JPH0243526B2 - - Google Patents
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Classifications
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Description
産業上の利用分野
本発明は、総括的には、ノルマル及び非ノルマ
ルパラフインの分離に関する。より詳細には、本
発明はかかる分離に用いられる循環パージガス中
の望ましくない残留物の量を低下させることに関
する。
従来の技術
モレキユラーシーブに基づく選択吸着により化
学化合物の混合物を2種以上の留分に分離するこ
とは、所定のゼオライトモレキユラーシーブ吸着
剤の細孔の均一直径を利用する慣用方法である。
ノルマルパラフインとイソパラフインとの分離は
この技法に特に適していることがわかり、この目
的のために多数のプロセスが提案されてきた。こ
れらプロセスのほとんどは、気相の混合炭化水素
原料を5オングストロームのモレキユラーシーブ
に接触させて直鎖炭化水素化合物を吸着させた後
に圧力を一層低くするか或は温度を一層高くし、
通常パージガスの助けによつて直鎖化合物を脱着
させることに基づくものであつた。吸着した直鎖
化合物に対し置換作用を及ぼす程に強く吸着させ
るパージを用いて温度或は圧力をほとんど或は何
ら変化させないで行うものもいくつかあつた。特
に興味のある1つのプロセスは、たとえ脱着を収
着性の強いパージ物質の代りに非吸着性パージガ
スを用いて行うにしても本質的に等圧及び等温の
条件下で操作するものである。該プロセスは1972
年10月24日発行の米国特許3700589号に詳細に示
されており、同特許の開示内容は本明細中に援用
する。前述した特許の改良が1979年11月27日発行
の米国特許4176053号に記載されており、同特許
の開示内容もまた本明細書中に援用する。
本発明は前記プロセスの改良であり、該プロセ
スで用いられる循環パージガス中の望ましくない
残留物を低下させることを可能にする。また、本
発明は、同様に、1980年7月1日発行の米国特許
4210771号に開示されかつ言及されているTIPプ
ロセスの改良である。
本発明が改良するノルマルパラフインを非ノル
マルパラフインとの混合物から分離するプロセ
ス、例えば米国特許4176053号のプロセスの特別
の実施態様によれば、気相及び過圧状態のこれら
の供給原料混合物を定期的に有効細孔直径が実質
的に5オングストロームのゼオライトモレキユラ
ーシーブ吸着剤を収容する系の少くとも4つの固
定床の各々の中に順次通するもので、該床の各々
が周期的に以下の(a)〜(d)の状態を経る:
(a) 床の空隙空間内の蒸気が主に非収着性パージ
ガスから成り、かつ入つて来る供給原料が床の
空隙空間からの該非収着性パージガスを非収着
供給原料留分と実質的に混合することなく強制
的に床から出させる吸着一充填;
(b) 供給原料を並流に該床の中に通しかつ供給原
料のノルマル成分を選択的に結晶ゼオライト吸
着剤の内部空洞(cavity)の中に吸着させて供
給原料の非吸着分をノルマル成分の含量が極め
て低下した流出物として床から取り出す吸着;
(c) 物質移動域の化学量論点が床の長さの85〜97
%通過する程度までノルマル吸着質を負荷しか
つ床の空隙空間内にノルマルと非ノルマルとの
混合物を本質的に供給原料の割合で含有する床
を、吸着工程(b)の方向に関して向流に床の中に
非収着性パージガス流を該空隙空間供給原料蒸
気を除去するのに十分であるが床の流出物中約
50モル%、好ましくは40モル%以下の吸収供給
原料ノルマルを与える量以下の量で通すことに
よつてパージする空隙空間パージング;
(d) 非収着性パージガスを吸着工程(b)に関して向
流に床の中に通して吸着したノルマルの大部分
を脱着させかつ床の空隙空間蒸気が主に非収着
性パージガスから成るようにすることによつて
選択吸着した供給原料ノルマルを生成物流とし
て回収するパージ脱着。
上記のプロセスは、更に工程(c)の間に系の各床
から工程(b)の吸着を受ける系の別の床へパージさ
れるノルマルと非ノルマルとの混合物を気相で供
給原料に組合わせて直接に循環させることを含
む。
従来の実施においては、工程(c)の空隙空間パー
ジングの間の床からの流出物を冷却して高沸点パ
ラフイン成分を凝縮させ、フラツシユさせて全て
を除去回収する。
上記のプロセス及び本発明で用いるモレキユラ
ーシーブ吸着剤は、天然産或は合成の三次元結晶
ゼオライトアルミノケイ酸塩で、該アルミノケイ
酸塩から結晶格子を崩解することなく水和水を取
り除くことができかつ原料流を構成する枝分れ鎖
及び/又は環状パラフインとの混合物からノルマ
ルパラフインを分子の大きさを基にして選択的に
吸着するものの内のいずれかにすることができ
る。ノルマルパラフインは呼称断面直径約5オン
グストロームを有するので、細孔直径約5オング
ストロームを有するモレキユラーシーブが本発明
の実施に対して好適である。特に適しているのは
細孔直径約5オングストロームのゼオライトAの
カチオン体である。ゼオライトAは当分野におい
て大層大きな吸着容量を有する合成ゼオライトと
して周知であつて、存在するカチオン種によつて
約3〜約5オングストロームの範囲の見掛細孔直
径を示す。ナトリウムカチオン体で作られる場
合、ゼオライトAは細孔直径約4オングストロー
ムを有する。ナトリウムカチオンの25%、好まし
くは少くとも40%をカルシウム及び/又はマグネ
シウムカチオンで交換する場合には、有好細孔直
径は約5オングストロームにまで増大する。本明
細書中および特許請求の範囲で用いる如きゼオラ
イトAは米国特許2882243号に記載されかつ定義
されるゼオライトを意味するものである。その他
のゼオライトモレキユラーシーブであつて、適当
なカチオン体で約5オングストロームの細孔直径
を有するもの及びゼオライトAに比べて吸着容量
が小さくても適当に用いられるものは、米国特許
2950952号のゼオライトT、鉱物の斜方沸石
(chabazite)及びエリオナイト(erionite)を包
含する。
本発明に従つて処理する炭化水素流は、本質的
に沸点がガソリン及びケロシン範囲の枝分れ鎖パ
ラフインとノルマルパラフインとの混合物から成
る。かかる混合物は軽質及び重質の両方の石油ナ
フサ、天然ガソリン、天然ガス凝縮液として生ず
るが、石油生産以外の加工及び精製工業の生成物
にすることができる。通常、これらの流れの炭化
水素は炭素原子約3〜約13を含有しかつ好ましく
はオレフイン系及びアセチレン系不飽種が実質的
に存在しない。また、イオウ化合物の不純物は、
存在するとすれば100万当り約400部よりも少い濃
度で存在し、かつ水の不純物レベルは飽和よりも
低いことが有利である。プロセスは原料中に存在
するノルマルと非ノルマルとの相対的モル比率に
関係なく操作することができるが、プロセスを非
ノルマルとノルマルパラフインの両方が各々原料
の少くとも10モル%を構成するバルク分離の1つ
として操作する場合に最大の利点がもたらされ
る。
プロセス全体を約350゜〜750〓(177゜〜399℃)
の範囲から選ぶ実質的に均一な温度で操作する。
約350〓(177℃)よりも低い温度では、非収着性
パージガスの効率は、ノルマルを床から適当にパ
ージするのに望ましくない程に多量を要する点に
まで低下される。約750〓(399℃)よりも高温で
はコーク付着速度が急激に増大して吸着剤を一層
頻繁に酸化再生する必要が生じる。原料とパージ
ガス流の温度が床に入る際に本質的に同じ、すな
わち約30〓(17℃)以内である理由のためにプロ
セスを「等温」と呼ぶことが行われることが理解
されるべきである。これにおいて、すべての吸着
−脱着サイクルのおけるように、吸着及び脱着熱
によつて床内に熱勾配が発生することが可能であ
る。
本方法に適した圧力の範囲は約50〜約400psia
(3.5〜28Kg/cm2A)である。通常、好適な圧力は
包含される特別の供給原料に依存し、得られる分
離を高めかつ生成流出物の凝縮を容易にするため
に揮発性の供給原料程高い圧力を用いる。供給原
料成分の内のいずれもが床の空隙空間内に凝縮し
ないことが重要である、というのはかかる液相物
質はこの目的に当てられる非収着性パージガスの
限られた量によつては除去し得ないからである。
従つて、圧力は原料の最高沸点キー成分の限界
圧の80%よりも低いか或はプロセス温度における
原料の露点圧の約60%よりも低いか、いずれか低
い方の圧力に保たれるべきである。同様に、上記
の「等温」なる用語の場合のように、吸着装置原
料及びパージガス流の圧力が床のそれらのそれぞ
れの流入端において慣用の限界内で同一であるか
ら、プロセスは「等圧」と呼ばれる。このように
「等圧」なる用語は本プロセスが圧力スイング式
の脱着を用いないことを表わす当分野において認
められた意味で用いる。本明細書中圧力要件の記
述と共に用いる「キー成分」なる用語は、有意の
量で存在する原料混合物の任意のパラフイン系成
分を意味する。当分野においてよく理解されてい
るように、混合物の特定成分の有意の量を構成す
るものは、いく分か、存在するその他の成分及び
原料が受けている処理の性質に依存する。しか
し、本方法において、キー成分は約10モル%又は
それ以上の量で存在するのが普通である。
圧力条件を露点基準によつて指図する場合に
は、包含される炭化水素混合物の露点は、合衆国
NY、ニユーヨーク、マグロ−ヒルブツク社、ケ
ルン、ドナルドキユー(Q)の「プロセスヒート
トランスフアー」319〜325頁(それぞれを含む)
に記載される方法によつて求めることができる。
これらの計算をするためのその他の方法は当分野
において周知である。露点を計算する代りに日常
実験に頼り得ることは言うまでもない。
本プロセスにおいて、床の空隙空間蒸気をフラ
ツシユしかつ脱着したノルマルパラフインを床か
ら持ち運ぶのに用いる非収着性パージガスは、分
子寸法がモレキユラーシーブの結晶内空洞に入る
程に小さいが自体は吸着したノルマル炭化水素を
有意の程度にまで置換する程に強く吸着されない
任意の恒久ガス或は該ガスの混合物である。窒
素、水素、ヘリウム、メタンがかかる物質であり
かつ本発明の実施において好適である。その他の
恒久ガスも当分野で知られているが、運転し得る
ものの合理的な費用で商業的に入手しないことに
よつて、実際的でないものにさせる。
本発明の目的とする床空隙空間とは、ゼオライ
ト結晶の結晶内空洞を除いて固体物質で占められ
ていない床内の任意の空間を意味するつもりであ
る。ゼオライト結晶の凝集体(アグロマレート)
を形成するのに用いることができる任意の結合剤
の中の細孔も床空隙空間と考えられる。
本明細書中先に記述したように、ノルマルパラ
フインを床に選択吸着させる吸着行程をノルマル
炭化水素物質移動域の化学量論点が床の長さの85
〜97%移動したような期間続ける。本明細書中で
用いる如き物質移動域なる用語は当分野で一般に
認められているのと同じ意味を有する、すなわ
ち、休着剤床の吸着質負荷及び流体流中の吸着留
分の濃度が共に経時増加する吸着剤床の部(セク
シヨン)を表わす。「化学量論点」は物質移動域
内に存在してかつ物質移動域の前部の消耗容量が
移動域の未消耗容量に等しい点である。
プロセスの4段階サイクルを最適化しかつノル
マルと非ノルマルの両方の炭化水素生成物流の実
質的に一定の流量を与えるためには、本質的に等
しい容量の少くとも4つの吸着床を統合時間制御
シーケンスで用いるのが好ましい。この系は熱交
換及びパージガス回収について最適な条件を与
え、並びに吸着段階(b)の間に有利な物質移動及び
圧力降下特性を提供する。全てのプロセス弁はタ
イマー制御系から自動的に制御することができ
る。表に記載するような供給原料で吸着器の循
環に対し典型的な流れを示すために、以下の設明
を図中の第1図に関連して与える。第1図は7床
の吸着剤系を用いるかかる4段階サイクルの流れ
図である。この発明は本発明で用いる混合ペンタ
ン/ヘキサン供給原料の量又は組成に関係なく本
発明のナフサ範囲、n−パラフイン/イソパラフ
イン分離プロセスに適用し得るもので、当該例を
本明細書中以降に与える。例示のために、系はす
でに定常状態を達成したものと仮定する。全ての
第1吸着床、該床への全原料流及び該床からの流
出物の温度は700〓(371℃)である。床は約
250pisa(18Kg/cm2A)の圧力下にある。第1供給
原料の組成を以下に表にして示す:
FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION This invention relates generally to the separation of normal and non-normal paraffins. More particularly, the present invention relates to reducing the amount of undesirable residues in the circulating purge gas used in such separations. BACKGROUND OF THE INVENTION Separating a mixture of chemical compounds into two or more fractions by selective adsorption based on molecular sieves is a conventional method that takes advantage of the uniform diameter of the pores of a given zeolite molecular sieve adsorbent. be.
The separation of normal and isoparaffins has been found to be particularly suitable for this technique, and a number of processes have been proposed for this purpose. Most of these processes involve contacting a gas phase mixed hydrocarbon feed with a 5 angstrom molecular sieve to adsorb linear hydrocarbon compounds, followed by lower pressure or higher temperature;
It was usually based on the desorption of linear compounds with the aid of a purge gas. In some cases, this has been done with little or no change in temperature or pressure, using a purge that adsorbs the adsorbed linear compounds strongly enough to have a displacement effect. One process of particular interest is one that operates under essentially isobaric and isothermal conditions, even though the desorption is performed using a non-adsorbent purge gas instead of a highly sorbent purge material. The process started in 1972
