KR102028140B1 - Extraction apparatus for light olefin by purifying hydrocarbon feed and extraction method of light olefin by purifying hydrocarbon feed - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템 및 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파라핀계 탄화수소로부터 탈수소화를 통한 경질 올레핀을 추출하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템 및 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light olefin extraction system through hydrocarbon purification and a light olefin extraction method through hydrocarbon purification, and more particularly, to a light olefin extraction system through hydrocarbon purification for extracting light olefins through dehydrogenation from paraffinic hydrocarbons. A method for extracting light olefins through hydrocarbon purification.
올레핀은 석유화학산업의 기본 원료로, 그 중 많은 양의 수요가 있는 에틸렌과 프로필렌은 주로 나프타(naphtha)의 열분해를 통해 생산된다. Olefin is a basic raw material for the petrochemical industry, and ethylene and propylene, which are in high demand, are mainly produced through pyrolysis of naphtha.
경질 올레핀은 나프타 또는 케로센을 수증기 공존 하에서 열분해(steam cracking)하여 제조하는 것이 일반적이나 경질 올레핀의 수요가 점차 증가되어 수요를 충족하기 어려워 다양한 프로필렌 합성방법이 개발되고 있다.Light olefins are generally produced by steam cracking naphtha or kerosene in the presence of steam. However, as the demand for light olefins increases gradually, it is difficult to meet the demand. Therefore, various propylene synthesis methods have been developed.
프로필렌과 같은 경질 올레핀은 거의 모든 석유화학제품의 기초 원료 물질로 사용될 수 있다. 같은 탄소수를 가지는 파라핀 성분과 비교하여 휘발도 차이가 크지 않아서 일반적인 증류 기술로 분리하기가 매우 어렵고 분리 정제하는 과정의 에너지 소모가 매우 크다.Light olefins such as propylene can be used as the basic raw material for almost all petrochemicals. Compared with the paraffin component having the same carbon number, there is no difference in volatilization, so it is very difficult to separate by general distillation technique and the energy consumption of the purification process is very high.
한편 정유공장에서는 다량 발생하는 에탄과 프로판을 탈수소화(de-hydrogenation)시켜 에틸렌과 프로필렌을 생산하는 촉매반응에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. On the other hand, the refinery is actively researching the catalytic reaction to produce ethylene and propylene by de-hydrogenation of ethane and propane generated in large quantities.
특히 프로필렌은 자동차 내장재, 파이프 등에 사용되며, 폴리프로필렌과 고부가 가치 ABS의 원료로 사용되는 매우 중요한 화학 중간체이다. In particular, propylene is used in automotive interiors, pipes, etc., and is an important chemical intermediate used as a raw material for polypropylene and high value-added ABS.
또한 프로필렌은 높은 옥탄가를 가진 청정 연료를 생산하는 과정에서 사용되고 알킬화 정제 공정에서 사용되기 때문에 사용량은 점차 증가하고 있다. In addition, propylene is increasingly used because it is used in the production of clean fuel with high octane number and in the alkylation refining process.
최근 셰일가스의 생산량이 증가하고 있으며, 셰일가스는 프로판, 부탄가스를 다량으로 포함하고 있으며, 이에 따라 프로판 생산량 또한 증가하고 있다. Recently, shale gas production is increasing, and shale gas includes propane and butane gas in a large amount, and thus, propane production is also increasing.
천연가스와 석탄 석유 매장량을 셰일가스와 비교하였을 때, 셰일가스에 의한 프로판의 생산량은 2020년경에는 천연가스, 석탄 석유에 의한 생산량을 넘어설 것으로 예상된다. When natural gas and coal oil reserves are compared with shale gas, the production of propane by shale gas is expected to exceed that by natural gas and coal oil by 2020.
프로판탈수소화반응공정(propane dehydrogenation; PDH)은 프로판을 직접 탈수소하여 프로필렌을 수득하는 공정으로 경제성이 매우 높으나, 흡열반응(endothermic reaction)으로 수행되고, 반응속도 평형, 입체화학 및 공학적 제한이 존재한다. Propane dehydrogenation (PDH) is a process that obtains propylene by directly dehydrogenating propane, which is very economical, but is carried out by endothermic reactions, and there are reaction rate equilibrium, stereochemistry, and engineering limitations. .
또한 프로판탈수소화반응공정은 주로 백금촉매를 사용하는데 반응속도를 증가시키면 파라핀의 크래킹, 이성화 방향족 및 올리고머 같은 부반응의 전환률 또한 증가되는 문제가 있으며, 코크스 형성에 따른 촉매의 비활성화가 증가된다.In addition, the propane dehydrogenation reaction process mainly uses a platinum catalyst, and increasing the reaction rate also increases the conversion rate of side reactions such as cracking of paraffins, isomerized aromatics and oligomers, and increases the deactivation of the catalyst due to coke formation.
촉매에서 지지체 입자들을 보다 균일하게 분포시키고, 주석을 첨가하여 프로판탄수소화반응공정에 백금 주석 촉매를 사용하는 경우 백금 단독 촉매보다는 활성이 좋은 것이 확인되었다. When the support particles were more uniformly distributed in the catalyst, and tin was used, the platinum tin catalyst was used in the propane-hydrogenation reaction process.
한편 프로판탈수소화반응공정은 전통적인 백금 촉매를 이용한 유동접촉분해(fluid catalytic cracking: FCC) 스팀개질 법 이외에도 루머스 탈수소화 공정(Lummus dehydrogenation) 및 올레핀 변환 기술 등이 새롭게 소개되고 있다. In addition to the conventional catalytic catalytic cracking (FCC) steam reforming process using the platinum catalyst, propane dehydrogenation is newly introduced such as lumus dehydrogenation and olefin conversion technology.
도 1은 종래 루머스 공정을 통한 프로판의 탈수소공정을 나타낸 공정도이다. 1 is a process chart showing a dehydrogenation process of propane through a conventional lumus process.
도 1을 참조하면, 프로판을 포함하는 탄화수소는 CATOFIN 반응기(1)에 도입되어 프로필렌과 수소로 분리되며, 냉동기(2)에 공급되고 에탄올 및 수소를 불순물로 제거한 이후에 순도가 증가시킨 프로필렌을 수득한다. Referring to FIG. 1, a hydrocarbon containing propane is introduced into a
이때 냉동기(2)에서 분리된 다른 피드(feed)는 수소와 연료가스로 이루어져 있으며 터빈을 통하여 가압된 이후에 압력순환흡착기(pressure swing adsorption; 3)에 도입되어 수소와 연료가스로 분리되어 회수된다. At this time, the other feed separated from the
루머스 공정을 이용한 프로판에서 프로필렌과 수소를 분리하는 기술의 개발이 다양하게 시도되고 있으나, 장치 구성이 복잡하여 장치비가 매우 증가되고, 탈에탄탑(de-ethanizer)을 사용하여 공정 온도를 유지하기 어려우며, 탈에탄탑의 단수가 매우 높아서 에너지 소모가 큰 문제점이 있다. Various attempts have been made to develop propylene and hydrogen separation techniques in the propane using the lumus process. However, the apparatus configuration is complicated, and the cost of the apparatus is greatly increased, and the process temperature is maintained using a de-ethanizer. It is difficult, and the number of deethan towers is very high, there is a big problem in energy consumption.
또한 각 물질간의 비점 차이를 이용하므로 프로판을 함유하는 혼합가스보다 비점이 낮은 성분들을 제거하기 위한 공정은 장치가 복잡해지는 문제가 있다. In addition, since the boiling point difference between the materials is used, a process for removing components having a lower boiling point than a mixed gas containing propane has a problem in that the apparatus becomes complicated.
따라서 보다 효과적인 공정으로 경질 올레핀인 프로필렌을 회수하는 공정의 개발이 시급한 실정이다. Therefore, it is urgent to develop a process for recovering light olefins as a more effective process.
이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 특허 제10-1380697호(공고일: 2014.04.02)에 올레핀 제조용 생성물 가스로부터 저탄소 올레핀을 회수하는 방법이 있다. Related prior arts include Korean Patent No. 10-1380697 (published date: 2014.04.02) for recovering a low carbon olefin from the product gas for olefin production.
따라서, 본 발명은 수소를 포함하는 탄화수소 피드로부터 수소를 분리하는 탈수소화공정을 통하여 경질 올레핀인 프로필렌을 보다 효과적으로 회수할 수 있는 탄화수소 정제를 통한 올레핀 추출 시스템 및 이를 이용한 올레핀 추출 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention provides an olefin extraction system through hydrocarbon purification and an olefin extraction method using the same, which can more efficiently recover light olefin propylene through a dehydrogenation process for separating hydrogen from a hydrocarbon feed containing hydrogen.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problem (s) mentioned above, and other object (s) not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템은In order to solve the above problems, the light olefin extraction system through hydrocarbon purification according to an aspect of the present invention
탄화수소 피드를 일측으로 도입하여 올레핀스트림과 라피네이트스트림을 형성하는 압력순환흡착기를 포함하되,Including a pressure circulating adsorber to introduce a hydrocarbon feed to one side to form an olefin stream and a raffinate stream,
상기 압력순환흡착기의 내부에 금속-유기 구조체가 충진되어 올레핀을 선택적으로 흡착하여 올레핀스트림을 형성할 수 있다. A metal-organic structure is filled in the pressure circulating adsorber to selectively adsorb olefins to form an olefin stream.
