JP2000515849A - エチルベンゼンの転化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エチルベンゼンを含有する供給原料流をモレキュラーシーブ膜上に通す。透過する該エチルベンゼンの少なくとも一部をベンゼンおよび／またはキシレン類に転化する。

Description

【発明の詳細な説明】 エチルベンゼンの転化法 本発明は、エチルベンゼンの転化法およびそのための化学プラントに関する。 特に、本発明はエチルベンゼンの高い回収率および転化率の達成のためのモレキ ュラーシーブ膜の使用を意図する。 石油化学製造連鎖において、最も重要な流れの幾つかは、芳香族成分、特にC₆ 〜C₈芳香族成分を含むものであり、これらは高価値の下流側生成物用の価値ある 原料物質源である。このような流れから、特に高価値のベンゼン、トルエンおよ びC₈芳香族炭化水素を得ることができる。該C₈芳香族炭化水素はオルトキシレン 、メタキシレン、パラキシレンおよびエチルベンゼンである。パラキシレンが、 しばしばキシレン類の中では最も望ましいものである。しかしながら、エチルベ ンゼン、オルト−、メタ−およびパラキシレン（以下全体として「C₈芳香族炭化 水素」という）の沸点は近似するので、これらを分別蒸留で分離することは困難 である。その結果、パラキシレンとその他のC₈芳香族炭化水素とを、芳香族炭化 水素含有流から分離するための種々の代替法が開発されている。このような方法 の中で最も一般的なものは、エチルベンゼン、オルト−、メタ−およびパラキシ レンの凝固点の差異を利用する分別結晶化法、および一般的にはC₈芳香族炭化水 素流からパラキシレンを選択的に吸着するゼオライト物質を使用する選択吸着法 であり、該吸着されたパラキシレンは該ゼオライトからの脱着後に回収される。 これら方法の何れかを使用した場合、パラキシレンは該C₈芳香族炭化水素流から 高収率で回収することができる。該結晶化法から得られる濾液または該吸着法か ら得られるラフィネートはパラキシレンが枯渇したものであり、比較的高い割合 でエチルベンゼン、オルト−およびメタ−キシレンを含有する。これら流れは、 典型的には更に該結晶化または吸着工程の下流側での処理に掛けられる。 パラキシレンループに対して典型的なことは、該付随的な下流側の加工のひと つが、異性化工程であることにあり、該異性化工程は、分別結晶化または選択的 吸着等の方法からの、パラキシレンに枯渇した流れ中のパラキシレンの割合を高 めるために使用される。主としてオルト−およびメタ−キシレンを含有する該キ シレン類を、これらオルト−およびメタ−キシレンの幾分かのパラキシレンへの 転化をもたらす適当な温度および圧力の下で、異性化触媒と接触させることがで きる。同様に、該エチルベンゼンの大部分を転化し、これが該ループ内で高濃度 となるのを防止し、かつまたより有用な芳香族炭化水素、例えばパラキシレンお よびベンゼンを得ることも、通常は必要となる。触媒は、エチルベンゼンのベン ゼンへの転化および／またはC₈ナフタレン中間体を介するオルト−およびメタ− キシレンへの転化および／またはアルキル交換反応を介するC₁₀芳香族炭化水素 およびベンゼンへの転化を可能とするように選択することができる。エチルベン ゼンをオルトキシレンに転化するための該触媒は、キシレン類の異性化用の触媒 であってもよく、この場合には、該エチルベンゼンからの該オルトキシレンは、 キシレン類の平衡混合物に転化される。 このような公知のパラキシレンの製法は、典型的には異性化と分別結晶化およ び／または吸着分離法との組み合わせを含む。この組み合わせに関連する問題点 は、触媒性能における改善にも拘らず、該異性化技術が依然として、エチルベン ゼンのベンゼンまたはキシレン類への転化に対して比較的不十分であり、しかも キシレン類の平衡または準−平衡混合物を生成するに過ぎないことである。その 結果、該キシレン流のこれら工程への大量の再循環が、必要ならばオルト−およ び／またはメタキシレンの付随的な回収と共に、あるいはその回収なしに、該C₈ 芳香族炭化水素流のパラキシレンへの最大の転化率を保証するのに必要である。 更に、該キシレン類の異性化用の装置を、通常該キシレンの異性化法のために比 較的苛酷な条件下、例えば高温度で稼働して、該エチルベンゼンの有用な生成物 への十分な転化率を保証している。このような苛酷な稼働条件は、該キシレン異 性化装置内でのかなりのキシレンの損失をもたらす。また、芳香族炭化水素を含 み、かつ通常はパラキシレンの回収工程に対する供給原料には利用されない、石 油化学的製造連鎖における多数の流れも存在する。このような流れは、例えばパ ラキシレン等の他の芳香族炭化水素の価値ある源であり得る熱分解ガソリンC₈流 は、高濃度でエチルベンゼンを含む可能性がある。これらの流れは、通常自動車 ガソリンプールに供給される。 従って、例えばC₈芳香族炭化水素流等の、特に大規模の再循環に関連する、特 に低エチルベンゼン転化率に関わる問題をもたらす、エチルベンゼン含有流の転 化用の改良法および化学プラントに対する需要がある。 ゼオライト膜は、公知文献例えばUS 4,699,892、US 5,100,596、EP 0481658、 EP 0481659、EP 0481660、WO92/13631、WO93/00155、WO94/01209およびWO94/251 51に記載されている。しかしながら、該公知技術は該石油化学サイクルにおける 実際のエチルベンゼン転化工程で、このような膜をどのようにして使用するかに ついて記載しておらず、しかも該公知技術は、エチルベンゼン含有流からのパラ キシレンの製造を大幅に高めるために、このような膜と既存の工程とを如何に組 み合わせて利用するかについても記載していない。 従って、本発明はエチルベンゼンの転化および特にC₈芳香族炭化水素流からの エチルベンゼンの、パラキシレンへの転化に関する、公知技術を越える改良をも たらす、化学プラントおよび方法を意図する。本発明の要旨は、エチルベンゼン の転化法における、モレキュラーシーブ膜装置および方法の特殊な応用にある。 本発明は、供給原料から、連続的にエチルベンゼンまたはエチルベンゼン／パラ キシレンを分離するために、モレキュラーシーブ膜を使用し、該エチルベンゼン は、キシレン類および／またはベンゼンに転化できる。このような転化法におけ る、モレキュラーシーブ膜装置および方法の使用は、エチルベンゼンの転化率に おける大幅な改良をもたらす。また、これがキシレンループの一部である場合に は、更に公知のパラキシレン回収法と比較して、高いパラキシレンの生産性をも たらす。 従って、本発明はエチルベンゼンのベンゼンおよび／またはキシレン類への転 化法を提供し、該方法は (a) エチルベンゼンを含有する流れの少なくとも一部を、モレキュラーシーブ膜 を含むモレキュラーシーブ膜装置に、一定時間に渡り、および該エチルベンゼン の少なくとも一部が、該モレキュラーシーブ膜の透過液側まで、該膜を透過する ような条件下で、通す工程と、 (b) 該透過液の少なくとも一部の中の該エチルベンゼンを、ベンゼンおよび／ま たはキシレン類に転化する工程、 を含む。 一態様においては、本発明のエチルベンゼンの転化法はキシレン回収ループの 一部である。この態様において、該モレキュラーシーブ膜装置への供給原料は、 パラキシレン回収工程由来のものであり、またこのような工程からの、パラキシ レンに枯渇しており、かつ該パラキシレン回収工程に対する供給原料と比較した 場合に、エチルベンゼンに富んでいる流れを含む。