No. 3,700,589, issued October 24, 2005, the disclosure of which is incorporated herein by reference. An improvement to the aforementioned patent is described in US Pat. No. 4,176,053, issued November 27, 1979, the disclosure of which is also incorporated herein by reference. The present invention is an improvement to the process and makes it possible to reduce undesirable residues in the circulating purge gas used in the process. The present invention is also covered by a US patent issued on July 1, 1980.
This is an improvement on the TIP process disclosed and referred to in No. 4210771. According to a particular embodiment of the process for separating normal paraffins from a mixture with non-normal paraffins, such as that of U.S. Pat. sequentially through each of at least four fixed beds of the system containing a zeolite molecular sieve adsorbent having an effective pore diameter of substantially 5 angstroms, each of which periodically states (a) to (d) of: (a) the vapor in the bed void space consists primarily of non-sorbing purge gas and the incoming feedstock consists of said non-sorbing purge gas from the bed void space; (b) passing the feed in co-current flow through the bed and discharging the normal components of the feed; (c) adsorption in which the unadsorbed portion of the feedstock is selectively adsorbed into the internal cavities of a crystalline zeolite adsorbent and removed from the bed as an effluent with a very reduced content of normal components; (c) in the mass transfer zone; Stoichiometric point is 85-97 of floor length
A bed loaded with normal adsorbate to the extent that % passes through and containing a mixture of normal and non-normal in the void space of the bed in essentially the proportion of the feedstock is placed countercurrently with respect to the direction of the adsorption step (b). A flow of non-sorbing purge gas into the bed is sufficient to remove the void space feedstock vapor but approximately in the bed effluent.
void space purging by passing the non-sorbing purge gas in countercurrent with respect to the adsorption step (b); selectively adsorbed feedstock normals are recovered as a product stream by passing them through the bed to desorb most of the adsorbed normals and ensuring that the bed void space vapor consists primarily of non-sorbing purge gas. Purge and remove. The above process further incorporates into the feedstock in the gas phase a mixture of normal and non-normal which during step (c) is purged from each bed of the system to another bed of the system to undergo adsorption in step (b). This includes direct circulation. In conventional practice, the effluent from the bed during step (c), void space purging, is cooled to condense high boiling paraffinic components and flash to remove and recover all. The molecular sieve adsorbent used in the above process and the present invention is a naturally occurring or synthetic three-dimensional crystalline zeolite aluminosilicate, which is capable of removing water of hydration from the aluminosilicate without disrupting the crystal lattice. and which selectively adsorbs normal paraffins based on their molecular size from a mixture with branched and/or cyclic paraffins that constitute the feed stream. Since normal paraffin has a nominal cross-sectional diameter of about 5 angstroms, molecular sieves having pore diameters of about 5 angstroms are suitable for the practice of this invention. Particularly suitable is the cationic form of zeolite A with a pore diameter of about 5 angstroms. Zeolite A is well known in the art as a synthetic zeolite with a very large adsorption capacity and exhibits an apparent pore diameter ranging from about 3 to about 5 angstroms depending on the cationic species present. When made with sodium cations, zeolite A has a pore diameter of about 4 angstroms. If 25%, preferably at least 40%, of the sodium cations are replaced with calcium and/or magnesium cations, the preferred pore diameter increases to about 5 angstroms. Zeolite A, as used herein and in the claims, refers to zeolite as described and defined in US Pat. No. 2,882,243. Other zeolite molecular sieves of suitable cationic form, having pore diameters of about 5 angstroms, and those suitable for use even though they have a lower adsorption capacity than Zeolite A, are disclosed in U.S. Pat.
No. 2950952 Zeolite T, including the minerals chabazite and erionite. The hydrocarbon stream treated according to the invention consists essentially of a mixture of branched chain paraffins and normal paraffins with boiling points in the gasoline and kerosene range. Such mixtures occur as both light and heavy petroleum naphtha, natural gasoline, natural gas condensate, but can be products of processing and refining industries other than petroleum production. Typically, the hydrocarbons of these streams contain from about 3 to about 13 carbon atoms and are preferably substantially free of olefinic and acetylenically unsaturated species. In addition, impurities in sulfur compounds are
Advantageously, if present, it is present in a concentration of less than about 400 parts per million, and the impurity level in the water is below saturation. Although the process can be operated without regard to the relative molar proportions of normal and non-normal present in the feedstock, the process is suitable for bulk separations in which both non-normal and normal paraffins each constitute at least 10 mole percent of the feedstock. The greatest advantage is provided when operating as one of the The entire process is approximately 350°~750〓(177°~399℃)
Choose from a range of temperatures that operate at substantially uniform temperatures.
At temperatures below about 350° C. (177° C.), the efficiency of the non-sorbing purge gas is reduced to the point that undesirably large quantities are required to adequately purge normals from the bed. At temperatures above about 750°C (399°C), the rate of coke deposition increases rapidly, requiring more frequent oxidative regeneration of the adsorbent. It should be understood that the process is referred to as "isothermal" because the temperatures of the feedstock and purge gas streams are essentially the same upon entering the bed, i.e. within about 30°C (17°C). be. In this, as in all adsorption-desorption cycles, thermal gradients can develop within the bed due to the heat of adsorption and desorption. The pressure range suitable for this method is about 50 to about 400 psia.
