KR102625395B1 - Method for vaporizing liquid propane and apparatus used for the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액상 프로판 기화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 제1 감압 장치로 공급하여 감압시키는 단계(S10); 상기 제1 감압 장치 배출 스트림 및 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 열교환기로 공급하여 냉매로 사용하는 단계(S20); 상기 열교환기 배출 스트림을 압축기로 공급하여 압축시키는 단계(S30); 상기 압축기에서 배출되는 제1 배출 스트림을 제1 기화 장치로 공급하여 예열 또는 기화시키고, 제2 배출 스트림을 응축기로 공급하는 단계(S40); 상기 응축기에서 기상 프로판을 액상 프로판으로 응축시킨 배출 스트림을 제2 감압 장치로 공급하는 단계(S50); 및 상기 제2 감압 장치에서 압력을 낮춘 배출 스트림을 제2 기화 장치로 공급하여 감압된 액상 프로판을 기화시켜 냉매로 사용하는 단계(S60)를 포함하는 액상 프로판의 기화 방법 및 이를 실시하기 위한 액상 프로판 기화 장치를 제공한다.The present invention relates to a method for vaporizing liquid propane, and more specifically, the step of supplying a supply stream containing liquid propane to a first pressure reducing device to depressurize it (S10); Supplying the first pressure reduction device discharge stream and a circulating stream containing a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane to a heat exchanger and using it as a refrigerant (S20); Supplying the heat exchanger discharge stream to a compressor and compressing it (S30); Supplying the first discharge stream discharged from the compressor to a first vaporization device to preheat or vaporize it, and supplying the second discharge stream to the condenser (S40); Supplying a discharge stream in which gaseous propane is condensed into liquid propane in the condenser to a second pressure reducing device (S50); And a step (S60) of supplying the discharge stream whose pressure has been lowered from the second pressure reducing device to a second vaporization device to vaporize the reduced pressure liquid propane and use it as a refrigerant (S60). A method for vaporizing liquid propane and liquid propane for carrying out the same. A vaporization device is provided.
Description
본 발명은 액상 프로판 기화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상 프로판을 열분해 반응의 공급 원료로 공급하기 위한 기화 방법 및 이를 실시하기 위한 기화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for vaporizing liquid propane, and more specifically, to a vaporization method for supplying liquid propane as a feedstock for a thermal decomposition reaction and a vaporization device for carrying out the same.
나프타 열분해는 주로 나프타를 고온에서 스팀과 함께 공급하여 1,000 ℃ 이상의 열을 가해 탄소-탄소 간의 고리를 끊는 방법으로 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 및 BTX 등의 부산물을 생산하기 위해 이용된다.Naphtha pyrolysis is mainly used to produce by-products such as ethylene, propylene, butadiene, and BTX by supplying naphtha with steam at high temperature and applying heat of over 1,000 ℃ to break the carbon-carbon chain.
최근, 나프타 이외의 에틸렌의 생산 원료가 될 수 있는 원료인 에탄, 프로판 및 부탄 등의 가격이 하락하고 있고, 이에 따라 에틸렌 등의 생성물의 생산량을 증가시키기 위해, 공급 원료로서 나프타를 이용하는 액상(liquid)의 분해 공정 이외에, 공급 원료로서 에탄 및 프로판 등을 이용한 기상(gas)의 분해 공정을 추가하는 방법이 이용되고 있다.Recently, the prices of ethane, propane, and butane, which are raw materials that can be used as raw materials for the production of ethylene other than naphtha, have been falling, and accordingly, in order to increase the production of products such as ethylene, the use of naphtha as a feedstock has been increasing. ) In addition to the decomposition process, a method of adding a gas decomposition process using ethane and propane as feedstock is used.
여기서, 에탄은 나프타의 분해에 의해 생성된 열분해 생성물 중, 정제 후 순환되는 에탄을 공급 원료로 이용하고, 프로판은 나프타의 분해에 의해 생성된 열분해 생성물 중, 정제 후 순환되는 프로판 등을 공급 원료로 이용하거나, 또는 외부로부터 도입된 프로판을 공급 원료로 이용하게 된다. 특히, 프로판의 경우, 다른 공급 원료에 비해 원가가 저렴하여 외부로부터의 공급이 용이하고, 생산 원가를 절감시키는 장점이 있다.Here, ethane uses ethane circulated after purification among the thermal decomposition products produced by the decomposition of naphtha as a feedstock, and propane uses propane circulated after purification among the thermal decomposition products produced by the decomposition of naphtha as a feedstock. Alternatively, propane introduced from outside is used as a feedstock. In particular, propane is cheaper than other feedstocks, so it is easy to supply from outside and has the advantage of reducing production costs.
한편, 나프타 열분해는 생성물을 수득하기 위한 정제 단계에서, 저온의 냉매에 대한 수요처가 매우 많고, 일례로 에틸렌 정제탑에서는 -40 ℃의 냉매의 소비량이 40 Gcal/hr를 넘어서며, 탈에탄탑이나 탈메탄탑에서도 상당량의 냉매를 필요로 한다.Meanwhile, naphtha pyrolysis has a large demand for low-temperature refrigerant in the refining stage to obtain the product. For example, in an ethylene purification tower, the consumption of refrigerant at -40 ℃ exceeds 40 Gcal/hr, and deethanization tower or deethanization tower consumes more than 40 Gcal/hr. Methane towers also require a significant amount of refrigerant.
이와 관련하여, 상기 프로판은 일반적으로 액화된 액화석유가스(LPG, Liquefied Petroleum Gas)의 형태인 액상 프로판으로 도입되는데, 기상의 분해 공정의 공급 원료로서 프로판을 이용하기 위해서는 상기 액상 프로판을 기화시켜 공급할 필요가 있다. 구체적으로, 상기 액상 프로판은 기상의 열분해로에 공급되기에 앞서 기화 및 예열 과정을 거치게 된다. 여기서, 기화 및 예열에 앞서 감압을 수행하는 경우, 액상 프로판의 잠열을 냉매로 활용하는 것이 가능하고, 이를 정제 단계에서의 냉매로 이용할 수 있게 된다.In this regard, the propane is generally introduced as liquid propane in the form of liquefied liquefied petroleum gas (LPG). In order to use propane as a feedstock for the gaseous decomposition process, the liquid propane must be vaporized and supplied. There is a need. Specifically, the liquid propane undergoes vaporization and preheating processes before being supplied to the gaseous pyrolysis furnace. Here, when pressure reduction is performed prior to vaporization and preheating, it is possible to utilize the latent heat of liquid propane as a refrigerant, which can be used as a refrigerant in the purification step.
그러나, 액상 프로판의 감압 범위가 낮은 경우에는, 액상 프로판의 잠열을 냉매로서 활용되는 양이 감소하고, 액상 프로판을 기화시키기 위해 필요한 열원이 증가하는 문제가 있다. 또한, 액상 프로판의 감압 범위가 증가하는 경우에는, 액상 프로판이 기화 및 예열되어 열분해로에 공급되기까지의 흐름성이 유지되지 않는 문제가 있고, 이를 해결하기 위해 압축기를 별도로 설치하는 경우 공정 비용, 공정에 사용되는 공간 및 운전 부담이 증가하는 문제가 발생한다.However, when the decompression range of liquid propane is low, there is a problem that the amount of latent heat of liquid propane utilized as a refrigerant decreases and the heat source required to vaporize liquid propane increases. In addition, when the pressure reduction range of liquid propane increases, there is a problem that the flowability of the liquid propane is not maintained until it is vaporized and preheated and supplied to the pyrolysis furnace. To solve this, if a compressor is installed separately, the process cost, Problems arise in which the space used in the process and the operating burden increase.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 기상의 분해 공정의 공급 원료로 액상 프로판을 도입할 때, 액상 프로판의 잠열을 최대한 냉매로 이용하면서도, 흐름성을 유지시키는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to solve the problems mentioned in the background technology of the above invention, when introducing liquid propane as a feedstock for the gaseous decomposition process, while using the latent heat of liquid propane as a refrigerant as much as possible. , to maintain flow.
즉, 본 발명은 기상의 분해 공정의 공급 원료인 액상 프로판을 열분해로에 공급하기 위한 기화에 앞서, 액상 프로판을 감압하여 잠열을 최대한 냉매로 이용함과 동시에, 기상 분해로에 공급시키기 적절한 온도로의 예열을 위한 열원을 절감하면서도 흐름성은 유지할 수 있는 액상 프로판 기화 방법 및 이를 실시하기 위한 기화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.That is, the present invention depressurizes the liquid propane prior to vaporizing it to supply it to the thermal decomposition furnace, which is the feedstock for the gas-phase decomposition process, thereby using latent heat as a refrigerant as much as possible, and at the same time converting the liquid propane to a temperature appropriate for supplying it to the gas-phase decomposition furnace. The purpose is to provide a method for vaporizing liquid propane that can reduce heat sources for preheating while maintaining flowability, and a vaporization device for carrying out the same.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 제1 감압 장치로 공급하여 감압시키는 단계(S10); 상기 제1 감압 장치 배출 스트림 및 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 열교환기로 공급하여 냉매로 사용하는 단계(S20); 상기 열교환기 배출 스트림을 압축기로 공급하여 압축시키는 단계(S30); 상기 압축기에서 배출되는 제1 배출 스트림을 제1 기화 장치로 공급하여 예열 또는 기화시키고, 제2 배출 스트림을 응축기로 공급하는 단계(S40); 상기 응축기에서 기상 프로판을 액상 프로판으로 응축시킨 배출 스트림을 제2 감압 장치로 공급하는 단계(S50); 및 상기 제2 감압 장치에서 압력을 낮춘 배출 스트림을 제2 기화 장치로 공급하여 감압된 액상 프로판을 기화시켜 냉매로 사용하는 단계(S60)를 포함하는 액상 프로판의 기화 방법을 제공한다.According to one embodiment of the present invention for solving the above problems, the present invention includes supplying a supply stream containing liquid propane to a first pressure reducing device to depressurize it (S10); Supplying the first pressure reduction device discharge stream and a circulating stream containing a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane to a heat exchanger and using it as a refrigerant (S20); Supplying the heat exchanger discharge stream to a compressor and compressing it (S30); Supplying the first discharge stream discharged from the compressor to a first vaporization device to preheat or vaporize it, and supplying the second discharge stream to the condenser (S40); Supplying a discharge stream in which gaseous propane is condensed into liquid propane in the condenser to a second pressure reducing device (S50); and supplying the discharge stream whose pressure has been reduced from the second pressure reducing device to a second vaporization device to vaporize the reduced pressure liquid propane and use it as a refrigerant (S60).
