KR101439588B1

KR101439588B1 - 디이소프로필벤젠(ｄｉｐｂ), 트리이소프로필벤젠(ｔｉｐｂ) 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물로부터 ｄｉｐｂ 및 ｔｉｐｂ를 분리하는 방법

Info

Publication number: KR101439588B1
Application number: KR1020107017190A
Authority: KR
Inventors: 마이클 알. 스미스
Original assignee: 유오피 엘엘씨
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2014-09-11
Also published as: JP2011509291A; WO2009088511A1; ES2579440T3; EP2240424B1; JP5314048B2; KR20100114510A; CN101918343A; BRPI0822024B1; EP2240424A1; EP2240424A4; BRPI0822024A2; CN101918343B

Abstract

본 발명은 디이소프로필벤젠(DIPB), 트리이소프로필벤젠(TIPB) 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물(21)로부터 DIPB 및 TIPB를 분리시키는 방법 및 장치를 개시한다. 개시 방법은 35 kPa(5 psia) 미만의 컬럼 상부(24) 압력, 컬럼 상부 압력보다 21 kPa(3 psi) 미만, 바람직하게는 14 kPa(2 psi) 미만 높은 컬럼 하부(25) 압력 및 224℃ 내지 241℃(435℉ 내지 465℉) 범위의 하부 온도를 갖는 증류 컬럼(22)에 공급물(21)을 공급하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 공급물(21)에 포함된 DIPB의 99.8 중량% 이상 및 TIPB의 50 중량% 이상을 포함하는 측면 인출물(28) 및 증류 공급물(21)에 함유된 중질물의 95 중량% 이상을 포함하는 하부 스트림(41)을 배출시키는 단계를 포함한다. 저온 하부 온도는 고압 스팀이 하부 리보일러(38) 열원으로 사용되도록 만든다.

Description

디이소프로필벤젠(ＤＩＰＢ), 트리이소프로필벤젠(ＴＩＰＢ) 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물로부터 ＤＩＰＢ 및 ＴＩＰＢ를 분리하는 방법{PROCESS FOR SEPARATING DIISOPROPYLBENZENE (DIPB) AND TRIISOPROPYLBENZENE (TIPB) FROM A FEED COMPRISING DIPB, TIPB, AND POLYALKYLATE HEAVIES}

본 개시내용 쿠멘을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 프로필렌을 사용하는 벤젠의 알킬화로부터 폴리알킬화 벤젠 부산물, 즉 디이소프로필벤젠(DIPB), 트리이소프로필벤젠(TIPB)을 회수하여 쿠멘을 형성하는 방법에 관한 것으로, 이들은 이후 알킬 교환되어 쿠멘이 될 수 있다.

모노알킬 방향족 화합물을 제조하기 위해 올레핀에 의해 방향족 화합물을 알킬화하는 것은 대규모 산업 시설에서 상업적으로 실행되는 상당히 발전된 분야이다. 이 공정의 하나의 상업적 적용은 프로필렌에 의해 벤젠을 알킬화하여 쿠멘(이소프로필벤젠)을 형성시키고, 이를 이후 페놀 및 아세톤의 제조에 사용하는 것이다. 따라서, 당업자라면 이 알킬화 공정의 일반적인 설계 및 운전에 익숙할 것이다.

쿠멘과 같은 모노알킬 방향족 화합물을 제조하기 위한 알킬화 공정의 성능은 그 공정의 운전 조건에서 고체 촉매의 안정성 및 활성에 의해 영향을 받는다. 예를 들면, 올레핀(프로필렌)에 대한 방향족 화합물(벤젠)의 몰 비가 증가함에 따라, 현재의 촉매는 통상적으로 모노알킬 방향족 화합물 - 쿠멘에 대해 개선된 선택도를 나타낸다. 그러나, 프로필렌에 대한 벤젠의 높은 몰 비에도 불구하고, 디이소프로필벤젠(DIPB) 및 트리이소프로필벤젠(TIPB)과 같은 폴리알킬벤젠 부산물은 쿠멘 생산을 수반한다.

일견에서는 DIPB 및 TIPB의 형성을 프로필렌의 효과적인 이용의 감소를 나타내는 부산물로 바라보고 있지만, DIPB 및 TIPB 둘 다는 알킬 교환 촉매를 사용하여 벤젠에 의해 용이하게 알킬 교환되어 더 값진 쿠멘 생성물을 생성할 수 있다. 소위 조합 공정은 주로 쿠멘을 생성하지만 또한 DIPB와 소량의 TBPB를 생성하는 제1 알킬화 공정과, 쿠멘 생성을 최대화하기 위해 DIPB 및 TIPB를 다시 쿠멘으로 전환시키는 제2 알킬 교환 공정을 조합한다. 제2 알킬 교환의 업스트림에서, DIPB 및 TIPB는 다른 중질 알킬화 및 알킬 교환 부산물, 예컨대 디페닐알칸(총체적으로 본원에서 "중질물"이라 칭함)으로부터 분리되어야 한다.

DIPB 및 TIPB의 분리 또는 회수는 "폴리알킬레이트" 컬럼에서 수행된다. 현재 이용되는 쿠멘 운전 조건 및 촉매 시스템은 부산물로서 주로 DIPB를 생성하고, TIPB를 거의 생성하지 않으므로, TIPB는 경제적으로 가치있는 회수가 아니고, 쿠멘 생성 구역의 폴리알킬레이트 컬럼은 TIPB가 아닌 DIPB를 회수하도록 설계된다. 그러나, 더욱 새로와진 촉매 시스템은 최적 반응 조건에서 증가된 양의 TIPB를 생성시킨다. 그 결과, DIPB뿐만 아니라 TIPB를 효과적으로 회수하는 공정이 필요하다.

