KR19980702228A - 선택적 수소화 반응 및 활성화 점토를 사용하여 예비처리하는 파라크실렌 분리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크실렌 혼합물을 포함하는 적어도 일부분의 공급물을 농축 영역(14)으로 부르는 영역에서 순환시켜 제 1 분획(15)에 p-크실렌을 농축시키고, p-크실렌이 소모된 제 2 분획(18)을 제공하고, 상기 제 2 분획을 이성질체화 영역(19)내에서 순환시키고, 이성질체화물(20)을 회수하여 상기 농축 영역으로 재순환시키는 것을 포함하는, 처리하고자 하는 크실렌 혼합물을 포함하는 공급물로부터 p-크실렌을 분리하는 방법으로서, 처리하고자 하는 공급물, 이성질체화물 및 이의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 적어도 일부분을 하나이상의 선택적 수소화 영역(3)내에서 순환시킨 후, 하나이상의 점토 처리 영역(8)내에서 순환시키고, 과량의 수소를 분리하기 위한 단계(5)를 상기 점토 처리 이전 또는 이후에 하나이상의 분리 영역내에서 실시하고, 유출물을 회수하여 농축 영역(14)으로 이송하는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
Description
방향족 화합물이 농축된 탄화수소 화합물의 혼합물은 다양한 분리 및 정제 처리후의 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 메타크실렌, 오르토크실렌, 파라크실렌, 에틸벤젠 및 스티렌을 생성하는 석유화학 공장에 사용된다.
다양한 농도의 디올레핀 및 올레핀을 포함하는 방향족 화합물이 농축된 분급원은 대개 원유, 농축 천연 가스, 석탄과 같은 미가공 탄화수소 화합물에 대한 증류 방법; 나프타의 증기 분해증류와 같은 열처리 방법; 경질 지방족 분급물(C3-C5, 특히 C3및 C3/C4), C6및 C6/C7지방족 화합물 및 중질 나프타 분급물(다양한 촉매 개질 방법에 대해 C6이상)로부터의 방향족 화합물 제조에 이용되는 방법; 오르토크실렌, 메타크실렌을 파라크실렌으로 트랜스알킬화 및 이성질체화시키는 방법과 같은 방향족 화합물의 생성물에 대한 전환 방법이 있다.
촉매 개질법은 방향족 화합물이 농축된 혼합물을 제조하는 주요한 방법이다. 우선, 촉매 개질 방법은 정제 또는 석유화학에 사용되는 지의 여부에 따라 두가지 유형의 장치내에서 실시된다. 후에, 작동 조건의 엄격도와 관련된 이러한 구분은 불분명하게 되었다.
최근에, 증가하는 에너지 억제를 만족시키기 위해서, 업계에서는 더욱 세분화된 방법을 추구하고 있다. 그래서 이들은 정제를 위해서는 엄격하게 작동하며 작업 안정성이 크며, 주정의 수율이 개선된 촉매 개질 유니트를 사용하고 있으며, 석유화학 방향족 화합물의 제조(벤젠, 톨루엔 및 크실렌)는 저압에서 작동하는 반응기를 사용하여 최적화된다.
엄격하게 작동하는 개질화기를 사용하는 것은 개질물 내에서의 올레핀 및 디올레핀을 농축시키는 것을 증가시킴으로써 달성된다. 안정화된 개질물의 브롬수는 매우 낮은 압력에서 작동하는 유니트에 대해서는 100g의 성생물당 7,000㎎ 이상의 브롬 최대치에 도달할 수 있다. 올레핀 및 디올레핀의 존재는 방향족 화합물 분리 방법에 대해 특히 편파적이다. 그 일례로서, 올레핀 및 디올레핀은 추출에 사용되는 용매내에서 중합화되는 경향이 있다. 대개 활성화된 천연 실리코 알루미네이트를 사용한 정제 처리(예를들면, 산의 존재하의 처리에 의해 활성화된 아타플가이트, 벤토나이트 및 몬트모릴로나이트)가 통상적으로 사용된다. 이러한 정제 물질은 대개 활성화된 점토로 불리운다.
활성화된 점토를 사용한 정제 처리는 수많은 문제점을 지니고 있는데, 그중에서 짧은 수명(대개 4∼6개월, 때때로 고 농도의 올레핀을 포함하는 공급물의 경우에는 1개월 정도, 0.6중량%), 낮은 촉매 활성(시간당 공간 속도가 1시간당 촉매 단위 부피당 0.5∼3부피의 공급물 범위내임) 및 개질기를 제한하여 엄격하게 작동시켜 1.5중량% 이상의 올레핀 및 디올레핀을 포함하는 공급물을 정제시키는데 있어서의 난점이 있다. 공급물을 정제시키는 것은 방향족 화합물의 알킬화 반응으로 인한 고 분자량 화합물의 제조에 의해 달성된다. 이들은 경제적으로 재생될 수 없으며, 그래서 이의 독성 잔류 방향족 생성물을 포함하는 폐기물에서 제거된다.
