KR100603722B1 - 방향족 화합물의 회수방법 - Google Patents

Abstract

방향족 화합물과 비방향족 화합물을 함유하는 혼합물로부터 방향족 화합물을 회수하는 개선된 방법 및 이를 위한 기존 설비의 개장 방법이 제공된다. 개선된 방법은 혼성 추출 증류/액체-액체 추출기 장치 및 이의 변형을 병용하여 방향족 화합물을 회수하는 단계를 포함한다. 개선된 방향족 화합물의 회수방법에 사용하기 위한 기존 회수방법 설비를 신속하고 경제적으로 개장하는 방법이 또한 제공된다.

방향족 화합물 회수방법, UDEX 방법, 설폴란 방법, 라피네이트

Description

방향족 화합물의 회수방법{A process for recovering aromatic compounds}

관련 출원

본 출원은 내용 전체가 각종 목적상 본원에서 참조로 인용되는, 개선된 방향족 화합물 정제 방법이란 명칭의 계류중인 미국 가특허원 제60/057,889호(출원일: 1997년 9월 3일)의 부분 계속 출원이다.

본 발명은 화학물질의 회수방법, 더욱 구체적으로는 방향족 및 비방향족 화합물의 혼합물로부터 방향족 화합물을 회수하기 위한 개선된 방법, 및 이를 위한 기존 설비의 개장(retrofitting) 방법에 관한 것이다.

방향족 석유화학물질, 예를 들어 벤젠, 톨루엔 및 크실렌(BTX라 통칭)은 각종 플라스틱, 발포체 및 섬유의 중요한 빌딩 블록(building block)으로서 사용된다. 전통적으로, 이러한 기초 화합물은 나프타의 촉매 변형(reformation)에 의해서, 또는 나프타 또는 가스유의 스팀 크랙킹을 통해서 리포메이트(reformate) 및 열분해 가솔린과 같은 스트림을 생산함으로써 제조되어 왔다. 종래의 방법으로 유도된 BTX는 일반적으로 비점이 유사한 비방향족 화합물을 상당량으로 포함하며, 이는 단순 증류가 비방향족 화합물로부터 방향족 화합물을 회수하기 위한 수단으로서 사용될 수 없게 한다.

따라서, 비방향족 화합물로부터 방향족 화합물을 회수하기 위한 노력으로 각종 추출 기술이 개발되었다. 이러한 종래의 추출 기술은 일반적으로 방향족 화합물에 높은 친화도를 나타내어 방향족 화합물과 비방향족 화합물과의 혼합물로부터 방향족 화합물을 선택적으로 추출시키는 용매의 사용을 포함한다. 종래 추출 기술의 한 예로서, 쉘 오일 캄파니(Shell Oil Company)가 개발한 설폴란(sulfolane) 방법이 있다. 설폴란 방법은 용매로서 테트라하이드로티오펜 1,1 디옥사이드(또는, 설폴란)를 사용하고 보조 용매로서 물을 사용한다. 이러한 방법은 액체-액체 추출 및 추출 스트립핑의 조합을 단일, 통합된 모형으로 사용한다.

이의 광범위한 사용에도 불구하고, 설폴란 방법은 이의 모형으로 인한 몇가지 단점이 있다. 예를 들어, 이러한 방법은 이의 생산 가능 용량에서 제한된다. 이는 액체-액체 추출이 일어나기 위해서는, 상 분리가 용매/추출물 및 라피네이트 물질 사이에서 발생해야 한다는 사실 때문이다. 공급원료의 최대 방향족 화합물의 함량은 약 80% 내지 90%로 제한된다.

또한, 종래의 설폴란 방법 모형에서는, 공급원료 선택의 범위가 제한된다. 이는 기존 설폴란 추출 장치가 공급원료가 약 30% 내지 60%의 전체 방향족 화합물 농도를 포함할 것으로 예상한 경우에 구축되었다는 사실 때문이다. 신규한 촉매에서의 개선 및 연속 촉매 재생성("CCR")의 개발과 더불어, 리포메이트 스트림의 방향족 화합물 함량이 액체-액체 상 분리에 의해 단순 추출이 발생할 수 있는 정도를 초과하여 상당히 더 높아졌다. 이러한 딜레마를 해결하기 위한 한 시도로서, 인위적으로 비방향족 또는 라피네이트 물질을 재순환시켜 전체 방향족 농도를 저하시킴으로써 상 분리를 촉진시키는 것이 있었다. 이와 달리, 용매 시스템 선택도를 증가시키기 위해 보조 용매 조성물을 증가시킬 수 있다. 종래의 기술에 촉매 및 촉매 시스템의 최근 발전을 수용한 이러한 시도 둘다는 이러한 방법의 작업 효율성 및 장치 용량을 상당히 감소시킨다.

종래의 설폴란 방법에 수반되는 또 다른 단점은 환류 스트림내에 존재하는 바람직하지 않은 성분의 농도 효과이다. 추출 용매는 방향족 화합물>나프텐/올레핀>파라핀의 그룹 선택성 선호 추출 및 낮은 탄소수 성분을 선호하는 경질/중질 선택성을 갖는다. 따라서, 설폴란 방법 모형은 추출 스트립핑 장치가 보다 경질의 비방향족 화합물(이는 주 추출기로 환류물로서 유동하여 보다 중질의 방향족 화합물을 대체한다)을 쉽게 제거한다는 이론을 전제로 한다.

