KR101256964B1 - 탈수소화에 의해 알킬화 촉매 독물들의 처리 - Google Patents

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Abstract

알킬화 촉매 유독성을 감소시키는 방법들 및 방법들이 개시되어 있다. 그러한 방법들은 일반적으로 탈수소화 시스템 내에 탈수소화 출력 스트림을 형성하도록 에틸벤젠을 탈수소화 촉매와 접촉시키는 단계; 및 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부가 알킬화 촉매와 접촉하는 알킬화 시스템에 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부를 통과시키는 단계를 포함한다. 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부는 오프테스트로부터 초래되는 일정 레벨의 불순물을 포함하고, 여기서 불순물의 레벨은 알킬화 시스템 피드가 부재하는 오프테스트와 비교하여 알킬화 촉매 수명에 대해 관찰되는 어떠한 효과도 본질적으로 초래하지 않기에 충분히 낮다.

Description

탈수소화에 의해 알킬화 촉매 독물들의 처리{TREATMENT OF ALKYLATION CATALYST POSIONS WITH DEHYDROGENATION}
본원 발명은 2005년 2월 25일자로 출원된 미합중국 가 특허 출원 제60/656,464호의 우선권을 주장한다.
본 발명의 구체예들은 일반적으로 알킬화 촉매 중독을 최소화시키는 것에 관한 것이다.
많은 공정들에서, 벤젠 및 톨루엔들은 촉매 탈수소 시스템으로부터 제거되어 알킬화/트랜스알킬화 공정으로 공급된다. 그러나, 질소 화합물들 및 기타 회수된 벤젠에 존재하는 기타 화합물들은 알킬화 촉매를 유독성으로 만들 수 있고, 따라서 그러한 촉매의 더 많은 후속 재생 및/또는 대체를 필요로 한다.
따라서, 알킬화 촉매 상의 질소 함유 화합물(들) 및 불순물들의 독성 효과를 감소시키면서 알킬화 공정들에서 회수된 벤젠 및 톨루엔을 이용할 필요성이 존재한다.
본 발명의 구체예들은 일반적으로 탈수소 공정을 포함한다. 탈수소 공정은 일반적으로 알킬 방향족 탄화수소를 탈수소화 시스템으로 도입하는 단계; 비닐 방향족 탄화수소를 포함하는 탈수소화 출력 스트림을 형성하기 위해 알킬 방향족 탄화수소를 탈수소화 촉매와 접촉시키는 단계; 제1 분리 컬럼 및 적어도 하나의 추가의 분리 컬럼을 포함하는 분리 시스템에 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부를 통과시키는 단계; 및 탈수소화 공정으로부터 오프테스트(offtest)를 회수하는 단계를 포함한다. 이 공정은 추가로 상기 오프테스트를 추가의 분리 컬럼들 중의 적어도 하나 내로 도입하는 단계를 포함한다.
1개 이상의 구체예들은 추가로 알킬화 촉매 유독성 제거 방법을 포함한다. 그러한 방법은 일반적으로 탈수소화 시스템 내에 탈수소화 출력 스트림을 형성하도록 에틸벤젠을 탈수소화 촉매와 접촉시키는 단계; 및 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부가 알킬화 촉매와 접촉하는 알킬화 시스템에 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부를 통과시키는 단계를 포함한다. 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부는 오프테스트로 초래되는 일정 레벨의 불순물을 포함하고, 여기서 불순물의 레벨은 알킬화 시스템 피드가 부재하는 오프테스트와 비교하여 알킬화 촉매 수명에 대해 관찰되는 어떠한 효과도 본질적으로 초래하지 않기에 충분히 낮다.
도 1은 종래의 탈수소화 시스템을 예시하는 도면.
도 2는 탈수소화 시스템의 일 구체예를 예시하는 도면.
