KR820001585B1 - 고순도 벤젠의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고순도 벤젠의 제조방법

제1도는 본 발명의 제1예를 나타낸 도.

제2도는 본 발명의 제2예를 나타낸 도.

본 발명은 방향족 탄화수소를 함유하는 탄화수소 유분(溜分)을 탈알킬화하여 얻은 조벤젠을 정제하여 고순도 벤젠을 제조하는 방법에 관한 것인 바, 더욱 구체적으로는 탈알킬화 단계에서 수득한 조벤젠 유분을 증류시킨 후 활성물질로 처리하여 고순도 벤젠을 제조하는 방법에 관한 것이다.

원료로서 방향족 탄화수소를 함유하는 탄화수소 유분으로 부터 벤젠을 수득하기 위한 여러가지의 방법이 이용되고 있다.

이중 대표적인 방법은 선택성의 유기 용매를 사용하여 방향족 탄화수소 혼합물, 특히 벤젠, 톨루엔 및 크실렌을 추출시킨 후, 이들로부터 용매를 제거한 다음, 벤젠 톨루엔 및 크실렌을 분별하는 추출법이다.

다른 방법은 비슷한 원료를 열적으로 또는 촉매적으로 수소화탈알킬화시켜 벤젠 수율을 증가시키고, 방향족 이외의 탄화수소를 경질 탄화수소로 수소화 분해시켜 다량의 액상물이 풍부한 벤젠을 얻은 다음, 증류시켜 순수한 벤젠을 얻는 소위 수소화탈알킬화법이다. 본 발명은 후자의 방법에 관한 것이다.

수소화탈알킬화법에 의해 수득한 반응 생성물로부터 경질 탄화수소를 스타빌라이저(stabilizer)로 제거하고 조벤젠 유분을 얻었다. 조벤젠 유분은 벤젠 외에 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소, 중유 및 극소량의 올레핀 및 티오펜을 함유한다. 올레핀과 티오펜은 극소량이지만, 이들은 증류 후에도 순수 벤젠중에 잔존하게 되어 벤젠의 품질을 저하시킨다. 따라서 올레핀 및 티오펜을 점토 처리에 의해 제거시킬 필요가 있다.

중질성분을 제거한 순수 벤젠 중에 잔존하는 극소량의 올레핀 및 티오펜을 제거하기 위해 점토 처리를 행하여 고순도의 벤젠을 얻는 것이 적합하다는 것은 공지이다. [예, Petroleum Refiner, 42(1963)161]. 이 점토 처리에서, 활성 점토는 15∼30㎏/㎠ 압력하 및 150∼230℃에서 주로 사용된다. 압력을 적용시켜 벤젠을 처리 온도에서 액상으로 유지시킨다. 점토 처리는 다음과 같은 효과, 즉 티오펜류의 감소 및 제품벤젠의 산세척 색상 및 브롬가의 현저한 개선이 얻어진다. 그러나, 이 처리는 종종제품 벤젠의 색상을 악화시킨다. 고순도 벤젠으로서 표준 조건을 충족시키는 것이 제품에 대해 중요한 문제이다. 이러한 문제는 아마도 벤젠 중에 함유된 올레핀류의 중합화 때문에 약간의 중질유가 점토처리에 의해 형성되기 때문이다. 점토처리에 의한 고순도 벤젠의 색상저하는 종종 일어나지 않지만, 공업적 생산에 있어서 품질보증을 의해 점토 처리 후에 재증류를 행하는 것이 실질적으로 필요하다. 몇몇 방법에서 점토처리는 벤젠을 정류하기 전에 행하는데 그 이유는 점토처리 후에 재증류가 필요하기 때문이다. 즉 탈알킬화 공정에서 스타빌라이저에 의해 경질 성분을 제거한 조벤젠을 점토 처리한 다음에 정류시켜 순수 벤젠을 얻었다(예, 탄화수소처리, 1977년 11월, 132). 그러나 조벤젠중 중질유는 또한 점토와 접촉하므로서 점토의 저하를 촉진시키고, 점토의 수명을 단축시킨다.

추출법에 따라 순수 벤젠을 제조함에 있어서 아무런 문제도 일어나지 않는다. 추출법에 따라 수득한 조방향족 물질을 증류에 의해 경질분 및 중질분으로부터 제거한 다음 생성된 방향족 혼합물을 점토 처리한다. 이어서 벤젠, 톨루엔 및 크실렌의 정류를 행하고, 점토 처리에 의해 형성된 중질분을 연속적으로 분류시켜 저부에서 제거했다. 다시 말해서, 추출법에 의해 순수벤젠을 제조하는 경우에도 점토 처리 후에 증류 단계가 필요하다.

