KR20150125660A

KR20150125660A - 에틸렌의 제조 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20150125660A
Application number: KR1020157024173A
Authority: KR
Inventors: 아키오 스와; 유사쿠 가가와
Original assignee: 이데미쓰 고산 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-11-09
Also published as: JP2014172887A; CN105026342A; SG11201506178PA; TW201439037A; WO2014142002A1

Abstract

나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서, 이성화 처리에 의해 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하고, 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시킨다. 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)에서, 이성화 처리에 의해 부탄 중의 노르말 부탄의 농도를 저감하여 이소부탄의 농도를 증대시키고, 수증기 열분해 설비(13)에서 수증기와 함께 열분해한다. 수증기 열분해 설비(13)에서 처리하는 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도에 대한 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 변경하여, 에틸렌의 생산량에 대한 부산물의 기초 화학 원료의 생산량을 증감시킨다. 에틸렌의 수요와 공급의 균형과 기초 화합물의 수요와 공급의 균형을 둘 다 확보할 수 있다.

Description

에틸렌의 제조 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING ETHYLENE}

본 발명은 에틸렌을 제조하는 제조 장치 및 그의 방법에 관한 것이다.

석유 화학 플랜트에서 제조되는 다른 종류의 제품의 대부분은 에틸렌을 원료로 하여 제조되고 있다. 이 에틸렌은 나프타 유분(留分)을 원료로 하여 에틸렌을 제조하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 이와 같이, 원료로서 널리 이용되는 에틸렌의 수율을 향상시키는 것이 검토되어 오고 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).

특허문헌 1에 기재된 에틸렌의 제조 방법에서는 직쇄 포화 탄화수소 흡착 분리 장치에 의해, 원료인 나프타 유분을 직쇄 포화 탄화 농도가 높은 화합물과 낮은 화합물로 분리하고, 직쇄 포화 탄화수소를 에틸렌 원료로 하여 수증기 열분해 설비에서 에틸렌을 제조시킴으로써, 에틸렌의 수율을 향상시킴과 함께, 에틸렌 제조의 부산물인 프로필렌, 부타디엔, 벤젠 등의 단환 방향족 탄화수소 등, 에틸렌과 함께 중요한 기초 화학 원료를 제조하고 있다.

특허문헌 2에 기재된 에틸렌의 제조 방법에서는 원료인 나프타 유분을 직쇄 포화 탄화수소가 풍부한 피셔-트롭쉬 합성유와 함께 수증기 열분해 설비에서 에틸렌을 제조시킴으로써, 에틸렌의 수율을 향상시킴과 함께, 중요한 기초 화학 원료도 제조하고 있다.

미국 특허 제6407301호 명세서 일본 특허 공개 (평)6-184556호 공보

그런데, 원료로서 널리 이용되는 에틸렌에서도 수요량에 변동이 있어, 공급량과 수요량의 균형이 손상되는 경우가 있다. 이러한 경우, 공급량에 대하여 수요량이 저하되는 경우, 온도 등의 나프타 유분의 분해 조건을 조정하여, 다소의 생산량을 조정하는 것은 가능하지만, 공급량과 수요량의 균형이 어느 정도 커지면, 나프타 유분을 처리하는 양인 통유량, 즉 에틸렌 제조 설비의 가동률을 변동시킬 필요가 있다. 이 가동률의 변동에 의해, 종래의 방법에서는 에틸렌의 제조 부산물인 프로필렌이나 부타디엔, 나아가 벤젠 등의 단환 방향족 탄화수소 등, 에틸렌과 함께 중요한 기초 화학 원료의 생산량도 아울러 변동하여, 이들 기초 화학 원료의 공급량과 수요량의 균형도 손상되는 문제가 있다. 즉, 에틸렌의 수요량과 공급량의 균형을 도모하기 위해 가동률을 낮추면, 프로필렌이나 부타디엔, 나아가 벤젠 등의 단환 방향족 탄화수소 등의 기초 화학 원료의 생산량이 저감하여, 기초 화학 원료의 수요를 만족시킬 수 없게 되는 문제를 발생시킨다.

