KR101270713B1 - 유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌의 회수방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 원유정제공정에서 발생하는 상압잔사유와 같은 중질유를 유동층접촉분해하여 가솔린, 프로필렌 등을 생산하는 설비의 배가스로부터 에틸렌을 농축하여 회수하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다. 본 발명은 유동층접촉분해 배가스(FCC) 중의 에틸렌 순도를 높이고 약흡착성분들의 농도를 낮추어 줌으로써 후단의 에틸렌 치환탈착 공정에서 에틸렌 세정양을 줄이고, 약흡착성분과 탈착제의 증류 분리 조작 시 손실되는 탈착제의 양을 줄일 수 있는 압력변동흡착공정을 이용한 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법 및 장치를 제공함으로써 중질유의 유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌은 높은 순도 및 저비용으로 회수할 수 있다.

Description

유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌의 회수방법{PROCESS FOR THE RECOVERY OF ETHYLENE FROM FCC OFF-GAS}
본 발명은 원유정제공정에서 발생하는 상압잔사유와 같은 중질유를 유동층접촉분해(FCC: Fluidized Catalytic Cracking)하여 가솔린, 프로필렌 등을 생산하는 설비의 배가스로부터 에틸렌을 농축하여 회수하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.
원유를 상압증류탑에서 정제하면 벙커C유 등 저급 중질유가 많이 생성되는데, 이를 유동층접촉분해(FCC) 시설로 도입하여 처리하면 휘발유, 프로필렌 등 고부가가치 경질유 제품이 생산되고 이와 더불어 중질유분과 배가스가 발생된다.
FCC 설비에서 발생하는 배가스는 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, C4+, 수분 및 미량의 불순물(산성가스, COS, H2S, 비소, 암모니아, 니트릴, 수은 등)로 이루어져 있다. FCC 배가스에는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 다량의 에틸렌이 함유되어 있지만 에틸렌의 농도가 낮고 다양한 가스들이 포함되어 있어서 현재까지 에틸렌을 경제성 있게 회수하지 못하고 연료가스로 사용되고 있다.
Figure 112010055094749-pat00001
FCC 배가스의 성상 (농도: dry base )
경질 올레핀(에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등)과 파라핀(에탄, 프로판, 부탄 등)을 흡착분리하는 종래기술은 하기와 같다.
미국등록특허 제6,867,166호에서는 에틸렌 혹은 프로필렌에 선택성이 있는 전이금속이온이 담지된 흡착제를 개발하여 압력변동흡착공정 혹은 온도변동흡착공정으로 올레핀을 분리하는 기술에 대하여 개시하고 있다.
또한, 미국등록특허 제6,293,999호에서는 프로필렌만 선택적으로 흡착하는 분자체 기능을 가진 ALPO-14 흡착제를 사용하여 압력변동 혹은 온도변동흡착 공정을 이용하여 프로판/프로필렌 혼합가스에서 프로필렌을 분리하는 공정기술에 대하여 개시하고 있으며, 미국등록특허 제 6,488,741호에서는 제올라이트 흡착제를 사용하여 압력변동흡착공정이나 압력변동흡착공정과 증류공정의 혼성공정으로 C2-C4 사이의 올레핀 성분들을 분리하는 공정기술에 대하여 개시하고 있으며, 미국등록특허 제6,488,741호에서는 분자체 기능을 가지는 8-링 구조의 SAPO 등의 흡착제를 사용하여 프로필렌을 프로판/프로필렌 혼합가스로부터 분리하는 기술에 대하여 개시하고 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 에틸렌 혹은 프로필렌의 흡착분리공정은 이들 성분의 액화가 쉽지 않기 때문에 액상흡착보다는 기상흡착으로 수행되며, 흡착제의 재생을 압력변동흡착법이나 온도변동흡착법으로 하고 있다. 온도변동흡착법은 흡착탑의 온도를 올리고 내리는데 시간이 많이 필요하게 되어 벌크(bulk) 가스 분리공정의 생산성이 낮아서 장치비가 많이 소요되고, 압력변동흡착법(pressure swing adsorption)이나 진공변동흡착법(vacuum swing adsorption)은 압축기나 진공펌프의 용량이 한정되어 있어서 대량의 혼합가스 분리에 적합하지 않다.
본 출원인이 등록받은 한국등록특허 제0849987호에서는 저농도의 에틸렌을 포함하는 FCC 배가스에서 에틸렌 선택성 흡착제를 적용하여 에틸렌을 분리할 수 있는 흡착분리 공정에 대하여 개시하고 있다. 상기 공정은 탈착제를 이용하여 흡착된 에틸렌을 탈착시키는 치환탈착공정으로 흡착-에틸렌 세정-치환 탈착의 단계를 거치면서 FCC 배가스에 포함된 에틸렌을 농축하여 회수하는 기술이다.
FCC 배가스 중의 에틸렌 농도는 공정의 운전조건에 따라 다르지만 대략 10 내지 20 wt% 정도로 낮은 편이다. 이렇게 낮은 에틸렌농도에서 고농도의 에틸렌을 생산하기 위해서는 많은 양의 고순도 에틸렌으로 세정하여야 하고 이는 에틸렌/탈착제를 분리하기 위한 증류공정에서 에너지 소비가 높아져 전체 공정의 에너지소비가 증가하는 단점이 있다. 또한, 에틸렌의 순도가 낮은 경우, 약흡착질 성분인 수소, 질소, 메탄 등이 다량 함유된 파라핀/탈착제 혼합가스가 배출이 되고, 이들 약흡착질 농도가 높은 상황에서 탈착제를 회수하기 위해서는 많은 에너지가 소비된다.