또한, 본 발명은 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 공급받아 감압된 공급 스트림을 열교환기로 공급하는 제1 감압 장치; 상기 제1 감압 장치 배출 스트림 및 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 공급받아 열교환시키는 열교환기; 상기 열교환기 배출 스트림을 공급받아 압축시키고, 제1 배출 스트림을 제1 기화 장치로 공급하고, 제2 배출 스트림은 응축기로 공급하는 압축기; 상기 압축기 제1 배출 스트림을 공급받아 예열 또는 기화시키는 제1 기화 장치; 상기 압축기 제2 배출 스트림을 공급받아 기상 프로판을 액상 프로판으로 응축시켜 제2 감압 장치로 공급하는 응축기; 상기 응축기 제2 배출 스트림을 공급받아 감압시키고, 배출 스트림을 제2 기화 장치로 공급하는 제2 감압 장치; 및 상기 제2 감압 장치 배출 스트림을 공급받아 기화시키는 제2 기화 장치를 포함하는 액상 프로판의 기화 장치를 제공한다. In addition, the present invention includes a first pressure reducing device that receives a feed stream containing liquid propane and supplies the reduced pressure feed stream to a heat exchanger; a heat exchanger for receiving and heat-exchanging the first pressure reduction unit discharge stream and a circulating stream containing a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane; a compressor that receives and compresses the heat exchanger discharge stream, supplies a first discharge stream to a first vaporization device, and supplies a second discharge stream to a condenser; a first vaporization device that receives the compressor first discharge stream and preheats or vaporizes it; A condenser that receives the second discharge stream from the compressor, condenses the gaseous propane into liquid propane, and supplies it to a second pressure reduction device; a second depressurization device for receiving and depressurizing the condenser second discharge stream and supplying the discharge stream to a second vaporization device; and a second vaporization device for receiving and vaporizing the second pressure relief device discharge stream.
본 발명에 따른 액상 프로판 기화 방법에 따라, 기상의 분해 공정의 공급 원료인 액상 프로판을 기화시키는 경우, 액상 프로판의 잠열을 최대한 냉매로 이용 가능하고, 나아가, 냉매로 이용한 후의 프로판을 기상의 분해 공정의 공급 원료로 공급하기 위한 기화 시, 필요한 온도로 예열하는 경우 예열을 위한 열원을 절감하면서도, 흐름성은 유지할 수 있는 효과가 있다.According to the liquid propane vaporization method according to the present invention, when liquid propane, which is the feedstock for the gaseous decomposition process, is vaporized, the latent heat of the liquid propane can be used as a refrigerant as much as possible, and further, propane after being used as a refrigerant can be used in the gaseous decomposition process. When vaporizing for supply as a feedstock, preheating to the required temperature has the effect of reducing the heat source for preheating while maintaining flowability.
또한, 본 발명에 따른 액상 프로판 기화 방법은, 별도의 압축기 설치 없이 프로필렌 냉동 설비의 압축기와 결합시킴으로써, 공정 비용을 절감할 수 있고, 프로필렌 냉동 설비에서 사용되는 프로필렌 냉매보다 저가인 액상 프로판의 잠열을 냉매로서 사용함으로써, 경제성을 확보할 수 있다.In addition, the liquid propane vaporization method according to the present invention can reduce process costs by combining it with the compressor of a propylene refrigeration plant without installing a separate compressor, and the latent heat of liquid propane, which is cheaper than the propylene refrigerant used in propylene refrigeration equipment, can be reduced. By using it as a refrigerant, economic feasibility can be secured.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 흐름도이다.
도 2 내지 5는 각각 비교예에 따른 공정 흐름도이다.1 is a process flow diagram according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 are process flow diagrams according to comparative examples, respectively.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선을 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concept of the term to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of definability, it must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas)를 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'stream' may refer to the flow of fluid within a process, or may also refer to the fluid itself flowing within a pipe. Specifically, the 'stream' may refer to both the fluid itself and the flow of the fluid flowing within the pipes connecting each device. Additionally, the fluid may refer to gas.
본 발명에서 용어 '흐름성'은 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림 및 순환 스트림이 분해로의 입구까지 유체의 흐름에 따라 흐르는 성질을 의미하는 것일 수 있다.In the present invention, the term 'flowability' may refer to the property of the feed stream and circulation stream containing liquid propane to flow according to the flow of fluid up to the inlet of the decomposition furnace.
구체적인 예로, 분해로에 공급되기 직전의 기화된 공급 스트림은 분해로의 입구의 유입 조건에 따른 온도 및 압력의 범위를 가질 수 있는데, 기화된 공급 스트림의 이전에 흐르는 각 스트림의 압력이 기화된 공급 스트림의 압력 보다 낮은 경우에는, 각 스트림이 기화된 공급 스트림까지 흐름성이 저하되거나, 흐르지 않는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 모든 스트림의 압력은, 각 스트림의 이전에 흐르는 각 스트림의 압력과 같거나 작을 수 있다.As a specific example, the vaporized feed stream immediately before being supplied to the cracking furnace may have a range of temperature and pressure depending on the inlet conditions of the inlet of the cracking furnace, where the pressure of each stream flowing before the vaporized feed stream is If the pressure is lower than that of the stream, the flowability may be reduced or the stream may not flow even to the vaporized supply stream. Accordingly, the pressure of all streams according to the present invention may be equal to or less than the pressure of each stream flowing before each stream.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to facilitate understanding of the present invention.
본 발명에 따른 액상 프로판 기화 방법은, 나프타 열분해의 일부로서, 기상의 분해 공정에 있어서, 액상 프로판을 공급 원료로 공급하기 위한 액상 프로판 기화 방법일 수 있다.The liquid propane vaporization method according to the present invention may be a liquid propane vaporization method for supplying liquid propane as a feedstock in a gas phase decomposition process as part of naphtha thermal decomposition.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나프타 열분해는 나프타, 재순환 C2 및 C3 탄화수소 화합물 및 프로판 등을 각각 공급 원료로 투입하여, 각각의 열분해로에서 열분해를 실시하는 단계; 각각의 열분해로에서 열분해되어 수소, C1, C2 및 C3 이상의 탄화수소 화합물을 포함하는 열분해 가스를 냉각하는 단계; 냉각된 열분해 가스를 압축하는 단계; 및 수소, C1, C2 및 C3 이상의 탄화수소 화합물을 포함하는 열분해 압축 스트림을 정제하는 단계를 포함하여 실시될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the naphtha pyrolysis includes the steps of inputting naphtha, recycled C2 and C3 hydrocarbon compounds, propane, etc. as feedstocks, and performing pyrolysis in each pyrolysis furnace; Cooling the pyrolysis gas pyrolyzed in each pyrolysis furnace and containing hydrogen, C1, C2, and C3 or more hydrocarbon compounds; Compressing the cooled pyrolysis gas; and purifying the pyrolysis compressed stream containing hydrogen, C1, C2, and C3 or more hydrocarbon compounds.
구체적으로, 상기 열분해 단계는 나프타를 공급 원료로 하는 액상의 분해 공정, 에탄 및 프로판 등과 같은 재순환 C2 및 C3 탄화수소 화합물을 공급 원료로 하는 기상의 분해 공정, 및 프로판을 공급 원료로 하는 기상의 분해 공정을 포함하는 것일 수 있다.Specifically, the thermal cracking step includes a liquid-phase cracking process using naphtha as a feedstock, a gas-phase cracking process using recycled C2 and C3 hydrocarbon compounds such as ethane and propane as a feedstock, and a gas-phase cracking process using propane as a feedstock. It may include.
상기 냉각 단계는 상기 열분해 단계의 각각의 열분해로에서 생성된 열분해 가스를 냉각탑에서 냉각시키는 냉각 공정을 포함하는 것일 수 있다.The cooling step may include a cooling process of cooling the pyrolysis gas generated in each pyrolysis furnace of the pyrolysis step in a cooling tower.
상기 압축 단계는 상기 냉각 단계에서 냉각된 열분해 스트림을 정제하기 위해 2개 또는 그 이상의 압축기로부터 다단 압축을 통해 압축시키는 압축 공정을 포함하는 것일 수 있다.The compression step may include a compression process of compressing the pyrolysis stream cooled in the cooling step through multi-stage compression using two or more compressors to purify the pyrolysis stream.
상기 정제 단계는 상기 압축 단계에서 압축되어 배출되는 열분해 압축 스트림으로부터 생성물 및 부산물을 수득하기 위한 정제 공정을 포함하는 것일 수 있다.The purification step may include a purification process for obtaining products and by-products from the pyrolysis compressed stream compressed and discharged in the compression step.
즉, 본 발명에 따른 액상 프로판 기화 방법은 상기 열분해 단계의 프로판을 공급 원료로 하는 기상의 분해 공정을 실시하기 위해, 액상 프로판을 공급 원료로 공급하기 위한 액상 프로판 기화 방법일 수 있다.That is, the liquid propane vaporization method according to the present invention may be a liquid propane vaporization method for supplying liquid propane as a feedstock in order to carry out a gas phase decomposition process using propane as a feedstock in the thermal decomposition step.
이와 관련하여, 종래의 액상 프로판 기화 방법에 따르면, 공급 장치로부터 공급되는 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 분해로에 공급하기에 앞서, 기화 장치를 통해 공급 스트림을 기화시키고, 기화된 공급 스트림을 분해로에 공급하게 된다. 즉, 액상 프로판을 분해로의 공급 원료로 공급하기 위해서는, 액상 프로판을 기화 장치에서 기화시키는데 소모되는 열원만큼의 에너지를 지속적으로 소모하게 되어, 에너지의 낭비가 심한 문제가 발생하게 된다.In this regard, according to the conventional liquid propane vaporization method, prior to supplying the feed stream containing liquid propane supplied from the supply device to the cracking furnace, the feed stream is vaporized through a vaporization device, and the vaporized feed stream is decomposed. It is supplied to the furnace. In other words, in order to supply liquid propane as a feedstock to the decomposition furnace, energy equivalent to the heat source consumed to vaporize the liquid propane in the vaporization device is continuously consumed, resulting in severe energy waste.
이에, 종래의 액상 프로판 기화 방법에 따른 기화 시의 에너지 소모를 저감시키면서도, 액상 프로판이 함유하고 있는 잠열(latent heat)을 활용하기 위한 액상 프로판 기화 방법이 연구되어 왔다.Accordingly, a liquid propane vaporization method has been studied to utilize the latent heat contained in liquid propane while reducing energy consumption during vaporization according to the conventional liquid propane vaporization method.
