KR20150021521A - 향상된 수정 고온 분리기 시스템에 의한 분리 방법 - Google Patents

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도널드 에이 아이젠가
위즈 마크 반
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유오피 엘엘씨
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Abstract

향상된 수정 고온 분리기 시스템에 의한 분리 방법이 기술되어 있다. 상기 분리 방법은 순(純) 액체만의 향상된 스트리핑(stripping)을 허용하면서 바람직하지 않은 비말동반을 제거한다. 향상된 수정 고온 분리기 시스템은 고온 분리기를 고온 스트리핑 컬럼과 조합한다.

Description

향상된 수정 고온 분리기 시스템에 의한 분리 방법{SEPARATION PROCESS WITH MODIFIED ENHANCED HOT SEPARATOR SYSTEM}
우선권에 관한 서술
본 출원은 2012년 5월 18일자로 출원된 미국 출원 제13/475,075호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 미국 출원의 내용은 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 수소화처리(hydroprocessing) 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 향상된 수정 고온 분리기 시스템을 포함하는 분리 프로세스에 관한 것이다.
다양한 수소화처리 기술은 반응기 배출 시스템에서 향상된 고온 분리기(Enhanced Hot Separator; EHS)의 사용을 제안해왔다. EHS의 기능은 액상 반응기 배출 스트림으로부터 소정량의 경량 재료를 스트리핑(stripping)하는 것이다. EHS는 전형적으로 추가의 증기 스트리핑를 달성하는 패킹형 또는 트레이형 분리 컬럼 내에서 액체로부터 재순환 증기의 전체 분리를 결합한다.
그러나, EHS에 공급되는 액체 성분은, 스트리핑할 필요가 없는 재순환 액체를 포함할 수 있다. 이 경우, 요구되는 스트리핑 증기의 양은 시스템의 성능을 제한할 수 있다. 추가로, 전체 분리 섹션으로부터의 액적 비말동반의 우려가 증가된다.
본 발명의 일양태는 제1 반응 구역 배출물을 분리하는 방법이다. 일실시예에서, 상기 방법은 제1 증기-액체 분리기에서 제1 반응 구역 배출물을 증기 스트림과 액체 스트림으로 분리하는 것을 포함한다. 액체 스트림은 재순환 부분과 생성물 부분으로 분할된다. 액체 스트림의 생성물 부분은 스트리핑 컬럼에서 스트리핑 가스에 의해 오버헤드 증기 스트림과 저부 스트림으로 스트리핑된다. 저부 스트림은 제2 반응 구역으로 유입되고, 액체 스트림의 재순환 부분은 제1 반응 구역으로 재순환된다.
도 1은 향상된 고온 분리기를 포함하는 수소화처리 방법의 일실시예에 관한 도면이다.
도 2는 향상된 수정 고온 분리기 시스템을 포함하는 도 1의 수소화처리 방법에 관한 도면이다.
도 3은 향상된 수정 고온 분리기 시스템의 일실시예에 관한 도면이다.
도 4는 향상된 수정 고온 분리기 시스템의 다른 실시예에 관한 도면이다.
본 발명은, 순(純) 액체만의 향상된 스트리핑을 허용하면서 바람직하지 않은 비말동반을 제거하는 향상된 수정 고온 분리기 시스템에 관한 것이다. 고온 분리기 시스템은 고온 분리기와 고온 스트리핑 컬럼을 조합한다.
고온 분리기 시스템의 제1 구성요소는 전체 액체 및 증기 분리를 달성하는 고온 분리기(예컨대, 증기-액체 분리기)이다. 개별 용기를 갖는 것에 의해, 통상의 증기-액체 분리 구성 실시는 최소 비말동반이 일어나는 양호한 분리를 보장하는 데 사용될 수 있다. 고온 분리기는 전형적으로 40 ℃ 내지 350 ℃, 또는 150 ℃ 내지 250 ℃, 또는 180 ℃ 내지 220 ℃ 범위의 온도로 작동된다. 고온 분리기는 탄화수소 성분을 액체 형태로 유지하는 온도로 작동되는 것이 바람직하다. 고온 분리기는 최저 40 ℃의 온도로 작동될 수 있지만, 더 낮은 온도는 시스템의 에너지 효율을 감소시킨다.
이때, 고온 분리기로부터의 액체는 재순환되는 재순환 액체 스트림과, 고온 스트리핑 컬럼에 공급되는 순 액체 스트림으로 분할된다. 고정된 양의 스트리핑 증기에 대해서, 고온 스트피링 컬럼은 조합된 재순환 및 순 액체를 스트리핑하는 것에 비해 순 액체를 스트리핑할 때에 더 효율적일 것이다.
고온 스트리핑 컬럼의 온도는 소망하는 분리를 달성하기 위해 제한된 범위로 제어될 수 있으며, 압력은 자본비와 작동 비용 모두를 최소화하기 위해 향상된 수정 고온 분리기 시스템 전후의 반응 구역과 동일한 압력으로 유지될 수 있다. 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼은 689 kPa 절대 압력(100 psia) 내지 13,790 kPa 절대 압력(2000 psia) 및 40 ℃ 내지 350 ℃의 온도 범위의 조건에서 작동될 수 있다. 다른 실시예에서, 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼은 1379 kPa 절대 압력(200 psia) 내지 4826 kPa 절대 압력(700 psia) 또는 2413 kPa 절대 압력(350 psia) 내지 4882 kPa 절대 압력(650 psia) 및 50 ℃ 내지 350 ℃의 온도 범위의 조건에서 작동될 수 있다. 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼은 기본적으로 반응 구역과 동일한 압력으로 작동될 수 있다. "기본적으로"라는 용어는, 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼의 작동 압력이 반응 구역의 작동 압력인 1034 kPa 절대 압력(150 psia) 이내임을 의미한다. 예컨대 일실시예에서, 고온 고압 수소 스트리핑 분리 구역은 반응 구역의 절대 압력보다 작은 1034 kPa 절대 압력(150 psia) 이하이다.
