステムが提供される。この方法は、吸着剤チャンバー中にて、混合キシレン流から所望されるキシレン異性体を吸着することを含む。所望されるキシレン異性体は、脱着剤によって脱着されて、所望されるキシレン異性体および脱着剤を含む抽出物流が生成され、ここで、脱着剤は、所望されるキシレン異性体よりも低い沸点を有する。抽出物流は、抽出物分留塔で分留されて、気体状脱着剤を含む低圧力抽出物塔頂流が生成される。低圧力抽出物塔頂流は、加圧されて、抽出物リボイラー温度よりも高い温度の高圧力抽出物塔頂流が生成される。高圧力抽出物塔頂流は、抽出物プロセスリボイラーで凝縮されて、液体抽出物塔頂流が生成される。【選択図】図１
2016536270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望されるキシレン異性体を作製するための方法であって、
吸着剤チャンバー（３４）中にて、混合キシレン流（２０）から前記所望されるキシレン異性体を吸着する工程、
前記所望されるキシレン異性体を、脱着剤を用いて脱着して、抽出物流（３６）を生成する工程であって、ここで、前記抽出物流（３６）は、前記所望されるキシレン異性体および前記脱着剤を含み、および、前記脱着剤は、所望されるキシレン異性体沸点よりも低い脱着剤沸点を有する、工程、
前記抽出物流（３６）を抽出物分留塔（４０）で分留して、低圧力抽出物塔頂流（４６）を生成する工程であって、ここで、前記低圧力抽出物塔頂流（４６）は、気体状態の前記脱着剤を含み、および、前記抽出物分留塔（４０）は、抽出物プロセスリボイラー（５６）を含む、工程、
前記低圧力抽出物塔頂流（４６）を加圧して、高圧力抽出物塔頂流（５２）を生成する工程であって、ここで、前記低圧力抽出物塔頂流（４６）を加圧することによって、抽出物リボイラー温度よりも高い高圧力抽出物塔頂流温度とされる、工程、及び
前記高圧力抽出物塔頂流（５２）を、前記抽出物プロセスリボイラー（５６）で凝縮して、液体抽出物塔頂流（５８）を生成する工程、
を含む、方法。
【請求項２】
前記低圧力抽出物塔頂流（４６）を、前記液体抽出物塔頂流（５８）で加熱することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体抽出物塔頂流（５８）の圧力を、液体抽出物塔頂流圧力レギュレーター（６４）で制御することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記液体抽出物塔頂流圧力レギュレーター（６４）の前に、前記液体抽出物塔頂流（５８）を冷却することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記低圧力抽出物塔頂流（４６）を加圧することが、前記低圧力抽出物塔頂流（４６）を抽出物コンプレッサー（５０）で加圧することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記液体抽出物塔頂流（５８）を、前記吸着剤チャンバー（３４）に添加することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記所望されるキシレン異性体を前記脱着剤で脱着することが、さらに、前記所望されるキシレン異性体を前記脱着剤で脱着して、ラフィネートキシレン異性体および前記脱着剤を含む混合ラフィネート流（７０）を生成することを含み、および、前記脱着剤沸点が、ラフィネートキシレン異性体沸点よりも低い、請求項１に記載の方法であって、
さらに、
前記混合ラフィネート流（７０）を、ラフィネートプロセスリボイラー（８８）を含むラフィネート分留塔（７２）で分留して、気体状態の前記脱着剤を含む低圧力ラフィネート塔頂流（７８）およびラフィネートキシレン異性体流（２６）を生成すること、
前記低圧力ラフィネート塔頂流（７８）を加圧して、高圧力ラフィネート塔頂流（８４）を生成し、前記低圧力ラフィネート塔頂流（７８）を加圧することによって、ラフィネートリボイラー温度よりも高い高圧力ラフィネート塔頂流温度とすること、及び
前記高圧力ラフィネート塔頂流（８４）を、前記ラフィネートプロセスリボイラー（８８）で凝縮して、液体ラフィネート塔頂流（９０）を生成すること、
を含む、方法。
【請求項８】
フィード流（１０）をフィード分留塔（１２）で分留して、前記混合キシレン流（２０）を生成することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ラフィネートキシレン異性体流（２６）を、異性化ユニット（２８）で異性化して、異性化流（３２）を生成すること、及び
前記異性化流（３２）を、前記フィード分留塔（１２）にフィードすること、
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
所望されるキシレン異性体を作製するためのシステムであって、
前記所望されるキシレン異性体に対して選択性である選択性吸着剤を含有するのに適する吸着剤チャンバー（３４）、
前記吸着剤チャンバー（３４）と連結され、抽出物プロセスリボイラー（５６）および抽出物塔頂流受け器（４４）を含み、前記抽出物プロセスリボイラー（５６）が抽出物塔底（４２）を加熱するように構成されている、抽出物分留塔（４０）、及び
