KR101603459B1 - 부탄으로부터 프로필렌 생산 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부탄을 포함하는 C4 공급원료로부터 올레핀을 효율적으로 생산하는 통합된 프로세스에 관한 것으로, 특히 프로필렌 및 부타디엔 생산에 관한 것이다. 프로세스는 부탄 공급원료를 프로필렌 및 부타디엔 프로덕트로 전환시키기 위해 탈수소화 유닛과 올레핀 전환 유닛을 결합한다. 결합된 catadiene-OCT 프로세스는 노말 부탄으로부터 프로필렌을 70% 넘는 수율로 생산한다.

Description

부탄으로부터 프로필렌 생산{PRODUCTION OF PROPYLENE FROM BUTANE}
본 발명은 산업 화학 프로세스에서의 향상된 올레핀 생산 프로세스에 대한 것으로, 더 구체적으로는 부탄을 포함하는 C4 스트림으로부터 프로필렌과 부타디엔을 생산하는 향상된 프로세스에 관한 것이다.
프로필렌 및 부타디엔과 같은 고순도 올레핀은 전통적으로 스팀 및/또는 촉매 크래킹 프로세스를 통해 생산되었다. 예를 들어, 프로필렌은 통상 에틸렌 플랜트의 주요 부산물 중 하나로 생산되거나 유동촉매 크래커를 사용하는 정유(refinery)에서 2차 부산물로 생산된다. 현존하는 산업 시스템의 제한된 효율 및 석유 소스의 고비용으로 인해, 고순도 올레핀을 생산하는 비용은 계속해서 증가하고 있다.
폴리머-그레이드 프로필렌은 폴리프로필렌 생산을 위해 필요하며 다른 프로필렌 유도체의 생산에 유용하다. 폴리머-그레이드 프로필렌은, 프로판, 에탄 및 부탄과 같은 파라핀(포화 하이드로카본)의 레벨이 낮으면서, 매우 낮은 불순물 농도가 특징이다. 상업적 화학-그레이드 프로필렌은, 폴리머-그레이드 프로필렌과 달리, 포화 하이드로 카본의 농도가 더 높은 특징이 있다. 대표적 화학-그레이드 프로필렌 순도는 95% 내지 99.0% 프로필렌 범위이며, 폴리머 그레이드 프로필렌의 순도는 통상 99.5%이상이다.
상업적 화학플랜트에서 종종 생산되는 다른 올레핀은 부타디엔이다. 부타디엔은 다양한 합성고무, 폴리머 및 화학적 중간체의 생산에 사용되는 용도가 다양한 원료 물질이다. 부타디엔의 가장 큰 용도는 스타이렌 부타디엔 고무 및 폴리부타디엔 고무이며, 이들은 주로 타이어 제품에 사용된다. 부타디엔은 또한 아크로니트릴-부타디엔-스타이렌, 스타이렌-부타디엔 코폴리머 라텍스, 스타이렌-부타디엔 블록 코폴리머 및 니트릴 고무의 제조에 사용되는 구성성분 중 하나이기도 하다.
직접 프로필렌 생산을 위한 공정은, 루머스 테크놀로지 인코포레이티드(Lummus Technology Inc.)의 올레핀 전환 기술(Olefins Conversion Technology, OCT) 및 CATOFINB 탈수소화(dehydrogenation) 프로세스와 같이, 구체적으로 C4 하이드로카본을 프로필렌으로 전환하는 기술을 포함한다. OCT 프로세스에서는, C4 피드로부터의 n-부텐은 고정 배드 촉매 복분해 반응기(fixed bed catalytic metathesis reactor) 내에서 에틸렌과 반응하여 폴리머-그레이드 프로필렌을 생산한다. 촉매는 OCT 프로세스에서 두 가지 주요 화학반응을 증진시킨다: (I) 에틸렌 및 2-부텐의 복분해에 의해 프로필렌이 형성된다; 및 (2) 2-부텐이 복분해 반응에서 소모됨에 따라 l-부텐이 2-부텐으로 이성화된다. CATOFINB 탈수소화 프로세스는 프로판의 프로필렌으로의 변환을 최적화하기 위해 선택된 촉매를 가진 고정 배드 반응기를 사용한다.
