KR20080098069A - 응축물 공급원료를 활용한 올레핀의 제조 - Google Patents

Abstract

올레핀 제조 플랜트용 공급원료로서 천연 가스 응축물을 사용하는 방법으로서, 여기서 공급원료에 대해서, 플랜트내에서 열분해를 위해 응축물로부터 경질 탄화수소를 제거하고, 개별 회수를 위한 액체 증류물은 남게되는 증발 및 분리 조건을 적용한다.

Description

응축물 공급원료를 활용한 올레핀의 제조{OLEFIN PRODUCTION UTILIZING CONDENSATE FEEDSTOCK}

본 발명은 천연 가스로부터 유도된 액체 응축물의 열분해를 통한 올레핀의 형성에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 열분해로에서 탄화수소 열 분해를 수행하는 올레핀 제조 플랜트용 공급원료로서 천연 가스 응축물을 활용하는 것에 관한 것이다.

탄화수소의 열적 분해(열분해)는 올레핀 예컨대, 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 부타디엔, 및 방향족 예컨대, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌 등을 제조하기 위해 광범위하게 사용되는 비촉매성 석유 화학 공정이다.

기본적으로, 탄화수소 공급원료 예컨대 나프타, 가스유 또는 전체 원유를 증류하거나 아니면 분별하여 제조되는 전체 원유의 기타 분획을, 탄화수소 분자를 분리 상태로 유지시키기 위한 희석제로서 작용하는 스팀과 혼합한다. 스팀/탄화수소 혼합물은 화씨 약 900∼약 10,000도(°F 및 F)로 예열시키고, 이후 이 혼합물을 약 1,450∼약 1,550F 범위의 엄격한 탄화수소 열 분해 온도로 매우 신속하게 가열시키는 반응 구역으로 유입시킨다. 열분해는 촉매의 도움없이 이루어진다.

이 공정은 약 10 내지 약 30 psig 범위의 반응 구역 내 압력에 열분해로(스 팀 크랙커)에서 수행된다. 열분해로는 이의 내부에 대류부 및 복사부가 구비되어 있다. 예열은 대류부에서 수행하는 한편, 급격 분해는 복사부에서 일어난다.

엄격 열분해 이후, 열분해로로부터의 유출물은 예를 들어, 분자당 1 내지 35 탄소 원자의 매우 다양한 기체 탄화수소를 함유한다. 이러한 기체 탄화수소는 포화, 단일불포화, 및 다불포화될 수 있고, 지방족, 지환족 및/또는 방향족일 수 있다. 분해된 가스는 또한 상당량의 분자 수소(수소)를 함유한다.

따라서, 상업적인 올레핀 제조 플랜트에서 수행되는 것과 같은 통상의 스팀(열) 분해는 전체 원유의 분획을 사용하고, 이를 열분해하면서 완전하게 증발시킨다. 분해된 생성물은 예를 들어, 약 1 중량%(wt%) 수소, 약 10 중량% 메탄, 약 25 중량% 에틸렌 및 약 17 중량% 프로필렌을 함유할 수 있고, 나머지는 분자당 탄소 원자 수가 4 내지 35인 다른 탄화수소 분자로 대부분 구성되며, 여기서 모든 중량%는 상기 생성물의 총 중량을 기준으로 하는 것이다.

분해된 생성물은 이어서 올레핀 제조 플랜트에서 추가 처리되어 플랜트의 생성물로서, 예컨대, 수소, 에틸렌, 프로필렌, 분자당 탄소 원자수가 4인 혼합 탄화수소, 연료유 및 열분해 가솔린 등과 같은 고순도의 다양한 분리된 개별 스트림을 생성한다. 상기 언급한 각각의 분리된 개별 스트림은 그 자체로 가치있는 상업 제품이다. 따라서, 최근 올레핀 제조 플랜트는 전체 원유 스트림의 일부(분획)를 취하고 이로부터 다수의 분리된, 가치있는 생성물을 생성시킨다.

천연 가스 및 전체 원유(들)는 광범위하게 다양한 다공도를 갖는 다수의 지하 지질층(누층)에 천연적으로 형성되어 있는 것이다. 다수의 이들 누층은 불침투 성의 암석층으로 덮혀 있다. 천연 가스 및 전체 원유(원유)는 또한 지표 밑에 다양한 층위 트랩에 축적되어 있다. 방대한 양의 두 천연가스 및/또는 원유는 지표 밑의 다양한 깊이에 모여서 탄화수소 보유 누층을 형성하고 있다. 이러한 천연 가스 대부분은 원유와 밀접하게 물리적으로 접촉하고 있으므로, 원유로부터 다수의 경질 분자를 흡수하고 있다.

대지에 구멍을 내고 상기와 같은 탄화수소 함유 누층 중 하나 이상을 관통하면, 지표면의 이러한 구멍을 통해서 천연 가스 및/또는 원유를 회수할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 용어 "전체 원유(whole crude oil)" 및 "원유(crude oil)"는, 존재할 수 있는 임의 천연 가스로부터 분리된 유원에서 나오는 것과 같으며, 원유 정유소 및/또는 이러한 정유소에서의 통상적인 증류부로 수송하는 것이 가능하도록 원유에 가할 수 있는 임의 처리는 배제한, 액체(일반적으로 지표에서 우세한 온도 및 압력 조건에서) 원유를 의미한다. 상기 처리는 탈염과 같은 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 정유소에서 증류 또는 다른 분류에 적합하지만, 이러한 임의 증류 또는 분류를 수행하지 않은 것이 원유이다. 항상 필수적으로 포함하는 것은 아니지만, 아스팔텐 또는 타르 등과 같은 비비등물도 포함할 수 있다. 그와 같은 것은, 전체 원유에 대한 비등 범위를 제공하는 것이 불가능하지 않더라도 쉽지 않다. 따라서, 임의 선행 분류없이, 유용성을 열거한 바와 같이, 전체 원유는 유전 파이프라인 및/또는 통상의 원유 저장 설비로부터의 직접적인 하나 이상의 원유일 수 있다.

원유와 유사하게, 천연 가스는 지표로 생산되는 바와 같이 이의 조성이 매우 다양할 수 있지만, 일반적으로, 대부분의 양으로, 즉 약 50 중량% 이상의 상당한 양으로 메탄을 함유한다. 천연 가스는 또한 소량(약 50 중량% 미만)으로, 대체로 약 20 중량% 미만으로, 하나 이상의 에탄, 프로판, 부탄, 질소, 이산화탄소, 황화수소 등을 보유한다. 전부는 아니지만, 지구에서 생산되는 많은 천연 가스는 소량으로(약 50 중량% 미만), 대체로 약 20 중량% 미만으로, 지표에서 일반적으로 우세한 온도 및 압력의 대기 조건에서 정상적으로 기체가 아니고, 지표로 나오면 천연 가스로부터 응축될 수 있는, 분자당 탄소 원자 수가 5 내지 12(C5∼C12)인 탄화수소를 함유할 수 있다. 모든 중량%는 대상 천연 가스 스트림의 총 중량을 기준으로 한다.

