KR20220116222A - 비닐 아세테이트 제조 동안 다양한 스트림의 가연성을 모니터링하는 방법 및 시스템 - Google Patents

비닐 아세테이트 제조 동안 다양한 스트림의 가연성을 모니터링하는 방법 및 시스템 Download PDF

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케빈 클레어 행크스
스테이시 서머빌
데이비드 에스씨 리
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Abstract

비닐 아세테이트를 제조하기 위한 방법 및 시스템은 비닐 아세테이트 제조 공정에서의 하나 초과의 위치에서 개선된 효율을 갖는 가연성 한계(FL) 공식을 사용할 수 있다. 본원에서, FL은 비닐 아세테이트 제조 공정의 4개 부분, 즉 반응기, 공정 간 열 교환기, 이산화탄소 제거 시스템 및 에틸렌 회수 시스템 중 하나 이상에서 사용될 수 있다. 이러한 FL은 작동 조건의 함수이며 FL에 대한 작동 조건(예를 들어, 온도, 압력 및 성분 농도) 중 둘 이상의 상호 관계를 나타내는 적어도 하나의 상호작용 항을 포함한다.

Description

비닐 아세테이트 제조 동안 다양한 스트림의 가연성을 모니터링하는 방법 및 시스템
우선권 주장
본 개시내용은 2019년 12월 19일에 출원된 미국 임시 특허출원 제62/950264호에 대한 우선권을 주장한다.
본 개시내용은 비닐 아세테이트를 제조하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
비닐 아세테이트는 통상적으로 에틸렌이 아세톡실화되는 에틸렌, 산소 및 아세트산의 증기상 반응을 통해 제조된다. 반응은 전형적으로 고정층 촉매 반응기에서 수행된다. 촉매는 팔라듐 또는 팔라듐/금 혼합물을 포함할 수 있으며, 이는 실리카 또는 알루미나 기재 상에 지지된다. 비닐 아세테이트의 형성 외에도, 또한 에틸렌의 원치 않는 연소가 발생하여 이산화탄소와 물을 형성한다. 형성될 수 있는 다른 원치 않는 불순물은 아세트알데히드, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 아세톤, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 아크롤레인 및 크로톤알데히드를 포함한다.
반응에 관한 선택성 및 전환은 반응기 온도, 성분 농도 및 촉매 조건(condition)을 비롯한 여러 변수의 함수이다. 촉매 표면 상의 타르 및 중합체 물질의 축적 및/또는 촉매 금속의 구조적 변화로 인해 시간이 지남에 따라 일상적으로 발생하는 촉매의 비활성화는 특히 선택성과 관련하여 반응 공정에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 반응기 성능의 이러한 변화는 궁극적으로 비닐 아세테이트 플랜트의 정제 섹션으로 들어가는 액체 스트림의 조성 변화로 이어질 수 있다.
에틸렌의 아세톡실화는 과량으로 사용되는 미반응 에틸렌 및 아세트산뿐만 아니라 비닐 아세테이트, 물 및 이산화탄소를 포함하는 조(crude) 비닐 아세테이트 생성물을 생성한다. 에틸렌 및 아세트산은 유닛의 반응 및 정제 섹션으로부터 반응기로 다시 재순환된다. 생성물 비닐 아세테이트는 정제 섹션에서 회수 및 정제되어 저장 탱크로 보내진다. 폐수는 처리 시설로 보내지고 이산화탄소는 오염 제어 장치로 배출된다. 질소 및 아르곤과 같은 불활성 가스는 시간이 지남에 따라 축적될 수 있으며 축적을 최소화하기 위해 반응 섹션으로부터 퍼지될 수 있다.
일반적으로, 아세톡실화 속도는 반응기에서의 산소 농도가 증가함에 따라 증가한다. 그러나, 반응기 내로 도입될 수 있는 산소의 양은 반응 혼합물의 가연성 한계에 의해 제한된다. 가연성 한계는 전형적으로 발화원과 접촉할 때 압력 상승을 초래하는 혼합물 중 산소의 최저 농도로서 정의된다. 산소 농도가 이 가연성 한계를 초과하면 화재 또는 폭발이 초래될 수 있다.
그러한 화재 또는 폭발의 위험을 최소화하기 위해 다양한 조치가 취해져 왔다. 예를 들어, EP 0 845 453의 고정층 반응기에서는, 유입 가스 조성물에서의 산소 농도가 면밀하게 모니터링되어 임계값 또는 그 근처로 유지된다. 이 임계값을 정의하는 데 사용되는 수학적 근사법은 EP 0 845 453에 기재되어 있는 바, 이는 참조로 본원에 포함된다. 유입 산소 농도가 이 임계값을 초과할 때, 셧다운(shut-down) 신호가 활성화되고, 새로운 산소의 반응기 내로의 진입을 차단함으로써 반응이 중단된다.
그러나, 가연성 한계의 통상적인 계산 및/또는 비-가연성 범위의 설정은 본질적으로 부정확할 수 있다. 수학적 상관 관계를 개발하는 데 사용되는 통상적인 실험 기술 및 방법은 일반적으로 낮은 가연성 한계를 계산한다. 이러한 상관 관계는 진정한 가연성 한계로부터 버퍼(buffer)를 제공한다. 안전은 달성되지만, 진정한 가연성 한계가 나타내는 것보다 낮은 산소 농도에서의 작동으로 인해 반응 효율은 불리해진다.
본 개시내용은 비닐 아세테이트를 제조하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 방법은 반응기에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림을 생성하는 단계; 열 교환기에서 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 냉각하는 단계; 상기 공급물 스트림 또는 상기 반응기의 압력, 상기 공급물 스트림 또는 상기 반응기의 온도, 및 상기 공급물 스트림에서의 적어도 하나의 성분의 농도의 조건(condition)을 측정 및/또는 결정하는 단계; 상기 공급물 스트림의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및
Figure pct00001
가 참일 때 셧다운 절차 또는 교정 단계를 시작하는 단계로서, 여기서 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin) 및 가연성 한계(FL) 공식은 상기 조건에 기초하고, 상기 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 것인 단계를 포함한다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 방법은 반응기에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림을 생성하는 단계; 열 교환기에서 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 냉각하는 단계; 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 테일(tail) 가스 스트림, 플래시(flash) 가스 스트림, 및 비닐 아세테이트 스트림으로 분리하는 단계로서, 여기서 테일 가스 스트림은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 플래시 가스 스트림은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 비닐 아세테이트 스트림은 비닐 아세테이트, 물 및 아세트산을 포함하는 것인 단계; 상기 열 교환기에서 상기 테일 가스 스트림을 가열하는 단계; 가열 후 상기 테일 가스 스트림의 압력, 가열 후 상기 테일 가스 스트림의 온도, 및 가열 후 상기 테일 가스 스트림에서의 적어도 하나의 성분의 농도의 조건을 측정 및/또는 결정하는 단계; 가열 후 상기 테일 가스 스트림의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및
Figure pct00002
가 참일 때 셧다운 절차 또는 교정 단계를 시작하는 단계로서, 여기서 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin) 및 가연성 한계(FL) 공식은 상기 조건에 기초하고, 상기 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 것인 단계를 포함한다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 방법은 반응기에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림을 생성하는 단계; 열 교환기에서 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 냉각하는 단계; 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 테일 가스 스트림, 플래시 가스 스트림, 및 비닐 아세테이트 스트림으로 분리하는 단계로서, 여기서 테일 가스 스트림은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 플래시 가스 스트림은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 비닐 아세테이트 스트림은 비닐 아세테이트, 물 및 아세트산을 포함하는 것인 단계; 상기 플래시 가스 스트림으로부터 상기 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하여 CO2 제거 오버헤드 스트림을 생성하는 단계; 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림의 압력, 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림의 온도, 및 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림에서의 적어도 하나의 성분 농도의 조건을 측정 및/또는 결정하는 단계; 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및
Figure pct00003
가 참일 때 셧다운 절차 또는 교정 단계를 시작하는 단계로서, 여기서 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin) 및 가연성 한계(FL) 공식은 상기 조건에 기초하고, 상기 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 것인 단계를 포함한다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 방법은 반응기에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림을 생성하는 단계; 열 교환기에서 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 냉각하는 단계; 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 테일 가스 스트림, 플래시 가스 스트림, 및 비닐 아세테이트 스트림으로 분리하는 단계로서, 여기서 테일 가스 스트림은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 플래시 가스 스트림은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 비닐 아세테이트 스트림은 비닐 아세테이트, 물 및 아세트산을 포함하는 것인 단계; 상기 열 교환기에서 상기 테일 가스 스트림을 가열하는 단계; 상기 플래시 가스 스트림으로부터 상기 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하여 CO2 제거 오버헤드 스트림을 생성하는 단계; 기화기에서 기화된 아세트산을 상기 가열 후의 상기 테일 가스 스트림 및 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림과 혼합하여 기화된 스트림을 생성하는 단계; 상기 기화된 스트림에 산소를 첨가하여 공급물 스트림을 생성하는 단계; (a) 상기 공급물 스트림 또는 상기 반응기의 압력, 상기 공급물 스트림 또는 상기 반응기의 온도, 및 상기 공급물 스트림에서의 적어도 하나의 성분의 농도, 및/또는 (b) 가열 후 상기 테일 가스 스트림의 압력, 가열 후 상기 테일 가스 스트림의 온도, 가열 후 상기 테일 가스 스트림에서의 적어도 하나의 성분의 농도, 및/또는 (c) 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림의 압력, 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림의 온도, 및 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림에서의 적어도 하나의 성분의 농도에 따른 조건을 측정 및/또는 결정하는 단계로서, 여기서 (a)는 (a)의 조건에 기초한 가연성 한계에 대한 제1 최소 접근(AFLmin) 및 제1 가연성 한계(FL) 공식과 관련되고, (b)는 (b)의 조건에 기초한 제2 최소 AFLmin 및 제2 FL 공식과 관련되고, (c)는 (c)의 조건에 기초한 제3 최소 AFLmin 및 제3 FL 공식과 관련되며, 여기서 제1 FL 공식, 제2 FL 공식 및 제3 FL 공식 중 하나 이상은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는, 단계; 상기 공급물 스트림, 가열 후 상기 테일 가스 스트림, 상기 CO2 제거 오버헤드 스트림, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 스트림의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및 (a), (b) 또는 (c) 중 하나 이상에 대해
Figure pct00004
가 참일 때 셧다운 절차 또는 교정 단계를 시작하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 방법은 반응기에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림을 생성하는 단계; 열 교환기에서 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 냉각하는 단계; 상기 조 비닐 아세테이트 스트림을 테일 가스 스트림, 플래시 가스 스트림, 및 비닐 아세테이트 스트림으로 분리하는 단계; 상기 플래시 가스 스트림의 일부를 배출 스트림을 갖는 에틸렌 회수 공정으로 이송하는 단계; 상기 배출 스트림의 압력, 상기 배출 스트림의 온도, 및 상기 배출 스트림에서의 적어도 하나의 성분의 농도의 조건을 측정하는 단계로서, 여기서 상기 조건은 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin), 및 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 가연성 한계(FL) 공식과 관련되는, 단계; 상기 배출 스트림에서의 산소 함량([O2])을 측정하는 단계; 및
Figure pct00005
가 상기 배출 스트림에 대해 참일 때 상기 에틸렌 회수 공정의 작동 조건을 변경하여 상기 에틸렌 회수 공정을
Figure pct00006
로 복귀시키는 단계를 포함한다.
