KR101026317B1 - 묽은 에틸렌 스트림들로부터 프로필렌 및 에틸벤젠 제조방법 - Google Patents

Abstract

프로필렌 제조방법은 에틸렌 스트림을 에틸렌 반응 구역으로부터 프로필렌 반응 구역으로 보내는 단계; 부텐 스트림을 프로필렌 반응 구역으로 보내는 단계; 프로필렌 반응 스트림을 만들기 위하여 프로필렌 반응 구역에서 부텐 스트림으로 에틸렌 스트림을 반응시키는 단계; 및 프로필렌 회수를 위하여 프로필렌 반응 스트림을 회수작동 시키는 단계로 이루어진다. 에틸렌 스트림을 프로필렌 반응 구역으로부터 알킬방향족 반응 구역으로 보내는 단계; 방향족 스트림을 알킬방향족 반응 구역으로 보내는 단계; 알킬방향족 반응 스트림을 만들기 위하여 알킬방향족 반응 구역에서 방향족 스트림과 에틸렌 스트림을 반응 시키는 단계; 및 알킬방향족 화합물들의 회수를 위하여 알킬방향족 반응 스트림을 회수작동시키는 단계에 의하여 알킬방향족 화합물 제조가 제공된다. 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법이 제공된다.

Description

묽은 에틸렌 스트림들로부터 프로필렌 및 에틸벤젠 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCTION OF PROPYLENE AND ETHYLBENZENE FROM DILUTE ETHYLENE STREAMS}

본 발명은 에틸벤젠 및 프로필렌의 제조에 관한 방법에 관한 것이며, 구체적으로는 묽은 에틸렌 소스(sources)들로부터 에틸벤젠 및 프로필렌의 제조에 대한 것이다.

