KR20220090440A - 파라핀 탈수소화 방법 및 장치 - Google Patents

파라핀 탈수소화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

탈수소화 반응기 유출물로부터 수소를 회수하는 방법이 개시된다. 탄화수소 및 수소를 포함하는 공급물 스트림은 탈수소화 조건에서 유지되는 탈수소화 반응기로 전달되어 탈수소화 반응기 유출물을 제공한다. 탈수소화 반응기 유출물은 콜드 박스(cold box) 분리 유닛으로 전달되어 액체 탄화수소 생성물 스트림 및 재순환 수소 스트림을 제공한다. 재순환 수소 스트림의 복귀 부분은 반응기 유출물 압축기로 전달된다. 본 발명의 요지는, 크기조정된 압축기 또는 크기조정된 터보팽창기 또는 콜드 박스 내의 분리기에 대한 투자를 필요로 하지 않고서, 감소된 H2/HC 비로 파라핀 탈수소화 반응기가 작동될 수 있게 하는 개선된 방법 및 장치를 개시하였다.

Description

파라핀 탈수소화 방법 및 장치{PARAFFIN DEHYDROGENATION PROCESS AND APPARATUS}
우선권 진술
본 출원은 2020년 12월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/131,453호에 대한 이득을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 분야는 파라핀 탈수소화에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 분야는 파라핀 탈수소화에서의 수소 관리에 관한 것이다.
탄화수소의 탈수소화는 세제, 고 옥탄가 가솔린, 함산소 가솔린 블렌딩 성분, 약학적 제품, 플라스틱, 합성 고무, 및 당업자에게 잘 알려진 다른 제품과 같은 다양한 화학 제품의 제조를 위한 탈수소화된 탄화수소에 대한 기존의 그리고 증가하는 수요로 인해 중요한 상업적 탄화수소 전환 공정이다. 특히, 석유화학 산업에서 프로필렌의 수요는 포장재 및 다른 상업 제품을 위한 폴리프로필렌의 제조에서 전구체로서의 그의 용도로 인해 상당히 증가하였다. 프로필렌의 다른 하류 용도에는 아크릴로니트릴, 아크릴산, 아크롤레인, 프로필렌 옥사이드 및 글리콜, 가소제 옥소 알코올, 쿠멘, 아이소프로필 알코올 및 아세톤의 제조가 포함된다. 프로필렌을 생성하기 위한 한 가지 경로는 프로판의 탈수소화이다.
파라핀을 올레핀으로 전환시키는 공정은 파라핀 공급물 스트림을 고도로 선택적인 촉매에 통과시키는 단계를 포함하며, 여기서 파라핀은 상응하는 올레핀으로 탈수소화되고 탈수소화 반응기 유출물을 생성한다. 탈수소화 반응기 유출물을 냉각시키고 탄화수소-풍부 분획 및 수소-풍부 증기 분획(이의 일부는 재순환되지 않은 순수 오프 가스(net off gas)임)으로 분리하는 것이 분리 구역에서 제공된다. 분리 구역은 전형적으로 반응기 유출물 압축기(REC), 및 콜드 박스(cold box)로 보통 지칭되는 일련의 터보 팽창기와 분리 용기를 포함한다.
파라핀 탈수소화 반응기에서, 촉매 상에 침착되는 탄소질 재료의 양을 최소화하고 촉매 안정성을 개선하기 위해 보통 수소가 동시-공급된다. 실제로, 수소 동시-공급물의 양은 수소 대 탄화수소(H2/HC) 비로 표시되며, 이는 수소 몰 유량을 탄화수소 몰 유량으로 나누어서 계산된다. 수소는 촉매 상에서 코킹(coking)을 감소시키지만, 주어진 온도 및 압력에서 원하는 올레핀으로의 파라핀의 평형 전환을 또한 변화시킨다. 따라서, 촉매 코킹을 최소화하는 것과 전환을 최대화하는 것 사이에 절충(trade-off)이 존재한다.
최근의 개발에 기초하면, 감소된 H2/HC 비로 실행하는 것은 반응기 입구 온도(RIT)가 낮아지게 할 수 있으며, 이는 결국 파울링(fouling)을 감소시키고 반응기 턴어라운드(turnaround) 사이의 시간을 증가시킨다. 탈수소화 반응기에서 H2/HC 비를 감소시키면 생성물 올레핀 수율이 개선되지만, 탈수소화 반응기 유출물 스트림 내에 존재하는 수소에 의존하는 기존 REC 및 콜드 박스 설계에 대한 문제가 발생한다. 따라서, 수소 관리가 개선된 수정된 방법이 필요하다.