분자당 C6-C8인 방향족 화합물을 제조하기 위한 통상의 반응식은 복잡하다. 이들은 연속적인 분리, 정제 및 촉매 처리 단계를 포함한다. 파라크실렌 및 오르토크실렌의 제조를 위한 방향족 플랜트는 적어도 상기 기재된 순서의 단계를 포함하는 것으로 기재될 수 있다.
방향족 화합물, 즉, 안정화된 개질물을 분리 칼럼으로 도입시켜 벤젠 및 톨루엔을 포함하는 C7 -상부 분급물을 생성하며, 이러한 칼럼은 헵탄제거기로서 흔히 일컬어진다. 방향족 C8 +분급물을 헵탄제거기의 기부로부터 배출시키고, 하나이상의 활성화된 점토 층상에 통과시켜 정제시킨다. 정제는 C8 +분급물로부터 대부분의 올레핀 및 디올레핀을 제거하고자 하는 것이다. 상기 활성화된 점토 층의 수명이 비교적 짧기 때문에, 둘이상의 층이 병렬로 배치되어 정제된 C8 +의 제조를 중지하지 않으면서 사용된 점토의 배출을 가능하도록 서로에 대해 교환가능케 한다.
점토 처리에 이어서, 방향족 C8 +분급물을 분리 칼럼에 도입시키고, 이로부터 방향족 C8 +분급물을 상부에서 배출시키고(크실렌+에틸벤젠), 오르토크실렌 및 오르토크실렌보다 분자량이 큰 화합물을 포함하는 중질 분획을 기부에서 배출시킨다. 대개, 제 2 분리 단계는 후자의 분급물에 실시되며, 제 2 칼럼의 상부에서 오르토크실렌을 회수하면서 방향족 C9 +분급물을 기부로부터 회수하고, 이로부터 C9방향족 화합물을 분리하고, 벤젠을 사용한 트랜스알킬화 반응에 의해 부가량의 파라크실렌 및 오르토크실렌을 생성할 수 있다.
3가지 크실렌의 이성질체(오르토크실렌, 메타크실렌 및 파라크실렌) 및 에틸벤젠을 포함하는 제 1 칼럼의 상부에서 수득한 방향족 C8분급물을 예를들면 분자체 또는 결정화 방법을 이용하거나 또는, 파라크실렌 및 방향족 C8분급물이 수득되는 크실렌 분리 유니트로 이송한다. 후자는 가능한한 수소의 첨가후에 촉매 이성질체화 유니트에 도입시키고, 이때, 크실렌 및 가능한한 에틸벤젠을 이성질체화시켜 열역학적으로 평형상태에 가까운 C8방향족 혼합물을 생성하며, 이는 파라크실렌을 포함한다. 이성질체화 반응식은 미국 특허 US-A-4,224,141 호에 기재되어 있다.
이성질체화 반응기에 이어서, 이성질체화 반응기에서 생성된 경질 C5 -분획을 분리하기 위한 칼럼을 대개 사용하고, 이후에, 부가로 열역학적으로 평형에 가까운 C8방향족 화합물 및 이성질체화 방법의 트랜스알킬화 반응으로부터의 중질 방향족 화합물을 포함하는 C8 +분급물을 기부로부터 회수했다. 방향족 C8 +분급물은 올레핀 및 디올레핀을 포함할 수 있다. 이러한 분급물은 대개 개질물을 처리하는 헵탄제거기로 재순환시키기 전에 하나이상의 활성화된 점토 층상에서 처리한다. 이러한 유형의 반응식은 프랑스 특허 출원 94/15896 에 기재되어 있으며, 이는 선택적 흡착 또는 저온 결정화에 의한 파라크실렌 농축 방법, 하나이상의 고온 단계를 포함하는 결정화 반응에 의한 정제 단계 및 이성질체화 방법을 포함한다. 이는 둘이상의 반응기를 사용하는 것을 요하며, 폐기 점토는 환경 오염의 이유로 인해 더욱더 문제시되고 있다.
미국 특허 출원 US-A-4,118,429 에는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금 또는 이러한 금속들의 혼합물에서 선택된 금속 촉매를 사용하여 방향족 화합물을 이성질체화시키기 위한 유니트로부터의 유출물에서 올레핀을 수소화시키는 방법이 개시되어 있다. 전술된 바와같인 본 발명의 목적은 흡착제를 사용한 처리로 파라크실렌의 회수를 개선시키는 것에 관한 것이다. 실시예는 177℃에서 9.7bar 의 압력, 3시-1의 공간 속도 및 0.375중량%의 알루미나상 백금을 포함하는 촉매를 사용한 처리후에 올레핀을 포함하지 않은 유출물을 수득했음을 나타낸다. 방향족 화합물의 손실은 본 발명의 상세한 설명에서는 기재되어 있지 않지만, 이의 손실은 상당하다. 사실상, 크실렌이 풍부한 분급물을 VIII족 금속으로 수소화시키면 하기에 기재되는 바와같이 디메틸시클로헥산 형태로 크실렌이 크게 손실된다.
