KR20170005034A - 탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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로버트 비. 라르손
잘레쉬 칼라
브라이언 케이. 글로버
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유오피 엘엘씨
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Abstract

본 발명에는 탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화를 위한 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 탄화수소 스트림을 처리하기 위한 방법은 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계, 및 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 톨루엔 스트림을 트랜스알킬화하여 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 단계, 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계, 및 에틸벤젠 탈알킬화 유형 크실렌 이성질화 공정을 이용하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라 크실렌을 생성하는 단계를 더 포함한다.

Description

탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화하기 위한 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR REFORMING AND TRANSALKYLATING HYDROCARBONS}
우선권 주장 선언
본 출원은 2014년 5월 6일자로 출원된 미국 출원 번호 14/271,025를 우선권 주장의 기초 출원으로 한 것이며, 상기 출원의 내용은 그 전체가 본원에 참고 인용된다.
기술 분야
기술 분야는 일반적으로 탄화수소 처리 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 기술 분야는 탄화수소, 예컨대 나프타 탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
석유 원료의 리포밍은 유용한 제품을 제조하기 위한 중요한 공정이다. 한가지 중요한 공정은 자동차 연료를 위한 탄화수소의 분리 및 개선(upgrading) 공정, 예컨대 가솔린의 제조에서 나프타 공급물 스트림을 생성하여 나프타의 옥탄가를 개선하는 공정이다. 그러나, 원료 석유 공급원으로부터의 탄화수소 공급물 스트림은 플라스틱, 세제 및 다른 제품의 제조에서 사용하기에 유용한 화학 전구물질의 제조를 포함한다.
크실렌 이성질체("크실렌") 및 벤젠은 나프타의 리포밍에 의해 석유로부터 큰 부피로 제조된다. 그러나, 크실렌도 벤젠도 모두 수요를 충족하기에 충분한 부피로 제조되지 않고 있다. 결국, 다른 탄화수소가 트랜스알킬화, 불균등화, 이성질화 및 탈알킬화와 같은 공정을 통해 크실렌 및 벤젠의 수율을 증가시키도록 반드시 전환되어야 한다. 예를 들면, 톨루엔이 일반적으로 불균등화되어 벤젠 및 C8 방향족을 산출하게 되고, 이로부터 개별 크실렌 이성질체가 회수된다.
크실렌 이외에도, 일부 에틸벤젠이 상기 주지된 공정을 이용하여 제조된다. 그러나, 리포밍에 비하여 트랜스알킬화에 의해 생성되는 혼합된 크실렌 간의 에틸벤젠(EB) 농도에서 큰 차이가 있다. 현행 트랜스알틸화 촉매는 고 탈알킬화 활성을 가지며, 이것은 결과적으로 EB의 낮은 수율(C8 방향족 분획의 1%)을 초래하게 된다. 이와 대조적으로, 리포밍 촉매는 낮은 분해 활성을 가지며, EB의 높은 농도(C8 방향족의 14%)를 생성한다.
파라-크실렌 정제 공정에서, 재순환 루프에서의 축적을 방지하기 위해서는 EB를 전환시켜야 하는 요건이 있다. 크실렌 이성질화 공정은 탈알킬화 또는 이성질화 반응을 통해 EB를 전환시킬 수 있다. 탈알킬화 반응은 EB를 전환시켜 벤젠을 형성하지만, 이성질화 반응은 EB를 크실렌으로 전환시킨다. EB 이성질화는 평형 제한된 반응이고, 증가된 유압 흐름, 증가된 에너비 소비 및 고 농도의 귀금속을 필요로 한다. EB 이성질화의 주요 이점은 그것이 최고 수율의 소정의 파라-크실렌을 제공한다는 점이다. EB 탈알킬화는 평형에 의해 제한되지 않으므로, 보다 낮은 자본, 보다 적은 에너지, 및 훨씬 더 적은 귀금속을 필요로 한다. EB 탈알킬화의 결점은 파라-크실렌 수율이 EB 이성질화보다 훨씬 더 낮다는 점이다.
전형적인 방향족 콤플렉스에서, 이성질화 공정 및 리포밍 공정 둘 다에 의해 생성되는 혼합된 크실렌이 크실렌 분할기에서 합해진다. 이들 2가지 스트림의 혼합은 EB의 농도를 거의 평형 수준으로 감소시킨다. 공급물이 평형으로 존재하기 때문에, EB 이성질화 공정을 이용하여 EB로부터 크실렌을 생성하는 제한된 추진력이 존재한다. 따라서, 크실렌의 제조는 여전히 차선으로 유지되고 있다.
이에 따라, 탄화수소의 리포밍 및 트랜스알킬화를 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 추가로, 생성된 에틸벤젠을 크실렌으로 효과적으로 전환시킬 수 있는 그러한 방법 및 시스템을 제공하는 것이 더욱 바람직하다. 더구나, 본원에 개시된 실시양태의 다른 바람직한 특색 및 특징은 첨부 도면 및 본 배경 기술과 함께 고려된 후속되는 상세한 설명 및 부가된 청구범위로부터 명백히 이해될 것이다.
본 발명에는 탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화하기 위한 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 하나의 예시적인 실시양태에서, 탄화수소 스트림을 처리하기 위한 방법은 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계, 및 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 톨루엔 스트림을 트랜스알킬화하여 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 단계, 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계, 및 에틸벤젠 탈알킬화 유형 크실렌 이싱절화 공정을 이용하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계를 더 포함한다.
또다른 예시적인 실시양태에서, 탄화수소 스트림을 처리하기 위한 시스템은 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 제1의 파라-크실렌 분리 유닛, 및 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 이성질화 유닛을 포함한다. 상기 시스템은 톨루엔 스트림 및 C9+ 방향족 스트림을 트랜스알킬화하여 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 트랜스알킬화 유닛, 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 제2 파라-크실렌 분리 유닛, 및 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 탈알킬화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 에틸벤젠 탈알킬화 유형 크실렌 이성질화 유닛을 더 포함한다.
이후 다양한 실시양태는 후술하는 작성 도면과 함께 설명될 것이며, 도면에서 유사 번호는 유사 요소를 지시한다. 도면은 다음과 같이 간략하게 기술된다.
도 1a 및 1b는, 예시적인 실시양태에 따라, 탄화수소, 예컨대 나프타 탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화하기 위한 시스템 및 방법을 개략적으로 예시하는 도면이다.
