KR102183998B1 - Method for separating binary mixture and separating system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이성분계 혼합물의 분리방법 및 이를 수행할 수 있는 분리 시스템에 관한 것이다. 이에 따른 이성분계 혼합물의 분리방법은 원료 혼합물 내 조성비에 따라 원료 혼합물을 증류탑의 높이방향으로 상이한 위치에 도입시킴으로써 분리효율이 개선될 수 있고, 에너지 사용량이 감소될 수 있어 경제적 효율이 증가할 수 있다.The present invention relates to a method for separating a binary mixture and a separation system capable of performing the same. In the method of separating the binary mixture accordingly, the separation efficiency can be improved by introducing the raw material mixture at different positions in the height direction of the distillation column according to the composition ratio in the raw material mixture, and the energy consumption can be reduced, thereby increasing economic efficiency. .
Description
본 발명은 이성분계 혼합물의 분리방법 및 이를 수행할 수 있는 분리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating a binary mixture and a separation system capable of performing the same.
분자당 2개 또는 3개의 원자를 갖는 올레핀 탄화수소인 에틸렌 및 프로필렌은 각각 석유화학산업의 기초 원료로 널리 사용되고 있는 것으로서, 주로 나프타 분해공정을 통하여 제조되고 있다. Ethylene and propylene, which are olefin hydrocarbons having 2 or 3 atoms per molecule, are widely used as basic raw materials in the petrochemical industry, respectively, and are mainly manufactured through a naphtha cracking process.
나프타 분해(naphtha cracking)공정은 원유의 상압 증류장치에서 얻은 가솔린 유분인 나프타를 750℃ 내지 850℃에서 열분해하여 석유화학제품의 기초 원료인 에틸렌, 프로필렌, 방향족 등을 생산하는 반응으로서, 열분해 공정, 급냉공정, 압축공정 및 정제공정을 포함하며, 열분해 공정을 통해 나프타가 분해됨으로써 분해 생성물이 생성된다. 생성된 분해 생성물 내에는 수소 외에 400℃ 내지 500℃의 끓는 점을 갖는 물질까지 광범위한 물질을 포함하고 있으며, 분해 생성물의 2/3를 표준상태에서 기체상태인 물질이 차지하고 있어, 급냉공정 및 압축공정을 통해 압축 건조된 분해가스를 얻고, 이를 정제공정으로 이송시켜 에틸렌 및 에탄을 포함하는 C2 유분, 프로필렌 및 프로판을 포함하는 C3 유분, 부탄 및 부틸렌을 포함하는 C4 유분 및 벤젠, 톨루엔, 자일렌을 포함하는 방향족 등으로 분리된다. The naphtha cracking process is a reaction to pyrolyze naphtha, a gasoline fraction obtained from an atmospheric distillation unit of crude oil, at 750℃ to 850℃ to produce ethylene, propylene, and aromatics, which are basic raw materials for petrochemical products. It includes a quenching process, a compression process, and a purification process, and a decomposition product is produced by decomposing naphtha through a pyrolysis process. In addition to hydrogen, the generated decomposition product contains a wide range of substances ranging from a boiling point of 400℃ to 500℃, and 2/3 of the decomposition product is occupied by gaseous substances in the standard state. The compressed and dried decomposition gas is obtained through the process and transferred to a refining process to provide a C2 fraction including ethylene and ethane, a C3 fraction including propylene and propane, a C4 fraction including butane and butylene, and benzene, toluene, and xylene. It is separated into an aromatic containing a.
이렇게 분리된, C2 유분 및 C3 유분은 각각 정제공정을 통하여 올레핀 탄화수소인 프로필렌과 에틸렌을 생성하게 되며, 상기 정제공정은 통상적으로 증류탑을 이용하여 증류를 통해 수행되고 있다.The separated C2 and C3 fractions each produce propylene and ethylene, which are olefin hydrocarbons, through a purification process, and the purification process is typically performed through distillation using a distillation column.
이하, 도 1을 참고하여 통상적인 C2 유분 및 C3 유분의 정제공정을 설명한다. Hereinafter, a conventional purification process of the C2 fraction and the C3 fraction will be described with reference to FIG. 1.