구체적으로, 공급 장치로부터 공급되는 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 감압 장치를 이용하여 감압하고, 감압된 공급 스트림을 열교환기에 공급하여 냉각 또는 응축이 필요한 스트림과 열교환을 실시하고, 냉각 또는 응축된 스트림을 배출함과 동시에, 열교환기 배출 스트림을 기화 장치를 통해 기화시키고, 기화된 공급 스트림을 분해로에 공급하는 액상 프로판 기화 방법이 개시된다. 그러나, 액상 프로판의 감압 범위가 증가하는 경우에는, 액상 프로판이 기화 및 예열되어 분해로에 공급되기까지의 흐름성이 유지되지 않는 문제가 있다.Specifically, the supply stream containing liquid propane supplied from the supply device is decompressed using a pressure reducing device, the depressurized supply stream is supplied to a heat exchanger to perform heat exchange with the stream requiring cooling or condensation, and the cooled or condensed stream is supplied to the heat exchanger. A liquid propane vaporization method is disclosed in which a heat exchanger discharge stream is vaporized through a vaporization device and the vaporized feed stream is supplied to a cracking furnace while simultaneously discharging. However, when the pressure reduction range of liquid propane increases, there is a problem in that flowability is not maintained until the liquid propane is vaporized and preheated and supplied to the decomposition furnace.
이에, 상기 액상 프로판이 기화 및 예열되어 분해로에 공급되기까지의 흐름성을 유지하기 위하여 별도의 압축기를 설치하는 방법이 고려되었으나, 이는 공정 비용, 공정에 사용되는 공간 및 운전 부담을 증가시키는 문제를 초래하였다.Accordingly, a method of installing a separate compressor was considered to maintain the flowability of the liquid propane until it is vaporized and preheated and supplied to the decomposition furnace, but this increases the process cost, space used in the process, and operating burden. caused.
종래의 액상 프로판 기화 방법과 비교하여 본 발명에 따른 액상 프로판 기화 방법을 이용하여 프로판을 열분해 단계의 공급 원료로 공급하는 경우, 액상 프로판의 잠열을 최대한 냉매로 이용 가능하여 에너지의 절약 및 활용이 가능함은 물론, 냉매로 이용한 후의 프로판을 기상의 분해 공정의 공급 원료로 공급하기 위한 기화 시, 예열을 위한 열원을 절감하면서도, 흐름성은 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 프로필렌 냉동 설비의 압축기와 결합시킴으로써, 공정 비용을 절감할 수 있고, 프로필렌 냉동 설비에서 사용되는 프로필렌 냉매보다 저가인 액상 프로판의 잠열을 냉매로서 사용함으로써, 경제성이 확보할 수 있다.Compared to the conventional liquid propane vaporization method, when propane is supplied as a feedstock for the pyrolysis step using the liquid propane vaporization method according to the present invention, the latent heat of liquid propane can be used as a refrigerant as much as possible, enabling energy saving and utilization. Of course, when vaporizing propane after being used as a refrigerant to supply it as a feedstock for the gas phase decomposition process, there is an effect of maintaining flowability while reducing the heat source for preheating. In addition, by combining it with the compressor of a propylene refrigeration facility, process costs can be reduced, and economic efficiency can be secured by using the latent heat of liquid propane, which is cheaper than the propylene refrigerant used in propylene refrigeration facilities, as a refrigerant.
위와 같은 효과를 나타내기 위한 본 발명에 따른 액상 프로판 기화 방법은, 도 1을 참조하여 설명하면, 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 제1 감압 장치(200)로 공급하여 감압시키는 단계(S10); 상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림 및 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 열교환기(300)로 공급하여 냉매로 사용하는 단계(S20); 상기 열교환기(300) 배출 스트림을 압축기(400)로 공급하여 압축시키는 단계(S30); 상기 압축기(400)에서 배출되는 제1 배출 스트림을 제1 기화 장치(500)로 공급하여 예열 또는 기화시키고, 제2 배출 스트림을 응축기(600)로 공급하는 단계(S40); 상기 응축기(600)에서 기상 프로판을 액상 프로판으로 응축시킨 배출 스트림을 제2 감압 장치(700)로 공급하는 단계(S50); 및 상기 제2 감압 장치(700)에서 압력을 낮춘 배출 스트림을 제2 기화 장치(800)로 공급하여 감압된 액상 프로판을 기화시켜 냉매로 사용하는 단계(S60)를 포함하는 것일 수 있다.The liquid propane vaporization method according to the present invention to achieve the above effect will be described with reference to FIG. 1 , including supplying a supply stream containing liquid propane to the first pressure reducing device 200 to depressurize it (S10); Supplying the discharge stream from the first pressure reduction device (200) and a circulating stream containing a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane to the heat exchanger (300) and using it as a refrigerant (S20); Supplying and compressing the discharge stream from the heat exchanger 300 to the compressor 400 (S30); Supplying the first discharge stream discharged from the compressor 400 to the first vaporization device 500 to preheat or vaporize it, and supplying the second discharge stream to the condenser 600 (S40); Supplying a discharge stream in which gaseous propane is condensed into liquid propane in the condenser 600 to a second pressure reducing device 700 (S50); And it may include a step (S60) of supplying the discharge stream whose pressure has been lowered from the second pressure reduction device 700 to the second vaporization device 800 to vaporize the reduced pressure liquid propane and use it as a refrigerant.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계는 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 냉매 및 공급 원료로 이용하기 위해 공급하고, 상기 공급 스트림을 감압시키는 단계일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (S10) may be a step of supplying a supply stream containing liquid propane to use it as a refrigerant and a feedstock, and depressurizing the supply stream.
상기 (S10) 단계에서 공급된 공급 스트림은 제1 감압 장치(200)에서 감압되고, 이는, 상기 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 제1 감압 장치(200)에서 일부 또는 전부를 기화시키는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 감압에 의해 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림의 일부 또는 전부가 기화되는 경우, 기화에 의해 발생하는 기화열, 즉 액상 프로판의 잠열을 냉매로서 이용할 수 있는 효과가 있다.The supply stream supplied in the step (S10) is depressurized in the first decompression device 200, which may be to vaporize part or all of the supply stream containing the liquid propane in the first decompression device 200. . For example, when part or all of the supply stream containing liquid propane is vaporized by the pressure reduction, the heat of vaporization generated by vaporization, that is, the latent heat of liquid propane, can be used as a refrigerant.
상기 (S10) 단계에서는 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림의 압력을 1 kg/cm2g 이하로 감압시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 (S10) 단계에서, 공급 스트림의 압력을 0 kg/cm2g 내지 1.0 kg/cm2g, 0 kg/cm2g 내지 0.9 kg/cm2g 또는 0 kg/cm2g 내지 0.8 kg/cm2g의 압력으로 감압하여 실시될 수 있고, 상기 범위 내에서 액상 프로판의 잠열을 최대한 이용할 수 있는 효과가 있다.In the step (S10), the pressure of the supply stream containing liquid propane may be reduced to 1 kg/cm 2 g or less. For example, in step (S10), the pressure of the feed stream is 0 kg/cm 2 g to 1.0 kg/cm 2 g, 0 kg/cm 2 g to 0.9 kg/cm 2 g or 0 kg/cm 2 g. It can be carried out by reducing the pressure to 0.8 kg/cm 2 g, and has the effect of utilizing the latent heat of liquid propane to the maximum within the above range.
상기 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림의 압력은 분해로 입구의 압력 보다 높은 것일 수 있다. 공급 스트림의 압력이 분해로 입구의 압력 보다 낮거나, 동등 수준인 경우 압력 차이에 따른 흐름성이 유지되지 않아 공급 스트림의 흐름성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 분해로 입구의 압력은 6 kg/cm2g 내지 8 kg/cm2g일 수 있고, 공급 스트림의 압력은 상기 분해로 입구의 압력보다 높은 값으로 결정될 수 있으며, 상기 범위 내에서 흐름성을 유지하면서도 액상 프로판의 잠열을 최대한 이용할 수 있는 효과가 있다.The pressure of the feed stream containing the liquid propane may be higher than the pressure at the inlet of the cracking furnace. If the pressure of the feed stream is lower than or equal to the pressure at the inlet of the cracking furnace, the flowability according to the pressure difference may not be maintained, which may cause a problem in which the flowability of the feed stream is reduced. As a specific example, the pressure at the cracker inlet may be 6 kg/cm 2 g to 8 kg/cm 2 g, and the pressure of the feed stream may be determined to be higher than the pressure at the cracker inlet, within the above range. It has the effect of maximizing the latent heat of liquid propane while maintaining flowability.
상기 (S10) 단계에 의해 감압된 공급 스트림의 온도는 - 50 ℃ 내지 - 10 ℃, - 40 ℃ 내지 - 10 ℃, 또는 - 30 ℃ 내지 - 15 ℃일 수 있다. 예를 들어, (S10) 단계에 의해 감압된 공급 스트림은 열교환기(300)으로 공급되는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림일 수 있으며, 상기 범위 내에서 액상 프로판의 잠열을 냉매로서 이용할 수 있고, 예열 또는 기화 시, 예열을 위한 열원을 절감시킬 수 있다. The temperature of the feed stream reduced in pressure by the step (S10) may be -50 °C to -10 °C, -40 °C to -10 °C, or -30 °C to -15 °C. For example, the feed stream depressurized by step (S10) may be the discharge stream of the first decompression device 200 supplied to the heat exchanger 300, and the latent heat of liquid propane may be used as a refrigerant within the above range. , preheating or During vaporization, the heat source for preheating can be reduced.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계는, 상기 감압된 제1 감압 장치(200) 배출 스트림 및 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 열교환기(300)에 공급하여, 열교환기(300)에서 냉매로 활용하여 냉각 또는 응축이 필요한 스트림을 냉각 또는 응축시켜 배출하기 위해, 열교환기(300)에 제1 감압 장치(200) 배출 스트림 및 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 공급하는 단계일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the step (S20), the discharge stream of the reduced pressure of the first pressure reduction device 200 and a circulating stream containing a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane are supplied to the heat exchanger 300. In order to cool or condense and discharge a stream that requires cooling or condensation by using it as a refrigerant in the heat exchanger 300, a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane is added to the heat exchanger 300. It may be a step of supplying a circulating stream containing.
