KR102129644B1 - 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법 - Google Patents

에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은
a) 본질적으로 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 건조 에틸렌 스트림 (A) 을 제공하는 것,
b) 상기 스트림 (A) 을 스트립퍼 (또한 탈메탄탑이라고도 함) 로 보내어,
Figure 112015056797060-pct00019
본질적으로 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림,
Figure 112015056797060-pct00020
본질적으로 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림
을 생성하는 것
을 포함하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법으로서,
상기 스트립퍼의 상단의 기체 상을 냉매 스트림에 의해 냉각시킨 열 교환기에서 응축하여 제 1 기체 상 및 제 1 액체 상을 수득하고,
바람직한 구현예에서, 냉매 스트림은 하나 이상의 C3 또는 C4 탄화수소로 이루어지고, 유리하게는 액체 및 기체 프로판 또는 프로필렌으로 이루어지고,
제 1 기체 상을 액체 에탄 또는 액체 에틸렌에 의해 냉각시킨 열 교환기에서 응축하여, 본질적으로 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림이라고도 하는 제 2 기체 상, 및 제 2 액체 상을 수득하고,
제 1 및 제 2 액체 상은 스트립퍼의 환류물인 방법에 관한 것이다.

Description

에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법 {PROCESS FOR REMOVING LIGHT COMPONENTS FROM AN ETHYLENE STREAM}
본 발명은 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법이다. 임의적으로 산소화된 오염물이 또한 제거된다.
올레핀은 전형적으로 접촉 또는 스팀 분해 공정에 의해 석유 원료로부터 제조된다. 이러한 분해 공정, 특히 스팀 크랙킹은 다양한 탄화수소 원료로부터 에틸렌 및/또는 프로필렌 등의 경질 올레핀(들)을 생성한다. 에틸렌 및 프로필렌은 플라스틱 및 기타 화학적 화합물의 다양한 제조 방법에서 유용한 중요 원자재 석유화학물질이다. 원유의 제한된 공급 및 비용 증가로 인해 탄화수소 제품 생산을 위한 대체 공정에 관한 연구가 촉발되었다.
올레핀은 상응 알코올의 탈수 반응에 의해 제조될 수 있다. 에탄올은 합성 가스, CO 와 H2 의 혼합물로부터 또는 임의의 다른 방법으로부터의 탄수화물의 발효에 의해 수득될 수 있다. 살아있는 유기체로부터 유기물의 구성, 바이오매스는 세계 최고의 재생가능 에너지원이다. 에탄올 탈수에 의해 생성된 유출물은 미전환 에탄올, 물, 에틸렌, 아세트알데히드 뿐만 아니라 경질 성분을 본질적으로 포함한다. 에탄올을 제거하고 탈수 반응기로 재순환시킬 수 있다. 본질적으로 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 스트림이 남아있다. 한 구현예에서, 상기 스트림은 본질적으로 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 뿐만 아니라 최대 1 w% 의 산소화물을 포함한다. 에틸렌에 대한 에탄 + CO + CO2 + H2 + CH4 + C3+탄화수소의 중량비는 대부분 20/80 미만이다. 경질 성분인 CO, H2 및 CH4 의 제거는 에틸렌의 손실을 유발할 수 있다.
산소화물 중, 아세트알데히드는 에틸렌 회수 작업시 문제를 야기할 수 있으므로, 상기 산소화물이 존재할 경우는 이를 제거하는 것이 바람직할 것이다.
에틸렌의 제조 방법에서, 본질적으로 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 뿐만 아니라 산소화물을 포함하는 정제 대상 스트림을 스트립퍼 (또한 탈메탄탑 (demethanizer) 이라고도 함) 로 보내, 본질적으로 CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림, 및 본질적으로 에틸렌, 산소화물, 에탄, CO2 및 C3+탄화수소를 포함하는 보텀 스트림을 생성한다. 경질 성분의 분리는 스트림 중의 그 비율에 따라 달라진다. 경질 성분의 비율이 상대적으로 높은 경우에는, 에틸렌 스트림으로부터 이를 분리하기 위해 매우 낮은 온도가 요구될 것이며, 따라서 저온 스트림이 요구될 것이다.
이하의 선행 기술에는 이미 올레핀의 정제가 개시되어 있지만, 산소화물을 제거하기 위한 가성 (caustic) 워시액 또는 워시 칼럼 또는 둘 모두가 요구된다.
US 20030098281 A1 에는 올레핀 스트림의 물 및/또는 산소화물 농축물의 제어 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 올레핀 스트림을 액체 흡수제와 접촉시키는 것을 포함한다. 액체 흡수제는 폴리올, 아민, 아미드, 니트릴, 헤테로시클릭 질소 함유 화합물, 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본질적으로 스팀, 에틸렌, 프로필렌 및 최대 2 w% 의 산소화물을 포함하는 기상 스트림을 켄치 타워에서 응축시킨다. 상기 켄치 타워의 오버헤드를 가성액으로 세정하여 CO2 를 제거한 후, 액체 흡수제와 접촉시켜 산소화물을 제거한다.
WO 03 020670 A1 은 올레핀 스트림으로부터 아세트알데히드, CO2 및/또는 물 등의 산소화 성분의 제거 방법을 제공한다. 여기에서는 이와 같은 산소화 성분들이 올레핀 조성물을 추가 가공하는데 사용되는 독 촉매가 될 수 있기 때문에 이들을 제거하는 것이 바람직하다고 설명하고 있다. 또한, 특정 산소화물, 예컨대 아세트알데히드가 존재하면, 다른 올레핀 정제 유닛, 예컨대 산성 기체 처리 유닛에서 오염을 유발할 수 있다. 이 방법은 에틸렌, 프로필렌, C4+ 올레핀 및 아세트알데히드를 함유하는 올레핀 스트림의 제공을 포함한다. 올레핀 스트림은 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분리되며, 여기서 제 1 부분은 적어도 올레핀 스트림에 존재하는 대부분의 에틸렌 및/또는 프로필렌을 포함하고, 제 2 부분은 적어도 올레핀 스트림에 존재하는 대부분의 C4+ 올레핀 및 아세트알데히드를 포함한다. 이후, 제 1 부분은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨에 의해 처리된 산성 가스이다. 올레핀 스트림은 증류에 의해 분리되며, 바람직하게는 증류는 추출제를 이용한 추출성 증류이다. 바람직한 추출제는 1 atm (0.1 MPa) 에서 38 ℃ 이상의 평균 비점을 갖는 극성 조성물이다. 메탄올은 바람직한 추출제 중 한 유형이다.