또한 상기 흡착제는 상기 라피네이트스트림에서 회수된 수소 중 일부가 상기 압력순환흡착기로 도입되어 재생될 수 있다. In addition, the adsorbent may be recycled by introducing some of the hydrogen recovered from the raffinate stream to the pressure circulation adsorber.
또한 상기 흡착제는 상기 압력순환흡착기 일측에 배치된 진공펌프가 상기 압력순환흡착기를 감압하여 재생될 수 있다. In addition, the adsorbent may be regenerated by decompressing the vacuum pump disposed on one side of the pressure circulating adsorber.
또한 상기 압력순환흡착기 일측에 배치되며, 상기 라피네이트스트림을 일측으로 도입하여 프로판스트림을 분리하여 회수하고, 수소를 함유하는 수소스트림을 생성하여 배출하는 프로판분류기를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a propane classifier disposed at one side of the pressure circulating adsorber to introduce the raffinate stream to one side to separate and recover the propane stream, and to generate and discharge a hydrogen stream containing hydrogen.
또한 상기 프로판분류기 일측에 배치되며, 상기 수소스트림을 도입하고 수소를 분리하여 배출하는 수소분리기를 더 포함할 수 있다. In addition, the propane classifier may be disposed on one side, and may further include a hydrogen separator to introduce the hydrogen stream and to separate and discharge hydrogen.
본 발명의 다른 일시예에 따르면, 본 발명은 According to another embodiment of the present invention, the present invention
(10) 수소를 포함하는 탄화수소 피드를 압력순환흡착기 일측으로 도입하고 프로필렌을 분리하여 올레핀스트림을 형성하고, 잔류된 수소와 C1 내지 C3의 파라핀을 함유하는 라피네이트스트림을 형성하는 단계;(10) introducing a hydrocarbon feed comprising hydrogen to one side of the pressure circulating adsorber and separating propylene to form an olefin stream and forming a raffinate stream containing residual hydrogen and C 1 to C 3 paraffins;
(20) 상기 라피네이트스트림을 프로판분류기에 도입하여 프로판스트림과 수소스트림으로 분리하여 각각 회수하는 단계; (20) introducing the raffinate stream into a propane classifier to separate the propane stream and the hydrogen stream to recover each;
(30) 상기 수소스트림을 수소분리기 일측으로 도입하여 수소를 분리하여 배출하고, 잔류물을 연료가스로 배출하는 단계; (30) introducing the hydrogen stream to one side of the hydrogen separator to separate and discharge hydrogen, and discharge the residue as fuel gas;
(40) 상기 압력순환흡착기에서 배출되는 상기 올레핀스트림을 추출증류컬럼에 도입하고 프로필렌을 분리하여 회수하고, 불순물인 수소를 배출하는 단계; 및 (40) introducing the olefin stream discharged from the pressure circulation adsorber into an extractive distillation column, separating and recovering propylene, and discharging hydrogen as an impurity; And
(50) 상기 (30) 단계에서 배출되는 수소와 (40) 단계에서 배출되는 수소를 환류하여 수소회수스트림을 생성하고, 상기 압력순환흡착기로 도입하여 상기 압력순환흡착기의 파라핀에 대한 올레핀의 분리 선택성을 증가시키는 단계;를 포함하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법을 제공한다.(50) the hydrogen discharged in the step (30) and the hydrogen discharged in the step (40) to produce a hydrogen recovery stream, introduced into the pressure circulating adsorber to separate the selectivity of the olefin to the paraffin of the pressure circulating adsorber It provides a method for extracting light olefins through hydrocarbon purification comprising the step of increasing.
또한 상기 프로판분류기는 프로판 분리 멤브레인이 구비된 증류기 또는 증류 컬럼이며, -60 내지 -10 ℃ 및 10 내지 25 kgf/cm2 의 범위에서 프로판 분리가 수행될 수 있다. In addition, the propane classifier is a distillation column or a distillation column equipped with a propane separation membrane, propane separation may be carried out in the range of -60 to -10 ℃ and 10 to 25 kgf / cm 2 .
또한 상기 압력순환흡착기는 복수개의 흡착탱크를 구비하고, 상기 흡착탱크는 흡착제가 충진된 복수개의 베드가 배치되며, 상기 흡착제는 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체이고, 상기 복수개의 흡착탱크 중 어느 하나의 흡착탱크로 수소가 유입되는 경우 상기 프로필렌을 탈착하여 상기 올레핀스트림을 생성할 수 있다. In addition, the pressure circulating adsorber includes a plurality of adsorption tanks, the adsorption tanks are provided with a plurality of beds filled with adsorbents, and the adsorbents are metal trimellitate-based metal-organic structures. When hydrogen is introduced into one of the adsorption tanks, the propylene stream may be desorbed to generate the olefin stream.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 According to another embodiment of the invention, the invention is
(100) 수소를 포함하는 탄화수소 피드를 압력순환흡착기 일측으로 도입하고 프로필렌을 분리하여 올레핀스트림을 형성하고, 잔류된 수소와 C1 내지 C3의 파라핀을 함유하는 라피네이트스트림을 형성하는 단계;(100) introducing a hydrocarbon feed comprising hydrogen to one side of the pressure circulating adsorber and separating propylene to form an olefin stream and forming a raffinate stream containing residual hydrogen and C 1 to C 3 paraffins;
(200) 상기 라피네이트스트림을 프로판분류기에 도입하여 프로판스트림과 수소스트림으로 분리하여 회수하는 단계; (200) introducing the raffinate stream into a propane classifier and separating and recovering the propane stream and the hydrogen stream;
(300) 상기 수소스트림을 수소분리기 일측으로 도입하여 수소를 분리하여 수소스트림을 배출하고, 잔류물을 연료가스로 배출하는 단계; 및(300) introducing the hydrogen stream to one side of the hydrogen separator to separate hydrogen to discharge the hydrogen stream, and discharge the residue as fuel gas; And
(400) 상기 압력순환흡착기 일측에 배치된 진공펌프의 압력을 조절하여 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속하고 프로필렌스트림을 형성하여 배출하는 단계;를 포함하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법을 제공한다. It provides a method for extracting light olefins through hydrocarbon purification comprising the step of adjusting the pressure of the vacuum pump disposed on one side of the pressure circulating adsorber to accelerate the desorption of the adsorbed propylene and to form and discharge the propylene stream.
또한 상기 압력순환흡착기는 복수개의 흡착탱크를 구비하고, 상기 흡착탱크는 흡착제가 충진된 복수개의 베드가 배치되며, 상기 흡착제는 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체이고, In addition, the pressure circulating adsorber includes a plurality of adsorption tanks, the adsorption tank is provided with a plurality of beds filled with an adsorbent, and the adsorbent is a metal trimellitate-based metal-organic structure,
상기 흡착탱크의 압력이 고압인 경우 상기 탄화수소 피드에 함유된 프로필렌을 흡착하고, 압력이 저압인 경우에는 상기 프로필렌을 탈착하여 상기 올레핀스트림을 생성할 수 있다. When the pressure of the adsorption tank is high pressure, the propylene contained in the hydrocarbon feed may be adsorbed, and when the pressure is low pressure, the propylene may be desorbed to generate the olefin stream.
또한 상기 진공펌프는 상기 압력순환흡착기 중 어느 하나의 흡착탱크의 압력을 0.2 내지 0.8 bar로 감압하여 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속하여 프로필렌스트림을 형성할 수 있다. In addition, the vacuum pump may form a propylene stream by accelerating the desorption of the adsorbed propylene by reducing the pressure of the adsorption tank of any one of the pressure circulation adsorber to 0.2 to 0.8 bar.
또한 상기 프로판스트림을 회수하여 재생할 수 있다. The propane stream can also be recovered and reproduced.
본 발명에 따르면, 탄화수소 피드를 도입하여 파라핀에 대한 올레핀의 선택성을 증가시켜 경질 올레핀인 프로필렌을 매우 효과적으로 분리하여 회수할 수 있다. According to the present invention, hydrocarbon feeds can be introduced to increase the selectivity of olefins to paraffins, thereby very effectively separating and recovering propylene, a light olefin.
또한 탄화수소 피드의 정제를 위한 탈에탄탑(de-ethanizer)의 사용을 배제하여 공정 설비를 단순화시킬 수 있으며, 파라핀에 대한 올레핀의 선택적 회수공정의 에너지 소모를 크게 감소시킬 수 있다. It also simplifies the process equipment by eliminating the use of de-ethanizers for the purification of hydrocarbon feeds and can significantly reduce the energy consumption of the selective recovery of olefins to paraffins.
또한 탈수소화공정과 파라핀에 대한 올레핀의 선택적 회수를 통합한 일관 공정으로 고순도의 수소와 경질 올레핀을 연속으로 분리하여 회수할 수 있다. In addition, the integrated process that combines the dehydrogenation process and the selective recovery of olefins to paraffins allows the continuous separation and recovery of high purity hydrogen and light olefins.
또한 압력순환흡착기에 충진된 흡착제로 금속-유기 구조체(metal organic framework; MOF)를 선택하여 수소가 도입되거나, 감압 상태에서 물리적 구조 및 화학적 구조가 변화되지 않아서 흡착제의 열화를 효과적으로 방지할 수 있으므로 경질 올레핀 추출 시스템을 장시간 운영할 수 있다. In addition, the metal organic framework (MOF) is selected as the adsorbent filled in the pressure circulation adsorber, so that hydrogen is not introduced or the physical structure and chemical structure are not changed under reduced pressure, so that the deterioration of the adsorbent can be effectively prevented. The olefin extraction system can be operated for a long time.