상술한 문제점을 해결하고자 본 출원인들은 FCC 배가스로부터 높은 순도 및 저비용으로 에틸렌을 회수하기 위한 기술에 대해 예의 연구를 거듭하였고, FCC 배가스 중의 에틸렌을 압력변동흡착공정으로 부분 농축하고 이렇게 부분 농축된 에틸렌 함유 혼합가스로부터 고순도 에틸렌을 생산하는 경우 에틸렌을 높은 순도로 경제성 있게 회수할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 목적은 원유정제공정에서 발생하는 상압잔사유와 같은 중질유의 유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌을 높은 순도 및 저비용으로 회수하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중질유분의 유동층 촉매분해(FCC) 공정의 배가스로부터 에틸렌을 회수하는 방법으로서, FCC 배가스 중의 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정을 이용하여 농축하는 공정 및 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 다시 치환탈착공정에 도입하여 고농도의 에틸렌을 회수하는 공정을 포함하는, 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법을 제공한다.
상기 FCC 배가스 중의 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정으로 농축하는 공정은 FCC 배가스를 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여, C2 이상의 성분은 흡착제에 흡착되고 나머지 불순물들은 흡착탑 외부로 배출이 되는 흡착단계; 압축기를 통하여 가압된 C2 농축 스트림으로 상기 흡착탑 내부에 존재하는 불순물들을 씻어내어 흡착탑 내부를 고농도의 C2 이상 분위기로 만드는 린스단계; 상기 린스단계가 완료된 흡착탑 내부의 불순물을 병류 감압단계를 통하여 상기 흡착탑 외부로 배출하는 병류감압단계; 상기 병류감압 단계가 완료된 흡착탑을 향류감압하면서 부분 농축된 C2 성분을 얻는 향류감압단계; 상기 향류감압단계가 완료된 흡착탑으로 상기 흡착단계에서 배출되는 가스를 회수하여 이용함으로써 흡착탑 내부에 존재하는 C2 이상의 성분을 탈착하는 저압세정단계; 및 상기 저압세정단계가 완료된 흡착탑으로 상기 흡착단계에서 배출되는 가스를 회수하고 이용하여 흡착탑의 압력을 흡착압력으로 승압하는 축압단계를 포함하여 압력변동흡착공정이 수행되며, 상기 각 단계는 제1 흡착탑에서 상기 흡착단계가 수행되는 동안 제2 흡착탑에서 린스단계, 병류감압단계 및 향류감압단계가 수행되고, 제3 흡착탑에서 저압세정단계 및 축압단계가 수행되는 방식으로 3개의 흡착탑에서 주기적으로 반복수행될 수 있다.
상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 다시 치환탈착공정에 도입하여 고농도의 에틸렌을 회수하는 공정은 흡착단계 및 에틸렌 세정단계에서 배출되는 가스를 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑으로 회수하는 회수단계; 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 상기 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여 에틸렌을 흡착시키고, 흡착되지 않은 성분들 및 탈착단계에서 흡착탑에 있던 탈착제를 흡착탑 출구로 보내어 에틸렌 제거 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑으로 도입시키는 흡착단계; 상기 흡착단계가 종료된 상기 흡착탑으로 에틸렌 농축 스트림 및 탈착제 증류탑에서 얻어진 고농도 에틸렌을 도입하여 에탄 및 다른 가스들을 세정하는 에틸렌 세정단계; 및 상기 에틸렌 세정단계가 종료된 흡착탑에 탈착제를 도입하여 에틸렌을 탈착한 후, 에틸렌 농축 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑으로 보내어 농축된 에틸렌을 생산하는 탈착단계를 포함하며, 4개의 흡착탑에서 상기 회수단계, 흡착단계, 에틸렌 세정단계 및 탈착단계는 동일한 시점에 서로 상이한 단계가 반복수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 중질유분의 유동층 촉매분해(FCC) 공정의 배가스로부터 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치 및 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스로부터 에틸렌을 선택적으로 분리하기 위한 에틸렌 치환탈착공정 장치를 포함하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수장치를 제공한다.
본 발명은 원유정제공정에서 발생하는 상압잔사유와 같은 중질유의 유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌을 회수하기 위하여, 원료가스 중의 에틸렌 순도를 높이고 약흡착성분들의 농도를 낮추어 줌으로써 후단의 에틸렌 치환탈착 공정에서 에틸렌 세정양을 줄이고, 약흡착성분과 탈착제의 증류 분리 조작시 손실되는 탈착제의 양을 줄일 수 있는, 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법 및 장치를 제공함으로써 중질유의 유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌을 높은 순도 및 저비용으로 회수할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 본 발명의 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법에 따라 에틸렌을 회수하기 위한 공정을 수행하여 수득된 C2 농축 스트림 중의 C2 농도 및 회수율을 나타낸 그래프이다.
이하에서 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수장치의 개략도이다.
본 발명은 중질유분의 유동층 촉매분해(FCC) 공정의 배가스로부터 에틸렌을 회수하는 방법으로서, FCC 배가스 중의 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정을 이용하여 농축하는 공정 및 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 다시 에틸렌 치환탈착 공정에 도입하여 고농도의 에틸렌을 회수하는 공정을 포함하는, 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법은 FCC 배가스로부터 C2 성분을 부분 농축하기 위한 압력변동 흡착공정(PSA 공정)과 C2 이상의 성분이 부분 농축된 스트림으로부터 에틸렌을 회수하기 위한 치환탈착공정을 포함한다.
