KR20110038072A

KR20110038072A - 올레핀 제조를 위한 개선된 분리 공정

Info

Publication number: KR20110038072A
Application number: KR1020117002093A
Authority: KR
Inventors: 수닐 판디트라오; 산지브 램
Original assignee: 루머스 테크놀로지 인코포레이티드
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2011-04-13
Also published as: TWI388543B; TW201006794A; US20090326307A1; CA2717895C; RU2445301C1; KR101276943B1; WO2009158323A1; CN101978028A; MY148522A; JP5238878B2; EP2303989A1; EP2303989A4; CL2009001478A1; JP2011515500A; US7842847B2; EP2303989B1; PL2303989T3; CA2717895A1; CL2009001485A1; BRPI0909031A2

Abstract

파라핀으로부터 올레핀, 예를 들어 프로판으로부터 프로필렌의 분리를 위한 개선된 공정이 제공된다. 두 개의 생성물 스플리터가 프로판으로부터 프로필렌을 분리하기 위해 병렬적으로 사용된다. 상기 생성물 스플리터들 중 하나는 보다 저압에서 운전되는 반면, 두 번째 생성물 스플리터는 보다 고압에서 운전된다. 병렬적으로 두 개의 스플리터를 사용하는 것은 종래의 공정과 비교하여 더 낮은 에너지 소비로 고순도 프로필렌 생성물을 회수하기 위한 공정을 제공한다.

Description

올레핀 제조를 위한 개선된 분리 공정 {IMPROVED SEPARATION PROCESS FOR OLEFIN PRODUCTION}

본 발명은 올레핀의 제조를 위한, 특히 파라핀 공급 원료로부터 탈수소화 공정에 의해 제조되는 올레핀을 분리하기 위한 개선된 공정에 관한 것이다. 상기 공정은 특히 프로필렌 및 프로판의 분리에 적합하다. 두 개의 생성물 스플리터(splitter)가 프로판으로부터 프로필렌을 분리하여 고순도 프로필렌 생성물을 제조하기 위해 병렬적으로 사용된다. 상기 생성물 스플리터들 중 하나는 보다 저압에서 사용되는 반면, 두 번째 스플리터는 보다 고압에서 운전된다. 두 개의 스플리터를 병렬적으로 사용하는 것은 종래의 공정과 비교하여 더 낮은 에너지 소비로 고순도 프로필렌 생성물을 회수하기 위한 공정을 제공한다.

올레핀 탄화수소는 다수의 석유 화학 제품들, 예를 들어, 중합체, 모터 연료 혼합 첨가물, 및 다른 제품들의 제조에 유용하다. 분자 당 2 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 단쇄 포화 탄화수소는 종종 상응하는 올레핀을 형성하기 위해 탈수소화된다. 이어서, 상기 올레핀은 아이소파라핀의 알킬화에서, 모터 연료 혼합 첨가물을 제조하기 위한 알코올의 에테르화에서, 또는 다양한 중합체 물질들을 제조하기 위해 사용되는 단량체로서 사용될 수 있다.

한 가지 특히 유용한 올레핀은 프로판의 탈수소화에 의해 제조되는 프로필렌이다. 프로필렌은 세계에서 두 번째로 많은 석유화학 제품이며, 폴리프로필렌, 아크릴로나이트릴, 아크릴산, 아크롤레인, 프로필렌 옥사이드 및 글리콜, 가소제 옥소 알코올(plasticizer oxo alcohols), 큐멘, 아이소프로필 알코올 및 아세톤의 제조에 사용된다. 프로필렌 생산의 성장은 주로 포장재 및 외출복과 같은 일상품에서 사용되는 폴리프로필렌에 대한 업계의 수요에 의해 이끌어진다.

프로판 탈수소화 공정은 일반적으로 도 1에 나타낸 단계를 따른다. 프로판은 탈수소화 유닛(1)으로 공급되고, 여기서 촉매의 존재 하에서 탈수소화가 수행되어 프로필렌이 형성된다. 탈수소화 유닛으로부터의 배출물은 회수 섹션에서 보다 경질의 성분들로부터 미반응 프로판 및 프로필렌을 회수하기 위해, 압축기(2)에서 통상적으로 115 내지 350 psig 또는 그 이상의 충분히 높은 압력으로 압축된다.

회수 섹션(3)에서, 상기 압축된 반응기 배출물은 추가 정제를 위한 프로판 및 프로필렌의 회수를 극대화하기 위해 잇달아 냉각되어 차갑게 된다. 상기 회수 섹션으로부터의 오프가스(offgas)는 대부분 보다 경질의 성분들, 예를 들어 수소, 메탄, 에탄 및 에틸렌으로 구성된다.

