Интегрированные способы производства пара-ксилола

Изобретение относится к трем вариантам способа производства пара-ксилола. По одному из вариантов способ включает стадии, на которых: в колонне ксилола отделяют поток ароматических углеводородов С₈ и поток углеводородов С₉⁺ от, по меньшей мере, части содержащего этилбензол подаваемого потока; в зоне отделения ксилола отделяют обогащенный пара-ксилолом продукт от, по меньшей мере, части потока ароматических углеводородов С₈ с получением обедненного пара-ксилолом отходящего потока; в зоне изомеризации проводят изомеризацию, по меньшей мере, части обедненного пара-ксилолом отходящего потока с получением ксилол-равновесного изомеризата. Рециркулируют, по меньшей мере, часть ксилол-равновесного изомеризата в колонну ксилола. В модуле отделения этилбензола (ЕВ) отделяют обогащенный этилбензолом продукт от (i) части содержащего этилбензол подаваемого потока с получением обедненного этилбензолом подаваемого потока, и соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом подаваемого потока со всем или частью потока ароматических углеводородов С₈ (ii) части потока ароматических углеводородов С₈ с получением обедненного этилбензолом потока ароматических углеводородов С₈, и соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом потока ароматических углеводородов С₈ с частью потока ароматических углеводородов С₈, проводимой по байпасу вне модуля отделения ЕВ, (iii) части обедненного пара-ксилолом отходящего потока с получением обедненного этилбензолом и пара-ксилолом отходящего потока, и соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом и пара-ксилолом отходящего потока с частью обедненного пара-ксилолом отходящего потока, проводимой по байпасу вне модуля отделения ЕВ (iv) части ксилол-равновесного изомеризата с получением обедненного этилбензолом ксилол-равновесного изомеризата и соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом ксилол-равновесного изомеризата с частью ксилол-равновесного изомеризата, проводимой по байпасу вне модуля отделения ЕВ или (v) их комбинации. При этом модуль отделения ЕВ содержит экстрактивную дистилляцию, причем используют экстрагенты с карбоциклической (например, также ароматической) или гетероциклической кольцевой структурой, замещенной в положениях кольца, где возможно замещение (i) по меньшей мере, одним радикалом NR^aR^b (т.е. заместителем -NR^aR^b), причем R^a и R^b независимо друг от друга выбраны из группы, состоящей из кислородного радикала, водородного радикала и гидрокарбильного радикала включающего от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, и (ii) по меньшей мере, двумя галогенными радикалами (т.е., галогенными заместителями, образованными из их соответствующих атомов галогенов). Предлагаемое изобретение позволяет эффективно извлекать этилбензол и другие компоненты, кипящие при температуре, близкой к температуре кипения изомеров ксилола. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.

 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[01] Настоящая заявка испрашивает приоритет Предварительной заявки на патент США № 62/701085, поданной 20 июля 2018 г., содержание которой в явной форме включается в настоящий документ путем ссылки во всей своей полноте.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[02] Настоящее изобретение относится к способам производства пара-ксилола из неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, включающего смешанные изомеры ксилола, такого как продукт реформинга, полученный реформингом нафты, или бензин пиролиза, полученный крекингом нафты. Производство пара-ксилола интегрировано с процессом отделения этилбензола (например, путем экстрактивной дистилляции) с целью извлечения этилбензола.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[03] Изомеры ксилола (диметилбензола), а именно, орто-ксилол, мета-ксилол и пара-ксилол, являются важными химическими промежуточными продуктами, при этом, пара-ксилол имеет намного большее промышленное значение. Самым главным процессом, в котором применяют пара-ксилол, является его окисление до терефталевой кислоты. Терефталевую кислоту, в свою очередь, используют для производства полимеров, таких как политриметилентерефталат (РТТ), полибутилентерефталат (РВТ) и полиэтилентерефталат (РЕТ). РЕТ, один из полимеров с наибольшим объемом производства в мире, получают путем конденсационной полимеризации терефталевой кислоты с этиленгликолем. Учитывая обширный рынок пластмасс и волокон из РЕТ, а также другие конечные продукты, изготавливаемые из пара-ксилола, можно утверждать, что имеется высокая потребность в этом промежуточном соединении с высокой степенью чистоты.

[04] В качестве источника изомеров ксилола, процесс переработки нефти, известный как реформинг, вообще, приводит к конверсии (или «ароматизации») исходной углеводородной нафты, являющейся фракцией сырой нефти, в такие ароматические углеводороды С₈, помимо бензола и толуола, которые также являются важными продуктами. Отходящий поток реакционной зоны реформинга, или реформера (например, каталитического реформера с непрерывной регенерацией катализатора или регенерацией полурегенеративного типа), разделяют путем дистилляции, в частности, при помощи разделителя продукта реформинга. Ароматические углеводороды С₆ и С₇, а именно, бензол и толуол, часто отводят в верхнем погоне разделителя, тогда как ароматические углеводороды С₈, а именно, изомеры ксилола, а также этилбензол, по существу, полностью извлекают в нижний погон разделителя, приблизительно, в равновесных концентрациях. Более высококипящие ароматические углеводороды С₉ и С₁₀, присутствующие в нижнем погоне разделителя продукта реформинга, обычно отделяют путем последующей дистилляции, например, с использованием разделителя ксилолов или колонны ксилола, от ароматических углеводородов С₈ и этилбензола этого потока. Аналогичное разделение, включающее удаление низкокипящих ароматических углеводородов С₆/С₇ и/или высококипящих ароматических углеводородов С₉/С₁₀, может быть выполнено для других известных промышленных продуктов, таких как бензин пиролиза, получаемый крекингом нафты, с целью повышения концентрации смешанных ксилолов и этилбензола во фракциях, получаемых из этих продуктов.

[05] Обладающий высокой ценностью пара-ксилол может быть отделен от потока смешанных ксилолов и этилбензола, например, полученного как низкокипящая фракция (например, верхний погон) колонны ксилола, как описано выше, с использованием способа отделения пара-ксилола. Из-за близких температур кипения изомеров ксилола способы разделения ксилолов при помощи дистилляции не являются рентабельными. Для этого, напротив, обычно применяют адсорбционное разделение с использованием псевдодвижущегося слоя (simulated moving bed, SMB) адсорбента, обладающего микропорами такого размера и геометрии, которые обеспечивают селективную адсорбцию пара-ксилола относительно других изомеров ксилола. Типичные адсорбенты и способы селективного отделения пара-ксилола таким образом описаны, например, в US 5495061 и US 5948950. В качестве альтернативы, пара-ксилол может быть отделен путем селективной кристаллизации в силу более высокой температуры плавления по сравнению с другими изомерами ксилола, например, в соответствии со способом, описанным в US 5329061.

[06] Независимо от конкретного способа, используемого для отделения и извлечения с целью использования пара-ксилола, в конце получают обедненный пара-ксилолом отходящий поток. В случае SMB, разделения с использованием адсорбента, этот отходящий поток может быть назван «рафинат», тогда как в случае кристаллизации его обычно называют «некондиционный фильтрат». По потоку ниже зоны разделения ксилолов обедненный пара-ксилолом отходящий поток, содержащий, преимущественно, орто-ксилол и мета-ксилол, обычно подвергают дополнительной обработке в зоне реакции изомеризации для восстановления приблизительно равновесной концентрации изомеров ксилола, включая около 20-25% вес. пара-ксилола. Пара-ксилол, образовавшийся при изомеризации, преимущественно, может быть рециркулирован в зону разделения ксилолов для его отделения и извлечения, благодаря чему повышается общий выход извлечения пара-ксилола, тогда как другие изомеры ксилола рециркулируют, по существу, до полного исчезновения. В ином случае, продукт, полученный в зоне изомеризации, или «изомеризат», может быть рециркулирован в колонну ксилола с тем, чтобы можно было непрерывно отводить С₉, С₁₀ и/или более тяжелые углеводороды (в частности, ароматические углеводороды), побочные продукты реакции. В любом случае, в промышленных процессах реализуют последовательные зоны отделения пара-ксилола (путем селективной адсорбции или селективной кристаллизации) и изомеризации в сочетании с рециркуляцией менее желательных изомеров ксилола с целью извлечения пара-ксилола из ароматических углеводородных продуктов С₈, в том числе, полученных при каталитическом реформинге, крекинге нафты и в других процессах.

[07] Обычно, желательно наличие, по существу, замкнутого контура, образованного непрерывной рециркуляцией изомеризата либо в зону отделения пара-ксилола, и/либо в колонну ксилола выше по потоку, чтобы максимально увеличить общее извлечение продукта. Тем не менее, известно, что это ведет к накоплению определенных компонентов, непрерывно поступающих в этот технологический контур, так как температура их кипения близка к температуре кипения изомеров ксилола, и из-за чего их трудно удалить в ходе обычной, выполняемой выше по потоку ректификации (например, в разделителе продукта реформинга или колонне ксилола, описанных выше). Одним из таких компонентов является этилбензол, который, в зависимости от катализатора, используемого в зоне реакции изомеризации, лишь до определенной степени изомеризуется в зоне изомеризации с образованием смешанных ксилолов, из которых, в конечном счете, может быть получено и выделено дополнительное количество пара-ксилола. Способы отделения этилбензола путем интенсивной дистилляции (например, с использованием множества колонн) оказались нерентабельными.

[08] Целью альтернативных технических решений, направленных на ограничение чрезмерного накопления этилбензола, является конверсия этого компонента, например, путем повышения степени, в которой он изомеризуется до ксилолов и/или деалкилируется (или крекируется) до бензола и этилена, которые легче поддаются отделению в этом технологическом контуре. Образование бензола не представляет серьезных проблем, так как он все же является ароматическим углеводородом, который можно превратить в ксилолы по реакции диспропорционирования и/или трансалкилирования, которые часто входят в комплексные процессы переработки ароматических соединений. Однако, усиление функциональных возможностей катализатора по конверсии этилбензола в зоне изомеризации (либо путем деалкилирования, либо вследствие интенсификации изомеризации) неизбежно приводило к соответствующей активизации неселективных побочных реакций и образованию в результате других побочных продуктов, менее ценных и/или труднее конвертируемых в желательные компоненты.

[09] Конкретными примерами таких побочных продуктов являются неароматические (например, парафиновые, циклопарафиновые и/или нафтеновые) углеводороды, которые, как и этилбензол, подлежащий удалению, также могут накапливаться в технологическом контуре. Неароматические углеводороды и другие побочные продукты также вносят вклад в общий недополученный выход продукта и, следовательно, неблагоприятно сказываются на экономических показателях процесса. Такие же неблагоприятные последствия наступают, когда условия в зоне изомеризации, в противоположность только изменению композиции катализатора (например, повышению кислотности подложки катализатора для интенсификации крекинга), регулируют так, чтобы стимулировать конверсию этилбензола. То есть, более жесткие рабочие условия, необходимые для проведения реакции этого компонента, ведут к образованию неароматических углеводородов и других побочных продуктов, что также, в целом, снижает выход пара-ксилола. Недавно было предложено применение дополнительного реактора дегидрогенизации по потоку после реактора изомеризации для компенсации, по меньшей мере отчасти, образования побочных продуктов путем конверсии нафтеновых углеводородов в более желательные ароматические углеводороды.

[10] Однако, любая композиция катализатора и/или технологические условия, направленные на активизацию иных реакций, нежели изомеризация ксилола, таких как изомеризация или деалкилирование этилбензола или, в ином случае, дегидрогенизация нафтеновых углеводородов, как описано выше, неизбежно сопряжены с увеличением затрат и повышением сложности при производстве пара-ксилола в соответствии с обычной технологией. Применение более жестких рабочих условий изомеризации с целью конверсии этилбензола может влечь за собой введение и рециркуляцию водорода, что связано со значительными капитальными и эксплуатационными затратами. Кроме того, в поступивших до сих пор предложениях не решен окончательно вопрос потери ароматического кольца, т.е., образования неароматических углеводородов в побочных реакциях, как следствия конверсии этилбензола.

[11] Вообще, производство пара-ксилола реализовано в промышленности на крупномасштабных установках, при этом, с точки зрения затрат, различные производители в этой отрасли находятся в условиях жесткой конкуренции. Поэтому предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности должны постоянно стремиться к достижению наилучших возможных технико-экономических параметров (например, конверсии, разделения и извлечения с целью использования) интегрированных технологических установок наиболее рентабельным образом (например, с точки зрения капитальных или эксплуатационных затрат). С этой целью в работе Meyers et al., Handbook of Petroleum Refining Processes, 4^th Edition (2016) описана обычная комплексная установка переработки ароматических соединений. В данной отрасли все еще остается потребность в способе производства пара-ксилола из продуктов, содержащих ароматические углеводороды С₈, в котором предлагалось бы эффективное решение вопроса накопления этилбензола и других компонентов в технологическом контуре.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[12] Настоящее изобретение связано с обнаружением способов производства пара-ксилола, интегрированных с эффективным удалением и извлечением с целью использования этилбензола и других компонентов, кипящих при температуре, близкой температуре кипения изомеров ксилола. Эти компоненты обычно относятся к отличным от ксилолов углеводородам, которые образуются в процессе и/или вводятся в процесс и которые имеют такую температуру кипения, что расходы, связанные с обычной дистилляцией, не оправдывают результаты, получаемые при отделении и извлечении таких компонентов из содержащих ксилолы технологических потоков, в том числе, образующих технологический контур процесса производства пара-ксилола. Такие компоненты, вообще, могут иметь температуру кипения, близкую с точностью до 15°C (+/-15°C или +/-27°F), с точностью до 10°C (+/-10°C или +/-18°F)или с точностью до 5°C (+/-5°C или +/-9°F) температуре кипения пара-ксилола (138°C или 280°F) и, следовательно, помимо этилбензола, включают парафиновые углеводороды С₈ (например, н-октан и изомеры изо-октана), циклопарафиновые углеводороды С₇-С₈ (например, этилциклогексан и циклооктан), нафтеновые углеводороды С₉ (например, изомеры триметилциклогексана) и другие неароматические соединения.

[13] В отсутствие отделения и извлечения, например, при помощи экстрактивной дистилляции, как описано в настоящем документе, эти компоненты должны быть конвертированы в продукты (например, бензол и этилен в случае крекинга этилбензола) из которых, в конечном счете, может быть получен пара-ксилол (например, путем трансалкилирования) или, в ином случае, продукты, которые могут быть удалены в какой-либо точке процесса производства пара-ксилола. Например, углеводороды С₁₂, образовавшиеся как побочный продукт различных реакций, таких как крекинг этилбензола, могут быть удалены в потоке углеводородов С₉⁺ как высококипящая фракция, получаемая при разделении в колонне ксилола. Как описано выше, в обычных способах производства пара-ксилола для исключения чрезмерного накопления близкокипящих компонентов в технологическом цикле производства пара-ксилола применяют их конверсию. Модификация катализаторов изомеризации и/или рабочих условий изомеризации для осуществления такой конверсии (например, изомеризации этилбензола, крекинга этилбензола и/или дегидрогенизации нафтеновых углеводородов) вызывает неселективные побочные реакции, которые, в конечном счете, снижают эффективность производства пара-ксилола.