(3.5-28Kg/ cm2A ). Typically, the suitable pressure will depend on the particular feedstock involved, with higher pressures being used for more volatile feedstocks to enhance the resulting separation and facilitate condensation of the product effluent. It is important that none of the feedstock components condense within the void space of the bed, as such liquid phase materials may be affected by the limited amount of non-sorbing purge gas available for this purpose. This is because it cannot be removed. Therefore, the pressure should be maintained at less than 80% of the critical pressure of the highest boiling key component of the feedstock or less than about 60% of the dew point pressure of the feedstock at the process temperature, whichever is lower. It is. Similarly, as in the case of the term "isothermal" above, the process is "isobaric" because the pressures of the adsorber feed and purge gas streams are the same within customary limits at their respective inlet ends of the bed. It is called. Thus, the term "isobaric" is used in its art-recognized meaning to indicate that the process does not employ pressure swing desorption. The term "key component" as used herein with the description of pressure requirements means any paraffinic component of the feed mixture that is present in significant amounts. As is well understood in the art, what constitutes a significant amount of a particular component of a mixture depends, in part, on the other components present and the nature of the processing the raw materials have undergone. However, in this method, the key component is typically present in an amount of about 10 mole percent or more. When pressure conditions are dictated by dew point standards, the dew point of the hydrocarbon mixture involved is
"Process Heat Transfer", Donald K. (Q), Cologne, McGraw-Hill Books, New York, NY, pp. 319-325 (inclusive)
It can be determined by the method described in .
Other methods for making these calculations are well known in the art. It goes without saying that routine experiments can be relied upon instead of calculating the dew point. In this process, the non-sorbing purge gas used to flush the bed void space vapor and carry the desorbed normal paraffin out of the bed is small enough in molecular size to enter the intracrystalline cavities of the molecular sieve, but not per se. Any permanent gas or mixture of gases that is not adsorbed strongly enough to displace the adsorbed normal hydrocarbons to a significant extent. Nitrogen, hydrogen, helium, methane are such materials and are preferred in the practice of this invention. Other permanent gases are known in the art, but although operable, they are not commercially available at a reasonable cost, making them impractical. Bed void space, for purposes of this invention, is intended to mean any space within the bed that is not occupied by solid material, except for the intracrystalline cavities of the zeolite crystals. Agglomerates of zeolite crystals (agglomerates)
Pores in any binder that can be used to form a bed are also considered bed void spaces. As described earlier in this specification, the adsorption process in which normal paraffin is selectively adsorbed onto the bed is carried out so that the stoichiometric point of the normal hydrocarbon mass transfer region is 85 mm above the bed length.
Continue for a period like ~97% moved. The term mass transfer zone, as used herein, has the same meaning as generally accepted in the art, i.e., the adsorbate loading of the adsorbent bed and the concentration of adsorbed fractions in the fluid stream are both Represents the section of the adsorbent bed that increases over time. A "stoichiometric point" is a point within the mass transfer zone where the depleted volume in the front of the mass transfer zone is equal to the undepleted volume in the transfer zone. A time-controlled sequence that integrates at least four adsorption beds of essentially equal capacity to optimize the four-stage cycle of the process and provide substantially constant flow rates of both normal and non-normal hydrocarbon product streams. It is preferable to use it in This system provides optimal conditions for heat exchange and purge gas recovery, as well as advantageous mass transfer and pressure drop characteristics during adsorption step (b). All process valves can be automatically controlled from a timer control system. The following designation is given in connection with FIG. 1 of the figure to illustrate a typical flow for adsorber circulation with feedstocks as described in the table. FIG. 1 is a flow diagram of such a four-stage cycle using a seven-bed adsorbent system. This invention is applicable to the naphtha range, n-paraffin/isoparaffin separation process of the invention regardless of the amount or composition of the mixed pentane/hexane feed used in the invention, examples of which are provided hereinafter. give. For purposes of illustration, assume that the system has already achieved steady state. The temperature of all first adsorption beds, the total feed stream to the bed, and the effluent from the bed is 700°C (371°C). The floor is approx.
It is under a pressure of 250 pisa (18 Kg/cm 2 A). The composition of the first feedstock is tabulated below:
【表】
図中第1図を参照して、原料流を管路10から
アキユムレータータンク12に供給し、該タンク
12からポンプ14によつて抜き出して供給量調
節器16、次いで熱交換器18に通し、そこで第
2段階の吸着を受ける吸着床からの流出物との熱
交換によつて約450゜〜500〓(232゜〜260℃)に加
熱される。一部加熱した原料流をガスだき加熱器
20で温度を上げて完全700〓(371℃)の運転条
件にする。加熱器20から管路22への原料流の
流量は毎時356578ポンド(161744Kg)でありかつ
ノルマルパラフイン含量約200重量%を有する。
管路22からの流れを一部は圧力調節器23(該
圧力調節器の使用については以降で説明する)に
よつて管路24へ及び一部は管路26内の流量調
節器28によつて管路26へ向ける。管路26よ
り、管路22からの原料の小部分、すなわち毎時
99026ポンド(44918Kg)をマニホールド30及び
弁32より吸着床34に向ける。系内の7つの吸
着床、すなわち床34,36,37,38,4
0,41,42の各々は1/16インチ(1.6mm)
円筒形ペレツト状のカルシウムゼオライトAを
93000ポンド(42000Kg)収容する。各床は長さ
17.5フイート(5.34m)で直径12.5フイート
(3.81m)である。床34は、弁32を通つて原
料が入つてくる時点で前の脱着行程からの残留水
素パージガスを含有する。管路26、マニホール
ド30、弁32を通る原料の流量は、床34を約
1分間にわたつて残留水素を均一にフラツシユす
るように調節する、すなわち床34からの流出物
は毎時約3845ポンド(1744Kg)の速度で出る。床
34における吸着行程のこの第1段階の間に、水
素流出物は床から弁45を経てマニホールド10
4に通る。水素を床34からフラツシユさせてい
た1分間の間に、原料は弁23から管路24、マ
ニホールド62、弁64,65,66を経て速度
毎時79184ポンド(35918Kg)でそれぞれ床36,
37,38に通る。原料中のノルマルパラフイン
を床36,37,38の各々で吸着させ、吸着さ
れない非ノルマル及び残留水素パージガスは管路
48、熱交換器18、管路50、水冷却器52、
分離器54を通つて流れ、凝縮生成物をアキユム
レーター56の中にためる。非ノルマル流出物中
の残留水素パージガスは分離器54を管路57よ
り出て終局的に管路203を経てパージ循環圧縮
機60に至る。
非ノルマル流出物から分離した準環パージガス
は必然的に少くとも少量の非ノルマルを含有する
ので、循環パージガスを循環圧縮機60に直接導
入することは、第2段階脱着の過程で、非ノルマ
ルが脱着したノルマルと共にマニホールド76よ
りノルマル生成物アキユムレーター114に通る
ことになり、こうしてノルマル生成物の純度に好
ましくない。影響を与える。
本発明によれば、残留非ノルマルを含有する管
路57の循環パージガスを洗浄容器200に導入
する。該洗浄容器200はトレー付或は充填塔に
することができ、該洗浄容器において、循環パー
ジガス管路204を経て洗浄容器200に導入す
る小部分のノルマル生成物で洗浄する。洗浄容器
200において、循環パージガス中の残留非ノル
マルを本質的にノルマル生成物で置換しかつ非ノ
ルマル含量の低下した循環パージガスを管路20
3を経て循環圧縮機60に戻す。管路206より
洗浄容器200を出る流れは洗浄ノルマル及び循
環パージガスから取り除いた非ノルマルを含有
し、この流れを原料に循環させる。
残留水素を床34からフラツシユさせている1
分間、すなわち段階(a)の間に、床40は水素によ
るパージの第1段階であつて、床の空隙空間にお
ける炭化水素が床からフラツシユされている、す
なわち段階(c)を受けている。同じ1分間隔の間
に、床41及び42は脱着の第2段階すなわち段
階(d)を受けており、ノルマル炭化水素が水素を用
いてモレキユラーシーブ吸着剤から脱着されて床
から除かれる。水素ガス流を圧縮機60から管路
72及び熱交換器74に通し、該熱交換器74に
おいて吸着床のいずれかからマニホールド76を
通つて流れる高温脱着ノルマルからの熱によつて
水素ガス流は約550゜〜6000〓(288゜〜316℃)に
加熱される。水素ガス流は熱交換器74を経て管
路78よりガスだき加熱器80に通りそこで700
〓(371℃)に加熱されてそこから管路82に通
る。管路82からのガスの流れを流量調節器84
及び85によつて2つの流れに分け、少い方の流
れを毎時7709ポンド(3497Kg)の速度で管路8
6、マニホールド88、弁90を経て床40の中
に(前の吸着行程に関して)向流に通す。1分の
第1段階脱着に用いる低い調節された流量はノル
マルを吸着剤から過剰に脱着させることなく非吸
着炭化水素を床の空隙からフラツシユするためで
ある。床40からの流出物は毎時124693ポンド
(56561Kg)の炭化水素と毎時2038ポンド(924Kg)
の水素とから成り、弁92を経てマニホールド6
2に通る。前の吸着行程からの空隙空間負荷に加
えて全ての脱着ノルマルを含有する脱着の第1段
階からの流出物を吸着の第2段階の間に用いる原
料に中間冷却、相分離、再加熱することなく直接
に循環させる。事実、弁92は床40がサイクル
中のその段階にある場合に、第2段階吸着原料弁
として用いる。管路82からの水素流の大部分、
すなわち毎時37659ポンド(17082Kg)を調節弁8
5、管路102を経てマニホールド104に通
し、そこで弁45からの前術の第1段階吸着流出
物と混合し、それから弁105及び106を経て
等量にして床41及び42に通す。この期間中に
選択吸着されたノルマルパラフインをゼオライト
モレキユラーシーブから脱着させて床からフラツ
シユする。床41及び42からの流出物はノルマ
ルパラフイン85000ポンド/時間(39000Kg/時
間)と水素20654ポンド/時間(9369Kg/時間)
とから成り、これを弁107及び108を通して
マニホールド76に供給した後に熱交換器74に
通す。熱交換器74を出る冷却されたノルマルパ
ラフインと水素とを管路112より分離器110
に供給し、そこでノルマルをノルマルアキユムレ
ーター114に供給して水素を管路116よりパ
ージ循環圧縮機に循環させる。
前記の説明は系の7分サイクルの内のただ1分
間についてである。次の1分間は、床34が第2
段階吸着行程を開始し、床37及び38が依然第
2段階吸着の状態であり、床36が第1段階脱着
を開始し、床40が第2段階脱着に入り、床41
が依然脱着の状態であり、床42が第1段階吸着
行程を開始するように適当な弁を操作する。同様
に、各々の1分間の後に及び7分間の最後に新し