상기 (S20) 단계에서, 상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림과 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림은 별도로 공급되거나, 혼합되어 혼합 스트림으로서 열교환기(300)에 공급될 수 있다.In the step (S20), the discharge stream from the first pressure reduction device 200 and the circulating stream containing a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane may be supplied separately or mixed and supplied to the heat exchanger 300 as a mixed stream. .
상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림 및 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림은 상기 열교환기(300)를 통과하면서 예를 들어, 에틸렌 정제탑, 탈메탄탑, 탈에탄탑과 같은 반응기 추출물 또는 증류탑 원료의 냉각(Prechilling), 증류탑의 콘덴서, 냉동 설비 등에 냉매로서 사용될 수 있다.The first pressure reduction device 200 discharge stream and a circulating stream containing hydrocarbon compounds with a lower vaporization point than propane pass through the heat exchanger 300, such as an ethylene purification tower, a demethanizer tower, and a deethanizer tower. It can be used as a refrigerant for prechilling reactor extracts or distillation tower raw materials, distillation tower condensers, and refrigeration equipment.
상기 열교환기(300)는 예를 들어, 프로필렌 냉매 압축기의 전단에 위치한 것일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 열교환기(300)는 상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림을 프로필렌 냉매를 과냉각 시키기 위한 냉매로 이용하여, 프로필렌 냉매 압축기의 사용 에너지를 저감시키기 위한 것일 수 있다. 보다 구체적인 예로, 상기 열교환기(300)는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림을 냉매로 이용하여 프로필렌 냉매 압축기 공급 스트림을 냉각 또는 응축시켜, 냉각 또는 응축된 프로필렌 냉매 압축기 공급 스트림을 배출하기 위한 것일 수 있다.For example, the heat exchanger 300 may be located at the front of a propylene refrigerant compressor. As a specific example, the heat exchanger 300 may use the discharge stream of the first pressure reduction device 200 as a refrigerant to supercool the propylene refrigerant, thereby reducing the energy used by the propylene refrigerant compressor. As a more specific example, the heat exchanger 300 is used to cool or condense the propylene refrigerant compressor supply stream by using the discharge stream of the first pressure reduction device 200 as a refrigerant, and to discharge the cooled or condensed propylene refrigerant compressor supply stream. You can.
상기 열교환기(300) 배출 스트림의 온도는 10 ℃ 내지 40 ℃, 10 ℃ 내지 30 ℃, 또는 11.9 ℃ 내지 29.2 ℃일 수 있고, 압력은 0 kg/cm2g 내지 1.0 kg/cm2g, 0 kg/cm2g 내지 0.9 kg/cm2g 또는 0 kg/cm2g 내지 0.8 kg/cm2g일 수 있다. 상기 열교환기(300) 배출 스트림의 범위 내의 압력을 갖기 때문에, 분해로까지의 흐름성을 유지하기 위하여는 압축시켜야 하는데, 이에 대해, 본 발명에서는 상기 열교환기(300) 배출 스트림을 압축시키기 위하여 프로필렌 냉동 설비의 압축기를 사용할 수 있다.The temperature of the heat exchanger 300 discharge stream may be 10° C. to 40° C., 10° C. to 30° C., or 11.9° C. to 29.2° C., and the pressure may be 0 kg/cm 2 g to 1.0 kg/cm 2 g, 0 It may be from 2 g to 0.9 kg/cm 2 g or from 0 kg/cm 2 g to 0.8 kg/cm 2 g. Since the discharge stream from the heat exchanger 300 has a pressure within the range, it must be compressed to maintain flowability to the cracking furnace. In contrast, in the present invention, in order to compress the discharge stream from the heat exchanger 300, propylene A compressor from a refrigeration facility can be used.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계에서, 상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림은 프로판보다 낮은 기화점을 갖는 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 혼합되어 열교환기(300)로 공급될 수 있다. 구체적으로, 상기 순환 스트림을 제1 감압 장치(200) 배출 스트림과 혼합하여 열교환기(300)로 공급함으로써, 공급 스트림 또는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림보다 기화점을 더욱 낮출 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the step (S20), the discharge stream of the first pressure reduction device 200 is mixed with a circulating stream containing a hydrocarbon compound having a lower vaporization point than propane to the heat exchanger 300. can be supplied. Specifically, by mixing the circulating stream with the discharge stream of the first pressure reduction device 200 and supplying it to the heat exchanger 300, the vaporization point can be lowered further than the feed stream or the discharge stream of the first pressure reduction device 200.
위와 같은 경우, 공급 스트림 또는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림 대비 순환 스트림과 혼합된 제1 감압 장치(200) 배출 스트림의 기화점이 낮아지기 때문에, 감압 전후의 온도 차이가 작아 공급 스트림 또는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림만으로는 충분히 이용하지 못한 액상 프로판의 잠열을 최대한 이용할 수 있는 효과가 있다.In the above case, since the vaporization point of the discharge stream of the first pressure reduction device 200 mixed with the circulation stream is lower compared to the supply stream or the discharge stream of the first pressure reduction device 200, the temperature difference before and after decompression is small, This has the effect of making full use of the latent heat of liquid propane that was not fully utilized by the discharge stream of the device 200 alone.
또한, 순환 스트림과 혼합된 제1 감압 장치(200) 배출 스트림은 공급 스트림 또는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림보다 기화점이 낮기 때문에, 이 후의 (S40) 단계에서 열교환기(300)를 통과한 스트림을 예열 또는 기화시킬 때, 열원의 소모를 저감시키는 효과가 있다.In addition, since the discharge stream from the first pressure reduction device 200 mixed with the circulating stream has a lower vaporization point than the feed stream or the discharge stream from the first pressure reduction device 200, it passes through the heat exchanger 300 in the subsequent step (S40). When preheating or vaporizing a stream, there is an effect of reducing the consumption of the heat source.
상기 순환 스트림은 열분해 생성물의 정제 단계로부터 공급되는 것일 수 있다. 즉, 상기 순환 스트림은 외부로부터 별도의 공급 원료를 이용하여 도입하는 것이 아니라, 전체의 열분해 공정 내에서 정제에 의해 재순환되는 탄화수소 화합물을 재사용하기 위해 순환되는 순환 스트림일 수 있다.The circulating stream may be supplied from the purification step of the pyrolysis product. That is, the circulating stream may not be introduced using a separate feedstock from the outside, but may be a circulating stream circulated to reuse hydrocarbon compounds recycled through purification within the entire pyrolysis process.
구체적인 예로, 상기 순환 스트림은 C2의 탄화수소 화합물을 포함하는 것일 수 있고, 보다 구체적인 예로, 상기 순환 스트림은 정제 단계로부터 재순환되는 에탄(ethane)을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 에탄을 포함하는 순환 스트림은 열분해 압축 스트림의 정제 단계 중, 에틸렌을 생성물로서 수득하기 위한 C2 분리장치의 하부 배출 스트림으로부터 유래된 것일 수 있다.As a specific example, the circulating stream may contain a C2 hydrocarbon compound, and as a more specific example, the circulating stream may contain ethane recycled from the purification step. Additionally, the circulating stream containing ethane may be derived from the bottom discharge stream of a C2 separator for obtaining ethylene as a product during the purification step of the pyrolysis compressed stream.
상기 순환 스트림의 압력은 6 kg/cm2 내지 24 kg/cm2, 8 kg/cm2 내지 20 kg/cm2, 또는 9 kg/cm2 내지 16 kg/cm2일 수 있으며, 상기 범위 내에서 흐름성의 저하를 방지하면서도 공급 스트림 또는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림과의 혼합이 용이한 효과가 있다.The pressure of the circulating stream may be 6 kg/cm 2 to 24 kg/cm 2 , 8 kg/cm 2 to 20 kg/cm 2 , or 9 kg/cm 2 to 16 kg/cm 2 within the above ranges. There is an effect of preventing a decrease in flowability and facilitating mixing with the supply stream or the discharge stream of the first pressure reduction device 200.
상기 순환 스트림의 온도는 -40 ℃ 내지 20 ℃, -35 ℃ 내지 0 ℃, 또는 -32.8 ℃ 내지 -14.7 ℃일 수 있고, 상기 범위 내에서 액상 프로판의 잠열을 최대한 냉매로 이용하면서도, 예열 또는 기화 시, 예열을 위한 열원을 절감하고, 흐름성도 유지할 수 있는 효과가 있다.The temperature of the circulating stream may be -40 ℃ to 20 ℃, -35 ℃ to 0 ℃, or -32.8 ℃ to -14.7 ℃, and within the above range, while maximizing the latent heat of liquid propane as a refrigerant, preheating or vaporization It has the effect of reducing heat sources for preheating and maintaining flowability.
상기 순환 스트림과 혼합된 제1 감압 장치(200) 배출 스트림은 상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림과 순환 스트림의 혼합 비율에 따라 냉매로서의 온도가 결정될 수 있다. 즉, 냉각 또는 응축시키고자 하는 대상 스트림의 종류 및 필요한 온도에 따라, 제1 감압 장치(200) 배출 스트림과 순환 스트림의 혼합 비율을 조절하여 순환 스트림과 혼합된 제1 감압 장치(200) 배출 스트림을 열교환기(300)의 냉매로 이용할 수 있다.The temperature of the discharge stream of the first pressure reduction device 200 mixed with the circulating stream as a refrigerant may be determined depending on the mixing ratio of the discharge stream of the first pressure reduction device 200 and the circulation stream. That is, according to the type and required temperature of the target stream to be cooled or condensed, the mixing ratio of the discharge stream of the first pressure reduction device 200 and the circulation stream is adjusted to produce the discharge stream of the first pressure reduction device 200 mixed with the circulation stream. Can be used as a refrigerant in the heat exchanger 300.
구체적인 예로, 상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림과 순환 스트림의 혼합 비율은 중량을 기준으로 1:0.05 내지 1:0.5, 1:0.1 내지 1:0.4, 또는 1:0.14 내지 1:0.26일 수 있고, 상기 범위 내에서 액상 프로판의 잠열을 최대한 냉매로 이용하면서도, 예열 또는 기화 시, 예열을 위한 열원을 절감하고, 흐름성도 유지할 수 있는 효과가 있다.As a specific example, the mixing ratio of the first pressure relief device 200 discharge stream and the circulation stream may be 1:0.05 to 1:0.5, 1:0.1 to 1:0.4, or 1:0.14 to 1:0.26 by weight. There is an effect of utilizing the latent heat of liquid propane as a refrigerant within the above range, while reducing the heat source for preheating during preheating or vaporization, and maintaining flowability.