この態様において、該エチル ベンゼンの転化法は、該モレキュラーシーブ膜装置の下流側にある、エチルベン ゼン転化装置内で機能し、また該モレキュラーシーブ膜装置由来の該透過液の少 なくとも一部は、該エチルベンゼン転化装置に供給されることが好ましい。該エ チルベンゼン転化装置は、該モレキュラーシーブ膜装置由来の該透過液と比較し た場合にエチルベンゼンに枯渇しており、かつエチルベンゼン転化生成物、例え ばベンゼンおよび／またはキシレン類に富んでいる流れを生成する。この態様に おいては、場合により該モレキュラーシーブ膜装置からの濃縮液と組み合わされ る、該エチルベンゼン転化装置由来の該転化流を、第二の異性化装置内でのキシ レン異性化工程に付して、該異性化装置への供給原料に比して高いパラキシレン 含有率を有する異性化処理液を生成し、かつパラキシレン回収工程に該異性化処 理流を供給することが好ましい。 好ましくは、更に該キシレン異性化処理装置の下流側に位置し、かつ該異性化 処理液と比較してパラキシレンに富む透過液を生成するもう一つのモレキュラー シーブ膜装置も存在する。好ましくは、この付随的なモレキュラーシーブ膜装置 は、更にキシレン異性化処理触媒をも含む。 第二の態様において、該モレキュラーシーブ膜の一部としてあるいは該モレキ ュラーシーブ膜の下流側であって、かつ該膜に近接して、あるいはその両者にエ チルベンゼン転化触媒が存在する。最も好ましくは、該モレキュラーシーブ膜装 置内の該異性化処理触媒は、該膜に極近接して、該膜の透過液側に配置される。 この態様においては、該態様がキシレンループにおいて使用される場合には、エ チルベンゼン転化装置の存在を省くことが可能である。 更なる態様においては、該モレキュラーシーブ膜装置またはその各々は、２ま それ以上の触媒とモレキュラーシーブ膜との交互領域を含む。 本発明は、更にエチルベンゼン転化プラントをも提供し、該プラントは (a) モレキュラーシーブ膜を含むモレキュラーシーブ膜装置と、 (b) エチルベンゼン転化手段と、 を含み、該エチルベンゼン転化手段は該モレキュラーシーブ膜の下流側にあるこ とを特徴とする。 本発明の一局面において、モレキュラーシーブ膜は、典型的にはパラキシレン 転化工程等の後に見られるような、パラキシレンに枯渇した供給材料流から、少 量のパラキシレンを含有するエチルベンゼンを分離するのに利用される。この局 面において、該モレキュラーシーブ膜装置は、エチルベンゼン転化装置の上流側 に配置される。該転化装置への供給材料は、エチルベンゼンに富み、かつこの装 置における該エチルベンゼン転化工程の効率を改善する。この装置からの流出液 は、実質的にエチルベンゼンに枯渇しており、かつパラキシレンに富み、また該 モレキュラーシーブ膜装置からの濃縮液と共に、公知のパラキシレン異性化装置 に通すことができる。このような方法において、該パラキシレン異性化装置は、 低濃度のエチルベンゼンを転化する必要があり、従ってより低温度で稼働可能で あり、しかも実際にエチルベンゼン転化活性をもたない液相異性化装置であって もよい。このモレキュラーシーブ膜の使用の全体としての効果は、該エチルベン ゼンの有用なキシレン類への転化率を高め、かつ高温異性化装置、例えばISOMAR^TM またはMHTI^TMの使用により通常生ずる、キシレンの損失を大幅に減ずることで ある。本発明のこの局面の更なる改良は、該モレキュラーシーブ膜装置に触媒機 能を組み込むことである。該触媒機能は、エチルベンゼンの転化機能であり得、 また該膜自体内に配置することができる。この触媒機能は、有利には該モレキュ ラーシーブ膜の該透過液側の該膜に近接して配置することができる。この触媒の 該機能は、エチルベンゼンのキシレン類への転化を触媒することである。その効 果は、該膜の該透過液側のエチルベンゼンを枯渇しまたはその濃度を比較的低レ ベルに維持することであり、そうした場合には、該膜を横切るエチルベンゼンの 輸送に対する高い駆動力として作用する、該膜を横切る濃度勾配が改善される。 該モレキュラーシーブ膜装置における該エチルベンゼン転化触媒が特に効率的で ある場合には、該モレキュラーシーブ膜装置の下流側に配置される、該エチルベ ンゼン転化装置の必要性はなくなる可能性がある。更なる態様においては、選択 的パラキシレン分離のために、または選択的なパラキシレンの分離と異性化との ために、第二のモレキュラーシーブ膜装置を、該パラキシレン異性化装置の下流 側に配置することができる。キシレン異性化装置または存在する場合には該第二 のモレキュラーシーブ膜装置からの該透過液流を、分留して、キシレン類の沸点 以上または以下で沸騰する物質、例えばベンゼン、トルエンおよびC₉ ⁺芳香族炭 化水素を除去し、次いで該パラキシレン回収装置に送ることができる。場合によ り、該濃縮液流を、該透過液流と併合し、該併合流を分留し、パラキシレンに富 む流れを回収するための該パラキシレン回収装置に送ることができる。 モレキュラーシーブ膜を含む以外に、該モレキュラーシーブ膜装置は、選択さ れた用途において、該膜装置を稼働するのに必要な付随的特徴を含むことができ る。このような付随的特徴は、幾分は、該選択された用途の正確な特徴および該 モレキュラーシーブ膜装置の動作の属性に依存するであろう。 分離工程において、モレキュラーシーブ膜、特にゼオライト膜は、相（即ち、 気相または液相）、組成および供給材料の圧力に依存して、種々の態様で動作で きる。これら動作様式の２つは、浸透気化法およびパーストラクションである。 該浸透気化モードにおいて、該供給材料は液体であり、相および該膜を透過する 分子は該透過相側からガス相に移される。パーストラクションモードでは、該モ レキュラーシーブ膜を透過する分子は、流動する掃気流によって、該透過相側か ら運び去られる。該流動掃気流は、液相または気相の何れであってもよい。該供 給材料および掃気流両者が気相である場合、該動作モードは気相パーストラクシ ョンと呼ばれる。本発明は、分離工程におけるモレキュラーシーブ膜の作動のこ れら並びにその他の可能なモードに適用される。好ましい動作モードは気相パー ストラクションである。 モレキュラーシーブ膜は、また触媒膜反応器で使用することも可能である。触 媒膜反応器は、該モレキュラーシーブ膜に加えて、該膜内の触媒、または該膜に 近接する触媒もしくは両者を含み、あるいは該膜はそれ自身触媒活性をもつこと ができる。該膜に近接する触媒を含有する触媒膜は、透過選択性壁膜反応器と呼 ばれる。 該モレキュラーシーブ膜装置が、エチルベンゼンまたはパラキシレンの気相パ ーストラクションで使用される場合には、該モレキュラーシーブ膜装置は、掃気 流の該膜の透過液側への適用、パージ流の該膜の濃縮液側への適用のための付随 的な特徴、該膜を横切る負の圧力差を与え、かつ維持する手段、該装置の加熱手 段、掃気および／またはパージ流の予熱手段、およびそれぞれ透過液および濃縮 液流由来の、掃気および／またはパージ流の分離手段を含む。該モレキュラーシ ーブ膜装置を、異性化装置との組み合わせで使用する場合には、これら付随的特 徴の幾つかまたは全てを、このような装置に付与することができる。これら特徴 の幾つかは、また他の付随的な上流側または下流側の加工装置に付与することも できる。この付与の正確な特徴および量は、一部には該工程の両部分に対する該 付随的な特徴、例えば流れ用のヒーター、熱交換機および圧縮機等の使用を実用 的にする、経済的なファクタに依存するであろう。