KR100849987B1 - Enrichment of ethylene from fcc off-gas - Google Patents

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KR100849987B1
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김종남
박종호
이성준
고민수
범희태
한상섭
고창현
이광복
조순행
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한국에너지기술연구원
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Abstract

A method and an apparatus for enrichment of ethylene from FCC(Fluid Catalytic Cracking) off-gas are provided to treat a large volume of off-gas by desorbing and recovering the ethylene using a desorbent after adsorbing ethylene onto an olefin selective adsorbent, and to protect an adsorbent used in the enrichment of ethylene by removing water contained in the off-gas through a pre-treatment adsorption process. A method for separating ethylene from FCC off-gas comprises: a pre-treatment process including an adsorption step of introducing FCC off-gas to adsorb water and a desorption step of introducing an ethylene removing stream exhausted from the ethylene separation process to clean and desorb the adsorbed water; and an ethylene adsorbing and separating process including an adsorption step of introducing the pre-treated FCC off-gas into an adsorption tower to adsorb ethylene, and sending non-adsorbed components and an adsorbent in the adsorption tower to a distillation tower for separating the ethylene removing stream and an adsorbent, an ethylene cleaning step of introducing a portion of high concentration olefin obtained from an ethylene enriched stream/desorbent distillation tower into the adsorption tower to increase the purity of ethylene, and a desorption step of introducing a desorbent into the adsorption tower to desorb ethylene and sending the desorbed ethylene to a distillation tower for separating a mixture of the ethylene enriched stream and the desorbent to produce an ethylene enriched stream.

Description

유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌 농축 기술 {ENRICHMENT OF ETHYLENE FROM FCC OFF-GAS}Ethylene enrichment technology from fluidized bed catalytic cracking flue gas {ENRICHMENT OF ETHYLENE FROM FCC OFF-GAS}

도 1는 본 발명에 의해 유동층접촉분해 배가스로부터 에틸렌을 농축하기 위한 공정의 개략도이다. 공정은 2개의 수분제거 흡착탑 (PAD-1, 2)과 에틸렌을 농축하기 위한 3개의 흡착탑 (AD-1, 2, 3) 그리고 에틸렌 농축 스트림/탈착제, 에틸렌 제거 스트림/탈착제를 분리하기 위한 2개의 증류탑(D1, D2)으로 이루어져 있다.1 is a schematic diagram of a process for concentrating ethylene from a fluidized bed catalytic cracking flue gas in accordance with the present invention. The process consists of two water removal adsorption towers (PAD-1, 2), three adsorption towers (AD-1, 2, 3) for concentrating ethylene and an ethylene enrichment stream / desorbent, and an ethylene removal stream / desorption agent. It consists of two distillation towers D1 and D2.

도 2는 2단계로 운전되는 수분제거 흡착분리공정과 7단계로 운전되는 에틸렌 농축 흡착분리공정의 한 주기 공정구성도이다.Figure 2 is a one-cycle process configuration of the water removal adsorption separation process operated in two steps and the ethylene concentrated adsorptive separation process operated in seven steps.

도 3은 2단계로 이루어진 수분제거 흡착분리공정과 3단계로 운전되는 에틸렌 농축 흡착분리공정의 한 주기 공정구성도이다.3 is a cycle diagram illustrating a two-step water removal adsorptive separation process and an ethylene concentrated adsorptive separation process operated in three steps.

도 4는 제올라이트 13X 흡착제에 대한 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 노말부탄의 평형흡착등온선 그림이다.4 is an equilibrium adsorption isotherm plot of hydrogen, methane, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, ethane, ethylene, propane, propylene and normal butane for zeolite 13X adsorbents.

도 5는 C4 파라핀 탈착제가 흡착된 제올라이트 13X에 대한 에탄/에틸렌 혼합가스의 흡착파과곡선 그림이다.5 is a graph of adsorption breakthrough curves of ethane / ethylene mixed gas for zeolite 13X adsorbed with C4 paraffin desorbent.

도 6은 에탄/에틸렌 혼합가스의 흡착파과 후에 탈착제 (C4 파라핀)를 이용하여 흡착된 성분을 탈착한 탈착파과곡선 그림이다. 6 is a diagram of a desorption breakthrough curve obtained by desorbing a component adsorbed using a desorbent (C4 paraffin) after adsorption wave of ethane / ethylene mixed gas.

원유를 상압증류탑에서 정제하면 벙커C유 등 저급 중질유가 많이 생성되는데, 이를 유동층접촉분해(FCC) 시설로 도입하여 처리하면 휘발유, 프로필렌 등 고부가가치 경질유 제품이 생산되고 이와 더불어 중질유분과 배가스가 발생된다. When crude oil is refined in an atmospheric distillation column, a lot of low-grade heavy oil such as bunker C oil is produced.When this is introduced into a fluidized bed catalytic cracking (FCC) facility, high value-added light oil products such as gasoline and propylene are produced, and heavy oil and exhaust gas are generated. .

FCC 설비에서 발생하는 배가스는 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, C4+, 수분 및 미량의 불순물 (산성가스, COS, 황화수소(H2S), 비소(arsenic), 암모니아(ammonia), 니트릴(nitrile), 또는 수은(mercury) 등) 로 이루어져 있다. FCC 배가스에는 <표 1>에 나타낸 바와 같이 다량의 에틸렌이 함유되어 있지만 에틸렌의 농도가 낮고 다양한 가스들이 포함되어 있어서 현재까지 에틸렌을 경제성 있게 회수하지 못하고 연료가스로 사용되고 있다. Exhaust gases from FCC installations include hydrogen, methane, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, ethane, ethylene, propane, propylene, C4 +, moisture and trace impurities (acid gases, COS, hydrogen sulfide (H 2 S), arsenic, Ammonia, nitrile, or mercury). FCC exhaust gas contains a large amount of ethylene as shown in <Table 1>, but the concentration of ethylene is low and various gases are included, so that ethylene is not economically recovered and used as fuel gas.

<표 1> FCC 배가스의 성상 (농도: dry base) <Table 1> Characteristics of FCC Flue Gas (Concentration: dry base)

성 분ingredient 수소 (H2)Hydrogen (H 2 ) 메탄 (CH4)Methane (CH 4 ) 에탄 (C2H6)Ethane (C 2 H 6 ) 프로판 (C3H8)Propane (C 3 H 8 ) 에틸렌 (C2H4)Ethylene (C 2 H 4 ) 프로필렌 (C3H6)Propylene (C 3 H 6 ) 농도(vol%)Concentration (vol%) 30.330.3 25.625.6 11.911.9 0.50.5 11.911.9 1.551.55 농도(wt%)Concentration (wt%) 6.706.70 22.622.6 19.719.7 1.221.22 18.418.4 3.603.60 성 분ingredient C4+C4 + 일산화탄소 (CO)Carbon Monoxide (CO) 이산화탄소 (CO2)Carbon Dioxide (CO 2 ) 질소 (N2)Nitrogen (N 2 ) 불순물 (H2S,암모니아 등)Impurities (H 2 S, Ammonia, etc.) 수분moisture 농도(vol%)Concentration (vol%) 1.551.55 1.21.2 0.20.2 15.315.3 미량a very small amount 포화saturation 농도(wt%)Concentration (wt%) 1.661.66 1.861.86 0.490.49 23.723.7

본 발명은 흡착분리공정으로 FCC 배가스에서 에틸렌을 농축하여 회수하는 기 술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for concentrating and recovering ethylene from FCC exhaust gas by adsorptive separation process.