프로필렌 생산을 위한 다른 방법이 제시되어 왔다. 예를 들어, 미국특허 제6,420,619호는 2-부텐을 형성하기 위한 크래킹 프로세스로부터의 C3-C6 하이드로카본 컷의 연속적인 증류, 수소화 및 이성화를 이용한 프로필렌 생산이 기재되어 있다. 그 이후로, 2-부텐은 프로필렌 형성을 위해 에틸렌과 촉매적으로 복분해 된다. 미국특허 제7,074,976호는 내부(internal) 선형 올레핀을 형성하기 위한 수소화, 이성질화 및 불균등화(disproportionation)의 조합을 이용한 올레핀으로부터의 프로필렌 생산을 기재하고 있다. 그 이후로, 내부 선형 올레핀은 프로필렌으로 전환된다.
부타디엔은 CATADIENEB 프로세스를 이용해 생산될 수 있다. 이 기술은 동일한 탄소 수의 디올레핀을 생산하기 위한 라이트 하이드로카본의 촉매적 탈수소화에 대한 단일 스텝 프로세스이다. CATADIENEB 프로세스를 사용하면 C4 공급원료(feedstock)은 부타디엔으로 전환될 수 있다. 다른 부타디엔 생산 프로세스도 기재되어 왔다. 예를 들어, 미국특허 제7,417,173호에는 실질적으로 부타디엔으로 이루어진 프로덕트 스트림을 생산하기 위해 탈수소화, 응축 및 상분리를 이용한 n-부탄으로부터 부타디엔의 생산이 기재되어 있다.
위에서 논의한 프로필렌 또는 부타디엔 생산을 위한 공정 중에서 부탄을 포함하는 저급 공급원료의 프로필렌 및 부타디엔으로의 전환이 기재되어 있는 것은 없다. 산업 화학 프로세스에서, 프로필렌 및 부타디엔과 같은 올레핀을 생산하는 향상되고 경제적이고 효과적인 방법이 요구되어 왔으나 충족되고 있지 않다. 본 발명은 통합된 프로세스에서 프로필렌 및 부타디엔을 생산하여 종래기술의 부족함을 극복한다.
본 발명은 산업 화학 프로세스에서의 향상된 올레핀 생산 프로세스에 대한 것으로, 더 구체적으로는 주로 부탄을 포함하는 C4 스트림으로부터 프로필렌과 부타디엔을 생산하는 향상된 프로세스에 관한 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 부탄을 포함하는 공급원료를 공급하는 단계를 포함하는 올레핀 생산을 위한 프로세스에 관한 것이다. 부탄 공급원료는, 탈수소화 유닛 프로덕트 스트림을 생산하기 위해, 예를 들어 CATADIENEB 탈수소화 유닛과 같은 부탄을 부텐 및 부타디엔으로 전환할 수 있는 탈수소화 유닛에 도입된다. 탈수소화 유닛으로부터의 프로덕트 스트림은 부타디엔과 부텐을 포함한다. 부타디엔은, 예를 들어 부타디엔 추출 유닛에서, 부텐으로부터 분리되어 부텐과 잔류 부타디엔을 포함하는 잔류물(raffinate) 스트림이 생산된다. 잔류물 스트림 내의 부텐은, 예를 들어 OCT 유닛과 같은 올레핀 전환유닛으로 투입되며, 여기서 스트림 내의 2-부텐은 에틸렌과 결합하여 프로필렌으로 전환된다. 프로필렌 프로덕트는 디부타나이저(debutanizer) 내에서 미반응 부텐 및 부탄과 분리될 수 있으며, 분리된 부텐 및 부탄은 프로세스의 전체 수율을 향상시키기 위해 탈수소화 유닛으로 리싸이클될 수 있다.
