KR20150042211A - 열적 증기 분해에 의한 올레핀 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 분해로(2) 안에서 탄화수소 투입물을 적어도 부분적으로 전환함으로써, 적어도 프로필렌 및 에틸렌을 포함하는 적어도 하나의 올레핀-함유 생성물 스트림을 제공하기 위해 열적 증기분해에 의해 탄화수소 투입물을 전환하는 공정에 관한 것으로, 여기에서 탄화수소 투입물은 분해로(2) 안에서 온순 분해 조건하에 전환되고, 온순 분해 조건은 프로필렌 대 에틸렌의 비율이 분해로 출구에서 0.81 에서 1.6kg/kg 사이에 존재하는 것을 의미하고, 탄화수소 투입물은 6의 최대 탄소수, 바람직하게는 5의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소를 주로 포함한다.

Description

열적 증기 분해에 의한 올레핀 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING OLEFINS BY THERMAL STEAM-CRACKING}
본 발명은 적어도 하나의 제 1 분해로 안에서 탄화수소 투입물의 적어도 부분적인 전환과 함께, 적어도 에틸렌 및 프로필렌을 포함하는 적어도 하나의 올레핀-함유 생성물 스트림으로 열적 증기분해에 의해 탄화수소 투입물을 전환하기 위한 공정에 관한 것이다.
열적 증기분해는 오랫동안 구축되어온 석유화학 공정이다. 열적 전기분해시 표준 타겟 화합물은 에틸렌으로, 다수의 화학적 합성을 위해 중요한 출발 화합물이다.
열적 증기분해를 위해 사용되는 원료는 에탄, 프로판, 또는 부탄 및 대응하는 혼합물과 같은 가스이거나 예를 들어 나프타, 및 탄화 수소 혼합물과 같은 액체 탄화수소 중 하나일 수 있다.
열적 증기분해에 사용되는 특정 장치 및 반응조건에 대해, 및 정유 기술을 진행하는 반응 및 정유 기술의 상세에 대한 기준이, Zimmermann, H. and Walzl, R.: Ethylene, in: Ullmann? Encyclopedia of Industrial Chemistry. 6th ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2005, 및 Irion, W.W. and Neuwirth, O.S.: Oil Refining, in: Ullmann? Encyclopedia of Industrial Chemistry. 6th ed. Weinheim: Wiley-VCH 2005와 같은 기준 작업에서 대응하는 규정으로 만들어진다. 또한 올레핀을 준비하기 위한 공정은 예를 들어, US 3,714,282A 및 US 6,743,961B1에 개시되어 있다.
덧붙여, US2008/0194900도 또한 여기에 언급되고, 방향족화합물을 포함하는 나프타 투입물을 증기분해하기 위한 공정을 개시하는데, 여기에서 방향족화합물은 열적 증기분해 이전에 증기분해기의 방향족화합물 추출시 사전처리된 나프타 투입물으로부터 제거되고, 방향족 추출로부터 얻어진 추출잔류물(raffinate)은 6 내지 8의 탄소를 갖는 탄화수소와 함께 로 안으로 전달된다.
열적 증기분해를 위해, 분해로(cracking furnace)가 사용된다. 분해로는, 구성된 생성물 혼합물의 처리를 위한 다운스트림 디바이스 및 냉각 유닛(quench unit)과 함께, 올레핀 생산을 위한 해당 대형 플랜트 안에 통합되는데, 이 명세서의 문구에서 "증기분해기(steamcracker)"라고 불린다.
열적 증기분해에서 중요한 파라미터는 분해도(cracking severity)로서, 분해 조건을 판단한다. 분해 조건은 특히 온도 및 잔류 시간 및 탄화수소와 증기의 부분 압력에 의해 영향을 받는다. 투입물으로서 사용되는 탄화수소 혼합물의 조성 및 사용된 분해로의 설계는 분해 조건에 영향을 준다. 이 인자들의 상호 영향 때문에, 분해 조건들은 분해 가스안의 프로필렌(프로펜으로도 불리는) 대 에틸렌 비를 통해 보통 규정된다.
투입물 혼합물 및 분해 조건에 따라, 열적 증기분해는 통상적인 목표 화합물인 에틸렌뿐만 아니라 몇 배의 상당한 양을 때로는 생기게 하는데, 대응하는 생성물 스트림으로부터 분리될 수 있다. 이들은 낮은 예를 들어 프로필렌 및 부텐과 같은 알켄(alkene), 및 예를 들어 부타디엔과 같은 디엔(diene) 및 예를 들어 벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족화합물을 포함한다. 이들은 비교적 높은 경제적 가치의 것이고, 따라서 "고가 제품"으로 제조하는 것이 바람직하다,
본 발명이 다루는 문제점은 따라서 열적 증기분해에 의해 탄화수소로부터 올레핀-함유 생성물 혼합물을 획득하는 수단을 개선하는 것에 관한 것이다.