에틸렌은 다른 여러 물질들 중에서 특히, 에틸벤젠과 같은 알킬방향족 화합물들을 제조하기 위하여 방향족 화합물들과, 및 프로필렌을 제조하기 위하여 부텐들과 반응되어야 하는 일반적인 화학제품이다. 에틸벤젠은 폴리스티렌(polystyrene)을 제조하기 위하여 중합될 수 있는 스티렌(styrene)을 제조하는데 일반적으로 사용된다. 프로필렌은 폴리프로필렌의 제조를 위하여 일반적으로 사용된다.
높은 순도의 에틸렌 제조방법은 이미 잘 알려져 있고, 탄화수소 재료의 열분해 및 증류에 의한 에틸렌과 반응부생성물과의 그 후의 분리를 포함한다. 상기 방법은 일반적으로 하기를 포함한다: 에탄, 프로판, 부탄, 나프타(naphtha), 가스경유 또는 수소화분해된 진공 가스 오일들을 포함하는 공급원료는 열분해 용광로의 저장소에서 스트림의 존재하에 열적으로 분해되는 에틸렌 제조설비(plant)로 공급된다. 올레핀보유 유출물 가스가 형성되고, 스트림의 발생 및 오일 및/또는 물과의 간접적인 접촉을 통해 서서히 냉각된다. 상기 유출물은 다중-단계의 원심력을 이용한 압축기에서 압축되고, 산성 가스들은 아민 처리 및/또는 가성(苛性) 세척에 의해 제거된 후, 상기 가스들은 분자체 위에서 건조된다. 메탄 배출가스는 탈메탄화 장치에서 극저온의 조건들 하에 회수된다. 그런 다음 에틸렌 및 에탄은 탈에탄화 장치에서 함께 회수된다. 아세틸렌은 보통 촉매작용에 의해 제거된 후 에틸렌 생성물의 회수는 최종 분류화 컬럼에서 낮은 온도 조건들 하에 행해진다. 에틸렌 스트림은 최종 분류 직전에 많은 양의 에탄(15% 내지 35%) 및 상대적으로 적은 양의 수소, 메탄 및 프로필렌을 포함할 것이다. 최종 분류는 높은 순도(중합체-수준)의 에틸렌(적어도 약 99.95 mol% 이상) 및 에탄의 재생 결과를 낳을 것이며 이는 더 많은 에틸렌을 제조하는데 이용할 수 있을 것이다.
에틸렌 혼합물의 최종 분류는 상대적으로 에너지 집약적이고, 이는 상기 방법에서 진행된 에틸렌/에탄의 양을 감소 또는 전체적으로 상기 단계를 제거하기 위하여 바람직할 것이다. 그러나, 상기 프로필렌 및 에틸벤젠을 제조하는 방법을 포함하는 많은 방법들은 일반적으로 높은 순도의 에틸렌 원료에 의해서 수행된다. 에틸렌 제조설비로부터 전환된 에틸렌 스트림들은 아세틸렌 제거 이후 그러나 최종 분류 전에 일반적으로 에탄 분해장치(crackers)들이 에틸렌의 소스일 때 단지 약 65 mol%, 및 나프타 분해장치가 에틸렌의 소스일 때 약 85 mol%를 함유한다; 두 제조방법에서의 주요차이는 사용되는 공급물과 에탄 분해장치를 위하여 회수 부분이 약간 더 단순화된 것이다(즉, 에탄 분해장치는 무거운 부산물의 형태를 감소시키기 때문에 더 적은 증류 컬럼들을 가지고 있다).
에틸벤젠과 같은 알킬방향족 화합물들을 제조하기 위한 다수의 방법들 또한 이미 알려져 있으며, 고정층(상) 또는 촉매 증류 형태의 방법들을 사용할 것이다. 고정층(상) 방법은 일반적으로 하기를 포함한다: 벤젠은 알킬화 촉매의 고정된 상을 포함하는 알킬화 장치로 보내지며, 알킬화된 벤젠들 및 초과 벤젠의 혼합물을 산출하기 위하여 에틸렌과 반응한다. 상기 혼합물은 에틸벤젠, 재생 벤젠, 및 더 높게 에틸화된 벤젠들을 회수하기 위하여 분류(fractionated)된다. 재생 벤젠은 추가적인 에틸렌과 반응하기 위한 알킬반응 장치 및 더 높게 에틸화된 벤젠들이 추가적인 에틸벤젠을 형성하기 위하여 벤젠과 알킬교환 되는 알킬교환 장치로 다시 보내진다.
중합체-수준의 에틸렌이 상기 방법들을 위하여 바람직한 한편, 에틸벤젠은 비교적으로 묽은 에틸렌 원료들로부터 또한 제조될 가능성이 있다. 그 경우, 촉매 증류 반응장치들은 약 15 mol%보다 묽은 에틸렌 원료들이 에틸벤젠을 제조하는데 이용될 수 있기 때문에 바람직하다. 고정층 방법들이 묽은 에틸렌 원료들과 사용된다면, 약 60 mol% 보다 낮은 순도의 에틸렌으로 사용될 수 있는데, 이는 상기 제공되는 원료의 남아있는 40 mol%는 최소의 수소 및 메탄함유량을 갖는 것으로 가정한것이다. 에탄 분해장치로부터의 묽은 에틸렌은 비교적으로 적은 양의 메탄 및 수소를 가지겠지만, 이는 예컨대, 프론트-앤드(front-end) 탈에탄화 장치와 에틸렌 제조설비로부터의 묽은 에틸렌이 더 많은 양의 수소 및 메탄을 함유할 것이기 때문에 항상 똑같진 않을 것이다. 대안적으로, 유동체 촉매작용에 의한 분해장치(FCC)로부터의 묽은 에틸렌은 그들이 FCC 배출가스의 압축 및 증류에 의해 FCC의 증기 회수 유닛에서 분리되지 않는다면, 매우 많은 양의 수소 또는 메탄을 함유할 것이다. 일반적으로, 상기 FCC로부터의 에탄 및 더 경량의 가스들은 추가로 분리되지 않는다. 오히려 상기 물질들은 정제장치에서 연료가스 시스템으로 보내진다. 어떤 경우에는, 고정층 방법들은 에틸렌 원료의 순도가 약 83 mol%이하로 될 때 에너지의 불이익을 초래할 것이다.
사용된 에틸렌 소스들이 매우 묽을 때, 상기 에너지의 불이익은 에틸벤젠 제조설비에서 사용되어야만 하는 추가적인 에너지를 포함한다. 예컨대, 상기 설명된 에틸벤젠 제조설비에서, 추가적인 에너지는 배출가스들로부터의 방향족 화합물들을 회수하기 위하여 필요할 것이다. 이런 추가적인 과정은 재보일러 및 응축장치가 있는 냉각된 배출가스 응축장치 및/또는 흡수/탈거 시스템을 포함할 수 있다.
에틸벤젠 제조를 위하여 사용되는 것 외에도, 에틸렌은 프로필렌을 제조하기 위하여 부텐들과 일반적으로 반응된다. 중합체-수준의 에틸렌은 상기 방법에 가장 적당하며, 효과적인 프로필렌 제조 결과를 가져올 것이다. 촉매작용에 의한 분해 및 고정층 시스템들에서 복분해와 같은 부텐들로부터 프로필렌을 제조하기 위한 다수의 방법들이 이미 알려져 있다. 고정층의 복분해 방법은 프로필렌 산출물을 제조하기 위한 반응장치에서 냉각된 증류법, 반응되지 않은 에틸렌이 부텐과 추가 반응하기 위한 반응장치로 재생되기 위하여, 어떤 반응되지 않은 에틸렌을 분류(fractionating)함으로써 부텐들 및 에틸렌의 반응을 일반적으로 수반한다. 동시에, 적은 양의 경량 가스들 예컨대, 에탄, 메탄 및 수소는 에틸렌이 재생하는 동안 성장하는 것을 막기 위하여 배출되어야 한다.
약 60 mol%보다 묽은 에틸렌 원료들은 프로필렌을 제조하기 위하여 사용될 것이다. 불행히도, 약 95 mol%보다 더 묽은 에틸렌 원료는 부텐들과 촉기 반응 이후 반응되지 않은 에틸렌은 재생 단계에서 만들어지는 상대적으로 높은 수준들의 에탄 및/또는 다른 경량의 가스들에 의해 일반적으로 희석되기 때문에, 반응되지 않은 묽은 에틸렌의 가열, 냉각 및 분류를 포함하는 매우 효과적인 재생 단계가 생길 것이다. 그 결과 더 까다롭고 더 값비싼 재생 단계에서 에틸렌을 회수하게 되며, 따라서, 이는 에틸렌을 반응장치로 다시 보내는 단계보다 오히려 경량의 가스들과 함께 진행하는 방법으로부터의 대량의 에틸렌을 간단히 제거는 것이 더 효과적일 것이다. 따라서, 묽은 에틸렌 원료가 사용될 때, 부텐과 초기 반응 이후 남아있는 에틸렌은 본질적으로 쓸모없게 되며, 재생 단계의 에너지 비용의 가치가 없을 것이다. 비록 반응되지 않은 에틸렌을 회수을 위한 에틸렌 제조설비로 보내질 지라도, 이는 매우 비용이 많이 들것이다.
그럼에도 불구하고, 에틸렌 제조설비에서 에틸렌의 최종 분류(fractionation)에서 소비된 에너지가 감소하도록 프로필렌 제조설비 및 에틸벤젠 제조설비에서 높은 순도의 에틸렌을 위한 소요를 줄여주는 장점이 있을 것이다. 추가로, 상기 설비는 상당한 낭비 또는 에너지의 불이익 없이 프로필렌 및/또는 에틸벤젠을 제조하기 위하여 에틸렌의 묽은 소스를 사용하기 위하여 필요하다.