또한 상기 압력순환흡착기에 탈수소화 공정에서 분리된 수소를 수소스트림으로 회수하여 상기 압력순환흡착기에 탈착제로 도입하고 파라핀에 대한 올레핀의 선택성을 증가시킬 수 있다. In addition, the hydrogen separated in the dehydrogenation process in the pressure circulating adsorber may be recovered as a hydrogen stream, introduced into the pressure circulating adsorber as a desorbent, and the selectivity of olefins to paraffin may be increased.
또한 프로판에 대한 프로필렌의 선택성이 매우 높은 금속-유기 구조체를 도입하여 저온 및 저압으로 경질 올레핀의 회수 공정을 수행할 수 있다. In addition, a metal-organic structure having a very high selectivity of propylene relative to propane may be introduced to perform recovery of light olefins at low temperature and low pressure.
또한 압력순환흡착기 일측에 배치된 진공펌프를 조절하여 상기 압력순환흡착기에 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속하여 경질 올레핀인 프로필렌의 회수 효율을 크게 증가시킬 수 있다. In addition, by adjusting the vacuum pump disposed on one side of the pressure circulation adsorber to accelerate the desorption of propylene adsorbed to the pressure circulation adsorber, it is possible to greatly increase the recovery efficiency of propylene, which is light olefin.
또한 파라핀 중 분리하여 회수된 프로판 이외에 메탄, 에탄 및 부탄 등의 잔류물을 연료가스로 회수하여 사용할 수 있다. In addition to the propane recovered by separation in paraffin, residues such as methane, ethane and butane may be recovered as fuel gas.
발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the invention are not limited to the above effects, but should be understood to include all effects inferred from the configuration of the invention described in the detailed description of the invention or the claims.
도 1은 종래 루머스 공정을 통한 프로판의 탈수소공정을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템의 공정도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템에 있어서 추출증류컬럼이 포함된 경질 올레핀 추출 시스템의 공정도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 레핀 추출 시스템에 있어서 진공펌프가 포함된 경질 올레핀 추출 시스템의 공정도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출방법의 공정흐름도이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출방법의 공정흐름도이다.1 is a process chart showing a dehydrogenation process of propane through a conventional lumus process.
2 is a process diagram of a light olefin extraction system through hydrocarbon purification according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a light olefin extraction system including an extractive distillation column in a light olefin extraction system through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention.
4 is a process diagram of a light olefin extraction system including a vacuum pump in a hard lepin extraction system through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention.
5 is a process flowchart of a method for extracting light olefins through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention.
6 is a process flowchart of a method for extracting light olefins through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving the same will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that related related technologies and the like may obscure the gist of the present invention, detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템(1000)은 압력순환흡착기(100)를 포함한다.The light
상기 압력순환흡착기(100)는 탄화수소 피드를 일측으로 도입하여 올레핀스트림과 라피네이트스르림을 형성한다. The
상기 압력순환흡착기(100)의 내부에는 금속-유기 구조체가 충진되어 올레핀을 선택적으로 흡착하고 올레핀스트림을 형성할 수 있다. The
상기 흡착제는 상기 라피네이트스트림에서 회수된 수소 중 일부가 상기 압력순환흡착기로 도입되어 재생될 수 있다. The adsorbent may be recycled by introducing a portion of the hydrogen recovered from the raffinate stream into the pressure circulating adsorber.
상기 흡착제는 상기 압력순환흡착기 일측에 배치된 진공펌프가 상기 압력순환흡착기를 감압하여 재생될 수 있다. The adsorbent may be regenerated by decompressing the vacuum pump disposed on one side of the pressure circulation adsorber.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템의 공정도이다.2 is a process diagram of a light olefin extraction system through hydrocarbon purification according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템(1000)은 시스템은 프로판분류기(200), 및 수소분리기(300)를 더 포함한다. Referring to FIG. 2, the light
상기 압력순환흡착기(100)는 수소를 포함하는 탄화수소 피드를 일측으로 도입하여 올레핀스트림(S7)과 라피네이트스트림(S3)을 형성한다. The
상기 탄화수소 피드(S1)는 프로판 함유 공급원료이며, 천연가스 플랜트로부터 유래되는 LPG 유분이거나, 정유공정의 수소화분해 공정 또는 유동접촉분해(FCC) 공정에서 발생되는 부생물일 수 있다. The hydrocarbon feed (S1) is a propane-containing feedstock, and may be an LPG fraction derived from a natural gas plant, or a by-product generated in a hydrocracking process or a fluid catalytic cracking (FCC) process of a refinery process.
상기 탄화수소 피드(S1)는 피드 버퍼 탱크(미도시) 내에 저장되어 일정 압력 범위로 상기 압력순환흡착기(100)의 일측으로 도입될 수 있다. The hydrocarbon feed S1 may be stored in a feed buffer tank (not shown) and introduced into one side of the
상기 탄화수소 피드(S1)는 수소를 불순물로 함유하며, 파라핀에 대하여 올레핀이 1 ~ 4:1의 중량비로 포함될 수 있다. The hydrocarbon feed (S1) contains hydrogen as an impurity, the olefin may be included in a weight ratio of 1 to 4: 1 to paraffin.
상기 올레핀스트림은 프로필렌을 함유하고, 상기 라피네이트스트림은 불순물인 수소 이외에 메탄, 에탄 및 프로판을 함유할 수 있다. The olefin stream contains propylene, and the raffinate stream may contain methane, ethane and propane in addition to hydrogen, which is an impurity.
상기 압력순환흡착기 일측에는 MAPD 전환기(MAPD Converter)가 구비될 수 있다. One side of the pressure circulating adsorber may be provided with a MAPD converter.
상기 올레핀스트림은 아세틸렌(acetylene), 메틸아세틸렌(methylactetylene), 및 프로파다이엔(propadiene)을 포함할 수 있다. The olefin stream may include acetylene, methyl acetylene, and propadiene.
상기 MAPD 전환기는 상기 올레핀스트림이 함유하는 아세틸렌, 메틸아세틸렌, 및 프로파다이엔을 제거할 수 있다. The MAPD converter may remove acetylene, methylacetylene, and propadiene contained in the olefin stream.
상기 MAPD 전환기가 구비되어 상기 올레핀스트림을 정제하여 불순물을 제거하는 경우에는 최종 산물인 프로필렌의 순도를 증가시킬 수 있다. When the MAPD converter is provided to purify the olefin stream to remove impurities, it is possible to increase the purity of the final product propylene.
상기 압력순환흡착기(100)는 혼합가스로부터 특정 가스를 고순도로 정제하기 위해 압력이 높은 상태에서 흡착질을 흡착탱크 내에 충진된 흡착제에 흡착시켜 제거한다. The
특히 압력을 낮추어 흡착제에 흡착된 흡착질을 탈착시켜 흡착제를 효과적으로 재생할 수 있다. In particular, it is possible to effectively regenerate the adsorbent by lowering the pressure to desorb the adsorbent adsorbed on the adsorbent.
압력이 고압에서 저압으로 주기적으로 변환하여 압력 순환(pressure swing)이라고 한다. Pressure is periodically converted from high pressure to low pressure and is called pressure swing.
상기 압력순환흡착기(100)는 도입되는 혼합가스 중 흡착질의 분압을 낮춤으로서 탈착을 유도하거나, 혼합가스 자체의 압력을 낮춤으로서 분압을 낮출 수 있다.The
상기 압력순환흡착기(100)는 복수개의 흡착탱크(110, 120)를 구비하고, 상기 흡착탱크는 고정층 반응기, 유동층 또는 이동층 반응기일 수 있다. The
상기 압력순환흡착기(100)는 구체적으로 고정층 반응기인 것이 바람직하다. The
상기 흡착탱크(110, 120) 내부에는 흡착제가 충진되어 압력에 따라 흡착질이 흡착되거나 탈착된다.Adsorbents are filled in the
상기 흡착탱크(110, 120) 전단 및 후단에는 유량을 조절하는 복수개의 솔레노이드 밸브(미도시) 및 퍼지 탱크(미도시)가 구비되어 흡착 시 일측 흡착탱크(110)로 탄화수소 피드가 도입되어 프로필렌을 흡착한 이후에는 유로를 변경하여 타측 흡착탱크(120)로 도입된다. A plurality of solenoid valves (not shown) and a purge tank (not shown) are provided at the front and rear ends of the
탈착 시 일측 흡착탱크로(110) 탈착제인 수소가 도입되어 흡착제에 흡착된 프로필렌을 탈착시킨 이후 타측 흡착탱크(120)로 수소가 도입되어 프로필렌을 탈착시키는 과정이 순서대로 반복된다.During desorption, hydrogen, which is a desorbent, is introduced into one
한편 상기 흡착탱크(110, 120) 일측에 진공펌프(600)가 배치될 수 있다. Meanwhile, the vacuum pump 600 may be disposed at one side of the
상기 진공펌프(600)는 상기 흡착탱크(110, 120)의 솔레노이드 밸브의 개폐에 따라 상기 흡착탱크(110, 120) 중 일측의 흡착탱크를 선택적으로 감압하여 프로필렌을 탈착시킨다. The vacuum pump 600 selectively depressurizes the adsorption tank of one side of the
본 발명의 일 실시예에서 상기 흡착탱크는 흡착제가 충진된 복수개의 베드가 배치된 고정층 반응기이며, 상기 흡착제는 상기 흡착제는 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체이다. In one embodiment of the present invention, the adsorption tank is a fixed bed reactor having a plurality of beds filled with an adsorbent, and the adsorbent is a metal trimellitate-based metal-organic structure.