탄화수소 생성물 스트림은 회수 유닛으로부터 정제 유닛(4)으로 공급된다. 정제 유닛은 통상적으로 두 개의 증류 컬럼을 포함한다. 제1 증류 컬럼인 탈에탄기(deethanizer)에서, 에탄 및 보다 경질의 성분들은 탑정(overhead) 오프가스로서 회수되고, 프로판 및 프로필렌은 탑저물(bottoms)로서 제거된다.

그 다음에, 상기 탈에탄기로부터의 탑저 스트림은 통상적으로 생성물 스플리터로 언급되는 제2 증류 컬럼으로 공급된다. 생성물 스플리터 컬럼에서 프로필렌은 탑정 스트림으로서 회수되고, 생성물 스플리터의 탑저 스트림으로부터의 미반응 프로판은 탈수소화 유닛으로 되돌려져 재순환된다.

종래의 공정에서, 상기 생성물 스플리터는 통상적으로 히트 펌프 구조(heat pump configuration)를 사용하여 재비등되는데(reboiled), 여기서 상기 생성물 스플리터로부터의 탑정 생성물 증기가 압축되어 재비등 매체(reboiling medium)로서 사용된다. 상기 생성물 스플리터의 압력을 증가시키고 저압 스팀을 사용하여 재비등시킬 수도 있으나, 프로판 탈수소화 유닛은 통상적으로 고압 생성물 스플리터를 재비등시킬 정도로 충분히 낮은 수준의 스팀을 생산하지 않는다.

프로판의 탈수소화에 의해 프로필렌을 생산하기 위한 한 가지 일반적인 공정은 CATOFIN 공정으로 알려져 있다. CATOFIN 공정에서, 고정층(fixed bed) 크로뮴-알루미나 촉매를 포함하는 탈수소화 반응기에 액체 프로판을 공급함으로써 프로판이 프로필렌으로 변환된다. 거기에는 통상적으로 다른 반응기들이 운전되는 동안 어떤 반응기들에서 촉매 재생이 일어나도록 하기 위해 병렬적으로 운전되는 다중 탈수소화 반응기들이 존재한다. 상기 탈수소화 반응기들은 통상적으로 약 690℉에서 유지된다.

상기 반응기들로부터의 배출물은 냉각되고 스팀 구동(steam driven) 생성물 압축기를 사용하여 압축된다. 압축된 생성물은 회수 섹션으로 보내져서, 비활성 가스, 수소 및 경질 탄화수소가 상기 압축된 반응기 배출물로부터 제거된다. 그 다음에, 회수 유닛으로부터의 프로필렌 풍부(rich) 가스는 생성물 정제 섹션으로 보내져서, 상술한 바와 같이 프로필렌이 프로판으로부터 분리된다.

종래의 프로판 탈수소화 공정의 정제 단계는 도 2에서 나타난다. 종래의 공정에서 생성물 스플리터(110)는 공급 라인(100)을 통해 C3+ 화합물들을 포함하는 탈에탄기로부터의 중질물(heavy end)을 공급받는다. 이러한 공급물은 생성물 스플리터에서 증류되어, 프로필렌 생성물이 탑정 스트림(102)으로 회수되고, 미반응 프로판을 함유하는 나머지 화합물들의 대부분은 탑저 스트림(104)으로 배출된다. 이러한 종래의 생성물 스플리터는 약 80-90 psig의 압력 및 40 내지 60℉의 온도에서 운전된다.

탑정 프로필렌 스트림(102)은 분리기(150)로부터의 탑정물(105)과 결합되고, 라인(106)을 통해 히트 펌프(130)으로 이송된다. 히트 펌프는 라인(133)을 통해 공급되는 고압 스팀을 사용하는 스팀 터빈(131)에 의해 구동된다. 배기 스팀(exhaust steam)은 라인(122)를 통해 응축기(160)로 배출되며, 여기서 그것은 냉각되고 플랜트로부터 배출된다.

생성물은 히트 펌프(130)에서 압축되고, 배출 라인(108)을 통해 흘러 생성물 스플리터 리보일러(reboiler)(120)에 열을 공급한다. 데워진 프로필렌은 라인(114)을 통해 생성물 스플리터로 되돌아 흐르는 부분 및 라인(112)을 통해 생성물 분리기(150)로 흐르는 나머지로 분할된다. 상술한 바와 같이, 분리기(150)로부터의 탑정물(105)은 생성물 스플리터로부터의 탑정 프로필렌 스트림(102)과 결합되어 히트 펌프(130)로 공급된다. 상기 분리기의 탑저로부터의 프로필렌 생성물(118)은 추가 처리를 위해 다른 유닛들로 이송된다.