WO 03 020672 A1 에는 에틸렌 및/또는 프로필렌 함유 스트림으로부터 디메틸 에테르를 제거하는 방법이 기재되어 있다. 올레핀 스트림을 수분 흡수 칼럼으로 보내고, 메탄올을 수분 흡수제로서 이용한다. 메탄올 및 동반수 뿐만 아니라 일부 산소화 탄화수소를, 상기 수분 흡수 칼럼의 보텀 스트림으로서 회수하고, 오버헤드 올레핀을 회수하여 증류 칼럼으로 보낸다. 증류 칼럼에서 에틸렌 및 프로필렌을 분리하고, 뿐만 아니라 디메틸 에테르로부터의 경질 비점 성분, 및 C4+ 성분 및 메탄올 세정액으로부터 남아있는 메탄올을 비롯한 중질 비점 성분을 분리한다. 그 증류 칼럼에 추가 메탄올을 첨가하여 증류 칼럼에서 클라드레이트 (clathrate) 및/또는 자유수 형성을 저하시킨다. 에틸렌 및 프로필렌 함유 스트림은 증류 칼럼에서 오버헤드로서 빠져나오고, 디메틸 에테르 및 C4+ 성분을 포함한 중질 비점 성분은 증류 칼럼에서 보텀으로서 빠져나온다. 이후, 에틸렌 및 프로필렌은 가성 세정 칼럼으로 흘러간다.
WO 03 033438 A1 에는 산소화물 및 물을 함유하는 올레핀 스트림의 제조 방법으로서, 산소화물 및 물을 함유하는 올레핀 스트림을 제공하고; 올레핀 스트림을 탈수하고; 탈수 올레핀 스트림을 압축하고; 올레핀 스트림을 메탄올로 세정하여 올레핀 스트림으로부터 적어도 일부의 산소화물을 제거하고; 메탄올 세정 올레핀 스트림을 물과 접촉시키고; 물 접촉 올레핀 스트림을 분획하는 것을 포함하는 제조 방법이 개시되어 있다. 회수된 올레핀 스트림 (메탄올 및 이어서 물로 세정함) 을 추가로 알칼리 세정 및 건조 단계로 보낸다. 산소화물 및 물을 함유하는 올레핀 스트림은 MTO 프로세스의 유출물이다.
EP 0 669 389 에는 분획화 전에 에틸렌-함유 공급 기체를 냉각 농축시키는 극저온 에틸렌 회수 시스템이 개시되어 있다. 특히, 이 문서에서는 하나 이상의 부분 응축기에 이어서 하나 이상의 분축기 (dephlegmator) 로 된 조합을 이용하는 개선된 방법이 기재되어 있다. 이 문서에서는, 정제를 2 개의 탈메탄탑을 이용해 수행한다. 첫번째 탈메탄탑 (117) 의 오버헤드 스트림을 어떠한 다른 처리 없이 바로 두번째 탈메탄탑 (119) 로 보낸다.
US 6,444,869 에는 산소화물 전환 유출물 스트림으로부터의 에틸렌의 제조 방법이 개시되어 있다. 산소화물 전환 유출물 스트림은 수소, 메탄, 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판 및 C4+ 올레핀을 포함한다. 이 유출물을 압축 처리하여 산소화물을 제거하고, 이산화탄소 제거 구획으로 보내어 여기서 이산화탄소를 제거하기 위해 이산화탄소를 가성 용액의 접촉에 의해 또는 종래 방식대로 가성 용액과 조합한 아민 용액의 접촉에 의해 흡수시키고, 건조시키고, 이후 탈에탄탑 (deethanizer) 및 탈메탄탑을 통해 분획화를 행한다.
US 2005-0283038 A1 에는 산소화물로부터의 올레핀 전환 반응의 제 1 증기 유출물 스트림으로부터 올레핀 스트림의 제조 방법이 개시되어 있으며, 여기서 상기 제 1 증기 유출물 스트림은 C2 및 C3 올레핀, C4 탄화수소 및 C2 내지 C6 카르보닐 화합물을 포함한다. 상기 방법에서, 제 1 증기 유출물 스트림의 온도 및 압력을 조정하여 약 100 psig 내지 약 350 psig (790 내지 2514 kPa) 범위의 압력 및 약 70 ℉ 내지 약 120 ℉ (21 내지 49 ℃) 범위의 온도를 갖는 제 2 증기 유출물 스트림을 생성하고, 상기 제 2 증기 유출물 스트림은 제 1 증기 유출물 스트림 중의 C4 탄화수소의 총 중량에 대해 약 50 wt% 이상의 C4 탄화수소를 함유한다. 제 2 증기 유출물 스트림을 이후 액체 알코올-함유 스트림으로 세정하여 제 3 증기 유출물 스트림을 생성하고, 이후 제 3 증기 유출물 스트림을 액상수로 세정하여 C2 및 C3 올레핀 및 약 1.0 wt% 이하의 C2 내지 C6 카르보닐 화합물을 포함하는 제 4 증기 유출물 스트림을 제공한다. 이러한 회수 공정의 한 구현예에서, 제 4 증기 유출물 스트림의 적어도 일부를 가성액 또는 아민 등의 염기 성분과 접촉시켜, 그로부터 대부분의 이산화탄소를 제거하고 (즉 제 4 증기 유출물 스트림으로부터 "산성 기체" 를 제거함), 이후 CO2-감축 스트림을 건조한다.
본 발명은,
a) 본질적으로 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 건조 에틸렌 스트림 (A) 을 제공하는 것,
b) 상기 스트림 (A) 을 스트립퍼 (또한 탈메탄탑이라고도 함) 로 보내어,
Figure 112015056797060-pct00001
본질적으로 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림,
Figure 112015056797060-pct00002
본질적으로 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림
을 생성하는 것
을 포함하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법으로서,
상기 스트립퍼의 상단의 기체 상을 냉매 스트림에 의해 냉각시킨 열 교환기에서 응축하여 제 1 기체 상 및 제 1 액체 상을 수득하고,
바람직한 구현예에서, 냉매 스트림은 하나 이상의 C3 또는 C4 탄화수소로 이루어지고, 유리하게는 액체 및 기체 프로판 또는 프로필렌으로 이루어지고,
제 1 기체 상을 액체 에탄 또는 액체 에틸렌으로 냉각시킨 열 교환기에서 응축하여, 본질적으로 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림이라고도 하는 제 2 기체 상, 및 제 2 액체 상을 수득하고,
제 1 및 제 2 액체 상은 스트립퍼의 환류물인 방법이다.
