KR102088494B1 - 부타디엔 제조 목적으로 알데히드를 스트리핑하기 위한 c4 흡수기 오버헤드의 사용 - Google Patents
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Abstract
본 공정은 부타디엔의 제조를 위해 제시된다. 상기 공정은 산화성 탈수소화 반응기로부터의 생성물 스트림으로부터 옥시게네이트를 분리시키는 것을 포함한다. 공정은 생성물 스트림 및 용매 및 생성물 스트림으로부터의 옥시게네이트를 켄칭하는 단계를 포함한다. 옥시게네이트가 불활성 가스에 의해 용매로부터 스트립핑되어 공정의 에너지 소비를 줄이고, 용매가 재순환되고 공정에 재사용된다.
Description
우선권 진술
본 출원은 미국 가출원 번호 62/252,053(2015년 11월 6일 출원)에 대한 우선권을 주장하며, 이의 내용은 그 전문이 본원에 참고 인용된다.
본 발명의 분야
본 발명은 부타디엔의 제조에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 공정의 스트림라인화에 관한 것이다.
부타디엔은 타이어 제조에 사용되는 것과 같은 상업적 폴리부타디엔 고무의 제조에 중요한 화학물질이다. 폴리부타디엔은 이의 내마모성 및 이의 높은 탄성 레실리엔스로 인해 바람직한 고무이다. 부타디엔 공급원은 전형적으로 나프타 분해로부터의 부산물이다. 에틸렌과 프로필렌에 대한 수요가 증가함에 따라, 더 많은 나프타를 에틸렌과 프로필렌으로 전환하고자 하는 수요는 나프타 분해로부터의 C4 및 중질 탄화수소에 대한 수율을 감소시킨다. 이는 부타디엔 제조에 더 적은 물질의 공급원을 유도한다.
부타디엔에 대한 수요가 증가함에 따라, 에틸렌과 프로필렌에 대한 수요 증가에도 불구하고, C4 화합물의 다른 공급원이 필요하다. C4 화합물은 부탄 부텐 및 부타디엔을 포함한다. 새로운 공급원은 유동화 촉매 분해 공급원, 메탄올 내지 올레핀, 에틸렌 이량체화, 및 천연 가스전 또는 유전으로부터 회수한 부탄의 탈수소화를 포함한다. 새로운 공급원으로 인해, 부타디엔을 효율적으로 제조하고 회수하기 위해 새로운 공정이 필요하다.
중합체 전구체의 제조는 다수의 단계를 필요로 한다. 이 공정은 에너지 요건을 줄이고 공정 스트림의 보다 우수한 관리를 제공함으로써 개선될 수 있다.
본 발명은 부타디엔 제조 공정의 개선이다. 본 발명의 제1 구체예는, 부타디엔 반응기 유출물 스트림으로부터 옥시게네이트를 제거하는 방법으로서, 부타디엔 반응기 유출물 스트림을 켄칭 타워로 이송하는 단계; 부타디엔 반응기 유출물 스트림을 냉각 및 켄칭하여 C4 탄화수소를 포함하는 오버헤드 스트림, 및 용매 및 옥시게네이트를 포함하는 버텀 스트림을 생성하는 단계; 버텀 스트림을 옥시게네이트 스트립퍼로 이송하는 단계; 및 불활성 가스를 옥시게네이트 스트립퍼로 이송하고, 옥시게네이트 및 불활성 가스를 포함하는 스트립퍼 오버헤드 스트림, 및 용매를 포함하는 스트립퍼 버텀 스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것인 제거 방법이다. 본 발명의 구체예는 용매가 물인 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 부타디엔 반응기 유출물을 켄칭 타워로 이송하기 전, 부타디엔 반응기 유출물을 열 교환기로 이송하여 증기 및 냉각된 부타디엔 반응기 유출물을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 오버헤드 스트림을 압축 유닛으로 이송하여 압축된 C4 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 압축된 C4 스트림을 옥시게네이트 스크러버로 이송하여 스크러빙된 C4 스트림 및 스크러버 버텀 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 스크러버 버텀 스트림을 옥시게네이트 스트립퍼로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 스크러빙된 C4 스트림을 C4 흡수기로 이송하여 불활성 가스를 포함하는 흡수기 오버헤드 스트림, 및 C4 화합물 및 용매를 포함하는 흡수기 버텀 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는 C4 스트립퍼 버텀 스트림을 C4 흡수기로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 흡수기 버텀 스트림을 가스제거기로 이송하여 오버헤드 스트림, 및 용매 및 C4 화합물을 포함하는 가스제거기 버텀 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 가스제거기 버텀 스트림을 C4 스트립퍼로 이송하여 C4 생성물 스트림 및 용매를 포함하는 버텀 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 부텐 스트림을 산화성 탈수소화 반응기로 이송하여 부타디엔 반응기 유출물 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 산화성 탈수소화 반응기가 2단계 반응기 시스템을 포함하고, 이 2개의 반응기는 직렬로 연결되고, 부텐 스트림은 제1 반응기에서 제2 반응기로 이송되고, 산화제 및 증기는 두 반응기로 이송되는 것인 본 단락의 제1 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다.