도 1은 수정되지 않은 EHS를 포함하는 수소화처리 프로세스의 일례를 예시한다. 도시한 바와 같이, 수소화처리 프로세스는 선택적 공급 서지 드럼(feed surge drum)을 통과할 수 있는 원료 스트림(2)으로 시작된다. 원료 스트림(2)은 재순환 가스 스트림(68) 및 재순환 스트림(16)과 조합되어 조합된 공급 스트림(20)을 형성하며, 조합된 공급 스트림(20)은 반응기 배출물과 열교환된 후, 탈산소 반응기(4)로 유입된다. 열교환은 재순환 물질이 공급물과 조합되기 전이나 후에 일어날 수 있다. 탈산소 반응기(4)는 도 1에서 4a, 4b 및 4c로 도시한 다수의 베드를 포함할 수 있다. 탈산소 반응기(4)는 산소를 제거하기 위해 원료의 탈탄산반응(decarboxylation) 및/또는 수소첨가 탈산소반응(hydrodeoxygenation)을 촉진시킬 수 있는 적어도 하나의 촉매를 포함한다. 탈탄산반응 및/또는 수소첨가 탈산소반응의 생성물을 함유하는 탈산소 반응기 배출 스트림(6)이 탈산소 반응기(4)로부터 제거되어, 탈산소 반응기(4)에 대한 공급물을 함유하는 스트림(20)과 열교환된다. 탈산소 반응기 배출 스트림(6)은 디젤 비등 범위의 노멀 파라핀 탄화수소를 다량 함유하는 액체 성분과, 수소, 수증기, 일산화탄소, 이산화탄소, 프로판 및 가능하게는 암모니아를 다량 함유하는 가스 성분을 포함한다.
탈산소 반응기 배출 스트림(6)은 그 후에 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼(8)으로 안내된다. 라인(10)의 보충 수소가 2개 부분, 즉 스트림 10a 및 10b로 분할된다. 스트림 10a의 보충 수소도 또한 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼(8)에 유입된다. 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼(8)에서, 탈산소 반응기 배출물(6)의 가스 성분이 보충 수소(10a)와 재순환 수소(28)를 사용하여 탈산소 반응기 배출물(6)의 액체 성분으로부터 선택적으로 스트리핑된다. 수소, 수증기, 일산화탄소, 이산화탄소 및 암모니아를 함유하는 용해된 가스 성분은 고온 고압 수소 스트리퍼 오버헤드 스트림(14)으로 선택적으로 분리된다. 탄소수가 8 내지 24이고 세탄가가 60 내지 100인 노멀 파라핀을 주로 포함하는 탈산소 반응기 배출물(6)의 잔여 액체 성분은 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼 저부 스트림(12)으로 제거된다.
고온 고압 수소 스트리핑 컬럼 저부 스트림(12)의 일부는 재순환 스트림(16)을 형성하고, 재생 가능 원료 스트림(2)과 조합되어 조합된 원료(20)를 형성한다. 재순환 스트림(16)의 나머지 부분, 즉 선택적 스트림(16a)은 탈산소 반응기(4)로 직접 라우팅될 수 있고, 베드(4a, 4b)들 사이 및/또는 베드(4b, 4c)들 사이와 같은 중간단 위치에 도입되어, 예컨대 온도 제어를 지원할 수 있다. 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼 저부 스트림(12)의 잔부는 수소 스트림(10b)과 조합되어 조합된 스트림(18)을 형성하며, 조합된 스트림은 이성질화 반응기(22)로 라우팅된다. 스트림(18)은 이성질화 반응기 배출물(24)과 열교환될 수 있다.
수소의 가스 부분과 분지 파라핀 농후 액체 부분을 포함하는 이성질화 반응기의 생성물은 라인(24)에서 제거되고, 스트림(18)과의 선택적인 열교환 후에 수소 분리기(26)로 유입된다. 수소 분리기(26)로부터의 오버헤드 스트림(28)은 스트피링 가스의 일부로서 고온 고압 수소 스트리핑(8) 컬럼으로 다시 재순환될 수 있는 수소를 주로 함유한다. 수소 분리기(26)로부터 나온 저부 스트림(30)은 공냉기(32)를 사용하여 공냉되고 생성물 분리기(34)로 유입된다. 생성물 분리기(34)에서는, 스트림(36)에서 수소, 일산화탄소, 황화수소, 이산화탄소, 프로판 및 암모니아를 함유하는 스트림의 가스 부분이 제거되고, 이와 동시에 스트림(38)에서 스트림의 액체 탄화수소 부분이 제거된다. 물 부산물 스트림(40)도 또한 생성물 분리기(34)로부터 제거될 수 있다. 스트림(38)은 생성물 스트리퍼(42)에 유입되어, 이 생성물 스트리퍼에서 상대적으로 더 높은 휘발성을 갖는 성분이 스트림(44)으로 분리되고, 잔부, 즉 디젤 범위 성분이 생성물 스트리퍼(42)로부터 라인(46)으로 취출된다. 스트림(44)은, LPG를 오버헤드(50)로 분리하도록 작동하는 분별 장치(48)에 유입되어, 나프타 저부 스트림(52)을 남겨놓는다. 분지 파라핀으로 이성질화되는 n-파라핀의 양을 증가시키기 위해, 라인(72, 74, 또는 76)들 중 임의의 라인이 이성질화 구역 배출물의 적어도 일부를 이성질화 구역으로 다시 재순환시키는 데 사용될 수 있다.
생성물 분리기(34)로부터의 증기 스트림(36)은, 적어도 수소, 일산화탄소, 황화수소 및 이산화탄소를 포함하고, 증기 스트림으로부터 이산화탄소와 황화수소를 분리하기 위해 아민 흡착기 시스템으로 안내되는 이성질화 배출물의 가스 부분을 함유한다. 수소의 가격으로 인해, 수소를 탈산소 반응기(4)로 재순환시키는 것이 바람직하지만, 이산화탄소 또는 과량의 황 함유 성분을 순환시키는 것은 바람직하지 않다. 수소로부터 황 함유 성분과 이산화탄소를 분리하기 위해, 증기 스트림(36)은 구역(56)에서 스크러버(scrubber)라고도 칭하는 아민 흡착기를 통과한다. 이산화탄소는 아민에 의해 흡착되고, 수소는 아민 스크러버 구역을 통해 라인(68)으로 안내되어 제1 반응 구역으로 재순환된다. 아민은 재생되고, 이산화탄소가 방출되어 라인(62)에서 제거된다. 아민 흡착기 구역 내에서, 재생 아민이 재사용을 위해 재순환될 수 있다.
고온 스트리핑 컬럼은 이성질화 반응기 공급물에 함유되는 오염물을 감소시킬 수 있다. 예컨대, 표 1은 1100 ppm(wt)의 N 및 1500 ppm(wt)의 S을 함유하는 공급물의 경우에 고온 스트리핑 컬럼을 사용하여 불순물에 있어서의 감소에 관한 컴퓨터 시뮬레이션의 결과를 보여준다. 중간 스트리핑은 스트리핑 가스에 대한 베이스 유량이고, 낮은 스트리핑은 베이스 유량의 절반이고, 높은 스트리핑은 베이스 유량의 2배이다.