정제 대상 스트림 중의 경질 성분의 비율이 충분히 낮을 경우, 스트립퍼 상단의 응축기의 냉각원은 액체 프로판 또는 액체 프로필렌일 수 있으며, 단지 소량의 에틸렌만이 경질 성분과 함께 빠져나온다. 정제 대상 스트림 중의 경질 성분의 비율이 높은 경우에는, 액체 프로판 또는 프로필렌이 충분히 차갑지 않고, 보다 많은 양의 에틸렌이 경질 성분과 함께 빠져나온다. 더 차가운 냉각원이 요구된다. 스트립퍼의 상단 전체를 응축시키기 위해 프로판 또는 프로필렌보다 차가운 냉각원을 이용하는 것 대신에, 특별히 액체 프로판 또는 액체 프로필렌으로 냉각시킨 응축기를 유지하고, 냉각원으로서 액체 에탄 또는 액체 에틸렌을 이용하는 후속 응축기를 삽입하는 것이 개발되었다.
임의적으로, 본 발명의 방법은 산소화물 뿐만 아니라 CO2 제거를 위한 추가 장비를 포함하고, 실질적으로 순수한 에틸렌 유리하게는 폴리머 등급 에틸렌을 수득한다. 상기 방법에서, CO2 제거를 위한 가성 세정액 및 산소화물 제거를 위한 세정 칼럼이 존재하지 않는다.
상기 방법을 기본적 방법이라고 한다.
액체 에탄 또는 액체 에틸렌은 사실상 액체와 기체의 혼합물이며, 냉매 스트림은 사실상 액체 및 기체의 혼합물, 예컨대 액체 및 기체의 C3 또는 C4 탄화수소 혼합물이다. 유리하게는, 액체 또는 기체 프로판 또는 프로필렌으로 이루어진다.
프로판 또는 프로필렌 대신 프로판-프로필렌 혼합물을 이용하는 것은 본 발명에서 벗어나지 않는다.
액체 프로판 또는 액체 프로필렌 압력은 유리하게는 0.3 내지 2 barg (30 kPag 내지 200 kPag) 범위이다.
액체 에탄 또는 액체 에틸렌 압력은 유리하게는 0.3 내지 5 barg (30 kPag 내지 500 kPag) 범위이다.
액체 이소부탄 압력은 유리하게는 0.3 bara 내지 0.7 bara (30 kPaa 내지 70 kPaa) 범위이다.
스트립퍼 상단의 기체 상 응축기는, 본질적으로 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 기체 상이 최종적으로 스트립퍼 구역을 떠나기 전에 액체 에탄 또는 액체 에틸렌에 의해 냉각되는 한, 다양한 방식으로 배열될 수 있다.
액체 프로판 또는 액체 프로필렌에 의해 냉각되는 응축기 (제 1 응축기) 및 액체 에탄 또는 액체 에틸렌에 의해 냉각되는 응축기 (제 2 응축기) 를 일렬로 배열할 수 있으며, 첫번째 것에서 나온 기체 상을 두번째 것으로 보낸다. 이들은 2 개의 세트의 튜브를 갖는 동일 외피 내에 배열될 수 있으며, 그 중 하나는 냉각 유체의 것이다.
제 1 응축기는 통상 환류 드럼과 함께 배열되고, 제 2 응축기는 최종적으로 스트립퍼 구역을 떠나기 전에 액체 에탄 또는 액체 에틸렌에 의해 본질적으로 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 기체 상을 냉각시키는 환류 드럼의 출구에 있다.
도 1 은 상기 방법의 구현예를 개시한다. 본질적으로 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 건조 에틸렌 스트림 (2) 을 스트립퍼로 보낸다. 본질적으로 에틸렌 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림 (4) 을 회수하고, 임의적으로는 추가 정제로 보낸다. 스트립퍼 상단의 기체 상을 액체 프로판 또는 액체 프로필렌에 의해 냉각시킨 열 교환기에서 응축하여 제 1 기체 상 및 환류 드럼에서 회수된 제 2 액체 상을 수득하고, 상기 제 1 기체 상을 액체 에탄 또는 액체 에틸렌 (7) 으로 냉각시킨 열 교환기에서 응축하여, 본질적으로 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림이라고도 하는 제 2 기체 상 (3) 및 환류 드럼 (디켄터로서도 알려짐) 에서 회수된 제 2 액체 상을 수득한다.
본질적으로 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 스트립퍼의 보텀 스트림을 추가로 정제하여 임의적인 산소화물, 뿐만 아니라 CO2 를 제거하고, 실질적으로 순수한 에틸렌 유리하게는 폴리머 등급 에틸렌을 수득한다. 유리하게는 일부 에틸렌을 팽창시켜 액체 에틸렌을 수득하고 상기 액체 에틸렌을, 스트립퍼 상단의 제 1 기체 상을 응축시키는 냉각 유체로서 보낸다. 유리하게는 에틸렌을 0.3 내지 5 barg (30 kPag 내지 500 kPag) 범위의 압력으로 팽창시켜 기체와 액체의 혼합물을 수득한다. 스트립퍼 상단의 제 1 기체 상의 응축시, 에틸렌이 기체 상으로 되돌아가고 유리하게는 재순환된다. 본 발명의 방법은 에탄올 탈수에 의한 에틸렌 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 응축기로부터의 저압의 에틸렌을 탈수 반응기 출구와 스트립퍼 사이의 임의의 지점에서 재순환시킬 수 있다.
제 1 구현예에서, 기본적 방법은 추가로 (i)
c) 상기 단계 b) 의 보텀 스트림을 탈에탄탑으로 보내어,
Figure 112015056797060-pct00003
본질적으로 에탄, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림,
Figure 112015056797060-pct00004
본질적으로 에틸렌 및 CO2 로 이루어진 오버헤드 스트림
을 생성하고,
d) 상기 단계 c) 의 오버헤드 스트림을 고정층 CO2 흡착 구역으로 보내어, 본질적으로 CO2 가 없는 에틸렌 스트림을 회수하는 것,
또는 (ii)
c1) 상기 단계 b) 의 보텀 스트림을 고정층 CO2 흡착 구역으로 보내어, 본질적으로 CO2 가 없는 스트림을 회수한 후, 상기 스트림을 탈에탄탑으로 보내어,
Figure 112015056797060-pct00005
본질적으로 에탄, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림,
Figure 112015056797060-pct00006
본질적으로 CO2 가 없는 에틸렌으로 본질적으로 이루어진 오버헤드 스트림
을 생성하는 것을 포함한다.
상기 방법을 구현예 1 이라고 한다.
