JP2020519630A - エチレン分離工程および分離装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、既存の脱エタンカラムの上段に、脱エタンカラムおよびアセチレン変換器をさらに備えることで、これより９９％以上の純度を有するエチレンストリームをエチレン分離カラムの中間部に提供するエチレン分離工程を提供する。本発明は、脱エタンカラムの後段にアセチレンコンバータが存在する既存設備を変更することなく、予備エチレン分離工程を経ることで、エチレンの生産量を増大することができるだけでなく、エネルギーを節減することができる。

Description

本出願は、２０１７年６月８日付で出願された韓国特許出願１０−２０１７−００７１３１５号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

本発明は、アセチレン、エタン、エチレンおよびＣ３＋を含む混合物からのエチレンを分離する工程に関し、より詳細には、工程効率がより向上したエチレン分離工程に関する。

エチレンは、広範な化学材料を製造する基礎原料であり、蒸気が存在する分解炉（ｃｒａｃｋｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ）の中で炭化水素の熱分解によって産業的に製造される。様々な成分を含む分解炉流出物ストリームは、通常、洗浄され、水を除去するために乾燥され、圧縮されてオレフィン回収部を通過することで、エタン、プロピレン、プロパンなどの他の軽質の炭化水素からエチレンが分離される。

分解炉流出物からの混合物の分離順序は、脱メタンカラム（ＤｅＣ１）、脱エタンカラム（ＤｅＣ２）、または脱プロパンカラム（ＤｅＣ３）によって開始することができる。例えば、脱メタンカラム−優先（ｆｉｒｓｔ）分類工程で、分解炉（ｃｒａｃｋｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ）からの流出物が冷却および押出された後、脱メタンカラムに流入されて、メタンと軽質化合物が除去される。脱メタンカラムの底部の流出物が、脱エタンカラムに供給される。

脱エタンカラムは、脱メタンカラムの底部の流出物を、蒸気として脱エタンカラムのオーバヘッドから流出されるＣ２と軽質化合物、また脱エタンカラムの底部から流出される重質化合物を含む部分に分離する。脱エタンカラムの底部は、重質化合物を分離するために処理される。オーバヘッドＣ２は、アセチレンコンバータ（ＡＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に送られて、アセチレンをエタンとエチレンに転換することができ、または他の方法として、アセチレン回収装置に送られて、エタンとエチレンからアセチレンを分離することができる。前記反応器または回収装置の流出物が、Ｃ２分離器（Ｃ２ ｓｐｌｉｔｔｅｒまたはＣ２ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｅｒ）に供給されて、エチレンとエタンに分離され得る。

Ｃ２分離器でエチレン生産量を増加させるための様々な努力があったが、既存設備の限界によってボトルネックにかかっていることが多く、既存設備を取り替えるためには多額の費用がかかるという問題がある。例えば、アセチレンコンバータが脱メタンカラムの前段に位置する工程では、脱エタンカラムの上部に第２の脱エタン装置を備えることで、より高純度のエチレンを含む流出物をエチレン分離器に供給するＡｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２工程が使用されているが、この工程は、アセチレンコンバータが脱エタンカラムの後段に存在する工程には、エチレン製品からアセチレンを分離することができないため、活用が困難であるという問題がある。

本発明が解決しようとする技術的課題は、アセチレンコンバータが脱エタンカラムの後段に位置する工程で既存の設備を取り替えることなく、経済的にエチレンの生産量を増やすことができるエチレン分離工程を提供することにある。

本発明は、前記技術的課題を解決するために、
アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離する工程であって、
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが、第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムに投入され、第１の脱エタンカラムの上部に第１のＣ２ストリームを、第１の脱エタンカラムの下部にＣ３ストリームを排出するステップと、
前記脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの一部を第２の脱エタンカラムに投入し、第２のＣ２ストリームを排出するステップと、
前記第２の脱エタンカラムの下部ストリームは第１の脱エタンカラムに流入されて、第１の脱エタンカラムのリフラックスとして作用するステップと、
前記第２のＣ２ストリームを第１のアセチレンコンバータに供給し、第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第１のエチレンストリームを排出するステップと、
前記脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの残りのストリームを第２のアセチレンコンバータに供給し、第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第２のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１のエチレンストリームと第２のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入し、エチレンを得るステップとを含むエチレン分離工程を提供する。