또한, 유출물은 여전히 하류 처리, 특히 분자체 흡착에 불리한 영향을 미치는 모노올레핀을 포함한다.
본 발명은 벤젠, 오르토크실렌 및 파라크실렌과 같이 순도가 높은 방향족 화합물을 제조하기 위한 신규한 순서의 촉매적 방법, 정제 방법 및 분리 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 방향족 화합물이 농축된 탄화수소 분급물을 처리하기 위한 신규한 방법, 특히 디올레핀을 제거하는 방법 및 특정 촉매에 의한 수소화 반응을 이용하여 방향족 화합물이 농축된 탄화수소 화합물의 혼합물로부터 올레핀을 환원시키고 가능한한 제거하는 것에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 순도가 높은 파라크실렌을 제조하기 위한 방법, 더욱이 섬유 산업에서 주로 사용되는 테레프탈산의 합성에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 도 1 내지 도 6 에 의해 더 잘 이해될 것이며, 이는 본 발명 방법의 다양한 변형예를 도식적으로 및 비제한적으로 예시한다. 정의된 작동을 하는 장치의 부품은 모든 도면상에서 동일한 참조 번호로서 기재된다.
도 1 에서, C3 -및 C4 -탄화수소가 제거된 미가공 개질물과 같은 방향족 공급물(도시하지 않음)을 선(1)을 통해 수소의 존재하에 도입하고, 팔라듐 지지체에 대해 0.1 내지 1중량%를 포함하는 촉매 고정 층(전이 알루미나)을 포함하는 선택적 수소화 반응기(3)로 선(2)을 통해 재순환될 수 있으며, 현장외에서 황화 처리되고 0.05 내지 1중량%(촉매 중량을 기준으로 함)의 황을 포함한다. 거의 디올레핀을 포함하지 않는 수소화 처리된 유출물을 선(4)을 통해 분리기(5)(주요한 헵탄제거기)로 이송하고, 이로부터 과량의 수소 및 순도가 증가된 C7 -탄화수소 화합물, 예를들면 벤젠 및 톨루엔이 선(6)을 통해 배출된다. 액체 C8 +유출물(크실렌, 에틸벤젠 및 C8 +)을 분리기(5)의 기부로부터 선(7)을 통해 하나이상의 활성화된 점토 처리 반응기(8)(아카풀가이트)로 이송한다. 이의 배출구에서, 액체 유출물을 선(9)을 통해 분리기(11)로 도입하고, 이로부터 오르토크실렌 및 중질 C8 +탄화수소를 선(12)을 통해 기부로부터 배출시킨다. 오르토크실렌을 도시되지 않은 부가의 분리기내의 상부에서 임의로 분리시킬 수 있다.
선(13)으로 주로 분자당 C8을 포함하는 방향족 화합물, 크실렌 및 에틸벤젠을 포함하는 상부 분획을 분리기로부터 회수하고, 파라크실렌 농축 영역(14)으로,예를들면, 톨루엔 또는 파라디에틸벤젠에 의해 탈착된 모의 이동층으로서 작동하는 분자체를 사용하는 선택적 흡착 영역으로 도입된다. 선(15)은 고온 결정화의 하나이상의 단계, 바람직하게는 두 개의 단계에 의해 +10 내지 -25℃에서 정제될 수 있는 파라크실렌을 포함하는 추출물을 회수한다. 파라크실렌이 소모되고 용매를 포함하지 않는 분획을 선(18)을 통해 수소의 존재하에 작동할 수 있는 이성질체화 영역(19)으로 이송하고, 이로부터 이성질체화물을 선(20)을 통해 회수한다. 이러한 이성질체화물은 C5 -탄화수소 화합물, C7 -탄화수소 화합물 및 C8 +분획을 포함하며, 이는 도시되지 않은 하나이상의 분리 영역(21)(예를들면, 두 개)으로 선(20)을 통해 이송하고, 하나의 분리 영역에서는 C5 -탄화수소 화합물을 제거하고, 다른 하나의 분리 영역에서는 C7 -탄화수소 화합물 (제 2 헵탄제거기)을 제거한다. 벤젠 및 톨루엔을 영역(21)로부터 선(22)을 통해 상부에서 분리한다. 크실렌, 에틸벤젠 및 C8이상의 화합물을 포함하는 유출물을 선(23)을 통해 기부로부터 회수하고, 이를 하나이상의 점토 처리 반응기(24)로 도입한다. 대부분의 올레핀을 포함하지 않으며 점토로 처리된 이성질체화 유출물을 흡착 영역(14)의 상류에 위치한 분리기(11)에 선(9)에 연결된 선(10)을 통해 재순환한다.
