JP6440214B2 - ブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法に関する。
ブタジエン（Butadiene）は重要な基本化学物質であり、合成ゴムと電子材料などの幾多の石油化学製品の中間体として利用され、現在、石油化学市場で最も重要な基礎留分中の一つとしてその需要と価値が徐々に増加しており、前記ブタジエンを製造する方法には、ナフサクラッキング、ノルマル-ブテン（n-butente）の直接脱水素化反応、ノルマル-ブテン（n-butene）の酸化的脱水素化（oxidative dehydrogenation）反応を通じた方法などがある。
このうち、酸化脱水素反応を利用したブタジエンの製造方法は、300から600℃の高温で反応を進め、前記反応で製造されたブタジエンは、吸収溶媒に溶解させてガス生成物を分離し、溶媒を取り除いたあと、これを精製すれば高純度のブタジエンが得られる。一方、前記分離されたガス生成物の中で反応に有効な成分等は循環されて反応器内に再投入され、残りの部分はパージストリームとともに系外部に排出される。
前記酸化脱水素反応を通じたブタジエンの製造時、溶媒吸収塔の上段から排出されるガス生成物は高圧のガスであり、前記高圧のガス中の一部は循環されて反応器に再投入され得る。
本発明では、前記溶媒吸収塔の上段から排出される高圧のガスでタービンを回して電気を生産するとともに、前記タービンを通過して温度が低くなったガス生成物の流れを利用して冷媒を直接生産するか、または工程内の個別装置と熱交換させることにより冷媒の節減を図った。
本発明の目的を達成するための一実施形態において、酸化脱水素反応を利用したブタジエンの製造工程において、a）溶媒吸収塔から排出されるガス生成物の一部または全部をタービン（turbine）に供給して電気を生産する段階；b）前記タービンを通過したガス生成物を、熱交換器が備えられている一つ以上の装置ユニットに通過させる段階；及びc）前記熱交換器が備えられている装置ユニットを通過したガス生成物を反応器内に投入する段階；を含むブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法を提供する。
本発明によれば、溶媒吸収塔の上段から排出される高圧のガスでタービンを回して電気を生産するとともに、前記タービンを通過して温度が低くなったガス生成物の流れを利用して冷媒を直接生産するか、または工程内の個別装置と熱交換させることにより冷媒を節減することができる。
これに伴い、ブタジエン製造工程の経済性が向上される。
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。本発明は、図面に示されている実施形態を参考にして説明されたが、これは一つの実施形態として説明されるものであり、これによって本発明の技術的思想とその核心構成及び作用が制限されない。特に、特許請求の範囲及び要約書を含んで本明細書の全般にかけて用いられる用語である『ガス生成物（light gas）』は、酸化脱水素反応を介して生成された反応生成物のうち、窒素、酸素、水蒸気、一酸化炭素または二酸化炭素などを含む気体成分を意味するものと理解されなければならない。さらに、用語『有効成分』とは、窒素、酸素、未反応原料またはブタジエンなどのように、ブタジエンの製造反応に有効な成分を意味するものと理解されなければならない。
ブタジエン製造装置
前述した酸化脱水素反応を通じたブタジエンの製造方法を実施するためのブタジエン製造装置は、C4留分、スチーム（steam）、酸素（O2）及び窒素（N2）を含む第1流３０の各成分を反応器１０内にそれぞれ流入させるための個別パイプラインを含むか、または反応器１０と直接連結された一つのパイプラインから分岐され、前記第1流に含まれる成分が個別的に投入される複数個の個別パイプラインを含むことができる（図1を参照）。
前述した酸化脱水素反応を通じたブタジエンの製造方法を実施するためのブタジエン製造装置は、C4留分、スチーム（steam）、酸素（O2）及び窒素（N2）を含む第1流３０の各成分を反応器１０内にそれぞれ流入させるための個別パイプラインを含むか、または反応器１０と直接連結された一つのパイプラインから分岐され、前記第1流に含まれる成分が個別的に投入される複数個の個別パイプラインを含むことができる（図1を参照）。
