KR20100017898A - 쿠멘 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

알킬화 구역(2)에서, 벤젠 재순환 스트림(8)과 프로필렌 공급물 스트림(6)이 반응하여, 프로필렌과 벤젠을 쿠멘(10)으로 전환시킨다. 트랜스알킬화 구역(4)에서, 폴리이소프로필벤젠 스트림(43)과 벤젠 재순환 스트림(20)이 반응하여, 폴리이소프로필벤젠과 벤젠을 쿠멘(12)으로 전환시킨다. 유출물은 분리벽 분획화 컬럼(14) 내로 이동된다. 쿠멘 생성물 스트림(32)은 분리벽 분획화 컬럼의 중간 지점으로부터 제거된다. 벤젠 재순환 스트림(18)은 제1 말단으로부터 제거되고, 또 다른 벤젠 재순환 스트림(20)은 분리벽 분획화 컬럼의 중간 지점으로부터 제거된다.폴리이소프로필벤젠 스트림(34)은 분리벽 분획화 컬럼의 제2 말단으로부터 제거된다. 폴리이소프로필벤젠 스트림은 폴리이소프로필벤젠 분획화 컬럼(40)으로 이동되어, 폴리이소프로필벤젠 (42, 43)을 중질 말단 스트림(44)으로부터 분리된다.

Description

쿠멘 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING CUMENE}
본 발명은 생성물 쿠멘이 분리벽 증류 컬럼을 사용하여 분리되는 쿠멘 제조 방법에 관한 것이다.
쿠멘, 또는 이소프로필벤젠은 주로 페놀 및 아세톤의 제조에 사용되는 유용한 생성물이다. 쿠멘은 인산으로 규조토를 함침시켜 제조된 고체 인산을 사용하는 촉매적 방법에 의해 제조되고 있다. 현재는, 더 낮은 투자 비용으로 더 질이 좋은 쿠멘을 제조하기 위해 제올라이트 촉매가 사용되고 있다.
일반적인 상업적 쿠멘 제조 방법에서, 액체 벤젠 및 액체 프로필렌이 알킬화 촉매를 함유하는 하나 이상의 반응기를 함유하는 알킬화 구역 내로 충전된다. 벤젠의 폴리알킬화된 생성물 제조를 최소화하기 위해, 4:1 내지 16:1, 그리고 더욱 바람직하게는 8:1의 벤젠 대 프로필렌 범위의 반응 구역 전반에 걸친 과량의 몰의 벤젠이 유지되어 왔다. 목적하는 이소프로필렌벤젠의 제조가 갖는 두개의 경쟁적 반응은 일부 상업적 방법에서 문제를 일으켜왔다. 이들 중 하나는 목적하는 모노알킬화 생성물이 아닌 폴리알킬화된 벤젠, 예를 들어, 디이소프로필벤젠 및 트리이소프로필벤젠의 형성이다. 이러한 경쟁 반응은 더 과량의 몰의 벤젠을 사용함으로써 부분적으로 제어할 수 있다. 그러나, 트랜스알킬화 반응기는 폴리알킬화된 벤젠을 벤 젠과 반응시켜, 추가적 쿠멘을 형성하는데 사용된다. 충전되는 프로필렌 반응물에 대한 쿠멘의 수득율 손실을 야기하는 또 다른 경쟁적 반응은, 심지어 과량의 몰의 벤젠이 존재에서도 한정된 정도로 일어나는 프로필렌 이량체 및 삼량체와 같은 프로필렌 올리고머의 형성이다. 프로필렌 삼량체 및 일부 프로필렌 사량체는 쿠멘과 같이 끓는다. 이러한 올레핀의 존재는 쿠멘으로부터 페놀을 제조하는데 사용되는 산화 반응을 방해하기 때문에, 이러한 올리고머화 부반응은 고순도의 생성물을 만들기 위해 최소화되어야만 한다.
알킬화기 및 트랜스알킬화기 유출물은 증류 컬럼을 사용하여 벤젠, 쿠멘 생성물, 폴리이소프로필벤젠, 및 부산물 스트림을 분리하기 위한 분리 공정을 겪는다. 일반적으로 3개의 증류 컬럼이 사용된다. 첫번째는 일반적으로 반응기 유출물로부터 과량의 벤젠을 회수하는데 사용되는 벤젠 컬럼이다. 대개 벤젠인 벤젠 컬럼 오버헤드(overhead)는 일반적으로 알킬화기 및 트랜스알킬화기로 재순환된다. 두번째 증류 컬럼은 일반적으로 벤젠 컬럼 바닥물질로부터 쿠멘 생성물을 회수하는데 사용되는 쿠멘 컬럼이다. 쿠멘 생성물은 일반적으로 쿠멘 컬럼으로부터의 네트(net) 오버헤드이다. 쿠멘 생성물은 페놀 또는 아세톤 공정 등에 사용될 수 있고, 또는 저장소로 보내질 수 있다. 세번째 증류 컬럼은 일반적으로 쿠멘 컬럼 바닥물질로부터 폴리이소프로필벤젠 재순환 스트림을 회수하는데 사용되는 폴리이소프로필벤젠 컬럼이다. 폴리이소프로필벤젠은 폴리이소프로필벤젠 컬럼으로부터의 오버헤드로서 회수되고, 일반적으로 트랜스알킬화기로 재순환된다. 높은 끓는점의 바닥물질, 중질 말단물질은 일반적으로 냉각되어 저장소로 보내진다.
