KR20140049564A

KR20140049564A - 에탄올을 에틸렌으로 탈수하기 위한 저에너지 소비 방법

Info

Publication number: KR20140049564A
Application number: KR1020147004469A
Authority: KR
Inventors: 뱅상 꾸파르; 나타샤 뚜셰; 스테빠니 플뢰리에; 페나스 엘레나 곤잘레스; 발터 베르마이렌; 델핀 미누; 스메트 필립 데; 신디 아담
Original assignee: 아이에프피 에너지스 누벨; 토탈 리서치 앤드 테크놀로지 펠루이
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-04-25
Also published as: RU2014106425A; KR101940352B1; UA111217C2; FR2978146A1; BR112014000210A2; ES2556604T3; FR2978145A1; PL2734490T3; EP2734490A1; EP2734490B1; AR088784A1; US20130190547A1; WO2013011208A1; RU2597422C2; US9085502B2; CA2840318C; BR112014000210B1; CN103889936A; DK2734490T3; CN103889936B

Abstract

본 발명은 에탄올 로드를 에틸렌으로 탈수시키는 방법을 기술하고, 마지막 반응기로부터 유출액과 열 교환의 결과로 교환기에서 스텝 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 유동의 적어도 일 부분을 가지는 혼합물에서 상기 에탄올 로드를 기화시키는 단계로서, 상기 혼합물은 0.1 ~ 0.4 MPa 의 압력으로 기화 단계로 도입되는 상기 기화시키는 단계, 기화된 혼합물을 압축기에서 압축하는 단계, 적어도 하나의 탈수 촉매를 포함하고 탈수 반응이 일어나는 적어도 하나의 단열 반응기로 350 ~ 500 ℃ 의 유입구 온도 및 0.2 ~ 1.3 MPa 의 유입구 압력에서 기화 및 압축된 혼합물을 도입하는 단계, 스텝 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 유출액을 1 MPa 보다 낮은 압력으로 에틸렌을 포함하는 유출액과 물을 포함하는 유출액으로 분리하는 단계, 스텝 d) 로부터 물을 포함하는 유출액의 적어도 일 부분을 정제하는 단계와 정제된 물의 적어도 하나의 유동과 미전환된 에탄올의 적어도 하나의 유동을 분리하는 단계, 및 스텝 e) 로부터 정제된 물의 유동의 적어도 일 부분을 스텝 a) 로부터 상류로 리사이클하는 단계를 포함한다.

Description

에탄올을 에틸렌으로 탈수하기 위한 저에너지 소비 방법{LOW-ENERGY CONSUMPTION METHOD FOR DEHYDRATING ETHANOL INTO ETHYLENE}

본 발명은 에틸렌으로 에탄올의 변환 프로세스에 관한 것이고 특히 에탄올의 탈수 프로세스에 관한 것이다.

에틸렌으로 에탄올의 탈수 반응은 19 세기 후반부터 알려져 있고 자세히 제시되었다. 이 반응은 고온에서 매우 흡열적이고, 밸런스를 유지하며, 에틸렌으로 시프팅되는 것으로 알려져 있다. 순수 에탄올의 전체 전환에 대응하는 온도 강하는 380 ℃ 이다. 종종 사용되는 기준 촉매는 단일작용기 산성 촉매이다. 감마-알루미나는 가장 많이 인용되는 촉매이다. 촉매작용의 저널 (1966), 5, 264 ~ 270 의 H. Knozinger, R. Kohne 의 "알루미나에 대한 알코올의 탈수 I: 반응 방식" 은 에탄올을 포함한 알코올의 탈수 작용에 대한 기본 출판물로 간주된다. 제올라이트는 이 용도, 특히 예를 들어 분자 촉매작용의 저널 62: 289 ~ 295 (1990) 의 S. N. Chaudhuri 등의 "ZSM-5 에 대한 에탄올의 반응" 에서와 같은 ZSM5 에 1980 년대부터 또한 사용된다.

특허 US 4,232,179 는, 공급원료와 혼합되는 냉각수의 반응기로 도입에 의해 반응에 필요한 열이 공급되는, 에틸렌으로 에탄올의 탈수 프로세스를 설명한다. 냉각수는 외부 소스로부터 얻게 되는 수증기이거나, 프로세스 또는 탈수 반응기의 유출액의 일부, 즉 생성되는 에틸렌의 리사이클로부터 생기는 외부 스트림이다. 상기 냉각수와 공급원료의 혼합물의 도입은 원하는 전환 레벨과 상용가능한 레벨로 촉매층의 온도를 유지하는데 필요한 열을 제공할 수 있도록 한다. 냉각수가 탈수 반응기로부터의 유출액인 경우에, 상기 유출액을 리사이클하기 위한 압축기가 필요하다. 그러나, 에틸렌의 도입은 탈수 반응의 밸런스를 변경하기 때문에 반응에 의해 발생되는 에틸렌의 리사이클은 결점이 된다. 게다가, 에틸렌은 2 차 올리고머화 반응, 수소 전달 및 올레핀의 불균화 반응에 참여하고 이는 시약에 대해 0 보다 높은 차수의 반응이다. 반응의 초반부터 에틸렌 농도 증가는 2 차 생성물의 형성을 증대시킨다. 따라서, 에틸렌 손실은 더욱더 중요한데, 이는 선택성의 감소를 반영한다.

특허 출원 WO 2007/134415 A2 는, 프로세스 외부에 있는 수증기의 미사용으로 인한, 감소된 개수의 장비 피스들 및 감소된 운전 비용으로 인해, 투자 비용을 감소시킬 수 있는 특허 US 4 232 179 에 비해 개선된, 에틸렌으로 에탄올의 탈수 프로세스를 설명한다. 이 프로세스에서, 탈수 반응기의 유출액의 적어도 일부 (생성된 에틸렌과 수증기의 혼합물) 및 에탄올의 탈수에 의해 생성되고 반응기에서 응축되는 물로부터 얻어진 과열된 수증기는 냉각수로서 사용되고 에탄올과 혼합함으로써 탈수 반응기 내로 들어간다. 더욱이, 상기 특허 출원은 열 교환을 최대화하기 위해 에탄올 공급원료와 유출액 사이에서 준수되어야 하는 압력 조건에 대해 언급하지 않는다.

특허 US 4,396,789 는, 탈수 반응에 의해 생성되는 유출액이 적어도 18 atm 보다 높은 압력에서 마지막 반응기로부터 유출되도록 에탄올 및 냉각수로서 작용하는 수증기가 400 ~ 520 ℃ 인 온도와 20 ~ 40 atm 의 고압에서 제 1 반응기로 도입되는, 에틸렌으로 에탄올의 탈수 프로세스를 또한 기술하고, 상기 반응 생성물, 즉, 에틸렌은, 냉각 후, 중간 압축 단계 없이 최종 극저온 증류 단계를 거칠 수 있다. 상기 프로세스는 또한 탈수 반응의 상기 생성물과 제 1 반응기로 도입되는 공급원료 사이의 열 교환으로 특징짓고, 상기 반응 생성물은 제 1 반응기로 유입되는 공급원료를 기화시키는데 사용된다. 미반응 에탄올, 프로세스의 반응 중 형성된 물의 적어도 일부, 및 가스의 최종 세척을 위해 첨가된 물은 리사이클되어서 에탄올의 완전한 전환을 보장한다.

본 발명의 한 가지 목적은, 공급원료가 반응 압력 미만의 낮은 압력에서 공급원료를 기화시키기 위한 기화 단계 a) 로 도입되어서, 상기 프로세스는 프로세스 외부에 있는 어떠한 냉각수도 필요로 하지 않는, 에틸렌으로 에탄올의 탈수 프로세스를 제공하는 것이다. 특히, 공급원료는, 공급원료와 마지막 반응기로부터 얻은 유출액 사이의 열교환을 극대화하기 위해서, 즉 공급원료의 전체 기화 엔탈피 및 상기 유출액의 응축 엔탈피를 교환하기 위해서, 마지막 반응기의 유출구에서 유출액의 압력보다 낮은 압력에서 공급원료를 기화하기 위한 기화 단계 a) 로 도입된다.

본 발명의 다른 목적은 에탄올을 고 순도의 에틸렌으로 탈수하기 위한 프로세스를 제공하여서, 상기 프로세스는, 종래 기술의 프로세스에 비해 상당히 낮아진 생성된 에틸렌 톤당 비 소비량 (specific consumption) 으로 에틸렌의 선택성을 증가시킬 수 있다.