前記抽出物塔頂流受け器（４４）および前記抽出物プロセスリボイラー（５６）と連結され、前記抽出物塔頂流受け器（４４）と前記抽出物プロセスリボイラー（５６）との間の気体の圧力および温度を上昇させるように構成されている、抽出物コンプレッサー（５０）、
を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の記載
本出願は、その全内容が参照により本明細書に援用される２０１３年９月２７日に出願された米国特許出願第１４／０４０，３９１号の優先権を主張するものである。
【０００２】
技術分野
本開示は、キシレンの所望される異性体を作製するためのシステムおよび方法全般に関し、より詳細には、キシレン異性体回収プロセスにおけるキシレン異性体分留の過程での熱を回収するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
キシレン異性体は、化学合成における重要な中間体であり、特定のキシレン異性体は、異なるプロセスにおいて所望される。パラキシレンは、テレフタル酸のための供給原料であり、テレフタル酸は、合成繊維および樹脂の製造に用いられる。メタキシレンは、特定の可塑剤、アゾ染料、および木材保存剤の製造に用いられる。オルソキシレンは、無水フタル酸生産のための供給原料であり、無水フタル酸は、特定の可塑剤、染料、および医薬品の製造に用いられる。
【０００４】
所望されるキシレン異性体は、典型的には、所望される異性体に対して選択性である吸着剤を用いることによって、混合キシレン流から分離される。所望される異性体は吸着され、残りの異性体は、混合ラフィネート流中に排出される。次に、脱着剤が用いられて、所望されるキシレン異性体が脱着され、脱着剤および所望されるキシレン異性体は、回収され、蒸留（分留とも称される）によって分離される。脱着剤は、典型的には、重質または軽質と称され、ここで、重質脱着剤は、キシレンよりも高い分子量および高い沸点を有し、軽質脱着剤は、キシレンよりも低い分子量および低い沸点を有する。重質脱着剤を用いたキシレン異性体回収システムは、軽質脱着剤を用いたシステムよりも使用するエネルギーが少ない傾向にあり、それは、分留工程において、脱着剤を繰り返し蒸発して上昇させる必要がないからである。しかし、重質脱着剤システムは、再循環される脱着剤中での所望されない化合物の蓄積を制御するために、厳密なフィード純度を必要とする。所望されない化合物とは、脱着剤の効果および生成物純度を低下させる不純物である。脱着剤再循環プロセスの過程で重質脱着剤の純度を維持するために、追加の設備が必要とされる。重質脱着剤システムの蒸留塔は、より高いリボイラー温度を有し、それは、より高い運転圧力に繋がる。運転圧力が高いことは、関与する設備の圧力定格が高いことが必要となり、それは、設備の資本コストを高める。
【０００５】
軽質脱着剤システムでは、重質脱着剤システムよりも緩和されたフィード仕様が可能である。このことは、蒸留塔の塔頂流としての軽質脱着剤の回収に伴うエネルギーコストの上昇を相殺する補助となる。軽質脱着剤システムはまた、キシレン回収システムのための合計設備数を大きく削減するものでもあり、それは、脱着剤を精製、保存するための追加の設備が必要ではないからである。軽質脱着剤キシレン回収システムはまた、蒸留塔の運転圧力も低く、従って、より薄いシェル厚およびより低い圧力定格を用いて、新規システム設置のための資本コストをさらに低減することができる。トルエンは、用いることのできる軽質脱着剤の１つの例であり、トルエンは、利用可能である重質脱着剤の多くと比較して安価である。
【発明の概要】
【０００６】
蒸留の過程で軽質脱着剤を蒸発させるために、エネルギーが必要である。典型的には、燃料が燃焼されて、蒸留塔を運転するための熱エネルギーが提供されるが、ある実施形態では、電力の方が、燃料の燃焼によって生成される熱よりも安価である。電気エネルギーは、塔頂流から熱を回収するためのヒートポンプを用いることにより、蒸留リボイラー中の軽質脱着剤の蒸発に用いることができる。ヒートポンプは、蒸留のためのエネルギーの一部を、燃料の燃焼から電力の使用へと移行するものである。
【０００７】
従って、蒸留塔塔頂流からエネルギーを回収するためのヒートポンプを用いた、混合キシレン流から所望されるキシレン異性体を作製するための方法およびシステムを開発することが望ましい。加えて、エネルギーのための燃料の燃焼を最小限に抑えると同時に、所望されるキシレン異性体を作製するための方法およびシステムを開発することも望ましい。さらに、本実施形態のその他の望ましい特性および特徴は、添付の図面およびこの背景技術と合わせて、以下の詳細な記述および添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【０００８】
所望されるキシレン異性体を作製するための方法が提供される。この方法は、吸着剤チャンバー中にて、混合キシレン流から所望されるキシレン異性体を吸着することを含む。この所望されるキシレン異性体は、脱着剤によって脱着されて、所望されるキシレン異性体および脱着剤を含む抽出物流が生成され、ここで、脱着剤は、所望されるキシレン異性体よりも低い沸点を有する。抽出物流は、抽出物分留塔で分留されて、気体状脱着剤を含む低圧力抽出物塔頂流が生成される。低圧力抽出物塔頂流は、加圧されて、抽出物リボイラー温度よりも高い温度の高圧力抽出物塔頂流が生成される。高圧力抽出物塔頂流は、抽出物プロセスリボイラーで凝縮されて、液体抽出物塔頂流が生成される。
