KR20160133829A - 이성질화 반응을 이용한 노말부텐의 분리방법 및 노말부텐을 분리하기 위한 공정시스템 - Google Patents

이성질화 반응을 이용한 노말부텐의 분리방법 및 노말부텐을 분리하기 위한 공정시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐 및 노말부탄을 포함하는 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 용이하게 회수하기 위한 분리방법 및 이를 이용한 분리공정 시스템에 관한 것이다. 이에 따른, 상기 분리방법은 올레핀계 유분 내 포함된 1-부텐을 2-부텐으로 용이하게 전환시킬 수 있어 분별증류를 통해 노말부텐을 효과적으로 분리?회수할 수 있으며, 냉매제 등을 사용한 환류시스템의 사용을 줄이거나 배제하고도 회수된 각 분획을 용이하게 환류시킬 수 있어 경제성이 향상됨과 동시에 분리 효율을 높일 수 있다.

Description

이성질화 반응을 이용한 노말부텐의 분리방법 및 노말부텐을 분리하기 위한 공정시스템{Method of separating normal butane using isomerization and process system for separating normal butane}
본 발명은 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐 및 노말부탄을 포함하는 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 용이하게 회수하기 위한 분리방법 및 노말부텐을 분리하기 위한 분리공정 시스템에 관한 것이다.
1-부텐은 매년 3~4%의 수요 성장율을 나타내고 있으며, HDPE(high densicy polyethylene) 또는 LLDPE(linear low density polyethylene)의 공중합을 위한 단량체로 사용되고 있다. 최근 고유가로 인한 납사 가격 상승 및 납사 분해공정의 가동률하락 등으로 1-부텐의 수급 불균형으로 인해 가격이 상승하고 있다.
보통 납사 분해 공정으로부터 나오는 C4 잔사유는 부타디엔, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄, 이소부탄으로 이루어져 있으며, C4 잔사유로부터 부타디엔을 분리한 유분을 C4 잔사유 I(이소부텐, 1-부텐, 2-부틴, 부탄, 이소부탄 혼합물)이라 한다. 이 중 이소부텐을 메탄올과 반응시켜 MTBE(methyl tertiary butyl ether)를 제조하고 난 후에 분리된 유분을 C4 잔사유 II(1-부텐, 2-부텐, 부탄, 이소부탄 혼합물)라 한다. 또한, C4 잔사유 II를 선택적 수첨 반응기에 도입하여 미량의 부타디엔을 제거시킨 유분을 C4 잔사유 2.5라 한다.
일반적으로, 1-부텐의 생산은 상기 C4 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 C4 잔사유 III을 얻는다. C4 잔사유 III은 이소부탄 증류탑의 탑상유분과 함께 수첨반응을 통하여 LPG로 제조된다. 또한, C4 잔사유 III는 올레핀과 파라핀으로 분리하여 올레핀을 98 wt% 이상 농축시킨 후 MEK(methyl ethyl ketone)을 제조하거나 산화탈수소로 1,3-부타디엔을 제조하는데 사용된다. 또한, 1-부텐 및 2-부텐은 상호교환반응을 통하여 프로필렌을 생성하는데 이용되거나, 상호교환반응을 통해 에틸렌 및 헥센을 생성하는데 이용될 수 있다. 이때, C4 잔사유 II와 C4 잔사유 III를 경제적으로 활용하기 위해서는 상기 잔사유(C4 잔사유 II 및 C4 잔사유 III)로부터 1-부텐 및 2-부텐을 최대한 회수할 수 있어야 하나 상기 잔사유 내에 함유된 이소부텐과 1-부텐의 비등점이 매우 유사하여 상당히 많은 수단을 사용하지 않는 한 증류에 의해 분리하는 것은 불가능하다. 이에, 이소부텐과 1-부텐의 분리공정과 관련하여 많은 연구가 수행되고 있으며, 대표적인 예로는 1-부텐 및 2-부텐의 이성질화 반응을 이용한 방법이 소개되고 있다.
이하, 도 1을 참고하여 종래의 공정 방법을 설명하면, 도 1에 나타낸 바와 같이 종래 분리공정은 이성질화 반응기(R1), 증류탑(S1), 응축기(C1), 환류드럼(D1), 펌프(P1) 및 재비기(B1)를 포함하는 공정시스템을 통하여 분리공정을 수행하였다. 예를 들어, 이소부텐, 1-부텐 및 2-부텐 등을 포함하는 올레핀계 유분은 반응물 공급라인(F1)을 통하여 이성질화 반응기(R1)에 공급되어 1-부텐의 일부가 2-부텐으로 전환된 후 반응 생성물 유분 이송라인(L1)을 통하여 증류탑(S1)으로 공급된다. 공급된 반응 생성물은 증류탑(S1)에서 분리되어 이소부텐을 포함하는 상부 분획은 탑정 배출라인(L2)를 통해 응축기(C1)로 이송되어 응축된 후 환류라인 4(L3)을 통해 환류드럼(D1)으로 유입된다. 환류드럼(D1) 내 상부 분획 중 액상은 환류라인 5(L4)를 통해 증류탑(S1)으로 재도입되고, 기상은 회수라인(L5)를 통해 배출된다. 그리고 노말부텐을 포함하는 하부 분획은 탑저 배출라인(L6)를 통해 회수라인(L8)으로 이송되어 배출되거나 재비기(B1)에 이송되어 증기화된 후 환류라인 6(L7)을 통해 증류탑(S1)으로 재도입된다. 상기와 같은 종래방법은 이성질화 반응기를 별도로 구비해야 할 뿐만 아니라 응축기와 재비기를 사용할 필요성이 있어 공정이 다소 번거롭고 경제적 효율이 좋지 못한 단점이 있다.