올레핀 (에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등)과 파라핀 (에탄, 프로판, 부탄 등)을 흡착분리하는 기존의 기술로는 에틸렌 혹은 프로필렌에 선택성이 있는 전이금속이온이 담지된 흡착제를 개발하여 압력변동흡착공정 혹은 온도변동흡착공정으로 올레핀을 분리하는 기술 (미국특허 6,867,166, 2005), 프로필렌만 선택적으로 흡착하는 분자체 기능을 가진 ALPO-14 흡착제를 사용하여 압력변동 혹은 온도변동흡착 공정을 이용하여 프로판/프로필렌 혼합가스에서 프로필렌을 분리하는 공정기술 (미국특허 6,293,999, 2001), 제올라이트 흡착제를 사용하여 압력변동흡착공정이나 압력변동흡착공정과 증류공정의 혼성공정으로 C2-C4 사이의 올레핀 성분들을 분리하는 공정기술 (미국특허 5,365,011, 1994), 분자체 기능을 가지는 8-링 구조의 SAPO등의 흡착제를 사용하여 프로필렌을 프로판/프로필렌 혼합가스로부터 분리하는 기술 (미국특허 6,488,741, 2002)을 소개하고 있다. Existing techniques for adsorptive separation of olefins (ethylene, propylene, butylene, etc.) and paraffins (ethane, propane, butane, etc.) have developed pressure-sensitive adsorption processes by developing adsorbents with selective transition metal ions on ethylene or propylene. Or propane / propylene using pressure fluctuation or temperature fluctuation adsorption process using ALPO-14 adsorbent which has a molecular sieve function to selectively adsorb propylene, and technology to separate olefins by temperature fluctuation adsorption process (US Patent 6,867,166, 2005). Process technology for separating propylene from mixed gas (US Pat. No. 6,293,999, 2001), Process technology for separating olefin components between C2-C4 by using a zeolite adsorbent or a hybrid process of pressure swing adsorption and distillation (US Pat. No. 5,365,011, 1994), a propylene was prepared using an adsorbent such as SAPO having an 8-ring structure having molecular sieve function. A technique for separating from lobane / propylene mixed gas (US Pat. No. 6,488,741, 2002) is introduced.

이상에서 살펴본 바와 같이, 에틸렌 혹은 프로필렌의 흡착분리공정은 이들 성분의 액화가 쉽지 않기 때문에 액상흡착보다는 기상흡착으로 수행되며, 흡착제의 재생을 압력변동흡착법이나 온도변동흡착법으로 하고 있다. 온도변동흡착법은 흡착탑의 온도를 올리고 내리는데 시간이 많이 필요하게 되어 벌크(bulk) 가스 분리공정의 생산성이 낮아서 장치비가 많이 들고, 압력변동흡착법(pressure swing adsorption)이나 진공변동흡착법(vacuum swing adsorption)은 압축기나 진공펌프의 용량이 한정되어 있어서 대량의 혼합가스 분리에 적합하지 않다. As described above, the adsorptive separation process of ethylene or propylene is not easy to liquefy these components, so it is performed by gas phase adsorption rather than liquid phase adsorption, and the regeneration of the adsorbent is a pressure swing adsorption method or a temperature swing adsorption method. The temperature swing adsorption method requires a lot of time to raise and lower the temperature of the adsorption tower, so the productivity of the bulk gas separation process is low, resulting in high equipment costs, and pressure swing adsorption or vacuum swing adsorption methods. Compressors and vacuum pumps have limited capacities and are not suitable for large volumes of mixed gas separation.

본 발명의 목적은 중질유 유동층접촉분해 (FCC) 배가스를 처리하여 에틸렌을 저비용으로 농축하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 본 발명에서 이룩한 기술은 올레핀 선택성 흡착제에 에틸렌을 흡착시킨 다음에 이를 회전기기 (압축기, 진공펌프 등)를 사용하지 않고 탈착제를 이용하여 탈착시켜 회수함으로써 대용량의 배가스를 처리할 수 있으며, 배가스 중에 포함된 수분을 전처리 흡착공정으로 제거함으로써 에틸렌 농축에 사용된 흡착제를 보호하였다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for treating heavy oil fluidized bed catalytic cracking (FCC) flue gas to concentrate ethylene at low cost. The technology achieved in the present invention can process a large amount of exhaust gas by adsorbing ethylene to the olefin selective adsorbent and then desorbing and recovering it by using a desorbent without using a rotating machine (compressor, vacuum pump, etc.). The adsorbent used for ethylene concentration was protected by removing the moisture contained in the pretreatment adsorption process.

본 발명은 중질유 유동층접촉분해 (FCC) 배가스 중에 포함된 미량의 불순물들(산성가스, COS, 황화수소(H2S), 비소(arsenic), 암모니아(ammonia), 니트릴(nitrile), 또는 수은(mercury) 등)이 제거된 후 남은 혼합가스 (수소, 메탄, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, C4+, 수분)에서 에틸렌을 농축하기 위하여 수분을 제거하는 전처리 흡착공정과 에틸렌을 농축하기 위한 흡착분리공정으로 이루어진다. The present invention relates to trace impurities contained in heavy oil fluidized bed catalytic cracking (FCC) flue gases (acid gases, COS, hydrogen sulfide (H 2 S), arsenic, ammonia, nitrile, or mercury). Pretreatment adsorption process to remove moisture to concentrate ethylene in the remaining mixed gas (hydrogen, methane, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, ethane, ethylene, propane, propylene, C4 +, moisture) It consists of adsorptive separation process.

전처리 공정에서는 활성알루미나 또는 실리카겔 또는 제올라이트 혹은 이들의 혼합물이 충전된 2개의 흡착탑으로 구성된 장치에서 연속된 흡착 및 탈착 단계가 반복적으로 이루어지는 흡착분리공정으로 FCC 배가스 중의 수분을 흡착하여 제거하며, 수분이 흡착된 흡착제는 에틸렌 농축 흡착분리공정에서 흡착되지 않고 배출되는 에틸렌 제거 스트림을 도입하여 세정함으로써 재생된다. The pretreatment process is an adsorptive separation process in which a series of adsorption and desorption steps are repeated in an apparatus consisting of two adsorption towers filled with activated alumina or silica gel or zeolite or mixtures thereof to adsorb and remove moisture in FCC exhaust gas. The adsorbent is recycled by introducing and washing the ethylene removal stream which is discharged without adsorption in the ethylene concentration adsorptive separation process.

전처리공정에서 수분이 제거된 FCC 배가스는 에틸렌을 농축하기 위한 흡착분리공정으로 도입된다. 에틸렌 농축 흡착분리공정은 올레핀을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑과 2개의 증류탑 (에틸렌 농축 스트림과 탈착제 분리용 증류탑, 에틸렌 제거 스트림과 탈착제 분리용 증류탑)으로 구성된 장치에서 연속된 흡착, 세정 및 탈착 단계가 반복적으로 이루어지는 흡착분리공정을 탈착제를 이용한 치환탈착법으로 운전하여 전처리된 FCC 배가스로부터 에틸렌을 농축하는 방법으로서, 전처리된 FCC 배가스를 흡착제가 충진된 흡착탑으로 도입하여 에틸렌을 흡착시키고 에틸렌에 비해 흡착이 덜되거나 되지 않는 에탄, 질소, 메탄, 일산화탄소, 수소 등은 흡착단계가 시작되기 전인 탈착단계에서 흡착탑에 있던 탈착제와 함께 흡착탑 출구로 내보내 져서 에틸렌이 제거된 스트림과 탈착제를 분리하는 증류탑으로 보내는 흡착단계; 탈착단계에서 얻어지는 에틸렌 농축 스트림의 일부를 도입하여 에틸렌과 함께 흡착되어 있는 소량의 가스들 (에탄, 메탄, 질소, 일산화탄소 등)을 씻어내어 에틸렌의 순도를 높이는 에틸렌 세정단계; 및 세정단계가 끝난 흡착탑에 탈착제를 도입하여 에틸렌을 탈착하여 에틸렌 농축 스트림과 탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑으로 보내어 농축된 에틸렌을 생산하는 탈착단계를 포함하며, 상기 연속된 흡착단계, 세정단계 및 탈착단계가 세 개의 흡착탑에서 반복적으로 진행되며, 세 개의 흡착탑이 동일한 시점에 서로 상이한 단계를 수행하도록 하여 전처리된 FCC 배가스로부터 에틸렌을 분리하는 방법을 제공한다.FCC exhaust gas, from which water is removed from the pretreatment process, is introduced into the adsorptive separation process to concentrate ethylene. The ethylene enrichment adsorptive separation process is carried out in a system consisting of three adsorption towers packed with an adsorbent that selectively adsorbs olefins and two distillation columns (an ethylene enrichment stream and a desorbent separation distillation column, an ethylene removal stream and a desorbent separation distillation column). A method of concentrating ethylene from pretreated FCC flue gas by operating the adsorptive separation process in which adsorption, washing and desorption steps are repeated by substitutional desorption using a desorbent, wherein the pretreated FCC flue gas is introduced into an adsorbent-filled adsorption tower. And ethane, nitrogen, methane, carbon monoxide, hydrogen, etc., which are less or less adsorbed than ethylene, are sent to the outlet of the adsorption tower together with the desorbent in the adsorption column in the desorption stage before the adsorption stage begins. Adsorption step sent to the distillation column to separate the desorbent; An ethylene washing step of introducing a portion of the ethylene concentrated stream obtained in the desorption step to wash away a small amount of gases (ethane, methane, nitrogen, carbon monoxide, etc.) adsorbed with the ethylene to increase the purity of the ethylene; And a desorption step of introducing a desorbent to the adsorption tower after the cleaning step to desorb ethylene and sending the ethylene stream to a distillation column separating the ethylene concentrate stream and the desorbent mixture to produce concentrated ethylene. The desorption step is repeated in three adsorption towers, allowing the three adsorption towers to perform different steps at the same time, thereby providing a method for separating ethylene from the pretreated FCC exhaust gas.