다음 도면은 실시형태의 특정 양태를 예시하기 위해 포함되며 배타적인 실시형태로서 간주되어서는 안 된다. 개시된 본 주제는 당업자에게 발생하는 바와 같이 본 개시내용의 이점을 갖는 형태 및 기능에 있어서 상당한 수정, 변경, 조합 및 등가물이 가능하다.
도면은 본 개시내용의 예시적인 비닐 아세테이트 제조 방법의 공정 흐름도를 예시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 비닐 아세테이트 반응기는 가연성 한계에 기초하여 작동되어 안전성은 달성하지만 반응 효율을 크게 감소시키며 결과적으로 제조 비용을 증가시킨다. 또한, 제조업자가 비닐 아세테이트 생산 공정을 따른 추가 위치에서 가연성을 모니터링하는 경우, 조건(예를 들어, 온도 및 압력) 및 대응하는 조성물에서의 성분이 제조 공정을 따른 상이한 위치에서 상이하더라도 동일한 가연성 한계의 통상적인 계산 및/또는 비-가연성 범위의 설정이 흔히 사용된다. 따라서, 비닐 아세테이트 제조 공정 전반에 걸쳐 보다 정확한 가연성 한계 상관 관계를 이용하여 안전 제어 및 개선된 작동 효율성을 제공하는 비닐 아세테이트 제조 방법에 대한 필요성이 존재한다.
본 개시내용은 비닐 아세테이트 제조 공정에서의 하나 초과의 위치에서 개선된 효율을 갖는 가연성 한계(FL) 공식을 사용하여 비닐 아세테이트를 제조하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본원에서, FL은 비닐 아세테이트 제조 공정의 4개 부분, 즉 반응기, 공정 간 열 교환기, 이산화탄소 제거 시스템 및 에틸렌 회수 시스템(본원에서 더 자세히 설명됨)에서 사용될 수 있다.
본원에 설명되는 FL은 작동 조건의 함수이며 FL에 대한 작동 조건(예를 들어, 온도, 압력 및 성분 농도) 중 둘 이상의 상호 관계를 나타내는 적어도 하나의 상호작용 항을 포함한다. FL은 전형적으로 산소 몰% 단위로 표시된다. 그러나, 당업자는 다른 단위가 허용 가능하다는 것을 인식할 것이다.
본원에서 4가지 유형의 상호작용 항, 즉 성분-성분 상호작용 항, 온도-성분 상호작용 항, 압력-성분 상호작용 항, 및 압력-온도 상호작용 항이 설명된다. 본원에 설명되는 각각의 FL 공식은 상호작용 항들 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 포함된 각각의 상호작용 항에 대해, 본원에 설명되는 각각의 FL은 상기 상호작용 항들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 FL은 하나의 성분-성분 상호작용 항, 2개의 온도-성분 상호작용 항, 압력-성분 상호작용 항 없음, 및 하나의 압력-온도 상호작용 항을 포함할 수 있다. 또한, 제2 FL은 3개의 성분-성분 상호작용 항, 2개의 온도-성분 상호작용 항, 2개의 압력-성분 상호작용 항, 및 압력-온도 상호작용 항 없음을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나(더 바람직하게는 적어도 3개)의 성분-성분 상호작용 항이 FL 공식에 포함된다.
수학식 1은 본원에 설명된 가연성 한계를 계산하기 위한 일반 공식이다.
[수학식 1]
Figure pct00007
상기 식에서 FL은 가연성 한계이고;
Figure pct00008
및
Figure pct00009
는 주어진 범위의 조성물, 압력 및 온도에 대해 실험적으로 결정될 수 있는 인자이고; P는 압력이고; T는 온도이고;
Figure pct00010
는 조성물에서 고려되는 성분(C)의 수(i) 각각의 농도이고; Ij는 고려되는 상호작용 항(I)의 수(j)이며; a, b 및 c는 지수(전형적으로 1 또는 2)이다.
수학식 1에 대해 조성물에서 고려되는 성분(C)의 수(i)는 0 내지 10 또는 그 초과, 또는 1 내지 10, 또는 2 내지 7의 범위일 수 있다. 수학식 1에 대해 조성물에서 고려되는 성분(I)의 수(j)는 1 내지 20 또는 그 초과, 또는 1 내지 15, 또는 2 내지 10, 또는 4 내지 12의 범위일 수 있다.
상호작용 항은 서로 곱한 2개 이상의 작동 조건일 수 있다(예를 들어,
Figure pct00011
(d 및 e는 지수, 전형적으로 1임)은 예시적인 압력-성분 상호작용 항이고,
Figure pct00012
(f 및 g는 지수, 전형적으로 1임)은 예시적인 온도-성분 상호작용 항이고,
Figure pct00013
(h 및 k는 지수, 전형적으로 1임)은 2개의 성분이 같거나 다를 수 있는 예시적인 성분-성분 상호작용 항이며,
Figure pct00014
(l 및 m은 지수, 전형적으로 1임)은 압력-온도 상호작용 항이다). 본원에서 상호작용 항의 조건이 곱해지는 것으로서 예시되지만, 다른 수학적 관계가 사용될 수 있다. 예를 들어, 2개의 성분들 간의 역의 관계가 확인되는 경우, 상호작용 항은 전술한 예에서 예시된 바와 같이 곱하기 보다는 제1 조건을 제2 조건으로 나눈 값을 포함할 수 있다.
FL 공식은 고려 하의 조성물에서의 성분들 중 하나 이상에 대한 농도 항을 포함할 수 있다. 고려 하의 조성물에서의 모든 성분이 FL 공식에 포함될 필요는 없다.
FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함할 수 있다. 바람직하게는, FL은 4개의 상호작용 항 각각 중 적어도 하나를 포함한다. 보다 바람직하게는, FL은 (a) 2개 이상의 성분-성분 상호작용 항, (b) 하나 이상의 온도-성분 상호작용 항, (c) 하나 이상의 압력-성분 상호작용 항, (d) 압력-온도 상호작용 항, 또는 (e) (a) 내지 (d) 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
예를 들어, 수학식 2 내지 5는 FL 공식의 예들이다.
[수학식 2]
Figure pct00015
[수학식 3]
Figure pct00016
[수학식 4]
Figure pct00017
[수학식 5]
Figure pct00018
가연성 한계에 대한 접근(AFL)은 수학식 6에서 예시된 바와 같이 조성물의 가연성 한계와 조성물에서의 산소 함량(
Figure pct00019
) 간의 차이로서 정의된다. AFL은 전형적으로 특정된 가스에서의 산소 몰% 단위로 표시된다. 그러나, 당업자는 다른 단위가 허용 가능하고 수학식 6에 대해 FL, AFL 및 [O2]의 단위가 동일해야 한다는 것을 인식할 것이다.
[수학식 6]
Figure pct00020
0의 AFL에서, 산소 함량은 가연성 한계와 같다.
각 FL은 대응하는 최소 AFL을 갖는다. 최소 AFL(
Figure pct00021
)은 FL에 얼마나 가까이 안전하게 작동할 수 있는지에 대한 값을 제공하는 임계값이며, 여기서 안전한 작동은
Figure pct00022
에 있다.
Figure pct00023
을 결정하는 방법은 당업계에 알려져 있고 FL 공식의 불확실성, 센서 감지 한계, 및 센서 측정 정확도(또는 오류)와 같은 고려 사항을 포함할 수 있다. 유럽 특허출원 번호 0 845 453 A2호는 가연성 한계에 대한 접근을 결정하는 방법을 기재하며 이는 참조로 본원에 포함된다.
FL이 모니터링되는 시스템에서의 각 위치는 대응하는 및 FL 공식(본원에서 간단히 "AFLmin/FL 조합"으로서 지칭됨)을 가질 것이다. AFLmin/FL 조합은 일반적으로 각 위치에서의 상이한 고려 사항 때문에 비닐 아세테이트 제조 공정 내 상이한 위치에 대해 독특하다. 그러나, 일부 경우에, 2개의 위치는 동일한 AFLmin/FL을 갖는다.
본 개시내용의 시스템 및 방법은 비닐 아세테이트 제조 공정의 4개 부분, 즉 반응기 입구, 공정 간 열 교환기, 이산화탄소 제거 시스템 및 에틸렌 회수 시스템(본원에서 더 자세히 설명됨) 중 하나 이상을 위한 AFLmin 조합을 가질 수 있다. 바람직하게는, 비닐 아세테이트 제조 공정의 상기 부분들 중 둘 이상이 각각의 AFLmin/FL 조합을 갖는다. 보다 바람직하게는, 비닐 아세테이트 제조 공정의 상기 부분들 중 3개 또는 4개가 각각의 AFLmin/FL 조합을 갖는다. 가장 바람직하게는, 비닐 아세테이트 제조 공정의 상기 부분들의 4개 모두가 각각의 AFLmin/FL 조합을 갖는다.
도면은 본 개시내용의 예시적인 비닐 아세테이트 제조 방법(100)의 공정 흐름도를 예시한다. 본 발명의 범위를 변경함이 없이 방법(100)에 대해 추가적인 구성요소 및 수정이 이루어질 수 있다. 또한, 당업자가 인식할 수 있는 바와 같이, 방법(100) 및 관련 시스템의 설명은 다양한 라인을 통과하는 유체를 설명하기 위해 스트림을 사용한다. 각 스트림에 대해 관련 시스템은 대응하는 라인(예를 들어, 대응하는 유체 또는 기타 물질이 쉽게 통과할 수 있는 파이프 또는 기타 경로), 및 명시적으로 설명되었는지 여부에 관계없이 선택적으로 시스템의 적절한 작동을 보장하기 위한 밸브, 펌프, 압축기, 열 교환기 또는 기타 장비를 갖는다.
또한, 개별 스트림에 사용되는 디스크립터(descriptor)는 상기 스트림의 조성을 상기 디스크립터로 구성되는 것으로 제한하지 않는다. 예를 들어, 에틸렌 스트림은 반드시 에틸렌만으로 구성되는 것은 아니다. 오히려, 에틸렌 스트림은 에틸렌 및 희석 기체(예를 들어, 불활성 기체)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에틸렌 스트림은 에틸렌만으로 구성될 수 있다. 대안적으로, 에틸렌 스트림은 에틸렌, 다른 반응물, 및 선택적으로 불활성 성분을 포함할 수 있다.
예시된 방법(100)에서, 아세트산 스트림(102) 및 에틸렌 스트림(104)이 기화기(106)에 도입된다. 선택적으로, 에탄이 또한 기화기(106)에 첨가될 수 있다. 또한, 하나 이상의 재순환 스트림(130, 158)(각각 본원에서 추가로 설명됨)이 또한 기화기(106)에 도입될 수 있다. 선택적으로, 재순환 스트림(130, 158) 중 하나 이상은 기화기(106)에 도입되기 전에 아세트산 스트림(102)(도시되지 않음)과 조합될 수 있다.