유동 공정 흐름도는 벤젠 컬럼 및 쿠멘 컬럼을 단일 분리벽 컬럼으로 대체함으로써 개선된다. 결과적 이점은 에너지 필요량 및 총 단계수의 상당한 절감, 더 높은 쿠멘 순도 및 벤젠 손실의 감소를 포함한다. 추가 이점은 감소된 단계수와 연관된 자본 비용의 감소, 교환기 표면적의 감소, 및 설비 카운트의 감소를 포함한다.
분획화 컬럼을 위한 분리벽 또는 페티룩 형상(Petyluk configuration)은 Petyluk et al.에 의해 약 50년 전에 처음 도입되었다. 문헌[SUPPLEMENT TO THE CHEMICAL ENGINEER(1992년 8월 27일)]의 14페이지에 기술된 바와 같이 이러한 기법을 사용하는 분획화 컬럼의 최근의 상업화가 더욱 연구를 재촉하였다.
탄화수소 분리에서 분리벽 컬럼을 사용하는 것은 또한 특허 문헌에 기술되었다. 예를 들어, R.O. Wright에게 허여된 US 2,471,134는 메탄 내지 부탄 범위의 경질 탄화수소의 분리에서 분리벽 컬럼을 사용하는 것을 기술한다. V.A. Giroux에게 허여된 US 4,230,533는 분리벽 컬럼을 위한 제어 시스템을 기술하고, 벤젠, 톨루엔 및 오르쏘자일렌을 포함하는 방향족의 분리에서 청구된 발명의 사용을 예시한다.
하기하는 바와 같이, 쿠멘 제조 방법에서 분리벽 컬럼을 사용하는 것은 분리벽 분획화 컬럼을 사용하지 않는 쿠멘 제조 방법에 비해 상당한 이점을 제공한다.
발명의 요약
분리벽 분획화 구역을 사용하는 쿠멘 형성 방법을 개발하였다. 상기 방법은 알킬화 구역 내에서, 적어도 프로필렌을 포함하는 공급물 스트림 및 적어도 벤젠을 포함하는 제1 벤젠 재순환 스트림을 알킬화 조건 하에서 알킬화 촉매와 접촉시켜, 벤젠 및 프로필렌의 적어도 일부를 쿠멘으로 전환시키고, 벤젠 및 쿠멘을 포함하는 알킬화 구역 유출물을 형성하는 단계가 관여한다. 또한, 트랜스알킬화 구역 내에서, 적어도 폴리이소프로필벤젠을 포함하는 폴리이소프로필벤젠 재순환 스트림 및 적어도 벤젠을 포함하는 제2 벤젠 재순환 스트림을 트랜스알킬화 조건 하에서 트랜스알킬화 촉매와 접촉시켜, 폴리이소프로필벤젠 및 벤젠의 적어도 일부를 쿠멘으로 전환시키고, 벤젠 및 쿠멘을 포함하는 트랜스알킬화 구역 유출물을 형성한다. 알킬화 구역 유출물 및 트랜스알킬화 구역 유출물은 분획화 조건에서 작동되는 분리벽 분획화 컬럼 내로 이동된다. 분리벽 분획화 컬럼은 분리벽에 의해 적어도 제1 및 제2 병렬(parallel) 분획화 구역으로 나뉘고, 제1 및 제2 분획화 구역은 각각 분획화 컬럼 내에 위치한 상부 및 하부 말단을 갖고, 제1 및 제2 분획화 구역은 이들의 상부 말단에서 분획화 컬럼의 분리되지 않은 상부 섹션과 개방 소통되며 이들의 하부 말단에서 분획화 컬럼의 분리되지 않은 하부 섹션과 개방 소통된다. 알킬화 구역 유출물 및 트랜스알킬화 구역 유출물 스트림은 제1 분획화 구역의 하나 이상의 중간 지점(들)에서 컬럼으로 들어간다.
쿠멘을 포함하는 스트림은 분리벽 분획화 컬럼의 제2 분획화 구역의 중간 지점으로부터 제거된다. 제1 벤젠 재순환 스트림은 분리벽 분획화 컬럼의 제1 말단으로부터 제거된다. 제2 벤젠 재순환 스트림은 분리벽 분획화 컬럼의 제2 분획화 구역의 중간 지점으로부터 제거되고, 폴리이소프로필벤젠 스트림은 분리벽 분획화 컬럼의 제2 말단으로부터 제거된다. 폴리이소프로필벤젠 스트림은 폴리이소프로필벤젠 분획화 컬럼으로 이동되어, 중질 방향족 스트림으로부터 폴리이소프로필벤젠 재순환 스트림을 분리한다.