또한, 에틸렌 분리를 위한 흡착공정은 흡착단계의 압력이 대기압보다 높을 때에 세정단계 전에 흡착탑 내에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출하기 위한 병류감압단계를 추가로 포함한다. In addition, the adsorption process for ethylene separation further includes a cocurrent depressurization step for discharging components other than ethylene remaining in the adsorption column before the washing step when the pressure of the adsorption step is higher than atmospheric pressure.

또한, 바람직하게는, 에틸렌 분리를 위한 흡착공정은 흡착단계 후의 흡착탑과 탈착단계 후의 흡착탑을 연통시켜서 흡착단계가 진행된 흡착탑에서 흡착탑 내부에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 탈착단계가 진행된 흡착탑으로 보냄으로써 흡착단계가 진행된 흡착탑은 감압시키고 탈착단계가 진행된 흡착탑은 가압하는 감압 및 가압 균압단계, 감압 균압단계가 끝난 흡착탑 내에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출시키는 병류감압단계, 및 가압 균압단계가 끝난 흡착탑으로 전처리된 FCC 배가스를 도입하여 흡착압력까지 가압하는 축압단계를 추가로 포함한다. In addition, preferably, the adsorption process for ethylene separation is carried out by connecting the adsorption tower after the adsorption step and the adsorption tower after the desorption step to send components other than ethylene remaining inside the adsorption tower to the adsorption tower in which the desorption step proceeds. The adsorption tower undergoes a depressurization step, and the desorption tower undergoes a depressurization and pressure equalization step for pressurization, a cocurrent decompression step for discharging components other than ethylene remaining in the adsorption tower after the depressurization equalization step, and a pressure equalization step. And a accumulating step of introducing the FCC exhaust gas pressurized to the adsorption pressure.

또한, 바람직하게는, 에틸렌 분리를 위한 흡착공정에서 에틸렌 선택성 흡착제는 에틸렌과 선택적으로 π-착합체를 형성하는 π-착체 흡착제 또는 제올라이트 X 또는 제올라이트 Y 흡착제 또는 제올라이트 A 흡착제, 바람직하게는, 제올라이트 13X이다. Also preferably, in the adsorption process for ethylene separation, the ethylene selective adsorbent selectively π-complex adsorbent or zeolite X or zeolite Y adsorbent or zeolite A adsorbent forming a π-complex, preferably zeolite 13X.

또한 바람직하게는, 에틸렌 분리를 위한 흡착공정에서 사용되는 탈착제는 C3~C6 탄화수소류이다. Also preferably, the desorbent used in the adsorption process for ethylene separation is C3 to C6 hydrocarbons.

또한 바람직하게는, 에틸렌 분리를 위한 흡착공정에서 에틸렌 농축 스트림/탈착제 증류탑과 에틸렌 제거 스트림/탈착제 증류탑에서 분리되는 탈착제는 흡착탑으로 재순환된다. Also preferably, the desorbent separated in the ethylene concentrated stream / desorbent distillation column and the ethylene removal stream / desorbent distillation column in the adsorption process for ethylene separation is recycled to the adsorption tower.

또한 바람직하게는, 에틸렌 제거 스트림/탈착제 증류탑에서 분리되는 에틸렌 제거 스트림은 수분 제거용 전처리 흡착탑으로 공급된다.Also preferably, the ethylene removal stream separated in the ethylene removal stream / desorbent distillation column is fed to a pretreatment adsorption tower for water removal.

또한 바람직하게는, 에틸렌 분리를 위한 흡착공정에서 에틸렌 분리공정의 압력은 1~10 atm (절대압)이고 온도는 20~150oC이다. Also preferably, the pressure of the ethylene separation process in the adsorption process for ethylene separation is 1-10 atm (absolute pressure) and the temperature is 20-150 ° C.

또한 전처리공정은 수분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 2개의 흡착탑(PAD-1, PAD-2)으로 구성되어서 연속된 흡착, 탈착 단계가 반복적으로 이루어지면서, 하부가 FCC 배가스 공급배관(7)과 밸브(7a)를 통해 연결되어 있고, 수분 및 에틸렌 제거 스트림이 배출되는 배관(8)과 밸브(8a)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 수분이 제거된 FCC 배가스를 에틸렌 분리공정으로 공급하는 배관(10)과 밸브(10a)를 통해 연결되어 있고, 에틸렌 분리공정에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림을 공급 받는 배관(9)와 밸브(9a)를 통해 연결되어 있는 흡착탑(PAD-1); 하부가 FCC 배가스 공급배관(7)과 밸브(7b)를 통해 연결되어 있고, 수분 및 에틸렌 제거 스트림이 배출되는 배관(8)과 밸브(8b)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 수분이 제거된 FCC 배가스를 에틸렌 분리공정으로 공급하는 배관(10)과 밸브(10b)를 통해 연결되어 있고, 에틸렌 분리공정에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림을 공급 받는 배관(9)와 밸브(9b)를 통해 연결되어 있는 흡착탑(PAD-2)으로 이루어진 FCC 배가스에서 수분을 제거하는 장치를 제공한다. In addition, the pretreatment process is composed of two adsorption towers (PAD-1, PAD-2) filled with an adsorbent that selectively adsorbs water, so that successive adsorption and desorption steps are repeatedly performed, and the lower portion of the FCC exhaust gas supply pipe (7) And a pipe (8a), which is connected through a valve (7a), through which water and ethylene removal streams are discharged, and through a valve (8a), to supply FCC exhaust gas from which water is removed to the ethylene separation process. An adsorption tower (PAD-1) connected via a valve (10a) and a pipe (9) connected through the valve (10) and the ethylene removal stream discharged from the ethylene separation process; The lower part is connected to the FCC exhaust gas supply line 7 and the valve 7b, the upper part is connected to the pipe 8 and the valve 8b through which the water and ethylene removal streams are discharged, and the upper part is dehydrated. An adsorption tower is connected through a pipe (10) and a valve (10b) for supplying exhaust gas to the ethylene separation process, and is connected through a pipe (9) and a valve (9b) receiving an ethylene removal stream discharged from the ethylene separation process. Provided is an apparatus for removing moisture from FCC flue gas consisting of (PAD-2).