본 발명자들은, 반응기 유출물 압축기 및 콜드 박스 터보 팽창기가 원래의 설계와 동일한 H2/HC 비로 작동하게 할 수 있는 동시에 파라핀 탈수소화 반응기가 감소된 H2/HC 비로 작동하게 할 수 있는, 파라핀 탈수소화 공정 동안 H2/HC 비를 관리하는 개선된 방법을 밝혀내었다. 탈수소화 반응기를 감소된 비로 작동시킴에도 불구하고, 복귀 수소 스트림이 반응기 유출물로부터 회수되고 반응기 유출물 압축기 및 콜드 박스 터보 확장기로 복귀되어 그들을 동일한 H2/HC 비로 작동될 수 있게 한다.
본 방법은 탄화수소 및 수소를 포함하는 공급물 스트림을 탈수소화 조건에서 탈수소화 반응기로 전달하여 탈수소화 반응기 유출물을 제공하는 단계를 포함한다. 수소 동시-공급물의 양은 수소 대 탄화수소(H2/HC) 비로 표시되며, 이는 수소 몰 유량을 탄화수소 몰 유량으로 나누어서 계산된다. 탈수소화 반응기 유출물은 반응기 유출물 압축기로 전달되어 압축된 탄화수소 스트림을 제공한다. 압축된 탄화수소 스트림은 콜드 박스 분리 유닛으로 전달되어 올레핀 스트림 및 재순환 수소 스트림을 제공한다. 재순환 수소 스트림의 복귀 부분은 반응기 유출물 압축기로 전달된다.
콜드 박스 분리 유닛은 냉간 조합된 공급물 교환기(cold combined feed exchanger), 다중 분리 용기, 팽창기 및 냉각기를 포함한다. 재순환 수소 스트림은 냉간 조합된 공급물 교환기의 상류에서 재순환 수소 스트림의 복귀 부분 및 충전 부분으로 분할되며, 복귀 부분은 재순환 수소 스트림의 30 내지 50 중량%이고, 충전 부분은 재순환 수소 스트림의 50 내지 70 중량%이다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 태양 및 이점은 하기의 상세한 설명, 도면 및 첨부된 청구범위에 의해 추가로 설명된다.
도면은 본 발명의 방법을 사용한 파라핀 탈수소화 방법의 개략도이다.
숙련자는 도면의 요소들이 단순함 및 명료함을 위해 예시된 것이며 반드시 축척대로 그려진 것은 아님을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시 형태의 이해 증진을 돕기 위해 도면의 요소들 중 일부의 치수는 다른 요소들에 비해 과장될 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 다양한 실시 형태의 덜 방해된 관찰을 용이하게 하기 위해, 상업적으로 실현가능한 실시 형태에서 유용하거나 필요한 공통적이지만 잘 이해되는 요소들은 도시되어 있지 않을 수 있다.
정의
하기의 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 기재된 실시 형태의 응용 및 용도를 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 상기의 배경 기술 또는 하기의 상세한 설명에서 제시된 임의의 이론에 의해 구애되고자 하는 의도는 없다.
용어 "연통"(communication)은 열거된 구성요소들 사이에서 재료 유동이 작동가능하게 허용됨을 의미한다.
용어 "하류 연통"은 하류 연통의 주체로 유동하는 재료의 적어도 일부분이 그 주체가 연통하는 객체로부터 작동가능하게 유동할 수 있음을 의미한다.
용어 "상류 연통"은 상류 연통의 주체로부터 유동하는 재료의 적어도 일부분이 그 주체가 연통하는 객체로 작동가능하게 유동할 수 있음을 의미한다.
용어 "직접 연통"은 상류 성분으로부터의 유동이 물리적 분별 또는 화학적 전환으로 인한 조성 변화를 겪지 않고서 하류 성분으로 들어가는 것을 의미한다.
용어 "우회"는 객체가 적어도 우회하는 정도로 우회 주체와의 하류 연통을 벗어남을 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "스트림"은 직쇄형, 분지형, 또는 환형 알칸, 알켄, 알카다이엔, 및 알킨과 같은 다양한 탄화수소 분자, 및 선택적으로 다른 물질, 예를 들어 기체, 예를 들어 수소, 또는 불순물, 예를 들어 중금속, 및 황 및 질소 화합물을 포함할 수 있다. 스트림은 방향족 및 비-방향족 탄화수소를 또한 포함할 수 있다. 더욱이, 탄화수소 분자는 C1, C2, C3 … Cn(여기서, "n"은 하나 이상의 탄화수소 분자 내의 탄소 원자의 수를 나타냄)으로 약칭될 수 있다. 또한, 상첨자 "+" 또는 "-"는 약칭된 하나 이상의 탄화수소 표기; 예를 들어, C3+ 또는 C3-와 함께 사용될 수 있으며, 이는 약칭된 하나 이상의 탄화수소를 포함한다. 예로서, 약어 "C3+"는 3개 이상의 탄소 원자의 하나 이상의 탄화수소 분자를 의미한다. 또한, 용어 "스트림"은 수산화나트륨과 같은 알칼리성 또는 염기성 화합물의 수성 및 비수성 용액과 같은 다른 유체에 적용될 수 있다.