실제에 있어서, 이러한 모형은 2가지 이상의 바람직하지 않은 효과를 초래한다: (1) 추출된 스트림 속에서 중질 방향족 화합물을 회수하는 어려움; 및 (2) 추출 스트립퍼 및 환류 시스템에서의 경질 불순물의 축적. 이러한 종래의 모형에 수반하는 전자의 바람직하지 않은 효과는 혼합된 공급원료내의 최대 중질 방향족 화합물류를 완전하게 제거 및 회수하지 못하는 것이다. 예를 들어, 종래의 기술 모형을 사용하여 BTX 범위 공급원료를 가공하는 장치는 거의 완벽하게 벤젠을 회수할 수 있지만, 벤젠과 비교하여 보다 낮은, 크실렌의 용매에 대한 친화도로 인해 라피네이트 속으로 공급원료내의 크실렌을 15% 이상 손실하게 된다. 이러한 결과는 공급원료내의 크실렌을 보다 완벽하게 회수하기 위한 하나의 작업으로서 추가의 회수 체계의 사용을 필요로 한다.

후자의 바람직하지 않은 효과는 환류 스트림내에서 적은 탄소수 성분(예를 들어, C5 및 C6 나프텐 및 올레핀)의 상당한 농도 증가를 초래하고, 이는 최저 탄소수의 방향족 화합물의 생성물 오염을 초래할 수 있다. 이러한 문제에 대처하기 위한 시도로서, 이러한 바람직하지 않은 성분을 환류 스트림으로 스트립핑시키고/시키거나, 상기 방향족 생성물 분별장치(fractionator)로부터 드래그(drag) 스트림을 사용하여 추출 존으로 재순환시키는 것이 있다. 이러한 시도 둘다는 에너지 소비 증가 및 시스템 용량 감소를 초래한다.

따라서, 종래의 방향족 화합물 회수 공정을 개선하고 상기 단점들을 피할 수 있는 회수 공정 및 기존 회수 공정 설비의 개장 방법에 대한 요구가 여전히 남아있다.

발명의 요약

본 발명에 따라서, 방향족 화합물과 비방향족 화합물과의 혼합물로부터 방향족 화합물을 회수하는 개선된 방법 및 당해 개선된 방법을 사용하기 위한 기존 설비의 개장 방법이 제공된다. 한 국면에서, 본 발명의 개선된 회수방법은 방향족 화합물의 회수를 위한 1차적 분리 단계로서 추출 증류 작업을 포함한다. 본 발명의 이러한 양태는 BTX 분획을 함유하는 공급원료에 사용하는 것이 바람직하지만, 또한, 5 내지 12개의 탄소를 함유하는 공급물 분획에 사용할 수 있음에 유의해야 한다.

종래의 설폴란 방법 및 동반되는 시스템은 3가지 주영역에서의 모형 및 실행에서 주로 어려움을 겪는다고 밝혀졌다: (1) 주 추출기; (2) 추출 스트립퍼; 및 (3) 추출물 회수 장치. 종래 공정의 기타 국면에서 기타 개선이 있었지만, 이러한 3가지 주요 영역에서의 주된 개선은 본 발명에서 실현된다.

본 발명의 개선된 회수 공정의 제1 양태에서, 혼성 추출/추출 증류 시스템이 사용된다. 혼합 탄화수소 공급원료의 일부는 당해 공정의 주 추출기, 추출 스트립퍼 및 물 세척 장치와 병행하여 작동되는 새로운, 별개의 추출 증류 칼럼("EDC")으로 보내진다. EDC를 사용함으로써 방향족 화합물의 회수 및 정제를 단일 작업으로 수행할 수 있다. 보조 용매의 임의적 사용은 본 발명의 개선된 방향족 화합물 회수 공정의 이러한 양태의 회수 능력을 추가로 향상시킨다.

본 발명의 개선된 방향족 화합물 회수 공정의 제2 양태에서, 탄화수소 공급원료는 하트컷(heartcut) 분별 칼럼("HFC"), 예를 들어 리포메이트 스플리터(splitter) 칼럼에서 유래한다. 본 발명의 추가의 장점은 공급원료 분획들을 추출 및 추출 증류 장치들로 격리시킴으로써 실현된다. 보조 용매를 본 발명의 개선된 방향족 화합물 분리 공정에 사용함으로써 공급원료로부터의 방향족 화합물의 회수를 추가로 향상시킨다.

제3 양태의 변형에서, 중질 분획을 포함하는 공급원료를 예비추출기 칼럼으로부터 측면 채출하여 EDC에서 가공한다. 오버헤드(overhead) 부분을 당해 시스템의 통상적인 액체-액체 추출 부분으로 공급한다. 이러한 제3 양태의 변형에 있어서의 주된 장점은 위에서 상세하게 기재된 종래의 모형과 관련된 최대 방향족 화합물 제한을 피하면서 중질 방향족 화합물을 더욱 완벽하게 회수하는 것이다.

본 발명의 개선된 방향족 화합물의 분리 방법의 제4 양태에서, 탄화수소 공급원료를 EDC로 직접 공급하여 가공한다. 오버헤드 물질을 후속적으로 냉각시키고, 본 양태에서 라피네이트 추출기로서 작용하는 액체-액체 추출기로 보낸다. 본 양태가 개조된 추출 스트립핑 탑을 EDC로서 이용할 수 있다는 사실은 실제적으로 중요하다.

또한, 본 발명에 따라서, 기존 설폴란계 추출 시스템을 개장함으로써 개선된 방향족 화합물 회수방법이 유도될 수 있다. 개장은 본래의 액체-액체 추출 칼럼을 증기-액체 서비스로 전환시키고, 이를 EDC의 상부로 사용함으로써 달성된다. 종래 기술 시스템의 추출 스트립핑 칼럼을 EDC의 하부로서 사용한다. 종래 기술 시스템의 기타 요소(예를 들어, 물 세척 칼럼)는 제거될 수 있다. 중요하게는 재구성된 시스템의 수력학적 용량은 원래 시스템의 원래 용량을 초과한다.

