JPH09511504A - パラキシレンを回収するための単一温度段階晶析 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はｐ−キシレンを回収するための晶析方法である。例えばトルエンの不均化からの平衡ｐ−キシレン濃度より大きい濃度を有するフィードからｐ−キシレンを生成するために単一の温度の晶析段階を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】 パラキシレンを回収するための単一温度段階晶析 本発明は、高いパラキシレン濃度を有するフィードの晶析（または結晶化）方 法に関する。 エチルベンゼンならびに３種のキシレン異性体を含むＣ₈芳香族出発物質から パラキシレン（ｐ−キシレン）を分離するために晶析(crystallization)法を使 用できる。これは、個々のＣ₈異性体が有する融点が相当異なるということを利 用するものである。ｐ−キシレンは、１３.３℃の凝固点を有し、メタキシレン は−４７.９℃の凝固点を有し、また、オルトキシレンは−２５.２℃の凝固点を 有する。しかしながら、通常の晶析法を使用する場合では、多大のコストをかけ た場合にのみ９９.５重量％を越える純度を有するｐ−キシレンを得ることがで きる。 Ｃ₈芳香族化合物の混合物からｐ−キシレンを回収する晶析プロセスでは、改 質ガソリンまたはキシレン異性化プロセスからの平衡フィード混合物を冷却する ことが必要である。ｐ−キシレンの融点は、他のＣ₈芳香族化合物の融点より遥 かに高いので、ｐ−キシレンは、ストリームの冷却の後、晶析器内で容易に析出 する。通常のｐ−キシレン晶析プロセスにおいて、フィードは、約２２〜約２３ 重量％のｐ−キシレンを含む。溶液から大部分のｐ−キシレンを析出させるには 、フィードを−６５℃〜−７０℃（約−８５°Ｆ〜−９５°Ｆ）のような低い温 度に下げる必要がある。通常の晶析方法は、米国特許第３,６６２,０１３号に記 載されている方法で実施される。 通常の晶析方法では、晶析装置の最も低温の晶析器の温度により最大の理論的 なｐ−キシレン回収率は決まる。この温度は、共晶温度(eutectictemperature) 、即ち、第２成分、一般的にはｍ−キシレンが結晶化を始めてｐ−キシレンを汚 染する温度により制限を受ける。晶析器のフィード中のキシレンにおけるある平 衡混合物を考えると、ｐ−キシレン回収率を最大とするために、最も低温の晶析 器 は−１５℃〜−１２℃（約５°Ｆ〜１０°Ｆ）の共晶温度に冷却される。理論的 には、この共晶温度では、ｐ−キシレンの回収率は、約７０％に制限される。約 ６０〜６５％のｐ−キシレンの回収率が典型的である。 通常の２段階晶析器において、平衡Ｃ₈芳香族フィードは、約−３４.４℃〜− ４０℃（約−３０°Ｆ〜−４０°Ｆ）に冷却され、第２段階の濾液と混合されて 、順に並んだ幾つかの晶析器で析出される。各晶析器は、フィードを更に冷却し 、最も低温のものは、典型的には約−６２.２℃〜−６７.８℃（約−８０°Ｆ〜 −９０°Ｆ）で運転される。このスラリーの固体および液体、即ち、母液(mothe r liquid)は遠心分離により分離される。第１段階では、固形分は、湿潤ケーキ となり、その空隙はわずか８〜１２重量％のｐ−キシレンを含む液体により満た されている。この低ｐ−キシレン液体は、遠心分離の乾燥効率に応じて変わるが 、５〜１５％含まれて結晶を汚染し、ｐ−キシレンの濃度が必要とされる９９. ５重量％を越える純度を達成するのを阻害する。残りの液体は、不要濾液(rejec t filtrate)として排出される。この湿潤ケーキは、完全または部分的に溶融さ れて、再結晶化または洗浄されて、汚染物質が除去されて必要とされる高いｐ− キシレン純度が達成される。 第２段階は、第１段階の生成物および溶液から取り出される第２段階のリサイ クル濾液からの濾液であるｐ−キシレンを再結晶させる。結晶および母液から成 る得られたスラリーを遠心分離する。