[14] Настоящее изобретение, напротив, связано с обнаружением способов производства пара-ксилола, в которых этилбензол и другие компоненты, близкокипящие с изомерами ксилола, могут быть извлечены в виде продуктов без существенной конверсии. Преимущественно, зона изомеризации (например, условия в реакторе изомеризации и/или катализатор изомеризации, используемый в этом реакторе) может быть по существу или полностью предназначена для изомеризации орто-ксилола и мета-ксилола в пара-ксилол. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, для этого могут потребоваться менее жесткие и/или менее сложные рабочие условия, такие как жидкофазный (а не парофазный) процесс в зоне изомеризации (или реакторе изомеризации в этой зоне), без необходимости введения водорода и его соответствующей рециркуляции, расходования (например, в реакции крекинга этилбензола) и неизбежных потерь (например, потери с газообразным продувочным потоком и/или раствором жидкого потока).

[15] Помимо снижения потребления водорода по сравнению с обычными способами производства пара-ксилола, извлечение этилбензола в соответствии со способами, описываемыми в настоящем документе, может обеспечивать дополнительные экономические выгоды, выражающиеся в уменьшении выхода побочных продуктов, в частности тех, которые образуются при обычной изомеризации, где действенность конверсии этилбензола является характеристическим свойством катализатора изомеризации и/или используемых условий процесса. Такими побочными продуктами являются неароматические углеводороды, связанные с реакциями потери ароматического кольца, а также легкие углеводородные газы (например, этилен), связанные с реакциями крекинга. Следовательно, описываемые в настоящем документе процессы могут включать модуль отделения этилбензола (ЕВ) (например, с использованием экстрактивной дистилляции), предназначенный для извлечения этилбензола и, тем самым, повышения выхода жидких продуктов, в том числе, например, обогащенного этилбензолом продукта, имеющего экономическую ценность для последующего производства мономера стирола. Кроме этого, в результате ослабления требований или устранения необходимости конверсии этилбензола в зоне изомеризации, в том числе, исключения введения водорода для крекинга этилбензола, выход малоценных газообразных продуктов (например, водородсодержащих продувочных потоков, которые включают побочный продукт - этилен) может быть значительно уменьшен. Также может быть уменьшена стоимость средств обеспечения (например, компрессора рециркуляции водорода).

[16] Специалистам в данной области понятно, что даже небольшое усовершенствование какого-либо из указанных выше параметров, таких как уменьшение потребления водорода, выхода побочных продуктов и/или потребности в средствах обеспечения, а также увеличение выхода пара-ксилола и/или общей ценности продукта (например, за счет образования обогащенного этиленбензолом продукта) может давать значительные экономические преимущества.

[17] Эти и другие варианты осуществления и аспекты, связанные в настоящим изобретением, станут понятны из следующего далее подробного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[18] На фиг. 1-4 представлены типичные способы извлечения пара-ксилола, например, из неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, в которых модуль отделения этилбензола (ЕВ) применен в различных альтернативных точках процесса для предотвращения чрезмерного накопления этилбензола в технологических потоках.

[19] На фиг. 5 представлен типичный способ экстрактивной дистилляции, например, который может являться конкретным типом модуля отделения ЕВ, интегрированным в способ, представленный на фиг. 1-4.

[20] Элементы, представленные на фиг. 1-5, не обязательно выполнены в масштабе и должны рассматриваться как отражающие схематичное пояснение типичных вариантов осуществления изобретения и/или его принципов. Для облегчения понимания такое оборудование, как реакторы и другие резервуары, клапаны, насосы, компрессоры, теплообменники, измерительные приборы и вспомогательные технологические потоки, наличие которых очевидно специалистам в данной области на основании настоящего описания, не показаны. Способы, соответствующие другим вариантам осуществления изобретения, будут иметь конфигурации, компоненты и рабочие параметры, определяемые, отчасти, вариантам применения, для которого они предназначены, и окружением, в котором они будут использоваться.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Общие термины

[21] В описываемых в настоящем документе вариантах осуществления изобретения отделение этилбензола используется для повышения общей рентабельности производства пара-ксилола. Для такого отделения в определенных вариантах осуществления изобретения применен типовой процесс отделения и/или извлечения этилбензола и/или других продуктов, позволяющий повысить общую ценность потока продукта, получаемого в процессе производства пара-ксилола, при этом, данный типовой процесс назван «модуль отделения ЕВ» и может быть использован в различных точках процесса производства пара-ксилола. Отделение этилбензола, например, с использованием модуля отделения ЕВ может быть проведено, например, путем экстракции, дистилляции или сочетания экстракции и дистилляции, каковое сочетание является предпочтительным способом отделения, именуемым экстрактивная дистилляция и более подробно описано далее. Дистилляция, применяемая отдельно или в сочетании с экстракцией, может представляют собой дистилляцию при повышенном или пониженном давлении и может включать введение восходящего потока газа (отдувочного агента) или нисходящего потока жидкости (растворителя) для облегчения указанного отделения. В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления изобретения, модуль отделения ЕВ, описываемый в настоящем документе, может включать экстрактивную дистилляцию, и предпочтительный модуль отделения ЕВ является зоной экстрактивной дистилляции.

[22] В контексте настоящего документа такие стадии, как «отделение», «изомеризация», «рециркуляция», «удаление» (например, путем экстрактивной дистилляции), могут быть описаны как осуществляемые в отношении «по меньшей мере, части» определенного технологического потока (например, неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, потока ароматического углеводорода С₈, обедненного пара-ксилолом отходящего потока или ксилол-равновесного изомеризата). Следовательно, стадия может быть осуществлена в отношении всего потока, по существу, всего потока (например, по меньшей мере, около 95%) или некоторых других частей (например, по меньшей мере, около 50%) потока. Следовательно, выражение «по меньшей мере, часть» призвано подчеркнуть возможность промежуточных отделений (например, дистилляции) с целью удаления некоторой фракции (например, обогащенной примесью, такой как углеводороды С₇^-) указанного технологического потока. Кроме этого, это выражение учитывает возможность того, что некоторое количество данного технологического потока, где это уместно, может быть удалено для уменьшения нагрузки на оборудование, предотвращения накопления побочного продукта, пробоотбора и т.д.

[23] Хотя в способах производства пара-ксилола используются указанные выше стадии и/или другие стадии, описываемые в настоящем документе, например, при формировании технологического контура производства пара-ксилола, это не исключает возможности наличия одной или нескольких дополнительных стадий или операций по потоку до и/или после описываемой стадии, таких как смешивание (например, со вспомогательным для данной стадии подаваемым потоком), отделение (например, потока промежуточного продукта), байпасирование описываемой стадии (например, частью технологического потока), рециркуляция на какую-либо стадию (например, части технологического потока) и/или реакция (например, с целью преобразования нежелательных компонентов и/или повышения выхода желательных компонентов). В случае отделения типичные дополнительные стадии или операции включают удаление деалкилированных продуктов (например, бензола) по потоку ниже зоны отделения пара-ксилола или удаление обогащенной углеводородами С₇^- фракции по потоку ниже зоны изомеризации. В случае рециркуляции типичной дополнительной стадией или операцией является рециркуляция части ксилол-равновесного изомеризата по потоку ниже зоны изомеризации в зону разделения ксилолов. В случае реакции типичной дополнительной стадией или операцией является трансалкилирование или диспропорционирование, реакция между ароматическими углеводородами С₇ (например, толуолом) и ароматическими углеводородами С₉ (например, триметилбензолом) с образованием ксилолов по потоку ниже зоны изомеризации.

[24] Однако, в некоторых случаях способ может быть осуществлен без какой-либо одной или без какого-либо сочетания таких стадий смешивания, отделения, байпасирования, рециркуляции и реакции по потоку до и/или после какой-либо описываемой стадии или любых двух или нескольких описываемых стадий. В соответствии с конкретными вариантами осуществления изобретения, способы могут быть реализованы с дополнительной стадией отделения обогащенной углеводородами С₇^- фракции от ксилол-равновесного изомеризата и/или проведения реакции, по меньшей мере, части ксилол-равновесного изомеризата в зоне трансалкилирования. В этих вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, часть получаемого обедненного углеводородами С₇^-, ксилол-равновесного изомеризата и/или, по меньшей мере, часть получаемого отходящего потока зоны трансалкилирования (с повышенной концентрацией ксилолов относительно ксилол-равновесного изомеризата) может быть рециркулирована в колонну ксилола, при этом, получаемые потоки все же содержат, по меньшей мере, часть ксилол-равновесного изомеризата.

[25] На описываемых в настоящем документе стадиях получают фракции, именуемые «верхний погон» и «нижний погон», которые могут быть отведены из верхней иди нижней части соответствующей колонны дистилляции. Однако, «верхний погон» может быть иначе назван «низкокипящая фракция», что в более широком смысле охватывает любую фракцию, характеризующуюся большей летучестью (меньшим диапазоном температур кипения) и/или более низкой температурой конца дистилляции по сравнению с сырьем и/или по сравнению с «нижним погоном» соответствующей колонны дистилляции. Точно так же, «нижний погон» может быть иначе назван «высококипящая фракция», что в более широком смысле охватывает любую фракцию, характеризующуюся меньшей летучестью (более высоким диапазоном температур кипения) и/или более высокой температурой начала кипения по сравнению с сырьем и/или верхним погоном соответствующей колонны дистилляции, при этом, верхний погон - это верхний погон, определенный выше. Температуры начала и конца кипения могут быть определены в соответствии с ASTM D86.

[26] Параметры процесса конверсии этилбензола и потери ароматического кольца определены в настоящем документе, исходя из однократного прохождения зоны изомеризации (например, реактора изомеризации в этой зоне) и исходя из общей конверсии (т.е., конверсии этилбензола, поданного в технологический контур производства пара-ксилола и потери ароматических колец, введенных в технологический контур производства пара-ксилола). Выход пара-ксилола также может быть определен на «однократной» или «общей» основе. Однократный выход (или извлечение) означает то количество пара-ксилола, подаваемое в зону разделения ксилолов (например, пара-ксилола в потоке ароматических углеводородов С₈ или его части или, в ином случае, общего количества пара-ксилола в обедненном этилбензолом потоке ароматических углеводородов С₈ и части потока ароматических углеводородов С₈, проводимой по байпасу вне экстрактивной дистилляции), которое присутствует в обогащенном пара-ксилолом продукте, выводимом из зоны разделения ксилолов. Общий выход означает то общее количество ксилолов, подаваемое в процесс, например, количество, подаваемое в технологический контур производства пара-ксилола, описываемый в настоящем документе (например, общее количество ксилолов в неочищенном содержащем этилбензол подаваемом потоке), которое присутствует в форме пара-ксилола в обогащенном пара-ксилолом продукте. Следовательно, однократный выход основан на том, что 100% выход соответствует общему извлечению пара-ксилола, поданного в зону разделения ксилолов, в обогащенном пара-ксилолом продукте, тогда как общий выход основан на том, что 100% выход соответствует общей конверсии орто-ксилола и мета-ксилола, подаваемых в процесс, в пара-ксилол (т.е., рециркуляция до исчезновения этих изомеров в технологическом контуре производства пара-ксилола) и, следовательно, общему извлечению всех введенных в процесс ксилолов в форме пара-ксилола.

[27] В зоне отделения пара-ксилола, включающей либо адсорбционное отделение, либо кристаллизацию, однократный выход и/или общий выход пара-ксилола может составлять более, примерно, 60%, более, примерно, 90%, более, примерно, 95% или более, примерно, 98%. Степень чистоты обогащенного пара-ксилолом продукта, вообще, такова, что этот продукт содержит более, примерно, 93% вес., более, примерно, 97% вес., более, примерно, 99% вес. или даже более, примерно, 99,7% вес. пара-ксилола. Специалистам в данной области будет ясно, что, как правило, имеет место компромисс между извлечением пара-ксилола, или однократным выходом, и степенью чистоты пара-ксилола в соответствии с кривой «чистота/извлечение», соответствующей данному процессу.

[28] Неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток, используемый в описываемых в настоящем документе способах, включает любую смесь этилбензола и ксилолов, из которой пара-ксилол может быть извлечен экономически выгодным образом с использованием сочетания отделения пара-ксилола и изомеризации образующегося обедненного пара-ксилолом отходящего потока (например, рафината или некондиционного фильтрата). Типичный неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток содержит ароматические углеводороды С₈ в общем количестве более, примерно, 50% вес., более, примерно, 75% вес. или более, примерно, 95% вес. По меньшей мере, часть остальных компонентов данного подаваемого потока могут составлять углеводороды С₉⁺, в том числе, ароматические углеводороды С₉. Например, неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток может содержать углеводороды С₉⁺ в количестве менее, примерно, 20% вес., менее, примерно, 10% вес. или менее, примерно, 5% вес. Вообще, все или, по существу, все (например, более, примерно, 95% вес.) эти углеводороды С₉⁺ могут быть целесообразно удалены в колонне ксилола, как описано в настоящем документе, и/или в модуле отделения ЕВ. При проведении такого удаления получаемый поток ароматических углеводородов С₈ может представлять собой, например, верхний погон или низкокипящую фракцию колонны ксилола и может содержать ароматические углеводороды С₈ в общем количестве более, примерно, 85% вес., более, примерно, 95% вес. или более, примерно, 98% вес.

[29] Как в случае неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, так и потока ароматических углеводородов С₈ (например, фракции ароматических углеводородов С₈ этого потока), этилбензол может присутствовать в количестве, как правило, от, примерно, 3% вес. до, примерно, 75% вес. в зависимости от источника неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока. Например, неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток может включать продукт реформинга нафты, продукт крекинга нафты (например, бензин пиролиза), продукт трансалкилирования (например, отходящий поток реакции толуола и ароматических углеводородов С₉ с образованием ароматических углеводородов С₈) или любое сочетание нескольких таких продуктов. В случае неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, содержащего, состоящего из или состоящего, по существу, из (например, включающего более 95% вес.) продукта реформинга нафты, этилбензол может присутствовать в подаваемом потоке в количестве от, примерно, 5% вес. до, примерно, 45% вес. или от, примерно, 10% вес. до, примерно, 35% вес. В случае неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, содержащего, состоящего из или состоящего, по существу, из (например, включающего более 95% вес.) продукта крекинга нафты (например, бензина пиролиза), этилбензол может присутствовать в подаваемом потоке в количестве от, примерно, 25% вес. до, примерно, 75% вес. или от, примерно, 35% вес. до, примерно, 65% вес. В случае неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, содержащего, состоящего из или состоящего, по существу, из (например, включающего более 95% вес.) продукта трансалкилирования, этилбензол может присутствовать в подаваемом потоке в количестве от, примерно, 1% вес. до, примерно, 25% вес. или от, примерно, 2% вес. до, примерно, 15% вес. Типичными продуктами реформинга нафты, крекинга нафты и/или трансалкилирования являются те продукты, из которых выше по потоку в виде верхнего погона были отделены бензол и толуол, например, с использованием разделителя продукта реформинга, как описано в настоящем документе.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[30] Варианты осуществления изобретения направлены на способ производства пара-ксилола, при этом, способ включает: проводимое в колонне ксилола отделение потока ароматических углеводородов С₈ и потока углеводородов С₉⁺ от неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока. Поток ароматических углеводородов С₈ может представлять собой низкокипящую фракцию, обогащенную ароматическими углеводородами С₈ и обедненную углеводородами С₉⁺ по сравнению в неочищенным содержащим этилбензол подаваемым потоком, тогда как поток углеводородов С₉⁺ может представлять собой высококипящую фракцию, обогащенную углеводородами С₉⁺ и обедненную ароматическими углеводородами С₈ по сравнению с неочищенным содержащим этилбензол подаваемым потоком. Типичные неочищенные содержащие этилбензол подаваемые потоки включают смесь этилбензола и ксилолов, например, смесь, полученную из продуктов реформинга нафты, крекинга нафты (например, бензина пиролиза) и/или трансалкилирования (например, продуктов конверсии толуола и ароматических углеводородов С₉ до ароматических углеводородов С₈). Например, такие смеси могут быть получены после удаления из таких продуктов углеводородов С₇^- в низкокипящей фракции, которую отделяют в находящемся выше по потоку разделителе.