오염물 높은 스트피링
(ppm-wt)		 중간 스트리핑
(ppm-wt)		 낮은 스트리핑
(ppm-wt)		 스트리핑 없음
(ppm-wt)
H2O < 1 ~ 10 180 1100-1300
H2S 1 ~ 2 ~2 32-80
CO << 1 0.1 < 1 100
NH3 1.5 ~ 4 ~ 20 ~ 30-60
그러나, 몇몇 경우에는 고온 스트리핑 컬럼만을 사용하여 얻을 수 있는 오염물보다 낮은 오염물 레벨을 갖는 것이 바람직할 것이다. 고온 분리기를 고온 스트리핑 컬럼과 조합하는 것에 의해 오염물에 있어서의 보다 한층 감소가 가능하다. 일부 오염물들은 십억분의 1(ppb-wt)의 범위의 레벨로 감소될 수 있다. 1종 이상의 오염물에 대한 레벨은 750 ppb-wt 미만, 또는 600 ppb-wt 미만, 또는 500 ppb-wt 미만, 또는 400 ppb-wt 미만, 또는 300 ppb-wt 미만, 또는 250 ppb-wt 미만, 또는 200 ppb-wt 미만, 또는 150 ppb-wt 미만, 또는 100 ppb-wt 미만일 수 있다. 향상된 수정 고온 분리기 시스템에 의한 일부 오염물의 감소는 고온 스트리핑 컬럼 단독을 사용하는 경우에 비해 10배, 또는 100배, 또는 250배, 또는 500배, 또는 1000배 양호할 수 있다.
향상된 수정 고온 분리기 시스템은 고온 스트리핑 컬럼을 사용하여 가능한 것보다 낮은 오염물 레벨을 달성한다. 도 2에 도시한 향상된 수정 고온 분리기 시스템의 실시예서는, 증기-액체 분리기인 고온 분리기(80)가 반응기 배출 스트림(6)을 증기 스트림(82)과 액체 스트림(84)으로 분리한다. 액체 스트림(84)은 펌프(86)를 통해 흐른 후에 재순환 스트림(88)과 생성물 스트림(90)으로 분리된다. 재순환 스트림(88)은 탈산소 반응기(4)로 송출된다. 생성물 스트림(90)은 고온 스트리핑 컬럼(8)으로 송출되고, 이 고온 스트리핑 컬럼에서 오버헤드 스트림(14)과 저부 스트림(12)으로 스트리핑된다. 고온 분리기(80)로부터의 증기 스트림(82)은 고온 스트리핑 컬럼(8)으로부터의 오버헤드 스트림(14)과 수소 분리기(26)로부터의 저부 스트림(30)과 조합되어 냉각되고, 생성물 분리기(34)로 송출된다. 선택적으로, 스트림은 액체 스폰지 오일 스트림(도시하지 않음)과 접촉될 수 있다. 이 프로세서는 미국 출원 공개 공보 제2012/0047793호에 설명되어 있으며, 상기 미국 출원은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 수소 분리기(26)로부터의 증기 스트림(28)은 고온 스트리핑 컬럼(8)을 위한 스트리핑 가스의 일부 또는 전부를 공급할 수 있다.
예컨대, 표 2는 향상된 수정 스트리핑 시스템을 사용하는 유사한 컴퓨터 시뮬레이션에 관한 결과를 보여준다.
오염물 높은 스트리핑
(ppb-wt)		 낮은 스트리핑
(ppb-wt)
H2O < 1 77
H2S < 1 48
NH3 < 1 59
몇몇 경우에, 추정 레벨은 검출 방법의 한계값보다 낮다.
도 3에 도시한 바와 같은 향상된 수정 고온 분리기 시스템의 일실시예에서, 고온 분리기(110)는 고온 스트리핑 컬럼(115) 위로 상승된다. 액체 헤드는 고온 스트리핑 컬럼(115)(분별 컬럼 상의 측부 스트리퍼와 유사함)으로의 순 액체 흐름을 제어하는 데 사용된다. 이것은 액체 펌프 용량(CAPEX)과 유틸리티(OPEX)는 최소화하지만, 용기 높이를 증가시킨다. 고온 분리기(110)의 유출구는 향상된 고온 스트리핑 컬럼(115)으로의 최고 액체 유입구 위에 있다. 반응기로부터의 고온 배출물(120)은 고온 분리기(110)로 흘러들어가며, 이 고온 분리기에서 고온 분리기 증기(125)와 액체 스트림(130)으로 분리된다. 액체 스트림(130)은 재순환 액체 스트림(135)과 순 유황 화합물 혼합 액체 스트림(140)으로 분할된다. 재활용 액체 스트림(135)은 재활용 액체 펌프(145)를 통해 흐른다. 순 유황 화합물 혼합 액체 스트림(140)은 고온 스트리핑 컬럼(115)에 진입하고, 이 고온 스트리핑 컬럼에서 고온 스트리퍼 증기(150)와 순 스트리핑된 액체(155)로 분리된다. 스트리핑 증기(160)는 고온 스트리핑 컬럼(115)으로 유입된다. 고온 스트리퍼 증기(150)는 고온 분리기 증기(125)와 조합되어 재순환 가스 스트림(165)을 형성한다. 순 스트리핑된 액체(155)는 순 액체 펌프(170)를 통해 흐른다.
도 4에 도시한 바와 같은 향상된 수정 고온 분리기 시스템의 다른 실시예에서, 고온 분리기 총 액체는, 고온 분리기 용기 높이 및 위치가 고온 스트리핑 컬럼과는 무관하도록 펌핑된다. 이것은 구성에 대한 유연성을 제공하고 용기 높이를 감소시킨다. 그러나, 이것은 액체 펌프 용량과 유틸리티 요건을 증가시킨다. 반응기로부터의 고온 배출물(220)은 고온 분리기(210)로 흘러들어가고, 이 고온 분리기에서 고온 분리기 증기(225)와 액체 스트림(230)으로 분할된다. 액체 스트림(230)은 전체 액체 펌프(245)를 통해 흐르고, 재순환 액체 스트림(235)과 순 유황 화합물 혼합 액체 스트림(240)으로 분리된다. 순 유황 화합물 액체 스트림(240)은 고온 스트리핑 컬럼(215)에 진입하고, 이 고온 스트리핑 컬럼에서 고온 스트리퍼 증기(250)와 순 스트리핑된 액체(255)로 분리된다. 스트리핑 증기(260)는 고온 스트리퍼(215)에 유입된다. 고온 스트리퍼 증기(250)는 고온 분리기 증기(225)와 조합되어 재순환 가스 스트림(265)을 형성한다. 순 스트리핑된 액체(255)는 순 액체 펌프(270)을 통해 흐른다.
향상된 수정 고온 분리기 시스템은 다양한 프로세스와 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 향상된 수정 고온 분리기 시스템은 천연 오일 및 지방으로부터 그린 디젤(green diesel)을 생성하는 프로세스에서 사용될 수 있다. 이 프로세스는, 지방산 체인과 동일한 탄소수를 갖거나, 탈탄산 또는 탈카르보닐(decarbonylation)에 의해 산소가 제거된 경우에 탄소가 1개 적은 n-파라핀을 생성하기 위해, 디젤 범위의 탄소 체인 길이를 갖는 재생 가능 원료에서 산소를 제거하는 것을 수반한다. 프로세스의 선택적 제2 단계에서, n-파라핀의 일부는 결과적인 디젤의 저온 특성을 개선하기 위해 선택적으로 이성질화된다.