상기 금속-유기 구조체(metal organic framework; MOF)는 결정성 골격 구조 내에 유기물과 무기물을 모두 포함할 수 있다. The metal organic framework (MOF) may include both organic and inorganic materials in the crystalline framework.
예컨대, 결정성 골격에 극성의 금속이온 및 카르복실산 산소 음이온을 함유하는 동시에 비극성의 리간드 방향족 화합물 그룹이 공존하므로 친수성과 소수성을 동시에 지닐 수 있다.For example, a polar metal ion and a carboxylic acid oxygen anion are contained in a crystalline skeleton, and at the same time, a nonpolar ligand aromatic compound group coexists, thereby having both hydrophilicity and hydrophobicity.
상기 다공성 금속-유기 구조체는 불포화 금속 배위자리(coordinatively unsaturated metal site; CUS)를 가져 산화-환원 활성을 갖는다. The porous metal-organic structure has a coordinatively unsaturated metal site (CUS) to have redox activity.
불포화 금속 배위자리는 골격에 형성될 수도 있고, 금속-유기 구조체의 표면이나 세공 내에 존재하는 금속 이온이나 유기금속 화합물에 형성될 수도 있다. The unsaturated metal coordination site may be formed in the skeleton or may be formed in the metal ion or organometallic compound present in the surface or the pores of the metal-organic structure.
불포화 금속 배위자리란 금속-유기 구조체의 금속 이온에 배위되어 있는 리간드, 대표적으로 물 또는 유기용매 등이 제거된 금속의 배위 가능 자리로서 다른 리간드가 다시 배위결합을 형성할 수 있는 위치를 의미한다. An unsaturated metal coordination site is a coordinable site of a ligand that is coordinated to a metal ion of a metal-organic structure, typically a metal from which water or an organic solvent has been removed, and means a position at which another ligand can form coordination bonds again.
금속-유기 구조체의 불포화 금속 배위자리를 확보하기 위하여, 불포화 금속 배위자리에 결합된 물 또는 용매성분을 제거하는 전처리 단계를 진행하는 것이 바람직할 수 있다. In order to secure the unsaturated metal coordination site of the metal-organic structure, it may be desirable to proceed with a pretreatment step to remove the water or solvent component bound to the unsaturated metal coordination site.
상기 전처리는 금속-유기 구조체의 변형을 유발하지 않고 물 또는 용매성분을 제거할 수 있으면 어떠한 방법도 사용가능하며, 예컨대, 감압 하에 100 ℃ 이상의 온도로 가열하여 달성할 수 있으며, 바람직하게는 150 ℃ 이상의 온도로 가열하여 달성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The pretreatment can be used as long as it can remove the water or the solvent component without causing deformation of the metal-organic structure, for example, it can be achieved by heating to a temperature of 100 ℃ or more, preferably 150 ℃ It can be achieved by heating to the above temperature, but is not limited thereto.
또는 당업계에 공지된 용매 제거 방법인 진공처리, 용매교환, 초음파 처리 등의 방법을 제한 없이 이용하여 수행될 수 있다.Or it can be carried out using a method such as vacuum treatment, solvent exchange, sonication, which is a solvent removal method known in the art without limitation.
본 발명의 일 실시예에서 상기 흡착제는 상기 메탈 트리메세이트(metal trimesate)계 금속-유기 구조체 또는 메탈 테레프탈레이트(metal terephthalate)계 금속-유기 구조체일 수 있으며 흡착제로 상기 흡착탱크에 충진하는 경우 회수하고자 하는 경질 올레핀의 선택적 흡착이 가능하다. In one embodiment of the present invention, the adsorbent may be the metal trimesate-based metal-organic structure or the metal terephthalate-based metal-organic structure and is recovered when the adsorbent tank is filled with an adsorbent. Selective adsorption of the desired light olefins is possible.
상기 메탈 트리메세이트계 금속-유기 구조체 또는 메탈 테레프탈레이트계 금속-유기 구조체를 흡착제로 선택하는 경우에 상기 프로판분류기 및 수소분리기에서 회수되는 수소를 환류시켜 도입하면 상기 수소가 탈착제(desorpbent)로 사용될 수 있다. In the case where the metal trimethate-based metal-organic structure or the metal terephthalate-based metal-organic structure is selected as an adsorbent, when the hydrogen recovered from the propane classifier and the hydrogen separator is introduced under reflux, the hydrogen is desorpbent. Can be used.
수소가 탈착제로 상기 흡착탱크에 도입되는 경우에는 실리카겔, 제올라이트와 같은 흡착제와 상이하게 높은 압력 강하(pressure drop)가 필요하지 않아서 압력순환흡착기(100)의 프로판에 대한 프로필렌의 분리 선택성을 증가시키고, 프로필렌의 회수율을 증가시킬 수 있다. When hydrogen is introduced into the adsorption tank as a desorbent, a high pressure drop is not required unlike adsorbents such as silica gel and zeolite, thereby increasing the separation selectivity of propylene to propane in the
상기 메탈 트리메세이트계 금속-유기 구조체 또는 메탈 테레프탈레이트계 금속-유기 구조체를 흡착제로 선택하는 경우는 과도한 압력 강하(pressure drop)가 요구되지 않으며 흡착탱크 내에서 약간의 압력변화로도 흡착질인 프로필렌의 탈착이 가능한 장점을 갖는다. When the metal trimethate-based metal-organic structure or the metal terephthalate-based metal-organic structure is selected as the adsorbent, excessive pressure drop is not required and propylene is adsorbed even with a slight pressure change in the adsorption tank. Has the advantage of being removable.
본 발명의 다른 실시예에서 상기 흡착탱크(110, 120) 내의 압력이 0.2 내지 0.8 bar로 감압되어 상기 메탈 트리메세이트계 금속-유기 구조체 또는 메탈 테레프탈레이트계 금속-유기 구조체에 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the pressure in the
특히 상기 메탈 트리메세이트계 금속-유기 구조체 또는 메탈 테레프탈레이트계 금속-유기 구조체는 프로필렌의 흡착 및 탈착 과정에서 수소의 침투 및 압력 변화에 따른 물리적 구조 및 화학적 변화가 수반되지 않아서 장시간 경질 올레핀 추출 공정을 유지하여도 공정 효율을 일정하게 유지할 수 있는 장점을 갖는다. In particular, the metal trimethate-based metal-organic structure or the metal terephthalate-based metal-organic structure is a process of extracting light olefins for a long time since physical structure and chemical change due to hydrogen infiltration and pressure change are not involved in adsorption and desorption of propylene. Even though it has the advantage of maintaining a constant process efficiency.
상기 복수개의 흡착탱크(110, 120)는 상기 메탈 트리메세이트계 금속-유기 구조체 또는 메탈 테레프탈레이트계 금속-유기 구조체를 흡착제가 충진되어 적어도 2개 이상으로 구비될 수 있다. The plurality of
본 발명의 일 실시예에서 상기 복수개의 흡착탱크(110, 120) 는 병렬로 연결되고, 내부 유체의 흐름을 조절하기 위한 솔레노이드 밸브(미도시)를 포함하며, 각각의 흡착탱크에 도입되는 압력을 변화시켜 흡착 또는 탈착 공정을 연속으로 교대하여 수행한다. In one embodiment of the present invention, the plurality of
상기 흡착탱크의 공정 조건은 흡착제의 충진량에 따라 실험적으로 정해질 수 있으며, 0.2 내지 45 kgf/cm2 의 범위에서 수행되는 것이 바람직하다. Process conditions of the adsorption tank can be determined experimentally depending on the amount of the adsorbent, it is preferably carried out in the range of 0.2 to 45 kgf / cm 2 .
상기 프로판분류기(200)는 상기 압력순환흡착기(100) 일측에 배치되며, 상기 라피네이트스트림(S3)을 일측으로 도입하여 프로판스트림(S9)을 분리하여 회수하고, 수소를 함유하는 수소스트림(S4)을 생성한다.The
상기 수소스트림(S4)은 수소 이외에 메탄 및 에탄을 포함한다. The hydrogen stream S4 contains methane and ethane in addition to hydrogen.
상기 프로판분류기(200)는 프로판 분리 멤브레인이 구비된 증류기 또는 증류 컬럼일 수 있다. The
상기 프로판 분리 멤브레인은 프로판과 프로필렌이 가스 상태에서 성분간 확산계수의 차이에 의하여 혼합상태에서 프로판을 분리하는 것이며, 금속-유기 구조체가 함침된 다공성 막일 수 있다.The propane separation membrane is one in which propane and propylene separate propane in a mixed state by a difference in diffusion coefficient between components in a gas state, and may be a porous membrane impregnated with a metal-organic structure.
구체적으로 ZIF-8인 상용 프로판 분리막을 사용할 수 있고, 프로판의 증발 온도에서 프로판을 분리하여 프로판스트림을 생성하여 배출할 수 있는 것이면 특별하게 제한되지 않는다. Specifically, a commercial propane separation membrane of ZIF-8 may be used, and the propane stream may be generated and discharged by separating propane at the evaporation temperature of propane, without particular limitation.
상기 증류 컬럼은 매우 낮은 압력 강하에 따른 감압 조건 하에서 증류하여 프로판을 회수할 수 있다. The distillation column may be distilled off under reduced pressure due to a very low pressure drop to recover propane.
상기 프로판 분리 멤브레인이 구비된 증류기 또는 증류 컬럼은 -60 내지 -10 ℃ 및 15 내지 25 kgf/cm2 의 범위에서 운전될 수 있다.The distillation or distillation column with the propane separation membrane may be operated in the range of -60 to -10 ℃ and 15 to 25 kgf / cm 2 .