기화기(106)의 온도 및 압력은 넓은 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 기화기(106)는 바람직하게는 100℃ 내지 250℃, 또는 100℃ 내지 200℃, 또는 120℃ 내지 150℃의 온도에서 작동한다. 기화기(106)의 작동 압력은 바람직하게는 0.1 MPa 내지 2.03 MPa, 또는 0.25 MPa 내지 1.75 MPa, 또는 0.5 MPa 내지 1.5 MPa이다. 기화기(106)는 기화된 공급물 스트림(108)을 생성한다. 기화된 공급물 스트림(108)은 기화기(106)를 빠져나가고 산소 스트림(110)과 조합되어 조합된 공급물 스트림(112)을 생성한다. 조합된 공급물 스트림(112)은 비닐 아세테이트 반응기(116)에 공급되기 전에 센서(114)에 의해 분석된다.
센서(114)는 조합된 공급물 스트림(112)에서 물의 농도를 결정하기 위한 물 센서를 포함한다. 센서(114)는 선택적으로 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 조성 센서(예를 들어, 가스 크로마토그래피, 적외선 분광기 및 산소 분석기) 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 각각의 개별 센서는 단독으로 또는 복수로 존재할 수 있다. 복수의 특정 센서를 갖는 것은 센서 교체를 위한 가동 중지 시간을 최소화하고 교정 센서의 고장 또는 실패로 인한 안전 문제를 완화하는 여분을 제공한다. 센서(114)는 일반적으로 비닐 아세테이트 반응기(116)의 상류로서 예시되어 있지만, 상기 센서는 반응기 입구에서 조건(예를 들어, 온도, 압력 또는 성분 농도)을 추정하기 위해 계산이 수행될 수 있는 다른 위치 또는 제1 AFLmin/FL 조합이 적용되는 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다.
본원에 설명되는 바와 같이, 방법(100) 내의 많은 위치는 모니터링되어 필요에 따라 조건이 조정되지 않으면 가연성이 될 가능성이 있는 조성물을 함유한다. 방법(100) 및 관련 시스템의 일부는 화재 및 폭발의 위험을 완화하도록 작동되어야 한다. 그러한 위치의 하나는 반응 조건 하의 조합된 공급물 스트림(112)이다. 따라서, 조합된 공급물 스트림(112)의 조성, 조합된 공급물 스트림(112) 및/또는 비닐 아세테이트 반응기(116)의 온도, 및 조합된 공급물 스트림(112) 및/또는 비닐 아세테이트 반응기(116)의 압력이 조정되어 비닐 아세테이트 반응기(116)의 안전한 작동을 제공할 수 있다.
비닐 아세테이트 반응기(116)에서의 작동 조건은 조합된 공급물 스트림(112)의 조성에 기초하여 조정될 수 있다. 일반적으로, 비닐 아세테이트 반응기(116)에서의 작동 조건에 대한 적절한 범위가 하기에 제공된다.
비닐 아세테이트 반응기(116)의 일반적인 작동 조건과 관련하여, 비닐 아세테이트를 생성할 때 에틸렌 대 산소의 몰비는 비닐 아세테이트 반응기(116)에서 바람직하게는 20:1 미만(예를 들어, 1:1 내지 20:1, 또는 1:1 내지 10:1, 1.5:1 내지 5:1, 2:1 내지 4:1)이다. 또한, 아세트산 대 산소의 몰비는 비닐 아세테이트 반응기(116)에서 바람직하게는 10:1 미만(예를 들어, 0.5:1 내지 10:1, 0.5:1 내지 5:1, 또는 0.5:1 내지 3:1)이다. 에틸렌 대 아세트산의 몰비는 비닐 아세테이트 반응기(116)에서 바람직하게는 10:1 미만(예를 들어, 1:1 내지 10:1, 또는 1:1 내지 5:1, 또는 2:1 내지 3:1)이다. 따라서, 조합된 공급물 스트림(112)은 상기 몰비로 에틸렌, 산소 및 아세트산을 포함한다.
비닐 아세테이트 반응기(116)는 열교환 매질을 통해 발열 반응에 의해 발생된 열을 흡수하고 내부의 온도를 100℃ 내지 250℃, 또는 110℃ 내지 200℃, 또는 120℃ 내지 180℃의 온도 범위 내로 제어할 수 있는 쉘 및 튜브 반응기일 수 있다. 비닐 아세테이트 반응기(116)의 압력은 0.5 MPa 내지 2.5 MPa, 또는 0.5 MPa 내지 2 MPa로 유지될 수 있다.
또한, 비닐 아세테이트 반응기(116)는 고정층 반응기 또는 유동층 반응기, 바람직하게는 에틸렌의 아세톡실화에 적합한 촉매를 함유하는 고정층 반응기일 수 있다. 비닐 아세테이트의 제조에 적합한 촉매는 예를 들어 미국 특허 제3,743,607호; 제3,775,342호; 제5,557,014호; 제5,990,344호; 제5,998,659호; 제6,022,823호; 제6,057,260호; 및 제6,472,556호에 기술되어 있으며, 이들 각각은 참고로 본원에 포함된다. 적합한 촉매는 팔라듐, 금, 바나듐 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 촉매 팔라듐 아세테이트/칼륨 아세테이트/카드뮴 아세테이트 및 팔라듐 아세테이트/바륨 아세톨라우레이트/칼륨 아세테이트가 특히 바람직하다. 일반적으로, 촉매의 팔라듐 함량은 0.5 중량% 내지 5 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 3 중량%, 또는 0.6 중량% 내지 2 중량%이다. 금 또는 그의 화합물들 중 하나가 사용되는 경우, 0.01 중량% 내지 4 중량%, 또는 0.2 중량% 내지 2 중량%, 또는 0.3 중량% 내지 1.5 중량%의 비율로 첨가된다. 촉매는 또한 바람직하게는 내화성 지지체, 바람직하게는 금속 산화물, 예컨대 실리카, 실리카-알루미나, 티타니아 또는 지르코니아, 보다 바람직하게는 실리카를 함유한다.
비닐 아세테이트 반응기(116)가 작동되는 작동 조건은 제1 AFLmin/FL 조합에 기초할 수 있다. 제1 FL은 조합된 공급물 스트림(112) 또는 비닐 아세테이트 반응기(116)의 압력, 조합된 공급물 스트림(112) 또는 비닐 아세테이트 반응기(116)의 온도, 및 조합된 공급물 스트림(112)에서의 개별 성분의 농도에 기초할 수 있다. 방법(100)이 하나 이상의 재순환 스트림(130, 156, 168)을 사용하고 희석제가 포함될 수 있기 때문에, 조합된 공급물 스트림(112)에서의 성분은 에틸렌, 아세트산 및 산소보다 많다. 상기 성분들의 농도가 제1 FL 공식(예를 들어, 수학식 1 내지 5 중 하나에 따른 것)에서 (단독으로 및/또는 상호작용 항으로) 사용될 수 있는 조합된 공급물 스트림(112)에서의 성분의 예는 에틸렌, 아세트산, 메탄, 에탄, 프로판, 물, 질소, 아르곤 및 이산화탄소를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
본원에 설명된 다양한 스트림에서의 성분의 농도는 직접 측정되거나 상이한 성분의 측정에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 스트림에서의 아세트산 함량(이량체화를 고려함)은 측정에 기초하여 계산될 수 있다. 그 다음, 아세트산 함량은 수분 함량으로부터 유도될 수 있다. 또한 측정 또는 측정으로부터 유도된 값은 관심 위치에 있을 필요가 없다. 예를 들어, 반응기 입구에서의 수분 함량은 정제 공정(148)에서 나오는 재순환 스트림(본 번역문 단락 #(원문 단락 55)에서 언급되지만 도면에는 표시되지 않음)의 수분 함량으로부터 유도될 수 있다. 따라서, 조건 값(예를 들어, 온도 값, 압력 값 또는 스트림에서의 성분의 농도)이 본원에서 설명될 때, 조건 값은 상기 위치에서의 직접적인 측정으로 제한되지 않고 방법(100)에서의 그 위치 또는 다른 위치에서의 측정에 기초하여 상기 위치에 대해 유도된 값을 포함한다.
FL 수학식 유도에 대한 논의는 실시예 섹션에서 제공된다. 제1 FL은 비닐 아세테이트 반응기(116)에서의 압력, 비닐 아세테이트 반응기(116)의 온도, 및 입구에서 비닐 아세테이트 반응기(116)에서의 개별 성분의 농도에 기초할 수 있다. 다시, 일반적으로, 제1 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 FL 공식은 4개의 상호작용 항들 각각 중 적어도 하나를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 제1 FL 공식은 (a) 2개 이상의 성분-성분 상호작용 항, (b) 하나 이상의 온도-성분 상호작용 항, (c) 하나 이상의 압력-성분 상호작용 항, (d) 압력- 온도 상호작용 항, 또는 (e) (a) 내지 (d) 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다. 제1 FL 공식의 상호작용 항에 포함될 수 있는 성분은 에탄 농도(
Figure pct00024
), 메탄 농도(
Figure pct00025
), 이산화탄소 농도(
Figure pct00026
), 아세트산 농도(
Figure pct00027
), 물 농도(
Figure pct00028
), 에틸렌 농도(
Figure pct00029
), 프로판 농도(
Figure pct00030
), 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 따라서, 제1 FL 공식에 포함될 수 있는 상호작용 항의 예는
Figure pct00031
,
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,
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,
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,
Figure pct00059
,
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,
Figure pct00061
,
Figure pct00062
,
Figure pct00063
,
Figure pct00064
,
Figure pct00065
,
Figure pct00066
, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 불활성 가스(inert gas)가 가스 혼합물의 열 용량에 영향을 미치는 경우 불활성 가스가 선택적으로 포함될 수 있다. 따라서, 제1 FL 공식에 추가로 포함될 수 있는 상호작용 항의 예는
Figure pct00067
,
Figure pct00068
,
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,
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,
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,
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Figure pct00074
,
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,
Figure pct00076
, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 비닐 아세테이트 제조에 사용되는 불활성 가스의 예는 아르곤, 질소 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 상호작용 항의 전술한 예(두 목록 모두)에서, 상호작용 항의 각 성분에 대해 전술한 대응 지수는 1이다. 그러나, 다른 지수(예를 들어, -2, -1, -0.5, 0.5, 1, 2 등)가 사용될 수 있다.
비닐 아세테이트 반응기(116)의 조건이 모니터링되어 제1 FL을 계산하고 제1 최소 AFL에 대한 위반을 확인하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 작동될 때, 제1 FL이 작동 조건(예를 들어, 조합된 공급물 스트림(112)에서의 개별 성분의 압력, 온도 및 농도)의 변화를 설명하기 위해 연속적으로 계산되며, 조합된 공급물 스트림(112)에서의 산소 함량(산소 몰%)이 최소 AFL 내에서(즉,
Figure pct00077
) 작동을 보장하기 위해 연속적으로 측정된다. 최소 AFL이 위반되면(즉, 실시간 AFL이 최소 AFL보다 작거나
Figure pct00078
이면), 방법(100)은 최소 AFL이 위반되지 않도록 셧다운 절차에 들어가거나 교정 단계를 거칠 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 반응기(116)에서의 비닐 아세테이트 반응은 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 생성한다. 전환 및 반응 조건에 따라, 조 비닐 아세테이트 스트림(118)은 5 중량% 내지 30 중량%의 비닐 아세테이트, 5 중량% 내지 40 중량%의 아세트산, 0.1 중량% 내지 10 중량%의 물, 10 중량% 내지 80 중량%의 에틸렌, 1 중량% 내지 40 중량%의 이산화탄소, 0.1 중량% 내지 50 중량%의 알칸(예를 들어, 메탄, 에탄 또는 이들의 혼합물), 및 0.1 중량% 내지 15 중량%의 산소를 포함할 수 있다. 선택적으로, 조 비닐 아세테이트 스트림(118)은 또한 0.01 중량% 내지 10 중량%의 에틸 아세테이트를 포함할 수 있다. 조 비닐 아세테이트 스트림(118)은 메틸 아세테이트, 아세트알데히드, 아크롤레인, 프로판, 및 불활성 물질, 예컨대 질소 또는 아르곤과 같은 기타 화합물을 포함할 수 있다. 일반적으로 불활성 물질을 제외한 이러한 기타 화합물은 매우 적은 양으로 존재한다.