본 발명은 에틸렌 반응 구역으로부터 에틸렌 스트림을 프로필렌 반응 구역으로 보내는 단계; 부텐 스트림을 프로필렌 반응 구역으로 보내는 단계; 프로필렌 반응 스트림을 제조하기 위하여 프로필렌 반응 구역에서 에틸렌 스트림을 부텐 스트림과 반응시키는 단계; 및 프로필렌의 회수를 위하여 프로필렌 반응 스트림을 회수 작동에 의하여 회수시키는 단계에 의해 프로필렌을 제조하는 방법들을 포함한다.
상기 발명은 프로필렌 반응 구역으로부터 에틸렌 스트림을 알킬방향족 반응 구역으로 보내는 단계; 방향족 스트림을 알킬방향족 반응 구역으로 보내는 단계; 알킬방향족 반응 스트림을 제조하기 위하여 알킬방향족 반응 구역에서 에틸렌 스트림과 방향족 스트림을 반응시키는 단계; 및 부산물로써 밖으로 보내질 수 있거나 또는 에틸렌 제조설비로 원료로써 재순환될 수 있는 묽은 에틸렌 원료에 함유된 알킬방향족 및 에탄을 회수하기 위하여 알킬방향족 반응 스트림을 회수 작동에 적용하여 회수시키는 단계에 의하여 알킬방향족 화합물을 제조하기 위한 방법을 추가로 포함한다.
상기 발명은 제1 에틸렌 스트림을 제조하기 위하여 에틸렌 반응 구역에서 공급원료를 반응시키는 단계; 제1 에틸렌 스트림을 프로필렌 반응 구역으로 보내는 단계; 부텐 스트림을 프로필렌 반응 구역으로 보내는 단계; 프로필렌 반응 스트림을 제조하기 위하여 프로필렌 반응 구역에서 제1 에틸렌 스트림을 부텐 스트림과 반응시키는 단계; 프로필렌 및 제2 에틸렌 스트림을 회수하기 위하여 프로필렌 반응 스트림을 제1 회수 작동하여 회수시키는 단계; 방향족 스트림을 알킬방향족 반응 구역으로 보내는 단계; 알킬방향족 반응 스트림을 제조하기 위하여 알킬방향족 반응 구역에서 제2 에틸렌 스트림을 방향족 스트림과 반응시키는 단계; 및 부산물로써 밖으로 보내지거나 또는 원료로써 에틸렌 제조설비로 재순환될 수 있는묽은 에틸렌 원료에 포함된 알킬방향족 및 에탄을 회수하기 위하여 알킬방향족 반응 스트림을 제2 회수 작동하여 회수시키는 단계,에 의하여 프로필렌 및 알킬방향족 화합물을 제조하기 위한 방법들을 추가로 포함한다.
본 발명의 장점들은 프로필렌 제조설비에서 에틸렌의 재생 단계를 제거 및 에틸렌 제조설비에서 에틸렌의 최종 분류를 제거하거나 줄임으로써 절약되는, 상당한 에너지, 및 결과적으로 값비싼 비용을 포함한다.

도 1은 프로필렌 및 에틸벤젠을 제조하기 위한 바람직한 제조방법의 흐름도를 도식적으로 나타내었다.

도 2는 프로필렌을 제조하기 위한 바람직한 제조방법의 자세한 흐름도를 도식적으로 나타내었다.

도 3은 프로필렌 및 에틸벤젠을 제조하기 위한 또 다른 바람직한 제조방법의 흐름도를 도식적으로 나타내었다.

도 4는 프로필렌 및 에틸벤젠을 제조하기 위한 또 다른 바람직한 제조방법의 흐름도를 도식적으로 나타내었다.

도 5는 프로필렌 및 에틸벤젠을 제조하기 위한 또 다른 바람직한 제조방법의 흐름도를 도식적으로 나타내었다.

도 6은 프로필렌 및 에틸벤젠을 제조하기 위한 또 다른 바람직한 제조방법의 흐름도를 도식적으로 나타내었다.

