KR102071591B1 - 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법 - Google Patents

에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102071591B1
KR102071591B1 KR1020160056943A KR20160056943A KR102071591B1 KR 102071591 B1 KR102071591 B1 KR 102071591B1 KR 1020160056943 A KR1020160056943 A KR 1020160056943A KR 20160056943 A KR20160056943 A KR 20160056943A KR 102071591 B1 KR102071591 B1 KR 102071591B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ethylene
splitter
column
ethane
pressure
Prior art date
Application number
KR1020160056943A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170126650A (ko
Inventor
김성균
이성규
김태우
신준호
추연욱
박사은
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020160056943A priority Critical patent/KR102071591B1/ko
Priority to CN201780003771.8A priority patent/CN108349849B/zh
Priority to PCT/KR2017/003794 priority patent/WO2017195989A1/ko
Priority to JP2018523002A priority patent/JP6651622B2/ja
Priority to US15/762,426 priority patent/US10294177B2/en
Priority to EP17796289.1A priority patent/EP3345887B1/en
Publication of KR20170126650A publication Critical patent/KR20170126650A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102071591B1 publication Critical patent/KR102071591B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02Alkenes
    • C07C11/04Ethylene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/22Aliphatic unsaturated hydrocarbons containing carbon-to-carbon triple bonds
    • C07C11/24Acetylene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation
    • C07C5/08Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of carbon-to-carbon triple bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation
    • C07C5/08Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of carbon-to-carbon triple bonds
    • C07C5/09Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of carbon-to-carbon triple bonds to carbon-to-carbon double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/005Processes comprising at least two steps in series
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/148Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound
    • C07C7/163Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound by hydrogenation
    • C07C7/167Purification; Separation; Use of additives by treatment giving rise to a chemical modification of at least one compound by hydrogenation for removal of compounds containing a triple carbon-to-carbon bond
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C9/00Aliphatic saturated hydrocarbons
    • C07C9/02Aliphatic saturated hydrocarbons with one to four carbon atoms
    • C07C9/06Ethane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Abstract

공정 간 직접적인 열 교환을 하여 에너지 절감이 가능한, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법이 개시된다. 상기 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법은, 탈에탄 컬럼으로부터 분리된 C2 화합물이 아세틸렌 컨버터에 공급되어, C2 화합물 중 아세틸렌이 에틸렌 및 에탄으로 전환되는 단계; 상기 아세틸렌으로부터 전환된 에틸렌 및 에탄을 포함하는 C2 화합물이 제1 C2 스플리터로 이송되어, 일부 에틸렌이 분리 배출되는 단계; 및 상기 제1 C2 스플리터에서 배출되지 않은 잔여 에틸렌 및 에탄을 포함하는 하부 스트림이 제2 C2 스플리터로 이송되어, 에틸렌은 분리 배출되고 에탄을 포함하는 잔여 C2 화합물은 에틸렌으로 전환되어 순환되는 단계;를 포함하며, 상기 탈에탄 컬럼과 제1 C2 스플리터의 사이에는 열교환기가 구비되어 공정 간 직접적인 열교환이 이루어지고, 열교환이 가능하도록 상기 탈에탄 컬럼의 압력과 제1 C2 스플리터의 압력 차이는 4.5 kgf/cm2 G 이상이고, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도는 70 내지 80 mol%인 것을 특징으로 한다.

Description

에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법{Method for preparing of ethylene improved an energy efficiency}
본 발명은 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공정 간 직접적인 열 교환을 하여 에너지 절감이 가능한, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법에 관한 것이다.