용어 "컬럼"은 상이한 휘발도의 하나 이상의 성분을 분리하기 위한 증류 컬럼 또는 컬럼들을 의미한다. 달리 지시되지 않는 한, 각각의 컬럼은, 오버헤드 스트림의 일부분을 응축시켜 다시 컬럼의 상부로 환류시키기 위한 컬럼의 오버헤드 상의 응축기, 및 하부 스트림의 일부분을 기화시켜 다시 컬럼의 하부로 보내기 위한 컬럼의 하부의 리보일러(reboiler)를 포함한다. 컬럼으로의 공급물은 예열될 수 있다. 상부 압력은 컬럼의 출구에서의 오버헤드 증기의 압력이다. 하부 온도는 액체 하부 출구 온도이다. 오버헤드 라인 및 하부 라인은 컬럼에 대한 환류 또는 리보일의 하류에서의 컬럼으로부터의 네트 라인(net line)을 지칭한다. 대안적으로, 스트리핑 스트림은 컬럼의 하부 부근의 열 투입을 위해 사용될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "풍부한"은 출구 스트림에서의 표시된 성분의 농도가 용기로의 입구 스트림에서보다 더 높음을 의미할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "분리기"는, 입구 및 적어도 오버헤드 증기 출구 및 하부 액체 출구를 가지며 부트(boot)로부터의 수성 스트림 출구를 또한 가질 수 있는 용기를 의미한다. 플래시 드럼(flash drum)은 나중에 더 높은 압력에서 작동될 수 있는 분리기와 하류 연통할 수 있는 분리기의 유형이다.
본 명세서에 기재된 방법은 탈수소화 반응기가 더 낮은 H2/HC 비로 작동할 수 있게 하면서 REC 및 콜드 박스 분리 유닛으로 지칭되는 일련의 팽창기와 분리 용기에서 H2/HC 비를 유지하는 데 특히 유용하다. 본 출원인은 탈수소화 반응기의 하류에 위치된 콜드 박스 분리 유닛으로부터 수득된 재순환 수소 스트림의 일부를 반응기 유출물 압축기로 전달하는 개선된 방법을 개발하였다.
통상적으로, 프로판 탈수소화 반응기는 0.4 이상의 비교적 더 높은 H2/HC 비로 작동되었다. 탈수소화 분야의 발전 후에, 탈수소화 반응기에서 H2/HC 비를 감소시킴으로써 프로필렌에 대한 더 큰 선택도가 달성된 것으로 관찰되었다. 따라서, 정유업체들은 더 낮은 H2/HC로 탈수소화 반응기를 작동시키는 방향으로 움직이고 있다. 이는 탈수소화 반응기 유출물 스트림의 H2/HC 비의 감소로 이어진다. 탈수소화 반응기 유출물에 더 적은 수소가 존재하는 경우, 탈수소화 반응기 유출물 스트림 내에 존재하는 수소에 의존하는 기존의 REC 및 콜드 박스 설계는 원하는 제품 사양을 달성하기 위해 수정될 필요가 있다. 개선된 방법은 재순환 수소 스트림의 일부를 REC로 전달하는 것을 필요로 한다. 이는 압축기 및 후속 콜드 박스 분리 유닛에서 처리된 스트림의 H2/HC 비를 증가시켜, REC 및 콜드 박스 터보 확장기가 원래의 설계와 동일한 H2/HC 비로 작동할 수 있게 하는 동시에, 파라핀 탈수소화 반응기가 감소된 H2/HC 비에서 작동될 수 있게 한다.
본 방법은 탄화수소 및 수소를 포함하는 공급물 스트림을 탈수소화 조건에서 탈수소화 반응기로 전달하여 탈수소화 반응기 유출물을 제공하는 단계를 포함한다. 탈수소화 반응기 유출물은 반응기 유출물 압축기로 전달되어 압축된 탄화수소 스트림을 제공한다. 압축된 탄화수소 스트림은 콜드 박스 분리 유닛으로 전달되어 올레핀 스트림 및 재순환 수소 스트림을 제공한다. 재순환 수소 스트림의 복귀 부분은 반응기 유출물 압축기로 전달된다. 이러한 개선된 방법은 반응기 유출물 압축기 및 콜드 박스 터보 팽창기가 원래의 설계와 동일한 H2/HC 비로 작동할 수 있게 하는 동시에 파라핀 탈수소화 반응기가 감소된 H2/HC 비로 작동할 수 있게 한다.