도 1에 나타낸 바와 같이 통상적인 C2 유분 및 C3 유분의 정제공정은 단일 원료 공급라인이 구비된 증류탑을 포함하는 분리 시스템(100)을 통하여 이루어진다. 예를 들어, 에틸렌 및 에탄을 포함하는 원료물질을 원료 공급라인(10)을 통하여 증류탑(50)에 도입시키고, 증류시켜 증류탑 탑정과 탑저로부터 각각 에틸렌과 에탄이 분리되어 회수된다(60, 70). 상기와 같은 분류 시스템(100)의 경우에는 원료물질을 증류탑에 공급할 수 있는 원료 공급라인으로 증류탑의 높이방향으로 중단부 또는 중단부에서 소폭 상부에 연결되어 있는 하나의 라인만 구비하고 있으며, 이에 원료물질 내 조성비에 관계없이 증류탑의 같은 위치로 원료물질이 도입되게 된다. As shown in Fig. 1, the conventional purification process of the C2 fraction and the C3 fraction is performed through a
한편, 일반적으로 증류는 원료물질을 구성하는 물질들의 비점차에 의하여 수행되는 것, 즉 원료물질 내 상대휘발도를 이용하여 액체 상태의 혼합물을 분리하는 방법으로 상대휘발도가 커짐에 따라 증류를 통한 분리가 용이하게 이루어질 수 있고, 반대로 상대휘발도가 작을수록 증류를 통한 분리가 어려워질 수 있다. 최근에는 나프타 분해공정에 있어 원가절감을 위하여 다양한 원료물질이 사용되고 있으며, 이에 나프타 분해 생성물인 C2 유분 및 C3 유분 내 조성비도 일정하지 않고 다양한 조성을 가지게 된다. 따라서, 고순도의 목적 물질을 얻기 위해서는 C2 유분 및 C3 유분의 조성비에 따른 적절한 정제공정 방법의 연구가 필요한 실정이다.On the other hand, in general, distillation is performed by the difference in boiling point of the materials constituting the raw material, that is, a method of separating a liquid mixture by using the relative volatility in the raw material. Separation may be easily performed, and conversely, as the relative volatility decreases, separation through distillation may become difficult. Recently, in the naphtha decomposition process, various raw materials have been used to reduce cost, and thus, the composition ratio in the C2 fraction and C3 fraction, which are naphtha decomposition products, is not constant and has various compositions. Therefore, in order to obtain a high-purity target substance, it is necessary to study an appropriate purification process method according to the composition ratio of the C2 fraction and the C3 fraction.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 탄소수가 2 내지 4인 알켄 및 상기 알켄과 탄소수가 동일한 알케인을 포함하는 원료 혼합물로부터 알켄과 알케인을 용이하게 분리할 수 있는 이성분계 혼합물의 분리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was conceived to solve the problems of the prior art, and it is possible to easily separate alkenes and alkanes from a raw material mixture containing alkenes having 2 to 4 carbon atoms and alkenes having the same carbon number as the alkenes. It is an object of the present invention to provide a method for separating a branched mixture.
본 발명의 다른 목적은 상기 이성분계 혼합물의 분리방법을 수행할 수 있는 분리 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a separation system capable of performing the separation method of the binary mixture.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 탄소수가 2 내지 4인 알켄 및 상기 알켄과 탄소수가 동일한 알케인을 포함하는 원료 혼합물을 증류탑에 도입시켜 알켄 풍부분획과 알케인 풍부분획으로 분리하는 단계(단계 A)를 포함하고, 상기 원료 혼합물은 혼합물 내 알켄의 몰비율이 감소할수록 증류탑의 높이방향으로 중단부에서 탑저로 이동하여 도입되는 것인 이성분계 혼합물의 분리방법을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is to introduce a raw material mixture containing an alkene having 2 to 4 carbon atoms and an alkene having the same carbon number as the alkene into a distillation column to separate the alkene-rich fraction and the alkane-rich fraction ( Step A), wherein the raw material mixture is introduced by moving from the middle portion to the bottom of the column in the height direction of the distillation column as the molar ratio of alkenes in the mixture decreases.
또한, 본 발명은 탄소수가 2 내지 4인 알켄 및 상기 알켄과 탄소수가 동일한 알케인을 포함하는 원료 혼합물을 공급하는 원료 공급라인이 구비되어 있는 원료 공급부; 상기 원료 공급부와 연결되고, 증류탑이 구비된 증류부; 및 상기 증류부와 연결되어 있는 회수부를 포함하고, 상기 원료 공급부는 증류탑의 높이방향으로 서로 상이한 위치로 연결되는 적어도 3개의 원료 공급라인을 포함하는 것인 상기에 기재된 이성분계 혼합물의 분리방법을 수행할 수 있는 분리 시스템을 제공한다.In addition, the present invention is a raw material supply unit provided with a raw material supply line for supplying a raw material mixture containing alkenes having 2 to 4 carbon atoms and alkenes having the same carbon number as the alkenes; A distillation unit connected to the raw material supply unit and provided with a distillation column; And a recovery unit connected to the distillation unit, wherein the raw material supply unit includes at least three raw material supply lines connected to different positions in a height direction of the distillation column. It provides a separation system that can do.
본 발명에 따른 이성분계 혼합물의 분리방법은 원료 혼합물 내 조성비에 따라 증류탑에 도입되는 위치를 조절함으로써 분리효율을 높여 원료 혼합물로부터 알켄을 고순도로 분리해낼 수 있으며, 에너지 사용량이 감소될 수 있어 경제적 효율이 증가할 수 있다. The method for separating a binary mixture according to the present invention increases the separation efficiency by adjusting the position to be introduced into the distillation column according to the composition ratio in the raw material mixture, thereby separating the alkene from the raw material mixture with high purity, and the energy consumption can be reduced. This can increase.