통상, 에틸렌의 제조에는 에탄 열분해법, 석유 분해법, 연소법, 아세틸렌수소화법 및 알코올 탈수법 등 다양한 방법들이 사용되고 있다. 도 1은 통상적인 에틸렌의 제조 공정도로서, 도 1에 도시된 에틸렌의 제조 공정에 대하여 간단히 설명하면, 우선 De C2 컬럼(2)으로부터 분리된 탄소수 2의 탄화수소 화합물이 아세틸렌 컨버터(4)로 이송되면, 탄소수 2의 탄화수소 화합물 중 아세틸렌(C2H2)이 에틸렌(C2H4) 또는 에테인(C2H6)으로 전환된다. 계속해서, 에틸렌 및 에테인은 제1 C2S 컬럼(6)으로 이송되어 일부 에틸렌이 먼저 분리 배출되고, 잔여 에틸렌 및 에테인은 제2 C2S 컬럼(8)으로 이송된 후, 에틸렌은 분리 배출되며 에테인은 선행 공정으로 되돌려져 순환되는 과정을 거치게 되며, 이와 같은 공정이 수행됨으로써 순수한 에틸렌을 얻을 수 있다.
대한민국 등록특허 10-1276943호
앞서 살펴본 에틸렌 제조 공정은, 각 컬럼마다 냉매 루프와 연결되어 있으며, 냉매 루프의 작동을 위해서는 고압 스팀과 같은 에너지원이 필요하다. 하지만 이 경우, 냉매 루프에 전해지는 부하가 증가하여 오작동 등의 문제점이 발생하기 때문에, 냉매 루프에 공급되는 에너지원의 사용을 줄여, 냉매 루프에 전해지는 부하를 감소시킬 수 있는 방안에 대한 연구의 필요성이 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 에틸렌 제조에 사용되는 컬럼 사이에, 컬럼 간 직접적인 열교환을 가능하게 하는 열교환기를 설치함으로써, 냉매의 사용량이 감소되어 에너지를 절감할 수 있는, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 탈에탄 컬럼으로부터 분리된 C2 화합물이 아세틸렌 컨버터에 공급되어, C2 화합물 중 아세틸렌이 에틸렌 및 에탄으로 전환되는 단계; 상기 아세틸렌으로부터 전환된 에틸렌 및 에탄을 포함하는 C2 화합물이 제1 C2 스플리터로 이송되어, 일부 에틸렌이 분리 배출되는 단계; 및 상기 제1 C2 스플리터에서 배출되지 않은 잔여 에틸렌 및 에탄을 포함하는 하부 스트림이 제2 C2 스플리터로 이송되어, 에틸렌은 분리 배출되고 에탄을 포함하는 잔여 C2 화합물은 에틸렌으로 전환되어 순환되는 단계;를 포함하며, 상기 탈에탄 컬럼과 제1 C2 스플리터의 사이에는 열교환기가 구비되어 공정 간 직접적인 열교환이 이루어지고, 열교환이 가능하도록 상기 탈에탄 컬럼의 압력과 제1 C2 스플리터의 압력 차이는 4.5 kgf/cm2 G 이상이고, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도는 70 내지 80 mol%인 것을 특징으로 하는, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법에 의하면, 에틸렌 제조에 사용되는 컬럼 사이에, 컬럼 간 직접적인 열교환을 가능하게 하는 열교환기를 설치함으로써, 냉매의 사용량이 감소되어 에너지를 절감할 수 있다.