이 배경기술에 대해, 본 발명은 독립 청구항의 특징을 갖는 적어도 하나의 분해로안의 하나의 탄화수소 투입물의 적어도 부분적인 전환과 함께, 적어도 에틸렌 및 프로필렌을 포함하는 적어도 하나의 올레핀-함유 생성물 스트림으로 열적 증기분해에 의해 탄화수소 투입물을 전환하기 위한 공정을 제시한다. 바람직한 구성은 종속 청구항 및 하기의 설명의 대상이다.
본 발명에 따르면, 탄화수소 투입물이 분해로안에서 온순 분해 조건하에 전환되는 공정이 제시되는데, 온순 건조 조건은 프로필렌 대 에틸렌의 비율이 분해로 출구에서 0.81 내지 1.6kg/kg이고, 탄화수소 투입물은 6의 최대 탄소 수, 바람직하게는 5의 최대 탄소 수를 갖는 탄화수소를 주로 포함하는 것을 의미한다.
도1은 올레핀 제조를 위한 공지의 방법의 개략도이다.
도2는 특히 유리한 구성의 본 발명에 따르는 공정의 필수 단계를 나타내는 개략도이다.
도3, 4, 및 5는 본 발명의 특히 유리한 구성의 필수 단계를 개략적인 형태로 나타내는 도면이다.
분해로는 본 발명의 맥락에서 분해 조건이 규정되는 분해 유닛을 의미하는 것으로 이해된다. 둘 또는 그 이상의 분해로로의 세분이 하나의 전체 로에 생기는 것이 가능하다. 이 경우, 기준은 종종 로 셀(furnace cell)로 이루어진다. 전체 로의 부분을 구성하는 다수의 로 셀은 일반적으로 독립 복사영역 및 공통 대류 영역, 및 공통 연기 배출구를 갖는다. 이 경우, 각각의 로 셀은 그 자신의 분해 조건에 의해 작동될 수 있다. 각각의 로 셀은 따라서 분해 유닛이고 따라서 분해로라고 불린다. 이 경우, 전체 로는 다수의 분해 유닛을 갖는데, 또는 다른 말로, 전체 로는 다수의 분해로를 갖는다. 오직 하나의 로 셀이 존재하는 경우, 이것은 분해 유닛이고 따라서 분해로이다. 분해로들은 그룹을 구성하도록 결합될 수 있는데, 예를 들어, 동일한 투입물이 공급된다. 하나의 로 그룹 내의 분해 조건은 일반적으로 동일하거나 유사하다.
온순 분해 조건하에서, 예를 들어 나프타와 같은 전형적인 조성의 탄화수소의 열적 분해는 매우 많은 양의 열분해 가솔린을 발생시키는데, 많은 양 때문에 다루기가 매우 어렵다. 이것은 온순 분해 조건하의 분해로안에서 투입물의 상대적으로 낮은 전환의 결과이다. 그러나, 프로필렌 대 에틸렌의 매우 큰 비율이 일반적으로 사용되는 보통 분해 조건하의 분해의 경우보다는 온순 조건하의 분해의 경우에 나타나기 때문에 온순 분해 조건이 바람직하다.
본 발명에 따르는 공정은 투입물 및 분해조건이 서로 부합되기 때문에, 온순 조건 하에서 분해로를 작동시킬 수 있도록 한다. 오직 투입물 및 분해 조건의 부합을 통해 이전 단락에 기재된 단점을 피하는 것이 가능하다. 표시된 이들 단점 및 해결책은 본 발명의 상황에서 확인된다.
본 발명에 따르는 공정은 본 발명에서 사용되지 않는 통상적인 플랜트에서보다 더 많은 프로필렌이 순수 투입물에 관해 구성되는 방식으로 증기분해 플랜트를 작동시킬 수 있도록 한다.
제 2 분해로에서의 분해 조건을 위해 선택되는 프로필렌 대 에틸렌의 비율이 높을수록, 더 많은 프로필렌이 순수 투입물에 대해 구성된다. 이것은 본 발명의 상황에서 유리하다. 그러나, 더 높은 프로필렌 대 에틸렌의 비율은 공급 원료의 더욱 낮는 전환과 관련이 있고, 따라서 그 값은 기술 및 경제적 상한치의 영향을 받을 수 있다. 청구범위에서 지정된 한계 내에서, 한편으로는 창의적인 장점이 달성되고, 다른 한편으로는 증기분해기는 산업적 환경에서 제어가능하고 경제적으로 가지적인 방식으로 작동가능할 수 있을 것이다.