그러나, 중질물로부터 TIPB를 제거하는 것과 관련하여 문제가 있다. 현재의 폴리알킬레이트 컬럼은 21 kPa(3 psia)의 상부 압력 및 10 내지 69 kPa(8 내지 10 psia)의 하부 압력에서 진공하에 운전된다. 컬럼의 하부에서 리보일링하는 가장 경제적인 방식은 고압 스팀을 사용하는 것이다. 고압 스팀은 통상적으로 4137 kPa(g)(600 psig) 및 252℃(485℉)에서 이용가능하다. 불행하게도, 현재의 폴리알킬레이트 컬럼은 중질물 스트림 또는 하부 생성물에서 현저한 TIPB 수율 손실을 생성시킨다.

따라서, DIPB 회수를 유지 또는 증가시키고 TIPB 회수를 현저히 증가시키기 위해 폴리알킬레이트 컬럼의 설계 변경이 필요하다. 이를 달성할 수 있다면, 현재의 알킬 교환 기술을 사용하더라도 쿠멘 수율을 증가시킬 수 있다.

상기 필요성의 실현에 있어서, 본 발명은 디이소프로필벤젠(DIPB), 트리이소프로필벤젠(TIPB) 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물로부터 DIPB 및 TIPB을 분리시키는 방법을 개시한다. 개시 방법은 35 kPa(5 psia) 미만의 컬럼 상부 압력, 컬럼 상부 압력보다 21 kPa(3 psi) 미만 높은 컬럼 하부 압력 및 224℃ 내지 241℃(435℉ 내지 465℉) 범위의 하부 온도에서 운전되는 증류 컬럼에 공급물을 공급하는 단계 및 공급물에 함유된 DIPB의 99.8 중량% 이상 및 TIPB의 50 중량% 이상을 포함하는 측면 인출물 및 공급물에 함유된 중질물의 95 중량% 이상을 포함하는 하부 스트림을 배출시키는 단계를 포함한다.

정제소에서, 컬럼은 컬럼 상부 압력보다 14 kPa(2 psi) 높은 하부 압력에서 운전된다.

정제소에서, 하부 온도는 229℃ 내지 232℃(445℉ 내지 450℉) 범위이다.

정제소에서, 측면 인출물은 컬럼으로부터 측면 인출 지점 또는 유출구에서 배출된다. 또한, 컬럼은 다수의 이론단 X(여기서, X는 40 초과의 정수이고, 최상단은 1로 번호 매기고 최하단은 X로 번호 매김)를 갖는다. 측면 인출 지점은 최상단으로부터 0.26ㆍX 내지 0.40ㆍX의 정수로 번호 매긴 단에 배치된다. 또한, 이러한 정제소에서, 공급 지점은 최상단으로부터 0.31ㆍX 내지 0.62ㆍX의 정수로 번호 매긴 단에 배치된다.

정제소에서, 측면 인출물은 공급물에 함유된 DIPB의 99.9 중량% 이상을 포함한다.

정제소에서, 측면 인출물은 증류 공급물에 함유된 TIPB의 90 중량% 이상을 포함한다.

정제소에서, 컬럼의 상부에서 탄화수소 증기가 생성되도록 상기 방법이 구축되고, 상기 방법은 컬럼의 상부에서 생성된 탄화수소 증기의 적어도 일부분을 응축기에 의해 응축시키는 단계를 더 포함한다. 관련된 정제소에서, 응축기는 컬럼 내에 포함된다. 다른 관련 정제소에서, 상기 방법은 탄화수소 증기의 적어도 일부를 탄화수소 액체로 전환시키는 단계 및 컬럼으로부터 오버헤드 드래그(overhead drag)로서 탄화수소 액체의 적어도 일부를 배출시킨 후, 컬럼에 환류로서 탄화수소 액체의 다른 일부를 재공급하는 단계를 더 포함한다.

다른 정제소에서, 응축기는 컬럼의 상부에 배치된 접촉 응축기이고, 상기 방법은 접촉 응축기 내에서 탄화수소 증기의 적어도 일부를 탄화수소 액체로 전환시키는 단계, 컬럼으로부터 접촉 응축기 아래에 배치된 측면 인출 지점에서 탄화수소 액체의 적어도 일부를 배출시키는 단계 및 컬럼으로부터 측면 인출 지점에서 배출된 탄화수소 액체의 적어도 일부를 냉각기를 통해 통과시킨 후, 컬럼에 접촉 응축기를 통해 재공급하는 단계를 더 포함한다. 다른 관련 정제소에서, 상기 방법은 탄화수소 액체의 적어도 일부분을 오버헤드 드래그로서 퍼징한 후, 접촉 응축기에 도달시키는 단계 및 컬럼으로 접촉 응축기 아래의 지점에서 탄화수소 액체의 적어도 일부분을 재순환시키는 단계를 더 포함한다.

다른 정제소에서, 컬럼 외부에 배치된 접촉 응축기 내에서 응축을 수행하고, 상기 방법은 접촉 응축기 내에서 탄화수소 증기의 적어도 일부를 탄화수소 액체로 전환시키는 단계, 접촉 응축기로부터 탄화수소 액체의 적어도 일부를 제거하는 단계 및 접촉 응축기로부터 제거된 탄화수소 액체의 적어도 일부를 냉각기를 통해 통과시킨 후, 이 냉각된 탄화수소 액체를 접촉 응축기에 재공급하는 단계를 더 포함한다. 관련 정제소에서, 상기 방법은 탄화수소 액체의 일부분을 오버헤드 드래그로서 퍼징한 후, 접촉 응축기에 재공급하는 단계 및 탄화수소 액체를 접촉 응축기를 통해 통과시킨 후, 탄화수소 액체의 일부분을 컬럼으로 재순환시키는 단계를 더 포함한다.