さらに、前記パイプラインと連結されて酸化脱水素反応が発生する反応器１０を含む。前記反応器の前段には、前記第1流に含まれる成分が反応器内に流入される前にこれらを混合するための混合装置をさらに含むことができる（図1を参照）。
さらに、前記反応器１０から得られるブタジエンを含むC4混合物をガス生成物（light gas）と分離するためのものとして、溶媒吸収塔２１及び脱気塔２２のうち少なくとも一つを含むガス分離装置を含むことができる（図1を参照）。
さらに、高純度のブタジエンを得るための精製装置等として、溶媒回収塔23、高沸点除去塔２４及び溶媒精製塔２５などを含む溶媒分離/回収装置と、得られたブタジエンを純度高く精製するためのブタジエン精製塔２６とを含むことができる（図1を参照）。
一方、本発明に係るブタジエン製造装置は、前記ガス分離装置から分離されたガス生成物のうち、窒素（N2）及び二酸化炭素（CO2）のうち一つ以上を含む第2流４０を反応器内に再投入することができるようにする内部循環（inert recycle）ラインと、パージを含む第3流５０を系外部に排出させるための排出ラインとをさらに含むことができる（図1を参照）。
さらに、前記反応器とガス分離装置との間に、反応器から得られる反応生成物を冷却するための急冷塔（quenching tower）６０などを含む急冷装置、反応生成物の圧縮のための圧縮機（compressor）７０、及び前記反応生成物に含まれている水分を取り除くための脱水装置などをさらに含むこともできる。
一方、溶媒吸収塔の上段（塔頂）からガス生成物が排出される排出ラインにはタービン90が連結され得る。前記タービンは、電気を生産するためのものである（図1を参照）。
前記タービン９０は、従来の公知のものなどを制限なく利用することができる。例えば、前記タービンは、衝動タービンまたは反動タービンを利用することができ、蒸気の使用状態によって復水タービン、背圧タービン、抽気タービンの中から選択されるいずれか一つを利用することができる。
ブタジエンの製造工程
先ず、C4留分、スチーム（steam）、酸素（O2）及び窒素（N2）を含む第1流を反応器内に流入させて酸化脱水素反応を進めさせる。
先ず、C4留分、スチーム（steam）、酸素（O2）及び窒素（N2）を含む第1流を反応器内に流入させて酸化脱水素反応を進めさせる。
前記C4留分は、ナフサクラッキングで生産されたC4混合物から有用な化合物を分離して残ったC4ラフィネート-1,2,3を意味するものであってよく、エチレン二量化（dimerization）を介して得ることができるC4類を意味するものであってもよい。本発明の一実施形態において、前記C4留分は、n-ブタン（n-butane）、トランス-2-ブテン（trans-2-butene）、シス-2-ブテン（cis-2-butene）及び1-ブテン（1-butene）からなる群より選択される一つまたは2以上の混合物であってよい。
前記スチーム（steam）または窒素（N2）は、酸化脱水素反応において、反応物の爆発の危険を減らすとともに、触媒のコーキング（coking）防止及び反応熱の除去などの目的で投入される希釈気体である。
一方、前記酸素（O2）は、酸化剤（oxidant）としてC4留分と反応して脱水素反応を発生させる。
本発明の一実施形態において、前記第1流３０は、C4留分、スチーム（steam）、酸素（O2）及び窒素（N2）がそれぞれの個別パイプラインを介して反応器に流入される流れであってよい。
一方、本発明のさらに他の一実施形態において、前記第1流30は、C4留分、スチーム（steam）、酸素（O2）及び窒素（N2）が反応器と直接連結された一つのパイプラインから分岐され、前記第1流に含まれる成分が個別的に投入される複数個の個別パイプラインを通過したあと前記一つのパイプラインで混合されるか、または反応器の前段に位置した混合装置によって混合されたあと反応器内に流入される流れであってよい。
本発明の一実施形態において、前記第1流に含まれるC4留分、スチーム、酸素及び窒素は、気体状態でパイプラインに投入されてよく、前記気体は酸化脱水素反応に有利な温度に予め加熱されて投入されてもよい。
本発明の一実施形態において、反応器内に充填される触媒は、C4留分を酸化脱水素反応させてブタジエンを製造することができるようにするものであれば特に制限されず、例えば、フェライト系触媒またはビスマスモリブデート系触媒であってよい。