상기 범위 내에서 프로판을 분리하여 프로판스트림(S9)을 생성할 수 있으며, 상기 범위 내에서 운전되어 프로판을 부생물인 수소, 메탄 및 에탄과 효과적으로 분리할 수 있다.Propane can be separated within this range to produce propanestream (S9), and can be operated within this range to effectively separate propane from byproducts hydrogen, methane and ethane.
상기 프로판분류기(200)의 운전 시 온도범위가 상기 -60 ℃보다 낮은 경우네는 에너지 효율이 매우 떨어지는 문제가 있다. When the temperature range of the
상기 압력 범위 보다 낮은 범위로 감압하는 경우에도 프로판의 분리 효율이 크게 증가되지 않으나 공정에 소모되는 에너지는 증가되는 문제가 있다. Even if the pressure is reduced to a lower range than the pressure range, the separation efficiency of propane is not greatly increased, but energy consumed in the process is increased.
상기 수소분리기(300)는 상기 프로판분류기(200) 일측에 배치되며, 상기 수소스트림(S4)을 도입하고 탈수소화하여 순도가 증가된 수소를 배출한다. The
상기 수소스트림(S4)은 수소 이외에 메탄 및 에탄을 함유할 수 있다. The hydrogen stream (S4) may contain methane and ethane in addition to hydrogen.
상기 수소분리기(300)는 흡착제가 충진된 압력순환흡착기일 수 있으며, 상기 흡착제에 수소 중 일부를 흡착시켜 수소를 분리하여 배출할 수 있으며, 나머지 잔류물인 메탄, 에탄 및 수소를 함유하는 연료가스(S5, fuel gas)를 생산한다. The
상기 연료가스(S5)는 회수되어 열에너지원으로 사용할 수 있다. The fuel gas S5 may be recovered and used as a heat energy source.
상기 수소는 회수되어 상기 압력순환흡착기(100)에 도입될 수 있다. The hydrogen may be recovered and introduced into the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템에 있어서 추출증류컬럼이 포함된 경질 올레핀 추출 시스템의 공정도이다. 3 is a flowchart of a light olefin extraction system including an extractive distillation column in a light olefin extraction system through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템의 다른 실시예는 상기 압력순환흡착기(100) 일측에 추출증류컬럼(500)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, another embodiment of the light olefin extraction system through hydrocarbon purification may further include an
상기 추출증류컬럼(500)은 상기 압력순환흡착기(100) 일측에 배치되어 상기 압력순환흡착기(100)에서 배출되는 상기 올레핀스트림(S7)이 도입되어 탑정으로 수소(S8)를 분리하여 배출하고, 탑저로 프로필렌(S10)을 배출하여 회수한다. The
상기 프로필렌은 99 % 이상 고순도이다. The propylene is at least 99% high purity.
따라서 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템은 프로판에 대한 프로필렌의 선택적 회수에 매우 효과적이다. The light olefin extraction system via hydrocarbon purification is thus very effective for the selective recovery of propylene to propane.
상기 추출증류컬럼(500)은 -60 내지 -10 ℃ 및 10 내지 25 kgf/cm2 의 범위에서 운전될 수 있다. The
상기 범위에서 운전되는 경우 에너지 소모가 적으며, 프로필렌을 효과적으로 회수할 수 있다. When operating in the above range, the energy consumption is low, and propylene can be effectively recovered.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템에 있어서 진공펌프가 포함된 경질 올레핀 추출 시스템의 공정도이다. 4 is a flowchart of a light olefin extraction system including a vacuum pump in a light olefin extraction system through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템의 또 다른 실시예는 상기 압력순환흡착기(100) 일측에 진공펌프(600)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, another embodiment of the light olefin extraction system through hydrocarbon purification may further include a vacuum pump 600 at one side of the
상기 진공점프(600)는 상기 압력순환흡착기(100)에 구비된 흡착탱크(110, 120)와 연결되어 상기 흡착탱크(110, 120)의 내부 압력을 감압할 수 있다. The vacuum jump 600 may be connected to the
상기 진공펌프(600)는 상기 압력순환흡착기(100) 중 어느 하나의 흡착탱크(110, 120)의 압력을 0.2 내지 0.8 bar로 감압할 수 있다. The vacuum pump 600 may reduce the pressure of any one of the adsorption tank (110, 120) of the
상기 범위로 감압하는 경우 상기 흡착탱크(110, 120) 내에 충진된 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체에 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속할 수 있다. When the pressure is reduced in the above range, the desorption of propylene adsorbed on the metal trimellitate-based metal-organic structure filled in the
상기 흡착제 이외에는 상기 범위로 감압하여도 탈착이 가속되지 않는다. Aside from the adsorbent, desorption is not accelerated even when the pressure is reduced in the above range.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템은 압력순환흡착기에 충진되는 경질 올레핀 흡착용 흡착제를 수소의 도입 또는 압력순환흡착기 내부의 흡착탱크의 감압공정에서 열화되지 않고, 파라핀에 대한 올레핀의 선택성이 증가된 금속-유기 구조체를 새롭게 확인하였다. Therefore, the light olefin extraction system through hydrocarbon purification according to an embodiment of the present invention does not deteriorate the hard olefin adsorption adsorbent filled in the pressure circulation adsorber during the introduction of hydrogen or the decompression process of the adsorption tank inside the pressure circulation adsorber. Metal-organic structures with increased selectivity for olefins have been newly identified.
이를 압력순환흡착기에 흡착제로 충진하고 이를 통하여 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템을 완성하였다. The pressure circulating adsorber was filled with an adsorbent, thereby completing a light olefin extraction system through hydrocarbon purification.
본 발명에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템은 프로판에 대한 프로필렌의 선택성을 매우 증가시켜 연속공정으로 프로필렌을 회수할 수 있는 장점을 갖는다. The light olefin extraction system through hydrocarbon purification according to the present invention has the advantage of recovering propylene in a continuous process by greatly increasing the selectivity of propylene to propane.
이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀의 추출방법의 구체적인 공정을 설명한다. Hereinafter, a specific process of extracting light olefins through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출방법의 공정흐름도이다. 5 is a process flowchart of a method for extracting light olefins through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출방법은 3 and 5, the method for extracting light olefins through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention is
(10) 수소를 포함하는 탄화수소 피드를 압력순환흡착기 일측으로 도입하고 프로필렌을 분리하여 올레핀스트림을 형성하고, 잔류된 수소와 C1 내지 C3의 파라핀을 함유하는 라피네이트스트림을 형성하는 단계;(10) introducing a hydrocarbon feed comprising hydrogen to one side of the pressure circulating adsorber and separating propylene to form an olefin stream and forming a raffinate stream containing residual hydrogen and C 1 to C 3 paraffins;
(20) 상기 라피네이트스트림을 프로판분류기에 도입하여 프로판스트림과 수소스트림으로 분리하여 각각 회수하는 단계; (20) introducing the raffinate stream into a propane classifier to separate the propane stream and the hydrogen stream to recover each;
(30) 상기 수소스트림을 수소분리기 일측으로 도입하여 수소를 분리하여 배출하고, 잔류물을 연료가스로 배출하는 단계; (30) introducing the hydrogen stream to one side of the hydrogen separator to separate and discharge hydrogen, and discharge the residue as fuel gas;
(40) 상기 압력순환흡착기에서 배출되는 상기 올레핀스트림을 추출증류컬럼에 도입하고 프로필렌을 분리하여 회수하고, 불순물인 수소를 배출하는 단계; 및 (40) introducing the olefin stream discharged from the pressure circulation adsorber into an extractive distillation column, separating and recovering propylene, and discharging hydrogen as an impurity; And
(50) 상기 (30) 단계에서 배출되는 수소와 (40) 단계에서 배출되는 수소를 환류하여 수소회수스트림을 생성하고, 상기 압력순환흡착기로 도입하여 상기 압력순환흡착기의 파라핀에 대한 올레핀의 분리 선택성을 증가시키는 단계;를 포함한다. (50) the hydrogen discharged in the step (30) and the hydrogen discharged in the step (40) to produce a hydrogen recovery stream, introduced into the pressure circulating adsorber to separate the selectivity of the olefin to the paraffin of the pressure circulating adsorber It includes; increasing the.
수소를 포함하는 탄화수소 피드(S1)를 압력순환흡착기(100) 일측으로 도입하고 프로필렌을 분리하여 올레핀스트림(S7)을 형성하고, 잔류된 수소와 C1 내지 C3의 파라핀을 함유하는 라피네이트스트림(S3)을 형성한다(S10).Hydrocarbon feed (S1) containing hydrogen is introduced to one side of the
우선 수소를 포함하는 탄화수소 피드(S1)를 준비한다. First, a hydrocarbon feed (S1) containing hydrogen is prepared.
상기 수소를 포함하는 탄화수소 피드(S1)는 프로판 함유 공급원료이며, 천연가스 플랜트로부터 유래되는 LPG 유분이거나, 정유공정 중의 수소화분해 공정 또는 유동접촉분해(FCC) 공정에서 발생되는 부생물일 수 있다.The hydrogen-containing hydrocarbon feed (S1) is a propane-containing feedstock and may be an LPG fraction derived from a natural gas plant, or a by-product generated in a hydrocracking process or a fluid catalytic cracking (FCC) process in a refinery process.
