KR20230031341A - 멤브레인 분리기를 이용한 탄화수소 추출 및/또는 분리 방법 - Google Patents

Abstract

멤브레인을 포함하는 멤브레인 분리기는 비방향족 탄화수소로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위한 공정에서 다양한 스트림을 분리하는 데 사용된다. 그러한 스트림은 희박-용매 스트림, 풍부-용매 스트림, 또는 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 둘 모두 포함하는 탄화수소 스트림일 수 있다. 멤브레인 분리기는 액체-액체 증류 컬럼 및/또는 추출 증류 컬럼을 포함하는 추출 서브-시스템과 조합하여 유리하게 사용된다.

Description

멤브레인 분리기를 이용한 탄화수소 추출 및/또는 분리 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 7월 31일에 출원된 미국 가출원 번호 63/059,505의 우선권 및 이익을 주장하며, 그 개시내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.

분야

본 개시내용은 방향족 및 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리 및/또는 추출하기 위한 방법, 장비 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은 멤브레인 분리기를 이용하여 방향족 및 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리/또는 추출하기 위한 방법, 장비 및 시스템에 관한 것이다. 본 개시내용의 공정, 장비 및 시스템은, 예를 들어, 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 비방향족 탄화수소 생성물과 같은 방향족 탄화수소 생성물을 생산하는 데 유용하다.

벤젠, 톨루엔, 자일렌, p-자일렌, o-자일렌, 에틸벤젠 등과 같은 방향족 탄화수소 생성물, 특히 고순도의 생성물은 다른 부가가치 산업용 화학물질의 생산에 유용한 매우 가치 있는 산업용 상품이다. 현대의 석유화학 플랜트에서, 방향족 탄화수소 생성물은 하나 이상의 그러한 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리함으로써 일상적으로 생산된다. 그러한 혼합물 공급물의 일례는 개질물 스트림이며, 이는 개질물 스트림의 총 중량을 기준으로 고농도, 예를 들어, 30 wt% 이하의 비방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 그러한 혼합물 공급물의 다른 예는 주로 자일렌 이성질체화 단위, 알킬교환반응 단위 또는 톨루엔 불균등화 단위로부터 생성된 주로 방향족 탄화수소 스트림을 포함한다. 혼합물 공급물에 존재하는 많은 비방향족 탄화수소는 표적 방향족 탄화수소의 코-보일러(co-boiler)이다. 이와 같이, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, p-자일렌, o-자일렌 등과 같은 방향족 탄화수소 생성물을 혼합물 공급물로부터, 특히 고순도로 생산하는 것은 통상적인 증류 공정 및 장비를 사용함으로써 불가능하지는 않더라도 어렵고 비효율적이다.

액체-액체 추출 공정 및 추출 증류 공정과 같은 용매-보조 분리 공정은 혼합 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위해 오랫동안 산업계에서 사용되어 왔다. 그러한 공정에서, 전형적으로 술포란, 테트라에틸렌 글리콜 등과 같은 극성이 높은 용매가 추출 컬럼에서 혼합물 공급물과 접촉시키기 위해 사용된다. 방향족 탄화수소 분자는 전형적으로 분리 조건 하에 비방향족 탄화수소보다 더 높은 극성을 나타내기 때문에, 방향족 탄화수소는 극성 용매로 불균등하게 분배하여 방향족 탄화수소-풍부 용매 스트림을 형성하고, 이는 이후에 분리되어 고순도 방향족 탄화수소 및 탄화수소-희박-용매 스트림을 생성할 수 있다. 이어서, 탄화수소-희박-용매 스트림은 추출 컬럼으로 재순환될 수 있다. 따라서, 연속적인 방향족 탄화수소 추출 분리 공정의 작동 동안, 일정량의 극성 용매가 시스템에서 순환한다.

시간이 경과함에 따라, 추출 컬럼으로 재순환되는 탄화수소-희박-용매 스트림은 작동 캠페인 동안 다양한 오염 물질의 농도가 점진적으로 증가할 수 있다. 그러한 오염 물질은 다른 것들 중에서도, 고온 조건으로 인해 추출 공정 동안 생성되고/되거나 혼합물 공급물을 통해 도입되는 포화 및 불포화 중질 탄화수소, 염소-함유 화합물, 규소-함유 화합물 등을 포함할 수 있다. 특히 고농도의 그러한 오염 물질은 용기, 도관, 밸브, 펌프 및 기타 장비의 부식 및/또는 오염을 유발하여 빈번한 셧-다운(shut-down) 및 유지 관리를 필요로 하고 시스템 수명을 심각하게 단축시킬 수 있다. 따라서, 방향족 탄화수소 추출 시스템에는 추출 컬럼으로 재순환되는 탄화수소-희박-용매 스트림 내의 오염 물질을 감소시키기 위해 증기 스트리핑 컬럼, 흡착제 층(bed) 등과 같은 하나 이상의 용매 재생 유닛 및/또는 스트림 정제 유닛이 빈번하게 장착된다. 대안적으로, 탄화수소-희박-용매 스트림의 일부는 가끔은 퍼징되고 새로운 용매 공급물로 교체될 수 있다. 이러한 모든 방법은 새로운 방향족 플랜트의 엔지니어링 및 건설과 그 운영의 자본 지출에 상당한 비용을 추가한다.

따라서, 방향족 탄화수소 추출 공정에서 추출 컬럼으로 재순환되는 탄화수소-희박-용매 스트림 내의 오염 물질을 감소시키기 위한 개선 및/또는 전체 방향족 탄화수소 생산 공정의 개선에 대한 지속적인 요구가 있다. 이러한 개시내용은 이러한 요구와 다른 요구를 충족시킨다.

방향족 탄화수소 추출 공정에서, 멤브레인 분리기를 사용하여 오염 물질-함유 희박-용매 스트림(예를 들어, 오염 물질의 일부로서 상당한 양의 중질 성분을 포함하는 재순환 극성 용매 스트림)을 분리하여 보유물(retentate) 스트림 내의 오염 물질의 적어도 일부를 제거함으로써 정제된 희박-용매 스트림을 수득하고, 이는 바람직하게는 추출 유닛으로 재순환될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 추가적으로, 멤브레인 분리기를 사용하여 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 탄화수소 스트림을 분리하여 방향족 탄화수소-풍부 투과물 스트림과 비방향족 탄화수소-풍부 보유물 스트림을 수득할 수 있다. 또한, 멤브레인 분리기를 사용하여 풍부-용매 스트림을 분리하여 비방향족-탄화수소-풍부 보유물 스트림 및 방향족-탄화수소-풍부 투과물 스트림을 수득할 수 있으며, 여기서 전자는 추출 컬럼으로 유리하게 재순환될 수 있고, 방향족 탄화수소는 후자로부터 회수될 수 있다. 이러한 공정에서 멤브레인 분리기를 사용하면 방향족 탄화수소를 분리하는 기존 공정에 대한 비용-효율적이고 에너지-효율적인 개선이 이루어질 수 있다.

따라서, 본 개시내용의 제1 측면은 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 추출하기 위한 공정에 관한 것이다. 공정은 (A-1) 혼합물 공급물을 추출 컬럼으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 공정은 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(ps) wt%의 농도로 극성 용매 및 c(hcom) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 75 ≤ c(ps) ≤ 99.99이다. 공정은 (A-3) 제1 희박-용매 스트림을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 중질 성분보다 극성 용매에 대해 더 투과성이고; 제1 희박-용매 스트림은 제1 부피로 공급된다. 공정은 (A-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 보유물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 풍부하다. 공정은 (A-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 투과물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 고갈된다. 공정은 (A-6) 투과물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 개시내용의 제2 측면은 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리하기 위한 공정에 관한 것이다. 공정은 (B-1) 공급된 혼합물을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 비방향족 탄화수소보다 방향족 탄화수소에 대해 더 투과성이고; 혼합물 공급물은 제1 부피로 공급된다. 공정은 (B-2) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 보유물 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소가 고갈되고 비방향족 탄화수소가 풍부하다. 공정은 (B-3) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 투과물 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈되어 있다.

본 개시내용의 제3 측면은 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리하기 위한 공정에 관한 것이다. 공정은 (C-1) 혼합물 공급물 및 극성 용매를 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 추출 컬럼으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 공정은 (C-2) 추출 컬럼으로부터 오버헤드 스트림 및 하부 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 오버헤드 스트림은 혼합물 공급물에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부하고, 하부 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소 및 극성 용매가 풍부하다. 공정은 (C-3) 하부 스트림의 적어도 일부를 멤브레인 분리기로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 비방향족 탄화수소보다 방향족 탄화수소에 대해 더 투과성이고; 하부 스트림의 적어도 일부는 제1 부피로 공급된다. 공정은 (C-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 보유물 스트림은 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 고갈되고 비방향족 탄화수소가 풍부하다. 공정은 (C-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 투과물 스트림은 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈되어 있다. 공정은 (C-6) 보유물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

도 1은 본 개시내용의 공정의 실시양태에 유용한 멤브레인 분리기의 구조 및 작동을 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 제1 측면의 실시양태에 따라, 탄화수소-희박 용매의 스트림을 세정하기 위한 멤브레인 분리기를 포함하는 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위한 예시적인 추출 공정/시스템을 나타내는 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 개시내용의 제2 측면의 실시양태에 따라, 멤브레인 분리기를 사용하여 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위한 예시적인 추출 공정/시스템을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 개시내용의 제3 측면의 실시양태에 따라, 멤브레인 분리기를 사용하여 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위한 예시적인 추출 공정/시스템을 나타내는 개략도이다.

정의

본 개시내용에서, 공정은 적어도 하나의 "단계"를 포함하는 것으로 설명된다. 각 단계는 연속적 또는 불연속적인 방식으로 공정에서 한 번 또는 여러 번 수행될 수 있는 동작 또는 작업임을 이해해야 한다. 달리 명시되지 않거나 문맥상 달리 명백히 나타내지 않는 한, 공정의 각 단계는 그들이 나열된 순서대로, 하나 이상의 다른 단계(들)와 중첩되거나 중첩되지 않고 순차적으로 수행될 수 있거나, 경우에 따라 임의의 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 하나 이상의 또는 심지어 모든 단계들이 동일하거나 상이한 재료의 배치와 관련하여 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 연속 공정에서, 공정의 초기에 막 공급된 원료에 대하여 공정의 제1 단계가 수행되는 동안, 제1 단계에서 더 이른 시간에 공정에 공급된 원료를 처리하여 생성된 중간 물질에 대하여 제2 단계가 동시에 수행될 수 있다. 바람직하게는, 단계들은 기재된 순서대로 수행된다.

달리 나타내지 않는 한, 본 개시내용에서 양을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 명세서 및 청구범위에 사용된 정확한 수치가 구체적인 실시양태를 구성한다는 것을 이해해야 한다. 예제에 있는 데이터의 정확성을 보장하기 위해 노력했다. 그러나, 모든 측정된 데이터는 측정을 수행하는 데 사용되는 기술 및 장비의 한계로 인해 본질적으로 일정 수준의 오류를 포함한다는 것을 이해해야 한다.

본원에 사용된 바와 같이, 부정관사("a" 또는 "an")는 달리 명시되지 않거나 문맥상 달리 명백히 나타내지 않는 한 "적어도 하나"를 의미할 것이다. 따라서, "증류 컬럼"을 사용하는 실시양태는 달리 명시되지 않거나 문맥상 하나의 증류 컬럼만이 사용된다는 것을 명백하게 나타내지 않는 한, 1개, 2개 또는 그 이상의 증류 컬럼이 사용되는 실시양태를 포함한다. 마찬가지로 "C9+ 스트림"은 하나의 특정 C9+ 구성요소만을 의미하는 것으로 문맥에 의해 명시되거나 나타내지 않는 한 1개, 2개 또는 그 이상의 C9+ 구성요소를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본원에 사용된 바와 같이, "wt%"는 중량 백분율을 의미하고, "vol%"는 부피 백분율을 의미하고, "mol%"는 몰 백분율을 의미하고, "ppm"은 백만분의 일을 의미하고, "ppm wt" 및 "wppm"은 중량 기준으로 백만분율을 의미하기 위해 상호 교환적으로 사용된다. 본원에 사용된 모든 "ppm"은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준 ppm이다. 본원의 모든 농도는 해당 조성물의 총량을 기준으로 표현된다. 따라서, 예를 들어, 공급물 조성물의 다양한 성분의 농도는 공급물 조성물의 총 중량을 기준으로 표현된다. 본원에 표현된 모든 범위는 달리 명시되거나 나타내지 않는 한 2개의 구체적인 실시양태로서 두 종점을 모두 포함해야 한다.

"탄화수소"는 (i) 수소 및 탄소 원자로 이루어진 임의의 화합물 또는 (ii) (i)에서 2개 이상의 그러한 화합물의 임의의 혼합물을 의미한다. n이 양의 정수인 "Cn 탄화수소"라는 용어는 (i) n개의 총 수로 그 분자 내에 탄소 원자(들)를 포함하는 임의의 탄화수소 화합물 또는 (ii) (i)에서 2개 이상의 그러한 탄화수소 화합물의 임의의 혼합물을 의미한다. n이 양의 정수인 "Cn 방향족 탄화수소"라는 용어는 (i) n개의 총 수로 그 분자 내에 탄소 원자(들)를 포함하는 임의의 방향족 탄화수소 화합물 또는 (ii) (i)에서 2개 이상의 그러한 방향족 탄화수소 화합물의 임의의 혼합물을 의미한다. 따라서, C2 탄화수소는 임의의 비율로 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 또는 이들 중 적어도 2개의 혼합물일 수 있다. m 및 n이 양의 정수이고 m < n인 "Cm 내지 Cn 탄화수소" 또는 "Cm-Cn 탄화수소"는 Cm, Cm+1, Cm+2, ..., Cn-1, Cn 탄화수소, 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 혼합물을 의미한다. 따라서, "C2 내지 C3 탄화수소" 또는 "C2-C3 탄화수소"는 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 프로판, 프로펜, 프로핀, 프로파디엔, 시클로프로판, 및 성분들 사이와 성분들 간의 임의의 비율로 이들 중 2개 이상의 임의의 혼합물일 수 있다. "포화 C2-C3 탄화수소"는 에탄, 프로판, 시클로프로판, 또는 임의의 비율로 이들 중 둘 이상의 임의의 혼합물일 수 있다. m 및 n이 양의 정수이고 m < n인 "Cm 내지 Cn 방향족 탄화수소" 또는 "Cm-Cn 탄화수소"는 Cm, Cm+1, Cm+2, ..., Cn-1, Cn 방향족 탄화수소, 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 혼합물을 의미한다. "Cn+ 탄화수소"는 (i) 적어도 n개의 총 수로 그 분자 내에 탄소 원자(들)를 포함하는 임의의 탄화수소 화합물 또는 (ii) (i)에서 2개 이상의 그러한 탄화수소 화합물의 임의의 혼합물을 의미한다. "Cn-탄화수소"는 (i) 최대 n개의 총 수로 그 분자 내에 탄소 원자를 포함하는 임의의 탄화수소 화합물 또는 (ii) (i)에서 2개 이상의 그러한 탄화수소 화합물의 임의의 혼합물을 의미한다. "Cm 탄화수소 스트림"은 본질적으로 Cm 탄화수소(들)로 이루어진 탄화수소 스트림을 의미한다. "Cm-Cn 탄화수소 스트림"은 본질적으로 Cm-Cn 탄화수소(들)로 이루어진 탄화수소 스트림을 의미한다. "Cn+ 방향족 탄화수소"는 (i) 적어도 n개의 총 수로 그 분자 내에 탄소 원자(들)를 포함하는 임의의 방향족 탄화수소 화합물 또는 (ii) (i)에서 2개 이상의 그러한 방향족 탄화수소 화합물의 임의의 혼합물을 의미한다. "Cn-방향족 탄화수소"는 (i) 최대 n개의 총 수로 그 분자 내에 탄소 원자를 포함하는 임의의 방향족 탄화수소 화합물 또는 (ii) (i)에서 2개 이상의 그러한 방향족 탄화수소 화합물의 임의의 혼합물을 의미한다. "Cm 방향족 탄화수소 스트림"은 본질적으로 Cm 방향족 탄화수소(들)로 이루어진 탄화수소 스트림을 의미한다. "Cm-Cn 방향족 탄화수소 스트림"은 본질적으로 Cm-Cn 방향족 탄화수소(들)로 이루어진 탄화수소 스트림을 의미한다.

"방향족 탄화수소"는 그의 분자 구조에 방향족 고리를 포함하는 탄화수소이다. "비방향족 탄화수소"는 방향족 탄화수소 이외의 탄화수소를 의미한다.