본 발명은 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수하기 위한 프로세스를 설명하고 이 프로세스는:

a) 마지막 반응기로부터 얻은 유출액과 열교환으로 인해 교환기에서 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되는 상기 에탄올 공급원료를 기화시키는 기화 단계로서, 상기 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합된 상기 에탄올 공급원료는 0.1 ~ 0.4 MPa 의 압력으로 상기 기화 단계로 도입되는, 상기 기화 단계,

b) 기화된 상기 공급원료를 압축기에서 압축시키는 압축 단계,

c) 적어도 하나의 탈수 촉매를 포함하고 탈수 반응이 일어나는 적어도 하나의 단열 반응기에서, 350 ~ 500 ℃ 의 입구 온도와 0.2 ~ 1.3 MPa 의 입구 압력에서, 상기 기화되고 압축된 공급원료를 도입하는 단계,

d) 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액을, 1 MPa 보다 낮은 압력에서 에틸렌을 포함하는 유출액과 물을 포함하는 유출액으로 분리하는 단계,

e) 단계 d) 로부터 얻은 물을 포함하는 유출액의 적어도 일부를 정제하는 단계, 및 정제된 물의 적어도 하나의 스트림 및 미전환된 에탄올의 적어도 하나의 스트림을 분리하는 단계,

f) 단계 e) 로부터 얻은 정제된 물의 스트림의 적어도 일부를 기화 단계 a) 로부터 상류로 리사이클하는 단계를 포함한다.

본 발명은, 공급원료 및 마지막 반응기로부터 얻은 유출액 사이의 열교환을 극대화하기 위한 종래 기술의 프로세스에 대해 장점을 제공하고, 즉 마지막 반응기의 유출구에서 유출액의 압력보다 낮은 압력에서 기화 단계 a) 로 공급원료의 도입으로 인해 공급원료의 전체 기화 엔탈피와 상기 유출액의 응축 엔탈피의 대부분을 교환한다.

본 발명에 따른 프로세스에서 처리되는 에탄올 공급원료는, 예를 들어, 탄소, 천연 가스, 또는 탄소 폐기물과 같은 화석 자원으로부터 알코올을 합성하기 위한 프로세스에 의해 선택적으로 얻어진다.

상기 공급원료는 또한 유리하게도 비화석 자원으로부터 비롯될 수 있다. 바람직하게, 본 발명에 따른 프로세스로 처리되는 에탄올 공급원료는 바이오매스로부터 얻어지고 종종 "바이오에탄올" 로 불리는 재생가능한 (renewable) 소스로부터 발생되는 에탄올 공급원료이다. 상기 에탄올 공급원료는, 생물학적 수단에 의해, 바람직하게 가변량의 물을 함유하는 사탕수수 (자당, 포도당, 과당 및 수크로오스), 사탕무 스크랩, 또는 그 밖의 아밀라아제 식물 (전분), 또는 리그노셀룰로오스계 바이오매스 또는 가수분해된 셀룰로오스 (다수 포도당과 크실로오스, 갈락토오스) 와 같은 예를 들어, 당 생성 작물로부터 얻은 당의 발효에 의해 생성되는 공급원료이다.

상기 공급원료는 유리하게도 3 가지 소스: 1) 사탕수수당 또는 사탕무 스크랩으로부터의 수크로오스, 2) 곡물과 괴경에 존재하는 전분, 및 3) 목재, 허브 및 기타 리그노셀룰로오스계 바이오매스에 존재하는 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스로부터 발효에 의해 얻어지고, 전분, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스는 발효 단계를 거치기 전 당으로 가수분해되어야 한다.

표준 발효 프로세스를 보다 완전히 설명하기 위해, 저서 'Les Biocarburants, Etat des lieux, perspectives et enjeux du developpement [바이오연료: 평가, 견해 및 개발 과제], Daniel Ballerini, Editions Technip' 을 참조할 수 있다.

상기 공급원료는 유리하게도 또한 합성 가스의 발효에 의해 얻을 수 있다. 상기 공급원료는 또한 유리하게도 대응하는 산 또는 에스테르의 수소화에 의해 얻을 수 있다. 이 경우에, 아세트산 또는 아세트 에스테르는 유리하게도 에탄올 중 수소를 사용해 수소화된다. 아세트산은 유리하게도 메탄올의 카르보닐화에 의해 또는 탄수화물의 발효에 의해 얻을 수 있다. 바람직하게, 본 발명에 따른 프로세스에서 처리되는 에탄올 공급원료는 바이오매스로부터 얻어지는 재생가능한 소스로부터 생성되는 에탄올 공급원료이다.

본 발명에 따라 사용되는 에탄올 공급원료는 유리하게도 농축 수화된 에탄올 공급원료이다. 농축 수화된 에탄올 공급원료는 35 중량% 이상인 에탄올의 질량 퍼센트를 포함하는 에탄올 공급원료로서 정의된다. 바람직하게, 상기 농축 수화된 에탄올 공급원료는 35 ~ 99.9 중량% 의 에탄올 질량 퍼센트를 포함한다. 바람직한 방식으로, 상기 농축 수화된 에탄올 공급원료는 35 ~ 96 중량% 의 에탄올 질량 퍼센트를 포함한다. 상기 농축 수화된 에탄올 공급원료는 또한 유리하게도 물 이외에, 10 중량% 미만, 바람직하게 5 중량% 미만인 예를 들어, 메탄올, 부탄올 및/또는 이소펜타놀과 같은 에탄올 이외의 알코올 함량, 유리하게도 1 중량% 미만인 예를 들어, 에테르, 산, 케톤, 알데히드, 및/또는 에스테르와 같은 알코올 이외의 산화 화합물의 함량, 및 유리하게도 0.5 중량% 미만인 질소와 황 함량, 유기물 및 무기물을 포함하고, 중량 퍼센트는 상기 공급원료의 총 질량에 대해 표현된다.

본 발명에 따라 사용되는 에탄올 공급원료는 유리하게도 상기 공급원료의 기화 단계 a) 전 전처리 단계를 거친다. 상기 전처리 단계는, 하류에 배치된 탈수 촉매, 및 특히 질소를 함유한 화합물과 황을 함유한 화합물의 불활성화를 제한하도록 상기 공급원료에 함유된 불순물을 제거할 수 있도록 한다. 상기 공급원료에 존재하는 산화 화합물은 실질적으로 제거되지 않는다.

유리하게도, 상기 전처리 단계는 바람직하게 20 ~ 60 ℃ 의 온도에서 고체에 대한 불순물의 흡착에 의해, 20 ~ 80 ℃ 의 온도에서 작동하는 제 1 수소화분해 단계와 그 후 20 ~ 80 ℃ 의 온도에서 산성 고체의 회수 단계를 포함하는 연속 단계 (concatenation) 에 의해 그리고/또는 증류에 의해, 예를 들어 적어도 하나의 수지의 사용과 같은, 본 기술분야의 당업자에게 공지된 수단에 의해 실시된다. 적어도 하나의 수지를 사용하는 경우에, 상기 수지는 바람직하게 산이고 70 ~ 200 ℃ 의 고온에서 사용된다. 상기 수지는 선택적으로 염기성 수지가 선행될 수 있다.

전처리 단계가 고체에 대한 불순물의 흡착에 의해 실시되는 경우, 상기 고체는 유리하게도 분자체, 활성탄, 알루미나 및 제올라이트 중에서 선택된다.

에탄올 공급원료의 상기 전처리 단계는, 탈수 촉매와 상용가능한 불순물의 레벨에 응하는 정제된 공급원료를 얻기 위해서, 유기 불순물이 제거된 정제된 에탄올 분획물을 제조할 수 있도록 한다.

단계 a)

본 발명에 따르면, 탈수 프로세스는 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액과 열교환으로 인해 교환기에서, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되는, 선택적으로 전처리된, 상기 에탄올 공급원료를 기화시키는 단계 a) 를 포함하고, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합된 상기 에탄올 공급원료는 0.1 ~ 0.4 MPa 의 압력에서 상기 기화 단계로 도입된다.

바람직하게, 증발 단계 a) 의 교환기에서, 물을 포함하는 유출액의 정제를 위해 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림이 또한 도입되고, 상기 에탄올 공급원료와 혼합되고, 선택적으로 전처리되고, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합된다.

바람직하게, 상기 에탄올 공급원료의 전처리 단계 후, 상기 에탄올 공급원료는 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부, 및 물을 포함하는 유출액의 정제를 위해 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합된다.

바람직하게, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는 상기 에탄올 공급원료는 마지막 반응기의 유출구에서 유출액의 압력보다 낮은 압력으로 상기 기화 단계 a) 로 도입된다.

본 발명의 본질적 기준은, 상기 공급원료 및 상이한 스트림의 혼합물 및 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액 사이의 열교환을 극대화하도록, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는 상기 에탄올 공급원료의 기화 단계 a) 로부터 상류의 압력을 조절하는 것이다. 마지막 반응기의 유출구에서 유출액의 압력보다 낮은, 0.1 ~ 0.4 MPa 의 이런 특정 압력 레벨로 기화 단계 a) 에서, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는 상기 에탄올 공급원료의 도입은, 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액의 응축 온도보다 낮은 공급원료 혼합물의 기화 온도로부터 이점을 얻을 수 있도록 한다. 따라서, 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액의 수성상의 잠열의 대부분은, 외부 열 공급 없이, 상기 공급원료 및 상이한 스트림으로부터의 상기 혼합물을 기화시키기 위해 회수된다. 따라서, 상기 공급원료 및 상이한 스트림의 상기 혼합물의 전체 기화 엔탈피는 상기 유출액의 응축 엔탈피와 교환된다.