도면의 간단한 설명
도면은 본 발명의 일 구체예를 도식화하여 설명한 것이다. 도면은 당업자에게 공지된 펌프, 압축 장치, 밸브, 안정화장치 및 재순환 라인과 같은 공정 배열의 몇몇 세부 사항은 나타내지 않는다.
발명의 상세한 설명
도면과 같이, 본 발명의 방법은 두개의 반응기, 알킬화 반응기(2), 또는 알킬화기, 및 트랜스알킬화 반응기(4), 또는 트랜스알킬화기를 필요로 한다. 프로필렌 공급원료(6) 및 과량의 벤젠(8)이 알킬화기(2)로 도입된다. 일반적 프로필렌 공급원료는 거의 순수한 중합체 등급 물질이거나, 또는 일반적으로 정제 등급 프로필렌에서 볼 수 있는 바와 같은 상당량의 프로판을 함유할 수 있다. 일반적 벤젠 공급원료는 벤젠(최소 99.9 중량%) 및 톨루엔(최소 0.05 중량%)을 함유할 수 있다. 알킬화 반응기는 증기상, 액체상 또는 혼합상에서 작동될 수 있다. 액체상에서 알킬화 반응기를 작동하는 것이 바람직하다. 액체상 작동의 낮은 온도에서, 자일렌 불순물은 생성되지 않고, 우수한 질의 쿠멘 생성물이 생성된다. 일 구체예에서, 알킬화 반응기의 온도는 100℃ 내지 310℃ (212 내지 590℉)의 범위에서 선택되고, 압력은 800 내지 5100 kPa (116 내지 740 psia)의 범위에서 선택된다. 다른 특정 구체예에서, 온도는 120 내지 280℃ (248 내지 536℉)의 범위이고, 압력은 1000 내 지 3900 kPa (145 내지 565 psia)의 범위이다. 알킬화 반응기(2)는 효과적인 양의 알킬화 촉매를 함유한다. 적절한 알킬화 촉매는 고체 산 촉매를 포함하고 바람직하게는 고체 옥사이드 제올라이트이다. 예는 제올라이트 베타, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 모더나이트, 파우자사이트, 제올라이트 오메가, UZM-8, MCM-22, MCM-36, MCM-49 및 MCM-56이다. 알킬화 반응기, 작동 조건 및 촉매는 당업계에 공지되었고, 본 명세서에서는 더 이상 언급하지 않는다.
알킬화 반응기(2)에서, 벤젠은 프로필렌으로 알킬화되어, 이소프로필벤젠, 또는 쿠멘을 형성한다. 주로 2-치환 및 3-치환 프로필벤젠인 일부 폴리이소프로필벤젠 역시 형성된다. 16 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 다른 중질 방향족 부산물 역시 형성될 수 있다. 벤젠은 알킬화기로 과량 공급되어, 실질적으로 모든 프로필렌이 반응된다. 따라서, 알킬화 반응기 유출물(10)은 주로 벤젠, 쿠멘 및 폴리이소프로필벤젠을 함유한다.
트랜스알킬화 반응기(4)는 알킬화 반응기 내에서 생성되고 라인(43)으로 재순환되는 폴리이소프로필벤젠을 라인(20)으로 재순환되는 벤젠으로 트랜스알킬화함으로써 추가 쿠멘을 형성하는데 사용된다. 적절한 조건 및 촉매는 알킬화 반응기에서 기술한 바와 동일할 수 있다. 적절한 트랜스알킬화 촉매의 예는 제올라이트 베타, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, 모더나이트, 파우자사이트, 제올라이트 오메가, UZM-8, MCM-22, MCM-36, MCM-49 및 MCM-56이다. 일 구체예에서, 온도는 100℃ 내지 270℃ (212 내지 518℉)의 범위에서 선택되고, 압력은 800 내지 5100 kPa (116 내지 740 psia)의 범위에서 선택된다. 다른 특정 구체예에서, 온도는 129 ℃ (264℉) 이고, 압력은 1000 내지 3900 kPa (145 내지 565 psia)의 범위이다. 트랜스알킬화 반응기, 작동 조건 및 촉매는 당업계에 공지되었고, 본 명세서에서는 더 이상 언급하지 않는다. 트랜스알킬화 반응기(4)로부터의 트랜스알킬화 유출물(12)은 주로 벤젠, 에틸벤젠 및 폴리에틸벤젠을 함유한다.