용매를 분리한 후, 선택적 흡착 영역(14)으로부터의 파라크실렌이 농축된 분획을 선(15)을 통해 하나 또는 두 개의 단계를 포함하는 고온 (예를들면 +10 내지 -25℃) 결정화 영역인 정제 영역으로 선(15)을 통해 도입된다. 생성된 결정의 현탁액은 하나이상의 원심분리기(도시하지 않음)에 의해 분리되며, 99.9%의 순수한 결정을 선(17)에 의해 수집한다. 이러한 파라크실렌 정제 단계는 상기 기재된 특허 출원에 기재되어 있다. 원심분리 단계로부터의 모액을 (결정화 단계가 두 개인 경우 가장 저온인 단계로부터) 회수하고, 선(25,25a)을 통해 흡착 영역(14)으로의 도입구로 또는 선(25,25b)을 통해 분리 영역(11)으로의 도입구로 또는 선(25,25c)을 통해 활성화된 점토 반응기로의 도입구로 또는 선(25,25d)을 통해 분리기(21)로의 도입구로 재순환된다.
도 2 에서, 도 1 과 동일한 부분은 도 1 과 동일한 도면 참조 번호를 사용했다. 이 도면에서, 선택적으로 수소화되고, 과량의 수소가 제거된 공급물(1), 즉 분리기(5)로부터의 유출물을 선(7)을 통해 점토 처리 반응기(24)로 도입시켰다. 또한, 이성질체화물은 선(23)을 통해 상기 반응기로 도입시키고, 이로부터의 이성질체화물 경질 화합물을 선(22)을 통해 제거했다. 점토 처리된 혼합물을 선(10)을 통해 분리기(11)로 이송했다.
도 3 에서, 도 1 과 동일한 부분은 도 1 과 동일한 도면 참조 번호를 사용했으며, 선택적으로 수소화된 공급물은 또한 미가공 이성질체화물을 처리하는 분리기내에서 과량의 수소를 제거했다. 즉, 수소화 유출물은 선(4)을 통해 선(20)으로 도입되며, 이는 분리기(21)로 이성질체화물을 이송한다. 분리기(21)로부터의 중질 유출물을 회수하여 선(23)으로 점토 처리 반응기(24)에 공급되어 있다. 점토 반응기로부터의 유출물을 상기에서와 마찬가지로 선(10)을 통해 바람직하지 않은 중질 화합물을 배출하는 분리기(11)로 도입된다.
도 4 는 선(4)을 통한 수소화 유출물이 점토 처리 반응기(8)로 도입된 후, 경질 화합물 및 수소를 배출하는 분리기(5)로 선(8a)을 통해 도입되는 것을 제외하고, 도 1 과 거의 동일하다.
점토 처리되고 경질 화합물을 포함하지 않는 수소화된 유출물을 선(9)을 통해 분리기(11)로 도입하고, 또한 이는 선(10)을 통해 점토 처리된 이성질체화물을 수용한다. 분리기(11)로부터의 경질 유출물을 도 1 과 동일한 방법으로 처리한다.
도 5 및 도 6 은 공급물 및 이성질체화물 모두가 선택적으로 수소화되고 점토 처리 전후에 과량의 수소가 제거되는 경우를 예시하고 있다. 그래서, 도 5 에서는 선(1)을 통해 도입된 공급물은 하나이상의 분리기(30)에서 C3 -, C4 -및 C5 -화합물이 제거된다. 선(1a)을 통해 회수된 유출물은 선(20)을 통해 공급된 미가공 이성질체화물과 혼합되며, 이 혼합물은 선(2)을 통해 수소를 수용하는 선택적 수소화 반응기(3)로 도입된다. 선(4)을 통해 회수된 수소화 반응 유출물은 분리기(5)내의 경질 C7 -화합물 및 과량의 수소를 제거하면서, 중질 화합물을 선(7)을 통해 활성화된 점토 처리 반응기(8)로 이송시킨다. 디올레핀 및 대부분의 모노올레핀이 제거된 반응기(8)로부터의 유출물을 분리기(11)로 선(9)을 통해 적어도 일부분을 이송하여 중질 화합물을 제거하면서 상부에서 회수된 방향족 C8화합물을 흡착 영역(14)으로 도입시키고, 이로부터 파라크실렌이 농축된 분획을 회수하고, 이를 결정화 영역(16)에 의해 정제할 수 있다. 파라크실렌이 소모된 분획을 선(18)을 통해 회수하고, 이를 이성질체화 영역(19)으로 이송한다. 상기 기재된 바와같이 미가공 이성질체화물을 선(20)을 통해 회수하고, 이를 선택적 수소화 반응기(3)로 재순환시킨다.
C3 -화합물을 분리기(30)내에서 분리시키고, C4 -및 C5 -화합물을 과량의 수소와 함께 분리기(5)내에서 분리한다. 이 경우, 점토 반응기로부터의 유출물은 선(9a)을 통해 부가의 분리기(5a)(점선)로 이송하고, 이는 벤젠 및 톨루엔을 선(9c)을 통해 상부에서 및 분리기(11)에 공급되는 선(9b)을 통해 C8 +화합물을 기부에서 생성한다. 수소는 점토 반응기(8)의 상류에서 분리되기 때문에 C8 +화합물은 상기 반응기(8)의 하류에서 가능한한 더 잘 회수된다.