本発明の一実施形態において、前記触媒はビスマスモリブデート系触媒であってよく、前記ビスマスモリブデート系触媒はビズマス（Bismuth）、モリブデン（Molybdenum）及びコバルト（Cobalt）からなる群より選択される一つ以上を含むものであってよく、さらに、前記ビスマスモリブデート系触媒は多成分系ビスマスモリブデート触媒であってもよい。ただし、前記反応触媒の種類と量は、反応の具体的な条件に従って変わり得る。
本発明の一実施形態において、前記反応器１０は、酸化脱水素反応が進められ得るものであれば特に制限されない。例えば、管形反応器、槽形反応器、または流動状反応器であってよい。さらに他の例として、前記反応器は固定床反応器であってもよく、固定床の多管式反応器またはプレート式反応器であってもよい。
前記で説明したところのように、C4留分、スチーム（steam）、酸素（O2）及び窒素（N2）を含む第1流３０が、触媒が充填された反応器１０内に流入されると酸化脱水素反応が進められる。前記酸化脱水素反応は発熱反応であり、主な反応式は下記反応式（1）または（2）の通りである。
［化学式（１）］
C4H8 + 1/2O2 → C4H6 + H2O 反応式（1）
［化学式（２）］
C4H10 + O2 → C4H6 + 2H2O 反応式（2）
［化学式（１）］
C4H8 + 1/2O2 → C4H6 + H2O 反応式（1）
［化学式（２）］
C4H10 + O2 → C4H6 + 2H2O 反応式（2）
前記酸化脱水素反応でブタンまたはブテンの水素が除去されることによりブタジエン（butadiene）が製造される。一方、前記酸化脱水素反応は前記化学式（1）または（2）のような主反応以外に副反応を伴い、前記副反応によって一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）、アセチレン類またはカルボニル類などの低沸点及び水溶性副産物、フェノール及びクマリンなどの高沸点副産物などを含む副反応生成物が生成され得る。前記副反応生成物は、工程内で持続的な蓄積が発生しないように分離して系外部へ排出されなければならない。
一方、反応器から得られたブタジエンを含むC4混合物は、高純度のブタジエンを得るための後処理過程をさらに経ることができる。前記後処理過程は、複数個以上の急冷塔（quenching tower）を利用した急冷段階、圧縮機（compressor）を利用した圧縮段階、脱水装置を利用した脱水段階、ガス分離装置を利用したガス分離段階、溶媒分離/回収装置及び精製塔を利用した精製段階からなる群より選択される一つ以上の段階を含むことができる。
急冷段階
本発明の一実施形態において、前記反応器から得られる反応生成物は急冷段階を経ることができる。
本発明の一実施形態において、前記反応器から得られる反応生成物は急冷段階を経ることができる。
前記反応器から得られる反応生成物は高温のガス形態であってよく、これに伴い、ガス分離装置へ供給される以前に冷却される必要性がある。
前記急冷段階で用いられる冷却方法は特に制限されない。例えば、冷却溶媒と反応生成物を直接接触させる冷却方法を用いることもでき、冷却溶媒と反応生成物を間接接触させる冷却方法を用いることもできる。
脱水段階
本発明の一実施形態において、前記反応器から得られた反応生成物は、水分を取り除く脱水段階をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態において、前記反応器から得られた反応生成物は、水分を取り除く脱水段階をさらに含むことができる。
水分が反応生成物に残っている場合、以後の溶媒吸収、分離及び精製段階などで水分によって機器が腐食するか、溶媒内に不純物が蓄積されるなどの問題があり得るので、これを取り除かなければならない。
前記脱水段階における脱水方法は特に制限されない。前記脱水段階で用いられる脱水手段は特に制限されないが、例えば、酸化カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラーシーブなどの乾燥剤（水分吸着剤）であってよい。前記脱水手段のうちモレキュラーシーブは、再生の容易さ、取り扱いの容易さなどの測面で有利であるといえる。
ガス分離段階
本発明の一実施形態において、前記反応器から得られる反応生成物を溶媒吸収塔で吸収溶媒と接触させてブタジエンを含むC4混合物だけを吸収溶媒に選択的に吸収させ、それ以外のガス生成物（light gas）は分離/除去する。