상세한 설명
도입 및 정의
이하 상세한 설명이 제공될 것이다. 첨부된 특허 청구의 범위 각각은 별개 의 발명을 정의하고, 특허권 침해 방지의 목적상 특허 청구의 범위에 명시된 여러가지 요소들 또는 제한 사항들에 대한 동등한 가치를 갖는 것들을 포함하는 것으로서 인식된다. 문맥에 따라, "발명"에 대한 아래의 모든 참조 문헌들은 일부 경우에 단지 특정 구체예들을 언급할 것이다. 다른 경우, "발명"에 대한 참고 문헌들은 1개 이상의 특허 청구의 범위에 인용된 요지를 의미하지만, 반드시 모든 특허 청구항을 의미하지는 않음을 인식할 것이다. 발명들 각각은 이하 특정 구체예들, 변형들 및 실시예들을 포함하여 아래 상세히 기재되지만, 본 발명은 당업계의 통상의 기술을 가진 자가 수행하고, 이 특허의 정보가 유효 정보 및 기술과 조합될 때 본 발명을 이용할 수 있도록 포함된 이들 구체예들, 변형들 또는 실시예들로만 제한되지 않는다.
본원에 사용된 바의 여러 가지 용어들은 아래 나타낸다. 특허 청구의 범위에 사용된 용어가 아래 정의되지 않는 정도까지, 적절한 분야의 사람들에게 인쇄된 공고 문헌들 및 발행된 특허들에 반영된 바의 용어로 주어지도록 광의로 해석되어야 한다. 추가로, 달리 명시하지 않는 한, 본원에 개시된 모든 화합물들은 치환되거나 또는 치환되지 않고, 화합물들의 목록들은 그의 유도체들을 포함한다.
도 1(종래 기술)은 촉매 탈수소화/정제 공정(100)의 구체예를 예시한다. 그러한 탈수소화 공정들은 일반적으로 비닐 방향족 탄화수소를 형성하기 위해 알킬 방향족 탄화수소를 탈수소화 촉매와 접촉시키는 것을 포함한다. 각종 촉매들이 촉매 탈수소화 공정에 사용될 수 있고, 예를 들면 산화철 칼륨 촉매 및 산화철 세슘 촉매들과 같이 당업계의 숙련자들에게 공지되어 있다.
도 1에서, 입력 스트림(102)은 탈수소화 시스템(104)에 공급된다. 본원에 사용된 바와 같이, 개개의 스트림들은 숫자로 나타낼 수 있지만, 그러한 스트림들이 파이프들과 같은 콘딧을 통해 흐르는 것은 일반적으로 공지되어 있다. 입력 스트림(102)은 예를 들면 에틸벤젠과 같은 알킬 방향족 탄화수소를 포함한다. 스팀은 추가로 입력 스트림(102)에 부가될 수 있다. 스팀은 당업계의 숙련자에게 공지된 임의의 방식으로 입력 스트림(102)에 부가될 수 있다. 입력 스트림(102)과 접촉하는 스팀의 양은 개개의 공정 파라메터들에 의해 결정되더라도, 입력 스팀(102)은 약 0.01:1 내지 약 15:1 또는 약 0.3:1 내지 약 10:1, 또는 약 0.6:1 내지 약 3:1 또는 약 1:1 내지 약 2:1의 스팀 대 알킬 방향족 탄화수소 중량비를 가질 수 있다.
탈수소화 시스템(104)은 알킬 방향족 탄화수소를 비닐 방향족 탄화수소로 전환시키기 위해 당업계의 숙련자에게 공지된 임의의 반응 용기, 반응 용기들 및(또는) 많은 반응 용기들의 (병렬 또는 직렬) 조합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 1개 이상의 반응 용기들은 층 용기들, 유동층 용기들 및/또는 관형 반응기 용기들에 고정될 수 있다.
본원에 고찰된 바의 탈수소화 공정들은 일반적으로 고온 공정들이다. 본원에 사용된 바의, "고온"이라는 용어는 예를 들면 약 150℃ 내지 약 1000℃, 또는 약 300℃ 내지 약 800℃, 또는 약 500℃ 내지 약 700℃, 또는 약 550℃ 내지 약 650℃의 반응 용기 및(또는) 공정 라인 온도들 (예, 용기 입구에서 입력 스트림(102)의 온도) 등의 공정 오퍼레이션 온도를 의미한다. 반응 용기 입구는 용기 의 유형에 따라 변화할 것이다.
탈수소화 시스템(104)으로부터 출력물(106)(예, 에틸벤젠 및 스티렌)은 벤젠 회수를 위해 제1 컬럼(200)으로 공급될 수 있다. 제1 부분(오버헤드 부분)(106b)(예, 벤젠 및 톨루엔)은 예를 들면 알킬화/트랜스알킬화 또는 분리 등의 추가의 공정을 위해 제거될 수 있다. 제1 컬럼(200)은 혼합된 입력 스트림으로부터 벤젠의 회수를 위해 당업계의 숙련자들에게 공지된 임의의 반응 용기, 반응 용기들 및/또는 많은 반응 용기들의 (병렬 또는 직렬) 조합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 컬럼(200)은 1개 이상의 증류 컬럼들을 포함할 수 있다.