또한 에틸렌을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑(AD-1, AD-2 및 AD-3)과 2개의 증류탑 (에틸렌 농축 스트림/탈착제 분리용 증류탑(D2), 에 틸렌 제거 스트림/탈착제 분리용 증류탑(D1))으로 구성되어서 연속된 흡착, 세정 및 탈착 단계가 반복적으로 이루어지는 탈착제를 이용한 치환탈착법으로 전처리된 FCC 배가스로부터 에틸렌을 분리하는 장치로서, 하부가 전처리된 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1a)를 통해 연결되어 있으며, 증류탑(D2)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(2)과 밸브(2a)를 통해 연결되어 있고, 증류탑(D2)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(3)과 밸브(3a)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 세정단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)으로 유도하는 배관(4)와 밸브(4a)를 통해서 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)에 공급하는 배관(5)과 밸브(5a)를 통해서 연결되어 있으며 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 흡착탑으로 공급되는 배관(6)과 밸브(6a)을 통해 연결되어 있는 흡착탑(AD-1); 하부가 전처리된 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1b)를 통해 연결되어 있으며 증류탑(D2)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(2)과 밸브(2b)를 통해 연결되어 있고 증류탑(D2)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(3)과 밸브(3b)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 세정단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)으로 유도하는 배관(4)와 밸브(4b)를 통해서 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)에 공급하는 배관(5)과 밸브(5b)를 통해서 연결되어 있으며 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 공급되는 배관(6)과 밸브(6b)을 통해 연결되어 있는 흡착탑(AD-2); 하부가 전처리된 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1c)를 통해 연결되어 있으며 증류 탑(D2)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(2)과 밸브(2c)를 통해 연결되어 있고 증류탑(D2)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(3)과 밸브(3c)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 세정단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)으로 유도하는 배관(4)와 밸브(4c)를 통해서 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)에 공급하는 배관(5)과 밸브(5c)를 통해서 연결되어 있으며 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 공급되는 배관(6)과 밸브(6c)을 통해 연결되어 있는 흡착탑(AD-3); 흡착탑(AD-1, AD-2 및 AD-3)으로부터의 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 분리하는 증류탑(D1); 및 흡착탑(AD-1, AD-2 및 AD-3)으로부터의 에틸렌 농축 스트림과 탈착제를 분리하는 증류탑(D2)를 포함하여, 전처리된 FCC 배가스로부터 에틸렌을 분리하는 장치를 제공한다. Also, three adsorption towers (AD-1, AD-2 and AD-3) packed with adsorbent for selectively adsorbing ethylene, two distillation towers (ethylene enriched stream / desorbent separation distillation tower (D2), ethylene removal stream / Desulfurizer separation distillation column (D1)) is a device for separating ethylene from the pre-treated FCC exhaust gas by the substitution desorption method using a desorbent composed of repeated adsorption, washing and desorption steps, the FCC exhaust gas pretreated with the lower part Connected via feed line (1) and valve (1a), through ethylene enriched stream / desorbent outlet line (2) and valve (2a) leading to distillation column (D2), and from distillation column (D2) A pipe (3) and a valve (3a) connected to the pipe (3) for supplying a certain amount of ethylene concentrated stream, and the pipe (4) and the valve for directing the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the washing step to the distillation column (D1). Via (4a) Connected to the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the adsorption step through a pipe (5) and a valve (5a) for supplying the distillation column (D1) and separated from the distillation columns (D1) and (D2). An adsorption tower AD-1, through which a pipe 6 supplied to the adsorption tower and a valve 6a are connected; The lower part is connected to the pretreated FCC flue gas feed line (1) through a valve (1b) and through an ethylene enriched stream / desorbent discharge line (2) and a valve (2b) leading to a distillation column (D2) and a distillation tower ( A pipe (3) for supplying a certain amount of ethylene concentrated stream from D2) is connected through a valve (3b), and a pipe for directing the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the washing step to the distillation column (D1) ( 4) and through the valve (4b), is connected via the pipe (5) and the valve (5b) for supplying the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the adsorption step to the distillation column (D1) and the distillation column (D1) Adsorption tower (AD-2) is connected through the pipe (6) and the valve (6b) is supplied with the desorbent separated in (D2); The lower part is connected to the pretreated FCC flue gas feed line (1) through a valve (1c) and through an ethylene enriched stream / desorbent discharge line (2) and a valve (2c) leading to a distillation tower (D2) and a distillation tower. A pipe (3) for supplying a certain amount of ethylene concentrated stream from (D2) is connected through a valve (3c), and the pipe for directing the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the washing step to the distillation column (D1). (4) and through the valve (4c), is connected through the pipe (5) and the valve (5c) for supplying the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the adsorption step to the distillation column (D1) and the distillation column (D1) Adsorption tower (AD-3) is connected through the pipe (6) and the valve (6c) is supplied with the desorbent separated in the (D2) and (D2); A distillation column (D1) separating the ethylene removal stream and the desorbent from the adsorption towers (AD-1, AD-2 and AD-3); And a distillation column (D2) separating the ethylene enriched stream from the adsorption towers (AD-1, AD-2, and AD-3) and the desorbent (D2), to provide an apparatus for separating ethylene from the pretreated FCC exhaust gas.

바람직하게는, 본 발명의 장치는 증류탑(D1)으로 유도되는 배관(4)에 밸브(V7)을 추가로 포함한다. Preferably, the apparatus of the present invention further comprises a valve V7 in the pipe 4 leading to the distillation column D1.

FCC 배가스로부터 에틸렌을 분리하는 공정은 배가스 중의 수분을 제거하는 전처리공정과 전처리된 FCC 배가스로부터 에틸렌을 분리하는 공정으로 이루어져 있다. 수분을 제거하는 장치는 2개의 흡착탑으로 이루어져 있고, 에틸렌을 농축 회수하는 장치는 3개의 흡착탑과 에틸렌 농축 스트림/탈착제, 에틸렌 제거 스트림/탈착제를 분리하기 위한 2개의 증류탑으로 이루어져 있으며 그 개략도를 도1에 나타내었다. 전처리 장치의 운전은 FCC 배가스 중의 수분을 흡착하는 흡착단계와 흡착된 수분을 에틸렌 분리공정에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림을 도입하여 세정 탈착하는 탈착단계로 이루어지고, 에틸렌 분리장치의 기본 운전 공정은 수분이 제거된 FCC 배가스 중의 에틸렌을 선택적으로 흡착하는 흡착단계, 에틸렌과 같이 소량 흡착된 에탄과 다른 가스들을 제거하기 위한 에틸렌 농축 스트림 세정단계, 탈착제를 이용한 에틸렌 탈착단계로 이루어지며, 흡착단계 운전압력에 따라 에틸렌의 회수율 및 농도 높이기 위한 균압단계, 병류감압단계, 축압단계가 추가된다. 에틸렌 농축 스트림이나 에틸렌 제거 스트림과 혼합되어 흡착공정에서 배출되는 탈착제는 증류탑에서 분리되어 재사용된다. 탈착제는 혼합물과 비점 차이가 큰 C3~C6 탄화수소를 사용한다. Separation of ethylene from the FCC flue gas consists of a pretreatment process for removing water in the flue gas and a process for separating ethylene from the pretreated FCC flue gas. The device for removing water consists of two adsorption towers, and the device for concentrating and recovering ethylene consists of three adsorption towers and two distillation towers for separating the ethylene enrichment stream / desorbent and the ethylene removal stream / desorbent. 1 is shown. Operation of the pretreatment unit consists of an adsorption step of adsorbing water in FCC exhaust gas and a desorption step of washing and desorbing the adsorbed water by introducing an ethylene removal stream discharged from the ethylene separation process. Adsorption step of selectively adsorbing ethylene in the removed FCC exhaust gas, ethylene enriched stream washing step for removing small amount of adsorbed ethane and other gases such as ethylene, and ethylene desorption step using desorbent. Accordingly, a pressure equalization step, a cocurrent pressure reduction step, and a pressure storage step are added to increase the recovery and concentration of ethylene. The desorbent mixed with the ethylene enrichment stream or the ethylene removal stream and discharged from the adsorption process is separated from the distillation column and reused. Desorbents use C3-C6 hydrocarbons, which have a large boiling point difference from the mixture.