いサイクルが始まり、床はすべて吸着と脱着の全
段階を終えた。以下の図表は各1分間についての
7つの床の各々の作用を示す。図表中、A−1は
低い供給速度の供給原料流を用いて床から残留水
素をフラツシユする段階(a)吸着を表わす。A−2
は炭化水素混合物の供給速度が床の有効な使用と
同一程度である慣用の吸着行程、すなわち本明細
書中の段階(b)吸着を表わす。D−1はパージガス
を床の空隙空間から炭化水素の蒸気を取り除くの
に十分な量で用いる段階(c)脱着を表わし、D−2
は段階(d)、すなわち、床からノルマルを脱着させ
るのに十分な流量を用いる水素パージを表わす。[Table] Referring to FIG. 1 in the figure, a raw material stream is supplied from a pipe line 10 to an accumulator tank 12, and is extracted from the tank 12 by a pump 14 to a supply rate regulator 16, and then to a heat exchanger. 18, where it is heated to about 450 DEG -500 DEG C. (232 DEG -260 DEG C.) by heat exchange with the effluent from the adsorption bed undergoing a second stage of adsorption. The partially heated raw material stream is heated to a temperature of 700° C. (371° C.) using a gas-fired heater 20. The feed stream flow rate from heater 20 to line 22 is 356,578 pounds per hour (161,744 Kg) and has a normal paraffin content of about 200% by weight.
Flow from line 22 is directed partly to line 24 by pressure regulator 23 (the use of which is described below) and partly by flow regulator 28 in line 26. and direct it toward conduit 26. From line 26, a small portion of the raw material from line 22, i.e. every hour
99,026 pounds (44,918 Kg) is directed through manifold 30 and valve 32 to adsorption bed 34. Seven adsorption beds in the system, namely beds 34, 36, 37, 38, 4
Each of 0, 41, and 42 is 1/16 inch (1.6 mm)
Cylindrical pellet-shaped calcium zeolite A
Accommodates 93,000 pounds (42,000Kg). Each floor is length
It is 17.5 feet (5.34 m) and 12.5 feet (3.81 m) in diameter. Bed 34 contains residual hydrogen purge gas from the previous desorption step at the time the feed enters through valve 32. The flow rate of the feed through line 26, manifold 30, and valve 32 is adjusted to uniformly flush residual hydrogen through bed 34 over a period of approximately 1 minute, i.e., the effluent from bed 34 is approximately 3845 pounds per hour. 1744Kg). During this first stage of the adsorption process in bed 34, the hydrogen effluent flows from the bed via valve 45 to manifold 10.
Passes 4. During the one minute period that hydrogen was being flushed from bed 34, the feedstock passed from valve 23 through line 24, manifold 62, and valves 64, 65, and 66 to beds 36 and 66, respectively, at a rate of 79,184 pounds per hour (35,918 Kg).
Passes 37 and 38. Normal paraffin in the raw material is adsorbed in each of the beds 36, 37, and 38, and non-normal and residual hydrogen purge gas that is not adsorbed is transferred to a pipe 48, a heat exchanger 18, a pipe 50, a water cooler 52,
It flows through separator 54 and collects the condensed product in acumulator 56. Residual hydrogen purge gas in the non-normal effluent exits separator 54 via line 57 and ultimately passes through line 203 to purge circulation compressor 60. Since the quasi-cyclic purge gas separated from the non-normal effluent necessarily contains at least a small amount of non-normals, direct introduction of the circulating purge gas into the circulating compressor 60 will eliminate the non-normals during the second stage desorption process. Together with the desorbed normal, it passes from the manifold 76 to the normal product accumulator 114, which is undesirable for the purity of the normal product. influence According to the invention, circulating purge gas in line 57 containing residual non-normals is introduced into cleaning vessel 200. The wash vessel 200 can be a trayed or packed column in which a small portion of the normal product is washed, which is introduced into the wash vessel 200 via a circulating purge gas line 204. In the cleaning vessel 200, residual non-normals in the circulating purge gas are replaced with essentially normal products and the circulating purge gas with reduced non-normal content is passed through line 20.
3 and then returned to the circulating compressor 60. The stream exiting the wash vessel 200 via line 206 contains the wash normals and non-normals removed from the circulating purge gas, and this stream is recycled to the feedstock. Flushing residual hydrogen from bed 341
During the minute, ie, stage (a), the bed 40 is undergoing a first stage of purging with hydrogen and the hydrocarbons in the void space of the bed are being flushed from the bed, ie, undergoing stage (c). During the same one minute interval, beds 41 and 42 undergo a second stage of desorption, step (d), in which normal hydrocarbons are desorbed from the molecular sieve adsorbent using hydrogen and removed from the beds. . The hydrogen gas stream is passed from the compressor 60 to a line 72 and a heat exchanger 74 where the hydrogen gas stream is reduced by heat from the hot desorption normal flowing through the manifold 76 from either of the adsorption beds. Heated to approximately 550° to 6000° (288° to 316°C). The hydrogen gas stream passes through a heat exchanger 74 and through a conduit 78 to a gas-fired heater 80 where it is
〓 (371°C) and passes through the pipe 82 from there. A flow regulator 84 controls the flow of gas from the pipe 82.
and 85 into two streams, and the smaller stream is routed through line 8 at a rate of 7709 pounds per hour (3497 Kg).
6, countercurrently (with respect to the previous adsorption stroke) into bed 40 via manifold 88 and valve 90. The low regulated flow rate used for the 1 minute first stage desorption is to flush unadsorbed hydrocarbons from the bed voids without excessively desorbing normals from the adsorbent. The effluent from bed 40 was 124,693 lb/hr (56,561 Kg) of hydrocarbons and 2,038 lb/hr (924 Kg)
hydrogen and the manifold 6 via the valve 92.
Passes 2. Intercooling, phase separation, and reheating the effluent from the first stage of desorption, which contains all desorption normals in addition to the void space loading from the previous adsorption step, into the feedstock used during the second stage of adsorption. circulate directly. In fact, valve 92 is used as a second stage adsorbent feed valve when bed 40 is at that stage in the cycle. The majority of the hydrogen flow from line 82;
That is, 37,659 pounds (17,082 Kg) per hour is applied to the control valve 8.
5. Pass via line 102 to manifold 104 where it mixes with the pre-operation first stage adsorption effluent from valve 45 and then passes in equal amounts via valves 105 and 106 to beds 41 and 42. During this period, the selectively adsorbed normal paraffin is desorbed from the zeolite molecular sieve and flashed from the bed. The effluent from beds 41 and 42 was 85,000 lb/hr (39,000 Kg/hr) of normal paraffin and 20,654 lb/hr (9369 Kg/hr) of hydrogen.
This is supplied to the manifold 76 through valves 107 and 108 and then passed through the heat exchanger 74. The cooled normal paraffin and hydrogen exiting the heat exchanger 74 are passed through a pipe 112 to a separator 110
There, the normal is supplied to the normal accumulator 114, and the hydrogen is circulated through the pipe 116 to the purge circulation compressor. The above description refers to only one minute of the seven minute cycle of the system. For the next minute, floor 34 is
Starting the staged adsorption process, beds 37 and 38 are still in second stage adsorption, bed 36 begins first stage desorption, bed 40 enters second stage desorption, bed 41
is still in desorption and the appropriate valves are operated so that bed 42 begins the first stage adsorption process. Similarly, after each 1 minute and at the end of 7 minutes a new cycle was started and the bed had completed all stages of adsorption and desorption. The chart below shows the action of each of the seven beds for each minute. In the diagram, A-1 represents step (a) adsorption in which a low feed rate feed stream is used to flush residual hydrogen from the bed. A-2
represents a conventional adsorption process in which the feed rate of the hydrocarbon mixture is of the same order as the effective use of the bed, ie, stage (b) adsorption herein. D-1 represents step (c) desorption, in which purge gas is used in an amount sufficient to remove hydrocarbon vapors from the bed void space, and D-2
represents step (d), hydrogen purge with a flow rate sufficient to desorb normals from the bed.