유리하게도, 기화시, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는 상기 에탄올 공급원료의 압력은, 응축되는 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액과 증발하는 상기 공급원료 혼합물 사이의 온도 차이가 항상 적어도 2 ℃ 보다 높고, 바람직하게 적어도 3 ℃ 보다 높도록 선택된다.

단계 b)

본 발명에 따르면, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는, 기화된 상기 에탄올 공급원료는 압축기에서 압축을 거친다. 압축 단계 b) 는 유리하게도 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 유형의 압축기로 실시된다. 특히, 압축 단계 b) 는 중간 냉각 없이 직렬로 배열된 레이디얼 휠을 구비한 하나 이상의 팬을 포함하는 압축기로 또는 통합된 배율기 (multiplier) 를 구비한 레이디얼 압축기 유형의 압축기로 유리하게도 실시된다.

단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는, 기화된 상기 에탄올 공급원료의 압축 단계 b) 는, 상기 공급원료 및 상이한 스트림의 상기 혼합물의 기화를 보장하기 위해 프로세스 외부에 있는 냉각수의 공급을 방지할 수 있도록 한다. 따라서, 프로세스로부터 얻은 스트림만 사용된다. 따라서, 압축 단계 b) 는, 프로세스로부터 얻은 스트림을 사용하지만 외부 냉각수를 포함하지 않는, 상기 프로세스로 통합되는 열 펌프를 제조할 수 있도록 한다.

단계 a) 와 단계 b) 의 특정 작동 조건의 조합은, 외부 열의 공급 없이, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는 에탄올 공급원료를 기화시키기 위해 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액의 수성상의 잠열 대부분을 회수할 수 있도록 하고, 즉 상기 공급원료 및 상이한 스트림의 상기 혼합물의 전체 기화 엔탈피와 상기 유출액의 응축 엔탈피의 대부분을 교환한다.

단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는, 압축 단계 b) 의 종반에 기화되는 상기 에탄올 공급원료의 압력은 유리하게도 0.2 ~ 1.3 MPa 이다. 상기 공급원료 및 상이한 스트림의 상기 혼합물의 출구 압력은 단계 a) 의 교환에 필요한 온도 조건을 발생시키기에 충분하다: 단계 a) 에서, 상기 공급원료 및 상이한 스트림의 상기 혼합물의 기화 온도는 마지막 반응기로부터 얻은 유출액의 응축 온도보다 낮을 것이다.

단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되고, 기화 및 압축된, 압축 단계 b) 로부터 얻은 상기 에탄올 공급원료는, 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액과 열교환으로 인해, 가스 단상형 교환기에서 선택적으로 가열된다. 상기 가스 단상형 교환기에서, 기화 및 압축된 상기 공급원료 및 상이한 스트림의 상기 혼합물은 과열되고, 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터, 가스 상태로, 얻은 유출액은 응축되지 않으면서 "과열 제거 (de-superheated)" 된다.

상기 공급원료 및 상이한 스트림의 상기 혼합물은 유리하게도 250 ~ 375 ℃ 및 바람직하게 280 ~ 360 ℃ 의 온도로 과열된다. 상기 가스 단상형 교환기의 단부에서, 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 가스 상태로 얻은 유출액은 유리하게도 180 ~ 220 ℃ 의 온도를 갖는다. 따라서, 가스 단상형 및 가스/액체 기화기형의 상이한 교환기의 사용, 및 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는 상기 에탄올 공급원료의, 마지막 반응기의 출력 유출액의 압력보다 낮은 압력에서 기화는 마지막 반응기로부터 얻은 유출액에 존재하는 수증기의 적어도 80 % 를 응축가능하게 한다.

- 상기 가스 단상형 교환기에서 기화되고, 압축되고 선택적으로 가열되는 - 공급원료의 상기 혼합물은 그 다음 유리하게도 탈수 반응의 온도와 상용가능한 적어도 하나의 단열 반응기에서의 입구 온도로 되게 하도록 노로 도입된다.

단계 c)

본 발명에 따르면, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되고, 기화 및 압축되고, 선택적으로 가열되는 상기 에탄올 공급원료는, 탈수 촉매의 적어도 하나의 고정층을 포함하고 탈수 반응이 일어나는 적어도 하나의 단열 반응기에서 350 ~ 500 ℃ 의 입구 온도 및 0.2 ~ 1.3 MPa 의 입구 압력으로 도입된다.

단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 유리하게도 단계 c) 의 마지막 단열 반응기의 유출구에서 270 ~ 420 ℃, 바람직하게 300 ~ 410 ℃ 의 온도를 갖는다.

단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 유리하게도 단계 c) 의 마지막 단열 반응기의 유출구에서 0.1 ~ 1.1 MPa 의 압력을 제공한다.

탈수소화 반응이 일어나는 단계 c) 는 유리하게도 1 개 또는 2 개의 반응기에서 수행된다.

단계 c) 가 단열 반응기에서 실시되는 경우, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되고, 기화 및 압축되고, 선택적으로 가열되는 상기 에탄올 공급원료는 유리하게도 400 ~ 500 ℃ 의 입구 온도 및 0.2 ~ 1.2 MPa 의 입구 압력에서 상기 반응기로 도입된다. 상기 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 유리하게도 300 ~ 400 ℃ 인 온도와 유리하게도 0.1 ~ 1.1 MPa 인 출구 압력을 갖는다.

단계 c) 가 2 개의 단열 반응기에서 실시되는 경우에, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되고, 선택적으로 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 혼합되고, 기화 및 압축되고, 선택적으로 가열되는 상기 에탄올 공급원료는 유리하게도 350 ~ 450 ℃ 의 입구 온도, 바람직하게 370 ~ 420 ℃ 의 온도에서, 그리고 0.3 ~ 1.3 MPa, 바람직하게 0.4 ~ 0.8 MPa 의 입구 압력에서 제 1 반응기로 도입된다.

제 1 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 유리하게도 290 ~ 390 ℃ 의 온도 및 0.2 ~ 1.2 MPa 의 압력에서 상기 제 1 반응기로부터 나온다.

제 2 단열 반응기에서 상기 유출액의 입구 온도가 350 ~ 450 ℃, 바람직하게 370 ~ 430 ℃ 이도록 상기 유출액은 그 다음 유리하게도 노로 도입된다. 상기 유출액은, 유리하게도 0.2 ~ 1.2 MPa 이고 바람직하게 0.3 ~ 0.7 MPa 인 상기 제 2 반응기 내 입구 압력을 갖는다.

제 2 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 유리하게도 310 ~ 410 ℃ 인 온도에서 상기 제 2 단열 반응기로부터 나온다. 제 2 단열 반응기로부터 얻은 상기 유출액의 출구 압력은 유리하게도 0.1 ~ 1.1 MPa 이다.

반응기(들)의 입구 온도는 탈수 촉매의 불활성화를 방지하기 위해서 유리하게도 점차 증가될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 의 적어도 하나의 단열 반응기에서 일어나는 탈수 반응은 유리하게도 0.1 ~ 20 h-1 이고 바람직하게 0.5 ~ 15 h-1 인 시간당 중량 속도로 수행된다. 시간당 중량 속도는, 순수 에탄올 공급원료의 질량 유량 대 촉매의 질량비율인 것으로 정의된다.

단계 c) 에서 사용되는 탈수 촉매는 본 기술분야의 당업자에게 공지된 촉매이다. 상기 촉매는 바람직하게 비정질 산성 촉매 또는 제올라이트 산성 촉매이다. 단계 c) 에서 사용되는 탈수 촉매가 제올라이트 촉매인 경우에, 상기 촉매는, 8 개, 10 개 또는 12 개의 산소 원자 (8 MR, 10 MR 또는 12 MR) 를 함유한 적어도 기공 개구를 가지는 제올라이트 중에서 선택된 적어도 하나의 제올라이트를 포함한다. 영어로 "멤버 링" 또는 MR 로 불리는, 제올라이트의 채널의 환형 단면을 형성하는 산소 원자의 개수에 의해 제올라이트의 기공 크기를 정의하는 것이 실제로 알려져 있다. 바람직한 방식으로, 상기 제올라이트 탈수 촉매는 구조형 MFI, MEL, FAU, MOR, FER, SAPO, TON, CHA, EUO 및 BEA 중에서 선택되는 구조형을 가지는 적어도 하나의 제올라이트를 포함한다. 바람직하게, 상기 제올라이트 탈수 촉매는 MFI 구조형 제올라이트, 바람직한 방식으로 ZSM-5 제올라이트를 포함한다.