알킬화 유출물(10) 및 트랜스알킬화 유출물(12) 모두는 쿠멘/벤젠 분리벽 분획화 증류 컬럼(14)으로 도입된다. 분리벽 분획화 증류 컬럼 내에 두개의 병렬 분획화 구역이 존재한다. 제1 분획화 구역은 분획화 증류 컬럼의 왼쪽면 및 중간섹션의 상당 부분을 차지한다. 용어 "왼쪽(left-hand)" 및 "오른쪽(right-hand)"은 본 명세서에서 도면에 대한 것임을 말해둔다. 실제로 컬럼의 왼쪽 또는 오른쪽으로의 구역의 배치는 중요하지 않다. 이러한 제1 분획화 구역은 실질적 유체 타이트 수직벽(16)에 의해 컬럼 횡단면의 나머지 반을 차지하는 병렬 제2 분획화 구역으로부터 분리된다. 수직벽은 꼭 컬럼의 중앙에 위치할 필요는 없고, 2개의 분획화 구역은 횡단 면적 또는 모양이 서로 다를 수 있다. 수직벽은 컬럼의 큰 수직 부분을 2개의 병렬 분획화 구역으로 나눈다. 2개의 구역은 이러한 벽의 높이에 대해 서로간에 분리되나, 컬럼의 상부 및 바닥 말단 모두에서 소통(communicate)한다. 분리벽을 통하여 2개의 분획화 구역 사이에 직접적 증기 또는 액체의 흐름은 없지만, 분획화 구역의 상부 말단은 바람직하게는 추가 트레이를 갖는 분리되지 않은 분획화 구역을 함유하는 증류 컬럼의 내부 부피에 개방된다. 증기 흐름은 바람직하게는 제한되거나 제어되지만, 액체는 2개의 분획화 섹션의 바닥에서 분리벽 아래를 이동할 수 있다. 따라서, 증기 및 액체는 컬럼의 2개의 부분 사이에서 벽 주위를 자유롭게 움 직일 수 있다.
작동 중에, 두 유출물 성분은 제1 분획화 구역에서 분리되는데, 더욱 휘발성인 화합물은 왼쪽의 제1 분획화 구역에서 나와 위쪽을 향해 이동하여, 증류 컬럼의 분리되지 않은 상부 부분으로 나오게 된다. 제1 분획화 구역에서처럼, 오른쪽 제2 구역의 상부 말단은 증류 컬럼의 상부 섹션과 개방 소통하고, 전체 컬럼 횡단면을 가로질러 연장하는 추가적 분획화 트레이를 선택적으로 함유할 수 있다.
유출물의 성분은 증류 컬럼 내의 양상을 결정하는데 중요한 인자인 끓는점 또는 상대적 휘발성에 따라 분리될 것이다. 상대적으로 낮은 끓는점을 갖는 성분은 유출물 각각으로부터의 벤젠이다. 중간 범위의 끓는 성분은 목적하는 생성물, 쿠멘이다. 상대적으로 높은 끓는점을 갖는 성분은 폴리이소프로필벤젠 및 임의의 중질 방향족이다.
트랜스알킬화 유출물(12) 및 알킬화 유출물(10)은 분획화 증류 컬럼의 중간섹션의 왼쪽면의 상당 부분을 차지하는 제1 수직 분획화 구역 내로 도입된다. 유출물은 도입되기 전에 합쳐질 수 있지만, 분리벽 분획화 증류 컬럼을 따라 서로 다른 높이에서 유출물을 도입함으로써 이점을 얻을 수 있다. 알킬화 반응기 유출물은 더 높은 농도의 폴리이소프로필벤젠을 함유할 수 있고, 따라서 트랜스알킬화 반응기 유출물과 비교하여 컬럼을 따라 상대적으로 더 낮은 높이에서 알킬화 반응기 유출물을 도입하는 것이 유리할 수 있다. 일 구체예에서, 분리벽 분획화 증류 컬럼은 오버헤드 압력이 7 kPa (1 psia)이고 38℃(1OO℉)가 되도록 작동된다.
유출물 내의 벤젠은 제1 분획화 구역에서 위쪽으로 유도되어, 컬럼의 상부 섹션으로 들어가, 오버헤드(overhead)(18) 및 측 인출물(side draw)(20)로 제거된다. 오버헤드 내의 벤젠은 분리벽 컬럼의 상부로부터 제거되고, 오버헤드 응축기(38)를 통해 이동하여, 리시버(receiver)(22)로 전달되는 액체를 형성한다. 리시버(22)는 벤트 스트림(vent stream)(21)을 가질 수 있다. 벤젠의 액체상 스트림(26)은 리시버로부터 제거되어, 환류로서 분리벽 분획화 컬럼의 상부로 되돌아가는 제1 부분(28) 및 제 알킬화 반응기(2)로 재순환되는 제2 부분(8)으로 나뉘게 된다. 벤젠은 또한 측 인출물인 스트림(20)으로 분리벽 컬럼으로부터 제거될 수 있다. 벤젠 스트림(20)은 트랜스알킬화 반응기(4)로 재순환될 수 있다. 2개의 벤젠 스트림이 벤젠 컬럼으로부터 인출되는데, 이는 알킬화 반응기에서 일반적으로 사용되는 촉매는 알킬화 반응 중에 존재하는 소량의 물에 대한 저항성이 있지만, 트랜스알킬화 반응기에서 일반적으로 사용되는 촉매는 물에 대한 저항성이 없기 때문이다. 따라서, 오버헤드는 물로 포화될 수 있고 알킬화 반응기에 적절한 벤젠을 함유하고, 한편 측 인출물은 트랜스알킬화 반응기에 적절한 건조 또는 반건조 벤젠을 함유한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "풍부한"은 50 몰% 이상, 바람직하게는 75 몰% 이상의 표기한 화합물 도는 화합물 종류의 농도를 의미하는 것이다.