유리하게는, 상기 구현예 1 에서, 탈에탄탑의 환류 드럼 (디켄터로도 알려짐) 중의 액체 에틸렌 일부를 팽창시키고 스트립퍼 상단의 제 1 기체 상을 응축시키기 위한 냉각 유체로서 보낸다.
한 구현예에서, (A) 중의 에탄 + CO + CO2 + H2 + CH4 + C3+탄화수소 대 에틸렌의 중량비는 10/90 미만이다.
한 구현예에서, (A) 중의 에탄 + CO + CO2 + H2 + CH4 + C3+탄화수소 대 에틸렌의 중량비는 10/90 미만 0.1/99.9 초과이다.
한 구현예에서, (A) 중의 에탄 + CO + CO2 + H2 + CH4 + C3+탄화수소 대 에틸렌의 중량비는 5/95 미만이다.
한 구현예에서, (A) 중의 산소화물의 비율은 50 wppm 내지 10000 wppm 이다.
한 구현예에서, (A) 중의 산소화물의 비율은 3000 wppm 이하이다.
한 구현예에서, (A) 중의 산소화물의 비율은 2000 wppm 이하이다.
한 구현예에서, (A) 중의 H2 의 비율은 2 w% 이하이다.
한 구현예에서, (A) 중의 H2 의 비율은 1 w% 이하이다.
한 구현예에서, (A) 중의 H2 의 비율은 0.5 w% 이하이다.
한 구현예에서, (A) 중의 H2 의 비율은 0.1 w% 이하이다.
한 구현예에서, (A) 중의 CO2 의 비율은 400 vol ppm 이하이다.
유리하게는 단계 a) 에서의 "건조 에틸렌 스트림" 은 수분 함량이 5 wppm 미만, 유리하게는 3 wppm 미만, 바람직하게는 1 wppm 미만임을 의미한다.
한 구현예에서 건조 에틸렌 스트림 (A) 이 에틸렌 탈수에 의해 제조된 경우, 상기 스트림 (A) 은 실질적으로 아세틸렌을 함유하지 않는다.
본 발명에 따라 처리된 에틸렌은 특히 알파-올레핀, 에틸벤젠/스티렌, 에틸렌옥시드/에틸렌글리콜, 에틸렌디클로라이드 및 상응하는 폴리머, 예컨대 폴리에틸렌 단독 또는 공중합체 (PE, EPR, EPDM 등), 폴리스티렌 (PS), 부타디엔, 이소프렌, 아크릴로니트릴 또는 조합을 갖는 스티렌 공중합체 (SBS, SIS, SBR, ABS, SAN), 폴리에스테르 (PET) 및 폴리비닐클로라이드 (PVC) 제조용 원료로서 사용하기에 적합하다.
또다른 구현예에서, 본 발명은 하기를 포함하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분의 제조 방법에 관한 것이다:
a) 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 건조 에틸렌 스트림 (A) 을 제공하는 것,
b) 분리 수단, 바람직하게는 탈메탄탑 또는 스트립퍼 내 상기 건조 에틸렌 스트림 (A) 으로부터
- 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 기체 스트림 (B),
- 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림 (C)
을 분리하는 것, 여기서
c) 오버헤드 기체 스트림 (B) 을 -10 ℃ 내지 -45 ℃ 범위의 온도로 냉각시켜 제 1 기체 스트림 (D) 및 제 1 액체 스트림 (E) 을 수득하는 것,
d) 제 1 기체 스트림 (D) 을 -10 ℃ 내지 -45 ℃ 범위로 단계 c) 의 온도보다 낮은 온도로 냉각시켜 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 제 2 기체 스트림 (F), 및 제 2 액체 스트림 (G) 을 수득하는 것,
e) 제 1 및 제 2 액체 스트림 (E) 및 (G) 를 환류물로서 상기 분리 수단으로 보내는 것.
또다른 구현예에서, 상기 방법은 단계 c) 의 냉각이 30 kPag 내지 200 kPag 범위의 압력을 갖는 액체 및 임의적으로는 기체 탄화수소 C3 내지 C4 의 혼합물, 보다 바람직하게는 액체 및 임의적으로는 기체 프로판 및/또는 액체 및 임의적으로는 기체 프로필렌의 혼합물을 포함하는 냉매 스트림에 의해 수행된다는 점에서 주목할 만하다.
또다른 구현예에서, 상기 방법은 단계 d) 의 냉각이 30 kPag 내지 500 kPag 범위의 압력의 액체 에탄 또는 액체 에틸렌에 의해 수행된다는 점에서 주목할 만하다.
또다른 구현예에서, 상기 방법은 본질적으로 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로는 산소화물을 포함하는 보텀 스트림 (C) 을 추가로 정제하여 산소화물, 뿐만 아니라 CO2 를 제거하고, 실질적으로 순수한 에틸렌 스트림 (H) (바람직하게는 폴리머 등급 에틸렌임) 을 수득한다는 점에서 주목할 만하다.
또다른 구현예에서, 상기 방법은 상기 실질적으로 순수한 에틸렌 스트림 (H) 중 일부를, 바람직하게는 0.3 내지 5 barg (30 kPag 내지 500 kPag) 범위의 압력으로 팽창시켜, 액체 및 임의적으로는 기체로 된 저온 혼합물을 수득하고, 상기 액체 에틸렌이 오버헤드 기체 스트림 (B) 을 냉각시키기 위한 냉매 스트림으로서 사용된다는 점에서 주목할 만하다.
또다른 구현예에서, 상기 방법은 오버헤드 기체 스트림 (B) 의 냉각시 상기 실질적으로 순수한 에틸렌 스트림 (H) 의 에틸렌을 기상으로 되돌려 재순환시킨다는 점에서 주목할 만하다.
또다른 구현예에서, 본 발명은 상기 단계를 실행하는 설비에 관한 것이다:
- 스트림 (A) 로부터 오버헤드 기체 스트림 (B) 및 보텀 스트림 (C) 을 분리하기 위한, 제 1 세퍼레이터 유닛, 바람직하게는 탈메탄탑 또는 스트립퍼인 것
- 제 1 기체 스트림 (C) 을 제 1 액체 스트림 (D) 으로부터 분리하기 위한, 제 2 세퍼레이터 유닛, 바람직하게는 환류 드럼 또는 스트립퍼인 것
- 오버헤드 기체 스트림 (B) 을 냉각시키기 위한, 제 1 냉각 유닛, 바람직하게는 열 교환기인 것
- 제 1 기체 스트림 (C) 을 냉각시키기 위한, 제 2 냉각 유닛, 바람직하게는 열 교환기인 것
- 건조 에틸렌 스트림 (A) 을 제 1 세퍼레이터 유닛으로 이송하는 수단, 오버헤드 기체 스트림 (B) 을 제 1 냉각 유닛으로 이송하는 수단, 제 1 기체 스트림 (D) 을 제 2 냉각 유닛으로 이송하는 수단, 및 제 1 및 제 2 액체 스트림 (E) 및 (G) 을 상기 제 1 세퍼레이터 유닛으로 이송하는 수단.