조 비닐 아세테이트 스트림(118)은 열 교환기(120)를 통과하여 조 비닐 아세테이트 스트림(118)의 온도를 감소시킨 다음 분리기(122)(예를 들어, 증류 컬럼)로 이동한다. 바람직하게는, 조 비닐 아세테이트 스트림(118)은 분리기(122) 내로 도입되기 전에 80℃ 내지 145℃, 또는 90℃ 내지 135℃의 온도로 냉각된다. 바람직하게는, 액화 가능한 성분의 응축이 발생하지 않고 냉각된 조 비닐 아세테이트 스트림(118)은 가스로서 분리기(122)에 도입된다.
조 비닐 아세테이트 스트림(118)의 성분을 분리하기 위한 에너지는 반응기(116)에서의 반응열에 의해 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 분리기(122) 내에서 분리 에너지를 증가시키기 위해 전용되는 선택적인 리보일러(reboiler)가 있을 수 있다.
분리기(122)는 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 적어도 2개의 스트림, 즉 오버헤드 스트림(124) 및 바닥 스트림(126)으로 분리한다. 오버헤드 스트림(124)은 에틸렌, 이산화탄소, 물, 알칸(예를 들어, 메탄, 에탄, 프로판 또는 이들의 혼합물), 산소, 및 비닐 아세테이트를 포함할 수 있다. 바닥 스트림은 비닐 아세테이트, 아세트산, 물 및 잠재적으로 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함할 수 있다.
오버헤드 스트림(124)은 스크러버(128)로 이송되어 오버헤드 스트림(124)에서 비닐 아세테이트를 제거한다. 그 결과, 스크러버(128)는 테일 가스 스트림(130) 및 바닥 스트림(132)을 갖는다. 비닐 아세테이트 스크러빙은 물과 아세트산의 혼합물을 통해 오버헤드 스트림(124)을 통과시킴으로써 달성될 수 있다.
테일 가스 스트림(130)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함한다. 테일 가스 스트림(130)의 조건(예를 들어, 온도, 압력, 및/또는 성분들의 조성)은 센서(134)를 사용하여 측정될 수 있다. 센서(134)는 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 조성 센서(예를 들어, 가스 크로마토그래피, 적외선 분광기 및 산소 분석기) 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 각각의 개별 센서는 단독으로 또는 복수로 존재할 수 있다. 복수의 특정 센서를 갖는 것은 센서 교체를 위한 가동 중지 시간을 최소화하고 교정 센서의 고장 또는 실패로 인한 안전 문제를 완화하는 여분을 제공한다. 센서(134)는 일반적으로 테일 가스 스트림(130)을 따라 스크러버(128)의 하류로서 예시되지만, 상기 센서는 스크러버(128) 이후의 테일 가스 스트림(130)의 조건(예를 들어, 온도, 압력, 또는 성분 농도)을 추정하기 위해 계산이 수행될 수 있는 다른 위치에 배치될 수 있다.
테일 가스 스트림(130)(재순환 스트림으로도 지칭됨)은 열 교환기(120)를 통해 기화기(106)로 다시 이송되며, 여기서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)은 테일 가스 스트림(130)을 가열한다. 선택적으로, 테일 가스 스트림(130)은 공정 및 공급물 스트림에서의 기타 재순환 스트림(도시되지 않음)을 포함하는 기타 스트림으로 증가되거나 그렇지 않으면 거기에 기타 스트림이 첨가될 수 있다. 예시되는 바와 같이, 에틸렌 공급물 스팀(136) 및 메탄 공급물 스트림(138)(또는 다른 밸러스트 가스 스트림)은 테일 가스 스트림(130)과 조합(예를 들어, 이와 혼합되거나 동반)된다.
추가적으로, 스크러버(128)와 열 교환기(120) 사이에서, 다른 공정(예시되지 않음)이 테일 가스 스트림(130)에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 테일 가스 스트림(130)은 제거된 이산화탄소의 적어도 일부를 가질 수 있다.
열 교환기(120)에서 가열된 후의 테일 가스 스트림(130)은 잠재적으로 가연성 및/또는 폭발성이다. 따라서, 제2 AFLmin/FL 조합은 기화기에 도입되기 전에 테일 가스 스트림(130)의 가연성을 모니터링하기 위해 본 개시내용의 방법 및 시스템에서 사용될 수 있다.
따라서, 열 교환기(120)와 기화기(106) 사이에서, 테일 가스 스트림(130)은 센서(140)에 의해 분석된다. 센서(140)의 예는 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 조성 센서(예를 들어, 가스 크로마토그래피, 적외선 분광기 및 산소 분석기) 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 각각의 개별 센서는 단독으로 또는 복수로 존재할 수 있다. 복수의 특정 센서를 갖는 것은 센서 교체를 위한 가동 중지 시간을 최소화하고 교정 센서의 고장 또는 실패로 인한 안전 문제를 완화하는 여분을 제공한다. 센서(140)는 일반적으로 열 교환기(120)와 기화기(106) 사이에 있는 것으로 예시되지만, 상기 센서는 열 교환기(120)와 기화기(106) 사이의 조건(예를 들어, 온도, 압력 또는 성분 농도)을 추정하기 위해 계산이 수행될 수 있는 다른 위치 또는 제2 AFLmin/FL 조합이 적용되는 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다.
FL 수학식 유도에 대한 논의는 실시예 섹션에서 제공된다. 제2 FL은 테일 가스 스트림(130)을 포함하는 라인에서의 압력, 테일 가스 스트림(130)의 온도, 및 테일 가스 스트림(130)에서의 개별 성분의 농도에 기초할 수 있다. 다시, 일반적으로, 제2 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제2 FL 공식은 4개의 상호작용 항들 각각 중 적어도 하나를 포함한다. 보다 바람직하게는, 제2 FL 공식은 (a) 2개 이상의 성분-성분 상호작용 항, (b) 하나 이상의 온도-성분 상호작용 항, (c) 하나 이상의 압력-성분 상호작용 항, (d) 압력-온도 상호작용 항, 또는 (e) (a) 내지 (d) 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다. 상기 성분들의 농도가 제2 FL 공식(예를 들어, 수학식 1 내지 5 중 하나에 따른 것)에서 사용될 수 있는 비닐 아세테이트 반응기(116)에서의 성분의 예는 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 및 이산화탄소를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 제2 FL 공식의 상호작용 항에 포함될 수 있는 성분은 에탄 농도(
Figure pct00079
), 메탄 농도(
Figure pct00080
), 이산화탄소 농도(
Figure pct00081
), 에틸렌 농도(
Figure pct00082
), 프로판 농도(
Figure pct00083
), 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 따라서, 제2 FL 공식에 포함될 수 있는 상호작용 항의 예는
Figure pct00084
,
Figure pct00085
,
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,
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,
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Figure pct00102
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Figure pct00103
,
Figure pct00104
, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 불활성 가스가 가스 혼합물의 열 용량에 영향을 미치는 경우 불활성 가스가 선택적으로 포함될 수 있다. 따라서, 제2 FL 공식에 추가로 포함될 수 있는 상호작용 항의 예는
Figure pct00105
,
Figure pct00106
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Figure pct00107
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Figure pct00110
,
Figure pct00111
,
Figure pct00112
,
Figure pct00113
,
Figure pct00114
, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 비닐 아세테이트 제조에 사용되는 불활성 가스의 예는 아르곤, 질소 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 상호작용 항의 전술한 예(두 목록 모두)에서, 상호작용 항의 각 성분에 대해 전술한 대응 지수는 1이다. 그러나, 다른 지수(예를 들어, -2, -1, -0.5, 0.5, 1, 2 등)가 사용될 수 있다.
테일 가스 스트림(130)의 조건이 모니터링되어 제2 FL을 계산하고 제2 최소 AFL에 대한 위반을 확인하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 작동 시, 제2 FL이 작동 조건(예를 들어, 테일 가스 스트림(130)에서의 개별 성분의 압력, 온도 및 농도)의 변화를 설명하기 위해 연속적으로 계산되며, 테일 가스 스트림(130)에서의 산소 함량(산소 몰%)이 제2 최소 AFL 내에서(즉,
Figure pct00115
) 작동을 보장하기 위해 연속적으로 측정된다. 제2 최소 AFL이 위반되면(즉, 실시간 AFL이 최소 AFL보다 작거나
Figure pct00116
이면), 방법(100)은 최소 AFL이 위반되지 않도록 셧다운 절차에 들어가거나 교정 단계를 거칠 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 분리기(122)로부터의 바닥 스트림(126) 및 스크러버(128)로부터의 바닥 스트림(132)은 조합되어 조 탱크(crude tank)(142)로 공급될 수 있다. 일반적으로, 조 탱크(142)로 들어오는 스트림(들)은 0.1 MPa 내지 0.15 MPa의 압력으로 감압된다. 유입 스트림을 감압할 때, 에틸렌, 이산화탄소, 불활성 가스(예를 들어, 질소 및/또는 아르곤) 및 아세트산이 플래시되어 플래시 가스 스트림(144)을 생성한다. 조 탱크(142)의 바닥은 주로 비닐 아세테이트, 물, 및 아세트산을 약간의 에틸 아세테이트 부산물과 함께 포함한다. 바닥은 다양한 공정(148)에 의해 정제될 비닐 아세테이트 스트림(146)으로서 수송되어 정제된 비닐 아세테이트 생성물 스트림(150)을 생성한다. 정제 공정(148)의 예는 공비 증류, 물 스트리핑, 증류, 상 분리 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 상이한 처리 방법 및 시스템의 예는 미국 특허 제6,410,817호, 제8,993,796호 및 제9,045,413호, 및 미국 특허출원 공개 제2014/0066649호에 기재되어 있는 바, 이들 각각은 참고로 본원에 포함된다.
또한, 정제 공정(148)은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 기화기(106), 테일 가스 스트림(130), 플래시 가스 스트림(144), 및/또는 방법(100) 내의 다른 스트림으로 다시 재순환될 수 있는 추가 스트림을 생성할 수 있다.
선택적으로(도시되지 않음), 테일 가스 슬립 스트림(130)의 일부는 플래시 가스 스트림(144)과 조합(예를 들어, 혼합되거나 동반)될 수 있다.