본 발명에 따른 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법은 고순도의 에틸렌을 저비용으로 회수하기 위하여 FCC 배가스 중의 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정을 이용하여 농축하는 공정을 수행한 후 에틸렌 치환탈착 공정에 도입하여 고농도의 에틸렌을 회수하는 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 FCC 배가스 중의 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정을 이용하여 농축하는 공정은,
FCC 배가스를 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여, C2 이상의 성분은 흡착제에 흡착되고 나머지 불순물들은 흡착탑 외부로 배출하는 흡착단계;
향류감압단계 및 저압세정단계에서 얻어져 압축기를 통하여 가압된 C2 농축 스트림으로 상기 흡착탑 내부에 존재하는 불순물들을 씻어내어 흡착탑 내부를 고농도의 C2 이상 분위기로 만드는 린스단계;
상기 린스단계가 완료된 흡착탑 내부의 불순물을 병류감압단계를 통하여 상기 흡착탑 외부로 배출하는 병류감압단계;
상기 병류감압단계가 완료된 흡착탑을 향류감압하면서 부분 농축된 C2 성분을 얻는 향류감압단계;
상기 향류감압단계가 완료된 흡착탑으로 상기 흡착단계에서 배출되는 가스를 회수하여 이용함으로써 흡착탑 내부에 존재하는 C2 이상의 성분을 탈착하는 저압세정단계; 및
상기 저압세정단계가 완료된 흡착탑으로 상기 흡착단계에서 배출되는 가스를 회수하고 이용하여 흡착탑의 압력을 흡착압력으로 승압하는 축압단계를 포함하여 압력변동흡착공정이 수행되며, 상기 각 단계는 제1 흡착탑에서 상기 흡착단계가 수행되는 동안 제2 흡착탑에서 린스단계, 병류감압단계 및 향류감압단계가 수행되고, 제3 흡착탑에서 저압세정단계 및 축압단계가 수행되는 방식으로 3개의 흡착탑에서 주기적으로 반복수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 FCC 배가스 중 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정을 이용하여 농축하는 공정은 표 2 및 표 3에 나타난 바와 같이 2개의 흡착탑 또는 3개의 흡착탑에서 수행될 수 있다.
Figure 112010055094749-pat00002
Figure 112010055094749-pat00003
상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 FCC 배가스 중 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정을 이용하여 농축하는 공정에서의 흡착단계, 균압단계, 향류감압단계, 저압세정단계 및 축압단계들이 2개의 흡착탑(PAD-1 및 PAD-2)에서 동일한 시점에 수행되어 FCC 배가스 중 C2 이상 성분이 고농도로 농축될 수 있다.
상기 표 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 FCC 배가스 중 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정을 이용하여 농축하는 공정에서의 흡착단계, 린스단계, 병류감압단계, 향류감압단계, 저압세정단계 및 축압단계들이 3개의 흡착탑(PAD-1, PAD-2 및 PAD-3)에서 동일한 시점에 수행되어 FCC 배가스 중 C2 이상 성분이 고농도로 농축될 수 있다.
상기 FCC 배가스 중 C2 이상 성분을 압력변동흡착 공정을 이용하여 농축하는 공정 중 흡착단계 및 린스단계는 2∼10 atm 압력 및 20∼150℃ 온도 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하며, 상기 저압세정단계 및 향류감압단계는 1∼4 atm 압력 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다.
저압세정단계 및 향류감압단계에서 얻어지는 C2 부분 농축 스트림은 압축기를 통하여 에틸렌 치환탈착 공정에 공급이 되는데, 압축기를 통하여 압축하는 압력은 3~20 atm이 바람직하다.
상기 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제는 실리카겔, 제올라이트, 활성탄 등을 사용할 수 있다.
상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 다시 에틸렌 치환탈착 공정에 도입하여 고농도의 에틸렌을 회수하는 공정은,
흡착단계 및 에틸렌 세정단계에서 배출되는 가스(에탄, 질소, 메탄, 일산화탄소, 수소 등의 약흡착성분 및 탈착제 혼합가스)를 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑으로 회수하는 회수단계;
상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 상기 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여 에틸렌을 흡착시키고, 흡착되지 않은 성분들 및 탈착단계에서 흡착탑에 있던 탈착제를 흡착탑 출구로 보내어 에틸렌 제거 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑으로 도입시키는 흡착단계;
상기 흡착단계가 종료된 상기 흡착탑으로 에틸렌 농축 스트림/탈착제 증류탑에서 얻어진 고농도 에틸렌을 도입하여 에탄 및 다른 가스들을 세정하는 에틸렌 세정단계; 및
상기 에틸렌 세정단계가 종료된 흡착탑에 탈착제를 도입하여 에틸렌을 탈착한 후, 에틸렌 농축 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑으로 보내어 농축된 에틸렌을 생산하는 탈착단계를 포함하며, 4개의 흡착탑에서 상기 회수단계, 흡착단계, 에틸렌 세정단계 및 탈착단계는 동일한 시점에 서로 상이한 단계가 반복수행될 수 있다.
상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 다시 에틸렌 치환탈착 공정에 도입하여 고농도의 에틸렌을 회수하는 공정은 하기 표 4 및 표 5에 나타난 바와 같이 4개의 흡착탑(AD-1, AD-2, AD-3 및 AD-4)에서 회수단계, 흡착단계, 에틸렌 세정단계 및 탈착단계를 수행하여 운전될 수 있다.
Figure 112010055094749-pat00004
Figure 112010055094749-pat00005
상기 표 4 및 표 5에 나타난 바와 같이, 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 다시 에틸렌 치환탈착 공정에 도입하여 고농도의 에틸렌을 회수하는 공정은 회수단계-흡착단계-에틸렌 세정단계-탈착단계로 구성되는 상기 공정구성뿐만 아니라 흡착단계-회수단계-에틸렌 세정단계-탈착단계의 공정으로 운전될 수도 있다.
상기 에틸렌 흡착단계에서 압력이 대기압 이상일 경우 에틸렌 세정단계 전에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출하기 위한 병류감압단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.
또한 바람직하게는 상기 흡착단계 후의 흡착탑과 탈착단계 후의 흡착탑을 연통시켜서 흡착단계가 진행된 흡착탑에서 흡착탑 내부에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 탈착단계가 진행된 흡착탑으로 보냄으로써 흡착단계가 진행된 흡착탑은 감압시키고 탈착단계가 진행된 흡착탑은 가압하는 감압 및 가압 균압단계, 감압 및 가압 균압단계가 끝난 흡착탑 내에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출시키는 병류감압단계, 및 감암 및 가압 균압단계가 끝난 흡착탑으로 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 도입하여 흡착압력까지 가압하는 축압단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.