湿潤ｐ−キシレン結晶ケーキは洗浄工程に 送られ、残りの液体はリサイクルされる濾液となる。コントロールされた量のリ サイクル濾液を使用して、第１段階の生成物を希釈して、晶析器内におけるスラ リーの固形分量をコントロールする。典型的な遠心分離により、３５〜４５重量 ％以上の固形分を含むスラリー混合物を分離する。第２段階晶析器は−１７.８ ℃〜４.４℃（０°Ｆ〜４０°Ｆ）で運転され、従って、遥かに少ない冷却を必 要とする。 第２段階のケーキの空隙は、既にｐ−キシレンに富んでいる、典型的には６０ 〜７５重量％の液体により満たされ、従って、生成物のｐ−キシレンによる結晶 の洗浄により９９.５重量％を越える（９９.５＋wt％）ｐ−キシレンのオーダ ーでフィード純度を達成できる。 ｐ−キシレンに富むフィードを処理する場合に、ｐ−キシレンを晶析させる新 たな方法が見いだされた。本発明の目的は、少なくとも９９.５重量％、好まし くは少なくとも９９.８重量％の純度を有するｐ−キシレンをｐ−キシレンに富 むフィードから回収する方法を提供することである。 晶析器のある温度において、ｐ−キシレンのフィード濃度が増加すると、ｐ− キシレンの回収率が増えると考えられる。更に、所望のｐ−キシレン回収率にお いて、フィード濃度が増えると、そのｐ−キシレン回収率を達成するために必要 な晶析器温度が増加する場合があることが考えられる。従って、あるｐ−キシレ ンフィード濃度において、晶析器温度が減少すると、ｐ−キシレン回収率が増加 する。 フィード中のｐ−キシレン濃度が十分に高い場合、共晶温度は、本発明の晶析 器の操作における要因とはならない。それは、高いｐ−キシレン回収割合を達成 するためには、共晶点までの冷却は不必要であるためである。少なくとも９９. ５重量％の達成可能なｐ−キシレンの純度は、単一の温度段階で達成できる。そ れは、フィード中のｐ−キシレンの濃度が高く、母液中のｐ−キシレン濃度が高 いためである。 本発明の単一温度段階晶析器はｐ−キシレン生成物を使用する洗浄を採用する 。９９.５重量％のｐ−キシレン純度を得るには、他の種類の洗浄、例えばトル エンは不必要である。本発明のｐ−キシレン生成物は、追加の処理を必要としな い。 従って、本発明は、ｐ−キシレンに富むフィードからｐ−キシレンを回収する 単一段階晶析方法（またはプロセス）を含み、この方法は、 約−２８.９℃〜約１０℃（約−２０°Ｆ〜約５０°Ｆ）の範囲の温度におい て単一の温度の晶析段階にｐ−キシレンに富む該フィードを接触させる（または 導入する）工程、 該単一の温度の晶析段階からｐ−キシレンの結晶を含んで成るスラリーを取り 出す工程、 該スラリーを分離手段に送ってケーキを形成し、該ケーキをｐ−キシレンによ り洗浄する工程、 該ケーキをメルトドラム(melt drum)に送ってｐ−キシレン生成物を生成し、 該ｐ−キシレン生成物を取り出す工程、 該分離手段からの不要濾液の一部分を該単一の温度の晶析段階にリサイクルす る工程、および 残りの不要濾液を母液生成物として取り出す工程 を含んで成る。 図１は、本発明の方法を示す、簡素化した模式的ダイヤグラムである。 本発明の方法は高い重量％のｐ−キシレンのフィード原料を使用し、このフィ ード原料は少なくとも約９７重量％のｐ−キシレンを含んで成る。高いｐ−キシ レン濃度を有する適当なフィード原料は、例えば米国特許第４,８５１,６０４号 、第５,１７３,４６１号、第５,２４３,１１７号および国際特許出願公開第ＷＯ ９３／１７７８８号（これらは、この引用により本明細書の一部分を構成する） に記載されているように、シリカー変性触媒を使用する、トルエンのｐ−キシレ ンへの選択的不均化方法の生成物を含む。 高いｐ−キシレン濃度のフィード原料は、米国特許第５,３６５,００４号およ び第５,３６７,０９９号に記載されているように、少なくとも２つの外部（また は別の場における）選択性化シーケンス(ex situ selectivation sequence)にさ らすことにより変性されたシリカ変性触媒を使用することにより得ることもでき る。