본 발명은 에틸렌의 생성량에 대한 프로필렌 등의 부산물의 생성량의 비율을 증대시킬 수 있는 에틸렌의 제조 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 에틸렌의 제조 장치는 나프타 유분을 수증기와 함께 열분해하여 에틸렌을 제조하는 에틸렌의 제조 장치이며, 상기 나프타 유분에 있어서의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 나프타 처리 설비와, 상기 나프타 처리 설비에서 처리된 상기 나프타 유분을 수증기와 함께 열분해하는 수증기 열분해 설비를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 발명에서는 나프타 처리 설비에서 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감한 후, 수증기와 함께 열분해하므로, 에틸렌의 생성량에 대하여 에틸렌의 제조 부산물인 프로필렌, 부타디엔, 벤젠 등의 단환 방향족 탄화수소 등의 기초 화학 원료의 생성량의 비율이 증대한다. 이것에 의해, 수요량에 따라 에틸렌의 생성량을 줄이더라도 기초 화학 원료의 생성량을 확보할 수 있어, 기초 화학 원료의 공급량과 수요량의 균형을 확보할 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비는 상기 나프타 유분을 이성화 처리하여 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감함과 함께 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 나프타 유분을 이성화 처리함으로써, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감함과 함께 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시키므로, 에틸렌의 생성량에 대한 기초 화학 원료의 생성량의 비율을 보다 크게 할 수 있어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비는 상기 나프타 유분을 증류하여 분리한 분지 포화 탄화수소 화합물을 상기 수증기 열분해 설비에 공급하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 나프타 유분을 증류하여 분리한 분지 포화 탄화수소 화합물을 수증기 열분해 설비에 공급하므로, 에틸렌의 생성량에 대한 기초 화학 원료의 생성량의 비율을 보다 크게 할 수 있어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비는 상기 나프타 유분 중의 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리하여 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리함으로써, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하므로, 용이하게 효율적으로 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비는 제올라이트를 사용하여 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 제올라이트를 사용하여 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리하므로, 용이하게 효율적으로 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리하여, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감할 수 있다. 또한, 제올라이트로서는, 예를 들어 미국 특허 제6407301호 명세서에 개시되어 있는 것을 적절히 이용할 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비는 환상 포화 탄화수소 화합물, 방향족 탄화수소 화합물 및 불포화 탄화수소 화합물 중 적어도 어느 하나를 상기 나프타 유분에 혼합하고, 상기 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 환상 포화 탄화수소 화합물, 방향족 탄화수소 화합물 및 불포화 탄화수소 화합물 중 적어도 어느 하나를 나프타 유분에 혼합하므로, 용이하게 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 환상 포화 탄화수소 화합물은 비점이 49℃ 이상 160℃ 이하이고, 상기 방향족 탄화수소 화합물은 비점이 80℃ 이상 160℃ 이하인 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 환상 포화 탄화수소 화합물로서 비점이 49℃ 이상 160℃ 이하이고, 방향족 탄화수소 화합물은 비점이 80℃ 이상 160℃ 이하인 것을 사용하므로, 나프타 유분의 비점과 동일 정도인 점에서, 종전의 나프타 유분을 분해하는 분해 설비를 그대로 이용할 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비는 비점이 30℃ 이상 180℃ 이하인 중간 유분을 상기 나프타 유분에 혼합하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 비점이 30℃ 이상 180℃ 이하인 중간 유분을 나프타 유분에 혼합하므로, 용이하게 환상 포화 탄화수소 화합물, 방향족 탄화수소 화합물 및 불포화 탄화수소 화합물 중 적어도 어느 하나를 나프타 유분에 혼합할 수 있음과 함께, 비점이 나프타 유분의 비점과 동일 정도이므로, 종전의 나프타 유분을 분해하는 분해 설비를 그대로 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비는 이하의 식 (1)의 관계를 만족시키는 조건에 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

<식 (1)>

분지 포화 탄화수소 화합물의 농도/직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도≥1.8

이 발명에서는 상기 식 (1)의 관계를 만족시키도록 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감함으로써, 에틸렌의 생성량에 대한 기초 화학 원료의 생성량의 비율을 보다 크게 할 수 있어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정 가능하게 된다.