상기 에틸렌 선택성 흡착제로는 에틸렌과 선택적으로 π-착합체를 형성하는 π-착체 흡착제, X형 제올라이트, Y형 제올라이트 또는 제올라이트 A 흡착제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트 13X 흡착제를 사용할 수 있다.
상기 탈착단계는 1∼10 atm 압력 및 20∼150℃ 온도 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 에틸렌 제거 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑 및 에틸렌 농축 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑에서 분리된 탈착제는 흡착탑으로 재순환되어 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 탈착제는 C3 내지 C6의 탄화수소류를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은 중질유분의 유동층 촉매분해(FCC) 공정의 배가스로부터 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치 및 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스로부터 에틸렌을 선택적으로 분리하기 위한 에틸렌 치환탈착 공정 장치를 포함하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수장치를 제공한다.
본 발명에 따른 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수장치는 중질유분의 유동층 촉매분해(FCC) 공정의 배가스로부터 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치를 포함하여 고순도의 에틸렌을 수득할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치는 3개의 흡착탑(PAD-1, PAD-2, PAD-3)으로 구성이 되며, 상기 흡착탑에는 C2 이상 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충진되어 있고, 탈착 과정 중에 배출되는 농축된 C2 이상 성분을 후단의 에틸렌 치환탈착 공정의 운전 압력으로 압축하기 위한 압축기를 포함하여 구성된다.
도 1을 참조하면 상기 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치는,
하부가 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1a)를 통해 연결되어 있으며, 향류감압 및 저압세정 단계에서 배출되는 C2 이상 성분이 농축된 스트림을 압축기와 연결하는 배관(2)과 밸브(2a)를 통해 연결되어 있고, 압축기를 통하여 압축된 탈착가스(C2 이상이 농축된 혼합가스)중의 일부를 다시 흡착탑으로 공급하여 린스단계를 수행하기 위한 배관(3)과 밸브(3a)를 갖추고 있으며, 흡착단계에서 배출되는 고농도 불순물들을 흡착탑 외부로 배출하기 위한 배관(6)과 밸브(6a)와 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 고농도 불순물들을 저압세정단계에서 흡착제를 재생하기 위해 공급하기 위한 배관(5)과 밸브(5a)와 연결되어 있고, 병류감압단계에서 배출되는 가스를 외부로 배출하기 위한 배관(4) 및 밸브(4a)와 연결된 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 흡착탑(PAD-1);
하부가 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1B)를 통해 연결되어 있으며, 향류감압 및 저압세정 단계에서 배출되는 C2 이상 성분이 농축된 스트림을 압축기와 연결하는 배관(2)과 밸브(2b)를 통해 연결되어 있고, 압축기를 통하여 압축된 탈착가스(C2 이상이 농축된 혼합가스)중의 일부를 다시 흡착탑으로 공급하여 린스단계를 수행하기 위한 배관(3)과 밸브(3b)를 갖추고 있으며, 흡착단계에서 배출되는 고농도 불순물들을 흡착탑 외부로 배출하기 위한 배관(6)과 밸브(6b)와 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 고농도 불순물들을 저압세정단계에서 흡착제를 재생하기 위해 공급하기 위한 배관(5)과 밸브(5b)와 연결되어 있고, 병류감압단계에서 배출되는 가스를 외부로 배출하기 위한 배관(4) 및 밸브(4b)와 연결된 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 흡착탑(PAD-2);
하부가 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1c)를 통해 연결되어 있으며, 향류감압 및 저압세정 단계에서 배출되는 C2 이상 성분이 농축된 스트림을 압축기와 연결하는 배관(2)과 밸브(2c)를 통해 연결되어 있고, 압축기를 통하여 압축된 탈착가스(C2 이상이 농축된 혼합가스)중의 일부를 다시 흡착탑으로 공급하여 린스단계를 수행하기 위한 배관(3)과 밸브(3c)를 갖추고 있으며, 흡착단계에서 배출되는 고농도 불순물들을 흡착탑 외부로 배출하기 위한 배관(6)과 밸브(6c)와 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 고농도 불순물들을 저압세정단계에서 흡착제를 재생하기 위해 공급하기 위한 배관(5)과 밸브(5c)와 연결되어 있고, 병류감압단계에서 배출되는 가스를 외부로 배출하기 위한 배관(4) 및 밸브(4c)와 연결된 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 흡착탑(PAD-3); 및
탈착 및 저압세정 단계에서 배출되는 혼합가스를 압축하기 위한 압축기를 포함하여 구성되어, 연속된 흡착단계, 린스단계, 병류감압단계, 향류감압단계, 저압세정단계 및 축압단계가 상기 3개의 흡착탑에서 반복적으로 수행될 수 있다.
상기 표 3을 참조하여 FCC 배가스에서 C2 이상의 성분을 농축하기 위한 압력변동 흡착공정의 한 주기 공정운전을 설명하면 다음과 같다.