본 발명은 묽은 에틸렌을 제조하기 위한 방법, 및 에틸벤젠, 프로필렌 또는 둘다를 제조하기 위하여 묽은 에틸렌을 이용하는 방법에 관한 것이다.
에틸렌, 에틸벤젠 및 프로필렌 각각을 제조하기 위한 방법들이 이미 알려져 있는 한편, 본 발명은 전체 효과를 개선하기 위해 도안 된 방식에 있어서 상기 방법들을 결합하였고, 그 결과, 에틸렌, 프로필렌 및 에틸벤젠의 제조에 관련된 총 비용을 감소시킨다.
일반적으로, 본 발명의 바람직한 방법들은 아세틸렌 제거 지점 후이나 최종 분류(fractionation) 이전 위치에 있어, 에틸렌 제조설비로부터 묽은 에틸렌 스트림을 프로필렌 제조설비로 분류시키는 단계를 포함한다. 프로필렌 제조설비에서 반응은 프로필렌을 제조하기 위하여 부텐들과 반응하는 많은 에틸렌과 진행한다. 그러나, 알고있는 방법들과 상이하게, 부텐들과 초기 반응 이후 남아있는 에틸렌이 효과적 비용의 재생 단계를 위하여 일반적으로 너무 묽게 되기 때문에 프로필렌 제조설비는 반응되지 않은 에틸렌을 회수하기 위한 에틸렌 재생 단계를 포함하진 않는다. 그대신에, 반응되지 않은 에틸렌 및 경량의 가스들, 예컨대 에탄, 메탄 및 수소를 포함하는 스트림은 에틸벤젠 제조설비로 바로 보내지고, 에틸벤젠 제조설비는 프로필렌 제조설비로부터의 묽은 에틸렌 원료와 같이 적당한 효율로 작동할 것이다. 따라서, 최종 분류가 삭제되기 때문에 에틸렌 제조설비에서 에너지가 절약되고, 에틸렌 재생 단계가 삭제되기 때문에 프로필렌 제조설비에서 에너지가 절약된다.
일반적으로, 프로필렌 제조설비에서 에틸렌 재생 단계의 삭제는 에틸렌의 상당한 손실과 더불어 프로필렌 생산의 감소의 결과를 낳을 것이다. 대안적으로, 반응되지 않은 에틸렌은 높은 비용에서 회수을 위하여 에틸렌 제조설비로 다시 보내질 필요가 있다. 그러나, 묽은 에틸렌 스트림을 에틸벤젠 제조설비로 보냄으로써, 원래 남아있는 모든 에틸렌은 에틸벤젠을 제조하는데 사용될 것이다. 따라서, 상대적으로 묽은 에틸렌 스트림을 에틸렌 제조설비로부터 프로필렌 제조설비로 보내고 그 후 에틸벤젠 제조설비로 보내는 것은 상당한 양의 에너지를 절약할 것이며, 에틸렌의 적은 양 또는 낭비 없는 결과를 낳을 것이다.
또 다른 바람직한 제조방법은 에틸렌 제조설비로부터 에틸렌 스트림을 아세틸렌 제거의 위치 후에 적어도 일부분 분류 후이나 최종 분류 이전 위치에서 분류시키고, 즉 에틸렌 분류 컬럼 위의 위치로부터의 측면분류 발출물을 분류시켜 그것을 직접 프로필렌 제조설비로 보내는 단계를 포함한다. 상기 제조방법에서와 같이, 상기 방법은 반응되지 않은 묽은 에틸렌을 회수하기 위한 프로필렌 제조설비의 일부분으로써 재생 단계가 없다. 그 대신에, 반응되지 않은 에틸렌 및 경량의 가스들을 포함하는 상기 스트림은 프로필렌 제조설비로부터 에틸벤젠 제조설비로 바로 보내진다. 적어도 약간의 에틸렌이 에틸렌 분류 완료 전에 배출되기 때문에 에틸렌 제조설비에서 에너지가 절약되고, 에틸렌 재생 과정이 생략되기 때문에 프로필렌 제조설비에서 에너지가 절약된다.
다른 대안들은 에틸렌 원료가 에틸렌 제조설비에서 에틸렌 분류 컬럼으로 및/또는 프로필렌 제조설비로 보내지기 전 아세틸렌 제거 이후 적어도 일부분의 에틸렌 원료를 부분적으로 또는 완전히 액화하는 단계를 포함할 것이다.
상기 설명된 대안들은 (1) 에틸렌 제조설비의 에틸렌 분류 컬럼에서 진행된 에틸렌/에탄을 감소 또는 제거하는 단계, (2) 프로필렌 제조설비에서 에틸렌 재생 단계를 제거하는 단계, 및 (3) 부분적인 액화의 경우에, 원료들의 고품위화에 기인하여 상기 컬럼으로 환류 속도가 감소하기 때문에 에틸렌 분류 컬럼에서 투입되는 에너지가 약간 절약되는 결과를 낳는다. 예컨대, 프로필렌 및 에틸벤젠의 제조에 사용되는 에틸렌 분류 컬럼의 원료 일부분이 부분적으로 액화되는 것은 에틸렌에서 더 고품위화(richer) 되고 더 낮은 농도의 에탄을 함유하기 위하여, 분류를 규정하기 위하여 에틸렌 분류 컬럼으로 보내지는 에틸렌 분류 컬럼 원료가 부분적으로 남아있는 결과를 낳을 것이다. 이는 남아있는 에틸렌/에탄의 최종 분류를 더 쉽게 만들 것이며, 따라서 최종 분류를 위하여 필요한 에너지를 줄일 것이다.
본 발명이 높은 순도의 에틸렌으로 실행되어야 할지라도, 일반적으로, 프로필렌 제조설비로 보내진 에틸렌 스트림의 순도는 약 60 mol% 내지 약 95 mol%의 사이의 에틸렌이 바람직하다. 사용되는 본 발명의 실시예에 따라서, 원료의 농도는 약 65 mol% 내지 약 85 mol%의 범위가 바람직할 것이며, 더 바람직하게는 약 80 mol% 내지 약 83 mol%의 에틸렌이 될 것이다. 일반적으로, 에틸벤젠 제조설비로 보내진 에틸렌 스트림의 순도는 약 30 mol% 내지 약 90 mol% 범위의 에틸렌이 바람직하다. 사용되는 본 발명의 실시예에 따라서, 원료의 농도는 에틸렌 약 40 mol% 내지 약 78 mol%의 범위에서 바람직할 것이다.
실시예 1