【表】
A−1供給管路24における弁23の目的は以
下の例により最も良く示される。管路22におけ
る供給圧力を250psia(17.6Kg/cm2A)と仮定し、
かつまたこの例のために流量制御弁28,84,
85及び全ての管路の圧損が無視し得るものと仮
定する。従つて、A−1供給管路26及び30は
250psia(17.6Kg/cm2A)である。A−1の流出物
管路104は吸着器容器による圧損を考えて
249psia(17.5Kg/cm2A)である。従つて、これは
管路102,82,86及びD−1供給管路88
の圧力にならなければならない。D−1流出物管
路62は吸着器容器の圧損を考えて246psia(17.3
Kg/cm2A)である。管路62及び管路24はA−
2供給管路でもあるから、それらの圧力は約
246psia(17.3Kg/cm2A)である。従つて、この例
では、管路24を弁23によつて管路22よりも
4psi(0.3Kg/cm2A)低く制御してD−1流出物と
A−2原料との混合を確実にしなければならな
い。
床は操作温度700〓(371℃)で循環させるの
で、炭質付着物が除々に蓄積する。この付着物は
吸着器の容量を低下し、ノルマルパラフインが異
性体生成物流に破過してノルマルパラフインの回
収率を低下させることになる。この付着物が蓄積
する速度は温度、原料の不純物、原料の性質、サ
イクル時間、残留パラフイン負荷等の要因に依存
する。この種の吸着剤の失活は、一定条件下でこ
の付着物を焼き去ることによつて元の床の容量を
回復することができるので、一時的である。
酸化再生は5つの吸着床を順に焼き去るブロツ
クト操作であつてモレキユラーシーブの作動容量
を維持するのに必要である。この手順の基本は3
日の運転停止で以下の段階から成る:
段階: 時間、時間
(1) 再生のための系の準備 2
(2) 酸化再生 68
(3) 吸着工程のための系の準備 2
全時間 72
床を循環させていて酸化再生を必要とする点に
達した際に、正規のプロセスサイクルを停止し、
かつ床は追加の長い脱着パージを受けて残留ノル
マルパラフインをできるだけ多く取り除く。パー
ジガス圧縮機60により窒素の向流循環を
100psia(7Kg/cm2A)及び750〓(399℃)で確立
する。熱窒素の循環は2つの目的を有する、すな
わち、パージガスが可燃性(すなわち、燃料ガ
ス、水素等)の場合にはパージガスを床から洗い
流すためであり、かつ酸素を系に導入するに先立
つて床の温度をコークスの発火点よりも高温に上
げるためである。床のマニホールド76からの流
出ガスを冷却して脱着される炭化水素及び水を凝
縮させる。床が温度に達すれば、空気を床に入る
ガスの酸素含量が0〜1容量%になるような速度
で循環系に導入する。ガス中の酸素は床の頂部の
コークスにより燃焼する。燃焼による放出熱を燃
焼前端よりも先に移動する予熱前端として燃焼域
の外に運ぶ。この予熱前端は床の温度を約950〓
(510℃)に上げる。流入するガス中の酸素量を調
節してこの温度を制御する。内部ペレツト温度が
1300〓(704℃)を超えるならばモレキユラーシ
ーブ結晶は永久破壊を受ける。そのためガス相温
度を最高1000〓(538℃)に保つ。燃焼前端が床
を通り抜けるにつれて、温度はガス入口温度750
〓(399℃)に再び下がる。コークス付着物は水
素を含有するので、燃焼中に酸化炭素に加えて水
を生成する。モレキユラーシーブは高温の水にく
り返し露呈されると永久破壊を受けることから、
この水を系から排除しなければならない。冷却ユ
ニツトを用いて水の殆どを取り除き、この破壊を
最小にする。
第2図は先行技術の簡易工程図を示すもので、
主にヘキサンの供給原料を処理し、高純度のノル
マルヘキサン生成物を作り、本発明の「洗浄」の
代りに流れを冷却する慣用技法を用いて循環ガス
から生成物を回収する。表Aはユニツトのノルマ
ル生成物回収部の回りの物質収支を示す。
第2図と関連した慣用先行技術ユニツトでは、
ノルマル生成物の純度を2つの方法で制御する。
第1は、循環ベントガス(流れ1、第2図)につ
いて流れがノルマル生成物回収部に入る前に非ノ
ルマル炭化水素の濃度を最小にするために、冷却
のレベルを維持する。第2の方法は、吸着行程を
ちようど完了した吸着器を水素(D−1工程、流
れ6、第2図)で向流にパージして容器内の空隙
空間から原料の非ノルマルを取り除く。この工程
の後に空隙空間に残留する非ノルマルは脱着工程
の間にノルマル生成物の中に入る。D−1工程の
間に吸着器の底部を出る全ての水素が炭化水素供
給工程(A−2)の吸着器に入つて最後には循環
ベントガス(流れ1、第2図)となる。
表Aの物質収支は、第2図の慣用ユニツトの場
合に、C5 +ノルマルヘキサン生成物純度が96.3モ
ル%であることを示す。ノルマル生成物中の非ノ
ルマル2.00モル/時間の内、これらの内の1.41モ
ル/時間(47%)はD−1工程の最後の空隙空間
から生じ、1.56モル/時間(52%)は循環ベント
ガスから生じ、0.02モル/時間(1%)は水素メ
イクアツプから来ることが物質収支から計算し得
る。
第2図の先行技術工程図の場合にノルマル生成
物の純度を96.3モル%を超えて増大させることは
費用がかかりかつ実際的でない。生成物回収部の
温度を下げることは、投資、ユーテイリテイ、保
全の見地から高価であり、かつ原料の乾燥を前処
理工程として必要とする。D−1パージ工程の間
に水素原料を増大させることはうまくいかない。
D−1工程の始まり近く及び工程が続くにつれて
非ノルマルのほとんどが容器から取り除かれ、非
ノルマルを取り除く量が低下する。このD−1パ
ージ速度を増大させる程、D−1工程に容器の底
部を出て最終的に非ノルマルを循環ベントガスを
経てノルマル生成物回収部の中の運ぶパージガス
が多くなる。D−1工程の間にパージガス1モル
当り取り除かれる非ノルマルの量が同モルのガス
によりノルマル生成物回収部に運び戻される非ノ
ルマルの量よりも少くなる場合には、D−1工程
への流量を増大することはノルマル生成物の純度
を増大させる代りに低下させる。しかし、本発明
に従つて、ノルマル生成物洗浄を先行技術のユニ
ツト工程図に加入することによりノルマル生成物
の純度を増大させ、吸着剤量(inventory)をわ
ずかだけ(2%)増大させかつ圧縮機の馬力を約
5%増大させることができる。
第3図は、本発明によるノルマル生成物洗浄を
加えた第2図と同じ先行技術の加工ユニツトを示
し、該ユニツトを用いてC5 +ノルマルヘキサン生
成物の純度を96.3モル%から97.6モル%に増大さ
せる。第3図において、本発明に従つて循環ベン
トガスをトレー付或は充填等において少量(約
5.5%)のノルマル生成物で向流洗浄する。洗浄
塔の頂部を出る洗浄された循環ベントガスがノル
マル生成物回収部に運び戻す非ノルマルは先行技
術機構(第2図)に比べて著しく少い。循環洗浄
ノルマル(流れ3、第3図)は供給点に戻り、該
ノルマルと共に回収した非ノルマルを運ぶ。この
配置中の洗浄容器は1理論段でシミユレートし
た。理論段数を2又は3に増大することにより、
同じ生成物純度の増大を得るのに必要な洗浄ノル
マルの量が低減される。
表Bは本発明による第3図のノルマル生成物洗
浄及びノルマル生成物回収部についての物質収支
を示す。C5 +ノルマル生成物(流れ8、第3図)
中の非ノルマル1.72モル/時間の内、これらの
1.28モル/時間(74%)がD−1工程の最後に空
隙空間から生じ、0.42モル/時間(25%)が洗浄
した循環ベントガスから生じ、0.02モル/時間
(1%)が水素メイクアツプから来ることが物質
収支から計算することができる。
上述した物質収支のデータは、循環ベントガス
非ノルマル生成物中の全C5 +不純物の量に対する
寄与が、ノルマル生成物洗浄を用いない場合に生
成物中に見出される量の27%に低下されたことを
示す。ノルマル生成物洗浄の加えられた利点は、
D−1工程供給速度をノルマル生成物純度に対し
て負の影響力を与えることなく一層高い量に増大
し得ることである。
また、一層高いノルマル生成物の純度を与える
代りに、本発明の生成物洗浄実施態様を、生成物
純度を同じにして(96.3モル%)ユニツトの投資
及びユーテイリテイーを低減するのに用いること
もできる。循環ベントガス非ノルマルの濃度を低
下することによつて、D−1工程の最後に容器中
に残る非ノルマルの量はほぼ倍加され、それによ
つてD−1工程パージを少くてすむ。D−1パー
ジ速度を低下することは吸着供給点に循環される
ノルマルの量を低減し(流れ6、第2図)、従つ
て必要とされる吸着剤量を低減する。この場合、
吸着剤量の低減はおよそ10%になる。
また、本発明を米国特許4210771号に記載され
るTIPプロセスとして知られているものに適用す
ることができる。TIPプロセスとは、本質的に混
合ノルマル及び非ノルマル炭化水素の原料流に含
まれるノルマルパラフイン炭化水素を実質上完全
に異性化して所定の石油留分のオクタン等級を向
上させるプロセスでありより詳細には、ノルマル
ペンタン、ノルマルヘキサン並びに非ノルマル炭
化水素を含有する原料流に含まれるノルマルペン
タン及びノルマルヘキサンを実質上完全に異性化
して枝分れ鎖のイソ/ペンタン及びイソ/ヘキサ