도 6 에서, 도 1 내지 도 5 와 동일한 작용을 갖는 동일한 부분은 동일한 도면 참조 번호를 사용했다. 수소 및 경질 C7 -화합물을 분리하기 위한 분리기(5)가 점토 처리 반응기 및 분리기(11)의 사이에 배치되는 것을 제외하고, 도 5 에 제시된 바와같이 동일한 배치를 사용했다. 그리하여 점토 처리된 수소화된 유출물은 분리기에 연결되어 있는 선(8a)을 통해 반응기(8)로부터 회수되고, 이로부터 특히 수소가 제거되며, 중질 C8 +유출물이 선(9)을 통해 분리기(11)로 도입되며, 이로부터 중질 C9 +화합물 및 가능한한 오르토크실렌이 배출된다.
본 발명의 목적은 상기 기재된 문제점을 극복하고자 하는 것이다.
상세하게는, 본 발명은 크실렌 혼합물을 포함하는 적어도 일부분의 공급물을 농축 영역(14)으로 부르는 영역에서 순환시켜 제 1 분획(15)에 p-크실렌을 농축시키고, p-크실렌이 소모된 제 2 분획(18)을 제공하고, 상기 제 2 분획을 이성질체화 영역(19)내에서 순환시키고, 이성질체화물(20)을 회수하여 상기 농축 영역으로 재순환시키는 것을 포함하는, 처리하고자 하는 크실렌 혼합물을 포함하는 공급물로부터 p-크실렌을 분리하고 회수하는 방법으로서, 초기 공급물, 이성질체화물 및 이의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 적어도 일부분을 수소의 존재하에 하나이상의 선택적 수소화 영역(3)내에서 순환시킨 후, 하나이상의 점토 처리 영역(8)내에서 순환시키고, 과량의 수소를 분리하기 위한 단계(5)를 상기 점토 처리 이전 또는 이후에 하나이상의 분리 영역내에서 실시하고, 유출물을 회수하여 농축 영역(14)으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
많은 변형예가 가능하다. 제 1 변형예로서, 처리하고자 하는 공급물 및 이성질체화물을 수소화 영역(3)에서 수소화시키고, 수소 분리 단계(5) 이전 또는 이후에 점토(8)로 처리한 후, 생성된 유출물을 농축 영역(14)으로 이송시킨다.
제 2 변형예로서, 처리하고자 하는 공급물을 수소화 영역(3)내에서 수소화시키고, 수소 분리 단계(5) 이전 또는 이후에 점토(8)로 처리하고, 이성질체화물(20)을 수소화 영역 및 점토 처리 영역사이에서 재순환시키고, 유출물을 회수하고, 이를 농축 영역(14)으로 이송시킨다.
제 3 변형예로서, 처리하고자 하는 공급물을 수소화 영역(3)내에서 수소화시키고, 수소 분리 단계(5) 이전 또는 이후에 점토로 처리하고, 이성질체화물(20)을 수소화된 공급물에 대한 점토 처리 영역(8)의 하류로 재순환시키고, 이성질체화물을 여러가지 처리 영역(24)내에서 점토 처리한다.
제 4 변형예로서, 이성질체화물을 수소화 영역(3)내에서 수소화시킨 후, 수소 분리 이전 또는 이후에 점토 처리(8)하고, 적어도 일부분의 디올레핀이 제거된 처리하고자 하는 공급물을 농축 영역(14)의 상류로 도입시킨다.
본 발명의 방법은 방향족 화합물은 풍부한 탄화수소 혼합물을 정제시킬 수 있으며, 정제 시스템과 같은 활성 점토 처리만을 이용하는 통상적 처리의 고유한 문제점들은 포함하지 않는다. 본 발명의 방법은 방향족 화합물의 농도 및 성질이 광범위한 범위내에 포함될 수 있는 수많은 탄화수소 공급물을 정제할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 정제하고자 하는 공급물의 올레핀 및 디올레핀에 국한된 것이 아니다. 본 발명의 방법은 몇몇의 잇점을 지닌다.
-고 농도의 올레핀 및 디올레핀, 예를들면, 0.1 내지 3중량% 이상의 올레핀 및 이롭게는 0.3중량% 미만의 디엔을 특징으로 하는 공급물을 처리할 수 있는 가능성,
-수소화된 유출물내의 방향족 화합물의 농도가 실질적으로 불변하며,
-수소화 단계동안 고분자량 화합물이 제조되지 않으며; 올레핀은 변형될 수 있으며, 디올레핀은 파라핀으로 전환되며;
-촉매가 재생되며, 수소화되지 않은 올레핀은 하류 처리 방법에 대해 가장 덜 해롭기 때문에 환경 부담이 크게 감소된다. 활성화된 점토의 수명은 실질적으로 연장되며, 폐기된 점토의 양은 종래의 방법에 비해 훨씬 낮다.