먼저, FCC 배가스는 FCC 배가스 공급배관(1) 및 밸브(1a)를 거쳐 C2 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑(PAD-1)으로 공급되어 가스 성분 중에서 C2 이상 성분이 선택적으로 흡착이 되고, 약하게 흡착하는 불순성분들은 배관(6)과 밸브(6a)를 통하여 흡착탑 외부로 배출이 되는 흡착단계가 수행이 된다. 흡착탑(PAD-1)에서 흡착단계가 수행이 되는 동안 흡착탑(PAD-2)에서는 흡착탑(PAD-1)에서 배출되는 가스 중의 일부를 사용하여 C2이상 성분들을 탈착하기 위한 저압세정단계가 수행된다. 저압세정 단계에 필요한 가스는 배관(5)과 밸브(5b)를 통하여 흡착탑(PAD-2)로 공급되며, C2이상 성분이 농축된 가스는 배관(2)과 밸브(2b)를 통하여 배출이 되고, 압축기를 거치면서 후단의 에틸렌 치환탈착 공정에 필요한 압력까지 가압된다. 흡착탑(PAD-2)에서 저압세정단계가 완료되면, 흡착탑(PAD-1)에서 흡착단계동안 배출되는 배가스를 이용하여 흡착탑(PAD-2)을 흡착압력까지 가압하는 축압단계가 수행되며, 축압에 필요한 가스는 배관(6) 및 밸브(6b)를 통하여 공급된다. 흡착탑(PAD-1)에서 흡착단계가 진행되는 동안, 흡착탑(PAD-3)은 C2 이상의 성분이 농축된 탈착가스를 이용하여 흡착탑 내부에 존재하는 다른 불순물들을 제거하기 위한 린스단계, 린스단계 후 흡착탑 내부의 불순물들을 병류감압 과정을 거치면서 일부 제거하는 병류감압단계, 그리고 흡착제에 흡착된 C2 이상 성분을 회수하기 위한 향류감압단계를 수행한다. 각 과정은 다음과 같이 이루어진다. 흡착탑(PAD-3) 내부의 불순물을 제거하기 위한 린스단계에 필요한 가스는 향류감압단계 및 저압세정단계에서 얻어지는 고농도 C2 함유 혼합가스를 압축기로 압축하여 배관(3)과 밸브(3c)를 통하여 공급되고 이 과정에서 흡착탑 상부로는 불순물이 배관(6)과 밸브(6c)를 통하여 배출된다. 린스단계가 종료된 후에는 배관(4)과 밸브(4c)를 통하여 병류감압하고 이 때 발생하는 가스는 외부로 배출된다. 일정 정도 감압이 완료되면, 배관(2) 및 밸브(2c)를 통하여 대기압으로 감압이 되고 이 때 얻어지는 농축 C2 함유가스는 압축기를 통하여 압축된다.
상기에서는 표 3에 나타난 바와 같이, 흡착탑 (PAD-1)에서 흡착단계가 진행되는 동안 다른 두 탑에서 이루어지는 공정 운전을 설명하였으며, 흡착탑(PAD-1)에서 흡착단계가 완료되면, 흡착탑(PAD-2)로 FCC 배가스가 공급되는 흡착단계가 수행이 되고, 흡착탑(PAD-2)에서 흡착단계가 수행이 되는 동안, 다른 흡착탑 (PAD-1)에서는 린스단계, 병류감압단계, 향류감압단계가 수행되고, 흡착탑 (PAD-3)에서는 저압세정단계 및 축압단계가 수행된다.
흡착탑(PAD-2)에서 흡착이 종료되면, FCC 배가스는 흡착탑(PAD-3)으로 공급이 되어 흡착단계가 수행이 되고, 흡착탑(PAD-3)에서 흡착단계가 진행되는 동안, 흡착탑(PAD-1)에서는 흡착단계에서 배출되는 저농도 C2 함유 배가스를 이용하여 흡착제를 재생하는 저압세정단계 및 축압단계가 수행되고, 흡착탑(PAD-2)에서는 고농도 C2 함유가스를 이용하여 흡착탑 내부의 불순성분들을 씻어내는 린스단계, 흡착탑의 압력을 낮추어서 불순물들을 제거하는 병류감압단계 및 농축된 C2 가스를 얻기 위한 향류감압단계가 수행된다. 상기 주기적인 운전이 지속적으로 반복되면서 FCC 배가스 중의 C2 성분을 농축한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스로부터 에틸렌을 선택적으로 분리하기 위한 에틸렌 치환탈착 공정 장치는 C2 이상의 성분이 농축된 FCC 배가스로부터 에틸렌을 선택적으로 분리하기 위한 장치로서, 에틸렌을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 4개의 흡착탑(AD-1, AD-2 , AD-3 및 AD-4)과 2개의 증류탑(에틸렌 농축 스트림/탈착제 분리용 증류탑(D1) 및 에틸렌 제거 스트림/탈착제 분리용 증류탑(D2))을 포함하여 구성된다.