理想的には、該モレキュラー シーブ膜は、以下に記載するように、該モレキュラーシーブ膜装置に含められる モジュールに組み込まれる。 該モレキュラーシーブ膜装置が、モレキュラーシーブ膜または透過選択性壁膜 反応器を含む場合、および該装置をパラキシレン異性化装置との組み合わせで使 用し、かつ該異性化装置の下流側に配置する場合には、該モレキュラーシーブ膜 装置を、該異性化装置の温度よりも低温に維持することが有利である。好ましく は、該装置は該異性化装置の温度よりも50〜100°F低い温度に維持する（ラステ ィーが計算を実施した）。これは、最適の膜装置触媒寿命および膜選択性を可能 とすることから、有利である。 該パラキシレン回収装置が存在する場合、該装置は、分離技術を利用して、パ ラキシレンに富む流れと、パラキシレンに枯渇した流れとを生成する。このよう な分離技術は、例えば公知の分別結晶化またはモレキュラーシーブ吸着剤等を使 用する選択的吸着工程を含む。従って、該パラキシレン回収装置はエチルベンゼ ン、オルト−、メタ−およびパラキシレン間の凝固点の差異を利用する分別結晶 化であり得、また通常C₈芳香族炭化水素流から、選択的にパラキシレンを吸着す るゼオライト物質を使用する、選択的吸着装置であってもよく、該吸着されたパ ラキシレンは、該ゼオライトから脱着された後に回収される。このパラキシレン 回収装置はかかる分離装置の組み合わせであってもよく、またはあまり一般的に は使用されていない、例えば分別蒸留等の技術を組み合わせることもできる。 分別結晶化装置は、当分野で周知であり、例えば米国特許第4 120 911号に記 載されている。工業的に利用可能な方法は、結晶化アイソファイニング(isofini ng)法、直接接触CO₂結晶化装置、かきとりドラム(scraped drum)結晶化装置、お よび連続向流式結晶化法を包含する。この結晶化装置は、例えばMachell等のUS 3,662,013に記載された方法で作動できる。工業的な分別結晶化法は、典型的に は該パラキシレン回収装置への供給材料が、キシレン類とエチルベンゼンとの平 衡または準−平衡混合物である場合には、該供給材料から、約60%〜68%のパラキ シレンを回収する。その理由は、パラキシレンとメタキシレンとの間の共融物の 形成により制限されることにある。しかしながら、実際の回収率は該供給材料の 組成に依存し、そのパラキシレン含有率がキシレン類の平衡含有率よりも高い場 合には、高い回収率の達成が可能である。 選択吸着装置も当分野では周知であり、例えばUS 3,706,812、US 3,732,325、 US 4,886,929およびそこに引用されている文献に記載されている。これらの記載 を本発明の参考とする。工業的に利用可能な方法は、UOP PAREX^TMおよびIFP-Che vron ELUXYL^TM法を包含する。工業的なゼオライト選択吸着法は、分別結晶化法 よりも高いレベルのパラキシレンを回収でき、典型的には該パラキシレン回収装 置への供給材料から、90%,を越える、あるいは典型的には95%を越えるパラキシ レンを回収する。 該パラキシレン回収装置は、通常99%を越えるおよび99.9%程度に高いパラキシ レンを含有する、パラキシレンに富む流れを形成する。正確なその量は、使用し た方法および該特定のプラントの設計および稼働条件に依存する。この流れの残 部はエチルベンゼン、オルト−およびメタ−キシレン、トルエンおよびC₉芳香族 炭化水素、パラフィン、ナフテン類および恐らく少量の他の物質である。このパ ラキシレン回収装置は、また該パラキシレンに富む流れから除去されない、該パ ラキシレン回収装置へのあらゆるパラキシレン供給材料と共に、残部のエチルベ ンゼン、オルト−およびメタ−キシレン、トルエンおよびC₉芳香族炭化水素、パ ラフィン等を含有するパラキシレンに枯渇した流れをも形成する。次いで該モ レキュラーシーブ膜装置に供給されるのは、このパラキシレンに枯渇した流れで ある。 該パラキシレン分離装置が存在する場合には、該装置に対する供給材料として 使用でき、あるいは該パラキシレン分離装置が存在しない場合には、該モレキュ ラーシーブ膜装置への供給材料として使用される、該C₈芳香族炭化水素流は、石 油化学プラントにおける種々の源を由来とするものであり得る。一つの可能な源 は、ナフサの精製を由来とするものである。かかる方法の例としては、Exxon PO WERFORMING^TM、UOP Platforming^TMおよびIFP Aromizing^TM工程が含まれる。別の 可能な源としては、スチームクラッキング法由来の、熱分解ガソリンC₈流である 。このような流れは、比較的高いエチルベンゼン含有率をもつ。更に別の可能な 源は、C₃/C₄炭化水素流の芳香族炭化水素への転化用の、UOP Cyclar法である（ 例えばUS 5,258,563を参照のこと。その内容を本発明の参考とする）。更に可能 な源としては、トルエンの不均化および／またはC₉芳香族炭化水素アルキル交換 反応由来のものである。このような方法の例は、UOP TATORAY^TM、TORAY TAC9^TM 、モビル選択的トルエン不均質化(Mobil Selective Toluene Disproportionatio n^TM)(MSTDP)、モビルトルエン不均質化(Mobil Toluene Disproportionation^TM)( MTDP)、IFP Xylenes PLUS^TMおよびFINE T2BX^TMである。C₈芳香族炭化水素流のそ の他の可能な源も存在する。本発明の方法のためのC₈芳香族炭化水素流件は、特 に制限されず、単一の流れであっても、また上記工程の何れかを由来とする流れ の組み合わせであってもよい。 該エチルベンゼン転化装置は、以下に記載するようにエチルベンゼン転化を組 み込んだ、公知のパラキシレン異性化装置と同一であり得る。この装置は公知の パラキシレンの異性化で使用するものと実質的に異なる条件下で稼働し得る。特 に、同一の触媒を使用し、かつ例えばベンゼンおよび／またはキシレン類への転 化に必要とされる、特定のエチルベンゼン転化反応に対して最適化された条件下 で稼働できる。 該パラキシレン異性化装置は、例えばUS 4,236,996、US 4,163,028、US 4,188 ,282、US 4,224,141、US 4,218,573、US 4,236,996、US 4,899,011、US 3,856,8 72およびRe 30,175(これらの開示事項を本発明の参考とする)に記載さ れているもの等の、当分野で周知の装置の何れであってもよい。 該異性化触媒は、公知技術における異性化装置用の任意の周知の触媒であり得 る。主として２種の、異性化装置で使用されている触媒系がある。該触媒の選択 は、全体としての収率および該芳香族炭化水素複合体の構造、および該プラント の設計および経済に影響を与える。第一の型の触媒は、エチルベンゼンをキシレ ンに転化し、かつ該パラキシレンに枯渇した供給原料を、ほぼ平衡のキシレン組 成に異性化するように設計されている。この型の触媒系は、一般的に芳香族炭化 水素製造装置に対して選択され、その目的は一定量の供給原料からの、パラ−お よびオルト−キシレンの製造を最適化することにある。第二の触媒系も、該パラ キシレンに枯渇した供給原料を異性化するように設計されているが、エチルベン ゼンをキシレン類に転化するというよりも、この触媒系は該エチルベンゼンを脱 アルキル化して、ベンゼンを生成する。