그리고, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비에서 처리된 나프타 유분 중에 잔류하는 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 회수하고, 상기 나프타 처리 설비에 반송하는 반송 수단을 구비하고 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 반송 수단에 의해, 나프타 처리 설비에서 처리된 나프타 유분 중에 잔류하는 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 회수하여, 다시 나프타 처리 설비에 반송하여 처리함으로써, 수증기 열분해 설비에 공급되는 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 보다 저감할 수 있어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 상기 나프타 처리 설비에서 처리된 나프타 유분에, 상기 나프타 처리 설비에서 처리되지 않은 나프타 유분을 혼합하는 나프타 혼합 수단을 구비하고 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 나프타 처리 설비에서 처리된 나프타 유분에 나프타 처리 설비에서 처리되지 않은 나프타 유분을 혼합함으로써, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 저감한 농도를 증대시킬 수 있고, 기초 화학 원료의 생성량을 변동하지 않고 에틸렌의 생성량을 증대시키는 것도 가능하게 되어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 원유 또는 천연 가스로부터 정제된 부탄을, 노르말 부탄의 농도를 저감하여 이소부탄의 농도를 증대시켜, 상기 수증기 열분해 설비에 공급하는 부탄 처리 설비를 구비한 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 원유 또는 천연 가스로부터 정제된 부탄의 노르말 부탄의 농도를 저감하여 이소부탄의 농도를 증대시켜, 수증기 열분해 설비에 공급함으로써, 용이하게 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감할 수 있어, 기초 화학 원료의 생성량을 변동하지 않고 에틸렌의 생성량을 저감할 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 상기 부탄 처리 설비는 상기 부탄을 이성화 처리하여 노르말 부탄의 농도를 저감함과 함께 이소부탄의 농도를 증대시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 부탄을 이성화 처리하여 노르말 부탄의 농도를 저감함과 함께 이소부탄의 농도를 증대시킴으로써, 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 용이하게 증대시킬 수 있고, 수증기 열분해 설비에서 처리하는 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하여 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시킬 수 있어, 기초 화학 원료의 생성량을 변동하지 않고 에틸렌의 생성량을 증대시키는 것도 가능하게 되어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서는 상기 부탄 처리 설비는 상기 부탄을 증류하여 분리한 이소부탄을 상기 수증기 열분해 설비에 공급하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명에서는 부탄을 증류하여 분리한 이소부탄을 수증기 열분해 설비에 공급하므로, 수증기 열분해 설비에서 처리하는 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하여 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시키는 것을 용이하게 할 수 있다.

또한, 이소부탄의 수증기 열분해 설비로의 공급은 나프타 처리 설비에서 처리한 나프타와 혼합한 후에 수증기 열분해 설비에 공급할 수도 있고, 이소부탄을 수증기 열분해 설비에 직접 공급할 수도 있다.

본 발명의 에틸렌 제조 방법은 나프타 유분을 수증기와 함께 열분해하여 에틸렌을 제조하는 에틸렌의 제조 방법이며, 상기 나프타 유분에 있어서의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 나프타 처리 공정과, 상기 나프타 처리 공정에서 처리된 나프타 유분을 수증기와 함께 열분해하는 수증기 열분해 공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

이 발명에서는 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감한 후, 수증기와 함께 열분해하므로, 에틸렌의 생성량에 대하여 에틸렌의 제조 부산물인 프로필렌, 부타디엔, 벤젠 등의 단환 방향족 탄화수소 등의 기초 화학 원료의 생성량의 비율이 증대한다. 이것에 의해, 수요량에 따라 에틸렌의 생성량을 줄이더라도 기초 화학 원료의 생성량을 확보할 수 있어, 기초 화학 원료의 공급량과 수요량의 균형을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시 형태의 에틸렌의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제2 실시 형태의 에틸렌의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제3 실시 형태의 에틸렌의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제4 실시 형태의 에틸렌의 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 실험 설비를 나타내는 개략 구성도이다.

이하, 본 발명의 에틸렌의 제조 장치에 따른 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

[제1 실시 형태]

(에틸렌 제조 장치의 구성)

도 1에 도시한 바와 같이, 에틸렌 제조 장치(10)는 나프타 유분을 수증기와 접촉시켜 열분해하여 에틸렌을 제조하는 장치이다.

이 에틸렌 제조 장치(10)는 불순물 제거 설비(11)와, 나프타 처리 설비로서의 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)와, 수증기 열분해 설비(13)와, 부탄 처리 설비로서의 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)와, 반송 수단(15)과, 나프타 혼합 수단(16)을 구비하고 있다.

여기서, 원료인 나프타 유분은 원유 또는 천연 가스의 정제에 의해 얻어지는 것이 사용되고, 쇄상 포화 탄화수소 화합물의 농도가 75질량％ 이상 90질량％ 이하인 것이 일반적으로 사용된다. 그리고, 이 원유의 정제에 의해 얻어지는 나프타 유분은 직쇄 포화 탄화수소 화합물과 분지 포화 탄화수소 화합물의 비율은 대략 1대 1이다.

불순물 제거 설비(11)는 나프타 유분 중의 황분 등, 후단의 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 사용하는 촉매독이 되는 불순물을 제거한다.

나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)는 불순물 제거 설비(11)에 접속되고, 불순물 제거 설비(11)에서 처리된 나프타 유분을 처리하고, 나프타 유분에 있어서의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감한다. 구체적으로는, 나프타 유분을 이성화 처리하여 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감함과 함께 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시키는 처리를 한다.