적절한 재생 가능 원료는 식물 또는 동물로부터 비롯된 것들을 포함한다. 이들 원료 중 몇몇은 재생 가능 지방 또는 오일로서 알려져 있다. "재생 가능 원료"라는 용어는 석유 원유로부터 얻어지는 것 이외의 원료를 포함하는 것을 의미한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 재생 가능 원료는 글리세리드 및 FFA를 포함하는 것들 중 임의의 것을 포함한다. 대부분의 글리세리드는 트리글리세리드이겠지만, 모노글리세리드 및 디글리세리드도 또한 제공되고 처리될 수 있다. 이들 원료의 예로는 제한하는 것은 아니지만, 카놀라유, 옥수수유, 소이 오일(soy oil), 채종유, 소이빈 오일, 종유, 톨유(tall oil), 해바라기유, 삼씨유, 올리브유, 린시드유, 야자유, 피마자유, 낙화생유, 페니크레스유(pennycress oil), 팜유, 카리나타유(carinata oil), 호호바유, 겨자유, 면실유, 자트로파유, 우지, 황색 및 갈색 그리스(yellow and brown grease), 라드(lard), 경유(鯨油), 유지방, 어유(魚油), 해조류 오일, 오니(汚泥) 등이 있다. 재생 가능 원료의 다른 예로는, 자트로파 카커스(Jatropha curcas)[라타조이(Ratanjoy), 와일드 카스토(Wild Castor), 장리 ㅇ에란디(Jangli Erandi)], 마드후카 인디카(Madhuca indica)[모후와(Mohuwa)], 폰가미아 피나타(Pongamia pinnata)[카란지 혼지(Karanji Honge)], 및 아자디락타 인디시아[니임(Neem)]를 포함하는 그룹으로부터의 비식용 식물유가 있다. 전형적인 식물성 지방 또는 동물성 지방의 FFA 및 트리글리세리드는 그 구조에 8개 내지 24개의 탄소 원자를 갖고, 대부분의 지방과 오일이 16개 및 18개의 탄소 원자를 갖는 고농도 지방산을 함유하는 지방족 탄화수소 체인을 포함한다. 재생 가능 원료와 석유 파생 탄화수소의 혼합물 또는 동등한 공급물도 또한 원료로서 사용될 수 있다. 특히 앞서 열거한 원료들과 함께 동등한 공급물 성분으로서 사용될 수 있는 다른 원료 성분은 사용된 모터 오일 및 산업용 윤활제, 사용된 파라핀 왁스, 피셔-트롭시 기술(Fischer-Tropsh technology)과 같은 하류 액화 단계가 후속하는 석탄, 바이오매스 또는 천연 가스의 가스화로부터 파생된 액체, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴레에틸렌과 같은 폐 플라스틱의 열적 화학적 해중합으로부터 파생된 액체; 및 석유 화학 또는 화학 프로세스로부터의 부산물로서 생성되는 다른 합성유를 포함한다. 상기 원료들의 혼합물도 또한 동등한 공급 성분으로서 사용될 수 있다. 몇몇 어플리케이션에서, 동등한 공급 성분을 사용하는 이점은 석유계 또는 다른 프로세스로부터의 폐기물로 간주할 수 있었던 것을 현재의 프로세스에 유용한 동등한 공급 성분으로 변환한다는 것이다.
재생 가능 원료는 알칼리 금속, 예컨대 나트륨 및 칼륨, 인, 고무진 및 물과 같은 오염물을 제거하기 위해 예처리될 수 있다. 적절합 예처리로는 제한하는 것은 아니지만 재생 가능 원료를 산, 염기, 추출물 또는 흡착물 중 하나 이상과 접촉시키는 것이 있다.
한가지 적절한 예처리 단계는 재생 가능 원료를 예처리 조건의 예처리 구역에서 이온 치환 수지와 접촉시키는 것을 수반한다. 일실시예에서, 이온 치환 수지는 AmberlystTM 15와 같은 산성 이온 치환 수지이고, 반응기에서 원료가 상향류나 하향류로 통과하여 흐르는 베드로서 사용될 수 있다.
오염물을 제거하는 다른 가능한 방법은 온건한 산 세척(mild acid wash)이다. 이것은 반응기에서 원료를 황산, 질산 또는 염산과 접촉시키는 것에 의해 실시된다. 산과 원료는 배치에서 또는 연속 프로세스로 접촉될 수 있다. 접촉은 통상 대기 온도 및 대기압에서 희산액(dilute acid solution)으로 행해진다. 접촉은 연속적인 방식을 행하는 경우에는 통상 향류식으로 행해진다. 원료로부터 금속 오염물을 제거하는 또 다른 가능한 수단은 당업계에 잘 알려져 있는 가드 베드(guard bed)의 사용을 통한 것이다. 가드 베드는 니켈 또는 코발트와 같은 금속 성분 이탈 촉매을 갖거나 갖지 않는 알루미나 가드 베드를 포함할 수 있다. 여과 및 용매 추출법도 채용 가능한 다른 선택안이다.
예컨대 미국 특허 제7,638,040호 또는 제8,038,869호 - 참조에 의해 본 명세서에 각각 포함됨 - 에 기술되어 있는 것과 같은 수소화처리는 채용 가능한 다른 예처리법이다.
재생 가능 원료는 하나 이상의 반응기에 하나 이상의 촉매 베드를 포함하는 수소화처리 구역으로 송출된다. 수소화처리 구역에서, 원료는 수소발생 조건에서 수소가 존재하는 상태로 수소발생 또는 수소처리 촉매와 접촉하여, n-파라핀 체인의 올레핀 또는 불포화 부분과 같은 반응성 성분을 수소화한다. 수소발생 및 수소처리 촉매는 큰 표면적 지지체 상에 분산된 니켈 또는 니켈/몰리브덴과 같은 당업계에 잘 알려져 있는 촉매 중 임의의 것이다. 다른 수소발생 촉매는 큰 표면적 지지체 상에 분산된 1종 이상의 귀금속 촉매 요소를 포함한다. 귀금속의 비제한적인 예로는 감마 알루미늄, 티탄 산화물 또는 활성탄 상에 분산된 Pt 및/또는 Pd가 있다.