도 1은 통상적인 에틸렌의 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법을 설명하기 위한 에틸렌의 제조 공정도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법을 설명하기 위한 에틸렌의 제조 공정도이다. 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법을 설명하면, 본 발명에 따른 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법은, 탈에탄 컬럼(Deethanizer column, 10)으로부터 분리된 C2 화합물이 아세틸렌 컨버터(Acetylene Converter, 20)에 공급되어, C2 화합물 중 아세틸렌(C2H2)이 에틸렌(C2H4) 및 에탄(C2H6)으로 전환되는 단계, 상기 아세틸렌으로부터 전환된 에틸렌 및 에탄을 포함하는 C2 화합물이 제1 C2 스플리터(제1 C2 Splitter, 30)로 이송되어, 일부 에틸렌이 분리 배출되는 단계 및 상기 제1 C2 스플리터(30)에서 배출되지 않은 잔여 에틸렌 및 에탄을 포함하는 하부 스트림(stream)이 제2 C2 스플리터(40)로 이송되어, 에틸렌은 분리 배출되고 에탄을 포함하는 잔여 C2 화합물은 에틸렌으로 전환되어 순환되는 단계를 포함하며,
상기 탈에탄 컬럼(10)과 제1 C2 스플리터(30)의 사이에는 열교환기(50)가 구비되어 공정 간 직접적인 열교환이 이루어지고, 열교환이 가능하도록 상기 탈에탄 컬럼(10)의 압력과 제1 C2 스플리터(30)의 압력 차이는 4.5 kgf/cm2 G 이상이고, 상기 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도는 70 내지 80 mol%인 것을 특징으로 한다.
상기 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법을 보다 상세히 설명하면, 우선 탈메탄 컬럼(도시되지 않음)으로부터 탄소수 2 이상의 탄화수소 화합물이 탈에탄 컬럼(10)으로 공급되면, 탄소수 2개를 가지는 탄화수소 화합물은 탈에탄 컬럼(10)의 상부를 통해 후속 단계로 분리 이송되며, 탄소수 3 이상의 탄화수소 화합물은 상기 탈에탄 컬럼(10)의 하부를 통해 탈프로판 컬럼(도시되지 않음)으로 이송된다. 계속해서, 상기 탈에탄 컬럼(10)의 상부를 통해 분리된 탄소수 2의 탄화수소 화합물은, 아세틸렌 컨버터(20)로 이송 및 공급되어, 탄소수 2의 탄화수소 화합물 중 아세틸렌이 에틸렌 및 에탄으로 전환된다. 이어서, 아세틸렌으로부터 전환된 에틸렌 및 에탄이 포함된 탄소수 2의 탄화수소 화합물이 제1 C2 스플리터(30)로 이송되어 일부 에틸렌이 분리 배출되고, 잔여 에틸렌 및 에탄을 포함하는 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림은, 상기 제2 C2 스플리터(40)로 이송되거나 열교환기(50)로 공급되며, 상기 제2 C2 스플리터(40)로 이송된 후, 에틸렌은 분리 배출되며 에탄을 포함하는 잔여 탄소수 2의 탄화수소 화합물은 선행 공정으로 되돌려져 순환되는 과정을 거치게 되며(특히, 탄소수 2의 탄화수소 화합물 중 에탄은 일반적으로 에탄 크래커(ethane cracker, 도시되지 않음)로 되돌려진 후 에틸렌으로 전환되는데, 이와 같은 에탄 크래커는, 제2 C2 스플리터(40)에서 생산되는 부산물, 즉, 에탄을 에틸렌으로 만드는 반응이 이루어지는 반응기로서, 일반적으로 NCC 공정에 포함되어 있다), 이와 같은 공정이 수행됨으로써 순수한 에틸렌을 얻을 수 있다. 그밖에, 상기 제1 C2 스플리터(30) 및 제2 C2 스플리터(40)의 상부로는 저분자(Light) 불순물이 배출되며, 배출 전 냉매에 의한 응축 과정이 수행될 수 있다.
한편, 상기 탈에탄 컬럼(10), 제1 C2 스플리터(30) 및 제2 C2 스플리터(40)의 각 상부로 배출되는 탄화수소 화합물은 증기(vapor)의 형태로 배출되며, 프로필렌 냉매(Propylene Refrigerant 또는 Propylene Refrigerator; PR)에 의해 응축된다. 이와 같이 응축된 각 응축물은 다음 단계로 이송되거나 외부로 배출되며, 일부는 상기 탈에탄 컬럼(10), 제1 C2 스플리터(30) 및 제2 C2 스플리터(40)의 각 열원으로 사용된다. 또한, 상기 프로필렌 냉매(PR)는 PR 루프(Propylene Refrigerant loop)에서 응축 및 냉각되는 것으로서, 냉매의 압축에 사용되는 PR 컴프레서(Propylene Refrigerant compressor)는 초고압 스팀(very high pressure steam; XS)에 의해 운전되며, PR 컴프레서가 구동된 후 일부는 고압 스팀(high pressure steam; HS)을 생산하고, 나머지는 콘덴세이트(Condensate)로 전환된다.