생성물 압축 장치(140)는 라인(143)을 통해 고압 스팀을 공급받는 스팀 터빈(141)에 의해 구동된다. 생성물 압축기는 압축을 위하여 라인(127)을 통해 탈수소화 반응기(미도시)로부터 생성물을 공급받는다. 압축된 탈수소화 생성물은 추가 분리를 위하여 라인(126)을 통해 공급된다. 종래의 플랜트들에서, 스팀 터빈(141)으로부터의 배기 스팀은 라인(124)을 통해 응축기(170)로 배출되며, 여기서 그것은 냉각되고 플랜트로부터 배출된다.

종래의 저압 생성물 스플리터의 탑저물은 주로 프로판으로 구성된다. 탑저물은 라인(128)을 통해 배출되고 분할되어, 탑저물의 일부가 라인(104)을 통해 리보일러(120)로 재순환되며, 여기서 그것은 가열되고 저압 스플리터(11)로 되돌려 이송되어 열을 공급한다. 탑저물의 나머지는 라인(116)을 통해 배출되고 추가 처리를 위해 이송된다.

그러나, 종래의 탈수소화 공정은 몇 가지 내재적 한계를 가진다. 한 가지 주요한 한계는 프로필렌 생성물을 제조하는데 필요한 투입 에너지의 양이다. 현재, 종래의 탈수소화 공정에 드는 총 에너지 소비는 프로필렌 생성물 1kg 당 약 100 kcal이다. 이에 따라, 덜 비싸고 더 에너지 효율적인 프로판의 탈수소화 방법에 대한 산업계의 지속적이고 충족되지 않은 요구가 존재한다.

발명의 요약

본 발명은 파라핀 공급원료로부터 올레핀을 분리하기 위한 공정과 관련된다. 상기 공정은 프로판으로부터 프로필렌을 제조하기 위한 탈수소화 공정을 따르는 프로판으로부터 프로필렌을 분리하기 위한 예를 위해 사용될 수 있다. 상기 공정은 두 개의 생성물 스플리터를 병렬적으로 사용하는데, 제1 스플리터는 보다 고압에서 운전되고, 제2 스플리터는 보다 저압에서 운전된다. 상기 저압 생성물 스플리터는 종래의 프로필렌 정제 공정에서 통상적으로 행해지는 것처럼 히트 펌프를 사용하여 열을 공급받는 리보일러를 가진다. 상기 고압 생성물 스플리터는 보다 고압에서 운전되고, 생성물 압축기 및 히트 펌프의 스팀 터빈들로부터의 배기 스팀을 사용하여 열을 공급받는다.

본 발명의 일 실시예에서, 프로필렌 및 프로판의 혼합물을 포함하는 공급 스트림은 두 개의 스트림으로 분할된다. 제1 스트림은 고압 생성물 스플리터 컬럼으로 공급되고, 제2 스트림은 저압 생성물 스플리터 컬럼으로 공급된다. 상기 저압 생성물 스플리터 컬럼으로부터의 탑정 스트림의 적어도 일부는 히트 펌프로 공급된다. 상기 히트 펌프를 구동하는 스팀 터빈으로부터의 배기 스팀은 고압 생성물 스플리터를 위한 리보일러로 공급된다.

상기 히트 펌프는 상기 저압 생성물 스플리터 컬럼으로부터의 탑정 스트림을 압축하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 저압 생성물 스플리터로부터의 압축된 탑정 스트림은 상기 저압 생성물 스플리터 컬럼을 위한 리보일러를 통해 공급된다.

하나 이상의 생성물 압축기가 파라핀 공급물을 올레핀 생성물로 변환시키는 탈수소화 반응기들로부터의 산물을 압축하기 위해 사용된다. 상기 생성물 압축기는 스팀 터빈에 의해 구동된다. 생성물 압축기들을 위한 스팀 터빈으로부터의 배출 스팀은 히트 펌프로부터의 스팀 터빈으로부터의 배기 가스와 결합될 수 있고, 결합된 스트림은 고압 생성물 스플리터를 위한 리보일러에 열을 제공하기 위해 사용된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 생성물 스플리터 컬럼들로부터의 탑정 스트림은 환류 스트림 및 생성물 스트림으로 분할된다. 상기 환류 스트림은 각각의 생성물 스플리터들로 되돌려 공급되고, 상기 생성물 스트림은 추가적인 처리를 위해 다른 유닛들로 공급된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 분리기가 제공된다. 상기 저압 생성물 스플리터 컬럼으로부터의 압축된 탑정 스트림은 상기 저압 생성물 스플리터를 위한 리보일러에 열을 공급한 후, 상기 분리기로 공급된다. 상기 분리기로부터의 탑정 스트림은 상기 저압 생성물 스플리터 컬럼으로부터의 탑정 스트림과 결합되고, 프로필렌 생성물을 포함하는 상기 분리기로부터의 탑저 스트림은 다른 유닛들로 이송된다.

상기 병렬적인 생성물 스플리터에 대한 공급 스트림은, 파라핀을 올레핀으로, 예를 들어 프로판을 프로필렌으로 변환시킬 수 있고, 프로필렌으로부터 미반응 프로판을 분리하기 위한 분리 단계를 이용하는 임의의 유형의 플랜트로부터 공급될 수 있다. 프로필렌은, 예를 들어 CATOFIN 공정과 같은, 프로판을 프로필렌으로 변환하기 위한 임의의 유형의 탈수소화 공정을 사용하여 본 발명의 공정을 위해 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 탈수소화 유닛으로부터의 생성물 스트림은 비활성 기체, 수소 및 경질 탄화수소를 제거하기 위해, 예를 들어 압축 및 냉각에 의해 추가적으로 처리된다. 상기 생성물 스트림은 바람직하게는 탈에탄기 컬럼으로 공급되며, 여기서 C₂ 및 보다 경질의 성분들은 탑정 스트림으로 제거되고, 탑저 스트림은 소량의 다른 불순물들과 함께 프로판 및 프로필렌으로 구성된다. 본 실시예에서, 상기 탈에탄기 탑저 스트림은 본 발명의 병렬적인 생성물 스플리터 단계로 공급된다.

생성물 정제 단계는 일반적으로 저압 생성물 스플리터, 고압 생성물 스플리터, 스팀 터빈 구동 히트 펌프, 및 스팀 터빈 구동 생성물 압축기를 포함한다. 상기 탈에탄기 탑저 스트림은 생성물 정제 단계로 들어가고 분할되며, 이에 따라 고압 스플리터를 위한 리보일러 스팀 요구가 생성물 압축기 및 히트 펌프를 구동하는 스팀 터빈들로부터의 배기 스팀에 의해 충족된다. 저압 생성물 스플리터용 리보일러를 위한 열은 종래의 생성물 스플리터 배열에서와 같은 히트 펌프로부터 제공된다.

상기 기술된 분리 공정은 파라핀과 같은 공급 원료로부터 올레핀을 분리하기 위한 임의의 올레핀 변환 공정에서 사용될 수 있다. 생성물들은 끓는 온도에서 작은 차이를 가지므로, 본 발명의 공정은 스팀 터빈에 의해 제공되는 상당한 양의 동력을 요구하거나 에너지 집약적인 분리를 요구하는 공정에 특히 유리하다.

본 발명의 공정의 이점들 중 하나는 고순도 프로필렌이 보다 낮은 총 에너지 소비에 의해 제조될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 본 발명의 생성물 정제 방식을 사용하는 총 에너지 소비는 종래의 CATOFIN 유닛들과 비교하여 약 18-22% 만큼까지 총 에너지 소비를 줄일 수 있다. 본 발명의 공정의 다른 이점들은 하기의 바람직한 실시예들의 상세한 설명에 의해 당해 분야에서 숙련된 자에게 자명할 것이다.

도 1은 프로판으로부터 폴리프로필렌를 제조하기 위한 종래의 공정의 단계들을 나타낸다.
도 2는 종래의 선행 처리 방식의 상세한 개략도를 나타낸다.
도 3은 저압 스플리터 및 고압 스플리터를 병렬적으로 사용하여 프로판으로부터 폴리프로필렌을 생산하기 위한 공정의 개략도이다.

바람직한 실시예들의 상세한 설명

본 발명은, 예를 들어 프로판으로부터 프로필렌의 제조에 있어서, 에너지 집약적인 분리를 위한 개선된 공정들과 관련된다. 본 발명의 공정들에서, 파라핀을 올레핀으로 변환하는 공정으로부터의 공급물, 예를 들어 탈에탄기 컬럼으로부터의 탑저물은 분할되어 병렬적으로 운전되는 두 개의 생성물 스플리터 컬럼으로 공급된다. 한 개의 생성물 스플리터 컬럼은 보다 고압에서 운전되는 반면, 두 번째 생성물 스플리터는 보다 저압에서 운전된다.

본 발명의 공정들에서, 생성물 스트림은 탈수소화 유닛과 같은 올레핀 변환 플랜트로부터 얻어진다. 일 실시예에서, 프로판은 프로필렌을 제조하기 위해 임의의 유형의 종래의 탈수소화 유닛으로 공급될 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 통상적으로 탈수소화 유닛 생성물 스트림은 압축되고, 비활성 기체, 수소 및 다른 보다 경질의 성분들을 제거하여 프로판 및 프로필렌의 회수를 극대화하기 위해 회수 유닛으로 보내진다. 그 다음, 생성물 스트림은 회수 유닛에서 탈에탄기 컬럼으로 보내지고, 여기서 C₂ 및 보다 경질의 성분들이 탑정 증기로서 제거된다. 바람직한 실시예에서, 상기 탈수소화 유닛들은 CATOFIN 타입 반응기들이다.

본 발명의 바람직한 실시예들에 관한 다음의 설명은 단지 예시로서 제공되는 것이며, 본원에서 기술되고 청구된 본 발명의 전체 범위를 어떤 방식으로든 제한하려는 의도가 아니다. 하기에 기술된 공정들은 파라핀과 같은 공급 원료로부터 올레핀을 분리하기 위한 임의의 올레핀 변환 공정에서 사용될 수 있다. 특히, 생성물들이 끓는 온도에서 작은 차이를 가지므로, 상기 공정은 에너지 집약적인 분리를 요구하거나 스팀 터빈에 의해 제공되는 상당한 양의 동력을 요구하는 분리를 위해 사용될 수 있다.

프로판 및 프로필렌을 분리하기 위한 본 발명의 일 실시예의 개략도를 도 3에 나타내었다. 탈에탄기 컬럼으로부터의 탑저물은 프로필렌 생성물의 정제를 위해 병렬적인 저압 및 고압 생성물 스플리터로 공급된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 탈에탄기로부터의 탑저물은 라인(10)을 통해 공급되고, 두 개의 생성물 스플리터를 향하는 두 개의 분리 공급 라인(12, 14)으로 분할된다. 탈에탄기에서 생성물 스플리터들로의 유속은 생성물 스플리터들의 크기에 따라, 그리고 플랜트의 운전 및 효율을 극대화하기 위해 선택되고 제어된다. 바람직하게는, 탈에탄기로부터의 공급물 중 약 10% 내지 35%가 저압 컬럼(30)으로 공급되며, 나머지는 고압 컬럼(20)으로 공급된다.

제1 공급 라인(12)은 탈에탄기 탑저물을 고압 생성물 스플리터(20)로 공급한다. 제2 공급 라인(14)은 저압 생성물 스플리터(30)로 공급한다. 탈에탄기로부터의 공급물은 제1 및 제2 공급 라인으로 나뉘는데, 고압 생성물 스플리터에 대한 공급은 하기에 기술된 바와 같이 생성물 압축기(50) 및 히트 펌프(40)를 구동하기 위해 사용되는 스팀 터빈으로부터의 배기 스팀을 사용하여 처리될 수 있을 정도의 유속이다.

고압 생성물 스플리터(20)는 약 170 psig 내지 350 psig의 압력에서 운전되고, 바람직하게는 약 275 psig의 압력에서 운전된다. 탈에탄기로부터의 공급 스트림(12)은 프로판이 프로필렌으로부터 분리되는 고압 생성물 스플리터(20)로 공급된다. 고압 생성물 스플리터는 프로판과 프로필렌을 분리하기 위해 사용하는 통상적인 디자인의 증류 컬럼이다. 정제된 프로필렌 생성물은 탑정 라인(16)을 통해 고압 스플리터를 벗어나고, 물을 사용하여 냉각하는 응축기(70)를 통해 공급된다. 바람직하게는, 상기 냉각수는 프로필렌 생성물을 요구되는 온도로 식히는데 필요한 냉각을 제공하기에 충분한 온도 및 유속으로 응축기로 공급된다. 프로필렌 생성물은 응축기에서 액화되고, 생성물 스트림의 일부는 분할되어 환류 라인(22)을 통해 고압 생성물 스플리터(20)로 공급된다. 나머지 프로필렌 생성물은 라인(18)을 통해 저장고 또는 추가적인 처리를 위해 다른 유닛으로 공급된다. 프로필렌 생성물 스트림은 바람직하게는 약 85℉ 내지 105℉의 온도로 응축기를 벗어난다.

프로판은 라인(24)을 통해 고압 생성물 스플리터(20)의 탑저로부터 제거된다. 탑저물의 일부는 라인(58)을 통해 리보일러(80)를 통해 공급되어 고압 생성물 스플리터로 되돌려진다. 재순환된 탑저물은 약 110℉ 내지 140℉의 온도로 리보일러에서 가열된다. 열은 스팀 라인(32)을 통해 리보일러로 공급되고, 이것은 히트 펌프(40)의 스팀 터빈(55)으로부터의 배기 스팀 라인(26) 및 생성물 압축기(50)의 스팀 터빈(51)으로부터의 배기 스팀 라인(28)으로부터 공급된다. 응축된 물 및 냉각된 스팀은 라인(34)을 통해 리보일러로부터 배출된다. 재순환되지 않는 나머지 프로판은 추가적인 처리를 위해 라인(62)을 통해 이송된다. 통상적으로, 프로판은 재순환되어 탈수소화 유닛으로 공급될 것이다. 바람직하게는, 리보일러로 공급되는 프로판 및 재순환 프로판 사이의 분할은 약 20/1 내지 40/1이다.

저압 생성물 스플리터(30)는 약 60 psig 내지 100 psig의 압력에서 운전되고, 바람직하게는 약 75 psig의 압력에서 운전된다. 탈에탄기로부터의 공급 스트림(14)은 프로판이 프로필렌으로부터 분리되는 저압 생성물 스플리터(30)로 공급된다. 정제된 프로필렌 생성물은 탑정 라인(36)을 통해 저압 생성물 스플리터를 벗어난다. 프로필렌 생성물은 라인(38)을 통해 공급되는 분리기(60)로부터의 탑정물과 결합되고, 결합된 스트림은 라인(42)을 통해 히트 펌프(40)로 공급된다. 바람직하게는, 프로필렌 생성물 스트림은 히트 펌프에서 약 150 psig 내지 290 psig의 압력으로 약 110℉ 내지 150℉의 온도에서 압축된다. 히트 펌프(40)는 스팀 터빈(53)에 의해 구동된다. 고압 스팀은, 바람직하게는 약 600 psig 내지 650 psig로, 스팀 터빈(53)으로 공급되어 히트 펌프(40)를 구동한다. 스팀 터빈(53)으로부터의 배기물은 라인(26)을 통해 공급되고, 라인(28)의 배기 스팀과 결합되어 상술한 바와 같이 고압 스플리터 리보일러(80)로 공급된다.

압축된 프로필렌은 라인(44)을 통해 히트 펌프(40)를 벗어나고, 저압 스플리터 리보일러(90)를 통해 공급되어 상기 리보일러에 열을 공급한다. 리보일러(90)에서, 압축된 프로필렌은 약 75℉ 내지 100℉의 온도로 냉각된다. 리보일러에서 냉각 후, 프로필렌 생성물은 분할된다. 프로필렌 생성물의 일부는 라인(48)을 통해 저압 생성물 스플리터(30)를 향하는 환류로서 공급된다. 프로필렌 생성물 스트림의 대부분은 라인(46)을 통해 분리기(60)으로 공급된다. 바람직하게는, 환류 프로필렌 및 생성물 프로필렌 사이의 분할은 약 10/1 내지 20/1이다. 프로필렌 생성물은 생성물 라인(64)을 통해 분리기(60)로부터 제거되고, 저장고 또는 추가적인 처리를 위해 다른 유닛들로 공급된다.

프로판은 탑저 라인(52)을 통해 저압 생성물 스플리터의 탑저로부터 제거된다. 탑저물의 일부는 분할되어 라인(54)을 통해 리보일러(90)로 공급되며, 여기서 상기 스트림은 가열되어 생성물 스플리터(30)의 탑저로 공급된다. 나머지 프로판은 처리를 위해 라인(56)을 통해 이송된다. 바람직하게는, 리보일러로 공급되는 프로판 및 재순환 프로판 사이의 분할은 약 1/10 및 4/10이다. 통상적으로, 프로판은 추가적인 처리를 위해 탈수소화 유닛으로 재순환된다.

생성물 압축기(50)는 탈수소화 반응기들(미도시)로부터의 산물에 대한 압축을 제공한다. 탈수소화 반응기들로부터의 산물은 라인(67)을 통해 생성물 압축기로 공급되고, 압축된 생성물은 처리 및 분리를 위해 라인(66)을 통해 공급된다. 생성물 압축 장치는 스팀 터빈(51)에 의해 구동된다. 고압 스팀은, 바람직하게는 약 600 psig 내지 650 psig로, 라인(57)을 통해 스팀 터빈(51)으로 공급되어 생성물 압축기(50)를 구동한다. 스팀 터빈(51)으로부터의 배기물은 라인(28)을 통해 상술한 바와 같이 고압 스플리터 리보일러(80)로 공급된다. 바람직하게는, 탈수소화 반응기 생성물 스트림은 약 150 psig 이상의 압력으로, 그리고 약 230℉ 내지 250℉의 온도로 라인(66)을 통해 생성물 압축 장치를 벗어난다. 바람직하게는, 프로필렌 생성물 스트림은 적어도 30% 프로필렌을 포함한다.

상술한 공정은 고순도 프로필렌 생성물을 얻기 위해 프로필렌으로부터 프로판을 분리하는 보다 에너지 효율적인 방법을 제공한다. 히트 펌프 및 생성물 압축기를 위한 스팀 터빈들로부터의 배기 스팀은 고압 스플리터를 위한 리보일러에 열을 공급하기 위해 사용되고, 이에 따라 이전에는 손실되었던 에너지를 회수하고 사용한다. 예를 들어, 본 발명의 공정은 프로필렌 생성물 1kg 당 78-82 Kcal를 사용하며, 이는 종래의 CATOFIN 공정들에 비해 18-22%의 개선에 해당한다.

바람직한 실시예들이 제시되고 설명되었으나, 첨부된 청구항들에서 기술된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경들이 상술한 공정들에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 생성물들이 작은 온도 차이를 가지므로, 상술한 공정은 에너지 집약적인 분리를 요구하거나 스팀 터빈에 의해 제공되는 상당한 양의 동력을 요구하는 임의의 올레핀 변환 공정에서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 예시적 방식으로 기술된 것이지 제한적으로 기술된 것이 아니다.

Claims

(a) 적어도 하나의 올레핀 및 적어도 하나의 파라핀의 혼합물을 실질적으로 포함하는 공급 스트림을 공급하는 단계;
(b) 상기 공급 스트림을 제1 부분 및 제2 부분으로 분할하는 단계;
(c) 상기 공급 스트림의 상기 제1 부분을 제1 생성물 스플리터 컬럼으로 공급하고, 상기 공급 스트림의 상기 제2 부분을 제2 생성물 스플리터 컬럼으로 공급하되, 상기 제1 생성물 스플리터 컬럼은 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼보다 고압에서 운전되는 단계;
(d) 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼으로부터의 탑정 스트림의 적어도 일부를 히트 펌프로 공급하여 상기 제2 생성물 스플리터 탑정 스트림을 압축하는 단계; 및
(e) 상기 히트 펌프를 구동하는 적어도 하나의 스팀 터빈으로부터의 스트림을 상기 제1 생성물 컬럼을 위한 리보일러로 공급하는 단계를 포함하는, 탈수소화 시스템으로부터의 생성물 스트림에서 파라핀으로부터 올레핀을 분리하는 공정.
제1항에 있어서,
(f) 상기 압축된 제2 생성물 스플리터 탑정 스트림을 상기 히트 펌프로부터 상기 제2 생성물 스플리터를 위한 리보일러를 통해 이송하는 단계를 더 포함하는 공정.
제2항에 있어서,
(g) 생성물 압축기를 구동하는 적어도 하나의 스팀 터빈으로부터의 스팀을 상기 제1 생성물 스플리터 컬럼을 위한 리보일러로 공급하는 단계를 더 포함하는 공정.
제3항에 있어서,
(i) 상기 제1 생성물 스플리터로부터의 탑정 스트림을 상기 제1 생성물 스플리터로 되돌려 공급되는 환류 스트림 및 생성물 스트림으로 분할하는 단계; 및
(j) 상기 히트 펌프로부터의 상기 압축된 제2 생성물 탑정 스트림을 상기 제2 생성물 스플리터로 되돌려 공급되는 환류 스트림 및 생성물 스트림으로 분할하는 단계를 더 포함하는 공정.
제2항에 있어서,
(g) 상기 제2 생성물 스플리터를 위한 리보일러로부터의 상기 압축된 제2 생성물 스플리터 탑정 스트림을 분리기로 공급하여 상기 제2 생성물 스플리터 탑정 스트림을 프로필렌 생성물을 포함하는 분리기 탑저 스트림 및 분리기 탑정 스트림으로 분리하는 단계; 및
(h) 상기 분리기 탑정 스트림을 상기 제2 생성물 스플리터로부터의 탑정 스트림과 결합하고, 상기 결합된 스트림을 상기 스팀 터빈 구동 히트 펌프로 공급하는 단계를 더 포함하는 공정.
제1항에 있어서,
상기 제1 생성물 스플리터 컬럼은 약 170 psig 내지 350 psig의 압력에서 운전되고, 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼은 약 60 psig 내지 100 psig의 압력에서 운전되는 공정.
제6항에 있어서,
상기 올레핀은 프로필렌이고, 상기 파라핀은 프로판인 공정.
제1항에 있어서,
상기 제1 생성물 스플리터 컬럼은 약 275 psig 사이의 압력에서 운전되고, 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼은 약 75 psig 사이의 압력에서 운전되는 공정.
제7항에 있어서,
상기 공급 스트림의 약 65% 내지 90%는 상기 공급 스트림의 상기 제1 부분에 포함되는 공정.
(a) 적어도 하나의 올레핀 및 적어도 하나의 파라핀의 혼합물을 실질적으로 포함하는 공급 스트림을 공급하는 단계;
(b) 상기 공급 스트림을 제1 부분 및 제2 부분으로 분할하는 단계;
(c) 상기 공급 스트림의 상기 제1 부분을 제1 생성물 스플리터 컬럼으로 공급하고, 상기 공급 스트림의 상기 제2 부분을 제2 생성물 스플리터 컬럼으로 공급하되, 상기 제1 생성물 스플리터 컬럼은 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼보다 고압에서 운전되는 단계;
(d) 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼으로부터의 탑정 스트림을 히트 펌프로 공급하여 상기 제2 생성물 스플리터 탑정 스트림을 압축하는 단계;
(f) 상기 압축된 제2 생성물 스플리터 탑정 스트림을 상기 히트 펌프로부터 상기 제2 생성물 스플리터를 위한 리보일러를 통해 이송하는 단계;
(g) 상기 압축된 제2 생성물 스플리터 탑정 스트림을 상기 제2 생성물 스플리터로 되돌려 공급되는 환류 스트림 및 생성물 스트림으로 분할하는 단계;
(h) 상기 제1 생성물 스플리터로부터의 탑정 스트림을 상기 제1 생성물 스플리터로 되돌려 공급되는 환류 스트림 및 생성물 스트림으로 분할하는 단계; 및
(i) 탈수소화 반응기 산물 압축기를 구동하는 적어도 하나의 스팀 터빈으로부터의 스팀과 상기 히트 펌프를 구동하는 적어도 하나의 스팀 터빈으로부터의 스팀을 결합하고, 상기 스팀을 상기 제1 생성물 스플리터 컬럼을 위한 리보일러로 공급하는 단계를 포함하는, 탈수소화 시스템으로부터의 생성물 스트림에서 파라핀으로부터 올레핀을 분리하는 공정.
제10항에 있어서,
(j) 단계 (g)의 상기 생성물 스트림을 분리기로 공급하여 상기 생성물 스트림을 프로필렌 생성물을 포함하는 분리기 탑저 스트림 및 분리기 탑정 스트림으로 분리하는 단계; 및
(k) 상기 분리기 탑정 스트림을 상기 제2 생성물 스플리터로부터의 상기 탑정 스트림과 결합하고, 상기 결합된 스트림을 상기 스팀 터빈 구동 히트 펌프로 공급하는 단계를 더 포함하는 공정.
제10항에 있어서,
상기 올레핀은 프로필렌이고, 상기 파라핀은 프로판인 공정.
제10항에 있어서,
상기 제1 생성물 스플리터 컬럼은 약 170 psig 내지 350 psig의 압력에서 운전되고, 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼은 약 60 psig 내지 100 psig의 압력에서 운전되는 공정.
제10항에 있어서,
상기 제1 생성물 스플리터 컬럼은 약 275 psig 사이의 압력에서 운전되고, 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼은 약 75 psig 사이의 압력에서 운전되는 공정.
제13항에 있어서,
상기 공급 스트림의 약 65% 내지 90%는 상기 공급 스트림의 상기 제1 부분에 포함되는 공정.
제11항에 있어서,
상기 제1 생성물 스플리터 컬럼은 약 170 psig 내지 350 psig의 압력에서 운전되고, 상기 제2 생성물 스플리터 컬럼은 약 60 psig 내지 100 psig의 압력에서 운전되는 공정.
제16항에 있어서,
상기 올레핀은 프로필렌이고, 상기 파라핀은 프로판인 공정.