본 발명의 제2 구체예는, 부타디엔의 제조 방법으로서, 부텐 스트림을 산화성 탈수소화 반응기로 이송하는 단계; 과열된 증기 및 압축 공기를 산화성 탈수소화 반응기로 이송하여 부타디엔을 포함하는 유출물 스트림을 생성하는 단계; 유출물 스트림 및 물을 열 교환기에 통과시켜 냉각된 유출물 스트림 및 증기 스트림을 생성하는 단계; 냉각된 유출물 스트림을 켄칭 타워로 이송하여 켄칭된 C4 스트림 및 켄칭 버텀 스트림을 생성하는 단계; 켄칭된 C4 스트림을 압축기로 이송하여 압축된 C4 스트림을 생성하는 단계; 압축된 C4 스트림을 알데히드 스크러버로 이송하여 C4 생성물 스트림 및 스크러버 버텀 스트림을 생성하는 단계; 스크러버 버텀 스트림 및 켄칭 버텀 스트림을 알데히드 스트립퍼로 이송하는 단계; 및 불활성 가스 스트림을 알데히드 스트립퍼로 이송하여 스트립퍼 오버헤드 스트림 및 버텀 물 스트림을 생성하는 단계를 포함하는 제조 방법이다. 본 발명의 구체예는, 켄칭 버텀 스트림이 스크러버 버텀 스트림과 함께 알데히드 스트립퍼로 이송되는 것인 본 단락의 제2 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 증기 스트림을 증기 과열기로 이송하여 산화성 탈수소화 반응기로 이송되는 과열된 증기를 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제2 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 버텀 물 스트림의 일부를 열 교환기로 이송하여 증기 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제2 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, C4 공정 스트림을 C4 흡수기로 이송하여 C4 흡수기 버텀 스트림 및 불활성 가스를 포함하는 C4 흡수기 오버헤드 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제2 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, C4 흡수기 오버헤드 스트림을 알데히드 스트립퍼로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제2 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, C4 흡수기 버텀 스트림을 가스제거기로 이송하여 가스제거기 오버헤드 스트림 및 가스제거기 버텀 스트림을 생성하는 단계; 가스제거기 버텀 스트림을 C4 스트립퍼로 이송하여 C4 오버헤드 스트림 및 용매 버텀 스트림을 생성하는 단계; 및 C4 오버헤드 스트림을 C4 스플리터로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제2 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다. 본 발명의 구체예는, 용매 버텀 스트림을 C4 흡수기로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 본 단락의 제2 구체예를 통해 본 단략의 이전 구체예 중 하나, 일부 또는 전부이다.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 응용은 하기 상세한 설명 및 도면으로부터 당업자에게 명백하다.
도면은 부타디엔의 제조에서 물을 스트립핑하는 데 불활성 가스를 사용하는 본 발명의 공정이다.
부타디엔의 제조를 증가시키는 한가지 영역은 부타디엔 목적 제조(OPBD: on-purpose butadiene production)이다. 부타디엔 목적 제조는 부탄/부텐 스트림의 직접 탈수소화, 즉 부탄의 부타디엔으로의 전환, 또는 정상 부텐의 부타디엔으로의 옥시탈수소화의 2단계 공정으로 수행될 수 있다.