[31] Способ также может включать: проводимое в зоне отделения ксилола отделение обогащенного пара-ксилолом продукта от, по меньшей мере, части потока ароматических углеводородов С₈ с получением обедненного пара-ксилолом отходящего потока. В том случае, когда в зоне отделения ксилола используется адсорбция псевдодвижущимся слоем (SMB), обедненный пара-ксилолом отходящий поток может представлять собой рафинат, полученный таким способом, как описано выше. В том случае, когда в зоне отделения ксилола используется кристаллизация, обедненный пара-ксилолом отходящий поток может представлять собой некондиционный фильтрат, как описано выше.

[32] Способ также может включать: проводимую в зоне изомеризации изомеризацию, по меньшей мере, части обедненного пара-ксилолом отходящего потока с получением ксилол-равновесного изомеризата. Этот продукт может характеризоваться концентрациями изомеров ксилола (орто-ксилола, мета-ксилола и пара-ксилола), более близкими к равновесным концентрациям по сравнению с обедненным пара-ксилолом отходящим потоком. Способ может дополнительно включать рециркуляцию, по меньшей мере, части, предпочтительно, всего ксилол-равновесного изомеризата в колонну ксилола. Рециркуляция может приводить к образованию технологического контура производства пара-ксилола, как описано более подробно в настоящем документе.

[33] Зона изомеризации или реактор изомеризации в этой зоне может функционировать, как описано в настоящем документе, при относительно низкой степени конверсии этилбензола и/или потери ароматического кольца, и любой из этих параметров может быть измерен на «однократной» основе (за один проход) от входа в зону изомеризации (или реактор изомеризации) (например, обедненный пара-ксилолом отходящий поток) до выхода из зоны изомеризации (или реактора изомеризации) (например, ксилол-равновесный изомеризат).

[34] Например, однократная конверсия этилбензола может быть вычислена в процентах в соответствии с

[1-(EB_RXOUT/EB_RXIN)] x 100,

[35] где EB_RXOUT означает вес этилбензола, выходящего из реактора изомеризации (например, присутствующего в ксилол-равновесном изомеризате) и EB_RXIN означает вес этилбензола на входе в реактор изомеризации (например, присутствующего в обедненном пара-ксилолом отходящем потоке или его части, подаваемой в этот реактор). Величины веса этилбензола на входе или выходе реактора изомеризации могут быть рассчитаны (например, в установившемся режиме работы) на основании весового процентного содержания этилбензола в соответствующих входящем и выходящем технологических потоках, умноженного на соответствующий вес или массовый расход этих потоков. В типичных вариантах осуществления изобретения зона изомеризации (или реактор изомеризации в этой зоне) функционирует так, что однократная конверсия этилбензола составляет менее, примерно, 5%, менее, примерно, 2% или менее, примерно, 1%.

[36] Однократные потери ароматического кольца могут быть вычислены в процентах в соответствии с

NONAROM_RXDELTA/AROM_RXIN x 100,

[37] где NONAROM_RXDELTA означает число молей неароматических углеводородов, образовавшихся в реакторе изомеризации (например, числа молей, присутствующих в ксилол-равновесном изомеризате, минус число молей, присутствующих в обедненном пара-ксилолом отходящем потоке или его части, подаваемой в этот реактор), и AROM_RXIN означает число молей ароматических углеводородов на входе в реактор изомеризации (например, число молей, присутствующих в обедненном пара-ксилолом отходящем потоке или его части, подаваемой в этот реактор). Число молей неароматических углеводородов, образовавшихся в реакторе изомеризации, а также число молей ароматических углеводородов на входе в этот реактор может быть рассчитано (например, в установившемся режиме работы) на основании весового процентного содержания неароматических и ароматических углеводородов, деленного на соответствующий молекулярный вес, в соответствующих входящем и выходящем технологических потоках и умноженного на вес или массовый расход соответствующего потока. В типичных вариантах осуществления изобретения зона изомеризации (или реактор изомеризации в этой зоне) функционирует так, что однократные потери ароматического кольца составляют менее, примерно, 5%, менее, примерно, 2% или менее, примерно, 1%.

[38] В ином случае, параметры конверсии этилбензола и потери ароматического кольца могут быть измерены на «общей» основе для общего подаваемого в процесс количества (например, неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока) относительно общего выводимого из процесса количества (например, обогащенного пара-ксилолом продукта, обогащенного этилбензолом продукта, обогащенного неароматическим соединением потока и потока углеводородов С₉⁺). Общее подаваемое и выводимое количество может соответствовать описываемым в настоящем документе количествам, подаваемым и выводимым из технологического контура производства пара-ксилола либо, в ином случае, может включать дополнительные подаваемые и выводимые количества в потоках, дополнительно вводимых или выводимых из этого контура (например, количество в обогащенном С₇^- отходящем потоке, отводимом как верхний погон колонны удаления гептана). Таким образом, общая конверсия этилбензола и общие потери ароматического кольца могут быть определены, соответственно, как

1-(EB_PROCESSOUT/EB_PROCESSIN) x 100 и NONAROM_PROCESSDELTA/AROM_PROCESSIN x 100,

[39] аналогично описанному выше в отношении этих параметров, определяемых на однократной основе. Следовательно, EB_PROCESSOUT и EB_PROCESSIN означают, соответственно, вес этилбензола на выходе и на входе процесса (например, на выходе и входе контура производства пара-ксилола, как описано в настоящем документе), а NONAROM_PROCESSDELTA и AROM_PROCESSIN означают, соответственно, число молей неароматических углеводородов, образовавшихся в процессе, и число молей ароматических углеводородов на входе в процесс. В типичных вариантах осуществления изобретения способ осуществляют так, что общая конверсия этилбензола составляет менее, примерно, 50%, менее, примерно, 20%, менее, примерно, 10% или даже менее, примерно, 2%. Эти диапазоны могут отражать выраженную в процентах конверсию этилбензола, вводимого в технологический контур производства пара-ксилола (например, в условиях установившегося режима работы). В других типичных вариантах осуществления изобретения способ осуществляют так, что общие потери ароматического кольца составляют менее, примерно, 10%, менее, примерно, 5% или даже менее, примерно, 2%. Эти диапазоны могут отражать выраженную в процентах потерю ароматических колец, вводимых в технологический контур производства пара-ксилола (например, в условиях установившегося режима работы).

[40] Определяемые как на однократной, так и на общей основе относительные низкие по сравнению с обычными способами величины конверсии этилбензола и потери ароматического кольца могут быть связанными со сниженными требованиями в отношении конверсии этилбензола в зоне изомеризации (например, путем изомеризации или крекинга, как описано выше) и, следовательно, более мягкими рабочими условиями и/или упрощенными композициями катализатора изомеризации. Эти эффекты в сочетании могут способствовать повышению выхода пара-ксилола; сокращению потребности в средствах обеспечения, потребления водорода и выхода побочных продуктов; и образованию высокоценного обогащенного этилбензолом продукта.

[41] В соответствии с типичными вариантами осуществления изобретения, экстрактивную дистилляцию или другой способ отделения (например, в модуле отделения ЕВ) применяют для удаления этилбензола, по меньшей мере, из части одного или нескольких потоков, установленных выше (например, неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, потока ароматических углеводородов С₈, обедненного пара-ксилолом отходящего потока и/или ксилол-равновесного изомеризата). В соответствии с другими типичными вариантами осуществления изобретения, после отделения этилбензола (например, с получением обогащенного этилбензолом продукта), по меньшей мере, часть образующегося обедненного этилбензолом потока (например, обедненного этилбензолом потока ароматических углеводородов С₈, обедненного этилбензолом и пара-ксилолом отходящего потока и/или обедненного этилбензолом ксилол-равновесного изомеризата) соединяют с частью потока, проводимой по байпасу вне экстрактивной дистилляции. То есть, по меньшей мере, часть одного или нескольких потоков, указанных выше, используют в качестве сырья модуля отделения ЕВ (например, зоны экстрактивной дистилляции), а получаемый обедненный этилбензолом поток возвращают в процесс (например, возвращают в технологический контур производства пара-ксилола) в том же потоке (например, без осуществления какого-либо промежуточного разделения или конверсии потока, проводимого по байпасу вне модуля отделения ЕВ, перед соединением с получаемым обедненным этилбензолом потоком).

[42] Таким образом, часть данного технологического потока, проводимая по байпасу вне модуля отделения ЕВ, может относиться к потоку, который отделяют от части, используемой в качестве сырья этого модуля, и каковая проводимая по байпасу часть образует весь или часть потока технологического контура производства пара-ксилола, такого как весь поток или часть (i) потока ароматических углеводородов С₈, (ii) обедненного пара-ксилолом отходящего потока или (iii) ксилол-равновесного изомеризата, как описано в настоящем документе. Предпочтительно, проводимая по байпасу часть образует поток технологического контура производства пара-ксилола, соответствующий части, используемой в качестве сырья модуля отделения ЕВ, например в случае (i) части потока ароматических углеводородов С₈, подаваемого в модуль отделения ЕВ, и проводимая по байпасу часть образует поток ароматических углеводородов С₈ технологического контура производства пара-ксилола; (ii) части обедненного пара-ксилолом отходящего потока, подаваемого в модуль отделения ЕВ, и проводимая по байпасу часть образует обедненный пара-ксилолом отходящий поток технологического контура производства пара-ксилола, или (iii) части ксилол-равновесного изомеризата, подаваемого в модуль отделения ЕВ, и проводимая по байпасу часть образует ксилол-равновесный изомеризат технологического контура производства пара-ксилола. В случае отделения обогащенного этилбензолом продукта от всего или части неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока также возможно соединение получаемого обедненного этилбензолом подаваемого потока со всем или частью потока ароматических углеводородов С₈. В этом случае часть неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока, проводимая по байпасу вне модуля отделения ЕВ (байпасирующая часть), может образовывать весь или часть свежего подаваемого потока колонны ксилола, так что фракция этого свежего подаваемого потока, а именно, содержащаяся в потоке ароматических углеводородов С₈, отводимом как верхний погон колонны ксилола, может быть подана в технологический контур производства пара-ксилола. В этом отношении, конкретные аспекты изобретения связаны с повышением гибкости процесса при реализации способов производства пара-ксилола. Преимущественно, в модуль отделения ЕВ могут быть поданы меньшие или большие количества подаваемых частей данного технологического потока вне зависимости от того, где в технологическом контуре производства пара-ксилола он расположен, и, соответственно, большие или меньшие количества байпасирующих частей этого потока могут использоваться для формирования контура. Благодаря этому обеспечиваются значительные преимущества с точки зрения регулирования процесса в соответствии с изменением качества неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока (например, содержания в нем этилбензола) с учетом экономических аспектов компромисса между большей пропускной способностью модуля отделения ЕВ с потенциалом достижения большего извлечения этилбензола и большей пропускной способностью технологического контура производства пара-ксилола с потенциалом снижения технологической нагрузки (например, потребности в средствах обеспечения) на модуль отделения ЕВ.

[43] Преимущественно, типичные способы могут дополнительно включать удаление без конверсии всего или, по существу, всего (например, более, чем, примерно, 80%, более, чем, примерно, 90% или более, чем, примерно, 95%) этилбензола, введенного в процесс, такого как технологический контур производства пара-ксилола, описываемый в настоящем документе. Степень конверсии этилбензола, которая может быть измерена на однократной или общей основе, как описано в настоящем документе, будет зависеть от рабочих условий и катализатора в зоне реакции изомеризации (например, от катализатора и условий реакции в реакторе изомеризации), что, как описано выше, может вести к сокращению побочных реакций по сравнению с обычными способами, в которых не используется экстрактивная дистилляция для отделения этилбензола. Что касается данного технологического контура, весь или, по существу, весь (например, более, чем, примерно, 80%, более, чем, примерно, 90% или более, чем, примерно, 95%) введенный этилбензол может присутствовать в неочищенном содержащем этилбензол подаваемом потоке, подаваемом в колонну ксилола. Мера введения этилбензола в технологический контур будет зависеть от функционирования колонны ксилола и ее эффективности в отношении отделения этилбензола в поток ароматических углеводородов С₈.

Способ и технологический контур производства пара-ксилола

[44] В соответствии с типичным способом, представленным на фиг. 1, неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2, описанный выше, подают в колонну 100 ксилола для отделения потока 4 ароматических углеводородов С₈ как низкокипящей фракции (или верхнего погона) и потока 12 углеводородов С₉⁺ как высококипящей фракции (или нижнего погона). Часть 4А потока 4 ароматических углеводородов С₈ подают в модуль 400 отделения ЕВ (например, зону экстрактивной дистилляции) для отделения обогащенного этилбензолом продукта 402 и, необязательно, также обогащенного неароматическими соединениями потока 401 и получения обедненного этилбензолом потока 4В ароматических углеводородов С₈. Обогащенный неароматическими соединениями поток 401, если его получают, обогащен (или характеризуется более высокой концентрацией) неароматическими соединениями по сравнению с потоком 4 ароматических углеводородов С₈. Неароматические углеводороды, присутствующие в обогащенном неароматическими соединениями потоке 401, могут включать парафиновые углеводороды С₈ (например, н-октан и изомеры изо-октана), циклопарафиновые углеводороды С₇-С₈ (например, этилциклогесан и циклооктан) и/или нафтеновые углеводороды С₉ (например, изомеры триметилциклогексана), температура кипения которых близка к температуре кипения ароматических углеводородов С₈. Обогащенный неароматическими соединениями поток 401 может включать более, чем, примерно, 75% вес., более, чем, примерно, 85% вес. или более, чем, примерно, 95% вес. неароматических углеводородов.