한편, 상기 탈에탄 컬럼(10)의 상부로 배출되어 아세틸렌 컨버터(20)로 이송되는 C2 화합물이란, 탄소수 2개를 가지는 대부분의 탄화수소 화합물로서, 보다 정확하게는, 에틸렌의 끓는점(boil point; bp)과 유사한 탄소수 2의 탄화수소 화합물을 의미한다.
본 발명의 특징은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 탈에탄 컬럼(10)과 제1 C2 스플리터(30)의 사이에 열교환기(50)가 구비됨으로써, 공정(또는, 컬럼) 간, 즉 다시 말해, 상기 탈에탄 컬럼(10)과 제1 C2 스플리터(30) 간에 직접적인 열교환이 가능해진다는 것이다. 여기서, 상기 탈에탄 컬럼(10)과 제1 C2 스플리터(30) 간 직접적인 열교환은, 상기 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림과 상기 탈에탄 컬럼(10)의 상부 vapor(또는, 상부 스트림) 간에 이루어지는 것으로서, 구체적으로는, 상기 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림이 상기 열교환기(50)로 공급된 후, 상기 탈에탄 컬럼(10)의 상부 vapor의 일부를 응축시키는 것이다(나머지 vapor는 냉매에 의해 응축된다). 즉, 이는, 기존에 상기 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림은 vaporizer에서 열을 공급 받아 기화되고, 상기 탈에탄 컬럼(10)의 상부 vapor는 냉매에 의한 열 회수만을 통해 응축되던 것과는 차이가 있다.
즉, 이와 같이, 상기 탈에탄 컬럼(10)과 제1 C2 스플리터(30) 간에 직접적인 열교환이 가능해지면(이루어지면), 상기 탈에탄 컬럼(10)의 상부에서 이용하는 프로필렌 냉매의 사용량이 감소되며, 이는 냉매를 압축하는 PR 컴프레서(Propylene Refrigerant compressor)의 축일(샤프트 워크, shaft work)의 감소로 이어져, PR 컴프레서의 운전에 필요한 초고압 스팀(XS)을 절감하거나, 전환되는 콘덴세이트 양의 감소를 통해 고압 스팀(HS) 생산량을 증가시킬 수 있다.
한편, 상기 열교환기(50)에 의한 열교환량은, 2 가지의 운전 조건, 즉, 상기 탈에탄 컬럼(10)의 압력(P1)과 제1 C2 스플리터(30)의 압력(P2) 차이(P1 - P2) 및 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도(mol%)에 의해 상이해지며, 이와 같은 운전 조건이 최적화 되어야만 공정 간 직접적인 열교환이 가능해진다.