본 발명은 고순도 벤젠을 제조하는 방법을 제공하는 것이며, 이 방법은 방향족 탄화수소를 함유하는 탄화수소 분류물을 수소화탈알킬화시켜 생성된 생성물을 벤젠보다 낮은 비점을 갖는 경질분을 분리시켜 안정시키는 제1공정, 안정화시킨 생성물을 증류시켜 극소량의 올레핀과 티오펜을 함유하는 순수 벤젠을 얻는 제2공정 및 상당히 순수하게 수득된 벤젠을 활성물질로 처리하여 순수벤젠을 얻는 제3공정으로 되는 것이다.

방향족 화합물을 함유하는 모든 탄화수소를 본 발명에서 원료로서 사용할 수 있다. 이들은 예를들면, 나프타 분해시의 부산물인 분해 가솔린, 개질유, 톨루엔의 탈알킬화에 의한 벤젠 제조시의 조톨루엔 유분 기타 각종 석유 화학 공정으로부터 제조된 방향족 화합물을 함유하는 부생유 등이다. 원료물질의 비점은 통상으로 40내지 300℃이다. 원료중 BTX 함량이 50 중량% 이상인 것이 벤젠 생산의 효율면에서 좋다. 그러나 방향족 화합물의 함량이 적은 원료를 수소화 탈알킬화시켜 본 발명의 벤젠을 제조할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 활성물질로 점토물(천연점토, 산선 백토등), 점토물로부터의 유도체(활성 점토 등), 실리카-알루미나 함유물(천연 또는 합성 제올라이트 등) 또는 동일한 산성질을 갖는 고체산 물질을 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부 도면 제1도에 의거 구체적으로 설명한다.

방향족 탄화수소를 함유하는 탄화수소를 공정(11)를 거쳐 수소화 탈알킬화공정(12)으로 보낸다. 수소화 탈알킬화 공정(12)에서 톨루엔, 키실렌 등의 방향족 탄화수소의 수소화 탈알킬화 반응을 수소 존재하에 행한다. 탈알킬화 반응의 조건은 예를들면 원료유가 납사 분해의 부생유(열분해 가솔린)인 경우 반응온도를 500내지 850℃ 반응 압력을 10내지 60㎏/㎠ G, 수소대 오일의 몰비를 2내지 10으로 한다. 생성되는 탈알킬화 생성물은 상기의 경우에, 벤젠 함량이 85중량% 이상이고, 또한 경질가스 약 0.5중량%, 톨루엔, 키실렌 등 약5중량%와 타아르 4내지 6중량%이다. 생성유를 경질 탄화수소를 스타빌라이저에 의해 탈알킬화 공정의 일부로서 제거시킨 후에 증류공정(14)에 공급시킨다. 증류공정(14)에서, 벤젠 분류물을 공정(15)을 거쳐 회수하고, 벤젠 이외의 기타 방향족 탄화수소는 공정(16)으로부터 배출시킨다. 증류공정(14)는 단일 증류탑으로 행하거나 또는 처음에 중질유를 분류시킨 뒤 기타 방향족 탄화수소로부터 벤젠을 분리시킨다. 공정(15)에서 회수한 벤젠은 일반적으로 99.99중량% 이상의 순도를 가지지만, 여전히 약 100중량 ppm 이하의 올레핀과 극소량의 티오펜을 함유하며, 브롬가 약 10 및 산세척 착색은 4 정도를 나타낸다. 브롬가는 ASTM D1491에 의해 시료 100g에 의해 소비된 브롬의 mg수를 나타내는 것이다. 활성물질을 사용하는 정제공정(17)으로 벤젠을 이송시킨다. 이 정제공정(17)은 통상으로 과림형의 활성 물질을 채운 흡착탑을 사용한다. 이 탑의 조작조건은 온도를 실온내지 120℃로 하고, 벤젠을 이 온도에서 액상으로 유지시킬 수 있는 압력, 통상으로 5내지 20kg/㎠의 압력을 사용한다. 시간당 액체 공간 속도는 중요하지 않지만, 통상으로 0.1내지 10용적/영적, 시간이다. 이러한 조건들은 활성물질의 종류에 따라 적당히 선택된다. 정제 벤젠을 공정(17)에서 올레핀, 티오펜 등의 불순물을 상당히 제거한 정제 벤젠을 공정(18)으로부터 제거한다. 벤젠 생성물으 순수 벤젠의 표준 요구치를 각각 충족시키는 색상, 응고점, 산 세척 색상 등을 나타냈다.

또한 본 발명에 따른 구현을 첨부 도면 제2도에 따라 상세히 하기에 서술한다.

10중량%의 벤젠, 65중량%의 톨루엔, 15중량%의 키실렌 및 10중량%의 비방향족 탄화수소를 함유하는 수소화 탈유황잔류유를 탈알킬화 반응기에 충진시킨다.

22.3톤/시간의 수소화 탈유황 잔류유(22)를 가스성 수소(21)과 혼합시킨 후 500내지 700℃의 온도로 가열로(1)에서 가열시킨다. 이 가열유(23)을 탈알킬화 반응기(2)에 유입하여 톨루엔 및 키실렌을 수소 존재하에 탈알킬화 시켜 벤젠으로 전환시킨다. 85중량% 이상의 벤젠을 함유하는 생성물은 극소량의 경질탄화수소, 톨루엔 및 키실렌 등과 같은 비탈알킬화 성분 및 타르를 동반한다. 이 반응기에는 메탄 및 에탄과 같은 가스성 성분이 탈알킬화 반응 생성물로서 생성된다. 탈알킬화 반응후, 기액 분리기(3)을 사용하여 액체성분(26)과 가스성 성분(25)을 분리한다. 89.5중량%의 벤젠, 5중량%의 키실렌과 톨루엔의 혼합물, 5중량%의 타르 및 0.5중량%의 기타물질(경질가스 및 비 방향족 탄화수소)을 함유하는 19톤/시간의 액체성분(26)을 기액 분리기(3)에서 분리시킨다.

액체성분(26)으로부터 경질 유분(27)을 스타빌라이저(4)에서 분리시킨 후, 스타빌라이저(24)의 하부에서 유출되는 온도가 105내지 115℃인 안정화 생성물(28)을 벤젠 탑(5)에 주입시킨다. 순도 99.99중량% 이상의 벤젠을 17톤/시간의 속도로 벤젠탑(5)의 상부로부터 증루시키고 벤낀보다 고비점의 기타 유분 및 톨루엔을 함유하는 모든 잔유 기타유분을 벤젠탑(5)의 하부에서 추출한다. 이때의 벤젠탑(5)의 작동 압력은 정상 압력(1.1내지 1.4kg/㎠)이고 탑 상부에서의 작동 온도는 80내지 85℃이고 탑 하부에서의 작동온도는 130내지 150℃이다. 벤젠 탑 유출물의 조성은 다음과 같다.

벤젠 탑(5)로부터의 벤젠(29)을 니칸나이트 G-36(Nippon Kasseihakudo Co. Ltd. 사제)을 갖는 점토탑(6)에 통과시켰다. 점토처리 전의 벤젠(29)의 브롬가는 약 13이고 산세척색상은 4이다.

점토처리 결과 생성된 순수한 벤젠(30)은 브롬지수가 1 이하이고, 산세척 색상은 1 이하이다. 색상을 포함한 모든 다른 특성치는 ASTM 표준 요구치를 충족시켰다.

벤젠 탑(5)의 하부 용출액(31)을 타르탑(7)에 주입시키고 경질 타르(32) 1.5톤/시간과 중질타르(33) 0.5톤/시간으로 분리시켰다.

[실시예]

납사 분해 공정에서 부분물인 분해 가솔린을 수소화 탈알킬화하여 얻은 조벤젠을 증류에 의해 톨루엔, 키실렌 등의 기타 방향족 탄화수소 유분으로부터 분리시켰다. 이 생성물은 실질적으로 순수 벤젠이었으며 이것을 다음과 같은 2가지 조건으로 활성 점토인 니칸나이트 G-36(Nippon Kasseihakudo Co. Ltd. 사제)으로 처리했다. 점토 처리하기 전에 벤젠은 브롬가 약 13을 나타냈으며, 산세척 색상은 4을 나타냈다.

점토 처리하여 얻은 정제 벤젠은 브롬가 1 이하를 나타냈으며, 산세척 색상은 1 이하를 나타냈다. 색상을 포함하는 기타 특성치는 ASTM 표준 요구치를 충족시켰다. 그 결과를 표에 나타냈다.

[비교예]

실시예와 동일한 방법으로 점토 처리를 행했으나, 점토층의 평균 온도만은 170℃로 유지시켰다. 생성되는 벤젠은 색상이 저하되었으며, 이것은 ASTM 표준 요구치를 충족시키지 않았다. 이 결과를 아래의 표에 나타냈다.

Claims (1)

1. 방향족 탄화수소를 함유하는 탄화수소 유분(raction)을 수소화 탈알킬화 시킨 후 벤젠보다 낮은 비점을 갖는 경질 유분을 분리시켜 수소화 탈알킬화된 유분을 안정화시키고, 안정화된 유분을 증류시켜 극소량의 올레핀 및 티오펜을 함유하는 실질적으로 순수한 벤젠을 수득하고, 이어서 실질적으로 순수한 상기 벤젠을 활성 점토물질로 실온내지 120℃의 온도에서 처리하여 순수한 벤젠을 얻는 것을 특징으로 하는 고순도 벤젠의 제조방법.

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