本発明の一実施形態において、前記反応器から得られる反応生成物を溶媒吸収塔で吸収溶媒と接触させてブタジエンを含むC4混合物だけを吸収溶媒に選択的に吸収させ、それ以外のガス生成物（light gas）は分離/除去する。
詳しくは、反応器から得られた反応生成物が吸収塔内で吸収溶媒と向流接触されると、ブタジエンを含むC4混合物が吸収溶媒によって選択的に吸収され、残りのガス生成物は前記吸収塔の塔頂を介して配管を経て出る。
前記吸収塔の種類は特に制限されないが、例えば、充填塔、ぬれ壁塔、噴霧塔、サイクロンスクラバー、気泡塔、気泡撹拌槽、段塔（泡鐘塔、多孔板塔）または泡沫分離塔であってよい。
前記吸収溶媒は、当該技術分野で通常用いられる吸収溶媒を用いることができ、例えば、C6からC10の飽和炭化水素、C6からC8の芳香族炭化水素又はアミド化合物等が用いられ得る。
さらに、前記吸収溶媒は、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide（DMF））、メチルピロリドン（methylpyrrolidone（NMP））、アセトニトリル（acetonitrile（ACN））、ジメチルアセトアミド（dimethylacetamide（DMA））、ジメチルスルホキシド（dimethyl sulfoxide（DMSO））、アセトニトリル（acetonitrile（ACN））、ビニルシクロヘキサン（vinylcyclohexane）、トルエン（toluene）、ベンゼン（benzene）、キシレン（xylene）、スチレン（styrene）、オクタン（octane）、オクテン（octene）、エチルシクロヘキセン（ethylcyclohexene）、ノナン（nonane）、ノネン（nonene）及びフルフラール（furfural）からなる群より選択される一つまたは2以上の混合物であってよい。
一方、本発明の一実施形態において、前記吸収塔の塔頂を介して配管を経て排出されるガス生成物は、第2流４０及び第3流５０に分けられる（図1を参照）。
前記第2流は、窒素及び二酸化炭素からなる群より選択される一つ以上を含む濃縮された流れであってよく、内部循環ラインに沿って循環されて反応器内に再投入される。前記第2流には窒素（N2）、二酸化炭素（CO2）以外に未反応原料及びブタジエンなどがさらに含まれてよく、前記第2流に含まれている二酸化炭素は、内部循環を介して反応器内に再投入され、反応器内で酸化脱水素反応の弱酸化剤（mild oxidant）の役割または希釈気体の役割を担うことができる。
一方、前記第3流はパージストリームであって、第2流とは別途の排出ラインを介して系外部へ排出される。前記第3流もまた、窒素（N2）、二酸化炭素（CO2）、未反応原料及びブタジエンなどをさらに含むことができる。
一方、本発明の一実施形態において、前記吸収溶媒は、ブタジエンを含むC4混合物だけを選択的に吸収するために用いられるものであるが、窒素、二酸化炭素などの気体の一部もまた溶解させることができる。よって、前記窒素、二酸化炭素などのガスを取り除くための脱気段階が更に進められてよく、前記脱気段階は脱気塔内で進められてよい。
前記脱気段階における脱気方法は特に制限されず、当該分野で用いられる通常の方法によるものであってよい。
一方、前記溶媒吸収塔の塔頂から配管を介して分離される高圧のガス生成物は、前記配管と連結されたタービン９０を通過することができる（図1及び図3を参照）。前記タービンは、高圧のガス生成物が流入される場合、これを利用して電気を生産することができる装置である。
精製段階
本発明の一実施形態において、前記吸収溶媒内に含まれているブタジエンを含むC4混合物は、精製段階を経て純度高いブタジエンとして製造される。前記精製段階は、吸収溶媒を分離/回収するための溶媒回収塔２３、高沸点成分を取り除くための高沸点除去塔２４、溶媒精製塔２５などを含む溶媒分離・回収装置、及び高純度のブタジエンを精製するためのブタジエン精製塔26の中から選択される一つ以上の装置を含むことができる（図1を参照）。
本発明の一実施形態において、前記吸収溶媒内に含まれているブタジエンを含むC4混合物は、精製段階を経て純度高いブタジエンとして製造される。前記精製段階は、吸収溶媒を分離/回収するための溶媒回収塔２３、高沸点成分を取り除くための高沸点除去塔２４、溶媒精製塔２５などを含む溶媒分離・回収装置、及び高純度のブタジエンを精製するためのブタジエン精製塔26の中から選択される一つ以上の装置を含むことができる（図1を参照）。