【０００９】
所望されるキシレン異性体を作製するための別の方法も提供される。この方法は、混合ラフィネート流をラフィネート分留塔で分留して、気体状脱着剤を含む低圧力ラフィネート塔頂流、および所望される異性体とは異なるラフィネートキシレン異性体を含むラフィネートキシレン異性体流を生成することを含む。低圧力ラフィネート塔頂流は、加圧されて、ラフィネートリボイラー温度よりも高い温度の高圧力ラフィネート塔頂流が生成される。高圧力ラフィネート塔頂流は、ラフィネートプロセスリボイラーで凝縮されて、液体ラフィネート塔頂流が生成される。異性化流は、異性化ユニットで異性化されて、所望されるキシレン異性体が作製される。
【００１０】
所望されるキシレン異性体を作製するためのシステムも提供される。このシステムは、選択性吸着剤を含有するのに適する吸着剤チャンバーを含み、ここで、選択性吸着剤は、所望されるキシレン異性体に対して選択性である。抽出物分留塔が、吸着剤チャンバーと連結されており、ここで、抽出物分留塔は、抽出物プロセスリボイラー、および抽出物塔頂流受け器（extract overhead receiver）を含む。抽出物コンプレッサーが、抽出物塔頂流受け器および抽出物プロセスリボイラーと連結されており、抽出物塔頂流受け器と抽出物プロセスリボイラーとの間の気体の圧力および温度を上昇させるように構成される。
【００１１】
本発明を、以降、同じ符号は同じ要素を示している以下の図面と合わせて記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、キシレン異性体作製システムおよびキシレン異性体を作製するための方法の代表的な実施形態の概略図である。
【図２】図２は、図１の場合のキシレン異性体作製システムの異性体回収ユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な記述は、単なる例示の性質のものであり、記載される実施形態の用途および使用を限定することを意図するものではない。さらに、前述の背景技術または以下の詳細な記述に提示されるいかなる理論にも束縛されることを意図するものでもない。
【００１４】
本明細書で述べる種々の実施形態は、混合キシレン供給原料から所望されるキシレン異性体を作製するためのシステムおよび方法に関する。フィード流が、フィード分留塔で分留されて、８個の炭素を含有する炭化水素（本明細書にて、Ｃ８化合物と称する）を含む混合キシレン流が生成される。混合キシレン流は、所望されるキシレン異性体を選択的に吸着する選択性吸着剤を含む吸着剤チャンバーにフィードされる。脱着剤が、吸着剤チャンバーにフィードされて、所望されるキシレン異性体を置き換え、それは、抽出物流中にて、吸着剤チャンバーから排出される。その他のキシレン異性体は、吸着剤チャンバーから、ラフィネートキシレン異性体および脱着剤を含む混合ラフィネート流中に送られる。脱着剤は、抽出物分留塔で所望されるキシレン異性体から分離され、ヒートポンプを用いて、抽出物プロセスリボイラー中で抽出物塔底を蒸発させるために、抽出物塔頂流からエネルギーが回収される。塔頂流は、加圧され、それによって、抽出物プロセスリボイラーの温度よりも高く温度が上昇され、次に、抽出物プロセスリボイラー中で凝縮される。類似のヒートポンプが、混合ラフィネート流からの脱着剤の回収にも用いられてよい。
【００１５】
ここで、図１のキシレン異性体生成物システム（xylene isomer product system）の代表的な実施形態を参照する。フィード流１０が、フィード分留塔１２にフィードされて、フィード分留塔塔頂流１４、フィード分留塔塔底流１６、および混合キシレン流２０が生成される。フィード分留塔塔頂流１４は、炭素が７個以下である炭素炭化水素（Ｃ７−）を含み、フィード分留塔塔底流１６は、炭素が９個以上である炭化水素（Ｃ９＋）を含み、混合キシレン流２０は、炭素が８個である炭化水素（Ｃ８）を含む。異なる留分（Ｃ７−、Ｃ８、およびＣ９＋など）は、存在する化合物の相対的沸点に基づいて分離される。フィード分留塔１２は、絶対圧５キロパスカル（ｋＰａ）から１８００ｋＰａ（絶対圧１平方インチあたり０．７ポンド（ＰＳＩＡ）から２６０ＰＳＩＡ）の圧力、および摂氏３５度（℃）から３６０℃（華氏６５度（°Ｆ）から６８０°Ｆ）の温度で運転されてよい。フィード流１０は、４０から１００質量パーセントなど、比較的高い濃度の芳香族化合物を有する。
【００１６】
所望されるキシレン異性体を作製するために適するフィード流１０は、多くの供給源から入手可能である。例えば、流動接触分解（ＦＣＣ）ユニットおよび分留塔は、高過酷度モードで運転される場合、７から１０個の炭素を有する炭化水素（Ｃ７‐１０）を含む留分を生成することができ、この場合、炭化水素の６０質量パーセントは芳香族化合物である。特定の石炭液化プロセスは、芳香族化合物がリッチである炭化水素流を生成し、これらの炭化水素流は、フィード流１０としての使用に適している。その他の考え得る供給源としては、種々の石油精製プロセス、炭化水素の熱もしくは接触分解、または石油化学変換プロセスが挙げられ、芳香族化合物を生成するように設計された触媒を用いた改質器で処理された炭化水素流を含む。ある実施形態では、さらなる処理工程（図示せず）を用いて、フィード流１０または混合キシレン流２０から非芳香族化合物が除去されてもよく、液液抽出、抽出結晶化、クレイ処理、または追加の分留などである。
