WO2015178717A1 - 큐멘의 정제 장치 및 정제 방법 - Google Patents

큐멘의 정제 장치 및 정제 방법 Download PDF

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WO2015178717A1
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cumene
benzene
stream
polyisopropylbenzene
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PCT/KR2015/005145
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김성균
이성규
신준호
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주식회사 엘지화학
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    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Definitions

  • the present application relates to a purification apparatus and a purification method of cumene.
  • the present application relates to a purification apparatus and a purification method of cumene that can increase energy efficiency in the purification process.
  • Cumene is isopropylbenzene (C 6 H 5 CH (CH 3 ) 2 ), which is used as an important intermediate material in various chemical and polymer industries. At present, most of the cumene (isopropylbenzene) produced is used for the production of phenol and acetone.
  • cumene is prepared by reacting benzene with propylene in liquid or gaseous conditions in the presence of a catalyst.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2011-0082160 and Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2013-0008595 disclose technology related to the production of cumene.
  • the cumene manufacturing apparatus includes an alkylation reaction unit and a transalkylation reaction unit.
  • benzene and propylene react to produce cumene (isopropylbenzene), and cumene and propylene react as by-products such as diisopropylbenzene (DIPB; diisopropylbenzene) and triisopropylbenzene (TIPB; triisopropylbenzene).
  • DIPB diisopropylbenzene
  • TIPB triisopropylbenzene
  • Polyisopropylbenzene (PIPB; polyisopropylbenzene) is produced.
  • a competitive reaction in the preparation of cumene is a polyalkylation reaction. That is, it is a side reaction which produces
  • the transalkylation reaction section is used to react polyalkylated benzene, ie, polyisopropylbenzene (PIPB) produced by the side reaction with benzene, to produce additional cumene.
  • polyalkylated benzene ie, polyisopropylbenzene (PIPB) produced by the side reaction with benzene, to produce additional cumene.
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • cumene also produces other light products such as C3 (propylene, propane, etc.) and heavies that are heavier than polyisopropylbenzene (PIPB).
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • unreacted benzene and water exist together. Therefore, in the alkylation reaction unit and the transalkylation reaction unit, in addition to the desired cumene (isopropylbenzene), hard materials such as C3 (propylene, propane, etc.), polyisopropylbenzene (PIPB), unreacted benzene, Water and other heavy substances are released. They are removed or recycled through the purification process for high purity cumene.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a cumene purification apparatus according to the prior art. Referring to FIG. 1, the purification process of cumene according to the prior art will be described as follows.
  • the cumene purification apparatus is installed in association with the alkylation reaction unit and the transalkylation reaction unit, and includes three distillation columns as a first distillation column, a second distillation column, and a third distillation column.
  • the first distillation column is a benzene column (1) for recovering benzene from the stream of the alkylation reaction section and the transalkylation reaction section.
  • an inlet line (1b, In-put Line) for introducing the stream discharged from the alkylation reaction unit, and an inlet line for introducing the stream discharged from the transalkylation reaction unit at the front end of the benzene column (1) 1c) is connected.
  • a benzene inlet line 1a through which fresh benzene flows is connected to the front end of the benzene column 1.
  • the upper part of the benzene column 1 emits light and water such as C3 through a light out-put line 1d, and the cumene stream discharge line 1e, Cumene streams are discharged through the Cumene Stream Out-put Line.
  • benzene is discharged through a benzene recycle line 1f, and the benzene is recycled.
  • the second distillation column is a cumene column (2) for recovering cumene from the cumene stream withdrawn from the bottom of the benzene column (1).
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • the third distillation column is a polyisopropylbenzene (PIPB) column (3) in which the polyisopropylbenzene (PIPB) stream withdrawn from the bottom of the cumene column (2) is introduced and recycled.
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • the polyisopropyl benzene (PIPB) such as diisopropyl benzene (DIPB) is discharged from the upper portion of the polyisopropyl benzene (PIPB) column 3 through the polyisopropyl benzene (PIPB) discharge line (3a) Recycled.
  • PIPB polyisopropyl benzene
  • DIPB diisopropyl benzene
  • PIPB polyisopropyl benzene
  • each column (1) (2) (3) is supplied with a heat source for the separation of the components through the difference in boiling point, which is consumed most of the energy.
  • reference numeral C denotes a condenser
  • reference numeral B denotes a heat exchanger (or reboiler) for supplying heat.
  • each column (1) (2) (3) is supplied with a heat source for the separation of the components, in particular, the efficient use of the heat source in this separation process is not examined, there is a problem of high energy consumption.
  • the present application provides an improved purification apparatus and purification method of cumene.
  • the purification apparatus and purification method of cumene according to the present application can achieve excellent energy efficiency.
  • a benzene column for introducing a stream of the transalkylation reaction unit and a stream discharged to the bottom of the light cut column and separating the benzene and cumene streams;
  • a cumene column for introducing a cumene stream from the benzene column and separating the cumene and polyisopropylbenzene streams;
  • a polyisopropyl benzene column for introducing a polyisopropyl benzene stream from the cumene column and separating the poly isopropyl benzene and a heavy substance;
  • It relates to a purification apparatus of cumene including a cumene discharge line installed on top of the cumene column.
  • the cumene discharge line may be connected to a heat exchanger of the benzene column so as to supply heat to the bottom of the benzene column.
  • the benzene column and cumene column may be operated to satisfy the following Equation 1.
  • T 2 is the bottom temperature of the benzene column
  • T 3 is the top temperature of the cumene column
  • the polyisopropylbenzene column includes a polyisopropylbenzene discharge line installed on top, wherein the polyisopropylbenzene discharge line comprises at least one heat exchanger selected from a heat exchanger of a benzene column and a heat exchanger of a cumene column. Can be connected to.
  • This application also provides
  • a polyisopropylbenzene separation step of introducing the separated polyisopropylbenzene stream into a polyisopropylbenzene column to separate the polyisopropylbenzene and a heavy material.
  • the method for purifying cumene according to the present application may further include passing cumene discharged from the top of the cumene column to a heat exchanger of the benzene column.
  • the purification method of cumene according to the present application may maintain the bottom temperature of the benzene column in the range of 130 ° C to 200 ° C.
  • the method for purifying cumene according to the present application may maintain the top temperature of the cumene column in the range of 140 ° C to 210 ° C.
  • the method of purifying cumene according to the present application may be operated such that the benzene column and cumene column satisfy the following Equation 1.
  • T 2 is the lower temperature of the benzene column
  • T 3 is the upper temperature of the cumene column.
  • the purification method of cumene according to the present application may maintain the internal pressure of the benzene column in the range of 10 to 230 kPa.
  • the purification process is improved to have an effect of increasing the efficiency of energy.
  • the steam heat source of the cumene column is used as the heat source of the benzene column to effectively reduce energy consumption.
  • FIG. 1 is a block diagram of a purification apparatus of cumene according to the prior art.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a purification apparatus of cumene according to the first embodiment of the present application.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a purification apparatus of cumene according to the second embodiment of the present application.
  • FIG. 4 is a block diagram of a purification apparatus of cumene applied in the comparative example.
  • FIG. 5 is a block diagram of a purification apparatus of cumene applied in the embodiment.
  • 'connection', 'installation', and 'coupling', etc. mean that the two members are removable (coupling and separating) as well as including an integral structure.
  • the terms 'connection', 'installation', 'combination', etc., as used herein include, for example, a forced fit method; Fitting method using grooves and protrusions; And by means of fastening methods using fastening members such as screws, bolts, pieces, rivets, brackets, etc., to promote the separation of the two members from the joint, and the joining of the two members through welding, adhesive, or integral molding. After that, it includes any one that cannot be separated.
  • a stream means a flow comprising at least the 'A' component, which may include the 'A' component as a main component.
  • a "polyisopropylbenzene stream” is a stream comprising at least 'polyisopropylbenzene', which may comprise 'polyisopropylbenzene' as a main component.
  • 'comprising polyisopropylbenzene as a main component' may mean that polyisopropylbenzene is most contained among various components of the stream.
  • a / B stream means a flow comprising at least the 'A' component and the 'B' component, which means that the "A / B / C stream” means at least the 'A' component, the 'B' component and Means a flow comprising a 'C' component.
  • benzene / cumene / polyisopropylbenzene stream may mean a stream comprising at least 'benzene', 'cumen' and 'polyisopropylbenzene'.
  • a column is used to mean a column that separates at least the 'A' component from the influent.
  • benzene column 10 is a column separating at least 'benzene'
  • cumen column 20 is a column separating at least 'cumen'
  • polyisopropylbenzene column 30 is a column that separates at least “polyisopropylbenzene”.
  • the present application relates to a purification apparatus of cumene.
  • the purifying apparatus of cumene according to the present application may be installed in connection with, for example, the manufacturing apparatus of cumene.
  • the purification apparatus of cumene according to the present application may be installed in association with the alkylation reaction unit and the transalkylation reaction unit constituting the cumene manufacturing apparatus.
  • benzene and propylene react to generate cumene (isopropylbenzene), and as the by-product, cumene and propylene react to diisopropylbenzene (DIPB; diisopropylbenzene) and triisopropylbenzene.
  • DIPB diisopropylbenzene
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • TIPB triisopropylbenzene
  • the produced cumene is separated and recovered through a recovery line, and a stream including the byproduct is discharged through a separate line.
  • polyalkylated benzene that is, polyisopropylbenzene (PIPB) generated by the side reaction and benzene react to generate additional cumene.
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • heavies that are heavier than polyisopropylbenzene (PIPB) are present in the stream discharged from the transalkylation reaction unit.
  • the purification apparatus of cumene may introduce and purify the stream of the alkylation reaction unit and the stream of the transalkylation reaction unit as described above.
  • the stream is not particularly limited as long as it is discharged from the alkylation reaction unit and the transalkylation reaction unit.
  • the stream discharged from the alkylation reaction unit may be a by-product stream in which cumene is separated and removed (recovered), or in some cases, a cumene stream separated through a cumene recovery line.
  • the purification apparatus of cumene may separately purify the stream of the alkylation reaction unit and the stream of the transalkylation reaction unit by separately flowing through different distillation columns.
  • the purification apparatus of cumene includes a light cut column 40 installed in front of the benzene column 10 as illustrated in FIG. 2;
  • a benzene column (10, Benzene Column) for introducing a lower stream of the light cut column 40, separating the benzene and cumene stream;
  • a cumene column (20) for introducing a cumene stream from the benzene column (10) and separating the cumene and polyisopropylbenzene (PIPB) streams;
  • a polyisopropylbenzene column (30, PIPB Column) for introducing a polyisopropylbenzene (PIPB) stream from the cumene column 20 and separating the polyisopropylbenzene (PIPB) and heavy materials (Heavies);
  • a temperature drop unit 15 for dropping a lower temperature of the benzene column 10;
  • a cumene discharge line 25 installed above the cumene column 20. At this time, the cumene discharge line 25 may be connected to
  • the light cut column 40 may be introduced into the stream of the alkylation reaction unit, and may be removed by discharging the light and water to the top.
  • the benzene column 10 may enter a stream discharged to the lower portion of the light cut column 40 and a stream of the transalkylation reaction unit to separate the benzene and cumene streams.
  • the cumene column 20 may flow a cumene stream from the benzene column 10 to separate the cumene and the polyisopropylbenzene (PIPB) stream.
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • the polyisopropylbenzene column 30 flows a polyisopropylbenzene (PIPB) stream from the cumene column 20 to separate the polyisopropylbenzene (PIPB) and the heavy substance (Heavies). can do.
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • FIG. 2 is an exemplary view of a purification apparatus of cumene according to the present application.
  • the purification apparatus of cumene includes a benzene column 10, a cumene column 20 installed at the rear of the benzene column 10, and a polyisopropyl installed at the rear of the cumene column 20. And a light cut column 40 installed in front of the benzene column 30 and the benzene column 10.
  • each of the columns 10, 20, 30 and 40 may be selected from distillation columns used in distillation processes in the general industrial field.