플래시 가스 스트림(144)에서의 이산화탄소의 적어도 일부(선택적으로 테일 가스 슬립 스트림(130)의 일부와 조합됨)는 기화기(106)로 다시 재순환되기 전에 제거된다. 예시되는 바와 같이, 플래시 가스 스트림(144)은 먼저 CO2 스크러버(152)를 통과한 다음 CO2 흡수기(156)를 통과하여 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)을 생성한다. CO2 스크러버(152)와 CO2 흡수기(156) 사이에서, 에틸렌은 에틸렌 스트림(154)으로부터 플래시 가스 스트림(144)에 첨가될 수 있다.
CO2 제거 오버헤드 스트림(158)은 산소 함량이 본원에 기재된 공정 및 시스템에 대해 모니터링될 수 있는 다른 잠재적인 가연성 또는 폭발성 조성물이다. 따라서, 제3 AFLmin/FL 조합은 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 가연성을 모니터링하기 위해 본 개시내용의 방법 및 시스템에서 사용될 수 있다.
따라서, CO2 흡수기(156) 후, CO2 제거 오버헤드 스트림(158)은 센서(160)에 의해 분석된다. 센서(160)의 예는 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 조성 센서(예를 들어, 가스 크로마토그래피, 적외선 분광기 및 산소 분석기) 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 각각의 개별 센서는 단독으로 또는 복수로 존재할 수 있다. 복수의 특정 센서를 갖는 것은 센서 교체를 위한 가동 중지 시간을 최소화하고 교정 센서의 고장 또는 실패로 인한 안전 문제를 완화하는 여분을 제공한다. 센서(160)는 일반적으로 CO2 흡수기(156)의 하류로서 예시되지만, 상기 센서(160)는 CO2 흡수기(156) 하류의 조건(예를 들어, 온도, 압력 또는 성분 농도)을 추정하기 위해 계산이 수행될 수 있는 다른 위치 또는 제3 AFLmin/FL 조합이 적용되는 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다.
FL 수학식 유도에 대한 논의는 실시예 섹션에서 제공된다. 제3 FL은 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)을 포함하는 라인에서의 압력, CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 온도, 및 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)에서의 개별 성분의 농도에 기초할 수 있다. 다시, 일반적으로, 제3 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제3 FL 공식은 4개의 상호작용 항들 각각 중 적어도 하나를 포함한다. 보다 바람직하게는, 제3 FL 공식은 (a) 2개 이상의 성분-성분 상호작용 항, (b) 하나 이상의 온도-성분 상호작용 항, (c) 하나 이상의 압력-성분 상호작용 항, (d) 압력-온도 상호작용 항, 또는 (e) (a) 내지 (d) 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다. 상기 성분들의 농도가 제3 FL 공식(예를 들어, 수학식 1 내지 5 중 하나에 따른 것)에서 사용될 수 있는 비닐 아세테이트 반응기(116)에서의 성분의 예는 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 및 이산화탄소를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 제2 FL 공식의 상호작용 항에 포함될 수 있는 성분은 에탄 농도(
Figure pct00117
), 메탄 농도(
Figure pct00118
), 이산화탄소 농도(
Figure pct00119
), 에틸렌 농도(
Figure pct00120
), 프로판 농도(
Figure pct00121
), 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 따라서, 제3 FL 공식에 포함될 수 있는 상호작용 항의 예는
Figure pct00122
,
Figure pct00123
,
Figure pct00124
,
Figure pct00125
,
Figure pct00126
,
Figure pct00127
,
Figure pct00128
,
Figure pct00129
,
Figure pct00130
,
Figure pct00131
,
Figure pct00132
,
Figure pct00133
,
Figure pct00134
,
Figure pct00135
,
Figure pct00136
,
Figure pct00137
,
Figure pct00138
,
Figure pct00139
,
Figure pct00140
,
Figure pct00141
,
Figure pct00142
, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 불활성 가스가 가스 혼합물의 열 용량에 영향을 미치는 경우 불활성 가스가 선택적으로 포함될 수 있다. 따라서, 제2 FL 공식에 추가로 포함될 수 있는 상호작용 항의 예는
Figure pct00143
,
Figure pct00144
,
Figure pct00145
,
Figure pct00146
,
Figure pct00147
,
Figure pct00148
,
Figure pct00149
,
Figure pct00150
,
Figure pct00151
,
Figure pct00152
, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 비닐 아세테이트 제조에 사용되는 불활성 가스의 예는 아르곤, 질소 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 상호작용 항의 전술한 예(두 목록 모두)에서, 상호작용 항의 각 성분에 대해 전술한 대응 지수는 1이다. 그러나, 다른 지수(예를 들어, -2, -1, -0.5, 0.5, 1, 2 등)가 사용될 수 있다.
테일 가스 스트림(130) 및 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)은 유사한 성분을 갖기 때문에, 제2 FL 공식 및 제3 FL 공식은 동일할 수 있다. 그러나, 제2 최소 AFL과 제3 최소 AFL은 서로 상이한 센서가 사용될 수 있기 때문에 상이할 수 있다.
CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 조건이 모니터링되어 제3 FL을 계산하고 제3 최소 AFL에 대한 위반을 확인하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 작동 시, 제3 FL이 작동 조건(예를 들어, CO2 제거 오버헤드 스트림(158)에서의 개별 성분의 압력, 온도 및 농도)의 변화를 설명하기 위해 연속적으로 계산되며, CO2 제거 오버헤드 스트림(158)에서의 산소 함량(산소 몰%)이 제3 최소 AFL 내에서(즉,
Figure pct00153
) 작동을 보장하기 위해 연속적으로 측정된다. 제3 최소 AFL이 위반되면(즉, 실시간 AFL이 최소 AFL보다 작거나
Figure pct00154
이면), 방법(100)은 최소 AFL이 위반되지 않도록 셧다운 절차에 들어가거나 교정 단계를 거칠 수 있다.
다시 도면을 참조하면, 그 다음 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)은 열 교환기(162)를 통과하여 기화기(106) 내로 공급될 수 있다. 또한, 플래시 가스 스트림(144) 및/또는 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)으로부터의 슬립 스트림(164)은 시스템으로부터 불활성 물질을 퍼지하는 데 사용된다. 이 슬립 스트림(164)은 에틸렌 회수 공정(166)을 통해 보내질 수 있다. 에틸렌 회수 공정(162)은 에틸렌 배출 스트림(168) 및 재순환 스트림(172)을 생성한다.
에틸렌 회수 공정(166)의 예는 스크러빙 시스템, 막 회수 공정 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
에틸렌 회수 공정(166)은 배출 스트림(168), 및 회수된 에틸렌을 다른 공정으로 가져가거나 이 방법(100)으로 다시 재순환시키는 추가 스트림(들)(172)을 생성할 수 있다.
에틸렌 회수 공정(166)의 배출 스트림(168) 및 관련 산출물 스트림은 산소 함량이 본원에 기재된 방법 및 시스템에 대해 모니터링될 수 있는 추가적인 잠재적 가연성 또는 폭발성 조성물이다. 따라서, 에틸렌 배출 스트림(168)의 가연성을 모니터링하기 위해 제4 AFLmin/FL 조합이 본 발명의 방법 및 시스템에서 사용될 수 있다.
따라서, 에틸렌 회수 공정(166) 후에, 에틸렌 배출 스트림(168)은 센서(170)에 의해 분석된다. 센서(170)의 예는 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 조성 센서(예를 들어, 가스 크로마토그래피, 적외선 분광기 및 산소 분석기) 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 각각의 개별 센서는 단독으로 또는 복수로 존재할 수 있다. 복수의 특정 센서를 갖는 것은 센서 교체를 위한 가동 중지 시간을 최소화하고 교정 센서의 고장 또는 실패로 인한 안전 문제를 완화하는 여분을 제공한다. 센서(170)는 일반적으로 에틸렌 배출 스트림(168)을 따른 것으로 예시되지만, 상기 센서(170)는 에틸렌 배출 스트림(168)의 조건(예를 들어, 온도, 압력 또는 성분 농도)을 추정하기 위해 계산이 수행될 수 있는 다른 위치 또는 제4 AFLmin/FL 조합이 적용되는 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다.
FL 수학식 유도에 대한 논의는 실시예 섹션에서 제공된다. 제4 FL은 에틸렌 배출 스트림(168)을 포함하는 라인에서의 압력, 에틸렌 배출 스트림(168)의 온도, 및 에틸렌 배출 스트림(168)에서의 개별 성분의 농도에 기초할 수 있다. 다시, 일반적으로, 제4 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제4 FL 공식은 4개의 상호작용 항들 각각 중 적어도 하나를 포함한다. 보다 바람직하게는, 제4 FL 공식은 (a) 2개 이상의 성분-성분 상호작용 항, (b) 하나 이상의 온도-성분 상호작용 항, (c) 하나 이상의 압력-성분 상호작용 항, (d) 압력-온도 상호작용 항, 또는 (e) (a) 내지 (d) 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다. 상기 성분들의 농도가 제4 FL 공식(예를 들어, 수학식 1 내지 5 중 하나에 따른 것)에서 사용될 수 있는 비닐 아세테이트 반응기(116)에서의 성분의 예는 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 및 이산화탄소를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 제2 FL 공식의 상호작용 항에 포함될 수 있는 성분은 에탄 농도(
Figure pct00155
), 메탄 농도(
Figure pct00156
), 이산화탄소 농도(
Figure pct00157
), 에틸렌 농도(
Figure pct00158
), 프로판 농도(
Figure pct00159
), 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 따라서, 제2 FL 공식에 포함될 수 있는 상호작용 항의 예는
Figure pct00160
,
Figure pct00161
,
Figure pct00162
,
Figure pct00163
,
Figure pct00164
,
Figure pct00165
,
Figure pct00166
,
Figure pct00167
,
Figure pct00168
,
Figure pct00169
,
Figure pct00170
,
Figure pct00171
,
Figure pct00172
,
Figure pct00173
,
Figure pct00174
,
Figure pct00175
,
Figure pct00176
,
Figure pct00177
,
Figure pct00178
,
Figure pct00179
,
Figure pct00180
, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 불활성 가스가 가스 혼합물의 열 용량에 영향을 미치는 경우 불활성 가스가 선택적으로 포함될 수 있다. 따라서, 제2 FL 공식에 추가로 포함될 수 있는 상호작용 항의 예는
Figure pct00181
,
Figure pct00182
,
Figure pct00183
,
Figure pct00184
,
Figure pct00185
,
Figure pct00186
,
Figure pct00187
,
Figure pct00188
,
Figure pct00189
,
Figure pct00190
, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 비닐 아세테이트 제조에 사용되는 불활성 가스의 예는 아르곤, 질소 등, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 상호작용 항의 전술한 예(두 목록 모두)에서, 상호작용 항의 각 성분에 대해 전술한 대응 지수는 1이다. 그러나, 다른 지수(예를 들어, -2, -1, -0.5, 0.5, 1, 2 등)가 사용될 수 있다.