또한, 본 발명의 개선된 방향족 화합물의 회수 공정에 따라서, 종래 기술 모형인 글리콜계 추출 시스템을 또한 개장하여 개선된 방향족 회수 시스템으로 사용할 수 있다. 이러한 개장을 수행하기 위해, 신선한 탄화수소 공급원료를 EDC 탑(주 액체-액체 추출 칼럼이 아님)에 희박(lean) 용매와 함께 공급한다. EDC로부터의 오버헤드 스트림은 비방향족 화합물을 함유하고, 종래의 물 세척 단계를 통과하지 않을 수 있다. 액체-액체 추출 칼럼을 액체-증기 증류 서비스로 전환시킨다. EDC로부터의 기저 스트림을 액체-증기 증류 서비스로 보내고, 추가로 가공한다. 상부 추출 생성물을 어떠한 추가의 세척 단계를 거치지 않고 직접 생성물 탱크로 보낸다.

또한, 개선된 방향족 화합물의 회수 공정 및 이를 위한 기존 설비의 개장 방법에 따라서, 액체-액체 추출 시스템에서 사용된 원래의 용기를 라피네이트 추출기, 신규한 EDC, 라피네이트 물 세척 장치 및 추출물 회수 장치로 전환시킴으로써 추출 증류 공정을 향상시킨다.

개선된 방향족 화합물의 회수 공정 및 이를 위한 기존 설비의 개장 방법의 상기 실시양태, 및 이의 변형으로부터 유도되는 근본적인 이점을 다음과 같이 요약할 수 있다:

- 이의 실시양태 및 변형은 독립형 추출 증류 장치 또는 공정 이득, 예를 들어 용량 및 회수율을 제공하기 위해 액체-액체 추출을 포함하는 혼성 조합을 사용한다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 모두는 방향족 화합물(드래그) 스트림 또는 라피네이트 재순환 없이 작동한다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 각각은 고효율성 용매 및 당해 공정에서, 존재할 경우, 보조 용매 비율의 선택적 첨가 및/또는 제어를 수반하는 추출 증류 장치를 사용한다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 중의 다수가 공급원료 및 중간체 생성물 스트림들을 격리시켜 기존 설비에서 존재하는 제한에 대해 이득을 얻으며, 장치 효율성을 향상시킨다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 중의 다수는 지속 작업을 수행하기 위한 시스템 중지 없이 액체-액체 추출기 장치를 우회할 수 있게 한다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 중의 다수는 시스템의 비교적 짧은 중지(interruption)시에 실시되어 공정 연결 장치 및 기타 개장 장치가 수행될 수 있다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 개장 실시양태 및 변형 모두가 최소의 재구성으로 원래의 구성에 비해 20% 내지 100%의 용량 증가를 실현한다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 중의 다수가 공정 스트림들을 격리시키고, 이들을 가장 바람직한 가공 장치로 직접 보내어 경질 및 중질 방향족 화합물 둘다의 회수율을 증대시킨다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 모두가 회수를 위한 조건을 최적화하여, 통상적인 시스템 모형에 비해 관련된 작동 비용을 감소시킨다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 모두가 액체-액체 추출 장치를 보다 충분히 이용하여, 종래 기술 공정 모형에 비해 보다 적은 용매 목록을 요구한다;

- 본원 명세서에 기재된 이의 실시양태 및 변형 모두가 최저 비점 추출된 분획을 보다 용이하게 고농도로 유지하는데, 이는 액체-액체 추출 장치로부터의 경량 불순물의 재순환 및 수반되는 바람직하지 않은 축적을 피하기 때문이다.

상기한 바로부터, 본 발명의 목적은 종래 기술 공정 및 모형에 수반되는 단점들을 피하면서, 방향족 화합물 함유 공급원료를 사용하여 이로부터 방향족 화합물의 회수율을 상당히 증가시킬 수 있는 개선된 방향족 화합물의 회수 공정 및 기존 설비의 개장 방법을 제공하는 것임을 알 수 있다. 본 발명의 여타의 목적이 달성되는 방법은 하기 발명의 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려함으로써 알 수 있다.

본 발명의 개선된 회수 공정 및 이를 위한 기존 설비의 개장 방법의 보다 완벽한 이해는 하기 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 달성될 수 있다:

도 1은 종래 기술의 설폴란 액체-액체 추출 회수 시스템의 개요도이다;

도 2는 혼성 추출/추출 증류 모형을 사용하는 본 발명의 개선된 회수 공정의 제1 양태의 개요도이다;

도 3은 예비분별장치 및 공급원료 분획들의 격리를 사용하는 본 발명의 개선된 회수 공정의 제2 양태의 개요도이다;

도 4는 추출 증류 칼럼에 중질 공급물을 사용하는 상기 제2 양태의 변형 양태의 개요도이다;

도 5는 라피네이트 추출기로서 액체-액체 추출기와의 혼성 모형을 사용하는 본 발명의 개선된 회수 공정의 제3 양태의 개요도이다;

도 6은 본 발명의 개선된 회수 공정의 양태를 실시하기 위한 종래 기술 설폴란계 추출 시스템 개장의 개요도이다;

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 개선된 회수 공정의 양태를 실시하기 위한 종래 기술 글리콜계 추출 시스템 및 이의 개장의 개요도이다;

도 8은 약 2배의 추출 장치 용량까지의 혼성 구성을 사용하는 본 발명의 개선된 회수 공정의 제4 양태의 개요도이다;

도 9는 본 발명의 개선된 회수 공정의 양태를 실시하기 위한 종래 기술 UDEX형 회수 시스템 개장의 개요도이다;

공정 요약

본 발명은 개선된 방향족 화합물의 회수 공정 및 이를 위한 기존 설비의 개장 방법의 개발에 관한 것이다. 현재 사용되는 종래 기술 공정 및 시스템(예를 들어, 설폴란 공정, UDEX형 공정 등)에 비해, 본 발명은 방향족 재순환(드래그) 스트림 또는 라피네이트 재순환의 필요가 없이 작동하고, 큰 효율성으로 우수한 용매 시스템을 사용하여 전체적인 장치 효율성 및 용량을 증가시키는 공정 및 당해 공정을 수행하기 위해 기존 설비를 개장하는 방법을 제공한다. 중요하게는, 본 발명은 최소의 개장 작업 및 수반된 휴지 시간으로 종래 기술 시스템에 용이하게 사용된다.