본 발명에 따른 이성분계 혼합물의 분리 시스템은 다수의 원료 공급라인을 가지고 있어 분리하고자 하는 원료 혼합물을 혼합물 내 조성비에 따라 증류탑의 상이한 위치로 도입시킬 수 있으며, 이에 분리효율이 우수하면서도 경제적 효율이 우수할 수 있다.The separation system for a binary mixture according to the present invention has a plurality of raw material supply lines, so that the raw material mixture to be separated can be introduced to different locations of the distillation column according to the composition ratio in the mixture, thereby having excellent separation efficiency and excellent economic efficiency. can do.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 방명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 일반적인 단일 원료 혼합물 공급라인이 구비된 분리 시스템(100)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원료 공급라인이 구비된 분리 시스템(200)을 개략적으로 도시한 것이다.The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the above-described guest, so the present invention is limited to the matters described in such drawings. It should not be interpreted.
1 schematically shows a
2 schematically illustrates a
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.
본 발명은 알켄 및 알케인을 포함하는 이성분계 혼합물로부터 고순도의 알켄을 용이하게 분리할 수 있는 이성분계 혼합물의 분리방법을 제공한다. The present invention provides a method for separating a binary mixture capable of easily separating alkenes of high purity from a binary mixture containing alkenes and alkanes.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 분리방법은 탄소수가 2 내지 4인 알켄 및 상기 알켄과 탄소수가 동일한 알케인을 포함하는 원료 혼합물을 증류탑에 도입시켜 알켄 풍부분획과 알케인 풍부분획으로 분리하는 단계(단계 A)를 포함하고, 상기 원료 혼합물은 혼합물 내 알켄의 몰비율이 감소할수록 증류탑의 높이방향으로 중단부에서 탑저로 이동하여 도입되는 것을 특징으로 한다. The separation method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of introducing a raw material mixture containing alkenes having 2 to 4 carbon atoms and alkanes having the same carbon number as the alkenes into a distillation column to separate the alkene-rich fraction and the alkane-rich fraction (Step A), wherein the raw material mixture is introduced by moving from the middle portion to the bottom of the column in the height direction of the distillation column as the molar ratio of alkenes in the mixture decreases.
여기에서, 상기 이성분계 혼합물의 분리방법은 각각 탄소수 2 내지 4의 알켄의 제조방법 및 알케인의 제조방법일 수 있으며, 상기 분리방법은 후술하는 분리 시스템을 이용하여 수행하는 것일 수 있다. Here, the method for separating the binary mixture may be a method for preparing an alkene having 2 to 4 carbon atoms and a method for preparing an alkane, respectively, and the separation method may be performed using a separation system described below.
상기 단계 A는 원료 혼합물을 증류탑에 도입시켜 알켄 풍부분획과 알케인 풍부분획으로 분리하여 각각 알케인과 알켄을 수득하기 위한 단계로, 상기 원료 혼합물을 증류탑에 도입시켜 증류시킴으로써 수행할 수 있다. The step A is a step of introducing a raw material mixture into a distillation column to separate the alkene-rich fraction and an alkane-rich fraction to obtain alkanes and alkenes, respectively, and may be carried out by distilling the raw material mixture by introducing it into a distillation column.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 원료 혼합물은 탄소수가 2 내지 4인 알켄 및 상기 알켄과 탄소수가 동일한 알케인을 포함하는 것으로, 특별히 제한하는 것은 아니나 예컨대 나프타 분해공정(Naphtha cracking process)으로부터 생성된 분해 생성물 중 일부인 것일 수 있다. The raw material mixture according to an embodiment of the present invention includes alkenes having 2 to 4 carbon atoms and alkenes having the same carbon number as the alkenes, and is not particularly limited, but is generated from, for example, a naphtha cracking process. It may be some of the decomposition products.
여기에서, 상기 나프타 분해공정은 원유의 상압 증류장치에서 얻은 가솔린 유분인 나프타를 750℃ 내지 850℃에서 열분해하여 석유화학제품의 기초 원료인 에틸렌, 프로필렌, 벤젠 등을 생산하는 반응으로, 열분해 단계, 급냉단계, 압축단계 및 정제단계를 포함하며 분해 생성물로서 에틸렌을 포함하는 C2 유분, 프로필렌을 포함하는 C3 유분, 부틸렌을 포함하는 혼합 C4 유분 및 BTX(벤젠, 톨루엔, 혼합 자일렌) 등을 얻는 것일 수 있다. Here, the naphtha decomposition process is a reaction of pyrolyzing naphtha, a gasoline fraction obtained from an atmospheric distillation apparatus of crude oil, at 750°C to 850°C to produce ethylene, propylene, benzene, etc., which are basic raw materials for petrochemical products, and the pyrolysis step, It includes a quenching step, a compression step, and a purification step, and as a decomposition product, a C2 fraction containing ethylene, a C3 fraction containing propylene, a mixed C4 fraction containing butylene, and BTX (benzene, toluene, mixed xylene) are obtained. Can be.
따라서, 상기 원료 혼합물은 나프타 분해공정을 통하여 생성된 반응 생성물 중 C2 유분, C3 유분 및 혼합 C4 유분을 포함하는 것일 수 있고, 구체적으로는, 상기 원료 혼합물은 C2 유분, C3 유분 또는 이들 혼합일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 C2 유분 또는 C3 유분을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 상기 원료 혼합물은 에틸렌 및 에탄을 포함하는 것이거나, 프로필렌 및 프로판을 포함하는 것일 수 있다. Accordingly, the raw material mixture may include a C2 fraction, a C3 fraction, and a mixed C4 fraction among the reaction products generated through the naphtha decomposition process, and specifically, the raw material mixture may be a C2 fraction, a C3 fraction, or a mixture thereof. And, more specifically, it may include a C2 fraction or a C3 fraction. That is, the raw material mixture may include ethylene and ethane, or may include propylene and propane.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 분리방법은 전술한 바와 같이 상기 원료 혼합물을 증류탑에 도입시켜 증류시킴으로써 알켄 풍부분획과 알케인 풍부분획으로 분리할 수 있으며, 이때 상기 원료 혼합물은 혼합물 내 알켄의 몰비율이 감소할수록 증류탑의 높이방향으로 중단부에서 탑저로 이동하여 도입되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 원료 혼합물은 증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체 높이 중 탑정으로부터 48% 내지 60%인 위치로 도입되되, 상기 원료 혼합물 내 알켄의 몰비율이 감소할 수록 도입 위치가 탑저로 이동하는 것일 수 있다. 즉, 상기 원료 혼합물은 혼합물 내 알켄의 몰비율에 따라 증류탑의 상이한 위치로 도입되는 것일 수 있다. On the other hand, the separation method according to an embodiment of the present invention can be separated into an alkene-rich fraction and an alkane-rich fraction by introducing the raw material mixture into a distillation column and distilling it, as described above, wherein the raw material mixture is As the molar ratio of is decreased, it may be introduced by moving from the middle portion to the bottom of the column in the height direction of the distillation column. Specifically, the raw material mixture is introduced at a position that is 48% to 60% from the top of the total height from the top of the distillation column to the bottom of the column, but the introduction position may move to the bottom of the column as the molar ratio of alkene in the raw material mixture decreases. have. That is, the raw material mixture may be introduced to different positions of the distillation column according to the molar ratio of alkenes in the mixture.
구체적으로, 상기 원료 혼합물은 혼합물 총 100 몰% 대비 알켄을 90 몰% 이상 포함하는 것일 수 있고, 이때 상기 원료 혼합물은 증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 48% 내지 52%인 위치로 도입되는 것일 수 있다. Specifically, the raw material mixture may contain 90 mol% or more of alkenes relative to the total 100 mol% of the mixture, and the raw material mixture is introduced at a position 48% to 52% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column. It can be.
또한, 상기 원료 혼합물은 혼합물 총 100 몰% 대비 알켄을 85 몰% 이상, 90 몰% 미만으로 포함하는 것일 수 있고, 이때 상기 원료 혼합물은 증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 52% 초과, 54% 이하인 위치로 도입되는 것일 수 있다. In addition, the raw material mixture may contain 85 mol% or more and less than 90 mol% of alkenes relative to the total 100 mol% of the mixture, wherein the raw material mixture exceeds 52% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column, It may be introduced to a position less than 54%.
또한, 상기 원료 혼합물은 혼합물 총 100 몰% 대비 알켄을 50 몰% 이상, 85 몰% 미만으로 포함하는 것일 수 있고, 이때 상기 원료 혼합물은 증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 54% 초과, 60%이하인 위치로 도입되는 것일 수 있다. In addition, the raw material mixture may contain 50 mol% or more and less than 85 mol% of alkenes relative to the total 100 mol% of the mixture, wherein the raw material mixture exceeds 54% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column, It may be introduced to a position less than 60%.
본 발명에 따른 이성분계 혼합물의 분리방법은 원료 혼합물 내 조성비에 따라 원료 혼합물을 증류탑의 높이방향으로 상이한 위치에 도입시킴으로써 분리효율이 개선될 수 있고, 에너지 사용량이 감소될 수 있어 경제적 효율이 증가할 수 있다. In the method for separating the binary mixture according to the present invention, the separation efficiency can be improved by introducing the raw material mixture at different positions in the height direction of the distillation column according to the composition ratio in the raw material mixture, and the energy consumption can be reduced, thereby increasing economic efficiency. I can.
한편, 본 발명에서 사용되는 용어 "알켄 풍부분획"은 전체 분획 내에 알켄의 비율이 절반수준 이상으로 높은 상태의 분획을 나타내는 것이고, "알케인 풍부분획"은 전제 분획 내에 알케인의 비율이 절반수준 이상으로 높은 상태의 분획을 나타내는 것이다. On the other hand, the term "alkene-rich fraction" used in the present invention refers to a fraction in which the ratio of alkenes in the whole fraction is at least half the level, and the "alkane-rich fraction" refers to the ratio of alkenes in the entire fraction is at half level. This shows the fraction in the higher state.
구체적으로, 상기 알켄 풍부분획은 알켄을 99.6 중량% 이상 포함하는 것일 수 있고, 상기 알케인 풍부분획은 알케인을 96.0 중량% 이상 포함하는 것일 수 있다. Specifically, the alkene-rich fraction may contain 99.6% by weight or more of alkenes, and the alkane-rich fraction may contain 96.0% by weight or more of alkanes.
또한, 본 발명은 상기 이성분계 혼합물의 분리방법을 수행할 수 있는 분리 시스템을 제공한다. In addition, the present invention provides a separation system capable of performing the separation method of the binary mixture.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 분리 시스템은 탄소수가 2 내지 4인 알켄 및 상기 알켄과 탄소수가 동일한 알케인을 포함하는 원료 혼합물을 공급하는 원료 공급라인이 구비되어 있는 원료 공급부; 상기 원료 공급부와 연결되고, 증류탑이 구비된 증류부; 및 상기 증류부와 연결되어 있는 회수부를 포함하고, 상기 원료 공급부는 증류탑의 높이방향으로 서로 상이한 위치로 연결되는 적어도 3개의 원료 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 한다. The separation system according to an embodiment of the present invention includes a raw material supply unit provided with a raw material supply line for supplying a raw material mixture containing alkenes having 2 to 4 carbon atoms and alkenes having the same carbon number as the alkene; A distillation unit connected to the raw material supply unit and provided with a distillation column; And a recovery unit connected to the distillation unit, wherein the raw material supply unit includes at least three raw material supply lines connected to different positions in a height direction of the distillation column.
이하, 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 분리 시스템을 설명한다. Hereinafter, the separation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리 시스템(200)을 개략적으로 도시한 것으로, 도 2에 나타난 바와 같이 상기 분리 시스템(200)은 원료 공급부; 증류부 및 회수부를 포함하는 것일 수 있다. FIG. 2 schematically shows a
상기 공급부는 증류부와 연결되고 원료 혼합물을 증류부로 공급하는 원료 공급라인을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 원료 혼합물은 전술한 바와 같이 탄소수가 2 내지 4인 알켄 및 상기 알켄과 탄소수가 동일한 알케인을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 원료 공급라인은 후술하는 증류부의 증류탑에 연결되어 있는 것일 수 있으며, 상기 증류탑의 높이방향으로 서로 상이한 위치로 연결되어 있는 것일 수 있다. The supply unit may include a raw material supply line connected to the distillation unit and supplying the raw material mixture to the distillation unit. In this case, the raw material mixture may include alkenes having 2 to 4 carbon atoms and alkanes having the same carbon number as the alkene as described above. In addition, the raw material supply line may be connected to a distillation column of the distillation unit to be described later, and may be connected to different positions in the height direction of the distillation column.
구체적으로, 상기 원료 공급부는 제1 원료 공급라인(110), 제2 원료 공급라인(120) 및 제3 원료 공급라인(130)을 포함하는 것일 수 있고, 상기 제1 원료 공급라인(110), 제2 원료 공급라인(120) 및 제3 원료 공급라인(130)은 증류탑(150)의 높이 방향으로 서로 상이한 위치에 연결되어 있는 것일 수 있다. Specifically, the raw material supply unit may include a first raw
더욱 구체적으로, 상기 제1 원료 공급라인(110)은 증류탑(150)의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 48% 내지 52%인 위치에 연결되어 있는 것일 수 있고, 상기 제2 원료 공급라인(120)은 증류탑(150)의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 52% 초과, 54% 이하인 위치에 연결되어 있는 것일 수 있으며, 상기 제3 원료 공급라인(130)은 증류탑(150)의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 54% 초과, 60%이하인 위치에 연결되어 있는 것일 수 있다. 이에, 원료 혼합물은 상기 제1 원료 공급라인(110), 제2 원료 공급라인(120) 또는 제3 원료 공급라인(130)에 의하여 증류탑(150)의 높이방향으로 상이한 위치로 도입될 수 있다. More specifically, the first raw
상기 증류부는 일 측부에 원료 공급부와 연결되고, 다른 측부에 회수부와 연결된 증류탑(150)을 포함하는 것일 수 있으며, 원료 공급부로부터 공급된 원료 혼합물은 상기 증류탑(150)을 통하여 알켄 풍부분획 및 알케인 풍부분획으로 분리될 수 있다. The distillation unit may include a
또한, 상기 회수부는 알켄 풍부분획 회수라인(160) 및 알케인 풍부분획 회수라인(170)을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 알켄 풍부분획 회수라인(160)은 상기 증류탑(150)의 탑정과 연결되고, 상기 알케인 풍부분획 회수라인(170)은 상기 증류탑(150)의 탑저와 연결되어 있는 것일 수 있다. 이에, 상기 증류탑(150)에서 분리된 알켄 풍분분획은 알켄 풍부분획 회수라인(160)을 통하여 증류탑(150) 탑정으로부터 회수되고, 알케인 풍부분획은 알케인 풍부분획 회수라인(170)을 통하여 증류탑(150) 탑저로부터 회수될 수 있다. In addition, the recovery unit may include an alkene-rich
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.
하기 실시예 및 비교예는 상용 공정모사 프로그램 ASPEN PLUS를 이용하여 본 발명에 따른 분리방법을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션에 필요한 상수는 상기 프로그램 상에 내장되어 있는 값, 문헌상에 기재된 값 및 기존 벤젠 및 톨루엔 분리 공정에서 얻어진 값 등을 사용하였다.The following Examples and Comparative Examples simulated the separation method according to the present invention using a commercial process simulation program ASPEN PLUS. As the constants required for the simulation, values embedded in the program, values described in the literature, and values obtained in the existing benzene and toluene separation processes were used.
실시예 1Example 1
도 2에 나타낸 바와 같은 분리 시스템(200)을 이용하여 프로필렌 및 프로판을 포함하는 원료 혼합물로부터 프로필렌과 프로판을 분리하였다. 이때, 원료 혼합물은 혼합물 내 프로필렌의 비율은 90 몰%로 설정하였다. Propylene and propane were separated from a raw material mixture containing propylene and propane using a
구체적으로, 원료 혼합물은 증류탑(150)의 높이방향으로 탑정에서 52%인 위치에 연결되어 있는 제1 원료 공급라인(110)을 통하여 증류탑(150)에 도입되고 증류를 통해 프로필렌 풍부분획과 프로판 풍부분획으로 분리되어, 상기 프로필렌 풍부분획은 프로필렌 풍부분획 회수라인(160)을 통하여 회수되고, 프로판 풍부분획은 프로판 풍부분획 회수라인(170)을 통하여 회수된다. 여기에서, 원료 혼합물의 총 공급량은 50 ton/hr, 프로필렌 풍부분획 내 프로필렌 함량을 99.6 중량%, 프로판 풍부분획 내 프로판 함량을 96.0 중량%로 설정하였다. Specifically, the raw material mixture is introduced into the
실시예 2Example 2
원료 혼합물을 혼합물 내 프로필렌의 비율은 85 몰%로 설정하고, 증류탑(150)의 높이방향으로 탑정에서 53%인 위치에 연결되어 있는 제2 원료 공급라인(120)을 통하여 증류탑(150)에 도입되도록 설정한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 설정하였다. The raw material mixture is set to 85 mol% in the ratio of propylene in the mixture, and introduced into the
실시예 3Example 3
원료 혼합물을 혼합물 내 프로필렌의 비율은 80 몰%로 설정하고, 증류탑(150)의 높이방향으로 탑정에서 55%인 위치에 연결되어 있는 제3 원료 공급라인(130)을 통하여 증류탑(150)에 도입되도록 설정한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 설정하였다.The raw material mixture is set to 80 mol% in the proportion of propylene in the mixture, and introduced into the
실시예 4Example 4
원료 혼합물을 혼합물 내 프로필렌의 비율은 65 몰%로 설정하고, 증류탑(150)의 높이방향으로 탑정에서 58%인 위치에 연결되어 있는 제3 원료 공급라인(130)을 통하여 증류탑(150)에 도입되도록 설정한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 설정하였다.The raw material mixture is set to 65 mol% of propylene in the mixture, and introduced into the
실시예 5Example 5
원료 혼합물을 혼합물 내 프로필렌의 비율은 50 몰%로 설정하고, 증류탑(150)의 높이방향으로 탑정에서 55%인 위치에 연결되어 있는 제3 원료 공급라인(130)을 통하여 증류탑(150)에 도입되도록 설정한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 설정하였다.The raw material mixture is set to 50 mol% of propylene in the mixture, and introduced into the
비교예 1Comparative Example 1
도 1에 나타낸 바와 같은 분리 시스템(100)을 이용하여 프로필렌 및 프로판을 포함하는 원료 혼합물로부터 프로필렌과 프로판을 분리하였다. 이때, 원료 혼합물은 혼합물 내 프로필렌의 비율은 90 몰%로 설정하였다. Propylene and propane were separated from a raw material mixture including propylene and propane using a
구체적으로, 원료 혼합물은 증류탑(50)의 높이방향으로 탑정에서 44%인 위치에 연결되어 있는 원료 공급라인(10)을 통하여 증류탑(50)에 도입되고 증류를 통해 프로필렌 풍부분획과 프로판 풍부분획으로 분리되어, 상기 프로필렌 풍부분획은 프로필렌 풍부분획 회수라인(60)을 통하여 회수되고, 프로판 풍부분획은 프로판 풍부분획 회수라인(70)을 통하여 회수된다. 여기에서, 원료 혼합물의 총 공급량은 50 ton/hr, 프로필렌 풍부분획 내 프로필렌 함량을 99.6 중량%, 프로판 풍부분획 내 프로판 함량을 96.0 중량%로 설정하였다.Specifically, the raw material mixture is introduced into the
비교예 2Comparative Example 2
원료 혼합물을 혼합물 내 프로필렌의 비율을 85 몰%로 설정한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 설정하였다.The raw material mixture was set in the same manner as in Comparative Example 1, except that the ratio of propylene in the mixture was set to 85 mol%.
비교예 3Comparative Example 3
원료 혼합물을 혼합물 내 프로필렌의 비율을 80 몰%로 설정한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 설정하였다.The raw material mixture was set in the same manner as in Comparative Example 1, except that the ratio of propylene in the mixture was set to 80 mol%.
비교예 4Comparative Example 4
원료 혼합물을 혼합물 내 프로필렌의 비율을 65 몰%로 설정한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 설정하였다.The raw material mixture was set in the same manner as in Comparative Example 1, except that the ratio of propylene in the mixture was set to 65 mol%.
비교예 5Comparative Example 5
원료 혼합물을 혼합물 내 프로필렌의 비율을 50 몰%로 설정한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일하게 설정하였다.The raw material mixture was set in the same manner as in Comparative Example 1, except that the ratio of propylene in the mixture was set to 50 mol%.
실험예Experimental example
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 분리방법 수행 시 재비기 열량을 비교하였으며, 결과를 하기 표 1에 나타내었다. When performing the separation method of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, the reboil calories were compared, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에서, 에너지 절감율은 동일 조성비를 갖는 원료 혼합물을 사용한 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5의 상대적인 재비기 열량 감소율을 나타낸 것으로, 구체적으로 실시예 1의 에너지 절감율은 비교예 1 대비 실시예 1의 재비기 열량 감소율, 실시예 2의 에너지 절감율은 비교예 2 대비 실시예 2의 재비기 열량 감소율, 실시예 3의 에너지 절감율은 비교예 3 대비 실시예 3의 재비기 열량 감소율, 실시예 4의 에너지 절감율은 비교예 4 대비 실시예 4의 재비기 열량 감소율 및 실시예 5의 에너지 절감율은 비교예 5 대비 실시예 5의 재비기 열량 감소율을 나타낸 것이다. In Table 1, the energy saving rate represents the relative reduction in reboiling calories of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 using a raw material mixture having the same composition ratio, and specifically, the energy saving rate of Example 1 is compared to Comparative Example 1. The reduction rate of reboil calories in Example 1, the energy saving rate of Example 2 were compared to Comparative Example 2, the reduction rate of reboil calories in Example 2, and the energy reduction rate of Example 3 was the reduction rate of reboiling calories in Example 3 compared to Comparative Example 3 The energy saving rate of Example 4 is the reduction rate of reboiling calories in Example 4 compared to Comparative Example 4 and the energy saving rate of Example 5 is the reduction rate of reboiling calories in Example 5 compared to Comparative Example 5.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리방법을 통한 실시예 1 내지 실시예 5의 경우에는 일반적인 증류탑을 이용한 분리방법을 통한 비교예 1 내지 비교예 5와 비교하여 분리효율은 동등하면서도 재비기 열량이 감소하였다. 이는, 본 발명의 분리방법 및 분리 시스템을 통한 이성분계 혼합물을 분리할 경우, 감소된 에너지 소비량으로 이성분 물질을 효과적으로 분리할 수 있음을 나타내는 것이다.As shown in Table 1, in the case of Examples 1 to 5 through the separation method according to an embodiment of the present invention, the separation efficiency compared to Comparative Examples 1 to 5 through a separation method using a general distillation column. Was equal, but reduced reboiling heat. This indicates that when the binary mixture is separated through the separation method and separation system of the present invention, the binary material can be effectively separated with a reduced energy consumption.
Claims (12)
상기 원료 혼합물은 혼합물 내 알켄의 몰비율이 감소할수록 증류탑의 높이방향으로 중단부에서 탑저로 이동하여 도입되는 것인 이성분계 혼합물의 분리방법.
A raw material mixture containing an alkene having 2 to 4 carbon atoms and an alkene having the same carbon number as the alkene are introduced into a distillation column to separate the alkene-rich fraction and the alkane-rich fraction,
The method for separating the binary mixture, wherein the raw material mixture is introduced by moving from the middle portion to the bottom of the column in the height direction of the distillation column as the molar ratio of alkenes in the mixture decreases.
상기 원료 혼합물은 혼합물 총 100 몰% 대비 알켄을 90 몰% 이상 포함하는 것이고,
증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 48% 내지 52%인 위치로 도입되는 것인 이성분계 혼합물의 분리방법.
The method according to claim 1,
The raw material mixture contains at least 90 mol% of alkenes based on 100 mol% of the total mixture,
A method of separating a binary mixture that is introduced at a position ranging from 48% to 52% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column.
상기 원료 혼합물은 혼합물 총 100 몰% 대비 알켄을 85 몰% 이상, 90 몰% 미만으로 포함하는 것이고,
증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 52% 초과, 54% 이하인 위치로 도입되는 것인 이성분계 혼합물의 분리방법.
The method according to claim 1,
The raw material mixture contains 85 mol% or more and less than 90 mol% of alkenes relative to the total 100 mol% of the mixture,
A method for separating a binary mixture that is introduced at a position greater than 52% and less than 54% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column.
상기 원료 혼합물은 혼합물 총 100 몰% 대비 알켄을 50 몰% 이상 85 몰% 미만으로 포함하는 것이고,
증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 54% 초과, 60%이하인 위치로 도입되는 것인 이성분계 혼합물의 분리방법.
The method according to claim 1,
The raw material mixture contains 50 mol% or more and less than 85 mol% of alkenes relative to 100 mol% of the total mixture
A method for separating a binary mixture that is introduced at a position greater than 54% and less than 60% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column.
상기 알켄 풍부분획은 알켄을 99.6 중량% 이상 포함하는 것인 이성분계 혼합물의 분리방법.
The method according to claim 1,
The alkene-rich fraction is a method of separating a binary mixture containing at least 99.6% by weight of an alkene.
상기 알케인 풍부분획은 알케인을 96.0 중량% 이상 포함하는 것인 이성분계 혼합물의 분리방법.
The method according to claim 1,
The alkane-rich fraction is a method for separating a binary mixture containing at least 96.0% by weight of alkanes.
상기 원료 공급부와 연결되고, 증류탑이 구비된 증류부; 및
상기 증류부와 연결되어 있는 회수부를 포함하고,
상기 원료 공급부는 증류탑의 높이방향으로 서로 상이한 위치로 연결되는 적어도 3개의 원료 공급라인을 포함하는 것인 청구항 1에 기재된 이성분계 혼합물의 분리방법을 수행할 수 있는 분리 시스템.
A raw material supply unit provided with a raw material supply line for supplying a raw material mixture containing alkenes having 2 to 4 carbon atoms and alkenes having the same carbon number as the alkene;
A distillation unit connected to the raw material supply unit and provided with a distillation column; And
It includes a recovery unit connected to the distillation unit,
The separation system capable of performing the method of separating the binary mixture according to claim 1, wherein the raw material supply unit includes at least three raw material supply lines connected to different positions in the height direction of the distillation column.
상기 원료 공급부는 제1 원료 공급라인, 제2 원료 공급라인 및 제3 원료 공급라인을 포함하고,
상기 제1 원료 공급라인, 제2 원료 공급라인 및 제3 원료 공급라인은 증류탑의 높이 방향으로 서로 상이한 위치에 연결되어 있는 것인 분리 시스템.
The method of claim 7,
The raw material supply unit includes a first raw material supply line, a second raw material supply line, and a third raw material supply line,
The first raw material supply line, the second raw material supply line, and the third raw material supply line are connected to different positions in the height direction of the distillation column.
상기 제1 원료 공급라인은 증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 48% 내지 52%인 위치에 연결되어 있는 것인 분리 시스템.
The method of claim 8,
The first raw material supply line is connected to a position of 48% to 52% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column.
상기 제2 원료 공급라인은 증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 52% 초과, 54% 이하인 위치에 연결되어 있는 것인 분리 시스템.
The method of claim 8,
The second raw material supply line is connected to a position greater than 52% and less than 54% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column.
상기 제2 원료 공급라인은 증류탑의 탑정에서 탑저까지 전체높이 중 탑정으로부터 54% 초과, 60%이하인 위치에 연결되어 있는 것인 분리 시스템.
The method of claim 8,
The second raw material supply line is connected to a position greater than 54% and less than 60% from the top of the total height from the top to the bottom of the distillation column.
상기 회수부는 탄소수가 2 내지 4인 알켄 풍부분획 회수라인 및 상기 알켄과 탄소수가 동일한 알케인 풍부분획 회수라인을 포함하고,
상기 알켄 풍부분획 회수라인은 증류탑의 탑정에 연결되어 있고,
상기 알케인 풍부분획 회수라인은 증류탑의 탑저에 연결되어 있는 것인 분리 시스템.The method of claim 7,
The recovery unit includes an alkene-rich fraction recovery line having 2 to 4 carbon atoms and an alkane-rich fraction recovery line having the same carbon number as the alkene,
The alkene-rich fraction recovery line is connected to the top of the distillation column,
The separation system wherein the alkanes rich fraction recovery line is connected to the bottom of the distillation column.
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