상기 순환 스트림과 혼합된 제1 감압 장치(200) 배출 스트림의 압력은 6 kg/cm2g 내지 9.8 kg/cm2g, 8 kg/cm2g 내지 9.8 kg/cm2g, 또는 8.3 kg/cm2g 내지 9.8 kg/cm2g일 수 있으며, 이 범위 내에서 흐름성을 유지하면서도 액상 프로판의 잠열을 최대한 이용할 수 있는 효과가 있다.The pressure of the first pressure relief device 200 discharge stream mixed with the circulating stream is 6 kg/cm 2 g to 9.8 kg/cm 2 g, 8 kg/cm 2 g to 9.8 kg/cm 2 g, or 8.3 kg/cm 2 g. It may be from 2 g cm to 9.8 kg/cm 2 g, and within this range, there is an effect of maximizing the latent heat of liquid propane while maintaining flowability.
상기 순환 스트림과 혼합된 제1 감압 장치(200) 배출 스트림의 온도는 -30 ℃ 내지 25 ℃, -30 ℃ 내지 15 ℃, 또는 -17.5 ℃ 내지 0.2 ℃일 수 있고, 이 범위 내에서 액상 프로판의 잠열을 최대한 냉매로 이용하면서도, 예열 또는 기화 시, 예열을 위한 열원을 절감하고, 흐름성도 유지할 수 있는 효과가 있다.The temperature of the first pressure reduction device 200 discharge stream mixed with the circulating stream may be -30 °C to 25 °C, -30 °C to 15 °C, or -17.5 °C to 0.2 °C, and within this range the temperature of the liquid propane While using latent heat as much as possible as a refrigerant, it has the effect of reducing the heat source for preheating and maintaining flowability during preheating or vaporization.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계는, 상기 열교환기(300) 배출 스트림을 압축기(400)를 이용하여 압축시켜 분해로(900)까지의 흐름성을 유지하기 위한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (S30) may be performed to maintain flowability up to the decomposition furnace 900 by compressing the discharge stream from the heat exchanger 300 using the compressor 400. .
상기 압축기(400)에서 배출되는 제1 배출 스트림 및 제2 배출 스트림의 압력은 4 kg/cm2g 내지 20 kg/cm2g일 수 있다. 예를 들어, 상기 압축기(400)에서 배출되는 스트림의 압력은 6 kg/cm2g 내지 20 kg/cm2g, 7 kg/cm2g 내지 20 kg/cm2g 또는 8 kg/cm2g 내지 20 kg/cm2g일 수 있다. 상기 압축기(400)를 통과시켜 압력을 상기 범위까지 높임으로써, 상기 압축기(400)에서 배출되는 제1 배출 스트림이 제1 기화 장치(500)를 거쳐 분해로(900)까지 공급되기 위한 흐름성을 유지할 수 있다.The pressure of the first discharge stream and the second discharge stream discharged from the compressor 400 may be 4 kg/cm 2 g to 20 kg/cm 2 g. For example, the pressure of the stream discharged from the compressor 400 is 6 kg/cm 2 g to 20 kg/cm 2 g, 7 kg/cm 2 g to 20 kg/cm 2 g or 8 kg/cm 2 g. It may be from 20 kg/cm 2 g. By increasing the pressure to the above range by passing through the compressor 400, the flowability of the first discharge stream discharged from the compressor 400 to be supplied to the decomposition furnace 900 through the first vaporization device 500 is improved. It can be maintained.
상기 열교환기(300) 배출 스트림은 압축기(400)를 통과하면서, 온도가 8 ℃ 내지 100 ℃ 상승할 수 있다. 예를 들어, 상기 열교환기(300) 배출 스트림은 압축기(400)를 통과하면서, 온도가 10 ℃ 내지 100 ℃, 20 ℃ 내지 80 ℃ 또는 30 ℃ 내지 50 ℃ 상승할 수 있다. 이와 같이, 압축기(400) 배출 스트림은 분해로(900)로 공급되기 위한 흐름성을 유지함과 동시에, 제1 기화 장치(500)에서 예열 또는 기화를 위한 열원의 사용량을 감소시킬 수 있다.As the heat exchanger 300 discharge stream passes through the compressor 400, the temperature may increase by 8°C to 100°C. For example, the heat exchanger 300 discharge stream may increase in temperature by 10°C to 100°C, 20°C to 80°C, or 30°C to 50°C as it passes through compressor 400. In this way, the discharge stream from the compressor 400 can maintain flowability to be supplied to the decomposition furnace 900 and at the same time reduce the amount of heat source used for preheating or vaporization in the first vaporization device 500.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S40) 단계는, 상기 압축기(400)에서 배출되는 제1 배출 스트림을 제1 기화 장치(500)로 공급하여 예열 또는 기화시켜 분해로(900)로 공급시키기 위한 것이고, 제2 배출 스트림은 응축기(600)으로 공급하여 (S50) 내지 (S60) 단계를 거쳐 냉동 설비의 냉매로서 사용하기 위한 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the step (S40), the first discharge stream discharged from the compressor 400 is supplied to the first vaporization device 500, preheated or vaporized, and then supplied to the decomposition furnace 900. The second exhaust stream may be supplied to the condenser 600 and used as a refrigerant in a refrigeration facility through steps (S50) to (S60).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압축기(400) 제1 배출 스트림은 제1 기화 장치(500)로 공급되어 예열 또는 기화되고, 상기 예열 또는 기화된 제1 기화 장치(500) 배출 스트림은 예열기(미도시)를 통과하여 분해로(900)로 공급되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first discharge stream from the compressor 400 is supplied to the first vaporization device 500 and is preheated or vaporized, and the preheated or vaporized first discharge stream from the vaporization device 500 is supplied to the preheater. It may be supplied to the decomposition furnace 900 through (not shown).
즉, 상기 기화된 제1 기화 장치(500) 배출 스트림은 분해로(900)에 공급되는 공급 원료일 수 있고, 상기 공급 원료의 공급으로 인해 분해로(900)에서의 열분해 단계가 실시될 수 있다.That is, the vaporized first vaporization device 500 discharge stream may be a feedstock supplied to the cracking furnace 900, and the pyrolysis step in the cracking furnace 900 may be performed due to the supply of the feedstock. .
상기 예열 또는 기화된 제1 기화 장치(500) 배출 스트림의 압력은 6 kg/cm2g 내지 9.6 kg/cm2g, 7 kg/cm2g 내지 9.6 kg/cm2g, 또는 7.8 kg/cm2g 내지 9.6 kg/cm2g일 수 있으며, 이 범위 내에서 분해로(900)까지의 흐름성이 유지되는 효과가 있다.The pressure of the preheated or vaporized first vaporization device 500 discharge stream is 6 kg/cm 2 g to 9.6 kg/cm 2 g, 7 kg/cm 2 g to 9.6 kg/cm 2 g, or 7.8 kg/cm It may be 2 g to 9.6 kg/cm 2 g, and within this range, the flowability up to the decomposition furnace 900 is maintained.
상기 예열 또는 기화된 제1 기화 장치(500) 배출 스트림의 온도는 100 ℃ 내지 200 ℃, 110 ℃ 내지 140 ℃, 또는 120.0 ℃ 내지 123.6 ℃일 수 있고, 이 범위 내에서 분해로(900)에 공급 원료가 원활히 공급되는 효과가 있다.The temperature of the preheated or vaporized first vaporization device 500 discharge stream may be 100 ° C to 200 ° C, 110 ° C to 140 ° C, or 120.0 ° C to 123.6 ° C, and within this range is supplied to the cracking furnace 900. This has the effect of smoothly supplying raw materials.
상기 (S40) 단계의 예열 또는 기화는 외부로부터 공급되는 열원에 의해 실시될 수 있다. 구체적인 예로, 상기 열원은 외부로부터 공급되는 스팀(steam)일 수 있다.Preheating or vaporization in step (S40) may be performed by a heat source supplied from the outside. As a specific example, the heat source may be steam supplied from outside.
상기 (S40) 단계에서, 압축기(400)에서는 윤활유를 사용할 수 있다. 상기 윤활유는 압축기(400)로 공급되는 스트림을 압축하는 냉동기유로서 사용되기 때문에, 상기 압축기(400)로 공급되는 스트림과 물리적인 특성 및 화학적인 특성이 조화를 이루는 것으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 윤활유는 압축기(400)로 공급되는 스트림이 용회되어도 충분하게 유막을 보호할 수 있고, 열적 화학적으로 충분히 안정된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 윤활유로서, 파라핀계 윤활유를 사용할 수 있다.In step (S40), lubricating oil may be used in the compressor 400. Since the lubricating oil is used as a refrigeration oil to compress the stream supplied to the compressor 400, it may be selected to harmonize physical and chemical properties with the stream supplied to the compressor 400. For example, the lubricant can sufficiently protect the oil film even if the stream supplied to the compressor 400 is dissolved, and may be sufficiently thermally and chemically stable. For example, as the lubricant, paraffin-based lubricant can be used.
본 발명에 따른 액상 프로판 기화 방법을 이용하는 경우, 열교환기(300)를 통과 스트림 및 제1 기화 장치(500)로 공급되는 스트림의 기화점이 제1 감압 장치(200)로 공급되는 공급 스트림 및 감압된 제1 감압 장치(200) 배출 스트림에 포함되는 액상 프로판보다 낮기 때문에, 분해로(900)에 공급하기 위한 예열 또는 기화 시, 열원, 즉 스팀의 사용량을 저감시킬 수 있고, 이에 따라, 분해로(900)에 공급 원료의 공급 시, 냉매의 활용은 물론, 에너지 사용량을 저감시키는 효과가 있다.When using the liquid propane vaporization method according to the present invention, the vaporization point of the stream passing through the heat exchanger 300 and the stream supplied to the first vaporization device 500 is the vaporization point of the supply stream supplied to the first decompression device 200 and the depressurized Because it is lower than the liquid propane contained in the first pressure reduction device 200 discharge stream, preheating or supply to the cracking furnace 900 During vaporization, the amount of heat source, that is, steam, can be reduced, and thus, when supplying feedstock to the decomposition furnace 900, there is an effect of reducing not only the use of refrigerant but also the amount of energy usage.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압축기(400) 제2 배출 스트림은 응축기(600)로 공급하여 후술할 (S50) 내지 (S60) 단계를 거쳐 냉동 설비의 냉매로서 사용하기 위한 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the second discharge stream from the compressor 400 may be supplied to the condenser 600 and used as a refrigerant in a refrigeration facility through steps (S50) to (S60) to be described later.