수소발생 조건은 40 ℃ 내지 400 ℃의 온도 및 689 kPa 절대 압력(100 psia) 내지 13,790 kPa 절대 압력(2000 psia)을 포함한다. 수소발생 구역에 대한 다른 작동 조건은 당업계에 잘 알려져 있다. 수소첨가 탈산소화 반응에 있어서, 조건은 200 ℃ 내지 400 ℃의 온도 및 4137 kPa 절대 압력(600 psia) 내지 8274 kPa 절대 압력(1200 psia)을 포함한다. 수소 분압은 전형적으로 3450 kPa 절대 압력(500 psia)보다 크다. 유기 산소에 대한 H2의 비는 일반적으로 5보다 크거나, 또는 7보다 크거나, 또는 10보다 크다. 수소첨가 탈산소화 반응에 적절한 촉매는 제한하는 것은 아니지만 니켈/몰리브덴 함유 촉매가 있다. 앞서 열거한 촉매들 중 몇몇은 산소를 제거하기 위한 원료의 수소첨가 탈산소화 반응뿐만 아니라, 탈탄산반응 및 탈카르보닐 반응도 또한 촉진할 수 있다. 탈탄산 반응, 탈카르보닐 반응 및 수소첨가 탈산소화 반응은 총칭하여 탈산소화 반응으로 칭한다. 몇몇 경우에, 탈탄산 반응 및 탈카르보닐 반응은 재생 가능 원료가 CO 및 CO2로 손실되기 때문에 덜 바람직할 수 있다. 탈탄산 조건은 689 kPa(100 psia) 내지 6895 kPa(1000 psia)의 비교적 낮은 압력, 300 ℃ 내지 450 ℃의 온도 및 시간당 0.5 내지 10의 액 공간 속도(liquid hourly space velocity)를 포함한다. 수소발생은 발열 반응이기 때문에, 원료가 촉매 베드를 통해 흐를 때, 온도는 증가하고 탈탄산 반응과 수소첨가 탈산소화 반응이 일어나기 시작할 것이다. 이에 따라, 모든 반응이 하나의 반응기 또는 하나의 베드에서 동시에 일어나는 것이 고려되고, 본 발명의 범위 내에 속한다.
대안으로서, 수소발생은 제1 베드에서 주로 일어나고, 탈탄산 반응 및/또는 수소첨가 탈산소 반응은 제2 베드에서 일어나도록 조건이 제어될 수 있다. 단지 하나의 베드가 사용되면, 당연히 수소발생은 베드의 전방에서 주로 일어나고, 탈탄산 반응/수소첨가 탈산소 반응은 베드의 중앙 및 저부에서 주로 일어난다. 마지막으로, 소망하는 수소발생이 하나의 반응기에서 실시 가능하고, 탈탄산 반응, 탈카르보닐 반응 및/또는 수소첨가 탈산소 반응은 별개의 반응기에서 실시 가능하다.
탈산소 구역으로부터의 배출물은 전술한 바와 같이 향상된 수정 고온 분리기 시스템으로 안내된다. 탈산소 반응으로부터의 반응 생성물은 액체 부분과 가스 부분 모두를 포함할 것이다. 액체 부분은, 기본적으로 모두 n-파라핀이고 9개 내지 18개의 탄소 원자 범위의 큰 농도의 파라핀을 갖는 탄화수소 부분을 포함한다. 가스 부분은 수소, 이산화탄소, 일산화탄소, 수증기, 프로판 및 아마도 황화수소와 같은 황 성분이나 포스핀과 같은 인 성분 또는 암모니아와 같은 질소 화합물을 포함한다.
향상된 수정 고온 분리기 시스템의 한가지 목적은 배출물의 액체 부분으로부터 배출물의 가스 부분의 적어도 일부를 선택적으로 분리하는 것이다. 배출물로부터 물, 극미량 일산화탄소, 암모니아 및 이산화탄소를 제거하는 것을 실패하면 이성질화 구역에서 불량한 촉매 성능이 초래될 수 있다. 물, 일산화탄소, 이산화탄소 및/또는 황화수소는 수소를 사용하여 고온 고압 수소 스트리퍼에서 선택적으로 스트리핑된다. 스트리핑에 사용되는 수소는 건조하고, 산화탄소를 함유하지 않을 수 있다.
탈산소 반응으로부터의 배출물은 고온 분리기에 진입하고, 이 고온 분리기에서 증기-액체 분리가 일어난다. 액체 부분은 재순환되고, 나머지는 고온 고압 스트리핑 컬럼으로 송출된다. 증기는 냉각되고 다른 증기-액체 분리기로 송출된다. 고온 분리기로부터의 순 액체는 고온 스트리핑 컬럼에서 스트리핑되고, 가스 성분의 적어도 일부는 수소 스트리핑 가스와 함께 이송되어 오버헤드 스트림으로 분리된다. 탈산소 구역 배출 스트림의 잔부는 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼 저부 스트림으로서 제거되고, 8개 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 노멀 탄화수소(normal hydrocarbon)와 같은 성분을 갖는 액체 탄화수소 부분을 함유한다. 상이한 원료는 파라핀의 상이한 분배를 초래할 것이다. 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼 저부 스트림에서의 액체 탄화수소 부분의 일부는 아래에서 설명하는 재순환 탄화수소로서 사용될 수 있다.
수소는 프로세스 배출물(들)로부터 분리되어 수소발생 및 탈산소 구역으로 재순환될 수도 있고, 수소의 양은 단지 수소발생 및 탈산소 반응의 수소 요건을 단지 약간 더, 즉 5 내지 25% 초과할 수 있으며, 이에 따라 재순환되지 않을 수 있다. 수소첨가 분해 설비와 같은 다른 정제 유닛은, 재순환 가스 압축기에 대한 필요성을 제거할 수 있는 수소 소스로서 사용될 수 있다.
일실시예에서는, 탈산소 반응 구역으로의 다량의 탄화수소 재순환을 채용하는 것에 의해 보다 낮은 압력에서 소망하는 양의 수소가 용액 내에 유지된다. 다른 프로세스는, 반응이 발열 반응이기 때문에 반응 구역에서의 온도를 제어하기 위해 탄화수소 재순환을 채용하였다. 그러나, 원료에 대한 재순환 비의 범위는 온도 제어 요건에 의해서 결정되는 것이 아니라, 대신에 수소 가용성 요건에 기초하여 결정된다. 수소는 원료에서보다 탄화수소 생성물에서 더 큰 가용성을 갖는다. 다량의 탄화수소 재순환을 활용하는 것에 의해, 반응 구역에서의 조합된 액상에서의 수소의 가용성은 훨씬 증가되고, 용액 내의 수소량을 증가시키기 위해 더 높은 압력이 필요하지 않다. 본 발명의 일실시예에서, 원료에 대한 탄화수소 재순환의 체적비는 2 : 1 내지 8 : 1 또는 2 : 1 내지 6 : 1이다. 다른 실시예에서 상기 비는 3 : 1 내지 6: 1 범위이며, 또 다른 실시예에서 상기 비는 4 : 1 내지 5 : 1 비율이다.