도 2를 기준으로 FCC 배가스에서 에틸렌 분리를 위한 흡착분리공정의 한 주기 공정운전을 설명하면 다음과 같다. Referring to Figure 2 describes one cycle process operation of the adsorptive separation process for ethylene separation from the FCC exhaust gas as follows.

수분 제거 전처리공정은 FCC 배가스가 배관 7과 밸브(7a)를 통하여 흡착탑PAD-1 으로 도입되면서 수분이 흡착되고 수분이 제거된 배가스는 밸브(10a)와 배관 10을 통하여 에틸렌 분리공정으로 보내진다 (흡착단계). 흡착탑 PAD-1 이 흡착단계를 거치는 동안 흡착탑 PAD-2 로는 에틸렌 분리공정에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림이 배관 9와 밸브(9b)를 통하여 도입되어 흡착제에 흡착된 수분을 탈착해서 밸브(8b)와 배관 8을 통하여 배출되는 과정(탈착단계)이 수행된다. 흡착단계가 끝난 흡착탑 PAD-1 은 탈착단계가 수행되고, 흡착탑 PAD-2 는 흡착단계가 연속하여 수행된다. 이렇게 한 흡착탑을 기준으로 흡착단계-탈착단계가 연속적으로 수행된다.In the water removal pretreatment process, the FCC exhaust gas is introduced into the adsorption tower PAD-1 through the pipe 7 and the valve 7a, and the moisture is adsorbed, and the exhaust gas from which the water is removed is sent to the ethylene separation process through the valve 10a and the pipe 10 ( Adsorption step). While the adsorption tower PAD-1 goes through the adsorption step, the adsorption tower PAD-2 introduces the ethylene removal stream discharged from the ethylene separation process through the pipe 9 and the valve 9b to desorb the water adsorbed on the adsorbent to the valve 8b and the piping. A process (desorption step) discharged through 8 is performed. The adsorption step PAD-1 is the desorption step is carried out after the adsorption step, the adsorption step PAD-2 is carried out in a continuous adsorption step. The adsorption step-desorption step is continuously performed based on the adsorption tower.

전처리가 된 FCC 배가스는 배관 1과 밸브 (1a)를 통하여 에틸렌 선택성 흡착 제가 충진된 흡착탑 (AD-1)으로 도입되어 에틸렌이 흡착되고 (흡착단계), 에틸렌이 제거된 스트림은 흡착단계 전에 흡착탑에 남아 있던 탈착제와 함께 배관 (5)와 밸브(5a)를 통하여 증류탑(D1)으로 도입되어서 에틸렌 제거 스트림과 탈착제가 분리된다. 분리된 에틸렌 제거 스트림은 배관 9를 통하여 수분제거 전처리공정으로 보내진다. 흡착탑 AD-1이 흡착단계를 거치는 동안 흡착탑 AD-2는 탈착제로 흡착된 에틸렌을 탈착하는 과정 (탈착단계)이 수행된다. 탈착제는 증류탑 D1과 D2의 탑 하부에서 얻어지는 탈착제를 사용하며, 배관 6과 밸브 (6b)를 통하여 흡착탑 AD-2로 도입된다. 탈착제와 함께 배출되는 에틸렌 농축 스트림은 밸브 (2a)와 배관 2를 통하여 증류탑 D2로 도입되어 에틸렌 농축 스트림과 탈착제가 분리된다. 그리고 흡착탑 AD-3은 증류탑 D2에서 분리된 에틸렌 농축 스트림의 일부를 배관3과 밸브 (3c)를 통하여 도입하여 에틸렌과 함께 조금 흡착된 에탄 및 다른 가스들을 씻어줌으로써 에틸렌의 순도를 높인다 (에틸렌 세정단계). 이 때 AD-3에서 배출되는 가스는 밸브 (4c)와 배관 4를 통하여 증류탑 D1으로 도입된다. The pretreated FCC exhaust gas is introduced into the adsorption tower (AD-1) filled with ethylene selective adsorbent through pipe 1 and valve (1a), where ethylene is adsorbed (adsorption stage), and the stream from which ethylene is removed is added to the adsorption column before the adsorption stage. Along with the remaining desorbent, it is introduced into the distillation column (D1) through the pipe (5) and the valve (5a) to separate the ethylene removal stream and the desorbent. The separated ethylene removal stream is sent to piping 9 to remove the water. While the adsorption tower AD-1 goes through the adsorption step, the adsorption tower AD-2 desorbs the ethylene adsorbed with the desorbent (desorption step). The desorbent uses a desorbent obtained at the bottom of the column of the distillation towers D1 and D2 and is introduced into the adsorption tower AD-2 through the pipe 6 and the valve 6b. The ethylene concentrated stream discharged with the desorbent is introduced into the distillation column D2 through the valve (2a) and piping 2 to separate the ethylene concentrated stream and the desorbent. Adsorption column AD-3 improves the purity of ethylene by introducing a portion of the ethylene concentrated stream separated from distillation column D2 through pipe 3 and valve 3c to wash ethane and other gases adsorbed with ethylene slightly. ). At this time, the gas discharged from AD-3 is introduced into the distillation column D1 through the valve 4c and the pipe 4.

흡착단계가 완료되어 높은 압력이 된 흡착탑 AD-1은 밸브 (4a)와 배관 4, 밸브 (4b)를 통하여 낮은 압력인 흡착탑 AD-2와 연결되어 두탑의 압력이 같아지는 과정 (균압단계)을 수행한다. 이 균압단계 동안 밸브 (V7)은 닫힌다. 그리고 세정단계가 끝난 흡착탑 AD-3은 배관 6과 밸브 (6c)로 탈착제를 도입하여 에틸렌을 회수하는 탈착단계가 수행된다. AD-3에서 탈착제와 함께 배출되는 에틸렌 농축 스트림은 밸브 (2c)와 배관 2를 통하여 증류탑 D2로 도입되어 에틸렌 농축 스트림과 탈착제가 분리된다.The adsorption tower AD-1, where the adsorption step is completed and becomes high pressure, is connected to the adsorption tower AD-2, which is low pressure, through the valve 4a, the pipe 4 and the valve 4b. Perform. During this equalization step the valve V7 is closed. And the adsorption tower AD-3 of the washing step is completed, a desorption step of recovering ethylene by introducing a desorbent into the pipe 6 and the valve (6c). The ethylene concentrated stream exiting with desorbent from AD-3 is introduced into distillation column D2 via valve (2c) and conduit 2 to separate the ethylene concentrated stream and desorbent.

균압단계가 끝난 흡착탑 AD-1은 밸브 (4a)와 배관 4를 통하여 감압되며 이 때에 배출되는 가스는 증류탑 D1으로 도입된다 (병류감압단계). 흡착탑 AD-1이 병류 감압되는 동안 흡착탑 AD-2로는 전처리된 FCC 배가스가 배관 1과 밸브 (1b)를 통하여 도입되어 흡착압력까지 승압되는 과정 (축압단계)이 수행된다. 이 때 흡착탑 AD-3은 탈착단계가 계속 수행된다.After the equalization step, the adsorption tower AD-1 is decompressed through the valve 4a and the pipe 4, and the gas discharged at this time is introduced into the distillation column D1 (cocurrent decompression step). While the adsorption tower AD-1 is cocurrently depressurized, a process (accumulation step) is performed in which the pre-treated FCC exhaust gas is introduced through the pipe 1 and the valve 1b to the adsorption pressure. At this time, the adsorption tower AD-3 continues the desorption step.