"주로(predominantly)"라는 단어는 투입물 또는 분류물이 특정한 탄소 수를 갖는 탄화수소 단독으로 구성되지는 않지만, 다른 탄소 수 및 다른 불순물을 갖는 탄화수소는 특정 탄소 수의 탄화수소와 함께 제공될 수도 있다는 것을 명확하게 하기 위해 본 명세서의 상황에 사용된다. 생성물 스트림, 출발 스트림 및/또는 분류물 및/또는 순수 투입물 분별증류의 분리 및 처리는 생성물 스트림 또는 분류물 안에 구성요소의 잔사유(residues)를 항상 남긴다. 다른 불순물도 잔존해서, 처리된 생성물 스트림 또는 분류물 스트림은 항상 잔사유를 내포한다. 분리 및 처리와 관련된 비용 및 불편함은 극도로 높은 정도의 순도가 달성되도록 하기 때문에, 경제적인 요인은 어떤 비율의 잔사유가 스트림에 존재할지를 결정한다. 이 비율의 정도는 경제적인 고려에 따라 가중되어야 한다. 원치않는 탄화수소 및 다른 불순물의 비율에 대한 대략적인 목표 값(guide value)은 일반적으로 중량당 40 퍼센트 이상이 아니고 생성물 스트림 및/또는 분류물에 존재할 수 있다. 일반적으로, 중량당 20 퍼센트 또는 그 미만의 최대값이 실제로 획득된다.
이상적으로는, 중량당 최대 10퍼센트의 값이 획득된다. 이 내역은 모든 처리 플랜트, 즉 증기분해기뿐만 아니라 광유 정유공장에도 적용된다. 따라서, 분해로 안에 전달되고 온순 조건하에서 전환하는 탄화수소 투입물은 6의 최대 탄소 수, 바람직하게는 5의 최대 탄소 수를 갖는 탄화수소의 중량당 적어도 60퍼센트, 바람직하게는 중량당 80퍼센트, 또 바람직하게는 중량당 90퍼센트, 더욱 바람직하게는 중량당 95퍼센트, 가방 바람직하게는 중량당 98퍼센트를 포함한다. 순수 투입물 분별증류에서 얻어진 분류물 및 재순환된 분류물도 또한 소정의 탄화수소를 적어도 중량당 60퍼센트, 바람직하게는 중량당 80퍼센트, 또 바람직하게는 중량당 90퍼센트, 더욱 바람직하게는 중량당 95퍼센트, 가장 바람직하게는 중량당 98퍼센트 포함한다.
본 발명의 특히 유리한 구성에서, 온순 조건 하에서 전환하는 분해로에는 생성물 스트림으로부터 얻어지고 탄화수소 투입물처럼 5의 최대 탄소 수를 갖는 탄화수소를 주로 포함하는 하나 이상의 분류물이 공급된다. 이러한 분류물의 재순환은 제 2 분해로에 대해 적합한 투입물의 양을 증가시키거나, 이러한 분류물이 온순 분해 조건 하에서 전환하는 분해로에 대해 적합한 탄화수소 투입물을 조성한다. 4의 탄소 수를 갖는 탄화수소를 포함하는 분류물 및 5의 탄소 수를 갖는 분류물은 증기분해기에서의 생성물 스트림 처리에서 얻어지고, 이들은 귀중한 생성물 분리 후, 직접 또는 추가 처리 단계 이후에 재순환될 수 있다.
본 발명의 유리한 구성에서, 온순 분해 조건하에서 탄화수소 투입물으로서 전환하는 분해 로에 재순환된 분류물이 공급되는 경우 재순환된 분류물에는 대체로 디올레핀이 없다. 디올레핀은 분해로에서 불리한 효과를 갖는다. 이를 위해, 디올레핀은 제 2 분해로 안으로 재순환되는 분류물로부터 업스트림 전환 가공 처리 또는 분리 단계에 의해 주로 제거된다. 제거는 재순환되는 분류물의 분리 전 또는 분리 후에 이뤄질 수 있다.
분리 및 가공 처리에 대해 필요한 절차는 당업자에게 공지되어 있다. 이것은 생성물 및 분류물 스트림의 분리 및 가공 처리에 대해 증기분해기안에서 관습적으로 측정한다.
특히 유리하게는, 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로에는 탄화수소 투입물으로서 주로 포화된 탄화수소가 공급된다. 포화된 탄화수소는 열적 증기분해에 특히 적합하다.
유리하게는, 탄화수소 투입물은 분해로 출구에서, 0.82 내지 1.4kg/kg, 더욱 바람직하게는 0.85 내지 1.2kg/kg의 프로필렌 대 에틸렌의 비율로 이어지는 온순 분해 조건하의 분해로에서 전환된다.
유리한 구성에서, 탄화수소 투입물은 추가 분해로에서 보통 분해 조건하에 번환되는데, 보통 분해 조건은 프로필렌 대 에틸렌의 비율이 분해로 출구에서 0.25 내지 0.85kg/kg, 바람직하게는 0.3 내지 0.75kg/kg, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 0.65kg/kg에 존재하는 것을 의미하고, 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로에 대한 프로필렌 대 에틸렌의 비율은 보통 분해 조건하에 전환하는 분해로에 대한 프로필렌 대 에틸렌의 비율에 대한 값보다 항상 큰 값을 갖는다. 더욱 구체적으로는, 프로필렌 대 에틸렌의 비율에 대한 값은 특정 정도로 달성될 본 발명의 장점에 대해 적어도 0.1kg/kg, 바람직하게는 적어도 0.15kg/kg, 더욱 바람직하게는 0.2kg/kg 만큼 차이가 난다.