따라서, 분리·회수 효율이 우수하면서 경제적 효율을 높일 수 있는 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐 및 2-부텐을 포함하는 반응 혼합물로부터 노말부텐을 용이하게 회수할 수 있는 공정이 필요한 실정이다.
JP 2000-0029848 A
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐 및 노말부탄을 포함하는 올레핀계 유분으로부터 1-부텐 및 2-부텐으로 구성된 노말부텐을 용이하게 회수하기 위한 분리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 용이하게 회수하기 위한 분리공정 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 올레핀계 유분을 적어도 하나의 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑에 도입시키는 단계(단계 1); 상기 증류탑의 탑정으로부터 이소부텐 및 이소부탄을 포함하는 상부 분획을 회수하고, 상기 증류탑의 탑저로부터 노말부텐을 포함하는 하부 분획을 회수하는 단계(단계 2); 상기 상부 분획의 적어도 일부를 압축하여 상기 하부 분획의 적어도 일부와 열교환시키는 단계(단계 3); 및 상기 열교환된 상부 분획의 적어도 일부와 하부 분획의 적어도 일부를 각각 증류탑 상부 및 하부로 재도입시키는 단계(단계 4)를 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 올레핀계 유분을 포함하는 반응물을 공급하는 공급부; 상기 공급부와 연결되고, 적어도 하나의 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑이 배치된 처리부; 및 상기 처리부와 연결되고, 반응 생성물을 회수하는 회수부를 포함하고, 상기 처리부의 증류탑은 탑정 배출라인과 탑저 배출라인을 포함하며, 상기 회수부는 탑정 배출라인과 연결된 상부 분획 회수부와 탑저 배출라인과 연결된 하부 분획 회수부를 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리공정 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 분리방법은 올레핀계 유분 내 포함된 1-부텐을 2-부텐으로 용이하게 전환시킬 수 있어 분별증류를 통해 노말부텐을 효과적으로 분리·회수할 수 있으며, 냉매제 등을 사용한 환류시스템의 사용을 줄이거나 배제하고도 회수된 각 분획을 용이하게 환류시킬 수 있어 경제성이 향상됨과 동시에 분리 효율을 높일 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 종래의 일반적인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 공정 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 분리공정 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
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 발명으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 경제적 비용을 절감하면서 노말부텐의 회수율을 최대화할 수 있는 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법을 제공한다.
일반적으로, 노말부텐(1-부텐 및 2-부텐)은 프로필렌의 제조에 사용되거나 에틸렌 및 헥센을 생산하는데 사용될 수 있으며, 특히 1-부텐은 HDPE 혹은 LLDPE의 공중합을 위한 단량체로 사용된다. 이러한 노말부텐은 납사 분해공정으로부터 얻어진 C4 잔사유 등으로부터 회수하여 사용할 수 있다. 그러나, C4 잔사유 등에는 1-부텐 및 2-부텐의 노말부텐 외에 이소부텐, 이소부탄 등이 포함되어 있고, 상기 1-부텐(-6.24℃)과 이소부텐(-6.9℃)의 경우 비등점이 매우 유사하여 이를 단순히 분별증류만으로 분리하는 것은 거의 불가능하고, 이를 분리하기 위해서는 복잡한 공정이 필요하며 경제적 효율이 좋지 못한 문제가 있다. 따라서, 노말부텐(1-부텐 및 2-부텐)의 경제적 활용성을 높이기 위해서는 이소부텐과 1-부텐을 용이하게 분리할 수 있어야 한다. 이에, 본 발명은 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑을 이용하여 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐 및 2-부텐을 포함하고 있는 올레핀계 유분 내에 1-부텐을 2-부텐으로 전환시키고, 동시에 분별증류시킴으로써 상기 유분으로부터 노말부텐을 용이하게 회수할 수 있는 분리방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 분리방법은 올레핀계 유분을 적어도 하나의 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑에 도입시키는 단계(단계 1); 상기 증류탑의 탑정으로부터 이소부텐 및 이소부탄을 포함하는 상부 분획을 회수하고, 상기 증류탑의 탑저로부터 노말부텐을 포함하는 하부 분획을 회수하는 단계(단계 2); 상기 상부 분획의 적어도 일부를 압축하여 상기 하부 분획의 적어도 일부와 열교환시키는 단계(단계 3); 및 상기 열교환된 상부 분획의 적어도 일부와 하부 분획의 적어도 일부를 각각 증류탑 상부 및 하부로 재도입시키는 단계(단계 4)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법은 노말부텐의 제조방법일 수 있으며, 이때 노말부텐은 1-부텐을 일부 포함할 수 있으나 2-부텐이 주성분인 것일 수 있다.
상기 단계 1은 올레핀계 유분 내에 포함되어 있는 1-부텐을 2-부텐으로 전환시키고 분별증류함으로써 이소부텐과의 분리가 용이하게 이루어지게 하기 위한 것으로, 올레핀계 유분을 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑에 도입하는 단계이다.
상기 올레핀계 유분은 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐 및 노말부탄을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로는, 상기 올레핀계 유분은 납사 분해공정으로부터 얻어진 C4 잔사유일 수 있고, 상기 C4 잔사유 중에서 부타디엔이 제거된 C4 잔사유 I, C4 잔사유 II, C4 잔사유 2.5, C4 잔사유 III 또는 이들의 조합일 수 있다. 이때, 상기 올레핀계 유분은 상기 유분 총 중량 대비 60 중량% 미만의 부타디엔을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 올레핀계 유분 내 1-부텐의 함량은 2-부텐 대비 1 중량% 내지 500 중량%인 것일 수 있다.