에틸렌 회수 공정(166) 및/또는 에틸렌 배출 스트림(168)의 조건이 모니터링되어 제4 FL을 계산하고 제4 최소 AFL에 대한 위반을 확인하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 작동 시, 제4 FL이 작동 조건(예를 들어, 에틸렌 배출 스트림(164)에서의 개별 성분의 압력, 온도 및 농도)의 변화를 설명하기 위해 연속적으로 계산되며, 에틸렌 배출 스트림(164)에서의 산소 함량(산소 몰%)이 제4 최소 AFL 내에서(즉,
Figure pct00191
) 작동을 보장하기 위해 연속적으로 측정된다. 에틸렌 회수 공정(166) 및/또는 에틸렌 배출 스트림(168)이 방법(100)의 나머지와 다소 독립적이기 때문에, 제4 최소 AFL의 위반(즉, 실시간 AFL이 최소 AFL보다 작거나
Figure pct00192
)은 방법(100)을 셧다운하는 것보다 덜 심각한 조치를 초래할 수 있다. 일반적으로, 에틸렌 회수 공정(166)의 작동 조건은 에틸렌 회수 공정(166) 및/또는 에틸렌 배출 스트림(168)을 안전한 작동으로 복귀시키도록 변경된다. 예를 들어, 슬립 스트림(164) 유량이 변경될 수 있고/있거나 희석 가스(예를 들어, 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스)가 스트림(168)에 첨가될 수 있다. 에틸렌 회수 공정(166) 및/또는 에틸렌 배출 스트림(168)을 안전한 작동으로 복귀하기 위해 취해질 수 있는 다른 적절한 조치는 당업자에게 명백할 것이다.
도면은 일반적으로 방법(100)을 예시하지만, 당업자는 예시된 방법(100)과 다를 수 있는 다른 비닐 아세테이트 제조 공정에 본 개시내용의 교시를 적응시키는 방법을 인식할 것이다. 상이한 비닐 아세테이트 제조 공정 및 시스템의 예는 미국 특허 제6,410,817호, 제8,993,796호 및 제9,045,413호, 및 미국 특허출원 공개 제2014/0066649호에 기재되어 있는 바, 이들 각각은 참고로 본원에 포함된다.
예시적인 실시형태
본 개시내용의 제1 비제한적인 예시적 방법은 반응기(116)에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림(112)을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 생성하는 단계; 열 교환기(120)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 냉각하는 단계; 공급물 스트림(112) 또는 반응기(116)의 압력, 상기 공급물(112) 스트림 또는 반응기(116)의 온도, 및 공급물 스트림(112)에서의 적어도 하나의 성분의 농도의 조건을 측정 및/또는 결정하는 단계; 공급물 스트림(112)의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및
Figure pct00193
가 참일 때 셧다운 절차 또는 교정 단계를 시작하는 단계로서, 여기서 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin) 및 가연성 한계(FL) 공식은 상기 조건에 기초하고, 상기 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 것인 단계를 포함한다.
본 개시내용의 제2 비제한적인 예시적 방법은 반응기(116)에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림(112)을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 생성하는 단계; 열 교환기(120)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 냉각하는 단계; 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 테일(tail) 가스 스트림(130), 플래시(flash) 가스 스트림(144), 및 비닐 아세테이트 스트림(146)으로 분리하는 단계로서, 여기서 테일 가스 스트림(130)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 플래시 가스 스트림(144)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 비닐 아세테이트 스트림(146)은 비닐 아세테이트, 물 및 아세트산을 포함하는 것인 단계; 열 교환기(120)에서 테일 가스 스트림(130)을 가열하는 단계; 가열 후 테일 가스 스트림(130)의 압력, 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130)의 온도, 및 가열 후 테일 가스 스트림(130)에서의 적어도 하나의 성분의 농도의 조건을 측정 및/또는 결정하는 단계; 가열 후 테일 가스 스트림(130)의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및
Figure pct00194
가 참일 때 셧다운 절차 또는 교정 단계를 시작하는 단계로서, 여기서 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin) 및 가연성 한계(FL) 공식은 상기 조건에 기초하고, 상기 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 것인 단계를 포함한다.
본 개시내용의 제3 비제한적인 예시적 방법은 반응기(116)에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림(112)을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 생성하는 단계; 열 교환기(120)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 냉각하는 단계; 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 테일 가스 스트림(130), 플래시 가스 스트림(144), 및 비닐 아세테이트 스트림(146)으로 분리하는 단계로서, 여기서 테일 가스 스트림(130)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 플래시 가스 스트림(144)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 비닐 아세테이트 스트림(146)은 비닐 아세테이트, 물 및 아세트산을 포함하는 것인 단계; 플래시 가스 스트림(144)으로부터 상기 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하여 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)을 생성하는 단계; CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 압력, CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 온도, 및 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)에서의 적어도 하나의 성분 농도의 조건을 측정 및/또는 결정하는 단계; CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및
Figure pct00195
가 참일 때 셧다운 절차 또는 교정 단계를 시작하는 단계로서, 여기서 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin) 및 가연성 한계(FL) 공식은 상기 조건에 기초하고, 상기 FL 공식은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 것인 단계를 포함한다.
제1, 제2 및 제3 예시적인 방법 중 둘 이상이 함께 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 예시적 방법이 함께 수행될 수 있다. 다른 예에서, 제1 및 제3 예시적인 방법이 함께 수행될 수 있다. 또 다른 예에서, 제2 및 제3 예시적 방법이 함께 수행될 수 있다. 다른 예에서, 제1, 제2 및 제3 예시적 방법이 함께 수행될 수 있다. 추가적으로, 본원에 기재된 스트림 및 기타 공정 단계의 재순환은 제1, 제2 및 제3 예시적 방법 중 하나 이상과 조합하여 수행될 수 있다.
본 개시내용의 제4 비제한적인 예시적 방법은 반응기(116)에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림(112)을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 생성하는 단계; 열 교환기(120)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 냉각하는 단계; 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 테일 가스 스트림(130), 플래시 가스 스트림(144), 및 비닐 아세테이트 스트림(146)으로 분리하는 단계로서, 여기서 테일 가스 스트림(130)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 플래시 가스 스트림(144)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 비닐 아세테이트 스트림(146)은 비닐 아세테이트, 물 및 아세트산을 포함하는 것인 단계; 열 교환기(120)에서 테일 가스 스트림(130)을 가열하는 단계; 플래시 가스 스트림(144)으로부터 상기 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하여 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)을 생성하는 단계; 기화기(106)에서 기화된 아세트산을 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130) 및 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)과 혼합하여 기화된 스트림(108)을 생성하는 단계; 기화된 스트림(108)에 산소를 첨가하여 공급물 스트림(112)을 생성하는 단계; (a), (b) 및/또는 (c)에 따른 조건을 측정 및/또는 결정하는 단계: (a) 공급물 스트림(112) 또는 반응기(116)의 압력, 공급물 스트림(112) 또는 반응기(116)의 온도, 및 공급물 스트림(112)에서의 적어도 하나의 성분의 농도; (b) 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130)의 압력, 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130)의 온도, 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130)에서의 적어도 하나의 성분의 농도; (c) CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 압력, CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 온도, 및 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)에서의 적어도 하나의 성분의 농도 - 여기서 (a)는 (a)의 조건에 기초한 가연성 한계(AFLmin)에 대한 제1 최소 접근 및 제1 가연성 한계(FL) 공식과 관련되고, (b)는 (b)의 조건에 기초한 제2 최소 AFLmin 및 제2 FL 공식과 관련되고, (c)는 (c)의 조건에 기초한 제3 최소 AFLmin 및 제3 FL 공식과 관련되며, 여기서 제1 FL 공식, 제2 FL 공식 및 제3 FL 공식 중 하나 이상은 적어도 하나의 상호작용 항을 포함함 - ; 공급물 스트림(112), 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130), CO2 제거 오버헤드 스트림(158), 및 이들의 임의의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 스트림의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및 (a), (b) 또는 (c) 중 하나 이상에 대해
Figure pct00196
가 참일 때 셧다운 절차 또는 교정 단계를 시작하는 단계를 포함한다. 제4 비제한적인 예시적 방법은 다음 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다: 요소 1: 제1 FL 공식, 제2 FL 공식, 및/또는 제3 FL 공식은 수학식 1에 따름; 요소 2: 제1 AFLmin은 제2 AFLmin과 상이하고/하거나 제1 AFLmin은 제3 AFLmin과 상이하고/하거나 제2 AFLmin은 제3 AFLmin과 상이함; 요소 3: 제1 FL 공식은 제2 FL 공식과 상이하고/하거나 제1 FL 공식은 제3 FL 공식과 상이하고/하거나 제2 FL 공식은 제3 FL 공식과 상이함; 요소 4: 적어도 하나의 상호작용 항은 성분-성분 상호작용 항, 온도-성분 상호작용 항, 압력-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨; 요소 5: 제1 FL 공식, 제2 FL 공식, 및/또는 제3 FL 공식은 상수, 온도, 압력, 대응하는 조성물에서의 성분 농도로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 항을 포함함; 요소 6: 제1 FL 공식 및/또는 제2 FL 공식 및/또는 제3 FL 공식은 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함함; 요소 7: 제1 FL 공식 및/또는 제2 FL 공식 및/또는 제3 FL 공식은 적어도 하나의 압력-성분 항, 적어도 하나의 온도-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함함; 요소 8: 적어도 하나의 상호작용 항은 3 내지 15개의 상호작용 항임; 요소 9: 방법은 플래시 가스 스트림(144)으로부터 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하기 전에 테일 가스 슬립 스트림(130)의 일부를 플래시 가스 스트림(144)과 합치는 단계를 포함함; 요소 10: 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 분리하는 단계는, 분리기(122)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 오버헤드 스트림(124) 및 제1 바닥 스트림(126)으로 분리하는 단계; 스크러버(128)에서 오버헤드 스트림(124)을 테일 가스 스트림(130) 및 제2 바닥 스트림(132)으로 분리하는 단계; 제1 및 제2 바닥 스트림(126, 132)을 합치는 단계; 및 조 탱크(142)에서, 합쳐진 제1 및 제2 바닥 스트림(126, 132)을 플래시 가스 스트림(144) 및 비닐 아세테이트 스트림(146)으로 분리하는 단계를 포함함; 요소 11: 방법은 비닐 아세테이트 스트림(146)을 정제된 비닐 아세테이트 생성물 스트림(150)으로 정제하는 단계를 추가로 포함함; 요소 12: 방법은 비닐 아세테이트 스트림(146)을 정제된 비닐 아세테이트 생성물 스트림(150) 및 하나 이상의 추가 스트림으로 정제하는 단계; 및 추가 스트림 중 적어도 하나를 기화기(106), 테일 가스 스트림(130) 또는 플래시 가스 스트림(144)으로 다시 재순환시키는 단계를 추가로 포함함; 요소 13: 방법은 에틸렌 및/또는 메탄을 열 교환기(120) 상류의 테일 가스 스트림(130)에 첨가하는 단계를 추가로 포함함; 요소 14: 방법은 열 교환기(120) 상류의 테일 가스 스트림(130)으로부터 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하는 단계를 추가로 포함함; 요소 15: 방법은 에틸렌 및/또는 아세트산을 기화기(106)에 첨가하는 단계를 추가로 포함함; 요소 16: 방법은 플래시 가스 스트림(144)의 일부를 배출 스트림(168)을 갖는 에틸렌 회수 공정(166)으로 이송하는 단계; 배출 스트림(168)의 압력, 배출 스트림(168)의 온도, 및 배출 스트림(168)에서의 적어도 하나의 성분의 농도의 조건을 측정하는 단계로서, 여기서 상기 조건은 가연성 한계에 대한 제4 최소 접근(AFLmin), 및 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 제4 가연성 한계(FL) 공식과 관련되는, 단계; 배출 스트림(168)에서 산소 함량([O2])을 측정하는 단계; 및