프로세스로부터 프로필렌 수율을 증가시키기 위해, 부텐과 잔류 부타디엔을 포함하는 잔류물 스트림은 잔류 부타디엔을 부텐으로 전환시키기 위해 추가로 처리될 수 있다. 발명의 본 실시예에서, 잔류물 스트림은 부타디엔의 노말 부텐으로의 전환을 증진시키는 선택적 촉매를 포함하는 선택적 수소화 유닛(SHU)으로 투입된다. 선택적으로, 잔류물 스트림 내에 존재할 수 있는 해비 C5+ 테일을 제거하기 위해 SHU 전에 디오일러(deoiler)가 포함될 수 있다.
SHU로부터의 유출액(effluent)은 부텐으로부터 스트림에 존재할 수 있는 이소부탄 및 이소부텐을 분리하기 위해 디이소부타나이저(deisobutanizer) 유닛으로 공급될 수 있다. SHU 유닛으로부터의 부텐은 다음으로 올레핀 전환 유닛으로 공급되는데, 여기서 스트림의 2-부텐은 에틸렌과 결합하여 프로필렌으로 전환된다. 프로필렌 프로덕트는 디부타나이저 내에서 미반응 부텐 및 부탄과 분리될 수 있으며, 분리된 부텐과 부탄은 위에서 기재한 바와 같이 전체 수율을 향상시키기 위해 탈수소화 유닛으로 리싸이클될 수 있다.
본 발명의 프로세스는 저급 부탄 공급원료를 고급 부타디엔 및 프로필렌 프로덕트로 전환시켜 준다. 노말 부탄으로부터 노말 부텐을 생산하고 다음으로 OCT 유닛과 같은 고 선택 복분해 프로세스 내에서 노말 부텐을 이용하는 협력 작용(synergy)은 프로필렌 생산에서 낮은 자본 투자, 낮은 에너지 소모 및 고수율 루트를 가져온다. 이 프로세스는 노말 부탄으로부터 프로필렌 수율이 약 15 내지 20%인 부탄의 열 크래킹과 비교하여 좋은 경제성을 가지고 있다. 본 발명의 프로세스는 70-72%의 높은 수율을 가져올 수 있다. 이러한 장점은 한정되지 않는 예시로 제시한 것이고, 당업자에게는 여기 기재된 내용으로부터 추가의 장점 및 이점이 명확할 것이다.
산업 화학 프로세스에서의 향상된 올레핀 생산 프로세스, 더 구체적으로는 주로 부탄을 포함하는 C4 스트림으로부터 프로필렌과 부타디엔을 생산하는 향상된 프로세스가 제공된다.
도 1은 C4 공급원료가 탈수소화 유닛, 부타디엔 추출 유닛 및 올레핀 전환유닛을 이용하여 처리되는 본 발명 프로세스의 일 실시예의 다이어그램이다.
도 2는 C4 공급원료가 탈수소화 유닛, 부타디엔 추출 유닛, 선택적인 디오일러, C4 수소화 유닛, 디이소부테나이저 유닛, 올레핀 전환 유닛 및 리싸이클 전의 선택적인 디부타나이저를 이용하여 처리되는 본 발명 프로세스의 일 실시예의 다이어그램이다.
본 발명은 상업 화학 프로세스 내에서 올레핀 생산에 대한 향상된 프로세스에 관한 것이며, 더 구체적으로는 부탄을 포함하는 C4 공급원료 및 스트림으로부터 프로필렌 및 부타디엔을 생산하는 향상된 프로세스에 관한 것이다. 프로세스는 탈수소화 유닛과 부텐을 프로필렌으로 전환하기 위한 올레핀 전환 유닛을 통합(integration)하여 부탄을 포함하는 공급원료를 프로필렌 및 부타디엔 프로덕트로 전환한다.
아래 기재한 프로세스는 부탄을 포함하는 피드 스트림을 부타디엔 및 프로필렌으로 전환하는 데 사용될 수 있다. 프로세스의 일 실시예에서, 부탄을 포함하는 피드 스트림은 부탄이 부타디엔 및 부텐으로 전환되는 탈수소화 유닛으로 먼저 보내진다. 탈수소화 유닛으로부터의 프로덕트 스트림 내의 부타디엔은 부타디엔 추출 유닛에서 프로덕트 스트림으로부터 추출된다. 부텐 및 잔류 부타디엔을 포함하는 부타디엔 추출 유닛으로부터의 잔류물은 올레핀 전환 유닛으로 투입되는데, 여기서 스트림 내의 2-부텐은 에틸렌과 결합하여 프로필렌으로 전환된다. 프로필렌 프로덕트는 디부타나이저 내에서 미반응 부텐 및 부탄으로부터 분리될 수 있으며 분리된 부텐과 부탄은 프로세스의 전체 수율을 향상시키기 위해 탈수소화 유닛으로 리사이클될 수 있다.