상기 수소를 포함하는 탄화수소 피드(S1)는 프로필렌을 함유하는 LPDE, HDPE, 및 PP 제조공정의 오프가스(off-gas)일 수도 있다. The hydrogen-containing hydrocarbon feed (S1) may be off-gas of the LPDE, HDPE, and PP manufacturing process containing propylene.
상기 탄화수소 피드(S1)는 피드 버퍼 탱크(미도시)에 저장된 이후에 배출될 수 있다. The hydrocarbon feed S1 may be discharged after being stored in a feed buffer tank (not shown).
상기 피드 버퍼 탱크는 전단과 후단에 레귤레이터가 배치되어 배출되는 탄화수소 피드를 일정 압력으로 조절할 수 있다. The feed buffer tank may adjust the hydrocarbon feed discharged by a regulator disposed at the front and rear ends at a predetermined pressure.
상기 탄화수소 피드(S1)는 수소를 불순물로 함유한다. The hydrocarbon feed S1 contains hydrogen as an impurity.
상기 수소는 후단 공정 중 프로판을 분리하는 단계 및 프로필렌을 분리하는 단계에서 각각 분리 회수되어 수소회수스트림(S11)을 형성할 수 있다. The hydrogen may be separated and recovered, respectively, in the step of separating propane and in the step of separating propylene in a post-stage process to form a hydrogen recovery stream (S11).
상기 탄화수소 피드(S1)를 압력순환흡착기(100) 일측으로 도입하고 프로필렌을 분리하여 올레핀스트림(S7)을 형성하고, 잔류된 수소와 C1 내지 C3의 파라핀을 함유하는 라피네이트스트림(S3)을 형성한다(S10).The hydrocarbon feed (S1) is introduced to one side of the pressure circulating adsorber (100) and propylene is separated to form an olefin stream (S7), and the raffinate stream (S3) containing the remaining hydrogen and C 1 to C 3 paraffins. To form (S10).
상기 압력순환흡착기(100)는 혼합가스로부터 특정 가스를 고순도로 정제하기 위해 압력이 높은 상태에서 흡착질을 흡착탱크 내에 충진된 흡착제에 흡착시켜 제거한다. The
특히 압력을 낮추어 흡착제에 흡착된 흡착질을 탈착시켜 흡착제를 재생할 수 있다. In particular, it is possible to regenerate the adsorbent by lowering the pressure to desorb the adsorbent adsorbed on the adsorbent.
압력이 고압에서 저압으로 주기적으로 변환하여 압력 순환(pressure swing)이라고 한다. Pressure is periodically converted from high pressure to low pressure and is called pressure swing.
상기 압력순환흡착기(100)는 도입되는 혼합가스 중 흡착질의 분압을 낮춤으로서 탈착을 유도하거나, 혼합가스 자체의 압력을 낮춤으로서 분압을 낮출 수 있다.The
상기 압력순환흡착기(100)는 복수개의 흡착탱크(110, 120)를 구비한다. The
상기 흡착탱크(110, 120)는 고정층 반응기, 유동층 또는 이동층 반응기일 수 있으며, 고정층 반응기인 것이 바람직하다. The
상기 흡착탱크(110, 120) 내부에는 흡착제가 충진되어 압력에 따라 흡착질을 흡착하거나 탈착한다. Adsorbents are filled in the
상기 흡착탱크(110, 120)는 흡착제가 충진된 복수개의 베드가 배치된다. The
상기 흡착제는 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체이고, 상기 복수개의 흡착탱크의 압력이 각각 고압 또는 저압으로 변화되어 상기 탄화수소 피드(S1)에 함유된 프로필렌을 흡착하거나 탈착하여 상기 올레핀스트림(S7)을 생성할 수 있다. The adsorbent is a metal trimellitate-based metal-organic structure, and the pressures of the plurality of adsorption tanks are changed to high pressure or low pressure, respectively, to adsorb or desorb propylene contained in the hydrocarbon feed (S1). Stream S7 can be generated.
상기 라피네이트스트림(S3)을 프로판분류기(200)에 도입하여 프로판스트림(S9)과 수소스트림(S4)으로 분리하여 각각 회수한다(S20).The raffinate stream (S3) is introduced into the
상기 프로판분류기(200)는 프로판 분리 멤브레인이 구비된 증류기 또는 증류 컬럼이며, -60 내지 -10 ℃ 및 10 내지 25 kgf/cm2 의 범위에서 프로판 분리가 수행될 수 있다. The
상기 공정 범위를 벗어나는 경우 프로판을 분리하여 회수하기 어려우며, 에너지 소모가 커지는 문제가 있다. If it is out of the process range it is difficult to separate and recover propane, there is a problem that the energy consumption increases.
상기 프로판스트림(S9)은 회수되어 재활용 된다. The propane stream S9 is recovered and recycled.
상기 수소스트림(S4)을 수소분리기(300) 일측으로 도입하여 일부 수소를 분리하여 배출하고, 잔류물을 연료가스(S5)로 배출한다(S30).The hydrogen stream S4 is introduced to one side of the
한편 수소가 상기 압력순환흡착기의 상기 복수개의 흡착탱크(110, 120) 중 어느 일측 탱크로 도입되어 상기 흡착제에 부착된 프로필렌을 탈착시키는 탈착가스로 사용될 수 있다. Meanwhile, hydrogen may be introduced into one of the plurality of
상기 수소스트림(S4)은 상기 수소분리기(300)를 통하여 수소(S6)를 생성한다. The hydrogen stream S4 generates hydrogen S6 through the
상기 수소(S6)는 후술하는 수소회수스트림(S11)을 형성하고 상기 수소회수스트림(S11)은 상기 압력순환흡착기(100)에 도입되어 흡착제인 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체에 대한 매우 효과적인 탈착제로 사용될 수 있다. The hydrogen (S6) forms a hydrogen recovery stream (S11) to be described later and the hydrogen recovery stream (S11) is introduced to the
상기 압력순환흡착기(100)에서 배출되는 상기 올레핀스트림(S7)을 추출증류컬럼(500)에 도입하고 프로필렌을 분리하여 회수하고, 불순물인 수소를 배출한다(S40).The olefin stream (S7) discharged from the pressure circulating adsorber (100) is introduced into the extractive distillation column (500), propylene is separated and recovered, and hydrogen is discharged (S40).
상기 추출증류컬럼(500)은 -60 내지 -10 ℃ 및 10 내지 25 kgf/cm2 의 범위에서 프로필렌을 분리하여 프로필렌스트림(S10)을 형성할 수 있다. The
상기 추출증류컬럼(500)을 사용하여 회수되는 프로필렌의 회수율을 증가시킬 수 있으며, 올레핀스트림(S7)에 불순물로 포함된 수소를 다시 분리할 수 있다. The
S30에서 배출되는 수소와 S40에서 배출되는 수소를 환류하여 수소회수스트림(S11)을 생성하고, 상기 압력순환흡착기(100)로 도입하여 상기 압력순환흡착기(100)의 파라핀에 대한 올레핀의 분리 선택성을 증가시킨다(S50).Hydrogen discharged from S30 and hydrogen discharged from S40 are refluxed to generate a hydrogen recovery stream (S11), and introduced into the
수소는 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체에 대한 매우 효과적인 탈착제이다. Hydrogen is a very effective desorbent for metal trimellitate based metal-organic structures.
따라서 상기 30에서 배출되는 수소와 S40에서 배출되는 수소를 환류하여 수소회수스트림(S11)을 생성하고 이를 상기 압력순환흡착기(100)로 도입하여 흡착제에 흡착된 프로필렌을 매우 효과적으로 탈착시켜 프로판에 대한 프로필렌의 선택성을 증가시키고 연속공정으로 프로필렌을 생산하여 회수할 수 있다. Therefore, the hydrogen discharged from 30 and hydrogen discharged from S40 are refluxed to generate a hydrogen recovery stream (S11), which is introduced into the
한편 상기 프로필렌스트림(S10)은 MAPD 전환기(400)에 도입되어 불순물인 아세틸렌, 메틸아세틸렌 및 프로파다이엔이 제거될 수 있다. Meanwhile, the propylene stream S10 may be introduced into the
상기 MAPD 전환기에 불순물이 제거되는 경우 프로필렌의 순도를 증가시킬 수 있다. Purity of propylene can be increased when impurities are removed in the MAPD converter.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출방법의 공정흐름도이다. 6 is a process flowchart of a method for extracting light olefins through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention.
도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출방법은 4 and 6, the method for extracting light olefins through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention
(100) 수소를 포함하는 탄화수소 피드를 압력순환흡착기 일측으로 도입하고 프로필렌을 분리하여 올레핀스트림을 형성하고, 잔류된 수소와 C1 내지 C3의 파라핀을 함유하는 라피네이트스트림을 형성하는 단계;(100) introducing a hydrocarbon feed comprising hydrogen to one side of the pressure circulating adsorber and separating propylene to form an olefin stream and forming a raffinate stream containing residual hydrogen and C 1 to C 3 paraffins;
(200) 상기 라피네이트스트림을 프로판분류기에 도입하여 프로판스트림과 수소스트림으로 분리하여 회수하는 단계; (200) introducing the raffinate stream into a propane classifier and separating and recovering the propane stream and the hydrogen stream;
(300) 상기 수소스트림을 수소분리기 일측으로 도입하여 수소를 분리하여 수소스트림을 배출하고, 잔류물을 연료가스로 배출하는 단계; 및(300) introducing the hydrogen stream to one side of the hydrogen separator to separate hydrogen to discharge the hydrogen stream, and discharge the residue as fuel gas; And
(400) 상기 압력순환흡착기 일측에 배치된 진공펌프의 압력을 조절하여 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속하고 프로필렌스트림을 형성하여 배출하는 단계;를 포함하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법을 제공한다. It provides a method for extracting light olefins through hydrocarbon purification comprising the step of adjusting the pressure of the vacuum pump disposed on one side of the pressure circulating adsorber to accelerate the desorption of the adsorbed propylene and to form and discharge the propylene stream.