本発明の一実施形態において、溶媒を分離・回収するための方法は特に制限されず、例えば、蒸留分離法が用いられ得る。蒸留分離法によれば、リボイラー（reboiler）とコンデンサー（condensor）によってブタジエンを含むC4混合物が溶解されている吸収溶媒が溶媒回収塔に供給されたあと、蒸留分離が進められる。前記蒸留分離過程を経ると、塔頂付近からブタジエンを含むC4混合物が抽出される。
前記過程で分離された吸収溶媒は溶媒回収塔の塔底から抽出され、前記抽出された吸収溶媒は前段工程に再供給されて再度用いられ得る。前記吸収溶媒は不純物を含んでいることもあり得るので、再活用前に一部を抽出して蒸留、デカンテーション（decantation）、沈降、吸着剤やイオン交換樹脂等と接触処理するなどの公知の精製方法で不純物を取り除く過程を減らせることもできる。
本発明の一実施形態において、前記吸収溶媒から分離されたブタジエンを含むC4混合物は、高沸点成分の分離のために高沸点除去塔に供給されてもよい。
前記高沸点除去塔では高沸点成分（ブタジエンより溶解度が高い成分）を取り除く過程が進められるところ、前記過程でブタジエンに比べて溶解度が高い成分は溶媒に溶解される。前記溶媒は、塔底から排出されて溶媒精製塔に伝えられ得る。
一方、前記高沸点成分が除去されたブタジエンは、高沸点除去塔の塔頂から排出されてブタジエン精製塔に伝えられ得る。本発明の一実施形態において、精製塔に伝えられたブタジエンは、前記精製塔を経る間に高沸点/低沸点の成分等が除去されて高純度のブタジエンで得られる。
本発明の一実施形態において、前記一連の段階を介して最終的に得ることができるブタジエンの純度は99.0〜99.9%である。
一方、前記のようなブタジエンの製造工程において、回収される高温の吸収溶媒は再活用可能であり、前記高温の吸収溶媒を再活用するために冷却する過程で冷却熱が発生し、前記冷却熱を活用すれば、ブタジエンの製造工程内で要する純エネルギー量を節減することができる。
ブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法
図1及び図2に示す通り、従来の場合、溶媒吸収塔２１の塔頂（上段）から排出されたガスは、ガス分離段階で分離され、第2流４０及び第3流５０に分けられることになる。ここで、前記第2流４０のガス生成物（温度11.7℃、圧力10.00KCG）をHW（ホットウォーター）を利用して加熱し、再循環させて（温度100℃、圧力9.90KCGの雰囲気で）反応器10に再投入する過程を経ることになる。
図1及び図2に示す通り、従来の場合、溶媒吸収塔２１の塔頂（上段）から排出されたガスは、ガス分離段階で分離され、第2流４０及び第3流５０に分けられることになる。ここで、前記第2流４０のガス生成物（温度11.7℃、圧力10.00KCG）をHW（ホットウォーター）を利用して加熱し、再循環させて（温度100℃、圧力9.90KCGの雰囲気で）反応器10に再投入する過程を経ることになる。
本発明の一実施形態に係る酸化脱水素反応を利用したブタジエンの製造工程において、a）溶媒吸収塔から排出されるガス生成物の一部または全部をタービン（turbine）に供給して電気を生産する段階；b）前記タービンを通過したガス生成物を熱交換器が備えられている一つ以上の装置ユニットに通過させる段階；及びc）前記熱交換器が備えられている装置ユニットを通過したガス生成物を反応器内に投入する段階；を含むブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法を提供する。
先ず、溶媒吸収塔の上段（塔頂）と連結された配管を介して高圧のガス生成物が排出され、前記配管を介して排出されるガス生成物は、前記配管と連結されたタービンに供給される（本発明の段階a）。
前記高圧のガス生成物はタービンに供給されてタービンを回すことにより電気を生産することができ、前記高圧のガス生成物は、圧力が5〜20KCGであってよい。一方、前記タービンで電気を生産したあと前記タービンから排出されるガス生成物の圧力は1〜5KCGであってよい。
さらに、本発明の一実施形態において、前記タービンに供給されるガス生成物の温度は5〜50℃であってよく、前記タービンで電気を生産したあと前記タービンから排出されるガス生成物の温度は-50〜20℃であってよい。