도 1을 참조하면, 에틸렌 제조설비(탈에탄화 장치 단계까지 및 그것을 포함하여) (2)는 에틸렌을, 에탄 및 아세틸렌을 포함하는 및 예컨대 반응되지 않은 수소, 메탄 및 프로필렌을 또한 포함하는 증기 스트림을 제조하고, 상기 증기 스트림은 라인(4)를 통하여 값비싼 금속 촉매를 사용하는 일반적으로 다중-단계의 고정층 반응장치 시스템인 아세틸렌 제거 과정(6)으로 보내진다. 상기 결과로써 생긴 증기 스트림은 이후 라인(8)을 통해, 에틸렌 분류 컬럼(10)으로보내지고, 거기서 묽은 에틸렌 스트림은 위쪽의 유출물로써 에틸렌 분류 컬럼(10); 으로부터 라인(12)를 통해(취출되는 고순도에탄과, 밑쪽 유출물로써 분류컬럼(10)에서 라인(14)을 통해 취출되는 이후 더많은 에틸렌을 제조하는데 사용될) 재생 에탄 스트림; 과 공지 공정에 의해 분류 컬럼(10)으로부터 위쪽의 유출물로써 라인(13)을 통하여 취출되는 예컨대 메탄 및 수소의 배출가스로 분류된다. 본 발명의 바람직한 방법에 있어서, 적어도 약간의 묽은 에틸렌 스트림이 에틸렌 분류 컬럼(10)을 반응시키기 전 아세틸렌 제거 과정(6)이후 지점에서, 즉, 도 1에서 라인(15)을 통해 라인(16)으로 전환된다. 약 65 mol% 내지 약 85 mol%의 양적 범위를 갖는 에틸렌을 일반적으로 포함하는, 라인(16)의 스트림은 도 2에 더 자세히 나와있는 프로필렌 제조설비(18)로 보내진다.
도 2를 참조하면, 라인(16)의 묽은 에틸렌은 라인(20)의 부텐 연료와 혼합하고, 에티렌 및 부텐들을 포함하는 혼합물은 열교환장치(24)에서 가열되기 위해 라인(22)를 통해 보내지고, 복분해 반응장치로 공급되기 전 가열장치(26)에서 추가로 가열된다. 상기 복분해 반응장치(metathesis reactor)는 복분해 반응들을 이끌기 위해 유닛의 어떤 물리적 형태 또는 유동층, 움직이는층, 고정층이 될 수 있다. 복분해 반응장치(28)은 프로필렌을 형성하기 위한 에틸렌 및 부텐-2의 반응을 촉진하는, 및 동시에 더 많은 부텐-2가 에틸렌과의 반응에 이용할 수 있도록 부텐-1을 부텐-2로 이성화하는, 마그네슘 및/또는 산화 텅스텐과 같은 값비싸지 않은 금속 또는 비 금속 촉매를 함유한다. 반응장치로 가는 에틸렌 대 부텐의 원료 비율은 일반적으로 에틸렌 대 부텐의 몰비가 1:1 mol/mol 내지 4:1 mol/mpl이며, 바람직하게는 에틸렌 대 부탠의 비율이 약 1:1 mol/mol 내지 약 2:1 mol/mol이고, C₅+올레핀의 부산물을 최소화하기 위한 값에서 조절되고, 약 60% 이상의 사전-통과 부텐의 전환을 지지한다. 일반적인 부텐의 전환들은 약 95%보다 더 큰 프로필렌 선택도와 함께 약 60% 내지 약 75% 사이의 범위를 갖는다. 복분해 반응장치는 약 150℃ 내지 약 400℃의 범위를 갖는 온도, 및 약 10 kg/㎠g 내지 약 40 kg/㎠g의 범위를 갖는 압력의 기체 상에서 작동한다. 복분해 반응장치의 산출물은 열교환장치 (24)에서 냉각되기 위하여 라인(30)을 통해서 보내진 후 복분해 반응장치 산출물이 프로필렌, 부텐들 및 C₅ 및 더 무거운 조성물들을 포함하는 탈에틸렌화 장치 밑부분 스트림을 만들기 위하여 분류되는, 탈에틸렌화 장치(34)로 라인(32)를 통해서 보내진다. 탈에틸렌화 장치 밑부분 스트림은 부텐들, 부탄들, 이소부틸렌들, 펜텐들 및 C₆-이상의 구성성분들(예컨대, 헥센들, 헵텐들, 등등)이 탈프로필렌화 장치 밑부분 스트림들로써 빠져나가는 탈프로필렌화 장치(38)로 라인(36)을 통해서 보내진다. 부텐들은 복분해 반응장치(28)로 재순환하기 위하여 라인(40)을 통하여 공급되고, 부탄들, 이소부틸렌들 및 C₅ 및 더 무거운 조성물들은 부텐들을 상대적으로 작은 부분과 함께 라인(42)을 통해서 상기 과정들로부터 제거된다. 라인(44)에서, 탈프로필렌화 장치(38)로부터의 위쪽의 스트림은 높은 순도의 프로필렌 산출물을 포함한다.
탈에틸렌화 장치(34)로 돌아가서. 일반적으로, 라인(46)에서 탈에틸렌화 장치 34 위쪽의 스트림은 유동의 재생 에틸렌을 운반한다. 그 후에, 상기 재생 에틸렌은 복분해 반응장치(28)로 되돌아가기 위해 라인(16)에서 에틸렌 원료와 화합된다(도면 미표시). 경량의 가스들은 일반적으로 탈에틸렌화 장치(34)에서 환류 드럼으로부터 갈라진 배출가스 라인(도면 미표시)을 통해 탈에틸렌화 장치(34)로부터 제거된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 라인(46)의 탈에틸렌화 장치로부터의 위쪽의 증기는 촉매작용에 의한 증류 또는 고정층 형태의 에틸벤젠 제조설비(48)(다시 도 1을 참조)로 바로 보내지고, 벤젠 , 또는 에틸벤젠 및/또는 폴리에틸벤젠을 제조하기 위하여 그들의 유도체들과 반응한다. 대안적으로, 에틸렌은 예컨대, 나프탈렌(naphthalene), 안트라센(anthracene), 페난트렌(phenanthrene), 및 그들의 유도체들을 포함하는 다른 방향족 화합물들과 반응할 것이다. 묽은 에틸렌 원료에 함유된 에탄은 부산물로써 배출되거나 원료로써 에틸렌 제조설비로 재순환될 수 있다. 실제, 라인(16)에서 에틸렌 원료가 묽고(즉, 약 85 mol% 이하의 에틸렌), 라인(46)의 탈에틸렌화 장치(34)로부터 위쪽의 스트림이 더 적은 에틸렌(즉, 약 73 mol%보다 더 적은) 및 상대적으로 더 높은 에탄 및 경량 가스들(즉, 약 27 mol%보다 더 큰)의 비율을 포함할 것이기 때문에, 특히 반응되지 않은 재생 에틸렌의 회수 없이 위쪽의 스트림을 라인(46)의 탈에틸렌화 장치(34)로부터 에틸벤젠 제조설비(48)로 바로 보내는것이 특히 유리하다. 따라서, 라인(46)에서 묽은 에틸렌의 분류는 에틸렌 농도가 감소 되어 환류에 사용되는 비용들이 상당히 증가하기 때문에 비용면에서 효과적이지 않다. 그러나, 라인(46)의 에틸렌 스트림은 고정층 또는 촉매작용의 증류 형태의 에틸벤젠 제조설비에 사용하는데 적당하다. 