병류감압단계가 끝난 흡착탑 AD-1은 올레핀 세정단계가 수행되고 흡착탑 AD-2는 흡착단계, 그리고 흡착탑 AD-3은 탈착단계가 연속하여 수행된다.Adsorption column AD-1 is the olefin washing step, the adsorption column AD-2 is the adsorption step, and the adsorption tower AD-3 is desorption step is performed continuously.

이렇게 한 흡착탑을 기준으로 흡착단계-균압단계-병류감압단계-올레핀 세정단계-탈착단계-균압단계-축압단계가 연속적으로 수행된다.The adsorption step-pressure equalizing step-cocurrent reduction step-olefin washing step-desorption step-pressure equalizing step-accumulation step is continuously performed based on the adsorption column.

공정의 단계구성은 도 3에 나타낸 바와 같이 흡착단계 운전압력에 따라 균압단계, 병류감압단계, 축압단계가 없어지기도 한다.As shown in FIG. 3, the step configuration of the process may eliminate the equalization step, the cocurrent pressure reduction step, and the accumulator step according to the operation pressure of the adsorption step.

<실시 예 1><Example 1>

제올라이트 13X에 대한 수소, 메탄, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 노말부탄의 평형흡착등온선을 상온에서 측정한 결과를 [도 4]에 나타내었다. [도 4]에 보이는 것처럼, 에틸렌이 에탄에 비해 흡착량이 크고, FCC 배가스의 주요 구성 성분으로서 전체의 71.2 vol%를 차지하는 수소, 메탄, 질소의 흡착량은 에틸렌의 흡착량에 비해 매우 작아서 에틸렌 농축이 가능함을 알 수 있다. 그리고 C4+, 이산화탄소, 프로필렌, 프로판 등은 에틸렌의 흡착량 보다 조금 많거나 유사하지만 배가스 중에 함유량이 적어서 이를 탈착한다고 하여도 에 틸렌 농축 스트림에서 차지하는 비중이 작고, 또 에틸렌 흡착분리공정 운전에서 에틸렌 세정단계를 수행함으로써 많은 부분이 에틸렌과 치환 탈착되어 실제 에틸렌 농축 스트림으로 포함되는 양이 작게 된다.Equilibrium adsorption isotherms of hydrogen, methane, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, ethane, ethylene, propane, propylene and normal butane for zeolite 13X are shown in FIG. 4. As shown in Fig. 4, the adsorption amount of ethylene is greater than that of ethane, and the adsorption amount of hydrogen, methane, and nitrogen, which occupies 71.2 vol% as a major component of the FCC exhaust gas, is very small compared to the adsorption amount of ethylene. It can be seen that this is possible. In addition, C4 +, carbon dioxide, propylene, propane, etc. are slightly more or similar to the adsorption amount of ethylene, but the content of the exhaust gas is small, so even if it is desorbed, the specific gravity of the ethylene concentrated stream is small, and the ethylene washing step in the ethylene adsorption separation operation is performed. By doing this a large part is substituted and desorbed with ethylene so that the amount contained in the actual ethylene concentrated stream is small.

<실시 예 2><Example 2>

제올라이트 13X를 123 g 충전한 흡착탑 (내경 2.54 cm, 높이 30 cm)을 사용하여 에틸렌/에탄 혼합물 (에틸렌 82.4 vol%, 에탄 17.5 vol%, 프로필렌 0.1 vol%)의 흡착파과실험과 흡착된 성분을 탈착제인 C4 혼합물 (노말부탄 86.6 vol%, 이소부탄 8.6 vol%, 메탄 3.4 vol%, 기타 1.4 vol%)을 도입하여 탈착하는 탈착파과실험을 수행하였다. 흡착 및 탈착파과실험시에 흡착탑의 온도는 60oC로 유지하였다.Adsorption breakthrough experiment of ethylene / ethane mixture (82.4 vol% ethylene, 17.5 vol% ethane, 0.1 vol% propylene) and adsorption of desorbed components using an adsorption tower (2.54 cm inside diameter 30 cm) packed with 123 g of zeolite 13X Desorption breakthrough experiments were performed by introducing Jane C4 mixture (86.6 vol% normal butane, 8.6 vol% isobutane, 3.4 vol% methane, and 1.4 vol% other). At the time of adsorption and desorption breakthrough experiments, the temperature of the adsorption tower was maintained at 60 ° C.

[도 5]는 탈착제가 흡착되어 있는 흡착탑의 하부로 에틸렌/에탄 혼합물을 1.5 노말리터/분으로 공급하면서 탑의 상부에서 파과되어 나오는 성분들의 농도를시간에 따라 도시한 흡착파과곡선 그림이다. 그림에서 보이듯이 에탄은 바로 파과되고, 에틸렌은 100초 이후에 파과가 시작되므로 제올라이트 13X를 이용하여 에틸렌과 에탄을 분리할 수 있다.FIG. 5 is a graph of adsorption breakthrough curve showing the concentrations of the components ruptured at the top of the tower while supplying the ethylene / ethane mixture at 1.5 normal liters / minute to the bottom of the adsorption tower to which the desorbent is adsorbed. As shown in the figure, ethane breaks down immediately, and ethylene starts breaking down after 100 seconds, so zeolite 13X can be used to separate ethylene and ethane.

[도 6]은 에틸렌/에탄이 포화 흡착된 흡착탑의 상부로 탈착제를 1.0 노말리터/분으로 공급하면서 탑의 하부에서 배출되는 성분들의 농도를 시간에 따라 도시한 탈착파과곡선 그림이다. 탈착제를 이용하여 흡착된 에틸렌이 잘 탈착됨을 알 수 있고, 250초까지 탈착되는 에틸렌/에탄 혼합물 중의 에틸렌 비율이 96% 정도로서 원료에 비해 에틸렌을 농축할 수 있다.FIG. 6 is a desorption breakthrough curve showing the concentration of components discharged from the bottom of the tower over time while supplying the desorbent at 1.0 normal liters / minute to the top of the adsorption tower saturated with ethylene / ethane. It can be seen that the ethylene adsorbed using the desorbent is well desorbed, and the ethylene ratio in the ethylene / ethane mixture desorbed up to 250 seconds is about 96%, and ethylene can be concentrated compared to the raw material.

FCC 배가스에는 <표 1>에 나타낸 바와 같이 다량의 에틸렌이 함유되어 있지만 에틸렌의 농도가 낮고 다양한 가스들이 포함되어 있어서 현재까지 에틸렌을 경제성 있게 회수하지 못하고 연료가스로 사용하였지만, 본 발명에서는 탈착제를 사용하는 흡착분리공정을 이용하여 FCC 배가스에서 에틸렌을 저렴하게 회수할 수 있다. Although FCC exhaust gas contains a large amount of ethylene as shown in Table 1, although the concentration of ethylene is low and various gases are included, ethylene has not been economically recovered and used as a fuel gas. By using the adsorptive separation process, ethylene can be recovered at low cost from FCC exhaust gas.