상기 탈에탄 컬럼(10)의 압력(P1)과 제1 C2 스플리터(30)의 압력(P2) 차이(P1 - P2)는 4.5 kgf/cm2 G 이상, 바람직하게는 4.5 내지 15 kgf/cm2 G로서, 상기 탈에탄 컬럼(10)의 압력과 제1 C2 스플리터(30)의 압력 차이가 4.5 kgf/cm2 G 미만일 경우에는, 열교환에 필요한 최소 LMTD(log mean temperature difference) 확보가 불가능하여, 열교환 자체가 불가능해지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 상기 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도는 70 내지 80 mol%로서, 상기 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도가 70 mol% 미만이면, 열교환기(50)에 유입되는 온도가 하강하여 열교환이 어려워지고, 상기 제1 C2 스플리터(30)의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도가 80 mol%를 초과하게 되면, 상기 제1 C2 스플리터(30)의 에틸렌 생산량이 감소되어, 오히려 비효율적인 에틸렌 제조 공정이 되는 문제가 발생할 우려가 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예 1] 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조
에틸렌을 제조하기 위한 기존의 탈에탄 컬럼, 아세틸렌 컨버터, 제1 C2 스플리터 및 제2 C2 스플리터 이외에, 공정 간 직접적인 열교환을 위한 열교환기를 상기 탈에탄 컬럼과 제1 C2 스플리터의 사이에 추가로 설치하였으며, 최적의 열교환을 위하여, 상기 탈에탄 컬럼의 압력(P1)과 제1 C2 스플리터의 압력(P2) 차이(P1 - P2)는 4.5 kgf/cm2 G로 하고, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림 내 에틸렌의 농도는 70 mol%로 하여 에틸렌을 제조하였다. 에틸렌 제조에 있어서, 최종 열교환량, 냉매를 응축 및 냉각시키는데 사용된 PR 루프의 축일(Shaft work)과 그 절감량, 냉매의 압축에 사용되는 PR 컴프레서의 운전에 사용된 초고압 스팀(XS)량, PR 컴프레서의 구동 후 생산되는 고압 스팀(HS)량 및 PR 컴프레서의 구동에 의해 전환되는 콘덴세이트(Condensate)의 양이 감소됨과 동시에 전환되는 고압 스팀(HS)량을 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
P1 (kgf/cm2 G) 27.3 27.3 27.3 27.3
P2 (kgf/cm2 G) 22.8 22.7 22.3 23.3
P1 - P2 (kgf/cm2 G) 4.5 4.6 5.0 4.0
제1 C2 스플리터 하부 스트림 내
에틸렌 농도 (mol%)
70.00 78.80 60.00 60.00
열교환량 (Q_HX, Gcal/hr) 0.035 3.0 0 0
PR 루프의 Shaft work (kW) 28314.6 27436.0 28325.0 28325.0
PR 루프의 Shaft work 절감량 (kW) 10.4 889.0 0 0
XS 투입량 (ton/hr) 343.87 343.87 343.87 343.87
HS 생산량 (ton/hr) 289.43 293.58 289.38 289.38
HS 추가 생산량 (ton/hr) 0.05 4.20 0 0
[실시예 2] 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조
상기 탈에탄 컬럼의 압력(P1)과 제1 C2 스플리터의 압력(P2) 차이(P1 - P2)를 4.6 kgf/cm2 G로 하고, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림 내 에틸렌의 농도를 78.80 mol%로 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 에틸렌을 제조하였으며, 에틸렌 제조에 있어서, 최종 열교환량, PR 루프의 축일(Shaft work)과 그 절감량, PR 컴프레서의 운전에 사용된 초고압 스팀(XS)량, PR 컴프레서의 구동 후 생산되는 고압 스팀(HS)량 및 PR 컴프레서의 구동에 의해 전환되는 콘덴세이트(Condensate)의 양이 감소됨과 동시에 전환되는 고압 스팀(HS)량을 상기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1] 에틸렌 제조
상기 탈에탄 컬럼의 압력(P1)과 제1 C2 스플리터의 압력(P2) 차이(P1 - P2)를 5.0 kgf/cm2 G로 하고, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림 내 에틸렌의 농도를 60.00 mol%로 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 에틸렌을 제조하였으며, 에틸렌 제조에 있어서, 최종 열교환량, PR 루프의 축일(Shaft work)과 그 절감량, PR 컴프레서의 운전에 사용된 초고압 스팀(XS)량, PR 컴프레서의 구동 후 생산되는 고압 스팀(HS)량 및 PR 컴프레서의 구동에 의해 전환되는 콘덴세이트(Condensate)의 양이 감소됨과 동시에 전환되는 고압 스팀(HS)량을 상기 표 1에 나타내었다.