예를들면, 공급물을 본 발명의 방법에 의해 처리하고, 이성질체화물을 점토 처리 영역의 상류로 재순환시킬 경우, 하나의 점토 처리 반응기만이 필요하며, 이는 점토 교환 작업시에 생략된다.
본 발명의 한 특징에 의하면, C7 -를 동시에 분리하면서 선택적으로 수소화 단계로부터 생성된 과량의 수소를 분리한다.
제 5 변형예로서, 제 1 분리 영역내에서 수소 분리 단계를 실시한 후, 하나이상의 부가의 분리 영역내에서 C7 -화합물을 분리하여 분리를 개선시킨다.
또한, 중간 분급물의 의도하는 용도에 따라 좌우되는 상기 화합물의 분리를 개선시킬 수 있다. 그래서, 수소 분리는 제 1 분리 영역내에서 실시한 후, 제 2 분리 영역내에서 C5 -화합물을 분리하고, 잔류 C7 -화합물을 제 3 분리 영역내에서 분리한다.
수소 분리는 제 1 분리 영역내에서 실시할 수 있으며, 그후, C4 -화합물을 제 2 분리 영역내에서 분리하고, 나머지 C7 -화합물을 제 3 분리 영역내에서 분리한다.
분리된 수소는 선택적 수소화 영역으로 적어도 부분적으로 재순환될 수 있다.
상기 마지막 3가지 변형예는 거의 순수한 중간 분획, 헵탄 분급물, 펜탄 분급물 또는 부탄 분급물, 특히 반응기의 분자체를 막히게 할 수 있는 디올레핀 또는 중질 생성물을 포함하지 않는 것을 회수할 수 있다.
경질 화합물, 특히 이성질체화 단계동안 형성되는 C7 -탄화수소 화합물을 이성질체화 단계 후에, 예를들면 증류에 의해 분리할 수 있다.
일반적으로, 다양한 농도의 디올레핀 및 올레핀을 포함하는 처리하고자 하는 공급물은 미가공 개질물, 적어도 일부분의 C3 -화합물이 제거된 미가공 개질물, 적어도 일부분의 C4 -화합물이 제거된 미가공 개질물, 적어도 일부분의 C5 -화합물이 제거된 미가공 개질물, 또는 대부분의 크실렌 또는 이의 혼합물을 포함하는 방향족 화합물내에 풍부한 C8분급물이다.
본 발명의 부가의 특징으로, 농축시키고자 하는 유출물을 파라크실렌 농축 영역으로의 도입구에 배치된 재가동 칼럼으로 불리우는 하나이상의 증류 칼럼내에서 순환되어 크실렌 및 에틸벤젠의 혼합물 및 중질 오르토크실렌 생성물의 혼합물을 회수한다.
제 1 변형예에서, 상기 농축 영역은 분리 단계 이후에 이성질체화 영역내에서 이성질체화되는 액체(제 2 분획) 및 용융되어 적어도 일부분의 제 1 분획을 형성하는 결정을 생성하는 하나이상의 저온 결정화 영역에 의해 형성된다.
제 2 변형예에서, 파라크실렌 농축 영역은 제올라이트 흡착제를 포함하는 선택적 흡착 영역으로 형성되며, 공급물을 탈착 용매의 존재하에 선택적으로 흡착시키고, 파라크실렌이 농축된 제 1 분획을 회수하고, 제 2 분획은 파라크실렌을 포함하는 이성질체화물의 제조에 적절한 조건하에서 이성질체화 촉매를 포함하는 이성질체화 반응 영역내에서 이성질체화시키고, 적어도 일부분의 이성질체화물을 흡착 영역으로 재순환시킨다.
본 발명의 부가의 특징으로, 디올레핀을 수소화시키고자 하는 공급물을 통과시키기 전에 황이 도입된 VIII족의 하나이상의 원소를 포함하는 촉매의 존재하에 선택적으로 수소화시킨다. 황은 수소화 반응 영역내에서 황 함유 화합물로 촉매를 처리하여 도입되거나 또는 수소화 반응 영역으로 촉매를 장입하기 전에 황 함유 제제에 의해 촉매에 도입될 수 있다.
좀더 상세하게 말하면, 후자의 경우, 황을 함유하는 유기 화합물을 주성분으로 하는 하나이상의 황 함유 제제를 촉매로 혼입시킨 후, 사용하거나 또는 수소에 의해 활성화시킬 수 있다.
황 함유 제제는 독립적으로 또는 조합형의 하나이상의 티오에테르 R1-S-R1, 하나이상의 티올 R1-SH, 하나이상의 유기 디설피드 R1-S-S-R2또는 HO-R1-S-S-R2-OH 및 하나이상의 유기 폴리설피드 R1-(S)n-R2(이때, 유기 라디칼 R1및 R2은 서로 같거나 또는 다르며, n 은 1 내지 20의 정수임) 에서 선택될 수 있다.
이롭게도, 상기 제제는 황화수소, 디메틸설피드, 디메틸디설피드 또는 디-t-노닐폴리설피드(TPS-37, 엘프 아토켐)으로 구성된 군에서 선택된다.