Claims (10)

배가스 중의 수분을 제거하는 전처리 흡착분리공정과 전처리된 배가스에서 에틸렌을 분리하는 흡착분리공정으로 이루어진 공정으로 중질유분의 유동층 촉매분해(FCC) 공정의 배가스로부터 에틸렌을 회수하는 방법에 있어서, In the process consisting of a pre-treatment adsorptive separation process for removing moisture in the flue gas and an adsorptive separation process for separating ethylene from the pre-treated flue gas in the process for recovering ethylene from the flue-gas of the fluidized bed catalytic decomposition (FCC) process of heavy oil, 수분 선택성 흡착제가 충전된 2개의 흡착탑으로 이루어져 있는 수분을 제거하는 장치와, 에틸렌 선택성 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑과 에틸렌 농축 스트림/탈착제, 에틸렌 제거 스트림/탈착제를 분리하기 위한 2개의 증류탑으로 이루어져 있는 에틸렌을 분리하는 장치에서,Water removal system consisting of two adsorption towers filled with a water selective adsorbent, three adsorption towers filled with an ethylene selective adsorbent, two distillation towers for separating an ethylene enriched stream / desorbent and an ethylene removal stream / desorbent. In the device separating the ethylene consisting of, FCC 배가스를 도입하여 수분을 흡착하는 흡착단계와 흡착된 수분을 에틸렌 분리공정에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림을 도입하여 세정 탈착하는 탈착단계로 이루어지는 전처리 공정과, A pretreatment process comprising an adsorption step of introducing FCC exhaust gas to adsorb moisture, and a desorption step of introducing and removing the adsorbed water from the ethylene separation stream, followed by washing and desorption; 전처리된 FCC 배가스를 흡착탑으로 도입하여 에틸렌을 흡착시키고 흡착되지 않은 성분들과 탈착단계에서 흡착탑에 있던 탈착제를 흡착탑 출구로 내보내어 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 분리하는 증류탑으로 보내는 흡착단계; 흡착단계가 끝난 흡착탑으로 에틸렌 농축 스트림/탈착제 증류탑에서 얻어지는 고농도 올레핀의 일부를 도입하여 에틸렌과 함께 미량으로 흡착되어 있는 에탄 및 다른 가스들을 씻어내어 에틸렌의 순도를 높이는 에틸렌 세정단계; 및 세정단계가 끝난 흡착탑에 탈착제를 도입하여 에틸렌을 탈착하여 에틸렌 농축 스트림/탈착제 혼합물을 분리하는 증류탑으로 보내어 에틸렌 농축 스트림을 생산하는 탈착단계를 포함하는 에틸렌 흡착분리공정을 포함하며, An adsorption step of introducing pretreated FCC exhaust gas into the adsorption tower to adsorb ethylene and sending the desorbent in the adsorption tower to the distillation tower to separate the ethylene removal stream and the desorbent from the adsorption tower outlet in the desorption step with the unadsorbed components; An ethylene washing step of introducing a portion of the high concentration olefin obtained from the ethylene concentrated stream / desorbent distillation column into the adsorption column after the adsorption step to wash ethane and other gases adsorbed in a small amount together with ethylene to increase the purity of ethylene; And an ethylene adsorptive separation process including a desorption step of introducing a desorbent to the adsorption tower after the washing step and sending the ethylene to the distillation column separating the ethylene concentrated stream / desorbent mixture to produce an ethylene concentrated stream. 상기 에틸렌 농축 스트림/탈착제 증류탑과 에틸렌 제거 스트림/탈착제 증류탑에서 분리되는 탈착제는 에틸렌 분리 흡착탑으로 재순환되고, 에틸렌 제거 스트림은 수분 제거 전처리탑으로 공급되며, The desorbent separated in the ethylene concentrated stream / desorbent distillation column and the ethylene elimination stream / desorbent distillation column is recycled to the ethylene separation adsorption tower, and the ethylene elimination stream is fed to the water removal pretreatment column, 상기 연속된 흡착 및 탈착단계가 수분 전처리 공정의 2개의 흡착탑에서 동일한 시점에 서로 상이한 단계를 수행하도록 반복적으로 진행되고, 에틸렌 분리공정에서는 상기 연속된 흡착단계, 세정단계 및 탈착단계가 세 개의 흡착탑에서 반복적으로 진행되며, 세 개의 흡착탑이 동일한 시점에 서로 상이한 단계를 수행하도록 하여 FCC 배가스에서 에틸렌을 분리하는 방법.The continuous adsorption and desorption steps are repeatedly performed to perform different steps at the same time point in the two adsorption towers of the water pretreatment process, and in the ethylene separation process, the successive adsorption, washing and desorption steps are carried out in three adsorption towers. The process is repeated and the three adsorption towers perform different steps at the same time to separate ethylene from the FCC flue gas. 제 1항에 있어서, 에틸렌 흡착분리공정에서, 세정단계 전에 흡착탑 내에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출하기 위한 병류감압단계를 추가로 포함하는 방법.The method of claim 1, further comprising a cocurrent depressurization step in the ethylene adsorptive separation process to discharge components other than ethylene remaining in the adsorption column prior to the cleaning step. 제 1항에 있어서, 에틸렌 흡착분리공정에서, 흡착단계 후의 흡착탑과 탈착단계 후의 흡착탑을 연통시켜서 흡착단계가 진행된 흡착탑에서 흡착탑 내부에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 탈착단계가 진행된 흡착탑으로 보냄으로써 흡착단계가 진행된 흡착탑은 감압시키고 탈착단계가 진행된 흡착탑은 가압하는 감압 및 가압 균압단계, 감압 균압단계가 끝난 흡착탑 내에 잔존하는 에틸렌 이외의 성분들을 배출시키는 병류감압단계, 및 가압 균압단계가 끝난 흡착탑으로 전처리된 FCC 배가스를 도입하여 흡착압력까지 가압하는 축압단계를 추가로 포함하는 방법.The adsorption step of claim 1, wherein, in the ethylene adsorption separation process, the adsorption tower after the adsorption step is connected to the adsorption tower after the desorption step, and the components other than ethylene remaining in the adsorption tower are sent to the adsorption tower in which the desorption step is performed. The adsorption tower is subjected to depressurization and the adsorption tower undergoes the desorption step, which is pretreated with a depressurization and pressure equalization step to pressurize, a cocurrent decompression step to discharge components other than ethylene remaining in the adsorption tower after the decompression equalization step, and a pressure equalization step. And a accumulating step of introducing the FCC exhaust gas to pressurize it to the adsorption pressure. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 에틸렌 선택성 흡착제는 올레핀과 선택적으로 π-착합체를 형성하는 π-착체 흡착제 또는 제올라이트 X 또는 제올라이트 Y 또는 제올라이트 A 흡착제로서, 바람직하게는 제올라이트 13X 흡착제인 방법. 4. The ethylene selective adsorbent according to claim 1, wherein the ethylene selective adsorbent is a π-complex adsorbent or zeolite X or zeolite Y or zeolite A adsorbent, which selectively forms a π-complex with an olefin, preferably zeolite 13X. Method that is an adsorbent. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 수분 선택성 흡착제는 활성알루미나 또는 실리카겔 또는 제올라이트 혹은 이들의 혼합물이 흡착제인 방법.The process according to claim 1, wherein the water selective adsorbent is activated alumina or silica gel or zeolite or mixtures thereof. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 탈착제는 C3 (프로판 등), C4 (부탄 등), C5 (펜탄 등), C6 (헥산 등)의 탄화수소류인 방법. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the desorbent is hydrocarbons of C3 (propane and the like), C4 (butane and the like), C5 (pentane and the like) and C6 (hexane and the like). 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 에틸렌 제거 스트림/탈착제 증류탑과 에틸렌 농축 스트림/탈착제 증류탑에서 분리되는 탈착제가 흡착탑으로 재순 환되는 방법.The process according to any one of claims 1 to 3, wherein the desorbent separated in the ethylene removal stream / desorbent distillation column and the ethylene concentrated stream / desorbent distillation column is recycled to the adsorption tower. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착탑의 운전 압력은 1~10 atm (절대압)이고 온도는 20~150oC 인 방법.The process according to any one of claims 1 to 3, wherein the operating pressure of the adsorption tower is 1-10 atm (absolute pressure) and the temperature is 20-150 ° C. 