다른 정제소에서, 응축기 상부 압력 및 응축기 상부 압력보다 4 kPa(0.5 psi) 미만 높은 응축기 하부 압력에서 응축을 수행한다.

다른 정제소에서, 상기 방법은 측면 인출 지점 아래의 인출 지점에서 증류 컬럼으로부터 인출물을 인출하는 단계 및 인출물의 적어도 일부분을 리보일링한 후, 증류 컬럼으로 반송하는 단계를 더 포함한다.

다른 정제소에서, 하부 온도는 바람직하게는 227℃ 내지 238℃(440℉ 내지 460℉) 범위이고, 더 바람직하게는 하부 온도는 229℃ 내지 235℃(445℉ 내지 455℉) 범위이다.

또한, 본 발명은 고체 알킬화 촉매를 포함하는 알킬화 구역에 벤젠 및 프로필렌을 동시에 통과시키고 알킬화 조건하에 운전하여 쿠멘, 벤젠, 디이소프로필벤젠(DIPB), 트리이소프로필벤젠(TIPB) 및 중질물을 포함하는 제1 유출물을 생성시키는 단계, 제1 유출물로부터 제1 오버헤드로서 벤젠을 분리시켜 쿠멘, DIPB, TIPB 및 중질물을 포함하는 제1 하부 스트림을 제공하는 단계, 제1 하부 스트림으로부터 대부분의 쿠멘을 분리시켜 쿠멘을 포함하는 제2 오버헤드 및 DIPB, TIPB 및 중질물을 포함하는 제2 하부 스트림을 생성시키는 단계, 제2 하부 스트림에 포함된 DIPB의 99.8 중량% 이상 및 TIPB의 50 중량% 이상을 포함하는 측면 인출물 및 제2 하부 스트림에 함유된 중질물의 95 중량% 이상을 포함하는 제3 하부 스트림을 제공하도록 35 kPa(5 psia) 미만의 컬럼 상부 압력 및 컬럼 상부 압력보다 21 kPa(3 psi) 미만 높은 컬럼 하부 압력 및 224℃ 내지 241℃(435℉ 내지 465℉) 범위의 하부 온도로 운전되는 증류 컬럼 내에서 제2 하부 스트림 내 중질물로부터 DIPB 및 TIPB를 분리시키는 단계 및 측면 인출물 중에 포함된 DIPB 및 TIPB를 알킬 교환 구역으로 통과시키는 단계를 포함하는 쿠멘 제조 방법을 개시한다.

또한, 본 발명은 DIPB, TIPB 및 중질물(및 임의로 소량의 쿠멘)을 포함하는 공급물 스트림과 유체 연통하는 공급물 유입구를 갖는 증류 컬럼을 포함하고, 증류 컬럼은 상부 스트림 유출구, 하부 스트림 유출구 및 측면 인출물 유출구를 더 포함하고, 증류 컬럼은 공급물에 함유된 DIPB의 99.8 중량% 이상 및 TIPB의 50 중량% 이상을 포함하는 측면 인출물 및 증류 공급물에 함유된 중질물의 95 중량% 이상을 포함하는 하부 스트림이 생성되도록 컬럼 상부 압력을 35 kPa(5 psia) 미만으로, 컬럼 하부 압력을 컬럼 상부 압력보다 21 kPa(3 psi) 미만 높게, 하부 온도를 224℃ 내지 241℃(435℉ 내지 465℉) 범위로 제한하는 제어 시스템을 갖고, 증류 컬럼은 다수의 이론단 X(여기서, X는 40 초과의 정수이고, 최상단은 1로 번호 매기고 최하단은 X로 번호 매김)를 갖고, 측면 인출물 유출구는 최상단으로부터 0.26ㆍX 내지 0.40ㆍX의 정수로 번호 매긴 단에 배치되고, 공급물 유입구는 최상단으로부터 0.31ㆍX 내지 0.62ㆍX의 정수로 번호 매긴 단에 배치되는, 프로필렌을 사용하여 벤젠을 알킬화하기 위한 장치를 개시한다.

다른 이점 및 특징은 첨부된 도면과 병행하여 읽을 때 다음의 상세한 설명으로부터 명확할 것이다.