다양한 천연 가스 스트림이 지표로 나오는 경우, 대체로 탄화수소 조성물은 그 스트림이 회수되는 지표에서 우세한 온도 및 압력 조건 하에서, 산출된 천연 가스 스트림으로부터 자연적으로 응축되어 진다. 따라서, 동일한 우세 조건하에서 정상적으로 기체인 천연 가스로부터 분리된 정상적으로 액체 탄화수소성 응축물이 산출된다. 정상적으로 기체인 천연 가스는 메탄, 에탄, 프로판 및 부탄을 함유할 수 있다. 산출된 천연 가스 스트림으로부터 응축된 정상적으로 액체인 탄화수소 분획을 일반적으로 "응축물"이라고 하고, 이는 대체로 부탄보다 중질인 분자(C5 내지 약 C20 이거나 이보다 약간 높음)를 함유한다. 산출된 천연 가스로부터 분리 후, 이 액체 응축물 분획을 정상적으로 천연 가스라고하는 나머지 기체 분획으로부터 개별적으로 처리한다.

따라서, 지표로 가장 먼저 산출된 천연 가스 스트림으로부터 회수된 응축물 은 천연 가스(주로 메탄)와 정확하게 동일한 물질, 조성이 아니다. 원유와 동일한 물질, 조성도 아니다. 응축물은 정상적으로 기체인 천연 가스와 정상적으로 액체인 전체 원유 사이의 틈새에 위치한다. 응축물은 정상적으로 기체인 천연가스보다 중질인 탄화수소, 및 전체 원유의 가장 경질 물질인 협소 범위의 탄화수소를 포함한다.

원유와 달리 응축물은 이의 비점 범위를 통해서 특징을 규명할 수 있다. 응축물은 정상적으로 약 100 내지 약 650화씨(F)의 범위에서 비등한다. 이러한 비등 범위에서, 응축물은 광범위하게 다양한 탄화수소성 물질을 함유한다. 이들 물질은 통상 나프타, 등유, 디젤 연료(들) 및 가스유(연료유, 로 오일, 난방유 등) 등이라고 하는 분획을 구성하는 화합물을 포함한다. 나프타 및 연합된 보다 경질의 비등 물질(나프타)은 C5 내지 C10이고, 응축물 중 가장 경질의 비등 범위 분획은, 약 100 내지 약 400F의 범위에서 비등한다. 석유 증류물(등유, 디젤, 가스유)은 일반적으로 C10 내지 약 C20이거나 이보다 약간 높은 범위이고, 일반적으로 대다수는 약 350 내지 약 650F의 범위에서 비등한다. 이들은 개별적으로 그리고 집합적으로, "증류물" 또는 "증류물들"이라고 한다. 다양한 증류물 조성물은 비등점이 350F 보다 낮고/낮거나 650F 보다 높으며, 이러한 증류물은 상기 언급한 바와 같이, 본 발명에서는 350 내지 650F에 포함된다.

상기 기술한 바와 같이, 통상적인 올레핀 제조 플랜트용 출발 공급원료는 정상적으로, 우선 이것이 플랜트에 도달하기 전에 실질적으로, 값비싼 처리 공정을 거치게 된다. 보통, 응축물 및 전체 원유는, 천연 가스가 아닌 원유에서는 고비점 잔류물을 비롯하여, 가솔린, 나프타, 등유, 가스유(감압 또는 상압) 등과 같은 다수의 분획으로 분류되거나 아니면 증류된다. 이후, 잔류물 이외의 이들 분획 중 임의 분획을 정상적으로 플랜트용 출발 공급원료로서 올레핀 제조 플랜트로 이송시킨다.

통상의 올레핀 제조 플랜트용 출발 공급원료로서 제공되는 탄화수소성 분획을 생성하기 위한 응축물 및/또는 원유를 처리하는 정유 증류 유닛(전체 원유 처리 유닛)의 운전 비용 및 자본을 보류할 수 있는 바람직하다. 그러나, 종래 기술은, 최근까지, 비등 범위 분포가 너무 광범위한 탄화수소 유분(분획)과도 동떨어져 있었다. 예를 들어, U.S. 특허 제5,817,226호(Lenglet)를 참조한다.

최근, U.S. 특허 제6,743,961호(Donald H. Powers)가 공개되었다. 이 특허는 팩킹을 함유하는 증발/완만 분해 구역을 사용하여 전체 원유를 분해하는 것에 관한 것이다. 이 구역은 아직 증발되지 않은 전체 원유의 액체상을 보다 완강한 탄화수소 액체 성분의 분해/증발이 최대화될 때까지 상기 구역에서 유지되도록 운전된다. 이를 통해서 팩킹 상의 침전물로서 뒤에 잔류물이 남는 고체 잔류물 형성을 최소화하는 것만이 가능하다. 이러한 잔류물은 이후에 이상적으로, 보통의 로 탈코크화 사이클 동안 통상의 스팀 공기 탈코크화를 통해 패킹을 연소시킨다(상기 특허의 컬럼 7, 50 내지 58줄 참조). 따라서, 상기 특허의 제2 구역(9)은 이 공정에서 사용되는 조건 하에서 분해 또는 증발할 수 없는, 탄화수소성 물질을 포함하는 원유 공급물의 성분에 대한 트랩으로서의 기능을 한다(상기 특허의 컬럼 8, 60 내지 64줄 참조).

U.S. 특허 제6,743,961과 공통 발명자 및 양수인인 2002년 9월 16일 출원된 U.S. 특허 출원 제10/244,792호는 증발(사전 완만 분해 없음)-완만 분해(증발 이후) 스펙트럼의 완만 분해 종결쪽으로 보다 향하도록 증발/완만 분해 유닛의 전체 기능이 작동되도록 온화한 산성 분해 촉매를 사용하는 방법을 개시하고 있다.

U.S. 특허 출원 제6,743,961호와 공통 발명자 및 양수인인 U.S. 특허 제6,979,757호는 아직 증발되지 않았거나 온화하게 분해되지 않은 증발/완만 분해 유닛에 잔류하는 액체 탄화수소의 적어도 일부를 제거하는 방법에 대해 개시하고 있다. 이러한 원유 공급물의 액체 탄화수소 성분은 상기 유닛의 거의 하부에서 유출되어 별도의 제어된 캐비테이션 장치로 이송되어 이전에 증발 및 완만 분해에 저항성을 가졌던 이러한 강한 탄화수소 성분에 추가의 분해 에너지를 제공한다. 따라서, 상기 발명은 또한 증발/마일드 분해 유닛에서 상기 언급한 증발-완만 분해 스펙트럼의 완만 분해 종결쪽으로 보다 향하도록 전체 공정을 작동시키고자 하였다.

U.S. 특허 제6,743,961호와 공통 발명자 및 양수인인 2005년 9월 2일에 출원된 U.S. 특허 출원 제11/219,166호는 탄화수소 증기 및 액체의 혼합물을 제조하기 위한 올레핀 플랜트용 공급원료로서 전체 원유를 사용하는 방법에 관한 것이다. 기상 탄화수소는 잔류 액체로부터 분리하고 증기는 급격 분해 작업부로 이송시킨다. 남아 있는 액체 탄화수소에 대해서는 상기 유닛에 켄칭 오일을 도입하여 마일드 분해보다 증발을 선호하는 조건을 부여하고, 상기 유닛으로부터원유 공급물 유래의 남아 있는 액체 탄화수소 및 켄칭 오일로 구성된 액체 잔류물을 회수한다.