제2 부분 (바닥 분획)(202)(예, 에틸벤젠 및 스티렌)은 에틸벤젠 회수를 위해 제2 컬럼(204)으로 전송된다. 에틸벤젠(106a)은 컬럼(204)으로부터 회수되고, 탈수소화 시스템(104)(도시되지 않음)으로 다시 재순환되거나, 또는 임의의 다른 목적을 위해 사용될 수 있다. 라인(106a)은 라인(102)과의 조합 또는 라인(106a)을 탈수소화 시스템(104)으로 직접적으로 공급하는 등의 각종 방법들을 통해 탈수소화 시스템(104)에 공급될 수 있다. 제2 컬럼(204)은 혼합된 입력 스트림으로부터 에틸벤젠의 회수를 위해 당업계의 숙련자들에게 공지된 임의의 반응 용기, 반응 용기들 및/또는 많은 반응 용기들의 (병렬 또는 직렬) 조합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 컬럼(204)은 1개 이상의 증류 컬럼들을 포함할 수 있다.
바닥 분획(206)(예, 스티렌 및 "무거운 물질")은 스티렌 분리를 위해 컬럼(204)로부터 제3 컬럼(208)으로 전송될 수 있다. 스티렌(110)은 예를 들면 폴리스티렌의 생산 등의 임의의 적절한 목적을 위해 회수 및 사용될 수 있다. 제3 컬 럼(208)은 혼합된 입력 스트림으로부터 스티렌의 회수를 위해 당업계의 숙련자들에게 공지된 임의의 반응 용기, 반응 용기들 및/또는 많은 반응 용기들의 (병렬 또는 직렬) 조합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제3 컬럼(208)은 1개 이상의 분별 컬럼들을 포함할 수 있다.
바닥 분획들(210)(예, 스티렌, 중합체 및 무거운 물질(높은 비등점 화합물))은 제거될 수 있고, 추가로 처리될 수 있으며, 도시되지 않았다. 본원에 사용된 바의 "무거운 물질"이라는 용어는 인덴 및 인단 등의 고 비등점 화합물들을 의미한다(예, TAR).
오프테스트는 일반적으로 공정(100) 내의 여러 위치들로부터 회수되고, 추가의 공정에 앞서 저장되도록 전송될 수 있다(도시되지 않음). 본원에 사용된 바의 "오프테스트(offtest)"라는 용어는 추가의 가공 명세서에 부합되지 않는 스티렌 등의 생성물들 및 벤젠의 비등점과 유사한 비등점을 갖는 불순물 등의 기타 화합물들을 의미한다. 일반적으로, 오프테스트는 필요에 따라 연속적으로 또는 일반적으로 간헐적으로 컬럼(200)에 공급된다. 그러나, 그러한 불순물들은 종종 라인(106b)를 통해 알킬화 공정으로 통과된다.
또한, 탈수소화 공정은 질소 함유 화합물들(도시되지 않음) 및 기타 부가제들의 부가를 포함할 수 있다. 아민과 같은 질소 함유 화합물들은 예를 들면 중합 억제제들 및/또는 중화제들 등의 각종 목적을 위해 탈수소화 공정에 부가될 수 있다. 많은 공정들에서, 회수된 벤젠 및 톨루엔, 예를 들면 라인(106b)은 알킬화/트랜스알킬화 공정에 공급된다. 그러나, 회수된 벤젠에 존재하는 질소 화합물들 및 기타 화합물들은 알킬화 촉매를 독성화할 수 있고, 따라서 그러한 촉매의 더 많은 빈번한 재생 및(또는) 대체를 필요로 한다. 본 발명의 구체예들은 알킬화 촉매에 대한 질소 함유 화합물(들) 및 불순물들의 유독성 효과를 감소시키는 방법을 구한다.