상기 압축기(400) 제2 배출 스트림은 고온고압의 기체 스트림으로, 응축기(600)로 공급되어 고온고압의 액체 스트림으로 응축시킬 수 있다. The second discharge stream from the compressor 400 is a high-temperature, high-pressure gas stream, and can be supplied to the condenser 600 to condense it into a high-temperature, high-pressure liquid stream.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S40) 단계에서, 압축기(400)로부터 배출되는 제1 배출 스트림과 제2 배출 스트림의 유량비는 1:50 내지 1:10일 수 있다. 예를 들어, 상기 압축기(400)로부터 배출되는 제1 배출 스트림과 제2 배출 스트림의 유량비는 1:45 내지 1:15, 1:40 내지 1:15 또는 1:40 내지 1:20일 수 있다. 상기 압축기(400)로부터 제1 배출 스트림과 제2 배출 스트림의 유량비는 에틸렌 생산 공정에 공급하기 위한 프로판의 유량 및 냉동 설비에서 요구되는 냉매의 양에 따라서 결정되며, 상기 범위 내의 유량비로 배출함으로써, 에틸렌 생산 공정에 공급되는 프로판의 유량 및 냉동 설비에 공급되어 냉매로서 사용되는 프로판의 양을 효율적으로 조절할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in step (S40), the flow rate ratio of the first discharge stream and the second discharge stream discharged from the compressor 400 may be 1:50 to 1:10. For example, the flow rate ratio of the first discharge stream and the second discharge stream discharged from the compressor 400 may be 1:45 to 1:15, 1:40 to 1:15, or 1:40 to 1:20. . The flow rate ratio of the first discharge stream and the second discharge stream from the compressor 400 is determined according to the flow rate of propane for supply to the ethylene production process and the amount of refrigerant required in the refrigeration facility, and by discharging at a flow rate ratio within the above range, The flow rate of propane supplied to the ethylene production process and the amount of propane supplied to the refrigeration facility and used as a refrigerant can be efficiently controlled.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S50) 단계에서는, 상기 응축기(600)에서 기상 프로판을 액상 프로판으로 응축시킨 배출 스트림을 제2 감압 장치(700)로 공급하여 증발이 용이한 상태로 감압시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the step (S50), the discharge stream in which gaseous propane is condensed into liquid propane in the condenser 600 is supplied to the second pressure reduction device 700 to reduce the pressure to a state in which evaporation is easy. You can do it.
상기 제2 감압 장치(700)에서 감압되어 배출되는 스트림의 압력은 0.1 kg/cm2g 내지 15 kg/cm2g일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 감압 장치(700)에서 감압되어 배출되는 스트림의 압력은 0.1 kg/cm2g 내지 13 kg/cm2g, 0.3 kg/cm2g 내지 10 kg/cm2g, 0.3 kg/cm2g 내지 8 kg/cm2g, 0.1 kg/cm2g 내지 0.7 kg/cm2g, 1 kg/cm2g 내지 1.5 kg/cm2g, 3 kg/cm2g 내지 4.5 kg/cm2g 또는 7 kg/cm2g 내지 8 kg/cm2g일 수 있다. 상기 제2 감압 장치(700)에서 감압된 응축기(600) 배출 스트림의 압력은 냉매로 사용되기 위한 사용처의 필요 온도에 따라서 적절히 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 응축기(600) 배출 스트림을 제2 감압 장치(700)에서 상기 범위 내의 압력으로 감압시킴으로써, 후술할 (S60) 단계에서 증발이 용이할 수 있다.The pressure of the stream discharged after being depressurized in the second pressure reducing device 700 may be 0.1 kg/cm 2 g to 15 kg/cm 2 g. For example, the pressure of the stream discharged after being reduced in pressure in the second pressure reducing device 700 is 0.1 kg/cm 2 g to 13 kg/cm 2 g, 0.3 kg/cm 2 g to 10 kg/cm 2 g, 0.3 2 g to 8 kg/cm 2 g, 0.1 kg/cm 2 g to 0.7 kg/cm 2 g, 1 kg/cm 2 g to 1.5 kg / cm 2 g, 3 kg/cm 2 g to 4.5 kg It may be 2 g/cm or 7 kg/cm 2 g to 8 kg/cm 2 g. The pressure of the discharge stream from the condenser 600, which is decompressed in the second pressure reducing device 700, can be appropriately controlled according to the temperature required for use as a refrigerant. For example, by depressurizing the discharge stream from the condenser 600 to a pressure within the range in the second decompression device 700, evaporation may be facilitated in step (S60), which will be described later.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S60) 단계는, 제2 감압 장치(700)에서 압력을 낮춘 배출 스트림을 제2 기화 장치(800)로 공급하여 냉매로서 사용하기 위한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (S60) may be used as a refrigerant by supplying the discharge stream whose pressure has been lowered in the second pressure reduction device 700 to the second vaporization device 800.
구체적으로, 상기 제2 감압 장치(700)에서 감압된 스트림은 제2 기화 장치(800)로 공급되며, 상기 제2 기화 장치(800)에서 기화되면서 액상 프로판의 잠열을 냉매로서 이용할 수 있다. 이 때, 상기 제2 기화 장치(800)를 통과하는 공기가 냉각되어 냉동 설비의 내부로 공급되어 냉각 작용을 수행할 수 있다.Specifically, the stream depressurized in the second pressure reducing device 700 is supplied to the second vaporization device 800, and as it is vaporized in the second vaporization device 800, the latent heat of liquid propane can be used as a refrigerant. At this time, the air passing through the second vaporization device 800 may be cooled and supplied to the inside of the refrigeration facility to perform a cooling function.
상기 (S60) 단계에서, 제2 기화 장치(800)에서 액상 프로판의 잠열을 이용하여 - 60 ℃ 내지 25 ℃의 냉매로 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 기화 장치(800)에서 액상 프로판의 잠열을 이용하여 - 60 ℃ 내지 20 ℃, - 50 ℃ 내지 20 ℃, - 45 ℃ 내지 15 ℃, - 45 ℃ 내지 - 35 ℃, - 30 ℃ 내지 -20 ℃, - 10 ℃ 내지 0 ℃ 또는 8 ℃ 내지 15 ℃의 냉매로 사용할 수 있다. 이를 통해 냉동 설비 내부로 공급되는 공기를 다양한 온도로 냉각시킬 수 있다.In the step (S60), the second vaporization device 800 can use the latent heat of liquid propane as a refrigerant at a temperature of -60°C to 25°C. For example, using the latent heat of liquid propane in the second vaporization device 800, -60 ℃ to 20 ℃, -50 ℃ to 20 ℃, -45 ℃ to 15 ℃, -45 ℃ to -35 ℃, - It can be used as a refrigerant at 30°C to -20°C, -10°C to 0°C, or 8°C to 15°C. Through this, the air supplied inside the refrigeration facility can be cooled to various temperatures.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 기화 장치(800) 배출 스트림은 열교환기(300)를 통과한 제1 감압 장치(200) 배출 스트림과 혼합되어 압축기(400)로 공급될 수 있다. 이와 같이 제2 기화 장치(800) 배출 스트림을 순환시킴으로써, 전체 공정에서 필요로 하는 냉매를 공급할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the discharge stream of the second vaporization device 800 may be mixed with the discharge stream of the first pressure reduction device 200 that has passed through the heat exchanger 300 and supplied to the compressor 400. By circulating the discharge stream from the second vaporization device 800 in this way, the refrigerant required for the entire process can be supplied.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (S40) 내지 (S60) 단계는 개루프(open loop) 방식으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 개루프 방식이란, 지속적으로 유체가 들어오고 나가는 열린 계의 형태를 의미하며, 이를 통해, 액상 프로판을 이용하여 에틸렌 생산 공정에 공급하는 과정에서 프로판의 잠열을 냉매로 활용함과 동시에 냉동 설비의 냉매로서 활용할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, steps (S40) to (S60) may be performed in an open loop method. Specifically, the open loop method refers to an open system in which fluid continuously flows in and out. Through this, in the process of supplying liquid propane to the ethylene production process, the latent heat of propane is utilized as a refrigerant and at the same time, It can be used as a refrigerant in refrigeration equipment.