따라서, 에틸벤젠 제조설비(48)에 제공되기 위하여, 프로필렌 제조설비(18)로 향하는 라인(16)에서 에틸렌의 농도는 충분한 에틸렌이 탈에틸렌화 장치의 위쪽 스트림 라인(46)에 남아있는가를 결국에 결정한다. 라인(16)의 에틸렌 농도는, 중합체 수준의 에틸렌 일부의 첨가를 포함하는 다수의 방법에서 조절될 수 있다. 라인(16)에서 에틸렌 농도를 조절하기 위한 추가적인 방법들이 하기에 설명되어 있다. 에틸렌이 프로필렌 제조를 위해 필요한 양(프로필렌 제조의 요구량 및 에틸벤젠 제조의 요구량 둘 다를 포함하는 에틸렌 양) 이상 초과 되어 존재하기 때문에 라인(46)에서 에틸렌은 복분해 반응장치(28)에서 적당한 에틸렌 대 부텐의 비율을 또한 제공한다. 따라서 상기 에틸렌의 존재는 에틸렌 재생을 위한 요구를 없앴다.
상기 설명된 방법으로부터의 장점들은 라인(16)을 통해 프로필렌 제조설비(18)로 공급되는 묽은 에틸렌이 에틸렌 제조설비의 에틸렌 분류 컬럼(10)에서 분류되지 않기 때문에 상당한 에너지 절약을 포함한다. 추가로, 에너지는 에틸렌 재생 단계가 제거되었기 때문에 프로필렌 제조설비에서 절약된다. 상기 제거된 비용 절감들은 550,000 KTA 에틸벤젠 제조설비와 결합된 950,000 KTA 에틸렌 제조설비에 대해 연간 미화 $750,000이다.
실시예 2-5
실시예 2, 3, 4 및 5는 실시예 1에서 설명된 방법들과 매우 유사한 방법으로 실시될 수 있는 본 발명의 실시예를 보여준다. 그러나, 라인(8)의 에틸렌 스트림이 프로필렌 제조설비(18)로 공급되기 전에 처리되는 방법은 각 실시예에 의하여 변한다. 그 결과로써, 프로필렌 제조설비(18) 및 에틸벤젠 제조설비(48)로 보내진 원료의 조성물은 각 실시예에 대하여 또한 변할 것이다.
실시예 2
도 3을 참조하면, 에틸렌 제조설비(2)로부터의 에틸렌 스트림은 아세틸렌 제거 단계(6) 이후, 상기 스트림이 액체 원료를 라인(52)를 통해 프로필렌 제조설비(18)로 및 기체 원료를 라인(54)을 통해 에틸렌 분류 컬럼(10)으로 제공하기 위하여 부분적으로 액화되는 액화장치(50)로 보내진다. 라인(54)에서 스트림은 액화장치(50)로 공급되는 스트림 보다 더 높은 약 1 mol% 내지 약 3 mol%의 에틸렌 농도가 있는 기체이다. 라인(52)에서 액체 스트림은 라인(18)의 원료보다 더 낮은 약 1 mol% 내지 약 3 mol%의 에틸렌 농도를 가지며, 라인(16) 및 플로필렌 제조설비(18)위로 보내진다. 프로필렌 제조설비에서 반응 이후, 남아있는 에틸렌은 탈에틸렌화 장치(34)(도 2 참조)로부터 취하고 실시예 1에서처럼 라인(46)을 통해서에틸벤젠 제조설비로 바로 보내진다. 프로필렌 제조설비로 공급되는 원료 안의 에틸렌이 프로필렌 제조를 위해 필요한 상기 여분에 존재하기 때문에(에틸렌 양은 프로필렌 제조의 요구량 및 에틸벤젠 제조의 요구량 둘 다를 포함한다.), 프로필렌 제조설비 이내의 재생 에틸렌을 위한 필요성이 없어진다.
라인(8)에서 많은 양의 초기 에틸렌 원료가 프로필렌 제조설비(18)로 전환되기 때문에, 에너지는 에틸렌 분류 컬럼(10)에서 절약된다. 추가로, 에틸렌 분류 컬럼(10)으로 보내진 에틸렌은 라인(8)의 스트림보다 더 농축되고, 그에 따라 에틸렌 분류 컬럼(10)이 더 효율적으로 작동한다. 그러나, 상대적으로 적은 양의 에너지는 에탄의 재생으로부터 복열(recuperation) 형태로 잃게 된다. 즉, 원료에서 에탄은 밑부분으로 증류되고 분해장치로 재순환된다. 에탄이 냉각 수치의 회수("복열")을 위해 재 가열되도록 상기 분류 컬럼의 밑부분이 차갑다. 컬럼의 밑부분으로부터의 에탄이 더 적기 때문에 복열은 보다 더 적고, 추가적인 냉각이 더 적은 복열을 보상을 하기 위해 에틸렌 제조설비에서 요구될 것이다.
에너지는 프로필렌 제조설비(18)에서 에틸렌 재생 단계를 없앰으로써 또한 절약된다. 프로필렌 제조설비(18)로 공급되는 원료의 순도는 약 75 mol%이고 에틸벤젠 제조설비(48)로 공급되는 원료의 순도는 약 69 mol%이다. 희석으로 인해 에틸벤젠 반응장치의 산출물들의 응축온도가 낮아지기 때문에 에틸벤젠에서 스트림의 제조가 감소 되는 결과를 낳고, 그 결과 더 낮은 열 회수 및 그로 인해 약간의 에너지 비용이 더 높을지라도, 상기 순도의 수준은 고정층 또는 촉매 증류 형태의 에틸벤젠 제조설비 둘 다를 위해 적당하다. 에틸벤젠 제조설비에서의 영향을 고려 하지않으면, 상기 실시예는 550,000 KTA 에틸벤젠 제조설비와 결합 된 950,000 KTA 에틸렌 제조설비에 대해 연간 약 미화 $800,000의 작동 비용의 절감의 결과를 낳을 것이다.
실시예 3
도 4를 참조하면, 아세틸렌 제거 이후, 라인(8)에서 약간의 에틸렌 스트림은 라인(8)에서의 스트림보다 더 높지 않은 라인(52)에서의 에틸렌의 농도가 되도록 완전히 액화된다. 상기 에티렌 스트림은 라인(52)을 통해 라인(16) 및 프로필렌 제조설비(18)로 보내지고, 프로필렌 제조설비에서 반응된 후, 탈에틸렌화 장치(34)(도 2 참조)에 남아있는 에틸렌은 실시예 1처럼 라인 (46)을 통해 에틸벤젠 제조설비(48)로 바로 보내진다. 라인(8)에 남아있는 에틸렌 기체는 에틸렌 분류 컬럼(10)으로 공급된다.