一方、本発明の一実施形態において、前記タービンで生産される電気の生産量は1〜200kWh/BD tonであってよい。
次に、前記タービンから排出されたガス生成物は、熱交換器を備える一つ以上の装置ユニットに伝えられてよく、前記装置ユニットで冷媒を生産するか、または直接的に流体ストリームを冷却することができる（段階b）。
前記熱交換器は、高温流体と低温流体との間で熱の移動を引き起す装置であれば特に制限されず、例えば、圧力容器の形態であってよい。
例示的な実施形態において、前記熱交換器は、例えば二つに分けられた仕切り容器内で一側に高温流体を流入させ、他の一側に低温流体を流入させて、高温流体から低温流体に熱を移動させることにより、高温流体は元の状態より冷却された状態で排出され、低温流体は元の状態より加熱された状態で排出されるようにする形態である。
前記熱交換器は、例えば、同一種類の熱交換器が順次直列連結された多段熱交換器であってもよい。
一方、本発明の工程内の個別装置ユニットは、熱交換器及び溶媒ストリームラインの中から選択される一つ以上を意味するものであってよい。前記それぞれの個別装置ユニットは熱交換器を備えることができる。
本発明の一実施形態において、前記装置ユニットは熱交換器であり、前記熱交換器を循環する流体は水であってよい。
前記タービンから排出されたガス生成物は相対的な低温であって、熱交換器を通過しながら前記熱交換器を循環する流体から熱を奪って前記流体を冷却させる。したがって、前記熱交換器を循環する流体は、以後冷媒としての活用が可能になる。前記熱交換器を通過した流体の温度は、例えば、-10〜30℃であってよい。
本発明のさらに他の実施形態において、前記装置ユニットは熱交換器が備えられている溶媒ストリームラインであってよい。前記溶媒ストリームラインは、溶媒回収塔及び溶媒精製塔の中から選択される一つ以上の装置ユニットから回収された高温の溶媒ストリームが吸収塔に供給されるラインであってよく、前記溶媒ストリームは相対的に高温の液体であって、吸収塔に供給される前に冷却する段階を経なければならない。よって、前記タービンから排出された相対的低温のガス生成物は、前記溶媒ストリームラインとの接触時、相対的高温の溶媒ストリームの熱を奪って前記溶媒ストリームを冷却させる。前記冷却により、溶媒ストリームライン内の溶媒ストリームの温度は、例えば、5〜50℃の温度範囲に冷却され得る。
前記段階を経たガス生成物の一部は、循環されて反応器内に再投入され得る（第2流）（段階c）。一方、残りのガス生成物は、パージに含まれて系外部に排出される（第3流）。
以下では、図面を参照しながらより詳しく説明する。これは本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲がこのような一実施形態の詳細な説明によって制限されるものと解釈されないことは、当業界で通常の知識を有する者において自明なはずである。
図1に示す通り、ブタジエンの製造工程内で、反応器10から得られるブタジエンを含むC4混合物をガス生成物（light gas）と分離するためのものとして、溶媒吸収塔２１を含むことができる。つまり、前記溶媒吸収塔21の上段と連結された配管を介してガス生成物が排出される。
前記溶媒吸収塔２１の上段から排出されるガス生成物は、ホットウォーター（HW）によって熱交換が行われたあと、再度反応器10に供給され得る。より具体的に、図2に示す通り、温度11.7℃及び圧力10.00KGCであるガス生成物がホットウォーターによって熱交換が行われてよく、熱交換されたガス生成物は、温度100.0℃及び圧力9.90KGCの状態で反応器10に再供給されてよい。
さらに、図3は、図2に示されている一連の過程をより詳細なフローチャートで表現したもので、電気の生成及びエネルギー交換などを通じた冷媒の生成などの過程を概略的に示した図である。これを参照すれば、先ず、溶媒吸収塔21の上段から排出されたガス生成物（11.8℃、10.00KGC）は、タービンに供給されてタービンを作動させることにより電気を生産することができる。このとき、タービンを通過した後のガス生成物（-34.4℃、2.90KCG）は、約92kWh/BD tonの電気を生産したあと、熱交換器１００に供給されてよく冷媒として利用されてよい。前記ガス生成物（-34.4℃、2.90KCG）を約10℃まで加熱するのに必要な熱量は0.09Gcal/BD tonであり、このような熱量から冷媒を生成するか吸収溶媒を直接冷却することができる。以後、熱交換器から排出されるガス生成物（10.0℃、2.90KGC）はホットウォーターによって加熱され、温度100.0℃及び圧力2.60KGCに合わせられて反応器に再供給され得る。
