KR102437496B1 - 불균화 반응 또는 알킬 교환반응 프로세스들에서의 열 통합 - Google Patents

불균화 반응 또는 알킬 교환반응 프로세스들에서의 열 통합 Download PDF

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Abstract

톨루엔 불균화 반응 및 C9/C10 알킬 교환반응은 최신 방향족 콤플렉스에서 크실렌의 중요한 소스이다. 이 불균화 반응 및 알킬 교환반응 프로세스들의 에너지 효율성을 개선하기 위한 방법들 및 장치들이 제공된다.

Description

불균화 반응 또는 알킬 교환반응 프로세스들에서의 열 통합{HEAT INTEGRATION IN DISPROPORTIONATION OR TRANSALKYLATION PROCESSES}
관련 출원의 상호 참조
본원은 2014 년 8 월 6 일에 출원되고 "불균화 반응 또는 알킬 교환반응 프로세스에서 열 통합" 이라는 명칭의 미국 특허 가출원 일련 번호 제 62/033,696 호의 이익을 주장하고, 상기 출원은 이로써 본원에 참조로 전부 원용된다.
크실렌 이성질체들은 석유로부터 다량 생성되고 다수의 중요한 산업 화학물질들을 위한 공급원료들로서 역할을 한다. 파라크실렌은 폴리에스테르를 위한 주요 공급원료이다. 오쏘크실렌은 무수 프탈산을 생성하는데 사용된다. 메타크실렌은 가소제들, 아조 염료 및 목재 방부제와 같은 생성물들을 위해 사용된다. 에틸벤젠은 일반적으로 크실렌 혼합물들에 존재하고 간혹 스티렌 생성을 위해 회수되지만, 보통 C8 방향족의 덜 바람직한 성분이다.
방향족 탄화수소 중에서, 크실렌과 벤젠은 상당히 중요하다. 수요를 충족하도록 충분한 체적으로 나프타를 개질함으로써 크실렌도 벤젠도 석유로부터 생성되지 않고, 크실렌과 벤젠의 수율을 증가시키기 위해서 다른 탄화수소의 변환이 필요하다. 가장 통상적으로, 톨루엔, C9 방향족 및 C10 방향족은 벤젠 및 C8 방향족을 생성하도록 반응되고, C8 방향족으로부터 크실렌 이성질체들이 회수된다. 이를 수행하기 위한 프로세스들은 톨루엔 불균화 반응, 선택적 톨루엔 불균화 반응 및 알킬 교환반응이라는 명칭으로 통한다. 이 프로세스들을 위한 공급원료는 가용성 및 경제성에 따라 달라질 수도 있지만, 그것은 모두 전형적으로 메틸 전이 반응들을 통하여 크실렌 이성질체들의 생성을 최대화하는 동일한 목적을 갖는다. 어떤 경우에, 이 프로세스들은 또한 메틸에틸벤젠과 같은 분자들이 에탄 및 톨루엔으로 변환되고 이 톨루엔이 차례로 더 많은 벤젠과 크실렌 이성질체들을 생성하는 반응들을 포함한다. 이 불균화 반응 및 알킬 교환반응 프로세스들의 다른 공통 요소들은 고온 반응 조건들, 고가 수소의 소비와 재순환, 많은 재순환물을 유발하는, 100% 보다 상당히 낮은 패스당 변환율, 및 미변환 공급원료들로부터 벤젠과 C8 방향족을 회수하는 에너지 집약적 증류를 포함한다. 원료 비용 감소 및 에너지 소비 감소를 통하여 이 프로세스들에 의한 파라크실렌의 생성시 개선된 효율성을 위한 필요성이 본 기술분야에 여전히 존재한다.
불균화 반응 및 알킬 교환반응 프로세스들은 일반적으로 방향족 콤플렉스들로 불리는 대형 프로세스 플랜트들에서 파라크실렌 생산 시설 가까이에 위치한다. 불균화 반응, 알킬 교환반응 및 파라크실렌 유닛들 이외에, 방향족 콤플렉스들은 또한 액체-액체 추출 또는 추출 증류를 통하여 주로 벤젠 및 톨루엔을 정제하기 위한 시설을 포함한다. 파라크실렌 생산 시설은 일반적으로 2 가지 기술들 중 하나로 이루어진다. 이런 2 가지 기술들은 선택적 흡착 및 결정화이다. 파라크실렌의 생산을 위한 선택적 흡착 시설은 결정화 시설보다 훨씬 더 에너지 집약적이다. 그 결과, 선택적 흡착을 이용하는 방향족 콤플렉스들에서 최대 에너지 소비자는 선택적 흡착 유닛이고 불균화 반응 및 알킬 교환반응 유닛들과 같은 방향족 콤플렉스에서 다른 유닛들의 에너지 효율성에는 거의 관심을 기울이지 않았다. 파라크실렌의 생산을 위한 에너지 효율적 결정화 프로세스들에 대한 증가된 관심으로, 불균화 반응 및 알킬 교환반응 유닛들의 에너지 효율성을 증가시킬 필요성이 있는데, 왜냐하면 이 유닛들은 현재 방향족 콤플렉스에서 가장 큰 에너지 소비자들이 되고 있기 때문이다.
본 개시는 종래 기술에 비해 임의의 장점들 및 발전을 제공한다. 특히, 본 개시는 불균화 반응 및 알킬 교환반응 프로세스들의 에너지 효율성을 개선하기 위한 방법들 및 장치들을 제공한다.
일 양태에서, 본 개시는 (a) 반응기에서, 벤젠 및 크실렌을 포함하는 반응기 유출물 스트림을 생성하도록 촉매를 통하여 톨루엔, C9 방향족, C10 방향족 및 수소를 포함하는 반응기 공급물 스트림을 반응시키는 단계; (b) 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계; (c) 상기 제 1 의 2 상 혼합물을 제 1 액체 스트림 및 제 1 증기 스트림으로 분리하는 단계; (d) 상기 제 1 액체 스트림의 적어도 일부를 벤젠 칼럼에 제공하는 단계로서, 상기 벤젠 칼럼에 제공되는 상기 제 1 액체 스트림의 일부가 스태빌라이저 칼럼을 바이패스하는, 상기 제 1 액체 스트림의 적어도 일부를 벤젠 칼럼에 제공하는 단계: 및 (e) 상기 벤젠 칼럼에서 제 1 응축된 액체 스트림으로부터 벤젠을 회수하는 단계를 포함하는 프로세스들을 제공한다. 일부 실시형태들에서, 프로세스들은 (f) 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계; 및 (g) 상기 제 2 의 2 상 혼합물을 제 2 액체 스트림 및 제 2 증기 스트림으로 분리하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 양태에서, 본 개시는, (a) 반응기에서, 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌을 포함하는 반응기 유출물 스트림을 생성하도록 촉매를 통하여 톨루엔, C9 방향족, C10 방향족 및 수소를 포함하는 반응기 공급물 스트림을 반응시키는 단계; (b) 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계; (c) 상기 제 1 의 2 상 혼합물을 제 1 액체 스트림 및 제 1 증기 스트림으로 분리하는 단계; (d) 벤젠, 톨루엔 및 C8 방향족을 포함하는 사이드드로 (side draw) 스트림을 생성하도록 상기 제 1 액체 스트림을 스태빌라이저 칼럼에 제공하는 단계; 및 (e) 상기 사이드드로 스트림을 추출 증류 유닛에 제공하는 단계를 포함하는 프로세스들을 제공한다. 일부 실시형태들에서, 프로세스들은 (f) 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계; 및 (g) 상기 제 2 의 2 상 혼합물을 제 2 액체 스트림 및 제 2 증기 스트림으로 분리하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 양태에서, 본 개시는, (a) 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌을 포함하는 C8 방향족을 포함하는 반응기 유출물 스트림을 생성하도록 톨루엔, C9 방향족, C10 방향족 및 수소를 포함하는 반응기 공급물 스트림을 반응시키기 위한 반응기; (b) 제 1 의 2 상 혼합물을 생성하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 냉각하기 위한 제 1 냉각 장치; 및 (c) 상기 제 1 의 2 상 혼합물을 제 1 액체 스트림 및 제 1 증기 스트림으로 분리하기 위한 제 1 세퍼레이터 드럼을 포함하는 장치들을 제공한다. 일부 실시형태들에서, 장치들은 (d) 제 2 의 2 상 혼합물을 생성하도록 상기 제 1 증기 스트림을 냉각하기 위한 제 2 냉각 장치; 및 (e) 상기 제 2 의 2 상 혼합물을 제 2 액체 스트림 및 제 2 증기 스트림으로 분리하기 위한 제 2 세퍼레이터 드럼을 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 장치들은 (f) 상기 제 2 액체 스트림, 선택적으로, 상기 제 1 액체 스트림의 일부를 수용하기 위한 스태빌라이저 칼럼; 및 (g) 상기 제 1 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하기 위한 벤젠 칼럼으로서, 상기 벤젠 칼럼에 제공되는 상기 제 1 액체 스트림의 일부는 상기 스태빌라이저 칼럼을 바이패스하는, 상기 벤젠 칼럼을 추가로 포함한다. 다른 실시형태들에서, 장치들은 (f) 상기 제 1 액체 스트림 및 상기 제 2 액체 스트림을 수용하고 벤젠, 톨루엔 및 C8 방향족을 포함하는 사이드드로 스트림을 생성하기 위한 스태빌라이저 칼럼; 및 (g) 상기 사이드드로 스트림을 수용하기 위한 추출 증류 유닛을 추가로 포함한다.
본 개시의 실시형태들의 하기 상세한 설명은 다음 도면들과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1 은 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스의 개략도로, 저온 플래시 드럼에서 배출되는 액체 스트림 전부 스태빌라이저 칼럼으로 보내진다.
도 2 는 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스의 개략도로, 액체 스트림 일부는 스태빌라이저 칼럼을 바이패스하고 벤젠 칼럼으로 보내진다.
도 3 은 스태빌라이저 칼럼 바닥물이 톨루엔 칼럼으로 보내지는 알킬 교환반응 프로세스의 개략도이다.
도 4 는 단 하나의 증류 칼럼만 구비한 경질 방향족 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스의 개략도이다.
당업자들은, 도면들에서 요소들이 단순성과 명료성을 위해 도시되고 반드시 일정한 비율로 나타내지는 않았음을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면들에서 일부 요소들의 치수들은 본 개시의 실시형태(들)의 이해를 향상시키는 것을 돕기 위해서 다른 요소들에 비해 과장될 수 있다.
본원에 인용되는 모든 공개들, 특허들 및 특허 출원들은 모든 목적을 위해 참조로 이로써 명확히 원용된다.
본 개시의 방법들 및 장치들을 상세히 설명하기 전, 다수의 용어들이 규정될 것이다. 본원에 사용된 대로, 단수 형태들 ("a", "an", "the" ) 은, 문맥상 명확히 달리 지시하지 않는 한, 복수 지시 대상들을 포함한다. 예를 들어, "핵산" 에 대한 언급은 하나 이상의 핵산들을 의미한다.
"바람직하게", "통상적으로" 및 "전형적으로" 와 같은 용어들은 주장된 방법들 및 장치들의 범위를 제한하거나 임의의 특징들이 주장된 방법들 및 장치들의 구조 또는 기능에 대단히 중요하고, 본질적이거나, 심지어 중요하다는 점을 시사하기 위해서 본원에서 이용되지 않는다는 점에 주목한다. 오히려, 이 용어들은 본원의 방법들 및 장치들의 특정 실시형태에 이용되거나 이용될 수 없는 대안적이거나 부가적인 특징들을 단지 강조하도록 의도된다.
본원의 방법들 및 장치들을 설명하고 규정하기 위해 용어 "실질적으로" 는 임의의 정량적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재하는 불확실성 정도를 나타내기 위해서 본원에서 이용된다는 점에 주목한다. 용어 "실질적으로" 는 계류 중인 주제의 기본적 기능 변화를 유발하지 않으면서 언급된 기준으로부터 정량적 표현이 달라질 수 있는 정도를 나타내기 위해서 본원에서 또한 이용된다.
크실렌은 많은 널리 사용되는 석유화학제품과 플라스틱을 위한 매우 귀중한 공급원료들이다. 따라서, 톨루엔과 C9 알킬방향족을 크실렌으로 변환하는 다양한 상업적 프로세스들이 개발되었다. 이 프로세스들은 벤젠과 크실렌을 형성하도록 톨루엔의 메틸기들의 전이 또는 크실렌을 생성하도록 톨루엔과 트리메틸벤젠의 메틸기들의 전이와 같은 분자 재배열을 수반한다. 다른 C9 방향족은 다른 유형들의 반응들을 겪을 수도 있다. 예를 들어, 에틸기들은 알킬 교환되거나 탈알킬화될 수도 있다. 이 프로세스들은 간혹 불균화 반응 또는 알킬 교환반응 프로세스들로서 지칭된다.
본원에 사용된 대로, 용어들 "불균화 반응" 또는 "톨루엔 불균화 반응" 은 교환가능하고 아래에 나타난 것처럼 1 개의 벤젠과 1 개의 크실렌 분자으로 2 개의 톨루엔 분자들의 변환을 포함하는 화학 프로세스를 지칭한다:
Figure 112017016652822-pct00001
크실렌 생성물은 오쏘크실렌, 파라크실렌 및 메타크실렌을 포함하는 임의의 크실렌 이성질체일 수도 있다.
본원에 사용된 대로, 용어 "알킬 교환반응" 은, 하나의 분자로부터 다른 분자로 하나 이상의 알킬 모이어티 (moieties) 의 전이를 포함한 일련의 화학 반응들을 지칭한다. 예를 들어, "톨루엔 알킬 교환반응" 은 아래에 나타난 것처럼 2 개의 크실렌 분자들로 톨루엔 분자 및 C9 방향족 분자의 변환을 포함한다:
Figure 112017016652822-pct00002
다른 알킬 교환반응들은 C9 방향족 (또는 보다 높은 방향족) 을 포함할 수 있고 다음과 같은 톨루엔 및 크실렌을 생성하도록 벤젠과의 반응을 포함할 수 있다:
Figure 112017016652822-pct00003
알킬 교환반응들에서 크실렌 생성물들과 반응물들은 오쏘크실렌, 파라크실렌 및 메타크실렌을 포함한 임의의 크실렌 이성질체일 수도 있다.
톨루엔 불균화 반응 및 C9/C10 알킬 교환반응은 최신 방향족 콤플렉스에서 중요한 크실렌 소스이다. 전형적으로, 톨루엔, C9 방향족 및 C10 방향족은 H2 풍부 재순환 가스와 혼합되고 조합되고 촉매를 함유한 반응기 용기로 보내서, 미반응 공급원료와 경질 탄화수소 가스들 이외에 바람직한 벤젠과 크실렌을 함유한 혼합물을 생성한다. 촉매들은 용이하게 이용가능하고 전형적으로 상승된 온도와 압력에서 작동한다. 이 프로세스에서 상당한 비용은 반응물들을 반응 온도로 가열하고 반응물들을 생성물들로부터 분리하는데 요구되는 에너지이다. 향상된 에너지 효율성을 갖는 개선된 프로세스들을 개발하는 것이 바람직하다. 이 개시는 이 프로세스의 에너지 효율성을 개선한 여러 실시형태들을 포함한다.
일반적으로, 크실렌을 생성하기 위한 임의의 프로세스의 경제적 실행가능성은 여러 인자들에 의존한다. 이들 중 가장 중요한 것은 벤젠과 크실렌을 포함한 귀중한 방향족의 수율 및 전체 회수이다. 연료 가스로 이 방향족의 손실 및 과다한 재순환은 프로세스에 무거운 경제적 부담을 지운다. 상업적 프로세스의 성공에 다른 중요한 경제적 인자는 칼럼들, 반응기들 및 배관과 같은 장비 및 프로세스를 작동하는데 필요한 촉매의 초기 자본 비용이다. 끝으로, 성공적인 프로세스는 에너지 효율적이어야 한다. 이것은 반응기들 및 분별 칼럼들과 연관된 가열 및 냉각 스트림들과 같은 유틸리티 항목들 및 다양한 유체 스트림들을 압축 또는 펌핑하는데 소비되는 에너지를 포함한 프로세스의 전체 작동 비용에 의해 측정된다.
본원에 개시된 방법들 및 장치들의 일 실시형태에서, 고온 반응기 유출물이 저온 반응기 공급물과 열교환기에서 접촉되는 공급물-유출물 열교환은 에너지 효율성을 개선하는데 사용된다. 근접 접근 온도는 에너지 효율성을 최대화하는데 바람직하다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 반응기 공급물은 반응기 유출물 온도의 50 ℉ (10 ℃) 내로 가열된다. 반응기 유출물이 냉각됨에 따라, 중질 탄화수소 (주로 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 C9+ 방향족) 가 응축되기 시작하여서, 2 상 혼합물을 형성한다. 2 개의 상들이 분리되어 프로세스의 다른 부분들로 향하게 될 수 있다.
본원에 개시된 방법들 및 장치들의 다른 실시형태에서, 응축은 적어도 2 개의 단계들로 수행되고, 여기에서 최종 단계는 주위 온도 가까이에서 발생하고 이전의 단계(들)는 주위 온도와 반응기 온도 사이에서 발생한다. 그 후, 각각의 단계에서 형성된 액체와 증기는 분리되고 액체와 증기 생성물들은 프로세스의 다른 부분들로 향하게 된다.
예를 들어, 반응기 유출물을 냉각하고 고온 세퍼레이터에서 분리될 수 있는 2 상 혼합물을 형성하도록 공급물-유출물 열교환기를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 고온 세퍼레이터로부터 증기는, 2 상 혼합물들을 생성하기 위해서, 반응기 공급물을 포함한 여러 매체들에 의해 냉각될 수 있다. 고온 세퍼레이터로부터 액체는 전형적으로 경질 탄화수소가 없고 (예컨대 벤젠 칼럼에서) 직접 프로세싱될 수 있고 스태빌라이저 칼럼을 바이패스할 수 있다. 스태빌라이저 칼럼은 최종적, 주위-온도, 저온 세퍼레이터에서 형성된 액체로부터 용해된 경질 탄화수소를 제거한다. 이것은, 고온 세퍼레이터로부터 재료가 스태빌라이저를 바이패스하기 때문에 상당한 분별 에너지 절약을 이끈다.
본원에 개시된 방법들 및 장치들의 다른 실시형태는 고온 세퍼레이터로부터의 고온 증기로 저온 세퍼레이터 액체를 가열하는 것을 수반한다. 이것은 스태빌라이저에 요구되는 에너지를 감소시킨다.
본원에 개시된 방법들 및 장치들과 함께 사용되는 특정한 불균화 반응 및 알킬 교환반응 조건들이, 부분적으로, 반응에 사용된 촉매와 그것의 활성도 뿐만 아니라 불균화 반응 또는 알킬 교환반응 공급물의 조성에 의존한다. 일반적으로, 불균화 반응 또는 알킬 교환반응 조건들은, 예컨대, 약 100 ℃ ~ 약 425 ℃, 또는 약 200 ℃ ~ 약 400 ℃ 의 상승된 온도를 포함한다. 상업 시설들에서, 불균화 반응 또는 알킬 교환반응 온도는 촉매의 임의의 감소하는 활성도를 보상하기 위해서 종종 증가된다. 불균화 반응 또는 알킬 교환반응 반응기로의 공급물이 먼저 가열될 수도 있다. 공급물은 그 후 촉매를 수용한 하나 이상의 개별 반응기들을 포함할 수도 있는 반응 구역으로 통과된다. 촉매는 전형적으로 탈알루미늄화 모데나이트, 매우 안정적인 Y-제올라이트, ZSM-12 또는 제올라이트 베타와 같은 실리카-알루미나 또는 제올라이트이다. 상업적으로 이용가능한 촉매들은 Zeolyst 인터내셔널과 SK 이노베이션에 의해 제공되는 ATA-12 및 ATA-21, UOP 에 의해 제공되는 TA-20 및 PXP-300, Axens 에 의해 제공되는 TransPlus 를 포함한다.
알킬 교환반응 또는 불균화 반응 조건들은 약 100 ㎪ ~ 약 10 ㎫ (절대치), 또는 약 0.5 ㎫ ~ 약 5 ㎫ (절대치) 범위의 압력을 포함한다. 반응은 광범위한 공간 속도들에 대해 이루어질 수 있다. 중량 시간당 공간 속도 (WHSV) 는 일반적으로 약 0.1 hr-1 ~ 약 30 hr-1 또는 약 0.5 hr-1 ~ 약 20 hr-1, 또는 약 1 hr-1 ~ 약 5 hr-1 의 범위에 있다. 예를 들어, 알킬 교환반응 촉매 반응기 조건들은 다음과 같을 수도 있다:
온도 = 400 ℃
압력 = 1.4 ㎫
H2:HC (수소 대 탄화수소 비) = 4 : 1
WHSV = 1.0
공급물 조성:
Figure 112017016652822-pct00004
본원에 사용된 대로, 용어 "추출 증류 유닛" 은 추출 증류할 수 있는 하나 이상의 증류 칼럼들과 같은 유닛을 지칭한다. 본원에 사용된 대로, 용어 "추출 증류" 는, 예를 들어, 용매 또는 분리 용매로 불리는 혼화성, 고비등점, 비교적 비휘발성 성분의 존재 하에 2 성분 혼합물의 증류를 지칭한다. 용매는 혼합물에 다른 성분들을 갖는 공비 혼합물을 형성하지 않도록 선택된다. 용매는 혼합물의 성분들과 다르게 상호작용하여서, 상대 휘발률을 변화시킨다. 이것은 새로운 3-부분 혼합물이 정상 증류에 의해 분리될 수 있도록 한다. 최대 휘발률을 갖는 성분은 그것이 추출 증류 유닛으로 진입할 때 상단 생성물로서 분리된다. 바닥 생성물은 용매와 방향족 성분의 혼합물로 구성되고, 이것은 용매가 그것과 공비 혼합물을 형성하지 않기 때문에 다시 쉽게 분리될 수 있다. 바닥 생성물은 용매 회수 칼럼에서 용매와 방향족 성분으로 분리될 수 있다.
추출 증류는 1 (unity) 에 가까운 낮은 값의 상대 휘발률을 가지는 혼합물들에 사용된다. 이런 혼합물들은 단순 증류에 의해 분리될 수 없는데, 왜냐하면 혼합물에서 2 개의 성분들의 휘발률이 거의 동일하여서, 그 성분들을 유사한 속도로 거의 동일한 온도에서 증발시켜, 정상 증류를 비현실적으로 만들기 때문이다.
추출 증류에 적합한 분리 용매를 선택하는 것이 중요하다. 용매는 성공적인 결과를 위해 충분히 넓은 마진에 의해 상대 휘발률을 바꾸어야 한다. 용매의 양, 비용 및 가용성이 고려되어야 한다. 용매는 바닥 생성물로부터 용이하게 분리가능해야 하고, 성분들 또는 혼합물과 화학적으로 반응하거나 장비의 부식을 유발해서는 안 된다. 추출 증류의 일례는 벤젠과 시클로헥산의 공비 혼합물의 분리이고, 여기에서 아닐린, 술포란, N-포르밀 모르폴린 (NFM) 및 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 이 적합한 용매들이다. 여기에서 개시된 방법들 및 장치들에서, 벤젠이 (비추출) 증류에 의해 직접 생성될 수 없는 경우에 벤젠과 시클로헥산, 메틸시클로펜탄 및/또는 C7 이소파라핀을 분리하는데 추출 증류가 사용될 수도 있다.
일 양태에서, 개시는 (a) 반응기에서, 벤젠 및 크실렌을 포함하는 반응기 유출물 스트림을 생성하도록 촉매를 통하여 톨루엔, C9 방향족, C10 방향족 및 수소를 포함하는 반응기 공급물 스트림을 반응시키는 단계; (b) 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계; (c) 제 1 의 2 상 혼합물을 제 1 액체 스트림 및 제 1 증기 스트림으로 분리하는 단계; (d) 상기 제 1 액체 스트림의 적어도 일부를 벤젠 칼럼에 제공하는 단계로서, 상기 벤젠 칼럼에 제공되는 상기 제 1 액체 스트림의 일부가 스태빌라이저 칼럼을 바이패스하는, 상기 제 1 액체 스트림의 적어도 일부를 벤젠 칼럼에 제공하는 단계: 및 (e) 상기 벤젠 칼럼에서 제 1 응축된 액체 스트림으로부터 벤젠을 회수하는 단계를 포함하는 프로세스들을 제공한다.
다른 양태에서, 개시는 (a) 반응기에서, 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌을 포함하는 반응기 유출물 스트림을 생성하도록 촉매를 통하여 톨루엔, C9 방향족, C10 방향족 및 수소를 포함하는 반응기 공급물 스트림을 반응시키는 단계; (b) 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계; (c) 제 1 의 2 상 혼합물을 제 1 액체 스트림 및 제 1 증기 스트림으로 분리하는 단계; (d) 벤젠, 톨루엔 및 C8 방향족을 포함하는 사이드드로 스트림을 생성하도록 상기 제 1 액체 스트림을 스태빌라이저 칼럼에 제공하는 단계; 및 (e) 상기 사이드드로 스트림을 추출 증류 유닛에 제공하는 단계를 포함하는 프로세스들을 제공한다.
일부 실시형태들에서, 프로세스들은 (f) 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계; 및 (g) 제 2 의 2 상 혼합물을 제 2 액체 스트림 및 제 2 증기 스트림으로 분리하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 프로세스들은 제 2 액체 스트림을 스태빌라이저 칼럼에 제공하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시형태들에서, 제 1 액체 스트림은 경질 탄화수소가 실질적으로 없다. 일부 실시형태들에서, 제 1 액체 스트림은 단지 약 15%, 또는 약 10%, 또는 약 9%, 또는 약 8%, 또는 약 7%, 또는 약 6%, 또는 약 5%, 또는 약 4%, 또는 약 3%, 또는 약 2%, 또는 약 1 %, 또는 1% 미만의 경질 탄화수소를 포함한다.
일부 실시형태들에서, 프로세스들은 반응기 공급물 스트림을 가열하도록 반응기 유출물 스트림을 사용하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 반응기 공급물 스트림은 반응기 유출물 스트림의 약 100, 또는 약 90, 또는 약 80, 또는 약 70, 또는 약 60, 또는 약 50, 또는 약 40, 또는 약 30, 또는 약 20 ℃ 내로 가열된다. 일부 실시형태들에서, 반응기 공급물 스트림은 반응기 유출물 스트림의 약 50 ℃ 내로 가열된다.
일부 실시형태들에서, 프로세스들은 반응기 공급물 스트림을 가열하도록 제 1 증기 스트림을 사용하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 반응기 공급물 스트림은 제 1 증기 스트림의 약 100 ℃, 또는 약 90 ℃, 또는 약 80 ℃, 또는 약 70 ℃, 또는 약 60 ℃, 또는 약 50 ℃, 또는 약 40 ℃, 또는 약 30 ℃, 또는 약 20 ℃, 또는 약 10 ℃ 내로 가열된다.
일부 실시형태들에서, 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계는 대략 주위 온도와 반응기 온도 사이에서 수행된다. 일부 실시형태들에서, 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계는 대략 주위 온도에서 수행된다. 일부 실시형태들에서, 프로세스들은 제 2 응축된 액체 스트림을 가열하도록 제 1 증기 스트림을 사용하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 제 2 응축된 액체 스트림은 제 1 증기 스트림의 약 100 ℃, 또는 약 90 ℃, 또는 약 80 ℃, 또는 약 70 ℃, 또는 약 60 ℃, 또는 약 50 ℃, 또는 약 40 ℃, 또는 약 30 ℃, 또는 약 20 ℃, 또는 약 10 ℃ 내로 가열된다.
본원에 개시된 프로세스들의 일부 실시형태들에서, 프로세스들은 (f) 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계; 및 (g) 제 2 의 2 상 혼합물을 제 2 액체 스트림 및 제 2 증기 스트림으로 분리하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 프로세스들은 제 2 액체 스트림을 스태빌라이저 칼럼에 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 제 1 액체 스트림은 경질 탄화수소가 실질적으로 없다. 일부 실시형태들에서, 제 1 액체 스트림은 단지 약 15%, 또는 약 10%, 또는 약 9%, 또는 약 8%, 또는 약 7%, 또는 약 6%, 또는 약 5%, 또는 약 4%, 또는 약 3%, 또는 약 2%, 또는 약 1 %, 또는 1 % 미만 경질 탄화수소를 포함한다.
다른 양태에서, 개시는 (a) 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌을 포함하는 C8 방향족을 포함하는 반응기 유출물 스트림을 생성하도록 톨루엔, C9 방향족, C10 방향족 및 수소를 포함하는 반응기 공급물 스트림을 반응시키기 위한 반응기; (b) 제 1 의 2 상 혼합물을 생성하도록 반응기 유출물 스트림을 냉각하기 위한 제 1 냉각 장치; 및 (c) 상기 제 1 의 2 상 혼합물을 제 1 액체 스트림 및 제 1 증기 스트림으로 분리하기 위한 제 1 세퍼레이터 드럼을 포함하는 장치들을 제공한다.
일부 실시형태들에서, 장치들은 (d) 제 2 의 2 상 혼합물을 생성하도록 제 1 증기 스트림을 냉각하기 위한 제 2 냉각 장치; 및 (e) 상기 제 2 의 2 상 혼합물을 제 2 액체 스트림 및 제 2 증기 스트림으로 분리하기 위한 제 2 세퍼레이터 드럼을 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 장치들은 (f) 제 2 액체 스트림, 선택적으로 제 1 액체 스트림의 일부를 수용하기 위한 스태빌라이저 칼럼; 및 (g) 제 1 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하기 위한 벤젠 칼럼으로서, 벤젠 칼럼에 제공된 제 1 액체 스트림의 일부가 스태빌라이저 칼럼으로 바이패스하는, 상기 벤젠 칼럼을 추가로 포함한다. 다른 실시형태들에서, 장치들은 (f) 제 1 액체 스트림 및 제 2 액체 스트림을 수용하고 벤젠, 톨루엔 및 C8 방향족을 포함하는 사이드드로 스트림을 생성하기 위한 스태빌라이저 칼럼; 및 (g) 사이드드로 스트림을 수용하기 위한 추출 증류 유닛을 추가로 포함한다.
일부 실시형태들에서, 제 1 냉각 장치는 반응기 유출물 스트림을 냉각하도록 반응기 공급물 스트림을 사용한다. 일부 실시형태들에서, 제 1 의 2 상 혼합물의 온도는 대략 주위 온도와 반응기 온도 사이에 있다.
일부 실시형태들에서, 반응기 온도는 약 380 ℃ ~ 420 ℃ 이다. 임의의 실시형태들에서, 반응기 온도는 약 390 ℃ ~ 410 ℃ (또는 약 734 ℉ ~ 약 770 ℉) 이다.
일부 실시형태들에서, 제 1 의 2 상 혼합물의 온도는 반응기 온도의 약 25% ~ 약 40%, 또는 반응기 온도의 약 28% ~ 약 35% 이다. 일부 실시형태들에서, 제 1 의 2 상 혼합물의 온도는 약 115 ℃ ~ 약 130 ℃, 또는 약 121 ℃ ~ 127 ℃ (약 250 ℉ ~ 약 260 ℉) 이다.
일부 실시형태들에서, 제 2 냉각 장치는 제 2 냉각 장치에서 제 1 증기 스트림을 냉각하도록 반응기 공급물 스트림을 사용하여서, 제 2 의 2 상 혼합물을 생성한다. 일부 실시형태들에서, 제 2 의 2 상 혼합물의 온도는 대략 주위 온도이다. 일부 실시형태들에서, 제 2 의 2 상 혼합물의 온도는 주위 온도의 약 100% ~ 약 200%, 또는 주위 온도의 약 120% ~ 약 150% 이다. 일부 실시형태들에서, 제 2 의 2 상 혼합물의 온도는 약 30 ℃ ~ 약 50 ℃, 또는 약 35 ℃ ~ 약 45 ℃, 또는 약 38 ℃ ~ 약 43 ℃ (약 100 ℉ ~ 약 110 ℉) 이다.
일부 실시형태들에서, 제 1 냉각 장치는 열교환기이다. 일부 실시형태들에서, 제 2 액체 스트림은 제 1 증기 스트림 내에서 가열된다. 일부 실시형태들에서, 제 1 액체 스트림은 경질 탄화수소가 실질적으로 없다.
실시예들
하기 실시예들은 본원에 개시된 방법들 및 장치들, 그것의 다양한 용도들을 설명하기 위한 것이다. 실시예들은 단지 설명을 위해 제시되고, 상기 개시를 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.
실시예 1: 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스 - 단일 세퍼레이터
도 1 에 도시된 대로, C9+ 방향족 및 톨루엔을 포함하는 공급물 스트림 (102) 은 공급물/유출물 열교환기 (104) 에서 가열되고 알킬 교환반응 노 (108) 에서 추가로 가열된 후 알킬 교환반응 (TA) 반응기 (112) 로 공급된다. 스트림 (102) 은 모든 톨루엔 및 C9+ 재순환물 뿐만 아니라 프로세스로 공급된 새로운 톨루엔 및 C9+ 방향족 양자를 포함한다. 반응기 (112) 로부터의 유출물 (114) 은 TA 공급물 유출물 열교환기 (104), TA 스태빌라이저 공급물 예열기 (118), 및 TA 유출물 냉각기 (122) 에서 냉각되고 저온 플래시 드럼 (126) 으로 진입하고 상기 드럼에서 유출물은 증기 스트림 (128) 및 액체 스트림 (142) 으로 분리된다. 따라서, TA 반응기 유출물 (114) 은 공급물 유출물 열교환기 (104) 에서 공급물 스트림 (102) 을 가열하고, 또한 TA 스태빌라이저 공급물 예열기 (118) 에서 플래시 드럼 (142) 으로부터의 액체 스트림을 예열하는데 사용된다.
플래시 드럼 (126) 으로부터의 증기 스트림 (128) 은, 연료 가스로서 벤트 (vent) 되는 스트림의 부분 (130) 및 수소 보충 스트림 (134) 과 조합되는 다른 부분 (132) 으로 분할된 후, TA 반응기 공급물 스트림 (102) 으로 재순환되는 재순환 스트림 (140) 으로 TA 재순환 가스 압축기 (138) 에서 압축된다.
플래시 드럼 (126) 으로부터의 액체 스트림 (142) 은 스태빌라이저 공급물 스트림 (144) 을 형성하도록 스태빌라이저 공급물 예열기 (118) 에서 가열되고, 상기 공급물 스트림은 그 후 스태빌라이저 칼럼 (146) 에 제공되고, 상기 스태빌라이저 칼럼은 스태빌라이저 공급물 스트림 (144) 을 경질 탄화수소를 포함하는 스태빌라이저 칼럼 상단 스트림 (148) 및 벤젠, 및 톨루엔, 크실렌과 중질 방향족을 포함하는 C7+ 탄화수소를 포함하는 스태빌라이저 칼럼 바닥물 스트림 (166) 으로 분리한다.
스태빌라이저 칼럼 상단 스트림 (148) 은, 스태빌라이저 환류 드럼 (154) 에서 증기 스태빌라이저 벤트 스트림 (156) 및 액체 스트림 (158) 으로 분리되는 2 상 혼합물 (152) 을 형성하도록 스태빌라이저 응축기 (150) 에서 응축된다. 액체 스트림 (158) 은 스태빌라이저 환류 펌프 (160) 를 통과하고, 그 후에 액체 스트림은 경질 탄화수소 생성물 스트림 (162) 과 환류 스트림 (164) 으로 분할되고, 상기 환류 스트림은 스태빌라이저 칼럼 (146) 으로 되돌려보낸다.
스태빌라이저 칼럼 바닥물 스트림 (166) 은 스태빌라이저 바닥물 펌프 (168) 를 통하여 보내고, 그 후 2 개의 스트림들 (170, 176) 로 분할된다. 제 1 스트림 (170) 은 스태빌라이저 리보일러 (172) 를 통하여 보내고, 결과적으로 발생한 리보일링된 스트림 (174) 은 스태빌라이저 칼럼 (146) 으로 되돌려보낸다. 제 2 스트림 (176) 은 벤젠 칼럼 (178) 으로 보내지는 벤젠 칼럼 공급물 스트림이다.
벤젠 칼럼 (178) 으로의 공급물들은 스트림 (176) 및 스트림 (177) 을 포함한다. 스트림 (177) 은 벤젠 칼럼 (178) 으로 공급되기 전 스트림 (176) 과 조합된다. 방향족 콤플렉스에서, 벤젠은 불균화 반응 또는 알킬 교환반응 유닛들 및 추출 증류부 양자로부터 회수되고 정제된다. 이를 수행하기 위해서 이중 (duplicate) 벤젠 칼럼들을 만들기 보다는, 대부분의 방향족 콤플렉스들은 공유되는 단일 벤젠 칼럼을 사용한다. 스트림 (177) 은 방향족 콤플렉스에서 추출 증류 유닛으로부터 추출된다. 벤젠 칼럼 (178) 은, 벤젠 칼럼 공급물 스트림 (176) 및 스트림 (177) 을, 벤젠을 포함하는 벤젠 칼럼 상단 스트림 (180) 및 톨루엔, 크실렌 및 중질 방향족을 포함하는 C7+ 탄화수소를 포함하는 벤젠 칼럼 바닥물 스트림 (194) 으로 분리한다. 벤젠 칼럼 상단 스트림 (180) 은, 벤젠 탑 환류 드럼 (186) 및 벤젠 탑 환류 펌프 (188) 를 통하여 보내지는 스트림 (184) 을 형성하도록 벤젠 탑 응축기 (182) 에서 응축된 후, 벤젠 드래그 스트림 (189) 및 벤젠 칼럼 (178) 으로 리턴되는 벤젠 환류 스트림 (192) 으로 분할된다. 벤젠 칼럼은, 벤젠 스팀이 생성되는 공급물 위에 위치한 사이드드로 스트림 (190) 을 갖는다. 벤젠 드래그 스트림 (189) 은 전형적으로 제로 (zero) 유량을 갖는다. 하지만, 벤젠의 비등점 미만인 비등점들을 갖는 물질들이 벤젠 칼럼에 존재한다면, 벤젠 드래그 스트림은 불순물을 수집하고, 그것을 적절히 라우팅시키고, 예를 들어 그것을 추출 증류 유닛으로 재순환시키고, 순도 사양을 충족하는 벤젠을 계속 생성하는데 사용될 수 있다.
벤젠 칼럼 바닥물 스트림 (194) 은 벤젠 탑 바닥물 펌프 (195) 를 통하여 보내지고, 그 후 2 개의 스트림들 (196, 199) 로 분할된다. 제 1 스트림 (196) 은 벤젠 탑 리보일러 (197) 를 통하여 보내지고, 결과적으로 생긴 리보일링된 스트림 (198) 은 벤젠 칼럼 (178) 으로 다시 보내진다. 제 2 스트림 (199) 은 톨루엔, 크실렌 및 중질 방향족을 포함하는 C7+ 생성물 스트림이다. 스트림 (199) 은 전형적으로 알킬 교환반응 유닛 톨루엔 칼럼 (이 실시예에 대해 미도시됨) 으로 보내진다.
개시의 개선된 에너지 효율성을 보여주기 위해서, 컴퓨터 모델은 도 1 에 도시된 프로세스를 시뮬레이션하기 위해서 아스펜 플러스 (Aspen Plus) 를 사용해 만들어졌다. 위에서 나타낸 알킬 교환반응 반응기 조건들은 반응기 작동들을 시뮬레이션하는데 사용되었다. 이 조건들에서, 톨루엔 패스당 변환율은 31.1 % 이었고 C9 방향족 패스당 변환율은 47.6% 이었다. 반응기 수율은 작동 중 관찰되는 전형적인 수율과 유사하였다. 전형적인 작동 파라미터들은 도 1 에 도시된 다른 장비에 대한 컴퓨터 시뮬레이션에서 사용되었다. 스트림 (189) 의 유량은 0.0 ㎏/h 이었다.
얻어진 결과들이 표 1 에 나타나 있다. 이 경우에, 28 ℃ (50 ℉) 의 접근 온도가 교환기 (104) 에서 사용되었다. 표 1 에 나타낸 노 (108) 에 대한 듀티는 비교적 크지 않았고 리보일러들 (172, 197) 에 대한 듀티들보다 훨씬 더 작았다. 이것은 알킬 교환반응 프로세스에서 소비되는 대부분의 에너지가 증류를 위한 것이라는 것을 보여준다.
Figure 112017016652822-pct00005
실시예 2A: 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스 - 듀얼 세퍼레이터
도 2 에 도시된 대로, C9+ 방향족과 톨루엔을 포함한 공급물 스트림 (202) 은 알킬 교환반응 노 (208) 에서 가열되고 그 후 알킬 교환반응 (TA) 반응기 (212) 로 공급된다. 스트림 (202) 은 모든 톨루엔 및 C9+ 재순환물 뿐만 아니라 프로세스로 공급된 새로운 톨루엔 및 C9+ 방향족 양자를 포함한다. TA 반응기 유출물 (214) 은 그 후 고온 2 상 혼합물 (216) 을 생성하는 공급물/유출물 열교환기 (204) 에서 공급물 스트림 (202) 을 가열하는데 사용된다. 고온 2 상 혼합물 (216) 은 고온 플래시 드럼 (218) 으로 보내지고, 상기 고온 플래시 드럼에서 혼합물은 고온 액체 스트림 (220) 및 고온 증기 스트림 (222) 으로 분리된다.
고온 플래시 드럼 (218) 으로부터의 증기 스트림 (222) 은 TA 스태빌라이저 공급물 예열기 (223) 에서 저온 플래시 드럼 (228) 으로부터 액체 스트림 (242) 을 예열하는데 사용된다. 증기 스트림 (224) 은 그 후 저온 2 상 혼합물 (226) 을 생성하도록 TA 유출물 냉각기 (225) 에서 추가로 냉각된다. 저온 2 상 혼합물 (226) 은, 저온 2 상 혼합물 (226) 을 저온 증기 스트림 (230) 및 저온 액체 스트림 (242) 으로 분리하는 저온 플래시 드럼 (228) 으로 보내진다.
저온 증기 스트림 (230) 은, 연료 가스로서 벤트된 스트림 (232) 의 부분과 스트림 (236) 을 형성하도록 수소 보충 스트림 (235) 과 조합된 다른 부분 (234) 으로 분할된 후, 재순환 스트림 (240) 을 생성하도록 재순환 가스 압축기 (238) 에서 압축된다. 재순환 스트림 (240) 은 TA 반응기 공급물 스트림 (202) 으로 재순환된다.
저온 플래시 드럼 (228) 으로부터의 저온 액체 스트림 (242) 은, 후에 스태빌라이저 칼럼 (246) 에 제공되는, 스태빌라이저 공급물 스트림 (244) 을 형성하도록 스태빌라이저 공급물 예열기 (223) 에서 고온 플래시 드럼 (218) 으로부터의 증기 스트림 (222) 으로 예열된다. 또한, 스태빌라이저 칼럼에 제공되는 것은 선택적으로 고온 플래시 드럼 (218) 으로부터의 고온 액체 스트림 (220) 의 부분 (248) 이다.
스태빌라이저 칼럼 (246) 은, 유입되는 스트림들을, 경질 탄화수소를 포함하는 스태빌라이저 칼럼 상단 스트림 (252), 및 벤젠, 및 톨루엔, 크실렌과 중질 방향족을 포함한 C7+ 탄화수소를 포함한 스태빌라이저 칼럼 바닥물 스트림 (262) 으로 분리한다.
스태빌라이저 칼럼 상단 스트림 (252) 은 스태빌라이저 응축기 (253) 에서 응축되고 결과적으로 생긴 2 상 혼합물 (254) 은 스태빌라이저 환류 드럼 (255) 에서 분리되고 증기 스트림 (256) 은 벤트된다. 드럼으로부터의 액체 스트림 (257) 은 스태빌라이저 환류 펌프 (258) 를 통하여 보내지고 그 후 경질 탄화수소 생성물 스트림 (260) 및 환류 스트림 (261) 으로 분할되고, 그 중 환류 스트림은 스태빌라이저 칼럼 (246) 으로 다시 보내진다.
스태빌라이저 칼럼 바닥물 스트림 (262) 은 스태빌라이저 바닥물 펌프 (263) 를 통하여 보내지고, 그 후 벤젠 칼럼 공급물 스트림 (268) 및 스태빌라이저 리보일러 (265) 에서 리보일링되는 스트림 (264) 으로 분할된다. 리보일링된 스트림 (266) 은 스태빌라이저 칼럼으로 다시 보내진다. 벤젠 칼럼 공급물 스트림 (268) 은 벤젠 칼럼 (270) 으로 보내진다.
고온 플래시 드럼 (218) 으로부터의 고온 액체 스트림 (220) 의 적어도 일부 (250) 는 벤젠 칼럼 (270) 에 직접 제공되고, 스태빌라이저 칼럼 (246) 을 바이패스한다.
벤젠 칼럼 (270) 은, 벤젠 칼럼 공급물 스트림들 (250, 251, 268) 을, 벤젠을 포함하는 벤젠 칼럼 상단 스트림 (272) 및 톨루엔, 크실렌 및 중질 방향족을 포함하는 C7+ 탄화수소를 포함하는 벤젠 칼럼 바닥물 스트림 (290) 으로 분리한다. 스트림 (251) 은, 벤젠 칼럼 (270) 으로 공급되기 전, 스트림 (268) 과 조합된다. 스트림 (251) 은 추출 증류 유닛으로부터 추출된다. 벤젠 칼럼 상단 스트림 (272) 은, 벤젠 탑 환류 드럼 (278) 및 벤젠 탑 환류 펌프 (282) 로 보내지는 스트림 (276) 을 형성하도록 벤젠 탑 응축기 (274) 에서 응축되고, 그 후 벤젠 드래그 스트림 (283) 및 벤젠 칼럼 (270) 으로 다시 보내지는 환류 스트림 (288) 으로 분할된다. 벤젠 칼럼은, 벤젠 스팀이 생성되는 공급물 위에 위치한 사이드드로 스트림 (286) 을 갖는다.
벤젠 탑 바닥물 펌프 (291) 로 보내진 벤젠 칼럼 바닥물 스트림 (290) 은, 벤젠 칼럼 (270) 으로 다시 보내지는 리보일링된 스트림 (298) 및 톨루엔, 크실렌과 중질 방향족을 포함하는 C7+ 생성물 스트림 (292) 으로 분할된다.
전술한 아스펜 플러스 모델은 도 2 에 도시된 프로세스를 시뮬레이션하기 위해서 변경되었다. 이 실시예에 대해, 모든 조건들은 실시예 1 과 동일하게 유지되었고 모든 스트림 (220) 이 스트림 (248) (즉, 스트림 (250) = 0.0 ㎏/h) 을 통하여 스태빌라이저로 보내졌다. 표 2 는 이 시뮬레이션의 결과들을 보여준다. 반응기는 실시예 1 과 동일하게 작동되었으므로, 반응기 생성물은 동일하였고, 스태빌라이저로 재료를 인도하는 것이 또한 스태빌라이저 리보일러에서 동일한 듀티를 발생시킬 것으로 예상되었다. 듀티가 거의 7% 더 낮다는 결과가 나올 때 놀라웠다. 비효율적인 선택적 흡착 기반 파라크실렌 플랜트를 구비한 방향족 콤플렉스에서, 스태빌라이저 리보일러를 위한 에너지는 선택적 흡착 플랜트로부터 잉여 폐열에 의해 공급되어서, 스태빌라이저 리보일러에서 에너지를 절약하는 것은 그다지 중요하지 않을 수도 있다. 하지만, 저 에너지 결정화 기반 파라크실렌 플랜트가 방향족 콤플렉스에서 사용될 때, 표 2A 에 나타낸 에너지 절약은 중요하다.
Figure 112017016652822-pct00006
실시예 2B; 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스 - 듀얼 세퍼레이터
이 실시예는, 알킬 교환반응 프로세스 조건들의 조절이 스태빌라이저 리보일러 듀티를 더욱더 낮추는데 사용되었음을 보여준다.
표 2A 는, 실시예 1 에서보다 TA 벤트가 조금 더 많고 H2 보충이 조금 더 많은 것을 보여주었다. 이것은 분명히 고온 플래시 드럼 (218) 을 사용하는 것이 저온 플래시 드럼에서 재료의 조성을 변경하여서 스트림 (230) 에 조금 더 많은 벤젠을 발생시키기 때문이다. 실시예 1 및 실시예 2A 에 대한 시뮬레이션들은 재순환 가스 스트림 (240) 의 H2 함량을 80 mol% 로 동일하게 유지하였다. 스트림 (218) 중 벤젠 함량이 실시예 2A 에서 증가되었을 때, 그것은 더 많은 벤트를 유발하였다. 더 많은 벤트는 또한 H2 손실을 증가시켰고 H2 보충이 증가되었다.
이 실시예에서, 아스펜 플러스 시뮬레이션에 사용된 파라미터들은, 열교환기 (204) 에서 접근 온도가 33 ℃ (60 ℉) 로 증가되는 것을 제외하고는, 실시예 2A 와 동일하였다. 표 2B 는, 이 실시예에서 스태빌라이저 리보일러 듀티가 실시예 1 의 스태빌라이저 듀티보다 약 9% 낮고, 이것은 더 많은 에너지 절약을 유발하는 것을 보여준다. 표 2B 는, H2 보충이 크게 감소되었고 벤트가 제로로 떨어졌기 때문에 이 조건들에서 프로세스를 작동하는 것으로부터 부가적 절약이 있음을 보여준다. 수소는 알킬 교환반응 프로세스를 위한 고가의 원료이므로 이런 절약이 매우 중요하다. 교환기 (204) 에서 접근 온도를 감소시키는 것은 노 (208) 의 듀티를 약간 증가시켰다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 방향족 콤플렉스에서 연료와 에너지의 소스들에 따라, 이런 약간의 증가는 중요하지 않을 수도 있다. 실시예 2A 에 나타낸 모드와 비교했을 때 이 모드로 작동하는 것이 경제적으로 유리할 수도 있다.
Figure 112017016652822-pct00007
실시예 2C: 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스 - 듀얼 세퍼레이터
이 실시예는, 고온 플래시 드럼으로부터의 재료가 스트림 (250) 을 사용해 벤젠 탑으로 보내질 때 더 많은 에너지 절약이 달성되었음을 보여준다. 아스펜 플러스 모델은 실시예 1 과 동일한 조건들에서 실행되었고 스트림 (220) 으로부터 재료의 20% 는 스트림 (250) 을 통하여 벤젠 탑으로 공급되었다. 결과는 표 2C 에 나타나 있다. 벤젠 칼럼으로 스트림 (220) 의 20% 를 우회시키면, 벤젠 탑 리보일러 (296) 의 듀티를 단지 1 % 만큼 단지 증가시키면서 스태빌라이저의 듀티를 20% 만큼 낮추었다는 점이 매우 놀라웠다. 이 결과들은, 고온 플래시 드럼으로부터 액체의 일부가 스태빌라이저 칼럼을 바이패스하여 벤젠 칼럼으로 보내질 때 알킬 교환반응 유닛에서 사용된 에너지를 크게 감소시킬 수 있음을 보여주었다. 이 경우에 드래그 스트림의 유량은 단지 876 ㎏/h 이었다. 이 스트림은 추출 증류 유닛으로 다시 재순환된다. 고온 액체의 20% 초과량이 스태빌라이저 칼럼으로 바이패스될 때 더 많은 에너지 절약이 가능하였다. 에너지 절약량은 리보일러 (296) 에서 듀티 및 스트림 유량의 증가에 의해 단지 제한된다.
Figure 112017016652822-pct00008
실시예 3: 경질 방향족 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스 - 단일 세퍼레이터
도 3 은, 벤젠이 증류에 의해 직접 생성될 수 없는 경우 알킬 교환반응 프로세스를 보여준다. 벤젠이 증류에 의해 직접 생성될 수 있는지 여부는 대부분 알킬 교환반응 촉매의 성능 및 알킬 교환반응 유닛으로의 공급물의 특성에 의존한다. 벤젠이 증류에 의해 직접 생성될 수 없을 때, 벤젠은 전형적으로 스태빌라이저에서 나가는 경질 탄화수소 액체 스트림에서 회수되고, 스태빌라이저 바닥물은 톨루엔 칼럼으로 보내진다.
C9+ 방향족 및 톨루엔을 포함하는 공급물 스트림 (302) 은 공급물/유출물 열교환기 (304) 에서 가열되고 알킬 교환반응 노 (308) 에서 추가로 가열된 후 알킬 교환반응 (TA) 반응기 (312) 로 공급된다. 스트림 (302) 은 모든 톨루엔 및 C9+ 재순환물 뿐만 아니라 프로세스에 공급된 새로운 톨루엔 및 C9+ 방향족 양자를 포함한다. 유출물 (314) 은 그 후 TA 공급물 유출물 열교환기 (304), TA 스태빌라이저 공급물 예열기 (318) 및 TA 유출물 냉각기 (322) 에서 냉각되고, 그 후 저온 플래시 드럼 (326) 으로 진입하고 상기 저온 플래시 드럼에서 유출물은 증기 스트림 (328) 과 액체 스트림 (342) 으로 분리된다. 따라서, TA 반응기 유출물 (314) 은 공급물 유출물 열교환기 (304) 에서 공급물 스트림 (302) 을 가열하고, 또한 TA 스태빌라이저 공급물 예열기 (318) 에서 플래시 드럼 (342) 으로부터의 액체 스트림을 예열하는데 사용된다.
플래시 드럼 (326) 으로부터 증기 스트림 (328) 은, 연료 가스로서 벤트된 스트림의 부분 (330) 및 수소 보충 스트림 (334) 과 조합된 다른 부분 (332) 으로 분할된 후, TA 반응기 공급물 스트림 (302) 으로 재순환되는 재순환 스트림 (340) 으로 TA 재순환 가스 압축기 (338) 에서 압축된다.
플래시 드럼 (326) 으로부터 액체 스트림 (342) 은 스태빌라이저 공급물 예열기 (318) 에서 가열되고, 그 후 스태빌라이저 칼럼 (346) 에 제공되고, 상기 칼럼은, 스태빌라이저 공급물 스트림 (344) 을, 경질 탄화수소와 벤젠을 포함하는 스태빌라이저 칼럼 상단 스트림 (348) 및 벤젠, 및 톨루엔, 크실렌과 중질 방향족을 포함한 C7+ 탄화수소를 포함한 스태빌라이저 칼럼 바닥물 스트림 (366) 으로 분리한다.
스태빌라이저 칼럼 상단 스트림 (348) 은, 스태빌라이저 환류 드럼 (354) 에서 증기 스태빌라이저 벤트 스트림 (356) 및 액체 스트림 (358) 으로 분리되는, 2 상 혼합물 (352) 을 형성하도록 스태빌라이저 응축기 (350) 에서 응축된다. 액체 스트림 (358) 은 스태빌라이저 환류 펌프 (360) 를 통과하고, 그 후 상기 스트림은 경질 탄화수소 생성물 스트림 (362) 및 환류 스트림 (364) 으로 분할되고, 상기 환류 스트림은 스태빌라이저 칼럼 (346) 으로 다시 보내진다. 스태빌라이저로의 공급물 중 대부분의 벤젠은 경질 탄화수소 액체에서 회수되고 추출 증류 유닛으로 재순환된다.
스태빌라이저 칼럼 바닥물 스트림 (366) 은 스태빌라이저 바닥물 펌프 (368) 를 통하여 보내지고, 그 후 2 개의 스트림들 (370, 376) 로 분할된다. 제 1 스트림 (370) 은 스태빌라이저 리보일러 (372) 를 통하여 보내지고, 결과적으로 생긴 리보일링된 스트림 (374) 은 스태빌라이저 칼럼 (346) 으로 다시 보내진다. 제 2 스트림 (376) 은 톨루엔 칼럼 (378) 으로 보내지는 톨루엔 칼럼 공급물 스트림이다. 스트림 (376) 은 거의 톨루엔 전부와 스태빌라이저로 공급된 벤젠의 단지 적은 일부만 포함한다. 방향족 콤플렉스에서, 추출 증류 유닛 벤젠 칼럼 (미도시) 으로부터의 바닥물 스트림은 알킬 교환반응 유닛에서 톨루엔 칼럼 (378) 으로 공급된다. 이 벤젠 칼럼 바닥물 스트림은 스트림 (379) 이다.
톨루엔 칼럼 (378) 은 톨루엔을 포함한 톨루엔 칼럼 상단 스트림 (380) 및 크실렌과 중질 방향족을 포함한 C8+ 탄화수소를 포함한 톨루엔 칼럼 바닥물 스트림 (394) 을 생성하도록 톨루엔을 보일링한다. 톨루엔 칼럼 상단 스트림 (380) 은, 톨루엔 칼럼 환류 드럼 (386) 및 톨루엔 칼럼 환류 펌프 (388) 를 통하여 보내지는 스트림 (384) 을 형성하도록 톨루엔 칼럼 응축기 (382) 에서 응축되고, 그 후 벤젠, 톨루엔 및 알킬 교환반응 유닛 공급물로 재순환된 공동 보일링 (co-boiling) 비방향족을 포함한 톨루엔 스트림 (390), 및 톨루엔 칼럼 (378) 으로 리턴되는 톨루엔 환류 스트림 (392) 으로 분할된다.
톨루엔 칼럼 바닥물 스트림 (394) 은 톨루엔 칼럼 바닥물 펌프 (395) 를 통하여 보내지고, 그 후 2 개의 스트림들 (396, 399) 로 분할된다. 제 1 스트림 (396) 은 톨루엔 칼럼 리보일러 (397) 를 통하여 보내지고, 결과적으로 생긴 리보일링된 스트림 (398) 은 톨루엔 칼럼 (378) 으로 다시 보내진다. 제 2 스트림 (399) 은 크실렌과 중질 방향족을 포함하는 C8+ 생성물 스트림이다. 방향족 콤플렉스에서, 이 스트림은 파라크실렌 유닛으로 보내진다.
전술한 아스펜 플러스 모델은 도 3 에 도시된 프로세스를 시뮬레이션하도록 변경되었다. 이 경우에, 공급물 스트림 (344) 중 벤젠이 스트림들 (356, 362) 로 오버헤드 보일링될 때 스태빌라이저 리보일러 (372) 의 듀티에 무엇이 발생하는지 보여주기 위해서 모델이 조절되었다. 표 3 은, 대부분의 벤젠이 스태빌라이저의 바닥에서 회수되는 표 1 의 결과와 비교했을 때 스태빌라이저 리보일러 듀티가 2 배보다 많이 증가되었음을 보여준다. 이것은, 또한, 예상대로 스태빌라이저 경질 탄화수소 오버헤드 액체 스트림 유량의 상당한 증가를 유발하였는데, 왜냐하면 이 설계의 목적은 벤젠을 거기에 밀어넣어서 추출 증류로 다시 재순환시키는 것이기 때문이다. 이 결과들은, 벤젠이 증류에 의해 직접 생성될 수 없을 때 알킬 교환반응 유닛에서 상당히 더 많은 에너지가 필요하다는 것을 보여준다.
Figure 112017016652822-pct00009
실시예 4A: 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스 - 듀얼 세퍼레이터
벤젠이 증류에 의해 생성되지 않을 때 스태빌라이저 리보일러에서 소비되는 에너지를 감소시키는 한 가지 방식은, 공급물/유출물 열교환기로부터 유출물을 고온 액체 스트림 및 고온 증기 스트림으로 분리하고 고온 액체 스트림의 적어도 일부를 스태빌라이저 또는 벤젠 칼럼으로 바이패스하기 위해서 고온 플래시 드럼을 사용하는 것이다. 이것은 실시예들 2A, 2B 및 2C 에서 보여주는 본 발명의 다른 실시형태이다.
실시예 4B: 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스 - 듀얼 세퍼레이터
벤젠이 증류에 의해 생성되지 않을 때 스태빌라이저 리보일러에서 소비되는 에너지를 감소시키는 다른 방식은, 공급물/유출물 열교환기로부터 유출물을 고온 액체 스트림 및 고온 증기 스트림으로 분리하고 고온 액체 스트림의 적어도 일부를 도 3 의 톨루엔 칼럼 (378) 과 같은 톨루엔 칼럼으로 바이패스하기 위해서 고온 플래시 드럼을 사용하는 것이다. 아스펜 플러스 모델은 이 실시예를 평가하는데 사용되었다. 고온 플래시 드럼으로부터 액체 스트림은 벤젠 및 다른 저 비등점 탄화수소를 함유하였다. 도 2 에 도시된 실시예에서, 이 탄화수소는 결국 벤젠 드래그 스트림으로 되었다. 톨루엔 칼럼은, 전형적으로, 이 탄화수소가 회수되어 정확히 라우팅될 수 있는 드래그 스트림 연결부를 가지지 않는다. 그 결과, 고온 플래시 드럼으로부터 액체 스트림의 일부가 톨루엔 칼럼으로 향하게 되었을 때, 경질 탄화수소와 벤젠은 톨루엔 재순환물과 함께 알킬 교환반응 반응기로 다시 보내졌다. 아스펜 플러스 모델은, 이 재순환 루프에서 받아들일 수 없는 레벨까지 축적되었음을 보여주었다. 더욱이, 재순환된 벤젠 일부는 알킬 교환반응 반응기에서 낮은 값의 경질 탄화수소로 변환되었다. 이런 아스펜 플러스 결과들은, 벤젠이 증류에 의해 생성되지 않을 때, 고온 액체 스트림의 적어도 일부를 톨루엔 칼럼으로 바이패스하는 공급물/유출물 열교환기로부터 유출물을 분리하기 위해서 고온 플래시 드럼을 사용하는 것은 알킬 교환반응 프로세스의 에너지 소비와 프로세스 경제성을 개선하지 못하였음을 보여주었다.
실시예 4C: 벤젠 회수를 포함한 알킬 교환반응 프로세스 - 듀얼 세퍼레이터
도 4 는 벤젠이 증류에 의해 직접 생성될 수 없는 경우 알킬 교환반응 프로세스를 보여주고, 이것은 도 3 에 도시된 프로세스와 비교했을 때 에너지 절약을 제공한다.
C9+ 방향족 및 톨루엔을 포함한 공급물 스트림 (402) 이 공급물/유출물 열교환기 (404) 에서 가열되고 알킬 교환반응 노 (408) 에서 추가로 가열된 후 알킬 교환반응 (TA) 반응기 (412) 로 공급된다. 스트림 (402) 은, 모든 톨루엔과 C9+ 재순환물 뿐만 아니라 프로세스로 공급된 새로운 톨루엔과 C9+ 방향족 양자를 포함한다. 그 후, TA 반응기 유출물 (414) 은 고온 2 상 혼합물 (416) 을 생성하는 공급물/유출물 열교환기 (404) 에서 공급물 스트림 (402) 을 가열하는데 사용된다. 고온 2 상 혼합물 (416) 은 고온 플래시 드럼 (418) 으로 보내지고, 상기 드럼에서 혼합물은 고온 액체 스트림 (446) 및 고온 증기 스트림 (420) 으로 분리된다.
고온 플래시 드럼 (418) 으로부터 증기 스트림 (420) 은 스태빌라이저 공급물 예열기 (422) 에서 저온 플래시 드럼 (430) 으로부터 액체 스트림 (448) 을 예열하는데 사용되고, 그 후 저온 2 상 혼합물 (428) 을 생성하기 위해서 유출물 냉각기 (426) 에서 추가로 냉각된다. 저온 2 상 혼합물 (428) 은, 저온 2 상 혼합물 (428) 을 저온 증기 스트림 (432) 및 저온 액체 스트림 (448) 으로 분리하는 저온 플래시 드럼 (430) 으로 보내진다. 저온 증기 스트림 (432) 은, 연료 가스로서 벤트된 스트림의 부분 (434) 및 수소 보충 스트림 (438) 과 조합된 다른 부분 (436) 으로 분할된 후, TA 반응기 공급물 스트림 (402) 으로 재순환되는 재순환 스트림 (444) 을 생성하도록 재순환 가스 압축기 (442) 에서 압축된다.
저온 플래시 드럼 (430) 으로부터 저온 액체 스트림 (448) 은 고온 플래시 드럼 (418) 으로부터 증기 스트림 (420) 으로 예열되고, 그 후 결과적으로 생긴 경질 방향족 칼럼 공급물 스트림 (450) 은 경질 방향족 칼럼 (452) 에 제공된다. 또한 고온 플래시 드럼 (418) 으로부터의 고온 액체 스트림 (446) 이 경질 방향족 칼럼 (452) 에 제공된다. 방향족 콤플렉스에서, 추출 증류 유닛 벤젠 칼럼 (미도시) 으로부터 바닥물 스트림은 또한 경질 방향족 칼럼 (452) 에 제공될 수도 있다. 이 벤젠 칼럼 바닥물 스트림은 스트림 (453) 이다.
경질 방향족 칼럼 (452) 은 벤젠 및 톨루엔을 공동 보일링하고, 유입되는 스트림들을, 경질 탄화수소와 벤젠을 포함하는 경질 방향족 칼럼 상단 스트림 (454), 크실렌과 중질 방향족을 포함하는 C8+ 탄화수소를 포함한 경질 방향족 칼럼 바닥물 스트림 (472), 및 톨루엔을 포함하는 경질 방향족 칼럼 사이드 스트림 (484) 으로 분리한다. 경질 방향족 칼럼 사이드 스트림 (484) 은 알킬 교환반응 유닛 내에서 재순환된다.
경질 방향족 칼럼 상단 스트림 (454) 은, 경질 방향족 환류 드럼 (460) 에서 경질 방향족 벤트 가스 스트림 (462) 및 액체 스트림 (464) 으로 분리되는 2 상 혼합물 (458) 을 생성하도록 경질 방향족 응축기 (456) 에서 응축된다. 드럼 (460) 으로부터 액체 스트림 (464) 은 경질 탄화수소 생성물 스트림 (468) 및 환류 스트림 (470) 으로 분할되고, 상기 환류 스트림은 경질 방향족 칼럼 (452) 으로 다시 보낸다.
경질 방향족 칼럼 바닥물 스트림 (472) 은 경질 방향족 바닥물 펌프 (474) 를 통하여 보내고, 그 후 2 개의 스트림들 (482, 476) 로 분할된다. 스트림 (482) 은 크실렌 및 중질 방향족을 포함하는 C8+ 생성물 스트림이다. 스트림 (476) 은 리보일링된 스트림 (480) 을 생성하도록 경질 방향족 리보일러 (478) 에서 리보일링된다. 방향족 콤플렉스에서, 스트림 (472) 은 파라크실렌 유닛으로 보내진다. 리보일링된 스트림 (480) 은 경질 방향족 칼럼 (452) 으로 다시 보내진다.
도 4 의 프로세스는 단지 단일 증류 칼럼 (452) 만 요구하고, 반면에 도 3 의 프로세스는 2 개의 증류 칼럼들, 즉, 스태빌라이저 칼럼 (346) 과 경질 방향족 칼럼 (378) 을 사용하기 때문에 도 4 에 도시된 프로세스는 도 3 에 도시된 프로세스에 비해 에너지 절약을 제공한다.
본원에 개시된 방법들 및 장치들을, 특정 실시형태들을 참조하여, 상세히 설명할 때, 첨부된 청구항들에 제시된 바와 같은 개시의 범위에서 벗어나지 않으면서 변경 및 변화가 가능하다는 점은 분명할 것이다. 보다 구체적으로, 비록 본 개시의 일부 양태들이 본원에서 특히 유리한 것으로 확인되지만, 본원의 방법들 및 장치들은 이런 특정 양태들에 반드시 제한되는 것은 아니라는 점이 고려된다.

Claims (32)

  1. (a) 반응기에서, 벤젠 및 크실렌을 포함하는 반응기 유출물 스트림을 생성하도록 촉매를 통하여 톨루엔, C9 방향족, C10 방향족 및 수소를 포함하는 반응기 공급물 스트림을 반응시키는 단계;
    (b) 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계;
    (c) 상기 제 1 의 2 상 혼합물을 제 1 액체 스트림 및 제 1 증기 스트림으로 분리하는 단계;
    (d) 스태빌라이저 공급물 스트림을 경질 탄화수소를 포함하는 스태빌라이저 칼럼 상단 스트림과 벤젠 및 C7+ 탄화수소를 포함하는 스태빌라이저 칼럼 바닥물 스트림으로 분리하는 스태빌라이저 칼럼을 제공하는 단계;
    (e) 상기 제 1 액체 스트림의 적어도 일부를 벤젠 칼럼에 제공하는 단계로서, 상기 벤젠 칼럼에 제공되는 상기 제 1 액체 스트림의 일부가 상기 스태빌라이저 칼럼을 바이패스하는, 상기 제 1 액체 스트림의 적어도 일부를 벤젠 칼럼에 제공하는 단계; 및
    (f) 상기 벤젠 칼럼에서 제 1 응축된 액체 스트림으로부터 벤젠을 회수하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (g) 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계; 및
    (h) 상기 제 2 의 2 상 혼합물을 제 2 액체 스트림 및 제 2 증기 스트림으로 분리하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 액체 스트림을 상기 스태빌라이저 칼럼에 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액체 스트림은 1% 미만의 경질 탄화수소를 포함하는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기 공급물 스트림을 가열하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기 공급물 스트림을 가열하도록 상기 제 1 증기 스트림을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기 공급물 스트림은 상기 반응기 유출물 스트림의 50 ℃ 내로 가열되는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계는 주위 온도와 반응기 온도 사이에서 수행되는, 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계는 주위 온도에서 수행되는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 2 응축된 액체 스트림을 가열하도록 상기 제 1 증기 스트림을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. (a) 반응기에서, 벤젠, 톨루엔, 및 크실렌을 포함하는 반응기 유출물 스트림을 생성하도록 촉매를 통하여 톨루엔, C9 방향족, C10 방향족 및 수소를 포함하는 반응기 공급물 스트림을 반응시키는 단계;
    (b) 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계;
    (c) 상기 제 1 의 2 상 혼합물을 제 1 액체 스트림 및 제 1 증기 스트림으로 분리하는 단계;
    (d) 벤젠, 톨루엔 및 C8 방향족을 포함하는 사이드드로 (side draw) 스트림을 생성하도록 상기 제 1 액체 스트림을 스태빌라이저 칼럼에 제공하는 단계;
    (e) 상기 사이드드로 스트림을 추출 증류 유닛에 제공하는 단계;
    (f) 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계; 및
    (g) 상기 제 2 의 2 상 혼합물을 제 2 액체 스트림 및 제 2 증기 스트림으로 분리하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 액체 스트림을 상기 스태빌라이저 칼럼에 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 액체 스트림은 1% 미만의 경질 탄화수소를 포함하는, 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 반응기 공급물 스트림을 가열하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 반응기 공급물 스트림을 가열하도록 상기 제 1 증기 스트림을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 반응기 공급물 스트림은 상기 반응기 유출물 스트림의 50 ℃ 내로 가열되는, 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 반응기 유출물 스트림을 냉각하는 단계는 주위 온도와 반응기 온도 사이에서 수행되는, 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 의 2 상 혼합물을 형성하도록 상기 제 1 증기 스트림을 냉각하는 단계는 주위 온도에서 수행되는, 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    제 2 응축된 액체 스트림을 가열하도록 상기 제 1 증기 스트림을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액체 스트림은 톨루엔 칼럼을 향하지 않는, 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10252958B2 (en) 2017-05-26 2019-04-09 Saudi Arabian Oil Company Process for xylene production with energy optimization
US10894755B2 (en) 2018-10-15 2021-01-19 Saudi Arabian Oil Company Integrated process for optimum production of para-xylene
US10696609B2 (en) 2018-10-15 2020-06-30 Saudi Arabian Oil Company Integrated process for maximizing production of para-xylene from full reformate
CN112824364B (zh) * 2019-11-21 2023-01-03 中国石化工程建设有限公司 歧化烷基芳烃的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100894400B1 (ko) * 2007-11-29 2009-04-20 주식회사 엘지화학 벤젠 회수 유닛 에너지 효율 개선 방법
US7605295B1 (en) 2008-06-26 2009-10-20 Uop Llc Integrated process yielding xylenes from mixed aromatics
KR101314711B1 (ko) 2005-08-30 2013-10-07 비피 코포레이션 노쓰 아메리카 인코포레이티드 자일렌 이성질체의 제조 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4041091A (en) 1976-02-19 1977-08-09 Uop Inc. Fractionation of aromatic streams
US5942651A (en) * 1997-06-13 1999-08-24 Mobile Oil Corporation Process for converting C9 + aromatic hydrocarbons to lighter aromatic products by transalkylation in the prescence of two zeolite-containing catalysts
KR101354279B1 (ko) 2007-01-29 2014-01-23 유오피 엘엘씨 방향족 화합물의 생성을 위한 통합 장치
SG10201408071TA (en) * 2009-10-06 2015-01-29 Gevo Inc Integrated process to selectively convert renewable isobutanol to p-xylene
CN103650033B (zh) * 2011-06-30 2016-10-26 谷歌公司 使用可变长度语境的语音识别
US9365469B2 (en) * 2011-09-14 2016-06-14 Uop Llc Process for transalkylating aromatic hydrocarbons
US20130261365A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-03 Saudi Arabian Oil Company Process for the Production of Xylenes and Light Olefins from Heavy Aromatics
CN103772123B (zh) 2012-10-25 2015-07-08 中国石油化工股份有限公司 增产btx芳烃的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101314711B1 (ko) 2005-08-30 2013-10-07 비피 코포레이션 노쓰 아메리카 인코포레이티드 자일렌 이성질체의 제조 방법
KR100894400B1 (ko) * 2007-11-29 2009-04-20 주식회사 엘지화학 벤젠 회수 유닛 에너지 효율 개선 방법
US7605295B1 (en) 2008-06-26 2009-10-20 Uop Llc Integrated process yielding xylenes from mixed aromatics

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