米国特許第５,３６５,００４号および第５,３６７,０９９号は、有機または 水性キャリヤーにおいて触媒を選択性化剤と接触させる工程および引き続いて触 媒モレキュラーシーブを焼成する工程を含む外部選択性化シーケンスを開示し、 これらの特許は全て、この引用により本明細書の一部分を構成する。 異なるｐ−キシレン濃度のフィードを組み合わせてもよく、本発明の高ｐ−キ シレン濃度のフィード原料として使用してもよい。 本発明の方法において、ｐ−キシレンに富むフィードは単一の温度の晶析段階 に入り、そこから、高純度のｐ−キシレン生成物が得られる。本発明の晶析方法 により、約８０％を越える回収率、好ましくは９０％を越える回収率となり、約 ９９.５重量％を越える、好ましくは９９.８重量％を越えるｐ−キシレンの純度 となる。 この方法は、約−２８.９℃〜約１０℃（約−２０°Ｆ〜約５０°Ｆ）、好ま しくは約−６.７℃〜約４.４℃（約２０°Ｆ〜約４０°Ｆ）の範囲の温度におい て操作され、高純度のｐ−キシレンが取り出される。 この単一の温度の晶析段階は典型的には約１３７.９ｋＰａ〜約２０６.８ｋＰ ａ（約２０ｐｓｉａ〜約３０ｐｓｉａ）の範囲の圧力において操作される。単一 温度の晶析段階は、典型的には約３時間〜約８時間、より好ましくは約４〜約６ 時間の範囲の滞留時間となるような寸法である。 本発明の方法は、単一段階の冷却（または冷凍）システムを使用してプロセス を所望の温度に冷却する。単一冷却段階用の冷媒としてプロパンまたはプロピレ ンを使用できる。所望のｐ−キシレン純度規格に合致させることができるなら、 晶析段階の温度は、２段階冷却システムを使用する必要なく−２８℃（−２０° Ｆ）に下げることができる。 本発明の連続プロセスを図１に示す。適当なｐ−キシレン含有フィードをフィ ードタンク１０からライン１２を経由して熱交換器１４に送り、そこで、最初に 冷却する。次に、冷却したフィードをライン１６を経由して単一の温度の晶析段 階１８に送る。単一の温度の晶析段階は、１またはそれ以上の順に並んで（また は直列で）操作される晶析器を有して成る。単一の温度の晶析段階において、フ ィードは、その中の他のキシレン異性体が結晶化することなく、ｐ−キシレンが 結晶化する温度まで冷却される。この温度は、フィード中の種々の成分の量に影 響される。 単一の温度の晶析段階からのスラリーは、ライン２０を経由して取り出され、 遠心分離手段２２に送られる。別法では、フィルターまたは液体サイクロンを分 離に使用してよい。遠心分離されたケーキは、リサイクルされるｐ−キシレン生 成物により洗浄される。洗浄されたケーキは、ライン２６を経由して送られ、メ ルトドラム２８において溶融される。ｐ−キシレン生成物の一部分は、ライン２ ４を経由して洗浄液体としてリサイクルされる。残りのｐ−キシレン生成物は、 ライン３０を経由して貯蔵タンク３２に送られる。単一の温度の晶析段階からの 不要濾液、即ち、母液および遠心分離器２２からの不要ｐ−キシレン洗浄液は、 ライン３４を経由して濾液タンク３６に送られる。不要濾液の一部分はライン４ ０を経由して貯蔵タンク４２に送られる。残りの不要濾液は、ライン３８を経由 して新しいフィードと混合されて単一の温度の晶析段階に送られる。 不要濾液のｐ−キシレンの濃度は、一般的に、−２８.９℃（−２０°Ｆ）に おける約３０重量％〜４.４℃（４０°Ｆ）における約８０重量％の範囲である 。単一の温度の晶析段階にリサイクルする不要濾液の部分は、操作温度およびｐ −キシレンスラリーの固形分濃度の双方に依存する。 以下の実施例は本発明の方法を例証するものである。 実施例 米国特許第４,８５１,６０４号（この引用により、この特許の内容は本明細書 に組み込まれる）に記載されたＭＴＰＸプロセスからの生成物を、本発明の単一 の温度の晶析方法のフィードとして使用する。Ｃ₈芳香族生成物は、全てのＣ₈芳 香族化合物の９７重量％の量でｐ−キシレンを含む。