개선된 파라핀 탈수소화 방법이 개발되었다. 특히, 본 방법은 프로판을 프로필렌으로 전환하기 위한 것이다. 탈수소화 단계, 압축 단계, 일련의 극저온 분리 단계를 포함하는 방법(100)의 예가 도면에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 통합된 방법 및 장치(100)는 탈수소화 반응기(105), 반응기 유출물 압축기(110), 그리고 냉간 조합된 공급물 교환기(115), 일련의 분리기(120, 130, 140, 150), 일련의 터보 팽창기(125, 135, 145)를 포함하는 콜드 박스 분리 유닛(170)을 포함한다.
도면에 도시된 바와 같이, 라인(5)에서 새로운 탄화수소 스트림이 탈수소화 반응기(105)로 전달된다. 일 실시 형태에서, 새로운 탄화수소 스트림(5)은 라인(50)에서 수소를 포함하는 충전 부분 스트림과 혼합되어 라인(8)에서 조합된 공급물 스트림을 제공한다. 조합된 공급물 스트림(8)은 탈수소화 반응기(105)로 전달되기 전에 냉간 조합된 공급물 교환기(115)에서 예열되어 예열된 공급물 스트림(10)을 제공할 수 있다. 예열된 공급물 스트림은 수소 및 파라핀을 포함한다.
새로운 탄화수소 스트림은 프로판을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 새로운 탄화수소 스트림은 부탄, 아이소부탄, 아이소-펜탄 또는 펜탄과 같은 다른 경질 파라핀을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 신선한 탄화수소 스트림은 2 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 파라핀을 포함한다. 공급물 스트림의 수소-대-탄화수소 몰비는 0.01 내지 0.4의 범위이다.
예열된 공급물 스트림은 탈수소화 조건에서 유지되는 탈수소화 반응기(105)에서 탈수소화 촉매와 접촉하여 라인(12)에서 수소, 미전환 파라핀, 및 올레핀을 포함하는 탈수소화 반응기 유출물 스트림을 생성한다. 탈수소화 반응기(105)는 종종 직렬인 다단계 또는 다수의 반응기를 포함하는 반응 구역일 수 있다.
경질 파라핀 탈수소화 방법은 고도로 선택적인 백금계 촉매 시스템을 이용한다. 적합한 촉매 경질 파라핀 탈수소화 방법의 한 예는 VIII족 귀금속 성분, IA족 또는 IIA족 금속 성분, 및 주석, 게르마늄, 납, 인듐, 갈륨, 탈륨, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 성분을 포함하는 촉매 복합체일 수 있다. 중질 파라핀 탈수소화 방법은 선택적 백금 촉매를 사용한다.
탈수소화 조건은 400℃ 내지 900℃의 온도, 0.01 내지 10 기압(절대 압력), 0.1 내지 100 hr-1의 시간당 액체 공간 속도(LHSV)를 포함한다. 일반적으로, 노르말 파라핀의 경우, 분자량이 낮을수록, 비견되는 전환에 필요한 온도가 더 높다. 탈수소화 반응기(105) 내의 압력은 화학적 평형 이점을 최대화하기 위해 장비 제한과 일치하여 실행가능한 한 낮게 유지된다. 경질 파라핀 탈수소화 방법은 전형적으로 중질 파라핀 탈수소화 방법보다 낮은 압력에서 수행될 것이다.
라인(12)에서 탈수소화 반응기를 빠져나가는 탈수소화 반응기 유출물 스트림은 REC(110)에서 압축되어 라인(18)에서 압축된 탄화수소 스트림을 제공한다. 반응기 유출물 압축기는 2단계 또는 3단계의 압축을 가질 수 있다. 탈수소화 반응기 유출물 스트림은 1 내지 2 MPa(a)의 압력 및 120℃ 내지 150℃의 온도에서 압축된다. 압축기는 반응기를 빠져나가는 탈수소화 반응기 유출물 스트림의 압력을 증가시키며, 이는 수소를 포함하는 기체상과 콜드 박스 분리 유닛(170) 내의 반응 생성물 및 미전환 탄화수소를 포함하는 액체상의 분리를 돕는다.
압축된 탄화수소 스트림(18)은 콜드 박스 분리 유닛(170)으로 전달되어 라인(64)에서의 올레핀을 포함하는 액체 탄화수소 생성물 스트림 및 라인(48)에서의 재순환 수소 스트림, 및 라인(52)에서의 순 가스 수소 스트림을 제공한다. 콜드 박스 분리 유닛(170)은 냉간 조합된 공급물 교환기(115), 고압 분리기(120), 중간 압력 분리기(130), 저압 분리기(140), 순 가스 분리기(150) 및 일련의 터보팽창기(125, 135, 145)를 포함한다. 액체 탄화수소 생성물 스트림은 콜드 박스 분리 유닛(170)에서의 축합에 의해 수소 및 부산물 메탄으로부터 분리된다.
압축된 탄화수소 스트림(18)은 콜드 박스 분리 유닛(170)의 냉간 조합된 공급물 교환기(115)에서 냉각된다. 냉간 조합된 공급물 교환기(115)에서는, 압축된 탄화수소 스트림(18)과 조합된 공급물 스트림(8) 사이에서 열 교환이 일어나서 압축된 탄화수소 스트림이 냉각되고 조합된 공급물 스트림이 예열된다. 이어서, 라인(20)에서의 냉각된 탄화수소 스트림이 콜드 박스 분리 유닛(170)에 존재하는 일련의 분리기 및 터보 팽창기로 보내져서, 올레핀을 포함하는 라인(64)에서의 액체 탄화수소 생성물 스트림, 재순환 수소 스트림(48) 및 순 가스 수소 스트림(52)을 제공한다. 순 가스 수소 스트림은 메탄을 포함할 수 있다.
냉각된 탄화수소 스트림(20)은 고압 분리기(120)로 전달되어 라인(24)에서의 탄화수소를 포함하는 고압 분리기 하부 스트림으로부터 라인(22)에서의 수소 및 메탄을 포함하는 고압 분리기 오버헤드 스트림을 분리한다. 고압 분리기(120)는 1.1 내지 1.4 MPa의 압력 및 -80℃ 내지 -100℃의 온도에서 작동할 수 있다.
고압 분리기 오버헤드 스트림(22)은 팽창 및 냉각을 위한 터보 팽창기(125)로 전달된다. 이어서, 팽창되고 냉각된 스트림은 중간 분리기(130)로 전달되어 라인(34)에서의 중간 분리기 하부 스트림에서 탄화수소를 추가로 분리한다. 중간 분리기(130)는 0.7 내지 1.1 MPa의 압력 및 -100℃ 내지 -130℃의 온도에서 작동할 수 있다.
라인(32)에서의 중간 분리기 오버헤드 스트림의 라인(36)에서의 제1 부분은 순 가스 냉각기(145)로 보내진다. 이어서, 냉각된 제1 부분은 순 가스 분리기(150)로 보내져서 라인(52)에서의 순 가스 수소 스트림, 및 탄화수소 분획을 포함하는 라인(54)에서의 순 가스 분리기 하부 스트림을 제공한다. 순 가스 분리기(150)는 0.4 내지 0.7 MPa의 압력 및 -100℃ 내지 -130℃의 온도에서 작동할 수 있다.
중간 분리기 오버헤드 스트림(32)의 라인(38)에서의 제2 부분은 추가 팽창 및 냉각을 위해 터보 확장기(135)로 전달된다. 이어서, 냉각된 제2 부분은 저압 분리기(140)로 전달되어 라인(44)에서의 저압 분리기 하부 스트림에서 탄화수소를 추가로 제거하고 오버헤드 라인(42)에서 수소-풍부 스트림을 회수한다. 저압 분리기(140)는 0.3 내지 0.4 MPa의 압력 및 -130℃ 내지 -145℃의 온도에서 작동할 수 있다. 수소-풍부 스트림(42)은 순 가스 냉각기(145)에서 냉각되어 순환 수소 스트림(48)을 제공할 수 있다.
라인(24, 34, 44, 54)에서의 분리기 하부 스트림 내의 탄화수소 분획은 라인(64)에서 액체 탄화수소 생성물 스트림에 수집된다. 라인(64)에서의 액체 탄화수소 생성물 스트림은 프로필렌을 포함하는 생성물 올레핀 및 미전환 탄화수소를 회수하기 위해, 도시되지 않은 적합한 분별 방식에 의해 추가로 분리될 수 있다. 미전환 탄화수소는 탈수소화 반응기(105)로 재순환될 수 있다. 라인(52)에서의 순 가스 수소 스트림은 선택적으로 정제 및 재순환되거나 수소 생성물로서 내보내질 수 있거나, 또는 정유 컴플렉스(refinery complex)에서 연료 공급원으로서 사용될 수 있다.
라인(48)에서의 재순환 수소 스트림은 라인(56)에서의 복귀 부분 스트림 및 라인(50)에서의 충전 부분 스트림으로 분할된다. 이러한 분할은 냉간 조합된 공급물 교환기(115)의 상류에서 수행되어, 라인(5)에서의 새로운 탄화수소 스트림이 충전 부분 수소 스트림(50)과 혼합되어 라인(8)에서의 조합된 공급물 스트림을 제공하도록 한다. 라인(8)에서의 조합된 공급물 스트림은 라인(10)에서 탈수소화 반응기(105)로 전달되기 전에 냉간 조합된 공급물 교환기(115)에서 예열될 수 있다.
라인(56)에서의 복귀 부분 스트림은 라인(12)에서의 탈수소화 반응기 유출물 스트림과 조합되어 라인(16)에서의 풍부화된 스트림을 제공한다. 재순환 수소 스트림의 라인(56)에서의 복귀 부분 스트림으로 풍부화된 라인(16)에서의 풍부화된 스트림의 H2/HC 비는 라인(12)에서의 탈수소화 반응기 유출물의 H2/HC 비보다 크다. 이어서, 라인(16)에서의 풍부화된 스트림은 REC(110)로 전달된다. 일 실시 형태에서, 복귀 부분 스트림(56)은 냉간 조합된 공급물 교환기(115)에서 예열될 수 있다. 라인(58)에서의 예열된 복귀 부분 스트림은 탈수소화 반응기 유출물 스트림(12)과 조합되어 풍부화된 스트림(16)을 제공한다.
실시예
통상적으로, 탈수소화 반응기를 0.4 이상의 H2/HC 비로 작동하는 데 사용하였다. 본 출원인은 반응기가 0.5의 H2/HC로 작동하는 탈수소화 방법을 시뮬레이션하였다. 이러한 시뮬레이션된 기본 사례에서는, 프로판 공급물을 0.5의 H2/HC 비로 작동하는 탈수소화 반응기로 전달하여 42 내지 46 몰%의 수소 및 54 내지 58 몰%의 탄화수소를 포함하는 탈수소화 반응기 유출물을 얻었다. REC로 들어가는 탈수소화 반응기 유출물의 H2/HC 비는 0.72 내지 0.8로 다양할 것이다. 이러한 탈수소화 반응기 유출물을 직접 REC로 전달하였다.
본 출원인은 또한 기재된 장치 및 방법의 능력을 입증하기 위해 0.4 미만의 H2/HC 비로 작동하는 탈수소화 방법의 시나리오 1 및 시나리오 2를 시뮬레이션하였다. 시나리오 1에서는, 탈수소화 반응기 유출물로의 수소 재순환 없이 0.4 미만의 H2/HC 비로 탈수소화 반응기가 작동한다. 시나리오 2에서는, 탈수소화 반응기 유출물로의 수소 재순환과 함께 0.4 미만의 H2/HC 비로 탈수소화 반응기가 작동한다.
시뮬레이션된 시나리오 1에서는, 프로판 공급물을 0.4 미만의 낮은 H2/HC 비로 작동하는 탈수소화 반응기로 전달하여 34 내지 38 몰%의 H2 및 62 내지 66 몰%의 탄화수소를 포함하는 탈수소화 반응기 유출물을 얻었다. 이러한 탈수소화 반응기 유출물을 직접 REC로 전달하였다. REC로 들어가는 탈수소화 반응기 유출물의 H2/HC 비는 0.5 내지 0.6으로 다양한데, 이는 탈수소화 반응기가 0.4 초과의 높은 H2/HC 비로 작동하는 경우 REC로 들어가는 탈수소화 반응기 유출물이 0.72 내지 0.8의 H2/HC 비를 갖는 원래의 설계에 비해 상대적으로 낮다.
시나리오 2는 재순환 수소 스트림의 일부를 탈수소화 반응기 유출물과 조합하여 풍부화된 스트림을 얻는다는 점에서 시나리오 1과는 작동이 상이하다. 이어서, 풍부화된 스트림을 REC로 전달하였다. 풍부화된 스트림은 42 내지 46%의 H2 및 54 내지 58%의 탄화수소를 포함하였다. REC로 들어가는 풍부화된 스트림의 H2/HC 비는 0.72 내지 0.8로 다양한데, 이는 시나리오 1보다는 높고 기본 사례와는 동일하다. 결과가 표에 나타나 있다.
[표]
Figure pat00001
출원인은, 재순환 수소 스트림의 일부를 REC로 전달함으로써, 더 낮은 H2/HC 비로 탈수소화 반응기를 작동시켜, 올레핀 생성에 대한 개선된 선택성을 달성하는 동시에, REC 또는 콜드 박스의 터보팽창기 또는 분리기를 크기조정하는 데 있어서 자본 투자를 필요로 하지 않으면서 REC 및 콜드 박스 터보 확장기가 원래의 설계와 동일한 H2/HC 비로 작동할 수 있도록 하는 것이 실현 가능함을 알아내었다.
구체적인 실시 형태
하기는 구체적인 실시 형태들과 관련하여 설명되지만, 이러한 설명은 예시하고자 하는 것이며 전술한 설명 및 첨부된 청구범위의 범위를 제한하고자 하는 것은 아님이 이해될 것이다.
본 발명의 제1 실시 형태는 탈수소화 반응기 유출물로부터 수소를 회수하는 방법이며, 이 방법은 탄화수소 및 수소를 포함하는 공급물 스트림을 탈수소화 조건에서 유지되는 탈수소화 반응기로 전달하여 탈수소화 반응기 유출물을 제공하는 단계; 탈수소화 반응기 유출물을 반응기 유출물 압축기로 전달하여 압축된 탄화수소 스트림을 제공하는 단계; 압축된 탄화수소 스트림을 콜드 박스 분리 유닛으로 전달하여 액체 탄화수소 생성물 스트림 및 재순환 수소 스트림을 제공하는 단계; 및 재순환 수소 스트림의 복귀 부분을 반응기 유출물 압축기로 전달하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 재순환 수소 스트림의 복귀 부분을 탈수소화 반응기 유출물과 혼합하여 풍부화된 스트림을 제공하는 단계 및 풍부화된 스트림을 반응기 유출물 압축기로 전달하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 풍부화된 스트림의 수소 대 탄화수소 비가 탈수소화 반응기 유출물의 수소 대 탄화수소 비보다 높은, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 재순환 수소 스트림을 재순환 수소 스트림의 복귀 부분 및 충전 부분으로 분할하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 복귀 부분은 재순환 수소 스트림의 20 내지 99 중량%이고 충전 부분은 재순환 수소 스트림의 1 내지 80 중량%인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 분리 유닛 내에 위치된 냉간 조합된 공급물 교환기의 상류에서 재순환 수소 스트림을 분할하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 재순환 수소 스트림의 충전 부분을 냉간 조합된 공급물 교환기의 상류에서 탄화수소 스트림과 혼합하여 탈수소화 반응기를 위한 공급물 스트림을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 냉간 조합된 공급물 교환기 내의 압축된 탄화수소 스트림과 공급물 스트림 사이에서 열을 교환하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 공급물 스트림의 수소 대 탄화수소 비는 0.01 내지 0.4의 범위인, 본 단락의 제1 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제2 실시 형태는 탈수소화 반응기 유출물로부터 수소를 회수하는 방법이며, 이 방법은 탄화수소 및 수소를 포함하는 공급물 스트림을 탈수소화 조건에서 유지되는 탈수소화 반응기로 전달하여 탈수소화 반응기 유출물을 제공하는 단계; 탈수소화 반응기 유출물을 반응기 유출물 압축기로 전달하여 압축된 탄화수소 스트림을 제공하는 단계; 압축된 탄화수소 스트림을 콜드 박스 분리 유닛으로 전달하여 액체 탄화수소 생성물 스트림 및 재순환 수소 스트림을 제공하는 단계; 및 재순환 수소 스트림의 복귀 부분을 탈수소화 반응기 유출물과 혼합하여 풍부화된 스트림을 제공하고 풍부화된 스트림을 반응기 유출물 압축기로 전달하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 풍부화된 스트림의 수소 대 탄화수소 비가 탈수소화 반응기 유출물의 수소 대 탄화수소 비보다 높은, 본 단락의 제2 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 분리 유닛 내에 위치된 냉간 조합된 공급물 교환기의 상류에서 재순환 수소 스트림을 재순환 수소 스트림의 복귀 부분 및 충전 부분으로 분할하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제2 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 재순환 수소 스트림의 충전 부분을 냉간 조합된 공급물 교환기의 상류에서 탄화수소 스트림과 혼합하여 탈수소화 반응기를 위한 공급물 스트림을 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 본 단락의 제2 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 공급물 스트림의 수소 대 탄화수소 비는 0.01 내지 0.4의 범위인, 본 단락의 제2 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
본 발명의 제3 실시 형태는 탈수소화 반응기 유출물로부터 수소를 회수하는 장치이며, 이 장치는 탄화수소 및 수소를 포함하는 공급물 스트림을 선택적으로 탈수소화하고 탈수소화 반응기 유출물을 제공하도록 구성된 탈수소화 조건 하에서 작동하는 탈수소화 반응기; 탈수소화 반응기 유출물을 통해 탈수소화 반응기와 유체 연통하며 탈수소화 반응기 유출물을 압축하여 압축된 탄화수소 스트림을 제공하도록 구성된 반응기 유출물 압축기; 압축된 탄화수소 스트림을 통해 반응기 유출물 압축기와 유체 연통하며 액체 탄화수소 생성물 스트림 및 재순환 수소 스트림을 제공하도록 구성된 콜드 박스 분리 유닛을 포함하며; 반응기 유출물 압축기는 재순환 수소 스트림의 복귀 부분을 통해 콜드 박스 분리 유닛과 유체 연통한다. 본 발명의 일 실시 형태는, 콜드 박스 분리 유닛은 냉간 조합된 공급물 교환기, 다중 분리 용기, 팽창기를 포함하는 열교환기로 구성되는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 냉간 조합된 공급물 교환기는 압축된 탄화수소 스트림을 통해 반응기 유출물 압축기와 유체 연통하는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 재순환 수소 스트림을 복귀 부분과 충전 부분으로 나누기 위해 냉각 조합된 공급물 교환기의 상류에 분할이 존재하는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 반응기 유출물 압축기는 재순환 수소 스트림의 복귀 부분을 통해 냉간 조합된 공급물 교환기와 유체 연통하는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다. 본 발명의 일 실시 형태는, 탈수소화 반응기는 냉간 조합된 공급물 교환기의 상류에서 재순환 수소 스트림의 충전 부분과 탄화수소 스트림을 혼합함으로써 얻어지는 공급물 스트림을 통해 냉간 조합된 공급물 교환기와 유체 연통하는, 본 단락의 제3 실시 형태까지의 본 단락의 이전 실시 형태들 중 하나의 실시 형태, 임의의 실시 형태, 또는 모든 실시 형태이다.
추가의 상술 없이도, 전술한 설명을 사용하여 당업자는 본 발명을 최대한으로 이용하고 본 발명의 본질적인 특징을 용이하게 확인하여, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이, 본 발명의 다양한 변경 및 수정을 행하고 이를 다양한 사용 및 조건에 적응시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 전술한 바람직한 구체적인 실시 형태는 본 개시의 나머지를 어떠한 방식으로든 제한하는 것이 아니라 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 그것은 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되는 다양한 수정 및 등가의 배열을 포함하도록 의도된다.
상기에서, 달리 지시되지 않는 한, 모든 온도는 섭씨 온도로 제시되며, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다.

Claims (3)

  1. 탈수소화 반응기 유출물로부터 수소를 회수하는 방법으로서,
    탄화수소 및 수소를 포함하는 공급물 스트림을 탈수소화 조건에서 유지되는 탈수소화 반응기로 전달하여 탈수소화 반응기 유출물을 제공하는 단계;
    상기 탈수소화 반응기 유출물을 반응기 유출물 압축기로 전달하여 압축된 탄화수소 스트림을 제공하는 단계;
    상기 압축된 탄화수소 스트림을 콜드 박스(cold box) 분리 유닛으로 전달하여 액체 탄화수소 생성물 스트림 및 재순환 수소 스트림을 제공하는 단계; 및
    상기 재순환 수소 스트림의 복귀 부분을 상기 반응기 유출물 압축기로 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 재순환 수소 스트림의 복귀 부분을 상기 탈수소화 반응기 유출물과 혼합하여 풍부화된 스트림을 제공하는 단계 및 상기 풍부화된 스트림을 상기 반응기 유출물 압축기로 전달하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  3. 탈수소화 반응기 유출물로부터 수소를 회수하는 장치로서, 상기 장치는
    탄화수소 및 수소를 포함하는 공급물 스트림을 선택적으로 탈수소화하고 탈수소화 반응기 유출물을 제공하도록 구성된 탈수소화 조건 하에서 작동하는 탈수소화 반응기;
    상기 탈수소화 반응기 유출물을 통해 상기 탈수소화 반응기와 유체 연통하며 상기 탈수소화 반응기 유출물을 압축하여 압축된 탄화수소 스트림을 제공하도록 구성된 반응기 유출물 압축기; 및
    상기 압축된 탄화수소 스트림을 통해 상기 반응기 유출물 압축기와 유체 연통하며 액체 탄화수소 생성물 스트림 및 재순환 수소 스트림을 제공하도록 구성된 콜드 박스 분리 유닛을 포함하며;
    상기 반응기 유출물 압축기는 상기 재순환 수소 스트림의 복귀 부분을 통해 상기 콜드 박스 분리 유닛과 유체 연통하는, 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4381418A (en) * 1981-12-04 1983-04-26 Uop Inc. Catalytic dehydrogenation process
US5414188A (en) * 1993-05-05 1995-05-09 Ha; Bao Method and apparatus for the separation of C4 hydrocarbons from gaseous mixtures containing the same
US5457256A (en) * 1994-06-06 1995-10-10 Uop Process for separating dehydrogenation products
WO1999044971A1 (en) * 1998-03-02 1999-09-10 Chart Inc. Cryogenic separation process for the recovery of components from the products of a dehydrogenation reactor
WO2012134836A2 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 Uop Llc Process and apparatus for hydroprocessing two streams
US9051230B2 (en) * 2011-04-20 2015-06-09 Uop Llc Processes for producing propylene from paraffins
US20130158327A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 Uop Llc Hydrocarbon dehydrogenation with inert diluent
US10633305B2 (en) * 2017-05-21 2020-04-28 EnFlex, Inc. Process for separating hydrogen from an olefin hydrocarbon effluent vapor stream
CN111433174B (zh) * 2017-11-02 2023-03-24 环球油品有限责任公司 降低的氢气与烃的比率下的脱氢方法

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