개시된 방법 및 장치를 보다 완전히 이해하기 위해, 첨부된 도면에 대해 아주 자세히 기재되어 있는 양태를 참조해야 한다:
도 1은 내부 스탭인(stab-in) 응축기를 포함하는, DIPB, TIPB 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물 스팀으로부터 DIPB 및 TIPB를 분리시키는 일 개시 방법의 공정 흐름도이다.
도 2는 내부 접촉 응축기를 포함하는, DIPB, TIPB 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물 스팀으로부터 DIPB 및 TIPB를 분리시키는 다른 개시 방법의 공정 흐름도이다.
도 3은 외부 접촉 응축기를 포함하는, TIPB, DIPB 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물 스팀으로부터 TIPB 및 DIPB를 분리시키는 일 개시 방법의 공정 흐름도이다.
도 4는 17 kPa(2.5 psia)의 리시버 압력, 상부(오버헤드, 21 kPa(3 psia))로부터 하부(35 kPa(5 psia))로의 14 kPa(2 psi)의 압력 하강 및 232℃(450℉)의 하부 온도를 갖는 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼에 대한 이론단 수(X축) 대 온도(Y축)를 그래프로 보여주는 것이다.
도 5는 최상 능력 쿠멘 공정에서 쿠멘 수율에 미치는 PIPB 컬럼 내 DIPB 회수 증가의 효과를 그래프로 보여주는 것이고, 이 그래프에서 쿠멘 수율 증분(중량%)을 왼쪽 Y축을 따라 좌표화하고, DIPB 회수비를 X축을 따라 좌표화하며, 회수된 DIPB 증분(tonne/yr)을 오른쪽 Y축을 따라 좌표화하였다.
도 6은 최상 능력 쿠멘 공정에서 쿠멘 수율에 미치는 PIPB 컬럼 내 TIPB 회수 증가의 효과를 그래프로 보여주는 것이고, 이 그래프에서 쿠멘 수율 증분(중량%)을 왼쪽 Y축을 따라 좌표화하고, TIPB 회수비를 X축을 따라 좌표화하며, 회수된 TIPB 증분(tonne/yr)을 오른쪽 Y축을 따라 좌표화하였다.
도면의 크기를 변경할 필요가 없으며, 개시 양태를 종종 도면으로 및 부분 도면으로 설명한다는 것이 이해되어야 한다. 몇몇 경우에, 개시된 방법 및 장치를 이해하는 데 필요치 않은 세부사항 또는 다른 세부사항을 알기 어렵게 만드는 세부사항을 생략할 수 있다. 물론, 본 개시내용은 본원에 기재된 특정 양태를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

우선 도 1을 참조하면, 쿠멘 생성 장치(10)는 벤젠/프로필렌 공급물(11)을 포함하고, 이 벤젠/프로필렌 공급물(11)은 고체 알킬화 촉매를 갖고 알킬화 조건하에 작동하는 알킬화 구역(12)을 통해 통과하여 쿠멘, 벤젠, DIPB, TIPB 및 중질물을 포함하는 유출물 스트림(13)을 생성시킨다.

가능한 알킬화 촉매의 세부사항을 본원에 기재하지 않았지만, 바람직한 알킬화 촉매 및 적층 촉매 시스템은 동시 계속되고 동일인에 양도된 미국 출원 제11/622,941호(변호사 문서 번호 제109032호, "Aromatic Transalkylation Using A Modified Y-85 Zeolite"), 제11/622,925호(변호사 문서 번호 제109032-01호, "Aromatic Transalkylation Using A Modified LZ-210 Zeolite"), 제11/622,896호(변호사 문서 번호 제109032-02호, "Modified Y-85 and LZ-210 Zeolites") 및 제11/622,937호(변호사 문서 번호 제109236호, "Dual Zone Aromatic Alkylation Proces")에 기재되어 있고, 이들은 참조문헌으로 본원에 포함되고, 본원과 동시 출원되었다.

이후, 제1 유출물 스트림(13)은 컬럼(14)에 공급되고, 이 컬럼(14)은 벤젠의 적어도 일부를 오버헤드 스트림(15)으로서 분리시키고, 쿠멘, DIPB, TIPB 및 중질물을 포함하고 컬럼(17)에 대한 공급물 스트림이 되는 하부 스트림(16)을 제공하며, 이 컬럼(17)은 쿠멘을 오버헤드 스트림(18)으로서 분리시키고 폴리알킬레이트 컬럼(22)에 대한 공급물 스트림(21)이 되는 하부 스트림(21)을 생성시킨다.

공급물(21)은 (23)으로 표시한 유입구 포트 또는 공급 지점에서 폴리알킬레이트 컬럼(22)에 공급된다. 컬럼(22)은 상부(24), 하부(25) 및 내부에 복수의 유입구 및 유출구 포트가 배치된 원통형 측벽(26)을 포함한다. DIPB 및 TIPB의 회수 스트림(28)을 인출시키기 위한 측면 인출물 유출구 또는 측면 인출 지점을 (27)로 표시하였다. 회수 스트림(28)의 일부분은 라인(31)을 통해 재순환되고 주입 지점(27')에서 컬럼(22)으로 다시 환류된다. 회수 스트림(28)의 남은 일부분은 펌프(32)를 통해 통과하고, 알킬 교환 구역(33)으로 이송되고, 여기서 스트림(28)의 DIPB 및 TIPB는 벤젠 공급물(34)과 합해져 쿠멘이 농후한 생성물 스트림(35)을 생성시킨다.

(36)으로 표시한 유출구는 리보일러 라인(38)에 의해 임의의 중간 리보일러(37)에 연결된다. 중간 리보일러(37)는, 사용되는 경우, 유출구(36)가 위치하는 단에 따라, 1034 내지 1379 kPa(g)(150 내지 200 psig)의 중간 압력 및 186℃ 내지 198℃(367℉ 내지 388℉)의 중간 온도 수준에서의 스팀을 사용할 수 있다. 다른 선택은 하부 스트림 리보일러(38)에 대한 열원으로서도 사용될 수 있고 유속이 느린 고압 스팀(4137 kPa(g)(600 psig), 254℃(489℉))을 사용하는 것이다. 중간 리보일러(37)는, 사용되는 경우, 열원으로서 중간 압력 스팀을 사용할 수 있고, 이는 일부 플랜트에서 과량으로 용이하게 사용될 수 있다. 또한, 중간 리보일러(37)는 컬럼 압력 하강에서 전체 감소에 기여할 수 있다.