상기 이성질화 반응 영역은 올레핀계 유분 내 1-부텐의 적어도 일부를 2-부텐으로 전환시키는 영역일 수 있다. 구체적으로, 상기 이성질화 반응 영역은 선택적 위치 이성질화 반응이 일어나는 영역일 수 있으며, 상기 선택적 위치 이성질화 반응은 하나의 이성질체가 다른 이성질체로 위치선택적(regioselective)인 변환이 일어나는 이성질화 반응을 의미하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 상기 이성질화 반응 영역은 1-부텐의 적어도 일부가 선택적인 위치 이성질화 반응을 통해 2-부텐으로 변환되는 영역일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 상기 “적어도 일부”는 최소 일부분 이상을 의미하는 것으로, 예컨대 1-부텐의 적어도 일부는 1-부텐의 일부, 1-부텐의 일부 이상 또는 1-부텐의 전부를 나타내는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 이성질화 반응 영역은 이성질화 반응 촉매가 구비되어 있는 것일 수 있고, 상기 이성질화 반응 촉매는 당업계에 공지된 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 예컨대 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 탄탈럼(Ta), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 레늄(Re) 및 갈륨(Ga)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속일 수 있다. 상기 촉매는 상기 금속 자체를 사용하거나 혹은 별도의 지지체 상에 부착된 상태로 사용될 수 있다. 상기 촉매가 지지체 상에 부착된 상태로 사용될 경우, 상기 지지체는 알루미나, 실리카-알루미나, 실리카, 제올라이트, 활성탄, 점토, 알루미나계 시멘튼, 희토류 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 촉매는 당업계에 시판중인 것을 구입하여 사용하거나, 제조하여 사용할 수 있다. 상기 시판되는 촉매의 예로는 E-144 SDU(BASF), E-445 SDU(BASF) 등이 있다.
한편, 상기 촉매를 제조하여 사용할 경우에는 특별히 제한되지 않고 당업계에 공지된 방법을 통하여 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 증류탑은 내부에 이성질화 반응 영역이 구비된 것으로, 이성질화 반응 영역과 증류 영역을 동시에 가지고 있다. 즉, 동일한 물리적 공간에서 이성질화 반응과 분별증류가 동시에 발생할 수 있으며, 이성질화 반응 영역에 구비된 상기 촉매는 이성질화 반응 전 도입된 올레핀계 유분과 접촉할 뿐아니라 증류탑 상부로 재도입되어 하강하는 상부 분획의 적어도 일부와 접촉하고 증류탑 하부로 재도입되어 상승하는 하부 분획의 적어도 일부와도 접촉할 수 있다. 따라서, 상기 증류탑 내의 반응물(예컨대, 올레핀계 유분, 재도입된 상부 분획 및 하부 분획)의 원활한 순환을 위하여 상기 이성질화 반응 영역은 증류탑 중간 지점에 위치하는 것일 수 있으며, 구체적으로는 증류탑 전체 높이를 기준으로 중간 지점보다 높은 지점에 위치할 수 있다. 더 구체적으로는, 상기 이성질화 반응 영역은 증류탑 전체 높이를 기준으로 상부 5% 내지 50%지점에 위치하는 것일 수 있다.
또한, 상기 이성질화 반응 영역 내의 반응 조건은 증류 영역의 분별증류 조건과 연관될 수 있다. 예컨대, 증류탑 전체의 압력을 동일하게 고정하고 각 영역별로 온도 조건을 다르게 하는 것일 수 있다. 구체적으로, 증류탑 상부의 증류 영역은 0.001 kgf/cm2 내지 20 kgf/cm2의 압력조건 하 0℃ 내지 190℃의 온도 조건을 갖는 것일 수 있고, 상기 이성질화 반응 영역은 0.001 kgf/cm2 내지 20 kgf/cm2의 압력 조건 하 5℃ 내지 200℃의 온도조건을 갖는 것일 수 있다.
이때, 상기 이성질화 반응 영역 내의 이성질화 반응은 상기 온도가 5℃ 미만일 경우에는 촉매의 활성이 저하되어 이성질화 반응이 원활하게 일어나지 못할 수 있으며, 200℃를 초과할 경우에는 평형에 의해 1-부텐이 충분히 전환되지 못할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리방법은 상기 단계 1)에서 이성질화 반응을 수행하기 전 필요에 따라 증류탑에 수소를 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 분리방법은 회수된 상부 분획으로부터 수소를 분리하는 단계를 더 포함할 수 있고, 분리된 수소는 재사용할 수 있다.
상기 단계 2는 상기 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑을 통해 분리된 상부 분획과 하부 분획을 회수하기 위한 단계이다.
상기 상부 분획은 이소부텐 및 이소부탄을 포함할 수 있으며, 증류탑의 탑정으로부터 회수될 수 있다. 이때, 상기 상부 분획은 이소부텐 및 이소부탄 이외에 미반응된 1-부텐을 일부 포함할 수 있으며, 상부 분획에 포함된 미반응된 1-부텐의 함량은 상부 분획 총 유량(kg/hr) 대비 0% 내지 10%일 수 있다. 상기 미반응된 1-부텐은 후술하는 단계 3 및 단계 4를 통하여 증류탑에 재도입될 수 있다.
상기 하부 분획은 노말부텐을 포함할 수 있으며, 증류탑의 탑저로부터 회수될 수 있다. 상기 노말부텐은 1-부텐을 일부 포함할 수 있으며, 주성분은 2-부텐일 수 있다. 상기 탑저로부터 회수된 하부 분획 내 1-부텐의 함량은 하부 분획 총 유량(kg/hr) 대비 0% 내지 5%일 수 있다. 이때, 상기 하부 분획은 노말부텐 이외에 이소부텐 및 이소부탄을 일부 포함할 수 있으며, 하부 분획에 포함된 이소부텐 및 이소부탄의 함량은 하부 분획 총 유량(kg/hg) 대비 0% 내지 5%인 것일 수 있다.