공정 설명

개선된 방향족 화합물의 회수 공정의 성공은 통상적 회수 공정(예를 들어, 설폴란 공정, UDEX형 공정 등)의 여러 측면에 대한 개선점의 개발에 기초한다. 더욱 구체적으로는, 개선된 방향족 화합물의 회수 공정은 독립형 추출 증류 장치 또는 추출 증류 및 액체-액체 추출의 혼성 조합으로 작동하여 공정 이점을 발생시킨다.

종래 기술 설폴란 액체-액체 추출 회수 시스템을 도 1에 예시한다. 이러한 종래 기술 시스템은 일반적으로 주 추출기(10), 추출 스트립퍼(20), 추출물 회수 장치(30) 및 물 세척 시스템(40)으로 구성된다. 본 발명의 개선된 방향족 화합물 회수 공정 및 기존 설비의 개장 방법은 이러한 시스템의 이러한 주요 부품을 분석 및 개선시킴으로써 개발되었다. 예를 들어, 이러한 종래 기술 시스템의 추출물 회수 장치(30)내에 일반적으로 상당히 과잉의 수력학적 용량이 존재하는 것으로 밝혀졌다. 종래 기술 시스템을 용량 및 효율성을 개선시키기 위해 변형시킬 수 있는 결정적인 방법으로, 발명자들은 이러한 4가지 주요 부품들 중의 3가지에 관심을 집중했다: 주 추출기(10), 추출 스트립퍼(20) 및 물 세척 시스템(40). 시스템의 추출물 회수 장치(30)는 통상적으로 제한적인 요소는 아니지만, 내부 부품의 일부 또는 전체를 보다 낮은 압력 강하 장치 조합으로 변형시킴으로써 이의 용량을 쉽게 확장시킨다.

주 추출기(10), 추출 스트립퍼(20) 및 물 세척 시스템(40)에 대한 변형이 훨씬 더 중요하다. 종래 기술의 회수 시스템에서는, 혼합 탄화수소 공급원료를 초기 가공을 위해 주 추출기(10)에 공급한다. 주 추출기(10)로부터의 기저 스트림을 추출 스트립퍼(20)에 공급한다. 주 추출기(10)로부터의 상부 스트림을 물 세척 시스템(40)에 공급한다. 물을 도 1에서의 물 세척 시스템으로 공급한다. 기타 용매를, 경우에 따라, 사용할 수 있다. 물 세척 시스템(40)으로부터의 비방향족 라피네이트를 추가의 가공을 위해 제거하거나 저장 장치로 보낸다. 추출 스트립퍼(20)로부터의 환류 스트림을 추가의 가공을 위해 주 추출기(10)의 하부 영역으로 재순환시킨다. 추출 스트립퍼(20)로부터의 기저 스트림을 추출물 회수 장치(30)로 보낸다. 방향족 화합물의 회수를 촉진하기 위해 증기를 추출물 회수 장치(30)에 첨가한다. 방향족 화합물을 추출물 회수 장치(30)로부터 제거하고, 기저 스트림(희박 용매)을 주 추출기(10)의 상부 영역으로 재순환시킨다. 임의의 벤젠 드래그 재순환 및 라피네이트 재순환을 또한 예시한다.

이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 방향족 화합물의 회수 공정의 제1 양태의 개요도가 도시되어 있다. 종래 기술의 회수 공정(도 1)과 다를 바없이, 개선된 회수 시스템도 주 추출기(10), 추출 스트립퍼(20), 추출물 회수 장치(30) 및 물 세척 시스템(40)으로 구성된다. 하지만, 종래 기술의 회수 공정(도 1)과 대조적으로, 본 발명의 개선된 회수 시스템은 별개의 추출 증류 칼럼("EDC")(50)을 추가로 포함한다. 이러한 혼성 추출/추출 증류 양태에서, 탄화수소 공급원료의 일부를 주 추출기(10)로 보내고, 탄화수소 공급원료의 일부를 상기의 추출 장치와 병행하여 작동되는 EDC(50)로 보낸다. EDC(50)는 단일 작동으로 방향족 회수 및 정제를 수행한다. 추출물 회수 장치(30)로부터 방출되는 희박 용매의 일부를 EDC(50)의 상부 영역으로 보낸다. EDC(50)로부터의 기저 스트림을 추출 스트립퍼(20)로부터의 기저 스트림과 합하고, 추출물 회수 장치(30)로 공급한다. EDC(50)로부터의 상부 스트림을 추가의 가공을 위해 직접 제거하거나 저장 장치로 보낸다. 용매의 효과는 (액체-액체 증류에 비해) 추출 증류에서 보다 현저하기 때문에, 보조 용매를 EDC(50)의 기저로 첨가하거나, 희박 용매(lean solvent)와 합하여 EDC(50)로 첨가하는 것이 유리하다. 보조 용매가 물로서 예시되지만, 임의의 적당한 보조 용매, 또는 보조 용매의 조합이 이러한 실시양태에서 유리하게 사용될 수 있음을 알아야 한다.