"코-보일러"는 참조 화합물 또는 생성물의 비점에 근접한 정상 비점을 갖는 화합물을 의미한다. 예를 들어, 참조 화합물 또는 생성물이 bp ℃의 정상 비점을 갖는 경우, 그의 코-보일러는 bp±30℃, bp±25℃, bp ±20℃, bp ±15℃, bp±10℃ 또는 bp±5℃ 범위의 정상 비점을 가질 수 있다. 참조 화합물의 코-보일러는, 예를 들어, 0.5 내지 5, 또는 0.5 내지 3, 또는 0.5 내지 2, 또는 0.5 내지 1.5 범위의 상대 휘발도를 가질 수 있다. 벤젠의 전형적인 코-보일러는 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 2,3-디메틸펜탄, 디메틸시클로펜탄, 에틸시클로펜탄, 및 3-메틸헥산을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 비점이 가깝기 때문에 기존의 증류는 전형적으로 참조 화합물 또는 생성물로부터 코-보일러를 분리하는 데 경제적으로 사용할 수 없다. 석유화학 제품 및 석유화학 공정 스트림에 존재하는 방향족 탄화수소의 주요 비방향족 코-보일러는 비방향족 코-보일러의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, ≥ 60 wt%, ≥ 70 wt%, ≥ 80 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%, 또는 심지어 ≥ 98 wt%의 그의 높은 총 농도로 선형, 분지형 및/또는 사이클릭 알칸 및 올레핀을 포함하는 경향이 있다.

본원에 사용된 "중질 성분"은 용매와 상이하고 적어도 140℃, 예를 들어, ≥ 150℃, ≥ 160℃, ≥ 180℃, 및 심지어 ≥ 200℃의 정상 비점을 갖는 희박-용매 스트림에 존재할 수 있는 성분을 의미한다.

단수형 또는 복수형의 "자일렌"은 집합적으로 파라-자일렌, 메타-자일렌 및 오르토-자일렌 중 1개 또는 그들의 임의의 비율로 그들 중 2개 또는 3개의 임의의 혼합물을 의미한다.

스트림 내의 성분을 설명할 때 "풍부한" 또는 "농축된"이란, 스트림이 유래된 공급원 물질보다 더 높은 농도로 스트림이 성분을 포함한다는 것을 의미한다. 스트림 내의 성분을 설명할 때 "고갈된"이란, 스트림이 유래된 공급원 물질보다 더 낮은 농도로 스트림이 성분을 포함한다는 것을 의미한다. 따라서, 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 스트림이 멤브레인을 포함하는 멤브레인 분리기에 의해 분리되어 혼합물 스트림보다 더 높은 농도로 방향족 탄화수소 및 혼합물 스트림보다 더 낮은 농도로 비방향족 탄화수소를 포함하는 투과물 스트림을 생성하는 실시양태에서, 투과물 스트림은 방향족 탄화수소가 풍부하거나 농축되고 혼합물 스트림에 비해 비방향족 탄화수소가 고갈된다.

"희박"은 고갈됨을 의미한다. 본 개시내용에서 "희박-용매" 또는 "희박 용매" 또는 "탄화수소-희박 용매"는 상호 교환적으로 탄화수소(들)가 고갈되고 본질적으로 용매로 이루어진 조성물 또는 스트림을 의미한다. 본 개시내용에서 "풍부-용매", "풍부 용매" 또는 "탄화수소-풍부 용매"는 용매를 포함하고 탄화수소(들)가 풍부한 조성물 또는 스트림을 상호 교환적으로 의미한다.

본원에 사용된 "본질적으로 이루어진"은 조성물, 공급물 또는 유출물이 해당 조성물, 공급물 또는 유출물의 총 중량을 기준으로 적어도 60 wt%, 바람직하게는 적어도 70 wt%, 더욱 바람직하게는 적어도 80 wt%, 더욱 바람직하게는 적어도 90 wt%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 95 wt%의 농도로 주어진 성분을 포함한다.

본원에 사용된 원소 및 그 족의 명명법은 1988년 이후 국제 순수 및 응용 화학 연합(International Union of Pure and Applied Chemistry)에서 사용된 주기율표에 따른다. 주기율표의 예는 문헌[Advanced Inorganic Chemistry, 6th Edition, by F. Albert Cotton et al. (John Wiley & Sons, Inc., 1999)]의 앞 표지 안쪽 페이지에 나타낸다.

멤브레인 분리기

본 개시내용의 다양한 측면에 따른 공정에 유용한 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함할 수 있다. 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피와 분리된다. 제1 성분 및 제1 성분보다 낮은 극성을 갖는 제2 성분을 포함하는 혼합물 스트림이 제1 부피로 공급된다. 멤브레인은 제2 성분보다 제1 성분에 대해 더 투과성이도록 극성을 갖도록 선택된다. 따라서, 혼합물 스트림과 접촉할 때, 멤브레인은 우선적으로 제1 성분이 통과하여 제2 부피 내로 들어가도록 허용하고, 그로부터 혼합물 스트림에 비해 제1 성분이 풍부하고 제2 성분이 고갈된 투과물 스트림이 빠져나간다. 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림은 혼합물 스트림에 비해 제1 성분이 고갈되고 제2 성분이 풍부해진다. 멤브레인을 통한 성분(들)의 투과는 제1 부피로부터 제2 부피로의 압력 강하에 의해 우선적으로 촉진된다. 예시적인 멤브레인 분리기의 구조 및 작동은 도 1에 제공되고 아래에 더 상세히 설명된다.

멤브레인은 중합체-기반일 수 있다. 중합체라는 용어는 단독중합체, 공중합체, 삼원중합체, 중합체 블렌드 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 멤브레인에 적합한 중합체는 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 비스페놀-A 이무수물로부터 유도된 중합체, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 엘라스토머성 중합체, 예컨대 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리비닐피리딘, 할로겐화 중합체, 플루오로엘라스토머, 폴리비닐 할라이드, 폴리실록산, 폴리 디메틸 실록산, 전술한 중합체 중 적어도 하나를 포함하는 공중합체, 전술한 중합체 중 적어도 하나를 포함하는 블렌드, 전술한 중합체 중 적어도 하나를 포함하는 합금, 또는 전술한 중합체, 공중합체, 블렌드 또는 합금 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 중합체는 화학적 안정성을 증가시키기 위해 추가로 물리적으로 또는 화학적으로 가교결합될 수 있다.

다양한 바람직한 실시양태에서, 멤브레인은 윤활유로 처리된 폴리이미드-기반 멤브레인일 수 있다. 다른 실시양태에서, 멤브레인은 유기 또는 무기 매트릭스 물질에 의해 운반되는 이온성 액체를 포함할 수 있다.

다양한 바람직한 실시양태에서, 작동 동안, 제1 부피로 공급되는 혼합물 스트림은 액상이다. 바람직하게는, 작동 동안, 델타P kPa의 정압 구배는 제1 부피와 제2 부피 사이에 존재하여, 제1 부피로부터 제2 부피로의 제1 성분의 투과를 용이하게 한다. 바람직하게는, 델타P는 델타P1 내지 델타P2의 범위일 수 있으며, 여기서 델타P1 및 델타P2는, 델타P1 < 델타P2인 한, 독립적으로, 예를 들어, 345, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1,000, 1,500, 2,000, 2,500, 3,000, 3,447, 3,500, 4,000, 4,500, 5,000, 5,500, 6,000, 6,500, 7,000, 7,500, 8,000, 8,500, 9,000, 9,500, 10,000, 10,342일 수 있다. 바람직하게는 델타P1 = 3,447이고 델타P2 = 8,274이다.

본 개시내용의 측면의 공정에 유용한 예시적인 멤브레인, 멤브레인 분리기, 및 멤브레인 분리 공정에 대한 설명에는, 예를 들어, 미국 특허 번호 4,571,444; 6,187,987; 6,180,008; 및 7,642,393; 및 문헌[Zhang, Fan, "Selective Separation of Toluene/n-Heptane by Supported Ionic Liquid Membranes with [Bmim][BF4]," Chem. Eng. Technol. 2015, 38, No. 2, 355-361]을 포함하며 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다.

방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리하기 위한 액체-액체 추출 공정

액체-액체 추출("LLE") 공정은 방향족 및 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물로부터 방향족 탄화수소를 분리하는 데 사용되어 왔다. LLE 유닛은 컬럼 상의 한 위치에서 공급물 혼합물 스트림을 수용하고 공급물 혼합물 스트림 위의 또 다른 위치에서 극성 용매 스트림을 수용하는 LLE 컬럼을 포함할 수 있다. 용매 스트림은 전형적으로 아래쪽으로 유동하여 공급물 혼합물과 혼합된다. 극성 용매, 예를 들어, 술포란은 비방향족 탄화수소보다 그들의 극성이 더 높기 때문에 방향족 탄화수소를 우선적으로 추출하여, 컬럼의 하부에서 빠져나가는 공급물 혼합물 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 풍부한, 풍부-용매 스트림을 형성한다. 이어서, 비방향족 탄화수소는 우선적으로 위쪽으로 유동하여 오버헤드 스트림으로서 빠져나간다. LLE 컬럼은 컬럼의 거의 모든 물질이 액상이 되도록 비교적 낮은 온도에서 작동된다. 전체 LLE 유닛은 또한 오버헤드 스트림 및 풍부-용매 스트림을 처리하기 위한 하나 이상의 스트리핑 컬럼, 및 극성 용매와 방향족 탄화수소의 혼합물로부터 고순도 방향족 탄화수소를 회수하기 위한 적어도 하나의 회수 컬럼과 같은 추가 장비를 포함할 수 있으며, 이는 또한 희박-용매 스트림을 생성한다. 희박 용매는 부분적으로 재생 및/또는 세정한 다음, LLE 컬럼으로 재순환될 수 있다.

예시적인 액체-액체 추출 장비 및 공정에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 번호 4,039,389 및 6,569,390에서 찾을 수 있으며, 이들 둘 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다.

방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리하기 위한 추출 증류 공정

추출 증류("ED") 공정은 또한 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물로부터 방향족 탄화수소를 분리하는 데 사용되어 왔다. ED 유닛은 컬럼 상의 한 위치에서 공급물 혼합물 스트림을 수용하고 공급물 혼합물 스트림 위의 또 다른 위치에서 극성 용매 스트림을 수용하는 ED 컬럼을 포함할 수 있다. 용매 스트림은 전형적으로 아래쪽으로 유동하여 공급물 혼합물과 혼합된다. 극성 용매, 예를 들어, 술포란은 비방향족 탄화수소보다 그들의 극성이 더 높기 때문에 방향족 탄화수소를 우선적으로 추출하여, 컬럼의 하부에서 빠져나가는 공급물 혼합물 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 풍부한, 액상의 풍부-용매 스트림을 형성한다. 이어서, 비방향족 탄화수소는 우선적으로 위쪽으로 유동하여 증기상으로 오버헤드 스트림으로서 빠져나간다. LLE 컬럼과 비교하여 ED 컬럼은 오버헤드 유출물이 실질적으로 증기상이 되도록 더 높은 온도에서 작동된다. 전체 ED 유닛은 또한 오버헤드 스트림 및 풍부-용매 스트림을 처리하기 위한 하나 이상의 스트리핑 컬럼, 및 극성 용매와 방향족 탄화수소의 혼합물로부터 고순도 방향족 탄화수소를 회수하기 위한 적어도 하나의 회수 컬럼과 같은 추가 장비를 포함할 수 있으며, 이는 또한 희박-용매 스트림을 생성한다. 희박 용매는 부분적으로 재생 및/또는 세정한 다음, ED 컬럼으로 재순환될 수 있다.

예시적인 추출 증류 장비 및 공정에 대한 설명은, 예를 들어, WO2012/135111; 미국 특허 출원 공개 번호 20100270213; 미국 특허 번호 3723256; 4,234,544; 4,207,174; 및 5,310,480에서 찾을 수 있으며; 이들 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다.

본 개시내용의 제1 측면의 공정

본 개시내용의 제1 측면은 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 추출하기 위한 공정에 관한 것으로서, 상기 공정은

(A-1) 혼합물 공급물을 추출 컬럼으로 공급하는 단계;

(A-2) 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(ps) wt%의 농도로 극성 용매 및 c(hcom) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 제공하는 단계로서, 75 ≤ c(ps) ≤ 99.99인 단계;

(A-3) 제1 희박-용매 스트림을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 여기서 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 중질 성분보다 극성 용매에 대해 더 투과성이고; 제1 희박-용매 스트림은 제1 부피로 공급되는 것인 단계;

(A-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계로서, 보유물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 풍부한 것인 단계;

(A-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 투과물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 고갈된 것인 단계; 및

(A-6) 투과물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계

를 포함한다.

제1 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (A-7) 보유물 스트림의 적어도 일부를 상 분리하여 중질 성분 스트림 및 중질 성분으로 포화된 용매 스트림을 수득하는 단계; 및 (A-8) 중질 성분으로 포화된 용매 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 실시양태에서, 중질 성분으로 포화된 용매 스트림은 중질 성분으로 포화된 용매 스트림의 총 중량을 기준으로 3 내지 15 wt%의 범위, 예를 들어, 3 wt%, 4 wt%, 5 wt%, 6 wt%, 7 wt%, 8 wt%, 9 wt%, 10 wt%, 11 wt%, 12 wt%, 13 wt%, 14 wt%, 또는 15 wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함할 수 있다. (A7)에서의 상 분리 단계는 상부와 하부 사이의 위치에서 보유물 스트림을 수용하고, 상부 부근에서 중질 성분 스트림 및 하부 부근에서 중질 성분으로 포화된 용매 스트림을 배출하는 컬럼에서 편리하게 수행될 수 있으며, 여기서 용매는 중질 성분보다 밀도가 더 높다. 바람직하게는 상 분리를 수행하기 위해 상-분리 컬럼에 추가적인 열을 가하지 않는다. 중질 성분 스트림은 부산물로서 제거되거나, 대안적으로 또는 추가적으로 분리 및 처리되어 다른 생성물을 생성할 수 있다.

단계 (A-1)에서 사용된 추출 컬럼은 상기 기재된 액체-액체 추출 컬럼 또는 추출 증류 컬럼, 또는 이들의 조합일 수 있다. 바람직하게는, 추출 컬럼은 추출 증류 컬럼이다.

본 개시내용의 공정에서 유용한 극성 용매는 당업계에 공지된 임의의 그러한 용매일 수 있다. 그러한 극성 용매의 비제한적인 예는 다음과 같다: 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메톡시 트리글리콜 에테르, 디글리콜아민, 디프로필렌 글리콜, N-포르밀 모르폴린, N-메틸 피롤리돈, 2,3,4,5-테트라히드로티오펜-1,1-디옥사이드("술포란"), 3-메틸술포란 및 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰, 이들의 혼합물 및/또는 이들의 물과의 혼합물. 특히 바람직한 극성 용매는 술포란이다.

멤브레인 분리기에서 효과적이고 효율적인 분리를 용이하게 하기 위해, 제1 희박-용매 스트림은 멤브레인 분리기로 공급될 때, 예를 들어, 25 내지 80℃ 범위(예를 들어, 25℃, 26℃, 28℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃, 50℃, 55℃, 60℃, 70℃, 72℃, 74℃, 75℃, 76℃, 78℃, 또는 80℃)의 온도 T를 가질 수 있고, 델타P kPa의 정압 구배는 멤브레인 분리기의 제1 부피에서 제2 부피까지 존재하고, 델타P는 델타P1에서 델타P2 킬로파스칼까지의 범위일 수 있으며, 여기서 델타P1 및 델타P2는, 델타P1 < 델타P2인 한, 독립적으로, 예를 들어, 345, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1,000, 1,500, 2,000, 2,500, 3,000, 3,447, 3,500, 4,000, 4,500, 5,000, 5,500, 6,000, 6,500, 7,000, 7,500, 8,000, 8,500, 9,000, 9,500, 10,000, 10,342일 수 있다. 바람직하게는 델타P1 = 3,447이고 델타P2 = 8,274이다.

제1 희박-용매 스트림은 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(ps) wt%의 농도로 극성 용매 및 c(hcom) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함할 수 있으며, 여기서 c(ps)는 c(ps)1에서 c(ps)2까지의 범위일 수 있으며, c(ps)1 및 c(ps)2는, c(ps)1 < c(ps)2인 한, 독립적으로, 예를 들어, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 82, 84, 85, 86, 88, 90, 92, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 99.9, 및 99.99일 수 있으며; c(hcom)은 c(hcom)1에서 c(hcom)2까지의 범위일 수 있으며, c(hcom)1 및 c(hcom)2는, c(hcom)1 < c(hcom)2인 한, 독립적으로, 예를 들어, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 29, 20일 수 있다. 바람직하게는 c(ps)1 ≥ 85이고 c(hcom)2 ≤ 15이다. 바람직하게는 c(ps)1 ≥ 90이고 c(hcom)2 ≤ 10이다. 바람직하게는 c(ps)1 ≥ 92이고 c(hcom)2 ≤ 8이다.