상기 황 함유 제제 및 이의 촉매로의 혼입은 본 명세서에서 참고로 인용되는 프랑스 특허 FR-A-2,664,610 호 및 프랑스 특허 출원 제 FR-95/00977 에 기재되어 있다.
바람직한 촉매는 니켈, 백금 및 팔라듐으로 구성된 군에서 선택된 하나이상의 금속을 포함하며, 특히 지지체 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 1중량%의 백금 또는 팔라듐 또는 지지체의 중량을 기준으로 하여 5 내지 70중량%의 니켈을 포함한다.
일반적으로 촉매의 중량을 기준으로 하여 0.05 내지 10중량%의 황이 혼합되며, 특히 팔라듐을 사용할 경우, 특히 공급물로부터 배출하고자 하는 디올레핀의 양이 작을 경우, 0.05 내지 1중량%의 황이 혼입된다.
선택적 수소화 반응 조건은 하기와 같다.
온도 : 20∼250℃, 바람직하게는 80∼180℃
압력 : 4∼50bar, 바람직하게는 10∼40bar
시간당 공간 속도 : 0.2∼25시-1, 바람직하게는 2∼15시-1
몰비 : 수소/모노올레핀 + 폴리올레핀 및/또는 아세틸렌 0.3∼100, 바람직하게는 1∼50.
이러한 조건하에서, 공급물내의 방향족 화합물의 전환률은 0.15% 미만, 바람직하게는 0.1% 이다. 본 발명에 사용하기에 적절한 공급물은 브롬값이 생성물 100g당 10,000∼100㎎이다.
대개, 상기 방법은 처리하고자 하는 공급물이 반응기 도입구에서 대부분 액체인 하나이상의 촉매 수소화 반응기를 포함한다. 80중량% 이상의 공급물은 반응기 도입구에서의 액체이다.
처리하고자 하는 공급물 및 수소는 반응기에 상류 또는 하류로서 도입되며, 바람직하게는 고정 촉매 층을 포함한다.
수소화 반응 후, 디올레핀 전환률은 대개 75% 이상, 특히 90% 이상이다. 반대로, 모노올레핀 전환률은 거의 15∼40% 미만이다.
활성 점토 처리는 대개 본 명세서에 참고로 인용되는 프랑스 특허 출원 FR-94/15896 및 FR-94/15897에 기재되어 있는 조건하에서 실시된다. 예로서, 원치않는 화합물의 흡착 또는 제거 반응에 대한 조건은 하기와 같다.
온도 : 100∼300℃, 유기 160∼230℃
시간당 공간 속도 : 1∼8, 바람직하게는 1∼4(시간당 점토 단위 부피당 공급물의 부피)
점토 유형 : 활성 천연 알루미노실리케이트, 예를 들면, 엥겔하드로부터의 참조 번호 F54 의 점토
압력 : 3∼100bar, 바람직하게는 4∼20bar.
대부분의 불순물을 포함하지 않는 크실렌 분획은 본 명세서에서 참고로 인용되는 본 출원인의 특허 제 US-A-5,284,992 호에 기재되어 있는 바와같은 분자체상에서의 선택적 흡착에 의해, 또는 본 명세서에서 참고로 인용되는 미국 특허 US-A-5,329,061 호 및 US-A-2,866,833 호에 기재된 바와같은 저온 결정화 반응에 의해 농축될 수 있다. 농축된 분획은 하나이상의 고온 결정화 영역에 의한 정제 영역, 바람직하게는 본 명세서에서 참고로 인용되는 프랑스 특허 출원 FR 94/15896, FR 94/15897 및 FR 95/00746에 기재된 바와같은 둘이상의 고온 결정화 반응 영역을 포함하는 정제 영역내에서 정제될 수 있다.
정제 영역의 최저온 단계로부터 생성된 적어도 일부분의 모액을 초기 공급물 및/또는 이성질체화물이 혼합될 수 있는 선택적 수소화 반응 영역으로의 도입구로 재순환될 수 있다.
제 6 변형예로서, 점토 처리 반응기의 이전 또는 이후에서 농축 영역 상류의 임의의 지점으로 재순환될 수 있다.