상기 단계 3은 상기 단계 2에서 회수된 각 상부 분획 및 하부 분획의 적어도 일부를 증류탑에 재도입시키기 위하여 상부 분획의 적어도 일부를 응축시키고 하부 분획의 적어도 일부를 증기화시키는 단계이다. 또한, 상기 단계 4는 상기 단계 3을 통해 응축된 상부 분획의 적어도 일부와 증기화된 하부 분획의 적어도 일부를 각각 증류탑 상부 및 하부로 재도입시켜 반응에 다시 참여시키는 단계이다.
상기 전술한 바와 같이 탑정으로부터 회수된 상부 분획은 미반응된 1-부텐 일부를 포함하고 있고, 탑저로부터 회수된 하부 분획은 이소부텐 및 이소부탄을 일부 포함하고 있을 수 있다. 따라서, 상부 분획에 포함된 미반응된 1-부텐을 재도입시켜 소비되는 1-부텐을 줄일 필요성이 있으며, 하부 분획에 포함된 이소부텐 및 이소부탄을 재도입시켜 하부 분획 내에 이소부텐 및 이소부탄의 함량을 줄여 하부 분획 내 노말부텐의 순도를 높일 필요성이 있다.
종래는 상기와 같은 목적 달성을 위하여, 상부 분획은 냉매제 등을 사용한 응축기를 통해 회수된 상부 분획을 응축시켜 다시 증류탑으로 재도입시키고, 하부 분획은 재비기를 통해 회수된 하부 분획을 가열하여 증기화시켜 다시 증류탑으로 재도입시키는 방법을 사용하였다(도 1 참고). 그러나, 상기 응축을 위해서는 다량의 냉매제가 필요하고, 냉매제의 가격이 비싸 경제성일 떨어지는 문제가 있으며, 재비기 역시 높을 열을 제공하기 위해서는 많은 비용이 소비되는 문제가 있다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 단계 3을 통한 방법은 별도의 응축기 및 재비기를 사용하지 않고도 상기의 목적 달성을 위한 공정을 수행할 수 있으며, 이에 경제적 비용이 절감되는 효과가 있다.
상기 단계 3은 회수된 상부 분획의 적어도 일부를 압축하여 상기 하부 분획의 적어도 일부와 열교환시켜 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 열교환은 상부 분획의 적어도 일부가 갖는 온도와 하부 분획의 적어도 일부가 갖는 온도의 차이에 의하여 수행되는 것일 수 있으며, 상기 열교환 전 상부 분획의 적어도 일부와 하부 분획의 적어도 일부는 5℃ 내지 200℃의 온도 차이를 갖는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 열교환 전 상부 분획의 적어도 일부는 0℃ 내지 400℃의 온도를 갖는 것일 수 있다. 이때, 상기 열교환 전 상부 분획의 적어도 일부는 압축기를 통해 압축과정을 거친 것일 수 있다. 또한, 상기 상부 분획의 적어도 일부는 압축되기 전에 응축되는 것을 방지하기 위하여 열을 공급하는 단계를 거칠 수 있다. 이때, 상기 열은 당업계에 공지된 통상적인 방법으로 공급할 수 있으며, 예컨대 열교환기를 이용할 수 있다.
또한, 상기 열교환 전 하부 분획의 적어도 일부는 5℃ 내지 200℃의 온도를 갖는 것일 수 있다.
상기 상부 분획의 적어도 일부는 상기 열교환을 통하여 응축될 수 있으며, 상기 응축된 상부 분획의 적어도 일부는 환류물로서 증류탑 상부로 재도입될 수 있다. 이때, 상기 증류탑 상부로 재도입되는 상부 분획의 적어도 일부의 재도입비율(환류비율)은 상부 분획 총 유량(kg/hr) 대비 50% 내지 99%인 것일 수 있다.
또한, 상기 하부 분획의 적어도 일부는 상기 열교환을 통하여 가열되어 증기화될 수 있으며, 상기 증기화된 하부 분획의 적어도 일부는 환류물로서 증류탑 하부로 재도입될 수 있다. 이때, 상기 증류탑 하부로 재도입되는 하부 분획의 적어도 일부의 재도입비율(환류비율)은 하부 분획 총 유량(kg/hr) 대비 50% 내지 99%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 분리방법은 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑을 이용하여 1-부텐을 2-부텐으로 전환시키고 동시에 분별증류를 수행함으로써 별도의 이성질화 반응기를 사용하지 않고도 이소부텐과 1-부텐을 용이하게 분리시킬 수 있으며, 회수된 상부 분획과 하부 분획이 갖는 온도 차이를 이용한 열교환을 통해 상부 분획의 적어도 일부를 응축시키고 하부 분획의 적어도 일부 증기화 시켜 증류탑에 재도입시킬 수 있다. 따라서, 공정이 단순화될 수 있으며 경제적 효율이 증가할 수 있다.
한편, 상기 회수된 하부 분획은 별도의 이성질화 반응 및 분별증류를 통해 1-부텐과 2-부텐을 분리할 수 있다. 이때, 상기 이성질화 반응과 분별증류 방법은 당업계에 알려진 통상적인 방법에 의하여 수행할 수 있다.