제1 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (A-9) 극성 용매를 포함하는 제2-희박 용매 스트림을 추출 컬럼으로 공급하는 단계를 추가로 포함한다. 특정한 구체적인 실시양태에서, 주어진 기간에서, 제1 희박-용매 스트림은 W1의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 제2 희박-용매 스트림은 W2의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 10%이다. W1/(W1+W2) *100%의 값은 v1% 내지 v2% 범위일 수 있으며, 여기서 v1 및 v2는 독립적으로, 예를 들어, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10일 수 있다. 바람직하게는 r1 = 1이고 r2 = 5이다. 바람직하게는 r1=1이고 r2=3이다. 이들 실시양태에서, 추출 컬럼에 직접 공급되는 극성 용매의 양인 W2와 비교하여, 멤브레인 분리 및 정제를 거치는 제1 희박-용매 스트림 내의 극성 용매의 양인 W1은 상대적으로 적다. 특정한 구체적인 실시양태에서, 제1 희박-용매 스트림 및 제2 희박-용매 스트림은, 예를 들어, 공통 희박-용매 스트림으로부터의 2개의 분할 스트림으로서 공통 희박-용매 스트림으로부터 유도된다. 공통 희박-용매 스트림은, 예를 들어, 본질적으로 극성 용매와 방향족 탄화수소로 이루어진 풍부-용매 스트림을 분리하는 증류 컬럼으로부터 생성된 재순환 용매 스트림일 수 있다. 재순환 희박-용매 스트림의 작은 분획만이 멤브레인 분리기를 사용하여 중질 성분이 저감되지만, 멤브레인 분리기에 의해 제거 및 저감된 중질 성분의 누적량은 흡착제 층, 진공 재생 컬럼 및 증기 스트리핑 용매 재생기와 같이 순환하는 극성 용매를 추가로 정제하기 위한 추가 수단을 사용하거나 사용하지 않고 추출 시스템에서 순환하는 극성 용매 배치의 사용 수명(service life)을 유의하게 증가시킬 수 있는 장기간의 작동 캠페인에 걸쳐 상당할 수 있다. 특정한 구체적인 실시양태에서, 공통 희박-용매 스트림은 공통 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(hcom-cs) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하고, 공정은 다음을 추가로 포함한다: (A-10) c(hcom-cs)를 모니터링하는 단계; 및 (A-11) c(hcom-cs) ≥ 1인 경우, 예를 들어, c(hcom-cs) ≥ 2인 경우, c(hcom-cs) ≥ 3인 경우, c(hcom-cs) ≥ 4인 경우, c(hcom-cs) ≥ 5인 경우, c(hcom-cs) ≥ 6인 경우, c(hcom-cs) ≥ 7인 경우, c(hcom-cs) ≥ 8인 경우, c(hcom-cs) ≥ 9인 경우, c(hcom-cs) ≥ 10인 경우, c(hcom-cs) ≥ 11인 경우에만 단계 (A-3) 내지 (A-8)을 실행하는 단계. 이들 실시양태에서, 단계 (A-3) - (A-8)은, 예를 들어, 극성 용매가 장기간 동안 추출 분리 시스템에서 순환된 후에만 공통 희박-용매 스트림이 감지할 수 있는 농도로 중질 성분을 포함할 때에만 실행된다.

제1 측면의 공정의 다양한 실시양태에서, 공정은 (A-12) 추출 컬럼으로부터 하부 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 하부 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소 및 극성 용매가 풍부한 것인 단계; (A-13) 스트리핑 컬럼에서 하부 스트림의 적어도 일부를 분리하여, 하부 스트림에 비해 극성 용매가 고갈된 방향족 탄화수소-풍부 스트림과, 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 고갈된 제3 희박-용매 스트림을 수득하는 단계; 및 (A-14) 제3 희박-용매 스트림으로부터 제1 희박-용매 스트림, 제2 희박-용매 스트림, 및 공통 희박-용매 스트림 중 적어도 하나를 유도하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이들 실시양태에서, 극성 용매의 순환 루프는 전체 공정에 존재한다. 상기 논의된 바와 같이, 단계 (A3) - (A8)은, 실행되는 경우, 전체 공정 및 시스템에서 그의 사용 수명을 연장하기 위해 재순환 희박-용매 스트림의 적어도 일부를 정제하는 기능을 한다. 단계 (A-13)에서, 선택적인 증기 스트림이 스트리핑 컬럼으로 공급될 수 있다. 단계 (A-13)에서, 증기-풍부 오버헤드 스트림이 스트리핑 컬럼으로부터 수득될 수 있으며, 이는 응축 및 분리되어 물 스트림 및 오일 스트림을 수득할 수 있다.

단계 (A-12) 내지 (A-14)를 포함하는 특정한 구체적인 실시양태에서, 공정은 (A-15) 제3 희박-용매 스트림으로부터 제4 희박-용매 스트림을 유도하는 단계; (A-16) 증기 스트리핑 재생 컬럼 및/또는 진공 재생 컬럼에서 제4 희박-용매 스트림을 재생하여 증기 및 하부 중질 스트림을 포함하는 재생된 희박-용매 스트림을 수득하는 단계; 및 (A-17) 재생된 희박-용매 스트림을 제1 희박-용매 스트림의 적어도 일부로서 스트리핑 컬럼, 추출 컬럼, 및 멤브레인 분리기 중 하나 이상으로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이들 실시양태에서, 재생 컬럼은 희박-용매 스트림을 추가로 정제하기 위해 이용되어, 공정에서 극성 용매의 사용 수명을 더욱 연장시킨다. 구체적인 실시양태에서, 공정은 (A-18) 방향족 탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 응축하여 수성 액상과 오일 액상을 포함하는 혼합물을 수득하는 단계; (A-19) 수성 액상을 분리하여 물 스트림을 수득하는 단계; (A-20) 물 스트림을 가열하여 증기 스트림을 수득하는 단계; 및 (A-21) 증기 스트림을 증기 스트리핑 재생 컬럼으로 공급하는 단계를 추가로 포함한다. 특정한 구체적인 실시양태에서, 단계 (A-21)에서, 증기 스트림은 제3 희박-용매 스트림의 일부에 의해 적어도 부분적으로 가열된다.

주기적인 흡착제 층 교체를 필요로 하는 흡착제를 소비하는 당업계에 공지된 바와 같이 극성 용매 스트림을 정제하기 위해 흡착제 층만을 사용하는 것과 비교하여, 멤브레인 분리기를 사용하는 본 개시내용의 공정은 훨씬 적은 폐기물을 생성하고 훨씬 더 낮은 비용을 발생시키는 이점을 갖는다. 당업계에 공지된 바와 같이 극성 용매 스트림을 정제하기 위해 증기 스트리핑 용매 재생기 또는 진공 재생기만 사용하는 것과 비교하여, 멤브레인 분리기를 사용하는 본 개시내용의 공정은 훨씬 적은 에너지 소비, 더 적은 폐수 생성, 증기 재생 컬럼의 능력이 증기 온도 또는 진공 컬럼의 온도에 의해 제한되기 때문에 희박-용매 스트림(들)으로부터 중질 성분의 개선된 저감, 및 멤브레인 분리기가 증기 재생 컬럼 또는 진공 재생기보다 훨씬 더 낮은 온도에서 작동하기 때문에 극성 용매의 더 낮은 분해율이라는 이점을 갖는다. 또한, 멤브레인 분리기를 사용하는 본 개시내용의 공정은 극성 용매와 함께 비등하는 중질 성분 또는 극성 용매보다 더 중질 성분을 극성 용매로부터 분리 및 저감하는 능력의 이점을 가지며, 증기 스트리핑 재생 또는 진공 재생을 사용하는 공정은 극성 용매로부터 분리 또는 감소시킬 수 없다.

본 개시내용의 제2 측면의 공정

본 개시내용의 제2 측면은 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리하기 위한 공정에 관한 것으로서, 상기 공정은

(B-1) 혼합물 공급물을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 여기서 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 비방향족 탄화수소보다 방향족 탄화수소에 대해 더 투과성이고; 혼합물 공급물은 제1 부피로 공급되는 것인 단계;

(B-2) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 보유물 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소가 고갈되고 비방향족 탄화수소가 풍부한 것인 단계; 및

(B-3) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 투과물 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 것인 단계

를 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-4) 보유물 스트림 및 추출 용매 스트림의 적어도 일부를 추출 서브-시스템으로 공급하는 단계; (B-5) 추출 서브-시스템으로부터 비방향족 탄화수소 스트림, 추출된 방향족 탄화수소 스트림, 및 희박-용매 스트림을 수득하는 단계; 및 (B-6) 희박-용매 스트림의 적어도 일부를 추출 용매 스트림의 적어도 일부로서 추출 서브-시스템으로 재순환시키는 단계를 추가로 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-7) 투과물 스트림의 적어도 일부 및 추출된 방향족 탄화수소 스트림의 적어도 일부를 방향족 탄화수소 증류 컬럼으로 공급하는 단계; 및 (B-8) 방향족 탄화수소 증류 컬럼으로부터 2개 이상의 방향족 생성물 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-9) 투과물 스트림의 적어도 일부 및/또는 추출된 방향족 탄화수소 스트림의 적어도 일부를 반응기로 공급하는 단계; 및 (B-10) 반응기로부터 전환된 생성물 혼합물을 생성하는 단계를 추가로 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, C8 방향족 탄화수소, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 C8 방향족 탄화수소의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러 및 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함한다. 그러한 C6-C7 탄화수소 혼합물 공급물은, 예를 들어, C6-C7 탄화수소 이외에 C8, C9 및 선택적으로 C9+ 탄화수소를 포함하는 탄화수소 개질기로부터 유도된 C6+ 탄화수소 스트림의 증류로부터 유리하게 유도될 수 있다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 총 농도로 벤젠 및 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 농도로 벤젠을 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 총 농도로 톨루엔 및 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 농도로 톨루엔을 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-11) 본질적으로 C8 방향족 탄화수소로 이루어진 이성질체화 공급물 스트림을 제공하는 단계; (B-12) 이성질체화 조건 하에 이성질체화 구역에서 이성질체화 공급물 스트림을 이성질체화 촉매와 접촉시켜 이성질체화 생성물 혼합물을 생성하는 단계; (B-13) 이성질체화 생성물 혼합물을 분리하여 C7-탄화수소-풍부 스트림 및 C8+ 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (B-14) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 C7-탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. B6a. 특정한 구체적인 실시양태에서, C7-탄화수소-풍부 스트림에는 C8 탄화수소가 실질적으로 없다. 다른 구체적인 실시양태에서, C7-탄화수소-풍부 스트림은 C7-탄화수소-풍부 스트림의 총 중량을 기준으로 c(C8)1 내지 c(C8)2 wt% 농도로 C8 탄화수소를 포함하고, 여기서 c(C8)1 및 c(C8)2는 독립적으로, 예를 들어, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20일 수 있다. 바람직하게는 c(C8)2 ≤ 10이다. 바람직하게는 c(C8)2 ≤ 5이다.

이성질체화 조건은 이성질체화 구역에서 대부분의 C8 방향족 탄화수소가 증기상("증기상 이성질체화" 또는 "VPI")에 있도록 하는 온도 및 압력을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이성질체화 조건은 이성질체화 구역에서 대부분의 C8 방향족 탄화수소가 액상("액상 이성질체화" 또는 "LPI")에 있도록 하는 온도 및 압력을 포함할 수 있다. LPI는 VPI보다 더 낮은 온도를 필요로 하며 분자 수소 스트림을 이성질체화 구역으로 공동-공급하지 않고 수행할 수 있다. 그러한 LPI는 특히 이성질체화 공급물 스트림이 저농도의 에틸벤젠을 포함하는 경우 특정 실시양태에서 VPI보다 바람직할 수 있다. VPI는 이성질체화 공급물이 이성질체화 공급물 스트림의 총 중량을 기준으로 고농도, 예를 들어, ≥ 10 wt%의 에틸벤젠을 포함하는 경우 선호될 수 있는데, 이는 VPI가 에틸벤젠을 전환시키는 데 LPI보다 더 효과적일 수 있기 때문이다. 예시적인 VPI 공정 및 촉매에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US20110319688A1; US20120108867A1; US20120108868A1; US20140023563A1; US20150051430A1; 및 US20170081259A1에서 찾을 수 있으며; 이들 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다. 예시적인 LPI 공정 및 촉매에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US20110319688A1; US20120108867A1; US20130274532A1; US20140023563A1; 및 US20150051430A1에서 찾을 수 있으며; 이들 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-15) C7-방향족 탄화수소와 C9+ 방향족 탄화수소를 포함하는 알킬교환반응 공급물 혼합물을 제공하는 단계; (B-16) 알킬교환반응 조건 하에 알킬교환반응 구역에서 알킬교환반응 공급물 혼합물을 알킬교환반응 촉매와 접촉시켜 알킬교환반응 유출물을 생성하는 단계; (B-17) 알킬교환반응 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (B-18) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 예시적인 알킬교환반응 구역, 알킬교환반응 촉매, 및 알킬교환반응 조건에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 번호 7,663,010 및 8,183,424에서 찾을 수 있으며, 이들 둘 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-19) 본질적으로 톨루엔으로 이루어진 톨루엔 불균등화 공급물을 제공하는 단계; (B-20) 불균등화 조건 하에 불균등화 구역에서 톨루엔 불균등화 공급물을 톨루엔 불균등화 촉매와 접촉시켜 불균등화 유출물을 생성하는 단계; (B-21) 불균등화 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (B-22) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 예시적인 불균등화 구역, 불균등화 촉매, 및 불균등화 조건에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,486,373; 7,326,818; 및 10,661,258에서 찾을 수 있으며; 이들 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다. 불균등화 촉매는 형상-선택적이거나 비형상-선택적일 수 있다. 형상-선택적 촉매가 사용되면, 불균등화 유출물은 m-자일렌 및/또는 O-자일렌보다 상당히 더 높은 농도의 p-자일렌, 및 불균등화 유출물 내의 모든 C8 방향족 탄화수소의 총 중량을 기준으로 낮은 농도의 에틸벤젠을 포함할 수 있으며, 이는 본 개시내용의 제1 측면의 공정으로부터 p-자일렌 생성물의 공동-생성 목적에 매우 유리할 수 있다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-23) 벤젠, 비방향족 벤젠 코-보일러, 톨루엔, 비방향족 톨루엔 코-보일러, C8 방향족 탄화수소, C8 방향족 탄화수소의 비방향족 코-보일러, 및 C9+ 탄화수소를 포함하는 C6+ 탄화수소 스트림을 제공하는 단계; (B-24) C6+ 탄화수소 스트림을 분리하여 벤젠 및 톨루엔이 풍부한 C7-탄화수소 스트림, C8 탄화수소가 풍부한 C7-C8 탄화수소 스트림, 및 C9+ 탄화수소가 풍부한 C9+ 탄화수소 스트림을 수득하는 단계; 및 (B-25) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 멤브레인 분리기로 공급하는 단계를 추가로 포함한다. 그러한 C6+ 탄화수소 스트림은, 예를 들어, 석유화학 플랜트에서 탄화수소 개질기로부터의 유출물로부터 유도될 수 있다. 구체적인 실시양태에서, 공정은 (B-26) C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 추출 서브-시스템 컬럼으로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-23) 보유물 스트림의 적어도 일부 및/또는 비방향족 탄화수소 스트림의 적어도 일부를 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 특정한 구체적인 실시양태에서, 단계 (B-23)에서, 보유물 스트림의 적어도 일부 및/또는 비방향족 탄화수소 스트림의 적어도 일부는 모가스 블렌딩 스톡(mogas blending stock)으로서 사용된다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (B-24) 보유물 스트림의 적어도 일부를 추출 서브-시스템으로 공급하는 단계를 추가로 포함한다.

본 개시내용의 제3 측면의 공정

본 개시내용의 제3 측면은 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리하기 위한 공정에 관한 것으로, 상기 공정은

(C-1) 혼합물 공급물 및 극성 용매를 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 추출 컬럼으로 공급하는 단계;

(C-2) 추출 컬럼으로부터 오버헤드 스트림 및 하부 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 오버헤드 스트림은 혼합물 공급물에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부하고, 하부 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소 및 극성 용매가 풍부한 것인 단계;

(C-3) 하부 스트림의 적어도 일부를 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 여기서 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 비방향족 탄화수소보다 방향족 탄화수소에 대해 더 투과성이고; 하부 스트림의 적어도 일부는 제1 부피로 공급되는 것인 단계;

(C-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 보유물 스트림은 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 고갈되고 비방향족 탄화수소가 풍부한 것인 단계;

(C-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 투과물 스트림은 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 것인 단계; 및

(C-6) 보유물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계

를 포함한다.