프로세스의 다른 실시예에서, 부텐과 잔류 부타디엔을 포함하는 부타디엔 추출 유닛으로부터의 잔류물 스트림은 잔류 부타디엔을 부텐으로 전환시키기 위해 추가로 처리될 수 있다. 발명의 본 실시예에서, 잔류물 스트림은 부타디엔의 부텐으로의 전환을 증진시키는 선택적 촉매를 포함하는 선택적 수소화 유닛(Selective Hydrogenation unit, SHU)으로 투입된다. 선택적으로, 잔류물 스트림 내에 존재할 수 있는 해비 Cs+ 테일을 제거하기 위해 SHU 전에 디오일러를 포함할 수 있다.
SHU로부터의 유출액은 스트림 내 부텐으로부터의 스트림 내에 존재할 수 있는 이소부탄 및 이소부텐을 분리하여 제거하도록 디이소부타나이저 유닛으로 투입될 수 있다. 부텐을 포함하는 스트림은 다음으로 올레핀 전환 유닛에 투입되는데, 여기서 스트림 내의 2-부텐은 에틸렌과 결합하여 프로필렌으로 전환된다. 프로필렌 프로덕트는 디부타나이저 내에서 미반응 부텐 및 부탄으로부터 분리될 수 있으며, 분리된 부텐과 부탄은 프로세스의 전체 수율을 향상시키기 위해 탈수소화 유닛으로 리싸이클될 수 있다.
여기서 사용된 "부탄"은 n-부탄 및 이소부탄과 같은 모든 포화 C4 화학 화합물을 가리킨다.
여기서 사용된 "부텐"은 1-부텐, 2-부텐 및 이소부텐과 같은 모든 단일 불포화 C4 화학 화합물을 가리킨다.
도 1은 CATADIENEB 탈수소화 유닛, 부타디엔 추출 유닛 및 올레핀 전환 유닛을 사용하여 부탄을 포함하는 피드 스트림을 처리하는 본 발명 프로세스의 일 실시예의 블록 다이어그램이다. 피드 스트림은 실질적으로 순수한 부탄이거나, 피드 스트림은 주요 하이드로 카본으로 통상 부탄을 포함하지만 다른 하이드로 카본을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 피드 스트림(2)은 부탄을 부타디엔 및 부텐으로 전환시키는 촉매를 포함하는 탈수소화 유닛(10)으로 투입된다. 탈수소화 유닛에 사용된 촉매는 통상 크롬/알루미나 촉매이며, 리싸이클된 미반응 부탄과 부텐을 포함하는 스트림(152)도 아래 설명하는 올레핀 전환 유닛(60)으로부터 탈수소화 유닛(10)으로 투입될 수 있다. 리싸이클 스트림(152)은 도 1과 같이 직접 탈수소화 유닛(10)으로 공급되거나, 피드 스트림(2)과 결합되고 결합된 스트림(도시하지 않음)이 탈수소화 유닛(10)으로 공급될 수 있다. 적절한 탈수소화 유닛 및 촉매는 어떤 것이라도 본 프로세스에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 탈수소화 유닛은 CATADIENEB 탈수소화 유닛이다. CATADIENEB 프로세스에서, 부탄은 크롬/알루미나 촉매로 탈수소화된다. 탈수소화 반응기는 통상 12-15 cm Hg 절대압력 및 약 1100-1260°F (600-800°C)에서 운전된다. 연속운전을 모사(simulate)하기 위해 다중 반응기를 사용할 수 있다. 반응기 내에서의 체류시간은 약 5-15분이다. 코크 형성으로 인해, 반응기는 정기적으로 운전을 정지하고 통상 예열된 공기를 이용하여 코크를 태워 재생한다.