에틸렌 분류 컬럼(10)으로 공급되는 전체 원료가 감소 되어 에너지 절약의 결과를 초래하나, 약간의 에너지는 상기 설명된 바와 같이 에탄 재생으로부터 복열의 형태로 잃게 된다. 추가적인 에너지는 프로필렌 제조설비에서 에틸렌 재생 단계를 제거함으로써 절약된다. 상기 실시예에서, 라인(16)을 통해 프로필렌 제조설비로 공급되는 원료의 순도는 약 82 mol%이고, 라인(46)을 통해 에틸벤젠 제조설비로 공급되는 원료의 순도는 약 77 mol%이다. 에틸렌의 상기 농도는 고정층 또는 촉매 증류 형태의 에틸벤젠 제조설비에 적당하고, 550,000 KTA 에틸벤젠 제조설비와 결합된 950,000 KTA 에틸렌 제조설비에 대해 연간 약 미화 $820,000의 작동 비용 절약의 결과를 낳을 것이다.
실시예 4
도 5를 참조하면, 아세틸렌 제거 이후, 모든 에틸렌 스트림은 라인(8)을 통해 에틸렌 분류 컬럼(10)으로 보내진다. 그러나, 당업계의 종사자라면 이미 잘 알고 있는 증기의 배출이 있는 쟁반형 배출장치를 사용하여, 분류 컬럼(10)으로 들어가는 라인(8)의 공급 지점 바로 밑 정류 부분(도면 미표시)에서 약간의 에틸렌이 에틸렌 분류 컬럼(10)으로부터 빠지게 된다. 상기 에틸렌 분류 컬럼(10)으로부터 배출되는 에틸렌은 라인(56)을 통해서 라인(16) 및 프로필렌 제조설비(18)위로 공급되고, 프로필렌 제조설비에서 반응된 후, 탈에틸렌화 장치(34)(도 2 참조)에 남아있는 에틸렌은 실시예 1처럼 라인(46)을 통해 에틸벤젠 제조설비(48)로 보내진다. 라인(56)을 통해 배출된 에틸렌은 약 62 mol%보다 더 적은 에틸렌을 포함하는 기체이다. 라인(46)에서 프로필렌 제조설비를 떠나는 에틸렌의 농도는 약 35 mol%보다 더 적고 촉매 증류 반응장치-형태의 에틸벤젠 제조설비에 적당하다.
에너지는 에틸렌 분류 컬럼(10)에서 분류의 감소에 의해 절약되며, 그러나 에탄 재생으로부터 복열의 형태로 부분적으로 잃게 된다. 추가적인 에너지는 프로필렌 제조설비(18)의 에틸렌 재생 단계를 제거함으로써 절약된다. 상기 실시예는 550,000 KTA 에틸벤젠 제조설비와 결합된 950,000 KTA 에틸렌 제조설비에 대해 연간 약 미화 $850,000dml 작동 비용 절감의 결과를 낳을 것이다.
실시예 5
도 6을 참조하면, 아세틸렌 제거 이후, 모든 에틸렌 스트림은 라인(8)을 통해 에틸렌 분류 컬럼(10)으로 보내진다. 그러나, 약간의 에틸렌이 당업계의 종사자라면 이미 알고 있는 액체 배출이 있는 쟁반형 배출 장치를 사용하여, 분류 컬럼(10)으로 들어가는 라인(8)의 공급 지점 바로 위인 정류 부분(도면 미표시)에서 에틸렌 분류 컬럼(10)으로부터 배출된다. 에틸렌 분류 컬럼(10)으로부터 배출된 에틸렌은 라인(58)을 통해 라인(16) 및 프로필렌 제조설비(18) 위로 공급된다. 프로필렌 제조설비에서 반응 후, 탈에틸렌화 장치(34)(도2 참조)에 남아있는 에틸렌은 실시예 1처럼 라인(46)을 통해 에틸벤젠 제조설비(48)로 보내진다. 라인(58)을 통해 배출된 에틸렌은 적어도 약 83 mol% 이하의 에틸렌을 포함하는 액체이다. 라인(46)에서 에틸벤젠 제조설비로 가는 에틸렌 스트림은 약 78 mol%의 에틸렌을 포함할 것이다. 상기 농도는 고정층 또는 촉매 증류 반응장치의 에틸벤젠 제조설비에 대해 적당하다.
에너지는 에틸렌 분류 컬럼(10)에서 분류를 줄임으로써 절약되며, 그러나 에탄 재생으로부터 복열의 형태로 부분적으로 잃게 된다. 에너지는 프로필렌 제조설비 18에서 에틸렌의 재생 단계를 제거함으로써 또한 절약된다. 에틸벤젠 제조설비에서의 영향을 고려하지 않으면 상기 실시예는 550,000 KTA 에틸벤젠 제조설비와 결합된 950,000 KTA 에틸렌 제조설비에 대해 연간 약 미화 $870,000의 작동 비용 절감의 결과를 낳을 것이다.
중요하게는, 상기 설명된 바와 같이, 에틸렌 제조설비에서 에틸렌 분류가 감소 및 제거되고, 프로필렌 제조설비에서 에틸렌 재생 단계가 제거되기 때문에, 에너지 불이익이 에틸벤젠 제조설비에서 발생 되는 상황이더라도 본 발명의 다양한 실시예들은 상당한 전체 에너지 절감의 결과를 낳을 것이다.
본 발명이 바람직한 실시예들에 관하여 설명되는 동안, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변화가 만들어질 것이며 균등물질들이 구성원소들로 치환될수 있음을 당업계의 종사자들은 이해될 것이다. 예컨대, 본 발명은 갖가지 에틸렌 제조설비로 수행될 것이고, 최종 에틸렌-에탄 분류 전 또는 분류 동안 측면-배출로써 묽은 에틸렌의 전환이 허용되는 단계들이 제공될 것이다. 유사하게, 본 발명은 갖가지 프로필렌 제조설비들로 수행되고, 선택한 에틸렌 제조설비들로부터의 묽은 에틸렌 원료로 만족스럽게 작동될 선택한 프로필렌 제조설비가 제공될 것이다. 더욱이, 본 발명은 갖가지 에틸벤젠 제조설비들로 수행되고, 선택한 프로필렌 제조설비들로부터의 묽은 에틸렌 원료로 만족스럽게 작동될 에틸벤젠 제조설비가 제공될 것이다. 대안적으로, 유사한 배열들이 다른 이미 알고 있는 알킬방향족 제조설비들에서 벤젠을 위해, 폴리에틸벤젠과 같은 에틸벤젠과 다른, 또는 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌 및 그들의 유도체들과 같은 다른 방향족 조성물들을 치환함으로써 알킬방향족 화합물들을 제조하는데 사용 가능하다. 따라서, 본 발명이 첨부된 청구항들의 범위 이내의 모든 실시예를 포함할 것이지만, 본 명세서에 설명된 특별한 실시예들에 제한되지 않도록 의도된 것이다.