하부 스트림 또는 중질물 스트림(41)은 유출구(42)를 통해 컬럼(22)의 하부(25)를 빠져 나간다. 중질물 스트림(41)의 일부는 리보일러(38)를 통해 재순환되고, 하부 스트림(41)의 남은 일부분은 펌프(43) 및 가능하게는 냉각 장치(44)를 통해 통과하고, 이는 이후 다른 곳에서 중질 알킬레이트 공급물로서 사용될 수 있다. 개시 방법의 일 실시양태는 컬럼(22)의 하부(25)에서의 온도가 224℃ 내지 238℃(435℉ 내지 460℉), 더 바람직하게는 229℃ 내지 235℃(445℉ 내지 455℉)로 비교적 낮은 것이다. 낮은 하부 온도를 사용 및 이용함으로써, 종래 고압 스팀(4137 kPa(g)(600 psig), 254℃(489℉))을 하부 리보일러(38)에 대한 열원으로서 사용하여 비용을 감소시킬 수 있다.

스탭인 응축기(46)는 컬럼(22)의 상부(24) 내부에 배치된다. 응축기(46)는 냉각수 유동 라인(47) 및 유출구 라인(51)에 연결된 응축 구역(48)을 포함한다. 유출구 라인(51)은 환류로서 컬럼(22)에 재진입하는 재순환 라인(52)에 연결된다. 유출구 라인(51)을 통한 유동의 다른 일부분은 펌프(53)를 통해 통과하고 오버헤드 드래그로서 라인(54)을 통해 제거된다. 다른 상부 유출구 라인(55)은 리시버(56) 및 진공 시스템(57)에 연결된다. 컬럼(22)의 상부(24)에서 35 kPa(5 psia) 미만이고, 하기 표 1 및 표 2에 기재된 바대로 21 kPa(3 psia)에 더 가까운 보통 압력으로 인해, 진공 시스템(57)은 수봉식(liquid ring) 진공 시스템, 스팀 이젝터(ejector) 진공 시스템 또는 2개의 혼종 조합일 수 있다. 단일 단 수봉식 진공 시스템이 저비용으로 인해 바람직하다.

컬럼(22)은 주로 공급물 유입구(23) 위에 배치되는 고효율의 불규칙 충전물을 포함할 수 있다. 이 충전물은 통상적인 35 내지 48 kPa(5 내지 7 psi)로부터 21 kPa(3 psi) 미만의 훨씬 더 낮은 압력 하강으로의 전체 컬럼 압력 하강 감소에 유용하다. 즉, 컬럼(22)의 상부(24)에서의 압력이 21 kPa(3 psia) 미만으로 유지되는 경우, 컬럼(22)의 하부(25)에서의 압력은 41 kPa(6 psia) 미만으로 유지된다. 다시, 추가 실례를 하기 표 1 및 표 2에 제공하였다.

도 2는 응축기가 펌프(62)에 연결된 라인(61)을 통해 유체가 인출된 후, 유체가 냉각기(63)를 통해 통과하는 접촉 응축기(60)라는 점을 제외하고 도 1에 도시된 여러 동일 부품을 포함하는 유사 방법(10a)의 도식도이다. 펌프(62)로부터의 배출물의 일부분은 라인(52a)를 통해 컬럼(22a)으로 다시 재순횐되고, 다른 일부분은 오버헤드 드래그로서 라인(54a)를 통해 제거된다. 유체가 라인(61)을 통해 컬럼으로부터 인출되고 냉각기(63)에서 냉각된 후, 액체는 라인(64) 및 아래로 지시된 액체 배분 장치 또는 노즐(65)을 통해 컬럼(22a)으로 반송되어, 아래로 지시된 냉각 액체는 컬럼(22a)의 상부 내에 배치된 용기 섹션(66)을 통해 위로 이동하는 증기와 밀접히 접촉한다. 용기 섹션(66)은 비어 있거나, 충전물 또는 유사한 증기-액체 접촉 재료 또는 장치로 충전될 수 있다. 오버헤드는 리시버 및 진공 시스템(도 2에 비도시; 도 1 참조)에 또한 연결된 라인(55a)을 통해 제거된다. 도 1에 도시된 부재와 동일한 또는 유사한 도 2의 나머지 부재는 적절히 접미사 "a"로 번호 매겼고, 상세 내용은 본원에서 반복하지 않았다.

유사하게, 도 3은 도 2의 "내부" 접촉 응축기와 반대로 외부 접촉 응축기(60b)를 포함하는 다른 유사한 시스템(10b)을 도시한 것이다. 도 3에서, 오버헤드 라인(55b)은 용기(66b)에 연결된다. 라인(55b)로부터의 오버헤드 증기는 액체 배분 장치(65b)에 의해 방출되는 용기(66b) 내에 아래로 이동하는 액체에 노출된다. 하부 스트림(67)은 용기(66b)로부터 배출되고 펌프(62b)를 통해 통과한 후, 하부 스트림(67)의 일부는 냉각기(63b) 및 다시 용기(66b)로, 라인(64b)을 거쳐, 액체 배분 장치(65b)를 통해 통과하고, 하부 스트림(67)의 다른 일부는 반송 라인(52b)을 통해 컬럼(22b)으로 반송된다. 오버헤드 드래그는 라인(54b)을 통해 제거될 수 있다. 용기(66b)는 비어 있거나, 충전물 또는 유사한 증기-액체 접촉 재료 또는 장치로 충전될 수 있다. 제2 오버헤드 라인(55b')은 진공 시스템(도 3에 비도시, 도 1 참조; 또한 업스트림 공정 부품 11-18에 대해 도 1 참조)에 연결된다.

도 1의 접촉 스탭인 응축기(46)와 같이, 접촉 응축기(60, 60b)는 또한 시스템(10a, 10b)이 21 kPa(3 psi) 미만, 더 낮게 14 kPa(2 psi), 훨씬 더 낮게 4 kPa(0.5 psi) 범위의 낮은 컬럼 압력 하강을 갖도록 한다.