정상 작동시, 보조 용매(예를 들어, 물)를 희박 용매와 함께 예비 혼합하고, EDC(50)의 상부로 공급한다. 보조 용매 농도가 용매가 EDC(50)를 하강함에 따라 감소한다. 따라서, 보조 용매 농도는 EDC(50)의 상부에서 가장 높고, EDC(50)의 하부에서 가장 낮다. EDC(50)내에서 보조 용매의 농도 프로파일을 거꾸로 하여 효율을 증대시키기 위해서, 추가의 보조 용매를 EDC(50)의 하부로 첨가하여 보조 용매의 선택도를 향상시킬 수 있다. 종래 기술 시스템(도 1)의 주 추출기(10), 추출 스트립퍼(20) 및 라피네이트 물 세척 시스템(40)에 수반되는 병목 현상을 감소시킴으로써 종래 기술 시스템 모형의 효율성 및 용량을 증가시킨다.

본 발명의 방향족 화합물의 회수 공정의 제2 양태를 도 3에 예시한다. 이러한 실시양태에서, 예비분별장치(예를 들어, 리포메이트 스플리터 칼럼)(60)로부터 유래하는 탄화수소 공급원료를 공급한다. 공급원료 분획들을 격리시키고, 한 스트림은 주 추출기(10)로, 다른 스트림은 EDC(50)로 공급함으로써 추가의 이득을 얻는다. 구체적으로는, 예비분별장치(60)로부터의 측면 채출은 주 추출기(10)로 공급하고, 상부 분획(경질 물질을 함유함)은 EDC(50)로 공급한다. 제1 양태에서와 같이, EDC(50)와 관련하여 보조 용매의 선택적 사용이 이러한 양태에서 실시될 수 있다. 보다 경질의 물질이 EDC(50)에서 보다 쉽게 가공되기 때문에(추출기/스트립퍼 장치 10, 20 및 30에 비해), 이러한 양태에서 효율성 및 용량이 실질적으로 향상되고, 공급원료의 좁아진 비점 범위로 인해 EDC(50)의 작동이 향상된다. 이와 달리, EDC(50)로부터의 경질 라피네이트 스트림을 C5/C6 이성체화 장치에서 가공할 수 있고, 보다 중질의 라피네이트 스트림은 나프타 크랙커 공급원료 또는 가솔린 혼합 공정으로 보낸다.

바로 위에서 기재한 제2 양태의 변형 양태를 도 4에 예시한다. 본 발명의 개선된 방향족 화합물 회수 공정의 이러한 제2 양태의 변형 양태에서, 혼합 탄화수소(중질 물질을 함유함)의 측면 채출은 예비분별장치(60)로부터 취하고, 가공을 위해 EDC(50)에 공급한다. 제2 양태의 첫번째 변형 양태와 같이, 측면 채출을 병행 가공을 위한 시스템의 주 추출기(10), 추출 스트립퍼(20) 및 추출물 회수 장치(30)에 또한 공급한다. 제2 양태의 이러한 변형에 수반되는 뚜렷한 이점은 중질 방향족 화합물이 EDC(50)로의 공급물로부터 보다 완벽하게 회수된다는 사실로부터 유도된다. 중질 물질이 (경질 물질에 비해) 방향족 화합물에서 농후하기 때문에, 종래 기술 시스템으로 도달된 최대 방향족 화합물 한계(상기한 바와 같은)를 피할 수 있다. 이러한 구성에 수반되는 또 다른 이점은 EDC(50)에서 채출지점을 증가시킴으로써 방향족 화합물 분획의 중간 채출물의 일부를 라피네이트내로 선택적으로 퍼징(purging)(예를 들어, BTX 범위 공급원료로부터의 톨루엔을 퍼징함)하는 탄력성을 장치에 제공한다는 것이다. 이러한 특징을 옥탄 요건 및 다운스트림 제한에 대해 생산을 조정하기 위해 사용할 수 있다.

개선된 방향족 화합물 회수 공정의 제3 양태를 도 5에 예시한다. 이러한 제3 양태에서, 혼합 탄화수소 공급원료를 가공을 위해 직접 EDC(50)에 공급한다. 오버헤드 스트림을 EDC(50)로부터 취하고, 냉각시킨 후, 추가 가공을 위해 주 추출기(10)에 보낸다. 이러한 실시양태에서, 주 추출기(10)는 라피네이트 추출기로서 작동된다. 주 추출기(10)로부터의 기저 스트림을 EDC(50)를 따라 여러 지점에서 교호 공급하고, 벤젠이 풍부한 분획을 이의 회수를 위한 최적의 위치에 놓는다. 아래에서 더욱 상세히 논의하는 바와 같이, 종래 기술 모형 및 종전의 실시양태의 추출 스트립퍼(20)를 변형시켜 본 양태의 EDC(50)로서 작동하거나, 추출 스트립퍼(20)를 EDC(50)로서 사용하기 위한 새로운 용기로 대체시킬 수 있다. 신선한 혼합 탄화수소 공급원료를 EDC(50)에 직접 공급함으로써, 크실렌의 회수율을 유지시키면서, EDC(50)로부터 주 추출기(10)(라피네이트 추출기로서 작동)까지의 환류 스트림내에 존재하는 방향족 화합물의 양을 실질적으로 감소시킨다. 주 추출기(10)(라피네이트 추출기로서 작용)로 공급된 스트림이 액체-액체 추출기의 최적 작동을 위해 맞춰지기 때문에, 이러한 실시양태에서 추가의 효율성 및 용량의 이득을 유도할 수 있다.