ンを生成するプロセスである。
本質的にTIPプロセスはノルマル及び非ノルマ
ル炭化水素の混合物を含有する流れを異性化反応
器に通し、反応器中水素の存在において触媒組成
物、好ましくは水素添加成分を有するゼオライト
モレキユラーシーブと接触させてノルマルの少く
とも一部を接触異性化することから成る。同様に
その他の触媒組成物例えばアルミナ基材触媒を用
いることができる。反応器の温度は一部において
用いる特有の触媒によるが、好ましくは200゜〜
300℃の範囲内であり、かつ反応器内の圧力はモ
レキユラーシーブ触媒を使用する場合175〜
600psia(12〜42Kg/cm2A)の範囲である。反応器
からの流出物は依然ノルマルをおよそ20〜30重量
%含有する。反応器流出物流の炭化水素留分をゼ
オライトモレキユラーシーブ吸着剤床に循環させ
て、そこでノルマルを選択的に吸着させ、非ノル
マルを吸着剤流出物かつ終局的にイソメレート
(isomerate)生成物として吸着剤を出ていかせ
る。次いで、水素パージ流を用いてノルマルを床
から脱着させる。第4図は本発明の洗浄を加入す
るTIPプロセスを実施する配置を示す。第4図を
参照して、異性化反応器、例えば米国特許
4210771号記載のものが300に与えられて管路11
2を経てノルマルパラフイン及び循環水素ガスを
原料、例えば混合ペンタン及びヘキサンと共に受
け入れる。この場合残留ノルマルを含有する異性
化された生成物及び循環ガスを分離器110に移
し、そこから異性化生成物を管路301を経て吸
着床に移し、本明細書中第1図に関連して先に説
明したように処理加工する。この場合の生成物は
非ノルマルであつて、56に回収する。分離器11
0からの循環パージガスは残留ノルマルを含有
し、これは除去されない場合には56に回収される
非ノルマルの純度を低下させる。従つて、本発明
に従つて分離器110からの循環パージガスを管
路302を経て洗浄容器200、例えばトレー付
或は充填塔に供給して循環パージガスを管路30
4より洗浄容器200に導入する少部分の非ノル
マル生成物によつて洗浄する。洗浄容器200に
おいて、循環パージガス中の残留ノルマルを本質
的に非ノルマル生成物で置換し、ノルマル含量の
低下した循環パージガスを管路303を経て循環
圧縮機60に戻す。管路306より洗浄容器20
0を出る流れは「洗浄」非ノルマル及び循環パー
ジガスから除いたノルマルを含有し、この流れを
アキユムレーター114からのノルマルと共に吸
着床に循環させる。
第5図は、ペンタン/ヘキサン供給原料を処理
して1種の高純度非ノルマル生成物を製造し本発
明の洗浄の代りに慣用の冷却を用いて循環水素か
ら炭化水素を回収するように設計した先行技術の
トータルイソメリゼーシヨンプロセス(TIP)の
簡易工程図を示す。TIPプロセスにおける循環水
素中のノルマルパラフインは、生成物が非ノルマ
ルパラフインであるTIPプロセスにおける無効力
及び生成物の不純物に寄与する。ノルマルパラフ
インをモレキユラーシーブ吸着剤から、ノルマル
パラフインの吸着剤にかかる分圧のスイングによ
て吸着/脱着させる。循環水素(流れ2、第5
図)中のノルマルパラフインの濃度が高くなる程
この分圧のスイングも低限し、それによつてノル
マルを非ノルマルから分離するのに用いる吸着剤
の量を多くさせる。脱着工程の間に、ノルマルパ
ラフインは循環ガス中のノルマルパラフインの濃
度と平衡にある吸着剤床の頂部に負荷される。次
の吸着工程の間に、このノルマルの残留濃度は、
原料ノルマルの濃度をどの程度にまで低減し得る
かの限界を設定する。このために、吸着(A−
2)工程の間に容器の頂部を出る吸着流出物(流
体3、第5図)のノルマルパラフイン濃度は常に
循環水素の濃度よりも高い。弁の漏れ及びノルマ
ル前端の漏れもいくらかの不純物を吸着流出物に
寄与し、この場合、設計不純物の約50%に相当す
る。従つて、吸着流出物の高い純度(或は最終的
に非ノルマル生成物の純度)を保つために、循環
水素のノルマルパラフイン含量を低いレベルに維
持しなければならないことが理解できる。
循環水素中のノルマルのレベルを低く保つ慣用
方法は異性化反応器流出物(流れ1、第5図)を
60〓(16℃)に冷却(chill)することである。
60〓(16℃)に冷却した後に得られた循環水素及
びC5 +非ノルマル生成物のノルマルパラフイン含
量は表Cの1及び2欄に見ることができる。
生成物回収の間の冷却の苛酷性を60〓(16℃)
から85〓(29℃)に緩和することによつて、慣用
のTIPユニツトに伴う冷却パツケージを除くこと
ができ、こうして冷却パツケージの投資及び運転
ユーテイリテイを省くことができる。しかし、こ
れを行うための不利があつて、上記の節約を相殺
してしまう。表Cの2及び3欄に見られるよう
に、循環水素のnC5+nC6含量が60〓(16℃)の
場合に比べ1.0モル%から1.5モル%に増加し、か
つC5 +生成物のノルマル含量が2.4モル%から3.4
モル%に増加した。また、循環水素中のノルマル
濃度が高くなる程吸着器のノルマルパラフインの
デルタ負荷を降下させ、それにより吸着剤を約10
%多く必要とする。この吸着剤の増加により、代
つて、また循環水素の速度を約10%高くすること
が必要になる。上記の不利に加えて、生成物の品
質が低下した。このことは、生成物RON−0に
おいて88.5から88.1に低下していることに見るこ
とができる。
生成物の回収温度を60〓(16℃)から85〓(29
℃)に上昇することの不利は、第5図に例示する
ように本発明に従つて非ノルマル生成物洗浄を用
いることによつて低減することができる。第6図
は本発明による非ノルマル生成物洗浄を用いて循
環ガスからのノルマルの回収を向上させるTIPユ
ニツトを示す。第6図の配置において、異性化生
成物回収部を出る循環水素はトレー付或は充填塔
の底部に入る。塔において、循環水素を約11%の
非ノルマル生成物で向流洗浄する。循環水素から
除いたノルマルを含有する循環洗浄非ノルマルを
吸着器原料に循環させて吸着部において再加工す
る。洗浄された循環水素は容器の頂部から出て吸
着部に循環される。表Dはユニツトの生成物回収
部に同様に85〓(29℃)冷却を用いた非ノルマル
生成物洗浄についての物質収支を示す。この物質
収支は、洗浄塔に5理論段を用いてシユミレート
した。
表C中の洗浄した循環水素組成及びC5 +非ノル
マル生成物組成(流れ5及び6)から、本発明に
よる洗浄工程の効率が生成物回収部における(60
〓(16℃)への)チリングの効率に近づくことが
分かる。循環水素の非ノルマル洗浄は循環水素及
び非ノルマル生成物の両方のノルマル含量をチラ
ーを用いて以前に経験した低レベルにまで低下し
た。循環洗浄非ノルマルの流れは吸着剤の量を増
大させかつ循環水素要求量を約10%増大させ、か
つまたそれに比例して燃料費も高くなる。このた
めに、設計の間に洗浄非ノルマルの速度を最適に
するように注意しなければならない。しかし、冷
却パツケージを除去することによつて、ユニツト
の全投資費用は慣用の機構に比べて、約6%低減
され、かつ圧縮設備によるユーテイリテイは約30
%低減される。TABLE The purpose of valve 23 in A-1 supply line 24 is best illustrated by the following example. Assuming that the supply pressure in the pipe line 22 is 250 psia (17.6 Kg/cm 2 A),
and also for this example flow control valves 28, 84,
85 and all conduits are assumed to be negligible. Therefore, A-1 supply lines 26 and 30 are
250 psia (17.6 Kg/cm 2 A). The effluent pipe 104 of A-1 is designed in consideration of the pressure drop caused by the adsorber container.
It is 249 psia (17.5 Kg/cm 2 A). Therefore, this includes lines 102, 82, 86 and D-1 supply line 88.
The pressure must be on the government. D-1 effluent line 62 is rated at 246 psia (17.3
Kg/cm 2 A). The pipe line 62 and the pipe line 24 are A-
Since there are also two supply pipes, their pressure is approximately
246 psia (17.3 Kg/cm 2 A). Therefore, in this example, the valve 23 makes the conduit 24 more open than the conduit 22.
