KR102265392B1 - 중질 방향족화합물로부터 벤젠 및 크실렌을 생산하기 위한 통합된 공정 - Google Patents

중질 방향족화합물로부터 벤젠 및 크실렌을 생산하기 위한 통합된 공정 Download PDF

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Abstract

중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌의 생산을 최대화하기 위한 시스템 및 공정이 개시된다. 통합된 공정 및 시스템은 C9 탈알킬화 반응기, 알킬교환반응 반응기, 및 C10+ 탈알킬화 반응기를 포함한다. 상기 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하기 위한 통합된 공정 및 시스템은 수소의 부재하에 알칸 또는 수소의 부재하에 올레핀을 부가적으로 생산하도록 구성될 수 있다. 상기 알킬교환반응 반응기는 C9 탈알킬화 반응기 및 크실렌 이성질화로부터 생성물의 알킬교환반응을 수행할 수 있다.

Description

중질 방향족화합물로부터 벤젠 및 크실렌을 생산하기 위한 통합된 공정
본 기재는 중질 개질유의 처리에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 기재의 구현예는 중질 개질유로부터 파라-크실렌 및 벤젠의 생산에 관한 것이다.
석유화학 정제는 중질 개질유 스트림의 사용에 관한 문제에 직면하고 있다. 세계의 정부 및 지역에 의한 환경 규제는 가솔린 연료 내의 방향족화합물(C6+)의 양을 제한하는 것이다. 가솔린 정제 및 블렌더는 통상적으로 C6+ 방향족화합물을 사용하며, 이는 모터 연료의 옥탄가 및 녹킹-억제 기여를 향상시키기 위하여, C6-8 BTEX 성분들 (벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 및 크실렌)을 포함한다.
모토 연료의 사용이 BTEX 성분의 주 사용이나, BTEX 성분 각각은 모토 연료 외의 그들의 사용을 위하여 대안적인 시장을 갖는다. 벤젠은 많은 화학적 그리고 용매화 공정에 대해 폭넓게 사용되는 전구체이다. 톨루엔 및 에틸벤젠은 또한 화학 및 중합 공정에서 반응물 및 전구체이다. 크실렌 (C8H10) - 파라-크실렌 (p-크실렌), 메타-크실렌 (m-크실렌), 및 오르토-크실렌 (o-크실렌) -의 세 가지의 이소머는 모두 가치있는 석유화학 공급원료이다. 혼합 크실렌이 촉매 개질 동안 형성하는 경우, 상업적으로 가치가 덜한 m-크실렌이 p- 또는 o-크실렌 중 어느 하나의 양보다 많이 형성하며, 이는 이들 세가지 이소머들의 열역학적 평형 관계에 기인한다. 그러나, 시장의 요구는 최근 o-크실렌과는 거리를 두고 p-크실렌을 선호한다.
나프타 촉매 개질로부터의 하부(bottom) 생성물인 개질유 및 에틸렌 분해의 부산물인 열분해 가솔린("파이가스")은 이들 화합물들에 대한 통상적인 소스이다. 개질유 및 파이가스로부터 유용한 BTEX 성분들을 추출하는 것은 주로 C9+ 알킬 방향족화합물 화합물(파이가스는 또한 이전에 분리되지 않은 경우 디올레핀(diolefins)을 함유할 수 있다)을 포함하는 중질 개질유를 남긴다. 중질 개질유는 또한 좀 더 혹독한 조건(즉, 온도)에서 이들 공정을 운전함으로써 나프타로부터 좀 더 많은 수소, 알칸 및 올레핀을 생산할 수 있다.
종래의 방향족화합물 공정은 중질 개질유(촉매 나프타 개질유와 같은) 또는 스트림 크래커 열분해 가솔린으로부터 벤젠, 톨루엔 및 크실렌(BTX)의 추출을 포함한다. 상기 BTX 추출로부터의 나머지 C9+ 분획은 부분적으로 알킬교환반응되어 추가적인 BTX를 생산하고, C10+ 방향족화합물과 같은 C9+ 방향족화합물의 좀 더 중질의 부분은 폐기된다. 상기 BTX 추출로부터 추출된 크실렌은 통상적으로 파라-크실렌 분리 단계(혼합 크실렌 스트림의 흡착 또는 결정화의 어느 하나)로 보내지고, 이후 남은 크실렌 이소머 및 에틸벤젠은 독립형 크실렌 이성질화 반응기로 보내져 크실렌의 열역학적 평형을 재확립하고 공정에서 파라-크실렌을 형성한다. 벤젠은 통상적으로 추출 공정을 통해서 생산되고 톨루엔 불균화반응, 열적 탈알킬화, 또는 수첨탈알킬화반응을 통해서 크실렌으로 생산될 수 있다. 따라서, 종래의 방향족화합물 공정은 통상적으로 전용 반응으로 벤젠을 형성하기 위하여 독립형 크실렌 이성질화 반응기 및 톨루엔의 탈알킬화 또는 C10+ 방향족화합물의 폐기를 포함한다. 이러한 통상적인 공정은 또한 C9 알킬교환반응 공정에 프레시 또는 개질유-추출 톨루엔을 공급하는 단계를 포함할 수 있다(예를 들어, 크실렌 수율을 최적화하기 위하여 프레시 톨루엔을 추가함).
유리하게, 본 기재의 구현예는 벤젠 및 파라-크실렌의 생산을 최대화하기 위하여 모든 방향족화합물 탄화수소(C10+ 방향족화합물을 포함하여)를 사용한다. 추가적으로, 본 기재의 구현예는 유리하게 탈알킬화 반응기, 알킬교환반응 반응기, 또는 이들 모두의 공정 조건 및 구조를 변화시킴으로써 알칸 대신 올레핀의 생산이 가능하도록 한다. 나아가, 본 기재의 구현예는 하나의 반응기에서 C9 알킬교환반응 및 크실렌 이성질화를 결합하는 것과 같이(즉, 하나의 공정 단계), 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하는데 사용되는 반응 단계를 최소화한다.
일 구현예에서, 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하기 위한 중질 개질유 처리 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 공급물 스트림을 수용하기 위하여 운전되는 개질유 스플리터를 포함한다. 상기 공급물 스트림은 중질 개질유를 포함하며, 상기 개질유 스플리터는 벤젠, 톨루엔, 및 C8+ 방향족화합물 생성물을 생산하기 위하여 더욱 운전된다. 상기 C8+ 방향족화합물 생성물은 크실렌 스플리터에 제공된다. 상기 시스템은 상기 크실렌 스플리터로부터의 C8 방향족화합물 생성물을 수용하고 파라-크실렌을 포함하는 제1의 크실렌 생성물 및 오르토(ortho)-크실렌 및 메타-크실렌을 포함하는 제2의 크실렌 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 파라-크실렌 세퍼레이터를 더욱 포함한다. 상기 시스템은 또한 상기 크실렌 스플리터로부터 C10+ 방향족화합물 생성물을 수용하고 제1의 탈알킬화 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 제1의 탈알킬화 반응기를 포함한다. 상기 제1의 탈알킬화 반응기는 C10+ 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하거나, 또는 수소의 부재하에 C10+ 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전된다. 상기 시스템은 또한 상기 크실렌 세퍼레이터로부터 C9 방향족화합물 생성물을 수용하고 제2의 탈알킬화 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 제2의 탈알킬화 반응기를 포함한다. 상기 제2의 탈알킬화 반응기는 C9 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하거나; 또는 수소의 부재하에 C9 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전된다. 상기 시스템은 상기 제2의 탈알킬화 반응기로부터 제2의 탈알킬화 생성물을 수용하고 알킬교환반응 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 알킬교환반응 반응기를 더욱 포함한다. 상기 알킬교환반응 반응기는 제2의 탈알킬화 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하거나; 또는 수소의 부재하에 제2의 탈알킬화 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전된다.
일부 구현예에서, 상기 공급물 스트림은 상기 알킬교환반응 생성물 및 상기 제1의 탈알킬화 생성물을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응 반응기는 파라-크실렌의 형성을 촉진하도록 크실렌의 이성질화를 수행하기 위하여 더욱 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 시스템은 상기 제1의 탈알킬화 반응기, 제2의 탈알킬화 반응기, 및 알킬교환반응 반응기로부터 미반응된 수소 및 알칸을 수용하도록 운전되는 압력 스윙 흡착 (PSA) 유닛을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 제1의 탈알킬화 반응기는 상기 PSA 유닛으로부터 회수된 수소를 수용하도록 더욱 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응 반응기는 상기 PSA 유닛으로부터 회수된 수소를 수용하도록 더욱 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 시스템은 상기 알킬교환반응 반응기로부터 하류의 C9/C10+ 스플리터를 포함한다. 상기 C9/C10+ 스플리터는 상기 알킬교환반응 반응기로부터 알킬교환반응 생성물의 부분을 수용하고 C9 방향족화합물 스트림 및 C10+ 방향족화합물 스트림을 생산하도록 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응 반응기는 상기 C9/C10+ 스플리터에 의해 생산되는 C9 방향족화합물 스트림을 수용하도록 더욱 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 제1의 탈알킬화 반응기는 상기 C9/C10+ 스플리터에 의해 생산된 C10+ 방향족화합물 스트림을 수용하도록 더욱 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응 반응기는 개질유 스플리터에 의해 생산된 톨루엔을 수용하도록 더욱 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 제2의 탈알킬화 반응기는 크실렌 스플리터에 의해 생산된 오르토-크실렌 및 메타-크실렌을 포함하는 제2의 크실렌 생성물을 수용하도록 더욱 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 알칸은 에탄 및 프로판을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 개질유 스플리터에서 공급물 스트림을 수용하는 단계를 포함한다. 상기 공급물 스트림은 중질 개질유를 포함하며, 상기 개질유 스플리터를 운전하여 상기 공급물 스트림으로부터 벤젠, 톨루엔, 및 C8+ 방향족화합물을 생산한다. 상기 방법은 또한 크실렌 스플리터를 운전하여 C8+ 방향족화합물을 수용하고 C8 방향족화합물, C9 방향족화합물, 및 C10+ 방향족화합물을 생산하는 단계, 및 파라-크실렌 세퍼레이터를 운전하여 상기 크실렌 스플리터로부터 C8 방향족화합물을 수용하고 파라-크실렌을 포함하는 제1의 크실렌 생성물 및 오르토-크실렌 및 메타-크실렌을 포함하는 제2의 크실렌 생성물을 생산하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제1의 탈알킬화 반응기를 운전하여 상기 크실렌 세퍼레이터로부터 C10+ 방향족화합물을 수용하고 제1의 탈알킬화 생성물을 생산하는 단계; 제2의 탈알킬화 반응기를 운전하여 크실렌 세퍼레이터로부터 C9 방향족화합물을 수용하고 제2의 탈알킬화 생성물을 생산하는 단계; 및 알킬교환반응 반응기를 운전하여 상기 제2의 탈알킬화 반응기로부터 제2의 탈알킬화 생성물을 수용하고 알킬교환반응 생성물을 생산하는 단계를 더욱 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 상기 제1의 탈알킬화 반응기를 운전하여 C10+ 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하는 단계, 상기 제2의 탈알킬화 반응기를 운전하여 C9 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하는 단계, 및 상기 알킬교환반응 반응기를 운전하여 제2의 탈알킬화 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 알칸은 에탄 및 프로판을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 압력 스윙 흡착 (PSA) 유닛을 운전하여 상기 제1의 탈알킬화 반응기, 상기 제2의 탈알킬화 반응기, 및 상기 알킬교환반응 반응기로부터 미반응된 수소 및 알칸을 수용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 상기 알킬교환반응 반응기로부터 하류의 C9/C10+ 스플리터를 운전하여 상기 알킬교환반응 반응기로부터 알킬교환반응 생성물의 부분을 수용하고 C9 방향족화합물 스트림 및 C10+ 방향족화합물 스트림을 생산하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 상기 알킬교환반응 반응기를 운전하여 상기 C9/C10+ 스플리터에 의해 생산된 C9 방향족화합물 스트림을 수용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 상기 제1의 탈알킬화 반응기를 운전하여 C9/C10+ 스플리터에 의해 생산된 C10+ 방향족화합물 스트림을 수용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 또한 상기 제2의 탈알킬화 반응기를 운전하여 상기 크실렌 스플리터에 의해 생산된 오르토-크실렌 및 메타-크실렌을 포함하는 제2의 크실렌 생성물을 수용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 상기 제1의 탈알킬화 반응기를 운전하여 수소의 부재하에 상기 C10+ 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하는 단계, 상기 제2의 탈알킬화 반응기를 운전하여 수소의 부재하에 C9 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하는 단계, 및 상기 알킬교환반응 반응기를 운전하여 수소의 부재하에 제2의 탈알킬화 생성물로부터 올레핀을 생산하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 상기 알킬교환반응 반응기를 운전하여 파라-크실렌의 형성을 촉진하기 위하여 크실렌의 이성질화를 수행하는 단계를 포함한다.
또 다른 구현예에서, 메틸 에틸 벤젠 및 트리-메틸 벤젠을 함유하는 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하기 위한 중질 개질유 처리 시스템이 제공된다. 상기 방법은 중질 개질유 공급물로부터 분리된 C10+ 방향족화합물 생성물을 수용하기 위하여 운전되는 제1의 탈알킬화 반응기를 포함한다. 상기 제1의 탈알킬화 반응기는 벤젠을 포함하는 제1의 탈알킬화 생성물을 생산하기 위하여 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 시스템은 중질 개질유 공급물로부터 분리된 C9 방향족화합물 생성물을 수용하기 위하여 운전되는 제2의 탈알킬화 반응기를 포함한다. 상기 제2의 탈알킬화 반응기는 벤젠 및 톨루엔을 포함하는 제2의 탈알킬화 생성물을 생산하기 위하여 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 시스템은 상기 제2의 탈알킬화 반응기로부터 제2의 탈알킬화 생성물을 수용하고 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌을 포함하는 알킬교환반응 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 알킬교환반응 반응기를 포함한다. 상기 알킬교환반응 반응기는 혼합 크실렌 공급물을 수용하고 크실렌의 이성질화를 수행하기 위하여 더욱 운전된다.
일부 구현예에서, 상기 제1의 탈알킬화 반응기는 C10+ 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하기 위하여 더욱 운전되며, 상기 제2의 탈알킬화 반응기는 C9 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하기 위하여 더욱 운전되며, 그리고 상기 알킬교환반응 반응기는 제2의 탈알킬화 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하기 위하여 더욱 운전된다. 일부 구현예에서, 상기 제1의 탈알킬화 반응기는 수소의 부재하에 C10+ 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전되며, 상기 제2의 탈알킬화 반응기는 수소의 부재하에 상기 C9 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전되며, 그리고 상기 알킬교환반응 반응기는 수소의 부재하에 상기 제2의 탈알킬화 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전된다.
도 1은 본 기재의 구현예에 따른 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하기 위한 탈알킬화-알킬교환반응 공정의 공정 흐름도이며;
도 2는 본 기재의 또 다른 구현예에 따른 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하기 위한 탈알킬화-알킬교환반응 공정의 공정 흐름도이다.
본 기재는 본 기재의 구현예를 예시하는, 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 충실하게 기술될 것이다. 그러나, 본 기재는 많은 다른 형태의 구현예일 수 있으며, 예시된 구현예에 제한되는 것으로 구성되어서는 안된다. 오히려, 이러한 구현예들은 본 기재가 좀 더 빈틈없고 완전해질 것이며, 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 기재의 범위를 충분히 전달할 것이라는 전재하에 제공된다.
본 기재의 구현예들은 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌의 생산을 극대화하기 위한 시스템 및 공정을 포함한다. 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하기 위한 이러한 통합된 공정 및 시스템은 3개의 반응기(또한 "스테이지"로서 나타냄)를 포함할 수 있다: C9 탈알킬화 반응기, 알킬교환반응/이성질화 반응기 (즉, 알킬교환반응 및 이성질화 반응 모두를 제공하기 위하여 운전하는 반응기), 및 C10+ 탈알킬화 반응기. 일부 구현예에서, C9 방향족화합물 (예를 들어, 트리메틸벤젠 (TMB)) 및 수소는 C9 탈알킬화 반응기에 제공되어 톨루엔, 미전환 C9 방향족화합물, 및 경질 가스(예를 들어, 에탄 및 프로판과 같은 경질 알칸, 및 미반응된 수소)를 생산할 수 있다. C9 탈알킬화 반응기로부터 미전환된 C9 방향족화합물 및 톨루엔 및 수소는 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기에 제공되어 크실렌 생산을 최대화하기 위한 반응 조건하에서, BTX, C9 방향족화합물, C10+ 방향족화합물, 및 경질 가스(예를 들어, 경질 알칸 및 미반응된 수소)를 생산할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기는 또한 파라-크실렌 세퍼레이터로부터 수용된 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌을 이성화하여 C8 방향족화합물 (즉, 크실렌 이소머) 파라-크실렌의 열역학적 평형을 재확립할 수 있다. C10+ 방향족화합물 및 수소는 상기 C10+ 탈알킬화 반응기에 제공되어 BTX, C9 방향족화합물, 미전환 C10+ 방향족화합물, 및 경질 가스(예를 들어, 경질 알칸 및 미반응된 수소)를 생산할 수 있다. 상기 C9 탈알킬화 반응기, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기, 및 C10+ 탈알킬화 반응기로부터 생산된 경질 가스(예를 들어, 경질 알칸 및 미반응된 수소)가 반응기의 회수된 수소의 반응기로의 재순환 및 수소의 회수를 위하여 압력 스윙 흡착 (PSA) 유닛에 제공된다. 알킬교환반응/이성질화 반응기, 및 C10+ 탈알킬화 반응기로부터의 BTX가 개질유 스플리터로 재순환되어 벤젠 및 톨루엔을 회수하고 파라-크실렌 세퍼레이터의 하류로부터 파라-크실렌을 회수할 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에 개시된 세 개의 반응기(또는 "스테이지")를 사용하여 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하는 통합된 공정 및 시스템은 알칸 대신 올레핀을 생산하도록 구성될 수 있다. 이러한 구현예에서, 상기 C9 탈알킬화 반응기, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기, 및 상기 C10+ 탈알킬화 반응기는 알칸 및 미회수된 수소 대신 올레핀을 생산하도록 수소의 부재하에 운전될 수 있다. 예를 들어, 이러한 구현예에서, C9 방향족화합물(예를 들어, TMB)은 C9 탈알킬화 반응기에 제공되어 톨루엔, 미전환 C9 방향족화합물, 및 올레핀(예를 들어, 에틸렌 및 프로필렌과 같은 경질 올레핀)을 생산할 수 있다. C9 탈알킬화 반응기로부터의 미전환 C9 방향족화합물 및 톨루엔은 알킬교환반응/이성질화 반응기에 제공되어 크실렌 생산을 최대화하기 위한 반응 조건하에 BTX, C9 방향족화합물, C10+ 방향족화합물, 및 올레핀을 생산할 수 있다. C10+ 방향족화합물은 C10+ 탈알킬화 반응기에 제공되어 BTX, C9 방향족화합물, 미전환 C10+ 방향족화합물, 및 올레핀을 생산할 수 있다. 이러한 구현예에서, 상기 탈알킬화 반응기는 수소 없이 올레핀의 생산을 위하여 운전되도록 적합한 촉매를 구비하여 구성될 수 있다. 나아가, 이러한 구현예에서, 상기 통합된 공정 및 시스템은 PSA 유닛 및 수소의 회수를 생략할 수 있다.
C10+ 탈알킬화 반응기에서의 공정을 위하여 C9 탈알킬화 및 알킬교환반응 공정으로부터 C10+ 방향족화합물의 연속적인 제거는 코크스 전구체의 부재에 기인하여 C9 탈알킬화 및 알킬교환반응 촉매의 수명을 증가시킨다. 추가적으로, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기는 BTX의 생산이 가능하도록 구성될 수 있다. 이러한 구현예에서, 톨루엔은 BTX로부터 분리되고 알킬교환반응/이성질화 반응기에 제공될 수 있다. 나아가, 크실렌 이성질화는 분리된 알킬교환반응 반응기를 제거하고 알킬교환반응/이성질화 반응기에서 수행된다. 결국, C9+ 방향족화합물은 상기 C9 탈알킬화 및 알킬교환반응 공정 및 상기 C10+ 탈알킬화 공정을 통해서 벤젠 및 혼합 크실렌을 생산하는데 전적으로 사용될 수 있다.
본 기재에서 사용된 바에 따라, 용어 "혼합 크실렌"은 세 가지의 모든 크실렌 이소머의 혼합물을 나타낸다: 파라-크실렌, 오르토-크실렌, 및 메타-크실렌. 본 기재에서 사용된 바에 따라, 용어 "파라-크실렌-프리 혼합 크실렌"은 오르토-크실렌 및 메타-크실렌의 두 개의 크실렌의 혼합물을 나타낸다.
일부 구현예에서, 본원에 개시된 C10+ 탈알킬화 반응기의 운전 조건은 생성물의 조성물에 영향을 주도록 달라질 수 있다(예를 들어, C10+ 방향족화합물로부터 크실렌 생산을 최대화하기 위하여). 전술된 C10+ 탈알킬화 반응기에 제공될 수 있는 예시적인 C10+ 방향족화합물 스트림을 표 1에 나타낸다:
Figure 112019069603019-pct00001
[표 1]: 예시적인 C10+ 방향족화합물 스트림의 조성물
표 1에 나타낸 바와 같이, 디메틸에틸벤젠 (DMEBs)은 예시적인 C10+ 방향족화합물 스트림 중 가장 풍부한 화합물로서 16 wt% 내지 50 wt%의 범위이다. 다음으로 가장 풍부한 화합물은 15 wt% 내지 35 wt% 범위의 테트라메틸벤젠이다. 따라서, C10+ 탈알킬화 반응기의 운전 조건 및 반응 정도는 상기 탈알킬화 반응 동안 얼마나 많은 알킬기가 제거되는 가에 따라, 벤젠 생산 또는 크실렌 생산을 최대화하기 위하여 달라질 수 있다. 추가적으로, C10+ 방향족화합물 분자에 부착된 큰 수의 에틸, 및 좀 더 작은 수의 프로필기는 도 2에 예시되고 이하에서 더욱 상세히 후술될 바와 같이, 수소의 부재하에 탈알킬화 반응이 수행되는 경우 에틸렌 및 프로필렌과 같은 올레핀을 더욱 쉽게 형성할 수 있다.
유리하게, C10+ 탈알킬화 반응기의 첨가는 C10+ 탈알킬화 반응기 없는 종래 기술의 공정에 비해 혼합 크실렌의 수율을 증가시킬 수 있다. C10+ 탈알킬화 반응기의 추가는 또한 C10+ 탈알킬화 반응기가 없는 종래 기술의 공정에 비해 벤젠의 수울을 유사하게 증가시킬 수 있다. 표 2는 연(year) 당 톤으로 나타낸 생성물 유동율 및 중질 개질유의 연(annum) 당 380 킬로톤(KTA)의 차지 공급물(charge feed)에 기초하여, C10+ 탈알킬화 반응기가 없는 예시적인 벤젠 및 크실렌 생산 공정으로부터의 생성물("케이스 1") 및 C10+ 탈알킬화 반응기를 갖는 예시적인 벤젠 및 크실렌 생산 공정으로부터의 생성물("케이스 2")을 나타낸다:
Figure 112019069603019-pct00002
[표 2]: C10+ 탈알킬화 반응기를 구비한 케이스 및 없는 예시적인 공정의 수율
표 2에 나타낸 바와 같이, 혼합 크실렌 수율 및 벤젠 수율이 C10+ 탈알킬화 반응기의 추가 이후 증가되었다.
벤젠, 파라-크실렌, 및 알칸의 생산
도 1은 본 기재의 일 구현예에 따라 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌의 생산을 위한 세 가지의 반응기 탈알킬화 및 알킬교환반응 시스템의 구현예에 대한 통합된 공정(100)을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 공정(100)은 개질유 스플리터(102), 크실렌 스플리터(104), 파라-크실렌 세퍼레이터(106), 및 크실렌 및 톨루엔 불균화반응 유닛(108)을 포함한다. 도 1에 나타낸 공정(100)은 또한 C9 탈알킬화 반응기(110), 압력 스윙 흡착 (PSA) 유닛(112), 알킬교환반응/이성질화 반응기(114), 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116)를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 공정(100)은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114) 하류의 C9/C10+ 스플리터(118)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 공정(100)은 개질유 공급물을 처리하고 개질유 공급물로부터 벤젠, 파라-크실렌, 및 알칸을 생산하기 위하여 3가지의 반응기를 포함한다: C9 탈알킬화 반응기(110), 알킬교환반응/이성질화 반응기(114), 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116).
상기 공정(100)은 C10+ 탈알킬화 반응기(116) 내의 C10+ 방향족화합물을 개별적으로 처리하는 단계 및 C10+ 방향족화합물의 폐기(rejection)를 방지하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 C10+ 방향족화합물의 개별적인 처리는 C9 탈알킬화 및 알킬교환반응 공정 및 각각의 반응기(110 및 114)로부터 C10+ 방향족화합물을 제거하므로, C9 탈알킬화 반응기(110) 및 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)의 반응기 크기에서의 감소가 가능하다. 추가적으로, 상기 크실렌 이성질화 및 알킬교환반응 공정은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에서 수행되고, 따라서 개별적인 이성질화 반응기를 제거한다. 또한, 일부 구현예에서, 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산되고 C9/C10+ 스플리터(118)에 의해 분리된 TMB-풍부 C9 방향족화합물은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)의 유입구로 재순환되어 C9 탈알킬화 반응기(110)의 반응기 크기의 추가적인 감소가 가능할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 공정(100)의 공급물 스트림(120)은 전형적인 촉매 나프타 개질기로부터 개질유 및 알킬교환반응/이성질화 반응기(114) 및 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)로부터의 재순환된 생성물 스트림(122)의 조합된 스트림일 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 공급물 스트림(120)은 스팀 크래킹 퍼니스로부터의 열분해 가솔린 및 알킬교환반응/이성질화 반응기(114) 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116)로부터의 재순환된 생성물 스트림(122)의 조합된 스트림일 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 공급물 스트림(120)은 상기 개질유 스플리터(102)에 제공된다. 상기 개질유 스플리터(102)는 개별적이고, 공급물 스트림(120)으로부터 벤젠(124) 및 톨루엔(126)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다. 주지될 바와 같이, 상기 개질유 스플리터(102)는 공급물 스트림(120)으로부터 벤젠 및 톨루엔을 추출하기 위한 적합한 분리 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개질유 스플리터(102)는 용매 추출을 사용한 벤젠의 추출 및 분별 컬럼을 사용하여 톨루엔의 분리를 포함할 수 있다. 상기 개질유 스플리터(102)로부터의 톨루엔 스트림(126) 산출(output)은 톨루엔 불균화반응 유닛(108)에 제공될 수 있다. 상기 톨루엔 불균화반응 유닛(108)은 톨루엔 스트림(126)을 벤젠 및 크실렌으로 전환시킬 수 있으며, 일부 구현예에서, 이는 개질유 스플리터(102) (예를 들어, 재순환된 생성물 스트림(204)에 의해 나타낸 바와 같이)에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 개질유 스플리터(102)로부터 톨루엔 산출의 부분(128)은 이하에서 더욱 후술될 바와 같이, 알킬교환반응의 효율을 향상시키기 위하여 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 제공될 수 있다. 상기 개질유 스플리터(102)는 또한 포화 액체 탄화수소(예를 들어, 나프텐 및 파라핀)를 제거할 수 있다. 상기 개질유 스플리터(102)로부터의 C8+ 방향족화합물(130) 산출은 크실렌 스플리터(104)에 제공될 수 있다.
상기 크실렌 스플리터(104)는 개질유 스플리터(102)로부터 수용된 C8+ 방향족화합물 스트림(130)으로부터 C8 방향족화합물(132) (예를 들어 (크실렌 및 에틸벤젠), C9 방향족화합물(134), 및 C10+ 방향족화합물을 분리할 수 있다. 예를 들어, 상기 크실렌 스플리터는 컬럼의 상부(top)로부터 C8 방향족화합물(132), 상기 컬럼의 측면 스트림으로부터 C9 방향족화합물(134), 및 상기 컬럼의 하부(bottom)로부터 C10+ 방향족화합물(136)을 분리할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 C8 방향족화합물(132)은 파라-크실렌 세퍼레이터(106)에 제공될 수 있으며, 상기 C9 방향족화합물(134)은 C9 탈알킬화 반응기(110)에 제공될 수 있으며, 상기 C10+ 방향족화합물(136)은 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 제공될 수 있다.
상기 파라-크실렌 세퍼레이터(106)는 개질유 스플리터(102)로부터 수용된 C8 방향족화합물 스트림(132)으로부터의 파라-크실렌(138) 및 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌(140) (즉, 오르토- 및 메타-크실렌)의 생성물 스트림을 생산하고 분리할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 파라-크실렌 세퍼레이터(106)는 흡착 공정 또는 결정화 공정일 수 있다. 일부 구현예에서, 파라-크실렌 세퍼레이터(106)에 의해 생산된 상기 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌 스트림(140)은 크실렌 이소머의 C8 방향족화합물 열역학적 평형을 재확립하고, 추가적인 파라-크실렌의 형성을 촉진하기 위하여 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌 스트림(140)의 부분(142)(또는, 일부 구현예에서 모두)은 크실렌의 이성질화에 좀 더 적합할 수 있는 촉매(예를 들어, 좀 더 좁은 기공의 촉매) 상에서 연이은 이성질화를 위하여 C9 탈알킬화 반응기(110)에 제공될 수 있다.
후술되는 바와 같이, 상기 PSA 유닛(112)은 C9 탈알킬화 반응기(110), 알킬교환반응/이성질화 반응기(114), 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116)로부터 경질 가스 (예를 들어, 경질 알칸 및 미반응된 수소)를 수용할 수 있다. 상기 PSA 유닛(112)은 추가적인 수소 요구를 최소화하기 위하여 반응기에 의해 추가적인 사용을 위하여 경질 가스로부터 수소를 회수할 수 있다. 상기 PSA 유닛(112)은 또한 열 소스로서 사용하기 위하여 회수되거나 또는 퍼지될 수 있는 수소-프리 가스(143)(즉, 반응기(110, 114 및 116)로부터 생산된 알칸)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다.
도 1에 나타내고 전술한 바와 같이, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 크실렌 스플리터(104)로부터 C9 방향족화합물(134)을 수용하고 톨루엔(148), 미전환 C9 방향족화합물(150), 및 경질 가스(146) (예를 들어, 에탄, 프로판 및 미반응된 수소와 같은 경질 알칸)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 PSA 유닛(112)로부터의 산출 및 이에 의해 회수된 수소의 수소 스트림(144)을 수용할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 수소 소스로부터 추가적인 수소(145)를 수용할 수 있다. 일부 구현예에서, 전술한 바와 같이, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 파라-크실렌 세퍼레이터(106)로부터의 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌 스트림(140) 산출의 부분(142)(또는 일부 구현예에서, 모두)을 수용할 수 있다. 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 에틸톨루엔, 이소벤젠, 및 프로필벤젠과 같은 메틸에틸벤젠(MEBs)이 풍부한 C9 방향족화합물을 톨루엔, 벤젠, 및 알칸 (예를 들어, 에탄 및 프로판)으로의 전환을 최대화하기에 충분한 반응 조건을 달성하도록 구성될 수 있다.
상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 의해 생산된 경질 가스 스트림(146)은 PSA 유닛(112)에 제공될 수 있다. 상기 PSA 유닛(112)은 전술한 바와 같이 경질 가스(146)로부터 수소의 생성물 스트림을 분리 및 생산할 수 있으며, 상기 수소 스트림(144)은 C9 탈알킬화 반응기(110)로 재순환될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 다음의 조건하에서 운전될 수 있다: 약 200 ℃ 내지 약 540 ℃ 범위의 온도, 약 10 bar 내지 약 50 bar 범위의 압력, 약 1 hr-1 내지 약 20 hr-1 범위의 액공간속도, 및 0 내지 4 범위의 수소 대 공급물 스트림 비율.
일부 구현예에서, 수소와의 수첨탈알킬화반응을 위하여 C9 탈알킬화 반응기(110)에서 사용된 촉매는 이관능성 촉매를 포함할 수 있다. 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 사용되는 수첨탈알킬화반응 촉매는 MEBs 및 수소를 톨루엔, 벤젠 및 알칸으로 선택적으로 전환할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 수첨탈알킬화반응 촉매는 적합한 반응 운전 조건에서 MEBs 중 상당 부분 및 일부 구현예에서 이들 모두를 톨루엔, 벤젠, 및 알칸으로 전환시킬 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자가 과도하거나 또는 지나친 실험 없이 공정의 탈알킬화 부분을 수행하기 위하여 상업적으로 입수 가능한 수첨탈알킬화반응 촉매를 적당히 선택할 수 있음이 주지되어야 한다. 인식될 바와 같이, 적합한 수첨탈알킬화반응 촉매의 물리적, 선택도 및 활성 기여에서의 이러한 파라미터는 탈알킬화 스테이지 운전 조건, 공급물 스톡 조성물, 수소 대 MEBs의 비율, 원하는 전환 효과 및 효율, 탈알킬화 스테이지 잔류 시간, 및 탈알킬화 스테이지의 물리적 기여를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 사용되는 촉매는 플루오르화 제올라이트 촉매를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 제올라이트 촉매는 촉매의 결정 구조 내에 혼힙된 금속 이온(예를 들어, Ni2 +)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 금속 이온은 코발트 및 팔라듐과 같은, 기타 그룹 8, 그룹 9, 및 그룹 10 전이 금속을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에서 탈알킬화를 수행하는데 사용되는 촉매는 또한 파라-크실렌 세퍼레이터(106)로부터의 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌 스트림(140)의 부분(142)(또는, 일부 구현예에서, 모두)이 C9 탈알킬화 반응기(110)에 제공되는 구현예에서, 크실렌 이성질화를 수행할 수 있다. 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 의해 생산되는 톨루엔 스트림(148) 및 미전환 C9 방향족화합물 스트림(150)은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)의 하류에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 의해 형성된 모든 벤젠은 또한 이들 생성물 스트림을 갖는 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 제공될 수 있다.
상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 C9 탈알킬화 반응기(110)로부터 액체 (즉, 상기 톨루엔 스트림(148) 및 미전환 C9 방향족화합물 스트림(150))을 수용하고 BTX 및 C9+ 방향족화합물(156) 및 경질 가스(158)(즉, 경질 알칸 및 미반응된 수소)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 또한 PSA 유닛(112)에 의해 생산된 수소(152) 스트림, 및 파라-크실렌 세퍼레이터(106)에 의해 생성된 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌 스트림(140)을 수용할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 또한 개질유 스플리터(102)로부터 톨루엔의 부분(128)을 수용할 수 있다. C9/C10+ 스플리터(118)를 포함하는 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 C9/C10+ 스플리터(118)에 의해 생산된 재순환된 C9 방향족화합물 스트림(154)을 수용할 수 있다.
상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 미전환 TMB-풍부 C9 방향족화합물 및 톨루엔의 알킬교환반응을 최소화하여 크실렌을 생산하도록 구성될 수 있다. 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 또한 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌 스트림(140)의 이성질화를 수행하여 C8 방향족화합물의 열역학적 평형을 재확립하고 파라-크실렌의 생산을 촉진하도록 구성될 수 있다. 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산된 경질 가스 스트림(158)은 전술한 바와 같이 수소의 회수를 위한 PSA 유닛(112)에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 다음의 조건하에서 운전될 수 있다: 약 200 ℃ 내지 약 540 ℃ 범위의 온도, 약 10 bar 내지 약 50 bar 범위의 압력, 약 1 hr-1 내지 약 20 hr-1 범위의 액공간속도, 및 0 내지 4 범위의 수소 대 공급물 스트림 비율.
상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 사용된 알킬교환반응 촉매는 TMBs 및 톨루엔을 혼합 크실렌으로 선택적으로 전환시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 사용된 알킬교환반응 촉매는 C9 방향족화합물 스트림 내의 TMBs의 상당 부분, 일부 구현예에서 모두가 적합한 반응 운전 조건의 존재 하에 혼합 크실렌으로 전환될 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자가 과도하거나 또는 지나친 실험 없이 공정의 알킬교환반응 부분을 수행하기 위하여 상업적으로 입수 가능한 알킬교환반응 촉매를 적절히 선택할 수 있을 것이라는 점이 주지되어야 한다. 인식될 바와 같이, 적합한 알킬교환반응 촉매의 물리적, 선택도 및 활성 기여의 선택에서 이러한 파라미터는 알킬교환반응 운전 조건, 공급물 스톡 조성물, 톨루엔 대 TMB의 비율, 원하는 전환 효과 및 효율, 스테이지 잔류 시간, 및 알킬교환반응 촉매를 사용하여 TMBs 및 톨루엔을 혼합 크실렌으로의 전환을 지지하기 위한 제2의 스테이지 반응 용기의 물리적 기여를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 사용되는 촉매는 실리콘, 인, 붕소, 마그네슘, 주석, 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴, 게르마늄, 인듐, 란타늄, 세슘, 및 이들의 모든 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 활성 촉진자를 갖는 베타 제올라이트를 포함할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 일부 구현예에서, 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산된 BTX 및 C9+ 방향족화합물 스트림(156)은 벤젠의 회수 및 파라-크실렌 세퍼레이터(106)를 통한 파라-크실렌의 연이은 회수를 위하여 개질유 스플리터(102)로 재순환될 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 공정(100)은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114) 하류의 C9/C10+ 스플리터(118)를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산된 BTX 및 C9+ 방향족화합물 스트림의 부분(157)은 C9/C10+ 스플리터(118)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 상기 C9/C10+ 스플리터(118)는 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에서의 반응 조건이 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산되는 대부분의 C9 방향족화합물과 같은 TMBs로 귀결되는 경우를 포함할 수 있다. 상기 C9/C10+ 스플리터(118)는 C10+ 방향족화합물로부터 C9 방향족화합물을 분리하고 C9 방향족화합물(154) 및 C10+ 방향족화합물(160)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다. 이러한 구현예에서, C9/C10+ 스플리터(118)에 의해 생산된 C9 방향족화합물 스트림(154)은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)로 재순환될 수 있으며, C9/C10+ 스플리터(118)에 의해 생산된 C10+ 방향족화합물 스트림(160)은 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 제공될 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 크실렌 스플리터(104)로부터의 C10+ 방향족화합물 스트림(136) 및 수소 스트림(162)을 수용할 수 있으며, BTX, C9 방향족화합물, 및 미전환 C10 방향족화합물(164) 및 경질 가스( 166)(즉, 경질 알칸 및 미회수된 수소)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다. 대안적인 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 스팀 소스로부터의 스팀을 수용할 수 있고 스팀 탈알킬화 공정을 시행할 수 있다. C9/C10+ 스플리터(118)를 포함하는 공정(100)의 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 또한 C9/C10+ 스플리터(118)로부터 C10+ 방향족화합물 스트림(160)을 수용할 수 있다. 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 방향족화합물 벤젠 고리에 부착된 알킬기를 제거하여 벤젠-풍부 생성물 스트림을 생산하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 나프탈렌과 같은 두 개의 방향족화합물 링을 갖는 화합물은 포화 고리 중 하나를 가지며 크랙되어 경질 가스 및 벤젠을 생산한다. 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 의해 생산된 BTX, C9 방향족화합물, 및 미전환 C10 방향족화합물 스트림(164)은 파라-크실렌 세퍼레이터(106)를 통해서 파라-크실렌의 연이은 회수 및 벤젠 및 톨루엔의 회수를 위한 개질유 스플리터(102)로 재순환될 수 있다. 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 의해 생산된 경질 가스 스트림(166)은 수소 회수를 위해 PSA 유닛(112)에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 다음의 조건 하에 운전될 수 있다: 약 300 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위의 온도, 약 10 bar 내지 약 40 bar 범위의 압력, 약 0.5 내지 약 3 범위의 중량공간속도 (WHSV), 및 2 내지 4 범위의 수소 대 공급물 스트림 비율. 일부 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 스팀 탈알킬화 공정을 시행할 수 있고, 다음의 조건 및 과정 하에 스팀 탈알킬화 촉매 및 스팀을 사용하여 운전될 수 있다: 약 30 내지 약 180초 범위의 시간의 기간 동안 약 315 ℃ 내지 약 510 ℃ 범위의 온도에서 초기 운전되는 단계, 그 시간 동안 스팀 탈알킬화 촉매의 활성은 공급물 방향족화합물의 탈알킬화 생성물로의 몰% 전환에 의해 측정되는 바에 따라 초기 활성도의 약 90% 미만으로 감소될 수 있음; 스팀 탈알킬화 촉매의 활성도가 약 90% 미만으로 감소되는 경우 공급물 방향족화합물의 흐름을 중단하는 단계; 및 약 315 ℃ 내지 약 510 ℃ 범위의 온도에서 상기 스팀 탈알킬화 촉매와 스팀을 접촉시켜 초기 활성도의 약 75%로 촉매를 재생시키고 탈알킬화 생성물을 회수하는 단계. 일부 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 약 480 ℃ 내지 약 550 ℃의 범위의 온도에서 운전될 수 있는 스팀 탈알킬화 공정을 시행할 수 있다.
상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 사용되는 수첨탈알킬화반응 촉매는 C10+ 방향족화합물(DMEBs 및 테트라메틸벤젠과 같은) 및 수소를 벤젠, 크실렌, 및 알칸으로 선택적으로 전환시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 수첨탈알킬화반응 촉매는 C10+ 방향족화합물의 상당 부분, 일부 구현예에서 모두를 적합한 반응 운전 조건에서 벤젠, 크실렌, 및 알칸 (예를 들어, 에탄 및 프로판)으로 전환시킬 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자가 과도하거나 또는 지나친 실험 없이 탈알킬화 부분을 수행하기 위하여 적합한, 상업적으로 입수 가능한 수첨탈알킬화반응 촉매를 선택할 수 있음이 주지되어야 한다.
인식될 바와 같이, 적합한 수첨탈알킬화반응 촉매의 물리적, 선택도 및 활성 기여의 선택에서 이러한 파라미터는 탈알킬화 스테이지 운전 조건, 공급물 스톡 조성물, 수소 대 C10+ 방향족화합물의 비율, 원하는 전환 효과 및 효율, 탈알킬화 스테이지 잔류 시간, 및 탈알킬화 스테이지의 물리적 기여를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 사용된 촉매는 플루오르화 제올라이트 촉매를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제올라이트 촉매는 촉매의 결정 구조에 혼입되는 금속 이온(예를 들어, Ni2 +)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 금속 이온은 코발트 및 팔라듐과 같은, 기타 그룹 8, 그룹 9, 및 그룹 10 전이 금속을 포함할 수 있다.
벤젠, 파라-크실렌, 및 올레핀의 생산
본 기재의 구현예는 또한 수소의 부재하에 C9 탈알킬화 반응기(110), 알킬교환반응/이성질화 반응기(114), 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116)를 운전함으로써 알칸 대신 올레핀의 생산을 포함할 수 있다. 도 2는 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌의 생산을 위한 세 가지의 반응기 탈알킬화 및 알킬교환반응 시스템의 또 다른 구현예에 대한 통합된 공정(200)을 나타낸다. 도 2에 나타낸 구조에서, 상기 개질유 스플리터(102), 크실렌 스플리터(104), 파라-크실렌 세퍼레이터(106), 및 톨루엔 불균화반응 유닛(108)은 전술한 방식으로 운전될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 공정(200)은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)의 하류의 C9/C10+ 스플리터(118)를 포함할 수 있다. 후술되는 바와 같이, 상기 공정(200)은 개질유 공급물을 처리하고 개질유 공급물로부터 벤젠, 파라-크실렌, 및 올레핀을 생산하기 위한 세 개의 반응기를 포함한다: C9 탈알킬화 반응기(110), 알킬교환반응/이성질화 반응기(114), 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116). 상기 공정(200)은 C9 탈알킬화 반응기(110)과 같은 PSA 유닛을 생략할 수 있고, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114), 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 수소의 부재하에 운전되고 어떠한 수소의 회수도 수행되지 않는다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 통합 공정(200)에의 공급물 스트림(202)은 통상의 촉매 나프타 개질기로부터의 개질유, 알킬교환반응/이성질화 반응기 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116)로부터의 재순환된 생성물 스트림(204)의 조합된 스트림일 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 공급물 스트림(202)은 스팀 크래킹 퍼니스로부터 열분해 가솔린의 스트림 및 알킬교환반응/이성질화 반응기(114) 및 C10+ 탈알킬화 반응기(116)로부터의 재순환된 생성물 스트림(204)의 조합된 스트림일 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 공급물 스트림(202)은 개질유 스플리터(102)에 제공된다. 상기 개질유 스플리터(102)는 공급물 스트림(202)으로부터 벤젠(206) 및 톨루엔(208)의 생성물 스트림을 생산한다. 상기 개질유 스플리터(102)로부터의 톨루엔(208) 산출은 톨루엔 불균화반응 유닛(108)에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 개질유 스플리터(102)로부터의 톨루엔 스트림(208) 산출의 부분(210)은 본 기재에서와 같이 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 제공되어 알킬교환반응 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 개질유 스플리터(102)는 또한 포화된 액화 탄화수소(예를 들어, 나프텐 및 파라핀)를 제거할 수 있다. 개질유 스플리터(102)에 의해 생산된 C8+ 방향족화합물 스트림(212)은 상기 크실렌 스플리터(104)에 제공될 수 있다.
상기 크실렌 스플리터(104)는 개질유 스플리터(102)로부터 수용된 C8+ 방향족화합물 스트림(212)으로부터 C8 방향족화합물(214) (예를 들어, 크실렌 및 에틸벤젠), C9 방향족화합물(216), 및 C10+ 방향족화합물(218)을 분리할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 C8 방향족화합물 스트림(214)은 파라-크실렌 세퍼레이터(106)에 제공되고, 상기 C9 방향족화합물 스트림(216)은 C9 탈알킬화 반응기(110)에 제공되며, 상기 C10+ 방향족화합물 스트림(218)은 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 제공될 수 있다.
상기 파라-크실렌 세퍼레이터(106)는 개질유 스플리터(102)로부터 수용된 C8 방향족화합물(214)로부터 파라-크실렌(220) 및 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌(222)(즉, 오르토- 및 메타-크실렌)의 생성물 스트림을 분리하고 생산할 수 있다. 상기 파라-크실렌 세퍼레이터(106)에 의해 생산된 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌(222)은 크실렌 이소머의 C8 열역학적 평형을 재확립하고, 추가적인 파라-크실렌의 형성을 촉진하기 위하여 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌 스트림(222)의 부분(226)(또는 일부 구현예에서 모두)은 크실렌의 이성질화에 좀 더 적합할 수 있는 촉매(예를 들어, 좀 더 좁은 기공의 촉매) 상에서 연이은 이성질화를 위하여 C9 탈알킬화 반응기(110)에 제공될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 크실렌 스플리터(104)로부터 C9 방향족화합물(216)을 수용하고, 수소의 부재하에서, 톨루엔(228), 미전환 C9 방향족화합물(230), 및 올레핀(232)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다. 일부 구현예에서, 전술한 바와 같이, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 파라-크실렌 세퍼레이터(106)로부터의 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌(222) 산출의 부분(226)(또는 일부 구현예에서 모두)를 수용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 MEBs (예를 들어, 에틸톨루엔, 이소벤젠, 및 프로필벤젠)와 같은 C9 방향족화합물의 톨루엔, 벤젠, 및 올레핀으로의 전환을 최대화하는데 충분한 반응 조건을 달성하도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)는 다음의 조건에서 운전될 수 있다: 약 200 ℃ 내지 약 540 ℃ 범위의 온도, 약 10 bar 내지 약 50 bar 범위의 압력, 및 약 1 hr-1 내지 약 20 hr-1 범위의 액공간속도.
인식될 바와 같이, C9 방향족화합물(216)이 수소의 부재하에 처리되는 경우 C9 탈알킬화 반응기(110)의 촉매 제형 및 구조는 달라질 수 있다. 일부 구현예에서, 수소의 부재하에 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 사용된 촉매는 단관능성 촉매를 포함할 수 있다. 이러한 단관능성 촉매는 촉매 제형에서 금속 성분 없이 탈알킬화 촉매를 포함할 수 있다. 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 사용되는 탈알킬화 촉매는 MEBs를 톨루엔, 벤젠, 및 올레핀으로 선택적으로 전환시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 탈알킬화 촉매는 MEBs의 상당한 부분 및 일부 구현예에서 모두를 적합한 반응 운전 조건에서 톨루엔, 벤젠, 및 올레핀으로 전환시킬 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자가 과도하거나 또는 지나친 실험 없이 공정의 탈알킬화 부분을 수행하기 위하여 상업적으로 입수 가능한 적합한 탈알킬화 촉매를 선택할 수 있음이 주지되어야 한다. 인식될 바와 같이, 적합한 탈알킬화 촉매의 물리적, 선택도 및 활성 기여의 선택에서 이러한 파라미터는 탈알킬화 스테이지 운전 조건, 공급물 스톡 조성물, 원하는 전환 효과 및 효율, 탈알킬화 스테이지 잔류 시간, 및 탈알킬화 스테이지의 물리적 기여를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 사용된 촉매는 플루오르화 제올라이트 촉매를 포함할 수 있다.
추가적으로, 이러한 구현예에서, 수소의 부재하에 올레핀을 생산하도록 운전되는 C9 탈알킬화 반응기(110)는 촉매 상의 코크스 증착에 기인하여 빠른 촉매 불활성화를 극복하기 위하여 이동 층-반응기 또는 유동-층 반응기일 수 있다. 일부 구현예에서, C9 탈알킬화 반응기(110)에서의 탈알킬화를 수행하는데 사용되는 촉매는 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌(222)의 부분(226)(또는 일부 구현예에서 모두)이 C9 탈알킬화 반응기(110)에 제공되는 구현예에서 크실렌 이성질화를 수행할 수 있다. 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 의해 생산된 톨루엔 스트림(228) 및 미전환 C9 방향족화합물 스트림(230)은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 제공될 수 있다. 추가적으로, C9 탈알킬화 반응기(110)에 의해 형성된 모든 벤젠은 또한 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 제공될 수 있다. 상기 C9 탈알킬화 반응기(110)에 의해 생산된 올레핀 스트림(232)은 다른 생산된 올레핀 스트림과 조합되고 다른 공정 또는 시스템에 제공될 수 있다.
상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 C9 탈알킬화 반응기(110)로부터의 액체 유출물(즉, 톨루엔 스트림(228) 및 미전환 C9 방향족화합물 스트림(230)) 및 BTX 및 C9+ 방향족화합물(234) 및 올레핀(236)의 산출 생성물 스트림을 수용할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 파라-크실렌 세퍼레이터(106)에 의해 생산된 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌(222)을 수용할 수 있다. 도 1에 또한 나타낸 바와 같이, 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 또한 개질유 스플리터(102)로부터 추가적인 톨루엔 스트림(210)을 수용할 수 있다. C9/C10+ 스플리터(118)를 포함하는 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 또한 상기 C9/C10+ 스플리터(118)에 의해 생산된 재순환된 C9 방향족화합물(238)을 수용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 크실렌을 생산하기 위하여 TMB-풍부 C9 방향족화합물 및 톨루엔의 알킬교환반응을 최대화하도록 구성될 수 있다. 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 또한 파라-크실렌-프리 혼합 크실렌(222)의 이성질화를 수행하여 C8 방향족화합물의 열역학적 평형을 재확립하도록 구성될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이 그리고 재순환 스트림(204)에 의해서, 상기 BTX 및 C9+ 방향족화합물(234)은 벤젠 및 톨루엔의 회수 및 파라-크실렌 세퍼레이터(106)를 통한 파라-크실렌의 연이은 회수를 위하여 개질유 스플리터(102)로 재순환될 수 있다. 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산된 올레핀 스트림(236)은 다른 생산된 올레핀 스트림과 조합되고 다른 공정 또는 시스템에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)는 다음 조건 하에 운전될 수 있다: 약 200 ℃ 내지 약 540 ℃ 범위의 온도, 약 10 bar 내지 약 50 bar 범위의 압력, 및 약 1 hr-1 내지 약 20 hr-1 범위의 액공간속도.
알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 사용되는 알킬교환반응 촉매는 TMBs 및 톨루엔을 혼합 크실렌으로 선택적으로 전환시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 사용된 상기 알킬교환반응 촉매는 C9 탈알킬화 반응기(110)로부터의 C9 방향족화합물(230) 산출 내의 TMBs의 상당 부분 및, 일부 구현예에서, 모두를 적합한 반응 운전 조건의 존재 하에서 혼합 크실렌으로 전환시킬 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자가 과도하거나 또는 지나친 실험 없이 공정의 알킬교환반응 부분을 수행하기 위하여 적합한 상업적으로 입수 가능한 알킬교환반응 촉매를 선택할 수 있음이 주지되어야 한다. 인식될 바와 같이, 적합한 알킬교환반응 촉매의 물리적, 선택도 및 활성 기여의 선택에서 이러한 파라미터는 알킬교환반응 운전 조건, 공급물 스톡 조성물, 톨루엔 대 TMBs의 비율, 원하는 전환 효과 및 효율, 스테이지 잔류 시간, 및 알킬교환반응 촉매를 사용하여 TMBs 및 톨루엔 대 혼합 크실렌의 전환을 지지하기 위한 제2의 스테이지 반응 용기의 물리적 기여를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 사용된 촉매는 실리콘, 인, 붕소, 마그네슘, 주석, 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴, 게르마늄, 인듐, 란타늄, 세슘, 및 이들의 모든 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 활성 촉진자를 갖는 베타 제올라이트를 포함할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 일부 구현예에서, 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산된 BTX 및 C9+ 방향족화합물 스트림(234)은 벤젠 및 톨루엔의 회수 및 파라-크실렌 세퍼레이터(106)를 통한 파라-크실렌의 연이은 회수를 위하여 개질유 스플리터(102)에 재순환될 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 공정(200)은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)로부터의 하류의 C9/C10+ 스플리터(118)를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 상기 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산된 BTX 및 C9+ 방향족화합물 스트림(235)은 C9/C10+ 스플리터(118)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 상기 C9/C10+ 스플리터(118)는 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에 의해 생산된 대부분의 C9 방향족화합물과 같이 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에서의 반응 조건이 TMBs로 귀결되는 경우 포함될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 C9/C10+ 스플리터(118)는 C10+ 방향족화합물로부터 C9 방향족화합물을 분리하고 C9 방향족화합물(238) 및 C10+ 방향족화합물(240)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다. C9/C10+ 스플리터(118)에 의해 생산된 C9 방향족화합물 스트림(238)은 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)로 재순환될 수 있고, C9/C10+ 스플리터(118)에 의해 생산된 C10+ 방향족화합물 스트림(240)은 C10+ 탈알킬화 반응기(116)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 상기 C9/C10+ 스플리터(118)는 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)로부터의 대부분의 C9 방향족화합물 산출과 같이 알킬교환반응/이성질화 반응기(114)에서의 반응 조건이 TMBs로 귀결되는 경우 포함될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 크실렌 스플리터(104)로부터 C10+ 방향족화합물 스트림(218)을 수용하고 액체 탄화수소(242) 및 올레핀(244)의 생성물 스트림을 생산할 수 있다. 대안적인 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 스팀 소스로부터 스팀을 수용할 수 있고, 스팀 탈알킬화 공정을 시행할 수 있다. C9/C10+ 스플리터(118)를 포함하는 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 또한 C9/C10+ 스플리터로부터의 C10+ 방향족화합물(240)을 수용할 수 있다. 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 방향족화합물 벤젠 고리에 부착된 알킬기를 제거하여 벤젠-풍부 생성물을 생산하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, C10+ 방향족화합물 분자에 부착된 에틸 및 프로필 기는 에틸렌 및 프로필렌과 같은 올레핀을 형성할 수 있다. C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 의해 생산된 액체 탄화수소(242)는 재순환된 스트림(204)에 의해 나타낸 바와 같이, 개질유 스플리터(102)에 재순환될 수 있다. 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 의해 생산된 올레핀 스트림(244) 산출은 다른 생산된 올레핀 스트림과 조합되고 다른 공정 또는 시스템에 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 다음의 조건에서 운전될 수 있다: 약 300 ℃ 내지 약 450 ℃ 범위의 온도, 약 10 bar 내지 약 40 bar 범위의 압력, 약 0.5 내지 약 3 범위의 중량 공간속도 (WHSV), 및 2 내지 4 범위의 수소 대 공급물 스트림 비율.
일부 구현예에서, 수소의 부재하에 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 사용되는 촉매는 단관능성 촉매를 포함할 수 있다. 이러한 단관능성 촉매는 촉매 형성에서 금속 성분 없이 탈알킬화 촉매를 포함할 수 있다. C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 사용된 수첨탈알킬화반응 촉매는 C10+ 방향족화합물 (DMEBs 및 테트라메틸벤젠과 같은)을 벤젠 및 크실렌으로 선택적으로 전환시킬 수 있다. 추가적으로, C10+ 방향족화합물 분자에 부착된 다수의 에틸, 및 좀 더 소수의 프로필 기는 수소의 부재하에 탈알킬화 반응이 수행되는 경우 에틸렌 및 프로필렌과 같은 올레핀을 쉽게 형성할 수 있다. 그러나, 인식될 바와 같이, C10+ 탈알킬화 반응기(116)가 수소의 부재에서 운전되는 경우 빠른 촉매 불활성이 일어날 수 있다. 이러한 구현예에서, 스팀이 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 도입될 수 있으며, 상기 C10+ 탈알킬화 반응기(116)는 유동-층 또는 이동-층 촉매 반응기로서 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 탈알킬화 촉매는 C10+ 방향족화합물의 상당 부분 및, 일부 구현예에서, 모두를 적합한 반응 운전 조건에서 벤젠, 크실렌, 및 올레핀으로 전환시킬 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자가 과도하거나 또는 지나친 실험 없이 공정의 탈알킬화 부분을 수행하기 위하여 적합한, 상업적으로 입수 가능한 탈알킬화 촉매를 선택할 수 있음이 주지되어야 한다. 인식될 바와 같이, 적합한 탈알킬화 촉매의 물리적, 선택도 및 활성 기여의 선택에서 이러한 파라미터는 탈알킬화 스테이지 운전 조건, 공급물 스톡 조성물, 원하는 전환 효과 및 효율, 탈알킬화 스테이지 잔류 시간, 및 탈알킬화 스테이지의 물리적 기여를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, C10+ 탈알킬화 반응기(116)에 사용된 촉매는 플루오르화 제올라이트 촉매를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, 상기 제올라이트 촉매는 어떠한 금속 이온도 포함하지 않을 수 있다.
범위는 본 기재에서 약 하나의 특정 값에서 약 또 다른 특정 값 까지, 또는 이둘 모두로서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현된 경우, 상기 범위 내의 모든 조합에 따라 또 다른 구현예는 하나의 특정 값에서부터 다른 특정 값까지, 또는 모두일 수 있음이 이해되어야 한다.
본 기재의 다양한 관점의 추가적인 변형 및 대안적인 구현예가 본 설명에 비추어 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 설명은 본 기재에 기술된 구현예를 수행하는 일반적인 방법을 통상의 기술자에게 교시하기 위한 목적으로서 단지 예시적으로 구성된다. 본 기재에 나타내고 설명된 형태는 구현예의 예시로서 취해져야 함이 이해되어야 한다. 구성성분 및 물질은 본 기재에서 설명되고 예시된 것들로 대체될 수 있으며, 부분 및 공정이 뒤바뀌거나 또는 생략될 수 있고, 일부 특징은 독립적으로 사용될 수 있고, 이들 모두는 본 기재로부터 통상의 기술자에게 명백해질 것이다. 다음의 청구항에 기술된 기재의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 기재에 기술된 구성성분에서 변화가 이루어질 수 있다. 본 기재를 기술하는데 사용된 헤딩은 단지 조직을 목적으로 하며, 본 설명의 범위를 한정하는데 사용하고자 의미되는 것은 아니다.

Claims (27)

  1. 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하기 위한 중질 개질유 처리 시스템으로서, 상기 중질 개질유 처리 시스템은:
    공급물 스트림을 수용하기 위하여 운전되는 개질유 스플리터, 상기 공급물 스트림은 중질 개질유를 포함하며, 상기 개질유 스플리터는 벤젠, 톨루엔, 및 C8+ 방향족화합물 생성물을 생산하기 위하여 더욱 운전되며, 상기 C8+ 방향족화합물 생성물은 크실렌 스플리터에 제공됨;
    상기 크실렌 스플리터로부터 C8 방향족화합물 생성물을 수용하고 파라-크실렌을 포함하는 제1의 크실렌 생성물 및 오르토(ortho)-크실렌 및 메타-크실렌을 포함하는 제2의 크실렌 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 파라-크실렌 세퍼레이터;
    상기 크실렌 스플리터로부터 C10+ 방향족화합물 생성물을 수용하고 제1의 탈알킬화 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 제1의 탈알킬화 반응기, 상기 제1의 탈알킬화 반응기는:
    C10+ 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하거나, 또는
    수소의 부재하에 C10+ 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전됨;
    상기 크실렌 스플리터로부터 C9 방향족화합물 생성물을 수용하고 제2의 탈알킬화 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 제2의 탈알킬화 반응기, 상기 제2의 탈알킬화 반응기는:
    C9 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하거나; 또는
    수소의 부재하에 C9 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전됨;
    상기 제2의 탈알킬화 반응기로부터 제2의 탈알킬화 생성물을 수용하고 알킬교환반응 생성물을 생산하기 위하여 운전되는 알킬교환반응 반응기를 포함하며,
    상기 알킬교환반응 반응기는:
    제2의 탈알킬화 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하거나; 또는
    수소의 부재하에 제2의 탈알킬화 생성물로부터 올레핀을 생산하기 위하여 더욱 운전되는, 중질 개질유 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공급물 스트림은 상기 알킬교환반응 생성물 및 상기 제1의 탈알킬화 생성물을 더욱 포함하는 중질 개질유 처리 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 알킬교환반응 반응기는 파라-크실렌의 형성을 촉진하도록 크실렌의 이성질화를 수행하기 위하여 더욱 운전되는 중질 개질유 처리 시스템.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1의 탈알킬화 반응기, 제2의 탈알킬화 반응기, 및 알킬교환반응 반응기로부터 미반응된 수소 및 알칸을 수용하도록 운전되는 압력 스윙 흡착 (PSA) 유닛을 포함하는 중질 개질유 처리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1의 탈알킬화 반응기는 상기 PSA 유닛으로부터 회수된 수소를 수용하도록 더욱 운전되는 중질 개질유 처리 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 알킬교환반응 반응기는 상기 PSA 유닛으로부터 회수된 수소를 수용하도록 더욱 운전되는 중질 개질유 처리 시스템.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 알킬교환반응 반응기로부터 하류의 C9/C10+ 스플리터를 포함하며, 상기 C9/C10+ 스플리터는 상기 알킬교환반응 반응기로부터 알킬교환반응 생성물의 부분을 수용하고 C9 방향족화합물 스트림 및 C10+ 방향족화합물 스트림을 생산하도록 운전되는 중질 개질유 처리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 알킬교환반응 반응기는 상기 C9/C10+ 스플리터에 의해 생산되는 C9 방향족화합물 스트림을 수용하도록 더욱 운전되는 중질 개질유 처리 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1의 탈알킬화 반응기는 상기 C9/C10+ 스플리터에 의해 생산된 C10+ 방향족화합물 스트림을 수용하도록 더욱 운전되는 중질 개질유 처리 시스템.
  10. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 알킬교환반응 반응기는 개질유 스플리터에 의해 생산된 톨루엔을 수용하도록 더욱 운전되는 중질 개질유 처리 시스템.
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제2의 탈알킬화 반응기는 크실렌 스플리터에 의해 생산되는 오르토-크실렌 및 메타-크실렌을 포함하는 제2의 크실렌 생성물을 수용하도록 더욱 운전되는 중질 개질유 처리 시스템.
  12. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 알칸은 에탄 및 프로판을 포함하는 중질 개질유 처리 시스템.
  13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 포함하는 중질 개질유 처리 시스템.
  14. 중질 개질유로부터 벤젠 및 파라-크실렌을 생산하는 방법으로서, 상기 방법은:
    개질유 스플리터에서 공급물 스트림을 수용하는 단계, 상기 공급물 스트림은 중질 개질유를 포함함;
    상기 개질유 스플리터를 운전하여 상기 공급물 스트림으로부터 벤젠, 톨루엔, 및 C8+ 방향족화합물을 생산하는 단계;
    크실렌 스플리터를 운전하여 C8+ 방향족화합물을 수용하고 C8 방향족화합물, C9 방향족화합물, 및 C10+ 방향족화합물을 생산하는 단계;
    파라-크실렌 세퍼레이터를 운전하여 상기 크실렌 스플리터로부터 C8 방향족화합물을 수용하고 파라-크실렌을 포함하는 제1의 크실렌 생성물 및 오르토-크실렌 및 메타-크실렌을 포함하는 제2의 크실렌 생성물을 생산하는 단계;
    제1의 탈알킬화 반응기를 운전하여 상기 크실렌 스플리터로부터 C10+ 방향족화합물을 수용하고 제1의 탈알킬화 생성물을 생산하는 단계;
    제2의 탈알킬화 반응기를 운전하여 크실렌 스플리터로부터 C9 방향족화합물을 수용하고 제2의 탈알킬화 생성물을 생산하는 단계; 및
    알킬교환반응 반응기를 운전하여 상기 제2의 탈알킬화 반응기로부터 제2의 탈알킬화 생성물을 수용하고 알킬교환반응 생성물을 생산하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1의 탈알킬화 반응기를 운전하여 C10+ 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하는 단계;
    상기 제2의 탈알킬화 반응기를 운전하여 C9 방향족화합물 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하는 단계; 및
    상기 알킬교환반응 반응기를 운전하여 제2의 탈알킬화 생성물 및 수소로부터 알칸을 생산하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 알칸은 에탄 및 프로판을 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  17. 청구항 14, 15, 또는 16에 있어서,
    압력 스윙 흡착 (PSA) 유닛을 운전하여 상기 제1의 탈알킬화 반응기, 상기 제2의 탈알킬화 반응기, 및 상기 알킬교환반응 반응기로부터 미반응된 수소 및 알칸을 수용하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  18. 청구항 14, 15, 또는 16에 있어서,
    상기 알킬교환반응 반응기로부터 하류의 C9/C10+ 스플리터를 운전하여 상기 알킬교환반응 반응기로부터 알킬교환반응 생성물의 부분을 수용하고 C9 방향족화합물 스트림 및 C10+ 방향족화합물 스트림을 생산하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 알킬교환반응 반응기를 운전하여 상기 C9/C10+ 스플리터에 의해 생산된 C9 방향족화합물 스트림을 수용하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1의 탈알킬화 반응기를 운전하여 C9/C10+ 스플리터에 의해 생산된 C10+ 방향족화합물 스트림을 수용하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  21. 청구항 14, 15, 또는 16에 있어서,
    상기 제2의 탈알킬화 반응기를 운전하여 상기 크실렌 스플리터에 의해 생산된 오르토-크실렌 및 메타-크실렌을 포함하는 제2의 크실렌 생성물을 수용하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  22. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1의 탈알킬화 반응기를 운전하여 수소의 부재하에 상기 C10+ 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하는 단계;
    상기 제2의 탈알킬화 반응기를 운전하여 수소의 부재하에 C9 방향족화합물 생성물로부터 올레핀을 생산하는 단계; 및
    상기 알킬교환반응 반응기를 운전하여 수소의 부재하에 제2의 탈알킬화 생성물로부터 올레핀을 생산하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 올레핀은 에틸렌 및 프로필렌을 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
  24. 청구항 14, 15, 또는 16에 있어서,
    상기 알킬교환반응 반응기를 운전하여 파라-크실렌의 형성을 촉진하기 위하여 크실렌의 이성질화를 수행하는 단계를 포함하는, 벤젠 및 파라-크실렌의 생산방법.
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