고온 고압 수소 스트리핑 컬럼에서 분리되는 탄화수소 부분은 디젤 비등 범위 연료소서 유용하지만, n-파라핀을 주로 포함하기 때문에 불량한 저온 흐름 특성을 가질 것이다. 저온 흐름 특성을 개선하기 위해, 탄화수소 부분은 이성질화 조건 하에서 이성질화 촉매와 접촉되어, n-파라핀의 적어도 일부를 선택적으로 분지 파라핀으로 이성질화할 수 있다. 이성질화 구역의 배출물은 분지 파라핀 농후 스트림이다. "농후"하다는 용어는, 배출 스트림이 이성질화 구역에 진입하는 스트림보다 큰 농도의 분지 파라핀을 갖고, 15 질량%를 넘는 파라핀을 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 이성질화 구역 배출물은 20 질량%를 넘거나, 30 질량%를 넘거나, 40 질량%를 넘거나, 50 질량%를 넘거나, 60 질량%를 넘거나, 70 질량% 넘거나, 75 질량%를 텀거나, 80 질량%를 넘거나, 또는 90 질량%를 넘는 분지 파라핀을 함유할 수 있는 것으로 생각된다.
이성질화는 동일한 반응 구역의 별도의 베드, 즉 전술한 탈산소를 위한 동일한 반응기에서 실시될 수도 있고, 이성질화는 별도의 반응기에서 실시될 수도 있다. 설명의 용이를 위해, 이성질화 반응을 위한 별도의 반응기를 사용하는 실시예를 설명하겠다. 노멀 파라핀을 분지 파라핀으로 이성질화하기 위해, 탈산소 반응 구역의 수소가 스트리핑된 생성물은 이성질화 조건에서 수소가 존재하는 상태로 이성질화 촉매와 접촉된다. 노멀 파라핀의 저온 흐름 문제를 극복하기에 충분할 만큼의 단지 최소한의 분지만이 요구된다. 상당한 분지를 얻고자 하는 시도는 바람직하지 않은 크래킹의 우려를 낳기 때문에, 주 이성질화 생성물은 단일 분지형 탄화수소(mono-branched hydrocarbon)이다.
파라핀 생성물의 이성질화는 당업계에 알려져 있는 임의의 방식으로 또는 당업계에 알려진 임의의 적절한 촉매를 사용하는 것에 의해 달성될 수 있다. 1개 이상의 촉매 베드가 사용될수 있다. 이성질화는 병류식 작동 모드로 조작되는 것이 바람직하다. 고정 베드 살수층 하향류 모드 또는 고정 베드 액체 충전 상향류 모드 모두가 적합하다. 예컨대, 참조에 의해 전체가 본 명세서에 포함되는 미국 출원 공개 공보 제2004/0230085Al호를 참조하라. 적절한 촉매는 주기율표의 Ⅷ족(IUPAC 8-10) 금속과 지지재를 포함한다. 적절한 Ⅷ족 금속은 백금과 팔라듐을 포함하는데, 이들 각각은 단독으로 또는 함께 사용될 수 있다. 지지재는 비정질 또는 결정질일 수 있다. 적절한 지지재로는 제한하는 것은 아니지만, 비정질 알루미나, 산화티탄, 비정질 실리카-알루미나, 페리어라이트, ALPO-31, SAPO-11, SAPO-31, SAPO-37, SAPO-41, SM-3, MgAPSO-31, FU-9, NU-10, NU-23, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35, ZSM-48, ZSM-50, ZSM-57, MeAPO-11, MeAPO-31, MeAPO- 41, MeAPSO-11, MeAPSO-31, MeAPSO-41, MeAPSO-46, ELAPO-11, ELAPO-31, ELAPO-41, ELAPSO-11, ELAPSO-31, ELAPSO-41, 로몬타이트, 칸크리나이트, 오프레타이트, 스틸바이트의 수소 형태, 모데나이트의 마그네슘 또는 칼슘 형태 및 파테이트의 마그네슘 또는 칼슘 형태가 있으며, 이들 각각은 단독으로 또는 함께 사용될 수 있다. ALPO-31은 미국 특허 제4,310,440호에 기술되어 있다. SAPO-11, SAPO-31, SAPO-37 및 SAPO-41은 미국 특허 제4,440,871호에 기술되어 있다. SM-3은 미국 특허 제4,943,424호; 제5,087,347호; 제5,158,665호; 및 제5,208,005호에 기술되어 있다. MgAPSO는 MeAPSO로, 이는 금속 알루미늄실리코포스페이스 분자체의 약어이며, 금속 Me는 마그네슘(Mg)이다. 적절한 MeAPSO-31 촉매는 MgAPSO-31을 포함한다. MeAPSO는 미국 특허 제4,793,984호에 기술되어 있고, MgAPSO는 미국 특허 제4,758,419호에 기술되어 있다. MgAPSO-31는 바람직한 MgAPSO이며, 31은 MgAPSO가 구조 타입 31를 갖는다는 것을 의미한다. 초기에 감소된 기공 크기를 갖는 페리어라이트와 같은 다수의 천연 제올라이트는, 미국 특허 제4,795,623호 및 미국 특허 제4,924,027호에 교시된 바와 같이 실질적으로 수소 형태를 생성하기 위해 암모늄 이온 치환 및 소결에 의해 관련 알칼리 금속 또는 알칼리성 토금속을 제거하는 것에 의해 올레핀 구조 이성질화에 적절한 형태로 변환될 수 있다. 올레핀 구조 이성질화를 위한 다른 촉매 및 조건들이 미국 특허 제5,510,306호, 제5,082,956호 및 제5,741,759호에 개시되어 있다.
이성질화 촉매는 미국 특허 제5,716,897호 및 제5,851,949호에 기술된 바와 같이, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 가돌리늄, 테르븀, 및 이들의 혼합물로부터 선택된 개질제를 더 포함할 수 있다. 다른 적절한 지지재로는, 미국 특허 제5,246,566호에서 탈랍(dewaxing)에 사용하기 위한 것으로 기술되어 있는 그리고 미세다공성 재료 2(1994년) 439면 내지 449면의 S.J. Miller가 저술한 제목이 "왁스 이성질화에 의한 윤활유 탈랍을 위한 신규의 분자체 프로세스(New molecular sieve process for lube dewaxing by wax isomerization)"인 논문에 기술되어 있는 ZSM-22, ZSM-23 및 ZSM-35가 있다. 미국 특허 제4,310,440호; 제440,871호; 제4,793,984호; 제4,758,419호; 제4,943,424호; 제5,087,347호; 제5,158,665호; 제5,208,005호; 제5,246,566호; 제5,716,897호; 및 제5,851,949호의 교시는 참고에 의해 본 명세서에 포함된다.