예컨대, 상기 회수된 하부 분획을 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑에 도입시켜 하부 분획 내 2-부텐의 일부를 1-부텐으로 전환시키고 분별증류하여 탑정으로부터 1-부텐을 회수하고 탑저로부터 2-부텐을 회수합으로써 1-부텐과 2-부텐을 분리할 수 있다. 이때, 상기 이성질화 반응 영역은 2-부텐을 1-부텐으로 위치선택적으로 변환시킬 수 있는 촉매가 구비된 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리공정 시스템을 제공한다. 상기 분리공정 시스템은 상기의 분리방법을 통한 분리공정을 수행하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 분리공정 시스템은 올레핀계 유분을 포함하는 반응물을 공급하는 공급부; 상기 공급부와 연결되고, 적어도 하나의 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑이 배치된 처리부; 및 상기 처리부와 연결되고, 반응 생성물을 회수하는 회수부를 포함하고, 상기 처리부의 증류탑은 탑정 배출라인과 탑저 배출라인을 포함하며, 상기 회수부는 탑정 배출라인과 연결된 상부 분획 회수부와 탑저 배출라인과 연결된 하부 분획 회수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 분리공정 시스템을 설명한다. 이때, 상기 분리공정 시스템의 장치 배치, 설계 및 구조 이외의 내용은 전술한 분리방법에서 설명한 바와 중복되므로 그 기재를 생략한다.
상기 공급부는 처리부와 연결되고, 상기 처리부로 올레핀계 유분을 포함하는 반응물을 공급하는 공급라인(10)을 포함할 수 있다. 상기 공급라인은 납사 분해공정에서 C4 잔사유가 회수되는 스트림과 연결된 것일 수 있다. 또한, 상기 공급부는 필요에 따라 저장탱크를 더 포함할 수 있으며, 상기 저장탱크는 잡사 분해공정에서 C4 잔사유가 회수되는 스트림과 공급라인의 중간에 배치되어 처리부에 공급되는 반응물의 유량을 제어할 수 있다. 상기 공급라인을 통해 공급되는 올레핀계 유분을 포함하는 반응물은 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐 및 노말부탄을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로는, 상기 올레핀계 유분은 전술한 바와 같을 수 있으며, 예컨대 납사 분해공정으로부터 얻어진 C4 잔사유일 수 있고, 상기 C4 잔사유 중에서 부타디엔이 제거된 C4 잔사유 I, C4 잔사유 II, C4 잔사유 2.5, C4 잔사유 III 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 상기 공급부는 처리부로 수소를 공급하는 수소 공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 처리부는 이성질화 반응 영역(31)이 구비된 증류탑(30)을 포함할 수 있으며, 상기 증류탑(30)은 반응물이 공급되는 공급라인(10)이 연결될 수 있다. 상기 공급라인(10)은 상기 증류탑(30)의 높이 방향으로 중간 지점에 연결되거나, 이성질화 반응 영역(31)이 구비된 지점에 연결될 수 있다.
상기 이성질화 반응 영역(31)은 공급라인(10)을 통해 도입된 반응물 내 1-부텐의 적어도 일부를 2-부텐으로 전환시키는 선택적 이성질화 반응이 수행되는 영역일 수 있으며, 상기 이성질화 반응 영역(31)은 이성질화 촉매가 구비되어 있는 것일 수 있다. 이때, 상기 이성질화 촉매는 전술한 바와 같을 수 있다.
상기 이성질화 반응 영역은 특별히 제한되는 것은 아니나, 원활한 이성질화 반응을 위하여 증류탑 전체 높이의 상부 5% 내지 50% 지점에 구비되어 있는 것일 수 있다. 즉, 상기 이성질화 반응 영역(31)은 증류탑(30) 높이 방향의 중간 지점 이상의 지점에 위치하는 것일 수 있다.
또한, 상기 처리부의 증류탑(30)은 분별증류되어 분리된 상부 분획을 배출하기 위한 탑정 배출라인(11)과 하부 분획을 배출하기 위한 탑저 배출라인(20)을 포함할 수 있다.
상기 회수부는 상기 처리부와 연결되어, 상기 처리부의 증류탑(30)을 통해 분리된 반응 생성물을 회수하기 위한 것으로, 상기 탑정 배출라인(11)과 연결된 상부 분획 회수부와 상기 탑저 배출라인(20)과 연결된 하부 분획 회수부를 포함할 수 있고, 상기 상부 분획 회수부 및 하부 분획 회수부 각각은 상기 각 분획의 적어도 일부를 처리부로 재도입시키기 위한 제1 환류라인 및 제2 환류라인을 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제1 환류라인은 상부 분획을 환류시키기 위한 이송라인으로 후술하는 환류라인 1(12), 환류라인 2(13), 환류라인 4(14) 및 환류라인 5(18)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 환류라인은 하부 분획을 환류시키기 위한 이송라인으로 후술하는 환류라인 3(21) 및 환류라인 6(22)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 회수부는 압축기(33), 열교환기(36) 및 환류드럼(34)이 배치되어 있을 수 있고, 상기 압축기(33), 열교환기(36) 및 환류드럼(34)과 연결되어 상부 분획 또는 하부 분획을 이송시키는 다수의 라인을 포함할 수 있다.
상기 상부 분획 회수부는 상기 탑정 배출라인(11)으로부터 이송된 상부 분획을 회수하는 상부 분획 회수라인(19)과 상기 분획의 적어도 일부를 처리부로 재도입시키기 위한 다수의 환류라인을 포함할 수 있다. 상기 탑정 배출라인(11)은 상부 분획 회수부의 환류드럼(34)과 연결될 수 있으며, 상기 상부 분획은 상기 탑정 배출라인(11)을 통해 환류드럼(34) 내로 이송될 수 있다. 또한, 상기 상부 분획의 적어도 일부는 상기 탑정 배출라인(11)과 연결된 환류라인 1(12)을 통해 압축기(33)로 이송될 수 있다. 이때, 상기 탑정 배출라인(11)을 통해 이송되는 상부 분획은 열교환기를 통해 가열된 후 환류드럼(34)으로 이송되거나 압축기(33)로 이송될 수 있다. 또한, 상기 환류드럼(34)은 환류라인 4(14)와 연결될 수 있으며, 상기 환류라인 4(14)를 통해 응축된 상부 분획의 적어도 일부가 환류드럼(34)로 이송될 수 있다. 한편, 상기 압축기(33)로 이송된 상부 분획의 적어도 일부는 압축되어 열교환기(36)와 연결된 환류라인 2(13)를 통해 열교환기(36)로 이송될 수 있다.