Figure pct00197
가 배출 스트림(168)에 대해 참일 때 에틸렌 회수 공정(166)의 작동 조건을 변경하여 에틸렌 회수 공정(166)을
Figure pct00198
로 복귀시키는 단계를 추가로 포함함; 요소 17: 요소 16, 및 제4 AFLmin은 제1 AFLmin 및/또는 제2 AFLmin 및/또는 제3 AFLmin과 상이함; 요소 18: 요소 16, 및 제4 FL 공식은 제1 FL 공식 및/또는 제2 FL 공식 및/또는 제3 FL 공식과 상이함; 요소 19: 요소 16, 및 제4 FL 공식에 대한 적어도 하나의 상호작용 항은 성분-성분 상호작용 항, 온도-성분 상호작용 항, 압력-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨; 요소 20: 요소 16, 및 제1 FL 공식, 제2 FL 공식, 및/또는 제3 FL 공식은 상수, 온도, 압력, 대응하는 조성물에서의 성분 농도로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 항을 포함함; 요소 21: 요소 16, 및 제4 FL 공식은 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함함; 요소 22: 요소 16, 및 제4 FL 공식은 적어도 하나의 압력-성분 항, 적어도 하나의 온도-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함함; 및 요소 23: 요소 16, 및 제4 FL 공식에 대한 적어도 하나의 상호작용 항은 3 내지 15개의 상호작용 항임. 조합의 예는, 요소 1과 요소 2 내지 22 중 하나 이상의 조합; 요소 2와 3의 조합; 요소 4와 5의 조합; 요소 2 내지 8 중 2개 이상의 조합; 요소 9 내지 15 중 2개 이상의 조합; 요소 2 내지 8 중 하나 이상과 요소 9 내지15 중 하나 이상의 조합; 요소 16과 요소 17 내지 23 중 하나 이상의 조합; 요소 2 내지 8 중 하나 이상과 요소 16 및 선택적으로 추가로 요소 17 내지 23 중 하나 이상의 조합; 요소 9 내지 15 중 하나 이상과 요소 16 및 선택적으로 추가로 요소 17 내지 23 중 하나 이상 및 선택적으로 추가로 요소 2 내지 8 중 하나 이상의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 개시내용의 제5 비제한적인 예시적 방법은 반응기(116)에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림(112)을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 생성하는 단계; 열 교환기(120)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 냉각하는 단계; 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 테일 가스 스트림(130), 플래시 가스 스트림(144), 및 비닐 아세테이트 스트림(146)으로 분리하는 단계; 플래시 가스 스트림(144)의 일부를 배출 스트림(168)을 갖는 에틸렌 회수 공정(166)으로 이송하는 단계; 배출 스트림(168)의 압력, 배출 스트림(168)의 온도, 및 배출 스트림(168)에서의 적어도 하나의 성분의 농도의 조건을 측정하는 단계로서, 여기서 조건은 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin) 및 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 제4 가연성 한계(FL) 공식과 관련되는, 단계; 배출 스트림(168)에서 산소 함량([O2])을 측정하는 단계; 및
Figure pct00199
가 배출 스트림(168)에 대해 참일 때 에틸렌 회수 공정(166)의 작동 조건을 변경하여 에틸렌 회수 공정(166)을
Figure pct00200
로 복귀시키는 단계를 포함한다. 제5 비제한적인 예시적 방법은 다음 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다: 요소 24: FL 공식은 수학식 1에 따름; 요소 25: 적어도 하나의 상호작용 항은 성분-성분 상호작용 항, 온도-성분 상호작용 항, 압력-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택됨; 요소 26: FL 공식은 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함함; 요소 27: FL 공식은 적어도 하나의 압력-성분 항, 적어도 하나의 온도-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함함; 및 요소 28: 적어도 하나의 상호작용 항은 3 내지 15개의 상호작용 항임.
본 발명의 실시형태의 더 나은 이해를 용이하게 하기 위해, 바람직하거나 대표적인 실시형태의 예들이 설명 전체에 걸쳐 제공된다. 이들 예는 본 발명의 범위를 제한하거나 정의하도록 해석되어서는 안 된다.
실시예
다음은 다양한 FL 공식을 유도하는 방법의 비제한적인 예를 설명한다.
FL에 대한 일반 공식은 수학식 1이다.
[수학식 1]
Figure pct00201
인자
Figure pct00202
및
Figure pct00203
에 대한 값은 실험적으로 결정될 수 있다. 일반적으로, 이러한 인자의 실험적 결정은 FL 공식이 적용될 위치에 대한 합리적인 잠재적 작동 조건 범위를 설정하는 것을 포함한다.
그 다음, 상기 작동 조건 범위 내의 다양한 조건 하에서, 가연성 전에 최대 산소 농도(전체 기체에 대한 산소 몰%)가 실험적으로 결정된다. 수집된 데이터에 기초하여, FL 공식이 임의의 데이터 피팅 모델을 사용하여 유도된다. 데이터에 맞는 복수의 수학식이 얻어질 수 있다. 데이터 피팅 모델로부터 유도된 개별 수학식은 수학식 1에 대한 i 및 j에 대해 임의의 숫자를 가질 수 있다. i 및 j에 대한 숫자와 개별 수학식에 있는 C 및 I 항은 데이터 피팅 전에 조작자에 의해 설정될 수 있다. 대안적으로, i 및 j에 대한 숫자와 수학식에 있는 C 및 I 항은 데이터 피팅 모델 자체로부터 유래될 수 있다. 복수의 수학식의 통계적 분석은 작동에 사용할 수학식을 결정하는 데 사용될 수 있다.
제1 예에서, 표 1에 따른 잠재적 작동 조건 범위는 반응기 조건 및 반응기 입구 조성과 관련하여 분석되었다. 가능한 정도까지, ASTM E918-09(2015)에 따라 산소에 대한 가연성의 농도 한계를 결정했다.
[표 1]
Figure pct00204
수학식 7 내지 10을 포함하는 복수의 FL 공식이 유도되었으며, 여기서
Figure pct00205
은 건조 가스에서의 가연성 산소 조성(mol%)이고;
Figure pct00206
는 압력(psig)이고;
Figure pct00207
는 온도(℃)이고;
Figure pct00208
,
Figure pct00209
, 및
Figure pct00210
는 무-산소 건조 가스에서의 에탄, 메탄 및 이산화탄소 농도(몰%)이고;
Figure pct00211
는 무-산소 가스에서의 아세트산 농도(중량%)이고;
Figure pct00212
는 무-산소 가스에서의 물 농도(중량%)이고; 건조 가스는 물과 아세트산을 제외한 조합된 공급물 스트림(112)의 조성물이고; 무-산소 건조 가스는 물, 아세트산 및 산소를 제외한 조합된 공급물 스트림(112)의 조성물이고; 무-산소 가스는 산소를 제외한 조합된 공급물 스트림(112)의 조성물이다.
[수학식 7]
Figure pct00213
[수학식 8]
Figure pct00214
[수학식 9]
Figure pct00215
[수학식 10]
Figure pct00216
통계 분석은 FL 공식들(예를 들어, 수학식 7 내지 10 또는 기타) 중 어느 것을 작동에 사용할 것인지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 다시, 본원에 제공된 수학식 7 내지 10은 표 1 내의 조건로부터 생성된 데이터로부터 유도되었으며 대응하는 실험 설계에 특정된 비닐 아세테이트 시스템/공정 구성 및 조건에 특이적이다. 당업자는 수학식 7 내지 10이 임의의 비닐 아세테이트 공정/시스템에서 반드시 사용될 수 있지는 않다는 것을 인식할 것이다. 또한, 본 개시내용의 이점을 갖는 당업자는 과도한 실험 없이 상이한 반응기에 적합한 조건 범위 내에서 가연성 데이터 포인트를 측정하는 방법, 및 비닐 아세테이트 시스템/공정 구성을 고려하는 방법을 인식할 것이다.
제2 예에서, 표 2에 따른 잠재적 작동 조건 범위가 분석되었으며, 이는 공정 간 열 교환기 및/또는 이산화탄소 제거 시스템에 적용 가능할 수 있다. 가능한 정도까지, ASTM E918-09(2015)에 따라 산소에 대한 가연성의 농도 한계를 결정했다.
[표 2]
Figure pct00217
수학식 11 내지 14를 포함하는 복수의 FL 공식이 유도되었으며, 여기서
Figure pct00218
은 건조 가스에서의 가연성 산소 조성(mol%)이고;
Figure pct00219
는 압력(psig)이고;
Figure pct00220
는 온도(℃)이고;
Figure pct00221
,
Figure pct00222
, 및
Figure pct00223
는 무-산소 건조 가스에서의 에탄, 메탄 및 이산화탄소 농도(몰%)이고; 무-산소 건조 가스는 물, 아세트산 및 산소를 제외한 스트림의 조성물이다.
[수학식 11]
Figure pct00224
[수학식 12]
Figure pct00225
[수학식 13]
Figure pct00226
[수학식 14]
Figure pct00227
통계 분석은 FL 공식들(예를 들어, 수학식 11 내지 14 또는 기타) 중 어느 것을 작동에 사용할 것인지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 다시, 본원에 제공된 수학식 11 내지 14는 표 2 내의 조건으로부터 생성된 데이터로부터 유도되었으며 대응하는 실험 설계에 특정된 비닐 아세테이트 시스템/공정 구성 및 조건에 특이적이다. 당업자는 수학식 11 내지 14가 임의의 비닐 아세테이트 공정/시스템에서 반드시 사용될 수 있지는 않다는 것을 인식할 것이다. 또한, 본 개시내용의 이점을 갖는 당업자는 과도한 실험 없이 상이한 반응기에 적합한 조건 범위 내에서 가연성 데이터 포인트를 측정하는 방법, 및 비닐 아세테이트 시스템/공정 구성을 고려하는 방법을 인식할 것이다.
달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 관련 청구범위에 사용된 성분의 양, 분자량과 같은 특성, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"으로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 나타내지 않는 한, 다음의 명세서 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 본 발명의 실시형태에 의해 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 적어도, 청구범위의 균등론의 적용을 제한하려는 시도는 아니며, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 자릿수의 수와 일반적인 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.
본원에 개시된 본 발명의 실시형태를 포함하는 하나 이상의 예시적인 실시형태가 본원에 제시된다. 명확성을 위해 물리적 구현의 모든 특징이 본 출원에 설명되거나 도시되지는 않는다. 본 발명의 실시형태를 포함하는 물리적 실시형태의 개발에서, 시스템 관련, 비즈니스 관련, 정부 관련 및 기타 제약 준수와 같은 개발자의 목표를 달성하기 위해 수많은 구현-특이적 결정이 내려져야 함이 이해된다. 개발자의 노력은 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 그러한 노력은 본 개시내용의 이점을 갖는 당업자에게 일상적인 작업이 될 것이다.
조성물 및 방법이 다양한 성분 또는 단계를 "포함하는(comprising)"의 측면에서 본원에 기재되어 있지만, 조성물 및 방법은 또한 다양한 성분 및 단계로 "본질적으로 구성(consist essentially of)"되거나 "구성(consist of)"될 수 있다.
따라서, 본 발명은 언급된 목적 및 이점 그리고 거기에 고유한 목적 및 이점을 달성하기에 적합하다. 본 발명은 상이하지만 본원에서의 교시내용의 이점을 갖는 당업자에게 명백한 동등한 방식으로 수정되어 실시될 수 있기 때문에, 위에서 개시된 특정 실시형태는 단지 예시적인 것이다. 또한, 아래의 청구범위에 기재된 것 외에는 본원에 나타낸 구성 또는 설계의 세부사항으로 제한하려고 의도되지 않는다. 따라서, 위에 개시된 특정의 예시적 실시형태는 변경, 조합 또는 수정될 수 있고 이러한 모든 변형은 본 발명의 범위 및 사상 내에서 고려된다는 것이 명백하다. 본원에 예시적으로 개시된 본 발명은 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 및/또는 본원에 개시된 임의의 선택적 요소의 부재 하에 적합하게 실시될 수 있다. 조성물 및 방법이 다양한 성분 또는 단계를 "포함하는(comprising)", "함유하는(cintaining)" 또는 "포함하는(including)"의 측면에서 기재되어 있지만, 조성물 및 방법은 또한 다양한 성분 및 단계로 "본질적으로 구성"되거나 "구성"될 수 있다. 위에 개시된 모든 수치 및 범위는 어느 정도 변할 수 있다. 하한 및 상한을 갖는 수치 범위가 개시될 때마다, 그 범위 내에 속하는 임의의 수 및 임의의 포함 범위가 구체적으로 개시된다. 특히, 본원에 개시된 값의 모든 범위("약 a 내지 약 b", 또는 동등하게 "대략 a 내지 b" 또는 동등하게 "대략 a ~ b"의 형태)는 더 넓은 범위의 값에 포함된 모든 수와 범위를 기재하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 청구범위에서의 용어는 특허권자가 달리 명시적으로 명확하게 정의하지 않는 한 평범하고 일반적인 의미를 갖는다. 더욱이, 청구범위에 사용된 단수 표현(영문의 부정관사 "a" 또는 "an"에 대응)은 그것이 도입하는 요소의 하나 또는 하나 초과를 의미하는 것으로 본원에서 정의된다.

Claims (28)

  1. 반응기(116)에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림(112)을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조(crude) 비닐 아세테이트 스트림(118)을 생성하는 단계;
    열 교환기(120)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 냉각하는 단계;
    조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 테일(tail) 가스 스트림(130), 플래시(flash) 가스 스트림(144), 및 비닐 아세테이트 스트림(146)으로 분리하는 단계로서, 여기서 테일 가스 스트림(130)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 플래시 가스 스트림(144)은 에틸렌, 이산화탄소, 알칸 및 산소를 포함하고, 비닐 아세테이트 스트림(146)은 비닐 아세테이트, 물 및 아세트산을 포함하는, 단계;
    열 교환기(120)에서 테일 가스 스트림(130)을 가열하는 단계;
    플래시 가스 스트림(144)으로부터 상기 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하여 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)을 생성하는 단계;
    기화기(106)에서 기화된 아세트산을 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130) 및 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)과 혼합하여 기화된 스트림(108)을 생성하는 단계;
    기화된 스트림(108)에 산소를 첨가하여 공급물 스트림(112)을 생성하는 단계;
    (a) 공급물 스트림(112) 및/또는 반응기(116)의 압력, 공급물 스트림(112) 및/또는 반응기(116)의 온도, 및 공급물 스트림(112) 및/또는 반응기(116)에서의 적어도 하나의 성분의 농도, 및/또는
    (b) 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130)의 압력, 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130)의 온도, 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130)에서의 적어도 하나의 성분의 농도, 및/또는
    (c) CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 압력, CO2 제거 오버헤드 스트림(158)의 온도, 및 CO2 제거 오버헤드 스트림(158)에서의 적어도 하나의 성분 농도
    에 따른 조건을 측정 및/또는 결정하는 단계로서, 이때 (a)는 (a)의 조건에 기초한 가연성 한계에 대한 제1 최소 접근(AFLmin) 및 제1 가연성 한계(FL) 공식과 관련되고, (b)는 (b)의 조건에 기초한 제2 최소 AFLmin 및 제2 FL 공식과 관련되고, (c)는 (c)의 조건에 기초한 제3 최소 AFLmin 및 제3 FL 공식과 관련되며, 제1 FL 공식, 제2 FL 공식 및 제3 FL 공식 중 하나 이상은 적어도 하나의 상호작용 항(interaction term)을 포함하는, 단계;
    공급물 스트림(112), 상기 가열 후의 테일 가스 스트림(130), CO2 제거 오버헤드 스트림(158), 및 이들의 임의의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 스트림의 산소 함량([O2])을 측정 및/또는 결정하는 단계; 및
    (a), (b) 또는 (c) 중 하나 이상에 대해
    Figure pct00228
    가 참일 때 셧다운(shut-down) 절차 또는 교정(remedial) 단계를 시작하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 AFLmin은 제2 AFLmin과 상이하고/하거나 제1 AFLmin은 제3 AFLmin과 상이하고/하거나 제2 AFLmin은 제3 AFLmin과 상이한, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 FL 공식은 제2 FL 공식과 상이하고/하거나 제1 FL 공식은 제3 FL 공식과 상이하고/하거나 제2 FL 공식은 제3 FL 공식과 상이한, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 상호작용 항은 성분-성분 상호작용 항, 온도-성분 상호작용 항, 압력-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 FL 공식, 제2 FL 공식, 및/또는 제3 FL 공식은, 상수, 온도, 압력, 및 대응하는 조성물에서의 성분 농도로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 항을 포함하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 FL 공식 및/또는 제2 FL 공식 및/또는 제3 FL 공식은 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 FL 공식 및/또는 제2 FL 공식 및/또는 제3 FL 공식은 적어도 하나의 압력-성분 항, 적어도 하나의 온도-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함하는, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 상호작용 항은 3 내지 15개의 상호작용 항인, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    플래시 가스 스트림(144)으로부터 상기 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하기 전에 테일 가스 슬립 스트림(130)의 일부를 플래시 가스 스트림(144)과 합치는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 분리하는 단계는,
    분리기(122)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 오버헤드 스트림(124) 및 제1 바닥 스트림(126)으로 분리하는 단계;
    스크러버(128)에서 상기 오버헤드 스트림(124)을 테일 가스 스트림(130) 및 제2 바닥 스트림(132)으로 분리하는 단계;
    상기 제1 및 제2 바닥 스트림(126, 132)을 합치는 단계; 및
    조 탱크(142)에서, 합쳐진 제1 및 제2 바닥 스트림(126, 132)을 플래시 가스 스트림(144) 및 비닐 아세테이트 스트림(146)으로 분리하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    비닐 아세테이트 스트림(146)을 정제된 비닐 아세테이트 생성물 스트림(150)으로 정제하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    비닐 아세테이트 스트림(146)을 정제된 비닐 아세테이트 생성물 스트림(150) 및 하나 이상의 추가 스트림으로 정제하는 단계; 및
    상기 추가 스트림 중 적어도 하나를 기화기(106), 테일 가스 스트림(130) 및/또는 플래시 가스 스트림(144)으로 다시 재순환시키는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    에틸렌 및/또는 메탄을 열 교환기(120) 상류의 테일 가스 스트림(130)에 첨가하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 교환기(120) 상류의 테일 가스 스트림(130)으로부터 상기 이산화탄소의 적어도 일부를 제거하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    에틸렌 및/또는 아세트산을 기화기(106)에 첨가하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    플래시 가스 스트림(144)의 일부를 배출(vent) 스트림(168)을 갖는 에틸렌 회수 공정(166)으로 이송하는 단계;
    배출 스트림(168)의 압력, 배출 스트림(168)의 온도, 및 배출 스트림(168)에서의 적어도 하나의 성분 농도의 조건을 측정하는 단계로서, 상기 조건은 가연성 한계에 대한 제4 최소 접근(AFLmin), 및 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 제4 가연성 한계(FL) 공식과 관련되는, 단계;
    배출 스트림(168)에서의 산소 함량([O2])을 측정하는 단계; 및
    Figure pct00229
    가 배출 스트림(168)에 대해 참일 때 상기 에틸렌 회수 공정(166)의 작동 조건을 변경하여 상기 에틸렌 회수 공정(166)을
    Figure pct00230
    로 복귀시키는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    제4 AFLmin은 제1 AFLmin 및/또는 제2 AFLmin 및/또는 제3 AFLmin과 상이한, 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    제4 FL 공식은 제1 FL 공식 및/또는 제2 FL 공식 및/또는 제3 FL 공식과 상이한, 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    제4 FL 공식에 대한 적어도 하나의 상호작용 항은 성분-성분 상호작용 항, 온도-성분 상호작용 항, 압력-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 FL 공식, 제2 FL 공식, 및/또는 제3 FL 공식은, 상수, 온도, 압력, 대응하는 조성물에서의 성분 농도로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 항을 포함하는, 방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    제4 FL 공식은 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함하는, 방법.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    제4 FL 공식은 적어도 하나의 압력-성분 항, 적어도 하나의 온도-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함하는, 방법.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    제4 FL 공식에 대한 적어도 하나의 상호작용 항은 3 내지 15개의 상호작용 항인, 방법.
  24. 반응기(116)에서 아세트산, 에틸렌, 산소, 이산화탄소, 알칸 및 물을 포함하는 공급물 스트림(112)을 반응시켜, 비닐 아세테이트, 아세트산, 물, 에틸렌, 이산화탄소 및 알칸을 포함하는 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 생성하는 단계;
    열 교환기(120)에서 조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 냉각하는 단계;
    조 비닐 아세테이트 스트림(118)을 테일 가스 스트림(130), 플래시 가스 스트림(144), 및 비닐 아세테이트 스트림(146)으로 분리하는 단계;
    플래시 가스 스트림(144)의 일부를 배출 스트림(168)을 갖는 에틸렌 회수 공정(166)으로 이송하는 단계;
    배출 스트림(168)의 압력, 배출 스트림(168)의 온도, 및 배출 스트림(168)에서의 적어도 하나의 성분 농도의 조건을 측정하는 단계로서, 상기 조건은 가연성 한계에 대한 최소 접근(AFLmin), 및 적어도 하나의 상호작용 항을 포함하는 가연성 한계(FL) 공식과 관련되는 단계;
    배출 스트림(168)에서의 산소 함량([O2])을 측정하는 단계; 및
    Figure pct00231
    가 배출 스트림(168)에 대해 참일 때 상기 에틸렌 회수 공정(166)의 작동 조건을 변경하여 상기 에틸렌 회수 공정(166)을
    Figure pct00232
    로 복귀시키는 단계를 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 상호작용 항은 성분-성분 상호작용 항, 온도-성분 상호작용 항, 압력-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 FL 공식은 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함하는, 방법.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 FL 공식은 적어도 하나의 압력-성분 항, 적어도 하나의 온도-성분 상호작용 항, 압력-온도 상호작용 항, 및 적어도 2개의 성분-성분 상호작용 항을 포함하는, 방법.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 상호작용 항은 3 내지 15개의 상호작용 항인, 방법.
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