가솔린 수요가 증가하는 기간 동안, 가솔린 공급물(풀)은 증류물을 포함하는 다양한 원유 분획물에 대해서 다양한 정제 접촉 분해 공정 예컨대 유체 접촉 분해 등을 실시하여 증가시킬 수 있다. 따라서, 원유 배럴로부터 생산되는 가솔린/나프타의 양은 필요에 따라서 증가시킬 수 있다. 이는 상기 정의한 증류물을 이용해서만 그러한 것은 아니다. 원유 배럴로부터 회수되는 증류물의 양은 한정되어 있고, 가솔린을 이용하여 할 수 있는 것처럼 증가시킬 수는 없다. 증류물 생성(공급)을 증가시키는 유일한 방법은 원유의 추가 배럴을 정제하는 것이다.

따라서, 그렇지 않으면 이러한 공급물에서 올레핀을 형성하는 열 분해로용 공급물일 수 있는 것으로부터 증류물을 회수하는 것이 매우 바람직한 시점이며, 본 발명은 이러한 방법을 제공한다.

본 발명을 이용하여, 공급이 부족한 가치있는 증류물을 분해 공급물로부터 개별적으로 회수할 수 있고 따라서 덜 가치있는 분해 생성물로 전환되는 것을 지킬 수 있다. 본 발명을 통해서, 분해로부터 지킨 고품질의 증류물뿐만 아니라, 당분야의 당업자에게 자명했던 접근법에 비해서 열 효율을 보다 높히고 비용 소모를 줄일 수 있다. 당분야의 당업자는 우선 분해할 공급물에 대해서 통상의 열 증류 컬럼으로 보내 분해 공급물로부터 증류물을 증류하였다. 이러한 접근법은 컬럼을 건설하고 이러한 컬럼에 부수되는 리보일러 및 오버헤드 응축 설비를 구비하는데 상당한 자본이 요구된다. 본 발명을 통해서 증류 컬럼에 대해서 저렴한 비용으로 보다 우수한 에너지 효율을 이룰 수 있는 방식을 사용할 수 있다는 것을 알게될 것이다. 본 발명을 통해서, 리보일러, 오버헤드 응축기 및 관련 증류 컬럼 설비를 이의 기능을 없애지않고 제거할 수 있어서, 비용을 상당히 절감할 수 있다. 또한, 본 발명 은 분해 로의 운전시에 이미 소비된 에너지(분해로의 상류에 있는 독립 증류 컬럼을 운전시키는데 소비된 에너지와 반대)를 분할하는 기능 대신 이를 이용하고, 분할기의 증기 생성물을 로의 분해부에 직접 보내기 때문에 본 발명은 증류 컬럼에서 필요한 추가의 에너지가 필요하지 않으므로 증류 컬럼에 비해서 운전 시 에너지 효율이 보다 높게 나타난다.

-본 발명의 요약-

본 발명에 따르면, 상기 기술한 바와 같이, 증류물의 회수를 최대화하고, 올레핀 플랜트용 공급물로서 증류물보다 비등 온도가 낮은 물질을 남겨두는, 상기 기술한 바와 같은 올레핀 플랜트용 공급원료로서 응축물을 활용하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 응축물을 예열하여 코크 형성이 거의 없거나 없는 응축물 공급원료로부터의 탄화수소 증기 및 액체 증류물의 혼합물을 생성시킨다. 이어서 기상 탄화수소를 나머지 액체 증류물로부터 분리하고, 기체를 급격 분해 작업부로 이송시킨다. 나머지 액체 증류물은 증류물 공급물(풀)에 첨가하기 위해서 개별적으로 회수한다.

도 1은 통상적인 탄화수소 분해 플랜트에 대한 개략적인 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 일 구체예를 도시한 도면으로서, 이 구체예에서는 독립형 증발 유닛을 사용하고 있다.

본 발명에서 사용하는 용어 "탄화수소", "탄화수소들" 및 "탄화수소성"은 수소 원자 및 탄소 원자만을 함유하거나 엄격하게 이것 만을 함유하는 물질을 의미하는 것이 아니다. 이 용어는 주로 또는 본질적으로 수소 및 탄소 원자로 구성되지만, 다른 원소 예컨대 산소, 황, 질소, 금속, 무기 염 등을 상당한 양으로라도 함유할 수 있는 사실상 탄화수소성인 물질을 포함한다.

본 발명에서 사용하는 용어 "기체(gaseous)"는 본질적으로 기상 상태인 하나 이상의 가스, 예를 들어, 스팀 단독, 스팀과 탄화수소 증기의 혼합물 등을 의미한다.

본 발명에서 사용하는 용어 "코크"는 임의 고분자량 탄소성 고체를 의미하는데, 다핵 방향족의 축합으로 형성된 화합물을 포함한다.

본 발명에서 유용한 올레핀 제조 플랜트는 초기에 공급물을 수용하고 분해하기 위한 열분해(열적 분해)로를 포함한다. 탄화수소의 스팀 분해를 위한 열분해로는 대류 및 복사를 통해 가열되고, 일련의 예열, 순환 및 분해 튜브, 일반적으로 탄화수소 공급물을 예열, 수송 및 분해하기 위한 이러한 튜브 다발을 포함한다. 높은 분해열은 로의 복사부(radiant section 또는 radiation section)에 위치한 버너에 의해 공급된다. 이들 버너 유래의 폐가스는 유입되는 탄화수소 공급물을 예열하기 위해 필요한 열을 제공하도록 로의 대류부를 통해 순환된다. 로의 대류부 및 복사부는 "크로스오버"에서 연결되어 있고, 상기에서 언급한 튜브는 한 부분의 내부로부터 다음 부분의 내부로 탄화수소 공급물을 운송한다.

분해로는 온도가 낮기 때문에 반응 속도 상수가 낮은 복사 튜브(코일) 입구에서 출발하는 복사부에서 가열이 빠르도록 설계된다. 수송되는 대부분의 열은 간단하게 탄화수소를 입구 온도에서 반응 온도로 승온시킨다. 코일의 중간에서, 온도 상승률은 낮지만 분해율은 분명하다. 코일 출구에서, 온도 상승률은 어느 정도 증가하지만 입구에서 만큼 빠르지는 않다. 반응물의 소실 속도는 반응물의 국소 농도에 반응 속도 상수를 곱한 값이다. 코일의 말단부에서, 반응물의 농도는 낮고, 추가 분해는 공정 가스 온도를 증가시켜 이룰 수 있다.

공급물 탄화수소의 스팀 희석은 탄화수소 분압을 낮추고, 올레핀 형성을 증가시키며, 복사 튜브내에서 코크를 형성시키는 임의 경향을 감소시킨다.

분해로는 대체로 복사 내화벽 사이 중심에 위치한 수직 튜브가 설치된 직사각형 화실이 구비되어 있다.