도 6은 본 발명의 개선된 방향족 화합물의 회수 공정의 양태를 실시하기 위한 종래 기술 설폴란 회수형 공정의 개장을 예시한다. 이러한 개장 작업에서, 원래의 액체-액체 추출기를 증기-액체 서비스(10)로 전환시켜 EDC의 상부로서 사용한다. 원래의 추출 스트립퍼를 전환시켜 EDC(50)의 기저부로서 사용한다. EDC(50)용 재비기(reboiler)(52)는 기존 상태로 사용하고, 원래의 추출 스트립퍼용 냉각기(54)는 증기-액체 서비스(10)로부터의 오버헤드 증기를 냉각시키기 위해 사용할 수 있다. 한 실시양태에서, 라피네이트 물 세척 시스템(40)은 더이상 필요하지 않고, 당해 시스템으로부터 제거되거나, 경우에 따라, 우회할 수 있다. 도 6에 예시된 개장에 대한 뚜렷한 이점은 EDC(50)로서 연속하여 작동되는 증기-액체 서비스(10) 및 원래의 추출 스트립퍼의 수력학적 용량이 종래 기술 시스템의 수력학적 용량에 비해 실질적으로 크다는 것이다.

도 7a 및 도 7b에 예시된 바와 같이, 종래 기술 글리콜계 추출 시스템은 또한 쉽고 경제적으로 개장하여 본 발명의 개선된 방향족 화합물의 회수 공정의 실시양태를 작동할 수 있다. 도 7a에는, 원래의 글리콜계 회수 시스템이 예시되어 있다. 이러한 시스템에서, 혼합 탄화수소 공급원료, 희박 용매 및 환류물을 주(액체-액체) 추출기(10)에 공급한다. 주 추출기(10)로부터 취해진 풍부한 용매를 조합 추출 스트립핑/추출물 회수 칼럼(20)에 공급한다. 방향족 화합물을 증기-인출(vapor-draw)을 통해 추출 스트립핑/추출물 회수 칼럼(20)으로부터 취하고, 세척한다. 희박 용매 및 환류물을 주 추출기(10)로 재순환시킨다.

이제 도7b를 참조하면, 본 발명의 개선된 방향족 화합물 회수 공정의 실시양태를 실시할 수 있는 글리콜계 회수 시스템의 개장이 예시되어 있다. 개장된 바와 같이, 혼합 탄화수소 공급원료 및 희박 용매가 가공을 위해 EDC(50)에 공급된다. 원래 시스템의 조합 추출 스트립핑/추출물 회수 칼럼(20)(도 7a)을 EDC(50)로 전환시킨다. 비방향족 화합물을 함유하는 EDC(50)로부터의 오버헤드 스트림은 효과적으로 용매가 제거되어 세척 단계를 우회할 수 있다. EDC(50)로부터의 기저 스트림을 원래의 액체-액체 추출기로부터 액체-증기 증류 서비스로 변형된 추출물 회수 장치(10)에 공급한다. 추출물 회수 장치(10)로부터의 오버헤드 스트림은 방향족 생성물이고, 세척 단계 없이 수거될 수 있다. 본원에서 기재된 전환은, 원래의 추출 장치(도 7a)가 2개의 냉각기 및 어큐뮬레이터(accumulator)를 사용하여 새로운 시스템에 편리하게 적용될 수 있기 때문에, 특히 간단하고 쉽게 수행된다. 원래의 스트립핑 탑(도 7a)으로부터의 재비기 및 물 칼럼(도시되지 않음)은 또한 새로운 시스템에서 편리하게 재사용될 수 있다. 본원 명세서에 기재된 상기 방법에서와 같이, 보조 용매 또는 보조 용매 시스템을 EDC(50)의 기저에 첨가하거나 희박 용매와 함께 EDC(50)(도 7b)에 첨가함으로써 작업의 선택성을 향상시킬 수 있다.

도 8에, 개선된 방향족 화합물의 회수 공정의 제4 양태가 예시되어 있다. 이러한 실시양태에서, 추출기/추출 증류를 혼성으로 구성한다. 이러한 실시양태에서, 혼합 탄화수소 공급물 및 희박 용매를 가공을 위해 EDC(50)에 직접 공급한다. EDC(50)로부터의 기저 스트림을 추출물 회수 장치(20 및 30)에 공급한다. 방향족 생성물을 추출물 회수 장치(20 및 30)의 상부로부터 취한다. 추출물 회수 장치(20 및 30)의 기저로부터의 희박 용매를 EDC(50) 및 라피네이트 추출기(10)에 공급한다. EDC(50)로부터의 상부 스트림을 라피네이트 추출기(10)에 또한 공급하다. 라피네이트 추출기(10)로부터의 상부 스트림을 물 세척 장치(40)에 공급하고, 물 세척 장치(40)로부터의 비방향족 화합물을 추가의 가공을 위해 제거하거나 저장 장치로 보낸다.

