KR20160107736A - 선택적 위치 이성질화 반응을 이용한 1-부텐의 제조방법 및 1-부텐을 분리하는 공정시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 1-부텐의 제조방법은 (a) 제1반응기로 올레핀계 유분이 도입되어, 상기 유분 내의 1-부텐이 2-부텐으로 변환되는 단계; (b) 상기 제1반응기를 통과한 유분 내에서, 이소부텐 및 이소부탄을 포함하는 불순물이 분리되어 2-부텐을 포함하는 정제 유분이 회수되는 단계; (c) 제2반응기로 상기 단계 (b)에서 회수된 정제 유분이 도입되어, 상기 정제 유분 내의 2-부텐이 1-부텐으로 변환되는 단계; 및 (d) 상기 제2반응기를 통과한 정제 유분 내에서, 2-부텐을 포함하는 환류용 유분이 분리되어 1-부텐을 포함하는 회수용 유분이 회수되는 단계;를 포함한다. 상기 제조방법은 출발물질에 어떠한 물질이 포함되어 있는지와는 무관하게 적용할 수 있고, 1-부텐의 생산량을 증대시킬 수 있으며, 1-부텐과 분리가 어려운 이소부텐 및 이소부탄을 효율적으로 분리할 수 있다.

Description

선택적 위치 이성질화 반응을 이용한 1-부텐의 제조방법 및 1-부텐을 분리하는 공정시스템 {METHOD OF PREPARING 1-BUTENE USING REGIOSELECTIVE ISOMERIZATION AND PROCESS SYSTEM FOR SEPARATING 1-BUTENE}
본 발명은 선택적 위치 이성질화 반응을 이용한 1-부텐의 제조방법과, 상기제조방법에 적용될 수 있는 1-부텐을 분리하는 공정시스템에 관한 것이다.
보통 납사 분해 공정으로부터 나오는 C4 잔사유는 1,3-부타디엔, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄, 이소부탄 등의 혼합물로 이루어져 있다. 이 C4 잔사유에서 1,3-부타디엔을 분리한 유분은 잔사유 Ⅰ로 분류되고, 이 잔사유 Ⅰ에 메탄올을 첨가하여 이소부텐과 반응시킨 뒤, 생성물인 MTBE(methyl tertiary butyl ether)를 분리한 유분은 잔사유 Ⅱ로 분류된다. 잔사유 Ⅱ로부터 미량의 남은 부타디엔을 제거하기 위하여 선택적 수첨 반응기를 거쳐 부타디엔이 제거된 유분은 잔사유 2.5로 분류된다.
일반적으로, 1-부텐의 생산은 이 잔사유 2.5로부터 이소부탄을 분리하고 나머지 유분을 증류탑에 도입하여 탑정으로 99% 이상의 순도를 갖는 1-부텐을 얻는 방식으로 이루어지며, 탑저로 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄의 혼합물인 잔사유 Ⅲ을 얻는다. 이 잔사유 Ⅲ은 이소부탄과 함께 수첨하여 LPG로 제조되는데 이 때의 1-부텐 및 2-부텐을 활용하여 보다 큰 1-부텐의 생산량을 얻기 위하여 위치 이성화 반응을 이용하는 기술들이 최근 소개되고 있다.
미국 공개특허공보 2004/0181111에서는 1-부텐 및 2-부텐으로 이루어져 있는 출발유분을 이성화 반응기가 측면에 달려있는 분리탑을 이용하여 탑정에서 1-부텐을 얻고 탑저에서 2-부텐을 얻었다. 상기 측면의 이성화 반응기는 지올라이트계 및 염기 촉매를 이용하여 200 내지 500℃, 3 내지 20 bar의 조건에서 운전되었다. 그러나, 이 공정은 1-부텐과 2-부텐이 분리 되었으나, 탑정에서 얻어지는 1-부텐의 순도가 낮고 노말부탄과 분리가 잘 되지 않으며, 출발유분에 이소부텐이 있으면 안되며, 이소부탄은 분리되지 않는다는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-0099779호에서는 C4 잔사유 2.5에서 이소부탄을 제거한 출발유분으로부터 이중의 증류탑과 2-부텐을 1-부텐으로 위치 이성질화 시키는 이성화 반응기를 통해 1-부텐을 생산하고 있다. 첫 번째 증류탑에는 출발유분과 순환된 두번째 증류탑의 탑정 유분이 유입되어, 탑정에서 1-부텐이 얻어지고 탑저 유분은 두번째 증류탑으로 유입되고, 두 번째 증류탑에서는 탑저로 잔사유 Ⅲ이 배출되는데, 이 중 일부를 이성화 반응기로 보내서 1-부텐 함량을 높이고, 나머지는 LPG의 원료로서 얻고 있다. 상기 이성화 반응기를 통과한 이성화된 유분은 두번째 증류탑으로 재순환되며, 상기 이성화 반응기는 에타 알루미나 촉매를 사용하여 300 내지 500℃ 하에서 운전된다. 그러나, 이와 같은 방법으로 99% 이상의 고순도 1-부텐을 높은 생산량으로 얻을 수는 있으나, 출발유분에 이소부텐 및 이소부탄 함량이 적어야 상기 공정을 이용할 수 있다는 한계가 있다.
미국 등록특허 6,005,150에서는 반응증류 방식을 이용하여 메탄올을 출발유분에 투입하여 증류탑 상부에서 이소부텐과 반응시켜 MTBE를 탑저로 보내고 증류탑 하부에서는 2-부텐을 1-부텐으로 이성질화 시켜 1-부텐을 탑정으로 얻어내고 있다. 그러나, 이 방법을 통해 출발유분에 상당량의 이소부텐이 있음에도 1-부텐을 고순도로 얻어낼 수 있지만, 이소부탄 및 노말부탄의 양이 적어야 한다는 공정 이용상의 한계가 있으며, 이성화 반응이 증류탑 내에서 50 내지 300℃의 높은 온도로 이루어지는 단점이 있다.