상기 기재한 모든 구현예들은 함께 결합되며 서로 조합하여 고려될 수 있다.
산소화물이라고도 하는 산소화 오염물에 관해, 메탄올, 에탄올 C3 알코올; 에테르, 예컨대 디에틸에테르 및 메틸 에틸 에테르 및 디메틸에테르; 카르복실산, 예컨대 아세트산; 알데히드, 예컨대 아세트알데히드; 케톤, 예컨대 아세톤; 및 에스테르, 예컨대 메틸 에스테르; 및 비닐 유도체를 언급할 수 있다. 특히 알코올 탈수 중 문제가되는 산소화 오염물은 알데히드이다.
단계 a) 의 에틸렌 스트림 (A) 에 관해, 이는 에탄올의 탈수로부터 유래할 수 있다. 상기 탈수는 하나 이상의 에탄올 탈수 반응기에서 이루어질 수 있다. 알코올 탈수에 관해, 이러한 방법은 WO-2009-098262, WO-2009-098267, WO-2009-098268 및 WO-2009-098269 에 기재되어 있으며 그 내용은 본원에 포함된다. 본 발명은 에탄올의 탈수에 의해 제조된 에틸렌의 정제에 있어 매우 효과적이다.
상기 탈수 반응기의 유출물은 본질적으로 에틸렌 및 스팀 뿐만 아니라 미량의 산소화물, 에탄, CO, CO2, H2, CH4 및 C3+탄화수소를 포함한다. "미량" 이란 에탄 + CO + CO2 + H2 + CH4 + C3+탄화수소 대 에틸렌의 중량비가 20/80 미만, 대부분 10/90 미만인 것을 의미한다.
상기 탈수 반응기 출구는 우선 통상 켄치 (quench) 매질로서 물을 이용하는 켄치 탑에서 냉각된다. 켄치 탑에서, 탈수 반응기에 포함된 물의 대부분이 응축되고, 탑 보텀으로부터 액체 물 보텀 스트림으로서 제거된다. 상기 물 보텀 스트림의 일부는 열 교환기에서 냉각되고, 켄칭 매질로서 켄치 칼럼의 상단으로 재순환된다. 켄칭 매질로서 재순환되지 않은 물 보텀 스트림 부분은 산소화물의 일부 및 존재할 경우 대부분의 미전환 에탄올을 포함할 수 있다. 상기 스트림을 스트립핑 칼럼에서 처리하여 순수 물 스트림을 회수할 수 있다. 에틸렌, 산소화물, 에탄, CO, CO2, H2, CH4 및 C3+탄화수소는 통상 1 내지 16 bar 절대압 (0.1 MPaa 내지 1.6 MPaa) 등의 압력에서 켄치 탑의 상단으로부터 제거되고, 이를 오염된 에틸렌 스트림이라 한다. 유리하게는 상기 오염된 에틸렌 스트림은 하나 이상의 단계로 연속적으로 압축하고 냉각하여 대부분의 물을 제거하고, 나아가 고정층 건조 구역에 그리고 최종적으로 본 발명의 공정에 공급된다.
앞서의 압축 단계에서, 회수된 물에는 일부 산소화 오염물질 및 탄화수소가 용해되어 있다. 오염된 탄화수소 스트림을 또한 제 1 압축 단계 전에 냉각하고, 물을 회수할 수 있다. 한 구현예에서, 압축에 이은 각각의 냉각시, 및 만약 있다면, 제 1 압축 단계 전 냉각시, 회수된 물은 스트립핑 칼럼으로 보내져, 본질적으로 산소화 오염물질 및 탄화수소를 포함하는 오버헤드 스트림 및 본질적으로 순수한 물 보텀 스트림을 생성한다. 임의적으로 오버헤드 스트림을 태워 산소화 오염물질을 파괴하고 열을 회수한다.
압축 단계 이후, 오염된 에틸렌 스트림을 추가로 고정층 건조 구역에 및 최종적으로 본 발명의 공정에 공급한다. 고정층 건조 구역이 자체 공지되어 있다.
스트립퍼에 관해, 상기 스트립퍼의 목적은 본질적으로 H2, CH4 및 CO 를 포함하는 오버헤드를 회수하는 것이다. 이것은 유리하게는 증류 칼럼이다.
작업 조건에 관해, 탄화수소 증류 분야의 숙련자는 스트립퍼에 대한 에틸렌 공급물 중의 경질 성분의 비율 및 냉각 유체의 열역학적 특성 면에서 작업 조건을 선정할 수 있다. 본 발명의 기초는 프로판 또는 프로필렌을 사용하여 스트립퍼의 상단을 응축시키고, 에탄 또는 에틸렌을 이용한 냉각에 의해 응축을 "마무리" 하여 스트립퍼 오버헤드 중의 경질 성분과 함께 빠져나오는 에틸렌의 양을 감소시키는 것이다. 유리하게는 스트립퍼 상단의, 제 2 응축기 내 냉각 에너지분, 에탄 또는 에틸렌에 의해 공급된 것은 스트립퍼의 상단에 요구되는 전체 냉각 에너지의 최대 10% 이다.
스트립퍼는 주로 상단의 냉각 유체로서 액체 프로판 또는 액체 프로필렌을 사용하는데 있어 지나치게 낮지 않은 온도에서 작동하기에 충분히 높은 압력이어야 한다. 40 barg (4 MPag) 에서 작동하는 보텀에서의 H2, CH4 및 CO 및 본질적으로 액체 에틸렌을 포함하는 오버헤드를 회수하기 위한 스트립퍼는 0 내지 -10 ℃ 정도의 오버헤드 온도 및 0 ℃ 정도의 보텀 온도를 가진다. 21 barg (2.1 MPag) 에서 작동하는 동일한 스트립퍼는 -30 ℃ 의 오버헤드 온도 및 -24 ℃ 정도의 보텀 온도를 가진다. 이들 온도 및 압력은 에틸렌 스트림 (A) 중의 H2, CH4 및 CO 의 비율 및 주로 H2 의 비율에 따라 달라진다.