[45] Обогащенный этилбензолом продукт 402 может включать, преимущественно, этилбензол и, предпочтительно, содержит этилбензол в высокой концентрации, пригодной для непосредственного использования для производства мономера стирола. Например, обогащенный этилбензолом продукт 402 может содержать этилбензол в количестве более, чем, примерно, 90% вес., более, чем, примерно, 95% вес., более, чем, примерно, 98% вес., более, чем, примерно, 99% вес. или более, чем, примерно, 99,5% вес. Таким образом, обогащенный этилбензолом продукт 402, получаемый в модуле 400 отделения ЕВ, например, путем экстрактивной дистилляции представляет собой ценный продукт, который может быть получен в процессе осуществления способа производства пара-ксилола, описываемого в настоящем документе. Следовательно, этот способ, в качестве альтернативы, может быть назван способом производства пара-ксилола и этилбензола. Обедненный этилбензолом поток 4В ароматических углеводородов С₈ обеднен (или характеризуется меньшей концентрацией) этилбензолом по сравнению с потоком 4 ароматических углеводородов С₈. В соответствии с вариантом осуществления, представленным на фиг. 1, обедненный этилбензолом поток 4В ароматических углеводородов С₈ из модуля 400 отделения ЕВ соединяют с частью 40 потока 4 ароматических углеводородов С₈, проводимой по байпасу вне этого модуля, получая объединенный подаваемый поток 45 зоны 200 отделения ксилола.

[46] В зоне 200 отделения пара-ксилола отделяют обогащенный пара-ксилолом продукт 10, как описано выше, например, с использованием адсорбционного отделения или кристаллизации, получая обедненный пара-ксилолом отходящий поток 6 (например, обедненный пара-ксилолом рафинат процесса адсорбционного отделения SМВ или обедненный пара-ксилолом некондиционный фильтрат процесса кристаллизации). Вообще, обедненный пара-ксилолом отходящий поток 6 обеднен (или характеризуется меньшей концентрацией) пара-ксилолом по сравнению с объединенным подаваемым потоком 45 или, в ином случае, по сравнению с потоком 4 ароматических углеводородов 4. Например, обедненный пара-ксилолом отходящий поток 6 может содержать пара-ксилол в количестве менее, примерно, 10% вес., менее, примерно, 5% вес. или менее, примерно, 2% вес.

[47] Обедненный пара-ксилолом отходящий поток 6 подают в зону 300 изомеризации с целью изомеризации этого отходящего потока с получением ксилол-равновесного изомеризата 8, в котором концентрации изомеров ксилола (орто-ксилола, мета-ксилола и пара-ксилола) в большей степени приближаются к равновесным по сравнению с обедненным пара-ксилолом отходящим потоком 6. Вообще, ксилол-равновесный изомеризат 8 также обогащен (или характеризуется большей концентрацией) пара-ксилолом по сравнению с обедненным пара-ксилолом отходящим потоком 6. Например, ксилол-равновесный изомеризат 8 может содержать пара-ксилол в количестве более, примерно, 10% вес., более, примерно, 20% вес. или более, примерно, 30% вес. Весь или часть ксилол-равновесного изомеризата 8 может быть затем рециркулирована в колонну 100 ксилола.

[48] В соответствии с альтернативными вариантами осуществления изобретения, представленными на фиг. 2 и 3, можно принять во внимание, что модуль 400 отделения ЕВ может быть использован для удаления этилбензола из разных потоков данного процесса. Хотя на этих фигурах показано возвращение, или воссоединение, соответствующих обедненных этилбензолом потоков в тот же поток, часть которого была направлена на отделение ЕВ (например, путем экстрактивной дистилляции), вообще, обедненные этилбензолом потоки могут быть возвращены в любую точку процесса или, в ином случае, использованы в других целях. Как показано на фиг. 2, часть 6А обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 подают в модуль 400 отделения ЕВ для отделения, например, путем экстрактивной дистилляции обогащенного неароматическими соединениями потока 401 и обогащенного этилбензолом продукта 402, как описано выше. В модуле 400 отделения ЕВ получают обедненный этилбензолом и пара-ксилолом отходящий поток 6В, который обеднен (или характеризуется меньшей концентрацией) этилбензолом по сравнению с обедненным пара-ксилолом отходящим потоком 6. Как показано на фиг. 2, обедненный этилбензолом и пара-ксилолом отходящий поток 6В из модуля 400 отделения ЕВ соединяют с частью 60 обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6, проводимого по байпасу вне этого модуля, получая объединенный подаваемый поток 65 зоны 300 изомеризации.

[49] Как показано на фиг. 3, часть 8А ксилол-равновесного изомеризата 8 подают в модуль 400 отделения ЕВ для отделения, например, путем экстрактивной дистилляции, обогащенного неароматическими соединениями потока 401 и обогащенного этилбензолом продукта 402, как описано выше. В модуле 400 отделения ЕВ получают обедненный этилбензолом ксилол-равновесный изомеризат 8В, который обеднен (или характеризуется меньшей концентрацией) этилбензолом по сравнению с ксилол-равновесным изомеризатом 8. Как показано на фиг. 3, обедненный этилбензолом ксилол-равновесный изомеризат 8В из модуля 400 отделения ЕВ соединяют с частью 80 ксилол-равновесного изомеризата 8, проводимого по байпасу вне этого модуля, получая объединенный поток 85, рециркулируемый в колонну 100 ксилола.

[50] В некоторых случаях вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 3, в котором обогащенный этилбензолом продукт 402 отделяют от части 8А ксилол-равновесного изомеризата 8, может обеспечивать дополнительные преимущества. Они могут быть связаны с поступлением остаточного количества экстрагента, использованного в модуле 400 отделения ЕВ (например, зоне экстрактивной дистилляции), непосредственно в колонну 100 ксилола, а не в зону 200 отделения пара-ксилола или зону 300 изомеризации, где этот экстрагент может мешать процессам, происходящим в этих зонах. Незначительные потери экстрагента из зоны 400 экстрактивной дистилляции, например, могут приводить к его наличию в обедненных этилбензолом потоках 4В, 6В, 8В, как описано выше, следовательно, и выгодным в данном случае решением может быть его незамедлительное удаление в поток углеводородов С₉⁺, отделяемый в колонне 100 ксилола.

[51] В соответствии с каждым из вариантов осуществления изобретения, представленных на фиг. 1-3, понятно, что подобные способы включают формирование технологического контура производства пара-ксилола, включающего: (i) поток 4 ароматических углеводородов С₈ (или его часть 40), отделенный как низкокипящая фракция (или верхней погон) в колонне 100 ксилола, (ii) обедненный пара-ксилолом отходящий поток 6 (или его часть 60), отделенный в зоне 200 отделения ксилола от потока 4 ароматических углеводородов С₈ (или его части 40), и (iii) ксилол-равновесный изомеризат 8 (или его часть 80), полученная путем изомеризации обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 (или его часть 60) в зоне 300 изомеризации. Процесс может быть дополнен рециркуляцией ксилол-равновесного изомеризата 8 (или его части 80) в колонну 100 ксилола. Преимущественно, модуль 400 отделения ЕВ может быть использован для выведения из этого контура обогащенного этилбензолом продукта 402 с целью одновременного получения таких достоинств, как снижение концентрации этилбензола в контуре и его извлечение как высокоценного продукта. В соответствии с типичными вариантами осуществления изобретения, каждый из следующих потоков: поток 4 ароматических углеводородов С₈, обедненный пара-ксилолом отходящий поток 6 и ксилол-равновесный изомеризат 8 содержит менее, примерно, 25% вес. этилбензола. Как показано более подробно на фиг. 1-3, неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2 может непрерывно поступать в этот контур, тогда как обогащенный этилбензолом продукт 402, обогащенный пара-ксилолом продукт 10 и, необязательно, обогащенный неароматическими соединениями поток 401 могут непрерывно отводиться из контура, при этом, накопление этилбензола и, необязательно, неароматических соединений в контуре регулируется благодаря интеграции модуля 400 отделения ЕВ. Конкретные типы неароматических соединений, которые могут присутствовать в потоке 401 неароматических соединений и которые, следовательно, могут быть выведены из технологического контура производства пара-ксилола, включают неароматические углеводороды, как описано выше, а именно, парафиновые углеводороды С₈ (например, н-октан и изомеры изо-октана), циклопарафиновые углеводороды С₇-С₈ (например, этилциклогесан и циклооктан) и/или нафтеновые углеводороды С₉ (например, изомеры триметилциклогексана).

[52] На фиг. 4 показан еще один вариант осуществления изобретения, в котором этилбензол и, необязательно, неароматические соединения также выводят из процесса. Однако, в этом варианте осуществления изобретения обогащенный этилбензолом продукт 402 и, необязательно, обогащенный неароматическими соединениями поток 401 отделяют при помощи модуля 400 отделения ЕВ, в который подают весь или часть неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока 2. То есть, способ, соответствующий этому варианту осуществления, может включать отделение обогащенного этилбензолом продукта 402 от всего неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока 2 или, в ином случае, части 2А этого потока, в каковом случае часть 20, проводимую по байпасу вне модуля отделения ЕВ, подают в колонну 100 ксилола. В любом случае, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом подаваемого потока 2В может быть соединена с потоком 4 ароматических углеводородов С₈, отделенным как низкокипящая фракция (например, верхний погон) в колонне 100 ксилола, с получением объединенного обедненного этилбензолом подаваемого потока 43 ароматических углеводородов С₈. По меньшей мере, часть потока 43 затем может быть подана в зону 200 отделения ксилола, и тогда этот поток 43 вместе с потоком 4 ароматических углеводородов С₈, обедненным пара-ксилолом отходящим потоком 6 и ксилол-равновесным изомеризатом 8 может образовывать технологический контур производства пара-ксилола, как описано выше в отношении вариантов осуществления изобретения, показанных на фиг. 1-3. Однако, вариант осуществления изобретения, представленный на фиг. 4, отличается тем, что этилбензол отделяют по потоку до этого контура. Следовательно, хотя такие параметры, как общий выход пара-ксилола, общая конверсия этилбензола и общие потери ароматического кольца могут соответствовать диапазонам, приведенным выше, эти параметры могут быть определены для общего количества ксилолов, этилбензола и ароматических углеводородов, вводимых в процесс в неочищенном содержащем этилбензол подаваемом потоке (например, в части 2А, подаваемой в модуль 400 отделения ЕВ и части 20, проводимой по байпасу вне этого модуля) по потоку до технологического контура производства пара-ксилола. Кроме этого, другие параметры, связанные с этим контуром, такие как концентрация этилбензола, могут соответствовать описанным выше, например, в отношении вариантов осуществления изобретения, представленных на фиг. 1-3.

[53] В соответствии с вариантом осуществления изобретения, представленным на фиг. 4, в модуле 400 отделения ЕВ, например, с использованием экстрактивной дистилляции, помимо обогащенного этилбензолом продукта 402 может быть получена обогащенная углеводородами С₉⁺ тяжелая фракция 47. Фракция 47 может быть соединена с потоком 12 углеводородов С₉⁺, отводимым из колонный 100 ксилолов.

[54] При регулировании накопления этилбензола в технологическом контуре производства пара-ксилола, части 4А, 6А, 8А, соответственно, потока 4 ароматических углеводородов С₈, обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 и/или ксилол-равновесного изомеризата 8, которые выводят из контура для отделения этилбензола, или, в ином случае, часть 2А неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока (вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 4) могут быть изменены. При увеличении частей 2А, 4А, 6В, 8А концентрация этилбензола в контуре направленно уменьшается, и технологические требования (например, оборудование и средства обеспечения), связанные с потоками, образующими контур, а именно, зону 200 отделения пара-ксилола и зону 300 изомеризации, также смягчаются. Однако, технологические требования к модулю 400 отделения ЕВ ужесточаются. И наоборот, при уменьшении частей 2А, 4А, 6В, 8А концентрация этилбензола в контуре направленно увеличивается, и технологические требования (например, оборудование и средства обеспечения), связанные с потоками, образующими контур, а именно, зону 200 отделения пара-ксилола и зону 300 изомеризации, повышаются. Однако, технологические требования к модулю 400 отделения ЕВ смягчаются. Специалистам в данной области на основании настоящего описания станет понятно, что любой конкретный интегрированный способ производства пара-ксилола/экстрактивной дистилляции может быть реализован с учетом этого компромисса.

[55] Чтобы охарактеризовать взаимное влияние размера частей 4А, 6В, 8А, выводимых из технологического контура производства пара-ксилола, или, в ином случае, части 2А неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока (вариант осуществления, представленный на фиг. 4) и концентрацией этилбензола в этом контуре, удобными ориентирами могут служить обедненный пара-ксилолом отходящий поток 6 и ксилол-равновесный изомеризат 8. Оба этих потока находятся ниже зоны 200 отделения пара-ксилола и, как правило, могут иметь один и тот же или приблизительно одинаковый расход. В соответствии с типичными вариантами осуществления изобретения, (i) неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2 или его часть 2А (ii) часть 4А потока 4 ароматических углеводородов С₈, (iii) часть 6А обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или (iv) часть 8А ксилол-равновесного изомеризата 8, которая поступает в модуль 400 отделения ЕВ (или от которой отделяют обогащенный этилбензолом продукт 402) может, вообще, составлять от, примерно, 1% вес. до, примерно, 95% вес. обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или ксилол-равновесного изомеризата 8. Однако, более типично, такая часть 2А, 4А, 6А, 8А или весь неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2 составляет от, примерно, 3% вес. до, примерно, 50% вес., часто от, примерно, 5% вес. до, примерно, 15% вес. обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или ксилол-равновесного изомеризата 8, которые обычно имеют сравнимый расход. В соответствии с другими типичными вариантами осуществления изобретения, (i) неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2 или его часть 2А (ii) часть 4А потока 4 ароматических углеводородов С₈, (iii) часть 6А обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или (iv) часть 8А ксилол-равновесного изомеризата 8, которая поступает в модуль 400 отделения ЕВ (или от которой отделяют обогащенный этилбензолом продукт 402) может, вообще, содержать от, примерно, 3% вес. до, примерно, 50% вес. этилбензола. Однако, более типично, такая часть 2А, 4А, 6А, 8А или весь неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2 содержит от, примерно, 10% вес. до, примерно, 40% вес., часто от, примерно, 15% вес. до, примерно, 25% вес. этилбензола.

[56] В соответствии с конкретными вариантами осуществления изобретения, в которых достигается желательный компромисс между размером частей 4А, 6В, 8А, выводимых из технологического контура производства пара-ксилола, или, в ином случае, части 2А неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока (вариант осуществления, представленный на фиг. 4) и концентрацией этилбензола в этом контуре и, предпочтительно, между (i) размером части 2А, 4А, 6В, 8А, определенной относительно обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или ксилол-равновесного изомеризата 8 (например, выраженный в процентах расход части 2А относительно расхода обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или ксилол-равновесного изомеризата 8; выраженный в процентах расход части 4А относительно расхода обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или ксилол-равновесного изомеризата 8; выраженный в процентах расход части 6А относительно расхода обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или ксилол-равновесного изомеризата 8; или выраженный в процентах расход части 8А относительно расхода обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или ксилол-равновесного изомеризата 8) и (ii) концентрацией этилбензола в обедненном пара-ксилолом отходящем потоке 6 или ксилол-равновесном изомеризате 8, величина (i) может составлять от, примерно, 5% вес. до, примерно, 15% вес., а величина (ii) может составлять от, примерно, 15% вес. до, примерно, 25% вес. Например, величина (i) может составлять от, примерно, 7% вес. до, примерно, 11% вес., а величина (ii) может составлять от, примерно, 16% вес. до, примерно, 20% вес. В ином случае, когда из технологического контура производства пара-ксилола отводится меньшая часть или, в ином случае, меньшая часть 2А поступает в модуль 400 отделения ЕВ (вариант осуществления, представленный на фиг. 4), и концентрация этилбензола в этом контуре более высокая, величина (i) может составлять от, примерно, 4% вес. до, примерно, 8% вес., а величина (ii) может составлять от, примерно, 23% вес. до, примерно, 27% вес.

