KR790000977B1 - 올레핀계 불포화 탄화수소류의 제법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

올레핀계 불포화 탄화수소류의 제법

제1도는 중질유 분해(HOC) 장치에서 석유잔류 유분을 접촉 분해하고, HOC 장치로부터 유도되는 분해 나프타를 열분해하여 2-4개의 탄소원자를 갖는 올레핀류 및 HOC 장치로부터 유도된 열에너지를 이용하여 상술한 올레핀류를 회수하는 장치를 도시한 개략도이고,

제2도는 석유 화학적 정유소의 도표로서 원유 잔류 유분으로부터 상당량의 열분해용 공급원료가 유도되는 석유원료로부터 2-4개의 탄소원자를 갖는 올레핀류와 방향족 화합물류의 제조공정을 도시하는 예시도이며,

제3도는 제2도의 석유 화학적 정유소 내에서 수증기 발생공정과 그 용도처를 도시한 도표로서 결과적으로 연료와 전력이 절약되는 내부 수증기 발생공정을 통해서 공정의 전체 가스압측용 에너지의 필요량을 충족할 수 있는 총 에너지 개념을 표시한다.

본 발명은 석유 잔유 유분을 함유하는 중질 탄화수소 유(油)를 류동접촉 분해하여 얻어지는 탄화수소류를 열분해하여 에틸렌 및 프로필렌과 같은 올레핀계 불포화 탄화수소류를 제조하는 방법에 관한 것이다. 종래에 나프타, 에탄 또는 프로판 공급원료를 수증기로 열분해하여 올레핀류로 전환시키는 방법이 공지되어 있으며, 종래의 방법은 1965년 11월 13일에 발행된 "케미칼 위크"(Chemical week)의 70-81페이지에 상세히 기술되어 있다. 또한 미국특허 제3,409,540호에 의하여 원유를 분류(分溜)해서 선택된 유분(溜分)을 열분해하여 올레핀류로 전환시키는 방법도 공지되어 있다.

그러나 상술한 바와 같이 분류로부터 얻는 잔류 유분을 연료용 유(油)로 전환시키되, 열 분해용 공급 원료로 유도하려는 시도는 없었다. 또한 잔류 생성물을 최소로 줄이기 위해서, 분류탑으로 부터 얻는 중질 가스유 유분(溜分)을 수소화 분해시켜, 이때 얻어지는 특정한 분리생성물은 수소화 분해에 의하여 열분해용 공급원료로 적합하게 사용될 수 있다. 미국특허 제3,617,495호에 발표된 이와 연관성이 있는 방법에서는 원유 증류로부터 얻는 잔류 유분을 코오크스화 하여 생성된 코오크스 로(爐) 나프타(Coker Naphtha)를 수소처리하여 열분해용 공급원료로 적합하도록 만든다. 그러나 이 방법에서는 비교적 다량의 연료유를 증류대역과 코오크스로(coker)로부터 제조할 수 있으나. 이러한 조작에 의하여 얻어지는 코오크스 및 연료유는 에틸렌의 제조에 용이하게 이용할 수는 없다. 따라서 본 발명의 주목적은 올레핀류와 방향족 화합물류의 제조를 위한 보다 효율적이며 가격이 저렴한 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 중질 탄화수소류를 접촉분해에 의하여 얻어지는 경질 탄화수소계 공급원료를 열분해하여 올레핀류와 방향족 화합물류를 효율적으로 제조하고자 함에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 잔류 유분 공급원료로부터 올레핀류의 제조방법을 제공함에 있다. 이 외에 본 발명의 목적은 열분해용 공급원료로 부적합한 석유 원료의 각 성분을 열분해하여 생성된 올레핀류를 회수하기 위한 내부 압축용 에너지의 필요량을 제공함에 있다.

본 발명의 목적 및 잇점을 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 의하여 석유 잔류유분을 함유하는 중질 탄화수소가 유동접촉분해대역 및 촉매 재생대역을 갖는 중질유분해장치에서 니프타를 포함하는 분해 생성물로 전환될 수 있다. 나프타를 비-접촉 열분해 대역에 통과시켜 2-4개의 탄소원자를 갖는 다량의 올레핀류를 함유하는 열분해 유출물로 전환시킬 수 있다. 올레핀류는 공정가스 압축냉법에 의하여 공지된 방법으로 회수한다. 이외에 중질유 분해장치의 재생 대역에서 고압 수증기를 생성시켜 생성된 수증기를 이용하여 올레핀류를 회수할 수 있다.