이 운전 조건은 이하의 식 (1)의 관계를 만족시키는 조건에서 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 것이 바람직하다.

<식 (1)>

수증기 열분해 설비(13)는 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에 접속되고, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리된 나프타 유분에 수증기를 접촉시켜 열분해한다.

그리고, 수증기 열분해 설비(13)는 열분해로 얻어진 열분해 가스를 정제하여, 원하는 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠 등의 단환 방향족 등의 기초 화학 원료를 얻는다.

부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)는 원유 또는 천연 가스로부터 정제된 부탄 중의 노르말 부탄의 농도를 저감하여 이소부탄의 농도를 증대시키는 설비이다.

그리고, 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)는 처리한 부탄을 수증기 열분해 설비(13)에 공급한다. 또한, 이소부탄의 수증기 열분해 설비(13)로의 공급은 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리한 나프타와 혼합한 후에 수증기 열분해 설비(13)에 공급할 수도 있고, 이소부탄을 수증기 열분해 설비(13)에 직접 공급할 수도 있다.

반송 수단(15)은 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)와 수증기 열분해 설비(13)의 사이에 접속되고, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리된 나프타 유분 중에 잔류하는 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 회수하고, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에 반송하는 설비이다.

나프타 혼합 수단(16)은 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리된 나프타 유분에, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리되지 않은 나프타 유분을 혼합한다.

또한, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리되지 않은 나프타 유분으로서는, 예를 들어 불순물 제거 설비(11)에서 처리된 것일 수도 있다.

(에틸렌 제조 장치의 동작)

그리고, 상기 에틸렌 제조 장치(10)에 있어서의 에틸렌과 기초 화학 원료의 제조량의 조정에 대해서는 예를 들어 이하와 같이 실시된다.

즉, 나프타 유분을 불순물 제거 설비(11)에 공급하여 불순물을 제거한 후, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서, 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도에 대한 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도 비율을 변동, 바람직하게는 2 이상의 비율로 변동시킨다.

한편, 원유 또는 천연 가스로부터 정제된 부탄을 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)에 공급한다.

그리고, 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)에서 처리한 부탄을 수증기 열분해 설비(13)에 공급한다.

부탄이 혼합된 나프타 유분을, 수증기 열분해 설비(13)에서 수증기와 함께 열분해를 하여, 에틸렌과 기초 화학 원료를 제조한다.

여기서, 에틸렌의 생산량에 대한 기초 화학 원료의 생산량을 증대시키는 경우에는, 예를 들어 반송 수단(15)에 의해 반송한다.

한편, 에틸렌의 생산량에 대한 기초 화학 원료의 생산량을 감소시키는 경우에는, 예를 들어 나프타 혼합 수단(16)에 의해 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리되지 않은 나프타 유분을 혼합하면 좋다.

(제1 실시 형태의 작용 효과)

상술한 바와 같이, 상기 제1 실시 형태에서는 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감한 후, 수증기 열분해 설비(13)에서 수증기를 접촉시켜 열분해하고 있다.

이로 인해, 에틸렌의 생성량에 대하여 에틸렌의 제조 부산물인 프로필렌, 부타디엔, 벤젠 등의 단환 방향족 탄화수소 등의 기초 화학 원료의 생성량의 비율을 증대시킬 수 있다. 따라서, 수요량에 따라 에틸렌의 생성량을 줄이더라도 기초 화학 원료의 생성량을 확보할 수 있어, 기초 화학 원료의 공급량과 수요량의 균형을 확보할 수 있다.

그리고, 상기 제1 실시 형태에서는 나프타 유분을 이성화 처리함으로써, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감함과 함께 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시킨다.

이로 인해, 에틸렌의 생성량에 대한 기초 화학 원료의 생성량의 비율을 보다 크게 할 수 있어, 에틸렌과 기초 화학 원료와의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정 가능하게 되어, 에틸렌과 기초 화학 원료와의 수요와 공급의 균형을 양호하게 도모할 수 있다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도에 대한 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도 비율을 2 이상으로 하고 있다.

이로 인해, 에틸렌의 생성량에 대한 기초 화학 원료의 생성량의 비율을 보다 크게 할 수 있어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정 가능하게 된다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는 반송 수단(15)에 의해, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리된 나프타 유분 중에 잔류하는 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 회수하여, 다시 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에 반송하여 처리하고 있다.