Условия в зоне изомеризации

[57] В ходе функционирования технологического контура производства пара-ксилола, интегрированного с модулем отделения ЕВ, такого как зона экстрактивной дистилляции, для предотвращения чрезмерного накопления этилбензола в контуре, достигаемые преимущества заключаются в смягчении условий в зоне 300 изомеризации, что связано со снижением требований к конверсии этилбензола, и соответствующем уменьшении потерь ароматического кольца, как описано выше. Следовательно, в типичных вариантах способа конверсия этилбензола, введенного в технологический контур производства пара-ксилола (например, в условиях установившегося режима работы), составляет менее, примерно, 20%. В других типичных вариантах способа потери ароматических колец, введенных в технологический контур производства пара-ксилола (например, в условиях установившегося режима работы) составляют менее, примерно, 5%.

[58] Зона изомеризации может включать один или несколько отдельных реакторов изомеризации, в которых имеется надлежащий катализатор изомеризации с различной конфигурацией слоя катализатора (например, неподвижный слой или подвижный слой) и конфигурацией потока (например, осевой поток или радиальный поток). Часто используют один реактор. Типичными условиями изомеризации в реакторе изомеризации являются температура от, примерно, 150°С (302°F) до, примерно, 500°С (932°F), предпочтительно, от, примерно, 200°С (392°F) до, примерно, 300°С (572°F) и абсолютное давление от, примерно, 1,5 МПа (218 psi) до, примерно, 5 МПа (725 psi), предпочтительно, от, примерно, 2,5 МПа (363 psi) до, примерно, 4,5 МПа (653 psi). Условия изомеризации могут дополнительно включать объемную скорость (weight hour space velocity, WHSV) относительно весового расхода обедненного пара-ксилолом отходящего потока и/или любого другого содержащего углеводороды потока на входе в реактор изомеризации (например, обедненного этилбензолом и пара-ксилолом отходящего потока 6В, как описано выше) от, примерно, 0,5 ч^-1 до, примерно, 20 ч^-1, предпочтительно, от, примерно, 1 ч^-1 до, примерно, 10 ч^-1. Как известно в данной области техники, WHSV представляет собой весовой расход подаваемого потока реактора, деленный на вес катализатора в реакторе, и отражает эквивалентное весу слоя катализатора количество подаваемого потока, обрабатываемого за час. WHSV обратно пропорциональна времени пребывания в реакторе.

[59] Водород может быть введен в реактор изомеризации, как правило, в составе газообразной смеси (например, содержащей рециркулируемый газообразный водород) с различной степенью чистоты. Молярное отношение водород/углеводород относительно молярного расхода обедненного пара-ксилолом отходящего потока и/или любого другого содержащего углеводороды потока на входе в реактор изомеризации (например, обедненного этилбензолом и пара-ксилолом отходящего потока 6В, как описано выше) может составлять, вообще, от, примерно, 0,5:1 до, примерно, 15:1, типично, от, примерно, 0,5:1 до, примерно, 10:1. Преимущественно, однако, ввиду более мягких условий изомеризации, возможных в описываемых в настоящем документе способах, реактор изомеризации зоны 300 изомеризации может функционировать в жидкофазном режиме без добавления водорода. То есть, зона 300 изомеризации может включать реактор изомеризации, через который в жидкой фазе проходит обедненный пара-ксилолом отходящий поток 6 или, по меньшей мере, его часть 60.

[60] В реакторе в зоне 300 изомеризации, вообще, имеется катализатор, функцией которого может быть осуществление заданной изомеризации орто-ксилола и мета-ксилола до пара-ксилола, но который не обладает функцией конверсии этилбензола, например, путем изомеризации или деалкилирования (крекинга). Таким образом, композиции катализатора, используемые в реакторе изомеризации, могут быть выгодным образом упрощены благодаря интеграции с зоной 400 экстрактивной дистилляции для отделения этилбензола по сравнению с катализаторами, отвечающими обычным требованиям конверсии этилбензола. Например, может быть уменьшена кислотность подложки катализатора изомеризации, тем самым, снижена степень деалкилирования этилбензола и, следовательно, уменьшено количество образующихся легких углеводородов и других побочных продуктов, снижающих выход целевого пара-ксилола.

[61] Типичные катализаторы изомеризации, используемые в зоне реакции изомеризации, содержат металлический компонент и молекулярноситовый компонент, который может представлять собой являющийся цеолитом или не являющийся цеолитом, необязательно, являющийся неорганическим оксидом компонент. Типичными цеолитными алюмосиликатными молекулярными ситами являются цеолиты типа пентасил, такие как цеолиты со структурным типом MFI, MEL, MTW, MFS, MTF и FER (IUPAC Commission on Zeolite Nomenclature, ИЮПАК, Комиссия по номенклатуре цеолитов), MWW, бета-цеолит или морденит. Типичные не являющиеся цеолитами молекулярные сита включают молекулярные сита с одним или несколькими типами каркаса AEL, например, SAPO-11, или с одним или несколькими типами каркаса ATO, например, MAPSO-31 (см. «Atlas of Zeolite Structure Types», Butterworth-Heineman, Boston, MA, 3^rd ed., 1992). Типичными металлическими компонентами катализаторов изомеризации являются, по меньшей мере, один благородный металл и, необязательно, по меньшей мере, один неблагородный металл-модификатор дополнительно или вместо, по меньшей мере, одного благородного металла. Благородными металлами являются металлы платиновой группы, выбранные из группы, состоящей из платины, палладия, родия, рутения, осмия, иридия и их смесей. Неблагородные металлы могут быть выбраны из группы, состоящей из рения, олова, германия, свинца, железа, кобальта, никеля, индия, галлия, цинка, урана, диспрозия, таллия и их смесей. Металлический компонент также может включать сочетания одного или нескольких неблагородных металлов и/или одного или нескольких благородных металлов. Общее содержание металла(ов) в катализаторе изомеризации, как правило, составляет от, примерно, 0,01% до, примерно, 10% вес., обычно, от, примерно, 0,01% до, примерно, 3% вес. Общее содержание молекулярного сита в катализаторе изомеризации, как правило, составляет от, примерно, 1% до, примерно, 99% по весу, типично, от, примерно, 10% до, примерно, 90% по весу, часто от, примерно, 25% до, примерно, 75% по весу. Дополнительным компонентом катализатора изомеризации может являться неорганический оксид, такой как связующее (например, оксид алюминия). Типичный катализатор изомеризации, предназначенный для использования в реакторе изомеризации, включает платину в количестве, указанном выше, относительно общего содержания металлов на цеолитном алюмосиликатном молекулярном сите.

Зона экстрактивной дистилляции

[62] Как описано в настоящем документе, экстрактивную дистилляцию или иное отделение этилбензола осуществляют в модуле 400 отделения ЕВ в отношении (i) неочищенного содержащего этилбензол подаваемого потока 2 или его части 2А, (ii) части 4А потока 4 ароматических углеводородов С₈, (iii) части 6А обедненного пара-ксилолом отходящего потока 6 или (iv) части 8А ксилол-равновесного изомеризата 8, подаваемой в этот модуль. Для краткости этот поток, вообще, может быть назван частью 2A/4A/6A/8A, подаваемой в модуль отделения ЕВ (где часть 2А может означать весь неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2), которая вся или часть которой может быть соединена с одним или несколькими экстрагентами, описанными в настоящем документе, с образованием жидкой смеси. Экстрагент эффективным образом способствует заданному отделению обогащенного этилбензолом продукта 402 путем увеличения относительной летучести этилбензола по сравнению с другими ароматическими соединениями С₈ (например, орто-ксилолом, мета-ксилолом и/или пара-ксилолом). Кроме того, сам экстрагент легко отделяется от дистиллята (например, может быть извлечен как нижний погон экстрактивной дистилляции), обогащенного другим(и) ароматическим(и) соединением(ями) С₈, а также экстрагентом, по сравнению с частью 2A/4A/6A/8A, подаваемой в модуль отделения ЕВ, или, в ином случае, фракцией этих соответствующих потоков. Благодаря этому возможно выгодное повторное использование (рециркуляция) экстрагента, например, в непрерывном процессе экстрактивной дистилляции.

[63] Типичным процессом экстрактивной дистилляции является дистилляция жидкой смеси, содержащей часть 2A/4A/6A/8A, подаваемую в модуль отделения ЕВ (где часть 2А может представлять собой весь неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2) или, в ином случае, ее часть и экстрагент, описываемый в настоящем документе. Часть 2A/4A/6A/8A или ее фракция могут рассматриваться как углеводородный компонент, содержащий этилбензол и одно или несколько других ароматических соединений С₈. Следовательно, конкретные процессы включают дистилляцию жидкой смеси, содержащей этилбензол, другие ароматические соединения С₈ (например, орто-ксилол, мета-ксилол и/или пара-ксилол) и экстрагент.

[64] Степень эффективности экстрагента может быть выражена как его способность увеличивать относительную летучесть этилбензола по сравнению, по меньшей мере, с одним другим ароматическим соединением С₈, подлежащим отделению (например, по меньшей мере, одним из ксилолов, по меньшей мере, двумя из ксилолов или всеми ксилолами: орто-ксилолом, мета-ксилолом и пара-ксилолом), тем самым, повышая эффективность отделения на каждой стадии парожидкостного равновесия. В соответствии с типичными вариантами осуществления изобретения экстрагент(ы) может присутствовать в жидкой смеси в таком количестве, что относительная летучесть (α) этилбензола по сравнению, по меньшей мере, с одним другим ароматическим соединением С₈ составляет, по меньшей мере, около 1,14, предпочтительно, по меньшей мере, около 1,16, более предпочтительно, по меньшей мере, около 1,20, еще более предпочтительно, по меньшей мере, около 1,22 при данном давлении, таком как абсолютное давление 200 миллибар.

[65] В качестве альтернативы, степень эффективности экстрагента в описываемых в настоящем документе процессах экстрактивной дистилляции может быть описана через его конкурентный фактор относительно этилбензола и другого(их) ароматического(их) соединения(ий) С₈ (например, мета-ксилола и/или пара-ксилола), подлежащего отделению от этилбензола. Конкурентный фактор (D) может быть количественно выражен следующим соотношением:

Числитель этого соотношения для D - это весовое отношение в паровой фазе этилбензола к другому ароматическому соединению С₈ при 80°С (176°F) и атмосферном давлении в равновесии с жидкой смесью (i) 1 вес. части 60% этилбензола и 40% другого ароматического соединения С₈ и (ii) 5 вес. частей экстрагента (или смеси двух или нескольких экстрагентов). Знаменатель соотношения для D - это весовое отношение в паровой фазе тех же соединений при 80°С (176°F) и атмосферном давлении в равновесии с жидкой смесью, состоящей только из (i). Таким образом, величины D больше единицы означают улучшение с точки зрения повышения отделимости этилбензола в паровой фазе в результате присутствия экстрагента. Следовательно, конкурентный фактор может быть измерен в соответствии со стандартным протоколом, например, как описано в настоящем документе. Преимущественно, в соответствии с типичными способами экстрактивной дистилляции, конкурентный фактор может составлять, вообще, по меньшей мере, 1,10, обычно, по меньшей мере, 1,18, часто, по меньшей мере, 1,20. В иных случаях экстрагент может характеризоваться конкурентным фактором (D), меньшим единицы, например, вообще, самое большее, около 0,95, обычно, самое большее, около 0,90, часто, самое большее, около 0,85, что означает, что данный экстрагент способствует повышению отделимости менее летучего другого ароматического соединения С₈ (например, мета-ксилола или пара-ксилола) в жидкую фазу.

[66] В некоторых вариантах осуществления изобретения, в качестве альтернативы или в сочетании с наличием конкурентного фактора относительно этилбензола или другого(их) ароматического(их) соединения(ий) С₈, как описано выше, типичный экстрагент или смесь экстрагентов может характеризоваться конкурентным фактором относительно одного или нескольких неароматических углеводородов и этилбензола, который больше или меньше единицы. Преимущественно, экстрагент(ы), тем самым, может облегчать отделение таких неароматических углеводородов от этилбензола и другого(их) ароматического(их) соединения(ий) С₈, например, путем обогащения такими неароматическими углеводородами низкокипящей фракции или верхнего погона, как описано более подробно далее для случая колонны 445 удаления неароматического углеводорода (фиг. 5), по потоку до колонны 455 экстрактивной дистилляции (фиг. 5). В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, типичный(ые) экстрагент(ы) может характеризоваться конкурентным фактором D, определенным, как описано выше, при этом, весовые отношения в числителе и знаменателе соответствуют весовому отношению данного неароматического соединения к этилбензолу, и составляющим больше единицы. В соответствии с конкретными вариантами осуществления изобретения, экстрагент(ы) может характеризоваться конкурентным фактором D (i) относительно н-октана и этилбензола, вообще, по меньшей мере, около 2,0, типично, по меньшей мере, около 2,3, часто, по меньшей мере, около 2,6, (ii) относительно этилциклогексана и этилбензола, вообще, по меньшей мере, около 1,7, типично, по меньшей мере, около 1,9, часто, по меньшей мере, около 2,1 и/или (iii) относительно циклооктана и этилбензола, вообще, по меньшей мере, около 1,6, типично, по меньшей мере, около 1,7, часто, по меньшей мере, около 1,8.

[67] В типичных вариантах осуществления изобретения заданную относительную летучесть (α), конкурентный фактор (D) и/или другие благоприятствующие экстрактивной дистилляции рабочие параметры получают при дистилляции жидкой смеси при давлении ниже атмосферного, например, при абсолютном давлении, вообще, менее, примерно, 800 миллибар, обычно, менее, примерно, 400 миллибар, часто, менее, примерно, 300 миллибар, при этом, примерными диапазонами давления являются от, примерно, 50 миллибар до, примерно, 800 миллибар, от, примерно, 100 миллибар до, примерно, 400 миллибар и от, примерно, 150 миллибар до, примерно, 300 миллибар.