【００１７】
混合キシレン流２０は、以下でより詳細に述べるように、所望されるキシレン異性体流２４およびラフィネートキシレン異性体流２６を生成する異性体回収ユニット２２に導入される。ラフィネートキシレン異性体流２６は、異性化ユニット２８に導入され、そこでは、所望されるキシレン異性体以外のキシレン異性体であるラフィネートキシレン異性体が異性化されて、所望されるキシレン異性体がさらに生成される。所望されるキシレン異性体は、異性体回収ユニット２２で除去され、１つの異性体を除去することで、ラフィネートキシレン異性体流２６の組成は平衡状態からシフトする。従って、ラフィネートキシレン異性体流２６は、主として、３つのキシレン異性体のうちの２つを含むため、ラフィネートキシレン異性体流２６には主として存在しない異性体である所望されるキシレン異性体が、異性化ユニット２８で生成され、この混合物が平衡比に近付く。２５０℃での平衡比は、２０から２５パーセントのオルソキシレン、２０から３０パーセントのパラキシレン、および５０から６０パーセントのメタキシレンであり、この平衡比は、温度およびその他の条件で変動する。
【００１８】
代表的な実施形態では、異性化ユニット２８は、異性化触媒３０を含み、適切な異性化条件で運転される。適切な異性化条件としては、１００℃から５００℃（２００°Ｆから９００°Ｆ）または２００℃から４００℃（４００°Ｆから８００°Ｆ）の温度、および５００ｋＰａから５０００ｋＰａ（７０ＰＳＩＡから７００ＰＳＩＡ）の圧力が挙げられる。異性化ユニット２８は、ラフィネートキシレン異性体流２６に関して、０．５から５０時間−１、または０．５から２０時間−１の時間あたり液空間速度を提供するのに充分な体積の異性化触媒を含む。水素は、１モルのキシレンあたり１５モルまでの水素で存在してよいが、ある実施形態では、水素は、異性化ユニット２８に本質的に存在しない。異性化ユニット２８は、１、２、もしくは３つ以上の反応器を含んでよく、ここで、各反応器の入り口部で適切な異性化温度が確保されるように、適切な手段が用いられる。キシレンは、上昇流、下降流、または放射状流を含む適切ないずれかの方法で異性化触媒と接触される。
【００１９】
異性化触媒としては、Ｓｉ：Ａｌ２比が１０／１よりも大きい、またはある実施形態では、２０／１よりも大きく、細孔径が５から８オングストロームであるゼオライト系アルミノシリケートが挙げられる。適切なゼオライトのいくつかの例としては、これらに限定されないが、ＭＦＩ、ＭＥＬ、ＥＵＯ、ＦＥＲ、ＭＦＳ、ＭＴＴ、ＭＴＷ、ＴＯＮ、ＭＯＲ、およびＦＡＵが挙げられ、結晶構造の成分としてガリウムが存在してよい。ある実施形態では、Ｓｉ：Ｇａ２モル比は、５００／１未満であり、または他の実施形態では、１００／１未満である。触媒中のゼオライトの割合は、一般的に、１から９９重量パーセント、または２５から７５重量パーセントである。ある実施形態では、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）、および白金（Ｐｔ）のうちの１つ以上を、０．０１から２重量パーセント含むが、他の実施形態では、異性化触媒には、実質的にいかなる金属化合物も存在せず、ここで、実質的に存在しないとは、０．０１重量パーセント未満である。異性化触媒の残量は、アルミナなどの無機酸化物バインダーであり、球状または円筒形状を含む広範な様々な触媒形状が用いられてよい。
【００２０】
異性化流３２は、異性化ユニット２８から排出され、異性体回収ユニット２２に戻され、従って、一部の物質は、再循環され、異性体回収ユニット２２と異性化ユニット２８との間を繰り返し通される。ある実施形態では（示されるように）、異性化流３２は、フィード分留塔１２を通されてよく、それによって、異性化ユニット２８中で異なる炭素数の化合物に変化したＣ８化合物を、ループから除去することができる。異性化流３２は、ラフィネートキシレン異性体流２６中よりも多い所望されるキシレン異性体を含むため、より多くの所望されるキシレン異性体を回収可能である。この方法により、回収される所望されるキシレン異性体の合計量は、平衡値を超えることができる。
【００２１】
ここでは、図２に示す異性体回収ユニット２２の代表的な実施形態を参照する。混合キシレン流２０が、吸着剤チャンバー３４に導入されて、所望されるキシレン異性体が吸着される。多くの実施形態では、所望されるキシレン異性体は、パラキシレンであるが、他の実施形態では、所望されるキシレン異性体は、メタキシレンまたはオルソキシレンであってもよい。吸着剤チャンバー３４は、所望されるキシレン異性体を他のキシレン異性体よりも選択的に吸着する選択性吸着剤３５を含む。代表的な実施形態では、選択性吸着剤３５は、Ｘ型またはＹ型結晶アルミノシリケートゼオライトなどの結晶アルミノシリケートであってよい。選択性吸着剤３５は、１つ以上の金属カチオンとの交換性カチオン部位を含有しており、ここで、金属カチオンは、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、およびカドミウムのうちの１つ以上であってよい。吸着条件は、様々であるが、典型的には、３５℃から２００℃（１００°Ｆから４００°Ｆ）および１００ｋＰａから３５００ｋＰａ（１４ＰＳＩＧから５００ＰＳＩＧ）の範囲である。