제1도에 도시된 바와 같이 석유 잔류 유분을 함유하는 탄화수소 공급원료를 중질유 분해(HOC) 장치의 접촉 분해 대역(1)에 장입한다. 공급원료는 석유 원유, 상압증류(常壓蒸溜), 석유잔유, 비스브레이킹(visbreaking), 용매에 의한 탈아스팔트, 수소화탈황, 진공증류 등과 같은 석유정제공정에서 얻어지는 유분을 함유하는 잔류 유분을 사용할 수 있으나, 특히 석유 원유의 상압증류(常壓蒸溜)로부터 유도된 약 600°F 이상의 비점을 갖는 잔류유분이 적합하다. 이러한 원유는 황 0.1-8중량%, 바나듐과 니켈의 화합물과 같은 유기금속화합물 1-1,000ppm, 및 약 0.1-20용량% 범위의 아스팔텐류를 함유한다. 아스팔텐 함유량이 높은 경우에는 공정을 더 실시하기 전에 유분을 탈 아스팔트 처리하거나 또는 탈아스팔텐 처리함이 좋다. 중질. 분해(HOC) 장치는 유동접촉 분해대역(1)과 촉매 재생대역(2)로 구성되어 있다. 두 대역 사이를 순환하는 유동 분해촉매는 활성 백토, 실리카-알루미나, 실리카-지르코니아 및 알루미나-보리아 등과 같은 통상의 형태이지만 특히 천연 및 합성 비석(沸石) 촉매류, 구체적으로 설명하면 약 40-100미크톤 범위의 평균 입자 크기를 갖는 분자체 매트릭스형(Molecular sievematrix type)이 분해 촉매로서 적합하다.