또한, 본 발명에 따르면 상기 액상 프로판 기화 방법을 실시하기 위한 액상 프로판 기화 장치가 제공된다.In addition, according to the present invention, a liquid propane vaporization device for carrying out the liquid propane vaporization method is provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 액상 프로판 기화 장치는 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 공급받아 감압된 공급 스트림을 열교환기(300)로 공급하는 제1 감압 장치(200); 상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림 및 순환 스트림을 공급받아 열교환시키는 열교환기(300); 상기 열교환기(300) 배출 스트림을 공급받아 압축시키고, 제1 배출 스트림을 제1 기화 장치(500)로 공급하고, 제2 배출 스트림은 응축기(600)로 공급하는 압축기(400); 상기 압축기(400) 제1 배출 스트림을 공급받아 예열 또는 기화시키는 제1 기화 장치(500); 상기 압축기(400) 제2 배출 스트림을 공급받아 기상 프로판을 액상 프로판으로 응축시켜 제2 감압 장치(700)로 공급하는 응축기(600); 상기 응축기(600) 제2 배출 스트림을 공급받아 감압시키고, 배출 스트림을 제2 기화 장치(800)로 공급하는 제2 감압 장치(700); 및 상기 제2 감압 장치(700) 배출 스트림을 공급받아 기화시키는 제2 기화 장치(800)를 포함할 수 있다.The liquid propane vaporization device according to an embodiment of the present invention includes a first decompression device (200) that receives a feed stream containing liquid propane and supplies the depressurized feed stream to a heat exchanger (300); A heat exchanger (300) that receives the discharge stream and the circulating stream of the first pressure reducing device (200) and exchanges heat therewith; A compressor (400) that receives and compresses the discharge stream from the heat exchanger (300), supplies the first discharge stream to the first vaporization device (500), and supplies the second discharge stream to the condenser (600); A first vaporization device 500 that receives the first discharge stream from the compressor 400 and preheats or vaporizes it; A condenser 600 that receives the second discharge stream from the compressor 400, condenses the gaseous propane into liquid propane, and supplies it to the second decompression device 700; a second decompression device (700) that receives the second discharge stream from the condenser (600), depressurizes it, and supplies the discharge stream to the second vaporization device (800); And it may include a second vaporization device 800 that receives the discharge stream from the second pressure reduction device 700 and vaporizes it.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 감압 장치(200)로 공급되는 공급 스트림은 공급 장치(Tank, 100)로부터 공급될 수 있다. 상기 공급 장치(100)는 외부로부터 도입되는 액상 프로판을 저장하기 위한 저장 장치일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the supply stream supplied to the first pressure reducing device 200 may be supplied from a supply device (Tank, 100). The supply device 100 may be a storage device for storing liquid propane introduced from the outside.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액상 프로판 기화 장치는 상기 액상 프로판을 포함하는 공급 스트림을 감압시키기 위한 제1 감압 장치(200)를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the liquid propane vaporization device may include a first decompression device 200 for depressurizing the supply stream containing the liquid propane.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액상 프로판 기화 장치는 열교환기(300)를 포함할 수 있다. 상기 열교환기(300)는 예를 들어, 상기 제1 감압 장치(200) 배출 스트림을 프로필렌 냉매를 과냉각 시키기 위한 냉매로 이용하여, 프로필렌 냉매 압축기의 사용 에너지를 저감시키기 위한 것일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 열교환기(300)는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림을 냉매로 이용하여 프로필렌 냉매의 압축기 공급 스트림을 냉각 또는 응축시기 위한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the liquid propane vaporization device may include a heat exchanger 300. For example, the heat exchanger 300 may be used to reduce the energy used by the propylene refrigerant compressor by using the discharge stream from the first pressure reducing device 200 as a refrigerant for supercooling the propylene refrigerant. As a specific example, the heat exchanger 300 may be used to cool or condense the compressor supply stream of propylene refrigerant by using the discharge stream of the first pressure reduction device 200 as a refrigerant.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액상 프로판 기화 장치는 압축기(400)를 포함할 수 있다. 상기 압축기(400)는 열교환기(300)를 통과한 제1 감압 장치(200) 배출 스트림의 압력을 다시 높여 분해로(900)까지의 흐름성을 유지하기 위한 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the liquid propane vaporization device may include a compressor 400. The compressor 400 may be used to maintain flowability to the decomposition furnace 900 by again increasing the pressure of the discharge stream of the first pressure reduction device 200 that has passed through the heat exchanger 300.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액상 프로판 기화 장치는 제1 기화 장치(500)를 포함할 수 있다. 상기 제1 기화 장치(500)는 압축기(400) 제1 배출 스트림을 공급 원료로서 분해로(900)에 공급하기 위해 예열 또는 기화시키는 장치로서, 열원을 공급하기 위한 열원 공급장치일 수 있고, 구체적인 예로 스팀, 또는 퀀치 워터(Quench water)와 열교환을 시키기 위한 열교환 장치일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the liquid propane vaporization device may include a first vaporization device 500. The first vaporization device 500 is a device for preheating or vaporizing the first discharge stream from the compressor 400 to be supplied to the decomposition furnace 900 as a feedstock, and may be a heat source supply device for supplying a heat source, and may be a specific heat source supply device. For example, it may be a heat exchange device for heat exchange with steam or quench water.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액상 프로판 기화 장치는 응축기(600)를 포함할 수 있다. 상기 응축기(600)는 압축기(400)에서 배출되는 제2 배출 스트림에 대해서, 고온고압의 기체 스트림을 액체 스트림으로 응축시키기 위한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the liquid propane vaporization device may include a condenser 600. The condenser 600 may be used to condense a high-temperature, high-pressure gas stream into a liquid stream for the second discharge stream discharged from the compressor 400.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액상 프로판 기화 장치는 제2 감압 장치(700)를 포함할 수 있다. 상기 제2 감압 장치(700)는 액상 프로판을 포함하는 응축기(600) 배출 스트림을 감압시켜 증발이 용이하게 하기 위한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the liquid propane vaporization device may include a second pressure reducing device 700. The second pressure reducing device 700 may be used to reduce the pressure of the discharge stream from the condenser 600 containing liquid propane to facilitate evaporation.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액상 프로판 기화 장치는 제2 기화 장치(800)를 포함할 수 있다. 상기 제2 기화 장치(800)는 감압된 액상 프로판을 증발시킴으로써 잠열을 냉매로서 사용하기 위한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the liquid propane vaporization device may include a second vaporization device 800. The second vaporization device 800 may be used to use latent heat as a refrigerant by evaporating reduced pressure liquid propane.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these alone.
실험예Experiment example
실시예 1 및 비교예 1 내지 4Example 1 and Comparative Examples 1 to 4
도 1(실시예 1), 도 2(비교예 1), 도 3(비교예 2), 도 4(비교예 3) 및 도5(비교예 4)에 도시된 공정 흐름도에 대하여, ASPENTECH 社의 ASPEN Plus 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다.Regarding the process flow diagrams shown in Figures 1 (Example 1), Figure 2 (Comparative Example 1), Figure 3 (Comparative Example 2), Figure 4 (Comparative Example 3), and Figure 5 (Comparative Example 4), ASPENTECH's The process was simulated using the ASPEN Plus simulator.
상기 공정에서의 각 스트림의 온도, 압력, 냉매 활용량 및 열 에너지 소모량등을 하기의 표 1 및 2에 나타내었다.The temperature, pressure, refrigerant utilization, and thermal energy consumption of each stream in the above process are shown in Tables 1 and 2 below.
혼합비(중량)3rd stream: 10th stream
Mixing ratio (weight)
(Gcal/hr)Total
(Gcal/hr)
(Gcal/hr)per ton of propane
(Gcal/hr)
(Gcal/hr)Total
(Gcal/hr)
(Gcal/hr)per ton of propane
(Gcal/hr)
제2 스트림: 제1 감압 장치(200)에서 열교환기(300)로 공급되는 스트림
제3 스트림: 열교환기(300)에서 배출되는 스트림
제4 스트림: 열교환기(300) 배출 스트림과 제10 스트림의 혼합 스트림
제5 스트림: 압축기(400)에서 제1 기화 장치(500)로 공급되는 제1 배출 스트림
제6 스트림: 압축기(400)에서 응축기(600)로 공급되는 제2 배출 스트림
제7 스트림: 제1 기화 장치(500)에서 분해로(900)로 공급되는 스트림
제8 스트림: 응축기(600)에서 제2 감압 장치(700)로 공급되는 스트림
제9 스트림: 제2 감압 장치(700)에서 제2 기화 장치(800)로 공급되는 스트림
제10 스트림: 제2 기화 장치(800) 배출 스트림
제11 스트림: 제2 스트림과 혼합되는 순환(에탄) 스트림First stream: stream supplied from the supply device 100 to the first pressure reduction device 200
Second stream: Stream supplied from the first pressure reduction device 200 to the heat exchanger 300
Third stream: stream exiting heat exchanger 300
Fourth stream: mixed stream of heat exchanger 300 discharge stream and tenth stream
Fifth stream: first discharge stream supplied from compressor 400 to first vaporization device 500
Sixth Stream: Second discharge stream fed from compressor 400 to condenser 600
Seventh stream: Stream supplied from the first vaporization device 500 to the decomposition furnace 900
Eighth stream: stream supplied from the condenser 600 to the second pressure reducing device 700
Ninth stream: Stream supplied from the second pressure reduction device 700 to the second vaporization device 800
Tenth Stream: Second Vaporizer 800 Outlet Stream
Eleventh Stream: Circulating (Ethane) Stream Mixed with Second Stream
(Gcal/hr)Total
(Gcal/hr)
(Gcal/hr)per ton of propane
(Gcal/hr)
(Gcal/hr)Total
(Gcal/hr)
(Gcal/hr)per ton of propane
(Gcal/hr)
제2 스트림: 제1 감압 장치(200)에서 열교환기(300)로 공급되는 스트림
제3 스트림: 열교환기(300)에서 제1 기화 장치(500)로 공급되는 스트림
제4 스트림: 열교환기(300)에서 압축기(400)로 공급되는 스트림
제5 스트림: 압축기(400)에서 제1 기화 장치(500)로 공급되는 스트림
제6 스트림: 제1 기화 장치(500)에서 분해로(900)로 공급되는 스트림
제7 스트림: 제2 스트림과 혼합되는 순환(에탄) 스트림First stream: stream supplied from the supply device 100 to the first pressure reduction device 200
Second stream: Stream supplied from the first pressure reduction device 200 to the heat exchanger 300
Third stream: Stream supplied from the heat exchanger 300 to the first vaporization device 500
Fourth stream: Stream supplied from heat exchanger 300 to compressor 400
Fifth stream: Stream supplied from compressor 400 to first vaporization device 500
Sixth stream: Stream supplied from the first vaporization device 500 to the decomposition furnace 900
Seventh Stream: Circulating (ethane) stream mixed with the second stream.
상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 액상 프로판을 분해로(900)의 공급 원료로 공급하기 위한 기화에 앞서, 열교환기(300)에서 냉매로 사용하고, 제2 기화 장치(800)에서 냉매로 사용한 실시예 1의 경우, 열교환기(300)로 공급되는 제1 감압 장치(200) 배출 스트림에 순환 스트림이 혼합되지 않은 비교예 1에 비해 온도가 감소된 것을 확인할 수 있었다. 이는, 냉매로써 보다 넓은 용도로 사용 가능하다는 것을 의미하며, 스트림 간 온도 차이를 증가시켜 기화 장치의 투자비를 절감하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 열교환기(300)에서의 공급 원료 중량 당 냉매 활용량도 증가한 것을 확인할 수 있다As shown in Tables 1 and 2, according to the present invention, liquid propane is used as a refrigerant in the heat exchanger 300 prior to vaporization for supply as a feedstock to the cracking furnace 900, and is used as a refrigerant in the second vaporization device 800. In the case of Example 1 used as a refrigerant in ), it was confirmed that the temperature was reduced compared to Comparative Example 1 in which the circulating stream was not mixed with the discharge stream of the first pressure reducing device (200) supplied to the heat exchanger (300). This means that it can be used for a wider range of purposes as a refrigerant, and can achieve the effect of reducing the investment cost of the vaporization device by increasing the temperature difference between streams. In addition, it can be seen that the refrigerant utilization per weight of feedstock in the heat exchanger 300 has also increased.
단순히 공급 스트림의 흐름성을 고려하여 8.3 kg/cm2g의 압력으로만 감압한 비교예 2에 비해, 냉매 활용량이 4.22 Gcal/hr 증가한 것을 확인할 수 있었고, 나아가, 예열 또는 기화에 사용된 열량도 4.35 Gcal/hr가 감소한 것을 확인할 수 있었다. Compared to Comparative Example 2, in which the pressure was reduced to only 8.3 kg/cm 2 g simply considering the flowability of the supply stream, it was confirmed that the refrigerant utilization increased by 4.22 Gcal/hr, and further, the amount of heat used for preheating or vaporization was also increased. It was confirmed that 4.35 Gcal/hr decreased.