추출 컬럼은 액체-액체 추출 컬럼, 추출 증류 컬럼, 두 유형의 조합일 수 있다.

제3 측면의 공정의 다양한 실시양태에서, 공정은 (C-7) 투과물 스트림으로부터 적어도 방향족 탄화수소-풍부 스트림 및 제2 희박-용매 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 제2 희박-용매 스트림은 투과물 증기에 비해 극성 용매가 풍부한 것인 단계; 및 (C-8) 제2 희박-용매 스트림의 적어도 일부를 제1 희박-용매 스트림의 적어도 일부로서 추출 컬럼으로 재순환시키는 단계를 포함할 수 있다. 단계 (C-7)은 선택적으로 스트리핑 컬럼을 포함하는 단일 또는 다중 컬럼에서 수행될 수 있다. 추출 컬럼이 추출 증류 컬럼인 경우, 바람직하게는 "회수 컬럼"으로 칭할 수 있는 단계 (C-7)에서 단일 증류 컬럼이 사용된다. 추출 컬럼이 액체-액체 추출 컬럼인 경우, 단계 (C-7)은 투과물 스트림의 적어도 일부를 스트리핑 컬럼으로 공급함으로써 먼저 수행될 수 있으며, 그로부터 비방향족 탄화수소가 풍부한 스트림 및 방향족 탄화수소 및 극성 용매가 풍부한 하부 스트림이 생성된다. 선택적인 증기 스트림은 스트리핑 컬럼으로 공급될 수 있다. 증기-풍부 오버헤드 스트림은 스트리핑 컬럼으로부터 수득될 수 있으며, 이는 응축되고 분리되어 물 스트림과 오일 스트림을 수득할 수 있다. 이어서, 스트리핑 컬럼으로부터의 하부 스트림은 방향족 탄화수소-풍부 스트림이 상부로부터 수득되고 제2 희박-용매 스트림이 하부로부터 수득되는 회수 컬럼으로 공급될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 추출 컬럼이 액체-액체 추출 컬럼인 경우, 투과물 스트림의 적어도 일부는 상기 기재된 바와 같이 회수 컬럼에 직접 공급될 수 있다.

제3 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, C8 방향족 탄화수소, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 C8 방향족 탄화수소의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함한다.

제3 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함한다. 그러한 C6-C7 탄화수소 혼합물 공급물은, 예를 들어, C6-C7 탄화수소 이외에 C8, C9, 및 선택적으로 C9+ 탄화수소를 포함하는 탄화수소 개질기로부터 유도된 C6+ 탄화수소 스트림의 증류로부터 유리하게 유도될 수 있다.

제3 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 총 농도로 벤젠 및 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함한다.

제3 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 25 wt%(예를 들어, ≥ 25, ≥ 30, ≥ 35, ≥ 40, ≥ 45, ≥ 50, ≥ 55, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 농도로 벤젠을 포함한다.

제3 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 25 wt%(예를 들어, ≥ 25, ≥ 30, ≥ 35, ≥ 40, ≥ 45, ≥ 50, ≥ 55, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 총 농도로 톨루엔 및 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함한다.

제3 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%(예를 들어, ≥ 65, ≥ 70, ≥ 75, ≥ 80, ≥ 85, ≥ 90, ≥ 95, ≥ 98, ≥ 99 wt%)의 그의 농도로 톨루엔을 포함한다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (C-9) 본질적으로 C8 방향족 탄화수소로 이루어진 이성질체화 공급물 스트림을 제공하는 단계; (C-10) 이성질체화 조건 하에 이성질체화 구역에서 이성질체화 공급물 스트림을 이성질체화 촉매와 접촉시켜 이성질체화 생성물 혼합물을 생성하는 단계; (C-11) 이성질체화 생성물 혼합물을 분리하여 C7-탄화수소-풍부 스트림 및 C8+ 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (C-12) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 C7-탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 특정한 구체적인 실시양태에서, C7-탄화수소-풍부 스트림에는 C8 탄화수소가 실질적으로 없다. 특정한 다른 구체적인 실시양태에서, C7-탄화수소-풍부 스트림은 C7-탄화수소-풍부 스트림의 총 중량을 기준으로 c(C8)1 내지 c(C8)2 wt% 농도로 C8 탄화수소를 포함하고, 여기서 c(C8)1 및 c(C8)2는 독립적으로, 예를 들어, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20일 수 있다. 바람직하게는 c(C8)2 ≤ 10이다. 바람직하게는 c(C8)2 ≤ 5이다.

이성질체화 조건은 이성질체화 구역에서 대부분의 C8 방향족 탄화수소가 증기상 ("증기상 이성질체화" 또는 "VPI")에 있도록 하는 온도 및 압력을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이성질체화 조건은 이성질체화 구역에서 대부분의 C8 방향족 탄화수소가 액상("액상 이성질체화" 또는 "LPI")에 있도록 하는 온도 및 압력을 포함할 수 있다. LPI는 VPI보다 더 낮은 온도를 필요로 하며 분자 수소 스트림을 이성질체화 구역으로 공동-공급하지 않고 수행할 수 있다. 그러한 LPI는 특히 이성질체화 공급물 스트림이 저농도의 에틸벤젠을 포함하는 경우 특정 실시양태에서 VPI보다 바람직할 수 있다. VPI는 이성질체화 공급물이 이성질체화 공급물 스트림의 총 중량을 기준으로 고농도, 예를 들어, ≥ 10 wt%의 에틸벤젠을 포함하는 경우 선호될 수 있는데, 이는 VPI가 에틸벤젠을 전환시키는데 LPI보다 더 효과적일 수 있기 때문이다. 예시적인 VPI 공정 및 촉매에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US20110319688A1; US20120108867A1; US20120108868A1; US20140023563A1; US20150051430A1; 및 US20170081259A1에서 찾을 수 있으며; 이들 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다. 예시적인 LPI 공정 및 촉매에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US20110319688A1; US20120108867A1; US20130274532A1; US20140023563A1; 및 US20150051430A1에서 찾을 수 있으며; 이들 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (C-13) C7-방향족 탄화수소와 C9+ 방향족 탄화수소를 포함하는 알킬교환반응 공급물 혼합물 제공하는 단계; (C-14) 알킬교환반응 조건 하에 알킬교환반응 구역에서 알킬교환반응 공급물 혼합물을 알킬교환반응 촉매와 접촉시켜 알킬교환반응 유출물을 생성하는 단계; (C-15) 알킬교환반응 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (C-16) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 예시적인 알킬교환반응 구역, 알킬교환반응 촉매, 및 알킬교환반응 조건에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 번호 7,663,010 및 8,183,424에서 찾을 수 있으며, 이들 둘 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (C-17) 본질적으로 톨루엔으로 이루어진 톨루엔 불균등화 공급물을 제공하는 단계; (C-18) 불균등화 조건 하에 불균등화 구역에서 톨루엔 불균등화 공급물을 톨루엔 불균등화 촉매와 접촉시켜 불균등화 유출물을 생성하는 단계; (C-19) 불균등화 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (C-20) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 예시적인 불균등화 구역, 불균등화 촉매, 및 불균등화 조건에 대한 설명은, 예를 들어, 미국 특허 번호 6,486,373; 7,326,818; 및 10,661,258에서 찾을 수 있으며; 이들 모두의 관련 내용은 본원에 참조로 포함된다. 불균등화 촉매는 형상-선택적이거나 비형상-선택적일 수 있다. 형상-선택적 촉매가 사용되면, 불균등화 유출물은 m-자일렌 및/또는 O-자일렌보다 상당히 더 높은 농도의 p-자일렌, 및 불균등화 유출물 내의 모든 C8 방향족 탄화수소의 총 중량을 기준으로 낮은 농도의 에틸벤젠을 포함할 수 있으며, 이는 본 개시내용의 제1 측면의 공정으로부터 p-자일렌 생성물의 공동-생성 목적에 매우 유리할 수 있다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 (C-21) 벤젠, 비방향족 벤젠 코-보일러, 톨루엔, 비방향족 톨루엔 코-보일러, C8 방향족 탄화수소, C8 방향족 탄화수소의 비방향족 코-보일러, 및 C9+ 탄화수소를 포함하는 C6+ 탄화수소 스트림을 제공하는 단계; (C-22) C6+ 탄화수소 스트림을 분리하여 벤젠 및 톨루엔이 풍부한 C7-탄화수소 스트림, C8 탄화수소가 풍부한 C7-C8 탄화수소 스트림, 및 C9+ 탄화수소가 풍부한 C9+ 탄화수소 스트림을 수득하는 단계; (C-23) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 멤브레인 분리기로 공급하는 단계를 추가로 포함한다. 그러한 C6+ 탄화수소 스트림은, 예를 들어, 석유화학 플랜트에서 탄화수소 개질기로부터의 유출물로부터 유도될 수 있다. 구체적인 실시양태에서, 공정은 (C-24) C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 추출 서브-시스템 컬럼으로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

제2 측면의 공정의 특정 실시양태에서, 공정은 오버헤드 스트림으로부터 적어도 하나의 비방향족 탄화수소 생성물 스트림을 수득하는 단계를 추가로 포함한다. 특정한 구체적인 실시양태에서, 단계 (C-21)에서, 비방향족 탄화수소 생성물 스트림의 적어도 일부는 모가스 블렌딩 스톡으로서 사용된다.

도 1 내지 5에 도시된 공정/시스템의 상세한 설명

도 1은 용기(101)를 포함하는 본 개시내용의 공정의 실시양태에 유용한 멤브레인 분리기의 단면 구조 및 작동을 개략적으로 도시한다. 용기(101)는 내부 도관 및 내부 도관의 외부 표면에 부착되고 이를 둘러싸는 외부 재킷을 포함한다. 용기(101)는 제1 부피(103), 제2 부피(105) 및 부피(103 및 105) 사이의 멤브레인(107)을 포함한다. 부피(103)는 내부 도관의 벽(115)의 내부 표면에 의해 한정된다. 벽(115)은 유체가 자유롭게 통과할 수 있는 천공된 세그먼트(109)를 포함한다. 멤브레인(107)은 도 1에서 천공된 세그먼트(109)를 덮는 벽(115)의 외부 표면에 설치된 것으로 나타나 있지만, 대안적으로 또는 추가적으로, 벽(115)의 내부 표면에 설치될 수 있다. 제2 부피(105)는 벽(115)의 외부 표면, 멤브레인(107)의 외부 표면 및 외부 재킷의 벽(111)의 내부 표면에 의해 한정된다. 멤브레인 분리기의 작동 동안, 제1 성분 및 제1 성분보다 더 낮은 극성을 갖는 제2 성분을 포함하는 제1 압력에서 혼합물 스트림(117)이 내부 도관의 입구 단부를 통해 제1 부피(103)로 공급된다. 이어서, 혼합물 스트림은 부분적으로 천공된 세그먼트(109)를 통해 내부 도관을 따라 유동하고 이어서 멤브레인(107)과 접촉한다. 제1 부피(103)로부터 제2 부피(105)로의 압력 강하로 인해, 제1 성분의 일부 및 선택적으로 제2 성분의 일부가 멤브레인(107)을 통과하여 제2 부피(105)로 들어간다. 특정 이론에 제한하려는 의도 없이, 제1 성분이 제2 성분보다 더 높은 극성을 갖기 때문에, 멤브레인(107)을 통한 제1 성분의 통과가 제2 성분보다 선호되고, 결과적으로 혼합물 스트림(117)에 비해 제1 성분이 풍부하고 제2 성분이 고갈된 제2 부피(105)에 유체가 형성되는 것으로 여겨진다. 제2 부피(105) 내의 유체의 일부는 투과물 스트림(121)으로서 출구(113)를 빠져나간다. 내부 도관의 출구 단부에서 도 1에 나타낸 제1 부피(103)로부터 빠져나가는 보유물 스트림(119)은 혼합물 스트림(117)에 비해 제1 성분이 고갈되고 제2 성분이 풍부하다.

본 개시내용의 제1 측면에 따른 공정에서, 혼합물 스트림(117)은, 예를 들어, 제1 성분으로서 극성 용매, 및 제2 성분으로서 극성 용매보다 더 낮은 극성을 갖는 탄화수소를 포함할 수 있다. 극성 용매의 비제한적인 예는, 예를 들어, 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메톡시 트리글리콜 에테르, 디글리콜아민, 디프로필렌 글리콜, N-포르밀 모르폴린, N-메틸 피롤리돈, 2,3,4,5-테트라히드로티오펜-1,1-디옥사이드("술포란"), 3-메틸술포란 및 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰, 이들의 혼합물, 및/또는 이들의 물과의 혼합물을 포함할 수 있다. 탄화수소의 비제한적인 예는 다양한 비점을 갖는 방향족 탄화수소, 다양한 비점을 갖는 비방향족 탄화수소, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특히 유리한 실시양태에서, 탄화수소는 재순환 희박-용매 스트림을 오염시킬 수 있는 중질 탄화수소를 포함한다. 이들 측면에서, 극성 용매는 제2 부피 및 투과물 스트림에서 농축되고 보유물 스트림에서 고갈되기 위해 우선적으로 멤브레인(107)을 통과하고, 탄화수소(들)는 혼합 스트림에 비해 우선적으로 제1 부피 및 보유물 스트림에서 보유 및 농축되고, 제2 부피 및 투과물 스트림에서 고갈된다.

제1 측면의 구체적인 실시양태에서, 혼합물 스트림은 혼합물 스트림의 총 중량을 기준으로 c(ps) wt%의 농도로 극성 용매를 포함할 수 있으며, 여기서 c(ps)는 c(ps)1에서 c(ps)2까지의 범위일 수 있으며, c(ps)1 및 c(ps)2는, c(ps)1 < c(ps)2인 한, 독립적으로, 예를 들어, 75, 78, 80, 82, 84, 85, 86, 88, 90, 92, 94, 95, 96, 98, 99, 99.9, 및 심지어 99.99일 수 있다. 바람직하게는 c(ps)1 = 80이고 c(ps)2 = 99이다. 바람직하게는 c(ps)1 = 85이고 c(ps)2 = 98이다. 바람직하게는 c(ps)1 = 90이고 c(ps)2= 97이다. 추가적으로, 혼합물 스트림은 혼합물 스트림의 총 중량을 기준으로 c(hcom) wt% 농도로 중질 성분을 포함할 수 있으며, 여기서 c(hcom)은 c(hcom)1에서 c(hcom)2까지의 범위일 수 있으며, c(hcom)1 및 c(hcom)2는 c(hcom)1 < c(hcom)2인 한, 독립적으로, 예를 들어, 0.01, 0.02, 0.04, 0.05, 0.06, 0.08, 0.1, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20일 수 있다. 바람직하게는 c(hcom) = 0.1이고 c(hcom) = 18이다. 바람직하게는 c(hcom) = 0.5이고 c(hcom) = 16이다. 바람직하게는 c(hcom) = 1이고 c(hcom) = 15이다. 바람직하게는 c(hcom) = 3이고 c(hcom) = 14이다. 바람직하게는 c(hcom) = 5이고 c(hcom) = 12이다.

본 개시내용의 제2 측면에 따른 공정에서, 혼합물 스트림(117)은 제1 성분으로서 방향족 탄화수소, 및 제2 성분으로서 비방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 바람직하게는 이들 실시양태에서 혼합물 스트림에는 혼합물 스트림에 본질적으로 극성 용매가 없다. 그러한 방향족 탄화수소의 비제한적인 예는, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, C9 방향족 탄화수소, 및 이들 중 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 그러한 비방향족 탄화수소의 비제한적인 예는 방향족 탄화수소의 비방향족 코-보일러를 포함한다. 특정 이론에 제한하려는 의도 없이, 방향족 탄화수소는 일반적으로 비방향족 탄화수소, 특히 그의 비방향족 탄화수소 코-보일러보다 더 높은 극성을 나타내는 경향이 있기 때문에, 따라서 방향족 탄화수소는 일반적으로 비방향족 탄화수소, 특히 그의 비방향족 탄화수소 코-보일러보다 멤브레인 분리기에서 멤브레인에 대한 더 높은 친화력을 가지며, 그 결과 일반적으로 비방향족 탄화수소, 특히 그의 비방향족 탄화수소 코-보일러보다 더 빠른 속도로 멤브레인을 통과하는 것으로 여겨진다. 그 결과, 제2 부피의 유체 및 투과물 스트림은 방향족 탄화수소가 풍부해지고 비방향족 탄화수소가 고갈되며, 잔류물 스트림 내의 유체는 비방향족 탄화수소가 풍부해지고 방향족 탄화수소가 고갈된다.