우선 수소를 포함하는 탄화수소 피드(S1)를 압력순환흡착기(100) 일측으로 도입하고 프로필렌을 분리하여 올레핀스트림(S8)을 형성하고, 잔류된 수소와 C1 내지 C3의 파라핀을 함유하는 라피네이트스트림(S3)을 형성한다(S100).First, a hydrocarbon feed (S1) containing hydrogen is introduced to one side of the
상기 수소를 포함하는 탄화수소 피드(S1)는 프로판 함유 공급원료이며, 천연가스 플랜트로부터 유래되는 LPG 유분이거나, 정유공정 중의 수소화분해 공정 또는 유동접촉분해(FCC) 공정에서 발생되는 부생물일 수 있다.The hydrogen-containing hydrocarbon feed (S1) is a propane-containing feedstock and may be an LPG fraction derived from a natural gas plant, or a by-product generated in a hydrocracking process or a fluid catalytic cracking (FCC) process in a refinery process.
상기 탄화수소 피드(S1)는 피드 버퍼 탱크(미도시)에 저장된 이후에 배출될 수 있다. The hydrocarbon feed S1 may be discharged after being stored in a feed buffer tank (not shown).
상기 탄화수소 피드(S1)는 전술한 탄화수소 피드와 동일한 구성이다. The hydrocarbon feed S1 has the same configuration as the hydrocarbon feed described above.
상기 탄화수소 피드(S1)는 수소를 불순물로 함유한다. The hydrocarbon feed S1 contains hydrogen as an impurity.
상기 탄화수소 피드(S1)는 이송 과정을 압력순환흡착기(100)에 공급되는 탄화수소 피드(S2)를 형성한다. The hydrocarbon feed (S1) forms a hydrocarbon feed (S2) is fed to the
상기 탄화수소 피드(S2)는 상기 압력순환흡착기(100) 일측으로 도입되어 수소 및 프로필렌을 함유하는 올레핀스트림(S7)과 잔류된 수소와 C1 내지 C3의 파라핀을 함유하는 라피네이트스트림(S3)을 형성한다.The hydrocarbon feed (S2) is introduced to one side of the pressure circulating adsorber (100) and the olefin stream (S7) containing hydrogen and propylene and the raffinate stream (S3) containing the remaining hydrogen and C 1 to C 3 paraffins. To form.
상기 압력순환흡착기(100)는 복수개의 흡착탱크(110, 120)가 구비된다. The
상기 복수개의 흡착탱크(110, 120)는 흡착제가 구비된 복수개의 베드가 배치되며, 상기 베드에는 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체가 충진된다.The plurality of
이 때 상기 복수개의 흡착탱크(110, 120)의 압력이 각각 고압 또는 저압으로 변화되어 상기 흡착제에 흡착질인 프로필렌이 흡착되거나 탈착되어 배출될 수 있다. At this time, the pressure of the plurality of
상기 압력순환흡착기(100)의 압력 스위칭(pressure switching)에 따라 상기 탄화수소 피드 중 파라핀에 대한 올레핀의 분리 선택성을 증가시켜 상기 올레핀스트림(S8)을 생성할 수 있다.According to the pressure switching of the
상기 라피네이트스트림(S3)을 프로판분류기(200)에 도입하여 프로판스트림(S6)과 수소스트림(S4)으로 분리하여 회수한다(S200).The raffinate stream (S3) is introduced into the
상기 프로판분류기(200)는 프로판 분리 멤브레인이 구비된 증류기 또는 증류 컬럼이며, -60 내지 -10 ℃ 및 10 내지 25 kgf/cm2 의 범위에서 프로판 분리가 수행될 수 있다. The
상기 프로판분류기(200)에서 불순물인 수소를 정제하는 탈수소화공정을 수행하고 순도가 증가된 프로판을 회수할 수 있다. The
상기 프로판스트림(S9)은 회수되어 재활용 된다. The propane stream S9 is recovered and recycled.
상기 수소스트림(S4)을 수소분리기(300) 일측으로 도입하고 수소를 분리하여 수소스트림(S7)을 배출하고, 잔류물을 연료가스(S5)로 배출한다(S300).The hydrogen stream (S4) is introduced to one side of the hydrogen separator (300), hydrogen is separated to discharge the hydrogen stream (S7), and the residue is discharged to the fuel gas (S5) (S300).
상기 연료가스(S5)는 수소, 메탄 및 에탄으로 이루어져 열에너지원으로 사용이 가능하다. The fuel gas (S5) is composed of hydrogen, methane and ethane can be used as a heat energy source.
상기 압력순환흡착기(100) 일측에 배치된 진공펌프(600)의 압력을 조절하여 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속하고 프로필렌스트림(S8)을 형성하여 배출한다(S400).By adjusting the pressure of the vacuum pump 600 disposed on one side of the
상기 진공펌프(600)는 상기 압력순환흡착기(100) 중 어느 하나의 흡착탱크(110, 120)의 압력을 0.2 내지 0.8 bar로 감압하여 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속하여 프로필렌스트림(S9)을 형성할 수 있다. The vacuum pump 600 accelerates the desorption of the adsorbed propylene by depressurizing the pressure of the
상기 진공펌프(600)가 일측 흡착탱크(120)를 감압하는 경우 타측 흡착탱크(110)는 탄화수소 피드(S2)가 도입되어 흡착제인 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체에 흡착되고, 일측 흡착탱크(120)는 감압으로 인하여 흡착된 프로필렌이 탈착이 가속되어 배출(S8)된다. When the vacuum pump 600 depressurizes one
상기 진공펌프(600)의 압력이 교대되어 타측 흡착탱크(110)를 감압하는 경우 반대로 타측 흡착탱크(110)에서 프로필렌이 탈착되어 배출되고, 일측 흡착탱크(120)에 탄화수소 피드(S2)가 도입되어 프로필렌이 흡착된다. When the pressure of the vacuum pump 600 is alternately reduced to depressurize the
상기 범위 내로 상기 흡착탱크의 압력을 교대로 감압하는 경우 흡착된 프로필렌의 탈착을 연속하여 효과적으로 가속할 수 있으므로, 프로필렌의 회수율이 매우 증가된다. When the pressure in the adsorption tank is alternately reduced in the above range, since the desorption of the adsorbed propylene can be effectively and continuously accelerated, the recovery rate of propylene is greatly increased.
한편 프로필렌스트림(S9)은 MAPD 전환기(400)에 도입되어 불순물인 아세틸렌, 메틸아세틸렌 및 프로파다이엔이 제거될 수 있다. Meanwhile, the propylene stream S9 may be introduced into the
상기 MAPD 전환기에 불순물이 제거되는 경우 프로필렌의 순도를 증가시킬 수 있다. Purity of propylene can be increased when impurities are removed in the MAPD converter.
따라서 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출방법은 감압 공정에서 물리적 구조 또는 화학적 구조가 변경되어 열화되지 않는 흡착제를 새롭게 확인하여 파라핀에 대한 올레핀의 선택성이 증가되며, 연속공정으로 경질 올레핀의 추출이 가능하다. Accordingly, the method for extracting light olefins through hydrocarbon purification according to another embodiment of the present invention increases the selectivity of olefins to paraffin by newly identifying an adsorbent that does not deteriorate due to a change in physical or chemical structure in a reduced pressure process, and a continuous process The extraction of light olefins is possible.
지금까지 본 발명에 따른 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템 및 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.So far, a specific embodiment of a light olefin extraction system through hydrocarbon purification and a light olefin extraction method through hydrocarbon purification according to the present invention has been described, but various embodiments can be modified without departing from the scope of the present invention. Self-explanatory
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.In other words, the foregoing embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1000 : 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템
100 : 압력순환흡착기
110, 120 : 흡착탱크
200 : 프로판분류기
300 : 수소분리기
400 : MAPD 전환기
500 : 추출증류컬럼
600 : 진공펌프1000: Light Olefin Extraction System by Hydrocarbon Purification
100: pressure circulation adsorber
110, 120: adsorption tank
200: propane classifier
300: hydrogen separator
400: MAPD converter
500: Extraction distillation column
600: vacuum pump
Claims (12)
상기 압력순환흡착기 일측에 배치되며, 상기 라피네이트스트림을 일측으로 도입하여 프로판스트림을 분리하여 회수하고, 수소를 함유하는 수소스트림을 생성하여 배출하는 프로판분류기;
상기 프로판분류기 일측에 배치되며, 상기 수소스트림을 도입하고 탈수소화하여 수소를 배출하는 수소분리기; 및
상기 압력순환흡착기 일측에 배치되며, 상기 올레핀스트림을 도입하여 수소를 분리하는 추출증류컬럼을 포함하되, 상기 금속-유기 구조체는 상기 수소분리기 및 상기 추출증류컬럼에서 회수된 수소 중 일부가 환류되고 상기 압력순환흡착기로 도입되어 탈착제로 사용되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템.