一実施形態によると、第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの中間に投入し、第２のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの下段に投入してもよい。

一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合のリフラックス率と同一であってもよい。

一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上部に排出される第１のＣ２ストリームは、６５〜８５％のエチレン純度を有してもよい。

一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームのエチレン純度は、９６〜９９％であり、第１のアセチレンコンバータを経た後、第１のエチレンストリームは、９７％以上のエチレン純度を有してもよい。

一実施形態によると、第２のアセチレンコンバータを経た後、第２のエチレンストリームは、６５〜８５％のエチレン純度を有してもよい。

一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムは、３０〜１００段の段数を備えてもよい。

一実施形態によると、前記エチレン分離カラムは、１５０〜２００段の段数を備え、前記第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの５０〜１１０段に投入され、第２のエチレンストリームは、第１のエチレンストリームよりも３０〜１００段の低い段に投入されてもよい。

一実施形態によると、エチレン分離カラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合に比べて減少してもよい。

本発明は、既存の脱エタンカラムの上段に、第２の脱エタンカラムおよびアセチレン変換器を追加することで、エチレン予備分離工程を経るのと同じ効果が得られ、これより得られた９９％以上の高純度を有する第１のエチレンストリームをエチレン分離カラムの中間部に投入することで、単位体積当たりエチレン生産量を増大することができる。本発明は、脱エタンカラムの後段にアセチレンコンバータが位置するすべての設備への適用が可能であることから経済的な方法でエチレン生産量を増大することができる。

アセチレンコンバータが脱エタンカラムの後段に位置する従来の脱エタンおよびエチレン分離工程の概略的な工程フローチャートである。 本発明によるエチレン分離工程の概略的な工程フローチャートである。 従来工程（Ｂａｓｅ）によるＤｅＣ２工程のフローチャートである。 本発明の実施例（Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）によりエチレン分離カラムの前段にＡｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２工程を追加した工程のフローチャートである。 比較例（Ｂａｓｅ）および実施例（Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）による工程のＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄを比較した図である。 本発明の実施例により脱エタンカラムの上段に第２の脱エタンカラム（Ａｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２）を備えた工程の工程フローチャートである。 図６による工程でＡｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２ストリームの流量によるエチレン純度を示した図である。 本発明の実施例により９９％のエチレンをエチレン分離カラムに投入する工程のフローチャートである。 図８による工程で９９％のエチレンの投入量によるエチレン分離カラムのリフラックスとリフラックス率を示す図である。 本発明の実施例による工程で投入段数別のリフラックス率とアセチレンコンバータ通過後の予想のエチレン組成を示すグラフである。

本明細書で使用されている「Ｃ＃炭化水素」または「Ｃ＃」（ここで、＃は、正の整数である）は、＃個の炭素原子を有するすべての炭化水素を説明することを意味する。また、用語「Ｃ＃＋炭化水素」または「Ｃ＃＋」は、＃以上の炭素原子を有するすべての炭化水素分子を説明することを意味する。例えば、用語「Ｃ３＋炭化水素」または「Ｃ３＋」は、３以上の炭素原子を有する炭化水素の混合物を説明することを意味する。したがって、用語「Ｃ３＋アルカン」は、３以上の炭素原子を有するアルカンに関するものである。したがって、用語「Ｃ＃マイナス炭化水素」または「Ｃ＃マイナス」は、＃以下の炭素原子を有し、水素を含む炭化水素の混合物を説明することを意味する。例えば、用語「Ｃ２−」または「Ｃ２マイナス」は、エタン、エチレン、アセチレン、メタンおよび水素の混合物に関するものである。