도 4에서, 17 kPa(2.5 psia)의 리시버(56)(도 1 참조) 압력, 상부(24, 24a, 24b)(오버헤드, 21 kPa(3 psia))로부터 하부(25, 25a, 25b)(35 kPa(5 psia))로의 14 kPa(2 psi)의 압력 하강 및 232℃(450℉)의 하부 온도를 갖는 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(22, 22a, 22b)에 대해 이론단 수(X축) 대 온도(Y축)를 라인(402)으로서 도시하였다. 도 4에서 볼 수 있는 것처럼, 232℃(450℉)의 하부 온도를 갖는 PEPB 컬럼에 대한 이론단 수는 42이다. 하기 도 5 및 도 6에서와 같이, 도 4에서의 데이터는 엔지니어링 계산, 과학 증류 예상 및 유사 공정 운전 경험에 기초한다.

개시 방법 및 컬럼의 이점은 도 5 및 도 6에 그래프로 도시하였다. 도 5에서, 최상 능력 쿠멘 공정에 대해 쿠멘 수율에 미치는 PIPB 컬럼 내 DIPB 회수 증가의 효과가 도시되어 있다. 라인(502)은 쿠멘 수율 증분(왼쪽 Y축) 대 DIPB 회수비(X축)를 나타내고, 라인(504)은 회수된 DIPB 증분(오른쪽 Y축)(단위: tonne/yr) 대 DIPB 회수비(X축)를 나타낸다. 도 5에서 볼 수 있는 것처럼, DIPB 회수가 일상적으로 99.5% 내지 99.95%로부터 증가할 때 쿠멘 수율은 0.12% 증가하고, 이는 이윤폭을 현저히 증가시킬 수 있다.

도 6에서, 최상 능력 쿠멘 공정에 대해 쿠멘 수율에 미치는 PIPB 컬럼 내 TIPB 회수 증가의 효과가 도시되어 있다. 라인(602)은 쿠멘 수율 증분(왼쪽 Y축) 대 TIPB 회수비(X축)를 나타내고, 라인(604)은 회수된 TIPB 증분(오른쪽 Y축)(단위: tonne/yr) 대 TIPB 회수비(X축)를 나타낸다. 도 6에서 볼 수 있는 것처럼, 쿠멘 수율 0.505% 증가는 본 개시내용에 의해 제공되는 TIPB를 99.5% 회수한다. 270 KMTA 용량 공정과 같은 더 큰 공정의 경우, 이러한 증분 증가는 이윤이 맞는 플랜트와 이윤이 없는 플랜트 사이의 차이를 의미할 수 있다.

따라서, 21 kPa(3 psia)의 낮은 상부 압력에서의 개시된 단일 컬럼 설계를 운전하면 하부(중질) 재료의 압력/온도 관계식을 이용함으로써 DIPB 및 TIPB 둘 다의 회수를 증가시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 개시 방법의 DIPB 및 TIPB의 회수 증가를 경제적으로 만들기 위해, 컬럼을 리보일링하기 위해 사용되는 가열 매체는 고압 스팀이고, 이는 통상적으로 4137 kPa(g)(600 psig) 및 254℃(489℉)에서 이용가능하다. 열원으로서 저비용 고압 스팀을 사용함으로써, 공정-측면 하부 온도는 221℃ 내지 241℃(430℉ 내지 465℉)의 바람직한 범위, 229℃ 내지 235℃(445℉ 내지 455℉)의 더 바람직한 범위 내로 감소될 수 있고, 이는 하부 스트림에서 폴리알킬레이트 대 중질물 비가 양호해지도록 만든다.

중질물 생성이 반응 섹션 조건의 함수이므로, 이용가능한 리보일러 열원을 사용하기 위해 하부 액체를 버블 지점 온도 대 압력 아래로 희석시키는 데 상응하는 양의 폴리알킬레이트가 필요할 것이다. 따라서, 폴리알킬레이트 컬럼 하부 압력 감소는 하부 스트림을 통한 폴리알킬레이트 수율 손실을 감소시킨다. 이러한 감소는 응축 시스템 및 컬럼 내부 압력 하강 기여를 최소화하여, 컬럼에 걸쳐 전체 압력 하강을 낮게 함으로써 성취할 수 있다.

하기 표 1의 맨 오른쪽 컬럼에서 볼 수 있는 것처럼, 시스템 압력 하강 및 하부 온도의 감소는, 공급 및 측면 인출 위치의 최적화와 조합되어, 더 깊은 진공 시스템, 더 큰 컬럼 또는 제2 컬럼 또는 실질적으로 더 뜨거운 리보일링 매체(이들 모두는 실질적으로 자본 및 운전 비용을 증가시킴)를 사용하지 않고도 DIPB 회수를 통상적으로 99.5% 내지 99.95%(쿠멘 수율에서 추가 0.12%에 해당)로, TIPB 회수를 0 내지 99%(쿠멘 수율에서 다른 0.505%에 해당)로 증가시킬 수 있다.

[표 1]

컬럼의 상부 및 공급 지점에 대한 폴리알킬레이트 측면 인출 위치의 최적화는 대형 컬럼을 필요로 하지 않고 TIPB 및 DIPB 둘 다의 회수를 증가시킨다. 하기 표 2의 왼편으로부터 제2 데이터 행에서 볼 수 있는 것처럼, 최적 사이드 컷 지점은 13번째 이론단에서 나타나고, 도 4에 도시된 이론단 계산(리보일러 및 리시버가 단 계산에 포함됨)에 99% DIPB 회수 및 99% TIPB 회수가 가정된다.

[표 2]

현재 실행되고 있는 것처럼, 내부 "스탭인" 응축기(46)(예를 들면, 수직 U 튜브 다발)는 도 1에 도시된 것처럼 본 개시내용의 기술과 함께 계속해서 사용될 수 있다. 내부 스탭인 응축기(46)의 사용은 통상적인 35 내지 48 kPa(5 내지 7 psi)로부터 21 kPa(3 psi) 미만으로 컬럼 압력 하강을 감소시킨다. 도 2 및 도 3에 도시된 별법으로서, 비어 있거나, 충전물 또는 유사한 증기-액체 접촉 장치가 충전된 용기 섹션을 포함하는 "접촉 응축기" 시스템(60, 60b)을 사용할 수 있다. 접촉 응축기(60, 60b)에 의해, 위로 유동하는 응축성 증기는 접촉 장치(65, 65b)로 지시되는 아래로 유동하는 과냉된 응축 액체와 접촉한다. 이러한 시스템은 낮은 컬럼 압력 하강을 가질 수 있고, 도 2에 도시된 바대로 컬럼 상부에서 내부에 탑재되거나, 도 3에 도시된 바대로 별도 용기로 외부에 탑재될 수 있고, 이는 기존 컬럼의 개선에 더 우수히 이용될 수 있다.

고효율의 불규칙 충전물을 컬럼에서, 주로 공급 트레이 위에서 사용하여, 개시 방법 및 컬럼에 대해 통상적인 35 내지 48 kPa(5 내지 7 psi)로부터 21 kPa(3 psi) 미만으로 종래 컬럼 압력 하강을 감소시킬 수 있다. 타르 및 중합체 재료의 빌드업으로 인한 컬럼의 하부(즉, 공급 지점 아래의 가장 뜨거운 섹션) 내 내부 물질의 오염에 대한 가능한 걱정을 제거하기 위해, 낮은 압력 하강 분류 트레이를 충전물 대신에 사용할 수 있다.

환류 대 공급물 비 및/또는 컬럼의 상부와 폴리알킬레이트 측면 인출물 유출구(27, 27a, 27b) 또는 측면 인출 재순환 유입구(27', 27a', 27b') 사이의 분리 단 수를 증가시켜 오버헤드 퍼지(드래그) 스트림으로부터 DIPB 회수를 증가시킨다. 그러나, 대형 컬럼을 필요로 하지 않는 DIPB 및 TIPB 회수 증가 둘 다는 컬럼의 상부에 대해 측면 인출 및 공급 트레이 위치를 낮추면서, (측면 인출물로부터 중질물 배출을 유지시키기 위해) 유사한 공급 대 측면 인출 상대 위치 및 외부 환류 대 공급물 비를 유지시킴으로써 성취할 수 있다.

더 낮은 컬럼 압력, 더 낮은 하부 온도 및 공급 지점(23, 23a, 23b)의 위치의 다른 이점은 중간 리보일러(37, 37a, 37b)를 사용할 수 있는 가능성이다. 본 개시내용 전에는 DIPB 및 TIPB 회수의 경우 부수 자본 및/또는 이용 비용 이점을 갖는 중간 리보일링이 경제적으로 실행 가능한 것으로 고려되지 않았다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바대로, 더 낮은 온도 가열 매체를 사용하는 중간 리보일링이 또한 21 kPa(3 psi) 미만의 개시 범위로의 컬럼 압력 하강 감소로 인해 가능해진다. 적절한 단을 선택하여, 매체 압력 수준(각각 통상적으로 1034 내지 1379 kPa(g)(150 내지 200 psig) 및 186℃ 내지 198℃(367℉ 내지 388℉))에서 스팀을 이용할 수 있거나, 계속해서 고압 스팀을 사용함으로써 교환기 비용 절감을 현실화할 수 있다.

몇몇 양태만이 기재되어 있지만, 당업자라면 상기 설명으로부터 별법 및 변형을 명확히 알 것이다. 상기 별법 및 다른 별법은 본 개시내용 및 특허청구범위의 정신 및 범위 내에서 균등물인 것으로 간주된다.

Claims

디이소프로필벤젠(DIPB), 트리이소프로필벤젠(TIPB) 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물로부터 DIPB 및 TIPB를 분리하는 방법으로서,
35 kPa(5 psia) 미만의 컬럼 상부 압력, 컬럼 상부 압력보다 21 kPa(3 psi) 미만 높은 컬럼 하부 압력 및 224℃ 내지 241℃(435℉ 내지 465℉) 범위의 하부 온도에서 운전되는 증류 컬럼에 공급물을 공급하는 단계; 및
상기 공급물에 함유된 DIPB의 99.8 중량% 이상 및 TIPB의 50 중량% 이상을 포함하는 측면 인출물 및 상기 공급물에 함유된 중질물의 95 중량% 이상을 포함하는 하부 스트림을 배출시키는 단계를 포함하고,
상기 측면 인출물은 상기 컬럼으로부터 측면 인출 지점에서 배출시키고, 상기 DIPB, TIPB 및 중질물은 상기 컬럼에 공급 지점에서 공급하고, 상기 컬럼은 다수의 이론단 X(여기서, X는 40 초과의 정수이고, 최상단은 1로 번호 매기고 최하단은 X로 번호 매김)를 갖고, 상기 측면 인출 지점은 최상단으로부터 0.26ㆍX 내지 0.40ㆍX의 정수로 번호 매긴 단에 배치되고, 상기 공급 지점은 최상단으로부터 0.31ㆍX 내지 0.62ㆍX의 정수로 번호 매긴 단에 배치되는 것인 분리 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 측면 인출물은 상기 공급물에 함유된 DIPB의 99.9 중량% 이상 및 상기 공급물에 함유된 TIPB의 90 중량% 이상 중 하나 이상을 포함하는 것인 분리 방법.
제1항에 있어서, 상기 컬럼의 상부에서 탄화수소 증기가 생성되도록 수행되고, 컬럼의 상부에서 생성된 탄화수소 증기의 적어도 일부분을 응축기에 의해 응축시키는 단계를 더 포함하는 분리 방법.
제4항에 있어서, 상기 응축기는 상기 컬럼 내에 포함되고, 상기 방법은
상기 탄화수소 증기의 적어도 일부를 탄화수소 액체로 전환시키는 단계; 및
상기 컬럼으로부터 오버헤드 드래그(overhead drag)로서 상기 탄화수소 액체의 적어도 일부를 배출시킨 후, 상기 컬럼에 환류로서 상기 탄화수소 액체의 다른 일부를 재공급하는 단계
를 더 포함하는 분리 방법.
제4항에 있어서, 상기 응축기는 상기 컬럼의 상부에 배치된 접촉 응축기이고, 상기 방법은
상기 접촉 응축기 내에서 상기 탄화수소 증기의 적어도 일부를 탄화수소 액체로 전환시키는 단계;
상기 컬럼으로부터 상기 접촉 응축기 아래에 배치된 측면 인출 지점에서 상기 탄화수소 액체의 적어도 일부를 배출시키는 단계; 및
상기 컬럼으로부터 상기 측면 인출 지점에서 배출된 상기 탄화수소 액체의 적어도 일부를 냉각기를 통해 통과시킨 후, 상기 접촉 응축기를 통해 상기 컬럼에 재공급하는 단계
를 더 포함하고;
상기 접촉 응축기에 도달하기 전에 탄화수소 액체의 적어도 일부분을 오버헤드 드래그로서 퍼징(purging)하는 단계; 및
상기 컬럼으로 상기 접촉 응축기 아래의 지점에서 탄화수소 액체의 적어도 일부분을 재순환시키는 단계
를 더 포함하는 분리 방법.
제4항에 있어서, 상기 응축은 컬럼 외부에 배치된 접촉 응축기 내에서 수행하고, 상기 방법은
상기 접촉 응축기 내에서 상기 탄화수소 증기의 적어도 일부를 탄화수소 액체로 전환시키는 단계;
상기 접촉 응축기로부터 상기 탄화수소 액체의 적어도 일부를 제거하는 단계; 및
상기 접촉 응축기로부터 제거된 탄화수소 액체의 적어도 일부를 냉각기를 통해 통과시킨 후, 이 냉각된 탄화수소 액체를 상기 접촉 응축기에 재공급하는 단계
를 더 포함하고;
탄화수소 액체의 일부분을 오버헤드 드래그로서 퍼징한 후, 상기 접촉 응축기에 재공급하는 단계; 및
탄화수소 액체를 상기 접촉 응축기를 통해 통과시킨 후, 탄화수소 액체의 일부분을 상기 컬럼으로 재순환시키는 단계
를 더 포함하는 분리 방법.
제4항에 있어서, 상기 응축은 응축기 상부 압력 및 응축기 상부 압력보다 4 kPa(0.5 psi) 미만 높은 응축기 하부 압력에서 수행하는 것인 분리 방법.
제1항에 있어서, 상기 측면 인출물은 상기 증류 컬럼으로부터 측면 인출 지점에서 인출하고, 상기 방법은
상기 증류 컬럼으로부터 상기 측면 인출 지점 아래의 인출 지점에서 인출물을 인출하고, 이 인출물의 적어도 일부분을 리보일링(reboiling)한 후, 상기 증류 컬럼으로 반송하는 단계
를 더 포함하는 분리 방법.
디이소프로필벤젠(DIPB), 트리이소프로필벤젠(TIPB) 및 폴리알킬레이트 중질물을 포함하는 공급물로부터 DIPB 및 TIPB를 분리하는 장치로서,
디이소프로필벤젠(DIPB), 트리이소프로필벤젠(TIPB) 및 중질물을 포함하는 공급물 스트림(21)과 유체 연통하는 공급물 유입구(23)를 갖는 증류 컬럼(22)
을 포함하고;
상기 증류 컬럼은 상부 스트림 유출구(51), 하부 스트림 유출구(42) 및 측면 인출물 유출구(27)를 더 포함하고;
상기 증류 컬럼은 공급물에 함유된 DIPB의 99.8 중량% 이상 및 TIPB의 50 중량% 이상을 포함하는 측면 인출물(28) 및 증류 공급물(21)에 함유된 중질물의 95 중량% 이상을 포함하는 하부 스트림(41)이 생성되도록 컬럼 상부(24) 압력을 35 kPa(5 psia) 미만으로, 컬럼 하부(25) 압력을 컬럼 상부 압력보다 21 kPa(3 psi) 미만 높게, 하부 온도를 224℃ 내지 241℃(435℉ 내지 465℉) 범위로 제한하는 제어 시스템을 갖고;
상기 측면 인출물(28)은 상기 컬럼으로부터 측면 인출 지점(27)에서 배출되고, 상기 DIPB, TIPB 및 중질물은 공급 지점(23)에서 다수의 이론단 X(여기서, X는 40 초과의 정수이고, 최상단은 1로 번호 매기고 최하단은 X로 번호 매김)를 갖는 컬럼에 공급되고, 상기 측면 인출 지점(27)은 최상단으로부터 0.26ㆍX 내지 0.40ㆍX의 정수로 번호 매긴 단에 배치되고, 상기 공급 지점(23)은 최상단으로부터 0.31ㆍX 내지 0.62ㆍX의 정수로 번호 매긴 단에 배치되는 것인 장치.