미국 특허 제5,444,032호 및 제5,608,968호는 적절한 이기능 촉매(bifunctional catalyst)를 교시하는데, 이기능 촉매는 비정질 실리카-알루미나 겔과 ⅧΑ족에 속하는 1종 이상의 금속에 의해 구성되고, 15개가 넘는 탄소 원자를 포함하는 긴 체인 노멀 파라핀(long chain normal parafin)의 수소화이성질화(hydroisomerization)에 유효하다. 활성화 탄소 촉매 지지체도 또한 사용될 수 있다. 미국 특허 제5,981,419호 및 제5,908,134호는, (a) 보로-실리케이트(boro-silicate)(BOR-B)와, Si02 :A1203 몰비가 300 : 1보다 높은 보로-알루미노-실리케이트(boro-alumino-silicate)(Al-BOR-B)로부터 선택된 베타-제올라이트와 등(等)구조인 다공성 결정질 재료; (b) 0.05 내지 5 중량% 범위 내에 속하는 양의, 백금과 팔라듐으로부터 선택된, ⅧΑ족에 속하는 1종 이상의 금속(들)을 포함하는 적절한 이기능 촉매를 교시한다. 논문 V. Calemma 등 저, App. Catal. A: Gen., 190(2000년), 207는 또 다른 적절한 촉매를 교시한다.
이성질화 촉매는 앞서 설명하고 인용한 것과 같은 당업계에 잘 알려져 있는 것들 중 임의의 것일 수 있다. 이성질화 조건은 150 ℃ 내지 360 ℃의 온도와 1724 kPa(250 psia) 내지 4726 kPa(700 psia)의 절대 압력을 포함한다. 다른 실시예에서, 이성질화 조건은 300 ℃ 내지 360 ℃의 온도와 3102 kPa(450 psia) 내지 3792 kPa(550 psia)의 절대 압력을 포함한다. 이성질화 구역을 위한 다른 작동 조건은 당업계에 잘 알려져 있다. 저압에서의 작동은, 수소 재순환을 감소시키거나 제거하는 옵션일 수 있는 보충 압축기를 사용하는 일 없이 수소 플랜트와 같은 다른 유닛으로부터 선택적인 수소의 유입을 허용한다. 수소가 재순환되지 않을 때, 이성질화 구역에 유입되는 수소량은 소비되는 수소량보다 단지 약간만 많을 것이며, 예컨대 소비 요건의 5 내지 25 퍼센트를 초과할 것이다.
최종 배출 스트림, 즉 모든 반응이 실시되고 난 후에 얻어지는 스트림은 이제, 이송 수단 연료로서 유용한 정제된 탄화수소 스트림을 얻기 위해 1회 이상의 분리 단계를 통해 처리된다. 최종 배출 스트림이, 그 다양한 부분들이 재순환되는 액체 성분 및 가스 성분 모두를 포함하는 경우, 다수의 분리 단계들이 채용될 수 있다. 예컨대, 수소는 우선 이성질화 배출물 분리기에서 분리될 수 있으며, 분리된 수소는 오버헤드 스트림으로 제거된다. 이성질화 배출물 분리기의 적절한 작동 조건은 예컨대, 230 ℃의 온도와 4100 kPa 절대 압력(600 psia)을 포함한다. 산화탄소의 농도가 낮거나 이산화탄소가 제거되는 경우, 수소는 스트리핑 가스로서 사용하기 위해 그리고 저부 스트림으로서 잔부와 조합되도록 고온 고압 수소 스트리핑 컬럼으로 다시 재순환될 수 있다. 수소는 스트리핑 가스의 일부 또는 스트리핑 가스 전부일 수 있다. 임의의 잔부는 이성질화 반응 구역으로 안내되고, 수소는 반응기를 위해 필요한 수소 분압을 제공하기 위해 이성질화 반응 구역 공급 스크림의 성분이 된다. 수소는 또한 탈산소 반응기의 반응제이고, 상이한 원료는 상이한 양의 수소를 소비할 것이다. 이성질화 배출물 분리기는 제1 반응 구역에서 보다 많은 양의 수소가 소비될 때에도 프로세스가 작동하도록 하는 유연성을 허용한다. 더욱이, 잔부의 적어도 일부 또는 이성질화 배출물 분리기의 저부 스트림은 이성질화 정도를 증가시키기 위해 이성질화 반응 구역으로 재순환될 수 있다.
수소 제거 후의 최종 배출물의 잔부는 액체 성분과 가스 성분을 갖고, 공냉 또는 수냉과 같은 기술에 의해 냉각되어, 액체 성분이 가스 성분으로부터 분리되는 저온 분리기로 안내된다. 저온 분리기의 적절한 작동 조건은, 예컨대 20 내지 60 ℃의 온도와 3850 kPa 절대 압력(560 psia)을 포함한다. 물 부산물 스트림도 또한 분리된다. 냉각 및 가스 성분으로부터 분리된 후의 액체 성분의 적어도 일부는 이성질화의 정도를 증가시키기 위해 이성질화 구역으로 다시 재순환될 수 있다. 최종 배출 스트림의 잔부는 저온 분리기에 진입하기 전에 고온 고압 수소 스트리퍼 오버헤드 스트림과 조합될 수 있고, 결과적인 조합 스트림은 저온 분리기에 유입될 수 있다.
액체 성분은, 연료 범위 탄화수소라고 하는, 수송 수단 연료로서 유용한 탄화수소와 보다 적은 양의 나프타 및 LPG를 함유한다. 분리된 액체 성분은 디젤 연료로서 회수될 수도 있고, 비등점이 더 낮은 성분과 용해된 가스를 제트 연료로부터의 LPG 및 나프타 스트림과, C8 내지 C24 노멀 알칸 및 분지 알칸을 함유하는 디젤 연료 생성물로 분리하는 생성물 스트리퍼에서 더 정제될 수도 있다. 생성물 스트리퍼의 적절한 작동 조건은 오버헤드에서의 20 내지 200 ℃의 온도와 0 내지 1379 kPa 절대 압력(0 내지 200 psia)을 포함한다.
LPG 및 나프타 스트림은, LPG를 오버헤드 스트림으로 분리하여, 나프타가 저부 스트림으로 빠져나가도록 하기 위해 디부타나이저(debutanizer)나 디프로파나이저(depropanizer)에서 더 분리될 수 있다. 이러한 유닛의 적절한 작동 조건은 오버헤드에서의 20 내지 200 ℃의 온도와, 0 내지 2758 kPa 절대 압력(0 내지 400 psia)을 포함한다. LPG는 값비싼 생성물로서 판매될 수도 있고, 다른 프로세스에서 수소 생성 설비에 대한 공급물 등으로서 사용될 수도 있다. 이와 유사하게, 나프타는 다른 프로세스에서 수소 생성 설비에 대한 공급물, 개질 프로세스에 대한 동등한 공급물(co-feed) 등으로서 사용될 수도 있고, 예컨대 가솔린 혼합 풀에서 연료 혼합 성분으로서 사용될 수도 있다.