접촉 분해대역(1)은 이송 도관 반응탑(Transfer line Reactor)이 적합하고, 특히 미국특허 제3,607,127호에 기재된 바와 같은 형의 수직관 반응탑이 가장 바람직하다. 수직관형 반응탑은 제2도에 상세히 도시되어 있다. HOC 장치의 조작은 탄화수소 공급원료를 함유하는 잔류 유분을 약 150-750°F의 온도에서 수직관 반응탑의 저부에 공급하고 유동 수증기의 존재하에 분해촉매와 혼합시킨다. 대표적인 분해조건은 온도 약 850-1,200°F 압력 약 10-50psig유(油) 대 촉매비율 3 : 1-15 : 1 및 공간속도 약 0.5-1,000 등이다. 분해반응은 반응의 50-95%가 수직관 반응탑에서 일어나고 나머지는 중질유 분해장치의 상부에 보통 원치하는 유리(disengaging) 및 추출(stripping) 대역에서 일어나는 것이 정상적이다. 수직관 반응탑을 이탈한 분해 나프 타유분을 함유하는 분해 유출물은 HOC 장치의 상부에 있는 촉매로부터 유리되어 이월 촉매를 유리대역 하부에 있는 유동상(流動床) 재생대역으로 회송하는 일련의 싸이클론 분리기를 통해서 배출된다. 공급원료를 열분해 공급원료로 사용하기 위한 나프타 비점범위의 탄화수소류로 최대로 전환시키기 위하여 엄격한 분해조건이 사용된다. 일반적으로 공급원료는 나프타 비점범위의 경질 탄화수소류, 가스류(수소 포함), 순환유 및 코우크스로 최소한 65용량%가 분해되며, 80-100용량% 정도 분해되는 것이 가장 바람직하다. 분해유출물, 코오크스로 오염된 촉매 및 흡수된 탄화수소류의 유동 유리분(遊離分)은 추출 대역의 하부 방향으로 통과된다. 추출 대역에는 코오크스로 피복된 촉매 및 일부 비휘발성 탄화수소유가 HOC 장치의 저부에 위치한 재생대역(2) 하부방향으로 통과시에 탑정(塔頂)을 통과하는 흡수된 분해 유출물을 추출하기에 적합한 배프링(Baffling) 및 수증기 분출(Steam Sparging) 장치가 설비되어 있다. 재생대역 촉매는 재생탑 송풍기 또는 압축기(제2도에서 삼조번호 46)에 의하여 공급되는 산소 함유 가스, 특히 공기와 접촉된다. 송풍기에 의하여 공급된 공기는 약 20-70psia의 압력하에 있게 되며 촉매로부터 연소된 코오크스 파운드당 약 11-13파운드의 비율로 운송된다. 공기운송비율은 재생대역 온도가 약 1,000-1,400°F로 유지되도록 변화시킬 수 있으며, 어느 온도에서나 촉매상에 피복된 물질은 재생 촉매상에 소망하는 함량의 코오크스가 잔류될 때까지 연소된다. 일반적으로 소망하는 코오크스의 함량은 약 0.05-0.4중량%이나, 특히 약 0.05-0.15중량%가 적합하다. 유동 재생촉매는 수직관 반응탑에 회송된다. 일반적으로 HOC 장치에서 생성된 잔류 유분 중의 고함량의 탄소 및 분해시의 부가탄소 또는 코오크스의 형성으로 보아 분해촉매상의 코오크스 적충물은 일반적으로 많을 것이다. 이들 탄소의 연소로 인해서 분해 촉매의 재생시에 상당량의 열이 방출되며, 이때 분해 촉매는 보일러 공급물을 재재생대역(제2도에서 참조번호 50, 51 및 52) 내에 위치한 스팀코일관 또는 튜브에 도입하여 고압스팀, 특히 약 1,000-2,000psia의 압력으로 간접 열교환시켜 회수한다. 대개의 경우 스팀코일관은 적합한 플래쉬 드럼(flash drum)과 보조장치(도면에는 없음)에 상호 연결되어 있다. 상술한 바와 같이 하여 생성된 고압 수증기는 올레핀류의 회수에 필요한 가스압축에 사용되는(참조번호 3으로 표시한 바와 같음) 압축 터어빈 구동장치에서 이용된다. 후술하는 제2도에서 표시된 바와 같은 석유 화학적 분류식 정유소에서는 HOC 장치의 대역으로부터 방출되는 고압 수증기의 양은 적어도 공정의 가스압축용 에너지 필요량의 대부분을 공급하는데 충분하며 일반적으로 발생된 수증기와 압축 터어빈 구동장치에서 압축된 수증기의 유량비(流量比)가 동일하다면 상술한 필요량의 약 2/3가 공급될 것이다. 가스 압축용 에너지라 함은 분류(分溜)에 의하여 생성물을 분리하기 위해서 분해 유출물을 냉각시키는데 필요한 압축 냉각 이외에 분해 유출가스를 올레핀류 회수에 필요한 압력으로 압축하는데 소비되는 총 에너지를 의미한다. 일반적으로 이러한 목적에 필요한 압축용 에너지는 압축 공기법과 압축 냉각법에 거의 동등하게 분할되는 것이다. 고압 수증기는 터어보 발생기(Turbo-generators)를 가동(可動)하여 전기기계장치를 통해서 가스압축용 에너지 필요량을 간접적으로 공급할 수 있지만 일반적으로 압축기에 직접 부설된 수증기 터어빈 구동장치(Steam turbine drives)가 좋을 것이다. 이 터어빈 장치(Turbines)를 통하여 압축된 수증기는 대부분 용축되어 보일러 공급수 시스템(System)을 통하여 재순환된다.

특히 이 수증기의 일부는 열분해 대역(5)에 공급되는 탄화수소를 희석하는 수증기로서 사용하기 위해 약 1000-200psia 범위의 감압(減壓)으로 압축하는 것이 좋다. HOC 장치를 이탈하는 접촉 분해 유출물로 부터 분리된 분해 나프타 유분(溜分)은 열분해 대역(5)에 직접 통과시킬 수 있으나, 이 유분을 열분해 전환시키는 경우, 코오크스를 형성하고 과도하게 중합하는 경향이 있는 올레핀계 물질을 보통 함유한다. 따라서 후술하는 바와 같이, 분해 나프타 유분은 수소 처리하는 것이 좋다. 다음에 이 분해 나프타 유분을 압축 터어빈으로부터 방출되는 희석용 수증기와 혼합하여 열분해 대역(5)(제2도와 연관시켜 후술되어 있음)에 도입시킨다.