복사부의 발화는 기체 또는 배합된 기체/액체 연료를 사용하는 버너에 고정된 벽 또는 바닥이나 이 둘의 조합으로 일어난다. 화실은 대부분 대체로 연통 가스의 상류 방향 흐름으로, 약간의 음압 하에 존재한다. 대류부로 흐르는 연통 가스는 자연 송풍구 또는 유인 송풍구 중 하나 이상에 의해 정해진다.

복사 코일은 일반적으로 화실 중심 아래의 단일 평면에 달려있다. 이들은 단일 면에 수용되어 있거나 또는 엇갈려서, 이중 튜브 배열로 평행하게 위치할 수 있다. 버너로부터 복사 튜브로의 열 이동은 대체로 복사에 의해 일어나는데, 열적 "복사부"에서는 탄화수소가 1,450°F 내지 약 1,550°F로 가열되고, 이에 대해서 급격 분해가 실시된다.

따라서, 초기의 빈 복사 코일은 발화된 관형 화학 반응기이다. 로에서 탄화수소 공급물은 방사부 유래의 연통 가스로부터의 대류열, 대류부에 공급물의 스팀 희석 등을 통해서, 대류부에서 약 900°F 내지 약 1,000°F로 예열된다. 예열 후, 상업적인 대류형 로에서, 공급물은 복사부로 유입될 준비가 된다.

통상의 로에서, 대류부는 다수의 구역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공급물은 초기에 제1 상부 구역에서 예열되고, 보일러 공급수는 제2 구역에서 가열되며, 혼합 공급물 및 스팀은 제3 구역에서 가열되고, 스팀은 제4 구역에서 과열되고, 하부의 제5 구역에서 최종 공급물/스팀 혼합물의 예열이 완료된다. 구역의 개수 및 이들의 기능은 상당히 다양할 수 있다. 따라서, 열분해로는 복잡하고 가변적인 구조일 수 있다.

복사부를 떠나는 분해된 기체 탄화수소는 분해 패턴의 파괴를 방지하기 위해서 빠르게 온도를 낮춘다. 올레핀 제조 플랜트의 동일한 하류의 후속 처리 전에 분해된 가스를 냉각시켜서 로 및/또는 올레핀 플랜트에서 재사용하기 위한 고압 스팀으로서 다량의 에너지를 회수한다. 이는 대체로 당분야에서 공지된 수송선 교환기를 이용하여 수행한다.

복사 코일 디자이너는 짧은 체류 시간, 높은 온도 및 낮은 탄화수소 분압에 대해 고려해야 한다. 코일 길이 및 직경은 코일 당 공급률, 온도 특성과 관련된 코일 야금술 및 코일 내 코크 침착률 등에 따라 결정된다. 코일은 로 당 다수의 튜브 코일을 갖고 공급률이 낮은 단일한, 소직경 튜브에서 부터 로당 코일이 수개이고 공급률이 높은 거대 직경의 장 튜브까지 범위에 걸쳐 존재한다. 보다 긴 코일은 u 턴 밴드로 연결된 배관 길이로 구성될 수 있다. 다양한 튜브 조합을 이용할 수 있다. 예를 들어 평행한 4개의 폭이 좁은 튜브는 두개의 보다 큰 직경의 튜브를 또한, 평행하게 공급할 수 있는데, 그렇게 하면 연속으로 연결된 여전히 보다 큰 튜브를 제공하게 된다. 따라서, 코일 길이, 직경, 및 직류 및/또는 병류 흐름 배열은 로에 따라서 광범위하게 다양할 수 있다. 그들의 디자인에서의 개별적인 특징때문에, 로는 제조자들의 방식에 따라 불리워질 수 있다. 본 발명은 Lummus, M. W. Kellog & Co., Mitsubishi, Stone & Webster Engineering Corp., KTI Corp., Linde-Selas 등이 제조한 것들을 비롯한 임의 열분해로에 적용가능하나, 상기 로들에 한정되는 것은 아니다.

로로부터 발생하는 분해된 탄화수소의 하류 처리 공정은 특히 초기 탄화수소 공급물이 가스였는지 또는 액체였는지를 기초로 하여 상당히 다양하다. 본 발명은 공급물로서 액체 천연 가스 응축물을 이용하는 것이므로, 여기서 하류 처리 공정은 액체가 공급된 올레핀 플랜트에 대해서 기술한다. 종래 기술에서는 가스유를 통한 나프타, 본 발명에서는 응축물인 액체 원료공급물로부터의 분해된 기체 탄화수소의 하류 처리 공정은, 액체 공급원료에 보다 중질의 탄화수소 성분이 존재하기 때문에 기체 공급원료에 비해 복잡하다.

플랜트에 따라서 다양할 수 있지만, 액체 탄화수소 공급원료 하류 처리 공정에서는 대체로, 예를 들어 상기 언급한 수송선 교환기 등에서의 것과 동일한 열 교환 이후에 로 유출물의 오일 켄치를 적용한다. 이후, 분해된 탄화수소 스트림에 대해서 1차 분류를 행하여 중질 액체를 제거하고, 이후 비응축 탄화수소를 압축하고, 이로부터 산가스 및 물을 제거한다. 다양한 목적 생성물을 이후 개별적으로 분리하는데, 예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 분자당 탄소 수가 4인 탄화수소의 혼합물, 연료유, 열분해 가솔린 및 고순도의 수소 스트림 등이다.

본 발명에 따르면, 분류, 증류 등을 실시하지 않은 응축물 액체를, 전체 또는 실질적인 부분으로 올레핀 열분해로용 1차(초기) 공급원료로서 활용하는 방법을 제공한다. 그렇게 함으로써, 본 발명은 상기에서 종래에 했던 것처럼, 로용 1차 공급원료로서 제공하기 위하여, 예를 들어 나프타, 등유, 가스유 등으로부터, 다양한 분획으로 응축물을 고가로 증류해야하는 필요성을 없애준다.

본 발명을 통해서, 1차 공급물로서 응축물을 사용하여서 상기 장점(에너지 효율성 및 비용 절감 등)을 이룰 수 있다. 이를 통해서, 로의 복사부로 이송되는 탄화수소 스트림의 완전한 증발을 이룰 수 있는 한편, 분해될 보다 경질의 기상 탄화수소로부터 용이하게 분리하기 위해서, 액체 응축물 공급물에 초기에 존재하는 증류물 분획을 본질적으로 액체 상태로 유지시킨다.

본 발명은 대류부 및 복사부와는 별도로 독립적으로 운전되고, (1) 예를 들어 로의 내부에서 대류부 근처 또는 안이지만 복사부의 상류에 위치하는 로의 통합부로서 및/또는 (2) 그 자체가 로의 외부에 존재하지만 로와 유체 연통하는 것으로서 사용할 수 있는 자체 완비된 증발 설비를 이용하여 수행할 수 있다. 로의 외부에 적용할 때, 응축물 1차 공급물은 로의 대류부에서 예열되고, 대류부 및 로로부터 독립형 증발 설비로 이송된다. 이 독립형 설비의 기상 탄화수소 생성물은 이어 다시 로로 이송되어 이의 복사부로 유입된다. 예열은 필요하다면 로의 대류부 이외에서 수행하거나 또는 로의 내부 및/또는 외부의 임의 조합에서 수행할 수 있고, 이 역시 본 발명의 범주에 속한다.