본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 에서 사용되는 탈수 촉매에 실시되는 제올라이트는 유리하게도 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 탈알루미늄화 또는 탈규산화 방법에 따른 탈알루미늄화 또는 탈규산화에 의해 변경될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 에서 사용되는 탈수 촉매 또는 최종 촉매에서 실시되는 제올라이트는 유리하게도 그것의 총 산도를 감쇠시키고 내열수성 (hydrothermal resistance properties) 을 개선하는 유형의 작용제 (agent) 에 의해 변경될 수 있다. 바람직하게, 상기 제올라이트 또는 상기 촉매는 예를 들어, 나트륨 Na 또는 칼슘 Ca 과 같은 기본 전구체에 의해 과다 산을 중화시킨 후 증기 처리한 다음 바람직하게 H₃PO₄ 형태로 첨가되는 인을 유리하게도 포함한다. 바람직한 방식으로, 상기 제올라이트는 촉매의 총 질량에 대해 2.5 ~ 4.5 중량% 의 인 함량을 포함한다.

바람직하게, 본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 에서 사용되는 탈수 촉매는 특허 출원 WO/2009/098262, WO/2009/098267, WO/2009/098268 또는 WO/2009/098269 에 기재된 촉매이다.

단계 c) 에서 사용되는 탈수 촉매가 비정질 산성 촉매인 경우에, 상기 촉매는, 알루미나, 무기 산 및 실리카-알루미나의 증착에 의해 활성화되는 알루미나 중에서 선택된 적어도 하나의 다공질 내화 산화물을 포함한다.

본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 에서 사용되는 상기 비정질 또는 제올라이트 탈수 촉매는 유리하게도 또한 바인더로도 불리는 적어도 하나의 산화물 유형의 매트릭스를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 매트릭스는 비정질이거나 저조하게 결정화된 매트릭스로서 정의된다. 상기 매트릭스는 클레이 (예를 들어, 카올린 또는 벤토나이트와 같은 천연 클레이 중), 마그네시아, 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나, 알루미네이트, 산화 티타늄, 산화 붕소, 지르코니아, 알루미늄 포스페이트, 티타늄 포스페이트, 지르코늄 포스페이트, 및 탄소에 의해 형성된 군의 원소 중에서 유리하게도 선택된다. 바람직하게, 상기 매트릭스는 알루미나, 실리카, 및 클레이에 의해 형성된 군의 원소 중에서 선택된다.

본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 에서 사용되는 상기 탈수 촉매는 상이한 형상과 크기의 그레인 형태로 유리하게도 형상화된다. 그것은 유리하게도 원통형 또는 다엽성 압출물, 예로 직선형 또는 트위스트 형상의 이엽성, 삼엽성 및 다엽성 압출물의 형태로 사용되지만, 선택적으로 분쇄된 분말, 태블릿, 링, 볼, 휠, 또는 구의 형태로 제조되어 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 촉매는 압출물의 형태이다.

본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 에서 사용되는 상기 탈수 촉매는 유리하게도 적어도 하나의 반응기, 고정층 또는 이동층에서 실시된다.

본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 에서, 사용되는 촉매 및 작동 조건은 에틸렌의 제조를 극대화하도록 선택된다. 본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 에서 실시되는 전체 탈수 반응은 다음과 같다:

2C₂H₅OH → 2CH₂=CH₂ + 2H₂O

단계 c) 에서 에탄올 공급원료의 전환은 유리하게도 90% 초과하고, 바람직하게 95% 초과하고, 바람직한 방식으로 99% 초과한다.

에탄올 공급원료의 전환은 퍼센트로 다음 식에 의해 정의된다: [1-(에탄올의 시간당 출력 질량/에탄올의 시간당 입력 질량)] x 100.

에탄올의 시간당 입력 및 출력 질량은 종래에는 수성상의 가스상 크로마토그래피에 의해 측정된다.

탈수 반응이 일어나는 단계 c) 는 유리하게도 1 개 또는 2 개의 반응기에서 수행된다. 바람직한 반응기는 상승 또는 하강 모드로 작동하는 레이디얼 반응기이다. 본 발명에 따른 프로세스의 단계 c) 중, 공급원료의 변환은 코킹 (coking) 에 의한 그리고/또는 억제 화합물의 흡착에 의한 탈수 촉매의 불활성화를 동반한다. 따라서, 탈수 촉매는 주기적으로 재생 단계를 거칠 것이다. 바람직하게, 반응기는 상기 탈수 촉매의 반응상과 재생상을 교번시키도록 스윙 반응기로도 불리는 교번 재생 모드로 사용된다. 이 재생 처리의 목적은, 표면 및 상기 탈수 촉매 내에 함유된 질소 및 황을 함유한 라디칼뿐만 아니라 유기 증착물을 연소시키는 것이다.

상기 단계 c) 에서 사용되는 탈수 촉매의 재생은, 예를 들어 산소를 희석하고 재생 발열성을 제어하기 위해서 물의 유무에 관계없이 연소 공기의 재순환을 사용함으로써, 공기 스트림 하에 또는 공기/질소 혼합물에서 코크스와 억제 화합물의 산화에 의해 유리하게도 수행된다. 이 경우에, 공기의 공급에 의해 반응기의 유입구에서 산소 함량을 유리하게도 조절할 수 있다. 대기압 (0 bar 상대) 과 반응 압력 사이의 압력에서 재생이 일어난다. 재생 온도는 유리하게도 400 ~ 600 ℃ 에서 선택되고; 그것은 유리하게도 재생 중 달라질 수 있다. 더이상 산소 소비가 없고, 코크스의 전체 연소가 표시될 때 재생 종료가 검출된다.

바람직하게, 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 적어도 하나의 단열 반응기에서 단계 c) 로부터 상류에서 리사이클되지 않는다.

단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액은, 그것이 가열되는 단계 b) 로부터 얻은 기화 및 압축된 공급원료와 열교환에 의해 응축되지 않으면서 "과열 제거" 되는 가스 단상형 교환기로 선택적으로 보내진다. 상기 "과열 제거된" 유출액은, 그 다음에 유리하게도, 그것이 공급원료를 증발시키는데 사용되는 열교환에 의해 부분적으로 응축되는 제 2 가스/액체형 교환기로 보내진다.

단계 d)

본 발명에 따르면, 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액은, 1 MPa 보다 낮은 압력에서 에틸렌을 포함하는 유출액과 물을 포함하는 유출액으로 분리하는 분리 단계 d) 를 거친다.

단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 상기 유출액의 분리를 위한 단계 d) 는, 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해, 예를 들어 가스/액체 분리 구간에 의해, 바람직하게 가스/액체 분리 탑에 의해 유리하게도 실시될 수 있다.

1 MPa 보다 낮은 압력에서 에틸렌을 포함하는 유출액은 그 다음 유리하게도 압축을 거친다. 상기 압축은, 최종 정제에 필요한 유리하게도 2 ~ 4 MPa 인 압력으로 상기 유출액의 압력을 상승시킬 수 있도록 한다.

바람직하게, 단계 d) 종반에 분리되는 에틸렌을 포함하는 유출액은 단계 c) 의 적어도 하나의 단열 반응기에서 리사이클되지 않는다. 단계 c) 의 적어도 하나의 단열 반응기에서 단계 d) 종반에 분리되는 에틸렌의 리사이클되지 않음은 본 발명에 따른 프로세스의 에틸렌의 선택성을 변경하지 않는다.

단계 d) 로부터 얻은 물을 포함하는 유출액의 적어도 일부는 분리 단계 d) 에서 선택적으로 리사이클된다. 물을 포함하는 유출액의 적어도 일부가 리사이클되는 경우에, 물을 포함하는 유출액의 상기 부분은 차가운 유체 또는 프로세스로부터 얻어지고 하기 설명되는 공지된 정제 방법에 따라 바람직하게 정제되는 유체를 사용해 유리하게도 냉각된다.

단계 e)

본 발명에 따르면, 분리 단계 d) 로부터 얻은 물을 포함하는 유출액의 적어도 일부는 정제 단계 e) 를 거친다. 정제 단계 e) 는 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 정제 방법에 의해 유리하게도 실시될 수 있다. 예로서, 정제 단계 e) 는, 이온 교환 수지, 분자체, 막의 사용에 의해, 예를 들어, 소다 또는 아민과 같은 pH 를 조절하기 위한 화학 작용제를 첨가함으로써, 그리고 예를 들어 중아황산염 및 계면활성제 중에서 선택되는 중합 억제제와 같은 생성물을 안정화시키기 위한 화학 작용제를 첨가함으로써 유리하게도 실시될 수 있다.

적어도 하나의 정제된 물 스트림 및 적어도 하나의 미전환된 에탄올 스트림은 그 다음 분리된다. 분리는 유리하게도 본 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 분리 방법에 의해 실시될 수 있다. 예로서, 분리는 증류, 분자체, 막, 증기 스트리핑 또는 열 스트리핑의 사용에 의해 또는 예를 들어 글리콜 함유 용매와 같은 용매로 흡수에 의해 유리하게도 실시될 수 있다.

경가스, 바람직하게 아세트알데히드 및 메탄올을 함유하는 스트림이 유리하게도 또한 분리될 수 있다.