특히 유리하게는, 증기분해기는 따라서 보통 분해 조건하에서 전환하는 적어도 하나의 분해로를 갖는다. 이 증기분해기에 전달되는 투입물은 온순 분해조건하에서 전환하는 분해로에 대해 불리한 탄화수소를 포함한다. 보통 분해 조건하에 전환하는 적어도 하나의 분해로의 존재는 제공되는 순수 투입물이 청구항 1에서 지정된 조건에 부합되지 않는 탄화수소의 혼합물인 경우 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로를 작동시키는 것이 경제적으로 유리하도록 한다.
따라서, 특히 유리하게는, 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로에 대해 사용되는 탄화수소 투입물의 조성은 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로에 대해 사용되는 탄화수소 투입물의 조성과 차이가 난다.
보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로는 긴-사슬 탄화수소의 전환에 대해 매우 적합하기 때문에, 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로에는 생성물 스트림으로부터 분리되고 재순환되며, 적어도 6의 탄소 수를 갖는 탄화수소를 주로 포함하는 적어도 하나의 분류물이 공급된다. 순환의 결과로서 어떤 탄화수소는 재순환된 분류물에서 많아지기 때문에, 보통 분해 조건하의 초기 단계에서 6의 탄소수를 갖는 탄화수소를 전환하기 위해 재순환된 분류물의 경우에 바람직하다. 그러나, 온순 분해 조건에서에 전환하는 분해로안으로 이들을 재순환하는 것도 가능하다.
특히 유리한 구조에서, 적어도 하나의 제 1 및 하나의 제 2 순수 투입물 분류물로 분별증류되는 제 1 순수 투입물이 사용되며, 제 1 순수 투입물 분류물은 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로안으로 적어도 부분적으로, 유리하게는 가득히 전달되고, 제 2 순수 투입물 분류물은 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로안으로 적어도 부분적으로, 유리하게는 가득히 전달된다. 순수 투입물의 분별증류는, 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로에 대해 특히, 본 발명의 장점을 눈에 띄는 방식으로 달성할 수 있는 투입물을 사용할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.
전술된 투입물(재순환된 분류물, 수수 투입물 분류물 및 6의 최대 탄소수, 바람직하게는 5의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소로 조성된 순수 투입물)이 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로에 대한 투입물으로서 특히 적합하다는 것이 여기에서 다시 한번 강조되어야 한다. 본 발명의 장점을 얻기 위해, 여기에 제안된 투입물은 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로 안으로 개별적으로 또는 혼합물로서 전달될 수 있다. 사용되는 탄화수소 투입물은 따라서 하나 또는 그 이상의 재순환된 분류물 또는 순수 투입물 분류물 또는 6의 최대 탄소수, 바람직하게는 5의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소로 조성된 다른 투입물일 수 있다. 재순환된 분류물(들)과 순수 투입물 분류물 또는 재순환된 분류물(들)과 6의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소로 조성된 다른 투입물 또는 순수 투입물 분류물과 6의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소로 조성된 다른 투입물 또는 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로에 대해 탄화수소 투입물으로서 가능한 모든 투입물의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다.
처음에 설명한 바와 같이, 열적 증기분해 작동시 프로필렌 대 에틸렌의 비율은 다수의 상이한 영향 요인의 결과로, 그 중에 분해로 출구 온도, 즉, 사용되는 반응기 코일을 나올때의 생성물 스트림의 온도(코일 출력 온도)는 중요한 역할을 한다. 분해로에서의 전환을 위한 분해로 출구 온도는 유리하게는 680℃ 에서 820℃ 사이, 바람직하게는 700℃ 에서 800℃ 사이 및 또 바람직하게는 710℃ 에서 780℃ 및 더욱 바람직하게는 720℃ 에서 760℃ 사이이다. 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로에서의 전환을 위한 분해로 출구 온도는 유리하게는 800℃ 에서 1000℃ 사이, 바람직하게는 820℃ 에서 950℃ 사이 및 더욱 바람직하게는 840℃ 에서 900℃ 사이이다. 동시에, 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로에서의 전환을 위한 분해로 출구 온도는 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로의 분해로 출구 온도보다 적어도 10℃, 바람직하게는 적어도 20℃ 높다.
온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로에서, 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로에서보다 낮은 증기 희석을 사용하는 것도 가능하다. 이것은 필요한 희석 증기의 양을 감소시키고 에너지를 절약한다. 그러나, 제 2 분해로의 더 낮은 증기 희석은 본 발명의 중요한 장점이 드러나도록 하는데 불필요하다. 유리하게는, 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로에서는 탄화수소 투입물 1kg 당 0.3 내지 1.5kg의 증기가 사용되고, 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로에서는 탄화수소 투입물 1kg 당 0.15 내지 0.8kg의 증기가 사용된다.