본 발명의 증발 유닛은 대략 상온 내지 약 350F, 바람직하게는 약 200 내지 약 350F로 예열되거나 예열되지 않은 응축물 공급물을 수용한다. 상기 온도는 공급물의 완전한 증발에 필요한 것보다 낮은 온도 범위이다. 필요하지 않을 수 있지만, 임의 예열은 실시한다면 이 응축물이 1차 공급물로 제공된 동일로의 대류부에서 실시한다.

따라서, 본 발명의 증발 운전 단계에서 제1 구역은 증기/액체 분리를 실시하고, 예열된 공급물 스트림 중의 기체 탄화수소 및 있다면 임의 다른 가스를, 예열 후 액체로 남은 증류물 성분으로부터 분리한다. 상기 언급한 가스는 기체/액체 분리부에서 제거하고 로의 복사부로 이송시킨다.

예를 들어, 이러한 제1 상부 구역에서 증기/액체 분리는 당 분야에서 공지이고 자명한 다양한 임의 통상의 방식으로, 증류물 액체를 처리해 낸다. 액체 증기/액체 분리용으로 적절한 장치는 접선 증기 유입부가 있는 액체 넉아웃 용기, 원심분리 분리기, 통상의 사이클론 분리기, 쇠펜퇴터(schoepentoeter), 베인형 액적 분리기 등을 포함한다.

따라서, 상기 언급한 증기로부터 분리된 액체는 제2의, 예를 들어 하부 구역으로 이동한다. 이는 도 2에 도시한 바와 같은 외부 배관을 통해서 실시할 수 있다. 다르게는 증발 유닛의 내부에서 수행할 수 있다. 이 제2 구역의 길이를 따라서 유입되고 이동하는 액체는 접근하는, 예를 들어 상승하는 스팀과 만나게 된다. 제거된 가스가 없는 이 액체는 접근하는 스팀의 열 에너지 및 희석 효과의 영향을 충분하게 수용한다.

이 제2 구역은 하나 이상의 액체 분배 장치 예컨대 다공판(들), 트로프 분배기, 이중 흐름 트레이(들), 굴뚝 트레이(들), 분무 노즐(들) 등을 보유할 수 있다.

이 제2 구역은 또한 이의 일부에 하나 이상의 통상의 타워 팩킹재 및/또는 제2 구역에서 액체와 증기의 친밀 혼합을 촉진시키기 위한 트레이를 보유할 수 있다.

이 제2 구역을 통해서 나머지 액체 탄화수소가 이동(하강)함에 따라서, 존재할 수 있는 가솔린 또는 나프타 등의 경질 물질은, 고에너지와 접촉하게 되면 이에 의해서 실질적인 부분이 증발할 수 있다. 이를 통해서 증발되는 것이 보다 어려운 탄화수소 성분을 계속 하강시킬 수 있고 스팀 대 액체 탄화수소 비율 및 온도를 보다 높게 하여, 스팀 분압은 증가하고 액체 탄화수소 분압은 감소하는 것과 스팀의 에너지 이 둘에 의해 이들이 증발될 수 있게 한다.

도 1은 통상의 분해 운전(플랜트)(1)을 도시한 도면인데, 여기서 로(2)는 크로스오버(도 2 참조)로 연결된 상부 대류부(C) 및 하부 복사부(R)를 구비하고 있다. 공급물(5), 예를 들어 나프타를 로(2)에서 분해시키는데, 분해 전에 본질적으로 완전한 증발을 보장하기 위해서, 우선 구역(6)에서 예열하고 이어서 희석 스팀(7)과 혼합하고, 얻어진 혼합물을 구역(6)보다 뜨거운 부분(C)의 면인 구역(8)에서 더욱 가열시킨다. 얻어진 증기 혼합물을 이어서 복사부(R)로 이송하고 하나 이상의 복사 코일(9)에 분배한다. 코일(9)의 분해된 가스 생성물을 회수하고 라인(10)을 통해서 다수의 수송선 교환기(11)(도 1에서 TLE)로 이송하는데, 여기서 분해된 가스 생성물은 열 분해 기능이 본질적으로 종결되는 정도로 냉각된다. 분해된 가스 생성물은 TLE(11)의 바로 하류에 재순환되는 냉각된 켄칭 오일(20)을 주입하여 추가로 냉각시킨다. 켄칭 오일 및 가스 혼합물이 라인(12)을 통해서 오일 켄칭 타워(13)로 이송된다. 타워(13)에서, 예컨대 라인(14)으로부터의 열분해 가솔린 등의 탄화수소성 액체 켄칭 물질과 접촉하여 분해된 가스 생성물을 추가로 냉각시킬 뿐만 아니라 응축시키고 추가의 연료유 생성물을 회수한다. 생성물의 일부(24)를, 일부 추가 냉각(도시하지 않음) 이후에, 라인(20)을 통해서 라인(12)으로 재순환시킨다. 분해된 가스 생성물은 라인(15)을 통해서 타워(13)로부터 제거되어 수켄칭 타워(16)로 이송되는데, 여기서 타워의 하부 부분(16)에서 회수되는 재순환되는 냉각수(17)와 접촉한다. 물(17)은, 일부는 액체 켄칭 물질(14)로서 사용되고, 일부는 그밖의 곳에서 다른 처리를 위해 라인(18)으로부터 제거되는, 타워(16) 내 액체 탄화수소 분획에서 응축되어 나온다. 라인(2)으로 이송되지 않은 켄칭 오일 분획(24)의 일부는 연료유로서 제거되고 다른 곳에서 처리된다.

이렇게 처리된 분해 가스 생성물은 타워(16)로부터 제거되고 라인(19)을 통해 압축 및 분별 설비(21)로 이송되는데, 여기서 상기 언급한 개별 생성물 스트림이 플랜트(1)의 생성물로서 회수되고, 이러한 개별 생성물 스트림을 총괄하여 라인(23)으로 표시한다.