.

Claims (49)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. a) 수증기의 존재하에 탄화수소의 열분해로부터 제1 에틸렌 스트림을 만들기 위하여 에틸렌 반응 구역에서 공급원료를 반응시키는 단계;

    b) 제1 에틸렌 스트림을 프로필렌 반응 구역으로 보내는 단계;

    c) 부텐 스트림을 프로필렌 반응 구역으로 보내는 단계;

    d) 프로필렌 반응 스트림을 만들기 위하여 프로필렌 반응 구역에서 부텐 스트림과 제1 에틸렌 스트림을 반응시키는 단계;

    e) 프로필렌 및 에틸렌 농도가 60몰% ~ 90몰%인 제2 에틸렌 스트림의 회수를 위하여 프로필렌 반응 스트림을 제1 회수 작동시키는 단계;

    f) 제2에틸렌 스트림 어느것도 프로필렌 반응구역으로 재순환 됨이 없이 제2 에틸렌 스트림을 알킬방향족 반응 구역으로 보내는 단계;

    g) 방향족 스트림을 알킬방향족 반응 구역으로 보내는 단계;

    h) 알킬방향족 반응 스트림을 만들기 위하여 알킬방향족 반응 구역에서 방향족 스트림과 제2 에틸렌 스트림을 반응시키는 단계; 및

    i) 알킬방향족 화합물의 회수를 위하여 알킬방향족 반응 스트림을 제 2 회수작동시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
21. 제 20항에 있어서, 단계 (b) 이전에 에틸렌 스트림을 액화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
22. 제 20항에 있어서, 단계 (b) 이전에 에틸렌 스트림으로부터 아세틸렌을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
23. 제 20항에 있어서, 단계 (b) 이전에 에틸렌 스트림을 부분적으로 분류하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
24. 제 20항에 있어서, 상기 제1 에틸렌 스트림에서 에틸렌의 농도가 60 mol% 내지 95 mol%의 범위인 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
25. 제 24항에 있어서, 상기 제1 에틸렌 스트림에서 에틸렌의 농도가 65 mol% 내지 85 mol%의 범위인 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
26. 제 25항에 있어서, 상기 제1 에틸렌 스트림에서 에틸렌의 농도가 80 mol% 내지 83 mol%의 범위인 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
27. 삭제
28. 삭제
29. 제 20항에 있어서, 상기 에틸렌 반응 구역이 열적 분해 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
30. 제 20항에 있어서, 상기 프로필렌 반응 구역이 복분해 또는 촉매 분해 반응장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
31. 제 20항에 있어서, 상기 알킬방향족 반응 구역이 고정층 반응장치 또는 촉매 증류 반응 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
32. 제 20항에 있어서, 상기 제1 회수 작동이 분류 컬럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
33. 제 20항에 있어서, 상기 제2 회수 작동이 분류 컬럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
34. 제 20항에 있어서, 상기 공급원료가 에탄, 프로판, 부탄, 나프타, 가스경유 및 수소화 분해된 진공 가스경유들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 프로필렌 및 알킬방향족 화합물 제조 방법.
35. 삭제
36. 삭제
37. 삭제
38. 삭제
39. 삭제
40. 삭제
41. 삭제
42. 삭제
43. 삭제
44. 삭제
45. 삭제
46. 삭제
47. 삭제
48. 삭제
49. 삭제

Images