이로 인해, 수증기 열분해 설비(13)에 공급되는 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 보다 저감할 수 있어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정할 수 있다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는 나프타 혼합 수단(16)에 의해, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리된 나프타 유분에, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12)에서 처리되지 않은 나프타 유분을 적절히 혼합하여, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 저감한 농도를 적절히 증대시키고 있다.

이로 인해, 기초 화학 원료의 생성량을 변동하지 않고 에틸렌의 생성량을 증대시키는 것도 가능하게 되어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정할 수 있다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)에 의해, 원유 또는 천연 가스로부터 정제된 부탄의 노르말 부탄의 농도를 저감하여 이소부탄의 농도를 증대시켜, 수증기 열분해 설비(13)에 혼합하고 있다.

이로 인해, 용이하게 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감할 수 있어, 기초 화학 원료의 생성량을 변동하지 않고 에틸렌의 생성량을 저감할 수 있다.

그리고, 상기 제1 실시 형태에서는 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)에 있어서, 부탄을 이성화 처리하여 노르말 부탄의 농도를 저감함과 함께 이소부탄의 농도를 증대시키고 있다.

이로 인해, 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 용이하게 증대시킬 수 있고, 수증기 열분해 설비(13)에서 처리하는 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하여 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시킬 수 있고, 기초 화학 원료의 생성량을 변동하지 않고 에틸렌의 생성량을 증대시키는 것도 가능하게 되어, 에틸렌과 기초 화학 원료의 생성량의 균형을 보다 넓은 범위에서 조정할 수 있다.

[제2 실시 형태]

이어서, 본 발명의 에틸렌의 제조 장치에 따른 제2 실시 형태에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 제2 실시 형태의 에틸렌 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략 또는 간략화한다.

(에틸렌 제조 장치의 구성)

도 2에 도시한 바와 같이, 에틸렌 제조 장치(20)는 나프타 처리 설비로서의 나프타 증류탑(21)과, 부탄 처리 설비로서의 부탄 증류탑(22)과, 수증기 열분해 설비(13)를 구비하고 있다.

나프타 증류탑(21)은 나프타 유분을 증류하고, 분지 포화 탄화수소 화합물을 분리하여 수증기 열분해 설비(13)에 공급한다.

나프타 증류탑(21)은, 예를 들어 나프타 유분을 증류한다. 이 운전 조건은 제1 실시 형태와 마찬가지로, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도에 대한 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도 비율을 2 이상으로 하는 것이 바람직하다.

부탄 증류탑(22)은 원유로부터 정제된 부탄 중의 이소부탄을 분리하여 회수하고, 나프타 증류탑(21)에서 얻어진 분지 포화 탄화수소 화합물에 혼합한다.

부탄 증류탑(22)은, 예를 들어 부탄을 증류한다.

그리고, 부탄 증류탑(22)은 회수한 이소부탄을 수증기 열분해 설비(13)에 혼합한다.

(에틸렌 장치의 동작)

그리고, 상기 에틸렌 제조 장치(20)에 있어서의 에틸렌과 기초 화학 원료의 제조량의 조정에 대해서는, 예를 들어 이하와 같이 실시된다.

즉, 나프타 유분을 나프타 증류탑(21)에 공급하고, 증류하고, 분지 포화 탄화수소 화합물을 회수하고, 후단의 수증기 열분해 설비(13)에 공급한다.

한편, 원유 또는 천연 가스로부터 정제된 부탄을 부탄 증류탑(22)에 공급하고, 증류하고, 이소부탄을 회수한다.

그리고, 나프타 증류탑(21)에서 회수한 분지 포화 탄화수소 화합물에 대하여 부탄 증류탑(22)에서 회수한 이소부탄을 혼합한다.

그리고, 수증기 열분해 설비(13)에서 수증기에 의한 열분해를 하여, 에틸렌과 기초 화학 원료를 제조한다.

여기서, 에틸렌의 생산량에 대한 기초 화학 원료의 생산량을 증대시키는 경우에는, 나프타 증류탑(21)에서 회수한 분지 포화 탄화수소 화합물에 대하여 부탄 증류탑(22)에서 회수한 이소부탄의 혼합하는 비율을 증대시킨다.

한편, 에틸렌의 생산량에 대한 기초 화학 원료의 생산량을 감소시키는 경우에는, 분지 포화 탄화수소 화합물에 대하여 부탄 증류탑(22)에서 회수한 이소부탄의 혼합하는 비율을 감소시키면 좋다.

(제2 실시 형태의 작용 효과)

상술한 바와 같이, 상기 제2 실시 형태에서는 나프타 증류탑(21)에서 분지 포화 탄화수소 화합물을 회수하여 수증기 열분해 설비(13)에 공급함으로써, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감한 상태의 나프타 유분을 수증기 열분해 설비(13)에서 수증기를 접촉시켜 열분해시키는 구성으로 하고 있다.