정상 부텐의 옥시탈수소화에 따라, C4 화합물을 포함한 유출물 공정 스트림이 생성된다. 유출물 공정 스트림은 또한 옥시게네이트를 포함한다. C4 화합물을 부타디엔 회수 유닛으로 보내기 전, 옥시게네이트가 옥시탈수소화 반응기의 유출물 스트림으로부터 제거되어야 할 필요가 있다.
옥시게네이트는 케톤, 알데히드 및 다른 옥시게네이트를 포함한다. 공정에서 생성된 주요 옥시게네이트는 알데히드이다. 알데히드 및 다른 옥시게네이트 불순물은 용매 중에 불순물을 흡수시킴으로써 제거된다. 용매는 이어서 불순물을 스트립핑하고 흡수 유닛으로 재순환된다.
본 발명은 부타디엔 반응기 유출물 스트림으로부터 옥시게네이트를 제거하는 공정이다. 이 공정은 부타디엔 반응기 유출물 스트림을 켄칭 타워로 이송하여 용매 스트림을 갖는 유출물 스트림을 냉각 및 켄칭하는 단계를 포함한다. 켄칭 타워는, C4 탄화수소를 포함하는 오버헤드 스트림, 및 용매 및 옥시게네이트를 포함하는 버텀 스트림을 생성한다. 버텀 스트림은 옥시게네이트 스트립퍼로 이송되어 버텀 스트림을 옥시게네이트 및 불활성 가스를 포함하는 오버헤드 스트림, 및 용매를 포함하는 버텀 스트림으로 나눈다. 불활성 가스는 옥시게네이트 스트립퍼로 이송되어 스트립핑 매질로 제공되어 버텀 스트림 중 용매로부터 옥시게네이트를 제거한다. 일 구체예에서, 용매는 물이다.
공정은 부타디엔 반응기 유출물을 열 교환기로 이송하여 반응기 유출물을 예비냉각하고 증기를 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이후, 예비냉각된 유출물 스트림은 켄칭 타워로 이송된다. 켄칭 타워 오버헤드 스트림은 압축 유닛으로 이송되어 압축된 C4 스트림을 생성한다. 압축된 C4 스트림은 옥시게네이트 스크러버로 이송된다. 옥시게네이트 스크러버는 스크러빙된 C4 스트림 및 스크러버 버텀 스트림을 생성한다. 켄칭 타워에 의해 제거되지 않은 잔류 옥시게네이트는 주로 알데히드이다. 옥시게네이트 스크러버 버텀 스트림은 옥시게네이트 스트립퍼로 이송된다.
스크러빙된 C4 스트림은 C4 흡수기 컬럼으로 이송되고, 여기서 스크러빙된 C4 스트림 중 불활성 가스는 제거되고 흡수기 컬럼 오버헤드로부터 이송된다. 용매는 C4 흡수기 컬럼으로 이송되고 C4 화합물 및 용매를 포함하는 버텀 스트림을 생성한다. C4 흡수기 버텀 스트림은 가스제거기 컬럼으로 이송되어 가스제거기 오버헤드 스트림, 및 C4 화합물 및 용매를 포함하는 버텀 스트림을 생성한다. 가스제거기 버텀 스트림은 C4 스트립퍼로 이송되어 C4 화합물로부터 용매를 분리한다. C4 스트립퍼는 부타디엔을 포함하는 C4 생성물 스트림을 포함하는 오버헤드 및 용매를 포함하는 버텀 스트림을 포함한다. C4 스트립퍼 버텀으로부터의 용매는 C4 흡수기로 이송된다.
옥시게네이트 스트립퍼에서 사용되는 불활성 가스, 예컨대 질소는 에너지를 절약하고 스트립퍼 내 증기 생성에 대한 필요를 감소시키거나 없앤다. 옥시게네이트 스트립퍼는 또한 주요 옥시게네이트가 산화성 탈수소화 반응기에서 생성되는 알데히드를 포함하는 것으로 인해 알데히드 스트립퍼로 지칭될 수도 있다. 증기 사용에 대한 불활성 가스의 사용은 저온 작동을 허용하고, 증기의 사용은 옥시게네이트 스트립퍼 오버헤드 라인에서 증기의 응축을 방지하는 고온을 필요로 한다.