[비교예 2] 에틸렌 제조
상기 탈에탄 컬럼의 압력(P1)과 제1 C2 스플리터의 압력(P2) 차이(P1 - P2)를 4.0 kgf/cm2 G로 하고, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림 내 에틸렌의 농도를 60.00 mol%로 한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 에틸렌을 제조하였으며, 에틸렌 제조에 있어서, 최종 열교환량, PR 루프의 축일(Shaft work)과 그 절감량, PR 컴프레서의 운전에 사용된 초고압 스팀(XS)량, PR 컴프레서의 구동 후 생산되는 고압 스팀(HS)량 및 PR 컴프레서의 구동에 의해 전환되는 콘덴세이트(Condensate)의 양이 감소됨과 동시에 전환되는 고압 스팀(HS)량을 상기 표 1에 나타내었다.
[실시예 1~2, 비교예 1~2] 에틸렌 제조에 사용된 에너지 효율 평가
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 2 가지 운전조건이 최적화된, 즉 다시 말해, 탈에탄 컬럼의 압력(P1)과 제1 C2 스플리터의 압력(P2) 차이(P1 - P2)가 4.5 kgf/cm2 G 이상이고, 제1 C2 스플리터의 하부 스트림 내 에틸렌의 농도가 70 내지 80 mol%로 설정된 실시예 1 및 2의 경우, 열교환이 가능하였고(열교환량: 실시예 1 - 0.035 Gcal/hr, 실시예 2 - 3.0 Gcal/hr), 이로 인해, 냉매의 사용이 감소되었는데, 이는, 냉매를 응축 및 냉각시키는데 사용된 PR 컴프레서의 필요 축일(Shaft work)이 절감된 점(PR 컴프레서의 축일 절감량: 실시예 1 - 10.4 kW, 실시예 2 - 889 kW), 그리고, 냉매의 압축에 사용되는 PR 컴프레서의 구동에 의해 전환되는 콘덴세이트(Condensate)의 양이 감소됨과 동시에, 콘덴세이트로부터 고압 스팀(HS)으로 전환되어 고압 스팀(HS)이 추가 생산되는 점(HS 추가 생산량: 실시예 1 - 0.05 ton/hr, 실시예 2 - 4.2 ton/hr)으로부터 확인할 수 있다.
한편, 상기 2 가지 운전조건 중 하나(탈에탄 컬럼의 압력과 제1 C2 스플리터의 압력 차이)만을 만족하는 비교예 1의 경우, 상기 2 가지 운전조건 모두를 만족하지 못하는 비교예 1과 마찬가지로 열교환이 가능하지 않음을 확인할 수 있었으며, 이로부터, 본 발명에 따른 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법은, 탈에탄 컬럼의 압력과 제1 C2 스플리터의 압력 차이 및 제1 C2 스플리터의 하부 스트림 내 에틸렌의 농도가 동시에 최적화 되어야 하는 것을 알 수 있었다.
10: 탈에탄 컬럼
20: 아세틸렌 컨버터
30: 제1 C2 스플리터
40: 제2 C2 스플리터
50: 열교환기

Claims (7)

  1. 탈에탄 컬럼으로부터 분리된 C2 화합물이 아세틸렌 컨버터에 공급되어, C2 화합물 중 아세틸렌이 에틸렌 및 에탄으로 전환되는 단계;
    상기 아세틸렌으로부터 전환된 에틸렌 및 에탄을 포함하는 C2 화합물이 제1 C2 스플리터로 이송되어, 일부 에틸렌이 분리 배출되는 단계; 및
    상기 제1 C2 스플리터에서 배출되지 않은 잔여 에틸렌 및 에탄을 포함하는 하부 스트림이 제2 C2 스플리터로 이송되어, 에틸렌은 분리 배출되고 에탄을 포함하는 잔여 C2 화합물은 에틸렌으로 전환되어 순환되는 단계;를 포함하며,
    상기 탈에탄 컬럼과 제1 C2 스플리터의 사이에는 열교환기가 구비되어 상기 탈에탄 컬럼과 상기 제1 C2 스플리터 사이에 직접적인 열교환이 이루어지고,
    상기 열교환은 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림과 상기 탈에탄 컬럼의 상부 증기(vapor) 간에 이루어지며, 열교환이 가능하도록 상기 탈에탄 컬럼의 압력과 제1 C2 스플리터의 압력 차이는 4.5 kgf/cm2 G 이상이고, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도는 70 내지 80 mol%인 것을 특징으로 하는, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 열교환기에 의한 열교환량은, 상기 탈에탄 컬럼의 압력(P1)과 제1 C2 스플리터의 압력(P2) 차이(P1 - P2) 및 제1 C2 스플리터의 하부 스트림에 포함된 에틸렌의 농도(mol%)에 의해 상이해지는 것을 특징으로 하는, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 탈에탄 컬럼의 압력과 제1 C2 스플리터의 압력 차이는 4.5 내지 15 kgf/cm2 G인 것을 특징으로 하는, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림은 상기 제2 C2 스플리터로 이송되거나 상기 열교환기로 공급되는 것을 특징으로 하는, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 C2 스플리터의 하부 스트림은, 상기 열교환기로 공급된 후, 상기 탈에탄 컬럼의 상부 vapor의 일부를 응축시키는 것을 특징으로 하는, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 탈에탄 컬럼과 제1 C2 스플리터 간에 열교환이 이루어지면, 상기 탈에탄 컬럼의 상부에서 이용하는 냉매의 사용량이 감소되는 것을 특징으로 하는, 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법.
KR1020160056943A 2016-05-10 2016-05-10 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법 KR102071591B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160056943A KR102071591B1 (ko) 2016-05-10 2016-05-10 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법
CN201780003771.8A CN108349849B (zh) 2016-05-10 2017-04-07 具有改善的能量效率的乙烯制备方法
PCT/KR2017/003794 WO2017195989A1 (ko) 2016-05-10 2017-04-07 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법
JP2018523002A JP6651622B2 (ja) 2016-05-10 2017-04-07 エネルギー効率が向上したエチレン製造方法
US15/762,426 US10294177B2 (en) 2016-05-10 2017-04-07 Method for preparing ethylene with improved energy efficiency
EP17796289.1A EP3345887B1 (en) 2016-05-10 2017-04-07 Ethylene preparation method having improved energy efficiency

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160056943A KR102071591B1 (ko) 2016-05-10 2016-05-10 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170126650A KR20170126650A (ko) 2017-11-20
KR102071591B1 true KR102071591B1 (ko) 2020-01-30

Family

ID=60267294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160056943A KR102071591B1 (ko) 2016-05-10 2016-05-10 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10294177B2 (ko)
EP (1) EP3345887B1 (ko)
JP (1) JP6651622B2 (ko)
KR (1) KR102071591B1 (ko)
CN (1) CN108349849B (ko)
WO (1) WO2017195989A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102416636B1 (ko) * 2018-09-04 2022-07-01 주식회사 엘지화학 에틸렌 제조방법
KR102423688B1 (ko) 2018-09-04 2022-07-21 주식회사 엘지화학 에틸렌 제조방법 및 에틸렌 제조장치