Hydrogen and a hydrocarbon feed of C1 to C3 to one side, including a pressure circulating adsorber to form an olefin stream and a raffinate stream, wherein the metal-organic structure is filled in the pressure circulating adsorber to selectively adsorb the olefin to the olefin To form a stream,
A propane classifier disposed at one side of the pressure circulating adsorber and introducing the raffinate stream to one side to separate and recover the propane stream, and generate and discharge a hydrogen stream containing hydrogen;
A hydrogen separator disposed at one side of the propane classifier and introducing hydrogen stream and dehydrogenating to discharge hydrogen; And
It is disposed on one side of the pressure circulating adsorber, and includes an extractive distillation column for separating the hydrogen by introducing the olefin stream, the metal-organic structure is a part of the hydrogen recovered from the hydrogen separator and the extractive distillation column is refluxed and Light olefin extraction system through hydrocarbon purification, characterized in that it is introduced into the pressure swing adsorber used as a desorbent.
상기 압력순환흡착기 일측에 MAPD 전환기가 배치되어 올레핀스트림을 정제하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템.
The method of claim 1,
A light olefin extraction system through hydrocarbon purification, characterized in that the MAPD converter is disposed on one side of the pressure circulation adsorber to purify the olefin stream.
상기 압력순환흡착기 일측에 배치되며, 상기 라피네이트스트림을 일측으로 도입하여 프로판스트림을 분리하여 회수하고, 수소를 함유하는 수소스트림을 생성하여 배출하는 프로판분류기;
상기 프로판분류기 일측에 배치되며, 상기 수소스트림을 도입하고 탈수소화하여 수소를 배출하는 수소분리기; 및
상기 압력순환흡착기 일측에 배치되며, 상기 압력순환흡착기에 구비된 흡착탱크의 내부 압력을 감압하는 진공펌프를 포함하여 상기 올레핀의 탈착을 가속하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템.
Hydrogen and a hydrocarbon feed of C1 to C3 to one side, including a pressure circulating adsorber to form an olefin stream and a raffinate stream, wherein the metal-organic structure is filled in the pressure circulating adsorber to selectively adsorb the olefin to the olefin To form a stream,
A propane classifier disposed at one side of the pressure circulating adsorber and introducing the raffinate stream to one side to separate and recover the propane stream, and generate and discharge a hydrogen stream containing hydrogen;
A hydrogen separator disposed at one side of the propane classifier and introducing hydrogen stream and dehydrogenating to discharge hydrogen; And
And a vacuum pump disposed on one side of the pressure circulating adsorber and accelerating desorption of the olefins, including a vacuum pump for reducing the internal pressure of the adsorption tank provided in the pressure circulating adsorber.
상기 금속-유기 구조체는 메탈 트리멜리테이트계(metal trimellitate)인 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템.
The method of claim 3,
Light olefin extraction system through hydrocarbon purification, characterized in that the metal-organic structure is metal trimellitate.
상기 감압은 0.2 내지 0.8 bar인 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 시스템.
The method of claim 3,
The reduced pressure is a light olefin extraction system through hydrocarbon purification, characterized in that 0.2 to 0.8 bar.
(20) 상기 라피네이트스트림을 프로판분류기에 도입하여 프로판스트림과 수소스트림으로 분리하여 각각 회수하는 단계;
(30) 상기 수소스트림을 수소분리기 일측으로 도입하여 수소를 분리하여 배출하고, 잔류물을 연료가스로 배출하는 단계;
(40) 상기 압력순환흡착기에서 배출되는 상기 올레핀스트림을 추출증류컬럼에 도입하고 프로필렌을 분리하여 회수하고, 불순물인 수소를 배출하는 단계; 및
(50) 상기 (30) 단계에서 배출되는 수소와 (40) 단계에서 배출되는 수소를 환류하여 수소회수스트림을 생성하고, 상기 압력순환흡착기로 도입하여 상기 압력순환흡착기의 파라핀에 대한 올레핀의 분리 선택성을 증가시키는 단계;를 포함하되, 상기 압력순환흡착기는 내부에 금속-유기 구조체가 충진되어 올레핀을 선택적으로 흡착하고, 상기 수소회수스트림이 탈착제로 사용되어 상기 금속-유기 구조체에 흡착된 프로필렌을 탈착시키는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법.
(10) introducing hydrogen and a hydrocarbon feed of C1 to C3 to one side of the pressure circulating adsorber and separating propylene to form an olefin stream and forming a raffinate stream containing residual hydrogen and C1 to C3 paraffins;
(20) introducing the raffinate stream into a propane classifier to separate the propane stream and the hydrogen stream to recover each;
(30) introducing the hydrogen stream to one side of the hydrogen separator to separate and discharge hydrogen, and discharge the residue as fuel gas;
(40) introducing the olefin stream discharged from the pressure circulation adsorber into an extractive distillation column, separating and recovering propylene, and discharging hydrogen as an impurity; And
(50) the hydrogen discharged in the step (30) and the hydrogen discharged in the step (40) to produce a hydrogen recovery stream, introduced into the pressure circulating adsorber to separate the selectivity of the olefin to the paraffin of the pressure circulating adsorber Including, but the pressure circulating adsorber is filled with a metal-organic structure therein to selectively adsorb the olefin, the hydrogen recovery stream is used as a desorber to desorb the propylene adsorbed on the metal-organic structure Process for extracting light olefins through hydrocarbon purification, characterized in that
상기 프로판분류기는
프로판 분리 멤브레인이 구비된 증류기 또는 증류 컬럼이며,
-60 내지 -10 ℃ 및 10 내지 25 kgf/cm2 의 범위에서 프로판 분리가 수행되는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법.
The method of claim 6,
The propane classifier
Distillation column or distillation column with propane separation membrane,
Process for extracting light olefins through hydrocarbon purification, characterized in that propane separation is carried out in the range of -60 to -10 ° C and 10 to 25 kgf / cm 2 .
상기 압력순환흡착기는 복수개의 흡착탱크를 구비하고,
상기 흡착탱크는 흡착제가 충진된 복수개의 베드가 배치되며,
상기 흡착제는 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체이고,
상기 흡착탱크 중 어느 하나의 흡착탱크로 수소가 유입되는 경우 상기 프로필렌을 탈착하여 상기 올레핀스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법.
The method of claim 6,
The pressure circulation adsorber is provided with a plurality of adsorption tanks,
The adsorption tank is provided with a plurality of beds filled with the adsorbent,
The adsorbent is a metal trimellitate-based metal-organic structure,
The method of extracting light olefins through hydrocarbon purification, characterized in that when the hydrogen is introduced into any one of the adsorption tank to desorb the propylene to produce the olefin stream.
(200) 상기 라피네이트스트림을 프로판분류기에 도입하여 프로판스트림과 수소스트림으로 분리하여 회수하는 단계;
(300) 상기 수소스트림을 수소분리기 일측으로 도입하여 수소를 분리하여 수소스트림을 배출하고, 잔류물을 연료가스로 배출하는 단계; 및
(400) 상기 압력순환흡착기 일측에 배치된 진공펌프의 압력을 조절하여 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속하고 프로필렌스트림을 형성하여 배출하는 단계;를 포함하되, 상기 진공펌프는 상기 압력순환흡착기 내의 흡착탱크를 교대로 감압하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법.
(100) introducing a hydrocarbon feed of hydrogen and C1 to C3 to one side of the pressure circulating adsorber and separating propylene to form an olefin stream and forming a raffinate stream containing residual hydrogen and C1 to C3 paraffins;
(200) introducing the raffinate stream into a propane classifier and separating and recovering the propane stream and the hydrogen stream;
(300) introducing the hydrogen stream to one side of the hydrogen separator to separate hydrogen to discharge the hydrogen stream, and discharge the residue as fuel gas; And
(400) accelerating the desorption of the adsorbed propylene by adjusting the pressure of the vacuum pump disposed on one side of the pressure circulation adsorber and forming and discharging the propylene stream; wherein the vacuum pump is an adsorption tank in the pressure circulation adsorber. Process for extracting light olefins through hydrocarbon purification, characterized in that the pressure is alternately reduced.
상기 압력순환흡착기는 복수개의 흡착탱크를 구비하고,
상기 흡착탱크는 흡착제가 충진된 복수개의 베드가 배치되며,
상기 흡착제는 메탈 트리멜리테이트(metal trimellitate)계 금속-유기 구조체이고,
상기 흡착탱크의 압력이 고압인 경우 상기 탄화수소 피드에 함유된 프로필렌을 흡착하고, 압력이 저압인 경우에는 상기 프로필렌을 탈착하여 상기 올레핀스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법.
The method of claim 9,
The pressure circulation adsorber is provided with a plurality of adsorption tanks,
The adsorption tank is provided with a plurality of beds filled with the adsorbent,
The adsorbent is a metal trimellitate-based metal-organic structure,
When the pressure of the adsorption tank is a high pressure adsorbed propylene contained in the hydrocarbon feed, when the pressure is low pressure light olefin extraction through hydrocarbon purification characterized in that to generate the olefin stream by desorbing the propylene.
상기 진공펌프는 상기 압력순환흡착기 중 어느 하나의 흡착탱크의 압력을 0.2 내지 0.8 bar로 감압하여 흡착된 프로필렌의 탈착을 가속하여 프로필렌을 회수하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법.
The method of claim 9,
The vacuum pump is a method for extracting light olefins through hydrocarbon purification, characterized in that to reduce the pressure of any one of the pressure circulating adsorption tank to 0.2 to 0.8 bar to accelerate the desorption of the adsorbed propylene to recover propylene.
상기 프로판스트림을 회수하여 재생하는 것을 특징으로 하는 탄화수소 정제를 통한 경질 올레핀 추출 방법.The method of claim 6 or 9,
Light olefin extraction through hydrocarbon purification, characterized in that for recovering and reproducing the propane stream.
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