후술하는 상세한 설명은 성질상 단지 예시적인 것이며, 다양한 실시양태 또는 그의 적용예 및 용도를 한정하기 위한 것이 아니다. 게다가, 전술하는 배경 기술 또는 후술하는 상세한 설명에서 제시된 임의의 이론에 의해 한정하고자 하는 의도도 전혀 없다.
본원에서 고려된 다양한 실시양태는 탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 온도, 압력, 유량, 단의 수, 공급물 진입 단의 수 등의 다양한 값들이 이하에 설명된 특정 예와 관련하여 인용된다. 이들 조건은 대략적이고 단지 예시적인 것이며, 기술된 실시양태를 한정하고자 하는 것은 아니다. 부가적으로, 본 개시내용의 목적상, 용어 "중위", "상위" 또는 "하위"가 컬럼과 관련하여 사용될 때, 이들 용어는 서로에 대하여 상대적인 것으로서, 즉 컬럼의 "상위"로부터의 스트림의 회수가 컬럼의 "하위" 부분으로부터 회수된 스트림보다 더 높은 위치에 있다는 것으로서 이해되어야 한다. 용어 "중위"가 사용될 때, 그것은 "중위" 섹션이 컬럼의 "상위" 섹션과 "하위" 섹션 사이에 있는 어딘가를 의미한다. 그러나, 용어 "상위", "중위" 및 "하위"가 증류 컬럼에 관하여 사용될 때, 그러한 컬럼은 그러한 용어들에 의해 엄격하게 분할되어 있는 것으로 이해되어서는 안된다.
도 1a 및 1b는 탄화수소를 리포밍 및 트랜스알킬화하기 위한 방법을 이용하는 (부분 10A 및 10B를 각각 포함하는) 시스템(10)을 개략적으로 예시하는 도면이며, 도 1a는 시스템의 리포밍 부분을 도시한 것이고, 도 1b는 시스템의 트랜스알킬화 부분을 도시한 것이다. 도 1a을 먼저 참조하면, 일반적으로 탄화수소 공급물 스트림을 리포밍하여 방향족 함량을 증가시키는 것은 탄화수소 스트림의 가치를 향상시키는데 중요한 것으로 이해된다. 방향족, 예컨대 벤젠 및 톨루엔이 고가 화학물질이며, 다양한 공정에서 사용되어 하류 생성물을 생성하게 된다. 그 예로는 세제를 위한 알킬방향족 화합물, 에틸 벤젠 및 쿠멘이 포함된다. 리포밍 공정은 흡열 반응을 포함할 수 있고, 반응기의 온도의 공정 제어에 기인하여 효율에 영향을 미칠 수 있다.
나프타 탄화수소는 임의의 적당한 공급원으로부터 제공될 수 있다. 도 1a에서, 복수의 나프타 공급원(11 및 12)이 제공될 수 있으며, 여기서 나프타 공급원(11)은 경질 탄화수소 나프타를 포함할 수 있고, 나프타 공급원(12)은 나프타 탄화수소의 마켓 공급원을 포함할 수 있다. 나프타 공급원(11 및 12)은 수소화처리 구역(13)으로 공급될 수 있다. 본 개시내용의 목적상, "수소화처리"는 수소 함유 처리 가스(14)가 헤테로원자, 예컨대 황 및 질소의 제거에 주로 활성인 적합한 촉매의 존재 하에 사용되는 곳인 처리 구역(13)을 의미한다. 수소화처리 구역(13)은 단일 반응기 또는 복수 반응기(바람직하게는 트리클층(trickle-bed) 반응기)을 함유할 수 있으며, 각 반응기는 동일하거나 상이한 촉매를 구비한 하나 이상의 반응 구역을 함유할 수 있다.
수소화처리 구역(13)은 황 및 다른 오염물의 수준을 감소시켜서 접촉 리포머(하기 설명됨)에 대한 공급원료로서 사용될 수 있는 적당한 품질 수준으로 수소화처리된 생성물(15)을 생성하도록 조작된다. 나프타 탄화수소 및 수소 처리 기체(14)는 탄화수소 스트림 내의 오염물의 수준을 감소시켜서 일반적으로 황, 질소 및 수소화의 소정의 수준을 총족하는 수소화처리 조건에서 적합한 촉매와 접촉하게 된다. 예를 들면, 수소화처리 반응 구역(13)은 20 중량 ppm에서 1 중량 ppm 미만으로의 감소된 농도, 또는 일부 실시예에서 1 중량 ppm 미만의 감소된 농도의 황을 갖는 수소화처리된 생성물(15)을 생성할 수 있다. 질소의 감소된 농도는 30 중량 ppm 미만, 보다 바람직하게는 0.2 중량 ppm 내지 1 중량 ppm이다. 추출 오염물 감소는 다양한 인자, 예컨대 그 중에서도 특히 공급원료의 품질, 수소화처리 조건, 이용가능한 수소, 및 수소화처리 촉매에 따라 좌우된다.
하나의 양태에서 수소화처리 구역(13)은 보다 높은 비등 탄화수소의 과다 처리를 감소시키기 위해서 일반적으로 454℃(850℉) 및 17.3 MPa(2500 psig)를 넘지 않은 비교적 온화 조건에서 조작된다. 가혹한 조건에서, 종종 소정의 생성물, 예컨대 나프타를 보다 덜 중요한 경질 목적물로 분해하기도 하는, 높의 정도의 분해가 일어난다. 일반적으로, 수소화처리 구역(13)은 315℃(600℉) 내지 426℃(800℉)의 온도, 3.5 MPa(500 psig) 내지 17.3 MPa(2500 psig)의 압력, 및 0.1 hr-1 내지 10 hr-1의 액체 시간당 공간 속도에서 조작된다. 본원에서 사용하기에 적합한 수소화처리 촉매는 임의의 공지된 통상적인 수소화처리 촉매이고, 고 표면적 지지체 물질, 바람직한 알루미나 상의 하나 이상의 VIII족 금속(바람직하게는 철, 코발트 및 니켈, 보다 바람직하게는 코발트 및/또는 니켈) 및 하나 이상의 VI족 금속(바람직하게는 몰리브덴 및/또는 텅스텐)으로 구성되는 것들을 포함한다. 다른 적합한 수소화처리 촉매는 제올라이트 촉매 뿐만 아니라 귀금속이 팔라듐 및 백금으로부터 선택되는 것인 귀금속 촉매를 포함한다. 본 발명의 영역 내에서, 하나 초과 유형의 수소화처리 촉매가 동일 반응 용기에서 사용될 수 있다. VIII족 금속은 전형적으로 2 내지 20 중량%, 바람직하게는 4 내지 12 중량%의 범위의 양으로 존재한다. VI족 금속은 전형적으로 1 내지 25 중량%, 바람직하게는 2 내지 25 중량%의 범위의 양으로 존재한다. 물론, 구체적인 촉매 조성물 및 조작 조건은 처리되는 구체적인 탄화수소, 헤테로원자의 농도 및 다른 파라미터에 따라 다양할 수 있다.