생성물 분리기에서 분리되는 가스 성분은 대개 수소와, 탈탄산 반응으로부터의 이산화탄소를 포함한다. 일산화탄소, 프로판, 황화수소 또는 다른 황 함유 성분과 같은 다른 성분과 가능하게는 암모니아도 또한 존재할 수 있다.
수소를 이성질화 구역으로 재순환시키는 것이 바람직하지만, 이산화탄소가 제거되지 않은 경우 그 농도는 급속하게 높아져 이성질화 구역의 작동에 영향을 줄 것이다. 이산화탄소는 고온 카보네이트 용액을 사용하는 반응, 압력 변동 흡착 등과 같은 당업계에 잘 알려져 있는 수단에 의해 수소로부터 제거될 수 있다. 원한다면, 기본적으로 순수 이산화탄소는 소비된 흡착 매체를 재생하는 것에 의해 회수될 수 있다.
이와 유사하게, 황화수소와 같은 황 함유 성분이 탈산소 촉매의 황화물화 상태(sulfided state)를 유지하기 위해 또는 모두가 탈산소 구역에서 일어나는 탈탄산 반응과 수소발생 반응의 상대적인 양을 제어하기 위해 존재할 수 있다. 황의 양은 일반적으로 제어되며, 황은 수소가 재순환되기 전에 제거될 수 있다. 황 성분은 아민에 의한 흡착과 같은 기술을 사용하여 또는 가성 세척(caustic wash)에 의해 제거될 수 있다. 사용되는 기술에 따라, 수소 선택 멤브레인과 같은 단일 분리 단계에서 이산화탄소 및 황 함유 성분과 다른 성분이 제거될 수 있음은 물론이다.
적어도 이산화탄소의 제거 후에 잔류하는 수소는 수소발생이 주로 일어나는 반응 구역으로 및/또는 임의의 후속 베드나 반응기로 재순환될 수 있다. 재순환 스트림은 반응 구역의 유입구 및/또는 임의의 후속 베드 또는 반응기로 유입될 수 있다. 탄화수소 재순환의 한가지 이점은 개별 베드에 걸친 온도 상승을 제어한다는 것이다. 그러나, 전술한 바와 같이 탄화수소 재순환의 양은 온도 제어에 사용되는 것을 초과하는 반응 구역에서의 소망하는 수소 가용성에 기초하여 결정될 수 있다. 반응 혼합물에의 수소 가용성을 증가시킴으로써 보다 낮은 압력에서 작동이 성공하며, 이에 따라 비용이 절감된다.
전술한 본 발명의 상세한 설명에서는 적어도 하나의 예시적인 실시예를 제시하였지만, 많은 수의 변형예가 존재하는 것을 이해해야만 한다. 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들은 단지 예일뿐이며, 본 발명의 범위, 이용가능성 또는 구성을 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 점도 또한 이해해야만 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 당업자에게 본 발명의 예시적인 실시예를 구현하기 위한 편리한 로드맵을 제공할 것이다. 첨부된 청구범위에 기술하는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 예시적인 실시예에서 설명한 요소들의 기능 및 구성에 있어서 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것이 이해된다.

Claims (10)

  1. 제1 반응 구역 배출물을 분리하기 위한 분리 방법으로서,
    제1 증기-액체 분리기(80)에서 제1 반응 구역 배출물(6)을 증기 스트림(82)과 액체 스트림(84)으로 분리하는 것;
    액체 스트림(84)을 재순환 부분(88)과 생성물 부분(90)으로 나누는 것;
    스트리핑(stripping) 컬럼(8)에서 스트리핑 가스를 사용하여 액체 스트림(84)의 생성물 부분(90)을 오버헤드 증기 스트림(14)과 저부 스트림(12)으로 스트리핑하는 것;
    저부 스트림(12)을 제2 반응 구역(22)으로 유입시키는 것; 및
    액체 스트림(84)의 재순환 부분(88)을 제1 반응 구역(4)으로 재순환시키는 것
    을 포함하는 분리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 증기-액체 분리기(26)에 있는 제2 반응 구역(22)으로부터의 배출물(24)을 제2 증기 스트림(28)과 제2 액체 스트림(30)으로 분리하는 것;
    제2 증기 스트림(28)의 적어도 일부를 스트리핑 가스의 적어도 일부로서 스트리핑 컬럼(8)으로 유입시키는 것
    을 더 포함하는 분리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 스트리핑 가스는 적어도 제2 증기 스트림(28)의 일부로 이루어지는 것인 분리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    제2 증기-액체 분리기(26)로부터의 제2 액체 스트림(30)을 제1 증기-액체 분리기(80)로부터의 증기 스트림(82), 스트리핑 컬럼(8)으로부터의 오버헤드 증기 스트림(14), 또는 상기 증기 스트림(82) 및 오버헤드 증기 스트림(14) 양자 모두와 조합시키는 것;
    조합 스트림을 냉각시키는 것;
    냉각된 조합 스트림을 제3 증기-액체 분리기(34)에서 제3 증기 스트림(36)과 제3 액체 스트림(38)으로 분리하는 것; 및
    제3 액체 스트림(38)을 분별(fractionating)하는 것
    을 더 포함하는 분리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제2 반응 구역(22)으로부터의 배출물(24)을 제2 증기-액체 분리기(26)에서 제2 증기 스트림(28)과 제2 액체 스트림(30)으로 분리하는 것;
    제2 액체 스트림(30)을 제1 증기-액체 분리기(80)로부터의 증기 스트림(82), 스트리핑 컬럼(80)으로부터의 오버헤드 증기 스트림(14) 또는 상기 증기 스트림(82)과 오버헤드 증기 스트림(14) 양자 모두와 조합시키는 것;
    조합 스트림을 냉각시키는 것; 및
    냉각된 조합 스트림을 제3 증기-액체 분리기(34)에서 가스 스트림(36)과 탄화수소 액체 스트림(38)으로 분리하는 것
    을 더 포함하는 분리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 증기-액체 분리기(80)는 40 ℃ 내지 350 ℃ 범위의 온도로 작동하는 것인 분리 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 증기-액체 분리기의 유출구(110)가 스트리핑 컬럼에 대한 최고 액체 유입구(115)의 레벨 위에 있는 레벨에 위치 설정되는 것인 분리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 액체 스트림(130)의 재순환 부분(135)과 유체 소통되는 펌프(145)가 마련되는 것인 분리 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 스트림이 나누어지기 전에 액체 스트림(230)과 유체 소통되는 펌프(245)가 마련되는 것인 분리 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 반응 구역(4)은 탈수소(dehydrogenation) 반응 구역이고, 제2 반응 구역(22)은 이성질화 구역인 것인 분리 방법.
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