스트림 (D) 의 온도, 즉 스트립퍼 상단 및 제 1 응축기 이후 온도에 관해, -5 ℃, -10 ℃ 또는 -15 ℃ 에서부터 -45 ℃, -40 ℃ 또는 -35 ℃ 까지의 범위이다. 단계 c) 의 냉매 스트림의 온도에 관해, 이는 -10 ℃; -15 ℃ 또는 -20 ℃ 에서부터 -50 ℃, -45 ℃ 또는 -40 ℃ 까지의 범위이다. 단계 d) 에서 사용된 액체 에탄 또는 에틸렌의 온도에 관해, 이는 -60 ℃; -65 ℃ 또는 -70 ℃ 에서부터 -80 ℃, -85 ℃ 또는 -90 ℃ 까지의 범위이다.
제 1 구현예 및 고정층 CO2 흡착 구역에 관해, 이는 CO2 를 선택적으로 제거할 수 있는 임의 요소일 수 있다. 예를 들어, 분자체 또는 염기성 산화물, 지지된 염기성 산화물, 고표면적 탄소, 유기금속 구조체 성분 (MOF) 또는 그 혼합물을 이용하는 시판 고정층 흡착 (PAS (pressure swing adsorption) 또는 TSA (temperature swing adsorption)) 이다. 분자체는 8 원 고리 (그 중 제올라이트 A) 또는 12 원 고리 (그 중 제올라이트 X) 를 갖고 알칼리, 알칼리 토류 또는 란탄족 양이온에 의해 교환된 저 실리카 제올라이트인 것이 바람직하다. 다른 분자체는 결정성 티타노실리케이트 (ETS 계열 물질) 이다. 지지된 염기성 산화물은 고표면적 탄소, 알루미나, 실리카, 지르코니아 또는 티타니아, 클레이에 지지된 알칼리, 알칼리 토류 또는 란탄족 산화물이 바람직하다. CO2 의 제거는 압력 및 온도에 따라 액체 스트림 또는 기체 에틸렌 스트림을 이용해 실시될 수 있다. CO2 가 실질적으로 없는 스트림이 회수된다. 오직 미미한 양의 CO2 만이 에틸렌으로부터 제거되어야 하기 때문에, 바람직한 공정 사이클은 열 스윙 흡착 (TSA) 유형의 것이다. CO2 의 흡착은 2 개 이상의 고정층 흡착제 상에서 실시될 수 있다. 상기 고정층 흡착제는, CO2 로 포화되고 나면, 재생될 수 있는 한편, 주요 스트림은 다른 흡착 층 상에서 또는 임의 조합으로 처리된다. 재생시, 탈착은 어디에서든 처리가능한 스트림을 생성한다. TSA 프로세스 사이클에서는, CO2 의 탈착이 발생할 때까지 온도를 상승시킴으로써 불활성 기체를 이용해 포화된 흡착제를 스위핑하면서 재생이 행해진다. 최종적으로, 포화된 흡착제는 새로운 흡착제에 의해 대체될 수 있고, 포화된 흡착제는 폐기되거나 또는 추가 사용을 위해 외부 위치 (ex-situ) 에서 재생된다. "본질적으로" 는 에틸렌의 추가 사용 관점에서 해석되어야 한다. 에틸렌은 중합되어야 하거나, 올리고머화된 CO2 는 1 ppm vol 이하, 바람직하게는 0.5 ppm vol 이하이어야 한다.
한 구현예에서 탈에탄탑이라고도 하는 C2 스플리터 (splitter) 의 압력은 산소화물의 올리고머화 또는 폴리머화가 없는 것과 같은 C2 스플리터/탈에탄탑 보텀의 온도를 갖도록 선택된다. 예를 들어, 상기 온도는 150 ℃ 를 넘지 않아야 하고, 유리하게는 100 ℃ 를 넘지 않아야 한다. 이 온도는 산소화물 + 에탄 + C3+탄화수소의 혼합물 중의 산소화물의 비율 및 압력에 따라 다르다. 산소화물의 비율이 높을 수록 온도가 높다. 압력이 높을 수록 온도가 높다. C2 스플리터/탈에탄탑은 유리하게는 증류 칼럼이다.
제 1 구현예에 따른 방법은 도 2 에 개시되어 있다. 본질적으로 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 오염된 에틸렌 스트림 (A) 을 건조하고 스트립퍼 (탈메탄탑이라고도 함) 으로 보내어
Figure 112015056797060-pct00007
본질적으로 C2H4, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림,
Figure 112015056797060-pct00008
본질적으로 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림
을 생성하고, 상기 스트립퍼의 보텀 스트림을 탈에탄탑으로 보내어
Figure 112015056797060-pct00009
본질적으로 에탄, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림,
Figure 112015056797060-pct00010
본질적으로 에틸렌 및 CO2 를 포함하는 오버헤드 스트림
을 생성하고, 상기 탈에탄탑의 오버헤드를 고정층 CO2 흡착 구역으로 보내어 본질적으로 CO2 가 없는 에틸렌 스트림을 회수하였다. 탈에탄탑의 환류 드럼 (디켄터로도 알려짐) 중의 액체 에틸렌 일부를 팽창시켜 스트립퍼 상단의 제 1 기체 상을 응축시키기 위한 냉각 유체로서 보낸다.
한 구현예에서, 스트립퍼 (탈메탄탑) 및 C2 스플리터/탈에탄탑은 유체의 이동을 위한 탈메탄탑과 C2 스플리터/탈에탄탑 사이의 압력 강하를 제외하고는 동일 압력으로 작동된다. 유리하게는 압력은 15 내지 45 barg (1.5 MPag 내지 4.5 MPag) 범위이다.
특정예에서, 스트립퍼의 압력은 15 내지 35 barg (1.5 MPag 내지 3.5 MPag) 범위이고, 탈에탄탑 및 CO2 흡착탑의 압력은 파이프 및 장비로 인한 압력 강하에 해당하는 약 1 또는 2 barg (0.1 MPag 내지 0.2 MPag) 이하이다. 이와 같은 압력 범위에서 스트립퍼 상단 및 제 1 응축기 이후의 온도는 -20 내지 -30 ℃ 범위이고, 스트립퍼의 보텀의 온도는 -15 내지 -25 ℃ 범위이고, 탈에탄탑 상단 및 응축기 이후의 온도는 -30 내지 -20 ℃ 범위이고, 탈에탄탑 보텀의 온도는 75 내지 85 ℃ 범위이다.