【００２２】
混合キシレン流２０は、吸着剤チャンバー３４中にて、抽出物流３６および混合ラフィネート流７０に分離される。選択性吸着剤３５は、所望されるキシレン異性体を選択的に吸着し、残りのラフィネートキシレン異性体は、混合ラフィネート流７０中に、過剰の脱着剤と共に排出される。脱着剤は、脱着剤流３８によって吸着剤チャンバー３４に投入されて、所望されるキシレン異性体を脱着し、脱着剤および所望されるキシレン異性体の混合物は、抽出物流３６中に排出される。吸着剤チャンバー３４のいくつかの異なる実施形態が可能であり、バッチ様式で運転される単一床などであり、この場合、混合ラフィネート流７０は、所望されるキシレン異性体が脱着される前に回収され、抽出物流３６は、脱着の後に回収される。別の実施形態では、複数の吸着剤床が用いられ、混合キシレン流２０および脱着剤流３８の導入地点が、異なる吸着剤床の間を次第に移動される。抽出物流３６および混合ラフィネート流７０の排出地点も、異なる吸着剤床の間を次第に移動され、それによって、各個別の吸着剤床が、セミバッチモードで用いられ、その組み合わせによって、疑似的な連続運転とされる。脱着剤は、キシレンよりも低い分子量を有し、脱着剤沸点は、所望されるキシレン異性体沸点またはラフィネートキシレン異性体沸点よりも低い。多くの実施形態では、脱着剤は、トルエンであるが、その他の脱着剤も可能である。
【００２３】
代表的な実施形態では、抽出物流３６は、抽出物分留塔４０に導入されて、脱着剤が所望されるキシレン異性体から分離される。抽出物分留塔４０は、抽出物プロセスリボイラー５６および抽出物塔頂流受け器４４を含み、ここで、抽出物プロセスリボイラー５６および塔頂流受け器４４は、抽出物分留塔４０のメイン蒸留塔と流体連結されているか、それらは単一のユニットに組み合わされているか、またはその他の設計が用いられてもよい。抽出物プロセスリボイラー５６は、抽出物分留塔４０のメイン蒸留塔の塔底にある液体である抽出物塔底４２を加熱するように構成される。脱着剤は、抽出物分留塔４０から、低圧力抽出物塔頂流４６中の蒸気として排出され、所望されるキシレン異性体は、抽出物分留塔４０から、所望されるキシレン異性体流２４中の液体として排出される。抽出物分留塔４０は、低圧力抽出物塔頂流４６を、１００℃から１３０℃（２１０°Ｆから２７０°Ｆ）、および１００ｋＰａから１５０ｋＰａ（１４ＰＳＩＡから２２ＰＳＩＡ）の圧力に維持するように運転される。これにより、抽出物リボイラー温度は、１５０℃から１８０℃（３００°Ｆから３６０°Ｆ）となる。
【００２４】
低圧力抽出物塔頂流４６は、抽出物塔頂流受け器４４を通され、抽出物塔頂流受け器４４に入る時点で、本質的に同じ温度および圧力の蒸気として維持される。代表的な実施形態では、低圧力抽出物塔頂流４６は、低圧力抽出物塔頂流ヒーター４８で加熱されて、加圧の前に１０℃から２０℃温度が上昇され、これにより、低圧力抽出物塔頂流４６の温度は、１１０℃から１５０℃（２３０°Ｆから３００°Ｆ）に上昇する。液体抽出物塔頂流５８（以下で述べる）を用いて、低圧力抽出物塔頂流ヒーター４８に熱が供給されてよいが、別の選択肢としての実施形態では、その他の熱源が用いられる。
【００２５】
低圧力抽出物塔頂流４６は、加圧されて、高圧力抽出物塔頂流５２を生成し、温度は、圧力の増加と共に上昇する。低圧力抽出物塔頂流４６は、上述のように、１５０℃から１８０℃（３００°Ｆから３６０°Ｆ）の抽出物リボイラー温度よりも高い温度とするのに充分な圧力まで加圧される。ある実施形態では、低圧力抽出物塔頂流４６の加圧には、抽出物コンプレッサー５０が用いられるが、その他の技術が用いられてもよい。代表的な実施形態では、圧力は、２００から５００ｋＰａ（３０から７０ＰＳＩＡ）上昇され、これにより、高圧力抽出物塔頂流の圧力は、３００ｋＰａから６５０ｋＰａ（４０から９０ＰＳＩＡ）となるが、その他の圧力も可能である。高圧力抽出物塔頂流５２の温度は、加圧後、１７０℃から２００℃（３４０°Ｆから３９０°Ｆ）である。高圧力抽出物塔頂流５２は、加圧後も、蒸気状態を維持する。高圧力抽出物塔頂流５２の意図しない過剰加圧を防止するために、高圧力抽出物塔頂流圧力レギュレーター５４が用いられてよく、ここで、高圧力抽出物塔頂流圧力レギュレーター５４は、抽出物塔頂流受け器４４におけるなど、高圧力抽出物塔頂流５２と低圧力抽出物塔頂流４６との間に連結される。
【００２６】