  • the operating conditions of each of the columns 10, 20, 30, 40 for example, the number and the inner diameter, the pressure and the temperature of each column 10, 20, 30, 40
  • the ratio of the reflux of the upper and lower emissions is not particularly limited, and may be freely changed in design to the extent that the person of ordinary skill in the art can achieve the object of the present application.
  • each column 10, 20, 30, 40 of the present application may be provided with a condenser and / or a heat exchanger (or reboiler).
  • reference numeral C denotes a condenser
  • reference numeral B denotes a heat exchanger (or reboiler).
  • the condenser C and / or the heat exchanger B may be selectively installed or not installed according to each column 10, 20, 30, 40.
  • condenser (C) and the heat exchanger (B) is a component that can be omitted even if shown in the drawings, unless otherwise noted, on the contrary, components that may be included (installed) even if not shown in the drawings to be.
  • the purification apparatus of cumene according to the present application has a structure further including a light cut column 40 as compared to the conventional purification apparatus shown in FIG. It may have a structure with improved efficiency.
  • the rate cut column 40 of the purification apparatus of cumene according to the present application may be removed by introducing a stream of the alkylation reaction unit and discharging the light and water to the top.
  • the light cut column 40 may include at least one inlet line 41 or 42 installed at the front end thereof.
  • the inlet line 41, 42 may include a stream inlet line 42 of the alkylation reaction unit for introducing a stream discharged from the alkylation reaction unit.
  • the inlet lines 41 and 42 may further include a benzene inlet line 41 for introducing fresh benzene. That is, in the cumene purification apparatus according to the present application, the light cut column 40 may further include a benzene inlet line located at the front end and introducing fresh benzene.
  • the benzene inlet line 41 is installed at the top of the light cut column 40, and the stream inlet line 42 of the alkylation reaction unit is installed below the benzene inlet line 41. May be, but is not limited thereto.
  • the light cut column 40 is introduced into the stream of the alkylation reaction unit and fresh benzene to separate the upper stream (low boiling point material) and the lower stream (high boiling point material).
  • the light cut column 40 includes an upper stream discharge line 44 disposed above and a lower stream discharge line 46 installed below.
  • the upper stream discharge line 44 discharges and removes light materials including water and water such as C3 (propylene, propane, etc.).
  • the light (Lights) such as C3 (propylene, propane, etc.) is mainly contained in the stream of the alkylation reaction unit, the water (water) may be mainly contained in fresh benzene.
  • the bottom stream is a high boiling point material excluding light and water, which includes benzene, cumene, polyisopropylbenzene (PIPB), heavy material (Heavies) and the like. This bottom stream exits bottom stream outlet line 46 and enters benzene column 10.
  • the benzene column 10 may be installed behind the light cut column 40 to separate the benzene and cumene streams from the incoming stream.
  • the benzene column 10 may be connected to a stream inlet line 12 of the transalkylation reaction unit and a lower stream discharge line 46 of the light cut column 40 at a front end thereof. Accordingly, the benzene column 10 may be introduced into the stream of the transalkylation reaction unit and the stream discharged to the lower portion of the light cut column 40 to separate the benzene and cumene stream.
  • the benzene column 10 may include a benzene recycling line 14 installed at the top and a cumene stream discharge line 16 installed at the bottom.
  • the benzene column 10 may be separated into two phases of benzene and cumene stream, and the benzene separated from the benzene column 10 may be discharged through the benzene recycle line 14 and recycled.
  • the benzene discharged through the benzene recycling line 14 is recycled, for example, supplied to the alkylation reaction unit and / or the transalkylation reaction unit, or in some cases a light cut through the benzene inlet line 41. May be recycled to column 40.
  • the cumene stream may be discharged through the cumene stream discharge line 16 and introduced into the cumene column 20.
  • the cumene column 20 receives a cumene stream from the benzene column 10 and separates the cumene and polyisopropylbenzene (PIPB) streams.
  • the cumene column 20 may include a cumene discharge line 25 installed at the top and a polyisopropylbenzene (PIPB) stream discharge line 26 installed at the bottom.
  • the cumene separated from the cumene column 20 is discharged upward through the cumene discharge line 25, and the discharged cumene may be recovered as a product.
  • one side of the cumene discharge line 25 may be connected to an upper portion of the cumene column 20, and the other side may be connected to a heat exchanger B of the benzene column 10 to provide a heat source to the benzene column 10. .
  • the cumene discharge line may be connected to a heat exchanger of the benzene column to supply heat to the bottom of the benzene column.
  • the steam of cumene becomes a heat source, thereby saving energy for supplying heat to the lower portion of the benzene column. More specific details will be described later.
  • polyisopropylbenzene (PIPB) stream separated in cumene column 20 is discharged through discharge line 26 and introduced into polyisopropylbenzene (PIPB) column 30.
  • the polyisopropylbenzene (PIPB) column 30 may introduce a polyisopropylbenzene (PIPB) stream from the cumene column 20 to separate the polyisopropylbenzene (PIPB) and the heavy material (Heavies).
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • the polyisopropylbenzene (PIPB) column 30 may include a polyisopropylbenzene (PIPB) discharge line 34 installed at the top and a heavy material discharge line 36 installed at the bottom according to one embodiment. Can be.
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • the polyisopropylbenzene (PIPB) separated in the polyisopropylbenzene (PIPB) column 30 is discharged upward through the discharge line 34, and the discharged polyisopropylbenzene (PIPB) is, for example, transalkyl It can be fed to the reaction reactor and recycled.
  • the polyisopropylbenzene (PIPB) stream introduced from the cumene column 20 may include polyisopropylbenzene (PIPB) such as diisopropylbenzene (DIPB) and triisopropylbenzene (TIPB).
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • DIPB diisopropylbenzene
  • TIPB triisopropylbenzene
  • diisopropyl benzene (DIPB) and triisopropyl benzene (TIPB) for example, diisopropyl benzene (DIPB) is separated through a polyisopropyl benzene (PIPB) column 30, the discharge line Discharged through 34 may be fed to the transalkylation reaction unit and recycled.
  • DIPB diisopropyl benzene
  • TIPB triisopropyl benzene
  • PIPB polyisopropyl benzene
  • polyisopropylbenzene (PIPB) column 30 includes, for example, a plurality of polyisopropylbenzene (PIPB) discharge lines 34 for separating and discharging polyisopropylbenzene (PIPB) for each type. can do.
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • the polyisopropyl benzene (PIPB) column 30 is a triisopropyl benzene (TIPB) discharge line installed at approximately the middle point of the stage, and the diisopropyl benzene (DIPB) discharge line 34 installed at the top thereof.
  • TIPB triisopropyl benzene
  • DIPB diisopropyl benzene
  • the heavy material discharged through the heavy material discharge line 36 is the heaviest material in the process, which may specifically mean a material (high boiling point material) than polyisopropylbenzene (PIPB).
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • This heavy material may be discharged through the discharge line 36, cooled, and then sent to a reservoir.
  • the cumene purification apparatus includes four columns 10, 20, 30, and 40 as described above, and as a means for improving energy efficiency, the bottom temperature of the benzene column 10. It may include a temperature drop 15 to drop (T2).
  • the temperature lowering unit 15 is not particularly limited as long as it can lower the lower temperature T2 of the benzene column 10.
  • the temperature drop may be performed by lowering the internal pressure P1 of the benzene column 10.
  • the temperature drop unit 15 may include a pressure drop unit capable of lowering the internal pressure of the benzene column 10.
  • the temperature drop unit 15 may include a vacuum pump as a pressure drop means.
  • a vacuum pump is illustrated as the temperature drop 15.
  • the temperature of the river bottom 15 is not limited to a vacuum pump, which is not particularly limited as long as it can lower the lower the temperature (T 2) of the benzene column 10.
  • the temperature drop unit 15 may be installed inside the benzene column 10 or may be located outside the benzene column 10 and connected to the benzene column 10.
  • the temperature drop 15 may be connected to and installed on the side wall of the benzene column 10 using, for example, a vacuum pump.
  • the vacuum pump may be connected and installed as close as possible to the side wall of the benzene column 10 so as to provide the maximum decompression force (suction input).
  • the lower temperature T 2 is maintained higher than the upper temperature T 1 so as not to adversely affect the separation efficiency of the benzene column 10. do.
  • T 2 > T 1 shown in FIG. 2 is maintained.
  • the purifying apparatus of cumene includes a cumene discharge line installed at the top of the cumene column.
  • the cumene discharge line 25 may be connected to the heat exchanger B of the benzene column 10 so as to supply heat to the lower portion of the benzene column 10.
  • a heat exchanger B is provided below the benzene column 10 to supply heat, and the cumene discharge line 25 may be connected to the heat exchanger B. That is, one side of the cumene discharge line 25 may be connected to the upper part of the cumene column 20, and the other side thereof may be connected to the heat exchanger B of the benzene column 10.
  • a heat source for supplying heat to the lower part of the benzene column 10 may be replaced by a cumene vapor heat source discharged from the cumene column 20. Therefore, energy for supplying heat to the bottom of the benzene column 10 can be saved.
  • the benzene column 10 and cumene column 20 may be operated to satisfy the following formula (1).
  • T 2 is the lower temperature inside the benzene column 10 and T 3 is the upper temperature inside the cumene column 20.
  • the upper temperature T 3 in the cumene column 20 may be operated to be 10 ° C. or more higher than the lower temperature T 2 in the benzene column 10.
  • the top temperature T 3 of the cumene column 20 is 15 ° C. or higher (T 3 ) than the bottom temperature T 2 of the benzene column 10.
  • the upper limit of the two temperature difference is not limited, but may be, for example, 80 °C, or 60 °C. That is, T 3 -T 2 ⁇ 80 ° C, or T 3 -T 2 ⁇ 60 ° C.
  • the upper temperature (T 3 ) of the cumene column 20 may be at least 140 °C, specifically may be in the range of 140 °C to 210 °C.
  • the lower temperature T 2 of the benzene column 10 may be, for example, within a range of 200 ° C. or less, specifically 130 ° C. to 200 ° C., through a drop in the internal pressure P 1 .
  • the internal pressure P 1 of the benzene column 10 may be advantageous to the process to be kept low.
  • the internal pressure P 1 of the benzene column 10 may be maintained at a lower temperature T 2 in the above range, for example, through a pressure drop.
  • the internal pressure (P 1) of the benzene column 10 can, for example, be maintained at less than 500 kPa, 300 kPa, or up to 230 kPa.
  • the lower limit of the internal pressure P 1 of the benzene column 10 is not particularly limited, but may be, for example, 5 kPa or more, or 10 kPa or more.
  • the internal pressure P 1 of the benzene column 10 may be adjusted to be a pressure within a specific range of, for example, 5 kPa to 300 kPa, 5 kPa to 300 kPa, 10 kPa to 300 kPa, or 10 kPa to 230 kPa. Can be.
  • the cumene separated from the cumene column 20 includes a case in which all of the cumene is passed through the heat exchanger B of the benzene column 10, and a part thereof is a heat exchanger of the benzene column 10. It may include the case passed in B).
  • the cumene separated from the cumene column 20 may be supplied to the heat exchanger B of the benzene column 10 through the cumene discharge line 25.
  • the cumene separated from the cumene column 20 is discharged through the two lines 25, 25 ', some of the heat exchanger (B) of the benzene column 10 through the first cumene discharge line (25) ), And the remaining part may be discharged through the second cumene recovery line (25 ').
  • cumene discharged through the second cumene recovery line 25 ′ is cooled and then recovered in a reservoir.
  • cumene supplied to the heat exchanger B of the benzene column 10 through the first cumene discharge line 25 may be cooled after being supplied with heat to the benzene column 10, and then recovered in a storage tank. have.
  • the cumene discharge line 25 may be thermally treated.
  • the heat insulating material is covered on the surface of the cumene discharge line 25 to prevent heat loss during the movement of cumene to the heat exchanger B of the benzene column 10 through the cumene discharge line 25.
  • heating means such as heating wire may be provided.
  • the light and water are previously removed through the light cut column 40 before being introduced into the benzene column 10, and thus the temperature of the benzene column 10 is reduced.
  • the adverse effect that may be accompanied by the drop is solved, and the purification process in the benzene column 10 may also be improved, and ultimately, the energy efficiency may be increased.
  • the light and fresh benzene such as C3 (propylene, propane, etc.) contained in the alkylation reactant in the benzene column 10 as in the prior art
  • the temperature drop of the benzene column 10 may be a large crowd on the condenser (C).
  • a method of lowering the internal pressure P 1 of the benzene column 10 as described above may be considered.
  • the lower temperature T 2 as well as the upper temperature T 1 decrease.
  • the upper temperature (T 1 ) can be lowered to below zero due to excessive drop of the internal pressure (P 1 ), in this case a large crowd can go to the condenser (C).
  • the light cut column 40 is installed in front of the benzene column 10 as described above, and the hard material included in the alkylation reactant through the light cut column 40 ( By removing the water (water) contained in the lights and fresh benzene in advance, it is possible to prevent such a phenomenon and to allow the temperature drop through the pressure (P 1 ) of the benzene column 10 drop. have. In addition, at the top of the benzene column 10, almost pure benzene can be separated off.
  • benzene is a benzene column
  • the cumene stream is separated and discharged in the upper region of the benzene column (1), in which case it is necessary to form a three-phase zone so that the operating conditions (single, pressure, temperature, etc.) of the benzene column (1)
  • the separation efficiency of benzene can be reduced. That is, it may be difficult to separate benzene with high purity.
  • the purification apparatus of cumene previously removes light and water through the light cut column 40, and thus, the benzene column 10. Is a two-phase separation process of the benzene and cumene streams, which can be easier in setting operating conditions for the upper and lower regions. In addition, only operating conditions (pressure and temperature, etc.) for benzene can be considered, so that high purity benzene can be separated with high efficiency.
  • the stream inlet line 42 of the alkylation reaction unit is connected to the light cut column 40, and the stream inlet line 12 of the transalkylation reaction unit is benzene. Connection to column 10 can further improve the purification process.
  • both stream inlet lines 12 and 42 are connected to the light cut column 40.
  • a load is applied to the light cut column 40, Separation process in the cut column 40 itself, as well as the efficiency of continuing the overall purification process can be inferior.
  • the purification apparatus of cumene may further include a polyisopropylbenzene (PIPB) discharged from the top of the polyisopropylbenzene (PIPB) column 30 and the heat exchanger (B) of the benzene column 10 and the cumene column (
  • the heat may be supplied to one or more lower portions selected from the benzene column 10 and the cumene column 20 by passing through one or more heat exchangers B selected from the heat exchanger B of 20).
  • PIPB polyisopropylbenzene
  • the steam heat source of polyisopropylbenzene (PIPB) is recycled to the heat source of the benzene column 10 and / or cumene column 20 can be increased energy efficiency.
  • the polyisopropylbenzene (PIPB) discharge line 34 may be connected to, for example, a heat exchanger B of the benzene column 10.
  • the polyisopropylbenzene (PIPB) passing through the heat exchanger (B) may be supplied with heat and then recycled to the transalkylation reaction unit.
  • the present application also relates to a method for purifying cumene using such a device.
  • the purification method of cumene according to the present application may be performed including the light cut column, the benzene column, the cumene column, and the polyisopropylbenzene column.
  • the method for purifying cumene according to the present application includes a light removal step of removing a hard material and water by introducing a stream of an alkylation reaction unit into a light cut column;
  • the separated polyisopropylbenzene stream is introduced into a polyisopropylbenzene column, and the polyisopropylbenzene separation step of separating the polyisopropylbenzene and the heavy material into a heavy material.
  • the light removing step may be performed in the light cut column 40, the stream of the alkylation reaction unit flows into the light cut column 40, for example, to remove the hard material and water to the top, High boiling point materials, specifically benzene, cumene, polyisopropylbenzene (PIPB), heavy materials and the like can be separated.
  • High boiling point materials specifically benzene, cumene, polyisopropylbenzene (PIPB), heavy materials and the like can be separated.
  • the light removing step may further include introducing benzene into the benzene inlet line installed at the front end portion.
  • the benzene separation step may be performed in the benzene column (10), the inlet stream and the stream discharged to the bottom of the light cut column of the transalkylation reaction unit, for example, benzene to the top and cumene stream to the bottom May include separating.
  • the benzene separated into the upper portion is supplied to the alkylation reaction unit and / or the transalkylation reaction unit and recycled through a benzene recycle line, or in some cases, the light cut column 40 through the benzene inlet line 41. ) Can be recycled.
  • the benzene column may include a temperature drop unit 15 for dropping the bottom temperature T2.
  • the temperature drop of the benzene column may be derived from a drop in the internal pressure of the benzene column.
  • the method for purifying cumene according to the present application may further include a light removing step before the benzene separation step, thereby inducing an internal pressure drop of the benzene column and ultimately lowering the bottom temperature of the benzene column.
  • the purification method of cumene according to the present application may include maintaining the internal pressure of the benzene column in the range of 10 kPa to 230 kPa. In addition, it may include maintaining the bottom temperature of the benzene column in the range of 130 ° C to 200 ° C.
  • the cumene separation step may be performed in the cumene column 20, and may include inflowing cumene stream, for example, separating cumene into the upper part and separating polyisopropylbenzene stream into the lower part.
  • the cumene separated to the top may, for example, be passed through a heat exchanger of the benzene column.
  • the method for purifying cumene according to the present application may further include passing cumene discharged from the top of the cumene column to a heat exchanger of the benzene column.
  • cumene vapor becomes a heat source, thereby saving energy of the heat exchanger installed in the benzene column.
  • the method for purifying cumene according to the present application may include maintaining the top temperature of the cumene column in the range of 140 ° C to 210 ° C.
  • the method for purifying cumene according to the present application may include driving the benzene column 10 and the cumene column 20 to satisfy Equation 1 below.
  • T 2 is the lower temperature inside the benzene column 10 and T 3 is the upper temperature inside the cumene column 20.
  • the upper temperature T 3 in the cumene column 20 may be operated to be 10 ° C. or more higher than the lower temperature T 2 in the benzene column 10.
  • the method for purifying cumene according to the present application also includes passing the polyisopropylbenzene discharged from the top of the polyisopropylbenzene column to one or more heat exchangers selected from a heat exchanger of a benzene column and a heat exchanger of a cumene column. It may further include.
  • the polyisopropylbenzenes can be passed through at least one heat exchanger selected from a heat exchanger of a benzene column and a heat exchanger of a cumene column. Accordingly, the steam heat source of polyisopropylbenzene (PIPB) is recycled to the heat source of the benzene column 10 and / or cumene column 20 can be increased energy efficiency.
  • Example and comparative example of this application are illustrated.
  • the following examples are provided by way of example only to assist in understanding the present application, whereby the technical scope of the present application is not limited.
  • the cumene was purified using the apparatus as shown in FIG. 5.
  • the apparatus shown in FIG. 5 is the same as the apparatus shown in FIG. 2, but in FIG. 5, Q is illustrated to describe thermal energy consumed in each column 10, 20, 40.
  • the fresh cut benzene 41 and the stream 42 discharged from the alkylation reaction unit were introduced through the inlet lines 41 and 42 into the light cut column 40.
  • the benzene column 10 along with the bottom stream 46 of the light cut column 40, introduced a stream 12 discharged from the transalkylation reaction unit through the inlet line 12.
  • the benzene was discharged to the upper discharge line 14 and recycled to the light cut column 40, and the cumene stream was discharged to the lower discharge line 16 to be introduced into the cumene column 20.
  • the cumene was discharged through the upper discharge line 25 of the cumene column 20, but it was passed through the heat exchanger B of the benzene column 10 to supply heat.
  • the PIPB stream discharged through the bottom discharge line 26 was allowed to enter the PIPB column 30.
  • the PIPB was discharged through the upper discharge line 34 of the PIPB column 30 and recycled to the transalkylation reaction part, and the heavy material (Heavies) was discharged and cooled through the lower discharge line 36.
  • the internal pressure P 1 of the benzene column 10 was decreased. At this time, the internal pressure P 1 of the benzene column 10 was decompressed by the vacuum pump 15 provided on the side of the benzene column 10 and maintained at approximately 35 kPa. Due to the internal pressure P 1 drop, the upper temperature T 1 and lower temperature T 2 of the benzene column 10 were maintained at about 50 ° C. and about 150 ° C., respectively. And the upper temperature (T 3 ) of the cumene column 20 was maintained at about 160 °C.
  • the upper temperature T 1 (T 3 ) is the average temperature of the top zone
  • the lower temperature T 2 is the average temperature of the bottom zone.
  • the cumene was purified using the apparatus as shown in FIG. 4.
  • the device shown in FIG. 4 is the same as the device shown in FIG. 1, but in FIG. 4, Q is used to describe the thermal energy consumed in each column (1) (2).
  • This comparative example is a conventional general process, and description of a well-known specific process is abbreviate
  • the cumene is discharged and recovered through the upper discharge line 2a of the cumene column 2, and the PIPB stream discharged through the lower discharge line 2b is introduced into the PIPB column 3.
  • the PIPB was discharged through the upper discharge line 3a of the PIPB column 3 to be recycled to the transalkylation reaction unit, and the heavy material (Heavies) was discharged through the lower discharge line 3d and cooled.
  • the internal pressure P 1 of the benzene column 1 is maintained at approximately 310 kPa, and the upper temperature T 1 and the lower temperature T 2 of the benzene column 1 are each about 50 ° C. And maintained at about 215 ° C. And the top temperature (T 3 ) of the cumene column 2 was maintained at about 160 °C.
  • the upper temperature (T 1) (T 3) is the mean temperature of the column top section
  • a lower temperature (T2) is the average temperature of the bottom zone.
  • the thermal energy Q 1 supplied to the benzene column 1 the thermal energy Q 2 supplied to the cumene column 2
  • the thermal energy Q 3 of cumene discharged from the top of the cumene column 2 were measured. This is shown in the following [Table 1].
  • the heat energy (Q 1 ) supplied to the benzene column 10 is 6.94 Gcal / hr, but the heat energy (Q 3 ) of cumene is supplied to the benzene column 10 6.1 Gcal / hr, the benzene column ( The actual thermal energy (Q 1 Q 3 ) used in 10) is 0.84 Gcal / hr. Therefore, it was found that the actual heat energy (Q T), the comparison example case, the energy consumption is significantly reduced as 9.36 Gcal / hr For the example embodiment 13.6 Gcal / hr, or, in the purification process.

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Abstract

본 출원은 큐멘의 정제장치 및 정제방법에 관한 것이다. 본 출원에 따른 큐멘의 정제장치 및 정제방법은 정제 공정상에 유발될 수 있는 에너지 소비량을 절감시킬 수 있으며, 효율적으로 큐멘을 정제할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Description

큐멘의 정제 장치 및 정제 방법
본 출원은 큐멘의 정제 장치 및 정제 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 출원은 정제 공정에서 에너지 효율을 높일 수 있는 큐멘의 정제 장치 및 정제 방법에 관한 것이다.
큐멘(Cumene)은 이소프로필벤젠(C6H5CH(CH3)2)으로서, 이는 각종 화학 산업 및 중합체 산업 등에서 중요한 중간체 물질로 사용된다. 현재, 생산되고 있는 대부분의 큐멘(이소프로필벤젠)은 페놀 및 아세톤 등의 제조에 사용된다.
일반적으로, 큐멘은 촉매 존재 하에서 액상 또는 기상 조건에서 벤젠과 프로필렌을 반응시켜 제조된다. 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0082160호 및 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0008595호 등에는 큐멘의 제조와 관련한 기술이 제시되어 있다.
대부분의 큐멘은 상업적으로 알킬레이션(Alkylation) 반응과 트랜스 알킬레이션(Trans Alkylation) 반응을 통하여 제조된다. 이에 따라, 큐멘 제조장치는 알킬레이션 반응부와 트랜스 알킬레이션 반응부를 포함한다.
상기 알킬레이션 반응부에서는 벤젠과 프로필렌이 반응하여 큐멘(이소프로필벤젠)이 생성되며, 부산물로서 큐멘과 프로필렌이 반응하여 디이소프로필벤젠(DIPB ; diisopropylbenzene) 및 트리이소프로필벤젠(TIPB ; triisopropylbenzene) 등의 폴리이소프로필벤젠(PIPB ; polyisopropylbenzene)이 생성된다. 큐멘의 제조에서 경쟁적인 반응은 폴리알킬레이션 반응이다. 즉, 상기 디이소프로필벤젠(DIPB) 및 트리이소프로필벤젠(TIPB) 등의 폴리이소프로필벤젠(PIPB)을 생성시키는 부반응이다.
상기 트랜스 알킬레이션 반응부는 폴리알킬레이션된 벤젠, 즉 상기 부반응에 의해 생성된 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 등을 벤젠과 반응시켜, 추가적인 큐멘을 생성하는데 사용된다.
또한, 큐멘의 제조과정에서는 상기 성분들 이외에, 다른 부가적인 생성물로서 C3(프로필렌, 프로판 등) 등의 경질 물질(Lights)과, 폴리이소프로필벤젠(PIPB)보다 무거운 중질 물질(Heavies)이 생성되며, 이와 함께 미반응 벤젠 및 물(water) 등이 존재한다. 따라서 상기 알킬레이션 반응부 및 트랜스알킬레이션 반응부에서는 목적하는 큐멘(이소프로필벤젠) 이외에, C3(프로필렌, 프로판 등) 등의 경질 물질(Lights), 폴리이소프로필벤젠(PIPB), 미반응 벤젠, 물(water) 및 기타 중질 물질 등이 배출된다. 이들은 고순도의 큐멘을 위해 정제공정을 통해 제거되거나 재순환된다.
큐멘의 정제공정에서는, 일반적으로 3개의 증류 컬럼(distillation column)이 사용된다. 도 1은 종래 기술에 따른 큐멘 정제장치를 보인 구성도이다. 도 1을 참조하여, 종래 기술에 따른 큐멘의 정제공정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
일반적으로, 큐멘 정제장치는 상기 알킬레이션 반응부 및 트랜스 알킬레이션 반응부와 연계하여 설치되며, 제1 증류 컬럼, 제2 증류 컬럼 및 제3 증류 컬럼으로서, 3개의 증류 컬럼을 포함한다.
상기 제1 증류 컬럼은 알킬레이션 반응부 및 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림(stream)으로부터 벤젠을 회수하는 벤젠 컬럼(1)이다.
이때, 상기 벤젠 컬럼(1)의 전단부에는 알킬레이션 반응부에서 배출된 스트림을 유입하는 유입라인(1b, In-put Line)과, 트랜스 알킬레이션 반응부에서 배출된 스트림을 유입하는 유입라인(1c)이 연결되어 있다. 또한, 상기 벤젠 컬럼(1)의 전단부에는 프레쉬(fresh) 벤젠이 유입되는 벤젠 유입라인(1a)이 연결되어 있다. 그리고 벤젠 컬럼(1)의 상부에서는 경질 물질 배출라인(1d, Lights Out-put Line)을 통해 C3 등의 경질 물질(Lights)과 물(water)이 배출되며, 하부에서는 큐멘 스트림 배출라인(1e, Cumene Stream Out-put Line)을 통해 큐멘 스트림이 배출된다. 그리고 벤젠 컬럼(1)의 대략 중앙에서는 벤젠 리사이클 라인(1f, Benzene Recycle Line)을 통해 벤젠이 배출되며, 상기 배출된 벤젠은 재순환된다.
상기 제2 증류 컬럼은 벤젠 컬럼(1)의 하부에서 배출된 큐멘 스트림으로부터 큐멘을 회수하는 큐멘 컬럼(2)이다.
이 때, 상기 큐멘 컬럼(2)의 상부에서는 큐멘 배출라인(2a)을 통해 큐멘이 배출, 회수된다. 그리고 큐멘 컬럼(2)의 하부에서는 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 유출라인(2b)을 통해 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림이 배출된다.
상기 제3 증류 컬럼은 큐멘 컬럼(2)의 하부에서 배출된 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림을 유입하여 재순환시키는 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(3)이다.
이때, 상기 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(3)의 상부에서는 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 배출라인(3a)을 통해 디이소프로필벤젠(DIPB) 등의 폴리이소프로필벤젠(PIPB)이 배출되어 재순환된다. 그리고 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(3)의 하부에서는 중질 물질 배출라인(3b, Heavies Out-put Line)을 통해 무거운 중질 물질(Heavies)이 배출된다.
위와 같은 정제공정을 통해 목적하는 큐멘(이소프로필벤젠)을 고순도로 정제, 회수할 수 있다. 또한, 상기 정제공정에서는 에너지가 소비된다. 상기 각 칼럼(1)(2)(3)에는 비점 차이를 통한 성분들의 분리를 위해 열원이 공급되는데, 이러한 분리 과정에서 대부분의 에너지가 소비된다. 도 1에서, 도면 부호 C는 응축기를 나타내며, 도면 부호 B는 열을 공급하기 위한 열교환기(또는 재비기)를 나타낸다.
그러나 종래 기술에 따른 큐멘 정제공정은 에너지의 소비량이 많다. 상기한 바와 같이, 각 칼럼(1)(2)(3)에는 성분들의 분리를 위한 열원이 공급되는데, 특히 이러한 분리 과정에서 열원의 효율적인 사용이 검토되지 않아 에너지의 소비량이 많은 문제점이 있다.
본 출원은 개선된 큐멘의 정제 장치 및 정제 방법을 제공한다.
본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치 및 정제 방법은 우수한 에너지 효율을 달성할 수 있다.
본 출원은 상기 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로써,
알킬레이션 반응부의 스트림을 유입하여, 경질 물질과 물을 상부로 배출시키는 라이트 컷 컬럼;
트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림과 상기 라이트 컷 컬럼의 하부로 배출된 스트림을 유입하여, 벤젠과 큐멘 스트림으로 분리하는 벤젠 컬럼;
상기 벤젠 컬럼으로부터 큐멘 스트림을 유입하여, 큐멘과 폴리이소프로필벤젠 스트림으로 분리하는 큐멘 컬럼;
상기 큐멘 컬럼으로부터 폴리이소프로필벤젠 스트림을 유입하여, 폴리이소프로필벤젠과 중질 물질로 분리하는 폴리이소프로필벤젠 컬럼;
상기 벤젠 컬럼의 하부 온도를 강하시키는 온도 강하부; 및
상기 큐멘 컬럼의 상부에 설치된 큐멘 배출라인을 포함하는 큐멘의 정제장치에 관한 것이다.
본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치에 있어서, 큐멘 배출라인은 벤젠 컬럼의 하부에 열을 공급할 수 있도록, 벤젠 컬럼의 열교환기에 연결될 수 있다.
하나의 예시에서, 벤젠 컬럼과 큐멘 컬럼은 하기 수식 1을 만족하도록 운전될 수 있다.
[수식 1]
T3 - T2 ≥ 10℃
(상기 수식 1에서, T2는 벤젠 컬럼의 하부 온도이고, T3은 큐멘 컬럼의 상부 온도이다).
하나의 예시에서, 폴리이소프로필벤젠 컬럼은, 상부에 설치된 폴리이소프로필벤젠 배출라인을 포함하고, 상기 폴리이소프로필벤젠 배출라인은, 벤젠 컬럼의 열교환기와 큐멘 컬럼의 열 교환기 중에서 선택된 하나 이상의 열 교환기에 연결될 수 있다.
본 출원은 또한,
알킬레이션 반응부의 스트림을 라이트 컷 컬럼으로 유입하여, 경질 물질과 물을 제거하는 라이트 제거단계;
트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림과 상기 라이트 컷 컬럼의 하부로 배출된 스트림을 벤젠 컬럼으로 유입하여, 벤젠과 큐멘 스트림으로 분리하는 벤젠 분리단계;
상기 분리된 큐멘 스트림을 큐멘 컬럼으로 유입하여, 큐멘과 폴리이소프로필벤젠 스트림으로 분리하는 큐멘 분리단계; 및
상기 분리된 폴리이소프로필벤젠 스트림을 폴리이소프로필벤젠 컬럼으로 유입하여, 폴리이소프로필벤젠과 중질 물질로 분리하는 폴리이소프로필벤젠 분리단계를 포함하는 큐멘의 정제방법에 관한 것이다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 큐멘 컬럼의 상부에서 배출되는 큐멘을 상기 벤젠 컬럼의 열 교환기에 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 벤젠 컬럼의 하부 온도를 130℃ 내지 200℃의 범위로 유지할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 큐멘 컬럼의 상부 온도을 140℃ 내지 210℃의 범위로 유지할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 벤젠 컬럼과 큐멘 컬럼이 하기 수식 1을 만족하도록 운전되는 것일 수 있다.
[수식 1]
T3 - T2 ≥ 10℃
(상기 수식 1에서, T2는 벤젠 컬럼의 하부 온도이고, T3은 큐멘 컬럼의 상부 온도이다.)
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 벤젠 컬럼의 내부 압력을 10 내지 230kPa의 범위로 유지할 수 있다.
본 출원에 따르면, 정제공정이 개선되어 에너지의 효율을 높일 수 있는 효과를 갖는다. 구체적으로, 본 출원에 따르면, 큐멘 컬럼의 증기 열원이 벤젠 컬럼의 열원으로 사용되어 에너지 소비량을 효과적으로 절감할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 큐멘의 정제장치의 구성도이다.
도 2는 본 출원의 제 1 실시 형태에 따른 큐멘의 정제장치의 구성도이다.
도 3은 본 출원의 제 2 실시 형태에 따른 큐멘의 정제장치의 구성도이다.
도 4는 비교예에서 적용된 큐멘의 정제장치의 구성도이다.
도 5는 실시예에서 적용된 큐멘의 정제장치의 구성도이다.
(부호의 설명)
10 : 벤젠 컬럼
12 : 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림 유입라인
14 : 벤젠 리사이클 라인
15 : 온도 강하부
16 : 큐멘 스트림 배출라인
20 : 큐멘 컬럼
25 : 큐멘 배출라인
26 : 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림 배출라인
30 : 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼
34 : 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 배출라인
36 : 중질 물질 배출라인
40 : 라이트 컷 컬럼
41 : 벤젠 유입라인
42 : 알킬레이션 반응부의 스트림 유입라인
44 : 상부 스트림 배출 라인
46 : 하부 스트림 배출 라인
이하, 첨부된 도면 및 실시예를 바탕으로 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치 및 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다.
본 명세서에서 '연결', '설치', 및 '결합' 등은, 두 개의 부재가 착탈(결합과 분리)이 가능한 것은 물론 일체 구조를 포함하는 것을 의미한다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 용어 '연결', '설치', 및 '결합' 등은, 예를 들어 강제 끼움 방식; 홈과 돌기를 이용한 끼움 방식; 및 나사, 볼트, 피스, 리벳, 브라켓 등의 체결 부재를 이용한 체결 방식 등을 통하여, 두 개의 부재를 결합과 분리되도록 도모한 것, 그리고 용접이나 접착제 또는 일체적 성형 등을 통하여 두 개의 부재가 결합된 후, 분리가 불가능한 일체적인 것을 포함한다.
본 명세서에서 "제1", "제2", "제3", "일측" 및 "타측" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 출원을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 출원에서, "A 스트림"은 적어도 'A' 성분을 포함하는 흐름을 의미하며, 이는 'A' 성분을 주성분으로 포함할 수 있다. 예를 들어, "폴리이소프로필벤젠 스트림"은 적어도 '폴리이소프로필벤젠'을 포함하는 흐름이며, 이는 '폴리이소프로필벤젠'을 주성분으로 포함할 수 있다.
한편, 상기 '폴리이소프로필벤젠을 주성분으로 포함한다'는 것은, 해당 스트림의 다양한 성분 중 폴리이소프로필벤젠을 가장 많이 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 출원에서, "A/B 스트림"은 적어도 'A' 성분과 'B' 성분을 포함하는 흐름을 의미하며, 이는 "A/B/C 스트림"은 적어도 'A' 성분, 'B' 성분 및 'C' 성분을 포함하는 흐름을 의미한다. 예를 들어, "벤젠/큐멘/폴리이소프로필벤젠 스트림"은 적어도 '벤젠', '큐멘' 및 '폴리이소프로필벤젠'을 포함하는 흐름을 의미할 수 있다.
본 출원에서, "A 컬럼"은 유입물로부터 적어도 'A' 성분을 분리하는 컬럼(Column)의 의미로 사용된다. 예를 들어, "벤젠 컬럼(10)"은 적어도 '벤젠'을 분리하는 컬럼이며, "큐멘 컬럼(20)"은 적어도 '큐멘'을 분리하는 컬럼이다. 그리고 "폴리이소프로필벤젠 컬럼(30)"은 적어도 '폴리이소프로필벤젠'을 분리하는 컬럼이다.
본 출원은 큐멘의 정제 장치에 관한 것이다. 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치는, 예를 들면 큐멘의 제조 장치와 연계되어 설치될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치는 큐멘의 제조 장치를 구성하는 알킬레이션 반응부 및 트랜스 알킬레이션 반응부와 연계되어 설치될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 알킬레이션 반응부에서는 벤젠과 프로필렌이 반응하여 큐멘(이소프로필벤젠)이 생성되며, 부산물로서 큐멘과 프로필렌이 반응하여 디이소프로필벤젠(DIPB ; diisopropylbenzene) 및 트리이소프로필벤젠(TIPB ; triisopropylbenzene) 등의 폴리이소프로필벤젠(PIPB ; polyisopropylbenzene)이 생성된다.
이때, 생성된 큐멘은 회수라인을 통해 분리 및 회수되며, 상기 부산물을 포함하는 스트림(stream)은 별도의 라인을 통해 배출된다.
상기 알킬레이션 반응부에서 배출되는 스트림에는 상기 부산물로서의 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 이외에, C3(프로필렌, 프로판 등) 등의 경질 물질(Lights), 회수되지 않은 소량의 큐멘, 미반응 벤젠, 물(water) 및 기타 무거운 중질 물질 등이 존재한다.
또한, 상기 트랜스 알킬레이션 반응부에서는 폴리알킬레이션된 벤젠, 즉 상기 부반응에 의해 생성된 폴리이소프로필벤젠(PIPB)과 벤젠이 반응하여 추가적인 큐멘을 생성한다. 상기 트랜스 알킬레이션 반응부에서 배출되는 스트림에는 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 이외에, 폴리이소프로필벤젠(PIPB)보다 무거운 중질 물질(Heavies)이 존재한다.
본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치는, 상기와 같이 알킬레이션 반응부의 스트림과 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림을 유입하여 정제할 수 있다. 이때, 상기 스트림은 알킬레이션 반응부와 트랜스 알킬레이션 반응부로부터 배출되는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 알킬레이션 반응부로부터 배출된 스트림은, 큐멘이 분리 제거(회수)된 부산물 스트림이거나, 경우에 따라서는 큐멘 회수라인을 통하여 분리된 큐멘 스트림일 수 있다.
구체적으로, 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치는 알킬레이션 반응부의 스트림과 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림을 서로 다른 증류 컬럼을 통해 개별적으로 유입하여 정제할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치는 도 2에 예시한 바와 같이 벤젠 컬럼(10)의 전방에 설치된 라이트 컷 컬럼(40, Lights Cut Column); 상기 라이트 컷 컬럼(40)의 하부 스트림을 유입하여, 벤젠과 큐멘 스트림으로 분리하는 벤젠 컬럼(10, Benzene Column); 상기 벤젠 컬럼(10)으로부터 큐멘 스트림을 유입하여, 큐멘과 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림으로 분리하는 큐멘 컬럼(20, Cumene Column); 상기 큐멘 컬럼(20)으로부터 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림을 유입하여, 폴리이소프로필벤젠(PIPB)과 중질 물질(Heavies)로 분리하는 폴리이소프로필벤젠 컬럼(30, PIPB Column); 상기 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도를 강하(drop)시키는 온도 강하부(15); 및 상기 큐멘 컬럼(20)의 상부에 설치된 큐멘 배출라인(25)을 포함한다. 이 때, 상기 큐멘 배출라인(25)은 벤젠 컬럼(10)의 하부에 열을 공급할 수 있도록, 상기 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 연결될 수 있다.
구체적인 예시에서, 라이트 컷 컬럼(40)은 알킬레이션 반응부의 스트림을 유입하여, 경질 물질(Lights)과 물(water)을 상부로 배출시켜 제거할 수 있다.
구체적인 예시에서, 벤젠 컬럼(10)은 라이트 컷 컬럼(40)의 하부로 배출된 스트림과 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림을 유입하여, 벤젠과 큐멘 스트림으로 분리하는 역할을 수행할 수 있다.
구체적인 예시에서, 큐멘 컬럼(20)은 벤젠 컬럼(10)으로부터 큐멘 스트림을 유입하여, 큐멘과 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림으로 분리하는 역할을 수행할 수 있다.
구체적인 예시에서, 폴리이소프로필벤젠컬럼(30)은 큐멘 컬럼(20)으로부터 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림을 유입하여, 폴리이소프로필벤젠(PIPB)과 중질 물질(Heavies)로 분리하는 역할을 수행할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치의 일 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치는 벤젠 컬럼(10), 상기 벤젠 컬럼(10)의 후방에 설치된 큐멘 컬럼(20), 상기 큐멘 컬럼(20)의 후방에 설치된 폴리이소프로필벤젠 컬럼(30) 및 상기 벤젠 컬럼(10)의 전방에 설치되어 있는 라이트 컷 컬럼(40)을 포함한다.
본 출원에서, 상기 각 컬럼(10)(20)(30)(40)은 일반 산업분야의 증류 공정에서 사용되는 증류 컬럼(distillation column)으로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 출원에서, 상기 각 칼럼(10)(20)(30)(40)의 운전 조건, 예를 들어 각 칼럼(10)(20)(30)(40)의 단수와 내경, 압력과 온도, 그리고 상부와 하부 배출물의 환류 비율 등은 특별히 제한되지 않으며, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 사람에 본 출원의 목적하는 바를 달성할 수 있을 정도의 범위 내에서 자유롭게 설계 변경 가능할 수 있다.
도 2에서 나타난 바와 같이, 본 출원의 각 칼럼(10)(20)(30)(40)에는 응축기 및/또는 열교환기(또는 재비기)가 설치될 수 있다. 도 2에서 도면 부호 C는 응축기를 나타내며, 도면부호 B는 열교환기(또는 재비기)를 나타낸다.
이때, 각 칼럼(10)(20)(30)(40)에 따라 응축기(C) 및/또는 열교환기(B)가 선택적으로 설치되거나, 설치되지 않을 수 있다.
또한, 상기 응축기(C)와 열교환기(B)는 특별히 언급하지 않는 한, 도면에 도시되어 있더라도 생략될 수 있는 구성요소이며, 이와는 반대로 도면에 도시되어 있지 않더라도 포함(설치)될 수 있는 구성요소이다.
본 출원에 따른 큐멘의 정제장치는 도 1에 도시된 종래의 정제 장치 대비 라이트 컷 컬럼(40, light Cut Column)을 더 포함하는 구조를 가지며, 이에 따라 유입물 및 유출물의 흐름 라인이 변경되어 에너지 효율이 개선된 구조를 가질 수 있다.
구체적으로, 본 출원에 따른 큐멘의 정제장치의 상기 레이트 컷 컬럼(40)은 알킬레이션 반응부의 스트림을 유입하여, 경질 물질(Lights) 과 물(water)를 상부로 배출시켜 제거할 수 있다.
상기 라이트 컷 컬럼(40)은, 그의 전단부에 설치된 적어도 하나 이상의 유입라인(41)(42)을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 유입라인(41)(42)은 알킬레이션 반응부에서 배출되는 스트림을 유입하는 알킬레이션 반응부의 스트림 유입라인(42)을 포함할 수 있다.
또한, 다른 예시적인 구현예에서, 상기 유입라인(41)(42)은 프레쉬(Fresh)벤젠을 유입하는 벤젠 유입라인(41)을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 출원에 따른 큐멘의 정제 장치에 있어서, 라이트 컷 컬럼(40)은 전단부에 위치하고, 프레쉬 벤젠을 유입하는 벤젠 유입라인을 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 벤젠 유입라인(41)은 라이트 컷 컬럼(40)의 대략 상단에 설치되고, 벤젠 유입라인(41)의 아래에 알킬레이션 반응부의 스트림 유입라인(42)이 설치될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 라이트 컷 컬럼(40)은 알킬레이션 반응부의 스트림과 프레쉬(fresh) 벤젠을 유입하여 상부 스트림(저비점 물질)과 하부 스트림(고비점 물질)으로 분리한다. 라이트 컷 컬럼(40)은 상부에 설치된 상부 스트림 배출라인(44)과, 하부에 설치된 하부 스트림 배출라인(46)을 포함한다.
상기 상부 스트림 배출라인(44)으로는 C3(프로필렌, 프로판 등) 등의 경질 물질(Lights)과 물(water)를 포함하는 라이트 물질(Lights)이 배출되어 제거된다. 이때, 상기 C3(프로필렌, 프로판 등) 등의 경질 물질(Lights)은 주로 알킬레이션 반응부의 스트림에 함유된 것이고, 상기 물(water)은 주로 프레쉬(fresh) 벤젠에 함유된 것일 수 있다. 또한, 상기 하부 스트림은 경질 물질(Lights)과 물(water)을 제외한 고비점 물질로서, 이는 벤젠, 큐멘, 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 및 중질 물질(Heavies) 등을 포함한다. 이러한 하부 스트림은 하부 스트림 배출라인(46)을 통해 배출되어 벤젠 컬럼(10)으로 유입된다.
벤젠 컬럼(10)은 라이트 컷 컬럼(40)의 후방에 설치되어, 유입된 스트림으로부터 벤젠 및 큐멘 스트림으로 분리할 수 있다.
벤젠 컬럼(10)은, 그 전단부에 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림 유입라인(12)과, 상기 라이트 컷 컬럼(40)의 하부 스트림 배출라인(46)이 연결되어 있을 수 있다. 이에 따라, 벤젠 컬럼(10)은 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림과, 상기 라이트 컷 컬럼(40)의 하부로 배출된 스트림을 유입하여, 벤젠과 큐멘 스트림으로 분리할 수 있다.
또한, 상기 벤젠 컬럼(10)은 상부에 설치된 벤젠 리사이클 라인(14) 및 하부에 설치된 큐멘 스트림 배출라인(16)을 포함할 수 있다.
벤젠 컬럼(10)에서는 벤젠과 큐멘 스트림의 2상으로 분리될 수 있으며, 벤젠 컬럼(10)에서 분리된 벤젠은 벤젠 리사이클 라인(14)을 통해 배출되어 재순환될 수 있다.
이때, 벤젠 리사이클 라인(14)을 통해 배출된 벤젠은, 예를 들어 알킬레이션 반응부 및/또는 트랜스 알킬레이션 반응부로 공급되어 재순환되거나, 경우에 따라서는 상기 벤젠 유입라인(41)을 통해 라이트 컷 컬럼(40)으로 재순환될 수 있다.
상기 큐멘 스트림은, 예를 들어 큐멘 스트림 배출라인(16)을 통해 배출되어, 큐멘 컬럼(20)으로 유입될 수 있다.
상기 큐멘 컬럼(20)은 벤젠 컬럼(10)으로부터 큐멘 스트림을 유입하여, 큐멘과 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림으로 분리한다. 큐멘 컬럼(20)은 상부에 설치된 큐멘 배출라인(25) 및 하부에 설치된 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림 배출라인(26)을 포함할 수 있다.
상기 큐멘 컬럼(20)에서 분리된 큐멘은 큐멘 배출라인(25)을 통해 상부로 배출되며, 배출된 큐멘은 제품으로 회수될 수 있다.
이때, 큐멘 배출라인(25)의 일측은 큐멘 컬럼(20)의 상부와 연결되고, 타측은 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 연결되어 벤젠 컬럼(10)에 열원을 제공할 수 있다.
하나의 예시에서, 큐멘 배출라인은 벤젠 컬럼의 하부에 열을 공급할 수 있도록, 벤젠 컬럼의 열교환기에 연결될 수 있다. 상기와 같이, 큐멘 배출라인을 벤젠 컬럼의 열교환기와 연결할 경우, 큐멘의 증기가 열원이되어 벤젠 컬럼 하부에 열을 공급하기 위한 에너지가 절감될 수 있다. 보다 구체적인 내용에 대해서는 후술한다.
또한, 큐멘 컬럼(20)에서 분리된 상기 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림은 배출라인(26)을 통해 배출되어, 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(30)으로 유입된다.
상기 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(30)은 큐멘 컬럼(20)으로부터 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림을 유입하여, 폴리이소프로필벤젠(PIPB)과 중질 물질(Heavies)로 분리할 수 있다.
이때, 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(30)은, 하나의 구현예에 따라서 상부에 설치된 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 배출라인(34) 및 하부에 설치된 중질 물질 배출라인(36)을 포함할 수 있다.
상기 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(30)에서 분리된 폴리이소프로필벤젠(PIPB)은 배출라인(34)을 통해 상부로 배출되며, 배출된 폴리이소프로필벤젠(PIPB)은 예를 들어 트랜스 알킬레이션 반응부로 공급되어 재순환될 수 있다.
상기 큐멘 컬럼(20)으로부터 유입된 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 스트림은 디이소프로필벤젠(DIPB) 및 트리이소프로필벤젠(TIPB) 등의 폴리이소프로필벤젠(PIPB)을 포함하고 있을 수 있다.
이때, 상기 디이소프로필벤젠(DIPB) 및 트리이소프로필벤젠(TIPB) 중, 예를 들면 디이소프로필벤젠(DIPB)은 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(30)을 통해 분리되어, 상기 배출라인(34)을 통해 배출되어 트랜스 알킬레이션 반응부로 공급되어 재순환될 수 있다.
또한, 상기 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(30)은 예를 들면, 폴리이소프로필벤젠(PIPB)을 종류별로 각각 분리하여 배출하는 복수의 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 배출라인(34)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(30)은 단수의 대략 중간 지점에 설치된 트리이소프로필벤젠(TIPB) 배출라인과, 이의 상단에 설치된 디이소프로필벤젠(DIPB) 배출라인(34)을 포함하여, 폴리알킬레이션 벤젠을 종류별로 다단으로 분리할 수 있다.
한편, 상기 중질 물질 배출라인(36)을 통해 배출되는 중질 물질은 공정에서 가장 무거운 물질이며, 이는 구체적으로 폴리이소프로필벤젠(PIPB)보다 무거운 물질(비점이 높은 물질)을 의미할 수 있다.
이러한 중질 물질은 배출라인(36)을 통해 배출된 후, 냉각된 다음, 저장조로 보내질 수 있다.
본 출원에 따른 큐멘 정제장치는, 상기한 바와 같은 4개의 컬럼(10)(20)(30)(40)을 포함하되, 에너지 효율을 향상시키기 위한 수단으로서, 상기 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도(T2)를 강하(drop)시키는 온도 강하부(15)를 포함할 수 있다.
본 출원에서, 상기 온도 강하부(15)는 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도(T2)를 강하시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
본 출원의 예시적인 구현예에 따라서, 상기 온도 강하는 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1)을 강하시켜 진행될 수 있다.
예를 들면, 상기 온도 강하부(15)는 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력을 강하시킬 수 있는 압력 강하 수단을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 온도 강하부(15)는 압력 강하 수단으로서 진공 펌프를 포함할 수 있다. 도면에는 상기 온도 강하부(15)로서 진공 펌프가 예시적으로 도시되어 있다. 그러나 본 출원에서, 상기 온도 강하부(15)는 진공 펌프로 한정되는 것은 아니며, 이는 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도(T2)를 강하시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
또한, 상기 온도 강하부(15)의 설치 위치는 제한되지 않는다. 온도 강하부(15)는 벤젠 컬럼(10)의 내부에 설치되거나, 벤젠 컬럼(10)의 외부에 위치되어 벤젠 컬럼(10)에 연결, 설치될 수 있다.
온도 강하부(15)는, 예를 들면 진공 펌프가 사용되어, 벤젠 컬럼(10)의 측벽에 연결, 설치될 수 있다.
이때, 진공 펌프는 최대의 감압력(흡입력)을 제공할 수 있도록, 벤젠 컬럼(10)의 측벽에 최대한 근접하여 연결 및 설치될 수 있다.
상기 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도(T2)를 강하시킴에 있어서는, 벤젠 컬럼(10)의 분리 효율에 악영향을 끼치지 않도록, 하부 온도(T2)는 상부 온도(T1)보다 높게 유지되도록 한다.
즉, 도 2에서 도시된 T2 ＞ T1을 유지되도록 한다. 이러한 점을 고려할 때, 하부 온도(T2)의 강하는 상기에서 예시한 바와 같이 내부 압력(P1) 강하를 통해 진행되는 것이 바람직할 수 있다.
구체적으로, 내부 압력(P1)을 감압하면, 상부 온도(T1)와 하부 온도(T2)가 균등한 비율로 강하되므로, 간단한 조작으로 T2 ＞ T1을 유지할 수 있다.
본 출원에 따른 큐멘의 정제장치는 큐멘 컬럼의 상부에 설치된 큐멘 배출라인을 포함한다. 상기 큐멘 배출라인(25)은 벤젠 컬럼(10)의 하부에 열을 공급할 수 있도록, 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 벤젠 컬럼(10)의 하부에는 열을 공급하기 위한 열교환기(B)가 설치되어 있는데, 이러한 열교환기(B)에 상기 큐멘 배출라인(25)이 연결될 수 있다. 즉, 상기 큐멘 배출라인(25)의 일측은 큐멘 컬럼(20)의 상부에 연결하고, 타측은 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 연결할 수 있다.
보다 구체적으로, 위와 같이 정제장치를 설계하여, 상기 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도(T2)를 강하시킨 다음, 상기 큐멘 컬럼(20)의 상부에서 배출되는 큐멘을 회수하기 이전에 상기 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 통과시켜 벤젠 컬럼(10)의 하부에 열을 공급할 수 있다. 또한, 열교환기(B)를 통과한 큐멘은 제품으로 회수할 수 있다.
따라서 본 출원에 따르면, 벤젠 컬럼(10)의 하부에 열을 공급하기 위한 열원은 큐멘 컬럼(20)에서 배출되는 큐멘의 증기(vapor) 열원이 대체 사용될 수 있다. 따라서, 벤젠 컬럼(10)의 하부에 열을 공급하기 위한 에너지가 절감될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도(T2)는 강하되어 있으므로, 큐멘의 증기(vapor) 열원만으로도 벤젠 컬럼(10)의 분리 공정에 필요한 열을 충분히 공급할 수 있으며, 이는 열에너지 재활용에 효율적일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 벤젠 컬럼(10)과 큐멘 컬럼(20)은 하기 수식 1을 만족하도록 운전될 수 있다.
[수식 1]
T3 - T2 ≥ 10 ℃
상기 수학식에서, T2는 벤젠 컬럼(10) 내부의 하부 온도이고, T3은 큐멘 컬럼(20) 내부의 상부 온도이다.
즉, 큐멘 컬럼(20) 내부의 상부 온도(T3)는 벤젠 컬럼(10) 내부의 하부 온도(T2)보다 10℃ 이상 높게 유지되도록 운전될 수 있다.
상기 수식 1을 만족하는 경우, 에너지 효율성에서 매우 유리할 수 있다. 즉, 상기 수식 1을 만족하는 경우, 에너지 소비량이 효과적으로 절감될 수 있다.
이러한 점을 고려할 때, 하부 온도(T2)의 강하를 통하여, 상기 큐멘 컬럼(20)의 상부 온도(T3)는 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도(T2)보다 15℃ 이상(T3 - T2 ≥ 15℃), 또는 20℃ 이상(T3 - T2 ≥ 20℃) 높게 유지되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
이때, 두 온도 차이의 상한치는 제한되지 않으나, 예를 들어 80℃, 또는 60℃가 될 수 있다. 즉, T3 - T2 ≥ 80℃, 또는 T3 - T2 ≥ 60℃이 될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 큐멘 컬럼(20)의 상부 온도(T3)는 140℃ 이상일 수 있고, 구체적으로 140℃ 내지 210℃의 범위 내에 있을 수 있다.
상기 벤젠 컬럼(10)의 하부 온도(T2)는, 예를 들면 내부 압력(P1)의 강하를 통하여 200℃ 이하, 구체적으로 130℃ 내지 200℃의 범위 내에 있을 수 있다.
또한, 상기 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1)은 낮게 유지할 수 있도록 공정에 유리할 수 있다.
상기 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1)은 압력 강하를 통해, 예를 들어 상기 범위의 하부 온도(T2)로 유지되도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1)은, 예를 들어 500 kPa 이하, 300 kPa 이하, 또는 230 kPa 이하로 유지되게 할 수 있다. 아울러, 상기 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1)의 하한치는, 특별히 제한되지 않으나 예를 들어 5 kPa 이상, 또는 10 kPa 이상이 될 수 있다. 상기 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1)은, 보다 구체적인 예를 들어 5 kPa 내지 300 kPa, 5 kPa 내지 300 kPa, 10 kPa 내지 300 kPa, 또는 10 kPa 내지 230 kPa 범위 내에 압력이 되도록 조절할 수 있다.
한편, 본 출원에서, 상기 큐멘 컬럼(20)에서 분리된 큐멘은, 그의 전부가 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 통과되는 경우와, 그의 일부가 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 통과되는 경우를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 큐멘 컬럼(20)에서 분리된 큐멘은, 그 전부가 큐멘 배출라인(25)을 통해 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 공급될 수 있다. 또한, 상기 큐멘 컬럼(20)에서 분리된 큐멘은 2개의 라인(25)(25')을 통해 배출되되, 일부는 제1 큐멘 배출라인(25)을 통해 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 공급되고, 나머지 일부는 제2 큐멘 회수라인(25')을 통해 배출될 수도 있다.
이때, 상기 제2 큐멘 회수라인(25')을 통해 배출된 큐멘은 냉각된 다음, 저장조에 회수된다. 아울러, 상기 제 1큐멘 배출라인(25)을 통해 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 공급되는 큐멘은 벤젠 컬럼(10)에 열을 공급한 후, 냉각된 다음, 저장조에 회수될 수 있다.
또한, 예시적인 구현예에 따라서, 상기 큐멘 배출라인(25)은 보온 처리될 수 있다.
구체적으로, 큐멘이 큐멘 배출라인(25)을 통해 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)로 이동되는 과정에서 열손실이 방지될 수 있도록, 상기 큐멘 배출라인(25)의 표면에는 단열재가 커버링(covering)되거나, 열선 등의 가온 수단이 설치될 수 있다.
본 출원에 따른 큐멘의 정제장치에 의하면, 경질 물질(Lights)과 물(water)을 벤젠 컬럼(10)으로 유입되기 전에 라이트 컷 컬럼(40)을 통해 미리 제거하여, 벤젠 컬럼(10)의 온도 강하에 의해 수반될 수 있는 악영향이 해결되고, 이와 함께 벤젠 컬럼(10)에서의 정제공정도 개선될 수 있으며, 궁극적으로 에너지 효율을 높일 수 있다.
구체적으로, 상기 라이트 컷 컬럼(40)을 설치하지 않고, 종래와 같이 벤젠 컬럼(10)에서 알킬레이션 반응물 내에 포함된 C3(프로필렌, 프로판 등) 등의 경질 물질(Lights)과 프레쉬(fresh) 벤젠 내에 포함된 물(수분)을 상부로 배출하여 제거하고자 하는 경우, 벤젠 칼럼(10)의 온도 강하 시 응축기(C)에 큰 무리가 갈 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 벤젠 칼럼(10)의 하부 온도(T2)를 강하시킴에 있어서, 바람직하게는 상기한 바와 같이 벤젠 칼럼(10)의 내부 압력(P1)을 강하시키는 방법이 고려될 수 있는데, 이때 벤젠 칼럼(10)의 내부 압력(P1) 강하 시, 하부 온도(T2)는 물론 상부 온도(T1)도 내려간다. 이때, 내부 압력(P1)의 지나친 강하로 상부 온도(T1)가 영하까지 내려갈 수 있고, 이 경우 응축기(C)에 큰 무리가 갈 수 있다.
그러나 본 출원에 따른 큐멘의 정제장치는, 상기와 같이 벤젠 칼럼(10)의 전방에 라이트 컷 컬럼(40)을 설치하여, 상기 라이트 컷 컬럼(40)을 통해 알킬레이션 반응물 내에 포함된 경질 물질(Lights)과 프레쉬(fresh) 벤젠 내에 포함된 물(수분)을 미리 제거하여, 상기와 같은 현상을 방지할 수 있고 벤젠 컬럼(10)의 압력(P1) 강하를 통한 온도 강하를 가능하게 할 수 있다. 또한, 벤젠 칼럼(10)의 상부에서는 거의 순수한 벤젠을 분리할 수 있다.
또한, 종래 기술에 따른 큐멘 정제장치는, 도 1에 보인 바와 같이, 벤젠 컬럼(1)을 통해 경질 물질(Lights)과 물(water)은 벤젠 컬럼(1)의 상부 영역에서, 벤젠은 벤젠 컬럼(1)의 중간 영역에서, 큐멘 스트림은 벤젠 컬럼(1)의 상부 영역에서 분리 배출되는데, 이 경우 3상의 구역을 형성해야 하므로 벤젠 컬럼(1)의 운전 조건(단수, 압력, 온도 등)이 까다롭고, 벤젠의 분리 효율이 떨어질 수 있다. 즉, 벤젠을 고순도로 분리하기 어려울 수 있다.
이에 비해, 본 출원의 실시 형태에 따른 큐멘의 정제장치는, 도 2에 보인 바와 같이 라이트 컷 컬럼(40)을 통해 경질 물질(Lights)과 물(water)을 미리 제거하여, 벤젠 컬럼(10)에서는 벤젠과 큐멘 스트림의 2상 분리 공정이 되고, 이에 따라 상부 영역 및 하부 영역에 대한 운전 조건의 설정에 있어 보다 용이할 수 있다. 또한, 벤젠에 대한 운전 조건(압력 및 온도 등)만이 고려될 수 있어, 고순도의 벤젠을 고효율로 분리할 수 있다.
더욱이, 본 출원에 따른 큐멘의 정제장치는, 상기한 바와 같이 알킬레이션 반응부의 스트림 유입라인(42)은 라이트 컷 컬럼(40)에 연결되고, 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림 유입라인(12)은 벤젠 컬럼(10)에 연결되게 하여 정제공정을 보다 개선시킬 수 있다.
예를 들어, 2개의 스트림 유입라인(12)(42) 모두를 라이트 컷 컬럼(40)에 연결하는 경우를 고려해볼 수 있으나, 이 경우 라이트 컷 컬럼(40)에 로드(load)가 가해져, 라이트 컷 컬럼(40) 자체에서의 분리 공정은 물론, 전체적인 정제공정을 연속적으로 진행하는데 효율성이 떨어질 수 있다.
그러나 본 출원에 따른 큐멘의 정제장치는, 2개의 스트림이 라이트 컷 컬럼(40) 및 벤젠 컬럼(10)으로 각각 별도로 분할 유입시켜, 각 컬럼(10)(40)의 로드(load)가 감소되고 효율적인 정제공정을 연속적으로 진행할 수 있게 하였다.
본 출원에 따른 큐멘의 정제장치는, 또한 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 컬럼(30)의 상부에서 배출되는 폴리이소프로필벤젠(PIPB)을 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)와 큐멘 컬럼(20)의 열교환기(B) 중에서 선택된 하나 이상의 열교환기(B)에 통과시켜, 벤젠 컬럼(10)과 큐멘 컬럼(20) 중에서 선택된 하나 이상의 하부에 열을 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 배출라인(34)은, 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)와 큐멘 컬럼(20)의 열교환기(B) 중에서 선택된 하나 이상의 열교환기(B)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 폴리이소프로필벤젠(PIPB)의 증기 열원이 벤젠 컬럼(10) 및/또는 큐멘 컬럼(20)의 열원으로 재활용되어 에너지 효율이 증가될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 배출라인(34)은, 예를 들면 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에는 연결될 수 있다. 또한, 열교환기(B)를 통과한 폴리이소프로필벤젠(PIPB)은 열을 공급한 다음, 트랜스 알킬레이션 반응부로 공급되어 재순환될 수 있다.
본 출원은 또한, 상기와 같은 장치를 이용한 큐멘의 정제방법에 관한 것이다. 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은, 상기 라이트 컷 컬럼, 벤젠 컬럼, 큐멘 컬럼 및 폴리이소프로필벤젠 컬럼을 포함하여 수행될 수 있다.
예를 들면, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은, 알킬레이션 반응부의 스트림을 라이트 컷 컬럼으로 유입하여, 경질 물질과 물을 제거하는 라이트 제거단계;
트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림과 상기 라이트 컷 컬럼의 하부로 배출된 스트림을 벤젠 컬럼으로 유입하여, 벤젠과 큐멘 스트림으로 분리하는 벤젠 분리단계;
상기 분리된 큐멘 스트림을 큐멘 컬럼으로 유입하여, 큐멘과 폴리이소프로필벤젠 스트림으로 분리하는 큐멘 분리단계; 및
상기 분리된 폴리이소프로필벤젠 스트림을 폴리이소프로필벤젠 컬럼으로 유입하여, 폴리이소프로필벤젠과 중질 물질로 분리하는 폴리이소프로필벤젠 분리단계를 포함한다.
상기 라이트 제거 단계는 라이트 컷 컬럼(40)에서 수행될 수 있으며, 알킬레이션 반응부의 스트림을 상기 라이트 컷 컬럼(40)에 유입하여, 예를 들면 경질 물질과 물을 상부로 제거하고, 하부로는 고비점 물질, 구체적으로 벤젠, 큐멘, 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 및 중질 물질 등을 분리할 수 있다.
또한, 상기 라이트 제거 단계는 전단부에 설치된 벤젠 유입라인으로 벤젠을 유입시키는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 벤젠 분리 단계는 벤젠 컬럼(10)에서 수행될 수 있으며, 트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림 및 라이트 컷 컬럼의 하부로 배출된 스트림을 유입하여, 예를 들면 상부로는 벤젠을 하부로는 큐멘 스트림을 분리하는 것을 포함할 수 있다.
상기 상부로 분리된 벤젠은 벤젠 리싸이클 라인을 통해 예를 들면 알킬레이션 반응부 및/또는 트랜스 알킬레이션 반응부로 공급되어 재순환되거나, 경우에 따라서는 상기 벤젠 유입라인(41)을 통해 라이트 컷 컬럼(40)으로 재순환될 수 있다.
상기 벤젠 컬럼은 하부 온도(T2)를 강하(drop)시키는 온도 강하부(15)를 포함할 수 있는데, 벤젠 컬럼의 온도 하강은 벤젠 컬럼의 내부 압력의 강하로부터 유도되는 것일 수 있다.
즉, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은, 벤젠 분리 단계 이전에 라이트 제거 단계를 더 포함함으로써, 벤젠 컬럼의 내부 압력 강하를 유도할 수 있고, 궁극적으로 벤젠 컬럼의 하부 온도를 강하시킬 수 있다.
또한, 벤젠 컬럼의 하부 온도가 강하됨에 따라, 큐멘 컬럼의 상부에서 배출되는 큐멘을 벤젠 컬럼의 열 교환기에 통과 시켜 얻을 수 있는 큐멘의 증기(vapor) 열원만으로도 벤젠 컬럼(10)의 분리 공정에 필요한 열을 충분히 공급할 수 있으며, 최종적으로 에너지 절감 효과를 가져올 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 벤젠 컬럼의 내부 압력을 10 kPa 내지 230 kPa의 범위로 유지하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 벤젠 컬럼의 하부 온도를 130℃ 내지 200℃의 범위로 유지하는 것을 포함할 수 있다.
상기 큐멘 분리단계는 큐멘 컬럼(20)에서 수행될 수 있으며, 큐멘 스트림을 유입하여, 예를 들면 상부로 큐멘을 분리하고, 하부로는 폴리이소프로필벤젠 스트림을 분리하는 것을 포함할 수 있다.
상기 상부로 분리된 큐멘은, 예를 들면 상기 벤젠 컬럼의 열 교환기에 통과시킬 수 있다.
즉, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 큐멘 컬럼의 상부에서 배출되는 큐멘을 상기 벤젠 컬럼의 열 교환기에 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기와 같이, 큐멘 컬럼으로부터 분리된 큐멘을 벤젠 컬럼의 열 교환기에 통과 시킬 경우, 큐멘 증기(Vapor)가 열원이 되어, 벤젠 컬럼에 설치되어 있는 열 교환기의 에너지를 절감시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 큐멘 컬럼의 상부 온도를 140℃ 내지 210℃의 범위 내로 유지하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은, 상기 벤젠 컬럼(10)과 큐멘 컬럼(20)은 하기 수식 1을 만족하도록 운전하는 것을 포함할 수 있다.
[수식 1]
T3 - T2 ≥ 10℃
상기 수학식에서, T2는 벤젠 컬럼(10) 내부의 하부 온도이고, T3은 큐멘 컬럼(20) 내부의 상부 온도이다.
즉, 큐멘 컬럼(20) 내부의 상부 온도(T3)는 벤젠 컬럼(10) 내부의 하부 온도(T2)보다 10℃ 이상 높게 유지되도록 운전될 수 있다.
상기 수식 1을 만족하는 경우, 에너지 효율성에서 매우 유리할 수 있다. 즉, 상기 수식 1을 만족하는 경우, 에너지 소비량이 효과적으로 절감될 수 있다.
본 출원에 따른 큐멘의 정제방법은 또한, 폴리이소프로필벤젠 컬럼의 상부에서 배출되는 폴리이소프로필벤젠을 벤젠 컬럼의 열 교환기 및 큐멘 컬럼의 열 교환기 중 선택되는 어느 하나 이상의 열 교환기에 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리이소프로필벤젠(PIPB) 배출라인(34)을, 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)와 큐멘 컬럼(20)의 열교환기(B) 중에서 선택된 하나 이상의 열교환기(B)에 연결시켜, 상기 폴리이소프로필벤젠을 벤젠 컬럼의 열 교환기 및 큐멘 컬럼의 열 교환기 중 선택되는 어느 하나 이상의 열 교환기에 통과시킬 수 있다. 이에 따라, 폴리이소프로필벤젠(PIPB)의 증기 열원이 벤젠 컬럼(10) 및/또는 큐멘 컬럼(20)의 열원으로 재활용되어 에너지 효율이 증가될 수 있다.
이하, 본 출원의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 출원의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 출원의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예1]
도 5에 보인 바와 같은 장치를 이용하여 큐멘을 정제하였다. 도 5에 보인 장치는 도 2에 보인 장치와 같으며, 다만 도 5에서는 각 컬럼(10)(20)(40)에서 소비되는 열에너지를 설명하기 위해 Q를 나타내었다.
도 5을 참조하면, 라이트 컷 컬럼(40)에 각 유입라인(41)(42)을 통해 프레쉬(fresh) 벤젠(41)과 알킬레이션 반응부에서 배출된 스트림(42)을 유입시켰다.
상부 배출라인(44)을 통해 경질 물질(Lights)과 물(water)은 제거하고, 하부 스트림은 하부 배출라인(46)을 통해 벤젠 컬럼(10)으로 유입되게 하였다.
벤젠 컬럼(10)으로는 상기 라이트 컷 컬럼(40)의 하부 스트림(46)과 함께, 유입라인(12)을 통해 트랜스 알킬레이션 반응부에서 배출된 스트림(12)이 유입되게 하였다. 그리고, 상부 배출라인(14)으로 벤젠을 배출시켜 라이트 컷 컬럼(40)으로 재순환시키고, 하부 배출라인(16)으로 큐멘 스트림을 배출시켜 큐멘 컬럼(20)으로 유입되게 하였다.
또한, 큐멘 컬럼(20)의 상부 배출라인(25)을 통해 큐멘을 배출시키되, 이를 벤젠 컬럼(10)의 열교환기(B)에 통과시켜 열을 공급되게 하였다. 하부 배출라인(26)을 통해 배출된 PIPB 스트림은 PIPB 컬럼(30)으로 유입되게 하였다. 또한, PIPB 컬럼(30)의 상부 배출라인(34)을 통해 PIPB을 배출시켜 트랜스 알킬레이션 반응부로 재순환시키고, 하부 배출라인(36)을 통해 중질 물질(Heavies)을 배출시켜 냉각 처리하였다.
본 실시예에 따른 정제공정을 진행함에 있어서는, 상기 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1) 강하가 유도되었다. 이 때, 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1)은 벤젠 컬럼(10)의 측방에 설치된 진공 펌프(15)에 의해 감압되어 대략 35 kPa로 유지되었다. 내부 압력(P1) 강하에 의해, 벤젠 컬럼(10)의 상부 온도(T1)와 하부 온도(T2)는 각각 약 50℃와 약 150℃로 유지되었다. 그리고 큐멘 컬럼(20)의 상부 온도(T3)는 약 160℃로 유지되었다. 여기서, 상부 온도(T1)(T3)는 탑정 구역의 평균 온도이고, 하부 온도(T2)는 탑저 구역의 평균 온도이다. 또한, 라이트 컷 컬럼(40)에 공급된 열에너지 Q0, 벤젠 컬럼(10)에 공급된 열에너지 Q1, 큐멘 컬럼(20)에 공급된 열에너지 Q2, 그리고 큐멘 컬럼(20)의 상부에서 배출되는 큐멘의 열에너지 Q3가 측정되었다. 이를 하기 [표 1]에 나타내었다.
[비교예]
도 4에 보인 바와 같은 장치를 이용하여 큐멘을 정제하였다. 도 4에 보인 장치는 도 1에 보인 장치와 같으며, 다만 도 4에서는 각 컬럼(1)(2)에서 소비되는 열에너지를 설명하기 위해 Q를 나타내었다. 본 비교예는 종래의 일반적인 공정으로서, 공지의 구체적인 공정에 대한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 각 유입라인(1a)(1b)(1c)에 통해 프레쉬 벤젠(1a), 알킬레이션 반응부에서 배출된 스트림(1b) 및 트랜스 알킬레이션 반응부에서 배출된 스트림(1c)을 벤젠 컬럼(1)에 유입시켰다. 그리고 경질 물질(Lights)과 물(water)은 상부 배출라인(1d)을 통해, 벤젠은 중간 배출라인(1f)을 통해, 큐멘 스트림은 하부 배출라인(1e)을 통해 배출되게 하였다.
그리고 큐멘 컬럼(2)의 상부 배출라인(2a)을 통해 큐멘을 배출시켜 회수되게 하고, 하부 배출라인(2b)을 통해 배출된 PIPB 스트림은 PIPB 컬럼(3)으로 유입되게 하였다. 또한, PIPB 컬럼(3)의 상부 배출라인(3a)을 통해 PIPB을 배출시켜 트랜스 알킬레이션 반응부로 재순환시키고, 하부 배출라인(3d)을 통해 중질 물질(Heavies)을 배출시켜 냉각 처리하였다.
위와 같은 정제공정에서, 벤젠 컬럼(1)의 내부 압력(P1)은 대략 310 kPa로 유지되고, 벤젠 컬럼(1)의 상부 온도(T1)와 하부 온도(T2)는 각각 약 50℃와 약 215℃로 유지되었다. 그리고 큐멘 컬럼(2)의 상부 온도(T3)는 약 160℃로 유지되었다. 여기서, 상부 온도(T1)(T3)는 탑정 구역의 평균 온도이고, 하부 온도(T2)는 탑저 구역의 평균 온도이다. 또한, 벤젠 컬럼(1)에 공급된 열에너지 Q1, 큐멘 컬럼(2)에 공급된 열에너지 Q2, 그리고 큐멘 컬럼(2)의 상부에서 배출되는 큐멘의 열에너지 Q3가 측정되었다. 이를 하기 [표 1]에 나타내었다.
표 1 <열 에너지 평가 결과>
비 고 P1(kPa) T3-T2 Q0 Q1 Q2 Q3 QT 절감량(△Q)
비교예 310 -55℃ - 8.4 5.2 6.1 13.6 -
실시예 35 10℃ 0.95 6.94 7.6 6.1 9.39 4.21
- P1 : 벤젠 컬럼의 내부 압력(kPa)- Q0 : 라이트 컷 컬럼에 공급된 열에너지(Gcal/hr)- Q1 : 벤젠 컬럼에 공급된 열에너지(Gcal/hr)- Q2 : 큐멘 컬럼에 공급된 열에너지(Gcal/hr)- Q3 : 큐멘 컬럼에서 배출된 큐멘의 열에너지(Gcal/hr)- QT : 정제공정에서 실제 사용된 열에너지의 합량(Gcal/hr)- T3 : 큐멘 컬럼의 상부 온도- T2 : 벤젠 컬럼의 하부 온도
상기 [표 1]에 보인 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따라, 벤젠 컬럼(10)의 내부 압력(P1) 강하를 통해, 하부 온도(T2) 강하를 유도하고, 큐멘의 증기 열원(Q3)을 벤젠 컬럼(10)의 열원(Q1)으로 보충하는 경우, 4.21 Gcal/hr의 열에너지를 절감(약 31% 절감)할 수 있음을 알 수 있었다.
이때, 실시예에서, 벤젠 컬럼(10)에 공급된 열에너지(Q1)는 6.94 Gcal/hr이나, 벤젠 컬럼(10)에 큐멘의 열에너지(Q3) 6.1 Gcal/hr가 공급되므로, 벤젠 컬럼(10)에서 실제 사용된 열에너지(Q1 Q3)는 0.84 Gcal/hr이다. 따라서 정제 공정에서 실제 사용된 열에너지(QT)는, 비교예의 경우에는 13.6 Gcal/hr이나, 실시예의 경우에는 9.36 Gcal/hr로서 에너지 소비량이 현저히 절감됨을 알 수 있었다.

Claims (15)

  1. 알킬레이션 반응부의 스트림을 유입하여, 경질 물질과 물을 상부로 배출시키는 라이트 컷 컬럼;
    트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림과 상기 라이트 컷 컬럼의 하부로 배출된 스트림을 유입하여, 벤젠과 큐멘 스트림으로 분리하는 벤젠 컬럼;
    상기 벤젠 컬럼으로부터 큐멘 스트림을 유입하여, 큐멘과 폴리이소프로필벤젠 스트림으로 분리하는 큐멘 컬럼;
    상기 큐멘 컬럼으로부터 폴리이소프로필벤젠 스트림을 유입하여, 폴리이소프로필벤젠과 중질 물질로 분리하는 폴리이소프로필벤젠 컬럼;
    상기 벤젠 컬럼의 하부 온도를 강하시키는 온도 강하부; 및
    상기 큐멘 컬럼의 상부에 설치된 큐멘 배출라인을 포함하는 큐멘의 정제장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    큐멘 배출라인은 벤젠 컬럼의 하부에 열을 공급할 수 있도록, 벤젠 컬럼의 열교환기에 연결되는 큐멘의 정제장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    온도 강하부는, 벤젠 컬럼의 내부 압력을 강하시키는 압력 강하 수단을 포함하는 큐멘의 정제장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    온도 강하부는, 벤젠 컬럼에 연결된 진공 펌프를 포함하는 큐멘의 정제장치.
  5. 제1항에 있어서,
    벤젠 컬럼과 큐멘 컬럼은, 하기 수식 1을 만족하도록 운전되는 큐멘의 정제장치:
    [수식 1]
    T3 - T2 ≥ 10℃
    (상기 수식 1에서, T2는 벤젠 컬럼의 하부 온도이고, T3은 큐멘 컬럼의 상부 온도이다).
  6. 제 1항에 있어서,
    라이트 컷 컬럼은 전단부에 위치하고, 프레쉬 벤젠을 유입하는 벤젠 유입 라인을 더 포함하는 큐멘의 정제장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    폴리이소프로필벤젠 컬럼은, 상부에 설치된 폴리이소프로필벤젠 배출라인을 포함하고, 상기 폴리이소프로필벤젠 배출라인은, 벤젠 컬럼의 열교환기와 큐멘 컬럼의 열 교환기 중에서 선택된 하나 이상의 열 교환기에 연결되는 큐멘의 정제장치.
  8. 알킬레이션 반응부의 스트림을 라이트 컷 컬럼으로 유입하여, 경질 물질과 물을 제거하는 라이트 제거단계;
    트랜스 알킬레이션 반응부의 스트림과 상기 라이트 컷 컬럼의 하부로 배출된 스트림을 벤젠 컬럼으로 유입하여, 벤젠과 큐멘 스트림으로 분리하는 벤젠 분리단계;
    상기 분리된 큐멘 스트림을 큐멘 컬럼으로 유입하여, 큐멘과 폴리이소프로필벤젠 스트림으로 분리하는 큐멘 분리단계; 및
    상기 분리된 폴리이소프로필벤젠 스트림을 폴리이소프로필벤젠 컬럼으로 유입하여, 폴리이소프로필벤젠과 중질 물질로 분리하는 폴리이소프로필벤젠 분리단계를 포함하는 큐멘의 정제방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    라이트 제거 단계는 전단부에 설치된 벤젠 유입라인으로 벤젠을 유입시키는 것을 더 포함하는 큐멘의 정제방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    큐멘 컬럼의 상부에서 배출되는 큐멘을 상기 벤젠 컬럼의 열 교환기에 통과시키는 단계를 더 포함하는 큐멘의 정제방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    벤젠 컬럼의 하부 온도를 130℃ 내지 200℃의 범위로 유지하는 큐멘의 정제방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    큐멘 컬럼의 상부 온도을 140℃ 내지 210℃의 범위로 유지하는 큐멘의 정제방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    벤젠 컬럼과 큐멘 컬럼이 하기 수식 1을 만족하도록 운전되는 큐멘의 정제방법:
    [수식 1]
    T3 - T2 ≥ 10℃
    (상기 수식 1에서, T2는 벤젠 컬럼의 하부 온도이고, T3은 큐멘 컬럼의 상부 온도이다.)
  14. 제 8항에 있어서,
    벤젠 컬럼의 내부 압력을 10 kPa 내지 230 kPa의 범위로 유지하는 큐멘의 정제 방법.
  15. 제 8항에 있어서,
    폴리이소프로필베젠 컬럼의 상부에서 배출되는 폴리이소프로필벤젠을 벤젠 컬럼의 열 교환기 및 큐멘 컬럼의 열 교환기 중 선택되는 어느 하나 이상의 열 교환기에 통과시키는 단계를 더 포함하는 큐멘의 정제방법.
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