[68] Примерная технологическая схема, соответствующая типичной зоне 400 экстрактивной дистилляции (такой как модуль 400 отделения ЕВ) показана на фиг. 5. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, часть 2А/4А/6А/8А подаваемая в зону 400 экстрактивной дистилляции (где часть 2А может представлять собой весь неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток 2) и содержащая как этилбензол, так и другое(ие) ароматическое(ие) соединение(ия) С₈ (например, орто-ксилол, мета-ксилол и/или пара-ксилол), но также и одно или несколько неароматических соединений (например, неароматические углеводороды, такие как изомеры триметилциклогексана и/или н-октан), подвергают предшествующей дистилляции в колонне 445 удаления неароматического углеводорода. Поток 410 экстрагента неароматического соединения (селективного в отношении экстрактивной дистилляции неароматических соединений, таких как неароматические углеводороды) может быть соединен с частью 2А/4А/6А/8А либо до, либо внутри колонны 445 удаления неароматического углеводорода для облегчения заданного удаления, по меньшей мере, одного из неароматических соединений (например, неароматических углеводородов). Как показано на фигуре, необязательный подпиточный поток 412А экстрагента неароматического соединения также может быть подан, непрерывно или периодически, в колонну 445 удаления неароматического углеводорода для возмещения какой-либо убыли экстрагента неароматического соединения, не извлеченного в рециркулируемый поток 422. Верхний погон как обогащенный неароматическим соединением поток 401, обогащенный, по меньшей мере, одним неароматическим соединением и обедненный, по меньшей мере, одним ароматическим соединением С₈ по сравнению с частью 2А/4А/6А/8А, выводят из колонны 445 удаления неароматического углеводорода. В результате удаляют, по меньшей мере, одно неароматическое соединение, температура кипения которого может быть сравнима с точностью до 15°С (+/-15°С или +/-27°F), до 10°С (+/-10°С или +/-18°F) или, возможно, до 5°С (+/-5°С или +/-9°F) с температурой кипения ароматического(их) соединения(ий) С₈ (например, орто-ксилола, мета-ксилола и/или пара-ксилола) в части 2А/4А/6А/8А. Колонна 445 удаления неароматического углеводорода также может служить для удаления из части 2А/4А/6А/8А воды, например, до достижения некоторого содержания воды в предварительно обработанном нижнем погоне 414 и/или жидкой смеси (LМ). В качестве альтернативы, часть 2А/4А/6А/8А может быть подвергнута обработке на отдельной необязательной стадии удаления воды по потоку до колонны 445 удаления неароматического углеводорода. Удаление воды может иметь экономические выгоды, поскольку позволяет уменьшить общее количество материала, подвергаемого экстрактивной дистилляции, и, следовательно, связанное с этим энергопотребление. Также могут иметь место другие преимущества в отношении параметров разделения.

[69] Предварительно обработанный нижний погон 414 выводят из колонны 445 удаления неароматического углеводорода (т.е., после предшествующей дистилляции) как очищенный подаваемый поток экстрактивной дистилляции. Этот очищенный подаваемый поток по сравнению с частью 2А/4А/6А/8А обогащен этилбензолом и другим(и) ароматическим(и) соединением(ями) С₈, а также, необязательно, обогащен экстрагентом неароматического соединения, который был введен в колонну 445 удаления неароматического углеводорода в потоке 410 экстрагента неароматического соединения. Предварительно обработанный нижний погон 414 также обеднен по сравнению с частью 2А/4А/6А/8А одним или несколькими неароматическими соединениями, присутствующими в этом потоке. Затем предварительно обработанный нижний погон 414 подают в колонну 455 экстрактивной дистилляции вместе с рециркулируемой частью 422В рециркулируемого потока (или второго нижнего погона) 422, содержащего экстрагент этилбензола, а именно, экстрагент, описываемый в настоящем документе. Предварительно обработанный нижний погон 414 и рециркулируемая часть 422В могут быть соединены либо до, либо внутри колонны 455 экстрактивной дистилляции. Рециркулируемая часть 422В может обеспечивать некоторое количество или весь (по меньшей мере, часть) экстрагент, подаваемый в колонну 455 экстрактивной дистилляции. Как показано на фигуре, необязательный подпиточный поток 412В экстрагента также может быть подан, непрерывно или периодически, в колонну 455 экстрактивной дистилляции для возмещения какой-либо убыли экстрагента, не извлеченного в рециркулируемый поток 422.

[70] В колонне 455 экстрактивной дистилляции проводят дистилляцию жидкой смеси (LМ), содержащей предварительно обработанный нижний погон 414 и экстрагент, присутствующий в рециркулируемой части 422В и необязательном подпиточном потоке 412В. В ходе экстрактивной дистилляции получают обогащенный этилбензолом продукт 402, который по сравнению с предварительно обработанным нижним погоном 414, а также по сравнению с жидкой смесью (LМ) обогащен этилбензолом и обеднен экстрагентом и, по меньшей мере, одним другим ароматическим соединением С₈ (например, одним или несколькими изомерами ксилола), присутствующими в предварительно обработанном нижнем погоне 414. В колонне 455 экстрактивной дистилляции также образуется нижний погон 418, который по сравнению с предварительно обработанным нижним погоном 414 и также по сравнению с жидкой смесью (LM) обогащен, по меньшей мере, одним другим ароматическим соединением С₈ и экстрагентом и обеднен этилбензолом. Для очистки и извлечения экстрагента нижний погон 418 затем подают на дистилляцию в колонну 465 извлечения экстрагента, получая второй нижний погон 422, который по сравнению с нижним погоном 418 обогащен экстрагентом и, необязательно, также обогащен экстрагентом неароматического соединения. Второй нижний погон 422 по сравнению с нижним погоном 418 также обеднен, по меньшей мере, одним другим ароматическим соединением С₈. Таким образом, по меньшей мере, часть второго нижнего погона 422 может быть извлечена и рециркулирована в качестве рециркулируемой части 422В в колонну 455 экстрактивной дистилляции с целью экономии материальных ресурсов, обеспечивая, по меньшей мере, часть экстрагента в жидкой смеси (LМ). Необязательно, по меньшей мере, вторая часть второго нижнего погона 422 также может быть рециркулирована в качестве потока 422С экстрагента неароматического соединения в колонну 445 удаления неароматического углеводорода. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, второй нижний погон 422, рециркулируемая часть 422В и/или поток 422С экстрагента неароматического соединения могут быть дополнительно очищены (например, с использованием дополнительной дистилляции, разделения адсорбентом, экстракции и т.д.) с целью удаления примесей из этих потоков, содержащих экстрагент, перед подачей в соответствующие колонны. Необязательно, поток отбора 422А второго нижнего погона может быть использован для предотвращения чрезмерного накопления нежелательных примесей в рециркулируемом экстрагенте. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг. 4, весь или часть потока отбора 422А второго нижнего погона (фиг. 5) может соответствовать обогащенной углеводородами С₉⁺ тяжелой фракции 47, которая вся или ее часть может быть соединена с потоком углеводородов С₉⁺, выходящим из колонны 100 ксилола как низкокипящая фракция (например, нижний погон).

[71] При дистилляции нижнего погона 418 в колонне 465 извлечения экстрагента также образуется (i) обедненный этилбензолом подаваемый поток 2В, (ii) обедненный этилбензолом поток 4В ароматических углеводородов С₈, (iii) обедненный этилбензолом и пара-ксилолом отходящий поток 6В или (iv) обедненный этилбензолом ксилол-равновесный изомеризат 8В, который подают в технологический контур производства пара-ксилола в случае (i) и возвращают в технологический контур производства пара-ксилола (например, соединяют с соответствующими частями, проводимыми по байпасу вне экстрактивной дистилляции, как описано выше) в случае (ii), (iii) и (iv). Для краткости этот поток, вообще, может быть назван обедненной этилбензолом частью 2A/4A/6A/8A, подаваемой или возвращаемой в технологический контур производства пара-ксилола после экстрактивной дистилляции. Поток 2A/4A/6A/8A по сравнению с нижним погоном 418 обогащен, по меньшей мере, одним другим ароматическим соединением С₈ (например, орто-ксилолом, мета-ксилолом и/или пара-ксилолом) и обеднен экстрагентом и, необязательно, также обеднен экстрагентом неароматического соединения. Тем самым, в целом зона 400 экстрактивной дистилляции позволяет выгодным образом получить обогащенный этилбензолом продукт 402, которые очищают до этилбензола, обогащенный неароматическим соединением поток 401, который очищают, получая неароматические соединения, а также обедненный этилбензолом поток 2A/4A/6A/8A, дополнительный верхний погон, который обогащен, по меньшей мере, одним другим ароматическим соединением С₈. Тем самым, в зоне 400 экстрактивной дистилляции обеспечивается успешное разделение этих очищенных продуктов, при этом, также обеспечивается рециркуляция экстрагента. Если нужно, один или оба эти продукта могут быть подвергнуты дополнительной очистке (например, с использованием дополнительной дистилляции, разделения адсорбентом, экстракции и т.д.) до более высокой степени чистоты.

[72] В соответствии с конкретным вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг. 5, экстрагент, используемый в расположенной выше по потоку колонне 445 удаления неароматического углеводорода, а также в колонне 455 экстрактивной дистилляции (и, в каждом случае, отделяемый от второго нижнего погона 422), может быть одним и тем же соединением. В качестве альтернативы, для этих целей могут быть использованы разные экстрагенты, и в этом случае оптимальное разделение (например, дистилляция) может быть применено для получения потока 422С экстрагента неароматического соединения и рециркулируемой части 422В, которые подают в соответствующие колонны. Примером экстрагента неароматического соединения является ацетонитрил. Предпочтительно, однако, одно и то же соединение может быть использовано в обоих случаях экстрактивной дистилляции, что дает дополнительные преимущества с точки зрения упрощения процесса (например, снижения требований к разделению) и связанного с этим снижения затрат. Как показано на фиг. 5, общая подача 410 экстрагента неароматического соединения в колонну 445 удаления неароматического углеводорода может представлять собой суммарное количество в подпиточном потоке 412А экстрагента неароматического соединения и потоке 422С экстрагента неароматического соединения. Кроме этого, общая подача 416 экстрагента этилбензола в колонну 455 экстрактивной дистилляции может представлять собой суммарное количество в подпиточном потоке 412В и рециркулируемой части 422В.

Экстрагенты

[73] Для экстрагентов, используемых в описываемых способах, в частности, в зоне 400 экстрактивной дистилляции (такой как модуль 400 отделения ЕВ), энергия связи экстрагента и этилбензола, преимущественно, отличается от энергии связи экстрагента и, по меньшей мере, одного другого (например, отличного от этилбензола) ароматического соединения С₈, такого как орто-ксилол, мета-ксилол или пара-ксилол. Энергия связи определяется сочетанием нескольких факторов, соотносимых с соответствующими взаимодействующими соединениями, включая их полярность и стерические эффекты. Неожиданно было обнаружено, что экстрагенты с карбоциклической (например, также ароматической) или гетероциклической кольцевой структурой, замещенной в тех положениях, где это возможно, (i) по меньшей мере, одним радикалом NR^aR^b (т.е. заместителем -NR^aR^b), где R^a и R^b независимо друг от друга выбраны из группы, состоящей из кислородного радикала, водородного радикала и алкильного радикала, включающего от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, и (ii) по меньшей мере, двумя галогенными радикалами (т.е., галогенными заместителями, образованными атомами соответствующих галогенов), являются эффективными экстрагентами для экстрактивной дистилляции, например, при использовании для отделения этилбензола, по меньшей мере, от одного другого ароматического соединения С₈ (например, орто-ксилола, мета-ксилола и/или пара-ксилола). Без связи с какой-либо определенной теорией полагают, что наличие атомов и азота, и галогена одновременно с циклической (например, ароматической) кольцевой структурой обеспечивает надлежащую полярность, тогда как сама циклическая (например, ароматическая) базовая структура обеспечивает значительные стерические эффекты. В результате этого, экстрагенты, имеющие это сочетание отличительных особенностей, могут взаимно притягиваться с отличными от этилбензола ароматическими соединениями С₈, но взаимно отталкиваться с этилбензолом, тем самым, облегчая отделение при дистилляции отличных от этилбензола ароматических соединений С₈, в частности, ксилолов, и экстрагента(ов) в нижнем погоне, и этилбензола - в верхнем погоне.

[74] В соответствии с типичными вариантами осуществления изобретения, экстрагент представляет собой соединение, соответствующее формуле (I):

,

где R^a и R^b, каждый, соединены с атомом азота, показанным в этой формуле, и независимо друг от друга выбраны из группы, состоящей из кислородного радикала, водородного радикала и алкильного радикала, включающего от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода. R^a и R^b, каждый, соединены с атомом азота, показанным в верхней части формулы (I), простой ковалентной связью, двойной ковалентной связью или резонансной стабилизированной ковалентной связью.

В том случае, когда и R^a, и R^b являются кислородным радикалом, радикальная группа -NR^aR^b представляет собой нитрогруппу (-NO₂), являющуюся заместителем бензольного кольца формулы (I), где нитро-структура может быть представлена как или, в качестве альтернативы, с резонансной стабилизацией как . В том случае, когда и R^a, и R^b являются водородом, радикальная группа -NR^aR^b представляет собой первичную аминогруппу (-NН₂).

В других случаях R^a и R^b вместе с атомом азота, показанным в формуле (I) выше, с которым они обычно связаны, могут образовывать пяти- - восьмичленное кольцо, при этом, один или несколько членов кольца (например, члены кольца, являющиеся атомами углерода) могут быть замещенными. Пригодными заместителями этих членов кольца являются заместители, определенные ниже как заместители (1) или (2), одного или нескольких атомов углерода алкильного радикала. В соответствии с примерными вариантами осуществления, NR^aR^b может образовывать являющийся пятичленным кольцом заместитель, такой как пирролил, дигидропирролил, тетрагидропирролил или пирролидинил; или, в качестве альтернативы, может образовывать являющийся шестичленным кольцом заместитель, такой как пиридинил, дигидропиридинил, тетрагидропиридинил или пиперидинил.

В приведенной выше формуле (I) R²-R⁶ являются заместителями бензольного кольца этой формулы (отличными от заместителя NR^aR^b) и независимо друг от друга выбраны из группы, состоящей из галогена, водородного радикала и алкильного радикала, включающего от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода. Предпочтительно, по меньшей мере, один из R²-R⁶ является галогеном, как в случае, когда, по меньшей мере, один из R²-R⁶ является хлором. Например, R³ и R⁴ оба могут быть галогеном, например, хлором. В качестве альтернативы, R² и R³ могут быть галогеном, например, хлором.