수분을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 2개의 전처리 흡착탑 (PAD-1, PAD-2)과, 에틸렌을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 충전된 3개의 흡착탑(AD-1, AD-2 및 AD-3) 및 2개의 증류탑 (에틸렌 농축 스트림/탈착제 분리용 증류탑(D2), 에틸렌 제거 스트림/탈착제 분리용 증류탑(D1))으로 구성되어서, 연속된 흡착, 탈착 단계가 반복적으로 이루어지면서 FCC 배가스 중의 수분을 제거하는 전처리공정과, 연속된 흡착, 세정 및 탈착 단계가 반복적으로 이루어지는 탈착제를 이용한 치환탈착법으로 전처리된 FCC 배가스로부터 에틸렌을 분리하는 에틸렌 흡착분리공정에 의해서 FCC 배가스로부터 에틸렌을 분리하는 장치에 있어서, Two pretreatment adsorption towers (PAD-1, PAD-2) filled with adsorbent to selectively adsorb moisture, and three adsorption towers (AD-1, AD-2 and AD-3) packed with adsorbent to selectively adsorb ethylene ) And two distillation towers (ethylene enriched stream / desorbent separation distillation column (D2), ethylene elimination stream / desorbent separation distillation column (D1)), which are subjected to repeated adsorption and desorption steps in FCC exhaust gas. Separation of ethylene from FCC exhaust gas by pretreatment process to remove water and ethylene adsorption separation process to separate ethylene from pretreatment FCC exhaust gas by substitution desorption using desorbent with repeated adsorption, washing and desorption steps. In the apparatus, 하부가 FCC 배가스 공급배관(7)과 밸브(7a)를 통해 연결되어 있고, 수분 및 에틸렌 제거 스트림이 배출되는 배관(8)과 밸브(8a)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 수분이 제거된 FCC 배가스를 에틸렌 분리공정으로 공급하는 배관(10)과 밸브(10a)를 통해 연결되어 있고, 에틸렌 분리공정에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림을 공급 받는 배관(9)와 밸브(9a)를 통해 연결되어 있는 흡착탑(PAD-1); 하부가 FCC 배가스 공급배관(7)과 밸브(7b)를 통해 연결되어 있고, 수분 및 에틸렌 제거 스트림이 배출되는 배관(8)과 밸브(8b)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 수분이 제거된 FCC 배가스를 에틸렌 분리공정으로 공급하는 배관(10)과 밸브(10b)를 통해 연결되어 있고, 에틸렌 분리공정에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림을 공급 받는 배관(9)와 밸브(9b)를 통해 연결되어 있는 흡착탑(PAD-2)으로 이루어진 FCC 배가스에서 수분을 제거하는 전처리 장치 및 The lower part is connected to the FCC exhaust gas supply line (7) and the valve (7a), connected to the pipe (8) and the valve (8a) through which the water and ethylene removal streams are discharged, and the upper part is removed from the FCC. An adsorption tower is connected through a pipe (10) and a valve (10a) for supplying exhaust gas to the ethylene separation process, and is connected through a pipe (9) and a valve (9a) receiving an ethylene removal stream discharged from the ethylene separation process. (PAD-1); The lower part is connected to the FCC exhaust gas supply line 7 and the valve 7b, the upper part is connected to the pipe 8 and the valve 8b through which the water and ethylene removal streams are discharged, and the upper part is dehydrated. An adsorption tower is connected through a pipe (10) and a valve (10b) for supplying exhaust gas to the ethylene separation process, and is connected through a pipe (9) and a valve (9b) receiving an ethylene removal stream discharged from the ethylene separation process. Pretreatment unit for removing water from the FCC exhaust gas consisting of (PAD-2) and 하부가 전처리된 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1a)를 통해 연결되어 있으며, 증류탑(D2)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(2)과 밸브(2a)를 통해 연결되어 있고, 증류탑(D2)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(3)과 밸브(3a)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 세정단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)으로 유도하는 배관(4)와 밸브(4a)를 통해서 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)에 공급하는 배관(5)과 밸브(5a)를 통해서 연결되어 있으며 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 흡착탑으로 공급되는 배관(6)과 밸브(6a)을 통해 연결되어 있는 흡착탑(AD-1); 하부가 전처리된 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1b)를 통해 연결되어 있으며 증류탑(D2)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(2)과 밸브(2b)를 통해 연결되어 있고 증류탑(D2)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(3)과 밸브(3b)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 세정단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)으로 유도하는 배관(4)와 밸브(4b)를 통해서 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)에 공급하는 배관(5)과 밸브(5b)를 통해서 연결되어 있으며 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 공급되는 배관(6)과 밸브(6b)을 통해 연결되어 있는 흡착탑(AD-2); 하부가 전처리된 FCC 배가스 공급배관(1)과 밸브(1c)를 통해 연결되어 있으며 증류탑(D2)으로 이어지는 에틸렌 농축 스트림/탈착제 배출배관(2)과 밸브(2c)를 통해 연결되어 있고 증류탑(D2)로부터의 일정량의 에틸렌 농축 스트림을 공급하는 배관(3)과 밸브(3c)를 통해 연결되어 있으며, 상부가 세정단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)으로 유도하는 배관(4)와 밸브(4c)를 통해서 연결되어 있고, 흡착단계에서 배출되는 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 증류탑(D1)에 공급하는 배관(5)과 밸브(5c)를 통해서 연결되어 있으며 증류탑(D1)과 (D2)에서 분리된 탈착제가 공급되는 배관(6)과 밸브(6c)을 통해 연결되어 있는 흡착탑(AD-3); 흡착탑(AD-1, AD-2 및 AD-3)으로부터의 에틸렌 제거 스트림과 탈착제를 분리하는 증류탑(D1); 및 흡착탑(AD-1, AD-2 및 AD-3)으로부터의 에틸렌 농축 스트림과 탈착제를 분리하는 증류탑(D2)를 포함하는 에틸렌 흡착분리장치를 포함하여, FCC 배가스로부터 에틸렌을 분리하는 장치.The lower part is connected through a pretreated FCC exhaust gas supply line (1) and a valve (1a), connected through an ethylene enriched stream / desorbent discharge line (2) and a valve (2a) leading to a distillation column (D2), It is connected via a pipe (3) and a valve (3a) for supplying a certain amount of ethylene concentrated stream from the distillation column (D2), the upper portion of the ethylene removal stream and desorbent discharged from the washing step to the distillation column (D1) It is connected through a pipe (4) and a valve (4a), and is connected through a pipe (5) and a valve (5a) for supplying the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the adsorption step to the distillation column (D1) and the distillation column ( Adsorption tower (AD-1) connected to the pipe (6) and the valve (6a) to which the desorbent separated in D1) and (D2) is supplied to the adsorption tower; The lower part is connected to the pretreated FCC flue gas feed line (1) through a valve (1b) and through an ethylene enriched stream / desorbent discharge line (2) and a valve (2b) leading to a distillation column (D2) and a distillation tower ( A pipe (3) for supplying a certain amount of ethylene concentrated stream from D2) is connected through a valve (3b), and a pipe for directing the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the washing step to the distillation column (D1) ( 4) and through the valve (4b), is connected via the pipe (5) and the valve (5b) for supplying the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the adsorption step to the distillation column (D1) and the distillation column (D1) Adsorption tower (AD-2) is connected through the pipe (6) and the valve (6b) is supplied with the desorbent separated in (D2); The lower part is connected to the pretreated FCC exhaust gas supply line (1) via valve (1c) and through an ethylene enriched stream / desorbent discharge line (2) and valve (2c) leading to distillation tower (D2) and a distillation tower ( A pipe (3) for supplying a certain amount of ethylene concentrated stream from D2) is connected through a valve (3c), and a pipe for directing the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the washing step to the distillation column (D1) ( 4) and through the valve (4c), is connected through the pipe (5) and the valve (5c) for supplying the ethylene removal stream and the desorbent discharged from the adsorption step to the distillation column (D1) and the distillation column (D1) An adsorption tower (AD-3) connected through a pipe (6) and a valve (6c) to which the desorbent separated in (D2) is supplied; A distillation column (D1) separating the ethylene removal stream and the desorbent from the adsorption towers (AD-1, AD-2 and AD-3); And an ethylene adsorptive separator comprising a distillation column (D2) separating the ethylene enriched stream from the adsorption towers (AD-1, AD-2 and AD-3) and the desorbent (D2). 제 9항에 있어서, 증류탑(D1)으로 유도되는 배관(4)에 밸브(V7)을 추가로 포함하는 장치. 10. The apparatus according to claim 9, further comprising a valve (V7) in the piping (4) leading to the distillation column (D1).
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