도 2는 도 1의 로(2)에 대한 본 발명의 방법을 적용하는 일 구체예를 도시한 도면이다. 도 2는 상기 기술한 바와 같이, 단순성과 간결성을 위해 매우 개략적으로 도시하였는데, 실제 로는 복잡한 구조이다. 도 2에서, 로(2)는 예열부(6)로 유입되는 초기 또는 1차 응축물 공급물 스트림(5)을 갖는 것으로 도시하였다. 공급물(5)은 본질적으로 응축물로만(주로) 구성될 수 있지만, 완전히 응축물일 필요는 없다. 다른 탄화수소성 물질이 소량으로 공급물(5)에 존재할 수 있는데, 특히 천연 가스 액체, 부탄(들), 천연 가솔린 등의 응축물보다 경질의 비등물이다. 공급물(5)은 상기 기술한 바와 같은 이유로 부분(6) 및/또는 부분(6)의 내부로 유입되기 전에 희석 스팀과 혼합될 수 있다(도시하지 않음). 부분(6)은 통상적인 로의 전형적인 예열부이다. 본 발명에서, 예열은 선택적이며, 따라서 부분(6)은 완전히 없앨 수 있다. 예열을 사용하는 경우, 부분(6) 이외에 또는 그 대신 로(2)의 외부에 적용할 수 있다. 따라서, 통상적인 로 내부에 전형적인 예열부를 사용할 수도 있고 또는 본 발명의 실시에서는 제거할 수도 있으며, 유사하게, 공급물(5) 예열을 이용하거나 그렇지 않을 수도 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 공급물(5)은 부분(6)을 통해 이송되고 상기 언급한 바람직한 온도 범위로 가열되면 라인(25)을 통해서 구역(6)을 떠난다. 통상의 올레핀 플랜트에서, 예열된 공급물은 희석 스팀과 함께 혼합되고 이어서 구역(6), 예를 들어 로의 대류부(R)로부터 직접 도 1의 부분(8)으로 이송되며, 이후 로(2)의 복사부(2)로 이송된다. 그러나, 본 발명의 이 구체예에 따르면, 예열된 공급물(모두 공급물(5)로부터 유래되고, 증류물보다 가벼운 탄화수소 증기 및 증류물 액체로 대부분 구성된 혼합물)은 예를 들어, 약 200 내지 약 350F의 온도에서 라인(25)을 통해, 독립형 증발 유닛(26)으로 이송되는데, 이 유닛은 물리적으로 로(2)의 외부에 위치한다. 그러나, 유닛(26)은 로(2)와 유체 교환된다. 예열된 공급물은 초기에 유닛(26)의 상부 제1 구역(27)으로 유입되는데, 존재하는 기체 성분, 예를 들어, 나프타 및 보다 경질의 물질은 수반되는, 여전히 액체 성분으로부터 분리된다.

유닛(26)은 본 발명의 신규 특징 중 하나의 성분인 증발 유닛이다. 유닛(26)은 통상적인 분해로에서는 존재하지 않는다. 도 2의 구체예에서, 유닛(26)은 라인(25)을 통해서 로(2)로부터 예열된 응축물을 수용한다. 본 발명의 다른 구체예에서, 예열부(6)를 사용하는 것이 필요하지 않고, 공급물(5)을 직접 유닛(25)으로 공급한다. 유닛(26)에 존재하는 스팀은 에너지 및 희석 효과 둘 모두를 제공하여 이 유닛 내에서 액체 상태로 남아있는 나프타 및 보다 경질인 성분의 적어도 상당한 부분이 1차적으로(주로) 증발되도록 한다. 유닛(26)에 의해 수용되어 예열된 응축물 공급물과 연합된 가스는 라인(28)을 통해서 구역(27)으로부터 제거된다. 따라서, 라인(28)은 구역(27)에 존재하는, 예를 들어 나프타 비등 범위 및 보다 경질인 물질 등의 모든 경질 탄화수소 증기를 본질적으로 멀리 운송한다. 액체 나프타와 함께 구역(27)에 존재하는 액체 증류물을 라인(29)을 통해서 이로부터 제거하고 하부 구역(30)의 상부 내부로 이송시킨다. 이 구체예에서, 구역(27 및 30)은 고체 트레이일 수 있는, 불투과성벽(31)에 의해서 상호 유체 교환과는 분리되어 있다. 라인(29)은 구역(27)과 구역(30) 사이의 외부 유체 하강 흐름 교환을 나타낸다. 이 대신 또는 이 이외에, 구역(27 및 30)은 그 사이에, 액체가 구역(30)의 내부로 아래에서 들어가고 증기는 구역(27)의 내부로 위에서 들어가도록 설계된 하나 이상의 트레이(들)를 이용하여 적어도 부분적으로 액체 투과성이 되도록 벽(31)을 변형시켜서 내부 유체 교환을 구비할 수 있다. 예를 들어, 불투과성벽(또는 고체 트레이)(31) 대신, 굴뚝 트레이를 사용할 수 있는데 이 경우 라인(42)에 의해 운반되는 증기는 굴뚝 트레이를 통해 이송되고 라인(28)을 통해서 유닛(26)을 떠나고, 액체(32)는 라인(29)을 통한 유닛(26)의 외부로 이송되는 대신에 유닛(26) 내에서 내부로 부분(30) 아래로 이송되어 들어온다. 이 내부 하강 흐름의 경우에서, 분배기(33)는 선택적이다.

액체를 구역(27)으로부터 구역(30)으로 이동시키는 임의 방식에 의해서, 액체는 화살표(32)에 도시한 바와 같은 하류 방향으로 이동하여서, 상기 기술한 바와 같은 하나 이상의 액체 분배 장치(33)에서 만난다. 장치(33)는 유닛(26)의 횡단면에 걸쳐서 고르게 액체를 분배하여서 이 액체가 예를 들어, 팩킹(34)과 접촉하는 타워의 너비에 걸쳐서 균일하게 흐르게된다. 본 발명에서, 팩킹(34)은 물질 예컨대 탄화수소의 완만 분해를 촉진하는 촉매 등이 없다.

희석 스팀(7)은 과열 구역(35)을 통해서, 이어 라인(40)을 통해 팩킹(34) 아래에 구역(30)의 하부(54)로 이송되고, 여기서 화살표(41)에 도시한 바와 같이 상승하여 팩킹(34)과 접촉한다. 팩킹(34)에서 액체(32) 및 스팀(41)은 상호 친밀하게 혼합되어 액체(32)의 일부를 증발시킨다. 이렇게 새롭게 형성된 증기는 희석 스팀(41)과 함께 라인(42)을 통해서 구역(30)으로부터 제거되고 라인(28)에서 증기에 더해져서 라인(43)에서 배합된 탄화수소 증기 생성물을 형성한다. 스트림(42)은 본질적으로, 공급물(5)로부터 탄화수소 증기, 예를 들어 나프타 및 스팀을 포함할 수 있다.

따라서, 스트림(42)은 희석 스팀(41)이 더해지고, 스트림(5)에 존재하는 공급물(5) 유래 액체 증류물은 덜한 공급물 스트림(5)의 일부를 나타낸다. 스트림(43)은 존재하는 모든 물질의 온도를 추가로 승온시키도록 대류 구역(C)의 보다 뜨거운(하부) 부분에서 혼합된 공급물 예열 구역(44)을 통해서, 그리고 이어서 크로스오버 라인(45)을 통해서 부분(R)의 복사 코일(9)로 이송된다. 라인(45)은 로 도관(55)의 내부 또는 외부일 수 있다.

스트림(7)은 구역(30)에서 전체로 사용될 수 있고, 또는 이의 일부를 라인(28)(라인(52)를 통해서) 또는 라인(43)(라인(53)을 통해서)에서 사용되거나, 또는 둘 모두 라인(28 및 43)에 액체 형성을 억제하는데 도움이 될 수 있다.

구역(R)에서, 수많은 다양한 탄화수소 성분을 함유하는 라인(45) 유래의 기상 공급물에 대해서 상기 기술한 바와 같은 급격 분해 조건을 적용한다.

분해된 생성물은 도 1에 도시한 바와 같이 로(2)의 올레핀 플랜트 하류의 나머지 부분에서 후속 처리하기 위하여 라인(10)을 통해서 구역(R)을 떠난다.

유닛(26)의 구역(30)은 열간 가스 또는 가스들 예를 들어, 스팀(41)과 액체(32)를 접촉시키기 위한 표면을 제공한다. 구역(30) 내에 액체 및 가스의 역방향 흐름은 가장 중질(최고 비점)인 액체가 최고의 열간 가스 대 탄화수소 비율에서 접촉하도록 하는 동시에 최고 온도 가스와 접촉하게 한다.

따라서, 도 2에 도시한 예시적인 구체예에서, 분리된 액체 탄화수소(29)는 전부는 아니지만 공급물(5)의 증류물 함량의 대부분을 함유한다. 구역(27)의 운전 온도에 따라서, 액체(29)는 본질적으로 상기 언급한 단지 하나 또는 그 이상의 증류물 물질을 함유할 수 있거나 또는 나프타와 같은 보다 경질의 물질을 유한한 양으로 더해진 물질을 함유할 수 있다. 때때로 증류물 생성물에 유한 양의 나프타가 존재하는 것이 바람직할 수 있고, 본 발명은 본질적으로, 증류물 분획으로만 또는 스트림(5)을 구성하는 유한 양의 보다 경질 분획이 더해진 증류물 분획으로 구성된 생성물 스트림(5)을 형성하기 위한 유연성을 제공한다.

따라서, 약 100 내지 약 650F 범위에서 공급원료(5)가 비등하고, 공급된 하나 이상의 증류물 분획(예를 들어, 대부분 약 350 내지 약 650F의 범위에서 비등)에 더하여 나프타(약 100 내지 약 350F의 범위에서 비등)를 포함하면, 본 발명에 따라서, 유닛(6)에서 예열하고 유닛(26)에서 추가로 가열하여 라인(28 및 43)을 통해 제거하기 위해 존재하는 모든 나프타를 본질적으로 증발시킬 수 있다. 따라서, 라인(50)을 통해서 회수되는 액체 증류물만 본질적으로 남게 된다. 이러한 결과를 얻기 위한 유닛(6 및 26)의 운전 온도는 공급물(5)의 조성에 따라 광범위하게 다양할 수 있지만, 대체로 약 150 내지 약 450F의 범위이다.

다르게는, 라인(50)의 통해서 회수되는 것과 같이, 증류물과 함께 액체 상태로 나프타 일부를 남겨두는 것이 바람직하다면, 사용할 경우 유닛(6), 및 유닛(26)의 운전 온도는 이러한 결과를 얻기 위해 변경할 수 있다. 스트림(50) 내 본질적으로 증류물만 갖지 않는 것이 바람직한 경우, 스트림(50)에 대해서 액체 상태로 남은 나프타의 양은, 본 발명에 따라서 광범위하게 다양할 수 있지만, 스트림(50) 내 나프타, 및 증류물의 총 중량을 기준으로 약 30 중량%를 차지할 수 있다. 이러한 결과를 얻기 위한 유닛(26), 및 사용한다면 유닛(6)의 운전 온도는 공급물(5)의 조성 및 스팀의 양 및 사용된 압력에 따라 광범위하게 다양할 수 있지만, 일반적으로 약 200 내지 약 450F의 범위일 수 있다.

스트림(29)은 구역(27)로부터 하향으로 하부, 제2 구역(30)으로 하강하고, 구역(30)에 처음에 존재했던 바람직하지 않은 임의 양의 액체 나프타 분획을 증발시킬 수 있다. 이러한 기체 탄화수소는 열간 가스, 예를 들어서 라인(40)을 통해서 구역(30(부분(54))의 아랫쪽 절반 또는 1/4 부분 등의 하부로 도입된 후 구역(30)을 통해 상승하는 스팀(41) 등의 열간 가스의 영향으로 라인(42)을 통해서 유닛(26)으로부터 나오게 된다.

물론, 유닛(6 및 26)은 바람직하다면 기상 스트림(28 및/또는 42)에 일부 증류물을 남기도록 운전될 수 있다.

공급물(5)은 약간 대기압보다 높은 압력에서 최대 약 100 psig(이하, "대기압 내지 100 psig")의 압력에서 약 상온 내지 약 300F에서 로(2)로 유입될 수 있다. 공급물(5)은 대기압 내지 100 psig의 압력에서 약 상온 내지 약 350F의 온도에서 라인(25)을 통해서 구역(27)으로 유입될 수 있다.

스트림(28)은 본질적으로, 공급물(5)로부터 형성된 모든 탄화수소 증기일 수 있고, 대기압 내지 100 psig의 압력에 약 상온 내지 약 400F의 온도일 수 있다.

스트림(29)은 본질적으로, 예열기(6)에서 증발된 것보다 적은 공급물(5) 유래의 모든 잔류 액체일 수 있고, 약 상온 내지 약 400F의 온도에 대기 압력보다 약간 높은 압력 내지 약 100 psig(이하,"대기압 내지 100 psig)이다.

스트림(43)으로 나타낸 바와 같이, 스트림(28 및 42)의 조합은 대기압 내지 100 psig의 압력에 약 170 내지 약 400F의 온도일 수 있고, 예를 들어 전체 스팀/탄화수소를 탄화수소 파운드당 스팀 파운드로서, 약 0.1 대 약 2, 바람직하게는 약 0.1 대 약 1의 비율로 함유할 수 있다.

스트림(45)은 대기압 내지 100 psig의 압력에서 약 900 내지 약 1,100F의 온도일 수 있다.

액체 증류물(50)은 본질적으로 증류물 성분만을 함유하거나, 또는 스트림(28 및/또는 43)에 존재하는 증류물 성분 및 보다 경질인 성분의 혼합물일 수 있다. 증류물 스트림(50)은 대기압 내지 100 psig의 압력에 약 550F 미만의 온도일 수 있다.

구역(30)에서, 희석 비율(열간 가스/액체 액적)은 응축물의 조성이 다양하므로 매우 다양할 수 있다. 일반적으로, 구역(30)의 상부에서 열간 가스(41), 예를 들어 스팀 대 탄화수소의 비율은 약 0.1/1 대 약 5/1, 바람직하게는 약 0.1/1 내지 약 1.2/1, 보다 바람직하게는 약 0.1/1 내지 약 1/1일 수 있다.

스팀은 라인(40)을 통해서 도입되는 적절한 열간 가스의 일례이다. 다른 물질이 사용되는 스팀에 존재할 수 있다. 스트림(7)은 통상적인 분해 플랜트에서 보통 사용되는 이러한 유형의 스팀일 수 있다. 이러한 가스는 바람직하게 구역(3)으로 유입되는 액체 탄화수소(32)의 실질적인 분획을 증발시키기에 충분한 온도이다. 일반적으로, 도관(40)으로부터 구역(30)으로 들어가는 가스는 대기압 내지 100 psig에서 약 350F 이상, 바람직하게 약 650 내지 약 850F이다. 이러한 가스는 간단하게, 이하에서 스팀 단독에 대해서 언급한다.