本発明は、アセチレンコンバータを脱エタンカラム（ＤｅＣ２）の後段に備え、脱エタンカラムの上段に第２の脱エタンカラム（Ａｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２）およびアセチレンコンバータをさらに配置することで、Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎａｔｏｒ効果によりエチレン生産量を増大することができるエチレン分離工程を提供する。

本発明によるエチレン分離工程は、
アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離する工程であって、
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが、第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムに投入され、第１の脱エタンカラムの上部に第１のＣ２ストリームを、第１の脱エタンカラムの下部にＣ３ストリームを排出するステップと、
前記脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの一部を第２の脱エタンカラムに投入し、第２のＣ２ストリームを排出するステップと、
前記第２のＣ２ストリームを第１のアセチレンコンバータに供給し、第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第１のエチレンストリームを排出するステップと、
前記脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの残りのストリームを第２のアセチレンコンバータに供給し、第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第２のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１のエチレンストリームと第２のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入し、エチレンを得るステップとを含む。

本発明は、第１の脱エタンカラムの後段にさらに第２の脱エタンカラムを備えることで、高純度のエチレンストリームを形成することができ、高純度のエチレンストリームが、エチレン分離カラムの中間部に投入されることで、エチレンの生産量がより向上することができる。すなわち、さらに備えられた第２の脱エタンカラムによる脱エタン工程が、エチレンストリームの予備分離（Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）ステップとして作用することで、既存のエチレン分離工程に比べ、単位体積当たり生産量が増大され得る。

一実施形態によると、第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの中間に投入し、第２のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの下段に投入してもよい。

一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合のリフラックス率と同一であってもよい。

一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上部に排出される第１のＣ２ストリームは、６５〜８５％、好ましくは８０〜８５％のエチレン純度を有してもよい。

一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームのエチレン純度は、９６〜９９％であり、第１のアセチレンコンバータを経た後、第１のエチレンストリームは、９７％以上のエチレン純度を有してもよい。すなわち、第１のＣ２ストリームよりも第２のＣ２ストリームのエチレン純度がはるかに高い。

一実施形態によると、第２のアセチレンコンバータを経た後、第２のエチレンストリームは、６５〜８５％のエチレン純度を有してもよい。

一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムは、３０〜１００段、好ましくは３０〜８０段、より好ましくは３０〜６０段の段数を備えてもよい。前記段数で供給されたときに、高純度の第１のエチレンストリームによる効率が最も極大化され得る。

一実施形態によると、前記エチレン分離カラムは、１５０〜２００段の段数を備え、前記第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの５０〜１１０段、好ましくは８０〜１１０段、より好ましくは、９０〜１０５段に投入されてもよく、第２のエチレンストリームは、第１のエチレンストリームよりも３０〜１００段の低い段に投入されてもよい。前記段数で供給されたときに、高純度の第１のエチレンストリームによる効率が最も極大化され得る。

一実施形態によると、エチレン分離カラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合に比べて減少することができ、これにより、単位体積当たりエチレン生産率が向上することができる。

アセチレンコンバータは、Ｃ２ストリームに含まれたアセチレンを水素と接触させてアセチレンをエチレンに転換し、エチレンストリームがアセチレン希薄ストリームまたは最初からアセチレンがないストリームを形成する。

一実施形態によると、前記供給ストリームは、脱プロパンカラム、脱メタンカラム、脱ブタンカラム、脱メタンカラムストリッパから得られた生成物のストリーム、分解炉流出物、触媒反応器流出物またはこれらを組み合わせたものであってもよい。

前記第１の脱エタンカラム、第２の脱エタンカラムおよびエチレン分離カラムには、凝縮器が備えられてもよく、前記凝縮器は、分離されたエチレンストリームを凝縮し集めることができる。

本明細書において使用されたエチレン分離カラムは、「整流器」を含み、これは、複数個のトレイを含む分別蒸留領域を意味するものであり、この領域は、供給ストリームからの蒸気がエタンに存在する比較的希薄な液体と接触し、上部のエチレンストリームは、エタンが希薄となり、供給トレイから集まった液体からエチレンのリボイリングまたはストリッピングを提供しない。前記エチレン分離カラムの下部には、比較的エチレンの純度が低い第２のエチレンストリームが供給され、必要に応じて、熱交換器で加熱または冷却されて供給されてもよい。

また、本発明は、アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離するエチレン分離システムを提供する。

本発明によるエチレン分離システムは、
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが投入され、上部にＣ２ストリーム、下部にＣ３ストリームを排出する第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に備えられ、第１の脱エタンカラムから排出された第１のＣ２ストリームの一部からエタンをさらに除去する第２の脱エタンカラム（Ａｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２）と、
前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、アセチレンを除去する第１のアセチレンコンバータと、
前記第２の脱エタンカラムに投入される第１のＣ２ストリーム以外の残りの第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、アセチレンを除去する第２のアセチレンコンバータと、
前記第１のエチレンストリームおよび第２のエチレンストリームが投入され、エチレンを分離するエチレン分離カラムとを備える。

一実施形態によると、前記第１のアセチレンコンバータから排出された高純度の第１のエチレンストリームは、前記エチレン分離カラムの中間部に投入されてもよい。

一実施形態によると、前記第２のアセチレンコンバータから排出された低純度の第２のエチレンストリームは、前記エチレン分離カラムの下段部に投入されてもよい。第２のエチレンストリームは、第１のエチレンストリームよりも３０〜１００段の低い段に投入されてもよい。前記段数で供給されたときに、高純度の第１のエチレンストリームによる効率が最も極大化され得る。

以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施するように、本発明の実施例について詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な相違する形態に実現されてもよく、ここで説明する実施例に限定されない。

以下の略称および記号が意味することは次のとおりである。

ＤＡ４０１：第１の脱エタンカラム
ＤＡ４１２／１４１２：エチレン分離カラム
ＤＡ４０３：脱メタンカラム

＜比較例１および実施例１＞
図３および図４は、それぞれ従来のＤｅＣ２工程（比較例）と本発明によるＡｄｖａｎｃｅｄ ＤｅＣ２工程（実施例）を示す。各図のストリームに示されている４個の数字は、上から下の順に、温度（℃）、圧力（ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）、流量（ｋｇ／ｈr）、気体分率を示し、工程運転の条件は、次のとおりである。

供給物（Ｆｅｅｄ）の性状：１００％気体
第１の脱エタンカラムの段数：８１段
第２の脱エタンカラムの段数：５０段（実施例のみ）
エチレン分離カラムの段数：２１５段（ＤＡ１４１２ １００段／ＤＡ４１２ １１５段）
第１のエチレンストリーム純度および供給段数：９９％、１００段（実施例のみ）
第２のエチレンストリーム純度および供給段数：
− 比較例８２％、１５１段
− 実施例８０％、１５１段

比較例および実施例による工程の生産量、リフラックス、凝縮器およびリボイラ負荷、エチレン分離カラムのＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄを比較した。

前記表１に示されているように、第２の脱エタンカラムによる予備分離工程を含む場合、Ｌｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄの減少効果が最も目立ち、これは、図５でより詳細に示している。本発明による工程は、１０段以下から１００段までの区間のＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄが２１．５ｔｏｎ／ｈｒ減少しており、１０１段以下でのＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄも２５．２ｔｏｎ／ｈｒ減少し、エチレン６ｔｏｎ／ｈｒを追加生産することができるようになった。

また、本発明による工程は、リフラックス率（ＲＲ）が３．５９７から３．１１４に減少しており、Ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｅが総１８．４ｔｏｎ／ｈｒ減少、Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｄｕｔｙが総１．９Ｇｃａｌ/ｈｒ減少、Ｒｅｂｏｉｌｅｒ ｄｕｔｙが総２．０２Ｇｃａｌ／ｈｒ減少して第２の脱エタンカラムによる予備分離工程を含むことで、分離工程に必要なエネルギーが減少したことを確認した。

＜実施例２：供給流量によるエチレン純度＞
図６に図示されている運転条件で第２の脱エタンカラムを運転したときに、第２の脱エタンカラムの流量によるエチレンの純度を図７に示した。

本工程は、アセチレンコンバータを通過する前のエチレン純度であるため、ストリームにアセチレンが存在している。これにより、エチレンの純度が９８．９％水準の限界を示し、約１７ｔｏｎ／ｈエチレンを取り出すまで組成の変化が現れていないことが分かる。

＜実施例３：高純度のエチレンストリームの投入量によるリフラックスおよびリフラックス率＞
本発明により第２の脱エタンカラムによる予備分離工程（Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）を経る場合、約９９％のエチレンストリームを得ることができることを先に確認した。そのため、９９％のエチレンストリームの投入量によるエチレン分離カラムのリフラックスおよびリフラックス率の変化を測定した。

図８に図示されているように、ＤＡ４０２（エチレン分離カラム）の４０段に９９％のエチレンストリームを直接供給しており、エチレンストリームの投入量を変化させながらＲｅｆｌｕｘおよびＲＲ（Ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｉｏ）の変化を測定した。その結果は、図９および表２のとおりである。

前記結果によると、高純度のエチレンストリームの投入量が増加するに伴い、Ｒｅｆｌｕｘは増加し、ＲＲは減少することが示されている。これは、リフラックスは投入量に比例して増加し、ＲＲはＬ／Ｄとしてリフラックス／生成物の量で示すことができるが、リフラックスの増加によって生成物の量も増加し、リフラックスの増加幅に比べて生成物の量の増加幅がより高く示されるため、ＲＲは、エチレンの投入量が増加するにつれて減少する様相を示した。

＜実施例４：エチレン分離カラムの投入段数による効果＞
第１のアセチレンコンバータを通過した後の第１のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入するステップで投入段数による効果を確認した。図１０には、投入段数によるリフラックスとリフラックス率を示した。

アセチレンコンバータを通過する前のエチレンストリームの組成は、９８．９％であり、アセチレンコンバータを通過した第１のエチレンストリームの予想組成は、９９．４％であり、アセチレンコンバータの反応に応じて９９．０〜９９．７％の間で決定され得る。

図１０のグラフを参照すると、エチレンストリームの組成が９９．４％より高くなり得る可能性とリフラックスの変化様相を考慮すると、投入段数が８０〜１００段で最も高い予備分離効果を示すことができる。８０段よりも高い段数に投入する場合、上段で９９．９６％で生産しなければならないエチレン製品の純度に悪い影響を及ぼすことがあり、１００段よりも低い段数に投入する場合、塔底からエチレンが漏れる可能性が大きくなるため、両方の場合、いずれも結果としてリフラックスの増加および生産量の減少、エネルギー効率の低下につながり得る。

以上、本発明の内容の特定の部分について詳細に記述したが、当業界において通常の知識を有する者にとって、かかる具体的技術は単に好ましい実施様態であるだけであって、これによって本発明の範囲が制限されるものではないことは明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付の請求項とそれらの等価物によって定義されるといえる。

本発明は、前記技術的課題を解決するために、
アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離する方法であって、
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが、第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムに投入され、第１の脱エタンカラムの上部に第１のＣ２ストリームを、第１の脱エタンカラムの下部にＣ３ストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの一部を第２の脱エタンカラムに投入し、上部に第２のＣ２ストリームを排出するステップと、
前記第２の脱エタンカラムの下部ストリームは第１の脱エタンカラムに流入されて、第１の脱エタンカラムのリフラックスとして作用するステップと、
前記第２のＣ２ストリームを第１のアセチレンコンバータに供給し、第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第１のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの残りのストリームを第２のアセチレンコンバータに供給し、第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第２のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１のエチレンストリームと第２のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入し、エチレンを得るステップとを含むエチレン分離方法を提供する。

一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上部に排出される第１のＣ２ストリームは、６５〜８５重量％のエチレン純度を有してもよい。

一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームのエチレン純度は、９６〜９９重量％であり、第１のアセチレンコンバータを経た後、第１のエチレンストリームは、９７重量％以上のエチレン純度を有してもよい。

一実施形態によると、第２のアセチレンコンバータを経た後、第２のエチレンストリームは、６５〜８５重量％のエチレン純度を有してもよい。

本発明によるエチレン分離方法は、
アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離する方法であって、
Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが、第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムに投入され、第１の脱エタンカラムの上部に第１のＣ２ストリームを、第１の脱エタンカラムの下部にＣ３ストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの一部を第２の脱エタンカラムに投入し、上部に第２のＣ２ストリームを排出するステップと、
前記第２の脱エタンカラムの下部ストリームは第１の脱エタンカラムに流入されて、第１の脱エタンカラムのリフラックスとして作用するステップと、
前記第２のＣ２ストリームを第１のアセチレンコンバータに供給し、第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第１のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１の脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの残りのストリームを第２のアセチレンコンバータに供給し、第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第２のエチレンストリームを排出するステップと、
前記第１のエチレンストリームと第２のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入し、エチレンを得るステップとを含む。

一実施形態によると、第１の脱エタンカラムの上部に排出される第１のＣ２ストリームは、６５〜８５重量％、好ましくは８０〜８５重量％のエチレン純度を有してもよい。

一実施形態によると、前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームのエチレン純度は、９６〜９９重量％であり、第１のアセチレンコンバータを経た後、第１のエチレンストリームは、９７重量％以上のエチレン純度を有してもよい。すなわち、第１のＣ２ストリームよりも第２のＣ２ストリームのエチレン純度がはるかに高い。

一実施形態によると、第２のアセチレンコンバータを経た後、第２のエチレンストリームは、６５〜８５重量％のエチレン純度を有してもよい。

供給物（Ｆｅｅｄ）の性状：１００％気体
第１の脱エタンカラムの段数：８１段
第２の脱エタンカラムの段数：５０段（実施例のみ）
エチレン分離カラムの段数：２１５段（ＤＡ１４１２ １００段／ＤＡ４１２ １１５段）
第１のエチレンストリーム純度および供給段数：９９重量％、１００段（実施例のみ）
第２のエチレンストリーム純度および供給段数：
− 比較例８２重量％、１５１段
− 実施例８０重量％、１５１段

前記表１に示されているように、第２の脱エタンカラムによる予備分離工程を含む場合、Ｌｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄの減少効果が最も目立ち、これは、図５でより詳細に示している。本発明による工程は、１０段以下から１００段までの区間のＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄが２１．５ｔｏｎ／ｈｒ減少しており、１０１段以下でのＬｉｑｕｉｄ Ｌｏａｄも２５．２ｔｏｎ／ｈｒ減少し、エチレン６ｔｏｎ／ｈｒを追加生産することができるようになった。本発明による工程は、リフラックス率（ＲＲ）が３．６から３．１に減少している。

また、本発明による工程は、Ｒｅｆｌｕｘ ｒａｔｅが総１８．４ｔｏｎ／ｈｒ減少、Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ ｄｕｔｙが総１．９Ｇｃａｌ/ｈｒ減少、Ｒｅｂｏｉｌｅｒ ｄｕｔｙが総２．０２Ｇｃａｌ／ｈｒ減少して第２の脱エタンカラムによる予備分離工程を含むことで、分離工程に必要なエネルギーが減少したことを確認した。

本工程は、アセチレンコンバータを通過する前のエチレン純度であるため、ストリームにアセチレンが存在している。これにより、エチレンの純度が９８．９重量％水準の限界を示し、約１７ｔｏｎ／ｈエチレンを取り出すまで組成の変化が現れていないことが分かる。