도면에 도시된 바와 같이 공정은, 부텐 스트림(8)을 산화성 탈수소화 반응기(10)로 이송하는 단계를 포함한다. 과열된 증기 및 압축 공기(6)는 또한 반응기(10)로 이송되어 부타디엔을 포함하는 유출물 스트림(12)을 생성한다. 유출물 스트림(12)은 열 교환기(20)를 통과하여 냉각된 유출물 스트림(22)을 생성한다. 물 스트림(24)은 열 교환기(20)를 통과하여 증기(26)를 생성할 수 있다. 냉각된 유출물 스트림(22)은 켄칭 타워(30)로 이송되고, 여기서 유출물 스트림(22)이 추가로 냉각되고 옥시게네이트가 세척 제거된다. 켄칭 타워(30)는 켄칭된 C4 스트림(32) 및 켄칭 버텀 스트림(34)을 생성한다.
켄칭된 오버헤드 C4 스트림(32)은 압축 유닛(40)에서 압축되어 압축된 C4 스트림(42)을 생성한다. 압축 유닛(40)은 다중 압축기, 또는 용매를 응축시키기 위해 단간 냉각을 포함하는 다단계 압축기를 포함할 수 있다. 압축된 C4 스트림(42)은 옥시게네이트 스크러버(50)로 이송되어 스크러빙된 C4 스트림(52)을 생성한다. 옥시게네이트 스크러버(50)는 옥시게네이트를 제거하고, 제거된 주요 옥시게네이트는 알데히드이다. 옥시게네이트 스크러버(50)는 옥시게네이트 스트립퍼(60)로 이송되는 스크러버 버텀 스트림(54)을 생성한다. 스크러버 버텀 스트림(54)은 켄칭 버텀 스트림(34)과 배합되어 옥시게네이트 스트립퍼(60)로 이송된다. 불활성 가스 스트림(72)은 옥시게네이트 스트립퍼(60)로 이송되어 폐가스를 포함하는 오버헤드 스트림(62), 및 스트립핑된 물을 포함하는 버텀 스트림(64)을 생성한다. 물 스트림(64)은 재순환되고 열 교환기(20)로 이송되어 산화성 탈수소화 반응기(10)에서 사용되는 증기(26)를 생성한다. 물 스트림(64)의 일부는 기화기(80)를 통과하여 증기(82)를 생성할 수 있다. 증기는 과열기(90)를 통과하여 반응기(10)로 이송되는 과열된 증기(92)를 생성한다.
이 공정은 C4 흡수기(70)에 대한 스크러빙된 C4 공정 스트림(52)을 추가로 포함한다. C4 흡수기(70)는 공정 스트림(52)으로부터 C4 탄화수소를 흡수하고, 불활성 가스를 포함하는 C4 흡수기 오버헤드 스트림(72), 및 C4 탄화수소 및 용매를 포함하는 C4 버텀 스트림(74)을 생성한다. C4 오버헤드 스트림(72)은 옥시게네이트 스트립퍼(60)에서 사용되는 불활성 가스를 제공한다.
C4 버텀 스트림은 가스제거기(100)로 이송되어 가스제거기 오버헤드 스트림(102)의 잔류 경질 가스를 제거한다. 가스제거기(100)는 가스제거된 용매 및 C4 탄화수소를 포함하는 버텀 스트림(104)을 생성한다. 가스제거기 버텀 스트림(104)은 C4 스트립퍼(110)로 이송되어 흡수기 용매로부터 C4 화합물을 분리한다. C4 스트립퍼(110)는 C4 탄화수소를 포함하는 오버헤드 스트림(112), 및 용매를 포함하는 버텀 스트림(114)을 생성한다. 용매 스트림(114)은 스트립퍼 공급물 스트림(104)과의 열 교환을 통해 냉각되고, 냉각된 용매 스트림(114)은 C4 흡수기(70)로 이송된다. C4 오버헤드 스트림은 C4 스플리터(도시되지 않음)로 이송되어, 다른 C4 화합물로부터 부타디엔을 분리한다.