또한, 상기 하부 분획 회수부는 상기 탑저 배출라인(20)으로부터 이송된 하부 분획을 회수하는 하부 분획 회수라인(23)과 상기 하부 분획의 적어도 일부를 처리부로 재도입시키기 위한 복수의 환류라인을 포함할 수 있다. 상기 하부 분획은 탑저 배출라인(20)을 통해 하부 분획 회수라인(23)으로 배출되어 회수될 수 있으며, 하부 분획의 적어도 일부는 열교환기(36)와 연결된 환류라인 3(21)을 통해 열교환기로 이송될 수 있다.
상기 열교환기(36)는 상기 환류라인 2(13)를 통해 이송된 상부 분획의 적어도 일부와 환류라인 3(21)을 통해 이송된 하부 분획의 적어도 일부 간의 열교환에 의하여 작동될 수 있으며, 이에 상기 상부 분획의 적어도 일부는 응축되고 상기 하부 분획의 적어도 일부는 증기화될 수 있다.
상기 응축된 상부 분획의 적어도 일부는 전술한 바와 같이 환류라인 4(14)를 통해 상기 환류드럼(34)으로 이송될 수 있다. 상기 환류드럼(34) 내에는 상기 탑정 배출라인(11)으로부터 이송된 기상의 상부 분획과 상기 환류라인 4(14)를 통해 이송된 액상의 상부 분획의 적어도 일부가 포함되어 있으며, 상기 환류드럼(34)을 통해 액상과 기상이 분리되어 액상의 상부 분획의 적어도 일부는 환류라인 5(18)를 통해 처리부로 재도입되고, 기상의 상부 분획은 상부 분획 회수라인(19)을 통해 배출되어 회수될 수 있다.
또한, 상기 증기화된 하부 분획의 적어도 일부는 환류라인 6(22)을 통해 처리부로 재도입될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리공정 시스템은 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑이 배치된 처리부를 통해 1-부텐을 2-부텐으로 이성질화 함으로써 1-부텐과 이소부텐을 용이하게 분리할 수 있을 뿐 아니라 별도의 환류 시스템(예컨대, 응축기 및 재비기)을 사용하지 않고도 효과적으로 각 분획을 처리부로 환류시킬 수 있어 공정 효율을 높임과 동시에 경제적 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예는 상용 공정모사 프로그램 ASPEN PLUS를 이용하여 본 발명에 따른 분리방법을 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션에 필요한 상수는 상기 프로그램상에 내장되어 있는 값, 문헌상에 기재된 값 및 기존 C4 분리 및 제조 공정에서 얻어진 값 등을 사용하였다.
실시예
이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑은 이론단수를 100단으로 설정하고 이성질화 반응 영역을 20단에서 40단 사이로 설정하였으며, 상부 압력을 4 kgf/cm2G으로 고정하고, 증류탑 상부는 39℃로 조절하였으며, 이성질화 반응 영역의 온도는 46℃~51℃가 되도록 조절하였다. 이성질화 반응 영역에 구비된 촉매의 선택도는 100%로 가정하였다. 반응물인 올레핀계 유분은 프로필렌 0.5 중량%, 이소부탄 25.0 중량%, 이소부텐 20.0 중량%, 1-부텐 15.0 중량%, 2-부텐 31.0 중량%, 노말부탄 8.0 중량% 및 노말펜탄 0.5 중량%을 포함하는 조성으로 설정하였으며 총 유량은 10,000 kg/hr로 설정하였다. 환류되는 상부 분획 및 하부 분획의 환류비율은 각각 96.37% 및 95.76%로 조절하였으며, 공정 수행 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, heat duty는 0 Gcal/hr이고 cooling duty는 -1.14 Gcal/hr이었다.
구분 반응물(중량%) 회수된 상부 분획(중량%) 회수된 하부 분획(중량%)
프로필렌 0.5 1.09 0.0
이소부탄 25.0 54.32 0.0
이소부텐 20.0 43.27 0.16
1-부텐 15.0 0.3 0.08
노말부탄 8.0 0.83 14.11
2-부텐 31.0 0.19 84.73
노말펜탄 0.5 0.0 0.93
전체유량(kg/hr) 10,000 4.602 5.398
비교예
도 2에 나타낸 바와 같은 공정 시스템을 통하여 시뮬레이션을 실시하고, 이성질화 반응기 조건을 별도로 설정한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 조건을 설정하여 공정을 수행하였다. 이때, 상기 이성질화 반응기는 50℃의 온도 및 4.8 kgf/cm2G의 압력으로 설정하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, heat duty는 10.06 Gcal/hr이고 cooling duty는 -10.01 Gcal/hr이었다.