탈수소화 반응기로부터의 유출액은 C4 구성성분이 많은 스트림을 생산하도록 냉각 및 압축되고 냉각 및 분리 시스템으로 투입될 수 있다.
탈수소화 유닛(10)으로부터의 프로덕트 스트림(12)은 부타디엔 추출 유닛(20)으로 투입된다. 부타디엔 추출 유닛(20)은 탈수소화 유닛 프로덕트 스트림(12) 내에 포함되어 있는 부텐과 같은 다른 하이드로카본으로부터 고순도 부타디엔 프로덕트를 분리한다. 고순도 부타디엔은 스트림(22)내로 제거되어 추가 처리되거나 저장된다. 부타디엔 추출 유닛(20)은 대기압보다는 높은 압력으로부터 약 10.0 barg 범위의 압력 및 20 내지 60°C 온도에서 운전될 수 있다.
부텐과 잔류 부타디엔을 포함하는 잔류물 스트림(42)은 부타디엔 추출 유닛(20)으로부터 선택적 수소화 유닛(SHU)(40)으로 투입되는데, 여기서, 잔류물의 잔류 부타디엔은 부텐으로 전환된다. 처리된 잔류물 스트림을 포함하는 SHU 프로덕트 스트림(43)은 올레핀 전환 유닛(60) 내에서 에틸렌과 결합하여 프로필렌으로 전환된다. 에틸렌은 도 1과 같이 스트림(122)를 통해 직접 올레핀 전환 유닛에 투입될 수 있다. 선택적으로, 에틸렌이 SHU 프로덕트 스트림(43)과 결합할 수 있고, 결합된 스트림(도시하지 않음)이 올레핀 전환 유닛(60)에 투입되어 프로필렌 프로덕트 스트림(112) 및 미반응 부텐을 포함하는 리싸이클 스트림(152)을 생산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 올레핀 전환 유닛은 루머스 테크놀로지 인코포레이티드(Lummus Technology Inc.)의 올레핀 전환 기술(Olefins Conversion Technology, OCT)이다. OCT 유닛에서, 에틸렌 피드와 부텐 피드는 고정-배드 복분해 반응기로 투입되기 전에 혼합되고 가열된다. 반응기 내에 사용된 촉매는 프로필렌 형성을 위한 에틸렌 및 2-부텐의 반응을 증진시키고, 동시에 1-부텐을 2-부텐으로 이성화시킨다. 반응기로의 에틸렌-부텐 비는 부반응으로부터 C5+ 올레핀 부산물을 최소화하기 위한 값으로 조절한다. 전형적 부텐 전환율은 약 55% 내지 75%이고, 프로필렌 선택도는 90%이상이다.
*OCT 유닛에서, 복분해 반응기로부터의 프로덕트는 리싸이클을 위해 에틸렌을 제거하기 위해 냉각되고 에틸렌 칼럼에서 분류된다. 이 리사이클 스트림의 적은 부분은 프로세스로부터 메탄, 에탄 및 다른 라이트 불순물을 제거하기 위해 퍼지된다. 에틸렌 칼럼 바텀은 리싸이클을 위해 미반응 부텐이 프로필렌으로부터 분리되는 디부타나이저 칼럼으로 투입된다. 프로필렌 프로덕트 스트림은 추가의 프로세싱이나 저장을 위해 보내진다.
도 2는 C4 공급원료가 CATADIENEB 탈수소화 유닛, 부타디엔 추출 유닛, 선택적인 디오일러, C4 선택적 수소화 유닛, 디이소부테나이저 유닛 및 올레핀 전환 유닛을 이용하여 처리되는 본 발명 프로세스의 다른 실시예의 블록 다이어그램이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 본 실시예에서, 부탄을 포함하는 피드 스트림(2) 및 미반응 부텐을 포함하는 리싸이클 스트림(152)이 위에서 설명한 바와 같이 탈수소화 유닛(10)으로 투입된다. 일 실시예에서, 탈수소화 유닛은 CATADIENEB 탈수소화 유닛이다. 피드 스트림의 부탄은 위에서 기재한 바와 같이 부타디엔과 부텐으로 전환된다.