＜実施例３：高純度のエチレンストリームの投入量によるリフラックスおよびリフラックス率＞
本発明により第２の脱エタンカラムによる予備分離工程（Ｐｒｅｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）を経る場合、約９９重量％のエチレンストリームを得ることができることを先に確認した。そのため、９９重量％のエチレンストリームの投入量によるエチレン分離カラムのリフラックスおよびリフラックス率の変化を測定した。

アセチレンコンバータを通過する前のエチレンストリームの組成は、９８．９重量％であり、アセチレンコンバータを通過した第１のエチレンストリームの予想組成は、９９．４重量％であり、アセチレンコンバータの反応に応じて９９．０〜９９．７重量％の間で決定され得る。

図１０のグラフを参照すると、エチレンストリームの組成が９９．４重量％より高くなり得る可能性とリフラックスの変化様相を考慮すると、投入段数が８０〜１００段で最も高い予備分離効果を示すことができる。８０段よりも高い段数に投入する場合、上段で９９．９６重量％で生産しなければならないエチレン製品の純度に悪い影響を及ぼすことがあり、１００段よりも低い段数に投入する場合、塔底からエチレンが漏れる可能性が大きくなるため、両方の場合、いずれも結果としてリフラックスの増加および生産量の減少、エネルギー効率の低下につながり得る。

Claims (9)

1. アセチレン、エタン、およびエチレンを含むＣ２ストリームと、プロピレンを含むＣ３ストリームとを含む供給ストリームからエチレンを分離する工程であって、
   Ｃ２ストリームとＣ３ストリームとを含む供給ストリームが、第１の脱エタン（ＤｅＣ２）カラムに投入され、第１の脱エタンカラムの上部に第１のＣ２ストリームを、第１の脱エタンカラムの下部にＣ３ストリームを排出するステップと、
   前記脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの一部を第２の脱エタンカラムに投入し、上部に第２のＣ２ストリームを排出するステップと、
   前記第２の脱エタンカラムの下部ストリームは第１の脱エタンカラムに流入され、第１の脱エタンカラムのリフラックスとして作用するステップと、
   前記第２のＣ２ストリームを第１のアセチレンコンバータに供給し、第２のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第１のエチレンストリームを排出するステップと、
   前記脱エタンカラムの上部に排出された第１のＣ２ストリームの残りのストリームを第２のアセチレンコンバータに供給し、第１のＣ２ストリームに含まれたアセチレンをエチレンに変換し、第２のエチレンストリームを排出するステップと、
   前記第１のエチレンストリームと第２のエチレンストリームをエチレン分離カラムに投入し、エチレンを得るステップとを含む、エチレン分離工程。
2. 第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの中間に投入し、第２のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの下段に投入する、請求項１に記載のエチレン分離工程。
3. 第１の脱エタンカラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合のリフラックス率と同一である、請求項１に記載のエチレン分離工程。
4. 第１の脱エタンカラムの上部に排出される第１のＣ２ストリームは、６５〜８５％のエチレン純度を有する、請求項１に記載のエチレン分離工程。
5. 前記第２の脱エタンカラムから排出された第２のＣ２ストリームのエチレン純度は、９６〜９９％であり、第１のアセチレンコンバータを経た後、第１のエチレンストリームは、９７％以上のエチレン純度を有する、請求項１に記載のエチレン分離工程。
6. 第２のアセチレンコンバータを経た後、第２のエチレンストリームは、６５〜８５％のエチレン純度を有する、請求項１に記載のエチレン分離工程。
7. 前記第２の脱エタンカラムは、３０〜１００段の段数を備える、請求項１に記載のエチレン分離工程。
8. 前記エチレン分離カラムは、１５０〜２００段の段数を備え、前記第１のエチレンストリームは、エチレン分離カラムの５０〜１１０段に投入され、第２のエチレンストリームは、第１のエチレンストリームよりも３０〜１００段の低い段に投入される、請求項１に記載のエチレン分離工程。
9. エチレン分離カラムの上段のリフラックス率は、第２の脱エタンカラムが存在しない場合に比べて減少する、請求項１に記載のエチレン分離工程。