구분 반응물(중량%) 반응기에서 배출된 유분(중량%) 회수된 상부 분획(중량%) 회수된 하부 분획(중량%)
프로필렌 0.5 0.5 1.09 0.0
이소부탄 25.0 25.0 54.34 0.01
이소부텐 20.0 20.0 40.84 2.25
1-부텐 15.0 1.8 3.74 0.14
노말부탄 8.0 8.0 0.0 14.81
2-부텐 31.0 44.20 0.0 81.83
노말펜탄 0.5 0.5 0.0 0.93
전체유량(kg/hr) 10,000 10,000 4,600 5,400
상기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 실시예를 통한 분리공정의 경우에는 회수된 상부 분획 내 미반응된 1-부텐의 조성 비율이 0.3 중량%인 반면 비교예를 통한 분리공정의 경우에는 회수된 상부 분획 내 미반응된 1-부텐의 조성 비율이 3.74 중량%이었다. 또한, 상기 실시예에 따른 분리공정의 경우에는 회수된 하부 분획 내 이소부텐의 조성 비율이 0.16 중량%인 반면 비교예를 통한 분리공정의 경우에는 회수된 하부 분획 내 이소부텐의 조성 비율이 3.74 중량%이었다. 즉, 상기 실시예를 통한 분리공정을 통해 분리된 상부 분획 내 미반응된 1-부텐의 양은 비교예를 통한 분리공정과 비교하여 약 1/12의 수준으로 감소하였으며, 하부 분획 내 이소분텐의 양은 비교예를 통한 분리공정과 비교하여 약 1/13의 수준으로 감소하였다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 실시예를 통한 분리공정의 경우에는 상부 분획 및 하부 분획 각각을 환류시키기 위한 별도의 환류시스템(응축기 및 재비기)을 사용하지 않고 상부 분획과 하부 분획의 온도차이를 이용하여 상기 두 분획 간의 열교환을 통하여 상부 분획은 응축시켜 환류시키고, 하부 분획은 증기화 시켜 환류시킴으로써, 별도의 환류시스템을 사용한 비교예의 분리공정에 비하여 heat duty가 100% 절감되었으며, cooling duty가 약 88% 절감되었다.
상기 결과로 확인한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 실시예를 통한 분리공정의 경우에는 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑을 이용함으로써 1-부텐을 2-부텐으로 전환시킴과 동시에 분별증류를 수행함으로써 공정이 단순화된 공정으로 이소부텐과 1-부텐을 용이하게 분리할 수 있으며, 별도의 환류시스템을 사용하지 않음으로써 비용이 절감되는 효과가 있다. 또한, 상기 상부 분획 및 하부 분획의 조성비율을 통해 알 수 있듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 분리방법은 별도의 환류시스템을 사용하지 않고도 상부 분획과 하부 분획 각각을 용이하게 환류시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법 및 분리공정 시스템은 단순화된 공정으로 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐 및 2-부텐 등을 포함하는 올레핀계 유분으로부터 이소부텐과 1-부텐을 효과적으로 분리해 낼 수 있어 고순도의 노말부텐을 회수할 수 있으며, 동시에 응축기와 재비기의 별도의 사용 없이도 회수된 상부 분획과 하부 분획 각각을 환류시킬 수 있어 비용을 절감하면서 분리 효율을 더 높일 수 있다.
10, F1: 공급라인 11, L2: 탑정 배출라인
20, L6: 탑저 배출라인 12: 환류라인 1
13: 환류라인 2 14, L3: 환류라인 4
18, L4: 환류라인 5 19, L5: 상부 분획 회수라인
21: 환류라인 3 22, L7: 환류라인 6
23, L8: 하부 분획 회수라인 L1: 반응 생성물 유분 이송라인
30, S1: 증류탑 31: 이성질화 반응 영역
33: 압축기 34, D1: 환류드럼
35, P1: 펌프 36: 열교환기
R1: 이성질화 반응기 C1: 응축기
B1: 재비기

Claims (29)

1) 올레핀계 유분을 적어도 하나의 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑에 도입시키는 단계;
2) 상기 증류탑의 탑정으로부터 이소부텐 및 이소부탄을 포함하는 상부 분획을 회수하고, 상기 증류탑의 탑저로부터 1-부텐 및 2-부텐을 포함하는 하부 분획을 회수하는 단계;
3) 상기 상부 분획의 적어도 일부를 압축하여 상기 하부 분획의 적어도 일부와 열교환시키는 단계; 및
4) 상기 열교환된 상부 분획의 적어도 일부와 하부 분획의 적어도 일부를 각각 증류탑 상부 및 하부로 재도입시키는 단계를 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 올레핀계 유분은 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐 및 노말부탄을 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 1)의 이성질화 반응 영역은 올레핀계 유분 내 1-부텐의 적어도 일부를 2-부텐으로 전환시키는 영역인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 1)의 이성질화 반응 영역은 이성질화 촉매가 구비되어 있는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 3에 있어서,
상기 이성질화 촉매는 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 탄탈럼(Ta), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 레늄(Re) 및 갈륨(Ga)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 3)의 열교환 전 상부 분획의 적어도 일부와 하부 분획의 적어도 일부는 5℃ 내지 200℃의 온도 차이를 갖는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 3)의 열교환 전 상부 분획의 적어도 일부는 0℃ 내지 400℃의 온도를 갖는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 3)의 열교환에 의하여 상기 상부 분획의 적어도 일부가 응축되는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 4)의 증류탑 상부로 재도입되는 상부 분획의 적어도 일부는 액상인 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 재도입되는 상부 분획의 재도입비율은 상부 분획 총 유량(kg/hr) 대비 50% 내지 99%인 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 3)의 열교환 전 하부 분획의 적어도 일부는 5℃ 내지 200℃의 온도를 갖는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 3)의 열교환에 의하여 상기 하부 분획의 적어도 일부가 가열되어 증기화되는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 4)의 재도입되는 하부 분획의 적어도 일부는 증기상인 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 재도입되는 하부 분획의 재도입비율은 하부 분획 총 유량(kg/hr) 대비 50% 내지 99%인 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 3)의 압축 전에 상기 상부 분획의 적어도 일부에 열을 공급하는 단계를 더 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 이성질화 반응은 0.001 kgf/cm2 내지 20 kgf/cm2의 압력 조건 하, 5℃ 내지 200℃의 온도범위에서 수행되는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 분리방법은 단계 1)의 증류탑에 수소를 도입하는 단계; 및
상기 회수된 상부 분획으로부터 수소를 분리하는 단계를 더 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 1)의 올레핀계 유분은 상기 유분 총 유량(kg/hr) 대비 60% 미만의 부타디엔을 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 단계 1)의 올레핀계 유분 내 1-부텐의 함량은 상기 유분 총 유량(kg/hr) 대비 1% 내지 70%인 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 탑저로부터 회수된 하부 분획 내 1-부텐의 함량은 상기 하부 분획 총 유량(kg/hr) 대비 0% 내지 5%인 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 탑저로부터 회수된 하부 분획 내 이소부텐 및 이소부탄의 함량은 하부 분획 총 유량(kg/hr) 대비 0% 내지 5%인 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리방법.
올레핀계 유분을 포함하는 반응물을 공급하는 공급부;
상기 공급부와 연결되고, 적어도 하나의 이성질화 반응 영역이 구비된 증류탑이 배치된 처리부; 및
상기 처리부와 연결되고, 반응 생성물을 회수하는 회수부를 포함하고,
상기 처리부의 증류탑은 탑정 배출라인과 탑저 배출라인을 포함하며,
상기 회수부는 탑정 배출라인과 연결된 상부 분획 회수부와 탑저 배출라인과 연결된 하부 분획 회수부를 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리공정 시스템.
청구항 22에 있어서,
상기 올레핀계 유분은 이소부텐, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐, 노말부탄을 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 분리공정 시스템.
청구항 22에 있어서,
상기 공급부는 처리부로 반응물을 이송시키는 공급라인을 포함하고,
상기 공급라인은 납사 분해공정에서 C4 잔사유가 회수되는 스트림과 연결된 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 분리공정 시스템.
청구항 22에 있어서,
상기 공급부는 처리부로 수소를 공급하는 수소공급라인을 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 분리공정 시스템.
청구항 22에 있어서,
상기 이성질화 반응 영역은 증류탑 전체 높이의 상부 5% 내지 50% 지점에 구비되어 있는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 분리공정 시스템.
청구항 22에 있어서,
상기 상부 분획 회수부는 적어도 일부의 상부 분획을 처리부로 재도입시키는 제1 환류라인을 포함하고,
상기 하부 분획 회수부는 적어도 일부의 하부 분획을 처리부로 재도입시키는 제2 환류라인을 포함하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 회수하기 위한 분리공정 시스템.
청구항 27에 있어서,
상기 제1 환류라인은 압축기, 열교환기, 환류드럼 및 처리부와 순차적으로 연결되고,
상기 제2 환류라인은 상기 열교환기 및 처리부와 순차적으로 연결되는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 분리공정 시스템.
청구항 27에 있어서,
상기 열교환기는 제1 환류라인을 통해 이송된 적어도 일부의 상부 분획과 제2 환류라인을 통해 이송된 적어도 일부의 하부 분획 간의 열교환을 수행하는 것인 올레핀계 유분으로부터 노말부텐을 분리하기 위한 분리공정 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190056739A (ko) * 2017-11-17 2019-05-27 주식회사 엘지화학 라피네이트-2 의 정제 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102387634B1 (ko) 2017-06-08 2022-04-19 주식회사 엘지화학 증류 장치 및 증류 방법
KR102358406B1 (ko) 2017-07-31 2022-02-03 주식회사 엘지화학 라피네이트-2 의 정제 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970001286A (ko) * 1995-06-30 1997-01-24 마르코 제나리 부텐-1의 통합 제조 방법
JP2000029848A (ja) 1998-07-10 2000-01-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 協調ネットワークシステム
KR20000029848A (ko) * 1996-08-08 2000-05-25 엘마레, 알프레드 이소부텐과1-부텐을함유하는분획물로부터고순도이소부텐을생산하는방법
KR20110102381A (ko) * 2009-02-03 2011-09-16 캐털리틱 디스틸레이션 테크놀로지스 탈이소부텐기

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0734449B2 (ja) 1987-11-30 1995-04-12 三菱電機株式会社 半導体装置の電極接合部構造
CA2043815C (en) * 1990-09-04 1997-04-01 Harvey D. Hensley Methyl-tertiary ether production
TW212224B (ko) 1992-02-28 1993-09-01 Sanyo Denki Kk
JP3975312B2 (ja) 1999-03-30 2007-09-12 大阪瓦斯株式会社 廃塩酸の処理方法
US6242661B1 (en) 1999-07-16 2001-06-05 Catalytic Distillation Technologies Process for the separation of isobutene from normal butenes
US20060235254A1 (en) 2005-04-15 2006-10-19 Gartside Robert J Double bond hydroisomerization process
US7888541B2 (en) 2005-04-15 2011-02-15 Catalytic Distillation Technologies Double bond hydroisomerization of butenes
US20060235255A1 (en) 2005-04-15 2006-10-19 Gartside Robert J Double bond hydroisomerization process
WO2011113836A1 (en) 2010-03-15 2011-09-22 Total Petrochemicals Research Feluy Production of propylene via simultaneous dehydration and skeletal isomerisation of isobutanol on acid catalysts followed by metathesis
US9233886B2 (en) 2010-03-15 2016-01-12 Total Research & Technology Feluy Simultaneous dehydration and skeletal isomerisation of isobutanol on acid catalysts
JP5845590B2 (ja) 2011-02-14 2016-01-20 富士電機株式会社 ヒートポンプ式蒸気生成装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970001286A (ko) * 1995-06-30 1997-01-24 마르코 제나리 부텐-1의 통합 제조 방법
KR20000029848A (ko) * 1996-08-08 2000-05-25 엘마레, 알프레드 이소부텐과1-부텐을함유하는분획물로부터고순도이소부텐을생산하는방법
JP2000029848A (ja) 1998-07-10 2000-01-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 協調ネットワークシステム
KR20110102381A (ko) * 2009-02-03 2011-09-16 캐털리틱 디스틸레이션 테크놀로지스 탈이소부텐기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190056739A (ko) * 2017-11-17 2019-05-27 주식회사 엘지화학 라피네이트-2 의 정제 방법

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