단계 e) 로부터 얻은 정제된 물 스트림의 사용은 그것의 리사이클 전 물로부터 대다수의 에틸렌을 분리할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명에 따른 프로세스에서, 에틸렌은 희석액으로부터 해리되고, 이는 프로세스를 위한 비활성 열 반응 희석액의 사용을 가능하게 한다. 이것은 또한 수율 및 최종 에틸렌 선택성을 저하시키지 않으면서 개선된 에너지 회수를 가능하게 한다.

단계 f)

본 발명에 따르면, 단계 e) 로부터 얻은 정제된 물 스트림의 적어도 일부는 단계 a) 로부터 상류로 리사이클된다. 상기 공급원료의 기화 단계 a) 로부터 상류에서, 단계 e) 로부터 얻은 정제된 물 스트림의 적어도 일부는 선택적으로 전처리된 에탄올 공급원료와 혼합되고 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림과 선택적으로 혼합된다.

단계 e) 로부터 얻은 정제된 물 스트림은 열 반응 희석액의 역할을 한다.

반응기(들)에서 부분 에탄올 압력을 낮추고 에틸렌에 관하여 프로세스를 더 선택적으로 하기 위해, 단계 e) 로부터 얻은 정제된 물 스트림의 적어도 일부를 첨가함으로써 상기 에탄올 공급원료를 희석하는 것은 유리하게도 1 ~ 4 인 희석액 대 공급원료의 질량 비율로 수행된다.

물을 포함하는 유출액의 정제 단계 e) 로부터 얻은 상기 미반응 에탄올 스트림의 적어도 일부는 유리하게도 기화 단계 a) 로부터 상류에서 리사이클되고 선택적으로 전처리된 에탄올 공급원료와 혼합되고 단계 f) 에 따라 리사이클된 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합된다.

도 1 은 프로세스의 단계 f) 중 정제된 물의 적어도 일부의 리사이클과 함께 농축된 에탄올 공급원료의 탈수를 하는 경우에 에탄올의 탈수 프로세스를 도식적으로 나타낸다.

에탄올 공급원료는 파이프 (1) 를 통하여 전처리 구간 (2) 으로 도입된다. 그 다음, 전처리된 에탄올 공급원료 (3) 는 파이프들 (18, 4) 을 통하여 반응 희석액과 리사이클되는 정제 구간 (16) 으로부터 얻은 정제된 물 스트림의 일부와 파이프 (5) 에서 혼합된다. 에탄올 공급원료는 파이프 (17) 및 그 후 파이프 (4) 를 통하여 정제 구간 (16) 으로부터 얻은 미반응 에탄올 스트림의 일부와 또한 혼합된다. 리사이클된 정제된 물 스트림의 일부 및 미반응 에탄올 스트림의 일부와 혼합되는 전처리된 에탄올 공급원료는, 상기 혼합물이 파이프 (11) 를 통하여 교환기로 침투하는 마지막 단열 반응기 (R2) 로부터 얻은 유출액과 열교환하는 가스/액체 교환기 (E1) 에서, 0.1 ~ 0.4 MPa 의 압력으로 파이프 (5) 를 통하여 도입된다. 마지막 단열 반응기 (R2) 로부터 얻은 유출액의 잠열 또는 응축 엔탈피는, 외부 열 공급 없이, 리사이클되는 정제된 물 스트림 및 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는 에탄올 공급원료를 기화시키는데 사용된다.

그 다음, 리사이클되는 정제된 물 스트림 및 미반응 에탄올 스트림과 혼합되는, 기화된, 에탄올 공급원료는 파이프 (6) 를 통하여 압축기 (C1) 로 보내진다.

그 다음, 공급원료와 2 개의 기화 및 압축된 스트림의 상기 혼합물은 파이프 (7) 를 통하여 가스 단상형 교환기 (E2) 로 보내지고, 이 교환기에서 상기 혼합물은 파이프 (10) 를 통하여 교환기 (E2) 로 도입되는 마지막 단열 반응기 (R2) 로부터 얻은 유출액과 열교환으로 인해 가열된다. 상기 가스 단상형 교환기에서, 상기 기화 및 압축된 공급원료는 과열되고, 마지막 단열 반응기 (R2) 로부터 가스 상태로 얻은 유출액은 응축되지 않으면서 "과열 제거" 된다.

그 다음, - 가스 단상형 교환기 (E2) 에서 기화, 압축 및 가열된 - 공급원료 및 2 개의 스트림의 상기 혼합물은, 탈수 반응의 온도와 상용가능한 제 1 단열 반응기 (R1) 내 입구 온도가 되도록, 파이프 (8) 를 통하여 노 (H1) 로 도입된다. 제 1 반응기 (R1) 로부터 얻은 유출액은 파이프 (9b) 를 통하여 제 2 반응기 (R2) 로 도입되기 전 파이프 (8b) 를 통하여 제 2 노 (H2) 로 보내진다.

그 다음, 제 2 반응기 (R2) 로부터 얻은 유출액은 파이프들 (10, 11) 을 통하여 교환기들 (E2, E1) 에서 전술한 2 번의 연속 교환을 거친다.

교환기 (E1) 로부터 얻은 유출액은 파이프 (12) 를 통하여 가스/액체 분리 탑 (13) 으로 보내지고 이 분리탑에서 유출액은 에틸렌을 포함하는 유출액 (14) 과 물을 포함하는 유출액 (15) 으로 분리된다. 물을 포함하는 유출액의 일부는 파이프 (22) 를 통하여 탑 (13) 에서 냉각한 후 리사이클된다.

탑 (13) 에서 리사이클되지 않은 물을 포함하는 유출액의 부분은 파이프 (15) 를 통하여 정제 및 분리 단계 (16) 로 보내진다. 그 다음, 정제된 물의 적어도 하나의 스트림 (18, 19) 및 적어도 하나의 미전환된 에탄올 스트림 (17, 21) 이 분리된다. 경가스를 함유한 스트림 (20) 이 또한 분리된다.

물을 포함하는 유출액을 정제하기 위해 단계 (16) 로부터 얻은 상기 미반응 에탄올 스트림의 일부는 파이프 (17) 를 통하여 리사이클되고 파이프 (18) 를 통하여 파이프 (4) 로 리사이클된 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합된다. 이 2 개 스트림의 혼합물은 교환기 (E1) 로부터 상류에서 전처리된 에탄올 공급원료 (3) 와 혼합된다.

다음 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서 본 발명을 보여준다.

실시예

실시예 1: 본 발명에 따름.

실시예 1 은, 단계 c) 가 단열 반응기에서 실시되는 본 발명에 따른 프로세스를 보여준다.

고려되고 있는 에탄올 공급원료는 영어 용어로 건조 밀링형 프로세스에 의해 글루텐을 추출하지 않으면서 밀을 발효시킴으로써 생성된다.

표 1 의 칼럼 1 에 제공된 조성을 가지는 에탄올 공급원료는 140 ℃ 의 온도로 수지 TA 801 에서 전처리된다. 전처리된 에탄올 공급원료의 특징은 표 1 의 칼럼 2 에 또한 제공된다.

단계 a)

상기 전처리된 에탄올 공급원료는, 0.31 MPa 인 압력으로 교환기 (E1) 에서, 단계 e) 로부터 얻은 114,547 ㎏/h 의 리사이클된 정제된 물과 단계 e) 로부터 얻은 132 ㎏/h 의 미전환된 에탄올을 갖는 혼합물로, 46,187 ㎏/h 의 유량으로, 도입된다.

단계 e) 로부터 얻은 정제된 물의 스트림은 열 반응 희석액의 역할을 한다. 단계 e) 로부터 얻은 정제된 물 스트림의 일부를 첨가함으로써 상기 에탄올 공급원료를 희석하는 것은 2.5 인 희석액 대 공급원료 질량 비율로 수행된다.

간단함을 위해, 전처리된 공급원료 중 불순물에 대한 설명은 하기 본문에서 생략되었다.

단계 a) 에서, 단계 c) 의 단열 반응기로부터 얻은 수성상의 유출액의 잠열의 대부분은 외부 열 공급 없이 공급원료 및 2 가지 상이한 스트림의 혼합물을 기화시키기 위해 회수된다. 따라서, 단계 c) 의 단열 반응기로부터 얻은 상기 유출액에 함유된 물의 90.1% 는 액체 수성 형태이다. 따라서, 공급원료와 2 가지 상이한 스트림의 혼합물과 반응기의 유출액 사이에서 88.5 MW 가 교환된다.

상기 공급원료의 기화 초반 온도는 126 ℃ (0.27 MPa 에서) 이고 단열 반응기로부터 얻은 상기 유출액의 최종 응축 온도는 - 유출액은 - 117 ℃ (0.41 MPa 에서) 이다 (원문 그대로임).

단계 b)

그 다음, 교환기로부터 얻은, 기화된, 공급원료 및 2 가지 상이한 스트림의 혼합물은 통합된 배율기를 구비한 레이디얼 압축기에서 압축되어서 압축 종반에 기화된 공급원료 및 2 가지 상이한 스트림의 상기 혼합물의 압력은 0.63 MPa 가 된다.