도 1을 참조하면, 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스로부터 에틸렌을 선택적으로 분리하기 위한 에틸렌 치환탈착 공정 장치는,
상기 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치와 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스 공급배관(7)과 밸브(7a)를 통해 연결되어 있으며, 증류탑(D1)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(8)과 밸브(8a)를 통해 연결되어 있고, 증류탑(D1)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(9)과 밸브(9a)를 통해 연결되어 있으며, 흡착단계 및 에틸렌 세정단계에서 배출되는 혼합가스를 탈착이 완료된 흡착탑으로 도입하기 위한 배관(10)과 밸브(10a)로 연결되어 있고, 회수단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D2)으로 유도하는 배관(12)과 밸브(12a)를 통해서 연결되어 있고, 증류탑(D1) 및 증류탑(D2)에서 분리된 탈착제가 흡착탑으로 공급되는 배관(11)과 밸브(11a)를 통해 연결되어 있는 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑(AD-1);
상기 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치와 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스 공급배관(7)과 밸브(7b)를 통해 연결되어 있으며, 증류탑(D1)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(8)과 밸브(8b)를 통해 연결되어 있고, 증류탑(D1)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(9)과 밸브(9b)를 통해 연결되어 있으며, 흡착단계 및 에틸렌 세정단계에서 배출되는 혼합가스를 탈착이 완료된 흡착탑으로 도입하기 위한 배관(10)과 밸브(10b)로 연결되어 있고, 회수단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D2)으로 유도하는 배관(12)과 밸브(12b)를 통해서 연결되어 있고, 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 흡착탑으로 공급되는 배관(11)과 밸브(11b)를 통해 연결되어 있는 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑(AD-2);
상기 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치와 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스 공급배관(7)과 밸브(7c)를 통해 연결되어 있으며, 증류탑(D1)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(8)과 밸브(8c)를 통해 연결되어 있고, 증류탑(D1)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(9)과 밸브(9c)를 통해 연결되어 있으며, 흡착단계 및 에틸렌 세정단계에서 배출되는 혼합가스를 탈착이 완료된 흡착탑으로 도입하기 위한 배관(10)과 밸브(10c)로 연결되어 있고, 회수단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D2)으로 유도하는 배관(12)과 밸브(12c)를 통해서 연결되어 있고, 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 흡착탑으로 공급되는 배관(11)과 밸브(11c)를 통해 연결되어 있는 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑(AD-3);
상기 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 장치와 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스 공급배관(7)과 밸브(7a)를 통해 연결되어 있으며, 증류탑(D1)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(8)과 밸브(8a)를 통해 연결되어 있고, 증류탑(D1)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(9)과 밸브(9a)를 통해 연결되어 있으며, 흡착단계 및 에틸렌 세정단계에서 배출되는 혼합가스를 탈착이 완료된 흡착탑으로 도입하기 위한 배관(10)과 밸브(10a)로 연결되어 있고, 회수단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D2)으로 유도하는 배관(12)과 밸브(12a)를 통해서 연결되어 있고, 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 흡착탑으로 공급되는 배관(11)과 밸브(11a)를 통해 연결되어 있는 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑(AD-4); 및
2 개의 증류탑(에틸렌 농축 스트림/탈착제 분리용 증류탑(D1) 및 에틸렌 제거 스트림/탈착제 분리용 증류탑(D2))을 포함하여 구성되며, 상기 4개의 흡착탑에서 상기 회수단계, 흡착단계, 에틸렌 세정단계 및 탈착단계는 동일한 시점에 서로 상이한 단계가 반복수행될 수 있다.
상기 표 4를 참조하여 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스로부터 에틸렌을 선택적으로 분리하기 위한 에틸렌 치환탈착 공정의 한 주기 공정운전을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 흡착단계와 에틸렌 세정단계에서 배출되는 가스는 배관(13)으로 통합되어 탈착이 완료된 흡착탑(AD-1)으로 밸브(10a)를 통하여 흡착탑으로 도입된다. 이 때 혼합가스 중의 에틸렌은 선택적으로 흡착탑에 흡착이 되고, 수소, 질소, 일산화탄소, 메탄, 에탄 등의 약흡착성분은 탈착단계 후 흡착탑 내부에 존재하게 되는 탈착제와 함께 배관(12) 및 밸브(12a)를 통하여 약흡착성분과 탈착제를 분리하기 위한 증류탑(D2)으로 도입되어 탈착제를 회수한다.
흡착탑(AD-1)이 상기 회수단계를 거치는 동안 흡착탑(AD-2)는 탈착제를 사용하여 흡착된 에틸렌을 탈착하는 과정(탈착단계)이 수행된다. 탈착제는 증류탑 D1과 D2의 탑 하부에서 얻어지는 탈착제를 사용하며, 배관(11)과 밸브 (13b)를 통하여 흡착탑(AD-2)로 도입된다. 탈착제와 함께 배출되는 에틸렌 농축 스트림은 밸브(9b)와 배관(9)을 통하여 증류탑(D1)으로 도입되어 에틸렌 농축 스트림과 탈착제가 분리된다. 그리고 흡착탑(AD-3)은 증류탑(D1)에서 분리된 에틸렌 농축 스트림의 일부를 배관(9)과 밸브(9c)를 통하여 도입하여 에틸렌과 함께 미량 흡착된 에탄 및 다른 가스들을 씻어줌으로써 에틸렌의 순도를 높인다(에틸렌 세정단계). 이 때 흡착탑(AD-3)에서 배출되는 가스는 밸브(13c)와 배관(13)을 통하여 흡착탑(AD-1)으로 도입된다. 흡착탑(AD-4)은 배관(7)과 밸브(7a)를 통하여 공급되는 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스의 에틸렌 성분들을 흡착하는 흡착단계를 수행한다.
흡착탑(AD-1)에서 회수단계가 완료되면, 표 4에 나타난 바와 같이, 흡착탑(AD-1)은 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스로부터 에틸렌 성분들을 선택적으로 흡착하는 흡착단계를 수행하며, 탈착단계가 완료된 흡착탑(AD-2)은 흡착탑(AD-1)(흡착단계) 및 흡착탑(AD-4)(에틸렌 세정단계)에서 배출되는 가스 중의 에틸렌 성분을 흡착하기 위한 회수단계를 수행하며, 흡착탑(AD-3)은 탈착제로 흡착탑 에틸렌을 탈착하는 탈착단계를 수행하며, 흡착탑(AD-4)은 증류탑(D1)에서 얻어지는 고농도 에틸렌으로 흡착탑 내의 소량 존재하는 에탄, 메탄 등을 제거하기 위한 에틸렌 세정단계를 수행한다. 이와같이 한 흡착탑이 회수단계-흡착단계-에틸렌 세정단계-탈착단계를 수행하면 한 주기 운전이 완료되고 다음 주기 운전이 연속되어 진행된다.
또한, 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스로부터 에틸렌을 선택적으로 분리하기 위한 에틸렌 치환탈착 공정은 FCC 배가스 중의 에틸렌 농도에 따라 흡착단계-회수단계-에틸렌 세정단계-탈착단계 순으로 운전될 수도 있다. 즉, 에틸렌의 농도가 높은 경우에는 탈착이 완료된 흡착탑으로 먼저 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 도입하여 에틸렌을 선택적으로 분리하는 흡착단계, 에틸렌 세정단계에서 배출되는 배가스 중의 에틸렌을 회수하기 위한 회수 단계, 회수 단계가 완료된 흡착탑으로 증류탑(D2)에서 얻어지는 고농도 에틸렌으로 회수단계 후의 흡착탑 내에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 에틸렌 세정단계, 에틸렌 세정단계가 완료된 흡착탑으로 탈착제를 도입하여 에틸렌을 탈착하는 탈착단계로 운전될 수도 있다.