특정예에서, 스트립퍼의 압력은 20 내지 25 barg (2.0 MPag 내지 2.5 MPag) 범위이고, 탈에탄탑 및 CO2 흡착탑의 압력은 파이프 및 장비로 인한 압력 강하에 해당하는 약 1 또는 2 barg (0.1 MPag 내지 0.2 MPag) 이하이다. 이와 같은 압력 범위에서 스트립퍼의 상단 및 응축기 이후의 온도는 -22 내지 -26 ℃ 범위이고, 스트립퍼의 보텀의 온도는 -20 내지 -24 ℃ 범위이고, 탈에탄탑 상단 및 응축기 이후의 온도는 -27 내지 -22 ℃ 범위이고, 탈에탄탑 보텀의 온도는 78 내지 82 ℃ 범위이다.
또다른 특정예에서, 스트립퍼의 압력은 30 내지 45 barg (3.0 MPag 내지 4.5 MPag) 범위이고, 탈에탄탑 및 CO2 흡착탑의 압력은 약 5 또는 25 barg (0.5 MPag 내지 2.5 MPag) 이하이다. 유리하게는, 탈에탄탑의 압력은 15 내지 30 barg (1.5 MPag 내지 3.0 MPag) 범위이다. 이와 같은 압력 범위에서 스트립퍼의 상단은 -20 내지 -45 ℃ 범위의 온도에서 응축되고, 스트립퍼의 보텀의 온도는 -5 내지 5 ℃ 범위이고, 탈에탄탑 상단의 온도는 -25 내지 -35 ℃ 범위이고, -25 ℃ 내지 -35 ℃ 범위의 온도에서 응축되고, 탈에탄탑 보텀의 온도는 75 내지 85 ℃ 범위이다.
바람직하게는, 스트립퍼의 압력은 25 내지 35 barg (2.5 MPag 내지 3.5 MPag) 범위이고, 탈에탄탑 및 CO2 흡착탑의 압력은 20 내지 25 barg (2.0 MPag 내지 2.5 MPag) 범위이다. 이와 같은 압력 범위에서, 스트립퍼 상단은 -10 내지 -35 ℃ 범위의 온도에서 응축되고, 스트립퍼 보텀의 온도는 -5 내지 -25 ℃ 범위이고, 탈에탄탑 상단의 온도는 -28 내지 -32 ℃ 범위이고, -28 내지 -32 ℃ 범위의 온도에서 응축되고, 탈에탄탑 보텀의 온도는 50 내지 80 ℃ 범위이다.
[실시예]
실시예 1, 본 발명에 따름
도 2 내지 3 에 따른 공정을 작동한다. 결과는 하기 표 1 에서와 같다:
Figure 112015056797060-pct00011
도 3 에 제시된 바와 같이 스트림 1 은 에탄올 탈수 이후의 켄치의 유출물이고, 스트림 7 은 켄치와 스트립퍼 사이에 위치한 압축 구역에서 재순환된다.
25119 kg C2H4 가 생성되고, 73 kg 이 스트림 3 에서 손실되고, 59 kg 이 스트림 6 에서 손실되는데, 이것은 약 0.5% 가 손실됨을 의미한다.
실시예 2, 비교
도 4 에 따른 공정을 작동한다. 결과는 하기 표 2 에서와 같다:
Figure 112015056797060-pct00012
실시예 1 과 비교하여, 스트립퍼 공급물 중의 경질 성분이 훨씬 적어, 그 결과 -24 ℃ 에서 냉각시킨 응축기로 충분하다. 프로세스 측에서 -24 ℃ 를 얻기 위해, 냉각 유체는 0.5 barg 의 액체 프로판일 수 있다. 스트립퍼 오버헤드에서의 C2H4 손실은 78 kg/h 이다. 실시예 1 에서, 스트립퍼 오버헤드에서 73 kg 의 C2H4 손실을 갖기 위해서는 -65 ℃ 의 액체 에틸렌을 갖는 제 2 응축기 공급물이 요구된다.
25091 kg C2H4 가 생성되고, 78 kg 이 스트림 3 에서 손실되고, 18 kg 이 스트림 4 에서 손실되는데, 이것은 약 0.5% 가 손실됨을 의미한다.

Claims (19)

  1. a) 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 건조 에틸렌 스트림 (A) 을 제공하는 것,
    b) 상기 스트림 (A) 을 탈메탄탑 (demethanizer) 이라고도 하는 스트립퍼로 보내어,
    Figure 112020028558475-pct00013
    에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림,
    Figure 112020028558475-pct00014
    에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림
    을 생성하는 것
    을 포함하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법으로서,
    스트립퍼의 상단의 기체 상을 냉매 스트림에 의해 냉각시킨 열 교환기에서 응축하여 제 1 기체 상 및 제 1 액체 상을 수득하고,
    제 1 기체 상을 액체 에탄 또는 액체 에틸렌에 의해 냉각시킨 열 교환기에서 응축하여, 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 스트림이라고도 하는 제 2 기체 상, 및 제 2 액체 상을 수득하고,
    제 1 및 제 2 액체 상이 스트립퍼의 환류물이며, 그리고
    (i)
    c) 상기 단계 b) 의 보텀 스트림을 탈에탄탑 (deethanizer) 으로 보내어,
    Figure 112020028558475-pct00025
    에탄, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림,
    Figure 112020028558475-pct00026
    에틸렌 및 CO2 로 이루어진 오버헤드 스트림
    을 생성하고,
    d) 상기 단계 c) 의 오버헤드 스트림을 고정층 CO2 흡착 구역으로 보내어 CO2 가 없는 에틸렌 스트림을 회수하는 것,
    또는 (ii)
    c1) 상기 단계 b) 의 보텀 스트림을 고정층 CO2 흡착 구역으로 보내어 CO2 가 없는 스트림을 회수한 후, 상기 스트림을 탈에탄탑으로 보내어,
    Figure 112020028558475-pct00027
    에탄, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림,
    Figure 112020028558475-pct00028
    CO2 가 없는 에틸렌으로 이루어진 오버헤드 스트림
    을 생성하는 것을 포함하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 냉매 스트림이 30 kPag 내지 200 kPag 범위의 압력을 갖는 액체 및 임의적으로는 기체 탄화수소 C3 내지 C4 의 혼합물, 또는 액체 및 임의적으로는 기체 프로판의 혼합물 및/또는 액체 및 임의적으로는 기체 프로필렌의 혼합물을 포함하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 액체 에탄 또는 액체 에틸렌 압력이 30 kPag 내지 500 kPag 범위인 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로는 산소화물을 포함하는 스트립퍼의 보텀 스트림을 추가로 정제하여 산소화물 뿐만 아니라 CO2 를 제거하고 순수한 에틸렌, 또는 폴리머 등급 에틸렌을 수득하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 에틸렌 일부를 30 kPag 내지 500 kPag 의 압력으로 팽창시켜, 액체 에틸렌을 수득하고, 상기 액체 에틸렌을 스트립퍼 상단의 제 1 기체 상을 응축시키기 위한 냉각 유체로서 