스트림(42)은 비등점이 약 350F 미만인 탄화수소 증기 및 스팀의 혼합물일 수 있다. 주목할 것은, 작업자가 일부 증류물을 스트림(42)으로 유입시키고자하는 상황이 있을 수 있는데, 이러한 경우들도 본 발명의 범주에 포함된다는 것이다. 스트림(42)은 대기압 내지 100 psig의 압력에서 약 170 내지 약 450F의 온도일 수 있다.

팩킹 및/또는 트레이(34)는 라인(41)으로부터 유입되는 스팀을 위한 표면을 제공한다. 따라서, 부분(34)은 하강 흐름 액체와 라인(40)으로부터 유입되는 상향 흐름 스팀(41)을 접촉시키기 위한 표면을 제공한다. 부분(3) 내 역방향 흐름은 최고 중질(최고 비등점) 액체가 최고의 스팀 대 오일 비율로, 동시에 최고 온도 스팀과 접촉하도록 한다.

라인(40) 유래의 스팀은 예를 들어, 도관(5)으로 유입될 수 있는 희석 스팀이 그러한 것처럼 분압 목적을 위한 희석물로서만 제공되는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 그보다는, 라인(40) 유래 스팀은 희석 기능으로서뿐만 아니라 추가적으로 액체 상태로 남아있는 탄화수소에 대한 추가의 증발 에너지를 제공한다. 이는 에너지 투입을 제어하는 것을 통해서, 그리고 중질 탄화수소 성분의 증발을 이룰 수 있는 충분한 에너지를 이용하여 이루어진다. 예를 들어, 라인(40)의 스팀을 이용하여, 공급물(5) 액체의 실질적인 증발을 달성한다. 구역(30)의 하부로 액체 탄화수소 액적이 점진적으로 이동함에 따라서 매우 높은 스팀 희석 비율 및 최고 온도 스팀이 이들을 가장 필요로하는 곳에 제공된다.

도 2의 유닛(26)은 로(2) 외부의 독립형 유닛 대신, 구역(30)이 전체적으로 로(2)의 내부에 위치하도록 대류 구역(C)의 내부에 물리적으로 수용될 수 있다. 로 내부에 유닛(26)이 전체 수용된 것이 다양한 로의 디자인 고려 사항을 위해 바람직할 수 있을지라도,, 본 발명의 혜택을 얻기 위해서 필수적인 것인 아니다. 유닛(26)은 또한 전체적으로 또는 부분적으로 로의 외부에 적용될 수 있으며 이 역시 본 발명의 범주에 속한다. 로(2)와 관련하여 유닛(26)의 전체적으로 내부 및 전체적으로 외부 위치의 조합은 당분야의 당업자에게 자명하고 또한 본 발명의 범주에 속한다.

실시예

알제리산 베자이아 응축물로서 특징되는 천연 가스 응축물 스트림(5)을 저장 탱크로부터 이동시켜서 상온 및 압력 조건에서 열분해로(2)의 대류부에 직접 공급하였다. 이 대류부에서 이러한 응축물 초기 공급물을 약 60 psig에 약 280F로 예열하고, 이어서 증발 유닛(26)으로 이송시켰으며, 여기서 약 280F 및 60 psig에 가솔린과 나프타 가스의 혼합물을 상기 유닛의 구역(27)에서 증류물 액체로부터 분리하였다. 상기 분리된 가스를, 복사 코일(9) 출구에서 1,450°F 내지 1,550°F의 온도 범위에서 급격 분해하기 위해 동일 로의 복사부로 수송하기 위하여, 구역(27)으로부터 이동시켰다.

상기 언급한 수반되는 탄화수소 가스로부터 분리한 후, 공급물(5)로부터 남은 탄화수소 액체를 하부 부분(30)으로 수송하고 이의 하부를 향해서 상기 부분 아래로 하강하도록 하였다. 약 660F에서 예열된 스팀(40)을 구역(30)의 바닥 근처로 유입하여 부분(54)에서 탄화수소에 대한 스팀 비율이 약 1.5가 되도록 하였다. 하 강하는 액체 액적은 상부를 향하는 구역(30)의 바닥으로부터 상승하는 스팀과는 역방향의 흐름이다. 구역(30)에서 아래로 하강하는 액체에 대해서, 스팀 대 액체 탄화수소 비율은 부분(34)의 상부에서부터 바닥으로 증가시켰다.

약 250F에서 스팀과 나프타 증기의 혼합물(42)을 구역(30)의 상부 근처로부터 유출하고 라인(28)을 통해 구역(27)으로부터 초기에 제거된 가스와 혼합하여 존재하는 탄화수소 파운드 당 약 0.45 파운드의 스팀을 함유하는 복합 스팀/탄화수소 증기 스트림을 형성하였다. 이 복합 스트림은 구역(44)에서 약 50 psig 미만에서 약 1,000F로 예열하고 로(2)의 복사부(R)로 유입시켰다.

Claims (7)

1. 플랜트 내에서 분해된 물질을 후속 처리하기 위하여 탄화수소 물질을 열적으로 분해하기 위한 열분해로를 사용하고, 상기 로는 그 내부에 적어도 대류 가열부 및 별도의 복사 가열부를 구비하며 상기 복사 가열부는 상기 분해를 위해 사용하는, 올레핀 제조 플랜트를 운전하기 위한 방법에 있어서,

   1차 공급원료로서 천연 가스 응축물 액체를 상기 로에 공급하는 단계로서, 상기 공급원료는 하나 이상의 증류물 및 상기 하나 이상의 증류물보다 낮은 온도에서 비등하는 탄화수소를 포함하는 탄화수소성 물질을 주로 함유하는 단계, 적어도 증발 유닛에서는 (1) 상기 하나 이상의 증류물보다 낮은 온도에서 본질적으로 비등하는 상기 공급원료로부터의 기상 탄화수소를 형성하면서 본질적으로 상기 하나 이상의 증류물인 탄화수소는 액체로서 남겨두고, (2) 상기 액체 탄화수소로부터 상기 기상 탄화수소를 분리하는 단계, 상기 기상 탄화수소를 상기 복사 가열부로 이송하는 단계, 및 상기 증발 유닛으로부터 상기 액체 탄화수소를 회수하는 단계를 포함하는 것을 개선점으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 회수된 액체 탄화수소를 증류물 풀(pool)에 첨가하는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 공급원료는 약 100∼약 650F의 온도 범위에서 비등하 고, A) 하나 이상의 나프타, 및 B) 등유, 디젤 연료 및 가스유로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 증류물을 함유하는 것인 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 공급원료는 상기 나프타가 본질적으로 모두 증발되도록 가열되는 것인 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 공급원료는 약 150∼약 450F의 온도로 가열되는 것인 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 공급원료는 상기 나프타의 상당 부분이 증발되지만 유한한 양의 나프타는 액체 상태로 남도록 가열되고 상기 하나 이상의 액체 증류물과 혼합되는 것인 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 공급원료는 약 200∼약 450F의 온도로 가열되는 것인 방법.

Images