KR102553412B1 - 톨루엔 칼럼 없이 개질유로부터 벤젠을 생산하기 위한 신규 공정 흐름도 - Google Patents

톨루엔 칼럼 없이 개질유로부터 벤젠을 생산하기 위한 신규 공정 흐름도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개질유로부터 벤젠을 생산하기 위한, 톨루엔 분리 칼럼을 포함하지 않는 방향족 콤플렉스라 불리는 공정 흐름도를 서술한다. 본 발명에 따른 공정 흐름도는 종래의 공정 흐름도에 비해 약 20 % 의 전체 에너지 절감을 초래할 수 있다.

Description

톨루엔 칼럼 없이 개질유로부터 벤젠을 생산하기 위한 신규 공정 흐름도{NOVEL PROCESS FLOW DIAGRAM FOR THE PRODUCTION OF BENZENE FROM REFORMATE WITHOUT A TOLUENE COLUMN}
본 발명은 방향족 콤플렉스에서의 분별 (fractionation) 을 위한 공정 흐름도에 관한 것이다. 방향족 콤플렉스는 C6 내지 C10+ 공급물을 공급받으며, 지방족 화합물, 즉 파라핀 타입의 포화 화합물을 제거하는 제 1 단계를 포함한다.
제 2 단계는 일반적으로 (중질 칼럼을 제외하고) 헤드로부터 나오는 생성물의 명칭을 사용하여 벤젠 칼럼, 톨루엔 칼럼, 크실렌 칼럼 및 중질 방향족 칼럼으로 알려진 4 개의 칼럼을 포함하는 쇄 (concatenation) 를 갖는 탄소수에 의해 방향족 종을 분별하는데 사용된다.
개질유 (reformate), 방향족 콤플렉스 밖의 유닛으로부터 유래하는 임의의 유입물 (imports) 과, 이성질체화, 트랜스알킬화, 불균화 (disproportionation) 등과 같은 전환 유닛으로부터 유래하는 재순환 스트림은 모두 그 구성에 따라 다른 레벨로 이러한 분별 트레인을 공급한다.
본 발명의 목적은 정확한 기능 및 제품 사양을 유지하기 위해 사양, 특히 콤플렉스의 다른 칼럼의 컷 포인트를 조정함으로써 톨루엔 칼럼이 없는 방향족 콤플렉스에서의 분별을 위한 공정 흐름도를 제안하는 것이다.
방향족 콤플렉스는 전체로서 아래의 도 1 의 공정 흐름도에 일반적으로 도시되어 있다. 그러나, 이 공정 흐름도는 다양한 전환 유닛 (이성질체화, 트랜스알킬화, 불균화 등) 에 존재하는 안정화 칼럼을 언급하지 않는다.
일반적으로, 톨루엔은 파라크실렌의 생산을 증가시키기 위해 트랜스알킬화 또는 메틸화된다.
톨루엔 관리, 즉 유닛에 따라 톨루엔의 생산을 최대화 또는 최소화하는데 사용되는 작용들의 세트는 도 1 에 도면부호 1, 2, 3 및 4 로 나타낸 상이한 레벨에서 수행된다:
1. 개질유 스플리터 (a): 사이드 스트림 (3) 에서 톨루엔의 회수가 최대로 되어 방향족 추출 유닛 (b) 으로 보내진다. 실제로, 개질유의 C6/C7 컷은 분별 트레인으로 직접 보내지기에는 너무 많은 지방족 화합물을 여전히 포함한다. 그리고, 촉매 유닛으로부터의 유출물은 시클로헥산을 함유할 수 있고, 이는 증류에 의해 벤젠으로부터 분리될 수 없다. 따라서, 이들 유닛으로부터 수득된 벤젠/톨루엔 컷의 일부는 방향족 추출 유닛을 사용하여 처리되어야 한다.
2. 벤젠 칼럼 (c) 은 석유화학제품의 사양을 만족시키는 벤젠 (스트림 9) 을 생산한다. 따라서, 톨루엔 함량은 최소이고, 이는 이 칼럼의 저부로부터 톨루엔의 회수를 최대화한다 (스트림 10).
3. 톨루엔 칼럼 (i) 의 저부는 크실렌 칼럼 (d) 을 공급하며, 이로부터 증류액 (12) 은 콤플렉스로부터의 주된 생성물 (C8 방향족) 이다. C8 방향족 (스트림 12) 내 톨루엔 함량을 관리할 필요가 있다.
이 구성에서, 트랜스알킬화로부터의 안정화된 유출물 (A7 단독 또는 A7 및 A9/A10) 은 6 내지 10 개의 탄소를 함유하는 방향족을 함유하며, 이는 이 유출물이 전부 분별을 거칠 수 있도록 벤젠 칼럼으로 직접 되돌려져야 한다.
용어 "트랜스알킬화 칼럼" 은 두 방향족 사이의 트랜스알킬화 원리에 기초한 임의의 유닛을 위해 사용된다. 따라서, 이러한 정의는 톨루엔, A9/A10 컷, A9/A10 컷 단독의 트랜스알킬화뿐만 아니라, 톨루엔 불균등화 (dismutation) 또는 불균화로도 알려진, 톨루엔 자체의 트랜스알킬화를 포함한다.
특허 US 4 041 091 은 트랜스알킬화 유닛 하류의 분별을 기술하고, 톨루엔 칼럼을 구체적으로 언급하지 않지만, "BT 칼럼" 으로 알려진 칼럼이 트랜스알킬화 하류의 C7-/C8+ 스플리터와 동일할 수 있다. 이 특허는 매우 정밀한 공정 흐름도를 위해 칼럼의 응축기와 리보일러의 통합을 주장한다. 본 발명에 따른 방법과 대조적으로, 시클로헥산의 추출을 최소화하기 위해 필요한 방향족 (모르필란 (morphylane) 또는 설폴란 (sulpholane) 타입) 의 추출은 이 특허에 언급되지 않았다.
방향족 콤플렉스의 문맥에서 방향족의 분리에 관한 모든 특허는 크실렌으로부터 톨루엔을 분리하는 톨루엔 칼럼으로서 알려진 칼럼을 채용한다. 아래의 예에서 평가되는 에너지 절약과 함께, 본 발명이 시행된 것은 이 칼럼이다.
본 발명은 방향족 콤플렉스를 채용하는 분별 방법으로 정의될 수 있고, 이를 위한 공급물은 일반적으로 촉매 가솔린 개질 유닛으로부터 수득되는 개질유이고, 주된 생성물은 높은 레벨의 순도를 갖는 벤젠 및 크실렌이다. 크실렌은 혼합물 (에틸벤젠, 메타크실렌, 오르토크실렌 (orthoxylene), 파라크실렌) 로서 또는 이성질체 (이 경우, 파라크실렌, 그리고 가능하게는 오르토크실렌) 에 의해 생성될 수 있다. 그러면, 원하는 이성질체를 추출하고 다른 이성질체로 전환시키는 것이 필요하다.
방향족 콤플렉스의 부산물은 일반적으로 다음과 같다:
- 6 내지 7 개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 종으로 구성된, 방향족 추출 유닛으로부터 수득된 라피네이트,
- 콤플렉스에서 업그레이드될 수 없고 촉매 유닛에서 코크스의 전구체인 최소량의 나프탈렌을 함유하는 중질 컷,
- 응축 불가능한 경질 생성물 (반응 섹션, 안정화 칼럼) 의 퍼지 (purges).
더 구체적으로, 본 발명에 따른 방향족 콤플렉스의 분별 방법은 개질유 분리 유닛 (a), 방향족 추출 유닛 (b), 벤젠 분리 칼럼 (c), 크실렌 분리 칼럼 (d), 트랜스알킬화에 의한 톨루엔 전환 유닛 (f), 유리하게는 중질 방향족 분리 유닛 (e), 톨루엔 전환 유닛 (f) 으로부터 수득된 유출물을 위한 분리 칼럼 (g), 및 분리 유닛 (a) 으로부터 유래하는 경질 방향족을 위한 안정화 및 분리 유닛 (h) 을 포함하고,
(a) 공정을 위한 공급물을 구성하는 개질유 (1) 를 위한 분리 유닛 (a) 이 다음을 분리하기 위해 사용되고:
Figure 112018068478781-pat00001
오버헤드, 스트림 (2), 이는 5 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소를 함유하는 공급물의 경질 지방족 분획임,
Figure 112018068478781-pat00002
사이드 스트림으로서, 스트림 (3), 이는 공급물의 경질 방향족 분획이며, 스트림 (22) 과의 혼합물로서 보내어져 방향족 추출 유닛 (b) 에 공급되는 스트림 (5) 을 형성함, 및
Figure 112018068478781-pat00003
스트림 (4), 이는 공급물 (1) 의 중질 방향족 분획이며, 주로 방향족으로 구성된 8 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 방향족 탄화수소를 함유함,
(b) 스트림 (5) 이 공급된 방향족 추출 유닛 (b) 이 다음을 생성하고:
Figure 112018068478781-pat00004
스트림 (6), 방향족을 함유하지 않는 방향족 추출 단계로부터의 라피네이트, 이는 공정으로부터의 생성물이며 배출됨,
Figure 112018068478781-pat00005
스트림 (7), 방향족 추출 단계로부터의 추출물, 이는 벤젠 및 톨루엔을 함유함, 이 스트림 (7) 은 (칼럼 (c) 에서 수행되는 벤젠 분리 단계를 위한 공급물인 스트림 (8) 을 형성하기 위해 방향족 추출 유닛의 하류에서 안정화되고 재순환되는 스트림 (21) (경질 방향족 컷) 과 혼합됨,
(c) 벤젠 분리 유닛 (c) 은 콤플렉스에 의해 생성된 벤젠인 오버헤드 스트림 (9) 을 추출하는데 사용되며, 저부로부터, 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로 직접 보내지는, 주로 톨루엔으로 구성된 스트림 (10) 을 추출하는데 사용되고,
Figure 112018068478781-pat00006
공급물 (1) 의 중질 방향족 분획인 스트림 (4) 은 크실렌 분리 유닛 (d) 의 공급물인 스트림 (11) 을 형성하기 위해 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로부터의 유출물의 분리 단계 (g) 의 저부로부터 추출된 중질 방향족 컷 (19) 과 혼합되고,
(d) 크실렌 분리 유닛 (d) 은, 단지 C8 방향족을 함유하는 오버헤드 스트림 (12) 과, 저부로부터, 콤플렉스로부터 배출되거나 또는 유리하게는 중질 방향족 분리 단계 (e) 에서 처리되는 A9+ 컷으로 구성된 스트림 (13) 을 분리하는데 사용되고,
(e) 중질 방향족 분리 유닛 (e) 은, 9 내지 10 개의 탄소 원자를 함유하는 알킬벤젠을 함유하는 방향족으로 구성된 오버헤드 스트림 (14) 과, 저부로부터, 통상적인 전환 유닛에 의해 업그레이드될 수 없는 다른 A10+ 탄화수소로 구성된 스트림 (15) 을 회수하는데 사용될 수 있고,
(f) 트랜스알킬화 유닛 (f) 은 벤젠 분리 칼럼 (c) 의 저부로부터의 스트림 (10) 을 중질 방향족 분리 칼럼 (e) 으로부터의 오버헤드 스트림인 스트림 (14) 에 추가하여 생기는 스트림 (16) 을 공급받고, 트랜스알킬화 유출물인 스트림 (17) 을 생성하고, 이는 분리 유닛 (g) 으로 보내지고,
(g) 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로부터의 유출물을 위한 분리 유닛 (g) 은 안정화 및 분리 유닛 (h) 에 공급되는 경질 방향족의 오버헤드 스트림 (18) 을 생성하고, 저부로부터, 중질 방향족 컷인 스트림 (19) 을 생성하고,
(h) 스트림 (18) 에 의해 공급된 경질 방향족 컷을 위한 안정화 및 분리 유닛 (h) 은, 퍼지 가스를 구성하는 스트림 (20) 뿐만 아니라, 방향족 추출 단계 (b) 로 재순환되는 스트림 (22), 및 스트림 (7) 과의 혼합물로서 벤젠 분리 유닛 (c) 에 보내지는 스트림 (21) 을 구성하는 6 및 7 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소의 재순환을 분할하는데 사용될 수 있다. 이 스트림 (20) 은 주로 1 내지 5 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소로 구성된다.
본 발명에 따른 공정의 제 1 변형예에서, 경질 방향족 컷 (18) 의 안정화를 위한 유닛 (h) 은 단일 단계 (h3) 를 포함하며, 이 단계로부터 안정화된 생성물이 추출되어, 시클로헥산을 추출하기 위한 요건의 함수로서 2 개의 스트림 (21, 22) 으로 분할된다.
본 발명에 따른 분별 방법의 제 2 변형예에서, 경질 방향족 컷 (18) 을 위한 안정화 및 분리 유닛 (h) 은, 스트림 (21) 을 스트림 (18) 의 나머지로부터 분리하는데 사용될 수 있는 분리를 위한 제 1 단계 (h1), 및 잔류 스트림 (23) 이 복귀되고 스트림 (22) (방향족 추출 유닛 (b) 으로 재순환됨) 이 추출되는 제 2 단계 (h2) 를 포함한다.
본 발명에 따른 방향족 콤플렉스의 분별 방법의 다른 변형예에 따르면, 파라크실렌의 제조를 위한 루프 A8 이 상기 방법에 설치되고, 상기 루프 A8 에 C8 방향족을 함유하는 스트림 (12) 이 공급된다. C8 방향족은 파라크실렌, 스트림 (23) 및 라피네이트, 스트림 (24) 를 생성하는 파라크실렌 분리 유닛 (j) 에서 분리된다. 이 라피네이트는 다른 이성질체로부터 파라크실렌을 생산하도록 의도된 전환 유닛 (k) 에서 처리된다. 유출물 (25) 은 2 개의 컷으로 분리되고, 그 중 중질 분획, 스트림 (27) 은 크실렌 분리 유닛 (d) 으로 직접 재순환된다. 그리고, 나머지 경질 분획, 스트림 (26) 은 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로부터 유래하는 스트림 (18) 과 혼합된다.
일반적으로, 본 방법의 내용에서 파라크실렌의 추출은 모사 이동층 방법을 사용하여 수행된다.
본 발명에 따른 방향족 콤플렉스의 분별 방법의 다른 변형예에 따르면, 에틸벤젠을 탈알킬화하기 위해 크실렌 이성질체화 유닛이 사용된다.
본 발명에 따른 방향족 콤플렉스의 분별 방법의 다른 변형예에 따르면, 에틸벤젠을 크실렌으로 이성질체화하기 위해 크실렌 이성질체화 유닛이 또한 사용된다.
본 발명에 따른 방향족 콤플렉스의 분별 방법의 다른 변형예에 따르면, 트랜스알킬화 유닛은 톨루엔 불균화 유닛이다.
마지막으로, 본 발명에 따른 방향족 콤플렉스의 분별 방법의 다른 변형예에 따르면, 트랜스알킬화 유닛은 9 및/또는 10 개의 탄소 원자를 함유하는 방향족 컷을 갖는 톨루엔의 트랜스알킬화를 위한 유닛이다.
도 1 은 종래 기술에 따른 분별 공정 흐름도를 나타낸다.
도 2 는 본 발명에 따른 분별 공정 흐름도를 나타낸다.
도 3 은 안정화 및 분리 유닛 (h) 이 (h3) 로 표시된 단 하나의 단계만을 포함하는 변형예에서의 본 발명에 따른 분별 공정 흐름도를 나타낸다.
도 4 는 안정화 및 분리 유닛 (h) 이 (h1) 및 (h2) 로 표시된 2 개의 연속적인 단계를 포함하는 변형예에서의 본 발명에 따른 분별 공정 흐름도를 나타낸다.
도 5 는, 안정화 및 분리 유닛 (h) 이 (h1) 및 (h2) 로 표시된 2 개의 연속적인 단계를 포함하고 파라크실렌 (스트림 23) 이 스트림 (12) 로 표시된 C8 방향족으로부터 추출되는 변형예에서의 본 발명에 따른 분별 공정 흐름도를 나타낸다. 이 추출을 위한 라피네이트, 스트림 (24) 은 이성질체화 유닛 (k) 에서 전환된다. 이 경우, 용어 "A8 루프" 는 분별 트레인으로의 재순환 전의 파라크실렌 추출 및 다른 이성질체의 전환을 위해 사용된다.
본 발명은 방향족 콤플렉스의 분별을 위한 공정 흐름도의 변경에 관한 것이다.
본원의 나머지 부분에서, 표기 "A8+" 는 8 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 모든 방향족 화합물을 나타내는데 종종 사용된다. 동일한 방식으로, "A9+" 는 9 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 모든 방향족 화합물을 나타낸다. 방향족 고리를 함유하지 않는 탄화수소 화합물은 "지방족" 이라 부른다.
종래 기술에 상응하는 기준 공정 흐름도에 따르면 (도 1 참조), 톨루엔 칼럼은 본질적으로 톨루엔 트랜스알킬화로부터 유래하는 A8+ 를 분리하도록 작용한다.
본 발명은 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분별 칼럼에 대한 컷 포인트가 변경되고 톨루엔 칼럼이 생략되는, 방향족 콤플렉스의 분별 방법을 기술한다. BT 로 표시된 벤젠/톨루엔 컷으로 구성된 경질 방향족 컷은 안정화 칼럼의 헤드로부터 인출된다. 이러한 방식으로, BT 컷에서의 A8+ 함량 및 칼럼 저부 생성물 내의 톨루엔 함량 쌍방이 제어된다.
톨루엔 함량이 제어되기 때문에, 칼럼 저부 생성물은 A9+ 화합물로부터 A8 을 분리하는 기능을 하는 크실렌 분리 유닛으로 직접 보내질 수 있다. 오버헤드 컷은 안정화되지 않은 벤젠/톨루엔 컷이다.
실제로, 목표는 C6/C7 방향족 추출 유닛에 의해 처리될 생성물의 양을 최소화하는 것이다. 요구되는 벤젠 순도를 얻기 위해 트랜스알킬화로부터 수득된 A6/A7 컷 전부를 처리할 필요는 없다. 종래 기술 공정 흐름도에서, 이는 트랜스알킬화를 위해 안정화 칼럼의 헤드와 저부 사이의 벤젠 회수를 조정함으로써 조절된다.
본 발명에 따른 신규 공정 흐름도에서, BT 컷 (이상적으로는 오로지 벤젠) 은 "벤젠" 생성물 순도 요건을 준수하기 위해 정제에 필요한 양만을 방향족 추출로 보내기 위해 2 개로 분할된다.
더 상세하게는, 본 발명에 따른 방법의 공정 흐름도의 설명은 다음의 명명법을 사용하여 그리고 도 2 의 공정 흐름도를 따라 주어질 수 있다.
본 발명에 따른 방향족 콤플렉스는 다음의 유닛을 포함한다:
(a) 개질유 분리 유닛
(b) 방향족 추출 유닛
(c) 벤젠 분리 유닛
(d) 크실렌 분리 유닛
(e) 중질 방향족 분리 유닛 (유리하게 사용됨)
(f) 트랜스알킬화 유닛
(g) 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 유닛
(h) 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 단계에서 추출된 경질 방향족 컷을 위한 안정화 및 분리 유닛.
다양한 유닛들 사이에서 이동하거나 방법의 환경 (공급물 또는 생성물) 과 연통하는 스트림은 도 2 를 참조하면 다음과 같다:
1) 방향족 콤플렉스를 위한 공급물
2) 공급물의 경질 지방족 분획
3) 공급물의 경질 방향족 분획
4) 공급물의 중질 방향족 분획
5) 방향족 추출 단계를 위한 공급물
6) 방향족 추출 단계로부터의 라피네이트
7) 방향족 추출 단계로부터의 추출물
8) 벤젠 분리 단계를 위한 공급물
9) 콤플렉스에 의해 생성된 벤젠
10) 벤젠 분리 단계로부터 추출된 톨루엔
11) 크실렌 분리 단계를 위한 공급물
12) C8 방향족
13) 크실렌 분리 단계에서 추출된 A9+ 컷
14) 중질 방향족 분리 단계 (중질 방향족 분리 유닛 (e) 이 존재하는 경우) 로부터 추출된 A9/A10 컷
15) 중질 방향족 분리 단계 (중질 방향족 분리 유닛 (e) 이 존재하는 경우) 로부터 추출된 A10+ 컷
16) 트랜스알킬화 유닛을 위한 공급물
17) 트랜스알킬화 유닛으로부터의 유출물
18) 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 단계로부터 추출된 경질 방향족 컷
19) 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 단계로부터 추출된 중질 방향족 컷
20) 경질 방향족 컷으로부터 추출된 C5- 컷
21) 방향족 추출 유닛 하류의 안정화되고 재순환된 경질 방향족 컷
22) 방향족 추출 유닛 상류의 안정화되고 재순환됨 경질 방향족 컷.