그 다음, 기화 및 압축된, 공급원료 및 2 가지 상이한 스트림의 혼합물은 단계 c) 의 단열 반응기로부터 얻은 유출액과 열교환으로 인해 가스 단상형 교환기 (E2) 에서 가열된다. 상기 가스 단상형 교환기에서, 기화 및 압축된, 공급원료 및 2 가지 상이한 스트림의 상기 혼합물은 345 ℃ 의 온도로 과열되고 단계 c) 의 단열 반응기의 가스 상태로 얻어진 유출액은 응축되지 않으면서 "과열 제거" 되고 269 ℃ 의 온도를 갖는다.

단계 c)

- 상기 가스 단상형 교환기에서 기화, 압축 및 가열된 - 공급원료 및 2 가지 상이한 스트림의 상기 혼합물은 그 다음 탈수 반응의 온도와 상용가능한 상기 단열 반응기 내 입구 온도로, 즉 500 ℃ 의 온도로 되게 하도록 노 안으로 도입된다.

- 기화, 압축 및 가열된 - 공급원료 및 2 가지 상이한 스트림의 상기 혼합물은 0.53 MPa 의 입구 압력에서 단열 반응기로 도입된다.

단열 반응기는 탈수 촉매의 고정층을 포함하고, P₂O₅ 함량이 3.5 중량% 이도록 상기 촉매는 H₃PO₄ 로 처리된 80 중량% 의 ZSM-5 제올라이트를 포함한다.

단계 c) 의 단열 반응기로 들어가고 나오는 스트림의 온도 조건 및 압력 조건은 표 2 에 제공된다:

단계 c) 에서 에탄올 공급원료의 전환은 99.4% 이다.

단계 d)

단계 c) 의 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 그 다음 전술한 두 열교환을 거치고 가스/액체 분리 탑으로 보내진다. 물을 포함하는 유출액뿐만 아니라 0.39 MPa 인 압력에서 에틸렌을 포함하는 유출액이 분리된다. 이 분리는, 냉각 및 중화제의 주입 후 탑의 바닥에서 생성된 물을 탑의 상단을 향하여 리사이클하면서 가스/액체 분리 탑을 사용하여 수행된다.

그 다음, 에틸렌을 포함하는 유출액은 최종 정제 전 그 압력을 2.78 MPa 로 상승시키기 위해 압축을 거친다. 분리된 에틸렌은 상기 단열 반응기에서 리사이클되지 않는다.

단계 e)

정제된 물 스트림과 미전환된 에탄올 스트림뿐만 아니라 경가스를 함유한 스트림이 그 다음 종래의 저압 증류에 의해 원수 (raw water) 로부터 분리된다.

단계 f)

정제된 물 스트림의 일부 및 미전환된 에탄올 스트림의 일부는 단계 a) 에서 설명된 비율로 기화 단계 a) 로부터 상류로 리사이클된다.

상이한 스트림에 관한 정보는, ㎏/h 로, 표 3 과 표 4 에 주어진다:

화합물 C3 및 C4 는 C3 및 C4 탄화수소 화합물이다.

에틸렌에 관하여 프로세스의 선택성은 97% 이다.

그것은 다음과 같이 계산된다: (에틸렌을 포함하는 유출액에 함유된 에틸렌)/(0.61 * 전환된 에탄올의 양) 또는 전환된 에탄올의 양은, 퍼지된 물의 스트림에 함유된 에탄올로부터 차감된 전처리된 에탄올 공급원료 및 에틸렌을 포함하는 유출액에 함유된 에탄올이다. 0.61g 은 1g 의 순수 에탄올을 탈수함으로써 얻은 에틸렌의 최대량이다.

본 발명에 따른 실시예 1 에 따른 다이어그램의 에너지 밸런스에 대한 정보는 표 5 에 주어진다:

일차 에너지 소비량의 평가는 다음 기준을 사용하여 수행되었다:

- 노에서 0.8 의 유효성

- 전기 발생에서 0.375 의 유효성.

본 발명에 따른 실시예 1 에 따른 다이어그램은, 등가 일차 에너지 소비량 또는 생성된 에틸렌의 톤당 6 GJ 등가의 비 소비량을 갖는다.

실시예 2: 본 발명에 따름.

실시예 2 는, 단계 c) 가 2 개의 단열 반응기에서 실시되는 본 발명에 따른 프로세스를 보여준다.

단계 a)

실시예 1 에서 사용되는 것과 동일한 전처리된 에탄올 공급원료가 0.31 MPa 인 압력에서 교환기 (E1) 로 46,187 ㎏/h 의 유량으로 도입되고, 114,549 ㎏/h 의 리사이클된 정제된 물 및, 단계 e) 로부터 얻은, 131 ㎏/h 의 미전환된 에탄올과 혼합된다.

단계 b)

실시예 1 에서 설명된 열교환이 일어나고, 그 다음, 압축 종반에 기화된 공급원료 및 2 개 스트림의 혼합물의 압력이 0.69 MPa 이도록 기화된 공급원료 및 2 개 스트림의 상기 혼합물이 실시예 1 과 동일한 유형의 압축기에서 압축된다. 마지막 반응기로부터 얻은 유출액에 함유된 90.2% 의 물은 액체 수성 형태이다. 따라서, 공급원료와 2 개의 스트림의 혼합물 및 마지막 반응기로부터 얻은 유출액 사이에서 88.9 MW 가 교환된다.

상기 공급원료의 증발 초반 온도는 126 ℃ (0.27 MPa 에서) 이고 단열 반응기로부터 얻은 상기 유출액의 최종 응축 온도는 - 유출액은 - 117 ℃ (0.41 MPa 에서) 이다 (원문 그대로임).

단계 c)

그 다음, 기화 및 압축된, 공급원료와 2 개 스트림의 혼합물은, 단계 c) 의 제 2 단열 반응기로부터 얻은 유출액과 열교환으로 인해 가스 단상형 교환기 (E2) 에서 가열된다. 상기 가스 단상형 교환기에서, 기화 및 압축된, 공급원료와 2 개 스트림의 혼합물은 353 ℃ 의 온도로 과열되고, 가스 상태로 얻어진 단계 c) 의 단열 반응기의 유출액은 응축되지 않으면서 "과열 제거" 되고 275 ℃ 의 온도를 갖는다.

그 다음, - 상기 가스 단상형 교환기에서 기화, 압축 및 가열된 - 공급원료와 2 개 스트림의 혼합물은, 탈수 반응의 온도와 상용가능한 제 1 단열 반응기에서 입구 온도로, 즉 400 ℃ 의 온도가 되게 하도록 노로 도입된다.

- 기화, 압축 및 가열된 - 공급원료와 2 개 스트림의 혼합물은 0.62 MPa 의 입구 압력에서 제 1 단열 반응기로 도입된다.

제 1 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 318 ℃ 의 온도에서 상기 제 1 반응기로부터 나온 다음 제 2 단열 반응기에서 상기 유출액의 입구 온도가 405 ℃ 가 되도록 노로 도입된다. 상기 유출액은 0.53 MPa 의 상기 제 2 반응기에서 입구 압력을 갖는다.

제 2 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 380 ℃ 의 온도와 0.50 MPa 의 압력으로 상기 제 2 단열 반응기로부터 나온다.

2 개의 단열 반응기는 각각 고정된 탈수 촉매층을 포함하여서, 상기 촉매는 2 개의 반응기에서 동일하고 실시예 1 에서 사용된 것과 동일하다.

단계 c) 의 단열 반응기로 들어가고 나가는 스트림의 온도 조건 및 압력 조건은 표 6 에 제공된다:

단계 c) 의 종반에 에탄올 공급원료의 전환은 99.4% 이다.

단계 d)

단계 c) 의 제 2 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 그 다음 전술한 2 번의 열교환을 거치고 가스/액체 분리 탑으로 보내진다. 물을 포함하는 유출액뿐만 아니라 0.39 MPa 인 압력에서 에틸렌을 포함하는 유출액이 분리된다. 이 분리는, 냉각 및 중화제의 주입 후 탑의 바닥에서 생성된 물을 탑의 상단을 향하여 리사이클하면서 가스/액체 분리 탑을 사용하여 수행된다.

그 다음, 에틸렌을 포함하는 유출액은 유리하게도 최종 정제 전 2.78 MPa 로 그 압력을 상승시키기 위해 압축을 거친다. 분리된 에틸렌은 제 1 단열 반응기 또는 제 2 단열 반응기에서 리사이클되지 않는다.

단계 e)

정제된 물 스트림 및 미전환된 에탄올 스트림뿐만 아니라 경가스를 함유한 스트림은 그 다음 종래의 원수의 저압 증류에 의해 분리된다.

단계 f)

정제된 물 스트림의 일부 및 미전환된 에탄올 스트림의 일부는 단계 a) 에서 설명된 비율로 증발 단계 a) 로부터 상류로 리사이클된다.

상이한 스트림에 관한 정보는, ㎏/h 로, 표 7 및 표 8 에 주어진다:

에틸렌에 관하여 프로세스의 선택성은 97% 이다. 그것은 실시예 1 과 동일한 식으로 계산된다.