그리고, 상기 제2 실시 형태에서는 나프타 유분을 증류하여 분리한 분지 포화 탄화수소 화합물을 수증기 열분해 설비(13)에 공급하고 있다.

또한, 상기 제2 실시 형태에서는 부탄을 증류하여 분리한 이소부탄을 나프타 증류탑(21)에서 처리된 나프타 유분에 혼합하고 있다.

이로 인해, 수증기 열분해 설비(13)에서 처리하는 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하여 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시키는 것을 용이하게 할 수 있다.

[제3 실시 형태]

이어서, 본 발명의 에틸렌의 제조 장치에 따른 제3 실시 형태에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 제3 실시 형태의 에틸렌 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략 또는 간략화한다.

(에틸렌 제조 장치의 구성)

도 3에 도시한 바와 같이, 에틸렌 제조 장치(30)는 나프타 처리 설비로서의 중간 유분 공급 수단(31)과 수증기 열분해 설비(13)를 구비하고 있다.

중간 유분 공급 수단(31)은, 예를 들어 비점이 30℃ 이상 180℃ 이하인 중간 유분을 나프타 유분에 혼합함으로써, 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감시킨다.

이러한 중간 유분은 환상 포화 탄화수소 화합물, 방향족 탄화수소 화합물 및 불포화 탄화수소 화합물 중 적어도 어느 하나가 각각 소정 이상의 농도가 되고, 이 중간 유분을 나프타 유분에 혼합함으로써, 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도가 저감된다.

그리고, 중간 유분 공급 수단(31)은 나프타 유분에 중간 유분을 혼합한다.

구체적으로는, 상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도에 대한 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도 비율을 2 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(에틸렌 제조 장치의 동작)

그리고, 상기 에틸렌 제조 장치(30)에 있어서의 에틸렌과 기초 화학 원료의 제조량의 조정에 대해서는, 예를 들어 이하와 같이 실시된다.

즉, 중간 유분 공급 수단(31)에 의해, 비점이 30℃ 이상 180℃ 이하인 중간 유분을 나프타 유분에 혼합하고, 후단의 수증기 열분해 설비(13)에 공급한다.

그리고, 에틸렌의 생산량에 대한 기초 화학 원료의 생산량을 증대시키는 경우에는, 중간 유분이 혼합하는 비율을 증대시킨다.

한편, 에틸렌의 생산량에 대한 기초 화학 원료의 생산량을 감소시키는 경우에는 중간 유분이 혼합하는 비율을 감소시키면 된다.

(제3 실시 형태의 작용 효과)

상술한 바와 같이, 상기 제3 실시 형태에서는 비점이 30℃ 이상 180℃ 이하인 중간 유분을 나프타 유분에 혼합하고, 후단의 수증기 열분해 설비(13)에 공급함으로써, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감한 상태의 나프타 유분을 수증기 열분해 설비(13)에서 수증기를 접촉시켜 열분해시키는 구성으로 하고 있다.

또한, 상기 제3 실시 형태에서는 30℃ 이상 180℃ 이하의 중간 유분을 혼합하므로, 나프타 유분에 환상 포화 탄화수소 화합물, 방향족 탄화수소 화합물 및 불포화 탄화수소 화합물 중 적어도 어느 하나를 혼합할 수 있어, 용이하게 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감할 수 있다.

[제4 실시 형태]

이어서, 본 발명의 에틸렌의 제조 장치에 따른 제4 실시 형태에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 제4 실시 형태의 에틸렌 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 상기 각 실시 형태와 동일한 구성에 대하여는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략 또는 간략화한다.

(에틸렌 제조 장치의 구성)

도 4에 도시한 바와 같이, 에틸렌 제조 장치(40)는 나프타 처리 설비로서의 직쇄 포화 탄화수소 흡착 분리 장치(41)와 수증기 열분해 설비(13)를 구비하고 있다.

직쇄 포화 탄화수소 흡착 분리 장치(41)는 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리함으로써, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감한다.

이 직쇄 포화 탄화수소 흡착 분리 장치(41)는, 예를 들어 제올라이트를 사용하여 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리한다.

또한, 제올라이트로서는, 예를 들어 미국 특허 제6407301호 명세서에 개시되어 있는 것을 적절히 이용할 수 있다. 또한, 제올라이트를 사용하는 경우에 한정되지 않고, 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리 가능한 어느 흡착재도 사용할 수 있다.

그리고, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 흡착 분리는 상기 각 실시 형태와 마찬가지로, 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도에 대한 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도 비율을 2 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(에틸렌 제조 장치의 동작)

그리고, 상기 에틸렌 제조 장치(40)에 있어서의 에틸렌과 기초 화학 원료의 제조량의 조정에 대해서는, 예를 들어 이하와 같이 실시된다.

즉, 에틸렌 유분을 직쇄 포화 탄화수소 흡착 분리 장치(41)에 공급하고, 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리한다. 그리고, 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리한 후의 나프타 유분을, 후단의 수증기 열분해 설비(13)에 공급한다.

여기서, 에틸렌의 생산량에 대한 기초 화학 원료의 생산량을 증대시키는 경우에는, 흡착 분리하는 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 양을 증대시키도록 유량을 조정한다.

한편, 에틸렌의 생산량에 대한 기초 화학 원료의 생산량을 감소시키는 경우에는, 흡착 분리하는 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 양을 감소시키도록 유량을 조정하면 된다.

(제4 실시 형태의 작용 효과)

상술한 바와 같이, 상기 제4 실시 형태에서는 직쇄 포화 탄화수소 흡착 분리 장치(41)에 의해, 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리함으로써, 상기 각 실시 형태와 마찬가지로, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감한 상태의 나프타 유분을 수증기 열분해 설비(13)에서 수증기를 접촉시켜 열분해시키는 구성으로 하고 있다.

또한, 상기 제4 실시 형태에서는 흡착 분리에 의해 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하므로, 용이하게 효율적으로 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감할 수 있다.

또한, 상기 제4 실시 형태에서는 제올라이트를 사용하여 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리하고 있다.

이로 인해, 용이하게 효율적으로 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리하여, 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감할 수 있다.

[변형예]

또한, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 구성 등은 이상의 기재로 개시되어 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 주로 특정 실시 형태에 대하여 설명되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상 및 목적하는 범위로부터 일탈하지 않고, 이상 설명한 실시 형태에 대하여 재질, 수량, 그 밖의 상세한 구성에 있어서 당업자가 다양한 변형을 가할 수 있는 것이다.

따라서, 상기에 개시한 재질, 층 구성 등을 한정한 기재는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 예시적으로 기재한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니기 때문에, 그들의 재질 등의 한정의 일부 혹은 전부의 한정을 떼어 낸 명칭으로의 기재는 본 발명에 포함되는 것이다.

예를 들어, 제1 실시 형태에 있어서, 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14)를 설치하지 않을 수도 있다.

그리고, 나프타 이성화(이소화) 반응 설비(12) 대신에, 나프타 증류탑(21)으로 하거나, 직쇄 포화 탄화수소 흡착 분리 장치(41)로 하거나 할 수도 있다. 마찬가지로, 부탄 이성화(이소화) 반응 설비(14) 대신에, 부탄 증류탑(22)으로 하거나, 노르말 부탄을 흡착하여 제거하는 구성으로 하거나 할 수도 있다.

또한, 반송 수단(15), 나프타 혼합 수단(16)을 설치하지 않을 수도 있다. 한편, 에틸렌 제조 장치(20, 40)에 반송 수단(15)이나 나프타 혼합 수단(16)을 설치할 수도 있다.

실시예

이어서, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

또한, 본 발명은 이하의 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

나프타 유분에 수증기를 접촉시켜 열분해하는 도 5에 도시하는 수증기 열분해 설비(13)를 사용하였다. 수증기 열분해 설비(13)의 분해관(13A)의 내경은 38mm, 길이 치수는 10.5m이다.

그리고, 원료로서, 탄소수가 4부터 7까지인 직쇄 포화 탄화수소와, 분해 포화 탄화수소의 각 탄소수의 단일 성분(n-부탄, iso-부탄, n-펜탄, iso-펜탄, n-헥산, iso-헥산, n-헵탄, iso-헵탄)을 혼합한 것을 사용하였다.

수증기 열분해 설비(13)에 있어서의 운전 조건은 이하의 표 1에 나타낸 바와 같이, 분해관 입구(13B)의 온도를 600℃, 분해관 출구(13C)의 온도를 865℃, 분해관 입구(13B)의 압력을 1.5kg/cm², 분해관 출구(13C)의 압력을 1.0kg/cm²로 하고, 원료의 유량을 149.5kg/h, 희석 수증기의 유량을 67.28kg/h로 유통시켜 열분해 처리하였다.

그리고, 수증기 열분해 설비(13)에서의 열분해 처리에 의해 얻어진 분해 가스를 증류하여, 각 성분의 수율을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 2]

그리고, 도 5에 도시하는 수증기 열분해 설비(13)를 사용하여, 직쇄 포화 탄화수소와 분지 포화 탄화수소의 각 탄소수의 성분을 원료로서 사용하고, 에틸렌을 100t 생산할 때의 프로필렌, 부타디엔, 벤젠의 생산량을 계측하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

이들 실험 결과로부터, 명백하게 분지 포화 탄화수소 쪽이, 부산물인 기초 화학 원료의 생산량이 많은 것이 확인되었다. 이것으로부터, 예를 들어 에틸렌의 수요가 장치의 공급 능력을 크게 하회하는 경우, 분지 포화 탄화수소가 풍부한 원료로 함으로써, 에틸렌의 생산은 수요에 따라 낮추면서, 유용한 기초 화학 원료의 생산은 높게 유지할 수 있음을 알 수 있다.

10, 20, 30, 40: 에틸렌 제조 장치
12: 나프타 처리 설비로서의 나프타 이성화(이소화) 반응 설비
13: 수증기 열분해 설비
14: 부탄 처리 설비로서의 부탄 이성화(이소화) 반응 설비
15: 반송 수단
16: 나프타 혼합 수단
21: 나프타 처리 설비로서의 나프타 증류탑
22: 부탄 처리 설비로서의 부탄 증류탑
31: 나프타 처리 설비로서의 중간 유분 공급 수단
41: 나프타 처리 설비로서의 직쇄 포화 탄화수소 흡착 분리 장치

Claims

나프타 유분(留分)을 수증기와 함께 열분해하여 에틸렌을 제조하는 에틸렌의 제조 장치이며,
상기 나프타 유분에 있어서의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 나프타 처리 설비와,
상기 나프타 처리 설비에서 처리된 상기 나프타 유분을 수증기와 함께 열분해하는 수증기 열분해 설비
를 구비한 것을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비는 상기 나프타 유분을 이성화 처리하여 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감함과 함께 분지 포화 탄화수소 화합물의 농도를 증대시키는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비는 상기 나프타 유분을 증류하여 분리한 분지 포화 탄화수소 화합물을 상기 수증기 열분해 설비에 공급하는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비는 상기 나프타 유분 중의 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리하여 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비는 제올라이트를 사용하여 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 흡착 분리하는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비는 환상 포화 탄화수소 화합물, 방향족 탄화수소 화합물 및 불포화 탄화수소 화합물 중 적어도 어느 하나를 상기 나프타 유분에 혼합하고, 상기 나프타 유분 중의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 환상 포화 탄화수소 화합물은 비점이 49℃ 이상 160℃ 이하이고,
상기 방향족 탄화수소 화합물은 비점이 80℃ 이상 160℃ 이하인 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비는 비점이 30℃ 이상 180℃ 이하인 중간 유분을 상기 나프타 유분에 혼합하는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비는 이하의 식 (1)의 관계를 만족시키는 조건에서 상기 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
<식 (1)>
분지 포화 탄화수소 화합물의 농도/직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도≥1.8
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비에서 처리된 나프타 유분 중에 잔류하는 직쇄 포화 탄화수소 화합물을 회수하고, 상기 나프타 처리 설비에 반송하는 반송 수단을 구비하고 있는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나프타 처리 설비에서 처리된 나프타 유분에, 상기 나프타 처리 설비에서 처리되지 않은 나프타 유분을 혼합하는 나프타 혼합 수단을 구비하고 있는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
원유 또는 천연 가스로부터 정제된 부탄을, 노르말 부탄의 농도를 저감하여 이소부탄의 농도를 증대시키고, 상기 수증기 열분해 설비에 공급하는 부탄 처리 설비를 구비한 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제12항에 있어서,
상기 부탄 처리 설비는 상기 부탄을 이성화 처리하여 노르말 부탄의 농도를 저감함과 함께 이소부탄의 농도를 증대시키는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
제12항에 있어서,
상기 부탄 처리 설비는 상기 부탄을 증류하여 분리한 이소부탄을 상기 수증기 열분해 설비에 공급하는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 장치.
나프타 유분을 수증기와 함께 열분해하여 에틸렌을 제조하는 에틸렌의 제조 방법이며,
상기 나프타 유분에 있어서의 직쇄 포화 탄화수소 화합물의 농도를 저감하는 나프타 처리 공정과,
상기 나프타 처리 공정에서 처리된 나프타 유분을 수증기와 함께 열분해하는 수증기 열분해 공정을 실시하는 것
을 특징으로 하는 에틸렌의 제조 방법.