도 2

도 2는 본 개시내용의 제1 측면의 실시양태에 따라, 탄화수소-희박 용매를 포함하는 혼합물 스트림을 세정하기 위해 멤브레인 분리기(253)를 사용하여 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위한 예시적인 추출 공정/시스템(201)을 개략적으로 도시한다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 주로 용매(예를 들어, 술포란) 및 오염 물질(예를 들어, 중질 성분)을 포함하는 제1 희박 극성 용매 스트림(247)은 멤브레인 분리기(253)로 공급되어 용매가 풍부하고 오염 물질이 고갈된 투과물 스트림(253)과, 오염 물질이 풍부하고 용매가 고갈된 잔류물 스트림(255)을 생성한다. 멤브레인 분리막(253)은 바람직하게는 구조를 가질 수 있고 도 1에 도시되고 상기 상세히 설명된 방식으로 작동될 수 있다. 이어서, 투과물 스트림(257)은 하나 이상의 다른 희박-용매 스트림(예를 들어, 나타낸 바와 같은 스트림(249) (제2 희박-용매 스트림) 및 (261))과 조합한 후에 개별적으로 (미도시) 또는 선택적으로 액체-액체 추출 컬럼(209)으로 공급되어 결합 스트림(joint stream) (나타낸 바와 같은 스트림(251))을 형성할 수 있다. 이어서, 보유물 스트림(255)은 분리기(259)로 공급될 수 있으며, 그로부터 오염 물질(예를 들어, 중질 성분)이 풍부하고 용매가 고갈된 스트림(263)과, 용매가 풍부하고 오염 물질이 고갈된 희박-용매 스트림(261) (제3 희박-용매 스트림)이 생성된다. 스트림(255)이 멤브레인 분리기(253)를 사용하여 달성된 중질 성분의 상당한 농도, 예를 들어, 스트림(255)의 총 중량을 기준으로 ≥ 5 wt%의 농도를 포함하는 경우, 상 분리는 분리기(259)에서 발생하여 중질 성분-풍부 상과 용매-풍부 상을 형성하여, 분리기(259)로부터 스트림(261 및 263)의 분리 및 생성에 편리하게 영향을 미칠 수 있는 것으로 밝혀졌다. 스트림(263)은 제거되거나 선택적으로 추가적인 생성물을 생성하기 위한 추가 분리 및 처리 후에 수행될 수 있다. 이어서, 이와 같이 정제된 희박-용매 스트림인 스트림(261)은 하나 이상의 다른 희박-용매 스트림(예를 들어, 나타낸 바와 같은 스트림(249 및 257))과의 조합 후에 별도로(이제 나타냄) 또는 선택적으로 액체-액체 추출 컬럼(209)으로 공급되어 결합 스트림(나타낸 바와 같은 스트림(251))을 형성할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스트림(261) 또는 그의 일부는 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물의 추출 증류를 용이하게 하기 위해 추출 증류 컬럼(미도시)으로 공급될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로(이제 나타냄), 스트림(261) 또는 그의 일부는 분리를 용이하게 하기 위해 스트리핑 컬럼(예를 들어, 나타낸 바와 같은 컬럼(267 및 231))으로 공급될 수 있다. 본 개시내용의 제1 측면의 공정의 다양한 실시양태에서, 멤브레인 분리기를 사용함으로써, 오염 물질 또는 그의 일부를 함유하는 희박-용매 스트림(예를 들어, 상당한 작동 기간 후의 재순환 희박-용매 스트림)은 낮은 에너지 소비, 낮은 유지관리, 낮은 자본 투자, 및 낮은 운영 비용으로 온화한 조건 하에 편리하게 정제될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 희박-용매 스트림(247) 및 제2 희박-용매 스트림(249)은 공통 희박-용매 스트림(245)으로부터 유도될 수 있다. 스트림(247)은, 특히 공통 스트림(245)이 상대적으로 낮은 총 오염 물질 농도(예를 들어, 스트림(245)의 총 중량을 기준으로 그 안의 중질 성분의 낮은 총 농도, c(hcom-cs) wt%, 예를 들어, c(hcom-cs) < 3, 또는 c(hcom-cs) < 1, 또는 c(hcom-cs) < 0.5의 경우)에 의해 표시되는 높은 용매 순도를 갖는 특정 실시양태에서 턴오프될 수 있다. 이러한 경우, 멤브레인 분리기(253)를 사용하여 스트림(245)의 일부를 정제할 필요는 없다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 공통 희박-용매 스트림(245)에서 오염 물질의 농도, 예를 들어, c(hcom-cs)를 모니터링할 수 있고, 예를 들어, c(hcom-cs) ≥ 0.5, 또는 c(hcom-cs) ≥ 1, 또는 c(hcom-cs) ≥ 3, 또는 심지어 c(hcom-cs) ≥ 5인 임계 수준에 도달할 때만 제1 희박-용매 스트림(247)을 턴온할 수 있다. 바람직하게는 c(hcom-cs) ≤ 20, 또는 c(hcom-cs) ≤ 18, 또는 c(hcom-cs) ≤ 16, 또는 c(hcom-cs) ≤ 15, 또는 c(hcom-cs) ≤ 12이다. 상기 나타낸 바와 같이, 스트림(245) 및 따라서 스트림(247) 내의 고농도 오염 물질(예를 들어, 높은 c(hcom-cs))에서, 보유물 스트림(255) 내의 훨씬 더 높은 농도의 오염 물질이 달성되고, 이는 분리기(259)에서 바람직한 상 분리에 편리하게 영향을 미칠 수 있다. 제2 희박-용매 스트림(249)을 완전히 차단하여 스트림(245)의 전체가 스트림(247)이 되고 멤브레인 분리기(253)에서 처리되도록 할 수 있지만, 바람직하게는 스트림(249)은 스트림(245)의 작은 부분만을 구성한다. 따라서, 바람직한 실시양태에서, 주어진 기간에서, 제1 희박-용매 스트림(247)은 W1의 총 중량으로 용매를 포함하고, 제2 희박-용매 스트림(249)은 W2의 총 중량으로 용매를 포함하고, 스트림(247 및 249)은 0.5% ≤ W1/(W1+W2)*100% ≤ 10%, 바람직하게는 0.5% ≤ W1/(W1+W2)*100% ≤ 8%, 바람직하게는 0.5% ≤ W1/(W1+W2)*100% ≤ 5%, 보다 바람직하게는 1% ≤ W1/(W1+W2)*100% ≤ 5%, 더욱 더 바람직하게는 1% ≤ W1/(W1+W2)*100% ≤ 3%가 되도록 조절된다.

이제 도 2의 전체 공정/시스템은 다음과 같이 설명된다.

예를 들어, 나프타 보유물 스트림, 자일렌 이성질체화 유출물 스트림, 알킬교환반응 유출물 스트림, 톨루엔 불균등화 유출 스트림 등, 또는 이들의 혼합물로부터 생성된 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물 스트림(203), 및 또한 방향족 탄화수소 및 비방향족 탄화수소를 포함하는 공통 스트림(207)으로부터 유도된 재순환 탄화수소 스트림(205 및 206)은 컬럼 상의 다양한 위치에서 액체-액체 증류 컬럼(209) (대안적으로, 추출 증류 컬럼, 미도시)으로 공급된다. 재순환 희박-용매 스트림(251)은 스트림(203, 205 및 206) 위의 위치에서 컬럼(209)으로 공급된다. 컬럼(209) 내부에서, 극성 용매가 탄화수소와 혼합되어 하부로 내려가 스트림(203)에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 풍부한-용매 스트림(219)을 생성한다. 상부로부터, 스트림(203)에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부하고 방향족 탄화수소가 고갈된 스트림(211)이 생성된다.

스트림(219)은 재순환 희박-용매 스트림(239)에 의해 열 교환기(243)에서 가열될 때, 스트림(265)이 되고 선택적으로 증기 스트림(221)과 함께 스트리핑 컬럼(267)으로 공급되어, 증기를 포함하고 스트림(265)에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부한 오버헤드 스트림(269)과, 방향족 탄화수소가 풍부한 하부 풍부-용매 스트림(271)을 생성할 수 있다. 스트림(271)은 컬럼(267)으로 재순환시키기 위한 스트림(272)과, 증류 컬럼(275)으로 공급하기 위한 스트림(273)으로 분할될 수 있다.

컬럼(209)의 상부로부터의 스트림(211)은 물-풍부 스트림(281)과 함께 물 세척 컬럼(213)으로 공급될 수 있으며, 그로부터 비방향족 탄화수소 스트림(215) 및 수성 스트림(217)이 생성된다. 선택적으로 건조 및/또는 분리와 같은 추가적인 처리 후에, 스트림(215)은 다양한 비방향족 탄화수소 생성물, 예를 들어, 모가스 블렌딩 스톡으로 사용되거나 제조될 수 있다. 이어서, 탄화수소 및 물을 포함하는 스트림(217)은 증기 스트림(295)과 함께, 선택적으로 상 분리기(225)로부터 생성된 스트림(227)과 같은 다른 수성 스트림과 조합한 후에 증기 스트리핑 컬럼(231)으로 공급되어 결합 스트림(229)을 형성할 수 있다.

컬럼(231)의 상부로부터, 탄화수소/증기 혼합 스트림(233) 및 용매와 물을 포함하는 하부 스트림(235)이 생성된다. 스트림(233)은, 선택적으로 상기 기재된 스트림(269)과 조합한 후에, 응축된 다음, 상 분리기(225)에서 상 분리되어 탄화수소 스트림(207) 및 수성 스트림(227)을 생성할 수 있다. 이어서, 스트림(207)은 상기 기재된 바와 같이 컬럼(209)으로 재순환될 수 있다. 스트림(227)은 스트림(217)과 조합되어 상기 기재된 바와 같이 스트림(229)을 형성할 수 있다. 이어서, 컬럼(231)의 하부로부터의 스트림(235)은 증기 발생기(237)로 공급될 수 있고, 여기서 고온의 희박-용매 스트림(289)에 의해 가열되어 증기 스트림(293) 및 용매-풍부 스트림(296)을 생성한다. 증기 스트림(293)은 스트림(294 및 295)으로 분할될 수 있다. 스트림(295)은 상기 기재된 바와 같이 증기 스트리핑 컬럼(231)으로 공급될 수 있다.

이어서, 증기 스트림(294)은, 방향족 탄화수소-풍부 용매 스트림(273), 용매-풍부 스트림(296), 및 용매 재생기(291)로부터 생성된 선택적인 희박-용매 스트림(292)과 함께, 증류 컬럼(275)으로 공급되어 상부로부터 방향족 탄화수소/증기 혼합물 스트림(277) 및 하부로부터 고온의 희박-용매 스트림(286)을 생성할 수 있다. 이어서, 스트림(277)은 응축 시(미도시) 상 분리기(279)에서 분리되어 수성 스트림(281) 및 방향족 탄화수소 스트림(283)을 수득한다. 스트림(281)은 상기 기재된 바와 같이 물 세척 컬럼(213)으로 공급될 수 있다. 스트림(283)은 컬럼(275)으로 재순환된 스트림(284) 및 스트림(285)으로 분할될 수 있으며, 이는 건조 및 증류와 같은 선택적인 추가 처리 시 다양한 방향족 탄화수소 생성물, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 벤젠/톨루엔 혼합물 등으로서 사용되거나 이로 제조될 수 있다.

컬럼(275)의 하부를 빠져나가는 고온의 희박-용매 스트림(286)은 열 교환기를 통해 추가 가열 시 컬럼(275)으로 재순환하기 위한 스트림(287), 재생된 용매 스트림(292)을 생성하기 위해 용매 재생기(291)에서 재생하기 위한 스트림(290), 및 상기 기재된 바와 같이 증기 스트림(293)을 생성하기 위해 스트림(235)을 가열하기 위한 증기 발생기(237)로 공급된 스트림(289)으로 분할될 수 있다. 증기 발생기(237)를 빠져나가는 냉각된 희박-용매 스트림(239)은 열 교환기(243)에서 컬럼(209)의 하부에서 생성된 풍부-용매 스트림(219)에 의해 추가로 냉각되어 상기 기재된 바와 같이 공통 희박-용매 스트림(245)을 형성할 수 있다. 용매 재생기(291)는, 예를 들어, 증기 스트리핑 컬럼, 진공 재생기 컬럼, 이온 교환 수지, 무기 흡착제 재료 및 이들의 조합과 같은 흡착제의 층을 포함하는 흡착 층 컬럼일 수 있다. 상기 기재된 바와 같이 재순환 희박-용매 스트림(245)의 적어도 일부를 오염 제거하기 위해 멤브레인 분리기(253)를 사용한 결과로서, 용매 재생기(291)는, 이미 존재하는 경우, 해체되거나 간헐적으로만 작동될 수 있거나, 기초(grass-root) 플랜트에 설치되지 않거나 감소된 용량으로 설치될 수 있어서, 장비 투자 및/또는 운영 비용의 절감을 초래한다.

도 3

도 3은 본 개시내용의 제2 측면의 실시양태에 따라, 멤브레인 분리기(305)를 사용하여 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위한 예시적인 추출 공정/시스템(301)을 개략적으로 도시한다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물 스트림(303), 예를 들어, C8 방향족 탄화수소 이성질체화 유닛(미도시)을 빠져나가는 유출물로부터 유도된 스트림은 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 포함하고 바람직하게는 구조를 가지며 상기 기재된 바와 같이 도 1에 도시된 방식으로 작동되는 멤브레인 분리기(305)로 공급되어, 스트림(303)에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 투과물 스트림(307), 및 스트림(303)에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부하고 방향족 탄화수소가 고갈된 보유물 스트림(309)을 생성한다. 스트림(309)은 여전히 다양한 양의 방향족 탄화수소를 포함할 수 있으며, 특히 이때 스트림(303)은 고농도의 방향족 탄화수소를 포함하고, 예를 들어, 이때 스트림(303)은 본질적으로 스트림(303)의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, ≥ 80 wt%, ≥ 85 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%, 또는 ≥ 98 wt%의 방향족 탄화수소의 총 농도를 갖는 방향족 탄화수소로 이루어진다. 이어서, 스트림(309)은, 예를 들어, 나프타 개질물 스트림으로부터 유도된 또 다른 혼합물 공급물 스트림(311)과 선택적으로 조합되어 결합 스트림(313)을 형성할 수 있고, 이는 이어서 추출 분리 서브-시스템(315)으로 공급되어 비방향족 탄화수소 스트림(317) (예를 들어, 고순도 비방향족 탄화수소 스트림) 및 추출된 방향족 탄화수소 스트림(319) (예를 들어, 고순도 방향족 탄화수소 스트림, 바람직하게는 본질적으로 비방향족 탄화수소가 없는 스트림)을 생성할 수 있다. 추출 분리 서브-시스템(315)은, 예를 들어, 추출 컬럼(예를 들어, 액체-액체 추출 컬럼, 또는 추출 증류 컬럼, 바람직하게는 액체-액체 추출 컬럼), 하나 이상의 스트리핑 컬럼, 방향족 탄화수소-용매 분리 증류 컬럼, 희박 용매 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 재순환시키기 위한 희박 용매 재순환 루프 및 도 2에 도시되고 상기 기재된 것들과 같은 다른 보조 장비를 포함할 수 있다. 이어서, 2개의 방향족 탄화수소 스트림인 멤브레인 분리기로부터의 투과물 스트림(307)과 추출 분리 서브-시스템(315)으로부터의 스트림(319)은 조합되어 결합 스트림(321)을 형성할 수 있고, 이는 이어서 방향족 탄화수소 분리 컬럼(323)으로 공급되며, 그로부터 다수의 방향족 생성물 스트림(325), 예컨대 스트림(325) (예를 들어, 고순도 벤젠 스트림), 스트림(327) (예를 들어, 벤젠/톨루엔 혼합물 스트림), 스트림(329) (고순도 톨루엔 스트림) 및 스트림(331) (C8+ 탄화수소 스트림)을 생성할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 보유물 스트림(309) 및/또는 비방향족 탄화수소 스트림(317)의 일부 또는 전체는 제거될 수 있고/있거나 모터 가스 블렌딩 스톡과 같은 다양한 생성물로 만들어질 수 있다.