이처럼 기존의 이성질화 반응을 통한 1-부텐의 제조 기술들이 이소부텐, 이소부탄 또는 노말부탄 등의 출발유분의 조성에 따라 적용할 수 있는 공정이 상이하다. 이에, 출발유분의 조성과 무관하게 일률적으로 1-부텐을 제조하는 공정의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 두 차례의 이성화 반응을 통해서 1-부텐과 분리가 어려운 이소부텐 및 이소부탄을 효율적으로 분리하고, 출발물질에 어떠한 C4 화합물이 포함되어 있는지와 무관하게 1-부텐을 효율적으로 분리할 수 있으며, 1-부텐의 생산량이 크게 증대된 제조방법을 제공하고자 함이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (a) 제1반응기로 올레핀계 유분이 도입되어, 상기 유분 내의 1-부텐(1-butene)이 2-부텐(2-butene)으로 변환되는 단계; (b) 상기 제1반응기를 통과한 유분 내에서, 이소부텐(isobutene) 및 이소부탄(isobutane)을 포함하는 불순물이 분리되어 2-부텐을 포함하는 정제 유분이 회수되는 단계; (c) 제2반응기로 상기 단계 (b)에서 회수된 정제 유분이 도입되어, 상기 정제 유분 내의 2-부텐이 1-부텐으로 변환되는 단계; 및 (d) 상기 제2반응기를 통과한 정제 유분 내에서, 2-부텐을 포함하는 환류(reflux)용 유분이 분리되어 1-부텐을 포함하는 회수용 유분이 회수되는 단계;를 포함하는 1-부텐의 제조방법을 제공한다.
상기 제1반응기에서는, 선택적 위치 이성질화 반응이 50 내지 100℃의 온도에서 액상으로 수행될 수 있고, 상기 제2반응기에서는, 선택적 위치 이성질화 반응이 300 내지 600℃의 온도에서 기상으로 수행될 수 있다.
상기 회수용 유분 내의 1-부텐의 함량은, 정제 유분 내의 1-부텐 함량의 80% 이상인 것일 수 있다.
상기 회수용 유분 내의 1-부텐의 함량은, 회수용 유분 총중량 대비, 99 중량% 이상인 것일 수 있다.
상기 제조방법은, 단계 (d)의 환류용 유분이 상기 단계 (c)의 제2반응기로 환류되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 환류용 유분 중에서, 환류 비율은 10 내지 90%일 수 있고, 환류되지 않는 환류용 유분은 LPG의 원료가 될 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이소부탄, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄 및 부타디엔을 포함하는 반응물을 공급하는 공급부; 생성물의 총 중량 대비 1-부텐을 99 중량% 이상 포함하는 생성물을 회수하는 회수부; 및 2 이상의 반응기 및 2 이상의 증류탑이 순차로 교차되도록 배치되는 것으로, 상기 반응기 중 최전단에 배치된 반응기는 공급부로부터 연결되며, 상기 증류탑 중 최후단에 배치된 증류탑은 회수부로 연결되는 것인 처리부;를 포함하는 1-부텐을 분리하는 공정시스템을 제공한다.
상기 처리부는, 300 내지 600℃에서 기상으로 선택적 위치 이성질화 반응이 수행되는 제1반응기; 및 50 내지 100℃에서 액상으로 선택적 위치 이성질화 반응이 수행되는 제2반응기를 포함할 수 있다.
상기 처리부의 증류탑은, 증류탑 전체 높이의 0.2 내지 0.8 지점에 구비되어 반응기의 출구로부터 물질이 유입되는 유입스트림, 및 증류탑의 상하에 각각 구비되어 물질이 분리 배출되는 탑정스트림과 탑저스트림을 포함할 수 있다.
상기 처리부는, 제1반응기, 제2반응기, 제1증류탑 및 제2증류탑을 포함할 수 있고, 상기 제1반응기 후단에 제1증류탑이 배치되고, 제1증류탑의 탑저스트림은 제2반응기의 입구와 연결되며, 상기 제2반응기 후단에 제2증류탑이 배치되고, 제2증류탑의 탑정스트림은 상기 회수부와 연결되는 것일 수 있다.
상기 회수부는 환류스트림을 더 포함할 수 있고, 상기 환류스트림은 상기 처리부의 최후단에 배치된 증류탑의 탑저 또는 탑정스트림의 10 내지 90%는 상기 제2반응기의 입구로 환류되는 것일 수 있다.
본 발명의 1-부텐의 제조방법은, 두 차례에 걸친 이성화 반응을 통해서 1-부텐과 분리가 어려운 이소부텐 및 이소부탄을 효율적으로 분리하고, 출발물질인 올레핀계 유분에 어떠한 C4 화합물이 포함되어 있다고 하더라도, 1-부텐을 효율적으로 분리할 수 있으며, 1-부텐의 순도 및 생산량이 크게 증대된 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따라, 1-부텐을 분리하는 공정시스템을 도시한 개략적인 공정흐름도이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서는 1-부텐의 제조방법 및 1-부텐을 분리하는 공정시스템을 제공하며, 이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서는 올레핀계 유분 내의 1-부텐(1-butene)이 2-부텐(2-butene)으로 변환되는 단계; 이소부텐(isobutene) 및 이소부탄(isobutane)을 포함하는 불순물이 분리되어 2-부텐을 포함하는 정제 유분이 회수되는 단계; 상기 정제 유분 내의 2-부텐이 1-부텐으로 변환되는 단계; 및 2-부텐을 포함하는 환류(reflux)용 유분이 분리되어 1-부텐을 포함하는 회수용 유분이 회수되는 단계;를 포함하는 1-부텐의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 1-부텐의 제조방법은, 올레핀계 유분으로부터 1-부텐을 분리하는 방법일 수 있으며, (a) 제1반응기로 올레핀계 유분이 도입되어, 상기 유분 내의 1-부텐(1-butene)이 2-부텐(2-butene)으로 변환되는 단계; (b) 상기 제1반응기를 통과한 유분 내에서, 이소부텐(isobutene) 및 이소부탄(isobutane)을 포함하는 불순물이 분리되어 2-부텐을 포함하는 정제 유분이 회수되는 단계; (c) 제2반응기로 상기 단계 (b)에서 회수된 정제 유분이 도입되어, 상기 정제 유분 내의 2-부텐이 1-부텐으로 변환되는 단계; 및 (d) 상기 제2반응기를 통과한 정제 유분 내에서, 2-부텐을 포함하는 환류(reflux)용 유분이 분리되어 1-부텐을 포함하는 회수용 유분이 회수되는 단계;를 포함한다.
상기 단계 (a)는, 제1반응기로 올레핀계 유분이 도입되어, 상기 유분 내의 1-부텐(1-butene)이 2-부텐(2-butene)으로 변환되는 단계일 수 있다.
상기 출발물질인 올레핀계 유분은, 이소부탄, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐, n-부탄 및 부타디엔을 포함하는 C4 잔사유일 수 있고, 납사 분해 공정에서 회수된 C4 잔사유 중에서, 1,3-부타디엔이 제거된 잔사유 Ⅱ, 2.5, Ⅲ, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
전술한 바와 같이, 기존의 공정들은 출발물질에 이소부텐, 이소부탄, 또는 노말부탄의 함량이 어느 정도인지에 따라 적용에 한계가 있었다. 이는 이소부텐과 이소부탄은 1-부텐과의 분리가 난해하고, 노말부탄은 2-부텐과의 분리가 난해하여 나타나는 한계로써, 출발물질에 이소부텐, 이소부탄 및 노말부탄의 함량에 따라 제조되는 1-부텐의 순도나 수율에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.
그러나, 본 명세서에 따른 1-부텐의 제조방법은 상기 이소부텐, 이소부탄 및 노말부탄의 함량과는 무관하게, 출발물질인 상기 올레핀계 유분에, 올레핀계 유분 총 중량 대비, 상기 1,3-부타디엔의 함량이 0.1 중량% 미만이고, 상기 2-부텐의 함량이 20 중량%를 초과하는 올레핀계 유분이라면, 특별한 제한 없이 상기 1-부텐의 제조방법에 적용될 수 있다.
상기 단계 (a)는 선택적 위치 이성질화 반응이 일어나는 단계일 수 있으며, 상기 제1반응기는 이성화 반응기일 수 있다. 상기 선택적 위치 이성질화 반응은 하나의 이성질체가 다른 이성질체로 위치선택적(regioselective)인 변환이 일어나는 이성질화 반응을 의미하는 것으로서, 1-부텐이 선택적인 위치 이성질화 반응을 통해 2-부텐으로 변환되는 것일 수 있다.
상기 제1반응기는, 촉매가 구비되어 있는 반응기일 수 있고, 반응기 내 촉매로써 사용될 수 있는 촉매로는, 예컨대, 산화팔라듐-알루미나 촉매, 황산 이온교환 수지 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이성질화 반응의 촉매로 적용될 수 있는 것이라면 제한 없이 적용이 가능하다.
상기 선택적 위치 이성질화 반응은 30 내지 100℃, 바람직하게는 50 내지 70℃, 또는 60 내지 70℃에서 액상으로 수행될 수 있다. 만일 상기 위치 이성질화 반응이 30℃보다 낮으면 촉매의 활성이 낮아져 반응이 원활하게 일어날 수 없고, 100℃를 초과하게 되면, 그에 따라 압력이 지나치게 높아지고, 다량의 1-부텐이 생성물에 남아 있어 비경제적인 공정이 될 수 있다.
상기 제1반응기에서 선택적 위치 이성질화 반응이 완료된 유분은, 1-부텐의 함량이 2-부텐 대비, 3 내지 5 중량%일 수 있다. 이는 이성질화 반응에서 반응에 참여하지 않은 반응물, 즉 미반응물로서, 상기 선택적 위치 이성질화 반응의 조건, 반응물과 촉매의 적절한 접촉 면적을 확보하기 위한 반응기 내의 촉매 로딩 조건 등을 만족한다면, 제1반응기에서의 반응은, 생성물 내에 미반응물(1-부텐)의 함량이 상기 범위를 만족할 수 있어, 효율이 우수한 반응이 수행될 수 있다.
상기 단계 (b)의 분리는 증류탑에서 수행될 수 있으며, 1-부텐의 함량이 2-부텐 대비 약 3 내지 5 중량%인 제1반응기를 통과한 유분은 단계 (b)의 분리가 수행될 수 있는 제1증류탑으로 유입될 수 있다.
상기 단계 (b)는 상기 제1반응기로부터 나온 유분이, 제1증류탑에서, 탑정으로는 이소부텐 및 이소부탄을 포함하는 불순물이 분리되고, 탑저로는 2-부텐을 포함하는 정제 유분이 분리될 수 있다.
상기 탑저로 회수되는 정제 유분에는 2-부텐뿐만 아니라, 2-부텐과 분리가 잘 되지 않는 노말부탄도 상당량 함유되어 있을 수 있고, 이소부텐 및 이소부탄의 함량은, 정제 유분 총 중량 대비, 약 0.2 중량% 미만일 수 있다. 또한, 상기 탑정으로 회수되는 불순물에는 이소부텐, 이소부탄, 이성질화 반응의 미반응 1-부텐 및 약간의 2-부텐이 함유되어 있을 수 있다.
즉, 단계 (b)는 1-부텐과는 잘 분리되지 않지만, 2-부텐과는 분리가 잘 되는 이소부텐 및 이소부탄을 분리하기 위한 단계일 수 있고, 단계 (a)에서 이성질화의 반응 수율이 높을수록 탑정으로 제거되는 1-부텐의 양을 저감할 수 있다. 이렇게 탑정으로 제거되는 불순물은 LPG의 원료로 사용될 수 있으며, 수첨 이성화 공정의 원료로 공급되어 LPG를 생산하는 데에 사용될 수 있다.
선택적으로, 상기 탑정으로 분리되는 불순물의 일부를 상기 제1반응기로 환류시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 미반응된 1-부텐을 환류시킴으로써 제거되는 1-부텐을 최소화할 수 있고, 다량의 2-부텐을 제2반응기로 유입시킬 수 있어, 최종적으로 생산되는 1-부텐의 양을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 공정 효율이 증가될 수 있다.
다만, 환류되는 유분에는 상대적으로 1-부텐에 비해 이소부텐 및 이소부탄의 함량이 더 많을 수 있어, 1-부텐의 생산량 증가에 비해 제1반응기의 운전 비용이 더 소요될 가능성이 있으므로, 구체적인 공정 설계 과정에서 비용 절감 또는 공정 효율 등을 고려하여, 선택적으로 환류 공정을 수행하거나, 또는 수행하지 않을 수 있다.
상기 단계 (c)는 제2반응기로 상기 단계 (b)에서 회수된 정제 유분이 도입되어, 상기 정제 유분 내의 2-부텐이 1-부텐으로 변환되는 단계일 수 있다.
상기 단계 (c)의 제2반응기에서 수행되는 반응은 상기 제1반응기에서 수행되는 선택적 위치 이성질화 반응의 역반응으로서 2-부텐이 1-부텐으로 변환되는 반응일 수 있고, 상기 제1반응기와 동일하게 촉매가 구비된 반응기일 수 있으며, 이 때 사용될 수 있는 촉매로는 산화망간이 담지된 알루미나 촉매, 에타-알루미나 촉매, 황산 이온 교환수지 또는 이들의 조합 등이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이성질화 반응의 촉매로 적용될 수 있는 것이라면 제한 없이 적용이 가능하다.
상기 제2반응기에서 일어나는 선택적 위치 이성질화 반응은 300 내지 600℃, 바람직하게는 400 내지 500℃에서 기상으로 수행될 수 있다.
상기 반응 온도가 300℃ 미만일 경우 촉매의 활성이 저하될 수 있고, 상기 제2반응기에서 일어나는 선택적 위치 이성질화 반응은 열역학 제어에 의해 조절되는 반응으로서, 반응 온도에 따라 평형이 이동될 수 있으며, 이에 따라 300℃ 미만의 온도에서는 열역학적 평형 제어에 따라 반응 수율이 저하(1-부텐의 생성량 감소)될 수 있다. 또한, 상기 반응 온도가 600℃를 초과하면 촉매가 손상될 수 있고, 이에 따라 반응 수율이 저하될 수 있다.
상기 제2반응기에서 선택적 위치 이성질화 반응이 완료된 정제 유분은, 1-부텐의 함량이 2-부텐 대비, 30 내지 130 중량%일 수 있고, 상기 정제 유분 내에, 1-부텐, 2-부텐 및 노말부탄의 함량은, 정제 유분 총 중량 대비, 약 99.5 중량% 이상일 수 있다. 상기 선택적 위치 이성질화 반응의 조건, 반응물과 촉매의 적절한 접촉 면적을 확보하기 위한 반응기 내의 촉매 로딩 조건 등을 만족한다면, 제2반응기에서의 반응을 통한 생성물에 포함된 물질들의 함량 범위를 상기한 바와 같이 만족할 수 있어, 효율이 우수한 반응이 수행될 수 있다.
상기 단계 (d)의 분리는 증류탑에서 수행될 수 있으며, 1-부텐의 함량이 2-부텐 대비 약 3 내지 5 중량%인 제1반응기를 통과한 유분은 단계 (d)의 분리가 수행될 수 있는 제2증류탑으로 유입될 수 있다.
상기 단계 (d)는 상기 제2반응기로부터 나온 정제 유분이, 제2증류탑에서, 탑정으로는 1-부텐을 포함하는 회수용 유분이 분리되고, 탑저로는 2-부텐을 포함하는 환류용 유분이 분리될 수 있다.
상기 제2증류탑으로 유입되는 정제 유분에는 이소부텐 및 이소부탄이 거의 제거된 것일 수 있으며, 1-부텐, 2-부텐 및 노말부탄의 함량이 대략 99.5 중량% 이상 포함되어 있을 수 있다.
제2증류탑으로 유입되는 정제 유분에 1-부텐과는 잘 분리되지 않는 이소부텐 및 이소부탄이 거의 함유되어 있지 않기 때문에, 상기 회수용 유분으로 순도 높은 1-부텐을 얻을 수 있으며, 노말부탄도 2-부텐과의 분리가 어려울 뿐 1-부텐과는 분리가 잘 되므로, 불순물이 거의 없는 1-부텐만이 함유된 유분을 얻을 수 있다.
이렇게 탑정으로 회수되는 회수용 유분에는, 1-부텐의 함량이 상기 정제 유분에서의 1-부텐의 함량 대비 80 중량% 이상일 수 있으며, 즉 제2증류탑에서 1-부텐의 회수율은 약 80% 이상일 수 있다. 이렇게 회수되는 1-부텐은 전술한 바와 같이 불순물이 거의 없어 순도가 99% 이상일 수 있으며, 이에 따라, 1-부텐을 상당한 고순도로 회수할 수 있다.
상기 제조방법은, 단계 (d)의 환류용 유분이 상기 단계 (c)의 제2반응기로 환류되는 단계;를 더 포함할 수 있고, 환류 단계로 분류되는 환류용 유분의 양은 전체의 10 내지 90%일 수 있으며, 나머지의 90 내지 10%의 환류용 유분은 LPG의 원료가 될 수 있다.
상기 제2증류탑에서 탑저로 분리되는 환류용 유분에는 2-부텐 외에도 노말부탄과 증류탑의 회수율이 100%일 수 없기 때문에, 미량의 1-부텐이 함유되어 있을 수 있으며, 10 내지 90%의 환류용 유분은 상기 단계 (c)의 제2반응기로 환류되어 2-부텐의 1-부텐으로의 이성질화 반응이 한번 더 수행될 수 있다. 상기 제1반응기로 환류되는 불순물과 달리, 제2반응기로 환류되는 환류용 유분에는 2-부텐이 다른 C4 화합물에 비하여 함량이 크기 때문에, 제2반응기의 운전 비용에 비해 얻을 수 있는 경제적, 공정 효율적 장점이 클 수 있다. 즉, 환류 공정을 추가함으로써, 최종적으로 생산되는 1-부텐의 양이 증가될 수 있으며, 공정의 효율이 더욱 우수해 질 수 있다.
또한, 나머지의 90 내지 10%의 환류용 유분은 상기 단계 (b)의 제1증류탑에서 탑정으로 제거되는 불순물과 동일하게 LPG의 원료로 사용될 수 있으며, 수첨 이성화 공정의 원료로 공급되어 LPG를 생산하는 데에 사용될 수 있다.
상기 환류 비율이 높으면 제2증류탑에서 회수되는 1-부텐의 양이 많아질 수 있으나, 반대 급부로 제2증류탑 및 제2반응기의 운전 비용이 증가할 수 있으며, 환류 비율이 낮으면 운전 비용은 감소할 수 있으나, 1-부텐의 양이 적을 수 있으므로, 구체적인 공정 설계시 비용 및 생산량을 고려하여 적절하게 조절할 수 있다.
본 명세서에 따른 1-부텐의 제조방법에 의하면, 두 차례에 걸친 이성화 반응을 통해서 1-부텐과 분리가 어려운 이소부텐 및 이소부탄을 효율적으로 분리하고, 증류탑에서 제거되는 유분에 증류탑 전단의 반응기에서 수행되는 반응물의 함량을 고려하여 환류 공정을 선택적으로 추가함으로써, 출발물질인 올레핀계 유분에 어떠한 C4 화합물이 포함되어 있다고 하더라도, 1-부텐을 효율적으로 분리할 수 있으며, 1-부텐의 순도 및 생산량이 크게 증대된 제조방법이 제공될 수 있다.
본 명세서에 따르면, 반응물을 공급하는 공급부; 반응물의 반응 및 분리가 이루어지는 처리부; 및 반응이 완료된 생성물을 회수하는 회수부;를 포함하는 1-부텐을 분리하는 공정시스템이 제공되며, 이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 본 명세서에 따른 1-부텐을 분리하는 공정시스템에 대하여 설명한다.
본 명세서의 다른 일 실시예에 따른 1-부텐을 분리하는 공정시스템은, 이소부탄, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄 및 1,3-부타디엔을 포함하는 반응물을 공급하는 공급부; 생성물의 총 중량 대비 1-부텐을 99 중량% 이상 포함하는 생성물을 회수하는 회수부; 및 2 이상의 반응기 및 2 이상의 증류탑이 순차로 교차되도록 배치되는 것으로, 상기 반응기 중 최전단에 배치된 반응기는 공급부로부터 연결되며, 상기 증류탑 중 최후단에 배치된 증류탑은 회수부로 연결되는 것인 처리부;를 포함한다.
본 명세서에 따른 1-부텐을 분리하는 공정시스템의 장치 배치, 설계 및 구조 이외의 내용은 상기 1-부텐의 제조방법에서 설명한 바와 중복되므로 그 기재를 생략한다.
상기 공급부는, 처리부로 반응물을 공급하는 공급스트림(S1);을 포함할 수 있다. 상기 공급스트림은 납사 분해공정에서 C4 잔사유가 회수되는 스트림과 연결된 것일 수 있으며, 공급스트림에 올레핀계 유분을 공급할 수 있다. 상기 공급부는 저장탱크를 더 포함할 수 있고, 저장탱크는 납사 분해공정에서 C4 잔사유가 회수되는 스트림과 공급스트림의 중간에 배치되어 처리부에 공급하는 반응물의 유량을 제어할 수 있다.
상기 공급스트림(S1)에는 이소부탄, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄 및 1,3-부타디엔이 포함되어 있을 수 있고, 이는 납사 분해공정에서 회수된 C4 잔사유로서 잔사유 Ⅱ, 잔사유 2.5 및 잔사유 Ⅲ으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 잔사유일 수 있다.
상기 처리부는 2 이상의 반응기 및 2 이상의 증류탑을 포함할 수 있고, 2 이상의 반응기 및 증류탑들은 가장 최전단에 반응기가 배치될 수 있고, 최전단에 배치된 반응기로는 공급스트림이 연결되어 반응물이 공급될 수 있으며, 반응기와 증류탑이 순차로 교차 배치될 수 있다. 반응기와 증류탑을 교차 배치함으로써, 반응 후 생성물에서 불필요한 물질을 제거하여 2차 반응시 반응 효율의 향상 및 후단 반응기의 운전 비용 절감 등의 장점을 얻을 수 있으며, 불필요한 물질을 환류시켜 공정 효율의 향상을 도모할 수 있다.
상기 처리부의 반응기는 선택적 위치 이성질화 반응이 수행되는 이성화 반응기일 수 있고, 상기 이성화 반응기에는 금속산화물을 포함하는 활성물질이 알루미나 담체에 담지된 담지촉매 또는 황산 이온교환 수지가 구비되어 반응을 촉진할 수 있다.
상기 반응기는 이성화 반응이 수행될 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 바는 없지만, 예를 들면 고정층 반응기, 또는 유동층 반응기 등이 적용될 수 있다.
상기 처리부의 증류탑은, 증류탑 전체 높이의 0.2 내지 0.8 지점에 구비되어 반응기의 출구로부터 물질이 유입되는 유입스트림, 및 증류탑의 상하에 각각 구비되어 물질이 분리 배출되는 탑정스트림과 탑저스트림을 포함할 수 있다. 상기 범위를 벗어난 지점에 유입스트림이 설치될 경우, 1-부텐 및 2-부텐의 유실이 심해짐으로써 생산성이 저하될 수 있고, 이소부텐의 제거효율이 저하되어 1-부텐을 고순도로 얻기 어려울 수 있다.
증류탑으로 유입되는 스트림은 증류탑 전단에 배치된 반응기에서 반응이 완료된 생성물일 수 있고, 탑정스트림 및 탑저스트림은 분리된 물질이 배출되는 것일 수 있으며, 탑정스트림 또는 탑저스트림 중 어느 하나는 증류탑 후단에 배치된 반응기에 연결되거나 생성물이 회수되는 회수부와 연결될 수 있고, 다른 하나는 LPG의 원료가 되어 LPG 제조 공정의 공급스트림에 연결되거나, 일부가 증류탑 전단의 반응기로 환류되는 스트림에 연결될 수 있다.
즉, 상기 증류탑에서는 생성물에서 다음 반응기로 유입시킬 물질과 불필요한 물질을 분리하는 공정이 수행되는 것일 수 있으며, 공정을 보다 효율적으로 수행하기 위하여 배치될 수 있다.
상기 처리부의 최후단에 배치된 증류탑은 회수부와 연결될 수 있고, 상기 회수부는 회수스트림을 포함할 수 있으며, 상기 처리부로부터 회수부의 회수스트림으로 회수되는 1-부텐은 약 80 중량% 이상일 수 있으며, 이는 1-부텐의 회수율이 약 80%라는 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 회수스트림에서의 1-부텐의 순도는 약 99% 이상으로써 상당한 고순도의 1-부텐을 얻을 수 있다.
구체적으로, 도 1에는 본 명세서의 일 실시예에 따라, 1-부텐을 분리하는 공정시스템이 도시되어 있으며, 이하에서는 도 1을 참조하여 상기 공정시스템의 일 예를 설명한다.
상기 공정시스템의 처리부에는 2 개의 반응기 및 2 개의 증류탑이 배치될 수 있다. 이 경우, 공급부의 공급스트림(S1)은 제1반응기(R1)의 입구에 연결될 수 있고, 제1반응기(R1)에서는, 50 내지 100℃에서 액상으로 선택적 위치 이성질화 반응이 수행될 수 있으며, 상기 제1반응기(R1)에서 일어나는 위치 이성질화 반응은 1-부텐이 2-부텐으로 이성질화 되는 반응일 수 있다.
상기 제1반응기(R1)의 생성물은 제1증류탑(C1)의 유입스트림(S2)으로 연결될 수 있고, 제1증류탑(C1)으로 유입된 제1반응기(R1)의 생성물은 불순물과 정제 유분으로 분리가 이루어질 수 있다. 즉, 제1증류탑(C1)의 탑정스트림(S3)으로 이소부텐 및 이소부탄을 포함하는 불순물이 분리될 수 있고, 탑저스트림(S4)으로 미량의 1-부텐과 2-부텐 및 노말부탄을 포함하는 정제 유분이 분리될 수 있다. 상기 탑정스트림(S3)으로 분리된 불순물은 LPG의 원료가 될 수 있으며, 불순물 내의 C4 화합물의 함량에 따라 선택적으로 제1반응기(R1)로 환류되는 환류스트림으로 보내질 수 있다.
상기 제1증류탑(C1)의 탑저스트림(S4)은 제2반응기(R2)의 입구로 연결될 수 있고, 상기 제2반응기(R2)에서는 300 내지 600℃에서 기상으로 선택적 위치 이성질화 반응이 수행될 수 있으며, 제2반응기(R2)에서 일어나는 위치 이성질화 반응은 2-부텐이 1-부텐으로 이성질화 되는 반응일 수 있다.
상기 제2반응기(R2)의 생성물은 제2증류탑(C2)의 유입스트림(S5)에 연결될 수 있고, 제2증류탑(C2)으로 유입된 제2반응기(R2)의 생성물은 환류용 유분과 회수용 유분으로 분리가 이루어질 수 있다. 즉, 제2증류탑(C2)의 탑정스트림(S6)으로는 고순도의 1-부텐을 함유하고 있는 회수용 유분이 분리되어 회수부의 회수스트림(S6)으로 연결될 수 있고, 탑저스트림(S7)으로는 미량의 1-부텐과 2-부텐 및 노말부탄을 함유하는 유분이 분리되어 LPG의 원료가 될 수 있다.
상기 회수부는 환류스트림(S9)을 더 포함할 수 있고, 상기 환류스트림(S9)은 제2증류탑의 탑저스트림(S7)의 10 내지 90%일 수 있으며, 이는 제2반응기로 환류되는 스트림일 수 있으며, 나머지의 10 내지 90%의 제2증류탑의 탑저스트림(S7)은 LPG 제조 공정의 공급스트림(S8)으로 연결될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
하기 실시예 1 및 2에서는 상용 공정모사 프로그램 ASPEN PLUS를 이용하여 1-부텐의 제조 공정을 시뮬레이션 하였다. 증류탑의 분리 공정 및 반응기의 이성화 반응에 필요한 상수는 상기 프로그램상에 내장되어 있는 값, 문헌상에 기재된 값 및 기존 C4 분리 및 제조 공정에서 얻어진 값을 사용하였다.
실시예 1
제1반응기는 60℃, 제2반응기는 450℃인 온도 조건을 사용하였고, 상기 제1반응기 및 제2반응기 내에 구비된 촉매의 선택도는 100%임을 가정하였다. 출발물질인 올레핀계 유분에는 이소부텐 1.0 중량%, 이소부탄 37.3 중량%, 1-부텐 9.0 중량%, 2-부텐 40.1 중량%, 노말부탄 11.0 중량% 등이 포함되었으며, 총 유량은 37500 kg/hr이었다.
제1증류탑에서 탑저스트림으로 분리되는 정제 유분에는 이소부텐 및 이소부탄이 0.1 중량%를 초과하지 않도록, 그리고 제2증류탑에서 탑정스트림으로 분리되는 회수용 유분에는 1-부텐의 순도가 99.2%이고, 회수율이 90%가 되도록 공정 변수를 조절하였으며, 제2증류탑의 탑저스트림으로 분리되는 환류용 유분의 환류 비율은 78.5%로 조절하였고, 공정 수행 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
성분(중량%) S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9
1-부텐 9.0 3.1 5.9 0.1 19.7 99.2 2.4 2.4 2.4
2-부텐 40.1 45.9 11.0 83.8 56.0 0.0 66.0 66.0 66.0
이소부탄 37.3 37.3 71.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
이소부텐 1.0 1.0 1.8 0.1 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0
노말부탄 11.0 11.0 6.5 15.9 25.8 0.7 31.2 31.2 31.2
프로필렌 0.5 0.5 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
프로판 1.1 1.1 2.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
유량(kg/hr) 37500 37500 19500 18000 50704 9043 41661 8957 32704
온도(℃) 30.0 60.0 36.7 58.5 61.0 34.0 50.8 50.8 50.8
상기 표 1 및 도 1을 참조하면, 올레핀계 유분(S1)에 포함된 1-부텐이 제1반응기(R1)를 통과한 후, 그 함량이 3.1 중량%로 줄어든 것을 확인할 수 있고, 이를 통해서 제1증류탑의 탑정스트림(S3)으로 유실되는 이소부탄과 이소부텐이 대부분인 불순물에서 1-부텐의 함량을 저감할 수 있으며, 제1증류탑의 탑정스트림(S3)으로 C3 불순물도 함께 제거되었음을 확인할 수 있고, 제1증류탑의 탑저스트림(S4)으로 분리되는 정제 유분에는 99.7 중량%의 2-부텐 및 노말부탄이 함유되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 제2증류탑의 탑저스트림(S7)의 78.5%는 환류스트림(S9)으로 제1증류탑의 탑저스트림(S4)과 함께 제2반응기로 유입되며, 상기 환류스트림(S9)과 제1증류탑의 탑저스트림(S4)의 성분은 대부분 2-부텐 및 노말부탄으로 이루어져 있음을 알 수 있다. 상기 제2반응기에서는 약 22.6 중량%의 2-부텐이 1-부텐으로 위치 이성질화 되는데, 제2증류탑으로 유입되는 유입스트림(S5)에는 약 19.7 중량%의 1-부텐이 포함되어 있음을 알 수 있고, 제2증류탑의 탑정스트림(S6)으로 회수되는 1-부텐은 99.2 중량%임을 확인할 수 있다.
이를 통해, 1-부텐은 약 90%가 회수 [(9043ⅹ0.992) / (50704ⅹ0.192)=0.898]되었음을 확인할 수 있었고, 1-부텐의 양은 올레핀계 유분(S1)에 포함된 1-부텐 대비, 약 266% [(9043ⅹ0.992) / (37500ⅹ0.09)=2.657]가 많은 양임을 확인할 수 있었다.
실시예 2
출발물질인 올레핀계 유분에 이소부텐 1.1 중량%, 이소부탄 9.8 중량%, 1-부텐 8.7 중량%, 2-부텐 27.2 중량%, 노말부탄 53.3 중량% 등이 포함되었으며, 총 유량은 20000 kg/hr이었다. 또한, 환류용 유분의 환류 비율은 82%로 조절하였다.
이 외의 조건들은 상기 실시예 1과 동일하게 조절하여 수행하였고, 공정 수행 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
성분(중량%) S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9
1-부텐 8.7 2.3 7.3 0.1 6.9 99.2 0.7 0.7 0.7
2-부텐 27.2 33.6 14.3 41.8 18.8 0.0 20.1 20.1 20.1
이소부탄 9.8 9.8 32.6 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0
이소부텐 1.1 1.1 3.4 0.1 0.0 0.3 0.0 0.0 0.0
노말부탄 53.3 53.3 42.3 58.0 74.3 0.4 79.2 79.2 79.2
유량 20000 20000 6000 14000 60584 3774 56810 10226 46584
온도 40.0 60.0 44.4 57.2 74.7 34.0 45.9 45.9 45.9
상기 표 2 및 도 1을 참조하면, 올레핀계 유분(S1)에 포함된 1-부텐이 제1반응기(R1)를 통과한 후, 그 함량이 2.3 중량%로 줄어든 것을 확인할 수 있고, 이를 통해서 제1증류탑의 탑정스트림(S3)으로 유실되는 이소부탄과 이소부텐이 대부분인 불순물에서 1-부텐의 함량을 저감할 수 있으며, 제1증류탑의 탑저스트림(S4)으로 분리되는 정제 유분에는 99.7 중량%의 2-부텐 및 노말부탄이 함유되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 제2증류탑의 탑저스트림(S7)의 82%는 환류스트림(S9)으로 제1증류탑의 탑저스트림(S4)과 함께 제2반응기로 유입되며, 상기 환류스트림(S9)과 제1증류탑의 탑저스트림(S4)의 성분은 대부분 2-부텐 및 노말부탄으로 이루어져 있음을 알 수 있다. 상기 제2반응기에서 2-부텐이 1-부텐으로 위치 이성질화 되어, 제2증류탑으로 유입되는 유입스트림(S5)에는 약 6.9 중량%의 1-부텐이 포함되어 있음을 알 수 있고, 제2증류탑의 탑정스트림(S6)으로 회수되는 1-부텐은 99.2 중량%임을 확인할 수 있다.
이를 통해, 1-부텐은 약 90%가 회수 [(3774ⅹ0.992) / (60584ⅹ0.069)=0.895]되었음을 확인할 수 있었고, 1-부텐의 양은 올레핀계 유분(S1)에 포함된 1-부텐 대비, 약 215% [(3774ⅹ0.992) / (20000ⅹ0.087)=2.151]가 많은 양임을 확인할 수 있었다.
비교예 1
하나의 이성질화 반응기만을 사용한 경우와 비교하기 위하여, 상기 실시예 1에서 출발 유분을 제1반응기를 거치지 않고, 바로 제1증류탑으로 투입하여, 모든 조건들을 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 맞추어 결과를 도출하였고, 이를 하기 표 3에 나타내었다.
성분(중량%) S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9
1-부텐 9.0 8.1 9.4 19.1 79.1 8.5 8.5 8.5
2-부텐 40.1 0.0 64.4 52.6 0.0 62.0 62.0 62.0
이소부탄 37.3 87.0 7.2 2.8 18.4 0.1 0.1 0.1
이소부텐 1.0 0.5 1.2 0.7 2.8 0.4 0.4 0.4
노말부탄 11.0 0.0 17.6 23.3 0.0 28.8 28.8 28.8
프로필렌 0.5 1.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
프로판 1.1 2.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
유량 37500 14140 23360 60175 9043 51132 14317 36815
온도 30.0 33.8 55.9 70.6 47.5 63.3 63.3 63.3
상기 표 3 및 도 1을 참조하면, 최종 유분이라 할 수 있는 제2증류탑의 탑정스트림(S6)에서의 1-부텐의 순도라 할 수 있는 1-부텐의 함량은 79.1 중량%로서, 불순물이 상당히 많이 포함되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 제2증류탑의 탑정스트림(S6)에 이소부탄 및 이소부텐의 양이 상당한데, 이는 전술한 바와 같이, 1-부텐과 비점이 거의 동등하여 제1증류탑에서 이소부탄 및 이소부텐을 1-부텐과 완전히 분리할 수 없기 때문임을 알 수 있다.
이에, 기존의 공정들은 이소부텐을 MTBE 공정을 통해 매우 적은 양만을 포함하고 있는 출발 유분을 제조하여 이성질화 공정에 도입하거나, 상당한 에너지를 소모하여 이소부탄 및 이소부텐을 제거하는 등의 과정이 필수적이었고, 이에 따라 단순 증류 등의 방법으로는 사용할 수 있는 출발 유분이 상당히 제한적이었음은 전술한 바 있으며, 이에 따라, 본 명세서에 따른 1-부텐의 제조방법을 통해서 상기와 같은 문제점들을 해결할 수 있게 되었음을 확인하였다.
상기 실시예 1 및 2를 통해서, 본 명세서에 따른 1-부텐의 제조방법 및 1-부텐을 분리하는 공정시스템은 출발 유분에 어떠한 성분이 포함되어 있다고 하더라도, 특별한 제한 사항 없이 적용될 수 있음을 확인할 수 있었고, 제조되는 1-부텐의 양도 출발 유분에 비하여 2 배가 넘는 양을 생산할 수 있음을 확인할 수 있었다. 나아가, 두 번의 이성질화 반응을 통해서 1-부텐과 분리가 잘 이루어지지 않는 이소부텐 및 이소부탄을 효율적으로 분리함으로써 최종 생성물에서의 1-부텐의 순도가 99% 이상인 생성물을 얻을 수 있음도 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
S1: 공급부의 공급스트림 R1: 제1반응기
S2: 제1증류탑의 유입스트림 R2: 제2반응기
S3: 제1증류탑의 탑정스트림 C1: 제1증류탑
S4: 제1증류탑의 탑저스트림 C2: 제2증류탑
S5: 제2증류탑의 유입스트림
S6: 제2증류탑의 탑정스트림(회수부의 회수스트림)
S7: 제2증류탑의 탑저스트림
S8: LPG 제조공정의 공급스트림
S9: 환류스트림

Claims (27)

  1. (a) 제1반응기로 올레핀계 유분이 도입되어, 상기 유분 내의 1-부텐(1-butene)이 2-부텐(2-butene)으로 변환되는 단계;
    (b) 상기 제1반응기를 통과한 유분 내에서, 이소부텐(isobutene) 및 이소부탄(isobutane)을 포함하는 불순물이 분리되어 2-부텐을 포함하는 정제 유분이 회수되는 단계;
    (c) 제2반응기로 상기 단계 (b)에서 회수된 정제 유분이 도입되어, 상기 정제 유분 내의 2-부텐이 1-부텐으로 변환되는 단계; 및
    (d) 상기 제2반응기를 통과한 정제 유분 내에서, 2-부텐을 포함하는 환류(reflux)용 유분이 분리되어 1-부텐을 포함하는 회수용 유분이 회수되는 단계;를 포함하는 1-부텐의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)의 올레핀계 유분은, 이소부탄, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄 및 1,3-부타디엔을 포함하는 것인 1-부텐의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    올레핀계 유분 총 중량 대비, 상기 1,3-부타디엔의 함량은 0.1 중량% 미만이고, 상기 2-부텐의 함량은 20 중량%를 초과하는 것인 1-부텐의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1반응기에서는, 선택적 위치 이성질화 반응이 50 내지 100℃의 온도에서 액상으로 수행되는 것인 1-부텐의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1반응기는, 산화팔라듐-알루미나 촉매, 황산 이온교환 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 촉매가 구비된 것인 1-부텐의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1반응기를 통과한 유분 내의 1-부텐의 함량은, 2-부텐 대비, 3 내지 5 중량%인 것인 1-부텐의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b) 및 (d)는 증류탑에서 분리가 수행되는 것인 1-부텐의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 제1증류탑에서, 탑정으로 이소부텐 및 이소부탄을 포함하는 불순물이 분리되고, 탑저로 2-부텐을 포함하는 정제 유분이 분리되는 것인 1-부텐의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탑정으로 분리되는 불순물은 LPG의 원료로 사용되는 것인 1-부텐의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 탑저로 분리되는 정제 유분 내의 이소부텐 및 이소부탄의 함량은, 정제 유분 총 중량 대비, 0.2 중량% 미만인 것인 1-부텐의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2반응기에서는, 선택적 위치 이성질화 반응이 300 내지 600℃의 온도에서 기상으로 수행되는 것인 1-부텐의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2반응기를 통과한 유분 내의 1-부텐의 함량은, 2-부텐 대비, 30 내지 130 중량%인 것인 1-부텐의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2반응기는 산화망간-알루미나 촉매, 에타-알루미나, 황산 이온교환 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 촉매가 구비된 것인 1-부텐의 제조방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 단계 (d)는 제2증류탑에서, 탑정으로 1-부텐을 포함하는 회수용 유분이 분리되고, 탑저로 2-부텐을 포함하는 환류용 유분이 분리되는 것인 1-부텐의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 회수용 유분 내의 1-부텐의 함량은, 정제 유분 내의 1-부텐 함량의 80% 이상인 것인 1-부텐의 제조방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 회수용 유분 내 1-부텐의 함량은, 회수용 유분의 총 중량 대비, 99 중량% 이상인 것인 1-부텐의 제조방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제조방법은, 단계 (d)의 환류용 유분이 상기 단계 (c)의 제2반응기로 환류되는 단계;를 더 포함하는 것인 1-부텐의 제조방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 환류용 유분 중에서, 환류 비율은 10 내지 90%이고, 환류되지 않는 환류용 유분은 LPG의 원료가 되는 것인 1-부텐의 제조방법.
  19. 이소부탄, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄 및 부타디엔을 포함하는 반응물을 공급하는 공급부;
    생성물의 총 중량 대비 1-부텐을 99 중량% 이상 포함하는 생성물을 회수하는 회수부; 및
    2 이상의 반응기 및 2 이상의 증류탑이 순차로 교차되도록 배치되는 것으로, 상기 반응기 중 최전단에 배치된 반응기는 공급부로부터 연결되며, 상기 증류탑 중 최후단에 배치된 증류탑은 회수부로 연결되는 것인 처리부;를 포함하는 1-부텐을 분리하는 공정시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 공급부는, 처리부로 반응물을 공급하는 공급스트림;을 포함하고, 상기 공급스트림은 납사 분해공정에서 C4 잔사유가 회수되는 스트림과 연결된 것인 1-부텐을 분리하는 공정시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 처리부의 반응기는, 금속산화물을 포함하는 활성물질이 알루미나 담지체에 담지된 담지촉매, 또는, 황산 이온교환 수지가 구비된 것인 1-부텐을 분리하는 공정시스템.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 처리부는, 300 내지 600℃에서 기상으로 선택적 위치 이성질화 반응이 수행되는 제1반응기; 및 50 내지 100℃에서 액상으로 선택적 위치 이성질화 반응이 수행되는 제2반응기를 포함하는 것인 1-부텐을 분리하는 공정시스템.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 처리부의 증류탑은, 증류탑 전체 높이의 0.2 내지 0.8 지점에 구비되어 반응기의 출구로부터 물질이 유입되는 유입스트림, 및
    증류탑의 상하에 각각 구비되어 물질이 분리 배출되는 탑정스트림과 탑저스트림을 포함하는 것인 1-부텐을 분리하는 공정시스템.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 처리부는, 제1반응기, 제2반응기, 제1증류탑 및 제2증류탑을 포함하고,
    상기 제1반응기 후단에 제1증류탑이 배치되고, 제1증류탑의 탑저스트림은 제2반응기의 입구와 연결되며, 상기 제2반응기 후단에 제2증류탑이 배치되고, 제2증류탑의 탑정스트림은 상기 회수부와 연결되는 것인 1-부텐을 분리하는 공정시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 회수부는 환류스트림을 더 포함하고, 상기 환류스트림은 상기 처리부의최후단에 배치된 증류탑의 탑저 또는 탑정스트림의 10 내지 90%는 상기 제2반응기의 입구로 환류되는 것인 1-부텐을 분리하는 공정시스템.
  26. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 기재된 공정시스템을 포함하는 납사 분해 공정시스템.
  27. 제26항에 기재된 납사 분해 공정시스템을 포함하는 정유 정제 공정시스템.
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