Claims (19)
- 크실렌 혼합물을 포함하는 적어도 일부분의 공급물을 농축 영역(14)으로 부르는 영역에서 순환시켜 제 1 분획(15)에 p-크실렌을 농축시키고, p-크실렌이 소모된 제 2 분획(18)을 제공하고, 상기 제 2 분획을 이성질체화 영역(19)내에서 순환시키고, 이성질체화물(20)을 회수하여 상기 농축 영역으로 재순환시키는 것을 포함하는, 처리하고자 하는 크실렌 혼합물을 포함하는 공급물로부터 p-크실렌을 분리하고 회수하는 방법으로서, 초기 공급물, 이성질체화물 및 이의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 적어도 일부분을 수소의 존재하에 하나이상의 선택적 수소화 영역(3)내에서 순환시킨 후, 하나이상의 점토 처리 영역(8)내에서 순환시키고, 과량의 수소를 분리하기 위한 단계(5)를 상기 점토 처리 이전 또는 이후에 하나이상의 분리 영역내에서 실시하고, 유출물을 회수하여 농축 영역(14)으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 처리하고자 하는 공급물 및 이성질체화물을 수소화 영역(3)에서 수소화시키고, 수소 분리 단계(5) 이전 또는 이후에 점토(8)로 처리한 후, 생성된 유출물을 농축 영역(14)으로 이송시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 처리하고자 하는 공급물을 수소화 영역(3)내에서 수소화시키고, 수소 분리 단계(5) 이전 또는 이후에 점토(8)로 처리하고, 이성질체화물(20)을 수소화 영역 및 점토 처리 영역사이에서 재순환시키고, 유출물을 회수하고, 이를 농축 영역(14)으로 이송시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 처리하고자 하는 공급물을 수소화 영역(3)내에서 수소화시키고, 수소 분리 단계(5) 이전 또는 이후에 점토로 처리하고, 이성질체화물(20)을 수소화된 공급물에 대한 점토 처리 영역(8)의 하류로 재순환시키고, 이성질체화물을 여러가지 처리 영역(24)내에서 점토 처리하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 이성질체화물(20)을 수소화 영역(3)내에서 수소화시킨 후, 수소 분리 이전 또는 이후에 점토 처리(8)하고, 적어도 일부분의 디올레핀의 적어도 일부분이 제거된 처리하고자 하는 공급물을 농축 영역(14)의 상류로 도입시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리 영역내에서, 수소 분리는 C7 -화합물의 분리와 동시에 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 수소 분리를 제 1 분리 영역내에서 실시한 후, C7 -화합물을 하나이상의 부가의 분리 영역내에서 분리시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 수소 분리를 제 1 분리 영역내에서 실시한 후, C5 -화합물을 제 2 분리 영역내에서 분리시키고, 나머지 C7 -화합물을 제 3 분리 영역내에서 분리시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 수소 분리를 제 1 분리 영역내에서 실시한 후, C4 -화합물을 제 2 분리 영역내에서 분리하고, 나머지 C7 -화합물을 제 3 분리 영역내에서 분리시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, C7 -화합물의 분리를 이성질체화 단계 이후에 실시하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리하고자 하는 공급물이 미가공 개질물, 적어도 일부분의 C3 -화합물이 제거된 미가공 개질물, 적어도 일부분의 C4 -화합물이 제거된 미가공 개질물, 적어도 일부분의 C5 -화합물이 제거된 미가공 개질물 또는 주요 분획의 크실렌 또는 이의 혼합물을 포함하는 방향족 화합물이 풍부한 C8분급물로 구성된 군에서 선택되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농축시키고자 하는 유출물을 농축 영역으로의 도입구에 위치하는 하나이상의 분리기(11)내에서 순환시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 파라크실렌 농축 영역은 분리 단계 이후에 이성질체화 영역내에서 이성질체화되는 액체(제 2 분획) 및 용융되어 제 1 분획의 적어도 일부분을 형성하는 결정을 생성하는 하나이상의 저온 결정화 영역으로 형성되는 방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 파라크실렌 농축 영역은 제올라이트 흡착제를 포함하는 선택적 흡착 영역으로 형성되며, 공급물을 탈착 용매의 존재하에 선택적으로 흡착시키고, 파라크실렌이 농축된 제 1 분획 및 파라크실렌이 소모된 제 2 분획을 회수하고, 이성질체화 촉매를 포함하는 이성질체화 영역내에서 파라크실렌을 포함하는 이성질체화물을 제조하기에 적절한 조건하에서 제 2 분획을 이성질체화시키고, 적어도 일부분의 이성질체화물을 흡착 영역으로 재순환시키는 방법.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 수소화시키고자 하는 공급물을 통과시키기 전에 황을 도입시킨 주기율표 VIII 족으로부터의 하나이상의 원소를 포함하는 촉매의 존재하에 선택적 수소화 반응을 실시하는 방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 촉매를 수소화 영역냐에서 황 함유 제제로 처리함으로써 황을 도입시키는 방법.
- 제 15 항에 있어서, 수소화 반응 영역에 촉매를 충전시키기 이전에 도입된 황 함유 제제에 의해 황을 촉매에 도입시키는 방법.
- 제 17 항에 있어서, 황 함유 유기 화합물을 주성분으로 하는 하나이상의 황 함유 제제를 사용전에 및 수소에 의해 활성화시키기 이전에 촉매에 혼입시킬 수 있는 방법.
- 제 15 항, 제 17 항 또는 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매는 지지체의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 1%의 팔라듐을 포함하며, 상기 촉매를 상기 황 함유 제제로 처리한 후, 촉매 중량을 기준으로 하여 0.05 내지 1중량%의 황을 도입하여 활성화시키는 방법.
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