분리벽 분획화 컬럼(14)의 바닥은 또한 분리되지 않은 분획화 구역을 포함한다. 이 구역은 제1 및 제2 분획화 구역으로부터의 액체 배출물을 수용할 수 있다. 액체는, 쿠멘을 증기로서 위쪽으로 유도하는 한편 덜 휘발성인 폴리이소프로필벤젠 및 중질 방향족을 바닥 액체(34)로 농축시켜 분리벽 분획화 컬럼(14)으로부터 제거하는 분획화 증류를 거치게 된다. 이러한 분리는 바닥의 분리되지 않은 분획화 구 역으로 증기를 제공하는 재비기(reboiler)(36)를 사용하면 효과적이다. 생성물 쿠멘 스트림(32)은 오른쪽면의 분획화 구역으로부터의 측 인출물로 분리벽 분획화 컬럼으로부터 인출된다. 바닥물질 스트림(34)은 폴리이소프로필벤젠 분리 컬럼(40)으로 이동된다. 일 구체예에서, 분리벽 분획화 증류 컬럼은 오버헤드 압력이 7 내지 14 kPa (1 내지 2 psia)의 범위이고, 30 내지 45℃ (86 내지 113℉)가 되도록 작동된다. 다른 구체예에서, 분리벽 분획화 증류 컬럼은 오버헤드 압력이 7 kPa (1 psia) 그리고 38℃(100℉)가 되도록 작동된다.
본 발명의 다른 특정 구체예에서, 분리벽 분획화 컬럼의 분리되지 않은 바닥 섹션은 가스 흐름 제어 또는 벽의 바닥의 바로 밑에 위치하는 가스 트랩아웃 트레이에 의해 2개의 병렬 분획화 구역으로부터 분리되는 것으로 묘사된다. 이 지점에서의 작은 틈은 병렬 분획화 구역 간의 수평적 액체 흐름을 가능하게 한다. 이러한 트레이는 일반적인 아랫쪽으로의 액체 흐름을 가능하게 하는 액체 밀봉된 구멍을 가질 수 있지만, 이의 구조는 증기의 위쪽방향 흐름을 적어도 매우 제한하거나 제어한다. 이 트레이는 전체적으로 위쪽으로의 증기 흐름을 막아줄 수 있다. 이러한 트레이의 사용은 2개의 분획화 구역 간의 위쪽방향 가스 흐름의 분할을 긍정적으로(positively) 제어하는 수단을 제공할 수 있고, 2 구역의 성능을 제어하는 중요한 수단이다. 선택적으로, 환류가 또한 별도로 제어될 수 있다. 따라서, 총 컬럼 바닥물질은 바람직하게는 라인을 통해 컬럼으로부터 나와서, 2개의 병렬 분획화 구역의 바닥에 별도로 증기를 공급하는 2개의 라인 사이에 나뉘게 된다. 가스 흐름은 하나 이상의 흐름 제어 밸브에 의해 제어되거나, 또는 2개의 구역의 바닥 내의 상 대적 액체 수준을 조정함으로써 제어될 수 있다. 이는 US 4,230,533에 더욱 자세하게 기술된다.
주로 폴리이소프로필벤젠 및 중질 방향족을 함유하는 바닥물질 스트림(34)의 네트 부분은, 폴리이소프로필벤젠의 폴리이소프로필벤젠 컬럼 오버헤드(42)로의 분리 및 중질 방향족의 폴리이소프로필벤젠 컬럼 바닥물질(44)로의 분리를 위해 폴리이소프로필벤젠 컬럼(40)으로 이동된다. 주로 폴리이소프로필벤젠을 함유하는 폴리이소프로필벤젠 컬럼 오버헤드(42)는 리시버(46)를 통해 이동하고, 일부는 환류로서 폴리이소프로필벤젠 컬럼(40)의 상부 부분으로 되돌아간다. 스트림의 나머지(43)는 트랜스알킬화 반응기(4)로 재순환된다. 일 구체예에서, 컬럼은 오버헤드 온도가 85℃ 내지 105℃ (185 내지 221℉)이고, 압력이 16 내지 19 kPa (2.3 내지 2.7 psia)가 되도록 작동된다. 다른 특정 구체예에서, 컬럼은 오버헤드 온도가 95℃(203℉)이고, 압력이 17 kPa (2.5 psia)가 되도록 작동된다.
표 2에 나타내는 이론적 모델링 결과는, 본 발명에서 수행된 분리가, 벤젠 컬럼 이후 쿠멘 컬럼을 사용하는 일반적 도식을 사용해 달성한 경우에 비해 더 바람직함을 나타낸다. 데이터는 단지 공학 설계 계산에 기초한 것이고, 2개의 일반적 분획화 컬럼(벤젠 컬럼 및 쿠멘 컬럼)이 분리벽 컬럼으로 대체되어, 상당한 유익함과 비용 절감을 제공할 수 있음을 나타낸다. 분리벽 컬럼을 사용함으로 인해 일반적인 2개의 연속적 컬럼에 비해 에너지 소비 뿐 아니라 총 단계의 수도 감소된다.