분해 대역으로부터의 열분해 유출물을 냉각하여 가스 압축 공정대역(6)에 통과시켜서 생성물의 분류가 용이하도록 약 400-650psia로 가압(加壓)한다. 다음 공지된 냉각 분리법에 의하여 생성물 회수대역(7)에서 수소, 연료가스, 에탄, 프로판, 혼합 C₄화합물 및 에틸렌과 프로필렌을 함유하는 생성물을 분리한다. 대표적인 분리방법은 1965년 11월 13일에 발행된 "Chemical Week"의 77-80페이지에 기술되어 있다.

본 발명에 의한 분류공정을 다음 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도에 도시된 바와 같은 공정에서 황 2.6중량%를 함유하는 탈염(脫鹽)된 총 석유원유 690,000Lb/hr을 도관(25)을 통해서 열 종류대역(26)에 공급한다. 주로 C₃과 C₄파라핀계 탄화수소류를 함유하는 탑정가스유분이 도관(27)을 통하여 제거된다. 약 85-450°F의 비점을 갖는 직류(直溜) 나표타유분은 도관(28)과 (34)를 통해서 증류 대역으로부터 제거하여 열분해 대역(35)을 통과한다. 약 300-650°F 범위의 비점을 갖는 경질 가스유 유분도 역시 증류 대역으로부터 제거되어 도관(29)와 (30)을 통해서 분해대역(35)를 통과한다. 약 550-1,000°F 범위의 비점을 갖는 중질가스유 유분은 도관(30)을 통해서 증류대역의 저부로부터 제거되어 도관(32)를 통해서 도입한 수소에 의하여 대역(31)에서 수소화 탈황된다. 수소화 탈황제는 코발트-몰리브대늄이나 알루미나 촉매를 사용할 수 있으며 약 550-750°F 범위의 온도 및 약 200-600psia 범위의 압력하에서 탈황시킨다. 이어서, 탈황 가스유를 도관(33) 및 (34)를 통해서 열분해 대역을 통과시킨다. 필요에 따라 나프타 또는 가스유 유분의 일부는 다른 용도로 전환시킬 수 있으나 본 발명에 의한 석유화학적 분류식 정유소(精油所)에서는 올레핀류 및 방향족 탄화수소류의 생성을 최대로 증가시키기 위하여 유분을 열분해 대역에 통과시키는 것이 바람직하다.

열 증류대역(26)의 저부로부터 약 600°F 이상의 비점을 갖는 석유 잔류유분 365,000Lb/hr을 도관(36)을 통해서 회수하여 도관(37)을 통해서 중질유 분해장치(39)의 접촉 분해대역(38)에 통과시킨다. 제2도에서 접촉 분해대역은 수직관 반응탑으로서 도시되어 있다.

이와는 달리 열 증류대역(26)으로부터 회수한 잔류 유분의 전부 또는 일부를 용해 탈(脫) 아스팔트 대역, 예컨대 프로판 탈아스팔트 장치를 통과시켜 결국 HOC 장치에 공급될 탈아스팔트유를 얻는다. 일반적으로 이 단계는 잔류 유분 중에 아스팔텐 및 금속 함유량이 과도하게 높지 않은 경우에는 사용하지 않는다. 잔류 유분을 약 150-750°F의 온도에서 수직관(38)의 저부에 공급하여 순환하는 재생분해촉매 및 약 100psia의 압력에서 도관(40)으로부터 도입된 유동 수증기와 혼합시킨다. 수직관(38)을 이탈하는 분해 나프타 유분을 함유하는 분해 유출물을 유리대역(41)의 촉매로부터 유리시켜 도관(43)을 통하여 회수용 싸이클론(도면에는 없음)의 상부 방향으로 통과시킨다. 코오크스로 오염된 촉매 및 촉매상에 적충된 흡수 탄화수소류는 분해 유출물과 함께 탑정을 통과하는 흡수 탄화수소류를 회수하기 위하여 유리대역을 통해서 하부방향으로 추출대역(42)를 통과시킨다. 이어서 추출 촉매를 코오크스 및 비휘발성 탄화수소계 가스가 재생탑 송풍기(46)로부터 도관(45)를 통해서 도입된 공기에 의해 촉매로부터 연소되는 재생대역(44)을 통과한다. 재생공정으로부터의 일산화탄소를 함유하는 연도가스는 계속 사용과 처리를 위해서 도관(47)을 통해서 대역(44)로부터 배출된다.