방향족 콤플렉스는 콤플렉스 (1) 를 위한 공급물을 공급받는다. 방향족이 풍부한 이 스트림은 방향족이 풍부한 5 내지 11 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소를 함유한다. 이는 일반적으로 안정화된 개질유이다. 이 스트림은 개질유 분리 단계 (a) 에서 처리된다. 스트림 (2) 은 공급물의 경질 지방족 분획이며, 5 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소를 함유하고, 그 성질에 의해 방향족을 함유하지 않는다. 공급물의 경질 지방족 분획은 콤플렉스의 부산물이며, 방향족 콤플렉스를 남긴다.
개질유 분리 단계 (a) 는 공급물의 경질 방향족 분획인 스트림 (3) 및 공급물의 중질 방향족 분획인 스트림 (4) 을 생성한다. 공급물의 경질 방향족 분획 (3) 은 6 내지 7 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소를 함유한다. 이는 방향족이 풍부하지만, 많은 지방족 화합물을 함유하고 있다. 따라서, 방향족 추출 장치 (b) 에서 처리되도록 예정되어 있다. 공급물의 중질 방향족 분획 (4) 은 주로 방향족으로 구성된 8 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소를 함유한다. 지방족 화합물은 매우 소량으로 존재하고, 전용 유닛을 사용하는 추출을 필요로 하지 않는다.
공급물의 경질 방향족 분획 (3) 은 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로부터의 유출물로부터 추출된 경질 방향족 컷의 안정화 및 분리를 위한 단계 (h) 로부터 유래하는, 방향족 추출 유닛 상류의 안정화 및 재순환된 경질 방향족 컷인 스트림 (22) 과 혼합된다. 이에 의해 수득된 스트림 (5) 은 방향족 추출 단계 (b) 를 위한 공급물이다. 이 유닛은 일반적으로 용매 추출에 의해 방향족 화합물로부터 지방족 화합물을 분리하는데 사용될 수 있다. 방향족 추출 단계로부터의 라피네이트인 스트림 (6) 은 방향족을 함유하지 않아서 배출되는 콤플렉스의 다른 부산물이다.
방향족 추출 단계로부터의 추출물인 스트림 (7) 은 벤젠 및 톨루엔을 함유한다. 이 스트림은 벤젠 분리 단계를 위한 공급물인 스트림 (8) 을 형성하기 위해, 방향족 추출 유닛 하류의 안정화 및 재순환되는 경질 방향족 컷인 스트림 (21) 과 혼합된다. 벤젠 분리 단계 (c) 는 콤플렉스에 의해 생성된 벤젠인 스트림 (9) 을 추출하는데 사용될 수 있다. 이는 일반적으로 증류 칼럼이고, 증류 칼럼으로부터의 스트림 (9) 은 오버헤드 생성물이다. 콤플렉스에 의해 생성된 벤젠인 스트림 (9) 은 예정되어 있는 석유화학제품의 사양을 준수하는 벤젠만을 함유한다. 따라서, 스트림 (8) 의 나머지는 벤젠 분리 단계로부터 추출된 톨루엔인 스트림 (10) 을 형성한다. 분별 구성 때문에, 이 스트림은 8 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 매우 작은 양의 탄화수소를 함유하므로, 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로 직접 보내질 수 있다.
동시에, 공급물 스트림의 중질 방향족 분획 (4) 은 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 단계로부터 추출된 중질 방향족 컷인 스트림 (19) 과 혼합되어, 크실렌 분리 단계 (d) 를 위한 공급물인 스트림 (11) 을 형성한다. 이 크실렌 분리 단계 (d) 는 단지 C8 방향족을 함유하는 스트림인 스트림 (12) 을 분리하는데 사용될 수 있다. 따라서, 이 스트림은 에틸벤젠 및 크실렌의 3 가지 이성질체를 함유한다. 콤플렉스의 구성에 따라, C8 방향족은 주요 생성물로서 콤플렉스로부터 배출되거나, 또는 파라크실렌과 같이 부가가치가 높은 생성물을 생성하기 위해 추출 및 전환 유닛에서 처리될 수 있다.
크실렌 분리 단계 (d) 는 크실렌 분리 단계로부터 추출된 A9 + 컷인 스트림 (13) 을 또한 생성한다. 이 스트림은 방향족 콤플렉스로부터 배출되거나 또는 유리하게는 중질 방향족을 분리하기 위한 단계 (e) 에서 처리될 수 있다. 이 단계는 중질 방향족 분리 단계로부터 추출된 A9/A10 컷인 스트림 (14) 에서 9 및 10 개의 탄소 원자를 함유하는 알킬벤젠을 포함하는 방향족 화합물을 회수하는데 사용될 수 있다. 당업자에게 공지된 전환 유닛에 의해 업그레이드될 수 없는 다른 탄화수소는 퍼지되고, 중질 방향족 분리 단계로부터 추출된 A10+ 컷인 스트림 (15) 을 구성한다.
그리고, 트랜스알킬화 유닛 (f) 은 벤젠 분리 단계로부터 추출된 스트림 (10) (톨루엔) 과 유리하게는 스트림 (14) 을 구성하는 중질 방향족을 분리하는 단계로부터 추출된 A9/A10 컷을 혼합하는 것으로부터 유래하는 스트림 (16) 을 공급받는다. 공급물 (16) 은 하나의 화합물로부터 다른 화합물로 알킬기를 변위시킬 수 있는 트랜스알킬화 반응 메커니즘에 의해 전환된다. 트랜스알킬화 유닛 (f) 은 7, 9 및 10 개의 탄소 원자를 함유하는 분자로부터 시작하여 크실렌을 생성한다. 트랜스알킬화 유닛으로부터의 유출물, 스트림 (17) 은 일반적으로 6 내지 10 개의 탄소 원자를 함유하는 방향족, 분해 생성물 (메탄, 에탄, 프로판 등) 및 방향족 고리, 특히 시클로헥산의 수소화의 부반응으로부터 수득된 일부 나프텐을 함유한다. 공급물이 오직 톨루엔을 포함한다면, 이는 톨루엔 불균등화 또는 불균화로서 알려져 있다.
트랜스알킬화 유닛 (f) 으로부터의 유출물에 존재하는 종을 유념하여, 스트림 (17) 은 콤플렉스로부터의 다양한 생성물과 어울리기 위해 분리되고 안정되어야 한다.
본 발명에 따르면, 트랜스알킬화 유닛으로부터의 유출물, 스트림 (17) 은 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 단계 (g) 에서 초기에 분리된다. 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 단계로부터 추출된 중질 방향족 컷, 스트림 (19) 은 8 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 방향족을 함유한다. 이는 크실렌 분리 단계 (d) 로 재순환된다.
트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 단계로부터 추출된 경질 방향족 컷, 스트림 (18) 은 6 및 7 개의 탄소 원자를 포함하는 방향족 (벤젠 및 톨루엔) 을 함유한다. 이는 안정화되지 않고 또한 방향족 고리, 특히 시클로헥산의 수소화의 부반응으로부터 수득된 나프텐을 함유한다.
경질 방향족 컷의 안정화 및 분리를 위한 단계 (h) 는 스트림 (18) 으로부터 5 개 이하의 탄소 원자를 함유하는 화합물을 제거하고 6 및 7 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소의 재순환을 분할하는데 사용될 수 있다. 실제로, 스트림 (18) 은 특히, 1 ℃ 미만의 비등점 차이 때문에 증류에 의해 벤젠으로부터 분리될 수 없는 시클로헥산을 함유한다. 이러한 이유로, 벤젠 분리 단계 (c) 는 시클로헥산으로부터 벤젠을 분리하는데 사용될 수 없다. 스트림 (9), 콤플렉스에 의해 생성된 벤젠의 사양을 만족시키기 위해서는, 충분한 양의 시클로헥산을 추출하는 것이 필요하다. 본 발명은 단계 (h) 가 6 및 7 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소의 재순환을 분할하는데 사용될 수 있게 한다. 스트림 (22) 에 함유된 시클로헥산을 추출하기 위해, 양 (quantity) 이 방향족 추출 유닛 (b) 의 입구로 재순환된다. 잔부, 스트림 (21) 은 직접 벤젠 분리 단계 (b) 로 재순환된다. 이러한 배열은 방향족 추출 유닛 (b) 으로 재순환되는 양을 최소화하면서 스트림 (9), 방향족 화합물에 의해 생성된 벤젠의 순도에 대한 사양을 만족시키기 위해 사용될 수 있다.
경질 방향족 컷의 안정화 및 분리를 위한 단계 (h) 에 대한 2 개의 실시형태는 비배타적이며 비제한적인 방식으로 표현된다.
제 1 실시형태에 따르면, 스트림 (18) 은 안정화 단계 (h3) 에서 안정화된다. 이어서, 안정화된 생성물은 사이클로헥산 추출 요건의 함수로서 2 개의 스트림 (21, 22) 으로 간단히 분할된다.
제 2 실시형태에 따르면, 스트림 (18) 은 스트림 (21) 을 스트림 (18) 의 나머지로부터 분리하는데 사용될 수 있는 분리 단계 (h1) 를 초기에 공급한다. 잔류 스트림 (23) 은 아직 안정화되지 않는다; 이는 일반적으로 스트리퍼 (stripper) 로 알려진 증류 칼럼을 사용하여 수행되는 단계 (h2) 에 의해 수행된다. 이어서, 안정화된 생성물은 방향족 추출 유닛 (b) 으로 재순환되는 스트림 (22) 을 형성한다. 더 복잡하기는 하지만, 이 실시형태는 주로 톨루엔을 함유하는 스트림 (18) 의 C7 컷을 방향족 추출 유닛 (b) 으로 재순환시키는 것을 피하기 위해 사용될 수 있다.
유리하게는, 본 발명에 따른 분리 공정 흐름도는 파라크실렌, 스트림 (23) 을 생성하기 위해 보충될 수 있다 (도 5 참조). 그러면, C8 방향족, 스트림 (12) 은 파라크실렌 추출 유닛 (j) 에서 처리된다. 이 유닛으로부터의 라피네이트, 스트림 (24) 은 에틸벤젠, 오르토크실렌 및 메타크실렌으로 구성된다. 콤플렉스의 파라크실렌 생산성을 증가시키기 위해, 라피네이트는 이성질체화 유닛 (k) 에서 전환된다. 그러면, 파라크실렌의 두 이성질체는 이성질체화에 의해 파라크실렌으로 부분적으로 전환된다. 에틸벤젠은 벤젠을 형성하기 위해 탈알킬화되거나 크실렌을 생성하기 위해 이성질체화될 수 있다. 유출물, 스트림 (25) 은 분리 단계 (l) 에서 분리된다. 스트림 (27) 으로 표시된 C8+ 로 구성된 중질 분획은 크실렌 추출 유닛 (d) 으로 재순환되고; 스트림 (26) 으로 표시된 안정화되지 않은 경질 분획은 주로 벤젠 및 톨루엔으로 구성되고, 경질 방향족 컷을 위한 안정화 및 분리 유닛 (h) 에서 처리되기 전에 스트림 (18) 과 혼합된다.
본 발명에 따른 예
본 예는 종래 기술에 따른 기준 공정 흐름도 (도 1 참조) 와 도 4 에 나타낸 본 발명에 따른 공정 흐름도를 비교한다.
트랜스알킬화 유닛 (f) 은 벤젠 분리 단계로부터 추출된 톨루엔, 스트림 (10), 및 중질 방향족 분리 단계로부터 추출된 A9/A10 컷, 스트림 (14) 을 처리하는 유닛이다.
처리된 개질유는 하기 표 1에 나타낸 조성을 갖는다.
쌍방의 경우, 파라크실렌 생산은 144.0 t/h 이었고, 250 t/h 의 개질유 유속에서 벤젠의 생산은 53.6 t/h 이었다.
Figure 112018068478781-pat00007
본 발명에 따른 공정 흐름도에 포함된 일련의 칼럼을 하기 표 2 에 나타낸다. 본 발명에 따른 공정 흐름도는 톨루엔 칼럼의 제거, 및 국부적 벤젠 칼럼이라 칭하는 칼럼의 출현, 단계 (h1) 의 결과이다.
본 발명에 따른 공정 흐름도에서 칼럼에 대한 리보일러 에너지의 누적 절약은 92.1 MW 의 기준 값에 대해 20 MW 이었다. 따라서, 에너지 절약은 제시된 경우에 22 % 이었다.
Figure 112018068478781-pat00008

Claims (9)

  1. 개질유 (reformate) 분리 유닛 (a), 방향족 추출 유닛 (b), 벤젠 분리 칼럼 (c), 크실렌 분리 칼럼 (d), 트랜스알킬화에 의한 톨루엔 전환 유닛 (f), 중질 방향족 분리 유닛 (e), 상기 톨루엔 전환 유닛 (f) 으로부터 수득된 유출물을 위한 분리 칼럼 (g), 및 분리 유닛 (g) 으로부터 유래하는 경질 방향족을 위한 안정화 및 분리 유닛 (h) 을 포함하는 방향족 콤플렉스의 분별 방법으로서,
    (a) 상기 방법을 위한 공급물을 구성하는 개질유 (1) 를 위한 분리 유닛 (a) 이
    Figure 112018068478781-pat00009
    오버헤드로서, 5 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소를 포함하는 공급물의 경질 지방족 분획인 스트림 (2),
    Figure 112018068478781-pat00010
    사이드 스트림으로서, 상기 공급물의 경질 방향족 분획이며, 스트림 (22) 과의 혼합물로서 보내져 상기 방향족 추출 유닛 (b) 에 공급되는 스트림 (5) 을 형성하는 스트림 (3), 및
    Figure 112018068478781-pat00011
    상기 공급물 (1) 의 중질 방향족 분획이며, 방향족으로 주로 구성된 8 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 방향족 탄화수소를 포함하는 스트림 (4)
    을 분리하기 위해 사용되고,
    (b) 상기 스트림 (5) 이 공급된 상기 방향족 추출 유닛 (b) 은
    Figure 112018068478781-pat00012
    방향족을 함유하지 않으며 상기 방법으로부터의 생성물이어서 배출 (export) 되는 방향족 추출 단계로부터의 라피네이트인 스트림 (6),
    Figure 112018068478781-pat00013
    벤젠 및 톨루엔을 함유하는 상기 방향족 추출 단계로부터의 추출물인 스트림 (7) 으로서, 상기 스트림 (7) 은 칼럼 (c) 에서 수행되는 벤젠 분리 단계를 위한 공급물인 스트림 (8) 을 형성하기 위해 상기 방향족 추출 유닛의 하류에서 안정화되고 재순환되는 경질 방향족 컷인 스트림 (21) 과 혼합되는, 상기 스트림 (7)
    을 생성하고,
    (c) 벤젠 분리 유닛 (c) 은 상기 콤플렉스에 의해 생성된 벤젠인 오버헤드 스트림 (9) 을 추출하는데 사용되며, 또한 저부로부터, 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로 직접 보내지는, 톨루엔으로 주로 구성된 스트림 (10) 을 추출하는데 사용되고,
    Figure 112018068478781-pat00014
    상기 공급물 (1) 의 중질 방향족 분획인 스트림 (4) 은 크실렌 분리 유닛 (d) 의 공급물인 스트림 (11) 을 형성하기 위해 상기 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로부터의 유출물의 분리 단계 (g) 의 저부로부터 추출된 중질 방향족 컷 (19) 과 혼합되고,
    (d) 상기 크실렌 분리 유닛 (d) 은, 단지 C8 방향족을 함유하는 오버헤드 스트림 (12) 과, 저부로부터, 상기 콤플렉스로부터 배출되거나 또는 유리하게는 중질 방향족 분리 단계 (e) 에서 처리되는 A9+ 컷으로 구성된 스트림 (13) 을 분리하는데 사용되고,
    (e) 상기 중질 방향족 분리 유닛 (e) 은, 9 내지 10 개의 탄소 원자를 함유하는 알킬벤젠을 포함하는 방향족으로 구성된 오버헤드 스트림 (14) 과, 저부로부터, 통상적인 전환 유닛에 의해 업그레이드될 수 없는 다른 A10+ 탄화수소로 구성된 스트림 (15) 을 회수하는데 사용될 수 있고,
    (f) 상기 트랜스알킬화 유닛 (f) 은 상기 벤젠 분리 칼럼 (c) 의 저부로부터의 스트림 (10) 을 중질 방향족 분리 칼럼 (e) 으로부터의 오버헤드 스트림인 스트림 (14) 에 추가하여 생기는 스트림 (16) 을 공급받고, 알킬화 유출물인 스트림 (17) 을 생성하고, 상기 스트림 (17) 은 분리 유닛 (g) 으로 보내지고,
    (g) 상기 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로부터의 유출물을 위한 상기 분리 유닛 (g) 은 상기 안정화 및 분리 유닛 (h) 에 공급되는 경질 방향족의 오버헤드 스트림 (18) 을 생성하고, 저부로부터, 트랜스알킬화 유닛의 유출물 분리 단계에서 추출된 중질 방향족 컷인 스트림 (19) 을 생성하고,
    (h) 상기 스트림 (18) 이 공급된 경질 방향족 컷을 위한 상기 안정화 및 분리 유닛 (h) 은, 1 내지 5 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소로 주로 구성된, 퍼지 가스를 구성하는 스트림 (20) 뿐만 아니라, 방향족 추출 단계 (b) 로 직접 재순환되는 스트림 (22), 및 스트림 (7) 과의 혼합물로서 벤젠 분리 유닛 (c) 으로 보내지는 스트림 (21) 을 구성하는 6 및 7 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소의 재순환을 분할하는데 사용될 수 있는, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    경질 방향족 컷 (18) 의 안정화 및 분리 유닛 (h) 은 단일 단계 (h3) 를 포함하고, 이 단계로부터 안정화된 생성물이 추출되어, 시클로헥산을 추출하기 위한 요건의 함수로서 2 개의 스트림 (21, 22) 으로 분할되는, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    경질 방향족 컷 (18) 을 위한 안정화 및 분리 유닛 (h) 은, 스트림 (21) 을 스트림 (18) 의 나머지로부터 분리하는데 사용될 수 있는 분리를 위한 제 1 단계 (h1) 및 잔류 스트림 (23) 이 복귀되고 스트림 (22) 이 추출되는 제 2 단계 (h2) 를 포함하고, 스트림 (22) 은 방향족 추출 유닛 (b) 으로 재순환되는, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    파라크실렌의 생성을 위한 루프 A8 이 상기 방법에 설치되고, 상기 루프 A8 에 C8 방향족을 포함하는 스트림 (12) 이 공급되고,
    상기 C8 방향족은 파라크실렌인 스트림 (23) 및 라피네이트인 스트림 (24) 를 생성하는 파라크실렌 분리 유닛 (j) 에서 분리되고,
    이 라피네이트는 다른 이성질체로부터 파라크실렌을 생성하도록 의도된 전환 유닛 (k) 에서 처리되고,
    유출물 (25) 은 2 개의 컷으로 분리되고, 그 중 중질 분획인 스트림 (27) 은 크실렌 분리 유닛 (d) 으로 직접 재순환되고,
    나머지 경질 분획인 스트림 (26) 은 트랜스알킬화 유닛 (f) 으로부터 유래하는 스트림 (18) 과 혼합되는, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    파라크실렌의 추출은 모사 이동층 방법을 사용하여 수행되는, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    에틸벤젠을 탈알킬화하기 위해 크실렌 이성질체화 유닛이 사용되는, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    에틸벤젠을 크실렌으로 이성질체화하기 위해 크실렌 이성질체화 유닛이 또한 사용되는, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜스알킬화 유닛은 톨루엔 불균화 (disproportionation) 유닛인, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜스알킬화 유닛은 9 및/또는 10 개의 탄소 원자를 함유하는 방향족 컷을 갖는 톨루엔의 트랜스알킬화를 위한 유닛인, 방향족 콤플렉스의 분별 방법.
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