보내는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 스트립퍼 상단의 제 1 기체 상의 응축시, 에틸렌이 기상으로 되돌아가고 재순환되는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 에틸렌의 스트림 (A) 이 에탄올 탈수에 의해 만들어지고, 에틸렌 일부를 30 kPag 내지 500 kPag 의 압력으로 팽창시켜 수득된 액체 에틸렌이 탈수 반응기 유출구와 스트립퍼 사이의 임의의 지점에서 재순환되는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 탈에탄탑의 환류 드럼 중의 액체 에틸렌 일부를, 30 kPag 내지 500 kPag 범위의 압력으로 팽창시켜, 기체와 액체의 저온 혼합물을 수득하고, 스트립퍼 상단의 제 1 기체 상을 응축시키기 위한 냉각 유체로서 보내는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 스트립퍼 상단의 제 1 기체 상의 응축시 에틸렌이 기상으로 되돌아가고 재순환되는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 에틸렌의 스트림 (A) 이 에탄올 탈수에 의해 만들어지고, 탈에탄탑의 환류 드럼 중의 액체 에틸렌 일부를, 30 kPag 내지 500 kPag 범위의 압력으로 팽창시켜 수득된 기체와 액체의 저온 혼합물이 탈수 반응기 유출구와 스트립퍼 사이의 임의의 지점에서 재순환되는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 에틸렌 스트림 (A) 이 에탄올의 탈수로부터 유래되는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  13. 하기를 포함하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법:
    a) 에틸렌, 에탄, CO, CO2, H2, CH4, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 건조 에틸렌 스트림 (A) 을 제공하는 것,
    b) 분리 수단, 탈메탄탑 또는 스트립퍼 내 상기 건조 에틸렌 스트림 (A) 으로부터
    - 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 오버헤드 기체 스트림 (B),
    - 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림 (C)
    을 분리하는 것, 여기서
    c) 오버헤드 기체 스트림 (B) 을 -10 ℃ 내지 -45 ℃ 범위의 온도로 냉각시켜 제 1 기체 스트림 (D) 및 제 1 액체 스트림 (E) 을 수득하는 것,
    d) 제 1 기체 스트림 (D) 을 -10 ℃ 내지 -45 ℃ 범위로 단계 c) 의 온도보다 낮은 온도로 냉각시켜 에틸렌, CO, H2 및 CH4 를 포함하는 제 2 기체 스트림 (F), 및 제 2 액체 스트림 (G) 을 수득하는 것,
    e) 제 1 및 제 2 액체 스트림 (E) 및 (G) 를 환류물로서 상기 분리 수단으로 보내는 것, 그리고
    (i)
    f) 상기 단계 b) 의 보텀 스트림 (C) 를 탈에탄탑 (deethanizer) 으로 보내어,
    Figure 112020028558475-pct00029
    에탄, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림,
    Figure 112020028558475-pct00030
    에틸렌 및 CO2 로 이루어진 오버헤드 스트림
    을 생성하고,
    g) 상기 단계 f) 의 오버헤드 스트림을 고정층 CO2 흡착 구역으로 보내어 CO2 가 없는 에틸렌 스트림을 회수하는 것,
    또는 (ii)
    f1) 상기 단계 b) 의 보텀 스트림 (C) 를 고정층 CO2 흡착 구역으로 보내어 CO2 가 없는 스트림을 회수한 후, 상기 스트림을 탈에탄탑으로 보내어,
    Figure 112020028558475-pct00031
    에탄, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림,
    Figure 112020028558475-pct00032
    CO2 가 없는 에틸렌으로 이루어진 오버헤드 스트림을 생성하는 것.
  14. 제 13 항에 있어서, 단계 c) 의 냉각이 30 kPag 내지 200 kPag 범위의 압력을 갖는 액체 및 임의적으로는 기체 탄화수소 C3 내지 C4 의 혼합물, 또는 액체 및 임의적으로는 기체 프로판의 혼합물 및/또는 액체 및 임의적으로는 기체 프로필렌의 혼합물을 포함하는 냉매 스트림을 이용해 수행되는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 단계 d) 의 냉각이 30 kPag 내지 500 kPag 범위의 압력의 액체 에탄 또는 액체 에틸렌을 이용해 수행되는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 에틸렌, 에탄, CO2, C3+탄화수소 및 임의적으로 산소화물을 포함하는 보텀 스트림 (C) 을 추가로 정제하여 산소화물 뿐만 아니라 CO2 를 제거하고, 순수 에틸렌 스트림 (H), 또는 폴리머 등급 에틸렌을 수득하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 순수 에틸렌 스트림 (H) 의 일부를, 30 kPag 내지 500 kPag 범위의 압력으로 팽창시켜, 액체 및 임의적으로는 기체의 저온 혼합물을 수득하고, 상기 액체 에틸렌을 오버헤드 기체 스트림 (B) 을 냉각시키기 위한 냉매 스트림으로서 사용하는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 오버헤드 기체 스트림 (B) 의 냉각시, 상기 순수 에틸렌 스트림 (H) 의 에틸렌이 기상으로 되돌아가고 재순환되는 에틸렌 스트림으로부터의 경질 성분 제거 방법.
  19. 하기를 포함하는, 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 설비:
    - 스트림 (A) 로부터 오버헤드 기체 스트림 (B) 및 보텀 스트림 (C) 을 분리하기 위한, 제 1 세퍼레이터 유닛, 탈메탄탑 또는 스트립퍼
    - 제 1 기체 스트림 (C) 을 제 1 액체 스트림 (D) 으로부터 분리하기 위한, 제 2 세퍼레이터 유닛, 환류 드럼 또는 스트립퍼
    - 오버헤드 기체 스트림 (B) 을 냉각시키기 위한, 제 1 냉각 유닛, 또는 열 교환기
    - 제 1 기체 스트림 (C) 을 냉각시키기 위한, 제 2 냉각 유닛, 또는 열 교환기
    - 건조 에틸렌 스트림 (A) 을 제 1 세퍼레이터 유닛으로 이송하는 수단, 오버헤드 기체 스트림 (B) 을 제 1 냉각 유닛으로 이송하는 수단, 제 1 기체 스트림 (D) 을 제 2 냉각 유닛으로 이송하는 수단, 및 제 1 및 제 2 액체 스트림 (E) 및 (G) 을 상기 제 1 세퍼레이터 유닛으로 이송하는 수단.
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