재생시에 생성된 열은 보일러 공급수를 도관(50)을 통하여 재생대역 내에 위치한 코일(51)로 통과시키므로서 제거되며, 그것에 의하여 생성되는 수증기는 약 1,500psia의 고압에서 간접 열교환에 의해 도관(52)를 통하여 650,000Lb/hr 비율로 제거된다.

도관(43)을 통해서 HOC 장치로부터 회수된 분해유출물을 약 1,000°F의 온도 및 약 20psia의 압력에서 크랙커분해탑(53)에 도입시킨다. 수소 및 C₄보다 경질의 파라핀계탄화수소를 함유하는 휘발성 탑정 유출물은 도관(54)를 통해서 크랙커 분류탑으로부터 제거된다.

종래의 정유법(精油法)에서는 C₂및 이보다 경질의 물질은 공장용 연료로 사용하거나 또는 압축하여 기타공정의 이용물로 전용(專用)하였다. 여기서 유출물은 열증류대역(26)으로부터 도관(27)에서 탑정 유출물과 혼합되어 후술하는 바와 같이 올레핀계 생성물로 분류된다. 경사유(傾寫油)를 도관(55)를 통해서 크랙커 분류탑(53)의 저부로부터 회수하여 도관(37)을 통해서 HOC 장치의 접촉 분해대역(38)에 통과시키는 것이 바람직하다. 이와는 달리 이 유(油)의 전부 또는 일부를 기타의 용도, 예컨데 카본 블랙(carbon black) 제조 또는 보조 연료로 이용할 수 있다. 상업용 연료유로 더 제조하기에 적합한 순화유는 도관(56)에 의하여 회수된다. HOC 장치의 주생성물은 약 85-450°F 범위의 비점을 갖는 분해 나프타 유분으로서 127,000Lb/hr의 비율로 도관(57)을 통해서 코랙커 분류탑으로부터 제거되여 수소 처리대역(58)을 통과시켜 촉매의 존재하에 수소 처리대역에 도입된 수소로 올레핀류를 포화, 탈황시킨다.

이외에 후술하는 바와 같은 하류(下流) 원료로부터의 분해 가솔린 92,000Lb/hr을 수소 처리대역(58)에 통과시켜 상술한 바와 유사한 처리를 실시하였다. 수소 처리에 의하여 올레핀류가 포화되고 방향족 화합물이 일부 포화되며 수소화 탈황에 의한 유분 중에 함유된 황이 제거되어 분해전환용 공급원료가 제조된다. 수소처리에 필요한 상당량의 수소는 HOC 장치 중에서 생성된 수소로부터 얻을 수 있으며, 생성물 분리대역에서 후에 회수할 수 있다. 일반적으로 수소처리는 약 450-800°F 범위의 온도 및 약 100-1,500psia의 압력에서 1단계 되는 그 이상의 단계로 실시된다. 바람직한 수소 처리 촉매는 적합한 담체물질상에 지지된 하나 또는 그 이상의 수소발생 금속으로 구성되어 있다. 예컨대 알루미나 및 실리카-알루미나와 같은 지지체상이 지지된 몰리부덴, 텅스텐, 코발트, 니켈 및 철 등의 산화물 또는 황화물이 사용된다. 가장 바람직한 촉매로서는 알루미나상에 지지된 코발트 몰리부데이트 또는 알루미나와 니켈 몰리브데이트 등이 있다. 촉매는 고정 상(床) 또는 유동상의 형태로 사용할 수 있다. 액체 상(相) 또는 혼합 상(相) 상태로 사용할 수도 있다. 공간속도는 단위 시간마다 촉매의 용적당 공급원료 약 1-15 용적이며, 수소 첨가비율은 약 50-2,000SCF/bbl이는 엄정도(Degress of severity)를 변경할 수 있는 여러개의 수소처리법이 1972년 9월에 발행된 "탄화수소 처리법"의 150-184페이지에 발표되어 있다.

주로 C₅파라핀계 탄화수소를 함유하는 수소처리 나프타유분은 수소처리 대역으로부터 회수되어 35,000Lb/hr의 비율로 도관(59)을 통해서 열분해대역(35)에 이송된다.