[75] В том случае, когда один или несколько из Ra, Rb, R2, R3, R4, R⁵ или R⁶ являются алкильным радикалом, включающим от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, такой алкильный радикал относится к углеводородному насыщенному или частично ненасыщенному, с прямой, разветвленной цепью или циклическому углеводородному радикалу, в котором один или несколько атомов углерода, необязательно, замещены и/или заменены, например, замещены в соответствии с (1) и/или (2), определенными ниже, или заменены в соответствии с (3), определенным ниже. В частности, в типичных углеводородных радикалах, включающих от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода,

[76] (1) один или несколько атомов углерода, соединенных с одним или несколькими атомами водорода (т.е., водородными радикалами), необязательно, замещены одновалентным радикалом, независимо выбранным из алкила, алкенила, алкинила, циклоалкила, гетероциклоалкила, арила, гетероарила, -OH, -SH, -SOH, -SO₂H, -SO₃H, -NH₂, -NO₂, -CO₂H, -CONH₂, -CN, -F, -Cl, -Br и -I, при этом, в одновалентных гетероатомных радикалах -OH, -SH, -SOH, -SO₂H, -SO₃H, -NH₂, -CO₂H, -CONH₂, необязательно, один или несколько связанных атомов водорода независимо заменены на алкил, алкенил, алкинил, циклоалкил, гетероциклоалкил, арил, гетероарил, -OH, -SH, -SOH, -SO₂H, -SO₃H, -NH₂, -NO₂, -CO₂H, -CONH₂, -CN, -F, -Cl, -Br или -I;

[77] (2) один или несколько атомов углерода, соединенных с двумя или более атомами водорода, необязательно, замещены двухвалентным радикалом, независимо выбранным из =O, =S, =NH, =NOH и =NNH₂, при этом, в двухвалентных гетероатомных радикалах =NH, =NOH и =NNH₂, необязательно, один или несколько связанных атомов водорода (т.е., водородных радикалов) независимо заменены на алкил, алкенил, алкинил, циклоалкил, гетероциклоалкил, арил, гетероарил, -OH, -SH, -SOH, -SO₂H, -SO₃H, -NH₂, -NO₂, -CO₂H, -CONH₂, -CN, -F, -Cl, -Br или -I;

[78] (3) один или несколько углеродных атомов метилена (-CH₂-), необязательно, заменены на двухвалентный радикал, независимо выбранный из алкила, алкенила, алкинила, циклоалкила, гетероциклоалкила, арила, гетероарила, -O-, -S-, -NH-, -OCO-, -CO₂-, -CONH-, -OCONH- и -CO₂NH-, при этом, в двухвалентных гетероатомных радикалах -NH-, -CONH-, -OCONH- и -CO₂NH- один или несколько водородных радикалов независимо заменены на алкил, алкенил, алкинил, циклоалкил, гетероциклоалкил, арил, гетероарил, -OH, -SH, -SOH, -SO₂H, -SO₃H, -NH₂, -NO₂, -CO₂H, -CONH₂, -CN, -F, -Cl, -Br или -I.

[79] В соответствии с другими вариантами осуществления изобретения, один или оба R^a и R^b и/или один или несколько из R², R³, R⁴, R⁵ или R⁶ (например, те заместители R², R³, R⁴, R⁵ или R⁶, которые не являются галогеном) могут, в ином случае, быть независимо выбраны, помимо водородного радикала или алкильного радикала, включающего от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, как определено выше, из одновалентных гетероатомных радикалов, таких как -OH, -SH, -SOH, -SO₂H, -SO₃H, -NH₂, -NO₂, -CO₂H, -CONH₂ и -CN, при этом, в одновалентных гетероатомных радикалах -OH, -SH, -SOH, -SO₂H, -SO₃H, -NH₂, -CO₂H и -CONH₂, необязательно, один или несколько водородных радикалов независимо заменены на алкил, алкенил, алкинил, циклоалкил, гетероциклоалкил, арил, гетероарил, -OH, -SH, -SOH, -SO₂H, -SO₃H, -NH₂, -NO₂, -CO₂H, -CONH₂, -CN, -F, -Cl, -Br или -I.

[80] Типичный алкильный радикал, включающий от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, может представлять собой углеводородный насыщенный или частично ненасыщенный, с прямой, разветвленной цепью или циклический радикал, в котором, необязательно, ни один атом углерода не замещен в соответствии с (1), как указано выше, или в котором ни один атом углерода не замещен в соответствии с (2), как указано выше, или в котором ни один атом углерода не замещен в соответствии с (3), как указано выше. В случае насыщенного циклического углеводородного радикала типичный алкильный радикал может представлять собой циклоалкил (например, циклопентил или циклогексил). В случае частично ненасыщенного циклического углеводородного радикала, типичный алкильный радикал может представлять собой арил (например, циклопентадиенил или фенил).

[81] Типичный алкильный радикал, включающий от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, может представлять собой насыщенный, неразветвленный, разветвленный или циклический алифатический углеводородный радикал, в котором, необязательно, ни один атом углерода не замещен в соответствии с (1), как указано выше, или в котором ни один атом углерода не замещен в соответствии с (2), как указано выше, или в котором ни один атом углерода не замещен в соответствии с (3), как указано выше.

[82] Типичный алкильный радикал, включающий от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, может быть выбран из группы, состоящей ил алкила, алкенила, алкинила, циклоалкила, гетероциклоалкила, арила, гетероарила, (циклоалкил)алкила, (гетероциклоалкил)алкила, аралкила, гетероаралкила, гидрокси, алкокси, циклоалкокси, арилокси, гидроксикарбонила, гидроксикарбонилалкила, алконоила, алконоилокси, алкоксикарбонила, тиола, алкилтиола, амино, гало, галоалкила, амидо, алкиламидо, (циклоалкил)амидо, (гетероциклоалкил)амидо, ариламидо и (гетероарил)амидо.

[83] Типичный алкильный радикал, включающий от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, может представлять собой алкил, такой как алкил С₁-С₄ (например, метил, этил, пропил и бутил).

[84] В соответствии с другими вариантами осуществления изобретения, один или оба R^a и R^b и/или один или несколько из R², R³, R⁴, R⁵ или R⁶ (например, те заместители R², R³, R⁴, R⁵ или R⁶, которые не являются галогеном), например, оба R^a и R^b и/или все R², R³, R⁴, R⁵ или R⁶, которые не являются галогеном, представляют собой водородные радикалы.

[85] В конкретных вариантах осуществления изобретения ароматическое соединение экстрагента может являться изомером дихлорнитробензола, например, соединением, в котором группа -NR^aR^b является нитрогруппой (-NO₂), два из заместителей R², R³, R⁴, R⁵ или R⁶ являются хлором, а оставшиеся заместители R², R³, R⁴, R⁵ и R⁶ являются водородом. В частном случае, когда NR^aR^b является нитрогруппой (-NO₂); R³ и R⁴ являются хлором; и R², R⁵ и R⁶ являются водородом, ароматическое соединение экстрагента представляет собой 1,2-дихлор-4-нитробензол. В частном случае, когда NR^aR^b является нитрогруппой (-NO₂); R² и R³ являются хлором; и R⁴, R⁵ и R⁶ являются водородом, ароматическое соединение экстрагента представляет собой 1,2-дихлор-3-нитробензол. Соединения 1,2-дихлор-4-нитробензол и 1,2-дихлор-3-нитробензол имеют следующую структуру:

[86] В соответствии с другими конкретными вариантами осуществления изобретения, ароматическое соединение экстрагента может быть изомером дихлоранилина, например, соединением, в котором NR^aR^b является аминогруппой (-NН₂), два из заместителей R², R³, R⁴, R⁵ и R⁶ являются хлором, а оставшиеся заместители R², R³, R⁴, R⁵ и R⁶ являются водородом. В частном случае, когда NR^aR^b является аминогруппой (-NН₂); R³ и R⁴ являются хлором; и R², R⁵ и R⁶ являются водородом, ароматическое соединение экстрагента представляет собой 3,4-дихлоранилин. Это соединение имеет следующую структуру:

[87] Смеси любых двух или нескольких экстрагентов, таких как два или несколько соединений, соответствующих формуле (I), приведенной выше, также могут быть использованы, например, в жидкой смеси (LM) в процессе экстрактивной дистилляции, описанном выше. В соответствии с конкретными вариантами осуществления, может быть использована смесь изомера дихлораналина и изомера дихлорнитробензола, такая как смесь (i) 3,4-дихлоранилина и (ii) 1,2-дихлор-4-нитробензола или 1,2-дихлор-3-нитробензола в любом соотношении (например, 5/95 вес./вес. (i):(ii), 25/75 вес./вес. (i):(ii), 50/50 вес./вес. (i):(ii), 75/25 вес./вес. (i):(ii) или 95/5 вес./вес. (i):(ii)).

[88] В контексте настоящего изобретения и в соответствии с принятой химической номенклатурой радикалов, таких как замещающие группы,

[89] «Галоген», один или в сочетании, означает галогеновый радикал, выбранный из фтора, хлора, брома и йода (т.е., -F, -Cl, -Br и -I, соответственно). В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления изобретения, «галоген» означает фтор или хлор, более предпочтительно, хлор.

[90] «Алкил», индивидуально или в сочетании с другими радикалами (т.е., индивидуально или в сочетании) означает насыщенный углеводородный радикал с прямой или разветвленной цепью, присоединенный одним концом цепи (например, как в метильной группе, -СН₃) или двумя концами цепи (например, как в метиленовой группе, -СН₂-). Если не указано иное, алкил включает от 1 до 10 атомов углерода. «Алкенил», индивидуально или в сочетании, означает алкил, в котором имеется одна или несколько двойных углерод-углеродных связей. «Алкинил», индивидуально или в сочетании, означает алкил, в котором имеется одна или несколько тройных углерод-углеродных связей.

[91] «Циклоалкил», индивидуально или в сочетании, означает моноциклический, мостиковый моноциклический, бициклический, трициклический или спироциклический насыщенный углеводородный радикал, который может быть соединен с первичной молекулой в одном или нескольких (например, одном или двух) узлах связи, при этом, каждое кольцо включает от 3 до 8 атомов углерода. «Гетероциклоалкил», индивидуально или в сочетании, означает циклоалкил, в котором один или несколько атомов углерода заменены на кислород, азот или серу (включая сульфоксид и сульфон) или, в ином случае, заменены на двухвалентный радикал, включающий такой гетероатом, например, =NH, =NOH, =NNH₂, =SO и =SO₂. «Арил», индивидуально или в сочетании, означает ненасыщенный или частично ненасыщенный моноциклический, мостиковый моноциклический, бициклический, трициклический или спироциклический углеводородный радикал, который может быть соединен с первичной молекулой в одном или нескольких (например, одном или двух) узлах связи, при этом, каждое кольцо включает от 3 до 8 атомов углерода. «Гетероарил», индивидуально или в сочетании, означает арил, в котором один или несколько атомов углерода заменены на гетероатом кислорода, азота или серы или, в ином случае, заменены на двухвалентный радикал, включающий такой гетероатом, например, =NH, =NOH, =NNH₂, =SO и =SO₂. Если иное не указано или не явствует из названия конкретного циклоалкильного, гетероциклоалкильного, арильного или гетероарильного радикала, эти циклические радикалы могут быть соединены с описываемыми молекулами в любом положении кольца, доступного для соединения (т.е., в любом положении кольца, где возможно замещение).

[92] «Аралкил», индивидуально или в сочетании, означает алкил, в котором атом водорода заменен на арил. «Аралкенил», индивидуально или в сочетании, означает алкенил, в котором атом водорода заменен на арил. «Аралкинил», индивидуально или в сочетании, означает алкинил, в котором атом водорода заменен на арил. «Гетероаралкил», «гетероаралкенил» и «гетероаралкинил», индивидуально или в сочетании, означают алкил, алкенил и алкинил, соответственно, в которых атом водорода заменен на гетероарил.

[93] «Гидрокси», индивидуально или в сочетании, означает радикал -ОН. «Алкокси», «алкенокси» и «алкинилокси», индивидуально или в сочетании, означает алкил, алкенил и алкинил, соответственно, которые соединены с молекулой посредством связи -О-. Например, алкокси, индивидуально или в сочетании, означает радикал алкил-О-. «Циклоалкокси», «гетероциклоалкокси», «арилокси» и «гетероарилокси», индивидуально или в сочетании, означают циклоалкил, гетероциклоалкил, арил и гетероарил, соответственно, соединенные с молекулой посредством связи -О-.

[94] «Карбонил», индивидуально или в сочетании, означает радикал -(С=О)-. «Тиокарбонил», индивидуально или в сочетании, означает радикал -(C=S)-. «Гидроксикарбонил», индивидуально или в сочетании, означает радикал муравьиной кислоты -(С=О)-ОН. «Алканоил», «алкеноил», «алкиноил», индивидуально или в сочетании, означают алкил, алкенил и алкинил, соответственно, которые соединены с молекулой карбонильной связью. Например, алканоил, индивидуально или в сочетании, означает радикал алкил-(С=О)-. «Циклоалканоил», «гетероциклоалканоил», «ароил» и «гетероароил», индивидуально или в сочетании, означают циклоалкил, гетероциклоалкил, арил и гетероарил, соответственно, которые соединены с молекулой карбонильной связью.

[95] «Карбонилокси», индивидуально или в сочетании, означает карбонил, который соединен с молекулой посредством связи -О-. «Алканоилокси», «алкеноилокси», «алкиноилокси», «циклоалканоилокси», «гетероциклоалканоилокси», «ароилокси» и «гетероароилокси», индивидуально или в сочетании, означают алканоил, алкеноил, алкиноил, циклоалканоил, гетероциклоалканоил, ароил и гетероароил, соответственно, которые соединены с молекулой посредством связи -О-. Например, алканоилокси означает радикал алкил-С(=О)-О-.

[96] «Тиол», индивидуально или в сочетании, означает связь -S- или -SН. «Алкилтиол», «алкенилтиол» и «алкинилтиол», индивидуально или в сочетании, означают алкил, алкенил и алкинил, соответственно, которые соединены с молекулой посредством связи -S-. Например, алкилтиол означает радикал алкил-S-. «Тиолалкил», «тиолалкенил» и «тиолалкинил», индивидуально или в сочетании, означают радикалы формулы НS-алкил-, НS-алкенил- и НS-алкинил-, соответственно.

[97] Термин «амино», индивидуально или в сочетании, охватывает радикалы и первичных (-NH₂), и вторичных (-NH-) аминов. Если не указано иное, и первичные, и вторичные амино-радикалы могут быть замещенными у водорода или обоих водородов в случае первичных аминов одним или двумя радикалами, независимо выбранными из группы, состоящей из алкила, алкенила, алкинила, циклоалкила, арила и гетероарила. «Алкиламино», «алкениламино» и «алкиниламино», индивидуально или в сочетании, означают алкил, алкенил и алкинил, соответственно, соединенные с молекулой посредством вторичной аминовой связи (-NH-). «Амидо», индивидуально или в сочетании, означает карбониламиновый радикал -(С=О)-NH-. «Алкиламидо», «алкениламидо» и «алкиниламидо», индивидуально или в сочетании, означают алкил, алкенил и алкинил, соответственно, которые соединены с молекулой амидо-связью. Например, «алкиламидо» означает алкил-(С=О)-NH-. «Имино», индивидуально или в сочетании, означает радикал -(С=NН)-, при этом, если не указано иное, имино может быть замещен у водорода радикалом, определенным выше в отношении амино.

[98] «Гетероатом(ы)», «гетероатомная(ые) группа(ы)» и «гетероатомный(ые) радикал(ы)» означают атомы кислорода, азота и серы, а также группы и радикалы, включающие эти гетероатомы, такие как =O, =S, =NH, =NOH и =NNH₂.

[99] Нижеследующие примеры приведены в качестве типичных для настоящего изобретения. Эти примеры не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения, поскольку эти и другие эквивалентные варианты осуществления изобретения станут очевидны по рассмотрении данного описания и прилагаемой формулы изобретения.