このＣ₈芳香族化合物を回 収して、図１に示す単一の温度の晶析段階に送る。 −６.７℃〜４.４℃（２０〜４０°Ｆ）の範囲の温度で３つの運転を実施して 、９９.５重量％を越えるｐ−キシレン純度を有するｐ−キシレン生成物を得る 。運転１の場合、単一の温度の晶析段階を約−６.７℃（２０°Ｆ）の温度で運 転し、９２重量％のｐ−キシレンの回収率となる。運転２の場合、単一の温度の 晶析段階を約１.７℃（３５°Ｆ）で運転し、８８重量％のｐ−キシレンの回収 率となる。運転３の場合、単一の温度の晶析段階を約４.４℃（４０°Ｆ）で運 転し、８０重量％のｐ−キシレンの回収率となる。運転３において、メルトドラ ムから回収されるｐ−キシレンの純度は９９.９重量％を越える。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 21/08 9538−4Ｄ Ｂ０１Ｊ 21/08 Ｚ Ｃ０７Ｃ 6/12 6958−4Ｈ Ｃ０７Ｃ 6/12 7/14 6958−4Ｈ 7/14 // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ 7419−4Ｈ Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００ (72)発明者 ピカリング，ジョン・レスリー・ジュニア アメリカ合衆国77345テキサス州 キング ウッド、マウント・フォレスト・ドライブ 2002番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ｐ−キシレンに富むフィードからｐ−キシレンを回収する単一温度晶析方 法であって、 約−２８.９℃〜約１０℃（約−２０°Ｆ〜約５０°Ｆ）の範囲の温度におい て単一の温度の晶析段階にｐ−キシレンに富む該フィードを接触させる工程、 該単一の温度の晶析段階からｐ−キシレンの結晶を含んで成るスラリーを取り 出す工程、 該スラリーを分離手段に送ってケーキを形成し、該ケーキをｐ−キシレンによ り洗浄する工程、 該ケーキをメルトドラムに送ってｐ−キシレン生成物を生成し、該ｐ−キシレ ン生成物を取り出す工程、 該分離手段からの不要濾液の一部分を該単一の温度の晶析段階にリサイクルす る工程、および 残りの不要濾液を母液生成物として取り出す工程 を含んで成る方法。 ２．該単一の温度の晶析段階は、約−６.７℃〜約４.４℃（約２０°Ｆ〜約４ ０°Ｆ）の範囲の温度において操作される請求の範囲１記載の方法。 ３．ｐ−キシレンに富む該フィードは、少なくとも約９７重量％のｐ−キシレ ンを含んで成る請求の範囲１記載の方法。 ４．取り出されたｐ−キシレン生成物は、少なくとも約９９．５重量％のｐ− キシレン生成物純度を有する請求の範囲１記載の方法。 ５．取り出されたｐ−キシレン生成物は、少なくとも約９９．８重量％のｐ− キシレン生成物純度を有する請求の範囲１記載の方法。 ６．該メルトドラムからリサイクルされるｐ−キシレン生成物により該ケーキ を洗浄する請求の範囲１記載の方法。 ７．該分離手段は遠心分離機を有して成る請求の範囲１記載の方法。 ８．該フィードは、シリカ変性触媒を使用するトルエンの不均化の生成物であ る請求の範囲１記載の方法。 ９．シリカ変性触媒は、少なくとも２つ外部選択性化シーケンスにさらすこと により変性されている請求の範囲８記載の方法。 １０．外部選択性化シーケンスは、有機または水性キャリヤーにおいて触媒を 選択性化剤と接触させる工程および引き続いて触媒モレキュラーシーブを焼成す る工程を含む請求の範囲９記載の方法。 １１．該フィードのｐ−キシレンの８０％以上を回収する請求の範囲１記載の 方法。 １２．該フィードのｐ−キシレンの９０％以上を回収する請求の範囲１記載の 方法。 １３．該単一の温度の晶析段階は、約１３７.９ｋＰａ〜約２０６.８ｋＰａ（ 約２０ｐｓｉａ〜約３０ｐｓｉａ）の範囲の圧力において操作される請求の範囲 １記載の方法。