이어서, 수소화처리된 나프타는 리포밍 구역(16)으로 이송된다. 추가 나프타 공급원은 리포밍 구역(16), 예컨대 디젤 수소화 분해기(hydrocracker) 중질 나프타일 수 있는 나프타 공급원(17), 및 경유 수소화 분해기 중질 나프타일 수 있는 나프타 공급원(18)에 첨가될 수 있다. 리포밍 공정은 석유의 정제에서의 일반 공정이며, 일반적으로 가솔린의 양을 증가시키는데 사용된다. 리포밍 공정은 수소 스트림과 탄화수소 혼합물을 혼합하는 단계 및 결과로 얻어지는 스트림을 리포밍 촉매와 접촉시키는 단계를 포함한다. 리포밍 반응기는 450℃ 내지 540℃의 공급물 유입구 온도에 의해 조작된다. 리포밍 반응은 탈수소화 및 고리화를 통해 파라핀 및 나프텐을 방향족으로 전환시킨다. 파라핀의 탈수소화는 올레핀을 산출할 수 있고, 파라핀 및 올레핀의 탈수소고리화는 방향족을 산출할 수 있다.
리포밍 공정은 흡열 공정이고, 그 반응을 유지하기 위해서, 리포머는 층간 가열기를 구비한 복수의 반응기 층을 포함할 수 있는 접촉 반응기이다. 반응기 층은 반응기 내의 반응 온도를 유지하는 층간 가열기가 구비되도록 크기를 갖는다. 비교적 큰 반응기 층은 유의적인 온도 강하를 경험할 수 있고, 반응에 대한 반대의 결과를 가질 수 있다. 촉매는 또한 내부 리포머 가열기를 통과할 수 있어 촉매를 소정의 리포머 유입구 온도까지 도달하게 한다. 층간 가열기는 촉매 및 공정 스트림이 리포머 내에 있는 하나의 반응기 층에서 순차적인 반응기 층으로 유동함에 따라 촉매 및 공정 스트림을 재가열한다. 층간 가열기의 가장 일반적인 유형은 튜브에서 유동하는 유체 및 촉매를 가열하는 연소형 가열기이다. 다른 열 교환기가 사용될 수 있다.
리포밍 촉매는 일반적으로 지지체 상의 금속을 포함한다. 지지체는 다공성 물질, 예컨대 무기 산화물 또는 분자체, 및 바인더를 중량비 1:99 내지 99:1로 포함할 수 있다. 중량비는 1:9 내지 9:1인 것이 바람직하다. 지지체에 사용된 무기 산화물로는 알루미나, 마그네시아, 티타니아, 지르코니아, 크로미아, 아연 산화물, 토리아, 보리아, 세라믹, 자기(porcelain), 보크사이트, 실리카, 실리카-알루미나, 탄화규소, 점토, 결정질 제올라이트성 알루미노실리케이트, 및 이들의 혼합물이 포함되지만, 이에 국한되는 것이 아니다. 다공성 물질 및 바인더는 해당 기술 분야에서 공지되어 있으며, 본원에 상세히 제시되어 있지 않다. 금속은 하나 이상의 VIII족 귀금속인 것이 바람직하고, 백금, 이리듐, 로듐 및 팔라듐을 포함한다. 전형적으로, 촉매는 촉매의 총 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 2 중량%인 양의 금속을 함유한다. 촉매는 또한 IIIA족 또는 WA족의 조촉매 원소를 포함할 수 있다. 이들 금속은 갈륨, 게르마늄, 인듐, 주석, 탈륨 및 납을 포함한다.
리포밍 구역은 리포메이트 생성물 스트림(19) 및 H2 농후 순 기체 스트림(20)을 생성한다. 리포메이트 생성물 스트림(19)은 리포메이트 분할기(21)로 이송될 수 있어 C6 및 C7 방향족을 포함하는 리포메이트 분할기 오버헤드 스트림(22) 및 C8 및 중질 방향족을 포함하는 바텀 스트림(23)을 생성하게 된다. 리포메이트 오버헤드 스트림(22)은 방향족 회수 유닛(27)으로 이송되어 벤젠 및 톨루엔을 포함하는 방향족 생성물 스트림(29)을 생성하게 된다. 방향족 회수 유닛은 파라핀을 포함하는 라피네이트 스트림(28)을 추가로 생성한다. 방향족 회수 유닛(27)에 대한 한가지 산업적 표준은 Sulfolane™ 공정이고, 이것은 설폴란을 사용하여 방향족의 고 순도 추출을 용이하게 하는 추출식 증류 공정이다. Sulfolane™ 공정은 해당 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다. 방향족 생성물 스트림(29)은 일련의 분별 컬럼(30 및 33)을 사용하여 추가 분리될 수 있으며, 여기서 분별 컬럼(30)은 생성물 스트림(29)을 수용하고, 오버헤드 벤젠 생성물(31)을 생성하며, 분별 컬럼(33)은 바텀 생성물(32)을 분별 컬럼(30)으로부터 수용하고, 오버헤드 톨루엔 생성물(34)을 생성한다. 분별 컬럼(33)으로부터의 바텀 생성물(35)은 크실렌을 포함할 수 있으며, 하기 보다 상세히 기술되어 있는 바와 같이, 크실렌 분별화를 위해 그렇게 재순환될 수 있다.
리포메이트 분할기(21)의 논의로 되돌아 가서, 분할기 바텀 스트림(23)은 크실렌 분별 컬럼(36)으로 진행되고, 이 분별 컬럼은 크실렌 함유 탄화수소 스트림(37)을 그의 오버헤드 생성물로서, 그리고 중질 탄화수소를 그의 바텀 생성물(38)로서 생성한다. 상기 주지되어 있는 바와 같이, 분별 컬럼(33) 바텀 생성물 스트림(35)은 크실렌 분별 컬럼(36)에서 스트림(23)을 연결할 수 있다. 상기 초기에 주지되어 있는 바와 같이, 리포밍 공정의 결과로서, 생성된 C8 탄화수소의 14%일 수 있는 양으로, 에틸벤젠이 생성된다.