고려된 비교 공정/시스템(미도시)은 멤브레인 분리기(305)가 설치되지 않은 것을 제외하고는 도 3의 것과 동일하며, 그 결과, 스트림(303)에 포함된 비방향족 탄화수소를 제거하기 위해, 스트림(303) 전체가 스트림(311)과 조합되어 스트림(313)을 형성하고, 이는 이어서 추출 서브-시스템(315)으로 공급된다. 비교 공정/시스템과 비교하여, 도 3의 공정/시스템은 멤브레인 분리기를 사용하여 스트림(303)으로부터 방향족 탄화수소의 일부를 분리하고 그의 비방향족 탄화수소-풍부 부분(309)만을 추출 서브-시스템(315)으로 공급함으로써 훨씬 더 적은 에너지 소비로 인해 시간이 경과함에 따라 상당한 절감을 초래할 수 있다. 멤브레인 분리기(305)의 설치는 기초 플랜트에서 추출 서브-시스템(315)에 필요한 용량을 잠재적으로 감소시켜 자본 지출을 절감하거나 멤브레인 분리기(305)가 기존의 방향족 탄화수소 생산 플랜트에 개조되어 생산성이 증가하는 경우 스트림(311)으로부터 더 많은 양을 처리하는 것을 가능하게 할 수 있다. 스트림(303)이 고농도의 방향족 탄화수소를 포함하는 경우, 도 3의 공정/시스템은 방향족 탄화수소-풍부 투과물 스트림(307)이 스트림(303)의 대부분을 구성할 수 있고, 스트림(303)의 작은 부분(즉, 스트림(309))만이 추출 서브-시스템(315)으로 공급되기 때문에 특히 유리할 수 있다. 대조적으로, 스트림(303)이 고농도의 방향족 탄화수소를 포함하고, 그럼에도 불구하고 그 전체가 추출 서브-시스템(315)으로 공급되는 비교 공정/시스템에서, 훨씬 더 많은 양의 방향족 탄화수소가 추출 서브-시스템을 통과하여, 더 높은 용량의 추출 서브-시스템을 필요로 하고 상당한 에너지 손실을 초래한다.

공정/시스템(301)의 바람직한 실시양태에서, 스트림(303)은 스트림(303)의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%, ≥ 65 wt%, ≥ 70 wt%, ≥ 75 wt%, ≥ 80 wt%, ≥ 85 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함할 수 있다. 이의 구체적인 실시양태에서, 스트림(303)은 스트림(303)의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%, ≥ 65 wt%, ≥ 70 wt%, ≥ 75 wt%, ≥ 80 wt%, ≥ 85 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%의 그의 총 농도로 벤젠 및 톨루엔을 포함할 수 있다. 이의 구체적인 실시양태에서, 스트림(303)은 스트림(303)의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%, ≥ 65 wt%, ≥ 70 wt%, ≥ 75 wt%, ≥ 80 wt%, ≥ 85 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%, ≥ 95 wt%의 그의 총 농도로 벤젠을 포함할 수 있다.

공정/시스템(301)의 바람직한 실시양태에서(미도시)에서, 스트림(303)의 적어도 일부는 다음에 의해 생성될 수 있다: (B-11) 본질적으로 C8 방향족 탄화수소로 이루어진 이성질체화 공급물 스트림을 제공하는 단계; (B-12) 이성질체화 조건 하에 이성질체화 구역에서 이성질체화 공급물 스트림을 이성질체화 촉매와 접촉시켜 이성질체화 생성물 혼합물을 생성하는 단계; (B-13) 이성질체화 생성물 혼합물을 분리하여 C7-탄화수소-풍부 스트림 및 C8+ 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (B-14) 스트림(303)의 적어도 일부로서 C7-탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계. 예시적인 C8 방향족 탄화수소 이성질체화 공정 및 시스템은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US20110319688A1; US20120108867A1; US20120108868A1; US20140023563A1; US20150051430A1; 및 US20170081259A1에 기재되어 있으며; 이들 모두의 관련 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. C8 방향족 탄화수소 이성질체화 공정 및 시스템(일명 "이성질체화 유닛")을 사용하여 에틸벤젠, m-자일렌 및 o-자일렌 중 하나 이상을 벤젠 및 p-자일렌과 같은 보다 가치 있는 생성물로 변환할 수 있다.

공정/시스템(301)의 또 다른 바람직한 구현예(미도시)에서, 스트림(303)의 적어도 일부는 다음에 의해 생성될 수 있다: (B-15) C7-방향족 탄화수소와 C9+ 방향족 탄화수소를 포함하는 알킬교환반응 공급물 혼합물을 제공하는 단계; (B-16) 알킬교환반응 조건 하에 알킬교환반응 구역에서 알킬교환반응 공급물 혼합물을 알킬교환반응 촉매와 접촉시켜 알킬교환반응 유출물을 생성하는 단계; (B-17) 알킬교환반응 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (B-18) 스트림(303)의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계. 예시적인 알킬교환반응 공정 및 시스템은, 예를 들어, 미국 특허 번호 7,663,010 및 8,183,424에 기재되어 있으며, 이들 둘 모두의 관련 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 알킬교환반응 공정 및 시스템(일명 "알킬교환반응 유닛")을 사용하여 C9+ 방향족 탄화수소 및 톨루엔을 벤젠 및 자일렌, 특히 이성질체화 공정/시스템과 조합하는 경우 p-자일렌과 같은 보다 가치 있는 생성물로 변환할 수 있다.

공정/시스템(301)의 또 다른 바람직한 실시양태(미도시)에서, 스트림(303)의 적어도 일부는 다음에 의해 생성될 수 있다: (B-19) 본질적으로 톨루엔으로 이루어진 톨루엔 불균등화 공급물을 제공하는 단계; (B-20) 불균등화 조건 하에 불균등화 구역에서 톨루엔 불균등화 공급물을 톨루엔 불균등화 촉매와 접촉시켜 불균등화 유출물을 생성하는 단계; (B-21) 불균등화 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (B-22) 스트림(303)의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계. 예시적인 톨루엔 불균등화 공정 및 시스템은, 예를 들어, 미국 특허 번호 7,326,818 및 10,661,258에 기재되어 있으며, 이들 둘 모두의 관련 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 톨루엔 불균등화 공정 및 시스템(일명 "알킬교환반응 유닛")을 사용하여 톨루엔을 벤젠 및 자일렌, 특히 p-자일렌과 같은 보다 가치 있는 생성물로 변환할 수 있다.

도 4

도 4는 본 개시내용의 제2 측면의 실시양태에 따라, 멤브레인 분리기(413)를 사용하여 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위한 예시적인 추출 공정/시스템(401)을 개략적으로 도시한다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 벤젠, 비방향족 벤젠 코-보일러, 톨루엔, 비방향족 톨루엔 코-보일러, C8 방향족 탄화수소, C8 방향족 탄화수소의 비방향족 코-보일러, 및 C9+ 탄화수소를 포함하는 C6+ 탄화수소 스트림(403)은 분리 컬럼(405)으로 공급되어, C7-탄화수소 스트림(407), C7-C8 탄화수소 스트림(411) 및 C9+ 탄화수소 스트림(409)을 수득한다. 스트림(403)은 석유화학 플랜트에서 개질기로부터 생성된 개질물 스트림으로부터 유도될 수 있다. 벤젠, 벤젠 코-보일러, 톨루엔, 및 톨루엔 코-보일러가 풍부한 스트림(407)은 아래 기재된 스트림(417)과 같은 다른 유사한 스트림과 조합될 수 있고, 이어서 추출 분리 서브-시스템(421)으로 공급될 수 있다. 스트림(409)은 벤젠/톨루엔 스트림과 함께 알킬교환반응 유닛(이제 나타냄)으로 공급되어 추가량의 자일렌을 생성할 수 있다. 이어서, 톨루엔, 톨루엔의 코-보일러, C8 방향족 탄화수소 및 이들의 코-보일러를 포함하는 스트림(411)은 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 포함하고 바람직하게는 구조를 가지며 상기 기재된 바와 같이 도 1에 도시된 방식으로 작동되는 멤브레인 분리기(413)로 공급되어, 스트림(411)에 비해 톨루엔 및 C8 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 투과물 스트림(415)과, 스트림(411)에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부하고 방향족 탄화수소가 고갈된 잔류물 스트림(417)을 생성할 수 있다. 스트림(417)은 여전히 다양한 양의 방향족 탄화수소를 포함할 수 있으며, 특히 이때 스트림(411)은 고농도의 방향족 탄화수소를 포함하고, 예를 들어, 이때 스트림(411)은 본질적으로 스트림(411)의 총 중량을 기준으로, 예를 들어, ≥ 50 wt%, ≥ 60 wt%, ≥ 70 wt%, ≥ 80 wt%, ≥ 85 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%, 또는 ≥ 98 wt%의 방향족 탄화수소의 총 농도를 갖는 방향족 탄화수소로 이루어진다. 이어서, 스트림(417)은 스트림(407)과 같은 또 다른 혼합물 공급물 스트림과 조합되어 결합 스트림(419)을 형성할 수 있으며, 이는 이어서 추출 분리 서브-시스템(421)으로 공급되어 비방향족 탄화수소 스트림(423) (예를 들어, 고순도 비방향족 탄화수소 스트림) 및 추출된 방향족 탄화수소 스트림(425) (예를 들어, 고순도 방향족 탄화수소 스트림, 바람직하게는 본질적으로 비방향족 탄화수소가 없는 스트림)을 생성할 수 있다. 추출 분리 서브-시스템(421)은, 예를 들어, 추출 컬럼(예를 들어, 액체-액체 추출 컬럼, 또는 추출 증류 컬럼, 바람직하게는 액체-액체 추출 컬럼), 하나 이상의 스트리핑 컬럼, 방향족 탄화수소-용매 분리 증류 컬럼, 희박 용매 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 재순환시키기 위한 희박 용매 재활용 루프, 및 도 2에 도시되고 상기 기재된 것들과 같은 다른 보조 장비를 포함할 수 있다. 이어서, 2개의 방향족 탄화수소 스트림인 멤브레인 분리기(413)로부터의 투과물 스트림(415)과 추출 분리 서브-시스템(421)으로부터의 스트림(425)은 조합되어 결합 스트림(427)을 형성하고 방향족 탄화수소 분리 컬럼(429)으로 공급될 수 있으며, 그로부터 다수의 방향족 생성물 스트림, 예컨대 스트림(431) (예를 들어, 고순도 벤젠 스트림), 스트림(433) (예를 들어, 벤젠/톨루엔 혼합물 스트림), 스트림(435) (고순도 톨루엔 스트림), 및 스트림(437) (C8 방향족 탄화수소 스트림)을 생성할 수 있다. 이러한 다양한 방향족 탄화수소 스트림은 다양한 다운스트림 공정, 예를 들어, 알킬교환반응, 자일렌 이성질체화, 톨루엔 불균등화, 자일렌을 제조하기 위한 벤젠/톨루엔 메틸화 등을 위한 고품질 공급물로서 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 보유물 스트림(417) 및/또는 비방향족 탄화수소 스트림(423)의 일부 또는 전체가 제거될 수 있고/되거나 모터 가스 블렌딩 스톡과 같은 다양한 생성물로 만들어질 수 있다.

도 4의 것에 대해 고려된 제1 비교 공정/시스템(미도시)은 멤브레인 분리기(413)가 존재하지 않고 스트림(411)이 제2 추출 분리 서브-시스템(이제 나타냄)으로 공급되어 또 다른 방향족 탄화수소 스트림 및 또 다른 비방향족 탄화수소 스트림을 생성한다는 것을 제외하고는 도 4의 것과 동일하다. 이어서, 다른 방향족 탄화수소 스트림은 스트림(425)과 함께 컬럼(429)으로 공급될 수 있다. 도 4의 공정/시스템과 비교하여, 이러한 제1 비교 공정/시스템은 훨씬 더 많은 장비를 필요로 하고, 상당히 더 높은 비용이 들며, 더 많은 에너지를 소비한다.

도 4의 것들에 대해 고려된 제2 비교 공정/시스템(미도시)은 멤브레인 분리기(413)가 존재하지 않고 스트림(411)이 이성질체화, 불균등화 등과 같은 다운스트림 공정으로 직접 공급된다는 것을 제외하고는 도 4의 것들과 동일하다. 스트림(411)은 상당한 양의 비방향족 물질을 포함하고, 따라서 다운스트림 공정에 대해 비방향족 탄화수소를 적게 포함하거나 거의 포함하지 않는 고품질 스트림(433, 435 및 437)보다 열등하다. 이와 같이, 이러한 제2 비교 공정/시스템은 바람직하지 않은 부반응을 야기하고 바람직하지 않은 부산물을 생성할 수 있으며, 도 4의 공정/시스템과 비교하여 다운스트림 공정에 비해 더 적은 효율, 더 낮은 공정 안정성, 더 짧은 공정 실행 시간 등을 초래할 수 있다.

도 5

도 5는 본 개시내용의 제3 측면의 실시양태에 따라, 멤브레인 분리기(511)를 사용하여 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 분리하기 위한 예시적인 추출 공정/시스템(501)을 개략적으로 도시한다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 방향족 탄화수소 및 비-방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물 스트림(503), 예를 들어, 개질물 유출물 스트림(미도시)으로부터 유도된 스트림은 아래에 기재되는 희박-용매 스트림(525) 및 재순환 탄화수소-함유 스트림(515)과 함께, 추출 컬럼(505) (예를 들어, 액체-액체 추출 컬럼 또는 추출 증류 컬럼, 바람직하게는 액체-액체 추출 컬럼)으로 공급된다. 컬럼(505)으로부터, 스트림(503)에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부하고 방향족 탄화수소가 고갈된 오버헤드 스트림(509), 및 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 하부 풍부-용매 스트림(507)이 생성된다. 컬럼(505)에서 방향족 탄화수소의 높은 추출도를 달성하기 위해, 그럼에도 불구하고 스트림(507)은 상당한 양의 비방향족 탄화수소를 포함하고 스트림(509)에는 방향족 탄화수소가 실질적으로 없을 수 있도록 공정이 구성될 수 있다. 이어서, (나타낸 바와 같이) 스트림(507)으로부터 분할 스트림(509) 또는 전체 스트림(507)은 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 포함하고 바람직하게는 구조를 가지며 상기 기재된 바와 같은 도 1의 방식으로 작동되는 멤브레인 분리기(513)로 공급되어, 스트림(509)에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 투과물 스트림(517)과, 스트림(509)에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부하고 방향족 탄화수소가 고갈된 잔류물 스트림(515)을 생성할 수 있다. 그럼에도 불구하고 스트림(515)은 용매 및 비방향족 탄화수소 이외에 상당한 양의 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 따라서, 스트림(515)은 바람직하게는 방향족 탄화수소가 추출될 수 있는 컬럼(505)으로 재순환된다. 이어서, 스트림(509)에 비해 비방향족 탄화수소가 고갈되고 용매를 포함하는 스트림(517)은 방향족 탄화수소/용매 분리 서브-시스템(521)으로 공급될 수 있으며, 이는, 예를 들어, 증류 컬럼 및 선택적 장비, 예컨대 스트리핑 컬럼(미도시)을 포함할 수 있다. 분리 서브-시스템(521)으로부터, 고순도 방향족 탄화수소 스트림(523) 및 희박-용매 스트림(525) (제2 희박-용매 스트림)이 생성된다. 이어서, 제2 희박-용매 스트림(525) 또는 그의 일부는 추출 컬럼(505)으로 재순환될 수 있다. 비방향족 탄화수소 스트림(509)의 일부 또는 전체가 제거될 수 있고/있거나 모터 가스 블렌딩 스톡과 같은 다양한 생성물로 만들어질 수 있다. 스트림(523)은 하나 이상의 방향족 탄화수소 스트림(예를 들어, 고순도 벤젠 스트림, 톨루엔-벤젠 혼합물 스트림, 톨루엔 스트림 등)을 만들기 위해 더 분리될 수 있다.

고려된 비교 공정/시스템(미도시)은 멤브레인 분리기(513)가 설치되지 않고 스트림(507) 전체가 방향족 탄화수소/용매 분리 서브-시스템(521)으로 공급된다는 것을 제외하고는 도 5의 것들과 동일하다. 비교 공정/시스템과 비교하여, 도 5의 공정/시스템은 멤브레인 분리기를 사용하여 스트림(507)으로부터 방향족 탄화수소의 일부를 분리하고 방향족 탄화수소-풍부 부분(517)만을 분리 서브-시스템(521)으로 공급함으로써 훨씬 더 적은 에너지 소비로 인해 시간이 경과함에 따라 상당한 절감을 초래할 수 있다. 멤브레인 분리기(305)의 설치는 잠재적으로 기초 플랜트에서 분리 서브-시스템(521)에 필요한 장비의 용량과 수를 감소시켜 자본 지출을 절감할 수 있거나, 멤브레인 분리기(513)가 기존의 방향족 탄화수소 생산 플랜트에 개조되어 생산성이 증가되는 경우 스트림(519)으로부터 더 많은 양을 처리하는 것을 가능하게 할 수 있다. 스트림(507)이 비교적 고농도의 비방향족 탄화수소를 포함하는 경우, 도 5의 공정/시스템이 특히 유리할 수 있는데, 그 이유는 비방향족 탄화수소-풍부 보유물 스트림(515)이 스트림(507)의 상당한 부분을 구성할 수 있고, 스트림(507)의 상당히 작은 부분(즉, 스트림(517))만이 추출 서브-시스템(521)으로 공급되기 때문이다. 대조적으로, 스트림(507)이 상당한 농도의 비방향족 탄화수소를 포함하고, 그럼에도 불구하고 그 전체가 분리 서브-시스템(521)으로 공급되는 비교 공정/시스템에서, 훨씬 더 많은 양의 비방향족 탄화수소가 분리 서브-시스템(521)에서 분리될 필요가 있으며, 더 많은 장비(예를 들어, 스트리핑 컬럼)를 갖는 더 높은 용량의 추출 서브-시스템(521)을 필요로 하고 상당한 에너지 손실을 초래한다.

