KR102328027B1 - 내부 사용을 위한 중질 방향족화합물로부터 크실렌 생산을 극대화하는 공정 - Google Patents

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Abstract

다음을 포함하는 중질 개질유 피드로부터 크실렌 생산방법이 개시된다: 탈알킬화 반응기에 중질 개질유 피드 및 수소 피드를 도입하는 단계, 탈알킬화 반응기에서 탈알킬화 촉매의 존재 하에 상기 수소 가스와 중질 개질유 피드를 반응시켜 탈알킬화 유출물을 생산하는 단계, 상기 탈알킬화 유출물을 스플리터 유닛에 도입하는 단계, 상기 스플리터 유닛에서 상기 탈알킬화 유출물을 경질 가스 스트림, 톨루엔 스트림, 벤젠 스트림, C9 방향족화합물 스트림, C10+ 방향족화합물 스트림, 및 혼합 크실렌 스트림으로 분리하는 단계, 상기 톨루엔 스트림, C9 방향족화합물 스트림, 및 수소 스트림을 알킬 교환반응 반응기로 도입하는 단계, 알킬 교환반응 촉매의 존재에서 상기 톨루엔 스트림 및 C9 방향족화합물 스트림을 반응시켜 알킬 교환반응 유출물을 생산하는 단계, 상기 알킬 교환반응 유출물을 상기 스플리터 유닛에 도입하는 단계, 및 상기 스플리터 유닛 내의 알킬 교환반응 유출물을 분리하는 단계.

Description

내부 사용을 위한 중질 방향족화합물로부터 크실렌 생산을 극대화하는 공정
크실렌 생산을 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 구체적으로, 중질 방향족화합물로부터 크실렌을 생산하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다.
중질 개질유는 상기 방향족 화합물에 8 이상의 탄소 원자를 갖는 90중량% 초과의 방향족화합물을 포함한다. 상기 방향족화합물 중, 10 wt% 이하가 크실렌일 수 있다. 과거 실시에서, 상기 중질 개질유는 가솔린 스트림 내로 블렌드되었다. 그러나, 블렌딩은 가솔린 내 방향족화합물 함량에 대한 좀 더 엄격한 규정으로 인해 더욱 어려워진다.
파라-크실렌 (p-크실렌)은 시장 수요가 성장하고 있다. 따라서, 중질 방향족화합물의 p-크실렌으로의 전환은 값어치있는 생산물 스트림을 제공한다.
크실렌의 생산을 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 구체적으로, 중질 방향족화합물로부터 크실렌의 생산을 위한 방법 및 시스템이 개시된다.
제1의 관점에서, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 탈알킬화 반응기에 중질 개질유 피드 및 수소 피드를 도입하는 단계를 포함한다. 상기 탈알킬화 반응기는 탈알킬화 촉매를 포함한다. 상기 중질 개질유는 9 이상의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소(C9+ 방향족화합물)를 포함하며, 상기 수소 피드는 수소 가스를 포함한다. 상기 방법은 탈알킬화 반응기에서 탈알킬화 촉매의 존재 하에 상기 수소 가스와 중질 개질유 피드를 반응시켜 탈알킬화 유출물을 생산하는 단계, 여기서 상기 탈알킬화 반응기는 탈알킬화 온도, 탈알킬화 압력에 있으며, 상기 탈알킬화 반응기는 액공간속도를 가짐; 상기 탈알킬화 유출물을 스플리터 유닛에 도입하는 단계, 여기서 상기 탈알킬화 유출물은 경질 가스, 톨루엔, 벤젠, 혼합 크실렌, 및 C9+ 방향족을 포함함, 상기 스플리터 유닛에서 상기 탈알킬화 유출물을 경질 가스 스트림, 톨루엔 스트림, 벤젠 스트림, C9 방향족화합물 스트림, C10+ 방향족화합물 스트림, 및 혼합 크실렌 스트림으로 분리하는 단계를 더욱 포함한다. 상기 경질 가스 스트림은 경질 탄화수소 및 수소를 포함하며, 상기 톨루엔 스트림은 톨루엔을 포함하며, 상기 벤젠 스트림은 벤젠을 포함하며, 상기 혼합 크실렌 스트림은 혼합 크실렌을 포함하며, 상기 C9 스트림은 C9 방향족화합물을 포함하며, 상기 C10+ 방향족화합물 스트림은 C10+ 방향족화합물을 포함한다. 상기 방법은 상기 톨루엔 스트림, C9 방향족화합물 스트림, 및 수소 스트림을 알킬 교환반응 반응기로 도입하는 단계, 여기서 상기 알킬 교환반응 반응기는 알킬 교환반응 촉매를 포함하며, 상기 수소 스트림은 수소 가스를 포함함; 알킬 교환반응 촉매의 존재에서 상기 톨루엔 스트림 및 C9 방향족화합물 스트림을 반응시켜 알킬 교환반응 유출물을 생산하는 단계, 여기서 상기 알킬 교환반응 반응기는 알킬 교환반응 온도에 있으며, 상기 알킬 교환반응 반응기는 알킬 교환반응 압력에 있으며, 상기 알킬 교환반응 반응기는 액공간속도를 가짐; 상기 알킬 교환반응 유출물을 상기 스플리터 유닛에 도입하는 단계, 여기서 상기 알킬 교환반응 유출물은 경질 가스, 톨루엔, 벤젠, 혼합 크실렌, 및 C9+ 방향족화합물을 포함함; 및 상기 알킬 교환반응 유출물 내의 혼합 크실렌이 상기 혼합 크실렌 스트림의 부분으로서 스플리터 유닛을 빠져나오도록 상기 스플리터 유닛 내의 알킬 교환반응 유출물을 분리하는 단계를 더욱 포함한다.
특정 관점에서, 상기 방법은 상기 경질 가스 스트림을 가스 분리기로 도입하는 단계; 및 상기 경질 가스 스트림을 생산된 수소 및 경질 가스 생산물로 분리하는 단계를 더욱 포함한다. 특정 관점에서, 상기 방법은 상기 알킬 교환반응 반응기에 벤젠 스트림을 도입하는 단계를 더욱 포함한다. 특정 관점에서, 상기 방법은 상기 알킬 교환반응 반응기에 알킬 교환반응을 위한 과량의 톨루엔이 존재하도록, 상기 알킬 교환반응 반응기에 첨가된 방향족 스트림을 공급하는 단계를 더욱 포함한다. 특정 관점에서, 상기 탈알킬화 온도는 200 ℃ 및 500 ℃ 사이이다. 특정 관점에서, 상기 탈알킬화 압력은 5 bar 및 40 bar 사이이다. 특정 관점에서, 상기 탈알킬화 반응기의 액공간속도는 시간 당 1 (hr-1) 및 10 hr-1 사이이다. 특정 관점에서, 상기 알킬 교환반응 온도는 300 ℃ 및 500 ℃ 사이이다. 특정 관점에서, 상기 알킬 교환반응 압력은 10 bar 및 40 bar 사이이다. 특정 관점에서, 상기 알킬 교환반응 반응기의 액공간속도는 0.5 hr-1 및 6 hr-1 사이이다.
제2의 관점에서, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 탈알킬화 촉매의 존재에서 중질 개질유 피드 및 수소 피드를 전환하여 탈알킬화 유출물을 생산하도록 구성된 탈알킬화 반응기, 상기 탈알킬화 반응기에 유동적으로 연결되며 탈알킬화 유출물 및 알킬 교환반응 유출물을 경질 가스 스트림, 톨루엔 스트림, 벤젠 스트림, C9 방향족화합물 스트림, C10+ 방향족화합물 스트림, 및 혼합 크실렌 스트림으로 분리하도록 구성된 스플리터 유닛, 및 상기 스플리터 유닛에 유동적으로 연결되며 알킬 교환반응 촉매의 존재에서 상기 C9 방향족화합물 스트림, 톨루엔 스트림, 및 수소 스트림을 알킬 교환반응 유출물로 전환하도록 구성된 알킬 교환반응 반응기를 포함한다.
특정 관점에서, 상기 장치는 상기 스플리터 유닛에 유동적으로 연결되며 상기 경질 가스 스트림을 생산된 수소 및 경질 가스 생산물로 분리하도록 구성되는 가스 분리기를 더욱 포함한다.
본 범위의 상기 및 기타 특징, 관점 및 이점은 다음의 설명, 청구항 및 첨부된 도면과 관련하여 좀 더 나은 이해가 될 것이다. 그러나, 상기 도면은 단지 수개의 구현예를 예시하며 따라서 이는 기타 균등하게 유효한 구현예를 수용할 수 있으므로 본 범위를 한정적으로 고려하지 않는다는 점이 주지되어야 한다.
도 1은 본 공정의 구현예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 2는 본 공정의 구현예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 3은 본 공정의 구현예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 4는 본 공정의 구현예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 5는 하나의-반응기 시스템의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 6은 본 공정의 구현예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 7은 본 공정의 구현예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 8은 본 공정의 구현예의 공정 다이어그램을 제공한다.
도 9는 탈알킬화 반응기 및 알킬 교환반응 반응기 사이의 스플리터 유닛의 부재에서 공정의 공정 다이어그램을 제공한다.
첨부된 도면에서, 유사 부재 또는 특징 또는 이들 모두는 유사 참조 부호를 가질 것이다.
본 장치 및 방법의 범위는 수 개의 구현예로 기술될 것인 한편, 당해 기술 분야의 통상의 기술자는 본원에 개시된 많은 실시예, 변형 및 변경이 본 구현예의 범위 및 사상 내에 있음을 인식할 것으로 이해된다.
따라서, 개시된 구현예는 어떠한 일반성의 결여 없이, 그리고 본 구현예에 대한 한정 없이, 설명된다. 본 범위는 본 명세서에 기술된 특정 특징의 사용 및 모든 가능한 조합을 포함하는 것으로 이해된다.
혼합 크실렌의 생산을 위한 세 개의 유닛 시스템의 공정 및 시스템이 본원에 개시된다. 중질 개질유가 탈알킬화 반응기에 도입된다. 상기 탈알킬화 반응기로부터의 탈알킬화 유출물은 스플리터 유닛에 도입되어 탈알킬화 유출물의 구성성분을 분리한다. 상기 스플리터 유닛으로부터의 톨루엔 및 C9+ 방향족화합물은 알킬 교환반응 반응기에 도입된다. 선택적으로, 상기 벤젠은 또한 알킬 교환반응 반응기에 도입될 수 있다. 상기 알킬 교환반응 반응기로부터의 알킬 교환반응 유출물은 스플리터 유닛에 도입되어 알킬 교환반응 유출물의 구성성분을 분리한다. 상기 스플리터 유닛을 나가는 스트림은 탈알킬화 반응기 및 알킬 교환반응 반응기 모두로부터의 유출물의 구성성분을 포함한다.
유리하게는, 탈알킬화 반응기 및 별개의 알킬 교환반응 반응기의 조합은 탈알킬화 촉매 및 알킬 교환반응 촉매 모두를 함유하거나 또는 탈알킬화 및 알킬 교환반응 모두가 가능한 단일 촉매를 함유하는 하나의-반응기 시스템에 비해서 크실렌의 전체 생산을 증가시킨다. 유리하게는, 스플리터 유닛에 알킬 교환반응 유출물을 재활용하는 것은 알킬 교환반응 반응기 내의 톨루엔의 불균화반응을 통해서 벤젠의 생산을 감소시킴으로써 크실렌의 손실을 최소화하므로 전체 수득율을 증가시킨다. 크실렌을 형성하기 위하여 알킬 교환반응 반응기, 톨루엔 및 트리메틸 벤젠의 평형 알킬 교한반응 및 톨루엔의 평형 불균화반응에서 일어나는 두 개의 1차 반응이 존재한다:
(반응식 1)
Figure 112019130998341-pct00001
(반응식 2)
Figure 112019130998341-pct00002
벤젠의 재활용은 반응식 2를 통해서 벤젠의 생산을 제한할 것이며, 반응식 2에서 톨루엔의 소모의 감소는 반응식 1에서 크실렌 생산에 유용한 좀 더 많은 톨루엔을 만들 것이다.
본원에서 사용되는 바에 따라, 참조 부호 "C" 및 그 수는 탄화수소에서 탄소 원자의 수를 나타낸다. 예를 들어, C1은 하나의 탄소 원자를 갖는 탄화수소를 나타내며, C6은 6개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소를 나타낸다.
본원에서 사용되는 바에 따라, "C9 방향족화합물"은 9 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소를 나타낸다. C9 방향족 탄화수소의 예는 메틸에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 및 프로필벤젠을 포함한다.
본원에서 사용되는 바에 따라, "트리메틸벤젠"은 트리메틸벤젠의 각 이성질체를 포함한다: 헤멜리테네(hemellitene), 슈도큐멘, 및 메시틸렌.
본원에서 사용되는 바에 따라, "C10+ 방향족화합물"은 11 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소와 같은, 10 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소 및 10 초과의 탄소 원자를 갖는 방향족화합물을 나타낸다.
본원에서 사용되는 바에 따라, "C9+ 방향족화합물"은 C9 방향족화합물 및 C10+ 방향족화합물의 군을 나타낸다.
본원에서 사용되는 바에 따라, "혼합 크실렌"은 하나 이상의 파라-크실렌 (p-크실렌), 메타-크실렌 (m-크실렌), 및 오르토-크실렌 (o-크실렌)을 나타낸다.
본원에서 사용되는 바에 따라, "탈알킬화 반응"은 하나 이상의 반응물로부터 알킬기의 제거로 귀결되는 반응을 나타낸다.
본원에서 사용되는 바에 따라, "알킬 교환반응"은 하나 또는 화합물로부터 또 다른 것으로 알킬기가 이동하는 결과를 갖는 반응을 나타낸다.
본원에서 사용되는 바에 따라, "경질 탄화수소"는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 알켄, 및 사이클로펜탄, 사이클로헥산과 같은, 나프텐의 트레이스 함량을 포함하는 하나 이상의 알칸을 나타낸다.
본원에서 사용되는 바에 따라, "경질 가스"는 하나 이상의 경질 탄화수소, 수소, 및 공기를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 혼합 크실렌을 생산하기 위한 공정의 구현예가 제공된다. 중질 개질유 피드(100)는 수소 피드(105)를 따라 탈알킬화 반응기(10)에 도입된다. 중질 개질유 피드(100)는 톨루엔, 혼합 크실렌, C9 방향족화합물, 및 C9+ 방향족화합물을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 중질 개질유 피드(100)는 그 알킬 유도체를 포함하는 C8+ 나프텐 및 C10+ 나프틸렌의 트레이스 양을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 중질 개질유 피드(100)는 0 wt% 및 10 wt% 사이의 혼합 크실렌 및 60 wt% 및 100 wt% 사이의 C9+ 방향족화합물을 함유할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 중질 개질유 피드(100)는 0 wt% 및 60 wt% 사이의 톨루엔을 함유할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 중질 개질유 피드(100)는 0 wt% 및 10 wt% 사이의 혼합 크실렌, 0 wt% 및 60 wt% 사이의 톨루엔, 및 60 wt% 및 100 wt% 사이의 C9+ 방향족화합물을 함유할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 중질 개질유 피드(100)는 60 wt% 및 100 wt% 사이의 C9 방향족화합물을 함유하며, C10+ 방향족화합물의 부재 하에 있다.
수소 피드(105)는 수소 가스를 함유하는 모든 스트림일 수 있다. 수소 피드(105)는 프레시 수소 원료로부터의 순수 수소의 스트림일 수 있다. 도 2를 참조로 기술된 적어도 하나의 구현예에서, 수소 가스는 생산된 수소(145)로서 가스 분리기(40)에서 공정으로부터 회수될 수 있으며, 이는 생산된 수소(145)의 부분이 수소 피드(105)로서 재활용되고 탈알킬화 반응기(10)로 도입되도록 분할될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 수소 피드(105)는 정제 공장에서 수소 원료로부터일 수 있고 경질 탄화수소를 함유할 수 있다.
도 1을 참조하면, 탈알킬화 반응기(10)는 탈알킬화 반응을 함유하고 지지할 수 있는 모든 타입의 반응기일 수 있다. 탈알킬화 반응기(10)는 고정층 반응기 또는 유동층 반응기일 수 있다. 상기 탈알킬화 반응기(10)의 탈알킬화 온도는 섭씨 200 도(℃) 및 500 ℃ 사이일 수 있다. 상기 탈알킬화 반응기(10)의 탈알킬화 압력은 5 bar (500 kilopascal (kPa)) 및 40 bar (4000 kPa) 사이일 수 있다. 상기 액공간속도 (LHSV)는 시간 당 1(hr-1) 및 10 hr-1 사이일 수 있다.
탈알킬화 반응기(10)는 탈알킬화 촉매를 포함할 수 있다. 상기 탈알킬화 촉매는 탈알킬화 반응에 촉매작용을 할 수 있는 모든 촉매를 포함할 수 있다. 탈알킬화 촉매의 예는 미국 특허번호 제9,000,247호에 개시된 바와 같은 이관능성 촉매를 포함할 수 있다. 상기 탈알킬화 촉매는 탈알킬화 반응에서 다른 것에 대해 하나 이상의 방향족화합물을 선택적으로 전환시키도록 선택될 수 있다. 탈알킬화 반응은 C9+ 방향족화합물을 톨루엔, 벤젠, 혼합 크실렌, 및 경질 가스로 전환시키고; C10+ 방향족화합물를 C9+ 방향족화합물로 전환시킬 수 있다. 탈알킬화 반응기(10)에서의 반응은 C10+ 방향족화합물에 부착된 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 및 펜틸기, 및 그들의 이성질체를 제거할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 탈알킬화 촉매는 97.5 wt% 초과의 메틸에틸벤젠을 톨루엔으로 전환시키도록 선택될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, C9+ 방향족화합물의 전체 전환율은 C9 방향족화합물의 전환율 및 C10+ 방향족화합물에 부착된 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 및 펜틸의 제거에 기인하여 98 wt%를 초과할 수 있다. 탈알킬화 유출물(110)은 혼합 크실렌, 톨루엔, 벤젠, 경질 가스, 및 C9+ 방향족화합물을 함유할 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 수소 피드(105)가 탈알킬화 반응기(10)에 도입되는 경우, 탈알킬화 반응기(10)는 고정층 반응기이고, 탈알킬화 유출물(110) 내에 생산된 경질 가스는 알칸을 함유한다. 적어도 하나의 구현예에서, 탈알킬화 반응기(10)는 수소 스트림의 부재에 있으며(미도시됨), 탈알킬화 반응기(10)는 유동층 반응기이고 탈알킬화 유출물(110) 내에 생산된 경질 가스는 알켄을 함유한다.
탈알킬화 유출물(110)은 스플리터 유닛(20)에 도입된다.
스플리터 유닛(20)은 스트림을 그 구성성분 부분으로 분리할 수 있는 모든 타입의 분리 유닛일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 스플리터 유닛(20)은 피드 스트림을 다중 분할 스트림으로 분리하도록 디자인된 하나의 스플리터 컬럼일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 스플리터 유닛(20)은 상기 피드 스트림으로부터 하나의 구성성분을 분리하도록 디자인된 일련의 다중 스플리터 컬럼일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 스플리터 유닛(20)은 하나 이상의 증류 유닛일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 스플리터 유닛(20)이 다중 스플리터 컬럼인 경우, 스플리터 유닛(20)은 5개의 스플리터 컬럼을 포함하며: 제1의 컬럼은 4 바 게이지 (barg) 및 6 barg 사이의 압력 및 100 ℃ 및 200 ℃ 사이의 온도에서 작동하여 상기 제1의 컬럼 피드로부터 경질 가스를 분리하여 경질 가스 스트림(122) 및 제1의 컬럼 유출물을 생산하며; 제2의 컬럼은 0.6 barg 및 1.5 barg 사이의 압력 및 100 ℃ 및 170 ℃ 사이의 온도에서 작동하여 제1의 컬럼 유출물로부터 벤젠 및 톨루엔을 분리하여 벤젠/톨루엔 스트림 및 제2의 컬럼 유출물을 생산하며; 제3의 컬럼은 0.3 barg 및 0.9 barg 사이의 압력 및 70 ℃ 및 150 ℃ 사이의 온도에서 작동하여 벤젠/톨루엔 스트림으로부터 벤젠을 분리하여 벤젠 스트림(126)을 생산하고 벤젠 톨루엔 스트림으로부터 톨루엔을 분리하여 톨루엔 스트림(124)을 생산하며; 제4의 컬럼은 0.3 barg 및 2 barg 사이의 압력 및 120 ℃ 및 210 ℃ 사이의 온도에서 제2의 컬럼 유출물로부터 크실렌을 분리하여 혼합 크실렌 스트림(120) 및 C9+ 방향족화합물 스트림을 생산하며; 제5의 컬럼은 0.5 barg 및 3 barg 사이의 압력 및 150 ℃ 및 250 ℃ 사이의 온도에서 작동하여 C9+ 방향족화합물 스트림으로부터 C9 방향족화합물을 분리하여 C9 방향족화합물 스트림(128)을 생산하며 C9+ 방향족화합물 스트림으로부터 C10+ 방향족화합물을 분리하여 C10+ 방향족화합물 스트림( 132)을 생산한다. 적어도 하나의 구현예에서, 스플리터 유닛(20)이 다중 스플리터 컬럼인 경우, 스플리터 유닛(20)은 상기 컬럼이 크실렌을 분리하여 크실렌 스트림 및 C9+ 스트림을 생산하도록, 컬럼의 부재에서 C10+ 방향족화합물로부터 C9 방향족화합물을 분리할 수 있다. 상기 C9+ 스트림은 상기 알킬 교환반응 반응기에 도입될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 스플리터 유닛(20)이 다중 스플리터 컬럼인 경우, 스플리터 유닛(20)은 컬럼의 부재에서 벤젠/톨루엔 스트림을 분리할 수 있다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 스플리터 유닛(20)은 원하는 스트림을 생산하도록 온도 및 압력에서 작동하도록 디자인될 수 있음이 이해될 수 있을 것이다. 적어도 하나의 구현예에서, 스플리터 유닛(20)이 하나의 증류 컬럼인 경우, 상기 증류 컬럼은 하나의 용기에서 다중 섹션을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 섹션은 본 단락에서 기술된 각각의 분별 컬럼에 대응하는 작동 조건을 갖는다.
스플리터 유닛(20)은 상기 구성성분들을 분리하여 혼합 크실렌 스트림(120), 경질 가스 스트림(122), 톨루엔 스트림(124), 벤젠 스트림(126), C9 방향족화합물 스트림(128), 및 C10+ 방향족화합물 스트림(132)을 생산한다. 혼합 크실렌 스트림(120)은 혼합 크실렌을 함유한다. 경질 가스 스트림(122)은 경질 가스를 함유한다. 톨루엔 스트림(124)은 톨루엔을 함유한다. 벤젠 스트림(126)은 벤젠을 함유한다. C9 방향족화합물 스트림(128)은 중질 개질유 피드(100)로부터 미반응된 C9 방향족화합물 및 탈알킬화 반응기(10)에 형성된 C9 방향족화합물을 포함하는, C9 방향족화합물을 함유한다. C10+ 방향족화합물 스트림(132)은 탈알킬화 반응기(10)에 형성된 C10+ 방향족화합물 및 중질 개질유 피드(100)로부터의 미반응된 C10+ 방향족화합물을 포함하는, C10+ 방향족화합물을 함유한다. 적어도 하나의 구현예에서, C10+ 방향족화합물 스트림(132)은 상기 시스템으로부터 퍼지될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, C10+ 방향족화합물 스트림(132)은 C10+ 방향족화합물의 전환율을 증가시키기 위한 추가적인 공정을 위하여 탈알킬화 반응기(10)에 도입될 수 있다.
유리하게는, 상기 스플리터 유닛에서의 혼합 크실렌의 분리 및 제거는 상기 알킬 교환반응 반응기에서의 혼합 크실렌의 생산을 증가시킨다. 알킬 교환반응 반응기(30)로의 피드에서 혼합 크실렌의 부재는 알킬 교환반응 반응기(30)의 크실렌 생산 방향으로 반응식 1의 열역학적 평형을 추진시킨다.
톨루엔 스트림(124) 및 C9 방향족화합물 스트림(128)은 수소 스트림(135)을 따라 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입된다. 수소 스트림(135)은 수소 가스를 함유하는 모든 스트림일 수 있다. 수소 스트림(135)은 프레시 수소 원료로부터 순수 수소의 스트림일 수 있다. 도 2를 참조로 기술된 적어도 하나의 구현예에서, 생산된 수소(145)는 생산된 수소(145)의 부분이 수소 피드(105)로서 재활용될 수 있으며, 탈알킬화 반응기(10)로 도입되고 생산된 수소의 제2의 부분이 수소 스트림(135)으로서 재활용될 수 있으며, 알킬 교환반응 반응기(30)로 도입되도록 분할될 수 있다.
알킬 교환반응 반응기(30)는 고정층 반응기 또는 유동층 반응기일 수 있다. 상기 교환반응 반응기(30)의 알킬 교환반응 온도는 300 ℃ 및 500 ℃ 사이일 수 있다. 알킬 교환반응 반응기(30)의 알킬 교환반응 압력은 10 bar (1000 kPa) 및 40 bar (4000 kPa) 사이일 수 있다. 상기 액공간속도 (LHSV)는 0.5 hr-1 및 6 hr-1 사이일 수 있다. 상기 작업 조건은 크실렌의 생산을 최대화하도록 설정될 수 있다. 상기 온도는 압력보다 알킬 교환반응 상에 좀 더 큰 영향을 가질 수 있다. 좀 더 높은 온도, 좀 더 높은 압력 및 좀 더 낮은 LHSV가 알킬 교환반응에 유리한 한편, 좀 더 높은 온도는 촉매 불활성화를 초래할 수 있으므로, 작동 조건은 생산을 최대화하고 촉매 불활성화를 최소화하도록 균형이 맞추어저야 한다는 점이 이해된다.
알킬 교환반응 반응기(30)는 알킬 교환반응 촉매를 포함할 수 있다. 상기 알킬 교환반응 촉매는 알킬 교환반응에 촉매 역할을 할 수 있는 모든 촉매를 포함할 수 있다. 알킬 교환반응 촉매의 예는 미국 특허번호 제9,000,247호에 개시된 바와 같은 이관능성 촉매를 포함한다. 상기 알킬 교환반응 촉매는 알킬 교환반응에서 다른 것에 대해 하나 이상의 C9+ 방향족화합물을 선택적으로 전환시키도록 선택될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 알킬 교환반응 촉매는 트리메틸벤젠을 혼합 크실렌으로 선택적으로 전환시키도록 선택될 수 있다. 알킬 교환반응 반응은 C9+ 방향족화합물을 톨루엔, 벤젠, 혼합 크실렌, 및 경질 가스로의 전환을 일으킬 수 있다. 알킬 교환반응 유출물(130)은 혼합 크실렌, 톨루엔, 벤젠, 경질 가스, 및 C9+ 방향족화합물을 함유한다.
적어도 하나의 구현예에서, 도 3을 참조하면, 벤젠 스트림(126)은 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 슬립 스트림은 벤젠 생산물(326)로서 벤젠 스트림(126)으로부터 제거될 수 있다. 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입된 벤젠 스트림(126)의 부피는 알킬 교환반응 반응기(30)에서 바람직한 반응 조건에 기반하여 결정될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입된 벤젠 스트림(126)의 부피는 벤젠 생산물(326)의 유량율에 의해 조절될 수 있다. 벤젠 스트림(126)으로부터의 벤젠을 알킬 교환반응 반응기(30)에 추가하는 것은 반응식 1을 통해서 혼합 크실렌의 생산을 증가시키고 반응식 2를 통해서 벤젠의 생산을 최소화할 수 있다.
알킬 교환반응 반응기(30)는 알킬 교환반응 유출물(130)을 생산한다. 알킬 교환반응 유출물(130)은 알킬 교환반응 반응기(30)에 형성된 C9+ 방향족화합물 및 중질 개질유 피드(100)로부터의 미반응된 C9+ 방향족화합물을 포함하는, C9+ 방향족화합물, 혼합 크실렌, 톨루엔, 벤젠, 및 경질 가스를 함유할 수 있다.
알킬 교환반응 유출물(130)은 스플리터 유닛(20)에 도입될 수 있다. 알킬 교환반응 유출물(130)은 스플리터 유닛(20)에서 분리되고 상기 구성성분 부분들은 혼합 크실렌 스트림(120), 경질 가스 스트림(122), 톨루엔 스트림(124), 벤젠 스트림(126), C9 방향족화합물 스트림(128), 및 C10+ 방향족화합물 스트림(132)의 부분을 형성한다.
혼합 크실렌 스트림(120)의 혼합 크실렌의 전체 수율은 30 wt% 및 89 wt% 사이일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 혼합 크실렌 스트림(120)의 혼합 크실렌의 전체 수율은 80 wt%이다. 톨루엔의 전체 수율은 0 wt% 및 20 wt% 사이, 그리고 대안적으로 5 wt% 및 20 wt% 사이일 수 있다. 벤젠의 전체 수율은 0 wt% 및 10 wt% 사이, 대안적으로 1 wt% 및 10 wt% 사이일 수 있다. 혼합 크실렌 스트림(120)은 이성질체 유닛 또는 결정화 유닛에 도입되어 m-크실렌 및 o-크실렌을 p-크실렌으로 전환시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 혼합 크실렌을 생산하기 위한 공정이 제공된다. 경질 가스 스트림(122)은 가스 분리기(40)에 도입된다. 가스 분리기(40)는 가스의 스트림으로부터 수소를 분리할 수 있는 모든 형태의 분리 유닛일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 가스 분리기(40)는 압력 스윙 흡착 유닛이다. 적어도 하나의 구현예에서, 가스 분리기(40)는 수소 멤브레인 분리 유닛이다. 가스 분리기(40)는 경질 가스 스트림(122)을 경질 가스 생산물(140) 및 생산된 수소(145)로 분리할 수 있다. 생산된 수소(145)는 수소 피드(105) 및 수소 스트림(135)을 생성하도록 분할될 수 있다. 경질 가스 생산물(140)은 경질 탄화수소를 함유한다. 생산된 수소(145)는 수소를 함유한다. 경질 가스 생산물(140)은 원료 연료로서 사용된, 대기에 퍼지되거나 또는 추가 공정을 위하여 보내질 수 있다.
도 4를 참조하면, 혼합 크실렌을 생산하기 위한 공정의 구현예가 도 1을 참조하여 제공된다. 첨가된 방향족 스트림(500)은 알킬 교환반응 반응기(30)로 도입된다. 첨가된 방향족 스트림(500)은 톨루엔, 벤젠, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 첨가된 방향족 스트림(500)은 톨루엔을 포함한다. 첨가된 방향족 스트림(500)의 유량율은 C9 방향족화합물 스트림(128)에 존재하는 톨루엔 및 트리메틸벤젠 사이의 반응에서 트리메틸벤젠의 전환율을 증가시키도록 잉여의 톨루엔을 제공하는 부피에서일 수 있다. 첨가된 방향족 스트림(500)은 메틸기 대 방향족 비를 2로 증가시키는데 사용될 수 있으며, 이는 C9 방향족화합물의 크실렌으로의 전환을 증가시킬 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 탈알킬화 반응기(10)는 추가된 방향족 스트림의 부재에 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 상기 탈알킬화 반응기 및 알킬 교환반응 반응기는 하나의 용기 내에 하우징될 수 있으며, 여기서 두 개의 반응기 스테이지가 내부 가스의 어떠한 혼입도 갖지 않도록 서로 물리적으로 분리된다. 탈알킬화 반응기 스테이지로부터의 유출물은 용기를 빠져나가 스플리터 유닛으로 유입될 수 있으며, 여기서 벤젠 스트림, 톨루엔 스트림, 및 C9 방향족화합물 스트림이 분리된 후 알킬 교환반응 반응기 스테이지 내의 용기로 재도입될 수 있다.
유리하게는, 알킬 교환반응 상류의 탈알킬화 반응기의 위치는 상기 중질 개질유 피드에 존재하지 않는 톨루엔을 생산하고, 톨루엔은 알킬 교환반응 내의 반응물이므로, 상기 알킬 교환반응의 상류의 탈알킬화 반응기를 갖는 공정은 크실렌 생산을 증가시킨다. 유리하게는, 상기 알킬 교환반응 반응기의 상류의 탈알킬화 반응기의 위치는 상기 알킬 교환반응 반응기로 도입될 C9 방향족화합물 및 C10+ 방향족화합물의 양을 감소시킨다.
탈알킬화 반응기 및 알킬 교환반응 반응기 모두는 메틸화 반응의 부재 및 메탄올의 부재에 있고, 이는 메틸기가 화합물에 첨가되는 비가역적 반응이다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 중질 개질유 피드는 에틸벤젠의 부재에 있다.
실시예
다음의 실시예는 실험실 장비에서 수행되었다.
실시예 1. 실시예 1은 도 2를 참조로 하여 탈알킬화 반응기(10)의 분석을 제공한다. 중질 개질유 피드(100)는 표 1의 조성물을 갖는다. 수소 피드(105)는 가스 분리기(40)로부터 회수된 후 생산된 수소(145)로부터 재활용되었다.
(표 1. 중질 개질유 피드(100)의 조성물)
Figure 112019130998341-pct00003
탈알킬화 반응기(10)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에 있었다. 상기 중량공간속도 (whsv)는 시간 당 4.2(hr-1)이었다. 수소(H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이었다. 상기 촉매는 메틸에틸벤젠을 톨루엔, 벤젠, 및 경질 알칸으로 선택적으로 전환시키기 위하여 탈알킬화 반응을 위하여 디자인된 ZSM-5 촉매였다. 탈알킬화 유출물(110)의 조성물을 표 2에 나타낸다.
(표 2) 탈알킬화 유출물(110)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00004
탈알킬화 반응기(10)에서 메틸에틸벤젠의 전환율은 98.8 wt%였다. 탈알킬화 반응기(10)에서 트리메틸벤젠의 전환율은 10.9 wt%였다.
실시예 2. 실시예 2는 도 2를 참조하여 알킬 교환반응 반응기(30)의 분석을 제공한다. 알킬 교환반응 반응기(30)에의 결합된 피드는 표 3의 조성물을 갖는다.
(표 3) 알킬 교환반응 반응기(30)에의 피드 조성물
Figure 112019130998341-pct00005
알킬 교환반응 반응기(30)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에 있었다. whsv는 4.2 hr- 1이었다. 수소 가스 (H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이다. 상기 촉매는 제올라이트를 갖는 알킬 교환반응 촉매였다. 알킬 교환반응 유출물(130)의 조성물을 표 4에 나타낸다.
(표 4) 알킬 교환반응 유출물(130)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00006
알킬 교환반응 반응기(30)에서 트리메틸벤젠의 전환율은 56 wt%였다. 알킬 교환반응 반응기(30)에서 톨루엔의 전환율은 52 wt%였다.
실시예 3. 실시예 3은 하나의 반응기 시스템의 비교예이며, 여기서 탈알킬화 반응 및 알킬 교환반응 반응은 도 5 및 도 2를 참조로 기술된 스플리터 유닛에 커플링된, 동일 반응기에서 일어난다. 표 5에 기술된 조성물을 갖는 중질 개질유 피드(100)는 수소 피드(105)를 따라 알킬 교환반응-탈알킬화 반응기(60)에 도입되었다. 수소 피드(105)는 단지 수소를 함유하는 정제 공장에서 수소 원료로부터 피드로서 모사되었다.
(표 5) 중질 개질유 피드(100)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00007
알킬 교환반응-탈알킬화 반응기(60)는 400 ℃의 온도, 20 bar의 압력, 4.2 hr-1의 whsv, 4:1의 수소 대 탄화수소 비에서 작동되었다. 상기 촉매는 알킬 교환반응 및 탈알킬화반응 모두를 촉진할 수 있는 40% 베타 및 60% MCM-41 촉매였다.
하나의-반응기 유출물(610)이 스플리터 유닛(20)에 도입되었다. 스플리터 유닛(20)은 표 6에 도시된 바와 같이, 구성성분 부분으로 하나의-반응기 유출물(610)을 분리하도록 작동되었다. 경질 생산물(622)이 경질 탄화수소로부터 수소를 분리하여 생산된 수소(145) 및 경질 탄화수소를 함유하는 가스 생산물(640)을 생산하는 가스 분리기(40)에 도입되었다.
(표 6) 실시예 3의 스플리터 유닛(20)을 빠져나가는 스트림의 조성물
Figure 112019130998341-pct00008
상기 혼합 크실렌 수율은 34 wt%였고, 이는 32 wt% 및 35 wt% 사이의, 하나의-반응기 시스템에 대한 크실렌 수율의 범위내였다. 하나의-반응기 시스템에서, 크실렌의 생산은 반응 1에 나타낸 바와 같이, 열역학적 평형에 의해 제한된다. 메틸에틸벤젠의 전환율은 80%였고, 이는 80 wt% 및 92 wt% 사이의 하나의-반응기 시스템 내의 메틸에틸벤젠 전환율의 통상적인 범위 내에 해당된다. 상기 트리메틸벤젠의 전환율은 45%였고, 이는 50 wt% 주변의 트리메틸벤젠 전환율의 통상적인 범위에서 살짝 벗어났다.
실시예 4. 실시예 4는 도 6 및 도 2를 참조로 혼합 크실렌을 생산하기 위한 공정의 모사였다. 표 7의 조성물을 갖는 중질 개질유 피드(100)는 수소 피드(105)를 따라 탈알킬화 반응기(10)로 도입된다. 수소 피드(105)의 유량율은 66.5 kg/hr의 수소 가스 및 72.0 kg/hr의 경질 탄화수소를 갖는 138.6 kg/hr였다.
(표 7) 중질 개질유 피드(100)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00009
탈알킬화 반응기(10)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에 있었다. whsv는 4.2 h- 1였다. 수소 가스 (H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이었다. 상기 촉매는 3-차원 제올라이트-계 탈알킬화 촉매였다. 탈알킬화 유출물(100)의 조성물을 표 8에 나타낸다.
(표 8) 탈알킬화 유출물(110)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00010
탈알킬화 유출물(110)이 탈알킬화 유출물(110)을 그 구성성분 부분으로 분리하는 스플리터 유닛(20)으로 도입되었다. 경질 가스 스트림(122)은 가스 분리기(40)로 도입되어 경질 가스 생산물(140) 및 생산된 수소(145)를 생산하였다. 생산된 수소(145)는 분할되어 수소 분할스트림(245) 및 수소 스트림(135)을 생산한다. 상기 조성물 및 유량율을 표 9에 나타낸다.
(표 9) 스트림의 조성물
Figure 112019130998341-pct00011
벤젠 스트림(126), 톨루엔 스트림(124), 및 C9 방향족화합물 스트림(128)은 첨가된 방향족 스트림(500) 및 수소 스트림(135)을 따라 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입되었다. 첨가된 방향족 스트림(500)의 유량율은 알킬 교환반응 반응기(30)에서 툴루엔의 잉여를 생성하는 순수 톨루엔의 70.0 kg/hr이었다. 알킬 교환반응 반응기(30)은 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에서였다. 상기 whsv는 4.2 h- 1이었다. 상기 수소 가스(H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이었다. 상기 촉매는 1-차원 제올라이트-계 알킬 교환반응 촉매였다. 상기 알킬 교환반응 촉매는 탈알킬화 촉매와 동일하지 않았다. 다양한 스트림의 조성물을 표 10에 나타낸다.
(표 10) 스트림의 조성물
Figure 112019130998341-pct00012
실시예 4의 혼합 크실렌의 생산은 814.5 kg/hr이었다. 트리메틸벤젠 및 메틸에틸벤젠의 총 전환율은 100%였다.
실시예 5. 실시예 5는 도 7을 참조하여 혼합 크실렌을 생산하기 위한 공정의 모사였다. 표 11의 조성물을 갖는 중질 개질유 피드(100)가 수소 피드(105)를 따라 탈알킬화 반응기(10)에 도입되었다. 수소 피드(105)의 유량율은 66.5 kg/hr 수소 가스 및 72.0 kg/hr 경질 탄화수소를 갖는 138.6 kg/hr이었다.
(표 11) 중질 개질유 피드(100)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00013
탈알킬화 반응기(10)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에서였다. 상기 whsv는 4.2 hr- 1이었다. 수소 가스 (H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이었다. 상기 촉매는 3-차원의 제올라이트-계 탈알킬화 촉매였다. 탈알킬화 유출물(110)의 조성물을 표 12에 나타낸다.
Figure 112019130998341-pct00014
탈알킬화 유출물(110)이 탈알킬화 유출물(110)을 그 구성성분 부분으로 분리한 스플리터 유닛(20)에 도입되었다. 경질 가스 스트림(122)이 가스 분리기(40)에 도입되어 경질 가스 생산물(140) 및 수소(145)를 생산하였다. 생산된 수소(145)가 분할되어 수소 분할스트림(245) 및 수소 스트림(135)을 생산하였다. 상기 조성물 및 유량율을 표 13에 나타낸다.
(표 13) 스트림의 조성물
Figure 112019130998341-pct00015
벤젠 스트림(126), 톨루엔 스트림(124), 및 C9 방향족화합물 스트림(128)이 어떠한 잉여의 톨루엔 없이 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입되었다. 수소 스트림(135)이 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입되었다. 알킬 교환반응 반응기(30)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에 있었다. 상기 whsv는 4.2 h-1이었다. 수소 가스 (H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이다. 상기 촉매는 1-차원 제올라이트-계 알킬 교환반응 촉매였다. 상기 알킬 교환반응 촉매는 탈알킬화 촉매와 동일하지 않았다. 다양한 스트림의 조성물을 표 14에 나타낸다.
(표 14) 스트림의 조성물
Figure 112019130998341-pct00016
실시예 5에서 혼합 크실렌의 생산은 755.7 kg/hr이었다. 알킬 교환반응 반응기(30)에서 트리메틸벤젠의 전환율은 51 wt%이었다. 중질 개질유 피드(100)로부터의 트리메틸벤젠의 혼합 크실렌 스트림(120)으로의 총 전환율은 100 wt%이었다. 즉, 중질 개질유 피드(100) 내의 모든 트리메틸벤젠은 혼합 크실렌 스트림(120)에서 크실렌으로 전환된다.
실시예 4 및 실시예 5에서 혼합 크실렌의 생산에 대한 비교는 알킬 교환반응 반응기(30)에 잉여 톨루엔의 첨가에 기인한 증가된 수율을 나타낸다.
실시예 6. 실시예 6은 도 8을 참조로 혼합 크실렌을 생산하기 위한 공정의 모사였다. 표 15의 조성물을 갖는 중질 개질유 피드(100)가 수소 피드(105)를 따라 탈알킬화 반응기(10)에 도입되었다. 수소 피드(105)의 유량율은 66.5 kg/hr 수소 가스 및 72.0 kg/hr 경질 탄화수소를 갖는 138.6 kg/hr이었다.
(표 15) 중질 개질유 피드(100)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00017
탈알킬화 반응기(10)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에서였다. 상기 whsv는 4.2 hr- 1이었다. 수소 가스 (H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이었다. 상기 촉매는 3-차원의 제올라이트-계 탈알킬화 촉매였다. 탈알킬화 유출물(110)의 조성물을 표 16에 나타낸다.
(표 16) 탈알킬화 유출물(110)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00018
탈알킬화 유출물(110)이 탈알킬화 유출물(110)을 그 구성성분 부분으로 분리하는 스플리터 유닛(20)으로 도입되었다. 경질 가스 스트림(122)이 가스 분리기(40)로 도입되어 경질 가스 생산물(140) 및 생산된 수소(145)를 생산하였다. 생산된 수소(145)는 분할되어 수소 분할스트림(245) 및 수소 스트림(135)을 생산하였다. 조성물 및 유량율을 표 17에 나타낸다.
(표 17) 스트림의 조성물
Figure 112019130998341-pct00019
벤젠 스트림(126) 및 톨루엔 스트림(124)이 잉여의 톨루엔 없이 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입되었다. 수소 스트림(135)이 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입되었다. C9 방향족화합물 분할 스트림(228)이 알킬 교환반응 반응기(30)에 도입된 C9 방향족화합물 스트림(128)의 남은 흐름을 갖는 C9 방향족화합물 스트림(128)으로부터 분리되었다. C9 방향족화합물 분할 스트림(228)이 첨가된 방향족 스트림의 부재에서 알킬 교환반응 반응기(30)에서 2의 메틸 대 방향족 고리의 비를 유지하도록 조절되었다. 알킬 교환반응 반응기(30)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에 있었다. 상기 whsv는 4.2 h- 1이었다. 수소 가스 (H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이다. 상기 촉매는 1-차원의 제올라이트-계 알킬 교환반응 촉매였다. 상기 알킬 교환반응 촉매는 탈알킬화 촉매와 동일하지 않았다. 다양한 스트림의 조성물을 표 18에 나타낸다.
(표 18) 스트림의 조성물
Figure 112019130998341-pct00020
실시예 6에서 혼합 크실렌의 생산은 650.3 kg/hr이었다. 트리메틸벤젠의 총 전환율은 80 wt%이다.
실시예 5 및 실시예 6에서 혼합 크실렌의 생산율의 비교는 알킬 교환반응 반응기 내로 C9 방향족화합물 스트림의 전체 유량율을 도입하는 것은 혼합 크실렌의 생산을 증가시킴을 나타낸다.
실시예 7. 실시예 7은 도 9를 참조하여 탈알킬화 반응기 및 알킬 교환반응 반응기 사이의 스플리터 유닛의 부재에서 비교예였다. 표 19의 조성물을 갖는 중질 개질유 피드(100)는 수소 피드(105)를 따라 탈알킬화 반응기(10)에 도입되었다. 수소 피드(105)의 유량율은 66.5 kg/hr 수소 가스 및 72.0 kg/hr 경질 탄화수소를 갖는 138.6 kg/hr이었다.
(표 19) 중질 개질유 피드(100)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00021
탈알킬화 반응기(10)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에서였다. 상기 whsv는 4.2 hr- 1이었다. 수소 가스 (H2) 대 탄화수소의 비는 4:1 (mol/mol)이었다. 상기 촉매는 3-차원의 제올라이트-계 탈알킬화 촉매였다. 탈알킬화 유출물(110)의 조성물을 표 20에 나타낸다.
(표 20) 탈알킬화 유출물(110)의 조성물
Figure 112019130998341-pct00022
탈알킬화 유출물(110)이 알킬 교환반응 반응기(30)로 도입되었다. 알킬 교환반응 반응기(30)는 400 ℃의 온도 및 30 bar (3000 kPa)의 압력에 있었다. 상기 whsv는 4.2 h- 1이었다. 수소 가스 (H2) 대 탄화수소는 4:1 (mol/mol)이다. 상기 촉매는 1-차원의 제올라이트-계 알킬 교환반응 촉매이다. 상기 알킬 교환반응 촉매는 탈알킬화 촉매와 동일하지 않았다. 알킬 교환반응 생산물(930)이 알킬 교환반응 생산물(930)이 그 구성성분 부분으로 분리되는 스플리터 유닛(20)으로 도입되었다: 혼합 크실렌 분획(920), 경질 가스 분획(922), 톨루엔 분획(924), 벤젠 분획(926), C9 방향족화합물 분획(928), 및 C10+ 방향족화합물 분획(932). 다양한 스트림의 조성물을 표 21에 나타낸다.
(표 21) 스트림의 조성물
Figure 112019130998341-pct00023
혼합 크실렌의 생산은 405.8 kg/hr였다. 트리메틸벤젠의 총 전환율은 72 wt%이다.
실시예 4 및 실시예 7에서 혼합 크실렌의 생산율의 비교는 스플리터 유닛 및 관련 공정 스트림 구조의 추가는 약 100%에 의해 혼합 크실렌의 생산 속도를 예기치않게 변화시키고 유리하게 증가시킨다는 것을 보여준다.
상기 구현예가 상세하게 기술되었으나, 다양한 변화, 치환 및 변경이 원리 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 본 구현예의 범위는 다음의 청구항 및 그들의 적합한 법적 균등물에 의해 결정되어야 한다.
기술된 다양한 부재는 다르게 명시되지 않는 한 다른 모든 부재와 조합으로 사용될 수 있다.
단수 형태 "하나(a)", "하나의(an)" 및 "상기(the)"는 다르게 명시되지 않는 한, 복수의 참조를 포함한다.
사건 또는 환경을 연이어 기술하는 선택적이거나 또는 선택적인 수단은 일어나거나 또는 일어나지 않을 수 있다. 상기 설명은 사건 또는 환경이 일어나거나 일어나지 않는 경우를 포함한다.
범위들은 약 하나의 특정 값으로부터 약 하나의 다른 값까지 본원에서 표현될 수 있으며, 다르게 지시되지 않는 한 포함된 것이다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 또 다른 구현예는 상기 범위 내의 모든 조합과 함께, 하나의 특정 값으로부터 다른 특정 값까지인 것으로 이해되어야 한다.
본 적용을 통해서, 특허 또는 공개공보가 언급되는 경우, 이러한 참조문헌의 기재는 그 전체가 본원에서 이루어지는 진술에 상충하는 경우를 제외하고는, 본 발명이 속하는 당해 기술 분야의 상태를 좀 더 충분하게 기술하기 위하여, 본원에 참고로서 포함되는 것으로 의도된다.
본원 및 첨부된 청구항에서 사용되는 바에 따라, 단어 "포함하는", "갖는" 및 "포괄하는" 및 이들의 모든 문법적 변형은 추가적인 부재 또는 단계를 배제하지 않는 개방된, 비-한정적인 의미를 갖는 것으로 의도된다.

Claims (18)

  1. 중질 개질유 피드로부터 혼합 크실렌을 생산하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    탈알킬화 반응기에 중질 개질유 피드 및 수소 피드를 도입하는 단계, 여기서 상기 탈알킬화 반응기는 탈알킬화 촉매를 포함하며, 상기 중질 개질유는 9 이상의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소(C9+ 방향족화합물)를 포함하며, 상기 수소 피드는 수소 가스를 포함함;
    탈알킬화 반응기에서 탈알킬화 촉매의 존재 하에 상기 수소 가스와 중질 개질유 피드를 반응시켜 탈알킬화 유출물을 생산하는 단계, 여기서 상기 탈알킬화 반응기는 200 ℃ 및 500 ℃ 사이의 탈알킬화 온도에 있으며, 상기 탈알킬화 반응기는 5 bar 및 40 bar 사이의 탈알킬화 압력에 있으며, 상기 탈알킬화 반응기는 1 hr-1 및 10 hr-1 사이의 액공간속도를 가짐;
    상기 탈알킬화 유출물을 스플리터 유닛에 도입하는 단계, 여기서 상기 탈알킬화 유출물은 경질 가스, 톨루엔, 벤젠, 혼합 크실렌, 및 C9+ 방향족화합물을 포함함;
    상기 스플리터 유닛에서 상기 탈알킬화 유출물을 경질 가스 스트림, 톨루엔 스트림, 벤젠 스트림, C9 방향족화합물 스트림, C10+ 방향족화합물 스트림, 및 혼합 크실렌 스트림으로 분리하는 단계, 여기서, 상기 경질 가스 스트림은 경질 탄화수소 및 수소를 포함하며, 상기 톨루엔 스트림은 톨루엔을 포함하며, 상기 벤젠 스트림은 벤젠을 포함하며, 상기 혼합 크실렌 스트림은 혼합 크실렌을 포함하며, 상기 C9 스트림은 C9 방향족화합물을 포함하며, 상기 C10+ 방향족화합물 스트림은 C10+ 방향족화합물을 포함함;
    상기 톨루엔 스트림, C9 방향족화합물 스트림, 및 수소 스트림을 알킬 교환반응 반응기로 도입하는 단계, 여기서 상기 알킬 교환반응 반응기는 알킬 교환반응 촉매를 포함하며, 상기 수소 스트림은 수소 가스를 포함함;
    알킬 교환반응 촉매의 존재에서 상기 톨루엔 스트림 및 C9 방향족화합물 스트림을 반응시켜 알킬 교환반응 유출물을 생산하는 단계, 여기서 상기 알킬 교환반응 반응기는 300 ℃ 및 500 ℃ 사이의 알킬 교환반응 온도에 있으며, 상기 알킬 교환반응 반응기는 10 bar 및 40 bar 사이의 알킬 교환반응 압력에 있으며, 상기 알킬 교환반응 반응기는 0.5 hr-1 및 6 hr-1 사이의 액공간속도를 가짐;
    상기 알킬 교환반응 유출물을 상기 스플리터 유닛에 도입하는 단계, 여기서 상기 알킬 교환반응 유출물은 경질 가스, 톨루엔, 벤젠, 혼합 크실렌, 및 C9+ 방향족화합물을 포함함; 및
    상기 알킬 교환반응 유출물 내의 혼합 크실렌이 상기 혼합 크실렌 스트림의 부분으로서 스플리터 유닛을 빠져나오도록 상기 스플리터 유닛 내의 알킬 교환반응 유출물을 분리하는 단계를 포함하는, 중질 개질유 피드로부터 혼합 크실렌을 생산하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경질 가스 스트림을 가스 분리기로 도입하는 단계; 및
    상기 경질 가스 스트림을 생산된 수소 및 경질 가스 생산물로 분리하는 단계를 더욱 포함하는, 중질 개질유 피드로부터 혼합 크실렌을 생산하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 알킬 교환반응 반응기에 벤젠 스트림을 도입하는 단계를 더욱 포함하는, 중질 개질유 피드로부터 혼합 크실렌을 생산하는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 알킬 교환반응 반응기에 알킬 교환반응을 위한 과량의 톨루엔이 존재하도록, 상기 알킬 교환반응 반응기에 첨가된 방향족 스트림을 공급하는 단계를 더욱 포함하는, 중질 개질유 피드로부터 혼합 크실렌을 생산하는 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치로서,
    상기 장치는:
    탈알킬화 반응기, 상기 탈알킬화 반응기는 탈알킬화 촉매의 존재에서 중질 개질유 피드 및 수소 피드를 전환하여 탈알킬화 유출물을 생산하도록 구성되며, 여기서 상기 중질 개질유는 9 이상의 탄소 원자를 갖는 방향족 탄화수소(C9+ 방향족화합물)를 포함하며, 여기서 상기 수소 피드는 수소 가스를 포함하며, 여기서 상기 탈알킬화 반응기는 탈알킬화 온도에 있으며, 여기서 상기 탈알킬화 반응기는 탈알킬화 압력에 있으며, 여기서 상기 탈알킬화 반응기는 액공간속도를 가지며, 여기서 상기 탈알킬화 유출물은 경질 가스, 톨루엔, 벤젠, 혼합 크실렌, 및 C9+ 방향족화합물을 포함함;
    상기 탈알킬화 반응기에 유동적으로 연결된 스플리터 유닛, 상기 스플리터 유닛은 탈알킬화 유출물 및 알킬 교환반응 유출물을 경질 가스 스트림, 톨루엔 스트림, 벤젠 스트림, C9 방향족화합물 스트림, C10+ 방향족화합물 스트림, 및 혼합 크실렌 스트림으로 분리하도록 구성되며, 여기서 상기 경질 가스 스트림은 경질 탄화수소 및 수소를 포함하며, 여기서 상기 톨루엔 스트림은 톨루엔을 포함하며, 여기서 상기 벤젠 스트림은 벤젠을 포함하며, 여기서 상기 혼합 크실렌 스트림은 혼합 크실렌을 포함하며, 여기서 상기 C9 방향족화합물 스트림은 C9 방향족화합물을 포함하며, 여기서 상기 C10+ 방향족화합물 스트림은 C10+ 방향족화합물을 포함함; 및
    상기 스플리터 유닛에 유동적으로 연결된 알킬 교환반응 반응기를 포함하며, 상기 알킬 교환반응 반응기는 알킬 교환반응 촉매의 존재에서 상기 C9 방향족화합물 스트림, 톨루엔 스트림, 및 수소 스트림을 알킬 교환반응 유출물로 전환하도록 구성되며, 여기서 상기 수소 스트림은 수소 가스를 포함하며, 여기서 상기 알킬 교환반응 반응기는 알킬 교환반응 온도에 있고, 여기서 상기 알킬 교환반응 반응기는 알킬 교환반응 압력에 있으며, 여기서 상기 알킬 교환반응 반응기는 액공간속도를 갖는, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 스플리터 유닛에 유동적으로 연결된 가스 분리기를 더욱 포함하며, 상기 가스 분리기는 상기 경질 가스 스트림을 생산된 수소 및 경질 가스 생산물로 분리하도록 구성되는, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 탈알킬화 온도는 200 ℃ 및 500 ℃ 사이인, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 탈알킬화 압력은 5 bar 및 40 bar 사이인, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 탈알킬화 반응기의 액공간속도는 1 hr-1 및 10 hr-1 사이인, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 알킬 교환반응 온도는 300 ℃ 및 500 ℃ 사이인, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 알킬 교환반응 압력은 10 bar 및 40 bar 사이인, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 알킬 교환반응 반응기의 액공간속도는 0.5 hr-1 및 6 hr-1 사이인, 중질 개질유 피드로부터 크실렌을 생산하는 장치.
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