이후, 크실렌 함유 탄화수소 스트림(37)은 파라-크실렌 분리 구역(39)으로 이송될 수 있다. 파라-크실렌은 모의 이동층(SMB) 기술을 이용하여 크실렌 혼합물로부터 거의 전적으로 분리된다. SMB 공정은 몇몇 흡착 층을 이용하고 유입구 스트림 및 유출구 스트림을 층들 사이에 이동시키는 상업적 흡착 분리 공정이고, 여기서는 파라-크실렌을 포함하는 공정 스트림이 층을 통과하게 된다. 흡착 층은 파라-크실렌을 우선적으로 흡착하고, 이후 탈착제를 사용하여 공정 스트림으로서 파라-크실렌을 탈착하는 흡착제를 포함한다. SMB 공정은 파라-크실렌을 우선적으로 흡착하는 최고 특성을 갖는 단일 흡착제, 및 복수 흡착제를 사용할 수 있다.
120℃ 내지 200℃(249℉ 내지 392℉)의 온도를 포함하는 조건에서 흡착 구역을 조작하는 것이 바람직하는데, 이는 보다 우수한 선택성 및 용량을 제공하기 때문이다. 또다른 중요한 조작적 변수는 분자체의 물 함량이다. 이러한 변수는 질량이동 고려사항에 있어서 반드시 필요하다. 그러나, 물이 파라-크실렌의 질량 이동을 향상시키지만, 파라-크실렌 용량 및 총 C8 방향족 용량 둘 다를 감소시킨다는 점에서 절충안이 존재한다. 그러므로, 균형이 공정을 최적화시키기 위해서 반드시 달성되어야 한다. 상업적 공정이 챔버 내에 한정된 흡착에 의해 연속적으로 조작되기 때문에, 인지된 조작 방법은 필요한 경우 물을 공급물 스트림에 첨가하는 것을 포함한다. 흡착제의 수화 수준은 미국 특허 출원 번호 5,900,523에 기술되어 있는 바와 같이 감열 감량(LOI)이라고 칭하는 측정에 의해 또는 무휘발성 기준으로 기록된다. LOI 시험에서, 제올라이트성 흡착제의 휘발성 물질 함량은 일정 중량을 달성하기에 충분한 시간 동안 질소와 같은 비활성 가스 퍼지 하에 900℃에서 흡착제의 샘플을 건조시키기 전 및 후에 얻어지는 중량차에 의해 측정된다. 다른 조작 변수는 L3/A 비율 및 A/F 비율을 포함한다. L3/A 비율은 SMB 시스템의 구역(3)을 통과하는 액체 유동 속도 대 공정을 통과하는 선택적 소공 부피의 모의 순환 속도의 비율이다. A/F 비율은 공정을 통과하는 선택적 소공 부피의 모의 순환 속도 대 공급물 혼합물의 정량적 공급물 속도의 비율이다. A/F 비율은 구체적인 L3 속도에 특이적인 조작 곡선을 설정한다. 0.3 내지 0.7의 A/F 비율에 의한 조작이 바람직하다. 일반적으로 고 순도 생성물(예를 들면, 99%)을 생성하기 위해 설계된 공정 유닛은 이러한 일반적 범위의 상위 단부에서 조작된다.
해당 기술 분야에서 공지된 흡착제는 X 제올라이트를 포함하고, 그 흡착제는 바륨 치환된 X 제올라이트, 또는 BaX인 것이 바람직하다. 흡착제는 또한 Y 제올라이트를 포함하고, 그 흡착제는 칼륨 치환된 Y 제올라이트 또는 KY인 것이 바람직하다. X 제올라이트는 미국 특허 번호 6,706,938에 기술된 바와 같이 파라-크실렌의 분리에서 사용하기 위해 해당 기술 분야에 공지되어 있으며, 그 특허는 전체가 참고 인용된다. Y 제올라이트는 해당 기술 분야에 공지되어 있고, 미국 특허 번호 4,842,836, 4,965,233, 6,616,899, 및 6,869,521에 기술되어 있고, 이들 특허는 전체 내용이 참고 인용된다.
파라-크실렌 분리 구역(39)으로부터의 분리된 파라-크실렌 생성물은 스트림(40)으로서 제거될 수 있다. 잔류 크실렌 및 에틸벤젠의 일부는 스트림(41)을 통해 방향족 회수 유닛(27)으로 복귀될 수 있다. 부가적으로, 잔류 크실렌 및 에틸벤젠의 일부는 스트림(42)을 통해 이성질화 구역(43)으로 이송될 수 있다. 스트림(42)은 비평형 크실렌 및 에틸벤젠을 포함할 수 있다. 이들 방향족 화합물은 비평형 혼합물로 존재하고, 즉 하나 이상의 C8 방향족 이성질체는 이성질화 조건에서 평형 농도와는 실질적으로 상이한 농도로 존재한다. 따라서, 크실렌 이성질체 중 하나 또는 둘이 다른 크실렌 이성질체(들)에 관하여 평형 비율 미만 것인 비평형 크실렌 조성물이 존재한다. 평형 비율 미만의 크실렌은 이의 이전 분리로 인하여 파라-이성질체일 수 있다. 일반적으로, 혼합물은 C8 화합물의 14 질량%인 에틸벤젠 함량, 0 내지 35 질량%의 오르토-크실렌 함량, 20 내지 95 질량%의 메타-크실렌 함량 및 0 내지 30 질량%의 파라-크실렌 함량을 갖는다.
크실렌/에틸벤젠 이성질화 촉매로서 특히 유리한 것은 동일 3차원 구조로 12원 고리 및 10원 고리를 함유하는 촉매이다. 수산화물 매질 중에서 용이하게 이용가능한 구조 유도제에 의해 합성되는 알루미노실리케이트 구조에서 상업적인 이용이 전형적으로 보인다. 12원 및 10원 고리 둘 다를 3차원 구조로 함유하는 제올라이트는 CON, DFO, IWR, IWW 및 MSE 유형에 속한다. CIT-1, CON 구조 유형의 제올라이트의 합성은 미국 특허 번호 5,512,267 및 문헌[J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 3766-79]에서 보로실리케이트 형태로서 기술되어 있다. 합성 후, 후속 단계는 B를 Al로 치환하는 것을 허용하도록 수행될 수 있다. 또한, CON 구조 유형의 제올라이트 SSZ-26 및 SSZ-33은 미국 특허 번호 4,910,006 및 미국 특허 번호 4,963,337에 각각 기술되어 있다. SSZ-33은 또한 보로실리케이트로서도 기술되어 있다.