공정/시스템(501)의 바람직한 실시양태에서, 스트림(503)은 스트림(303)의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%, ≥ 65 wt%, ≥ 70 wt%, ≥ 75 wt%, ≥ 80 wt%, ≥ 85 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함할 수 있다. 이의 구체적인 실시양태에서, 스트림(503)은 스트림(303)의 총 중량을 기준으로 ≥ 25 wt%, ≥ 30 wt%, ≥ 35 wt%, ≥ 40 wt%, ≥ 45 wt%, ≥ 50 wt%, ≥ 55 wt%, ≥ 60 wt%, ≥ 65 wt%, ≥ 70 wt%, ≥ 75 wt%, ≥ 80 wt%, ≥ 85 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%의 그의 총 농도로 벤젠 및 톨루엔을 포함할 수 있다. 이의 구체적인 실시양태에서, 스트림(303)은 스트림(303)의 총 중량을 기준으로 ≥ 25 wt%, ≥ 30 wt%, ≥ 35 wt%, ≥ 40 wt%, ≥ 45 wt%, ≥ 50 wt%, ≥ 55 wt%, ≥ 60 wt%, ≥ 65 wt%, ≥ 70 wt%, ≥ 75 wt%, ≥ 80 wt%, ≥ 85 wt%, ≥ 90 wt%, ≥ 95 wt%의 그의 총 농도로 벤젠을 포함할 수 있다.

공정/시스템(501)의 바람직한 실시양태(미도시)에서, 스트림(503)의 적어도 일부는 다음에 의해 생성될 수 있다: (C-9) 본질적으로 C8 방향족 탄화수소로 이루어진 이성질체화 공급물 스트림을 제공하는 단계; (C-10) 이성질체화 조건 하에 이성질체화 공급물 스트림을 이성질체화 촉매와 접촉시켜 이성질체화 생성물 혼합물을 생성하는 단계; (C-11) 이성질체화 생성물 혼합물을 분리하여 C7-탄화수소-풍부 스트림 및 C8+ 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (C-12) 스트림(503)의 적어도 일부로서 C7-탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계.

공정/시스템(501)의 또 다른 바람직한 실시양태(미도시)에서, 스트림(503)의 적어도 일부는 다음에 의해 생성될 수 있다: (C-13) C7-방향족 탄화수소와 C9+ 방향족 탄화수소를 포함하는 알킬교환반응 공급물 혼합물 제공하는 단계; (C-14) 알킬교환반응 조건 하에 알킬교환반응 공급물 혼합물을 알킬교환반응 촉매와 접촉시켜 알킬교환반응 유출물을 생성하는 단계; (C-15) 알킬교환반응 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (C-16) 스트림(503)의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계.

공정/시스템(501)의 또 다른 바람직한 실시양태(미도시)에서, 스트림(503)의 적어도 일부는 다음에 의해 생성될 수 있다: (C-17) 본질적으로 톨루엔으로 이루어진 톨루엔 불균등화 공급물을 제공하는 단계; (C-18) 불균등화 조건 하에 톨루엔 불균등화 공급물을 톨루엔 불균등화 촉매와 접촉시켜 불균등화 유출물을 생성하는 단계; (C-19) 불균등화 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및 (C-20) 스트림(503)의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계.

공정/시스템(501)의 또 다른 바람직한 실시양태(미도시)에서, 스트림(503)의 적어도 일부는 다음에 의해 생성될 수 있다: (C-21) 벤젠, 비방향족 벤젠 코-보일러, 톨루엔, 비방향족 톨루엔 코-보일러, C8 방향족 탄화수소, C8 방향족 탄화수소의 비방향족 코-보일러, 및 C9+ 탄화수소를 포함하는 C6+ 탄화수소 스트림을 제공하는 단계; (C-22) C6+ 탄화수소 스트림을 분리하여 벤젠 및 톨루엔이 풍부한 C7-탄화수소 스트림, C8 탄화수소가 풍부한 C7-C8 탄화수소 스트림, 및 C9+ 탄화수소가 풍부한 C9+ 탄화수소 스트림을 수득하는 단계; 및 (C-23) 스트림(503)의 적어도 일부로서 C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 멤브레인 분리기로 공급하는 단계.

본 개시내용은 다음의 비제한적인 측면 및/또는 실시양태 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

실시양태 목록

A1. 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 추출하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

(A-1) 혼합물 공급물을 추출 컬럼으로 공급하는 단계;

(A-2) 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(ps) wt%의 농도로 극성 용매 및 c(hcom) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 제공하는 단계로서, 75 ≤ c(ps) ≤ 99.99인 단계;

(A-3) 제1 희박-용매 스트림을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 중질 성분보다 극성 용매에 대해 더 투과성이고; 제1 희박-용매 스트림은 제1 부피로 공급되는 것인 단계;

(A-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계로서, 보유물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 풍부한 것인 단계;

(A-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계로서, 투과물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 고갈된 것인 단계; 및

(A-6) 투과물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계

를 포함하는 것인 방법.

A2. A1에 있어서,

(A-7) 보유물 스트림의 적어도 일부를 상 분리하여 중질 성분 스트림 및 중질 성분으로 포화된 용매 스트림을 수득하는 단계; 및

(A-8) 중질 성분으로 포화된 용매 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

A3. A2에 있어서, 중질 성분으로 포화된 용매 스트림은 중질 성분으로 포화된 용매 스트림의 총 중량을 기준으로 3 내지 15 wt% 범위의 총 농도로 중질 성분을 포함하는 것인 방법.

A4. A1 내지 A3 중 어느 하나에 있어서, 추출 컬럼은 추출 증류 컬럼인 방법.

A5. A1 내지 A4 중 어느 하나에 있어서, 추출 컬럼은 액체-액체 추출 컬럼인 방법.

A6. A1 내지 A5 중 어느 하나에 있어서, 극성 용매는 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메톡시 트리글리콜 에테르, 디글리콜아민, 디프로필렌 글리콜, N-포르밀 모르폴린, N-메틸 피롤리돈, 2,3,4,5-테트라히드로티오펜-1,1-디옥사이드("술포란"), 3-메틸술포란 및 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰, 이들의 혼합물, 및/또는 이들의 물과의 혼합물로부터 선택되는 것인 방법.

A7. A1 내지 A6 중 어느 하나에 있어서, 멤브레인은 폴리이미드 멤브레인 및/또는 이온성 액체를 포함하는 멤브레인을 포함하는 것인 방법.

A8. A1 내지 A7 중 어느 하나에 있어서, 제1 희박-용매 스트림은 멤브레인 분리기로 공급될 때 25 내지 80℃ 범위의 온도를 가지며, 델타P kPa의 정압 구배는 멤브레인 분리기의 제1 부피에서 제2 부피까지 존재하고, 델타P는 345 내지 10,342의 범위인 방법.

A9. A1 내지 A8 중 어느 하나에 있어서, 0.01 ≤ c(hcom) ≤ 20인 방법.

A10. A9에 있어서, 1 ≤ c(hcom) ≤ 15인 방법.

A11. A1 내지 A10 중 어느 하나에 있어서, (A-9) 극성 용매를 포함하는 제2 희박-용매 스트림을 추출 컬럼으로 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

A12. A11에 있어서, 주어진 기간에서, 제1 희박-용매 스트림은 W1의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 제2 희박-용매 스트림은 W2의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 10%인 방법.

A13. A12에 있어서, 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 8%, 바람직하게는 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 5%, 보다 바람직하게는 1% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 5%, 보다 더 바람직하게는 1% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 3%인 방법.

A14. A9 또는 A10에 있어서, 제1 희박-용매 스트림 및 제2 희박-용매 스트림은 공통 희박-용매 스트림으로부터 유도되는 것인 방법.

A15. A14에 있어서, 공통 희박-용매 스트림은 공통 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(hcom-cs) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하고, 상기 방법은

(A-10) c(hcom-cs)를 모니터링하는 단계; 및

(A-11) c(hcom-cs) ≥ 1인 경우에만 단계 (A-3) 내지 (A-8)을 실행하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

A16. A1 내지 A15 중 어느 하나에 있어서,

(A-12) 추출 컬럼으로부터 하부 스트림을 수득하는 단계로서, 하부 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소 및 극성 용매가 풍부한 것인 단계;

(A-13) 스트리핑 컬럼에서 하부 스트림의 적어도 일부를 분리하여 증기를 포함하고 하부 스트림에 비해 극성 용매가 고갈된 방향족 탄화수소-풍부 스트림과, 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 고갈된 제3 희박-용매 스트림을 수득하는 단계; 및

(A-14) 제3 희박-용매 스트림으로부터 제1 희박-용매 스트림, 제2 희박-용매 스트림, 및 공통 희박-용매 스트림 중 적어도 하나를 유도하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

A17. A16에 있어서,

(A-15) 제3 희박-용매 스트림으로부터 제4 희박-용매 스트림을 유도하는 단계;

(A-16) 증기 스트리핑 재생 컬럼 및/또는 진공 재생 컬럼에서 제4 희박-용매 스트림을 재생하여 증기 및 하부 중질 스트림을 포함하는 재생된 희박-용매 스트림을 수득하는 단계; 및

(A-17) 재생된 희박-용매 스트림을 제1 희박-용매 스트림의 적어도 일부로서 스트리핑 컬럼, 추출 컬럼, 및 멤브레인 분리기 중 하나 이상으로 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

A18. A17에 있어서,

(A-18) 방향족 탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 응축하여 수성 액상과 오일 액상을 포함하는 혼합물을 수득하는 단계;

(A-19) 수성 액상을 분리하여 물 스트림을 수득하는 단계;

(A-20) 물 스트림을 가열하여 증기 스트림을 수득하는 단계; 및

(A-21) 증기 스트림을 증기 스트리핑 재생 컬럼 및/또는 진공 재생 컬럼으로 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

A19. A18에 있어서, 단계 (A-21)에서, 증기 스트림은 제3 희박-용매 스트림의 일부에 의해 적어도 부분적으로 가열되는 것인 방법.

A20. 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 추출하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

(A-1) 혼합물 공급물을 추출 컬럼으로 공급하는 단계;

(A-2) 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(ps) wt%의 농도로 극성 용매 및 c(hcom) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 제공하는 단계;

(A-3) 제1 희박-용매 스트림을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 중질 성분보다 극성 용매에 대해 더 투과성이고; 제1 희박-용매 스트림은 제1 부피로 공급되는 것인 단계;

(A-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계로서, 보유물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 풍부한 것인 단계;

(A-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계로서, 투과물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 고갈된 것인 단계;

(A-6) 투과물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계;

(A-9) 극성 용매를 포함하는 제2 희박-용매 스트림을 추출 컬럼으로 공급하는 단계

를 포함하고,

주어진 기간에서, 제1 희박-용매 스트림은 W1의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 제2 희박-용매 스트림은 W2의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 10%인 방법.

B1. 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

(B-1) 혼합물 공급물을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 비방향족 탄화수소보다 방향족 탄화수소에 대해 더 투과성이고; 혼합물 공급물은 제1 부피로 공급되는 것인 단계;

(B-2) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계로서, 보유물 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소가 고갈되고 비방향족 탄화수소가 풍부한 것인 단계; 및

(B-3) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계로서, 투과물 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 것인 단계

를 포함하는 것인 방법.

B2. B1에 있어서,

(B-4) 보유물 스트림 및 추출 용매 스트림의 적어도 일부를 추출 서브-시스템으로 공급하는 단계;

(B-5) 추출 서브-시스템으로부터 비방향족 탄화수소 스트림, 추출된 방향족 탄화수소 스트림, 및 희박-용매 스트림을 수득하는 단계; 및

(B-6) 희박-용매 스트림의 적어도 일부를 추출 용매 스트림의 적어도 일부로서 추출 서브-시스템으로 재순환시키는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B3. B1 또는 B2에 있어서,

(B-7) 투과물 스트림의 적어도 일부 및 추출된 방향족 탄화수소 스트림의 적어도 일부를 방향족 탄화수소 증류 컬럼으로 공급하는 단계; 및

(B-8) 방향족 탄화수소 증류 컬럼으로부터 2개 이상의 방향족 생성물 스트림을 수득하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B4. B1 또는 B2에 있어서,

(B-9) 투과물 스트림의 적어도 일부 및/또는 추출된 방향족 탄화수소 스트림의 적어도 일부를 반응기로 공급하는 단계; 및

(B-10) 반응기로부터 전환된 생성물 혼합물을 생성하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B5. B1 내지 B4 중 어느 하나에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함하는 것인 방법.

B6. B1 내지 B5 중 어느 하나에 있어서,

(B-11) 본질적으로 C8 방향족 탄화수소로 이루어진 이성질체화 공급물 스트림을 제공하는 단계;

(B-12) 이성질체화 조건 하에 이성질체화 구역에서 이성질체화 공급물 스트림을 이성질체화 촉매와 접촉시켜 이성질체화 생성물 혼합물을 생성하는 단계;

(B-13) 이성질체화 생성물 혼합물을 분리하여 C7-탄화수소-풍부 스트림 및 C8+ 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및

(B-14) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 C7-탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B6a. B6에 있어서, C7-탄화수소-풍부 스트림은 C8 탄화수소가 실질적으로 없는 것인 방법.

B6b. B6에 있어서, C7-탄화수소-풍부 스트림은 C7-탄화수소-풍부 스트림의 총 중량을 기준으로 c(C8)1 내지 c(C8)2 wt% 농도로 C8 탄화수소를 포함하고, 여기서 c(C8)1 및 c(C8)2는 독립적으로, 예를 들어, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20일 수 있는 것인 방법. 바람직하게는 c(C8)2 ≤ 10이다. 바람직하게는 c(C8)2 ≤ 5이다.

B7. B1 내지 B6b 중 어느 하나에 있어서,

(B-15) C7-방향족 탄화수소와 C9+ 방향족 탄화수소를 포함하는 알킬교환반응 공급물 혼합물을 제공하는 단계;

(B-16) 알킬교환반응 조건 하에 알킬교환반응 구역에서 알킬교환반응 공급물 혼합물을 알킬교환반응 촉매와 접촉시켜 알킬교환반응 유출물을 생성하는 단계;

(B-17) 알킬교환반응 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및

(B-18) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B8. B1 내지 B7 중 어느 하나에 있어서,

(B-19) 본질적으로 톨루엔으로 이루어진 톨루엔 불균등화 공급물을 제공하는 단계;

(B-20) 불균등화 조건 하에 불균등화 구역에서 톨루엔 불균등화 공급물을 톨루엔 불균등화 촉매와 접촉시켜 불균등화 유출물을 생성하는 단계;

(B-21) 불균등화 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및

(B-22) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B9. B5 내지 B8 중 어느 하나에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 75 wt%의 조합된 벤젠 및 톨루엔을 포함하는 것인 방법.

B10. B9에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 90 wt%의 벤젠을 포함하는 것인 방법.

B11. B1 내지 B3 중 어느 하나에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, C8 방향족 탄화수소, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 C8 방향족 탄화수소의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함하는 것인 방법.

B12. B1 내지 B11 중 어느 하나에 있어서,

(B-23) 벤젠, 비방향족 벤젠 코-보일러, 톨루엔, 비방향족 톨루엔 코-보일러, C8 방향족 탄화수소, C8 방향족 탄화수소의 비방향족 코-보일러, 및 C9+ 탄화수소를 포함하는 C6+ 탄화수소 스트림을 제공하는 단계;

(B-24) C6+ 탄화수소 스트림을 분리하여 벤젠 및 톨루엔이 풍부한 C7-탄화수소 스트림, C8 탄화수소가 풍부한 C7-C8 탄화수소 스트림, 및 C9+ 탄화수소가 풍부한 C9+ 탄화수소 스트림을 수득하는 단계;

(B-25) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 멤브레인 분리기로 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B13. B12에 있어서,

(B-26) C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 추출 서브-시스템 컬럼으로 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B14. B1 내지 B13 중 어느 하나에 있어서,

(B-23) 보유물 스트림의 적어도 일부 및/또는 비방향족 탄화수소 스트림의 적어도 일부를 제거하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B15. B14에 있어서, 단계 (B-23)에서, 보유물 스트림의 적어도 일부 및/또는 비방향족 탄화수소 스트림의 적어도 일부는 모가스 블렌딩 스톡으로서 사용되는 것인 방법.