본 발명에 따른 실시예 1 에 따른 다이어그램의 에너지 밸런스에 관한 정보는 표 9 에 주어진다:

일차 에너지 소비량의 평가는 다이어그램 1 과 동일한 기준을 사용하여 수행되었다.

본 발명에 따른 실시예 2 에 따른 다이어그램은, 등가 일차 에너지 소비량 또는 생성된 에틸렌의 톤당 6 GJ 등가의 비 소비량을 갖는다.

실시예 3: 비교를 위함

실시예 3 은, 탈수 반응이 단열 반응기에서 실시되고 미전환된 에탄올 스트림 및 정제된 물 스트림과 혼합된 공급원료는 기화 단계 a) 로 저압에서 도입되고 교환기의 유출구에서 기화된 상기 혼합물은 압축 단계 b) 를 거치지 않는 프로세스를 보여준다. 이 실시예에서, 분리된 에틸렌은 탈수 촉매를 함유한 상기 단열 반응기에서 리사이클되지 않는다.

실시예 1 에서 사용된 것과 동일한 전처리된 에탄올 공급원료는 46,066 ㎏/h 의 유량으로 0.65 MPa 와 동일한 압력에서 교환기로 도입되고, 114,553 ㎏/h 의 리사이클된 정제된 물 및 단계 e) 로부터 얻은 131 ㎏/h 의 미전환된 에탄올과 혼합된다. 전술한 2 개의 상이한 스트림과 에탄올 공급원료의 혼합물은 상기 혼합물과 단열 반응기로부터 얻은 유출액 사이의 열교환에 의해 부분적으로 기화된다. 다른 2 개의 스트림과 에탄올 공급원료의 상기 혼합물을 부분적으로 기화하는데 수성상의 유출액의 잠재 응축열의 단지 일부만 사용될 수 있다. 따라서, 상기 혼합물의 단지 33.3 중량% 만 기화되고 수성 유출액의 단지 12% 만 응축되며, 이는 31.8 MW 의 교환된 열량에 대응한다. 상기 혼합물을 완전히 기화시키기 위해서, 외부 열 소스에 의해 58.2 MW 의 부가적 열량이 제공되어야 할 것이고: 상기 부분적으로 기화된 혼합물은 그 다음 냉각수로서 증기를 사용해 증발기형 교환기에서 완전히 기화된다.

그 후 상기 증발기형 교환기에서 기화되는 상기 부분적으로 기화된 혼합물은 그 다음 탈수 반응의 온도와 상용가능한 상기 단열 반응기에서 입구 온도로, 즉 500 ℃ 의 온도로 되게 하도록 노로 도입된다.

상기 기화되어 가열된 공급원료는 0.53 MPa 의 입구 압력에서 단열 반응기로 도입된다.

단열 반응기는 고정된 탈수 촉매층을 포함하고, 상기 촉매는 실시예 1 에서 사용된 것과 동일하다.

상기 단열 반응기에서 온도 조건 및 압력 조건은 다음과 같다:

에탄올 공급원료의 전환은 99.4% 이다.

단계 c) 의 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 그 다음 전술한 열교환을 거친다: 그것은 144 ℃ 까지 냉각되고 가스/액체 분리 탑으로 보내기 전 117 ℃ 에 도달하기 위해 외부 냉매 유체를 사용하는 교환기에서 냉각되어야 한다. 이 교환기는 물로 작동하는 냉각기이다. 따라서, 68 MW 의 열량은 반응기의 유출액과 냉매 유체 사이에서 교환되어야 한다. 물을 포함하는 유출액뿐만 아니라, 0.38 MPa 인 압력에서 에틸렌을 포함하는 유출액이 분리된다. 이 분리는, 냉각 및 중화제의 주입 후 탑의 바닥에서 생성된 물을 탑의 상단을 향하여 리사이클하면서 가스/액체 분리 탑을 사용하여 수행된다.

그 다음, 유리하게는 에틸렌을 포함하는 유출액은 최종 정제 전 그 압력을 2.78 MPa 로 상승시키기 위해 압축을 거친다. 분리된 에틸렌은 상기 단열 반응기에서 리사이클되지 않는다.

정제된 물 스트림과 미전환된 에탄올 스트림뿐만 아니라 경가스를 함유한 스트림은 그 다음 종래의 원수의 저압 증류에 의해 분리된다.

정제된 물 스트림과 미전환된 에탄올 스트림은 그 다음 종래의 원수의 저압 증류에 의해 분리된다.

정제된 물 스트림의 일부 및 미전환된 에탄올 스트림의 일부는 기화 단계 a) 로부터 상류로 리사이클된다.

상이한 스트림에 관한 정보는, ㎏/h 로, 표 11 및 표 12 에 제공된다:

본 발명에 따르지 않은 실시예 3 에 따른 다이어그램의 에너지 밸런스에 관한 정보는 표 13 에 주어진다:

일차 에너지 소비량의 평가는 증기 생성에서 0.9 의 유효성을 부가적으로 고려함으로써 다이어그램 1 과 동일한 기준을 사용해 수행되었다.

이 다이어그램 3 은 등가 일차 에너지 소비량 또는 생성된 에틸렌의 톤당 15.2 GJ 등가의 비 소비량을 갖는다. 저압에서, 본 발명에 따른 실시예 1 의 다이어그램 1 에서 수행되는, 미전환된 에탄올 스트림 및 정제된 물 스트림과 혼합되는 공급원료의 기화는 등가 일차 에너지 소비량을 상당히 감소시킬 수 있도록 한다: 다이어그램 1 은 에틸렌의 톤당 6 GJ 등가의 일차 에너지 소비를 가졌다.

실시예 4: 비교를 위함

실시예 4 는, 탈수 반응이 단열 반응기에서 실시되고 미전환된 에탄올 스트림 및 정제된 물 스트림과 혼합된 공급원료는 기화 단계 a) 로 도입되고 교환기의 유출구에서 기화된 상기 혼합물은 압축 단계 b) 를 거치지 않는 프로세스를 보여준다. 이 실시예에서, 에틸렌 및 물을 포함하는, 단열 반응기로부터 얻은 유출액의 일부는 탈수 촉매를 포함하는 상기 단열 반응기에서 리사이클된다.

실시예 4 는, 에틸렌 및 물을 포함하는, 단열 반응기로부터 얻은 유출액의 일부가 제 1 반응기의 유입구에서 압축 및 리사이클되고 이것은 응축 및 재기화 없이 직접 증기 형태가 되는 물인 냉각수의 일부를 리사이클하기 위한 것이라는 사실을 기반으로 한다. 그러나, 이 리사이클은 에틸렌을 포함하고, 결과적으로 올리고머화, 수소 전달, 및 올레핀의 불균화 반응의 2 차 반응이 반응기에서 더 많은 양으로 일어나서, 반응기에서 전체 에틸렌 제조 손실 및 그에 따른 에틸렌 선택성 감소를 이끈다.

실시예 1 에서 사용된 바와 동일한 전처리된 에탄올 공급원료는 0.65 MPa 인 압력으로 교환기에서 46,065 ㎏/h 의 속도로 도입되고, 49,241 ㎏/h 의 리사이클된 정제된 물 및 205 ㎏/h 의 미전환된 에탄올과 혼합된다. 정제된 물 스트림 및 미전환된 에탄올 스트림과 혼합된 에탄올 공급원료의 상기 혼합물은 단열 반응기로부터 얻은 유출액과 열교환에 의해 부분적으로 기화된다. 수성상의 유출액의 잠재 응축열의 단지 일부만 상기 혼합물을 부분적으로 기화시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 상기 혼합물의 단지 42.4 중량% 만 기화되고 수성 유출액의 단지 17 중량% 만 응축되고, 이는 21.3 MW 인 교환된 열량에 대응한다.

그 다음, 상기 부분적으로 기화된 혼합물은, 미리 압축된, 에틸렌 및 물을 포함하는 단열 반응기로부터 얻은 유출액의 일부와 혼합되고, 그것의 유량은 20,000 ㎏/h 이다. 상기 리사이클되고 압축된 유출액과 관련된 열의 공급은, 정제된 물 스트림 및 미전환된 에탄올 스트림과 혼합된 에탄올 공급원료의 전체 혼합물을 기화시키기에 충분하지 않다: 상기 혼합물의 88 중량% 가 기화된다. 상기 혼합물을 완전히 기화시키기 위해서, 외부 열 소스에 의해 부가적 12.8 MW 를 제공하는 것이 필요하다: 그 다음, 상기 부분적으로 기화된 혼합물은 냉각수로서 증기를 사용하는 증발기형 교환기에서 완전히 기화된다.

그 다음, 상기 증발기형 교환기에서 기화되어 가열되는 상기 혼합물은 탈수 반응의 온도와 상용가능한 상기 단열 반응기에서 입구 온도, 즉 476 ℃ 의 온도가 되게 하도록 노로 도입된다.

상기 기화 및 가열된 공급원료는 0.53 MPa 의 입구 압력에서 단열 반응기로 도입된다.

단열 반응기는 고정된 탈수 촉매층을 포함하여서, 상기 촉매는 실시예 1 에서 사용된 것과 동일하다.

에탄올 공급원료의 전환은 98.8% 이다.

그 다음, 단열 반응기로부터 얻은 유출액은 전술한 열교환을 거치고 가스/액체 분리 탑으로 보내기 전 외부 소스에 의해 117 ℃ 로 냉각된다. 이 교환기는 물로 작동하는 냉각기일 수 있다. 따라서, 반응기의 유출액과 냉매 유체 사이에서 30.9 MW 의 열량이 교환되어야 한다. 물을 포함하는 유출액뿐만 아니라 0.43 MPa 인 압력에서 에틸렌을 포함하는 유출액이 분리된다. 이 분리는, 냉각 및 중화제의 주입 후 탑의 바닥에서 생성된 물을 탑의 상단으로 리사이클하면서 가스/액체 분리 탑을 사용하여 수행된다.

그 다음, 에틸렌을 포함하는 유출액은 유리하게도 최종 정제 전 2.78 MPa 로 그 압력을 상승시키기 위해 압축을 거친다. 분리된 에틸렌은 상기 단열 반응기에서 리사이클되지 않는다.

그 다음, 정제된 물 스트림과 미전환된 에탄올 스트림뿐만 아니라 경가스를 함유한 스트림은 종래의 원수 저압 증류에 의해 분리된다.

정제된 물 스트림의 일부 및 미전환된 에탄올 스트림의 일부는 기화 단계 a) 로부터 상류에서 리사이클된다.

상이한 스트림에 관한 정보는, ㎏/h 로, 표 15 에 주어진다:

에틸렌에 관하여 프로세스의 선택성은 82% 이다. 그것은 실시예 1 과 동일한 식으로 계산된다. 에틸렌 및 물을 포함한 단열 반응기로부터 얻은 유출액의 리사이클에 관련된 선택성 상실은, 에틸렌에 관하여 97% 의 선택성을 얻을 수 있도록 하는, 에틸렌을 포함하는 상기 유출액의 리사이클을 실시하지 않는 선행 다이어그램으로 언급된다.

본 발명에 따르지 않은 실시예 4 에 따른 다이어그램의 에너지 밸런스에 관한 정보는 표 16 에 주어진다:

일차 에너지 소비량의 평가는, 증기 생성에서 0.9 의 유효성을 부가적으로 고려함으로써, 다이어그램 1 과 동일한 기준을 사용해 수행되었다.

이 다이어그램 4 는 등가 일차 에너지 소비량 또는 생성된 에틸렌의 톤당 10.5 GJ 등가의 비 소비량을 갖는다. 저압에서, 본 발명에 따른 실시예 1 의 다이어그램 1 에서 수행되는, 미전환된 에탄올 스트림 및 정제된 물 스트림과 혼합되는 공급원료의 기화는 등가 일차 에너지 소비량을 상당히 감소시킬 수 있도록 한다: 다이어그램 1 은 에틸렌의 톤당 6 GJ 등가의 일차 에너지 소비량을 가졌다.

추가 상세한 설명 없이도, 본 기술분야의 당업자는 선행한 설명을 이용해 본 발명을 최대한으로 이용할 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 선행한 바람직한 특정 실시형태들은 단순히 예시이고 본 개시의 나머지를 결코 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

전술한 설명 및 실시예에서, 모든 온도는 섭씨 온도로 정정되지 않은 채로 제시되고, 별도의 표시가 없으면 모든 부분 및 퍼센트는 중량에 의한 것이다.

본원에 인용된 모든 출원, 특허와 공개 및 2011 년 7 월 21 일에 출원된 대응하는 프랑스 출원 제 11/02.274 호 및 2011 년 8 월 8 일에 출원된 제 11/02.482 호의 전체 내용은 본원에 참조로 원용된다.

선행 실시예는 일반적으로 또는 구체적으로 기술된 본 발명의 반응물 및/또는 작동 조건을 선행 실시예에 사용된 것에 대해 대체함으로써 매우 성공적으로 반복될 수 있다.

전술한 설명으로부터, 본 기술분야의 당업자는 본 발명의 본질적인 특징들을 쉽게 알 수 있고, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않으면서, 본 발명을 다양한 용도 및 조건에 적합화시키도록 본 발명을 다양하게 변경 및 수정할 수 있다.

Claims

에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법으로서,
a) 마지막 반응기로부터 얻은 유출액과 열교환으로 인해 교환기에서 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 스트림의 적어도 일부와의 혼합물에서 상기 에탄올 공급원료를 기화시키는 기화 단계로서, 리사이클되는 상기 정제된 물 스트림의 적어도 일부와의 혼합물에서 상기 에탄올 공급원료는 0.1 ~ 0.4 MPa 의 압력에서 상기 기화 단계로 도입되는, 상기 기화 단계,
b) 기화된, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 상기 정제된 물 스트림의 적어도 일부와의 혼합물에서 상기 에탄올 공급원료를 압축기에서 압축시키는 압축 단계,
c) 적어도 하나의 탈수 촉매를 포함하고 탈수 반응이 일어나는 적어도 하나의 단열 반응기에서, 350 ~ 500 ℃ 의 입구 온도 및 0.2 ~ 1.3 MPa 의 입구 압력에서, 기화 및 압축된, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 정제된 물 유동의 적어도 일부와의 혼합물에서 상기 에탄올 공급원료를 도입하는 단계,
d) 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액을 1 MPa 보다 낮은 압력에서 에틸렌을 포함하는 유출액과 물을 포함하는 유출액으로 분리하는 단계,
e) 단계 d) 로부터 얻은 상기 물을 포함하는 유출액의 적어도 일부를 정제하는 단계 및 정제된 물의 적어도 하나의 스트림 및 적어도 하나의 미전환된 에탄올 스트림을 분리하는 단계,
f) 단계 e) 로부터 얻은 정제된 물 스트림의 적어도 일부를, 단계 a) 로부터 상류로 리사이클하는 단계를 포함하는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 에탄올 공급원료는 바이오매스로부터 얻은 재생가능한 소스로부터 생성되는 에탄올 공급원료인, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 에탄올 공급원료는 상기 기화 단계 a) 전 전처리 단계를 거치는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 한 항에 있어서,
상기 물을 포함하는 유출액을 정제하기 위해 단계 e) 로부터 얻은 적어도 하나의 미반응 에탄올 스트림은 상기 기화 단계 a) 의 교환기로 또한 도입되는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 한 항에 있어서,
단계 f) 에 따라 리사이클되는 상기 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되는 상기 에탄올 공급원료는 상기 마지막 반응기의 유출구에서 유출액의 압력보다 낮은 압력으로 기화시키기 위해 상기 기화 단계 a) 로 도입되는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 한 항에 있어서,
상기 압축 단계 b) 의 종반에 기화된, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 상기 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되는 상기 에탄올 공급원료의 압력은 0.2 ~ 1.3 MPa 인, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 한 항에 있어서,
상기 압축 단계 b) 로부터 얻은, 기화 및 압축된, 단계 f) 에 따라 리사이클되는 상기 정제된 물 스트림의 적어도 일부와 혼합되는 상기 에탄올 공급원료는 상기 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 유출액과 열교환으로 인해 가스 단상형 교환기에서 가열되는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 한 항에 있어서,
상기 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 상기 유출액은 상기 단계 c) 의 마지막 단열 반응기의 상기 유출구에서 270 ~ 420 ℃ 의 온도를 가지는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 한 항에 있어서,
상기 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 상기 유출액은 상기 단계 c) 의 마지막 단열 반응기의 상기 유출구에서 0.1 ~ 1.1 MPa 의 압력을 가지는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 한 항에 있어서,
상기 단계 c) 의 마지막 단열 반응기로부터 얻은 상기 유출액은, 적어도 하나의 단열 반응기에서, 상기 단계 c) 로부터 상류로 리사이클되지 않는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 한 항에 있어서,
상기 탈수 반응이 일어나는 상기 단계 c) 는 1 개 또는 2 개의 반응기에서 수행되는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 한 항에 있어서,
상기 단계 c) 에서 사용되는 상기 탈수 촉매는 비정질 산성 촉매 또는 제올라이트 산성 촉매인, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 한 항에 있어서,
물을 포함하는 상기 유출액을 정제하기 위해 상기 단계 e) 로부터 얻은 상기 미반응 에탄올 스트림의 적어도 일부는 상기 에탄올 공급원료의 기화를 위해 리사이클되고 상기 기화 단계 a) 로부터 상류에 있는 상기 에탄올 공급원료와 혼합되는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 한 항에 있어서,
상기 에탄올 공급원료는 농축 수화된 에탄올 공급원료인, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 농축 수화된 에탄올 공급원료는 35 ~ 99.9 중량% 인 에탄올의 질량 퍼센트를 포함하는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 농축 수화된 에탄올 공급원료는 35 ~ 96 중량% 인 에탄올의 질량 퍼센트를 포함하는, 에탄올 공급원료를 에틸렌으로 탈수시키는 방법.