종래 기술 설폴란 공정의 원래의 용기를 용이하고 편리하게 개장하여 본 발명의 방향족 화합물의 회수 공정의 이러한 양태를 실시할 수 있다. 재구성하기 위해, 원래의 주 추출기(10)(도 1)를 라피네이트 추출기(10)로 전환시킨다. 추출 스트립퍼(20) 및 추출물 회수 장치(30)(도 1)를 전환시켜 추출물 회수 장치(20 및 30)로서 병행시킨다. 라피네이트 물 세척 시스템(40)(도 1)은 라피네이트 물 세척 시스템(40)으로 남겨두고, 새로운 EDC(50)를 첨가한다. 도 5에 예시되고 위에서 더욱 충분히 기재된 바와 같이, 이러한 전환된 시스템을 사용함으로써 용량 및 효율성의 실질적인 증가를 실현한다. 중요하게는, 도 8에 예시된 구성은 새로운 단일 분별 칼럼을 첨가함으로써 장치 용량(2배 까지)을 실질적으로 증가시킨다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 개선된 방향족 화합물의 회수 공정의 실시양태를 실시할 수 있는 UDEX형 방향족 화합물 회수 시스템의 개장이 예시된다. 본원의 목적상, 추출 용매로서 글리콜 및 물의 혼합물을 사용하는 BTX 추출 공정용 상표명 용어 "UDEX"는 2개의 주요 칼럼을 사용하여 방향족 화합물을 방향족 화합물과 비방향족 화합물을 함유하는 혼합물로부터 회수하는 회수 시스템을 말하기 위해 사용된다.

기본 UDEX 시스템에서, 혼합 탄화수소 공급원료(1)를 액체-액체 추출기 칼럼(10)의 중간부 또는 기저부로 공급하고, 희박 용매(2)(이는 액체-액체 추출기 칼럼(10)의 상부 영역으로 공급된다)와 향류 혼합시킨다. 희박 용매(2)는 방향족 화합물을 추출하고, 액체-액체 추출기 칼럼(10)의 상부로부터 취해지는 방향족 화합물이 희박한 라피네이트 스트림(3)을 떠난다. 추출 용매, 방향족 화합물 및 약간의 잔류하는 비방향족 화합물을 함유하는 풍부한 용매(4)는 액체-액체 추출기 칼럼(10)의 기저로부터 인출되고, 스트립퍼 칼럼(20)의 상부로 보내진다. 스트립퍼 칼럼(20)에서, 스트림은 일반적으로 플래싱(단일 단계 또는 다단계)되고, 이로부터의 증기는 환류 스트림(5)내에서 스트립퍼 칼럼(20)의 하부 영역으로부터의 증류액과 합해진다. 환류 스트림(5)은 스트립퍼 칼럼(20)으로부터 칼럼의 상부쪽으로 방출되고, 냉각되고, 추가의 가공을 위해 액체-액체 추출기 칼럼(10)으로 다시 보내진다. 스트립퍼 칼럼(20)내의 스트립핑된, 희박 용매(7)를 스트립퍼 칼럼(20)의 상부 영역으로부터 취하고, 방향족 화합물 회수용 스트립퍼 칼럼(20)의 하부 영역으로 보낸다.

스트립퍼 칼럼(20)의 하부 영역에서, 방향족 화합물을 희박 용매로부터 증기 인출기(6)내로 스트립핑하고, 냉각시킨 후, 세척 또는 최종 단계에서 가공하여 고순도의 방향족 화합물을 생산한다. 재비기(R1) 및, 임의로 스트립퍼 칼럼(20)의 바닥에 첨가된 스트립핑 증기에 의해 스트립퍼 칼럼(20)에 열을 공급한다. 액체-액체 추출기 칼럼(10)으로 재순환되어 순환을 반복하기 전에, 스트립핑된 희박 용매(8)를 열교환기 또는 당해 분야에 공지된 기타 방법에 의해 냉각시킬 수 있다.

이러한 기본 시스템은 불량한 초기 모형 및/또는 추가의 공급원료 가공 필요성으로 인해 종종 효율적인 용량 미만으로 작동된다. 중요하게는, 이러한 UDEX형 회수 시스템은 쉽고 신속하게 개장되어 고가의 변형 및 보다 통상적인 개조 방법에 수반되는 중단 시간을 요구하지 않으면서 본 발명의 개선된 방향족 화합물 회수 공정의 실시양태를 실시할 수 있다. 추가로, 몇몇 경우에 요구되는 간단한 변형은 가역적이어서, 시스템 및 관련 설비에 추가의 탄력성을 제공한다.

개장되었을 경우, 혼합 탄화수소 공급원료(1a)의 일부를 단일 작동으로 비방향족 화합물로부터 방향족 화합물을 분리시키는 새로운 추출 증류 칼럼("EDC")(50)으로 보낸다. 희박 용매(8a)를 EDC(50)의 상부로 보낸다. EDC(50)내의 물 함량은 EDC(50)로 공급하기 전에 증기(8a)를 예비증류시키고/시키거나, EDC(50)내의 과량의 물을 플래싱으로 제거함으로써 조절할 수 있다. 오버헤드 증기(3a)를 냉각시키고, 임의로 부분적으로 환류시키고, 라피네이트 저장 장치로 직접 보내거나, 액체-액체 추출기 칼럼(10) 상부 증기(3)와 합하고, 라피네이트 최종 단계에서 추가로 가공한다. EDC(50)의 기저 스트림(7a)은 주로 방향족 화합물 및 용매를 함유하므로, 방향족 화합물 회수를 위해 스트립퍼 칼럼(20)의 하부 영역으로 보낸다. EDC(50)에 재비기(R2)를 통해 열을 공급한다.

경우에 따라, 스트립퍼 칼럼(20)내의 열 부하를 측면 재비기(R1a)를 첨가하여 재조정한다. 이러한 특징의 첨가는 스트립퍼 오버헤드 증기로 하여금 스트립퍼 칼럼(20)의 중간 지점에서 발생하도록 하고, 이로써 하부-영역 증기 및 재비기(R1)의 부하를 감소시킨다. 이러한 개장 모형은 매우 짧은 중지 시간을 요구하는 장치, 또는 UDEX 장치에 매우 근접한 위치에 비가동 칼럼이 존재하는 경우에 특히 적절하다.