기체 투입물에 대해 분해로에서의 열적 증기분해에 의해 유리하게 생성물 스트림에 나타나는 2 내지 3의 탄소 수를 갖는 포화 탄화수소를 특히 유리하게 전환하는 것도 가능하다. 이를 위해, 포화된 기체 탄화수소가 생성물 스트림으로부터 획득되고, 기체 투입물용 분해로안으로 재순환되고 분해로안에서 전환된다.
유리하게는, 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로안으로 전달된 순수 투입물은 천연 가스 응축물 또는/및 광유 정유로부터의 하나 이상의 컷(cuts) 및/또는 생리적 탄화수소 및/또는 그로부터 유도된 혼합물을 포함한다.
보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로에 대해 사용되는 순수 투입물 및/또는 순수 투입물 분별증류에 대해 사용되는 순수 원료는 에탄, 프로판 또는 부탄, 및 대응하는 혼합물 및 응축물, 또는 액체 탄화수소 및 탄화수소 혼합물과 같은 기체 또는 기체 분류물(gas fraction) 중 하나 일 수 있다. 이 가스 혼합물 및 응축물은 특히 천연 가스 응축물(천연 가스 액체, NGL)이라고 불리는 것을 포함한다. 액체 탄화수소 및 탄화수소 혼합물은 예를 들어 원유의 가솔린 분류물(gasoline fraction)이라고 불리는 것으로부터 비롯될 수 있다. 이러한 미정제 가솔린 또는 나프타(NT) 및 등유는 바람직하게는 35℃ 에서 210℃ 사이의 끓는점을 갖는 포화 화합물의 혼합물이다. 그러나, 본 발명은 원유 처리과정에서 얻어진 중간 유출유, 상압 잔사유 및/또는 혼합물을 사용하는 경우에도 또한 유리하다. 중간 유출유는 가벼운 가열 및 디젤유 및 무거운 가열유의 제조를 위한 출발 물질로서 사용될 수 있는 경유(light gas oil) 및 중유(heavy gas oil)라고 불리는 것을 포함한다. 존재하는 화합물은 180 내지 360℃의 끓는점을 갖는다. 이들은 바람직하게는 열적 증기분해 동작시 전환될 수 있는 주로 포화된 화합물이다. 또한, 공지된 증류 분리 공정에 의해 획득한 분류물 및 대응하는 잔사유를 사용하는 것도 가능하지만, 예를 들어 수소첨가(수소처리) 또는 수소분해에 의해 얻어진 분류물을 사용하는 것도 가능하다. 예로는 경유, 중유 및 감압경유(vacuum gas oil)(상압 경유(AGO) 또는 감압경유(VGO)), 및 언급된 수소첨가 공정에 의해 처리된 잔사유 및/또는 혼합물(수소처리된 감압경유(HVGO), 수소첨가분해로 잔사유(HCR), 또는 미전환유(UCO))가 있다.
더욱 구체적으로는, 사용되는 순수 투입물은 천연 가스 응축물 및/또는 광유 분류물 및/또는 그로부터 얻어진 혼합물이다.
유리하게는, 본 발명은 따라서 탄화수소 투입물에 대한 순수 원료로서 탄화수소 투입물처럼 최대 600℃의 끓는 범위를 갖는 탄화수소 혼합물 사용도 포함한다. 이 전체 범위 내에서, 상이한 끓는 범위, 예를 들어 최대 360℃ 또는 최대 240℃의 끓는 범위를 갖는 탄화수소 혼합물의 사용이 가능하다. 분해로안의 반응조건은 각각의 경우에 사용되는 탄화수소 혼합물에 부합된다.
그러나, 본 발명은 예를 들어, 비교가능한 속성을 갖는 임의의 다른 원하는 순수 투입물, 예를 들어 생체 또는/및 합성 탄화수소와 함께 사용될 수 있다.