또한, 상기 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스로부터 에틸렌을 선택적으로 분리하기 위한 에틸렌 치환탈착 공정은 흡착단계의 압력이 대기압보다 높을 때에는 세정단계 전에 흡착탑 내에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출하기 위한 병류감압단계를 추가로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정(PSA)으로 C2 이상 성분을 얼마나 농축할 수 있는지에 대해 전산모사를 통하여 확인하여 보았다. 표 6에 전산모사에 사용된 각 성분의 농도를 나타내었으며, 흡착탑은 실리카겔로 충진되어 있고 흡착압력은 10 atm, 탈착압력은 1 atm, 린스유량은 탈착되는 총 가스의 67%를 재순환하여 사용하는 것으로 설정하였으며 상기 표 3의 공정구성으로 운전하였고, 도 2에 전산모사를 통하여 얻어지는 C2 농축 스트림 중의 C2 농도 및 회수율을 나타내었다. 도 2에 나타낸 것처럼 C2 성분을 농축하는 것이 가능하며, 99%의 회수율을 기준으로 보면 78%의 C2 성분을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
Figure 112010055094749-pat00006
시험예 1- C2 이상의 성분을 농축하기 위한 압력변동 흡착공정을 적용한 에틸렌 회수방법의 효능측정실험
C2 이상의 성분을 농축하기 위한 압력변동 흡착공정을 적용하는 에틸렌을 회수하는 방법의 효능을 실험을 통하여 비교하여 보았다. 이를 위해 하기 표 7에 나타난 서로 다른 에틸렌 조성을 가지는 원료가스를 이용하여 에틸렌 치환탈착 공정을 운전할 경우 얻어지는 공정의 성능을 비교하여 표 8에 나타내었다.
Figure 112010055094749-pat00007
에틸렌 치환탈착 공정은 도 1에 도시된 본 발명의 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수장치를 이용하여 상기 표 4의 공정구성으로 운전하였다. 에틸렌 분리를 위한 흡착제로는 13X 제올라이트를 이용하고, 탈착제로는 C4 혼합가스(이소부탄 95%, 노말부탄 5%)를 사용하여 표 4에 나타난 공정구성으로 표 7의 조성을 가지는 혼합가스로부터 에틸렌 성분을 분리하는 실험을 수행하였다. 흡착단계는 80℃, 8 bar에서 운전이 되었으며, 고순도 에틸렌 세정에 필요한 에틸렌은 증류를 통하지 않고 상업적으로 구입이 가능한 고순도 에틸렌(99.95%)을 사용하였다.
Figure 112010055094749-pat00008
상기 표 8에 서로 다른 조성의 혼합가스를 이용할 경우 얻어지는 에틸렌 치환탈착 공정의 성능을 비교하였다. 표 6에 나타난 것처럼 조성-II, 즉 40% 에틸렌 함유가스에서 에틸렌을 회수하는 공정이 훨씬 에틸렌 순도 및 회수율 측면에서 유리한 것을 알 수 있다. 따라서 FCC 배가스로부터 에틸렌을 회수하기 전 C2 이상 성분을 농축하기 위한 압력변동흡착공정 및 이의 장치를 사용하는 본 발명에 따라 유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌을 회수하는 경우, 보다 높은 수율로 에틸렌을 회수할 수 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예에 대해서 설명하지만, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 그 기술적 사상을 벗어나지 않고 다양하게 변형 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예가 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 압력변동흡착공정 및 에틸렌 치환 탈착 공정을 포함하는 에틸렌 회수 방법으로서,
    상기 압력변동흡착공정은:
    중질유분의 유동층 촉매분해(FCC) 공정의 배가스를 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여, C2 이상의 성분은 흡착제에 흡착되고 나머지 불순물들은 흡착탑 외부로 배출시키는 흡착단계,
    상기 흡착탑 내부에 존재하는 불순물들을 압축기를 통하여 가압된 C2 농축 스트림으로 씻어내어 상기 흡착탑 내부를 고농도의 C2 이상 분위기로 만드는 린스단계,
    상기 린스단계가 완료된 흡착탑 내부의 불순물을 병류 감압시켜 상기 흡착탑 외부로 배출시키는 병류 감압 단계,
    상기 병류 감압 단계가 완료된 흡착탑을 향류 감압하면서 부분 농축된 C2 성분을 얻는 향류 감압 단계,
    상기 향류 감압 단계가 완료된 흡착탑으로 상기 흡착단계에서 배출되는 가스를 회수하여 이용함으로써 흡착탑 내부에 존재하는 C2 이상의 성분을 탈착시키는 저압 세정단계, 및
    상기 저압 세정단계가 완료된 흡착탑으로 상기 흡착단계에서 배출되는 가스를 회수하고 이용하여 흡착탑의 압력을 흡착압력으로 승압시키는 축압 단계를 포함하며,
    상기 각 단계는 제1 흡착탑에서 상기 흡착단계가 수행되는 동안, 제2 흡착탑에서 린스단계, 병류 감압단계 및 향류 감압단계가 수행되고, 제3 흡착탑에서 저압 세정단계 및 축압 단계가 수행되는 방식으로 3개의 흡착탑에서 주기적으로 반복수행되며;
    상기 에틸렌 치환 탈착 공정은:
    상기 압력변동흡착공정의 향류 감압 단계 및 저압 세정단계로부터 얻은 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여 에틸렌을 흡착시키고, 흡착되지 않은 성분들 및 다른 흡착탑의 탈착 단계에서 있던 탈착제를 상기 흡착탑 출구로 보내어, 에틸렌 제거 스트림/탈착제 혼합물을 분리시키는 증류탑으로 도입하는 흡착단계,
    상기 흡착단계가 종료된 상기 흡착탑으로 에틸렌 농축 스트림 및 탈착제 증류탑에서 얻어진 고농도 에틸렌을 도입하여 에탄 및 다른 가스들을 세정하는 에틸렌 세정단계,
    상기 에틸렌 세정단계가 종료된 상기 흡착탑에 탈착제를 도입하여 에틸렌을 탈착한 후, 에틸렌 농축 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑으로 보내어 농축된 에틸렌을 생산하는 탈착 단계, 및