산화성 탈수소화 반응기(10)는 유입 온도를 제어하기 위해 반응기 사이에 열 교환기를 직렬로 갖는 하나 이상의 반응기를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 산화성 탈수소화 반응기(10)는 직렬로 연결된 2개의 반응기를 포함하고, 부텐 스트림은 제1 반응기에서 제2 반응기로 이송된다. 증기 및 산화제는 각각의 반응기로 이송된다. 바람직한 산화제는 압축 공기이다.
옥시게네이트 스트립퍼에서 스트립핑하기 위해 옥시게네이트가 고갈된 기존의 공정 스트림을 사용하여 공정이 개선된다. 하류 C4 흡수기로부터의, 불활성 가스를 포함하는 오버헤드는 옥시게네이트 스트립퍼에 우수한 스트립핑 가스를 제공한다. C4 흡수기로부터의 오버헤드는 이미 동일한 하류 처리, 예컨대 열 산화기로 보내질 예정이고, 옥시게네이트 스트립퍼의 오버헤드와 동일한 도착지이다.
본 발명이 현재 바람직한 구체예로 고려되는 것으로 기술되었지만, 본 발명은 개시된 구체예로 제한되지 않고, 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되는 다양한 변형 및 등가 배열을 포괄하는 것으로 이해하여야 한다.
Claims (10)
- 부타디엔 반응기 유출물 스트림으로부터 옥시게네이트를 제거하는 방법으로서,
부타디엔 반응기 유출물 스트림(12)을 켄칭 타워(30)로 이송하는 단계;
부타디엔 반응기 유출물 스트림을 냉각 및 켄칭하여 C4 탄화수소를 포함하는 오버헤드 스트림(32), 및 용매 및 옥시게네이트를 포함하는 버텀 스트림(34)을 생성하는 단계;
버텀 스트림(34)을 옥시게네이트 스트립퍼(60)로 이송하는 단계;
불활성 가스(72)를 옥시게네이트 스트립퍼(60)로 이송하고, 옥시게네이트 및 불활성 가스를 포함하는 스트립퍼 오버헤드 스트림(62), 및 용매를 포함하는 스트립퍼 버텀 스트림(64)을 생성하는 단계;
오버헤드 스트림(32)을 옥시게네이트 스크러버(50)로 이송하여 스크러빙된 C4 스트림(52) 및 스크러버 버텀 스트림(54)을 생성하는 단계; 및
스크러버 버텀 스트림(54)을 옥시게네이트 스트립퍼(60)로 이송하는 단계
를 포함하는 제거 방법. - ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서, 용매가 물인 제거 방법.
- ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항 또는 제2항에 있어서, 부타디엔 반응기 유출물(12)을 켄칭 타워(30)로 이송하는 단계 전에, 부타디엔 반응기 유출물(12)을 열 교환기(20)로 이송하여, 증기 및 냉각된 부타디엔 반응기 유출물(22)을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 제거 방법.
- ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항 또는 제2항에 있어서, 오버헤드 스트림(32)을 옥시게네이트 스크러버(50)로 이송하기 전에 오버헤드 스트림(32)을 압축 유닛(40)으로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 제거 방법.
- 삭제
- 삭제
- ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서, 스크러빙된 C4 스트림(52)을 C4 흡수기(70)로 이송하여 불활성 가스를 포함하는 흡수기 오버헤드 스트림(72), 및 C4 화합물 및 용매를 포함하는 흡수기 버텀 스트림(74)을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 제거 방법.
- 제7항에 있어서, 흡수기 버텀 스트림(74)을 가스 제거기(100)로 이송하여 가스 제거기 오버헤드 스트림(102), 및 용매 및 C4 화합물을 포함하는 가스 제거기 버텀 스트림(104)을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 제거 방법.
- ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제8항에 있어서, 가스 제거기 버텀 스트림(104)을 C4 스트립퍼(110)로 이송하여 C4 생성물 스트림(112), 및 용매를 포함하는 버텀 스트림(114)을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 제거 방법.
- 제9항에 있어서, C4 스트립퍼 버텀 스트림(114)을 C4 흡수기(70)로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 제거 방법.
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