WO2020050487A1 (ko) * 2018-09-04 2020-03-12 주식회사 엘지화학 에틸렌 제조방법 및 에틸렌 제조장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100230672B1 (ko) 1992-02-19 1999-11-15 유브 알. 메라 에틸렌 및 수소회수를 위한 흡수방법(absorption process for ethylene and hydrogen recovery)
US20060021379A1 (en) 2004-07-28 2006-02-02 Kellogg Brown And Root, Inc. Secondary deethanizer to debottleneck an ethylene plant
JP2006188510A (ja) * 2004-12-20 2006-07-20 Bp Corp North America Inc エチレンの回収および精製
US20070260103A1 (en) 2004-07-02 2007-11-08 Verma Vijender K Low pressure olefin recovery process

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2458525A1 (fr) * 1979-06-06 1981-01-02 Technip Cie Procede perfectionne de fabrication de l'ethylene et installation de production d'ethylene comportant application de ce procede
US5220097A (en) 1992-02-19 1993-06-15 Advanced Extraction Technologies, Inc. Front-end hydrogenation and absorption process for ethylene recovery
US9103586B2 (en) * 2006-12-16 2015-08-11 Kellogg Brown & Root Llc Advanced C2-splitter feed rectifier
US7842847B2 (en) 2008-06-27 2010-11-30 Lummus Technology Inc. Separation process for olefin production
CN102746083B (zh) * 2011-04-22 2014-08-13 中国石油化工股份有限公司 一种低碳烯烃气体的分离工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100230672B1 (ko) 1992-02-19 1999-11-15 유브 알. 메라 에틸렌 및 수소회수를 위한 흡수방법(absorption process for ethylene and hydrogen recovery)
US20070260103A1 (en) 2004-07-02 2007-11-08 Verma Vijender K Low pressure olefin recovery process
US20060021379A1 (en) 2004-07-28 2006-02-02 Kellogg Brown And Root, Inc. Secondary deethanizer to debottleneck an ethylene plant
JP2006188510A (ja) * 2004-12-20 2006-07-20 Bp Corp North America Inc エチレンの回収および精製

Also Published As

Publication number Publication date
US10294177B2 (en) 2019-05-21
EP3345887B1 (en) 2020-08-12
JP2018537439A (ja) 2018-12-20
EP3345887A4 (en) 2018-11-07
US20190152879A9 (en) 2019-05-23
KR20170126650A (ko) 2017-11-20
CN108349849A (zh) 2018-07-31
EP3345887A1 (en) 2018-07-11
US20180297915A1 (en) 2018-10-18
CN108349849B (zh) 2021-02-12
JP6651622B2 (ja) 2020-02-19
WO2017195989A1 (ko) 2017-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7294749B2 (en) Low pressure olefin recovery process
CN104788289B (zh) 一种乙二醇精馏的热泵耦合工艺
KR102071591B1 (ko) 에너지 효율이 향상된 에틸렌 제조 방법
US20200318898A1 (en) Cryogenic air separation apparatus
KR102152079B1 (ko) 통합 프로판 탈수소화 공정
US20020174679A1 (en) Ethylene plant refrigeration system
KR102308606B1 (ko) 비점 차이가 작은 혼합물의 분리 정제 방법
CN105237370A (zh) 一种环己醇脱氢生产环己酮的工艺方法
US10598432B2 (en) Process for the production of dilute ethylene
CN114616043A (zh) 丙烷脱氢系统中反应器进料的制冷回收
CN104593057A (zh) 一种低能耗的延迟焦化装置
KR20220088417A (ko) 프로판 탈수소 프로세스로부터 프로필렌의 회수를 위한 프로세스
TWI458538B (zh) 製造線性α烯烴之系統及方法
CN110746261B (zh) 用于气体裂解的裂解气分离方法
CN101539364A (zh) 一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进工艺
CN117658951A (zh) 一种从双氧水直接氧化丙烯生产环氧丙烷反应液中回收丙烯的方法
CN104926588B (zh) 分离碳四烯烃中2-丁烯的方法及分离碳四烯烃中2-丁烯的系统
CN116067121A (zh) 一种低含氦天然气多级浓缩提氦联产lng的方法
CN116731741A (zh) 一种从工业用裂解碳五中回收轻烃组分的方法
TW201414530A (zh) 分離方法及超分餾系統

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant