KR20140017685A - 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법 - Google Patents

탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법

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KR20140017685A
KR20140017685A KR1020137035148A KR20137035148A KR20140017685A KR 20140017685 A KR20140017685 A KR 20140017685A KR 1020137035148 A KR1020137035148 A KR 1020137035148A KR 20137035148 A KR20137035148 A KR 20137035148A KR 20140017685 A KR20140017685 A KR 20140017685A
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데이비드 제임스 섹터를
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유오피 엘엘씨
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Abstract

본 발명에는 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법의 실시양태가 제공된다. 그 방법은 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을, 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 순 기체 스트림과 조합하여, 수소 및 경질 유분 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하는 단계를 포함한다. 그 경질 유분 탄화수소는 C5 + 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 재접촉 구역에서 그 조합된 순 기체 스트림으로부터 추출되어 수소 농후 순 기체 스트림을 생성하게 된다.

Description

탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법{METHODS FOR RECOVERING HYDROGEN FROM ISOMERIZING AND REFORMING OF HYDROCARBONS}
본 발명은 일반적으로 탄화수소의 이성질화 및 개질화 방법에 관한 것이고, 보다 구체적으로 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법에 관한 것이다.
고 옥탄 가솔린은 현대 가솔린 엔진에 요구된다. 종래에는 옥탄가는 종종 다양한 납 함유 첨가제를 가솔린 내에 혼입함으로써 개선되었다. 납 함유 첨가제가 환경적 이유들로 인하여 가솔린으로부터 단계적으로 중단되고 있기 때문에, 가솔린 블렌딩에 사용된 탄화수소의 구조를 재배열하여 보다 높은 옥탄가를 달성하는 것이 점차적으로 필요하게 되어 가고 있다. 탄화수소에 대한 접촉 개질화 및 접촉 이성질화는 가솔린의 옥탄가를 개선하기 위해서 정유공장에 의해 광범위하게 사용되는 2가지 공정이다.
접촉 개질화에서, 탄화수소 공급원료, 예를 들면 C5 탄화수소 내지 약 C11 탄화수소의 탄화수소 공급원료는 개질화 촉매와 접촉되어 중질 탄화수소의 적어도 일부를 방향족 탄화수소로 전환시킴으로써 가솔린의 옥탄 함량을 증가시키게 된다. 중질 탄화수소의 접촉 개질화는 또한 상당한 분량의 수소도 생성하고, 이 수소는 많은 정유공장에 매우 중요하게 되고 예를 들면 가솔린 및 다른 연료 내의 황 수치를 감소시키는 수소화에 사용될 수 있다. 이러한 수소를 회수하기 위해서, 많은 정유공장은 개질화 구역 유출물로부터 수소를 봉쇄하는 재접촉 구역을 갖는 접촉 개질화 공정을 이용한다. 유감스럽게도, 접촉 개질화 공정에서 전형적으로 회수되는 수소의 분량은 종종 수 많은 정유공장에서 수소 수요량을 충족하기에 불충분하다.
접촉 이성질화에서, n-파라핀, 예를 들면 부탄, 펜탄 및/또는 헥산의 n-파라핀을 함유하는 경질 탄화수소 분획은 화학양론적 과량의 수소의 존재 하에 이성질화 촉매와 접촉되어 이성질화 생성물 스트림과 이성질화 순 기체 스트림(net gas stream)으로 분리되는 유출을 생성하게 된다. 그 이성질화 생성물 스트림은 가솔린의 옥탄 함량을 증가시키는데 사용되는 분지형 파라핀, 예컨대 이소부텐, 분지형 펜탄 및/또는 분지형 헥산을 함유한다. 이성질화 순 기체 스트림은 수소 및 경질 유분(end) 탄화수소, 예를 들면 C1 내지 C5 및 가능하게는 일부 C6 탄화수소를 함유한다. 유감스럽게도, 많은 정유공장은 그러한 스트림으로부터 수소를 회수하는 것과 관련된 장비 및 작동 비용이 수소에 대한 그 불충분한 수요에도 불구하고 엄청나게 높기 때문에, 연료 기체로서 이성질화 순 기체 스트림을 연소시키게 된다.
따라서, 바람직하게는 최소 추가적인 장비 및 비용으로 종래 공정과 비교하여 회수된 수소의 분량을 증가시키는 탄화수소 이성질화 및 개질화 공정으로부터 수소를 회수하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 게다가, 본 발명의 다른 특색 및 특징은, 수반되는 도면 및 이러한 본 발명의 배경기술과 결부하여 고려할 때, 후속되는 본 발명의 상세한 설명 및 부가된 특허청구범위로부터 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
발명의 개요
본 명세서에서는 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법이 제공된다. 예시적인 실시양태에 따르면, 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법은 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 순 기체와 조합하여 수소 및 경질 유분 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하는 것을 포함한다. 경질 유분 탄화수소는 C5 + 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 재접촉 구역에서 그 조합된 순수 기체 스트림으로부터 추출되어 수소 농후 순 기체 스트림을 생성하게 된다.
또다른 예시적인 실시양태에 따르면, 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법이 제공된다. 이 방법은 파라핀 공급물 스트림을 수소의 존재 하에 클로라이드-조촉매화된 이성질화 촉매와 접촉시켜서 이성질화 반응기 구역 유출물을 생성하는 것을 포함한다. 그 이성질화 반응기 구역 유출물은 분지형 파라핀을 포함하는 이성질화 구역 생성물 스트림과 수소, HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물, 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 이성질화 구역 순 기체 스트림으로 분리된다. 클로라이드 함유 화합물의 적어도 일부는 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 제거되어 HCl-스크러빙된 이성질화 구약 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 물은 HCl-스크러링된 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 제거되어 물-고갈된 HCl-스크러빙된 이성질체화 구역 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 그 물-고갈된 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림은 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 순수 기체 스트림과 조합되어 수소 및 경질 유분 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 이 조합된 순 기체 스트림은 재접촉 구역으로부터 상류에 있는 압축기에 의해 압축되어 압축된, 조합된 수 기체 스트림을 생성하게 된다. 그 압축된, 조합된 순 기체 스트림과, 방향족을 비롯한 C5 + 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물은 재접촉 구역을 통과하여 전진하게 된다. 경질 유분 탄화수소는 개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 재접촉 구역에서 그 압축된, 조합된 수 기체 스트림으로부터 추출되어 수소 농후 순수 기체 스트림 및 방향족 함유 생성물 스트림을 생성하게 된다.
또다른 예시적인 실시양태에 따르면, 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법이 제공된다. 그 방법은 파라핀 공급물 스트림을 수소의 존재 하에 클로라이드 조촉매화된 이성질화 촉매와 접촉하여 이성질화 반응기 구역 유출물을 생성하게 된다. 그 이성질화 반응기 구역 유출물은 분지형 파라핀을 포함하는 이성질화 구역 생성물 스트림과 수소, HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물, 및 C6- 탄화수소를 포함하는 이성질화 구역 순 기체 스트림으로 분리된다. 클로라이드 함유 화합물의 적어도 일부는 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 제거되어 HCl-스크러빙된, 이성질화 구역 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 물은 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 제거되어 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림은 재접촉 구역에서 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 순 기체 스트림과 조합되어 수소 및 경질 유분 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 그 조합된 순 기체 스트림은 재접촉 구역에 있는 압축기에 의해 압축되어 압축된, 조합된 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 방향족을 비롯한 C5+ 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물 스트림은 재접촉 구역으로 도입된다. 경질 유분 탄화수소는 개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 재접촉 영역에서 압축된, 조합된 순 기체 스트림으로부터 추출되어 수소 농후 순수 기체 스트림과 방향족 함유 생성물 스트림을 생성하게 된다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 실시양태는 이후에 유사 번호가 유사 요소를 지시하는 후술하는 도면에 결부하여 기술할 것이며, 그 도면은 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 예시적인 실시양태에 따른 파라핀 이성질화 섹션 및 탄화수소 개질화 섹션을 포함하는 장치를 개략적으로 예시한 것이고,
도 2는 도 1에 도시된 장치의 파라핀 이성질화 섹션을 개략적으로 예시한 것이며,
도 3은 도 1에 도시된 장치의 탄화수소 개질화 섹션을 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 도 3에 도시된 탄화수소 개질화 섹션의 재접촉 구역을 개략적으로 예시한 것이다.
상세한 설명
다음의 상세한 설명은 성질상 단지 예시적이고 본 발명 또는 본 발명의 적용 및 용도를 제하고자 하는 것이 아니다. 더구나, 관련 기술에 대한 전술하는 설명 또는 후술하는 상세한 설명에 제시된 어떠한 이론에 의해서도 구속하고자 하는 의도가 전혀 없다.
본 명세서에서 고려되는 다양한 실시양태는 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법에 관한 것이다. 종래 기술과는 달리, 본 명세서에서 교시된 예시적인 실시양태들은 피라핀 이성질화 섹션으로부터 유래된 이성질화 구역 순 기체 시트림을 탄화수소 개질화 섹션으로부터 유래된 개질화 구역 순 기체 스트림을 조합한다. 2가지 스트림을 조합하기 전에, 이성질화 구역 순 기체 스트림은 스크러빙되어 HC1을 비롯한 클로라이드 함유 화합물을 제거하여 하류 장비를 보호하게 된다. 개질화 구역 순 기체 스트림은 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하고, 이성질화 구역 순 기체 스트림은 수소 및 C6 또는 경질 탄화수소를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, Cx는 탄소 원자 수 "X"를 갖는 탄화수소 분자를 의미하고, Cx +는 탄소 원자 수 "X" 및/또는 "X"보다 많은 수를 갖는 탄화수소 분자를 의미하며, Cx -는 탄소 원자 수 "X" 및/또는 "X"보다 적은 수를 갖는 탄화수소 분자를 의미한다. "Cx 및 경질 탄화수소"는 탄소 원자 수 "X" 및 "X"보다 적은 수를 갖는 탄화수소 분자를 의미한다. 그 2가지 스트림은 조합하여 수소 및 경질 유분 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성한다. 그 조합된 순 기체 스트림은 탄화수소 개질화 섹션에서 압축기를 통해 압축되어 압축된, 조합된 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 그 압축된, 조합된 순 기체 스트림은 탄화수소 개질화 섹션에서 재접촉 구역을 통과하게 된다. 이 재접촉 구역에서, 경질 유분 탄화수소는 C5 + 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 그 조합된 순 기체 스트림으로부터 추출되어 수소 농후 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 전체 수소 회수율은 탄화수소의 이성질화 및 개질화의 경우 개선되는데, 그 이유는 수소 농후 순 기체 스트림이 개질화 구역 순 기체 스트림으로부터 뿐만 아니라 이성질화 구역 기체 스트림으로부터 유래된 수소를 포함하기 때문이다. 더구나, 파라핀 이성질화 섹션으로부터 회수된 추가적인 수소는 최소 추가 장비 및 비용에 의해 달성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 추출된 수소가 탄화수소 개질화 섹션의 존재하는 장비 및 재접촉 구역을 이용하여 수행되기 때문이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시양태에 따라 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하기 위한 장치(10)의 개략도가 제공된다. 장치(10)는 파라핀 이성질화 섹션(12) 및 탄화수소 개질화 섹션(14)을 포함한다. 파라핀 이성질화 섹션(12)은 n-파라핀을 분지형 파라핀으로 전환시키는 파라핀 이성질화 공정에 이용된다. 파라핀 이성질화 섹션(12)은 반응 구역(18) 및 안정화-스크러빙 구역(20)을 포함한다. 탄화수소 개질화 섹션(14)은 C5 내지 C11 탄화수소 공급원료를 가솔린용 방향족-함유 리포메이트로 전환시키는 탄화수소 개질화 공정에 이용된다.
도 2는 예시적인 실시양태에 따라 파라핀 이성질화 섹션(12)을 상세히 예시한 것이다. 반응 구역(18) 및 안정화-스크러빙 구역(20)은 유체 연통되어 있는 반응기(22) 및 증류 컬럼(24)을 각각 포함한다. 파라핀 공급물(26)은 물을 제거하기 위해서 건조기(28)를 통과하여 건조된 파라핀 공급물(29)을 생성하게 된다. 하나의 실시양태에서, 파라핀 공급물(26)은 C4 탄화수소, 예컨대 n-부탄이 농후하고, 또한 비교적 소량의 이소부탄, 펜탄 및 중질 물질도 함유할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 파라핀 공급물(26)은 C5 및/또는 C6 탄화수소, 예컨대 n-펜탄 및 n-헥산이 농후하다. 수소 함유 기체 공급물(30)은 물을 제거하기 위해 건조기(32)를 통과하여 건조된 파라핀 공급물(29)과 조합되어 조합된 스트림(34)을 생성하게 된다. 이 조합된 스트림(34)은 열 교환기(36) 및 가열기(38)을 통과하여 반응기(22) 내로 도입된다. 예시적인 실시양태에서, 반응기(22)는 약 90℃ 내지 약 210℃의 온도에서 작동하는 고정상 접촉 반응기이고, 고 활성 클로라이드 조촉매화된 촉매를 함유하며, 이 촉매는 n-파라핀을 분지형 파라핀(예를 들면, 이소부탄, 분지형 펜탄, 분지형 헥산 또는 이들의 조합물)으로 이성질화하여 이성질화 반응 구역 유출물(40)을 생성하는데 효과적이다. 그 이성질화 반응 구역 유출물(40)은 분지형 파라핀, 다른 탄화수소 및 HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물을 함유한다.
이성질화 반응 구역 유출물(40)은 열 교환기(36)를 통과하여 약 65℃ 내지 약 150℃의 온도로 냉각하게 된다. 이어서, 이성질화 반응 구역 유출물(40)은 증류 컬럼(24)으로 도입된다. 이 증류 컬럼(24)은 이성질화 반응 구역 유출물(40)을 이성질화 생성물 스트림(42)과 액화된 석유 기체(LPG) 스트림(44)으로 분리하게 된다. 이성?화 생성물 스트림(42)은 분지형 파라핀을 함유한다. 이성질화 생성물 스트림(42)의 일부는 가열기(45)를 통과할 수 있어서 약 140℃ 내지 약 200℃로 가열되고, 증류 컬럼(24)으로 다시 재순환하게 된다. 그 LPG 스트림(44)은 냉각기(46)를 통과하여 약 0℃ 내지 약 55℃ 내로 냉각되고, 벤트 드럼(48)으로 도입된다. 액체 스트림(50)이 그 벤트 드럼(48)으로부터 제거되어 펌프(52)를 통과하여 환류를 위해 증류 컬럼(24)으로 이동하게 된다.
경질 휘발성 물질이 그 벤트 드럼(48)으로부터 제거되어 이성질체 구역 순 기체 스트림(54)을 생성하게 된다. 이성질화 구역 순 기체 스트림(54)은 수소가 농후하고, 또한 일부 C6 또는 이하 경질 탄화수소, 및 HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물도 함유한다. 예시적인 실시양태에서, 이성질화 구역 순 기체 스트림(54)은 벤트 드럼(48)으로부터 약 1,000 내지 약 2,000 kPa의 압력에서 통기된다. 예시되어 있는 바와 같이, 이성질화 구역 순 기체 스트림(54)은 스크러버(56)를 통과하여 HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물의 적어도 일부를 제거함으로써, 스크러버(56)으로부터 흡착된 물을 함유하는 HCl-스크러빙된, 이성질화 구역 순 기체 스트림(58)을 생성하게 된다. 그 HCl-스크러빙된, 이성질화 구역 순 기체 스트림(58)은 하나 이상의 건조기를 함유하는 건조 구역(59)을 통과함으로써 물을 제거하여 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림(60)을 생성하게 된다. 도 1에 예시되어 있는 바와 같이, 그 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림(60)은 탄화수소 개질화 섹션(14)으로 도입된다.
도 3을 참조하면, 예시적인 실시양태에 따르면, 장치(10)의 탄화수소 개질화 섹션(14)의 개략도가 제공된다. 비등 범위, 예를 들면 약 80℃ 내지 약 205℃의 비등점 범위를 지닌 C5 내지 약 C11 탄화수소를 함유하는 개질화 구역 공급원료(62)는 조합된 공급물 교환기(64)에 공급된다. 이 조합된 공급물 교환기(64)는 개질화 구역 유출물(66)과 개질화 구역 공급원료(62) 간의 열을 교환하도록 작동한다. 가열된 개질화 구역 공급물 스트림(68)이 그 조합된 공급물 교환기(64)로부터 회수되어, 복수 스트림을 단계 간의 가열할 수 있는 가열기(70)를 통과함으로써, 완전 가열된 개질화 구역 공급물 스트림(72)을 생성하게 된다. 그 완전 가열된 개질화 구역 공급물 스트림(72)은 해당 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이 개질화 촉매를 함유하는 개질화 반응기(74)의 제1 단으로 이동하게 된다. 예시되어 있는 바와 같이, 개질화 반응기(74)는 소모된 촉매가 라인(76)을 통해 개질화 반응기로부터 연속적으로 제거되어 재생을 위한 재생 구역(78)으로 이동하게 되는 연속적 촉매 재생에 대하여 구성되어 있다. 재생 구역(78)으로부터 얻어지는 재생된 촉매는 라인(80)을 통해 개질화 반응기(74) 내로 도입된다.
개질화 반응기(74)의 각 단에서, 반응 혼합물이 개질화 반응기(74)로부터 가열기(70)로 이동하고, 이어서 그 가열된 반응 혼합물이 개질화 반응기(74)로 복귀하게 된다. 개질화 구역 유출물(66)이 개질화 반응기(74)에서 생성되고, 수소, 방향족을 비롯한 C5 + 탄화수소를 포함하는 생성물, 및 그 이하 경질 탄화수소를 함유한다. 개질화 구역 유출물(66)은 조합된 공급물 교환기(64)를 따라 이동하게 되고, 그 교환기에서 개질화 구역 유출물(66)으로부터 유래된 열은 개질화 구역 공급원료(62)와 교환되어 부분 냉각된 개질화 구역 유출물(82)을 생성하게 된다.
그 부분 냉각된 개질화 구역 유출물(82)은 냉각기(84)을 통과하여 개질화 구역 생성물 분리기(86)로 도입된다. 그 개질화 구역 생성물 분리기(86)는 개질화 구역 유출물을, C5 + 탄호화수소를 함유하는 개질화 구역 생성물 스트림(88)과 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 순 기체 스트림(90)으로 분리하게 된다. 개질화 구역 생성물 분리기를 작동하는 조건은 약 241 내지 약 1,400 kPa의 압력을 포함한다. 예시되어 있는 바와 같이, 개질화 구역 순 기체 스트림(90)은 재순환 압축기(94)를 통과하여 개질화 구역 공급원료(62)와 조합하게 되는 제1 부분(92)과, 흡인 용기(98)를 따라 제1 단 순 기체 압축기(100)로 이동하게 되는 제2 부분(96)으로 분할된다. 예시되어 있는 바와 같이, 제1 단 기체 압축기(100)는 재접촉 구역(102)으로부터 상류에 있다.
물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림(60)은 개질화 구역 순 기체 스트림(90)과 조합되어, 수소 및 경질 유분 탄화수소, 예컨대 C5 - 탄화수소 및 가능하게는 일부 C60 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 예시적인 실시양태에서, 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림(60)은 개질화 구역 순 기체 스트림(90)과 조합되고, 이 조합된 순 기체 스트림은 흡인 용기(98)를 경유하여 제1 단 순 기체 압축기(100)로 도입되어 압축된 기체 스트림(104)을 생성하게 된다. 이 압축된 기체 스트림(104)은 약 1,000 내지 약 3,000 kPa의 압력을 가지며, 추가 분리를 위해 재접촉 구역(102)으로 도입되는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 예시적인 실시양태에 따르면, 재접촉 구역(102)의 개략도가 제공된다. 개질화 구역 생성물 스트림(88)은 재접촉 구역(102)으로 도입되고, 압축된 기체 스트림(106)과 조합되어 조합된 스트림(109)을 생성하게 된다. 이 압축된 기체 스트림(106)은 제2 단 압축기(108)를 통과한 후에 제1 단 재접촉 드럼(110)으로부터 유래된 기체 스트림(107)으로부터 생성된다. 하기에 보다 더 상세히 논의되어 있는 바와 같이, 기체 스트림(107)은 개질화 구역 순 기체 스트림(90) 또는 조합된 순 기체 스트림(즉, 조합된 순 기체 스트림(90, 60)으로부터 생성되고, 따라서 낮은 유분 탄화수소, 예컨대 C5 - 탄화수소가 일부 존재하고 수소가 농후하다. 그 조합된 기체 스트림(106)은 약 3,000 내지 약 6,000 kPa의 압력을 갖는 것이 바람직하다.
조합된 스트림(109)은 열 교환기(112)를 통과하여 온도를 약 -15℃ 내지 약 52℃로 조정되고 제2 단 재접촉 드럼(114)으로 도입된다. 그 제2 단 재접촉 드럼(114)에서, 개질화 구역 생성물 스트림(88)으로부터의 액체는 낮은 유분 탄화수소를 기체 스트림(107)으로부터 추출하여 수소 농후 순 기체 스트림(116) 및 제1 접촉된 개질화 구역 생성물 스트림(118)을 생성하게 된다. 제1 접촉된 개질화 구역 생성물 스트림(118)은 압축된 기체 스트림(104)과 조합되어 조합된 스트림(120)을 생성하게 된다. 그 조합된 스트림(120)은 열 교환기(122)를 통과하여 온도를 약 -15℃ 내지 약 52℃로 조정되고, 제1 단 재접촉 드럼(110)으로 도입된다. 제1 단 재접촉 드럼(110)에서, 제1 접촉된, 개질화 구역 생성물 스트림(118)으로부터 유래된 액체는 낮은 유분 탄화수소를 그 조합된 순 기체 스트림으로부터 추출하여 기체 스트림(107) 및 방향족 함유 유출물(124)을 생성하게 된다. 수소 농후 순수 기체 스트림(116)은 임으로 클로라이드 처리기(126)를 통과할 수 있어서 임의 클로라이드 함유 화합물을 제거하게 된다.
대안적인 실시양태에서, 그 조합된 순 기체 스트림은 예를 들어 제1 단 재접촉 드럼(110)과 제2 단 압축기(108) 사이에 있는 것과 같은 재접촉 구역(102)에서 생성된다. 특히, 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림(60)은 라인(61)을 따라 이동하고 제1 단 재접촉 드럼(110)으로부터 하류에 있지만, 제2 단 압축기(108)로부터 상류에 있는 개질화 구역 순수 기체 스트림(90)과 조합되어 기체 스트림(107)을 생성하게 된다. 상기 논의된 바와 같이, 기체 스트림(107)은 제2 단 압축기(108)에서 압축되고, 개질화 구역 생성물 스트림(88)과 조합되며, 제2 단 재접촉 드럼(114)으로 도입되어 수소 농후 순 기체 스트림(116)을 생성하게 된다.
도 3을 다시 참조하면, 방향족 함유 유출물(124)은 열 교환기(132)를 통과하여 온도를 약 93℃ 내지 약 204℃로 조정하고 개질화 구역 안정화기(128)로 도입된다. 이 개질화 구역 안정화기(128)는 방향족 함유 유출물(124)로부터 경질 유분 탄화수소를 제거하여, 열 교환기(132)를 통과하는 안정화된 방향족 함유 리포메이트(130) 및 경질 유분 기체 스트림(134)을 생성하게 된다.
따라서, 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법이 기술되어 있다. 종래 기술과는 달리, 본 명세서에서 교시된 예시적인 실시양태는 파라핀 이성질화 섹션으로부터 유래된 이성질화 구역 순 기체 스트림을 탄화수소 개질화 섹션으로부터 유래된 개질화 구역 순 기체 스트림을 조합하게 된다. 그 개질화 구역 순 기체 스트림은 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하고, 이성질화 구역 순 기체 스트림은 수소 및 C6 또는 그 이하 경질 탄화수소ㄹㄹ 포함한다. 그 2가지 스트림은 조합하여, 수소 및 경질 유분 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 이 조합된 순 기체 스트림은 탄화수소 개질화 섹션에서 압축기를 통해 압축되어 압축된, 조합된 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 이 압축된, 조합된 순 기체 스트림은 탄화수소 개질화 섹션의 재접촉 구역을 통과하게 된다. 재접촉 구역에서, 경질 유분 탄화수소는 C5 + 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 그 조합된 순 기체 스트림으로부터 추출되어 수소 농후 순 기체 스트림을 생성하게 된다. 전제 수소 수율은 탄화수소의 이성질화 및 개질화의 경우에 개선되는데, 그 이유는 수소 농후 순 기체 스트림이 개질화 구역 순 기체 스트림으로부터 뿐만 아니라 이성질화 순 기체 스트림으로부터 유래된 수소를 포함하기 때문이다. 더구나, 파라핀 이성질화 섹션으로부터 회수된 추가적인 수소는 최소 부가 장비 및 비용에 의해 달성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 우출된 수소가 탄화수소 개질화 섹션의 존재하는 장비 및 재접촉 구역을 사용하여 행해지기 때문이다.
하나 이상의 예시적인 실시양태가 전술한 상세한 설명에 제시되어 있지만, 박대한 수의 변형예가 존재하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 예시적인 실시양태 또는 예시적인 실시양태들은 단지 예일뿐이고 본 발명의 사상, 이용가능성 또는 구성을 제한하도록 의도된 것이 아님을 이해해야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시양태를 실시하기 위한 용이한 거리 지도를 해당 기술 분야의 당업자에게 제공하는 것이다. 다양한 변경예는 부가된 특허청구범위 및 이의 법적 균등물에서 설정된 바와 같이 본 발명의 영역으로부터 벗어나는 일 없이 예시적인 실시양태에서 기술된 요소들의 기능 및 배열로 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 탄화수소의 이성질화(isomerizing) 및 개질화(reforming)로부터 수소를 회수하는 방법으로서,
    수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 HCl-스크러빙된(scrubbed) 이성질화 구역 순 기체 스트림(HCl-scrubbed, isomerization-zone net gas stream)을 수소 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 순 기체 스트림(reforming-zone net gas stream)과 조합하여 수소 및 경질 유분 탄화수소(light end hydrocarbon)를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하는 단계; 및
    C5 + 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 재접촉 구역(re-contacting zone)에서 그 조합된 순 기체 스트림으로부터 경질 유분 탄화수소를 추출하여 수소 농후 기체 스트림(hydrogen-rich gas stream)을 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    C5 탄화수소, C6 탄화수소, 또는 이들의 조합물을 포함하는 파라핀 공급물 스트림을, 이성질화 구역 순 기체 스트림을 생성하기에 효과적인 이성질화 조건에서 작동하는 이성질화 구역으로 도입하는 단계, 및
    이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물을 제거하여 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을 생성하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    C4 탄화수소를 포함하는 파라핀 공급물 스트림을, 이성질화 구역 순 기체 스트림을 생성하기에 효과적인 이성질화 조건에서 작동하는 이성질화 구역으로 도입하는 단계, 및
    이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물을 제거하여 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을 생성하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    조합하는 단계 전에, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    그 조합된 순 기체 스트림을 압축하여 압축된, 조합된 순 기체 스트림을 생성하는 단계를 추가로 포함하고, 추출 단계는 그 압축된, 조합된 순 기체 스트림로부터 경질 유분 탄화수소를 추출하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    재접촉 구역은 그 조합된 순수 기체 스트림으로부터 경질 유분 탄화수소를 분리하기 위한 복수개의 재접촉 드럼을 포함하고, 복수개의 재접촉 드럼은 제1 단 재접촉 드럼 및 이 제1 단 재접촉 드럼으로부터 하류에 있는 제2 단 재접촉 드럼을 포함하며, 추출 단계는 그 압축된, 조합된 순 기체 스트림을 제1 단 재접촉 드럼으로부터 상류에 있는 개질화 구역 생성물 스트림과 조합하여, 제1 단 재접촉 드럼으로 도입되는 조합된 순 기체 생성물 스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    압축 단계는 그 조합된 순 기체 스트림을, 제1 단 재접촉 드럼으로부터 상류에 있는 압축기로 압축하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    재접촉 구역은 그 조합된 순 기체 스트림으로부터 경질 유분 탄화수소를 분리하기 위한 복수개의 재접촉 드럼을 포함하고, 복수개의 재접촉 드럼은 제1 단 재접촉 드럼 및 제1 단 재접촉 드럼으로부터 하류에 있는 제2 단 재접촉 드럼을 포함하고, 추출 단계는 그 압축된, 조합된 순 기체 스트렘을, 제2 단 재접촉 드럼으로부터 상류에 있지만, 제1 단 재접촉 드럼으로부터 하류에 있는 개질화 구역 생성물 스트림과 조합하여, 제2 단 재접촉 드럼으로 도입되는 조합된 순 기체 생성물 스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    압축 단계는 그 압축된 순 기체 스트림을, 제1 단 재접촉 드럼으로부터 하류에 있지만 제2 단 재접촉 드럼으로부터 상류에 있는 압축기로 압축하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    산소 농후 순 기체 스트림을 클로라이드 처리기에 도입하여 클로라이드 함유 화합물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법으로서,
    파라핀 공급물 스트림을 수소의 존재 하에 클로라이드-조촉매화된(chloride-pomoted) 이성질화 촉매와 접촉시켜서 이성질화 반응기 구역 유출물을 생성하는 단계,
    이성질화 반응기 구역 유출물을, 분지형 파라핀을 포함하는 이성질화 구역 생성물 스트림과 수소, HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물, 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 이성질화 구역 순 기체 스트림으로 분리하는 단계,
    이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 클로라이드 함유 화합물의 적어도 일부를 제거하여 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을 생성하는 단계,
    그 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 물을 제거하여 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을 생성하는 단계,
    그 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을, 수소 및 C6- 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 순 기체 스트림과 조합하여, 수소 및 경질 유분 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하는 단계,
    그 조합된 순 기체 스트림을, 재접촉 구역으로부터 상류에 있는 압축기로 압축하여 압축된, 조합된 순 기체 스트림을을 생성하는 단계,
    그 압축된, 조합된 순 기체 스트림, 및 방향족을 비롯한 C5 + 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물 스트림을 재접촉 구역에 통과하도록 진행시키는 단계, 및
    개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 재접촉 구역에서 그 압축된, 조합된 순 기체 스트림으로부터 경질 유분 탄화수소를 추출하여, 수소 농후 순 기체 스트림, 및 방향족 함유 생성물 스트림을 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    접촉 단계는 C5 탄화수소, C6 탄화수소 또는 이들의 조합물을 포함하는 파라핀 공급물 스트림을 클로라이드-조촉매화된 이성질화 촉매와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    접촉 단계는 C4 탄화수소를 포함하는 파라핀 공급물 스트림을 클로라이드-조촉매화된 이성질화 촉매와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    방향족 함유 생성물 스트림을 안정화기에 도입하여 C4 - 탄화수소를 제거하고 안정화된 C5 +, 방향족 함유 생성물을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    수소 농후 순 기체 스트림을 클로라이드 처리기에 도입하여 클로라이드 화합물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 탄화수소의 이성질화 및 개질화로부터 수소를 회수하는 방법으로서,
    파라핀 공급물 스트림을 수소의 존재 하에 클로라이드-조촉매화된 이성질화 촉매와 접촉시켜서 이성질화 반응기 구역 유출물을 생성하는 단계,
    이성질화 반응기 구역 유출물을, 분지형 파라핀을 포함하는 이성질화 구역 생성물 스트림과, 수소, HCl를 비롯한 클로라이드 함유 화합물 및 C6 - 탄화수소를 포함하는 이성질화 구역 순 기체 스트림으로 분리하는 단계,
    이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 클로라이드 함유 화합물의 적어도 일부를 제거하여 HCl-스크러빙된 이성질화 순 기체 스트림을 생성하는 단계,
    그 HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림으로부터 물을 제거하여, 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질체 구역 순 기체 스트림을 생성하는 단계,
    그 물-고갈된, HCl-스크러빙된 이성질화 구역 순 기체 스트림을, 수소 및 C6- 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 순 기체 스트림과, 재접촉 구역에서 조합하여, 수소 및 경질 유분 탄화수소를 포함하는 조합된 순 기체 스트림을 생성하는 단계,
    그 조합된 순 기체 스트림을, 재접촉 구역에 있는 압축기로 압축하여 압축된, 조합된 순 기체 스트림을 생성하는 단계,
    방향족을 비롯한 C5 + 탄화수소를 포함하는 개질화 구역 생성물 스트림을 재접촉 구역으로 도입하는 단계, 및
    개질화 구역 생성물 스트림을 사용하여 재접촉 구역에서 그 압축된, 조합된 순 기체 스트림으로부터 경질 유분 탄화수소를 추출하여, 수소 농후 순 기체 스트림과 방향족 함유 생성물 스트림을 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    접촉 단계는 C5 탄화수소, C6 탄화수소, 또는 이들의 조합물을 포함하는 파라핀 공급물 스트림을 클로라이드-조촉매화된 이성질화 촉매와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    접촉 단계는 C4 탄화수소를 포함하는 파라핀 공급물 스트림을 클로라이드-조촉매화된 이성질화 촉매와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    방향족 함유 생성물 스트림을 안정화기에 도입하여, C4 - 탄화수소를 제거하고 안정화된 C5 +, 방향족 함유 생성물을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 수소 농후 기체 스트림을 클로라이드 처리기에 도입하여 클로라이드 화합물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.



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