この触媒系は、しばしばベンゼン要求量 が、オルト−およびパラキシレン生産に比して高い場合、または供給原料の入手 性が制限因子ではない場合に使用される。 エチルベンゼンのベンゼンへの転化能をもつ方法並びに触媒系の例は、Mobil MHTI（モビル高温異性化(Mobil High Temperature Isomerisation)）方法並びに 触媒（例えば、US 3,856,871およびUS 4,638,105を参照、この開示事項を本発明 の参考とする）、Mobil MHAI(モビル高活性異性化(Mobil High Activity Isomer isation))方法並びに触媒、AMOCO AMSAC方法並びに触媒およびUOP IS0MAR^TM1-10 0方法並びに触媒である。 エチルベンゼンのキシレン類への転化能をもつ方法並びに触媒系の例は、IFP/ ENGELHARDオクタファイニング＆オクタファイニングII(Octafining and Octafin ing II)方法並びに触媒、およびUOP IS0MAR^TM1-9方法並びに触媒である。他の工 程は、アルキル化またはアルキル交換反応を介して、エチルベンゼンをC₁₀芳香 族炭化水素に転化することのできる触媒を含む。 異性化装置では、典型的にはゼオライトまたはモルデナイト型の触媒を使用す る。オルト−およびメタ−キシレンの、パラキシレンへの転化を促進することが 知られている異性化触媒は、金属促進(promoted)ゼオライト、例えばPt促進ZSM- 5、Pt促進モルデナイトおよび金属促進ボロシリケート等を包含する。工業的な 例は、Mobil MHAIおよびISOMAR^TM1-9である。 該異性化反応器は、オルト−およびメタ−キシレンを、これら条件下でパラキ シレンに異性化するのに、また有利にはエチルベンゼンをベンゼンおよび／また はキシレン類に転化するように配置され、かつそのために有効である。望ましく は、これは液相異性化装置であり、エチルベンゼンの転化が全くまたは殆ど起こ らない場合には、低温で稼働される。該用語「配置され、かつ有効」とは、本出 願において、本明細書に記載するような処理装置内の条件、例えば温度、圧力、 空間速度、反応時間、他の試薬、および所定の反応、転化または分離即ち該処理 装置の正常な機能を達成するのに必要な任意の他の条件を表すのに使用する。こ のエチルベンゼンは、該エチルベンゼン転化装置内でキシレン類に転化されるの で、該パラキシレン異性化装置は、エチルベンゼンが該エチルベンゼン転化装置 内で十分に転化されている場合には、この装置内ではエチルベンゼンを転化する 必要がないことから、キシレン異性化のための最適の条件下で作動できる。 作動温度は、典型的には400〜900°Ｆの範囲内にあり、また圧力は25〜500psi gの範囲内にある。炭化水素供給原料に基づく、重量で表した時間当たりの空間 速度(WHSV)は、典型的には0.5〜20の範囲内にある。殆どの異性化触媒系は水素 源を必要とし、該水素を異性化反応器に導入して、オルト−およびメタ−キシレ ンをパラキシレンに転化する該異性化反応を促進し、またエチルベンゼンのパラ キシレンおよび／またはキシレン類への転化を補佐し、また該異性化触媒のコー クス化の防止をも補佐する。 水素を必要としない、異性化またはエチルベンゼンの転化触媒を使用した場合 においても、該モレキュラーシーブ膜がゼオライト膜であり、かつ該ゼオライト 膜が流束破壊し易い場合には、水素が本発明の方法においても存在することが好 ましい。 水素の存在下での、モレキュラーシーブ膜およびモレキュラーシーブ膜複合体 の稼働が、流束破壊を実質的に減ずることを見出した。別の見方をすれば、分離 工程において、ある量の水素を添加して、輸送流束を所定の許容レベルに維持す ることができることを見出した。流束破壊の減少は、該供給原料流、該透過液ま たは存在する場合には随意の掃気流中に、あるいは供給原料流、透過液または随 意の掃気流の任意の組み合わせ中に、水素が存在する場合に達成される。モレキ ュラーシーブ膜およびモレキュラーシーブ膜複合体を、水素の存在なしに、かつ 炭化水素供給原料を使用して動作させる場合、該膜を通る流束は、時間と共にほ ぼ指数関数的な様式で破壊されることが観測される。 水素のない状態では、任意の特定の時点ｔにおいて、該モレキュラーシーブ膜 を通る透過液流束Ｆは、ある任意の初期時間における該流束F_cから、速度定数Ｋ を使用して、以下の関係に従ってほぼ決定できる。 F=F₀e^-Kt ここで使用する流束の単位はKg/M²-日である。この関係は時間の経過に伴う流束 の指数関数的破壊を表す。この関係を使用して、該流束の寿命τを、該透過液流 束がその元の値の1/eに減ずる時間の長さとして定義できる。τは以下の関係式 から計算できる。 t=1/K 同様に、流束の半減期t_1/2は、該初期流束がその元の値の半分に減ずる時間と して定義される。この半減期は以下の関係式から決定される。 t_1/2=τ(ln1/2) 流束の減少速度Ｋは、作動温度に伴って増加し、該供給原料の分子組成および 膜組成に依存する。時間に伴う流束のこのほぼ指数関数的な減少は、炭化水素供 給原料を使用した、高温分離工程においては、特に問題である。該分離工程を高 温度で実施することは、典型的な透過液の拡散係数が温度と共に上昇することか ら、特に有利である。また、触媒膜反応器における成分として使用する膜の場合 には、高い温度が必要である。というのは、多くの接触工程が高温度においての み作動するからである。しかしながら、その流束に関する半減期は、該作動温度 が上昇するにつれて、大幅に減少する。 輸送流束の減少が特に問題となる例は、キシレン類の混合物を含む供給原料流 からの、パラキシレンおよび／またはエチルベンゼン透過液の分離である。輸送 流束の破壊は、170℃〜500℃なる好ましい分離温度範囲における、パラキシレン および／またはエチルベンゼンの収率を急速に減じ、また流束の破壊が、アルミ ナおよびスチール支持体上に形成された、透過選択性モレキュラーシーブ膜お よびモレキュラーシーブ膜複合体について日常的に観測されるであろう。パラキ シレンおよび／またはエチルベンゼンに対して透過選択性である、MFIゼオライ ト膜およびMFIゼオライト膜複合体は、混合A8芳香族供給原料からの透過液を、 アルゴン掃気で除去することによって動作した場合には、室温における値の10〜 10000倍も小さな、225℃における流束半減期をもつことが分かった。しかしなが ら、300℃にてキシレン類を分離しつつ、まず不活性掃気ガス、例えばアルゴン または窒素で、次いで該掃気に水素を添加した場合には、輸送流束は増大し、か つ水素が存在する場合には安定に維持され、一方で水素が存在しない場合には該 流束は破壊された。 水素の存在による該流束破壊の防止および改善は、該供給原料流が炭化水素由 来のものである全ての場合において観測できるが、時間に伴う輸送流束の変化率 は、分離および分離／接触工程の条件、例えば温度、圧力、経膜圧力降下または 圧力差および空間速度に依存する。この変化率は、また供給原料の組成、膜およ び膜複合体の組成および構造、水素分圧、存在する水素の量に対する供給原料の 量の比、および他の同様なパラメータにも依存するであろう。流束の正確な割合 は、膜の選択に依存して変動し、かつまた供給圧力と共に僅かに増大する。該混 合A8（キシレン類およびエチルベンゼン）の供給圧力は、これら実験においては 、１気圧〜15気圧の範囲で変動し、また掃気圧力は該供給圧力に等しいか、ある いはそれよりも２〜10気圧低く維持した。〜400℃近傍の温度において、該流束 の半減期は、分離中に水素が存在しない場合には、一般的に〜2日未満であった 。この迅速な流束破壊速度は、モレキュラーシーブ膜の任意の実際の高温使用に ついて問題である。高温動作は、温度と共に透過選択性輸送量が増大するので望 ましい。例えば、好ましい態様、例えばパラキシレンおよび／またはエチルベン ゼン分離においては、本発明は225℃を越える温度にて、および好ましくは300℃ を越える温度にて実施する。 流束における減少は、該供給原料および掃気中の全分子の少なくとも約0.1モ ル％の量の水素の存在下で、該分離を実施した場合に起こる。225℃を越える温 度においては、少なくとも１モル％の水素が存在する必要があるが、流束におけ る更なる減少は、該供給原料および掃気中の全分子数において、少なくとも約10 モル％の量の水素が存在する場合に観測されるであろう。300℃を越える温度で は、該供給原料および掃気中の全分子数において、少なくとも20モル％が水素で あるべきであるが、流束における更なる減少は、約30〜約60モル％の水素が存在 する場合に観測されるであろう。パラキシレンの高い生産性を与えるために、異 性化触媒をモレキュラーシーブ膜と組み合わせて使用する、本発明の該好ましい 態様においては、該供給原料および掃気の水素含有率は、触媒の性能の最適化を 保証するのに十分である必要がある。流束および触媒性能両者に関する水素の必 要性を考慮すると、使用する水素濃度は、これらファクタの最も決定的なものに よって指定される。例えば、水素を必要としない触媒を使用した場合、流束に関 する該水素要求が優勢であるが、該触媒が特に高い水素濃度、例えば75モル％ま たは90モル％もの水素濃度を必要とする場合には、該触媒性能に関する該水素要 求量は、流束破壊の防止に必要な該水素要求量と一致するものと考えられる。 分離および分離と触媒反応との組み合わせに対する水素の添加は、初めに十分 な量の水素が存在しない場合には、流束を減ずる。水素は、該供給原料または該 工程で使用する場合には、掃気の何れかに添加することができる。しかし、水素 は容易にモレキュラーシーブ膜を通して拡散し、結果として該水素が該膜の該供 給原料側または透過液側の何れに導入されたかとは無関係に、該モレキュラーシ ーブ膜の両面と接触することに、注意すべきである。 本発明の一局面においては、該モレキュラーシーブ膜装置を使用して、エチル ベンゼンおよびキシレン類の平衡または準−平衡混合物を含む流れから、選択的 にパラキシレンおよび／またはエチルベンゼンを分離する。この局面において、 該モレキュラーシーブ膜装置は、異性化装置の下流側に配置することができ、ま た該膜との組み合わせで、異性化触媒を含むことはない。 本発明の更なる態様においては、エチルベンゼン分離用の該モレキュラーシー ブ膜装置は、該膜との組み合わせで異性化触媒を使用して、エチルベンゼンをキ シレン類および／またはベンゼンに転化する。 本発明の更なる態様において、該パラキシレン異性化装置の下流側の、該モレ キュラーシーブ膜装置の該モレキュラーシーブ膜は、それ自体該異性化反応に対 して触媒的に活性とすることができ、あるいは適当な異性化触媒を該膜に近接し て配置することができる。「該膜に近接して」なる用語は、該触媒が、該モレキ ュラーシーブ膜装置内の該物質中の該オルト−および／またはメタ−キシレンお よび／またはエチルベンゼンを異性化するように配置され、かつ該異性化に対し て有効であるが、該ゼオライト膜の上流側にあって、パラキシレンを生成するこ とを意味する。該モレキュラーシーブ膜装置内の該異性化工程により生成する必 要のあるパラキシレンの正確な量は、部分的には使用した該モレキュラーシーブ 膜装置の特性に依存する。例えば、該膜が高い流束および／または高いパラキシ レンに対する選択性をもつ場合には、平衡キシレン類混合物中のパラキシレン濃 度と比較して、パラキシレンの非平衡濃度を生成し、かつ該濃度に維持すること が可能であり、あるいは該異性化反応にとって望ましくさえあり得、一方で該膜 は該上流物質から該透過液中に、パラキシレンを選択的に除去する。しかしなが ら、該モレキュラーシーブ膜装置内の該異性化触媒は、理想的には該膜の上流側 で、かつ該モレキュラーシーブ膜装置内部で、50%以上、好ましくは80%以上およ び最も好ましくは90%以上の該パラキシレン平衡濃度で、パラキシレンを生成し 、かつ維持するように配置され、かつそのために効果的であるべきであり、一方 で該膜は、該膜の上流から該透過液中に、パラキシレンを選択的に除去する。膜 の特性に依存して、キシレン類の異性化に対する平衡においてまたはその近傍に 、パラキシレン濃度を維持することが望ましく、かつ好ましいが、一方で該膜は 、該濃縮液から該透過液へと、パラキシレンを選択的に除去する。かくして、該 異性化触媒は該オルト−およびメタキシレンのパラキシレンへの転化を生じ、か つ該パラキシレンは該モレキュラーシーブ膜を選択的に透過して、透過液流を生 成する。オルト−およびメタキシレンは、該モレキュラーシーブ膜を通過し難く 、かつ該上流側で該濃縮液流中に留まり、そこで更に異性化され得る。キシレン 類の異性化装置由来の該透過液流を分留して、キシレン類、例えばベンゼン、ト ルエンおよびC9+芳香族炭化水素の沸点以上および以下の物質を除去し、次いで 一般的パラキシレン回収装置に送る。該モレキュラーシーブ膜装置が該異性化お よび分離工程において特に有効である場合、排除すべきパラキシレンに枯渇した 流れが存在しないであろうことから、理論上は濃縮液は存在しない可能性がある 。しかしながら、実際には不純物および重質の芳香族炭化水素化合物、例えば 該濃縮液中に残存しており、かつ更なる処理のために該モレキュラーシーブ膜装 置からパージすべきC9芳香族炭化水素が存在するものと思われる。従って、該モ レキュラーシーブ膜装置内には、キシレン類の異性化および分離の動的なおよび 組み合わされた工程が存在する。該触媒機能が、エチルベンゼンのベンゼンまた はキシレン類への転化を可能とする場合には、該装置の該濃縮液中に入るあらゆ るエチルベンゼンも、この動的な工程に関与し、生成するキシレン類は該キシレ ン類異性反応に入り、あるいは生成するベンゼンは該膜を透過して、該透過液中 に入る。この局面において、該モレキュラーシーブ膜装置は、異性化装置の下流 側にあるか、または該装置を異性化装置の代わりに使用できる。 該モレキュラーシーブ膜装置において使用する該モレキュラーシーブ膜は、該 エチルベンゼン転化装置用のエチルベンゼンに富む透過液を製造するのに使用す る場合には、他のC8芳香族炭化水素、例えばキシレン類特にメタ−およびオルト −キシレンに比して、エチルベンゼンに対して透過選択性である、膜形状の任意 のモレキュラーシーブ材料であり得る。モレキュラーシーブ膜装置を該キシレン 異性化装置の下流側で使用する場合と同様に、芳香族炭化水素の混合物からパラ キシレンを分離する際に使用する際には、該膜はパラキシレンおよびオルトキシ レンまたはメタキシレンに対して、少なくとも2:1の比率で、二重の選択性をも つことが好ましい。このようなモレキュラーシーブ材料の例は、制御された有孔 アモルファス材料、例えばMCM-41およびゼオライトモレキュラーシーブを包含す る。該モレキュラーシーブ膜はゼオライト膜であることが好ましい。 本発明のゼオライト膜装置で使用することのできるゼオライト膜の例は、以下 の文書に記載されている。即ち、US 5,110,478は、ゼオライト膜の直接的合成を 記載しており、その開示事項を本発明の参考とする。US 5,110,478の教示に従っ て製造した膜は、「純ゼオライト膜の合成および特徴付け(Synthesis and Charac terisation of a Pure Zeolite Membrane)」,J.G．Tsikoyiannis & W．Haag，Zeo lite(Vol．12，p．126，1992)において諭じられた。このような膜は、自立式で あり、如何なる支持体にも層として固定もしくは付着されてはいない。また、ゼ オライト膜を支持体上で成長させてもいる。例えば、「高温ステンレススチール 支持ゼオライト(MFI)膜：調製、モジュール、構成および透過性実験(High te mperature stainless steel supported zeolite（MFI）membranes:Preparation, Module，Construction and Permeation Experiments)」，E.R．Geus，H.vanBekku n，J.A．Moulyin，Microporous Materials，Vol．1，p.137，1993;オランダ特許 出願第91011048号、欧州特許出願第91309239.1号およびUS 4,099,692を参照のこ と。これらの開示事項を本発明の参考とする。支持された無機結晶性モレキュラ ーシーブ層を記載した他の文献は、US 4,699,892;J.C．Jansen等，Proceedings of 9th International Zeolite Conference 1992(ここには、該担体表面に対す る横方向および軸方向への結晶の延伸を記載している);J．Shi等，自立式ゼオラ イトフィルムの合成(Synthesis of Self-supporting Zeolite Films)，15th Ann ual Meeting of the British Zeolite Association，1992，Poster Presentatio n(これは配向されたグメリン沸石結晶層を記載している);およびS．Feng等，Nat ure，28th，４月，1994，p.834(これは配向されたゼオライトＸ同族体層を開示 している)を包含する。これらの開示事項を本発明の参考とする。 本発明のゼオライト膜装置で使用できる更なるゼオライト膜の例は、以下の文 書に記載されている。即ち、国際出願WO94/25151、1994年７月８日付け出願のUS SN 267760、PCT US95/08512、PCT US95/08514、PCT US95/08513、PCT EP95/0270 4およびWO94/01209を包含し、これらの記載事項を本発明の参考とする。我々の 以前の国際出願WO94/25151において、我々は支持された無機層を記載し、該層は 場合により結晶性モレキュラーシーブの連続粒子を含み、その平均粒径は20nm〜 １μｍの範囲内にある。該支持体は多孔質であることが有利である。該支持体の 孔は、これらが有効に閉じられる程度に被覆され、かつ該支持体は連続であり、 結果としてモレキュラーシーブ膜が得られ、このような膜は、触媒反応および望 ましくは同時に分離工程をも実施することを可能とする、という利点をもつ。好 ましいゼオライト膜は、インバーテッドイン−シチュークリスタリゼーション(I nverted In-Situ-Crystallization)(I-ISC)法により、または該I-ISC法を利用し た、GEL層およびローアルカリン(Low Alkaline)合成溶液(GEL-LAI-ISC)を使用す ることにより、あるいは該I-ISC法を利用した、シーディングレイヤー(Seeding Layer)およびローアルカリン合成(Low-Alkaline-synthesis)溶液(S-LAI-ISC)を 使用することにより調製されるものである。これらの方法は1994年７月８ 日付け出願のUSSN 267760、PCT US95/08512、PCT US95/08514、PCT US95/08513 およびPCT EP95/02704に記載されている。上記のLAI-ISC、GEL-LAI-ISCまたはS- LAI-ISC技術を使用して製造したゼオライト組成物は緻密なゼオライト層をもつ ことができ、該層において該ゼオライト結晶は、これら合成されたゼオライト層 中の非−選択性の透過路が見掛け上は存在しないように、相互成長する。上記の ゼオライト膜は、WO94/01209に記載されているようなモジュール形状で、該ゼオ ライト膜装置に組み込むことができる。該ゼオライト膜装置が、触媒的に活性で あっても、またそうでなくともよい、即ち一つのゼオライト膜を含むことを意図 する。該膜が所定の工程に対して触媒活性ではない場合、適当な触媒を該膜と組 み合わせて使用することができる。該触媒は、該工程および該触媒の性質および 目的に依存して、該膜の上流側または該膜の下流側に配置することができる。一 態様において、一以上の膜を一以上の触媒と共に配置して、該ゼオライト膜装置 内に膜と触媒とを交互に配置した領域を設けることができる。この配置において は、該装置への供給材料を、例えば膜領域を通過させることにより、濃縮液を触 媒含有領域に流し、次いで第二の膜領域を介して第二の触媒領域に流すことがで きる。正確な膜および触媒領域の数は、所定の分離および接触反応工程の性質に 依存するであろう。該分離および接触反応工程は、触媒および膜の各組み合わせ について、同一でも異なっていてもよい。 各装置における該ゼオライト膜に極近接して配置された異性化触媒を含むまた は含まない、２またはそれ以上のゼオライト膜装置を、本発明の方法で使用でき ることを理解すべきである。本明細書におけるゼオライト膜装置への言及は、ま た２またはそれ以上のゼオライト膜装置を、任意の更なる介在工程または処理装 置と共に、あるいはこれらを使用せずに、相互に整列させて使用できるような態 様をも包含するものと理解すべきである。 上記のゼオライト膜は、WO94/01209（この開示事項を本発明の参考とする）に 記載されているような、モジュール形状で、該モレキュラーシーブ膜装置に組み 込むことができる。本発明の内容において、「モジュール」なる用語は、ハウジ ング内で支持された、基板上に堆積されていても、いなくともよいモレキュラー シーブ膜の組み合わせを表し、該ハウジングは、該膜を、該モレキュラーシーブ 装置内に収容するのに必要な、全ての手段および付随的な特徴を有する。これら の付随的な手段および特徴は、該モジュールを、該モレキュラーシーブ膜装置の その他の部材に取り付けるのに必要な、バルブおよび配管手段を包含する。該モ ジュールは、従ってモレキュラーシーブ膜装置を作動するのに必要なこれら特徴 の幾つかまたは全てを含む。 該モジュールは、好ましくはステンレススチール等の金属から作成したハウジ ングを含むことができ、該金属は、該膜装置が作動中に暴露される、温度、圧力 および化学的環境に対して耐えることができる。このモジュールは、膜エレメン トを含み、該エレメントは自立式のものであるか、あるいは適当な支持体上に該 モレキュラーシーブ膜を含むものである。高耐久性を確保するためには、該モレ キュラーシーブ膜を、適当な支持体上に堆積することが好ましい。適当な支持体 は、該モレキュラーシーブ膜装置の作動環境に耐えることができる無機支持体で あり、ステンレススチールおよびセラミックス支持体を包含する。適当な支持体 の例は、ゼオライト膜について上に引用した参考文献に与えられている。該モジ ュールに該膜エレメントを組み込む正確な方法は、該モジュールのハウジングお よびエレメントの材料の性質に依存するであろう。該ハウジングがステンレスス チール製である場合、組み込み法の一つはWO94/01209（この開示事項を本発明の 参考とする）に記載されているような方法である。もう一つの可能な配置は、多 孔性ステンレススチール製支持体上にゼオライト膜を含む、多数の膜エレメント を、プレートおよびフレーム配置(plate and frame arrangement)内に組み込む ものである。このような配置は、当分野で周知である。該膜エレメントが、セラ ミック担体を含む場合、例えばモノリシックのセラミックコージーライトである 場合、適当なシールを使用して、該膜エレメントを金属ハウジング中に組み込む ことが必要となる可能性がある。適当なシールは該膜装置の作動条件に耐え得る ものであるべきであり、かつ当分野において公知である。該モジュールは、また 該膜の上流側に該供給原料を導入する手段および該膜の下流側から生成物を取り 出すための手段をも含むであろう。該上流側では、該モジュールは、濃縮液を除 去するためのパージを与えるように設計できる。該下流側において、該モジュー ルは、掃気ガスを供給して、該モジュールの該下流側から生成物を取り出すよう に設計することができる。このモジュールは、また加熱および／または冷却手段 により、温度制御を可能とするように設計することも可能である。このモジュー ルは、更にバルブ手段および圧力調節器等の手段をも含み、該膜を横切る圧力差 が存在しないように、または好ましくは該膜の上流側の圧力を高くするように、 該膜の上流および下流側間に圧力差を与えて、該モジュール内に圧力を付与し、 かつ制御することも可能である。該供給原料は、該膜の上流側の圧力が、１〜35 atm、好ましくは10〜30atmおよび最も好ましくは15〜25atmとなるように、該モ ジュールに導入される。該膜の該上流側と下流側との間の圧力差は、0〜35atm、 好ましくは２〜35atmおよび最も好ましくは５〜15atmであり得る。モジュールを 如何に設計するかに応じて、該モジュール内で膜エレメントを移動させるために 、該上流および下流側圧力における減少が起こり得るので、この圧力差は平均値 で表される。該モジュール内には、同様に異性化触媒が配置され、該触媒は、キ シレン類の異性化のためには、該膜の上流側に、またエチルベンゼンの転化のた めには該膜の下流側に配置されるであろう。この膜エレメントあるいは該エレメ ントの該モジュール内の配置は、該モジュール内の供給原料と掃気との間の向流 式の動作を可能とするように設計あるいは配置でき、あるいは該モジュール内の 供給原料と掃気との間の並流式の動作を可能とするように配置でき、もしくは交 叉流動動作を可能とするように配置できる。従って、該膜エレメントは、多チャ ンネル式セラミックモノリシック支持体を含むことができ、該支持体において、 該チャンネルの幾つかは該供給原料を該エレメントに導入するために利用され、 かつ該チャンネルの幾つかは該掃気を該エレメントに導入するために利用される 。該供給原料を、適当なフランジおよび遮蔽の使用を介して配置して、並流式、 向流式または交叉流動式動作を可能とすることができる。このような多チャンネ ル式モノリシック支持体を使用した場合、異性化と分離との組み合わせにおいて 使用する該異性化触媒は、該モノリシック支持体の該供給原料用のチャンネル内 に配置され、あるいはエチルベンゼンの転化のために使用する場合には、該掃気 用のチャンネル内に配置される。また、該触媒は該モノリシック支持体内部であ るが、用途に応じて、該膜の供給原料流側または該膜の掃気側に、配置すること も可能である。望ましい場合には、該濃縮液流（パージを含んでいても含 まなくともよい）と透過液流（掃気を含んでも含まなくともよい）との組み合わ せは、該モジュール自体の内部で起こり得る。 WO94/01209に記載されているように、該膜エレメントは該モジュール内に収容 できる。この膜エレメントは、また他の公知の設計の膜分離装置、例えばプレー トおよびフレーム膜モジュールに組み込むこともできる。適当なセラミックモノ リシックエレメントは、US 5,221,484、US 5,114,581、US 5,120,576、EP 0,373 ,215、US 5,108,601、EP 0,396,684、EP 0,310,632に従って、但しゼオライト膜 を使用して組み立てることができる。このようなモノリシックなチューブは当分 野で公知の技術、例えばEP 0,270,051に記載の技術を利用して、金属モジュール 内に組み込むことができる。 上記のように、該キシレン回収ループ用の新鮮な供給原料は、石油化学サイク ルにおける種々の源を由来とするものであり得る。例えば、該キシレン回収ルー プに導入される、リホーミング装置由来の新鮮な供給原料は、該パラキシレン分 離装置に導入する前に、通常分留されて、キシレン類の沸点以下にて沸騰する物 質を除去し、かつ場合によっては分留して、キシレン類の沸点以上にて沸騰する 物質の少なくとも一部を除去することができる。低沸点物質が該新鮮な供給原料 から除去されない場合には、これを脱トルエン塔(DETOL)に導入する。該脱トル エン塔は、蒸留によってトルエンおよびより形質の物質を除去する。次いで、こ の供給原料を、キシレン再処理塔またはスプリッターの何れかに導入する。この キシレン再処理塔は、該供給原料からC₉+芳香族炭化水素を除去する。更に、キ シレンスプリッター塔は、オルトキシレン再処理塔における、オルトキシレン生 成物として、後の回収のために該オルトキシレンの少なくとも一部を除去する。 キシレンループにおける該新鮮な供給原料は、該キシレンの異性化装置由来の、 あるいは本発明においては該ゼオライト膜装置由来の、リサイクル流と併合され る。該キシレン再処理塔またはスプリッター由来のオーバーヘッド流は、典型的 には０〜10重量％の非芳香族炭化水素、０〜５重量％のトルエン、５〜20重量％ のエチルベンゼン、０〜10重量％のC₈ナフテン類、および70〜95重量％のキシレ ン類を含有する、化合物の混合物である。その正確な組成は、該異性化装置およ び該ゼオライト膜装置で使用する触媒の性質および該新鮮な供給原料に依存する であろう。該キシレン回収ループに対する該新鮮な供給原料は、上で諭じたよう に、２以上の供給原料の組み合わせであってもよいと理解すべきである。かくし て、該供給原料はナフサ改質装置由来の供給材料とTATORAY^TMまたはMSTDP^TM装置 由来のものとの組み合わせであり得る。 本発明の説明において、ゼオライト膜装置内の供給原料または該膜の上流側物 質がキシレンについて平衡状態にあると言及した場合、これは、当分野で公知の 如く、キシレンの平衡混合物に対する典型的なそれぞれの濃度の、キシレン混合 物であり得ることを意味する。同様に、ほぼ平衡とはキシレン類を含む組成物で あって、存在するキシレン類の１種以上が、存在する他のキシレンに関して非平 衡濃度にあり、該キシレン異性体の１種以上が、その平衡濃度以上の濃度で存在 する混合物を包含することを意味する。理想的には、かかる混合物において、該 パラキシレンは、パラキシレンの平衡濃度の50%以上、好ましくは80%以上および 最も好ましくは90%以上で存在すべきである。 本発明のその他の目的並びに特徴は、添付図を参照した以下の詳細な説明にお いて記載されている。 第１図は、キシレン精製ループを示し、該ループはエチルベンゼン転化装置の 上流側のエチルベンゼン膜分離装置を使用し、該転化装置はキシレン異性化装置 の上流側にある。 第１図において、該ゼオライト膜装置は、その第一の機能として、パラキシレ ンの枯渇した流れからのエチルベンゼンの分離機能を有し、その結果該エチルベ ンゼンを、エチルベンゼン転化装置に通すことができる。かくして、キシレン類 およびエチルベンゼンを含有する供給原料300は、ライン315を介して、キシレン 再処理分留シーケンス312およびパラキシレン回収装置301に通される。パラキシ レンは、パラキシレンに富む流れ302から取り出され、かつオルト−およびメタ −キシレン並びにエチルベンゼンは、パラキシレンの枯渇した流れ303から取り 出される。パラキシレンの枯渇した流れ303は、ゼオライト膜を含むゼオライト 膜装置304に導入され、該ゼオライト膜はオルト−およびメタ−キシレンに対し て、エチルベンゼンおよび恐らくパラキシレンの選択的透過を可能とする。エチ ルベンゼンの殆どおよび多分該パラキシレンの大部分が該ゼオライト膜装置 304から、透過液流305を介して取り出され、かつオルト−およびメタ−キシレン の殆どが濃縮液流306を介して取り出される。透過液流305はエチルベンゼン転化 装置307に送られる。エチルベンゼン異性化装置307は、エチルベンゼンをキシレ ンに異性化する。該エチルベンゼンの異性化生成物はライン308を介して取り出 される。該濃縮液306と、エチルベンゼンの異性化生成物308とを併合して、結合 供給原料309を該異性化装置310に供給する。該装置は、200℃にて作動する液相 キシレン異性化装置であり得る。該キシレン異性化生成物は、該異性化装置310 からライン311を介して、キシレン再処理分留シーケンス312に送られ、該シーケ ンスは重質流313、軽質流314およびキシレンリサイクル315を生成する。該軽質 流を更に分留工程で処理して、エチルベンゼン転化装置307(図中の点線で示され る)に送られる、C₈ナフテンリサイクル316を生成することができる。第６図に示 された工程への可能な付加は、該異性化装置310の後でかつ該キシレン再処理分 留シーケンス312の前にゼオライト膜装置を組み込むことである。この付随的な ゼオライト膜装置は、更に該流れ311をパラキシレンに富むものとするであろう 。 所定の膜に関するこの態様においては、該膜の該透過液側の、予想されるエチ ルベンゼンの回収率は、６〜６重量％という通常のエチルベンゼン濃度に対して 44重量％である。該エチルベンゼン異性化装置を介する該エチルベンゼン転化率 は、パス当たりの転化率が42%である公知の方法と有利に比較できる、85%に達す る。該キシレンループのより少ない部分が、エチルベンゼン転化装置の苛酷な条 件に曝されるので、全体としてのキシレンの損失は少なくなる。また、該キシレ ン異性化装置の作動条件が、組み合わせたエチルベンゼン／キシレン異性化装置 におけるよりも苛酷でないので、この装置におけるキシレンの損失は大幅に低下 、即ち３〜4%に対して1%である。このことは、ゼオライト膜装置を含まない公知 のキシレンループに対する転化率84.5%と比較して、この態様のパラキシレンに 関する全体としての収率94.5%をもたらす。本態様の付随的な利点は、水素循環 量が、大幅に減じられることである。というのは、該エチルベンゼンの転化が別 の反応器内で実施され、かつ該キシレン異性化装置には水素が必要とされないか らである。このことは、公知のキシレンループと比較して、本態様に従うパラ キシレン回収工程を稼働するコストの大幅な節減をもたらす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. エチルベンゼンのベンゼンおよび／またはキシレンへの転化法であって、 (a) エチルベンゼンを含有する流れの少なくとも一部を、モレキュラーシーブ 膜を含むゼオライト膜装置に、該エチルベンゼンの少なくとも一部を、一定 時間、該モレキュラーシーブ膜を介して該膜の透過液側に通すような条件下 で、通す工程と、 (b) 該透過液の少なくとも一部中の該エチルベンゼンを、ベンゼンおよび／ま たはキシレンに転化する工程と、 を含むことを特徴とする、上記エチルベンゼンの転化方法。 2. 該モレキュラーシーブ膜の一部として、あるいは該モレキュラーシーブ膜の 下流側でかつ該膜の極近傍に、またはその両方に、エチルベンゼン転化触媒が 存在する、請求の範囲第１項に記載の方法。 3. 該工程(a)における該流れが、パラキシレンおよび少なくとも１種の他のキ シレンの異性体、エチルベンゼンまたはその混合物を含む、炭化水素供給原料 を含み、かつ該方法が更に (a) パラキシレン回収装置におけるパラキシレン回収工程により、該パラキ シレンの一部を、該炭化水素供給原料の少なくとも一部から回収して、該供給 原料流と比較して低いパラキシレン含有率をもち、かつ該キシレンの異性体の １種または他の異性体、該エチルベンゼンまたはこれらの混合物の少なくとも 一部を含有する、第一の流れを生成する工程を含み、該第一の流れの少なくと も一部が、該モレキュラーシーブ膜装置に供給される、請求の範囲第１項また は第２項に記載の方法。 4. 該エチルベンゼンの転化を、該モレキュラーシーブ膜装置の下流側にあるエ チルベンゼン転化装置で実施し、かつ該モレキュラーシーブ膜装置からの該透 過液の少なくとも一部を、該エチルベンゼン転化装置に供給する、請求の範囲 第１〜３項の何れか１項に記載の方法。 5. 該エチルベンゼン転化装置が、該モレキュラーシーブ膜装置からの該透過液 と比較して、エチルベンゼンに枯渇し、かつエチルベンゼン転化生成物、例え ばベンゼンおよび／またはキシレン類に富む流れを生成する、請求の範囲第１ 〜４項の何れか１項に記載の方法。 6. 場合により該モレキュラーシーブ膜装置由来の濃縮液と結合される、該エチ ルベンゼン転化装置由来の該流れを、異性化装置内でのキシレン類異性化工程 に付して、該異性化装置への供給材料と比較して、高いパラキシレン含有率を 有する異性化生成物の流れを生成する、請求の範囲第１〜５項の何れか１項に 記載の方法。 7. 該異性化生成物を、パラキシレン回収工程に供給する、請求の範囲第６項に 記載の方法。 8. 該異性化生成物を、該異性化装置の下流側の第二のモレキュラーシーブ膜装 置に供給し、かつ該膜装置が該異性化生成物と比較してパラキシレンに富む透 過液を生成する、請求の範囲第６項に記載の方法。 9. 該第二のモレキュラーシーブ膜装置が、更にキシレン類異性化触媒を含む、 請求の範囲第８項に記載の方法。 10．該モレキュラーシーブ膜装置またはその各々が、１以上の、触媒と膜との交 互配置領域を含む、上記請求の範囲の何れか１項に記載の方法。 11．(a) モレキュラーシーブ膜を含む、モレキュラーシーブ膜装置と、 (b) 該膜の下流側に配置された、エチルベンゼン転化手段と、 を含む、エチルベンゼン転化プラント。 12．該エチルベンゼン転化手段が、該モレキュラーシーブ膜の一部として、また は該モレキュラーシーブ膜の下流側でかつ該膜の極近傍に配置された、または その両方に存在する、エチルベンゼン転化触媒である、請求の範囲第11項記載 のプラント。 13．ゼオライト膜を含み、該膜がLAI-ISC、S-LAI-ISCまたはGEL-LAI-ISC法によ り調製されたものである、請求の範囲第１項に記載の方法。