증류 유닛을 설계하는 경우, 흔히 유닛 내의 단계의 수가 유닛의 에너지 필요량과 균형을 이루어야 한다. 본 명세서에 기술한 이론적 모델링에서, 2개의 서로 다른 분리벽 컬럼(DWC) 디자인을 모델화하였다. 하나(케이스 1)는 단계의 수가 더 많고 에너지 필요량은 더 낮은 것이고, 반면 다른 하나(케이스 2)는 단계의 수가 더 적으나 에너지 필요량이 더 높은 것이다. 모델화된 각각의 시스템에 대한 설계 데이터를 표 1에 제공한다.
2개의 컬럼 디자인 DWC 디자인
벤젠 컬럼 쿠멘 컬럼 케이스 1 케이스 2
오버헤드 압력 kPa, (psia) 55(8) 7(1) 7(1) 7(1)
오버헤드 온도 ℃, (℉) 38(100) 155(311) 38(100) 38(100)
응축기 워크 MW,(MMBTU/hr) 4.57(15.6) 4.89(16.7) 4.50(25.6) 7.76(26.5)
바닥물질 온도 ℃, (℉) 199(391) 233(452) 235(455) 234(454)
재비기 워크 MW,(MMBTU/hr) 4.66(15.9) 4.42(15.1) 7.41(25.3) 7.70(26.3)
총 단계수 36 42 67 62
컬럼 지름 cm(ft.) 183(6) 213(7) 259(8.5) 274(9)
표 2는 모델링의 결과를 보여준다. 데이터에 의해 명백히 알 수 있듯이, 각각의 분리벽 컬럼 디자인은 일반적인 2개의 컬럼 디자인에 비해 에너지 절감 및 단계수의 감소 둘 모두를 제공한다. 예를 들어, 분리벽 컬럼 케이스 1은 25.6 MMBTU/hr의 총 응축기 효율(total condenser duty)을 필요로 하고, 분리벽 컬럼 케이스 2는 26.5 MMBTU/hr의 총 응축기 효율을 필요로 하나, 이에 반해 일반적 2개의 컬럼은 32.3 MMBTU/hr의 총 응축기 효율을 필요로 한다. 또한, 분리벽 컬럼 케이스 1은 25.3 MMBTU/hr의 총 재비기 효율(total reboiler duty)을 필요로 하고, 분리벽 컬럼 케이스 2는 26.3 MMBTU/hr의 총 재비기 효율을 필요로 하나, 이에 반해 일반적 2개의 컬럼은 31 MMBTU/hr의 총 재비기 효율을 필요로 한다. 단계수에 있어서, 분리벽 컬럼 케이스 1은 67 단계를 필요로 하고, 분리벽 컬럼 케이스 2는 62개의 단계를 필요로 하나, 이에 반해 일반적 2개의 컬럼은 78개의 단계수를 필요로 한다. 마지막으로, 데이터는 쿠멘 순도가 약간 증가하고, 벤트(vent)로의 벤젠 소실량이 감소함을 보여준다. 따라서, 분리벽 컬럼의 사용은 일반적 분획화 컬럼 세트에 비해 효용 비용 뿐 아니라 트레이의 수에 따른 자본 비용을 감소시킨다.
2개의 컬럼 디자인 DWC 케이스 1 DWC 케이스 2
총 응축기 Q MW(MMBTU/hr) 9.45(32.3) 7.50(25.6) 7.76(26.5)
총 재비기 Q MW(MMBTU/hr) 9.08(31) 7.41(25.3) 7.70(26.3)
총 단계수 78 67 62
응축기 Q의 절약% 20.74% 17.96%
재비기 Q의 절약% 18.39% 15.16%
단계수의 절약% 14.10% 20.51%
쿠멘 순도(중량%) 99.944 99.955 99.955
쿠멘 내의 벤젠(중량ppm) 4 4 4
쿠멘 내의 시멘(중량ppm) 16 16 15
벤트로의 벤젠 소실* (중량%) 1.37 0.18 0.18
* 신선한 공급물 내의 벤젠에 대한 것임

Claims (10)

  1. 분리벽 분획화 구역을 사용한 쿠멘 형성 방법으로서, 상기 방법은
    알킬화 구역 내에서, 제1 벤젠 재순환 스트림 및 적어도 프로필렌을 포함하는 공급물 스트림을 알킬화 조건 하에서 알킬화 촉매와 접촉시켜, 프로필렌 및 벤젠의 적어도 일부를 쿠멘으로 전환시키고, 벤젠 및 쿠멘을 포함하는 알킬화 구역 유출물을 형성하는 단계;
    트랜스알킬화 구역 내에서, 적어도 폴리이소프로필벤젠을 포함하는 폴리이소프로필벤젠이 풍부한 재순환 스트림 및 적어도 벤젠을 포함하는 제2 벤젠 재순환 스트림을 트랜스알킬화 조건 하에서 트랜스알킬화 촉매와 접촉시켜, 폴리이소프로필벤젠 및 벤젠의 적어도 일부를 쿠멘으로 전환시키고, 벤젠 및 쿠멘을 포함하는 트랜스알킬화 구역 유출물을 형성하는 단계;
    알킬화 구역 유출물 및 트랜스알킬화 구역 유출물을, 분획화 조건에서 작동되고 분리벽에 의해 적어도 제1 및 제2 병렬 분획화 구역으로 나뉘어진 분리벽 분획화 컬럼으로 이동시키는 단계로서, 제1 및 제2 분획화 구역은 각각 분획화 컬럼 내에 위치한 상부 및 하부 말단을 갖고, 제1 및 제2 분획화 구역은 이들의 상부 말단에서 분획화 컬럼의 분리되지 않은 상부 섹션과 개방 소통되며 이들의 하부 말단에서 분획화 컬럼의 분리되지 않은 하부 섹션과 개방 소통되고, 알킬화 구역 유출물 및 트랜스알킬화 구역 유출물은 제1 분획화 구역의 하나 이상의 중간 지점에서 컬럼으로 들어오는 것인 단계;
    분리벽 분획화 컬럼의 제2 분획화 구역의 중간 지점으로부터 쿠멘을 포함하는 스트림을 제거하는 단계;
    분리벽 분획화 컬럼의 제1 말단으로부터 제1 벤젠 재순환 스트림을 제거하는 단계;
    분리벽 분획화 컬럼의 제2 분획화 구역의 중간 지점으로부터 제2 벤젠 재순환 스트림을 제거하는 단계;
    분리벽 분획화 컬럼의 제2 말단으로부터 폴리이소프로필벤젠이 풍부한 스트림을 제거하는 단계;
    폴리이소프로필벤젠이 풍부한 스트림을 폴리이소프로필벤젠 분획화 컬럼으로 이동시켜, 중질 방향족이 풍부한 스트림으로부터 폴리이소프로필벤젠 재순환 스트림을 분리하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 알킬화 구역이 800 내지 5100 kPa (116 내지 740 psia) 범위의 압력 및 120 내지 280℃ (248 내지 536℉) 범위의 온도에서 작동되는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 트랜스알킬화 구역이 800 내지 5100 kPa (116 내지 740 psia) 범위의 압력 및 100 내지 270℃ (212 내지 518℉) 범위의 온도에서 작동되는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 30 내지 45℃ (86 내지 113℉) 범위의 온도 및 7 내지 14 kPa (1 내지 2 psia) 범위의 압력에서 작동되는 응축기를 사용하여 제1 벤젠 재순환 스트림을 응축하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제1 벤젠 재순환 스트림의 온도가 85 내지 105℃ (185 내지221℉) 범위이고 압력이 16 내지 19 kPa (2.3 내지 2.7 psia)가 되도록 폴리이소프로필벤젠 컬럼이 작동되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 분리벽 분획화 컬럼의 제2 분획화 구역의 중간 지점으로부터의 쿠멘을 포함하는 스트림이 99.955 중량%의 쿠멘을 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 분리벽 분획화 컬럼의 제2 분획화 구역의 중간 지점으로부터의 쿠멘을 포함하는 스트림이 4 중량 ppm 이하의 벤젠을 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 트랜스알킬화 구역 유출물이, 알킬화 구역 유출물이 도입되는 중간 높이와 분리벽 분획화 컬럼의 제1 말단 사이의 분리벽 분획화 컬럼의 중간 높이에서, 분리벽 분획화 컬럼 내로 도입되는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 쿠멘을 포함하는 스트림을 페놀 형성 공정으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 쿠멘을 포함하는 스트림을 아세톤 형성 공정으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7683228B2 (en) * 2007-02-12 2010-03-23 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Production of high purity cumene from non-extracted feed and hydrocarbon composition useful therein
US7713386B2 (en) * 2007-05-23 2010-05-11 Uop Llc Apparatus for producing ethylbenzene or cumene
KR101236664B1 (ko) 2009-07-20 2013-02-22 주식회사 엘지화학 에너지 절감형 증류탑 어셈블리
US8242320B2 (en) 2010-03-31 2012-08-14 Uop Llc Cumene production with high selectivity
CN104245645B (zh) * 2010-04-19 2017-04-12 蓝立方知识产权公司 分离氯化甲烷的方法
US8350111B2 (en) * 2010-10-12 2013-01-08 Uop Llc Method for producing cumene
US8609916B2 (en) 2012-03-12 2013-12-17 Uop Llc Processes for preparing alkylated aromatic compounds
US8609915B2 (en) 2012-03-12 2013-12-17 Uop Llc Processes for preparing alkylated aromatic compounds
CN103664489B (zh) * 2012-09-05 2016-04-13 中国石油化工股份有限公司 生产对二甲苯产品的精馏方法
CN104837793B (zh) * 2012-12-11 2017-04-26 埃克森美孚化学专利公司 利用烷基化流出物再循环生产枯烯的方法
KR101790391B1 (ko) 2014-05-22 2017-10-26 주식회사 엘지화학 큐멘 정제장치 및 정제방법
KR101732771B1 (ko) 2014-06-16 2017-05-04 주식회사 엘지화학 탈거 장치
CA3074603C (en) 2017-09-28 2024-04-02 Exxonmobil Research And Engineering Company Dual-dividing wall column with multiple products
US11052324B2 (en) 2018-09-14 2021-07-06 Exxonmobil Research & Engineering Company Advanced process control scheme for dividing wall column and dual-dividing wall column with multiple products

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2471134A (en) 1946-07-17 1949-05-24 Standard Oil Dev Co Fractionation apparatus
US4230533A (en) 1978-06-19 1980-10-28 Phillips Petroleum Company Fractionation method and apparatus
JPS5740419A (en) * 1980-08-22 1982-03-06 Mitsui Petrochem Ind Ltd Preparation of cumene
US5055627A (en) * 1985-01-07 1991-10-08 Chemical Research & Licensing Company Process for the preparation of cumene
FR2656300B1 (fr) * 1989-12-21 1993-06-11 Inst Francais Du Petrole Procede de production de phenol.