공지된 공정에 대한 도1의 개략적인 공정 흐름도(100)는 순수 투입물(A)(예를 들어 나프타) 및 탄화수소 투입물으로서 재순환 분류물(S 및 P)이 전달되는 분해로(1)를 포함한다. 분해로(1)에서, 탄화수소 투입물은 대류 및 복사 영역에서 가열되고 변환된다. 증기는 분해로에 첨가되는데, 보통 1kg 탄화수소 당 0.5 내지 1kg의 증기가 첨가된다. 생성물 스트림(C)은 분해로(1)로부터 나오는데, 이것은 분해로로부터 나올 때 직접 생성물 스트림을 분해하는 것을 말한다. 분해로에서 나올때, 분해 생성물 스트림은 보통 840℃ 과 900℃ 사이의 온도를 갖는다. 프로필렌 대 에틸렌의 비율은 일반적으로 0.35 내지 0.6kg/kg이다. 1차 냉각 후(도시되지 않음), 생성물 스트림은 처리 유닛(4)에서 처리된다. 처리 유닛으로부터, 다음 분류물이 E에서 N 까지의 필수적인 생성물 분류물: 수소 E, 폐액 F, 메탄 G, 에틸렌 H, 프로필렌 I, 4의 탄소수를 갖는 기체 탄화수소 L, 열분해 가솔린 M 및 열분해유 N으로 획득된다. 4의 탄소수를 갖는 기체 탄화수소 L은 4의 탄소수를 갖는 탄화수소의 처리를 위해 활용되는 C4 처리 유닛(5)에서 추가로 처리된다. 이러한 C4 처리 유닛(5)은 4의 탄소 수를 갖는 분류물을 부타디엔 O가 제거되는 방식으로 추가로 처리한다. 4의 탄소 수를 갖는 다른 탄화수소는 분해로(1) 안으로 재순활되는 분류물(P)을 구성한다. 5 또는 그 이상의 탄소 수를 갖는 탄화수소를 포함하는 열분해 가솔린(M)은 열분해 가솔린 처리 유닛(6)에서 추가로 처리되고, 예를 들어 9 이상의 탄소 수를 갖는 방향족화합물(Q) 및 탄화수소(R)가 제거된다. 5 또는 그 이상의 탄소 수를 갖는 다른 탄화수소는 분해로(1)안으로 분류물로서 재순환된다. 처리 유닛(4) 및 C4 처리 유닛(5) 및 열분해 가솔린 처리 유닛(6)은 생성물 스트림 또는 생성물 분류물의 추가적인 처리를 위한 관례적인 유닛을 포함하는데, 예를 들어 압축, 응축 및 냉각, 건조, 증류, 분별증류, 추출 및 수소첨가의 다양한 처리 단계를 실행하는 작용을 한다.
도2의 개략적인 공정 흐름도(10)는 본 발명에 따르는 특히 유리한 구성 및 그 필수적인 처리 단계를 나타낸다. 순수 투입물(BL)은 온순 분해 조건 하에서 전환하는 분해로 안으로 전달된다. 분해로(2)를 떠나는 생성물 스트림(X)은 유리하게는 700℃에서 800℃ 사이의 온도를 갖는다. 여기에서 프로필렌 대 에틸렌의 비율은 유리하게는 0.7 에서 1.5kg/kg 사이에 존재한다. 생성물 스트림(X)은 처리 유닛(4)에서 추가로 처리된다. 처리 유닛(4)에서의 추가적인 처리 및 가공을 위한 공정은 공지되어 있고 여기에 기재되어 있다. 따라서, 처리 유닛(4)은 또한, 기재된 바와 같이, 생성물 분류물 E 내지 N으로 이어진다. 생성물 분류물(L 및 M)은 또한, 기재된 바와 같이, 특정 처리 유닛(5 및 6)에서 추가로 처리된다. 도1에 기재된 공정과 대조적으로, 4의 탄소수를 갖는 탄화수소를 포함하는 분류물(P)은 분해로(2) 안으로 유리하게 재순환된다. 열분해 가솔린 처리 유닛(6)에서, 전술된 분류물(Q 및 R) 뿐만 아니라 분류물(T)이 획득된다. 5의 탄소 수를 갖는 탄화수소를 포함하는 분류물(T)은 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2) 안으로 유리하게 재순환된다.