Пример 1

[100] При помощи моделирования технологического процесса провели сравнение экономических параметров производства пара-ксилола на обычной установке обработки ароматических соединений и на установке, в которую интегрирован процесс экстрактивной дистилляции, в частности, где используется дистилляция с экстрагентом, описанными выше, для отделения этилбензола и его выведения из технологического контура. Сравнение основывалось на разделении, происходящем между зоной отделения пара-ксилола и зоной изомеризации ксилолов, как показано на фиг. 2. Помимо пояснения функционирования разделителя продукта реформинга выше по потоку, выполнено моделирование стадий дистилляции в колонне ксилола, отделения пара-ксилола и изомеризации, описанных выше. Для лучшей применимости результатов моделирования к промышленным процессам в моделирование также было включено функционирование модуля трансалкилирования(диспропорционирования) С₇ (толуола)/С₉. Отделение пара-ксилола в каждом случае основывалось на кристаллизации.

[101] Было выявлено и проанализировано три отдельных случая. В первом случае, определенном как «обычный», не использовали экстрактивную дистилляцию, его моделирование проводили на основе использования обычного катализатора изомеризации, активного в отношении деалкилирования этилбензола, для ограничения накопления этилбензола в технологическом контуре. Второй случай, определенный как «ЕВ-Х 18%», моделировали на основе обедненного пара-ксилолом отходящего потока зоны отделения пара-ксилола, подаваемого затем в колонну экстрактивной дистилляции, содержащего 18% вес. этилбензола. Третий случай, определенный как «ЕВ-Х 25%» моделировали на основе тех же потоков, содержащих 25% вес. этилбензола. Из-за более высокой концентрации этилбензола в технологическом контуре, в третьем случае для экстрактивной дистилляции требовалось только 6% вес. обедненного пара-ксилолом отходящего потока по сравнению с 9% вес. во втором случае. Таким образом, моделирование продемонстрировало ожидаемый компромисс между концентрацией рециркулируемого этилбензола и частью рециркулируемого потока, подаваемого на экстрактивную дистилляцию. В обоих случаях, ЕВ-Х 18% и ЕВ-Х 25%, требование конверсии этилбензола на катализаторе изомеризации было снято, следовательно, при моделировании реактора изомеризации использовали более мягкие рабочие условия, в том числе, функционирование в жидкой фазе без добавления водорода.

[102] С учетом изучения результатов моделирования, ожидаемые затраты в «обычном», «ЕВ-Х 18%» и «ЕВ-Х 25%» случаях были сопоставимыми. Хотя в последних двух случаях требовались дополнительные капитальные затраты, связанные с реализацией экстрактивной дистилляции, было обнаружено, что это может быть компенсировано уменьшением издержек благодаря снижению нагрузки на другие технологические стадии, из которых наиболее значительное снижение - 50% издержек на изомеризацию.

[103] Что касается общих эксплуатационных затрат (включая средства обеспечения) в отношении смоделированных случаев, основанных на использовании стадии экстрактивной дистилляции, существенная экономия достигается на потреблении водорода, расчетное значение которого составляет только около 40% по сравнению с «обычным» случаем благодаря отсутствию подачи водорода в зону изомеризации. Кроме этого, с точки зрения выхода продуктов и соответствующей ценности потоков продуктов, моделирование реакции изомеризации, происходящей в жидкой фазе во втором и третьем случаях, показало намного меньшие оцениваемые потери ароматического кольца по сравнению с «обычным» случаем. Другие преимущества, выявленные при моделировании в случаях ЕВ-Х 18% и ЕВ-Х 25% функционирования со стадией экстрактивной дистилляции, включали увеличение общего жидкого продукта установки обработки ароматических соединений на >2% и уменьшения образования отходящего газа на >15%. Кроме этого, около 6,5% вес. общего жидкого продукта в случаях ЕВ-Х 18% и ЕВ-Х 25% отводилось как этилбензол высокой степени чистоты, пригодный для производства мономера стирола. В «обычном» случае, соответствующем существующим промышленным установкам производства пара-ксилола, такого обладающего возможностью принесения дохода потока не было.

[104] Для случаев смоделированных установок, производящих, приблизительно, 309000 кг/ч (2,6 миллиона метрических тонн в год) пара-стирола, технологический эффект (дополнительная стоимость продукта минус дополнительные эксплуатационные затраты) от введения экстрактивной дистилляции этилбензола в случаях ЕВ-Х 18% и ЕВ-Х 25% оценивался как 70-80 миллионов долларов в год по сравнению с «обычным» случаем, принимая цену сырой нефти равной, приблизительно, 50$/баррель.

[105] В целом, аспекты изобретения относятся к способам производства пара-ксилола с использованием стадий дистилляции для отделения потока ароматических углеводородов С₈, последующего отделения от этого потока обогащенного пара-ксилолом продукта и изомеризации оставшегося обедненного пара-ксилолом отходящего потока с целью получения дополнительного количества пара-ксилола. Благодаря созданию контура рециркуляции на стадию дистилляции и/или отделение ниже по потоку обогащенного пара-ксилолом продукта, также может быть извлечено указанное дополнительное количество. Преимущественно, использование экстрактивной дистилляции или иного отделения для удаления этилбензола и, необязательно, других близкокипящих соединений (например, неароматических углеводородов С₉) позволяет улучшить экономические показатели процесса в такой мере, что традиционные требования к конверсии этилбензола в зоне изомеризации могут быть смягчены, и может быть получен продукт - очищенный этилбензол.

[106] Специалистам в данной области на основании сведений, полученных из настоящего описания, станет понятно, что в описанных способах возможны различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения. Механизмы, использованные для пояснения теоретических или наблюдаемых явлений или результатов, следует интерпретировать только как иллюстративные и не как каким-либо образом ограничивающие объем прилагаемой формулы изобретения.

1. Способ производства пара-ксилола, включающий стадии, на которых:

в колонне ксилола отделяют поток ароматических углеводородов С₈ и поток углеводородов С₉⁺ от, по меньшей мере, части содержащего этилбензол подаваемого потока;

в зоне отделения ксилола отделяют обогащенный пара-ксилолом продукт от, по меньшей мере, части потока ароматических углеводородов С₈ с получением обедненного пара-ксилолом отходящего потока;

в зоне изомеризации проводят изомеризацию, по меньшей мере, части обедненного пара-ксилолом отходящего потока с получением ксилол-равновесного изомеризата;

рециркулируют, по меньшей мере, часть ксилол-равновесного изомеризата в колонну ксилола и

в модуле отделения этилбензола (ЕВ) отделяют обогащенный этилбензолом продукт от (i) части содержащего этилбензол подаваемого потока с получением обедненного этилбензолом подаваемого потока, и соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом подаваемого потока со всем или частью потока ароматических углеводородов С₈ (ii) части потока ароматических углеводородов С₈ с получением обедненного этилбензолом потока ароматических углеводородов С₈, и соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом потока ароматических углеводородов С₈ с частью потока ароматических углеводородов С₈, проводимой по байпасу вне модуля отделения ЕВ (iii) части обедненного пара-ксилолом отходящего потока с получением обедненного этилбензолом и пара-ксилолом отходящего потока, и соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом и пара-ксилолом отходящего потока с частью обедненного пара-ксилолом отходящего потока, проводимой по байпасу вне модуля отделения ЕВ (iv) части ксилол-равновесного изомеризата с получением обедненного этилбензолом ксилол-равновесного изомеризата и соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом ксилол-равновесного изомеризата с частью ксилол-равновесного изомеризата, проводимой по байпасу вне модуля отделения ЕВ или (v) их комбинации,

причем модуль отделения ЕВ содержит экстрактивную дистилляцию, причем используют экстрагенты с карбоциклической (например, также ароматической) или гетероциклической кольцевой структурой, замещенной в положениях кольца, где возможно замещение (i) по меньшей мере, одним радикалом NR^aR^b (т.е. заместителем -NR^aR^b), причем R^a и R^b независимо друг от друга выбраны из группы, состоящей из кислородного радикала, водородного радикала и гидрокарбильного радикала, включающего от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, и (ii) по меньшей мере, двумя галогенными радикалами (т.е., галогенными заместителями, образованными из их соответствующих атомов галогенов).

2. Способ по п. 1, в котором обогащенный этилбензолом продукт отделяют от части обедненного пара-ксилолом отходящего потока с получением обедненного этилбензолом и пара-ксилолом отходящего потока.

3. Способ по п. 1, в котором неочищенный содержащий этилбензол подаваемый поток содержит продукт реформинга нафты, крекинга нафты или трансалкилирования.

4. Способ по п. 3, в котором продукт крекинга нафты представляет собой бензин пиролиза.

5. Способ по п. 1, в котором зона отделения ксилола включает в себя адсорбционное отделение или кристаллизацию с целью отделения обогащенного пара-ксилолом продукта.

6. Способ по п. 1, в котором зона изомеризации включает в себя реактор изомеризации, через который, по меньшей мере, часть обедненного пара-ксилолом отходящего потока пропускают в жидкой фазе.

7. Способ по п. 7, в котором реактор изомеризации функционирует в условиях изомеризации, включающих температуру от, примерно, 200°С (392°F) до, примерно, 300°С (572°F) и абсолютное давление от, примерно, 2,5 МПа (363 psi) до, примерно, 4,5 МПа (653 psi).

8. Способ по п. 1, в котором технологический контур производства пара-ксилола замыкается путем рециркуляции указанной, по меньшей мере, части ксилол-равновесного изомеризата в колонну ксилола.

9. Способ по п. 1, в котором (i) содержащий этилбензол подаваемый поток или его часть, (ii) часть потока ароматических углеводородов С₈, (iii) часть обедненного пара-ксилолом отходящего потока или (iv) часть ксилол-равновесного изомеризата, от которых отделен обогащенный этилбензолом продукт, составляет от, примерно, 1% вес. до, примерно, 95% вес. обедненного пара-ксилолом отходящего потока или ксилол-равновесного изомеризата.

10. Способ по п. 1, в котором (i) содержащий этилбензол подаваемый поток или его часть, (ii) часть потока ароматических углеводородов С₈, (iii) часть обедненного пара-ксилолом отходящего потока или (iv) часть ксилол-равновесного изомеризата, от которых отделен обогащенный этилбензолом продукт, содержит от, примерно, 3% вес. до, примерно, 50% вес. этилбензола.

11. Способ производства пара-ксилола, в котором формируют технологический контур производства пара-ксилола, содержащий: (i) поток ароматических углеводородов С₈, отделенный как низкокипящая фракция в колонне ксилола, (ii) обедненный пара-ксилолом отходящий поток, отделенный в зоне отделения ксилола от, по меньшей мере, части потока ароматических углеводородов С₈, и (iii) ксилол-равновесный изомеризат, полученный при изомеризации, по меньшей мере, части обедненного пара-ксилолом отходящего потока,

при этом, технологический контур замыкается путем рециркуляции, по меньшей мере, части ксилол-равновесного изомеризата в колонну ксилола, и

при этом, общая конверсия этилбензола, введенного в технологический контур производства пара-ксилола, составляет менее, примерно, 20% вес. или при этом, общие потери ароматических колец, введенных в технологический контур производства пара-ксилола, составляют менее, примерно, 5% мол.,

причем способ дополнительно содержит удаление обогащенного этилбензолом продукта, содержащего этиленбензол в количестве более чем 90 %вес. от обедненного пара-ксилолом отходящего потока технологического контура производства пара-ксилола или от ксилол-равновесного изомеризата технологического контура производства пара-ксилола,

причем удаление обогащенного этилбензолом продукта осуществляется посредством экстрактивной дистилляции, причем используют экстрагенты с карбоциклической (например, также ароматической) или гетероциклической кольцевой структурой, замещенной в положениях кольца, где возможно замещение (i) по меньшей мере, одним радикалом NR^aR^b (т.е. заместителем -NR^aR^b), причем R^a и R^b независимо друг от друга выбраны из группы, состоящей из кислородного радикала, водородного радикала и гидрокарбильного радикала, включающего от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, и (ii) по меньшей мере, двумя галогенными радикалами (т.е., галогенными заместителями, образованными из их соответствующих атомов галогенов).

12. Способ по п. 11, в котором более 80 % вес. этилбензола, введенного в технологический контур производства пара-ксилола, присутствует в содержащем этилбензол подаваемом потоке, поступающем в колонну ксилола и/или модуль отделения этилбензола (ЕВ).

13. Способ по п. 11, в котором изомеризацию, по меньшей мере, части обедненного пара-ксилолом отходящего потока проводят при однократных потерях ароматического кольца менее, примерно, 2%.

14. Способ по п. 11, в котором каждая из (i), (ii) и (iii) технологического контура содержит менее чем, примерно, 25% вес. этилбензола.

15. Способ по п. 11, в котором обогащенный этилбензолом продукт содержит более чем, примерно, 95% вес. этилбензола.

16. Способ по п. 15, в котором обогащенный этилбензолом продукт содержит более чем, примерно, 99,5% вес. этилбензола.

17. Способ производства пара-ксилола, при этом, способ включает стадии, на которых:

отделяют обогащенный этилбензолом продукт от части содержащего этилбензол подаваемого потока с получением обедненного этилбензолом подаваемого потока;

в колонне ксилола отделяют поток ароматических углеводородов С₈ как низкокипящую фракцию и поток углеводородов С₉⁺ как высококипящую фракцию от части содержащего этилбензол подаваемого потока;

соединяют, по меньшей мере, часть обедненного этилбензолом подаваемого потока с потоком ароматических углеводородов С₈ с получением объединенного обедненного этилбензолом подаваемого потока/потока ароматических углеводородов С₈;

в зоне отделения ксилола отделяют обогащенный пара-ксилолом продукт от, по меньшей мере, части объединенного обедненного этилбензолом подаваемого потока/потока ароматических углеводородов С₈ с получением обедненного пара-ксилолом отходящего потока;

в зоне изомеризации осуществляют изомеризацию, по меньшей мере, части обедненного пара-ксилолом отходящего потока с получением ксилол-равновесного изомеризата; и

рециркулируют, по меньшей мере, часть ксилол-равновесного изомеризата в колонну ксилола,

причем однократная конверсия этилбензола в зоне изомеризации составляет менее, примерно, 5% вес, причем

отделение обогащенного этилбензолом продукта осуществляют путем экстрактивной дистилляции, причем используют экстрагенты с карбоциклической (например, также ароматической) или гетероциклической кольцевой структурой, замещенной в положениях кольца, где возможно замещение (i) по меньшей мере, одним радикалом NR^aR^b (т.е. заместителем -NR^aR^b), причем R^a и R^b независимо друг от друга выбраны из группы, состоящей из кислородного радикала, водородного радикала и гидрокарбильного радикала, включающего от, примерно, 1 до, примерно, 20 атомов углерода, и (ii) по меньшей мере, двумя галогенными радикалами (т.е., галогенными заместителями, образованными из их соответствующих атомов галогенов).

18. Способ по п. 17, в котором путем экстрактивной дистилляции дополнительно получают обогащенную углеводородами С₉⁺ тяжелую фракцию, и способ дополнительно содержит соединение обогащенной углеводородами С₉⁺ тяжелой фракции с потоком углеводородов С₉⁺, отделенным в колонне ксилола.