以上で説明したところのように、本発明に係るブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法によれば、ガス分離段階で分離された低温及び高圧のガス生成物を利用してタービンを回すことにより電気を生産することができるようになり、これと同時に前記タービンを通過しながら自ずから冷却され相対的に低温になったガス生成物を利用して冷媒を生産するか、または本発明の流体ストリームラインに含まれる流体ストリームの温度を低めることができるので、工程内で求める純エネルギー量を節減することができ、これに伴い、ブタジエン製造工程の経済性が向上され得る。併せて、反応器に再供給できるよう高温低圧の条件で合わせられて、より効率的な工程の運用が可能であるといえる。
以上、本発明の好ましい実施形態に対して詳しく説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の幾多の変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属するのである。
10 反応器
21 吸収塔
22 脱気塔
23 溶媒回収塔
24 高沸点除去塔
25 溶媒精製塔
26 ブタジエン精製塔
30 第1流
40 第2流
50 第3流
60 急冷塔
70 圧縮機
90 タービン
100 熱交換器
21 吸収塔
22 脱気塔
23 溶媒回収塔
24 高沸点除去塔
25 溶媒精製塔
26 ブタジエン精製塔
30 第1流
40 第2流
50 第3流
60 急冷塔
70 圧縮機
90 タービン
100 熱交換器
Claims (8)
- 酸化脱水素反応を利用したブタジエンの製造工程において、
a）溶媒吸収塔から排出されるガス生成物の一部または全部をタービン（turbine）に供給して電気を生産する段階；
b）前記タービンを通過したガス生成物を、熱交換器が備えられている一つ以上の装置ユニットに通過させる段階；及び
c）前記熱交換器が備えられている装置ユニットを通過したガス生成物を反応器内に投入する段階；を含み、
前記装置ユニットは、前記熱交換器が備えられている溶媒ストリームラインである、
ブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法。 - 前記タービンに供給されるガス生成物の圧力は5〜20KCG（０．６〜２．１ＭＰａ）である請求項1に記載のブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法。
- 前記タービンから排出されたガス生成物の圧力は1〜5KCG（０．２〜０．６ＭＰａ）である請求項1に記載のブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法。
- 前記タービンに供給されるガス生成物の温度は5〜50℃である請求項1から3のいずれか一項に記載のブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法。
- 前記タービンから排出されたガス生成物の温度は-50〜0℃である請求項1から3のいずれか一項に記載のブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法。
- 前記タービンの電気生産量は1〜200kWh/BD tonである請求項1から5のいずれか一項に記載のブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法。
- 前記熱交換器は、一つ以上の同種熱交換器が順次連結されている多段熱交換器である請求項1から6のいずれか一項に記載のブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法。
- 前記溶媒ストリームライン内の溶媒ストリームの温度は5〜50℃である請求項１から７のいずれか１項に記載のブタジエン製造工程内のエネルギー再活用方法。
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