Must be controlled as low as 4 psi (0.3 Kg/cm 2 A) to ensure mixing of the D-1 effluent with the A-2 feedstock. Since the bed is circulated at an operating temperature of 700°C (371°C), carbonaceous deposits gradually accumulate. This fouling reduces the capacity of the adsorber and causes normal paraffin to break through into the isomeric product stream, reducing recovery of normal paraffin. The rate at which this deposit builds up depends on factors such as temperature, impurities in the feedstock, nature of the feedstock, cycle time, and residual paraffin loading. Deactivation of this type of adsorbent is temporary, since under certain conditions the original bed capacity can be restored by burning off this deposit. Oxidative regeneration is a block operation that sequentially burns out five adsorbent beds and is necessary to maintain the working capacity of the molecular sieve. The basics of this procedure are 3
A day outage consists of the following stages: Stage: Time, time (1) Preparation of the system for regeneration 2 (2) Preparation of the system for oxidative regeneration 68 (3) Preparation of the system for the adsorption step 2 Total time 72 Beds When cycling reaches a point requiring oxidative regeneration, the regular process cycle is stopped and
The bed then undergoes an additional long desorption purge to remove as much residual normal paraffin as possible. Countercurrent circulation of nitrogen is performed by purge gas compressor 60.
Established at 100 psia (7 Kg/cm 2 A) and 750ⓓ (399°C). Thermal nitrogen circulation has two purposes: to flush the purge gas from the bed if it is flammable (i.e., fuel gas, hydrogen, etc.), and to flush the purge gas from the bed prior to introducing oxygen into the system. This is to raise the temperature of coke to a temperature higher than the ignition point of coke. The effluent gas from the bed manifold 76 is cooled to condense the desorbed hydrocarbons and water. Once the bed has reached temperature, air is introduced into the circulation system at such a rate that the oxygen content of the gas entering the bed is between 0 and 1% by volume. The oxygen in the gas is combusted by the coke at the top of the bed. The heat released by combustion is carried out of the combustion zone as a preheating front that moves ahead of the combustion front. This preheating front end keeps the floor temperature at about 950〓
(510℃). This temperature is controlled by adjusting the amount of oxygen in the incoming gas. Internal pellet temperature
If the temperature exceeds 1300℃ (704℃), the molecular sieve crystal will be permanently destroyed. Therefore, the gas phase temperature is maintained at a maximum of 1000㎓ (538℃). As the combustion front passes through the bed, the temperature decreases to the gas inlet temperature of 750
The temperature drops to 〓(399℃) again. Since coke deposits contain hydrogen, they produce water in addition to carbon oxides during combustion. Molecular sieves can be permanently destroyed if repeatedly exposed to high temperature water.
This water must be removed from the system. A cooling unit is used to remove most of the water to minimize this destruction. Figure 2 shows a simplified process diagram of the prior art.
A primarily hexane feedstock is processed to produce a high purity normal hexane product and the product is recovered from the cycle gas using conventional techniques to cool the stream in lieu of the "washing" of the present invention. Table A shows the material balance around the normal product recovery section of the unit. In the conventional prior art unit associated with Figure 2,
The purity of the normal product is controlled in two ways.
First, the level of cooling is maintained for the recycled vent gas (Stream 1, Figure 2) to minimize the concentration of non-normal hydrocarbons before the stream enters the normal product recovery section. The second method is to purge the adsorber that has just completed the adsorption process countercurrently with hydrogen (Step D-1, Stream 6, Figure 2) to remove non-normal feedstock from the void space within the vessel. . The non-normals remaining in the void space after this step enter into the normal product during the desorption step. All hydrogen leaving the bottom of the adsorber during step D-1 enters the adsorber of the hydrocarbon feed step (A-2) and ends up as recycled vent gas (Stream 1, Figure 2). The material balance in Table A shows that for the conventional unit of FIG. 2, the C 5 + normal hexane product purity is 96.3 mole percent. Of the 2.00 mol/hr non-normal in the normal product, 1.41 mol/hr (47%) of these originates from the last void space of the D-1 step, and 1.56 mol/hr (52%) comes from the recycled vent gas. It can be calculated from the mass balance that 0.02 mol/h (1%) comes from hydrogen make-up. Increasing the purity of the normal product beyond 96.3 mole percent for the prior art process diagram of FIG. 2 is expensive and impractical. Reducing the temperature of the product recovery section is expensive from an investment, utility and maintenance standpoint and requires drying of the feedstock as a pre-treatment step. Increasing the hydrogen feed during the D-1 purge step does not work.
Near the beginning of the D-1 step and as the step continues, most of the non-normal is removed from the vessel and the amount of non-normal removed decreases. The more this D-1 purge rate is increased, the more purge gas will exit the bottom of the vessel in the D-1 step and ultimately carry the non-normal through the circulating vent gas and into the normal product recovery section. If the amount of non-normal removed per mole of purge gas during step D-1 is less than the amount of non-normal carried back to the normal product recovery section by the same mole of gas, the amount of non-normal removed per mole of purge gas is Increasing the flow rate reduces the purity of the normal product instead of increasing it. However, in accordance with the present invention, the purity of the normal product is increased by adding normal product washing to the prior art unit process diagram, increasing the adsorbent inventory by only a small amount (2%) and compaction. The horsepower of the machine can be increased by about 5%. FIG. 3 shows the same prior art processing unit as in FIG. 2 with the addition of a normal product wash according to the present invention, which unit is used to increase the purity of the C 5 + normal hexane product from 96.3 mol % to 97.6 mol %. increase to In FIG. 3, according to the present invention, a small amount (approximately
5.5%) of normal product. The scrubbed recycle vent gas leaving the top of the scrubber column carries significantly less non-normals back to the normal product recovery section than in the prior art system (FIG. 2). The circulating wash normals (stream 3, Figure 3) return to the feed point and carry with them the recovered non-normals. The wash vessel in this configuration was simulated with one theoretical plate. By increasing the number of theoretical plates to 2 or 3,
The amount of wash normal required to obtain the same increase in product purity is reduced. Table B shows the material balance for the normal product wash and normal product recovery section of FIG. 3 in accordance with the present invention. C 5 + normal product (stream 8, Figure 3)
Of the non-normal 1.72 mol/hour, these
1.28 mol/hr (74%) comes from the void space at the end of step D-1, 0.42 mol/hr (25%) comes from the scrubbed recycled vent gas, and 0.02 mol/hr (1%) comes from the hydrogen make-up. This can be calculated from the material balance. The mass balance data described above showed that the contribution to the amount of total C5 + impurities in the recycled vent gas non-normal product was reduced to 27% of the amount found in the product without normal product washing. Show that. The added benefit of normal product cleaning is that
The D-1 step feed rate can be increased to higher amounts without negatively impacting normal product purity. Also, instead of providing higher normal product purity, the product cleaning embodiment of the present invention can be used to reduce unit investment and utility with the same product purity (96.3 mole %). You can also do it. By reducing the concentration of recycled vent gas non-normals, the amount of non-normals remaining in the vessel at the end of the D-1 step is approximately doubled, thereby requiring less D-1 step purge. Reducing the D-1 purge rate reduces the amount of normal recycled to the adsorption feed point (Stream 6, Figure 2) and thus reduces the amount of adsorbent required. in this case,
The reduction in adsorbent amount amounts to approximately 10%. The invention can also be applied to what is known as the TIP process described in US Pat. No. 4,210,771. The TIP process is essentially a process that improves the octane rating of a given petroleum fraction by substantially completely isomerizing normal paraffin hydrocarbons contained in a mixed normal and non-normal hydrocarbon feedstream. is a process in which normal pentane and normal hexane contained in a feed stream containing normal pentane, normal hexane, and non-normal hydrocarbons are substantially completely isomerized to produce branched chain iso/pentane and iso/hexane. be. Essentially, the TIP process involves passing a stream containing a mixture of normal and non-normal hydrocarbons through an isomerization reactor, in which a catalyst composition, preferably a zeolite molecular sieve with a hydrogenation component, is combined in the presence of hydrogen in the reactor. It consists of contacting and catalytically isomerizing at least a part of the normal. Other catalyst compositions may be used as well, such as alumina-based catalysts. The temperature of the reactor depends in part on the specific catalyst used, but is preferably between 200° and
within the range of 300℃, and the pressure inside the reactor is 175~175℃ when using a molecular sieve catalyst.
It ranges from 600 psia (12 to 42 Kg/cm 2 A). The effluent from the reactor still contains approximately 20-30% normal by weight. The hydrocarbon fraction of the reactor effluent stream is recycled to a zeolite molecular sieve adsorbent bed where the normals are selectively adsorbed and the non-normals are transferred to the adsorbent effluent and ultimately to the isomerate product. Let the adsorbent come out as. Normal is then desorbed from the bed using a hydrogen purge stream. FIG. 4 shows an arrangement for implementing the TIP process with cleaning of the present invention. With reference to FIG. 4, an isomerization reactor, e.g.
The item described in No. 4210771 was given to 300 and pipe 11
Normal paraffin and recycled hydrogen gas are received via step 2 along with raw materials such as mixed pentane and hexane. The isomerized product and the cycle gas, which in this case contains residual normals, are transferred to separator 110, from where the isomerized product is transferred via line 301 to the adsorption bed, as referred to herein in FIG. and processed as described above. The product in this case is non-normal and is recovered at 56. Separator 11
The recycled purge gas from 0 contains residual normals which, if not removed, will reduce the purity of the non-normals recovered at 56. Therefore, in accordance with the present invention, the circulating purge gas from the separator 110 is supplied via line 302 to the washing vessel 200, such as a trayed or packed column, and the circulating purge gas is passed through line 30.