하기 용매가 방향족 석유화학물질의 회수에 유용한 것으로 밝혀졌고, 본원 명세서에 기재된 본 발명의 방법에 효과적으로 사용될 수 있다: 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메톡시 트리글리콜 에테르, 디글리콜아민, 디프로필렌 글리콜, N-포르밀 모르폴린, N-메틸 피롤리돈, 설폴란, 3-메틸설폴란 및 디메틸 설폭사이드, 단독으로 및/또는 물과의 혼합물로, 및/또는 상호 및/또는 물과 조합하여 사용.

비점이 유사한 성분들의 강화된 분리

시스템: 헵탄/벤젠

시약	용매:공급물(중량/중량)	상대 휘발도
없음	3	0.8
테트라에틸렌 글리콜/메톡시 트리글리콜 에테르	3	2.2
테트라에틸렌 글리콜	3	2.6
NMP	3	2.4
NFM	3	3.0
2-피롤리돈	3	3.1
DMSO	3	3.3
설폴란	3	4.0

상기 표는 본 발명의 선택적 용매 및 개선된 방법을 사용하는 비점이 유사한 성분들의 강화된 분리를 예시한다. 이러한 예에서, 헵탄(경질-주요 비방향족)과 벤젠(중질-주요 방향족)간의 상대 휘발도가 입증된다. 일반적으로, 상대 휘발도가 높을수록, 방향족 화합물 회수율 및 순도가 보다 우수하다. 상대 휘발도 데이타를 컴퓨터 모델에서 사용하여 방향족 화합물 회수 시스템을 위한 공정 및 공학 디자인을 생산한다.

바람직한 본 발명의 방법 및 기존 설비 개장 방법의 바람직한 실시양태를 첨부된 도면에 예시하였고, 상기의 상세한 설명에 기재하였지만, 본 발명은 기재된 실시양태에 제한되지 않고, 하기 청구항에 의해 진술되고 정의된 바와 같은 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 각종 재배열, 변형 및 치환을 할 수 있다고 이해되어야 한다.

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52. 소정의 조성을 갖는, 방향족 화합물 및 비방향족 화합물을 함유하는 탄소수 5 내지 12의 혼합 탄화수소 공급원료의 제1 부분을 액체-액체 추출기에 공급하는 단계,

    조성이 제1 부분과 동일한 혼합 탄화수소 공급원료의 제2 부분을 추출 증류 칼럼에 공급하는 단계 및

    액체-액체 추출기 및 추출 증류 칼럼을 병행 작동시켜, 혼합 탄화수소 공급원료의 제1 부분과 혼합 탄화수소 공급원료의 제2 부분으로부터 방향족 화합물을 회수하는 단계를 포함하는, 방향족 화합물 및 비방향족 화합물을 함유하는 탄소수 5 내지 12의 혼합 탄화수소 공급원료로부터의 방향족 화합물의 회수방법.
53. 제52항에 있어서, 추출 증류 칼럼이 방향족 화합물의 회수와 정제를 동시에 수행하는, 방향족 화합물의 회수방법.
54. 제52항 또는 제53항에 있어서, 용매를 추출 증류 칼럼의 상부에 공급하여 방향족 화합물의 회수율을 증가시키는, 방향족 화합물의 회수방법.
55. 제52항 또는 제53항에 있어서, 액체-액체 추출기로부터의 기저 스트림을 추가의 가공을 위해 추출 스트립퍼에 공급하는, 방향족 화합물의 회수방법.
56. 제52항 또는 제53항에 있어서, 추출 증류 칼럼으로부터의 기저 스트림을 추가의 가공을 위해 추출물 회수 장치에 공급하는, 방향족 화합물의 회수방법.
57. 제52항 또는 제53항에 있어서, 추출 증류 칼럼으로부터의 기저 스트림을 추출 스트립퍼로부터의 기저 스트림과 합한 후에 추가의 가공을 위해 추출물 회수 장치에 공급하는, 방향족 화합물의 회수방법.
58. 제52항 또는 제53항에 있어서, 추출 증류 칼럼으로부터의 비방향족 화합물 함유 오버헤드 스트림을 추가의 가공을 위해 제거하거나 저장 장치로 보내는, 방향족 화합물의 회수방법.
59. 제54항에 있어서, 용매가 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메톡시 트리글리콜 에테르, 디글리콜아민, 디프로필렌 글리콜, N-포르밀 모르폴린, N-메틸 피롤리돈, 설폴란, 3-메틸설폴란 및 디메틸 설폭사이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인, 방향족 화합물의 회수방법.
60. 제54항에 있어서, 회수된 방향족 화합물의 회수율 및 순도를 증가시키기 위해 보조 용매를 회수 공정에 공급하는, 방향족 화합물의 회수방법.
61. 제60항에 있어서, 보조 용매의 선택도를 증가시키기 위해 추출 증류 칼럼의 하부 영역에 보조 용매를 공급하는, 방향족 화합물의 회수방법.
62. 제60항에 있어서, 보조 용매가 물을 함유하는, 방향족 화합물의 회수방법.
63. 제52항 또는 제53항에 있어서, 회수 공정에서 생성된 경질 라피네이트 스트림을 이성체화 유니트를 통하여 추가로 가공하는, 방향족 화합물의 회수방법.
64. 제52항 또는 제53항에 있어서, 회수 공정에서 생성된 중질 라피네이트 스트림을 나프타 크랙킹을 통해 추가로 가공하는, 방향족 화합물의 회수방법.
65. 제52항 또는 제53항에 있어서, 혼합 탄화수소 공급원료가 단일 스트림으로 공급되고, 조성이 동일한 제1 부분과 제2 부분이 단일 공급원료 스트림의 분할에 의해 생성되는, 방향족 화합물의 회수방법.

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