나프타 및 방향족 화합물을 함유하는 탄화수소 유출물도 역시 수소 처리 대역(58)에서 분리되어 도관(60)을 통해서 방향족 화합물 추출 및 분리대역(61)에 이송되어 이 대역(61)에서 에컨대, 에틸렌글리콜, 푸르푸랄 또는 디메틸포름아미드와 같은 용매에 의하여 추출된다. 추출 대역(61)에서 생성물 분리에 의하여 벤젠 39,000Lb/hr, 톨루엔 24,000Lb/hr 및 크실렌 12,000Lb/hr이 얻어진다. 방향족 화합물 추출로부터 얻어지는 파라핀 라피네이트(paraffinic raffinate) 104,000Lb/hr는 도관(62) 및 (59)를 통해서 열분해대역(35)에 이송된다. 열분해 대역(35)에는 경질 파라핀류 내지 가스유에 이르는 각종 탄화수소류를 수증기 분해하여 C₂-C₄올레핀류의 제조에 적합한 분해로(爐)가 설비되어 있는 제2도의 공정에 의하여 상술한 비의 열분해용 공급 유출물을 약 150psia의 압력에서 도관(63)으로부터의 희석용 수증기 310,000Lb/hr와 혼합시킨다. 이러한 수증기는 후술하는 바와 같이 가스압축 터어빈의 방출로부터 얻어진다. 희석비율은 나프타 공급원료 파운드당 수증기 0.6파운드이며, 가스유 공급 원료 파운드당 수증기 0.75파운드이다. 열분해 대역 내의 각 분해로(爐)는 함유되어 있는 개개의 공급 유출물에 적합하도록 다소 세밀한 설계로 변경할 수 있음은 물론이다. 분해로(爐)는 코일관을 가열하는 전형적인 대류(對流)를 함유하고 있어서 이대류에 의하여 공급물질이 1200°F와 같은 높은 온도로 예열될 수 있으며, 또한 전형적인 방사부분을 함유하고 있어서 이 방사부분에 의하여 예열된 물질이 약 1,400-2,000°F 범위의 온도에서 희석용 수증기의 존재하에 올레핀류로 전환되는 것이다. 이때 온도의 범위는 사용한 공급원료 및 소망하는 생성 혼합물에 따라 결정된다. 분해로에서 탄화화수소류의 체류시간을 짧아서 보통 약 0.2-2.0초이며 0.01초와 같이 짧을 수도 있다.

C₂-C₄올레핀류, 분해가술린, 분해유, 수소 및 경질파라핀류를 함유하는 열분해 유출물은 도관(64)를 통해서 열분해 대역으로부터 급냉대역(65)에 이송되어 분해 공급원료에 따라 결정되는 약 600-1,000°F의 온도로 급냉(急冷)된다. 보일러 공급수는 급냉대역(65)에 도입되고, 이송되어 열분해 유출물과 간접 열교환되어 약 1,500psia의 압력에서 수증기 542,000Lb/hr를 생성시키고, 이 수증기는 도관(66)을 통해서 회수된다.

열분해 유출물은 도관(67)을 통해서 급냉대역(65)로부터 유출물 분류탑(68)에 이송되고 분해유 저부 유분은 회수되어 도관(69), (36), 및 (37)을 통해서 43,000Lb/hr의 비율로 증질유 분해장치(39)의 접촉분해 대역(38)에 이송된다. 유-제거(除去) 열분해 유출물을 함유하는 탑정유분은 약 7psig의 압력에서 도관(70)을 통해서 유출물 분류탑으로부터 회수되어 도관(27)과 (54)에 함유된 경질탄화수소류와 혼합된 후에 혼합된 유출물류(流)는 도관(27)을 통해서 압력이 7psig에서 550psia까지 증가된 공정가스 압축대역(71)에 이송되어 생성물 분리를 촉진시킨다. 방향족 화합물, 주로 벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족 탄화수소류는 가스 압축대역(71)에서 혼합된 유출물로부터 분리되어 도관(72)을 통해서 상술한 수소 처리대역(58)에 이송된다.

유동압축물 및 분해가솔린 제거물, 즉 혼합유출물은 도관(73)을 통해서 산 가스 분리대역(74)에 이송되어 이산화탄소와 황화수소가 제거된 후에, 도관(75)를 통해서 건조대역(76)에 이송된 후, 도관(77)을 통해서 심냉(深冷) 대역(78)에 이송되어 유출물류(流)가 냉각압축기(79)로부터 공급되는 냉각 원(源)에 의하여 심냉(深冷)된다. 수소는 7,000Lb/hr의 비율로 도관(80)을 통해서 심냉대역(78)로 부터 회수된다. 이 수소는 수소 처리대역(58), 수소화 탈황대역(31)에서 사용되고, 크랙커 분류탑(53)에서 분리되는 연료유의 탈황에 사용될 수 있다.

이어서, 심냉분해 유출물은 도관(81)을 통해서 생성물 분리대역(82)에 이송되어 에틸렌 152,000Lb/hr, 프로필렌 81,000Lb/hr 및 혼합 C₄탄화수소류 91,000Lb/hr이 분류에 의하여 분리되고 공정의 생성물로서 회수된다. 이외에 에탄 38,000Lb/hr 및 프로판 14,000Lb/hr이 생성물 회수대역으로부터 회수되어 도관(83), (59), (33) 및 (34)를 통해서 열분해 대역(35)으로 재순환된다. 분해 가솔린의 잔류(流)도 역시 도관(84)을 통해서 회수되어 수소 처리대역(58)에 이송된다.

본 발명에 있어서 총 에너지란 개념을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제3도는 도시된 바와 같이 원유로부터 올레핀류 생성물을 얻는 수증기 분류를 도시한 도면으로서, 이 공정대역 제2도에서 상술한 바와 같으나, 중간 연결 공정 배관을 도면에 선명하게 표시하기 위해서 많은 부분이 생략되어 있다.

약 1,500psia의 고압 수증기는 상술한 바의 HOC 장치(39)의 재생대역(44)으로부터 회수되어 도관(52)를 통해서 650,000Lb/hr의 비율로 참조부호(85)로 표시된 고압 수증기 모관(header)에 이송된다.

압력 1,500psia의 수증기 542,000Lb/hr은 급냉대역(65)로부터 회수되어 도관(66)을 통해서 고압수증기 모관(85)에 이송된다.

HOC 장치 재생대역에서 코오크스의 산화로부터 생성되는 연도가스는 보통 상당량의 일산화탄소를 함유하게 되므로 CO 보일러(48)에 이송시켜서 보일러 공급수로부터 고압수증기를 발생하는 회수 연료 가스와 같은 고열밸브 연료의 보조로 연소시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 생성된 수증기의 전부 또는 그 일부는 재생탑 송풍기에 의하여 필요한 에너지를 공급하는 공정의 잔여 에너지 필요량을 충족시키는데 사용되거나 또는 공정의 공정의 생성물로서 수송된다. 따라서 압력 1,500psia의 수증기 650,000Lb/hr은 CO 보일러(48)로부터 회수되어 도관(49)을 통해서 고압 수증기 보관(85)에 이송된다.

모관(85)로부터의 고압 수증기 100,000Lb/hr는 도관(86)을 통해서 이송되어 재생탑 송풍기(46)를 통해서 압축된 후에 터어빈(87)로부터의 폐증기(廢蒸氣)가 도관(92)을 통해서 보일러공급수에 회수장치(93)에 회송되어 응축, 처리 및 재압축되어 적합한 도관(도시하지 않았음)을 통해서 상술한 수증기 재생대역에 분배된다.

이와 마찬가지로 고압수증기는 도관(88)을 통해서 모관(85)로부터 281,000Lb/hr의 비율로 참조부호(79)로 표시된 바의 밀폐 환상 냉각 압축기에 기계적으로 연결된 냉각 대역 터어빈(89)에 이송된다. 이 터어빈으로부터의 폐증기도 역시 도관(92)를 통해서 공급회수시스템(93)에 회송된다.

고압수증기 678,000Lb/hr는 도관(90)을 통하여 모관(85)로부터 공정가스압축기(71)에 기계적으로 연결된 공정가스터어빈(91)에 이송된다. 이 수증기의 소량은 도관(92)을 통해서 155,000Lb/hr의 비율로 공급수 회수시스템(93)에 회송된다. 재생대역(44) 급냉대역(65) 및 CO 보일러(48)에 생성된 고압 수증기는 공정의 가스 압축용 에너지 필요량 및 재생탑 송풍기 필요량에 과잉되므로 고압 수증기 783,000Lb/hr는 공정의 생성물로서 도관(85)와 (96)을 통해서 수송된다.

터어빈(91)에 유입되는 수증기의 대부분은 약 450psia의 중간 압력으로 일부 압축되어 도관(94)을 통해서 523,000Lb/hr의 비율로 중간 압력 수증기 모관(95)에 이송되며, 중간 압력으로 압축된 동량(同量)의 수증기는 부수된 특수상태에 의하여 고압수증기 터어빈으로부터 폐기될 수 있다.

모관(95)로부터의 수증기 210,000Lb/hr은 밸브(97)을 통해서 약 150psia까지의 압력으로 더욱 감소되어, 분류탑 저부 내용물의 재순환에 의하여 접촉 분해 유출물로부터 열을 제거시키는 크랙카 분류탑 보일러(99)에서 거의 동일한 압력으로 생성되는 도관(98)로부터의 수증기 100,000Lb/hr와 혼합된다. 혼합된 수증기는 도관(63)을 통해서 열분해 대역(35)에 이송되어 공정 희석용 수증기로 사용된다.

잔여 중간 압력 수증기는 도관(95)와 (100)을 통해서 펌프 드라이브, 공정가열 및 HOC 장치용 유동 수증기와 같은 기타의 내부 공정용도체에 이송된다.

따라서, 본 발명을 구체적으로 설명하면 중질탄화수소류를 전환시켜 올레핀류 및 방향족 화합물류의 제조를 위한 장치에 관한 것이다. 상당량의 황 및 금속을 함유하는 모든 원유 및 석유 유분은 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌 등과 같은 소망하는 생성물로 전환시킬 수 있다.

본 발명에 있어서 중질유 분해는 탄화수소를 함유하는 잔류 유분을 수증기의 존재하에서 올레핀류로 분해전환시키는데 적합한 공급원료로 전환시켜 처리하는데 특징이 있다.

본 발명의 장치는 주로 에너지 균형면에서 볼 때 자급(自給)될 수 있으며, 중질유 분해 장치에서는 다량의 수증기가 공급되므로 이 수증기를 이용하여 공정의 가스압축용 에너지 필요량의 대부분을 공급할 수 있다. 본 발명의 구체적인 석유 화학적 정유(精油) 방법에 있어서 공정의 내부 가스 압축용 에너지 및 열필요량은 모두 중질류 분해장치와 열분해 급냉대역으로부터 공급되며, 상당량의 고압 수증기는 공정의 생성물로서 수송된다. 공급원료는 중질유 분해장치까지 재순환되어 모두 분해되거나 또는 재순환 물질의 일부는 공장용 연료로서 사용된다. 바람직한 구체예에서, 생성되는 각종의 중간 유분을 포화 및 탈황시키는데 필요한 수소의 양은 수소 분해 단위공정 및 이와 연관된 수소화 탈황 단위공정의 수행에 필요한 양보다 아주 적다.

Claims (1)

1. 본문에 상술하고, 도면에 도시한 바와 같이, 석유 잔류유분을 함유하는 탄화수소 공급원료를 분해조건에서 유동분해 촉매의 존재하에 중질유 분해장치의 접촉분해 대역에 도입하여 분해 나프타 유분(溜分)을 함유하는 접촉분해유출물을 생성시키고, 중질유 분해장치의 대역에서 상술한 유동 분해촉매를 재생시키고, 상술한 재생대역에, 간접 열교환에 의하여 고압 수증기를 생성시키고, 상술한 분해 나프타 유분을 열분해 대역으로 이송하여 열분해 시켜서 올레핀계 불포화탄화수소류를 함유하는 열분해 유출물, 생성시키고, 상술한 고압 수증기를 팽창시켜 올레핀계 불포화 탄화수소류의 회수에 필요한 가스 압축용 에너지의 최소한 일부를 공급하고, 이어서 올레핀계 불포화 탄화수소류를 회수하는 것으로 구성된 올레핀게 불포화 탄화수소류의 제조방법.

Images