MCM-68으로 지정된 MSE 구조 유형의 한가지 구체적인 제올라이트가 헌(Calabro et al., 미국 특허 번호 6,049,018, 1999)에 개시되어 있다. 이 특허는 디카티온 유도체, N,N,N',N'-테트라알킬바이시클로[2.2.2]옥트-7-엔-2R,3S:5R,6S-디피롤리디늄 디카티온, 및 N,N,N',N'-테트라알킬바이시클로[2.2.2]옥탄-2R,3S:5R,6S-디피롤리디늄 디카티온으로부터 MCM-68의 합성을 기술한 것이다. MCM-68은 각각의 채널이 사면체적으로 배위결합된 원자의 12원 고리에 의해 한정되는 하나 이상의 채널 시스템, 및 각각의 채널이 사면체적으로 배위결합된 원자의 10원 고리에 의해 한정되는 2 이상의 추가 독립 채널 시스템을 갖는 것으로 밝혀졌으며, 여기서 독득한 10원 고리 채널의 수는 12원 고리 채널의 수의 2배이다. 특허 출원 공개 번호 US 2009/318696 A1을 참조할 수 있다.
비평형 혼합물은, 라인(44)을 통해 공급된 수소의 존재 하에, 상기 기술된 바와 같은 이성질화 촉매와 접촉하게 된다. 접촉 단계는 고정층 시스템, 이동층 시스템, 유동층 시스템 및 수포층(ebullated-bed) 시스템으로 또는 뱃치형 조작으로 촉매 시스템을 이용하여 수행할 수 있다. 중요한 촉매의 마모 손실의 위험 및 보다 단순한 조작의 관점에서, 고정층 시스템을 이용하는 것이 바람직하다. 이 시스템에서, 공급물 혼합물은 필요한 경우 소정의 반응 온도로의 적당한 가열 수단에 의해, 예를 들면 또다른 스트림과의 열 교환에 의해 예열된 후, 촉매를 함유하는 이성질화 구역으로 이송된다. 이성질화 구역은 소정의 이성질화 온도가 각 구역으로의 입구에서 유지되는 것을 보장하도록 사이에 적합한 수단을 구비한 하나 이상의 별개 반응기일 수 있다. 반응물은 상향 또는 하향 또는 방사 유동 방식으로 촉매 층과 접촉될 수 있다.
그 이성질화는 일반적으로 100℃ 내지 550℃ 이상의 범위에, 바람직하게는 150℃ 내지 500℃의 범위에 있는 이성질화 온도를 포함하는 이성질화 조건 하에 수행된다. 압력은 일반적으로 10 kPa 내지 5 MPa 절대 압력, 바람직하게는 100 kPa 내지 3 Mpa 절대 압력이다. 이성질화 조건은 수소 대 탄화수소의 몰비 0.5:1 내지 6:1, 바람직하게는 1:1 또는 2:1 내지 5:1로 수소의 존재를 포함한다. (촉매 복합체에서 분자체의 함량을 기준으로 계산된) 촉매를 포함하는 촉매의 충분한 질량은 이성질화 구역에서 함유되어 액체 공급물 스트림(STP에서 정상적으로 액체인 성분들)에 관하여 중량 시간당 공간 속도 0.1 내지 50 hr-1, 바람직하게는 0.5 내지 25 hr-1를 제공하게 된다.
이후, 이성질화 구역 생성물 스트림(45)은 하나 이상이 분별 컬럼으로 이송될 수 있으며, 그 컬럼은 C7 오버헤드 생성물(스트림(47))을 생성하고 C8 생성물을 다시 크실렌 분별기(36)로 (스트림(46A)으로서) 재순환시키는 헵탄 제거기 컬럼, 및 생성물을 방향족 회수 유닛(27)으로 다시 재순환시키는 (헵탄 제거기 컬럼(46)의 사이드 유분(48)이 공급되는) 스트립퍼 컬럼(49)을 포함할 수 있다. 사실, 이성질화 구역은 비평형 크실렌 및 에틸벤젠을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하게 되고, 이어서 그 파라-크실렌은 분별기(36)로 다시 재순환되고, 이어서 파라-크실렌의 추가 분리 및 회수를 위한 파라-크실렌 분리 구역(39)으로 이송되어 공정 수율을 증가시키게 된다.
이하 시스템(10)의 트랜스알킬화 부분(10B)을 예시하는 도 1b에 대하여 언급된다. 상기 주지되어 있는 바와 같이, 톨루엔 분별 컬럼(33)에 의해 생성되는 추출된 톨루엔인 스트림(34)은 트랜스알킬화 부분(10B)에 대한 공급물로서 사용된다. 부가적으로, 크실렌 분별 컬럼(36)으로부터의 바텀 스트림(38)이 이 부분(10B)에서 사용된다. 스트림(34)은 트랜스알킬화/불균등화 구역(51)으로 이송된다. 트랜스알킬화/불균등화 구역으로의 공급물은 스트림(34)으로부터의 톨루엔 뿐만 아니라, 이후에 보다 상세히 기술되어 있는 바와 같이, 중질 방향족 컬럼(67)(이는 결과로 C9 농후 스트림(69)을 생성함)을 통해 처리한 후 스트림(38)으로부터 얻어지는 C9 방향족을 포함한다. C10+ 탄화수소가 또한 존재할 수 있다.
톨루엔 스트림(34) 및 C9 방향족 농후 스트림(69)은 함께 또는 서로 별도로 트랜스알킬화/불균등화 구역(51)으로 공급된다. 예를 들면, 반응 구역(51)의 공급 물질은 톨루엔 10-90 중량%, C9 방향족 10-90 중량%, 및 C10 +0-5 중량%를 포함한다.
톨루엔 스트림(34) 및 C9 방향족 농후 스트림(69)은 반응 구역(51)에서 (스트림(52)을 통해 제공된) 수소의 존재 하에 불균등화 및 트랜스알킬화 반응을 실시하게 된다. 그 반응은 벤젠, C8 방향족 및 C10 + 탄화수소를 포함하는 생성물 혼합물을 생성한다. 반응 구역(51)에서 반응은 촉매의 존재 하에서 진행된다. 반응 구역(51)에서 사용된 촉매는 그러한 목적을 위해 해당 기술 분야에 공지된 하나 이상의 촉매, 예를 들면 금속 함유 제올라이트일 수 있다. 촉매 중, 금속은 Bi, Mo, Fe, Co, Ni, Pt, Ag, Pd, Re 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택된 히나 이상일 수 있으며, 제올라이트는 Y형 제올라이트, 모데나이트, β-제올라이트 및 ZSM형 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 반응 동안, 압력은 1.0-5.0 MPa이고, 온도는 300-480℃이며, 수소/탄화수소 몰비는 1-10이다. 중량 공간 속도는 0.5-10 h-1로 유지된다. 불균등화 및 트랜스알킬화 반응의 생성물은 스트림(53)을 통해 반응 구역(51)으로부터 제거된다.
생성물 스트림(53)을 추가로 처리하기 위해서 스트리퍼 컬럼(54)이 제공된다. 스트립퍼 컬럼(53)이 경질 최종물을 오버헤드 분획으로서 제거하고, 사이드 유분 스트림(57)이 (이하에서 보다 상세히 기술되어 있는 바와 같이) 탈알킬화 구역과 연합된 추가 스트립퍼 컬럼으로 이송되고, 바텀 생성물 스트림(56)이 상기 기술된 컬럼(30 및 33)과 유사한 벤젠 분별 컬럼(58)과 이어서 톨루엔 분별 컬럼(61)으로 이송된다. 벤젠은 오버헤드 스트림(59)을 통해 제거되고, 바텀 스트림(60)은 컬럼(61)으로 이송되며, 컬럼(61)으로부터의 톨루엔 오버헤드 생성물은 스트림(62)을 통해 반응 구역(51)으로 다시 재순환되고, 톨루엔 컬럼(61)으로부터의 바텀 생성물 스트림(63)은 크실렌 분별 컬럼(64)에서 처리된다. 크실렌 분별 컬럼은 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠을 포함하는 오버헤드 스트림(65), 및 중질 방향족 탄화수소를 포함하는 바텀 생성물 스트림(66)을 생성한다.
크실렌 분별 컬럼(36)의 바텀 생성물로부터 유도되는 스트림(38)에 대한 논의로 되돌아 가서, 스트림(38)은 유사 스트림(66)에 연결하고(둘 다는 크실렌 분별 컬럼의 바텀 생성물임), 상기 언급된 중질 방향족 컬럼(67)으로 진행된다. 중질 방향족 컬럼(67)은, 상기 언급된 바와 같이, 오버헤드 스트림(69)으로서 C9 방향족 농후 생성물(예를 들어, 반응 구역(51)에 사용할 필요가 없는 스트림(69)의 일부는 생성물 스트림(69A)으로서 시스템으로부터 제거될 수 있고, 다양한 가솔린 등급에 사용하게에 적합할 수 있임), 및 바텀 스트림(68)으로서 중질 방향족 생성물(이것은 다른 생성물 및/또는 공정에 사용하기 위해 시스템으로부터 제거될 수 있음)을 생성한다.
크실렌 분별 컬럼(64)의 오버헤드 스트림(65)은 파라-크실렌 분리 구역(70)으로 진행된다. 상기 기술된 파라-크실렌 분리 구역(39)에서와 같이, 파라-크실렌 분리 구역은 유사 촉매 및 유사 처리 조건을 이용하여 공지된 SMB 기술에 따라 조작할 수 있다. 파라-크실렌 생성물은 스트림(71)을 통해 구역(70)으로부터 제거되고, 분리되지 않은 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠의 일부는 스트림(72)을 통해 방향족 회수 유닛(27)으로 진행되고, 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠의 잔부는 스트림(73)을 통해 탈알킬화 구역(74)으로 진행된다.
초기에 주지되어 있는 바와 같이, C8 화합물의 분획으로서 존재하는 에틸벤젠은 시스템(10)의 그러한 트랜스알킬화 부분(10B)에서 1%일 수 있다. 그러한 방향족 화합물은 비평형 혼합물로 있으며, 즉 하나 이상의 C8 방향족 이성질체는 이성질화 조건에서 평형 농도와는 실질적으로 상이한 농도로 존재한다. 따라서, 크실렌 이성질체 중 하나 또는 둘이 다른 크실렌 이성질체(들)에 대하여 평형 비율 미만인 비평형 크실렌 조성물이 존재한다. 평형 비율 미만의 크실렌은 이의 사전 분리에 기인하여 파라-이성질체일 수 있다. 일반적으로, 그 혼합물은 C8 화합물의 1 질량%인 에틸벤젠 함량, 0 내지 35 질량%의 오르토-크실렌 함량, 20 내지 95 질량%의 메타-크실렌 함량, 및 0 내지 30 질량%의 파라-크실렌 함량을 갖는다.
EB 탈알킬화 구역(74)에서 사용된 촉매는 4 내지 8 Å의 소공 직경, 및 비정질 인산알루미늄 바인더 내의 백금 수소화 성분을 갖는 분자체를 포함한다. 분자체의 예로는 10 초과, 경우에 따라 20 초과의 Si:Al2 비율을 갖는 것들, 예컨대 MFI, MEL, EUO, FER, MFS, MTT, MTW, TON, MOR, UZM-8 및 FAU 유형의 제올라이트가 포함된다. 펜타실 제올라이트, 예컨대 MFI, MEL, MTW 및 TON이 바람직하고, MFI-유형 제올라이트, 예컨대 ZSM-5, 실리카라이트, 보롤라이트 C, TS-1, TSZ, ZSM-12, SSZ-25, PSH-3, 및 ITQ-1이 특히 바람직하다. 제올라이트는 촉매 입자의 용이한 형성을 위해 바인더와 조합된다. 촉매 내의 제올라이트의 상대 비율은 1 내지 99 질량%의 범위일 수 있으며, 2 내지 90 질량%가 바람직하다.
바인더는 조성이 균일해야 하고, 공정에 사용된 조건에 대하여 비교적 내성을 가져야 한다. 적합한 바인더는 산화물, 예컨대 알루미나, 인산알루미늄, 마그네시아, 지르코니아, 크로미아, 티타니아, 보리아 및 실리카 중 하나 이상을 포함한다. 촉매는 또한 그 복합체를 제한하는 일 없이 (1) 베릴리아, 게르마니아, 바나디아, 주석 산화물, 아연 산화물, 철 산화물 및 코발트 산화물(이에 국한되는 것은 아님)을 포함하는 다른 무기 산화물, (2) 비-제올라이트계 분자체, 예컨대 미국 특허 번호 4,310,440의 알루미노포스페이트, 미국 특허 번호 4,440,871의 실리코알루미노포스페이트, 및 미국 특허 번호 4,793,984의 ELAPSO, 및 (3) 스피넬, 예컨대 MgAl2O4, FeAl2O4, ZnAl2O4, CaAl2O4, 및 화학식 MO―Al2O3(여기서, M은 2의 원자가를 갖는 금속임)을 갖는 다른 유사 화합물 중 하나 이상을 함유할 수 있으며, 성분들은 복합체에 임의의 적합한 지점에서 첨가될 수 있다.
바람직한 바인더 또는 매트릭스 성분은 비정질 인 함유 알루미나(이후에는 인산알루미늄이라고 칭함) 성분을 포함한다. 인산알루미늄 바인더/매트릭스에서 알루미늄 대 인의 원자비는 일반적으로 1:100 내지 100:1의 범위, 보다 전형적으로 1:5 내지 20:1의 범위일 수 있다. 인산알루미늄은 450 m2/g 이하의 표면적을 가지며, 표면적은 250 m2/g 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면, 미국 특허 번호 6,143,941을 참조할 수 있다.
라인(75)을 통해 공급된 수소의 존재 하에서, 비평형 혼합물은 상기 기술된 바와 같은 EB 탈알킬화 유형 촉매와 접촉하게 된다. 접촉 단계는 고정층 시스템, 이동층 시스템, 유동층 시스템, 및 수포층 시스템으로 또는 뱃치 유형 조작으로 촉매 시스템을 이용하여 수행될 수 있다. 탈알킬화 구역(74)은 소정의 이성질화 온도가 각 구역의 입구에서 유지되는 것을 보장하도록 사이에 적합한 수단을 구비한 하나 이상의 개별 반응기일 수 있다. 반응물은 상향, 하향 또는 방사 유동 방식으로 촉매 층과 접촉될 수 있다.
이후, 탈알킬화 구역 생성물 스트림(76)은 하나 이상의 분별 컬럼으로 이송될 수 있으며, 그 분별 컬럼은 C7 오버헤드 생성물을 생성하고 C8 생성물을 (스트림(79)으로서) 크실렌 분별기(64)로 다시 재순환시키는 헵탄 제거기 컬럼, 및 생성물을 스트림(82)을 통해 방향족 회수 유닛(27)으로 다시 재순환시키는 (상기 주지되어 있는 바와 같이, 헵탄 제거거 컬럼(77)의 사이드 유분(78)과 스트립퍼(54)으로부터 스트림(57)이 공급되는) 스트립퍼 컬럼(80)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 경질 최종물은 스트립퍼 컬럼(80)으로부터 오버헤드 스트림(81)을 통해 스트림 부분(10B)으로부터 유출된다. 사실, 탈알킬화 구역은 비평형 크실렌을 이성질화하고 에틸벤젠을 탈알킬화하여 추가 파라-크실렌을 생성하며, 이어서 파라-크실렌은 분별기(64), 이어서 파라-크실렌의 추가 분리 및 회수를 위한 파라-크실렌 분리 구역(70)으로 다시 재순환되어, 공정 수율을 증가시키게 된다.
따라서, 본 개시내용에서, 파라-크실렌의 분리 후, 크실렌 및 에틸벤젠의 비평형 혼합물은 각 스트팀에서 예상될 수 있는 에틸벤젠의 양을 기초로 하여 최적화되는 2개의 개별 구역(43 및 44)에서 처리된다. 리포밍 부분(10A)에 있어서, 구역(43)은 크실렌 및 에틸벤젠을 이성질화하는 이성질화 구역이다. 트랜스알킬화 부분(10B)에 있어서, 구역(74)은 크실렌을 이성질화하고 에틸벤젠을 탈알킬화하는 탈알킬화 구역이다. 따라서, 리포밍 부분에서 생성되는 혼합된 크실렌 및 EB은 EB 이성질화 기초 공정을 이용하여 우선적으로 처리된다. C8 방향족 화합물의 14%에서, 리포메이트 내의 C8 방향족은 최고 EB 농도를 가지며, 이 스트림을 EB 이성질화 촉매로 처리하는 것은 파라-크실렌에 대한 전체 수율을 개선시킨다. 이와 대조적으로, C8 방향족 화합물의 1%에서, 트랜스알킬화 부분에서 생성되는 혼합된 크실렌은 EB 탈알킬화 기초 촉매를 사용하여 우선적으로 처리된다. 이러한 혼합된 크실렌 스트림이 매우 낮은 농도의 EB를 갖기 때문에, 그러한 스트림을 고 효율 EB 탈알킬화로 처리하는 것은 설비 및 자본 비용을 낮춘다. 따라서, 상기 주지된 바와 같이, 경우에 따라 종래 기술에서 수행되는 혼합된 크실렌 스트림을 조합하는 것과는 반대로, 이러한 "하이브리드" 콤플렉스의 설비 및 투자 비용은 개선된 생성물 수율과 함께 유의적으로 감소된다.
특정 실시양태
후술 내용이 특정 실시양태와 함께 기술되지만, 이러한 설명은 선행하는 설명 및 첨부된 청구범위의 영역을 예시하는 것이지 그 영역을 한정하는 것이 아닌 것으로 이해된다.
본 발명의 제1 실시양태는 제1 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 단계; 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계; 톨루엔 스트림을 트랜스알킬화하여 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 단계; 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계; 및 에틸벤젠 탈알킬화 유형 크실렌 이성질화 공정을 이용하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계를 포함하는 탄화수소 스트림을 처리하는 방법이다. 본 발명의 실시양태는 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림이 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림보다 더 많은 비율의 에틸벤젠을 포함하는 것인 본 문단 내의 제1 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 나프타 함유 탄화수소 스트림을 리포밍하여 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림 및 톨루엔 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하는 것인 본 문단 내의 제1 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 나프타 함유 탄화수소 스트림을 수소화 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 본 문단 내의 제1 실시영태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 파라-크실렌을 분리하는 단계가 모의 이동층 공정을 이용하여 수행하는 것인 본 문단 내의 제1 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다.
본 발명의 제2 실시양태는 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 제1의 파라-크실렌 분리 유닛; 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 이성질화 유닛; 톨루엔 및 C9+ 방향족 스트림을 트랜스알킬화하여 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 트랜스알킬화 유닛; 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 제2의 파라-크실렌 분리 유닛; 및 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 탈알킬화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 에틸벤젠 탈알킬화 유형 크실렌 이성질화 유닛을 포함하는 탄화수소 스트림을 처리하는 시스템이다. 본 발명의 실시양태는 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림이 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림보다 더 큰 비율의 에틸벤젠을 포함하는 것인 본 문단 내의 제2 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 나프타 함유 탄화수소 스트림을 리포밍하여 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림 및 톨루엔 스트림을 생성하는 나프타 리포밍 유닛을 더 포함하는 것인 본 문단 내의 제2 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 나프타 함유 탄화수소 스트림을 수소화 처리하는 나프타 수소화 처리 유닛을 더 포함하는 것인 본 문단 내의 제2 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 제1 및 제2 파라-크실렌 분리 유닛 중 하나 또는 둘 다가 모의 이동층을 포함하는 것인 본 문단 내의 제2 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다.
본 발명의 제3 실시양태는 나프타 함유 탄화수소 스트림을 수소화 처리하는 단계; 나프타 함유 탄화수소 스트림을 리포밍하여 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림 및 톨루엔 스트림을 생성하는 단계로서, 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림이 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림보다 더 큰 비율의 에틸벤젠을 포함하고, 톨루엔 스트림이 방향족 회수 공정을 이용하여 생성되는 것인 단계; 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계로서, 파라-크실렌을 분리하는 것이 모의 이동층 공정을 이용하여 수행되는 것인 단계; 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계; 톨루엔 스트림을 트랜스알킬화하여 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 단계; 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계로서, 파라-크실렌을 분리하는 것이 모의 이동층 공정을 이용하여 수행되는 것인 단계; 및 에틸벤젠 탈알킬화 유형 크실렌 이성질화 공정을 이용하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계를 포함하는 나프타 함유 탄화수소 스트림을 처리하는 방법이다. 본 발명의 실시양태는 수소화처리 단계가 황 종을 제거하는 것을 포함하는 것인 본 문단 내의 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 수소화 처리 단계가 질소 종을 제거하는 것을 더 포함하는 것인 본 문단 내의 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 톨루엔 스트림이 벤젠을 오버헤드 생성물로서 제거하는 제1 증류 컬럼을 이용하여 추가 처리되는 것인 본 문단 내의 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 톨루엔 스트림이 톨루엔을 오버헤드 생성물로서 제거하는 제2 증류 컬럼을 이용하여 추가 생성되는 것인 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 트랜스알킬화 단계가 C9+ 탄화수소 종의 존재 하에 수행되는 것인 본 문단 내의 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 트랜스알킬화 단계가 트랜스알킬화 촉매의 존재 하에 추가 수행되는 것인 본 문단 내의 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하는 단계가 이성질화 촉매의 존재 하에 수행되는 것인 본 문단 내의 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명의 실시양태는 나프타 함유 탄화수소 스트림이 복수의 나프타 공급원으로부터 유도되는 것인 본 문단 내의 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다. 본 발명이 실시양태는 모의 이동층 공정이 파라-크실렌 흡착제 물질의 존재 하에 수행되는 것인 본 문단 내의 제3 실시양태를 거친 본 문단 내의 이전 실시양태들 중 하나의 것, 임의의 것 또는 전부의 것이다.
하나 이상의 예시적인 실시양태가 개시내용의 전술한 상세한 설명에서 제시되어 있지만, 대다수의 변형예가 존재하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 예시적인 실시양태(들)은 단지 예시에 불과하는 것이고 개시내용의 영역, 적용가능성 또는 구성을 어떠한 방식으로 제한하는 것으로 의도되지 않다는 점도 이해되어야 한다. 오히려, 전술하는 상세한 설명은 개시내용의 예시적인 실시양태를 실시하기 위해 용이한 로드 맵을 해당 기술 분야의 당업자에게 제공할 수 있을 것이다. 다양한 변경예는 첨부된 청구범위에서 설정된 바와 같은 개시내용의 영역으로부터 벗어나는 일 없이 예시적인 실시양태에서 기술된 요소들의 기능 및 배열에 있어서 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. 탄화수소 스트림을 처리하는 방법으로서,
    제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계,
    제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계,
    톨루엔 스트림을 트랜스알킬화하여 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 단계,
    제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 단계, 및
    에틸벤젠 탈알킬화 유형 크실렌 이성질화 공정을 이용하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림은 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림보다 더 큰 비율의 에틸벤젠을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 나프타 함유 탄화수소 스트림을 리포밍하여 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림 및 톨루엔 스트림을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 나프타 함유 탄화수소 스트림을 수소화처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 파라-크실렌을 분리하는 단계는 모의 이동층 공정을 이용하여 수행하는 것인 방법.
  6. 탄화수소 스트림을 처리하는 시스템으로서,
    제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 제1의 파라-크실렌 분리 유닛,
    제1의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 이성질화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 이성질화 유닛,
    톨루엔 및 C9+ 방향족 스트림을 트랜스알킬화하여 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림을 생성하는 트랜스알킬화 유닛,
    제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림으로부터 파라-크실렌을 분리하여 제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 생성하는 제2의 파라-크실렌 분리 유닛, 및
    제2의 비평형 크실렌 및 에틸벤젠 스트림을 탈알킬화하여 추가의 파라-크실렌을 생성하는 에틸벤젠 탈알킬화 유형 크실렌 이성질화 유닛
    을 포함하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림은 제2의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림보다 더 높은 비율의 에틸벤젠을 포함하는 것인 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 나프타 함유 탄화수소 스트림을 리포밍하여 제1의 혼합된 크실렌 및 에틸벤젠 함유 스트림 및 톨루엔 스트림을 생성하는 나프타 리포밍 유닛을 더 포함하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 나프타 함유 탄화수소 스트림을 수소화처리하는 나프타 수소화처리 유닛을 더 포함하는 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 제1 및 제2의 파라-크실렌 분리 유닛 중 하나 또는 둘 다는 모의 이동층을 포함하는 것인 시스템.
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