도 2가 나타내는, 오프테스트(218)는 제1 컬럼(200)으로 되돌아가기보다는 제2 컬럼(204)으로 공급된다. 오프테스트(218)는 라인(202)(도시됨)과의 조합 또는 라인(218)을 제2 컬럼(204)(도시되지 않음)으로 직접적으로 공급하는 등의 각종 방법들을 통해 컬럼(204)에 공급될 수 있다. 그러한 구체예는 제1 컬럼(200)으로부터 알킬화 시스템으로 통과하는 촉매 독물들의 양을 현저히 감소시킨다. 일 구체예에서, 독물은 제2 컬럼(204)으로부터 통과하고, 라인(106a)을 통해 탈수소화 시스템(104)으로 되돌아 재순환될 수 있다. 그리고 독물들은 그러한 반응 중에 태워져(burned) 소멸하여 라인(106)을 통해 시스템(106)에서 나가지는 않게 된다. 결과적으로, 소량의 불순물들이 제1 컬럼(200)으로부터 알킬화 시스템으로 통과한다.
도면들에 나타내지 않았더라도, 열 교환기등의 추가의 가공 장비는 위에 나타낸 공정을 통해 사용될 수 있고, 그러한 배치는 일반적으로 당업계의 숙련자들에게 공지되어 있다.
상기 개시 내용은 본 발명의 구체예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 추가의 구체예들이 그의 기본적인 범위 및 아래 특허 청구의 범위에 의해 결정되는 그의 범위에서 벗어나지 않고 계획될 수 있다.

Claims (17)

  1. 알킬 방향족 탄화수소를 탈수소화 시스템으로 도입하는 단계;
    비닐 방향족 탄화수소를 포함하는 탈수소화 출력 스트림을 형성하기 위해 알킬 방향족 탄화수소를 탈수소화 촉매와 접촉시키는 단계;
    제1 분리 컬럼 및 적어도 하나의 추가의 분리 컬럼을 포함하는 분리 시스템에 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부를 통과시키는 단계;
    탈수소화 공정으로부터 스티렌을 포함하는 오프테스트(offtest)를 회수하는 단계; 및
    상기 오프테스트를 추가의 분리 컬럼들 중의 적어도 하나 내로 도입하는 단계를 포함하는 탈수소화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분리 시스템은 3개의 분리 컬럼들을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탈수소화 시스템 내로 스팀을 도입하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스팀 대 알킬 방향족 탄화수소 중량비는 0.01:1 내지 15:1인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 알킬 방향족 탄화수소는 에틸벤젠을 포함하는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비닐 방향족 탄화수소는 스티렌을 포함하는 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 출력 스트림은 에틸벤젠을 추가로 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 분리 컬럼으로부터 오버헤드 분획을 알킬화 시스템으로 통과시키는 단계 및 제1 분리 컬럼으로부터 바닥 분획을 적어도 하나의 추가의 분리 컬럼으로 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 오버헤드 분획은 알킬화 시스템 내에서 알킬화 촉매와 접촉하는 것인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 알킬화 촉매는 분자체 촉매를 포함하는 것인 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 오버헤드 분획은 벤젠 및 불순물을 포함하는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 불순물은 질소 함유 화합물들을 포함하는 것인 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 오버헤드 분획은 제1 분리 컬럼으로 공급된 오프테스트를 갖는 동일한 시스템 내의 오버헤드 분획보다 적은 불순물을 포함하는 것인 방법.
  14. 탈수소화 시스템 내에 탈수소화 출력 스트림을 형성하도록 에틸벤젠을 탈수소화 촉매와 접촉시키는 단계; 및
    탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부가 알킬화 촉매와 접촉하는 알킬화 시스템에 탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부를 통과시키는 단계를 포함하고,
    탈수소화 출력 스트림의 적어도 일부는 스티렌을 포함하는 오프테스트(offtest)로부터 기인하는 불순물을 포함하는데, 상기 오프테스트로부터 기인한 불순물이 알킬화 촉매의 수명에 미치는 효과는 상기 오프테스트가 없는 알킬화 시스템과 비교하여 차이가 없는 것을 특징으로 하는 알킬화 촉매 유독성의 감소 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 탈수소화 출력 스트림은 벤젠을 포함하는 것인 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 알킬화 촉매는 제올라이트 알킬화 촉매를 포함하는 것인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 오프테스트는 상기 추가의 분리 컬럼들 중의 적어도 하나를 통과하게 되고 그리고 상기 탈수소화 시스템으로 재순환되며, 상기 오프테스트에 존재하는 독물(poisons)은 상기 탈수소화 시스템에서 태워지는(burned) 것인 방법.
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