B16. B1 내지 B15 중 어느 하나에 있어서,

(B-24) 보유물 스트림의 적어도 일부를 추출 서브-시스템으로 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

B17. B1 내지 B16 중 어느 하나에 있어서, 극성 용매는 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메톡시 트리글리콜 에테르, 디글리콜아민, 디프로필렌 글리콜, N-포르밀 모르폴린, N-메틸 피롤리돈, 2,3,4,5-테트라히드로티오펜-1,1-디옥사이드("술포란"), 3-메틸술포란 및 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰, 이들의 혼합물, 및/또는 이들의 물과의 혼합물로부터 선택되는 것인 방법.

B18. B1 내지 B17 중 어느 하나에 있어서, 혼합물 공급물은 액상인 것인 방법.

C1. 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물을 분리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은

(C-1) 혼합물 공급물 및 극성 용매를 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 추출 컬럼으로 공급하는 단계;

(C-2) 추출 컬럼으로부터 오버헤드 스트림 및 하부 스트림을 수득하는 단계로서, 여기서 오버헤드 스트림은 혼합물 공급물에 비해 비방향족 탄화수소가 풍부하고, 하부 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소 및 극성 용매가 풍부한 것인 단계;

(C-3) 하부 스트림의 적어도 일부를 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 비방향족 탄화수소보다 방향족 탄화수소에 대해 더 투과성이고; 하부 스트림의 적어도 일부는 제1 부피로 공급되는 것인 단계;

(C-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계로서, 보유물 스트림은 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 고갈되고 비방향족 탄화수소가 풍부한 것인 단계;

(C-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계로서, 투과물 스트림은 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 풍부하고 비방향족 탄화수소가 고갈된 것인 단계; 및

(C-6) 보유물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계

를 포함하는 것인 방법.

C2. C1에 있어서,

(C-7) 투과물 스트림으로부터 적어도 방향족 탄화수소-풍부 스트림 및 제2 희박-용매 스트림을 수득하는 단계로서, 제2 희박-용매 스트림은 투과물 증기에 비해 극성 용매가 풍부한 것인 단계; 및

(C-8) 제2 희박-용매 스트림의 적어도 일부를 제1 희박-용매 스트림의 적어도 일부로서 추출 컬럼으로 재순환시키는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

C3. C1 또는 C2에 있어서, 추출 컬럼은 추출 증류 컬럼인 방법.

C3a. C3에 있어서, 단계 (C-7)은 투과물 스트림의 적어도 일부를 회수 증류 컬럼으로 공급하는 단계를 포함하며, 그로부터 방향족 탄화수소-풍부 스트림 및 제2 희박-용매 스트림이 수득되는 것인 방법.

C4. C1 또는 C2에 있어서, 추출 컬럼은 액체-액체 추출 컬럼인 방법.

C4b. C4에 있어서, 단계 (C-7)은

(C-7a) 투과물 스트림의 적어도 일부를 스트리핑 컬럼으로 공급하는 단계로서, 그로부터 오버헤드 스트림 및 하부 스트림이 생성되며, 하부 스트림은 방향족 탄화수소가 풍부하고 극성 용매를 포함하는 것인 단계;

(C-7b) 스트리핑 컬럼으로부터의 하부 스트림을 회수 증류 컬럼으로 공급하는 단계로서, 그로부터 방향족 탄화수소-풍부 스트림 및 제2 희박-용매 스트림이 수득되는 것인 단계

를 포함하는 것인 방법.

C5. C1 내지 C4b 중 어느 하나에 있어서, 극성 용매는 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메톡시 트리글리콜 에테르, 디글리콜아민, 디프로필렌 글리콜, N-포르밀 모르폴린, N-메틸 피롤리돈, 2,3,4,5-테트라히드로티오펜-1,1-디옥사이드("술포란"), 3-메틸술포란 및 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰, 이들의 혼합물, 및/또는 이들의 물과의 혼합물로부터 선택되는 것인 방법.

C6. C1 내지 C5 중 어느 하나에 있어서, 멤브레인은 폴리이미드 멤브레인 또는 이온성 액체를 포함하는 멤브레인을 포함하는 것인 방법.

C7. C1 내지 C6 중 어느 하나에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 25 wt%의 조합된 벤젠 및 톨루엔을 포함하는 것인 방법.

C8. C1 내지 C7 중 어느 하나에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, C8 방향족 탄화수소, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 C8 방향족 탄화수소의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함하는 것인 방법.

C9. C1 내지 C8 중 어느 하나에 있어서,

(C-9) 본질적으로 C8 방향족 탄화수소로 이루어진 이성질체화 공급물 스트림을 제공하는 단계;

(C-10) 이성질체화 조건 하에 이성질체화 구역에서 이성질체화 공급물 스트림을 이성질체화 촉매와 접촉시켜 이성질체화 생성물 혼합물을 생성하는 단계;

(C-11) 이성질체화 생성물 혼합물을 분리하여 C7-탄화수소-풍부 스트림 및 C8+ 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및

(C-12) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 C7-탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

C9a. C9에 있어서, C7-탄화수소-풍부 스트림은 C8 탄화수소가 실질적으로 없는 것인 방법.

C9b. C9에 있어서, C7-탄화수소-풍부 스트림은 C7-탄화수소-풍부 스트림의 총 중량을 기준으로 c(C8)1 내지 c(C8)2 wt% 농도로 C8 탄화수소를 포함하고, 여기서 c(C8)1 및 c(C8)2는 독립적으로, 예를 들어, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20일 수 있는 것인 방법. 바람직하게는 c(C8)2 ≤ 10이다. 바람직하게는 c(C8)2 ≤ 5이다.

C10. C1 내지 C9b 중 어느 하나에 있어서,

(C-13) C7-방향족 탄화수소 및 C9+ 방향족 탄화수소를 포함하는 알킬교환반응 공급물 혼합물 제공하는 단계;

(C-14) 알킬교환반응 조건 하에 알킬교환반응 구역에서 알킬교환반응 공급물 혼합물을 알킬교환반응 촉매와 접촉시켜 알킬교환반응 유출물을 생성하는 단계;

(C-15) 알킬교환반응 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및

(C-16) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

C11. C1 내지 C10 중 어느 하나에 있어서,

(C-17) 본질적으로 톨루엔으로 이루어진 톨루엔 불균등화 공급물을 제공하는 단계;

(C-18) 불균등화 조건 하에 불균등화 구역에서 톨루엔 불균등화 공급물을 톨루엔 불균등화 촉매와 접촉시켜 불균등화 유출물을 생성하는 단계;

(C-19) 불균등화 유출물을 분리하여 벤젠-풍부 스트림 및 C8 탄화수소-풍부 스트림을 수득하는 단계; 및

(C-20) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 벤젠-풍부 스트림의 적어도 일부를 제공하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

C12. C8 내지 C11 중 어느 하나에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 75 wt%의 조합된 벤젠 및 톨루엔을 포함하는 것인 방법.

C13. C12에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 90 wt%의 벤젠을 포함하는 것인 방법.

C14. C1 내지 C7 중 어느 하나에 있어서, 혼합물 공급물은 혼합물 공급물의 총 중량을 기준으로 ≥ 60 wt%의 그의 총 농도로 벤젠, 톨루엔, C8 방향족 탄화수소, 벤젠의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 톨루엔의 비방향족 탄화수소 코-보일러, 및 C8 방향족 탄화수소의 비방향족 탄화수소 코-보일러를 포함하는 것인 방법.

C15. C14에 있어서,

(C-21) 벤젠, 비방향족 벤젠 코-보일러, 톨루엔, 비방향족 톨루엔 코-보일러, C8 방향족 탄화수소, C8 방향족 탄화수소의 비방향족 코-보일러, 및 C9+ 탄화수소를 포함하는 C6+ 탄화수소 스트림을 제공하는 단계;

(C-22) C6+ 탄화수소 스트림을 분리하여 벤젠 및 톨루엔이 풍부한 C7-탄화수소 스트림, C8 탄화수소가 풍부한 C7-C8 탄화수소 스트림, 및 C9+ 탄화수소가 풍부한 C9+ 탄화수소 스트림을 수득하는 단계

(C-23) 혼합물 공급물의 적어도 일부로서 C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 멤브레인 분리기에 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

C16. C15에 있어서,

(C-24) C7-탄화수소 스트림의 적어도 일부를 추출 서브-시스템 컬럼으로 공급하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

C17. C1 내지 C16 중 어느 하나에 있어서,

(C-21) 오버헤드 스트림으로부터 적어도 하나의 비방향족 탄화수소 생성물 스트림을 수득하는 단계

를 추가로 포함하는 것인 방법.

C18. C17에 있어서, 비방향족 탄화수소 생성물 스트림의 적어도 일부는 모가스 블렌딩 스톡으로서 사용되는 것인 방법.

Claims (20)

1. 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 추출하기 위한 방법으로서,
   (A-1) 혼합물 공급물을 추출 컬럼으로 공급하는 단계;
   (A-2) 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(ps) wt%의 농도로 극성 용매 및 c(hcom) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 제공하는 단계로서, 75 ≤ c(ps) ≤ 99.99인 단계;
   (A-3) 제1 희박-용매 스트림을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 중질 성분보다 극성 용매에 대해 더 투과성이고; 제1 희박-용매 스트림은 제1 부피로 공급되는 것인 단계;
   (A-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물(retentate) 스트림을 수득하는 단계로서, 보유물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 풍부한 것인 단계;
   (A-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물(permeate) 스트림을 수득하는 단계로서, 투과물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 고갈된 것인 단계; 및
   (A-6) 투과물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계
   를 포함하는, 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 추출하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   (A-7) 보유물 스트림의 적어도 일부를 상 분리하여 중질 성분 스트림 및 중질 성분으로 포화된 용매 스트림을 수득하는 단계; 및
   (A-8) 중질 성분으로 포화된 용매 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계
   를 추가로 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 중질 성분으로 포화된 용매 스트림은 중질 성분으로 포화된 용매 스트림의 총 중량을 기준으로 3 내지 15 wt% 범위의 총 농도로 중질 성분을 포함하는 것인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 추출 컬럼은 추출 증류 컬럼인 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 추출 컬럼은 액체-액체 추출 컬럼인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 극성 용매는 테트라에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 메톡시 트리글리콜 에테르, 디글리콜아민, 디프로필렌 글리콜, N-포르밀 모르폴린, N-메틸 피롤리돈, 2,3,4,5-테트라히드로티오펜-1,1-디옥사이드("술포란"), 3-메틸술포란 및 디메틸 술폭사이드, 테트라메틸렌술폰, 이들의 혼합물, 및/또는 이들의 물과의 혼합물로부터 선택되는 것인 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 멤브레인은 폴리이미드 멤브레인 및/또는 이온성 액체를 포함하는 멤브레인을 포함하는 것인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 희박-용매 스트림은 멤브레인 분리기로 공급될 때 25 내지 80℃ 범위의 온도를 가지며, 델타P kPa의 정압 구배가 멤브레인 분리기의 제1 부피에서 제2 부피까지 존재하고, 델타P는 345 내지 10,342 킬로파스칼의 범위인 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 0.01 ≤ c(hcom) ≤ 20인 방법.
10. 제9항에 있어서, 1 ≤ c(hcom) ≤ 15인 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    (A-9) 극성 용매를 포함하는 제2 희박-용매 스트림을 추출 컬럼으로 공급하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 주어진 기간에서, 제1 희박-용매 스트림은 W1의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 제2 희박-용매 스트림은 W2의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 10%인 방법.
13. 제12항에 있어서, 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 8%, 바람직하게는 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 5%, 보다 바람직하게는 1% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 5%, 보다 더 바람직하게는 1% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 3%인 방법.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 희박-용매 스트림 및 제2 희박-용매 스트림은 공통 희박-용매 스트림으로부터 유도되는 것인 방법.
15. 제14항에 있어서, 공통 희박-용매 스트림은 공통 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(hcom-cs) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하고, 상기 방법은
    (A-10) c(hcom-cs)를 모니터링하는 단계; 및
    (A-11) c(hcom-cs) ≥ 1인 경우에만 단계 (A-3) 내지 (A-8)을 실행하는 단계
    를 추가로 포함하는 것인 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    (A-12) 추출 컬럼으로부터 하부 스트림을 수득하는 단계로서, 하부 스트림은 혼합물 공급물에 비해 방향족 탄화수소 및 극성 용매가 풍부한 것인 단계;
    (A-13) 스트리핑 컬럼에서 하부 스트림의 적어도 일부를 분리하여, 증기를 포함하고 하부 스트림에 비해 극성 용매가 고갈된 방향족 탄화수소-풍부 스트림과, 하부 스트림에 비해 방향족 탄화수소가 고갈된 제3 희박-용매 스트림을 수득하는 단계; 및
    (A-14) 제3 희박-용매 스트림으로부터 제1 희박-용매 스트림, 제2 희박-용매 스트림, 및 공통 희박-용매 스트림 중 적어도 하나를 유도하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
17. 제16항에 있어서,
    (A-15) 제3 희박-용매 스트림으로부터 제4 희박-용매 스트림을 유도하는 단계;
    (A-16) 증기 스트리핑 재생 컬럼 및/또는 진공 재생 컬럼에서 제4 희박-용매 스트림을 재생하여, 증기 및 하부 중질 스트림을 포함하는 재생된 희박-용매 스트림을 수득하는 단계; 및
    (A-17) 재생된 희박-용매 스트림을 제1 희박-용매 스트림의 적어도 일부로서 스트리핑 컬럼, 추출 컬럼, 및 멤브레인 분리기 중 하나 이상으로 공급하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
18. 제17항에 있어서,
    (A-18) 방향족 탄화수소-풍부 스트림의 적어도 일부를 응축하여 수성 액상과 오일 액상을 포함하는 혼합물을 수득하는 단계;
    (A-19) 수성 액상을 분리하여 물 스트림을 수득하는 단계;
    (A-20) 물 스트림을 가열하여 증기 스트림을 수득하는 단계; 및
    (A-21) 증기 스트림을 증기 스트리핑 재생 컬럼으로 공급하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 단계 (A-21)에서, 증기 스트림은 제3 희박-용매 스트림의 일부에 의해 적어도 부분적으로 가열되는 것인 방법.
20. 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 추출하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    (A-1) 혼합물 공급물을 추출 컬럼으로 공급하는 단계;
    (A-2) 희박-용매 스트림의 총 중량을 기준으로 c(ps) wt%의 농도로 극성 용매 및 c(hcom) wt%의 총 농도로 중질 성분을 포함하는 제1 희박-용매 스트림을 제공하는 단계;
    (A-3) 제1 희박-용매 스트림을 멤브레인 분리기로 공급하는 단계로서, 멤브레인 분리기는 제1 부피, 제2 부피, 및 제1 부피와 제2 부피 사이의 멤브레인을 갖는 용기를 포함하고; 제1 부피는 멤브레인에 의해 제2 부피로부터 분리되고; 멤브레인은 중질 성분보다 극성 용매에 대해 더 투과성이고; 제1 희박-용매 스트림은 제1 부피로 공급되는 것인 단계;
    (A-4) 멤브레인 분리기의 제1 부피를 빠져나가는 보유물 스트림을 수득하는 단계로서, 보유물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 풍부한 것인 단계;
    (A-5) 멤브레인 분리기의 제2 부피를 빠져나가는 투과물 스트림을 수득하는 단계로서, 투과물 스트림은 제1 희박-용매 스트림에 비해 중질 성분이 고갈된 것인 단계;
    (A-6) 투과물 스트림의 적어도 일부를 추출 컬럼으로 공급하는 단계;
    (A-9) 극성 용매를 포함하는 제2 희박-용매 스트림을 추출 컬럼으로 공급하는 단계
    를 포함하고,
    주어진 기간에서, 제1 희박-용매 스트림은 W1의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 제2 희박-용매 스트림은 W2의 총 중량으로 극성 용매를 포함하고, 0.5% ≤ W1/(W1+W2) *100% ≤ 10%인, 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소를 포함하는 혼합물 공급물로부터 방향족 탄화수소를 추출하기 위한 방법.

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