4, a small portion of the non-normal product is introduced into the washing container 200 for washing. In the wash vessel 200, the residual normal in the circulating purge gas is replaced with essentially non-normal products, and the circulating purge gas with reduced normal content is returned to the circulating compressor 60 via line 303. Cleaning container 20 from pipe line 306
The stream exiting 0 contains the "wash" non-normals and the normals removed from the recycle purge gas, and this stream is recycled to the adsorption bed along with the normals from the accumulator 114. Figure 5 is designed to process a pentane/hexane feedstock to produce one high purity non-normal product and recover hydrocarbons from circulating hydrogen using conventional refrigeration in place of the washing of the present invention. A simplified process diagram of the prior art total isomerization process (TIP) is shown. Normal paraffin in the circulating hydrogen in the TIP process contributes to the ineffectiveness and product impurities in the TIP process where the product is non-normal paraffin. Normal paraffin is adsorbed/desorbed from a molecular sieve adsorbent by swinging the partial pressure applied to the normal paraffin adsorbent. Circulating hydrogen (stream 2, 5th
The higher the concentration of normal paraffin in Figure 1, the lower the swing in this partial pressure, thereby allowing a greater amount of adsorbent to be used to separate normal from non-normal. During the desorption process, normal paraffin is loaded onto the top of the adsorbent bed in equilibrium with the concentration of normal paraffin in the recycle gas. During the next adsorption step, this normal residual concentration is
Set a limit to how much the normal concentration of raw materials can be reduced. For this purpose, adsorption (A-
2) The normal paraffin concentration of the adsorption effluent (fluid 3, FIG. 5) leaving the top of the vessel during the process is always higher than the concentration of circulating hydrogen. Valve leakage and normal front end leakage also contribute some impurities to the adsorbent effluent, in this case representing about 50% of the design impurities. It can therefore be seen that in order to maintain a high purity of the adsorption effluent (or ultimately of the non-normal product), the normal paraffin content of the recycled hydrogen must be maintained at a low level. A conventional method to maintain low levels of normal in the circulating hydrogen is to drain the isomerization reactor effluent (Stream 1, Figure 5).
60〓 (16℃).
The normal paraffin content of the recycled hydrogen and C 5 + non-normal products obtained after cooling to 60° C. (16° C.) can be found in columns 1 and 2 of Table C. Cooling severity during product recovery to 60〓 (16℃)
By mitigating from 85°C to 29°C, the cooling package associated with conventional TIP units can be eliminated, thus saving cooling package investment and operating utilities. However, there are disadvantages to doing this that offset the savings mentioned above. As can be seen in columns 2 and 3 of Table C, the nC 5 + nC 6 content of the circulating hydrogen increases from 1.0 to 1.5 mol% compared to the case of 60ⓓ (16°C), and the C 5 + product Normal content from 2.4 mol% to 3.4
increased to mol%. In addition, the higher the normal concentration in the circulating hydrogen, the lower the delta load of normal paraffin in the adsorbent, which reduces the adsorbent to about 10
% more required. This increase in adsorbent, in turn, also requires an approximately 10% higher circulating hydrogen rate. In addition to the above disadvantages, the quality of the product was reduced. This can be seen in the decrease in product RON-0 from 88.5 to 88.1. The product recovery temperature was changed from 60〓(16℃) to 85〓(29℃).
The disadvantages of increasing the temperature to 0.degree. C.) can be reduced by using non-normal product washing in accordance with the present invention as illustrated in FIG. FIG. 6 shows a TIP unit that uses non-normal product scrubbing in accordance with the present invention to improve normal recovery from recycle gas. In the arrangement of FIG. 6, the recycled hydrogen leaving the isomerization product recovery section enters the bottom of the trayed or packed column. In the column, the recycled hydrogen is washed countercurrently with approximately 11% non-normal product. The circulating washed non-normal containing the normal removed from the circulating hydrogen is circulated to the adsorber raw material and reprocessed in the adsorption section. The washed recycled hydrogen exits the top of the vessel and is recycled to the adsorption section. Table D shows the material balance for a non-normal product wash also using 85° (29°C) cooling in the product recovery section of the unit. This mass balance was simulated using 5 theoretical plates in the wash column. From the washed cycle hydrogen composition and the C 5 + non-normal product composition (streams 5 and 6) in Table C, it can be seen that the efficiency of the washing process according to the invention in the product recovery section is (60
It can be seen that the efficiency approaches that of chilling (to 16℃). Non-normal washing of the circulating hydrogen reduced the normal content of both circulating hydrogen and non-normal products to low levels previously experienced with chillers. Circulating wash non-normal flow increases the amount of adsorbent and increases the circulating hydrogen demand by about 10%, and also increases fuel costs proportionately. For this reason, care must be taken to optimize the cleaning non-normal speed during design. However, by eliminating the cooling package, the total investment cost of the unit is reduced by about 6% compared to conventional arrangements, and the compressor utility is reduced by about 30%.
% reduced.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
第1図は本発明を説明する工程図である。第2
図は先行技術を示す簡易工程図である。第3図
は、先行技術に本発明による洗浄装置を加えた簡
易工程図である。第4図は本発明の洗浄を加入し
たTIPプロセスを示す工程図である。第5図は先
行技術のTIPユニツトを示す簡易工程図である。
第6図は本発明による洗浄を用いたTIPユニツト
を示す簡易工程図である。
12,56,114……アキユムレーター、1
8,74……熱交換器、20,80……加熱器、
34,36〜42……床、54,110……分離
器。
FIG. 1 is a process diagram illustrating the present invention. Second
The figure is a simplified process diagram showing the prior art. FIG. 3 is a simplified process diagram in which the cleaning device according to the present invention is added to the prior art. FIG. 4 is a process diagram showing the TIP process including cleaning according to the present invention. FIG. 5 is a simplified process diagram showing a prior art TIP unit.
FIG. 6 is a simplified process diagram showing a TIP unit using cleaning according to the present invention. 12,56,114...Accumulator, 1
8,74...heat exchanger, 20,80...heater,
34,36-42...floor, 54,110...separator.
Claims (1)
とを含有する気体状の混合物からノルマルパラフ
インと非ノルマルパラフインを分離する際に、 (i) 該混合物を、ノルマルパラフインを選択的に
吸着するゼオライトモレキユラーシーブ吸着剤
を収容する系の複数の固定床の中に順次に通
し、 (ii) 非収着性パージガスを用い、(a)各床からノル
マルを脱着させて脱着したノルマルをパージガ
スと混合状態で含有する流出物としかつ(b)各床
から吸着されない非ノルマルパラフインを移送
して非ノルマルパラフインをパージガスと混合
状態で含有する別の流出物とし、 (iii) 前記(ii)(a)の流出物からノルマルを凝縮させて
ノルマル生成物を得かつノルマルの残留物を含
有するパージガスを循環させ、 (iv) 前記(ii)(b)の流出物から非ノルマルを分離させ
て非ノルマル生成物を得かつ非ノルマルの残留
物を含有するパージガスを循環させる方法にお
いて、(ii)(a)又は(ii)(b)の内の選択した流出物から
の残留ガスを含むパージガスを選択しない流出
物からの生成物の一部で洗浄した後に循環させ
て循環パージガスの残留物含量を低下させるこ
とを特徴とする前記方法。[Scope of Claims] 1. When separating normal paraffin and non-normal paraffin from a gaseous mixture containing normal paraffin and non-normal paraffin, (i) the mixture is separated by a zeolite that selectively adsorbs normal paraffin; (ii) using a non-sorbing purge gas; (a) desorbing the normals from each bed and using the desorbed normals as the purge gas; (b) transferring unadsorbed non-normal paraffins from each bed to produce a separate effluent containing non-normal paraffins in admixture with the purge gas; and (iii) above (ii)(a). ) condensing the normal from the effluent of (ii)(b) to obtain the normal product and circulating a purge gas containing the normal residue; (iv) separating the non-normal from the effluent of (ii)(b) above to obtain the normal product; In a method of obtaining product and circulating a purge gas containing non-normal residues, not selecting a purge gas containing residual gas from the selected effluent of (ii)(a) or (ii)(b). A process as described above, characterized in that a portion of the product from the effluent is recycled after washing to reduce the residue content of the recycled purge gas.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/434,398 US4476345A (en) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | N-Paraffin-isoparaffin separation process using wash of recycle purge gas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6168115A JPS6168115A (en) | 1986-04-08 |
| JPH0243526B2 true JPH0243526B2 (en) | 1990-09-28 |
Family
ID=23724075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59186649A Granted JPS6168115A (en) | 1982-10-14 | 1984-09-07 | Improved n-paraffin-isoparaffin separation using washing of recirculated purge gas |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6168115A (en) |
| AU (1) | AU563013B2 (en) |
| CA (1) | CA1225338A (en) |
-
1984
- 1984-08-22 AU AU32287/84A patent/AU563013B2/en not_active Ceased
- 1984-08-24 CA CA000461802A patent/CA1225338A/en not_active Expired
- 1984-09-07 JP JP59186649A patent/JPS6168115A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU3228784A (en) | 1986-02-27 |
| CA1225338A (en) | 1987-08-11 |
| AU563013B2 (en) | 1987-06-25 |
| JPS6168115A (en) | 1986-04-08 |
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