高圧力抽出物塔頂流５２中の蒸気は、上記のように、抽出物塔底４２を加熱するように構成される抽出物プロセスリボイラー５６で凝縮される。抽出物プロセスリボイラー５６は、シェル型およびチューブ型熱交換器などの熱交換器であるが、その他のタイプの熱交換器が用いられてもよい。高圧力抽出物塔頂流５２中の気体は、凝縮しながら抽出物塔底４２へ熱を提供する。凝縮液体は、抽出物プロセスリボイラー５６から液体抽出物塔頂流５８中に排出され、液体抽出物塔頂流５８の温度は、高圧力抽出物塔頂流５２の温度よりも低い。代表的な実施形態では、液体抽出物塔頂流５８は、高圧力抽出物塔頂流５２の温度よりも２℃から１５℃低い温度を有する。上述のように、液体抽出物塔頂流５８を用いて、低圧力抽出物塔頂流ヒーター４８中の低圧力抽出物塔頂流４６を再加熱してよく、そのことにより、液体抽出物塔頂流５８の温度が、５℃から２０℃低下され得る。抽出物分留塔４０はまた、必要に応じて、追加の加熱のための抽出物ユーティリティリボイラー（extract utility reboiler）６０も含む。抽出物ユーティリティリボイラー６０は、スチーム、燃料ガスもしくはその他の燃料の燃焼、電気ヒーター、または当業者に公知のその他の技術によって加熱されてよい。抽出物ユーティリティリボイラー６０および抽出物プロセスリボイラー５６は、各々、抽出物塔底４２を加熱するように構成され、直列、並列、または抽出物塔底４２の加熱に適するいかなる構成であってもよい。
【００２７】
液体抽出物塔頂流５８中の液体の温度は、液体抽出物塔頂流熱交換器６２においてさらに低下されてよい。温度は、以下でより詳細に述べるように、抽出物塔頂流受け器４４において脱着剤が沸騰することを防止するのに充分な温度まで低下される。１つの実施形態では、温度は、抽出物塔頂流受け器４４中の低圧力抽出物塔頂流４６の温度未満まで低下されるが、他の実施形態では、より高い温度が用いられる。液体抽出物塔頂流５８中の液体は、蒸気圧が実際の圧力未満である場合、抽出物塔頂流受け器４４中で液体状態を維持し、蒸気圧は、温度に依存する。液体抽出物塔頂流熱交換器６２からの熱は、回収されて、所望されるプロセス流の予備加熱など、別の場所で用いられてよく、または液体抽出物塔頂流５８の温度の低下に、冷却剤が用いられてもよい。
【００２８】
液体抽出物塔頂流５８の圧力は、高圧力抽出物塔頂流５２中の蒸気が、抽出物プロセスリボイラー５６での凝縮時の抽出物リボイラー温度よりも高い温度であるように、液体抽出物塔頂流圧力レギュレーター６４を用いて制御される。液体抽出物塔頂流５８の温度は、抽出物塔頂流圧力レギュレーター６４で圧力が低下されるに従って低下し、圧力低下後の最終温度は、抽出物塔頂流受け器４４での温度以下である。脱着剤としてトルエンを用い、抽出物塔頂流受け器４４の圧力が１００ｋＰａである代表的な実施形態では、液体抽出物塔頂流５８の温度は、（１）低圧力抽出物塔頂流ヒーター４８；（２）液体抽出物塔頂流熱交換器６２；および（３）液体抽出物塔頂流圧力レギュレーター６４での圧力低下により、１１０℃未満まで低下される。液体抽出物塔頂流５８からの液体は、次に、抽出物塔頂流受け器４４に添加される。
【００２９】
液体抽出物塔頂流５８は、抽出物塔頂流受け器４４を流れ、抽出物リフラックス流６６および脱着剤流３８に分割される。抽出物リフラックス流６６は、抽出物分留塔４０に添加されて、蒸留の制御を補助し、脱着剤流３８は、脱着剤としての再使用のために、吸着剤チャンバー３４に戻されて添加される。この方法により、所望されるキシレン異性体は、所望されるキシレン異性体流２４中に、脱着剤なしで回収され、脱着剤は、回収されて、再使用される。脱着剤を蒸発させて、低圧力抽出物塔頂流４６中へと上昇させるのに要する熱の多くは、低圧力抽出物塔頂流４６の加圧の過程で、抽出物コンプレッサー５０によって提供される。多くの実施形態では、抽出物コンプレッサー５０は、モーターを用いて電気で稼働しているため、抽出物ユーティリティリボイラー６０で用いられる燃料の量は、大きく低減され、抽出物コンプレッサー５０を動かす電力に置き換えられる。塔頂流を加圧し、それを凝縮してリボイラーを加熱するプロセスは、ヒートポンプ運転の１つの種類である。
【００３０】
混合ラフィネート流７０は、ラフィネートキシレン異性体ならびに過剰の脱着剤を含む。抽出物流３６は、所望されるキシレン異性体および過剰の脱着剤を含み、異なるキシレン異性体は、類似の物理的特性を有する。ラフィネートキシレン異性体の脱着剤からの分離は、所望されるキシレン異性体と脱着剤とを分離するために上記で述べたものと非常に類似する装置および操作を用いて行われてよく、その理由は、分離されることになる化合物が、非常に類似する性質を有するからである。従って、装置、流れ、および操作条件は、抽出物流３６ではなく混合ラフィネート流７０を伴うこと以外は、本質的に同じである。種々の実施形態では、異性体回収ユニット２２は、抽出物流３６もしくは混合ラフィネート流７０、または所望される場合はその両方のための本明細書で述べる分留方法ならびにシステムを含んでよい。
【００３１】