JP2763386B2 (ja) * 1990-07-05 1998-06-11 三井化学株式会社 トリメチルインダンの減量方法および該減量方法を含むクメンの製造方法
DE19618152C1 (de) 1996-05-07 1997-08-14 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur Trennung von Rohester im DMT-Prozeß
US5902917A (en) 1997-11-26 1999-05-11 Mobil Oil Corporation Alkylaromatics production
US6479720B1 (en) 1999-12-29 2002-11-12 Uop Llc Alkylaromatic process using efficient prefractionation
DE10021624A1 (de) * 2000-05-04 2001-11-08 Basf Ag Trennwandkolonne
DE10038320C1 (de) 2000-08-05 2001-08-23 Krupp Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von sauren und/oder basischen Bestandteilen aus Kohlenwasserstoffen
DE10038318C1 (de) 2000-08-05 2001-09-06 Krupp Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Reinstaromaten
DE10039995A1 (de) 2000-08-11 2002-02-21 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Alkylarylsulfonaten
DE10046609A1 (de) * 2000-09-20 2002-04-04 Basf Ag Verfahren und Vorrichtung zur destillativen Trennung von C5+-Schnitten
US6348637B1 (en) 2000-09-26 2002-02-19 Uop Llc Multifunction fractionation column for adsorptive separation processes
US6483002B1 (en) 2000-09-26 2002-11-19 Uop Llc Integrated fractional distillation for adsorptive separation process
US6395951B1 (en) 2000-09-26 2002-05-28 Uop Llc Adsorptive separation product recovery by fractional distillation
US6395950B1 (en) 2000-11-10 2002-05-28 Uop Llc Isomerization with adsorptive separation and dividing wall fractional distillation
US6417420B1 (en) 2001-02-26 2002-07-09 Uop Llc Alkylaromatic process with removal of aromatic byproducts using efficient distillation
US6551465B1 (en) 2001-04-23 2003-04-22 Uop Llc Dividing wall column control system
US7566799B2 (en) 2001-10-01 2009-07-28 Basf Aktiengesellschaft Process for the preparation of alkylaryl compounds and sulfonates thereof
CN1297524C (zh) 2001-12-18 2007-01-31 环球油品公司 吸附分离产物的分馏回收方法
DE10221122A1 (de) 2002-05-13 2003-12-04 Bayer Ag Verfahren zur schonenden destillativen Trennung von Stoffgemischen
US6740789B1 (en) 2002-05-14 2004-05-25 Uop Llc Alkylaromatic process with catalyst regeneration
US6927314B1 (en) 2002-07-17 2005-08-09 Uop Llc Fractionation and treatment of full boiling range gasoline
DE10261481A1 (de) 2002-12-23 2004-07-01 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Alkylarylsulfonaten mittels modifizierter, dimerisierter Olefine
CN1325450C (zh) * 2002-12-24 2007-07-11 住友化学株式会社 枯烯的制造方法
US6894201B1 (en) * 2003-12-19 2005-05-17 Uop Llc Process and apparatus for the removal of nitrogen compounds from a fluid stream
US7249469B2 (en) 2004-11-18 2007-07-31 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for separating a multicomponent stream
US7348465B2 (en) * 2005-02-08 2008-03-25 Shell Oil Company Selective alkylation of aromatic hydrocarbons
JP4684684B2 (ja) * 2005-03-03 2011-05-18 出光興産株式会社 イソペンタン分留装置、その方法、および、燃料油調製方法
JP5124905B2 (ja) * 2005-03-22 2013-01-23 住友化学株式会社 メタジイソプロピルベンゼンの製造方法
US7371912B2 (en) * 2005-06-15 2008-05-13 Uop Llc Process for making xylene isomer using a deheptanizer with a side draw recycle

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Publication number Publication date
JP2010528022A (ja) 2010-08-19
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WO2008147634A1 (en) 2008-12-04

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