도3의 개략적인 공정 흐름도는 특히 유리한 구조의 본 발명에 따르는 공정, 및 그 필수적인 단계를 나타낸다. 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로(1)에 덧붙여, 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2)에는 순수 투입물 분별증류 유닛(7)가 제공된다. 그러면 순수 투입물(B)(예를 들어 나프타)은 순수 투입물 분별증류 유닛(7)에서 분해되고, 제 1 순수 투입물 분류물(B1)은 분해로(1) 안으로 전달되는 반면, 제 2 순수 투입물 분류물(B2)은 분해로(2) 안으로 전달된다. 순수 투입물의 분별증류를 위한 공정에 대해, 정유공장의 올리핀 플랜드로부터 알려진 바와 같은, 탄화수소 스트림의 분리 및 처리를 위한 관례적인 방법이 사용된다. 당업자는 이에 대해 알고 있고 어떻게 사용해야 하는지를 알고 있다. 분류물(U)은 분해로(1) 안으로 추가로 재순환되고, 분류물(T 및 P)은 분해로(2)(추가 내용은 이하 참조) 안으로 추가로 재순환된다. 또한, 온순 분해 조건 하에서 전환하는 분해로(2)에는 6의 최대 탄소수, 바람직하게는 5의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소로 조성된 추가 투입물(BL)이 순수 투입물으로서 공급된다. 반대로, 전술된 특성을 갖는 분해 생성물 스트림(C)은 분해로(1)로부터 나온다. 분해 생성물 스트림(X)은 분해로(2)로부터 나온다. 분해 생성물 스트림(X)은 유리하게는 700℃에서 800℃ 사이의 온도에 존재한다. 여기에서 프로필렌 대 에틸렌의 비율은 유리하게는 0.7에서 1.5kg/kg 사이에 있다. 생성물 스트림(C 및 X)은 처리 유닛(4)에서 추가로 가공되고 적합한 지점에서 결합되어 공통 생성물 스트림을 제공한다. 처리 유닛(4)에서의 추가 처리 및 가공을 위한 공정은 공지되어 있고 여기에 기재되어 있다. 따라서, 처리 유닛(4)도 또한, 기재된 바와 같이, 생성물 분류물 E 내지 N으로 이어진다. 생성물 분류물(L 및 M)도 또한, 기재된 바와 같이, 특정 처리 유닛(5 및 6)에서 추가로 처리된다. 도1에 기재된 공정과 반대로, 4의 탄소수를 갖는 탄화수소를 포함하는 분류물(P)은 분해로(1) 뿐만 아니라 분해로(2) 안으로도 재순환된다. 열분해 가솔린 처리 유닛(6)에서, 전술된 분류물(Q 및 R)뿐만 아니라 분류물(T 및 U)이 획득된다. 5의 탄소수를 갖는 탄화수소를 포함하는 분류물(T)은 유리하게는 분해로(2) 안으로 재순환되는 반면, 6 또는 그 이상의 탄소수를 갖는 탄화수소를 포함하는 분류물(U)은 유리하게는 분해로(1) 안으로 재순환된다. 도3에서, 분해로에 대해 다양한 투입물들이 전달된다. 그러면 이것들은 제 2 탄화수소 투입물을 구성한다. 다양한 투입물들의 목록은 결정적인 것은 아니며, 더욱 구체적으로, 제 2 분해로에 대해 도3에 표시된 투입물들(B2, BL, T 및 P)은 분해로(2) 안으로 항상 모두가 전달될 필요는 없으며, 대신에, 많은 경우 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2) 안으로 가능한 투입물의 일부, 예를 들어, 5의 탄소수를 갖는 탄화수소로 조성된 재순화된 분류물(T) 및 6의 최대 탄소수, 바람직하게는 5의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소로 조성된 순수 투입물(BL), 또는, 예를 들어, 5 및 4의 탄소수를 갖는 탄화수소를 포함하는 재순환된 분류물(T 및 P) 및 LPG BL을 전달하는 것으로 충분하다. 간단히, 제 2 분해로 안으로 다음의 투입물들이 가능하다: B2, BL, T, P, B2+BL, B2+T, B2+P, BL+T, BL+P, T+P, B2+BL+T, B2+BL+P, B2+P+T, BL+P+T 또는 B2+BL+P+T.
본 발명의 특히 유리한 구조는 도4에 제시된다. 도4는 도4에 표시된 바와 동일한 개략적인 공정 흐름도를 갖는다. 이것은 분류물(V)이 투입물으로서 전달되는 기체 투입물용 분해로(3)에 의해 보완된다. 분류물(V)은 2 또는 3의 탄소수를 갖는 포화 기체 탄화수소를 포함하는데, 처리 유닛(4)에서 획득된다.
도5도 본 발명의 유리한 구성을 나타낸다. 도5는 순수 투입물 분별증류가 없다는 것만 제외하고, 도3과 동일한 개략적인 공정 흐름도를 포함한다. 순수 투입물은 분해로(1)의 순수 투입물으로서 추가되고, 6의 최대 탄소수, 바람직하게는 5의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소로 조성된 순수 투입물(BL)이 제 2 분해로(2)에 추가된다. 추가적인 처리 단계는 도2 및 3에 대한 도면 설명에서 이미 설명되었다.