代表的な実施形態において、混合ラフィネート流７０の成分を分離するための装置を、以下に示すように称する。用語は、抽出物流３６の場合と同じであるが、但し、「抽出物」の語が、「ラフィネート」の語に置き換えられる。ラフィネート分留塔７２は、ラフィネートプロセスリボイラー８８およびラフィネート塔頂流受け器７６を有し、ここで、ラフィネート分留塔７２の異なるコンポーネントは、別の選択肢としての実施形態において、異なる方法で組み合わされてよい。低圧力ラフィネート塔頂流７８は、ラフィネート分留塔７２の塔頂から排出され、ラフィネート塔頂流受け器７６および低圧力ラフィネート塔頂流ヒーター８０を通り、ラフィネートコンプレッサー８２へと流れて、高圧力ラフィネート塔頂流８４を生成する。高圧力ラフィネート塔頂流圧力レギュレーター８６は、高圧力ラフィネート塔頂流８４における過剰な加圧を防止し、高圧力ラフィネート塔頂流８４は、ラフィネートプロセスリボイラー８８と連結される。液体ラフィネート塔頂流９０は、ラフィネートプロセスリボイラー８８から流出される。ラフィネート分留塔７２は、必要に応じて、追加の加熱のためのラフィネートユーティリティリボイラー９２を有し、ラフィネートプロセスリボイラー８８およびラフィネートユーティリティリボイラー９２は、個別に、または一緒に、ラフィネート塔底７４を加熱するように構成される。液体ラフィネート塔頂流９０中の液体は、液体ラフィネート塔頂流熱交換器９４で冷却され、液体ラフィネート塔頂流圧力レギュレーター９６へと流れる。液体ラフィネート塔頂流９０は、ラフィネート塔頂流受け器７６を通って流れ、ラフィネートフラックス流９８と脱着剤流３８とに分割され、それぞれ、ラフィネート分留塔７２および吸着剤チャンバー３４へと流れる。
【００３２】
具体的実施形態
以下は、具体的実施形態と合わせて記載するものであるが、この記述が、説明することを意図するものであり、先の記述および添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではないことは理解される。
【００３３】
本発明の第一の実施形態は、所望されるキシレン異性体を作製するための方法であり、この方法は、吸着剤チャンバー中にて、混合キシレン流から所望されるキシレン異性体を吸着する工程；所望されるキシレン異性体を、脱着剤を用いて脱着して、抽出物流を生成する工程であって、ここで、抽出物流は、所望されるキシレン異性体および脱着剤を含み、およびここで、脱着剤は、所望されるキシレン異性体沸点よりも低い脱着剤沸点を有する、工程；抽出物流を抽出物分留塔で分留して、低圧力抽出物塔頂流を生成する工程であって、ここで、低圧力抽出物塔頂流は、気体状態の脱着剤を含み、およびここで、抽出物分留塔は、抽出物プロセスリボイラーを含む、工程；低圧力抽出物塔頂流を加圧して、高圧力抽出物塔頂流を生成する工程であって、ここで、低圧力抽出物塔頂流を加圧することによって、抽出物リボイラー温度よりも高い高圧力抽出物塔頂流温度とされる、工程；ならびに、高圧力抽出物塔頂流を抽出物プロセスリボイラーで凝縮して、液体抽出物塔頂流を生成する工程、を含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、低圧力抽出物塔頂流を液体抽出物塔頂流で加熱することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、液体抽出物塔頂流の圧力を、液体抽出物塔頂流圧力レギュレーターで制御することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、液体抽出物塔頂流圧力レギュレーターの前に、液体抽出物塔頂流を冷却することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、低圧力抽出物塔頂流を加圧することは、さらに、低圧力抽出物塔頂流を抽出物コンプレッサーで加圧することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、液体抽出物塔頂流を吸着剤チャンバーに添加することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、所望されるキシレン異性体を脱着剤で脱着することは、さらに、所望されるキシレン異性体を脱着剤で脱着して、ラフィネートキシレン異性体および脱着剤を含む混合ラフィネート流を生成することを含み、ならびにここで、脱着剤沸点は、ラフィネートキシレン異性体沸点よりも低く、この方法はさらに、混合ラフィネート流を、ラフィネートプロセスリボイラーを含むラフィネート分留塔で分留して、気体状態の脱着剤を含む低圧力ラフィネート塔頂流およびラフィネートキシレン異性体流を生成すること；低圧力ラフィネート塔頂流を加圧して、高圧力ラフィネート塔頂流を生成し、低圧力ラフィネート塔頂流を加圧することによって、ラフィネートリボイラー温度よりも高い高圧力ラフィネート塔頂流温度とすること；ならびに、高圧力ラフィネート塔頂流を、ラフィネートプロセスリボイラーで凝縮して、液体ラフィネート塔頂流を生成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、フィード流をフィード分留塔で分留して、混合キシレン流を生成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第一の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、ラフィネートキシレン異性体流を異性化ユニットで異性化して、異性化流を生成すること；および異性化流をフィード分留塔へフィードすることを含む。
【００３４】