탈수소화 유닛(10)으로부터의 프로덕트 스트림(12)은 부타디엔이 부탄으로부터 분리되는 부타디엔 추출 유닛(20)으로 투입된다. 부타디엔 프로덕트 스트림(22)은 추가의 프로세싱이나 저장을 위해 보내진다.
부타디엔 추출 유닛 잔류물 스트림(42) 및 수소 가스 스트림(62)이 선택적 C4 수소화 유닛(SHU, 40)으로 투입된다. 스트림은 통상 약 6 내지 17 barg 압력 및 약 50 내지 100°C이다. 수소 가스 스트림(62)은 SHU로 직접 투입되거나, SHU에 투입되기 전에 부타디엔 추출 유닛 프로덕트 스트림(42)과 결합(combine)될 수 있다. 부타디엔을 부텐으로 전환하는 적절한 수소화 반응기 및 촉매는 어떤 것이라도 사용될 수 있다. SHU(40)는 통상 촉매를 포함하는 고정 배드 반응기이며, 촉매는 부타디엔 추출 유닛 잔류물 스트림(42) 내의 잔류 부타디엔을 부텐으로 선택적으로 전환시킬 수 있다. SHU(40)는 약 6 내지 17 barg 압력 및 약 50 내지 100°C에서 운전될 수 있다.
선택적으로, 도 2에서 점선으로 나타낸 본 발명의 다른 실시예에서, 부타디엔 추출 유닛 잔류물 스트림(32)은 라인(52)을 통해 위에서 설명한 바와 같이 동작하는 SHU(40)로 투입되기 전에 디오일러 유닛(30)에 투입될 수 있다. 디오일러 유닛(30)은 SHU로 스트림을 투입하기 전에 부타디엔 추출 유닛 프로덕트 스트림에 존재할 수 있는 해비 C5+ 화합물을 제거한다. 디오일러 유닛 유출액 스트림(52)은 이후 SHU (40)에 투입된다.
도 2와 같이, SHU(40)로부터의 프로덕트 스트림(72)은 이후, 예를 들어 CD 하이드로 디이소부테나이저와 같은 디이소부테나이저 유닛(50)으로 투입된다. 수소 가스 (92) 역시 디이소부테나이저 유닛(50)으로 투입된다. 디이소부테나이저 유닛(50)은 유닛으로의 피드 스트림 내에서 부텐으로부터 이소부탄과 이소부텐을 분리한다. 이소부탄과 이소부텐은 라인(82)를 통해 제거된다. 이 유닛은 또한 1-부텐을 2-부텐으로 이성화시킨다. 디이소부테나이저 유닛(50)은 약 5 내지 7 barg의 압력 및 50 내지 80°C의 온도에서 운전될 수 있다.
디이소부테나이저 유닛 프로덕트 스트림(102)은, 예를 들어 위에서 언급한 OCT 유닛과 같은, 올레핀 전환 유닛(60)으로 투입된다. 디이소부테나이저 유닛 프로덕트 스트림(102)은 부텐, 부탄 및 미량의 부타디엔을 포함한다. 디이소부테나이저 유닛 프로덕트 스트림 내의 2-부텐은 올레핀 전환 유닛 내에서 에틸렌과 결합하여 프로필렌으로 전환된다. 도 2와 같이 에틸렌은 스트림(122)를 통해 올레핀 전환 유닛에 직접 투입될 수 있다. 이와 다르게, 에틸렌은 디이소부테나이저 스트림(102)과 결합될 수 있으며 결합된 스트림(도시하지 않음)은 프로필렌 프로덕트 스트림(112)과 미반응 부텐 및 부탄을 포함하는 리싸이클 스트림(152)을 생산하기 위해 올레핀 전환 유닛으로 공급될 수 있다. 리싸이클 스트림(152)은 탈수소화 유닛(10)으로 다시 투입되고, 프로필렌 프로덕트 스트림(112)은 추가 프로세싱 또는 저장을 위해 보내진다. 본 발명의 일 실시예에서, 올레핀 전환 유닛은 루머스 테크놀로지 인코포레이티드사의 올레핀 전환 기술(Olefin Conversion Technology, OCT)이다.
통합 탈수소화-올레핀 전환 시스템은 기존 시스템보다 프로필렌 및 부타디엔을 높은 수율로 생산할 수 있다. 바람직하게는, 통합 탈수소화-올레핀 전환 유닛은 부탄을 포함하는 C4 공급원료를 프로필렌 및 부타디엔으로 전환할 수 있으며, 부탄에 대한 프로필렌 및 부타디엔의 수율은 50% 이상 내지 70% 또는 그 이상이다.
당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 위에서 기재한 프로세스가 다양하게 변형 또는 변화될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 앞에서 기재한 바람직한 실시예와 이후의 예시는 본 발명의 전형적인 예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
출원인은 명확히 인용문헌의 모든 내용을 본 명세서에 결합시킨다. 또한, 량, 농도 또는 다른 값이나 변수가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한 값 및 바람직한 하한 값으로 주어지면, 이는, 범위가 분리되어 기재되었는지와 상관없이, 어떠한 상한 값 또는 바람직한 값과 어떠한 하한 값 또는 바람직한 값의 짝으로 이루어진 모든 범위를 명확하게 개시하는 것으로 이해하여야 한다. 여기 기재된 수치 값의 범위는, 다른 기재가 없다면, 범위는 그 종점(endpoint)과 그 범위내의 모든 정수와 분수(integers and fractions)를 포함한다. 범위를 정의할 때 본 발명의 범위(scope)를 특정한 값으로 한정하려는 의도는 아니다.
예시
예시 1
위에서 설명하고 도 2에 나타낸 CATADIENEB 탈수소화 유닛 및 올레핀 전환 기술(OCT) 유닛을 포함하는 통합 시스템의 전체 수율을 측정하였다. 부타디엔 및 부텐을 생산하기 위해 부탄 피드 스트림을 CATADIENEB 탈수소화 유닛에 투입하였다. 카타디엔(catadiene) 탈수소화 유닛 프로덕트는 부타디엔이 부텐으로부터 분리되어 회수되는 부타디엔 추출 유닛으로 공급되었다.
다음으로 부텐을 포함하는 부타디엔 추출 유닛 프로덕트 스트림은 잔존하는 부타디엔을 부텐으로 전환시키기 위해 수소와 함께 선택적 C4 수소화 유닛으로 공급되었다. 선택적 C4 수소화 유닛 프로덕트 스트림 및 수소 가스 스트림을 CD 하이드로 디이소부테나이저 유닛에 투입하였다. CD 하이드로 디이소부테나이저는 피드 스트림 내에서 부텐으로부터 이소부탄 및 이소부텐을 분리했다.
CD 하이드로 디이소부테나이저 유닛 프로덕트 스트림 및 에틸렌 피드 스트림을 OCT 유닛에 투입하였다. OCT 유닛 내에서, 2-부텐이 에틸렌과 반응하여 폴리머 그레이드 프로필렌이 생산되었다. 프로필렌은 미반응 부텐으로부터 분리되어 회수되었다.
*100 lbs.의 노말화된 부탄 피드에 대해, 에틸렌 피드는 24 lbs.였다. 시스템에서 회수된 프로필렌 및 부타디엔(즉, 생산품)의 노말화된 양은 각각 72 lbs. 및 16 lbs.였으며, 이는 전체 생산품/전체 피드 수율이 71%인 것을 의미한다.
예시 2
종래 n-부탄 크래커 시스템의 전체 수율을 측정하였다. 노말 부탄은 전형적인 조건에서 운전 중인 종래 크래커 유닛으로 공급되었다. 크래커 유닛은 프로필렌 프로덕트 및 에틸렌 프로덕트 모두를 생산하였다. 프로필렌과 에틸렌은 크래커 유닛 프로덕트와 별도로 분리되고 회수되었다.
시스템에 투입된 부탄(즉, 피드)의 노말화된 양은 100 lbs.였다. 시스템으로 회수된 프로필렌 및 에틸렌(적, 프로덕트)의 양은 각각 17 lbs. 및 38 lbs.였다. 전체 프로덕트/전체 피드 수율비는 55%였다. 프로필렌의 전체 프로덕트/피드 수율은 17%였다.
예시 3
CATADIENEB 탈수소화 유닛 및 부타디엔 추출 유닛을 포함하는 종래 부타디엔 생산 생산 시스템의 전체 수율을 측정하였다. 부탄은 전형적인 조건에서 운전되고 있는 CATADIENEB 탈수소화 유닛에 투입되었다. 다음으로 CATADIENEB 탈수소화 유닛 프로덕트는 부타디엔 추출 유닛으로 투입되었으며, 여기서 부타디엔이 분리되고 회수되었다. 부타디엔 수율을 최대화시키기 위해 미반응 부탄 또는 부텐을 다시 CATADIENEB 유닛에 투입하였다.
시스템에 투입된 부탄의 노말화된 양은 100 lbs.였다. 시스템에서 회수된 부타디엔의 노말화된 부타디엔의 양은 58 lbs.였다. 부타디엔의 전체 프로덕트/피드 수율은 58%였다.

Claims (6)

  1. 올레핀 생산을 위한 장치에 있어서,
    (a) 부탄을 부텐 및 부타디엔으로 전환하는 탈수소화 촉매를 포함하여 탈수소화된 프로덕트 스트림을 생산하는 제1반응기와;
    (b) 부타디엔 프로덕트 스트림 및 잔류물 스트림을 생산하기 위해 상기 탈수소화된 프로덕트 스트림을 분리하는 제1분리 시스템과;
    (c) 선택적 수소화 촉매를 포함하며 상기 잔류물 스트림 내의 부타디엔을 부텐으로 변환시켜 수소화된 프로덕트 스트림을 생산하는 제2반응기와;
    (d) 복분해 촉매를 포함하며 상기 수소화된 프로덕트 스트림 내의 부텐을 에틸렌과 반응시켜 프로필렌을 형성하는 제3반응기와;
    (e) 상기 제1분리 시스템 프로덕트 스트림을 상기 제2반응기에 투입하기 전에 상기 제1분리 시스템 프로덕트 스트림으로부터 C5+ 하이드로 카본을 제거할 수 있는 제3분리 시스템을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    프로필렌과 미반응 부텐을 회수하기 위한 제2분리 시스템을 더 포함하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    미반응 부텐은 상기 제1반응기로 리싸이클링되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 올레핀 생산을 위한 장치에 있어서,
    (a) 탈수소화 촉매를 포함하며 부탄을 부텐 및 부타디엔으로 전환하여 탈수소화된 프로덕트 스트림을 생산하는 제1반응기와;
    (b) 부타디엔 프로덕트 스트림 및 부텐과 잔여 부타디엔을 포함하는 잔류물 스트림을 생산하기 위해 상기 탈수소화된 프로덕트 스트림을 분리하는 제1분리 시스템;
    (c) 선택적 수소화 촉매를 포함하며 상기 잔류물 스트림 내의 잔여 부타디엔을 부텐으로 변환시켜 수소화된 프로덕트 스트림을 생산하는 제2반응기와;
    (d) 이소부탄/이소부텐 스트림 및 디이소부텐화된 프로덕트 스트림을 형성하기 위해 상기 수소화된 프로덕트 스트림으로부터 이소부탄과 이소부텐을 분리하는 제2분리 시스템과;
    (e) 복분해 촉매를 포함하며 올레핀 전환 유닛 프로덕트 스트림을 형성하기 위해 상기 디이소부텐화된 프로덕트 스트림 내의 부텐을 에틸렌과 반응시켜 올레핀 프로덕트 스트림으로서 프로필렌을 형성하는 제3반응기와;
    (f) 상기 올레핀 프로덕트 스트림으로부터 프로필렌을 회수하는 제3분리 시스템과;
    (g) 상기 제1분리 시스템 프로덕트 스트림을 상기 제2반응기에 투입하기 전에 상기 제1분리 시스템 프로덕트 스트림으로부터 C5+ 하이드로 카본을 제거할 수 있는 제4분리 유닛을 포함하는 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제3반응기로부터의 미반응 부텐은 상기 제1반응기로 리싸이클링되는 것을 특징으로 하는 장치.
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