1 : 분해로(보통 분해 조건)
2 : 분해로(온순 분해 조건)
3 : 기체 투입물에 대한 분해로
4 : 처리 유닛
5 : C4 처리 유닛
6 : 열분해 가솔린 처리 유닛
7 : 순수 투입물 분별증류 유닛
10 : 공지된 공정에 대한 개략적인 공정 흐름도
100 : 특히 유리한 구성의 본 발명에 따르는 공정에 대한 개략적인 공정 흐름도
A, B, BL : 순수 투입물
B1, B2 : 순수 투입물 분류물
C, D, X : 생성물 스트림
E-V : 생성물 분류물

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 분해로(2)에서 탄화수소 투입물을 적어도 부분적으로 전환함으로써, 적어도 에틸렌 및 프로필렌을 포함하는 적어도 하나의 올레핀-함유 생성물 스트림을 제공하기 위해 열적 증기분해에 의해 탄화수소 투입물을 전환하는 공정에 있어서,
    상기 탄화수소 투입물은 분해로(2) 안에서 온순 분해 조건하에 전환되고, 온순 분해조건은 분해로 출구에서 프로필렌 대 에틸렌이 0.81 내지 1.6kg/kg의 비율로 존재하는 것을 의미하며,
    상기 탄화수소 투입물은 6의 최대 탄소수, 바람직하게는 5의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소를 주로 포함하는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    온순 분해 조건하에서 전환하는 상기 분해로(2)에는 생성물 스트림으로부터 획득되고 상기 탄화수소 투입물처럼 5의 최대 탄소수를 갖는 탄화수소를 주로 포함하는 하나 이상의 재순환된 분류물(P, T)이 공급되는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 재순환된 분류물(P, T)은 상기 탄화수소 투입물처럼 온순 분해 조건 하에서 전환하는 분해로에 공급되는 경우 디올레핀이 거의 없는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    온순 분해 조건 하에서 전환하는 상기 분해로(2)에는 상기 탄화수소 투입물처럼 주로 포화된 탄화수소가 공급되는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄화수소 투입물은 분해로 출구에서 0.82 내지 1.4kg/kg, 더욱 바람직하게는 0.85 내지 1.2kg/kg의 프로필렌 대 에틸렌의 비율로 이어지는 온순 분해 조건하에 상기 분해로(2)안에서 전환되는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    탄화수소 투입물은 추가 분해로(1) 안에서 보통 분해 조건하에 전환되고, 보통 분해 조건은 분해로 출구에서 프로필렌 대 에틸렌의 비율이 0.25 내지 0.85kg/kg, 바람직하게는 0.3 내지 0.75kg/kg, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 0.65kg/kg인 것을 의미하고,
    온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2)에 대한 프로필렌 대 에틸렌의 비율은 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로(1)에 대한 프로필렌 대 에틸렌의 비율에 대한 값보다 항상 큰 값을 항상 갖는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  7. 제 6 항에 있어서,
    프로필렌 대 에틸렌의 비율에 대한 값은 적어도 0.1kg/kg, 바람직하게는 적어도 0.15kg/kg, 더욱 바람직하게는 적어도 0.2kg/kg 만큼 차이나는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로(1)에 대해 사용되는 탄화수소 투입물의 조성은 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2)에 대해 사용되는 탄화수소 투입물의 조성과 차이나는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보통 분해 조건 하에서 전환하는 분해로(1)에는 적어도 6의 탄소수를 갖는 탄화수소를 주로 포함하고, 생성물 스트림으로부터 분리되고 재순환된 적어도 하나의 분류물(U)이 공급되는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    순수 투입물이 사용되고, 순수 투입물은 적어도 하나의 제 1 및 적어도 하나의 제 2 수순 투입물 분류물(B1,B2)로 분별증류되고, 제 1 순수 투입물 분류물(B1)은 보통 분해 조건 하에서 전환하는 분해로(1)안으로 적어도 부분적으로 전달되고 제 2 순수 투입물 분류물(B2)은 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2) 안으로 적어도 부분적으로 전달되는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2)에서의 전환을 위한 분해로 출구 온도는 680℃에서 820℃ 사이, 바람직하게는 700℃에서 800℃ 사이, 또 바람직하게는 710℃에서 780℃ 사이, 더욱 바람직하게는 720℃에서 760℃ 사이이고,
    보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로(1)에서의 전환을 위한 분해로 출구 온도는 800℃에서 1000℃ 사이, 바람직하게는 820℃에서 950℃ 사이, 더욱 바람직하게는 840℃에서 900℃ 사이이고,
    보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로(1)의 분해로 출구 온도는 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2)의 분해로 출구 온도보다 적어도 10℃, 바람직하게는 적어도 20℃ 큰 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    탄화수소 투입물 1kg 당 0.3 내지 1.5kg의 증기가 보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로(1) 안에서 사용되고, 탄화수소 투입물 1kg 당 0.15 내지 0.8kg의 증기가 온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2) 안에서 사용되는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  13. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    2 또는 3의 탄소수를 갖는 탄화수소를 주로 포함하는 적어도 하나의 분류물(V)은 생성물 스트림으로부터 획득되고 기체 투입물용 분해로(3)에서 적어도 부분적으로 전환되는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    온순 분해 조건하에서 전환하는 분해로(2) 안으로 전달되는 순순 투입물(BL)은 천연 가스 응축물 또는/및 광유 정유로부터의 하나 이상의 컷(cuts) 및/또는 생리적 탄화수소 및/또는 그로부터 유도된 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보통 분해 조건하에서 전환하는 분해로(1)에 대해 사용되는 순수 투입물(B) 또는/및 순수 투입물 분별증류(7)를 위한 순수 투입물은 천연 가스 응축물 및/또는 원유 분류물, 특히, 나프타, 및/또는 합성 및/또는 생리적 탄화수소 및/또는 그로부터 유도된 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열적 증기분해에 의한 탄화수소 투입물 전환 공정.
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