또한, 비교예 3의 경우 공급 스트림을 실시예 1과 동일한 압력까지 감압하여 실시예 1과 동일한 냉매 활용량 증가와 기화에 사용되는 열량 감소 효과를 나타내나, 실시예 1의 경우 비교예 3에서 별도의 압축기를 추가하여 설치함으로써 발생하는 공정 비용의 증가 문제를 해결할 수 있었다.In addition, in the case of Comparative Example 3, the feed stream was reduced to the same pressure as in Example 1, resulting in the same increase in refrigerant utilization and reduction in the amount of heat used for vaporization as in Example 1. However, in Example 1, in Comparative Example 3, a separate We were able to solve the problem of increased process costs caused by installing additional compressors.
또한, 비교예 4의 경우 실시예 1과 같이 제1 감압 장치(200) 배출 스트림에 순환 스트림을 혼합한 혼합 스트림을 열교환기(300)로 공급하여 냉매로서 사용하고, 공급 스트림을 실시예 1과 동일한 압력까지 감압하나, 비교예 4의 경우에는 폐루프로 운전되기 때문에 혼합 스트림의 조성이 변할 수 있어, 조성 제어가 어려운 문제점이 있다. 또한, 실시예 1의 경우 비교예 4에서 별도의 압축기를 추가하여 설치함으로써 발생하는 공정 비용의 증가 문제를 해결할 수 있었다.In addition, in the case of Comparative Example 4, as in Example 1, a mixed stream in which the discharge stream of the first pressure reduction device 200 is mixed with the circulating stream is supplied to the heat exchanger 300 and used as a refrigerant, and the supply stream is used as a refrigerant in Example 1 and Although the pressure is reduced to the same pressure, in the case of Comparative Example 4, the composition of the mixed stream may change because it is operated in a closed loop, making it difficult to control the composition. In addition, in Example 1, it was possible to solve the problem of increased process costs caused by adding and installing a separate compressor in Comparative Example 4.
본 발명자들은 상기와 같은 결과로부터, 본 발명에 따라 액상 프로판을 기화시키는 경우, 액상 프로판의 잠열을 최대한 냉매로 이용 가능하고, 나아가, 냉매로 이용한 후의 프로판을 기상의 분해 공정의 공급 원료로 공급하기 위한 기화 시, 예열을 위한 열원을 절감하면서도, 흐름성은 유지할 수 있는 것을 확인하였다.From the above results, the present inventors found that when vaporizing liquid propane according to the present invention, the latent heat of liquid propane can be used as a refrigerant as much as possible, and further, the propane used as a refrigerant can be supplied as a feedstock for the gas phase decomposition process. It was confirmed that during vaporization, the heat source for preheating was reduced while the flowability was maintained.
또한, 액상 프로판 기화 공정에 기존의 프로필렌 냉동 설비의 압축기를 결합함으로써, 추가적인 압축기 설치에 대한 비용 절감과 동시에, 프로필렌 냉매에 비해 저가인 프로판 냉매로 대체함으로써 얻는 경제적인 효과도 확인하였다.In addition, by combining the compressor of an existing propylene refrigeration facility with the liquid propane vaporization process, the cost of installing an additional compressor was reduced, and the economic effect obtained by replacing propane refrigerant with a cheaper propane refrigerant was confirmed.
100: 공급 장치 200: 제1 감압 장치
300: 열교환기 400: 압축기
500: 제1 기화 장치 600: 응축기
700: 제2 감압 장치 800: 제2 기화 장치
900: 분해로100: supply device 200: first pressure reducing device
300: heat exchanger 400: compressor
500: first vaporization device 600: condenser
700: second pressure reducing device 800: second vaporization device
900: Decomposition furnace
Claims (12)
상기 제1 감압 장치 배출 스트림과 열분해 생성물의 정제 단계로부터 공급되며 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 열교환기로 공급하여 냉매로 사용하는 단계(S20);
상기 열교환기의 배출 스트림을 압축기로 공급하여 압축시키는 단계(S30);
상기 압축기에서 배출되는 제1 배출 스트림을 제1 기화 장치로 공급하여 예열 또는 기화시키고, 제2 배출 스트림을 응축기로 공급하는 단계(S40);
상기 응축기에서 기상 프로판을 액상 프로판으로 응축시킨 배출 스트림을 제2 감압 장치로 공급하는 단계(S50); 및
상기 제2 감압 장치에서 압력을 낮춘 배출 스트림을 제2 기화 장치로 공급하여 감압된 액상 프로판을 기화시켜 냉매로 사용하는 단계(S60)를 포함하는 것인 액상 프로판의 기화 방법.Supplying a feed stream containing liquid propane to a first pressure reducing device to depressurize it (S10);
supplying the first pressure reduction unit discharge stream and the circulating stream containing a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane, which is supplied from the purification step of the pyrolysis product, to a heat exchanger and using it as a refrigerant (S20);
Supplying and compressing the discharge stream from the heat exchanger to a compressor (S30);
Supplying the first discharge stream discharged from the compressor to a first vaporization device to preheat or vaporize it, and supplying the second discharge stream to the condenser (S40);
Supplying a discharge stream in which gaseous propane is condensed into liquid propane in the condenser to a second pressure reducing device (S50); and
A method of vaporizing liquid propane comprising supplying the discharge stream whose pressure has been lowered from the second pressure reducing device to a second vaporization device to vaporize the reduced pressure liquid propane and use it as a refrigerant (S60).
상기 순환 스트림은 C2 탄화수소 화합물을 포함하는 것인 액상 프로판 기화 방법.According to paragraph 1,
A method for vaporizing liquid propane, wherein the circulating stream includes C2 hydrocarbon compounds.
상기 (S10) 단계에서 감압된 공급 스트림의 온도는 - 50 ℃ 내지 - 10 ℃인 액상 프로판의 기화 방법.According to paragraph 1,
A method for vaporizing liquid propane, wherein the temperature of the feed stream reduced in the step (S10) is -50 ℃ to -10 ℃.
상기 (S20) 단계에서 열교환기에 공급되는 제1 감압 장치 배출 스트림과 순환 스트림의 중량비는 1:0.05 내지 1:0.5인 액상 프로판의 기화 방법.According to paragraph 1,
A method for vaporizing liquid propane wherein the weight ratio of the first pressure reduction device discharge stream and the circulating stream supplied to the heat exchanger in the step (S20) is 1:0.05 to 1:0.5.
상기 제2 기화 장치 배출 스트림은 열교환기 배출 스트림과 혼합되는 것인 액상 프로판의 기화 방법.According to paragraph 1,
A method of vaporizing liquid propane, wherein the second vaporizer exhaust stream is mixed with a heat exchanger discharge stream.
상기 (S40) 내지 (S60) 단계는 개루프 방식으로 수행되는 것인 액상 프로판의 기화 방법.According to paragraph 1,
The steps (S40) to (S60) are performed in an open loop method.
상기 (S40) 단계에서, 압축기로부터 배출되는 제1 배출 스트림과 제2 배출 스트림의 유량비는 1:50 내지 1:10인 액상 프로판의 기화 방법.According to paragraph 1,
In the step (S40), the flow rate ratio of the first discharge stream and the second discharge stream discharged from the compressor is 1:50 to 1:10.
상기 (S50) 단계에서, 제2 감압 장치 배출 스트림의 압력은 0.1 kg/cm2g 내지 15 kg/cm2g 인 액상 프로판의 기화 방법.According to paragraph 1,
In the step (S50), the pressure of the discharge stream from the second pressure reduction device is 0.1 kg/cm 2 g to 15 kg/cm 2 g.
상기 (S60) 단계에서, 액상 프로판의 잠열을 이용하여 - 60 ℃ 내지 25 ℃의 냉매로 사용하는 것인 액상 프로판의 기화 방법.According to paragraph 1,
In the step (S60), a method of vaporizing liquid propane is used as a refrigerant at -60 ℃ to 25 ℃ by using the latent heat of liquid propane.
상기 (S40) 단계에서, 상기 제1 기화 장치 배출 스트림은 분해로로 공급되는 것인 액상 프로판 기화 방법.According to paragraph 1,
In the step (S40), the first vaporization device discharge stream is supplied to the decomposition furnace.
상기 제1 감압 장치 배출 스트림과 열분해 생성물의 정제 단계로부터 공급되며 프로판보다 기화점이 낮은 탄화수소 화합물을 포함하는 순환 스트림을 공급받아 열교환시키는 열교환기;
상기 열교환기의 배출 스트림을 공급받아 압축시키고, 제1 배출 스트림을 제1 기화 장치로 공급하고, 제2 배출 스트림은 응축기로 공급하는 압축기;
상기 압축기의 제1 배출 스트림을 공급받아 예열 또는 기화시키는 제1 기화 장치;
상기 압축기의 제2 배출 스트림을 공급받아 기상 프로판을 액상 프로판으로 응축시켜 제2 감압 장치로 공급하는 응축기;
상기 응축기의 배출 스트림을 공급받아 감압시키고, 감압된 배출 스트림을 제2 기화 장치로 공급하는 제2 감압 장치; 및
상기 제2 감압 장치의 배출 스트림을 공급받아 기화시키는 제2 기화 장치를 포함하는 액상 프로판의 기화 장치.A first pressure reducing device that receives a feed stream containing liquid propane and supplies the depressurized feed stream to a heat exchanger;
a heat exchanger that receives and exchanges heat with the first pressure reduction unit discharge stream and a circulating stream supplied from the purification step of the pyrolysis product and containing a hydrocarbon compound with a lower vaporization point than propane;
a compressor that receives and compresses the discharge stream of the heat exchanger, supplies a first discharge stream to a first vaporization device, and supplies a second discharge stream to a condenser;
a first vaporization device that receives the first discharge stream from the compressor and preheats or vaporizes it;
A condenser that receives the second discharge stream from the compressor, condenses the gaseous propane into liquid propane, and supplies it to a second pressure reduction device;
a second pressure reducing device that receives the discharge stream from the condenser, depressurizes it, and supplies the reduced pressure discharge stream to a second vaporization device; and
A vaporization device for liquid propane, comprising a second vaporization device for receiving and vaporizing the discharge stream of the second pressure reduction device.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |