본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선을 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas) 또는 액체(liquid)를 의미할 수 있다.In the present invention, the term'stream' may mean a flow of a fluid in a process, and may also mean a fluid itself flowing in a pipe. Specifically, the'stream' may mean the fluid itself and the flow of the fluid simultaneously flowing in a pipe connecting each device. In addition, the fluid may mean gas or liquid.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.
본 발명에 따르면, 올리고머 제조 방법이 제공된다. 상기 올리고머 제조 방법으로서, 반응기에 단량체를 포함하는 피드 스트림을 공급하여 올리고머화 반응을 실시하는 단계; 상기 반응기의 제1 배출 스트림을 제1 분리 장치에 공급하고, 상기 반응기의 제2 배출 스트림을 제2 분리 장치에 공급하는 단계; 상기 제2 분리 장치의 상부 배출 스트림으로 단량체를 회수하고, 하부 배출 스트림은 제3 분리 장치에 공급하는 단계; 및 상기 제3 분리 장치의 상부 배출 스트림을 제2 분리 장치로 공급하는 단계를 포함하는 것인 올리고머 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a method for preparing an oligomer is provided. As the oligomer production method, the step of performing an oligomerization reaction by supplying a feed stream containing a monomer to a reactor; Supplying a first discharge stream of the reactor to a first separation device, and supplying a second discharge stream of the reactor to a second separation device; Recovering the monomer to the upper discharge stream of the second separation device, and feeding the lower discharge stream to a third separation device; And supplying the top discharge stream of the third separation device to a second separation device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반응기에 단량체를 포함하는 피드 스트림을 공급하여 올리고머화 반응을 실시하는 단계는, 단량체를 포함하는 피드 스트림이 반응기에 공급되고, 상기 반응기의 하부에서 액체 상으로 단량체의 올리고머화 반응이 수행될 수 있다. 상기 올리고머화 반응은, 단량체가 소중합되는 반응을 의미할 수 있다. 중합되는 단량체의 개수에 따라 삼량화(trimerization), 사량화(tetramerization)라고 불리며, 이를 총칭하여 다량화(multimerization)라고 한다.According to an embodiment of the present invention, in the step of performing an oligomerization reaction by supplying a feed stream containing a monomer to a reactor, a feed stream containing a monomer is supplied to the reactor, and the monomer is in a liquid phase at the bottom of the reactor. The oligomerization reaction of can be carried out. The oligomerization reaction may mean a reaction in which a monomer is micropolymerized. Depending on the number of monomers to be polymerized, they are called trimerization and tetramerization, and these are collectively referred to as multimerization.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단량체는 에틸렌이고, 올리고머는 알파 올레핀일 수 있다. 알파 올레핀은 공단량체, 세정제, 윤활제, 가소제 등에 쓰이는 중요한 물질로 상업 적으로 널리 사용되며, 특히 1-헥센과 1-옥텐은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 제조 시, 폴리에틸렌의 밀도를 조절하기 위한 공단량체로 많이 사용된다. 상기 1-헥센 및 1-옥텐과 같은 알파 올레핀은 예를 들어, 에틸렌의 삼량체화 반응 또는 사량체화 반응을 통해 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the monomer may be ethylene, and the oligomer may be an alpha olefin. Alpha olefin is an important material used for comonomers, detergents, lubricants, plasticizers, etc., and is widely used commercially.In particular, 1-hexene and 1-octene are balls for controlling the density of polyethylene in the manufacture of linear low-density polyethylene (LLDPE). It is widely used as a monomer. Alpha olefins such as 1-hexene and 1-octene may be prepared, for example, through a trimerization reaction or tetramerization reaction of ethylene.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단량체의 올리고머화 반응 단계는 연속 공정에 적합한 반응기에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 연속 교반식 반응기(CSTR) 및 플러그 흐름 반응기(PFR)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 반응기를 포함하는 반응 시스템 하에서 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of the oligomerization reaction of the monomer may be carried out in a reactor suitable for a continuous process, preferably selected from the group consisting of a continuous stirred reactor (CSTR) and a plug flow reactor (PFR). It can be carried out under a reaction system comprising one or more reactors.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단량체의 올리고머화 반응은, 상기 반응 시스템과 통상의 접촉 기술을 응용하여 용매의 존재 또는 부재 하에서 균질 액상 반응, 촉매 시스템이 일부 용해되지 않거나 전부 용해되지 않는 형태인 슬러리 반응, 2상 액체/액체 반응, 또는 생성물이 주 매질로 작용하는 벌크상 반응 또는 가스상 반응으로 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 단량체의 올리고머화 반응 단계는 균질 액상 반응으로 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the oligomerization reaction of the monomer is a homogeneous liquid phase reaction in the presence or absence of a solvent by applying a conventional contact technique with the reaction system, a form in which some or all of the catalyst system is not dissolved. It can be carried out as a phosphorus slurry reaction, a two-phase liquid/liquid reaction, or as a bulk or gaseous reaction in which the product acts as the main medium. Preferably, the step of the oligomerization reaction of the monomer may be performed as a homogeneous liquid phase reaction.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 올리고머화 반응을 실시하는 단계는 10 ℃ 내지 180 ℃, 30 ℃ 내지 150 ℃ 또는 50 ℃ 내지 120 ℃의 온도 하에서 수행될 수 있다
. 또한, 상기 올리고머화 반응을 실시하는 단계는 15 bar 내지 100 bar, 20 bar 내지 80 bar 또는 25 bar 내지 60 bar의 압력 하에서 수행될 수 있다. 상기 온도 범위 및 압력 범위 내에서 에틸렌을 올리고머화할 때, 원하는 알파 올레핀에 대해 선택도가 우수할 수 있고, 부산물의 양이 저감될 수 있으며, 연속 공정의 운용상 효율을 상승시키고 비용을 절감할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of performing the oligomerization reaction may be performed at a temperature of 10°C to 180°C, 30°C to 150°C, or 50°C to 120°C . In addition, the step of performing the oligomerization reaction may be performed under a pressure of 15 bar to 100 bar, 20 bar to 80 bar, or 25 bar to 60 bar. When ethylene is oligomerized within the above temperature range and pressure range, selectivity for the desired alpha olefin can be excellent, the amount of by-products can be reduced, and the operational efficiency of the continuous process can be increased and cost can be reduced. have.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단량체를 포함하는 피드 스트림은, 기상의 단량체 및 용매를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the feed stream including the monomer may include a vapor phase monomer and a solvent.
상기 피드 스트림에 포함되는 기상의 단량체는 예를 들어, NCC(Naphtha Cracking center) 공정에서 분리된 에틸렌 단량체를 직접 또는 저장 단계를 거친 후 단량체를 포함하는 피드 스트림으로 공급될 수 있다. 또한, 상기 기상의 단량체는 올리고머 제조 공정 내에서 회수된 스트림을 포함할 수 있다. The gaseous monomer contained in the feed stream may be supplied as a feed stream containing the monomer directly or after a storage step of the ethylene monomer separated in a Naphtha Cracking Center (NCC) process. In addition, the gaseous monomer may include a stream recovered in the oligomer manufacturing process.
상기 피드 스트림에 포함되는 용매는, 피드 스트림으로 반응기에 공급될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 용매로서, 올리고머 공정 내에서 사용 후 회수된 용매를 재사용할 수 있다.The solvent contained in the feed stream may be supplied to the reactor as a feed stream. In some cases, as the solvent, the solvent recovered after use in the oligomer process may be reused.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기의 제1 배출 스트림을 제1 분리 장치에 공급하고, 상기 반응기의 제2 배출 스트림을 제2 분리 장치에 공급하는 단계에서, 분리 장치는 통상의 증류탑을 이용할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the step of supplying the first discharge stream of the reactor to the first separation device and supplying the second discharge stream of the reactor to the second separation device, the separation device comprises a conventional distillation column. Can be used.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 배출 스트림은 기상의 단량체를 포함하는 스트림일 수 있다. 상기 제1 분리 장치는 기상의 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림은 반응기로 공급하고, 액상의 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림은 제2 분리 장치로 공급할 수 있다. 이 때, 상기 제1 분리 장치의 상부 배출 스트림은 반응기에 별도로 공급되는 기상의 단량체 스트림과 혼합기에서 혼합되어 반응기로 공급되거나, 별도로 반응기에 공급될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first discharge stream may be a stream containing a gaseous monomer. In the first separation device, an upper discharge stream including gaseous monomers may be supplied to a reactor, and a lower discharge stream including liquid monomers may be supplied to a second separation device. In this case, the upper discharge stream of the first separation device may be mixed with a gaseous monomer stream separately supplied to the reactor and supplied to the reactor by mixing in a mixer, or may be separately supplied to the reactor.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기 제2 배출 스트림은 제2 분리 장치로 공급되어 기상의 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림과, 올리고머 생성물, 부산물 및 용매를 포함하는 하부 배출 스트림으로 분리될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the reactor second discharge stream may be supplied to a second separation device to be separated into an upper discharge stream containing a gaseous monomer and a lower discharge stream containing an oligomer product, a byproduct, and a solvent. have.
상기 제2 분리 장치에서 상부 배출 스트림으로 회수되는 기상의 단량체는 반응기로 공급될 수 있다. 이 때, 상기 제2 분리 장치 상부 배출 스트림은 반응기에 별도로 공급되는 기상의 단량체 스트림 및 제1 분리 장치 상부 배출 스트림과 혼합기에서 혼합되어 반응기로 공급되거나, 별도로 반응기에 공급될 수 있다. The gaseous monomer recovered as an upper discharge stream in the second separation device may be supplied to the reactor. In this case, the second separation device upper discharge stream may be mixed with the gaseous monomer stream and the first separation device upper discharge stream separately supplied to the reactor and supplied to the reactor by mixing in a mixer, or may be separately supplied to the reactor.
상기 제2 분리 장치 하부 배출 스트림은 제3 분리 장치로 공급되어, 제3 분리 장치에서, 올리고머 및 용매를 포함하는 액상의 하부 배출 스트림과 부산물로서 C4 화합물을 포함하는 액상의 상부 배출 스트림으로 분리될 수 있다. 이 때, 상기 C4 화합물은 1-부텐(1-C4)을 포함할 수 있다.The second separation unit bottom effluent stream is fed to a third separation unit to be separated in a third separation unit into a liquid bottom effluent stream containing oligomers and solvents and a liquid top effluent stream containing C4 compounds as by-products. I can. In this case, the C4 compound may include 1-butene (1-C4).
상기 제3 분리 장치 상부 배출 스트림 내에 포함된 C4 화합물의 함량은 70 중량% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 분리 장치 상부 배출 스트림 내에 포함된 C4 화합물의 함량은 70 중량% 내지 99 중량%, 80 중량% 내지 95 중량% 또는 85 중량% 내지 90 중량% 범위일 수 있다. 이와 같이, C4 화합물을 포함한 제3 분리 장치 상부 배출 스트림은 제2 분리 장치로 공급되면서 제2 분리 장치와 제3 분리 장치는 순환 흐름을 가질 수 있다. 이 때, 제3 분리 장치에서 C4 화합물을 상부 배출 스트림으로 제2 분리 장치에 공급함으로써, 올리고머 생성물 및 용매와 비교하여 비점이 낮은 C4 화합물이 제2 분리 장치의 하부에 농축될 수 있다. 이를 통해, 제2 분리 장치의 상부로는 미반응 단량체를 회수하면서, 하부 온도는 낮아지고, 하부 배출 스트림으로 농축된 C4 화합물을 효과적으로 제거할 수 있다.The content of the C4 compound contained in the upper discharge stream of the third separation device may be 70% by weight or more. For example, the content of the C4 compound contained in the upper discharge stream of the third separation device may range from 70% to 99% by weight, 80% to 95% by weight, or 85% to 90% by weight. As such, the upper discharge stream of the third separation device including the C4 compound may be supplied to the second separation device, while the second separation device and the third separation device may have a circulation flow. At this time, by supplying the C4 compound as an upper discharge stream from the third separation device to the second separation device, the C4 compound having a lower boiling point compared to the oligomer product and the solvent may be concentrated in the lower portion of the second separation device. Through this, while recovering the unreacted monomer to the upper portion of the second separation device, the lower temperature is lowered, it is possible to effectively remove the concentrated C4 compound to the lower discharge stream.
상기 제2 분리 장치 하부 배출 스트림에 농축된 C4 화합물의 함량은 5 중량% 내지 40 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 분리 장치 하부 배출 스트림에 포함된 C4 화합물의 함량은 5 중량% 내지 40 중량%, 10 중량% 내지 30 중량% 또는 13 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. The content of the concentrated C4 compound in the lower discharge stream of the second separation device may be 5% to 40% by weight. For example, the content of the C4 compound contained in the lower discharge stream of the second separation device may be 5% to 40% by weight, 10% to 30% by weight, or 13% to 20% by weight.
상기 농축된 C4 화합물을 포함하는 제2 분리 장치 하부 배출 스트림은 제3 분리 장치로 공급되고, 제3 분리 장치에서 80 중량% 이상의 C4 화합물을 포함하는 상부 배출 스트림을 배출하게 된다. 이 때, 상기 제3 분리 장치 상부 배출 스트림 중 일부 스트림을 제2 분리 장치로 공급하지 않고, 분기하여 회수하는 방법으로 C4 화합물을 효율적으로 분리할 수 있다. 예를 들어, 상기 C4 화합물을 높은 함량으로 포함하고 있는 제3 분리 장치 상부 배출 스트림을 일부 퍼지시켜 C4 화합물을 선택적으로 회수할 수 있다. The second separation unit lower discharge stream containing the concentrated C4 compound is fed to a third separation unit, and the upper discharge stream containing 80% by weight or more C4 compounds is discharged from the third separation unit. In this case, the C4 compound can be efficiently separated by a method of branching and recovering some streams of the upper discharge stream of the third separation device to the second separation device. For example, the C4 compound may be selectively recovered by partially purging the upper discharge stream of the third separation device containing the C4 compound in a high content.
상기 제3 분리 장치 상부 배출 스트림 중 일부 스트림에 포함된 C4 화합물의 함량은 70 중량% 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 분리 장치 상부 배출 스트림 중 일부 스트림에 포함된 C4 화합물의 함량은 70 중량% 내지 99 중량%, 80 중량% 내지 95 중량% 또는 85 중량% 내지 90 중량% 범위일 수 있다. 또한, 상기 제3 분리 장치 상부 배출 스트림 중 일부 스트림에 포함된 단량체의 함량은 5 중량% 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 분리 장치 상부 배출 스트림 중 일부 스트림에 포함된 단량체의 함량은 0.01 중량% 내지 5 중량%, 0.1 중량% 내지 3 중량% 또는 0.5 중량% 내지 2 중량% 범위일 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 올리고머 제조 방법은 단량체의 손실(loss)을 5 중량% 이하로 최소화하면서, 제3 분리 장치 상부 배출 스트림의 일부 스트림을 퍼지시켜 공정 내 부산물인 C4 화합물을 선택적으로 회수할 수 있다. 이를 통해, 종래의 올리고머 제조 방법에서 C4 화합물에 대한 선택도가 낮아 별도의 C4 분리 단계 없이 미반응 단량체 회수 스트림의 일부 스트림을 퍼지하는 방법으로 C4 화합물을 제거한 경우 C4 화합물과 함께 단량체도 제거되어, 단량체의 손실이 컸던 문제점을 해결하였다.The content of the C4 compound contained in some streams of the upper discharge stream of the third separation device may be 70% by weight or more. For example, the content of the C4 compound contained in some streams of the upper discharge stream of the third separation device may range from 70% to 99% by weight, 80% to 95% by weight, or 85% to 90% by weight. . In addition, the content of monomers in some streams of the upper discharge stream of the third separation device may be 5% by weight or less. For example, the content of the monomer contained in some streams of the upper discharge stream of the third separation device may range from 0.01% to 5% by weight, from 0.1% to 3% by weight, or from 0.5% to 2% by weight. As described above, the oligomer manufacturing method according to the present invention minimizes the loss of monomer to 5% by weight or less, while purging some streams of the upper discharge stream of the third separation device to selectively recover the C4 compound as a by-product in the process. I can. Through this, when the C4 compound is removed by purging some streams of the unreacted monomer recovery stream without a separate C4 separation step due to low selectivity for the C4 compound in the conventional oligomer production method, the monomer is also removed along with the C4 compound, The problem that the loss of monomer was large was solved.
상기 반응기의 제2 배출 스트림 내 포함된 C4 화합물의 함량 대비 상기 제3 분리 장치의 상부 배출 스트림 내 포함된 C4 화합물의 함량비는 2 이상 2 내지 7, 4 내지 6일 수 있다. 이 때, 상기 제3 분리 장치의 상부 배출 스트림은 제3 분리 장치 상부로부터 배출되어 제2 분리 장치로 공급되는 스트림을 의미할 수 있다. 상기 반응기의 제2 배출 스트림 내 포함된 C4 화합물의 함량 대비 상기 제3 분리 장치의 상부 배출 스트림 내 포함된 C4 화합물의 함량비는 반응기의 제2 배출 스트림이 제2 분리 장치로 공급되고, 제3 분리 장치를 거쳐 일부 순환하면서 반응기의 제2 배출 스트림 내 C4 화합물이 농축되는 농축비를 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 분리 장치 후단에 제3 분리 장치를 설치하여 상기 반응기의 제2 배출 스트림 내 C4 함량 대비 2배 이상의 농축비로 C4 화합물을 농축시킴으로써, C4 화합물의 비점이 낮기 때문에 제2 분리 장치의 하부 배출 스트림의 비점을 낮추어주는 효과를 얻을 수 있어, 제2 분리 장치의 압력을 고압으로 유지하면서 하부 온도를 낮출 수 있다. 구체적으로, 동일한 압력에서 비점이 낮은 물질의 농도가 높아지면, 혼합물의 비점이 낮아지는 효과가 있기 때문에, C4 화합물을 농축시킴으로써 제2 분리 장치의 하부 배출 스트림의 비점을 낮출 수 있었다. 이 때, 증류탑에서 배출되는 스트림의 비점은 해당 증류탑의 운전 온도를 의미할 수 있어, 상기 제2 분리 장치의 하부 배출 스트림의 비점은 제2 분리 장치 하부의 운전 온도를 의미할 수 있다.The content ratio of the C4 compound contained in the upper discharge stream of the third separation device to the content of the C4 compound contained in the second discharge stream of the reactor may be 2 or more and 2 to 7, 4 to 6. In this case, the upper discharge stream of the third separation device may mean a stream discharged from the upper portion of the third separation device and supplied to the second separation device. The content ratio of the C4 compound contained in the upper discharge stream of the third separation device to the content of the C4 compound contained in the second discharge stream of the reactor is determined by supplying the second discharge stream of the reactor to the second separation device, and the third It may mean a concentration ratio at which the C4 compound is concentrated in the second discharge stream of the reactor while partially circulating through the separation device. Specifically, by installing a third separation device at the rear end of the second separation device to concentrate the C4 compound at a concentration ratio of at least twice the C4 content in the second discharge stream of the reactor, the second separation device because the boiling point of the C4 compound is low. It is possible to obtain the effect of lowering the boiling point of the lower discharge stream of, and thus lower the temperature of the lower part while maintaining the pressure of the second separation device at high pressure. Specifically, when the concentration of the substance having a low boiling point is increased at the same pressure, the boiling point of the mixture is lowered, and thus the boiling point of the lower discharge stream of the second separation device can be lowered by concentrating the C4 compound. In this case, the boiling point of the stream discharged from the distillation column may refer to an operating temperature of the corresponding distillation column, and the boiling point of the lower discharge stream of the second separation device may refer to an operation temperature under the second separation unit.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 분리 장치 내의 압력은 상기 제3 분리 장치 내의 압력보다 고압으로 운전될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 분리 장치는 고압으로 운전하면서, 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림을 제3 분리 장치로 배출시킴으로써, 제2 분리 장치의 상부 온도를 고온으로 유지하면서, 하부 온도를 낮출 수 있다. 이를 통해, 탄화수소류의 부반응을 억제할 수 있다. 구체적으로, 제2 분리 장치 내의 압력을 고압으로 운전하면서 상부 온도는 고온으로 유지하고, 하부 온도를 낮춤으로써, 상부에서 미반응 단량체를 용이하게 회수하고, 하부에서 제조된 올리고머가 분해되거나, 타 물질과 반응하여 부산물을 생성하는 부반응이 일어나는 것을 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the pressure in the second separation device may be operated at a higher pressure than the pressure in the third separation device. Specifically, the second separation device may lower the bottom temperature while maintaining the upper temperature of the second separation device at a high temperature by discharging the lower discharge stream containing the monomer to the third separation device while operating at high pressure. Through this, side reactions of hydrocarbons can be suppressed. Specifically, by operating the pressure in the second separation device at high pressure while maintaining the upper temperature at a high temperature and lowering the lower temperature, unreacted monomers can be easily recovered from the upper part, and the oligomer produced at the lower part is decomposed, or other substances It is possible to prevent the occurrence of side reactions that react with and generate by-products.
상기 제2 분리 장치 내의 압력은 12 bar 내지 25 bar이고, 상기 제3 분리 장치 내의 압력은 3 bar 내지 15 bar 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 분리 장치 내의 압력은 12 bar 내지 25 bar, 13 bar 내지 23 bar 또는 14 bar 내지 20 bar일 수 있고, 제3 분리 장치 내의 압력은 3 bar 내지 15 bar, 4 bar 내지 13 bar 또는 5 bar 내지 10 bar 범위일 수 있다. 제2 분리 장치 및 제3 분리 장치 내의 압력을 상기 범위 내로 제어함으로써, 제2 분리 장치 및 제3 분리 장치에서 저온의 냉매나 높은 압축비의 압축기를 요구하지 않고 미반응 단량체를 효율적으로 회수할 수 있고, 제2 분리 장치 하부에서 단량체의 올리고머화 반응을 통해 제조된 올리고머가 분해되거나, 타 물질과 반응하여 부산물을 생성하는 부반응이 일어나는 것을 방지할 수 있다. The pressure in the second separation device may range from 12 bar to 25 bar, and the pressure in the third separation device may range from 3 bar to 15 bar. For example, the pressure in the second separation device may be 12 bar to 25 bar, 13 bar to 23 bar, or 14 bar to 20 bar, and the pressure in the third separation device is 3 bar to 15 bar, 4 bar to 13 bar. bar or 5 bar to 10 bar range. By controlling the pressure in the second separation device and the third separation device within the above range, it is possible to efficiently recover unreacted monomers without requiring a low-temperature refrigerant or a high compression ratio compressor in the second separation device and the third separation device. , In the lower part of the second separation device, the oligomer prepared through the oligomerization reaction of the monomer may be decomposed, or a side reaction of generating a by-product by reacting with other substances may be prevented.
상기 제2 분리 장치를 고압으로 운전하고, 상기 제2 분리 장치의 하부 배출 스트림을 저압으로 운전되는 제3 분리 장치로 공급하며, 상기 고압의 제2 분리 장치와 저압의 제3 분리 장치의 순환 흐름으로부터 제2 분리 장치의 하부에 C4 화합물을 농축시킴으로써, 제2 분리 장치의 상부 온도는 높게 유지하면서 하부 온도를 낮출 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 분리 장치 하부 배출 스트림의 온도는 130 ℃ 내지 200 ℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 분리 장치 하부 배출 스트림의 온도는 130 ℃ 내지 200 ℃, 140 ℃ 내지 190 ℃ 또는 150 ℃ 내지 180 ℃일 수 있다. The second separation device is operated at a high pressure, and the lower discharge stream of the second separation device is supplied to a third separation device operated at a low pressure, and a circulation flow between the high pressure second separation device and the low pressure third separation device By concentrating the C4 compound in the lower portion of the second separation device from, it is possible to lower the bottom temperature while maintaining the upper temperature of the second separation device high. Specifically, the temperature of the lower discharge stream of the second separation device may be 130 °C to 200 °C. For example, the temperature of the lower discharge stream of the second separation device may be 130°C to 200°C, 140°C to 190°C, or 150°C to 180°C.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 분리 장치의 하부 스트림에 있어서, 용매 및 올리고머는 추가적인 분리 공정을 통해 분리될 수 있으며, 분리된 용매는 반응기로 공급할 수 있다. 또한, 상기 분리된 올리고머는 다시 추가적인 분리 공정을 통해 단량체의 삼량체 및 사량체 등으로 분리할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the lower stream of the third separation device, the solvent and the oligomer may be separated through an additional separation process, and the separated solvent may be supplied to the reactor. In addition, the separated oligomer may be separated into monomer trimers and tetramers through an additional separation process.
본 발명에 따르면, 올리고머 제조 장치가 제공된다. 상기 올리고머 제조 장치로서, 공급된 단량체를 포함하는 피드 스트림을 올리고머화 반응시키고, 제1 배출 스트림을 제1 분리 장치에 공급하며, 제2 배출 스트림을 제2 분리 장치에 공급하는 반응기; 상기 반응기 제1 배출 스트림을 공급받는 제1 분리 장치; 상기 반응기 제2 배출 스트림을 공급받아 상부 배출 스트림으로 단량체를 회수하고, 하부 배출 스트림을 제3 분리 장치에 공급하는 제2 분리 장치; 및 상기 제2 분리 장치 하부 배출 스트림을 공급받아 상부 배출 스트림을 제2 분리 장치로 공급하는 제3 분리 장치를 포함하는 올리고머 제조 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, an apparatus for producing an oligomer is provided. The oligomer production apparatus, comprising: a reactor for oligomerizing a feed stream containing a supplied monomer, supplying a first discharge stream to a first separation device, and supplying a second discharge stream to a second separation device; A first separation device receiving the reactor first discharge stream; A second separation device for receiving the second discharge stream of the reactor, recovering the monomer as an upper discharge stream, and supplying the lower discharge stream to a third separation device; And a third separation device configured to receive the second separation device lower discharge stream and supply the upper discharge stream to the second separation device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본 발명에 따른 올리고머 제조 장치는 앞서 기재한 올리고머 제조 방법에 따른 공정을 실시하기 위한 장치일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus for manufacturing an oligomer according to the present invention may be an apparatus for performing a process according to the method for manufacturing an oligomer described above.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본 발명에 따른 올리고머 제조 장치는 하기 도 1을 참조하여 설명할 수 있다. 예를 들어, 상기 올리고머 제조 장치는 공급된 단량체를 포함하는 피드 스트림을 올리고머화 반응시키는 반응기(100)를 포함하고, 상기 반응기(100)에서, 기상의 단량체를 포함하는 제1 배출 스트림은 제1 분리 장치(200)로 공급되며, 액상의 단량체를 포함하는 제2 배출 스트림은 제2 분리 장치(210)로 공급될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for producing an oligomer according to the present invention may be described with reference to FIG. 1 below. For example, the oligomer production apparatus includes a reactor 100 for oligomerizing a feed stream containing supplied monomers, and in the reactor 100, a first discharge stream containing a gaseous monomer is first The second discharge stream is supplied to the separation device 200 and includes a liquid monomer may be supplied to the second separation device 210.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기(100)로 공급되는 피드 스트림은, 단량체 및 용매를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 피드 스트림은 기상의 단량체 및 용매를 포함할 수 있다. 상기 기상의 단량체를 포함하는 피드 스트림은, 반응기(100)에 직접적으로 공급되는 기상의 단량체 스트림, 제1 분리 장치(200)에서 상부 배출 스트림으로 회수된 기상의 단량체 및 제2 분리 장치(210)에서 상부 배출 스트림으로 회수된 기상의 단량체를 포함할 수 있다. 상기 반응기(100)로 직접 공급되는 기상의 단량체 스트림, 기상의 단량체를 포함하는 제1 분리 장치(200) 상부 배출 스트림 및 기상의 단량체를 포함하는 제2 분리 장치(210) 상부 배출 스트림은 개별적으로 반응기(100)로 공급되거나, 혼합기(미도시)에서 혼합된 혼합 배출 스트림으로 반응기(100)에 공급될 수 있다. 상기 용매는 반응기(100)에 별도로 공급될 수 있으며, 이 때, 상기 용매는 공정 내에서 사용 후 분리된 용매를 재사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the feed stream supplied to the reactor 100 may include a monomer and a solvent. Specifically, the feed stream may contain a gaseous monomer and a solvent. The feed stream containing the gaseous monomer is a gaseous monomer stream directly supplied to the reactor 100, a gaseous monomer recovered as an upper discharge stream from the first separation device 200, and a second separation device 210 It may contain a gaseous monomer recovered as an upper discharge stream at. The gaseous monomer stream directly supplied to the reactor 100, the upper discharge stream of the first separation device 200 including the gaseous monomer, and the second separation device 210 upper discharge stream including the gaseous monomer are individually It may be supplied to the reactor 100 or may be supplied to the reactor 100 as a mixed discharge stream mixed in a mixer (not shown). The solvent may be separately supplied to the reactor 100, and in this case, the solvent separated after use in the process may be reused.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 분리 장치(200)는 반응기(100)로부터 제1 배출 스트림을 공급받아, 기상의 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림 및 액상의 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림으로 분리할 수 있다. 이 때, 상기 제1 분리 장치(200) 상부 배출 스트림은 반응기(100)로 공급하며, 하부 배출 스트림은 제2 분리 장치(210)로 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first separation device 200 receives the first discharge stream from the reactor 100 and converts the upper discharge stream including the gaseous monomer into the lower discharge stream including the liquid monomer. Can be separated. In this case, the upper discharge stream of the first separation device 200 may be supplied to the reactor 100, and the lower discharge stream may be supplied to the second separation device 210.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 분리 장치(210)는 액상의 단량체를 포함하는 반응기(100)의 제2 배출 스트림 및 제1 분리 장치(200)의 하부 배출 스트림을 공급받아, 기상의 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림 및 올리고머 생성물, 부산물 및 용매를 포함하는 하부 배출 스트림으로 분리할 수 있다. 이 때, 상기 제2 분리 장치(210) 상부 배출 스트림은 반응기(100)로 공급하며, 하부 배출 스트림은 제3 분리 장치(220)로 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second separation device 210 receives the second discharge stream of the reactor 100 including the liquid monomer and the lower discharge stream of the first separation device 200, It can be separated into a top effluent stream comprising monomers and a bottom effluent stream comprising oligomeric products, by-products and solvents. In this case, the upper discharge stream of the second separation device 210 may be supplied to the reactor 100, and the lower discharge stream may be supplied to the third separation device 220.
상기 제2 분리 장치(210)의 상부 배출 스트림은 압축기(300)를 통과하여 반응기(100)로 공급될 수 있다. 이 때, 상기 제2 분리 장치(210)는 12 bar 내지 20 bar의 고압으로 운전되기 때문에, 비교적 낮은 압축비의 압축기(300)를 사용하여도 된다는 점에서 경제적이라는 장점이 있다. 따라서, 종래의 높은 압축비의 압축기(300)를 사용한 경우와 비교하여 공정 비용을 절감할 수 있다.The upper discharge stream of the second separation device 210 may pass through the compressor 300 and be supplied to the reactor 100. In this case, since the second separation device 210 is operated at a high pressure of 12 bar to 20 bar, there is an advantage of being economical in that a compressor 300 having a relatively low compression ratio may be used. Therefore, compared to the case of using the conventional high compression ratio compressor 300, it is possible to reduce the process cost.
상기 제2 분리 장치(210)의 하부 배출 스트림은 제3 분리 장치(220)로 공급되어, C4 화합물을 포함하는 부산물을 포함하는 상부 배출 스트림을 제2 분리 장치(210)로 공급할 수 있다. 이 때, 상기 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림은 펌프(400)를 이용하여 제2 분리 장치(210)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 상기 펌프(400)를 이용하여 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림을 제2 분리 장치(210)로 공급하는데, 이 과정에서, 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림의 압력을 제2 분리 장치(210)의 압력까지 높여줄 수 있다.The lower discharge stream of the second separation device 210 may be supplied to the third separation device 220, and an upper discharge stream including a by-product including a C4 compound may be supplied to the second separation device 210. In this case, the upper discharge stream of the third separation device 220 may be supplied to the second separation device 210 using the pump 400. Specifically, the pump 400 is used to supply the upper discharge stream of the third separation device 220 to the second separation device 210, in which the pressure of the upper discharge stream of the third separation device 220 is The pressure of the second separation device 210 may be increased.
상기 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림 중 일부 스트림은 제2 분리 장치(210)로 공급되지 않고, 회수될 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림을 퍼지시켜 C4 화합물을 포함하는 일부 스트림을 회수하고, 나머지 스트림을 제2 분리 장치(210)로 공급하는 것일 수 있다. Some streams of the upper discharge stream of the third separation device 220 may be recovered without being supplied to the second separation device 210. Specifically, the upper discharge stream of the third separation device 220 may be purged to recover some of the streams including the C4 compound, and the remaining stream may be supplied to the second separation device 210.
상기 제3 분리 장치(220)에서 올리고머 생성물 및 용매를 포함하는 하부 배출 스트림을 회수할 수 있다. 이 때, 상기 제3 분리 장치(220) 하부 배출 스트림에 포함된 올리고머 생성물 및 용매는 추가적인 분리 장치(미도시)를 통해 분리될 수 있으며, 분리된 용매는 올리고머 제조 공정 내에서 재사용될 수 있다. 또한, 상기 단량체로서 에틸렌 단량체를 이용하여 올리고머화 반응을 수행한 경우를 예로 들면, 올리고머 생성물은 1-헥센 및 1-옥텐을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 1-헥센 및 1-옥텐은 추가적인 분리 장치(미도시)를 통해 분리되거나, 별도의 공정을 통해 분리하여 사용할 수 있다.In the third separation device 220, a bottom effluent stream including an oligomer product and a solvent may be recovered. In this case, the oligomer product and the solvent contained in the lower discharge stream of the third separation device 220 may be separated through an additional separation device (not shown), and the separated solvent may be reused in the oligomer manufacturing process. Further, for example, when the oligomerization reaction is performed using an ethylene monomer as the monomer, the oligomer product may include 1-hexene and 1-octene. In this case, the 1-hexene and 1-octene may be separated through an additional separation device (not shown) or may be separated and used through a separate process.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 경우에 따라서, 상기 제1 분리 장치(200), 제2 분리 장치(210) 및 제3 분리 장치(220) 중 어느 하나 이상의 상부에는 컨덴서(condenser, 미도시)가 추가적으로 설치될 수 있고, 하부에는 리보일러(reboilier, 미도시)가 추가적으로 설치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in some cases, a condenser (not shown) is provided above at least one of the first separation device 200, the second separation device 210, and the third separation device 220. May be additionally installed, and a reboilier (not shown) may be additionally installed in the lower part.
이상, 본 발명에 따른 올리고머 제조 방법 및 장치를 기재 및 도면에 도시하였으나, 상기의 기재 및 도면의 도시는 본 발명을 이해하기 위한 핵심적인 구성만을 기재 및 도시한 것으로, 상기 기재 및 도면에 도시한 공정 및 장치 이외에, 별도로 기재 및 도시하지 않은 공정 및 장치는 본 발명에 따른 올리고머 제조 방법 및 장치를 실시하기 위해 적절히 응용되어 이용될 수 있다.As described above, the oligomer manufacturing method and apparatus according to the present invention have been shown in the description and drawings, but the description and drawings in the above description and show only the essential configuration for understanding the present invention, as shown in the description and drawings. In addition to the processes and apparatuses, processes and apparatuses not separately described and not shown may be appropriately applied and used to implement the oligomer manufacturing method and apparatus according to the present invention.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and that various changes and modifications are possible within the scope of the present invention and the scope of the technical idea is obvious to those skilled in the art, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
실시예 1Example 1
도 1에 도시된 공정 흐름도에 대하여, 아스펜 테크 사의 아스펜 플러스 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다.
이 때, 제2 분리 장치(210)의 하부 배출 스트림은 리보일러(reboiler, 미도시)를 통과한 스트림이고, 제3 분리 장치(220)의 상부 배출 스트림은 컨덴서(condenser, 미도시)를 통과한 스트림이며, 제3 분리 장치(220)의 하부 배출 스트림은 리보일러(reboiler, 미도시)를 통과한 스트림이다. 또한, 반응기(100)에 단량체로서 에틸렌(C2)을 반응량인 20,000 kg/hr 이상으로 공급하였고, 반응기(100)의 반응 조건은 53 ℃의 온도 및 30 bar의 압력으로 설정하였고, 제2 분리 장치(210)의 운전 압력은 15 bar로 설정하였고, 제3 분리 장치(220)의 운전 압력은 6 bar로 설정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.With respect to the process flow diagram shown in FIG. 1, the process was simulated using an Aspen Plus simulator manufactured by Aspen Tech. At this time, the lower discharge stream of the second separation device 210 is a stream that has passed through a reboiler (not shown), and the upper discharge stream of the third separation device 220 passes through a condenser (not shown). It is one stream, and the lower discharge stream of the third separation device 220 is a stream that has passed through a reboiler (not shown). In addition, ethylene (C2) as a monomer was supplied to the reactor 100 at a reaction amount of 20,000 kg/hr or more, and the reaction conditions of the reactor 100 were set at a temperature of 53° C. and a pressure of 30 bar, and the second separation The operating pressure of the device 210 was set to 15 bar, and the operating pressure of the third separation device 220 was set to 6 bar. The results are shown in Table 1 below.
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제1스트림First stream
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제2스트림Second stream
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제3스트림Third stream
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제4스트림Stream 4
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제5스트림Stream 5
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제6스트림6th stream
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제7스트림7th stream
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온도(℃)Temperature(℃)
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5353
|
4545
|
160160
|
4141
|
4343
|
4141
|
161161
|
압력(bar)Pressure (bar)
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3030
|
1515
|
1515
|
66
|
1515
|
66
|
66
|
유량flux
|
Kg/hrKg/hr
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중량%weight%
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
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Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
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Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
에틸렌Ethylene
|
68616861
|
1414
|
68596859
|
7777
|
8888
|
00
|
8888
|
1One
|
8686
|
1One
|
22
|
1One
|
00
|
00
|
1-C41-C4
|
17501750
|
44
|
16041604
|
1818
|
81948194
|
1717
|
81938193
|
8585
|
80488048
|
8585
|
145145
|
8585
|
1One
|
00
|
1-C61-C6
|
92699269
|
1919
|
244244
|
33
|
1027910279
|
2121
|
12771277
|
1313
|
12541254
|
1313
|
2323
|
1313
|
90029002
|
2323
|
용매menstruum
|
2009620096
|
4040
|
127127
|
1One
|
2002220022
|
4040
|
5353
|
1One
|
5252
|
1One
|
1One
|
1One
|
1996919969
|
5050
|
HeavyHeavy
|
1089410894
|
2323
|
2424
|
1One
|
1087110871
|
2222
|
1One
|
00
|
1One
|
00
|
00
|
00
|
1087010870
|
2727
|
총 유량Total flow
|
4887048870
|
100100
|
88588858
|
100100
|
4945349453
|
100100
|
96119611
|
100100
|
94419441
|
100100
|
170170
|
100100
|
3984239842
|
100100
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* Heavy: 용매보다 분자량이 큰 물질* 제1 스트림: 반응기(100)에서 제2 분리 장치(210)으로 공급되는 반응기(100) 제2 배출 스트림* 제2 스트림: 제2 분리 장치(210) 상부 배출 스트림* 제3 스트림: 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림* 제4 스트림: 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림* 제5 스트림: 제3 분리 장치(220)에서 펌프(400)로 공급되는 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림* 제6 스트림: 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림 중 펌프(400)로 공급되지 않고 회수되는 일부 스트림* 제7 스트림: 제3 분리 장치(220) 하부 배출 스트림* Heavy: a material having a higher molecular weight than the solvent * First stream: the second discharge stream of the reactor 100 supplied from the reactor 100 to the second separation device 210 * The second stream: the upper portion of the second separation device 210 Discharge Stream* Third Stream: Second Separation Unit 210 Bottom Discharge Stream* Fourth Stream: Third Separation Unit 220 Upper Discharge Stream* Fifth Stream: Third Separation Unit 220 to Pump 400 The supplied third separation unit 220 upper discharge stream* Sixth stream: Some streams of the third separation unit 220 upper discharge stream that are not supplied to the pump 400 and are recovered* Seventh stream: The third separation unit ( 220) bottom discharge stream
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본 발명의 표에서 스트림 내 성분 유량은, 소수점 첫째 자리에서 반올림하여 기재하였고, 상기 유량을 중량%로 나타낸 경우, 총 유량 내 성분 유량 함량으로 계산하여 기재하였다. 상기 표 1을 참조하면, 제2 분리 장치(210)로 공급되는 반응기(100)의 제2 배출 스트림 내 1-C4의 함량 대비 상기 제2 분리 장치(210) 및 제3 분리 장치(220)를 거쳐 다시 제2 분리 장치(210)로 순환되는 스트림 내 1-C4의 함량비 즉, 1-C4의 농축비가 약 4.6으로 농축된 것을 알 수 있고, 이로 인해 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림 내 1-C4의 함량이 17 중량%로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림의 일부 스트림을 퍼지시켜 분리된 스트림 내에 1-C4의 함량은 85 중량%이고, 에틸렌 단량체의 함량은 1 중량%로, 1-C4의 순도가 높으며, 에틸렌 단량체의 손실(loss)이 거의 없다는 것을 알 수 있다.In the table of the present invention, the component flow rate in the stream is described by rounding to the first decimal place, and when the flow rate is expressed in weight%, it is calculated and described as the component flow rate content in the total flow rate. Referring to Table 1, the second separation device 210 and the third separation device 220 compared to the content of 1-C4 in the second discharge stream of the reactor 100 supplied to the second separation device 210 It can be seen that the content ratio of 1-C4 in the stream circulated back to the second separation device 210, that is, the concentration ratio of 1-C4, is concentrated to about 4.6, and as a result, the lower discharge stream of the second separation device 210 It could be seen that the content of 1-C4 in it was 17% by weight. In addition, the content of 1-C4 in the separated stream by purging a partial stream of the upper discharge stream of the third separation device 220 is 85% by weight, the content of ethylene monomer is 1% by weight, and the purity of 1-C4 is It is high, and it can be seen that there is little loss of ethylene monomer.
실시예 2Example 2
제2 분리 장치(210)의 운전 압력은 18 bar로 설정하였고, 제3 분리 장치(220)의 운전 압력은 8 bar로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다
. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The operation pressure of the second separation device 210 was set to 18 bar, and the operation pressure of the third separation device 220 was set to 8 bar . The results are shown in Table 2 below.
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제1스트림First stream
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제2스트림Second stream
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제3스트림Third stream
|
제4스트림Stream 4
|
제5스트림Stream 5
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제6스트림6th stream
|
제7스트림7th stream
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온도(℃)Temperature(℃)
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5353
|
4747
|
160160
|
4343
|
4545
|
4343
|
176176
|
압력(bar)Pressure (bar)
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3030
|
1818
|
1818
|
88
|
1818
|
88
|
88
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유량flux
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Kg/hrKg/hr
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중량%weight%
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Kg/hrKg/hr
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중량%weight%
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Kg/hrKg/hr
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중량%weight%
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Kg/hrKg/hr
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중량%weight%
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Kg/hrKg/hr
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중량%weight%
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Kg/hrKg/hr
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중량%weight%
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Kg/hrKg/hr
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중량%weight%
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에틸렌Ethylene
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68616861
|
1414
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68576857
|
7777
|
286286
|
1One
|
286286
|
22
|
282282
|
22
|
44
|
22
|
00
|
00
|
1-C41-C4
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17501750
|
44
|
16151615
|
1818
|
1002310023
|
1919
|
1002310023
|
8080
|
98889888
|
8080
|
135135
|
8080
|
00
|
00
|
1-C61-C6
|
92699269
|
1919
|
237237
|
33
|
1118811188
|
2121
|
21852185
|
1717
|
21562156
|
1717
|
2929
|
1717
|
90039003
|
2323
|
용매menstruum
|
2009620096
|
4141
|
118118
|
1One
|
2005320053
|
3838
|
7676
|
1One
|
7575
|
1One
|
1One
|
1One
|
1997719977
|
5050
|
HeavyHeavy
|
1089410894
|
2222
|
2323
|
00
|
1087210872
|
2121
|
1One
|
00
|
1One
|
00
|
00
|
00
|
1087110871
|
2727
|
총 유량Total flow
|
4887048870
|
100100
|
88508850
|
9999
|
5242352423
|
100100
|
1257212572
|
100100
|
1240312403
|
100100
|
169169
|
100100
|
3985139851
|
100100
|
* Heavy: 용매보다 분자량이 큰 물질* 제1 스트림: 반응기(100)에서 제2 분리 장치(210)으로 공급되는 반응기(100) 제2 배출 스트림* 제2 스트림: 제2 분리 장치(210) 상부 배출 스트림* 제3 스트림: 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림* 제4 스트림: 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림* 제5 스트림: 제3 분리 장치(220)에서 펌프(400)로 공급되는 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림* 제6 스트림: 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림 중 펌프(400)로 공급되지 않고 회수되는 일부 스트림* 제7 스트림: 제3 분리 장치(220) 하부 배출 스트림* Heavy: a material having a higher molecular weight than the solvent * First stream: the second discharge stream of the reactor 100 supplied from the reactor 100 to the second separation device 210 * The second stream: the upper portion of the second separation device 210 Discharge Stream* Third Stream: Second Separation Unit 210 Bottom Discharge Stream* Fourth Stream: Third Separation Unit 220 Upper Discharge Stream* Fifth Stream: Third Separation Unit 220 to Pump 400 The supplied third separation unit 220 upper discharge stream* Sixth stream: Some streams of the third separation unit 220 upper discharge stream that are not supplied to the pump 400 and are recovered* Seventh stream: The third separation unit ( 220) bottom discharge stream
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상기 표 2를 참조하면, 제2 분리 장치(210)의 운전 압력을 18 bar로 설정하였고, 제3 분리 장치(220)의 운전 압력은 8 bar로 설정한 경우 상기 제3 분리 장치(220) 상부 배출 스트림의 일부 스트림을 퍼지시켜 분리된 스트림 내에 1-C4의 함량은 80 중량%이고, 에틸렌 단량체의 함량은 2 중량%로, 1-C4의 순도가 높으며, 에틸렌 단량체의 손실(loss)이 거의 없다는 것을 알 수 있다.또한, 실시예 1과 비교하여, 제2 분리 장치(210)의 압력이 높지만, 제5 스트림을 증가시켜 1-C4의 농축 흐름 및 농축비가 증가됨으로써, 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림의 온도를 실시예 1과 동일하게 160 ℃로 운전할 수 있었다.Referring to Table 2, when the operating pressure of the second separation device 210 is set to 18 bar, and the operating pressure of the third separation device 220 is set to 8 bar, the upper portion of the third separation device 220 In the separated stream by purging some streams of the discharge stream, the content of 1-C4 is 80% by weight, the content of ethylene monomer is 2% by weight, the purity of 1-C4 is high, and the loss of ethylene monomer is almost In addition, compared to Example 1, the pressure of the second separation device 210 is high, but the concentration flow and the concentration ratio of 1-C4 are increased by increasing the fifth stream, so that the second separation device ( 210) The temperature of the lower discharge stream could be operated at 160 °C in the same manner as in Example 1.
비교예Comparative example
비교예 1Comparative Example 1
도 2에 도시된 공정 흐름도에 대하여 아스펜 테크 사의 아스펜 플러스 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다. 이 때, 제2 분리 장치(210)의 상부 배출 스트림은 컨덴서(condenser, 미도시)를 통과한 스트림이며, 제2 분리 장치(210)의 하부 배출 스트림은 리보일러(reboiler, 미도시)를 통과한 스트림이다. 또한, 반응기(100)에 단량체로서 에틸렌(C2)을 반응량인 20,000 kg/hr 이상으로 공급하였고, 반응기(100)의 반응 조건은 53 ℃의 온도 및 30 bar의 압력으로 설정하였고, 제2 분리 장치(210)의 운전 압력은 15 bar로 설정하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.With respect to the process flow chart shown in FIG. 2, the process was simulated using the Aspen Plus simulator of Aspen Tech. At this time, the upper discharge stream of the second separation device 210 is a stream that has passed through a condenser (not shown), and the lower discharge stream of the second separation device 210 passes through a reboiler (not shown). It's a stream. In addition, ethylene (C2) as a monomer was supplied to the reactor 100 at a reaction amount of 20,000 kg/hr or more, and the reaction conditions of the reactor 100 were set at a temperature of 53° C. and a pressure of 30 bar, and the second separation The operating pressure of the device 210 was set to 15 bar. The results are shown in Table 3 below.
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제1-1 스트림1-1 stream
|
제2-1 스트림2-1 stream
|
제3-1 스트림Stream 3-1
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온도(℃)Temperature(℃)
|
5353
|
77
|
212212
|
압력(bar)Pressure (bar)
|
3030
|
1515
|
1515
|
유량flux
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
에틸렌Ethylene
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68616861
|
1414
|
4686146861
|
8181
|
00
|
00
|
1-C41-C4
|
17501750
|
44
|
16001600
|
1919
|
150150
|
00
|
1-C61-C6
|
92699269
|
1919
|
00
|
00
|
92689268
|
2323
|
용매menstruum
|
2009620096
|
4141
|
00
|
00
|
2009620096
|
5050
|
HeavyHeavy
|
1089410894
|
2222
|
00
|
00
|
1089410894
|
2727
|
총 유량Total flow
|
4887048870
|
100100
|
84618461
|
100100
|
4040940409
|
100100
|
* Heavy: 용매보다 분자량이 큰 물질* 제1-1 스트림: 반응기(100)에서 제2 분리 장치(210)으로 공급되는 반응기(100) 제2 배출 스트림* 제2-1 스트림: 제2 분리 장치(210) 상부 배출 스트림* 제3-1 스트림: 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림* Heavy: a substance having a molecular weight greater than that of the solvent * 1-1 stream: the second discharge stream of the reactor 100 supplied from the reactor 100 to the second separation device 210 * The 2-1 stream: the second separation device (210) upper discharge stream * 3-1 stream: second separation device 210 lower discharge stream
|
상기 표 3을 참조하면, 비교예 1은 제2 분리 장치(210)는 상기 실시예 1과 동일하게 15 bar로 운전되나, 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림인 제3-1 스트림을 보면, 온도가 212 ℃로, 실시예 1의 160 ℃와 비교하여 현저히 높은 것을 알 수 있다. 또한, 제2 분리 장치(210)의 운전 압력이 15 bar 보다 높은 실시예 2의 경우에도, 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림의 온도는 160 ℃로, 비교예 1과 비교하여 현저히 높은 것을 알 수 있다.또한, 실시예 1 및 실시예 2의 경우 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림 내의 1-C4 함량이 17 중량% 및 19 중량%인 것과 비교하여 비교예의 경우 분리 장치(210) 하부 배출 스트림 내의 1-C4 함량은 0.5 중량% 미만인 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 3, in Comparative Example 1, the second separation device 210 is operated at 15 bar as in Example 1, but if you look at the 3-1 stream, which is the lower discharge stream of the second separation device 210, , It can be seen that the temperature is 212 °C, which is significantly higher compared to the 160 °C of Example 1. In addition, even in the case of Example 2 where the operating pressure of the second separation device 210 is higher than 15 bar, the temperature of the lower discharge stream of the second separation device 210 is 160° C., which is significantly higher than that of Comparative Example 1. In addition, in the case of Examples 1 and 2, compared with the 1-C4 content in the lower discharge stream of the second separation device 210 is 17% by weight and 19% by weight, in the case of the comparative example, the separation device 210 It can be seen that the 1-C4 content in the bottom effluent stream is less than 0.5% by weight.
결과적으로, 동일한 압력 또는 보다 낮은 압력으로 운전하여도 비교예 1의 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림의 온도가 높은 이유는 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림이 연결되는 제3 분리 장치(220)의 부재와, 상기 제3 분리 장치(220)의 부재로 인해 제2 분리 장치(210) 하부에 1-C4의 농축이 이루어지지 않은 결과로 볼 수 있다.As a result, the reason that the temperature of the lower discharge stream of the second separation device 210 of Comparative Example 1 is high even when operating at the same pressure or a lower pressure is the third separation device to which the lower discharge stream of the second separation device 210 is connected. Due to the absence of 220 and the absence of the third separation device 220, the concentration of 1-C4 under the second separation device 210 is not performed.
비교예 2Comparative Example 2
상기 비교예 2에서, 제2 분리 장치(210)의 하부 온도를 실시예 1과 같이 160 ℃로 낮추기 위해서 제2 분리 장치(210)의 운전 압력을 6 bar로 설정한 것을 제외하고는 상기 비교예 2와 동일한 방법으로 수행하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.In Comparative Example 2, the comparative example above except that the operating pressure of the second separation device 210 was set to 6 bar in order to lower the lower temperature of the second separation device 210 to 160 °C as in Example 1. It was carried out in the same manner as in 2. The results are shown in Table 4 below.
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제1-1 스트림1-1 stream
|
제2-1 스트림2-1 stream
|
제3-1 스트림Stream 3-1
|
온도(℃)Temperature(℃)
|
5353
|
-16-16
|
160160
|
압력(bar)Pressure (bar)
|
3030
|
66
|
66
|
유량flux
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
Kg/hrKg/hr
|
중량%weight%
|
에틸렌Ethylene
|
68616861
|
1414
|
4686146861
|
8181
|
00
|
00
|
1-C41-C4
|
17501750
|
44
|
16001600
|
1919
|
150150
|
00
|
1-C61-C6
|
92699269
|
1919
|
00
|
00
|
92699269
|
2323
|
용매menstruum
|
2009620096
|
4141
|
00
|
00
|
2009620096
|
5050
|
HeavyHeavy
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1089410894
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2222
|
00
|
00
|
1089410894
|
2727
|
총 유량Total flow
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4887048870
|
100100
|
84618461
|
100100
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4040940409
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100100
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* Heavy: 용매보다 분자량이 큰 물질* 제1-1 스트림: 반응기(100)에서 제2 분리 장치(210)으로 공급되는 반응기(100) 제2 배출 스트림* 제2-1 스트림: 제2 분리 장치(210) 상부 배출 스트림* 제3-1 스트림: 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림* Heavy: a substance having a molecular weight greater than that of the solvent * 1-1 stream: the second discharge stream of the reactor 100 supplied from the reactor 100 to the second separation device 210 * The 2-1 stream: the second separation device (210) upper discharge stream * 3-1 stream: second separation device 210 lower discharge stream
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상기 표 4를 참조하면, 비교예 2는 제2 분리 장치(210)를 6 bar로 운전함으로써, 제2 분리 장치(210) 하부 배출 스트림인 제3-1 스트림의 온도를 실시예 1과 같이 160 ℃로 낮췄으나, 이 경우, 상기 6 bar로 배출되는 제2 분리 장치(210) 상부 배출 스트림을 반응기(100)로 공급하기 위하여 약 24 bar를 상승시켜야 하기 때문에 일반적으로 최대 3배의 압축비를 가진 압축기(300)를 하기 도 3과 같이 2기 사용하여야 하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시예 1과 비교하여 제2 분리 장치(210)로 공급되는 스트림의 조성은 유지한 채 제2 분리 장치(210)의 압력만 낮추었기 때문에, 제3-1 스트림의 온도가 낮아진 것처럼 제2-1 스트림의 온도 또한 낮아져 -16 ℃가 되었다. 이와 같이, 제2 분리 장치(210) 상부 배출 스트림을 -16 ℃로 냉각하기 위해서는 일반적으로 공정에서 사용하는 냉각수, 에틸렌 글리콜 부동액 등의 냉매보다 낮은 온도 수준의 냉매를 사용해야 하기 때문에, 별도의 투자비와 운전비가 발생하는 문제가 있다.Referring to Table 4, in Comparative Example 2, by operating the second separation device 210 at 6 bar, the temperature of the stream 3-1, which is the lower discharge stream of the second separation device 210, is 160 as in Example 1. Although lowered to °C, in this case, since about 24 bar must be raised to supply the upper discharge stream of the second separation device 210 discharged to the 6 bar to the reactor 100, the compression ratio is generally 3 times higher. It was confirmed that two compressors 300 should be used as shown in FIG. 3 below. In addition, compared to Example 1, since the pressure of the second separation device 210 was lowered while maintaining the composition of the stream supplied to the second separation device 210, the temperature of the 3-1 stream was lowered. The temperature of the 2-1 stream was also lowered to -16°C. As described above, in order to cool the upper discharge stream of the second separation device 210 to -16 °C, a refrigerant having a lower temperature level than refrigerants such as cooling water and ethylene glycol antifreeze generally used in the process must be used. There is a problem that driving costs are incurred.