    상기 흡착단계 및 상기 에틸렌 세정단계에서 배출되는 가스를 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑으로 회수하는 회수단계를 포함하며,
    4개의 흡착탑에서 상기 흡착단계, 에틸렌 세정단계, 탈착 단계 및 회수 단계는 동일한 시점에 서로 상이한 단계가 반복수행되는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  2. 압력변동흡착공정 및 에틸렌 치환 탈착 공정을 포함하는 에틸렌 회수 방법으로서,
    상기 압력변동흡착공정은:
    중질유분의 유동층 촉매분해(FCC) 공정의 배가스를 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여, C2 이상의 성분은 흡착제에 흡착되고 나머지 불순물들은 흡착탑 외부로 배출시키는 흡착단계,
    상기 흡착탑 내부에 존재하는 불순물들을 압축기를 통하여 가압된 C2 농축 스트림으로 씻어내어 흡착탑 내부를 고농도의 C2 이상 분위기로 만드는 린스단계,
    상기 린스단계가 완료된 흡착탑 내부의 불순물을 병류 감압시켜 상기 흡착탑 외부로 배출시키는 병류 감압 단계,
    상기 병류 감압 단계가 완료된 흡착탑을 향류 감압하면서 부분 농축된 C2 성분을 얻는 향류 감압 단계,
    상기 향류 감압 단계가 완료된 흡착탑으로 상기 흡착단계에서 배출되는 가스를 회수하여 이용함으로써 흡착탑 내부에 존재하는 C2 이상의 성분을 탈착시키는 저압 세정단계, 및
    상기 저압 세정단계가 완료된 흡착탑으로 상기 흡착단계에서 배출되는 가스를 회수하고 이용하여 흡착탑의 압력을 흡착압력으로 승압시키는 축압 단계를 포함하며,
    상기 각 단계는 제1 흡착탑에서 상기 흡착단계가 수행되는 동안, 제2 흡착탑에서 린스단계, 병류 감압단계 및 향류 감압단계가 수행되고, 제3 흡착탑에서 저압 세정단계 및 축압 단계가 수행되는 방식으로 3개의 흡착탑에서 주기적으로 반복수행되며;
    상기 에틸렌 치환 탈착 공정은:
    상기 압력변동흡착공정의 향류 감압 단계 및 저압 세정단계로부터 얻은 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여 에틸렌을 흡착시키고, 흡착되지 않은 성분들 및 하기 탈착 단계에서 있던 탈착제를 상기 흡착탑 출구로 보내어, 에틸렌 제거 스트림/탈착제 혼합물을 분리시키는 증류탑으로 도입하는 흡착단계,
    상기 흡착단계 및 하기 에틸렌 세정단계에서 배출되는 가스를 에틸렌 선택성 흡착제가 충진된 흡착탑으로 회수하는 회수단계;
    상기 흡착단계가 종료된 상기 흡착탑으로 에틸렌 농축 스트림 및 탈착제 증류탑에서 얻어진 고농도 에틸렌을 도입하여 에탄 및 다른 가스들을 세정하는 에틸렌 세정단계, 및
    상기 에틸렌 세정단계가 종료된 상기 흡착탑에 탈착제를 도입하여 에틸렌을 탈착한 후, 에틸렌 농축 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑으로 보내어 농축된 에틸렌을 생산하는 탈착 단계를 포함하며,
    4개의 흡착탑에서 상기 흡착단계, 회수단계, 에틸렌 세정단계 및 탈착 단계는 동일한 시점에 서로 상이한 단계가 반복수행되는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 C2 이상의 성분을 선택적으로 흡착하는 흡착제는 실리카겔, 제올라이트 및 활성탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 에틸렌 흡착단계에서 압력이 대기압 이상일 경우 에틸렌 세정단계 전에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출하기 위한 병류감압단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 흡착단계 후의 흡착탑과 탈착단계 후의 흡착탑을 연통시켜서 흡착단계가 진행된 흡착탑에서 흡착탑 내부에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 탈착단계가 진행된 흡착탑으로 보냄으로써 흡착단계가 진행된 흡착탑은 감압시키고 탈착단계가 진행된 흡착탑은 가압하는 감압 및 가압 균압단계, 감압 및 가압 균압단계가 끝난 흡착탑 내에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출시키는 병류감압단계, 및 감압 및 가압 균압단계가 끝난 흡착탑으로 C2 이상 성분이 농축된 혼합가스를 도입하여 흡착압력까지 가압하는 축압단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 에틸렌 선택성 흡착제는 에틸렌과 선택적으로 π-착합체를 형성하는 π-착체 흡착제, X형 제올라이트, Y형 제올라이트 또는 제올라이트 A 흡착제인 것을 특징으로 하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 X형 제올라이트 흡착제는 제올라이트 13X 흡착제인 것을 특징으로 하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 탈착제는 C3 내지 C6의 탄화수소류인 것을 특징으로 하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  12. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 탈착단계는 1∼10 atm 압력 및 20∼150℃ 온도 조건 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 에틸렌 제거 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑 및 에틸렌 농축 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑에서 분리된 탈착제는 흡착탑으로 재순환되는 것을 특징으로 하는 유동층접촉분해 배가스로부터의 에틸렌 회수방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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