本発明の第二の実施形態は、所望されるキシレン異性体を作製するための方法であり、この方法は、混合ラフィネート流を、ラフィネート分留塔で分留して、低圧力ラフィネート塔頂流およびラフィネートキシレン異性体流を生成する工程であって、ここで、低圧力ラフィネート塔頂流は、気体状態の脱着剤を含み、およびここで、ラフィネート分留塔は、ラフィネートプロセスリボイラーを含み、およびここで、ラフィネートキシレン異性体流は、所望されるキシレン異性体とは異なるラフィネートキシレン異性体を含む、工程；低圧力ラフィネート塔頂流を加圧して、高圧力ラフィネート塔頂流を生成する工程であって、ここで、低圧力ラフィネート塔頂流を加圧することによって、ラフィネートリボイラー温度よりも高い高圧力ラフィネート塔頂流の温度とする、工程；高圧力ラフィネート塔頂流を、ラフィネートプロセスリボイラーで凝縮して、液体ラフィネート塔頂流を生成する工程；ならびに、ラフィネートキシレン異性体流を、異性化ユニットで異性化して、所望されるキシレン異性体を作製する工程を含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、低圧力ラフィネート塔頂流を加圧する前に、低圧力ラフィネート塔頂流を、液体ラフィネート塔頂流で加熱することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、液体ラフィネート塔頂流圧力を、液体ラフィネート塔頂流圧力レギュレーターで制御することを含み、ここで、液体ラフィネート塔頂流圧力は、高圧力ラフィネート塔頂流の温度が、ラフィネートリボイラー温度よりも高くなるように制御される。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、液体ラフィネート塔頂流圧力レギュレーターの前に、液体ラフィネート塔頂流を冷却することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、低圧力ラフィネート塔頂流を加圧することは、さらに、低圧力ラフィネート塔頂流をラフィネートコンプレッサーで加圧することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、ラフィネート分留塔で混合ラフィネート流を分留することは、さらに、混合ラフィネート流を、ラフィネート塔底を加熱するように構成されたラフィネートユーティリティリボイラーをさらに含むラフィネート分留塔で分留することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、混合キシレン流を吸着剤チャンバーに導入して、所望されるキシレン異性体を吸着させること；ならびに脱着剤で所望されるキシレン異性体を脱着して、ラフィネートキシレン異性体および脱着剤を含む混合ラフィネート流を生成することを含み、ここで、脱着剤は、ラフィネートキシレン異性体沸点よりも低い脱着剤沸点を有する。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、液体ラフィネート塔頂流を吸着剤チャンバーに添加することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、さらに、フィード流をフィード分留塔で分留して、混合キシレン流を生成することを含む。本発明の実施形態は、この段落の第二の実施形態までを含むこの段落のこれまでの実施形態の１つ、いずれか、またはすべてであり、ここで、ラフィネートキシレン異性体流を異性化することは、さらに、異性化流を生成することを含み、ここで、異性化流は、所望されるキシレン異性体を含み、方法はさらに、異性化流をフィード分留塔へフィードすることを含む。
【００３５】
本発明の第三の実施形態は、所望されるキシレン異性体を作製するためのシステムであり、所望されるキシレン異性体に対して選択性である選択性吸着剤を含有するのに適する吸着剤チャンバー；吸着剤チャンバーと連結され、抽出物プロセスリボイラーおよび抽出物塔頂流受け器を含み、抽出物プロセスリボイラーは、抽出物塔底を加熱するように構成されている、抽出物分留塔；ならびに、抽出物塔頂流受け器および抽出物プロセスリボイラーと連結され、抽出物塔頂流受け器と抽出物プロセスリボイラーとの間の気体の圧力および温度を上昇させるように構成されている抽出物コンプレッサーを含む。
【００３６】
前述の詳細な記述において、少なくとも１つの代表的な実施形態を提供したが、非常に数多くの変型例が存在することは理解されるべきである。また、１もしくは複数の代表的な実施形態は、単なる例であり、いかなる形であっても本出願の範囲、適用性、または構成を限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。そうではなく、前述の詳細な記述は、当業者に、１つ以上の実施形態を実行するための都合の良いロードマップを提供するものであり、添付の特許請求の範囲に示される範囲から逸脱することなく、代表的な実施形態で述べる要素の機能および配列に様々な変更を行ってよいことは理解される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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