KR20140063456A - 방향족 탄화수소 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
방향족 탄화수소의 제조시 에너지 소비를 감소시킨다. 방향족 탄화수소 제조 장치가 제공되는데, 이 장치는 C8+ 방향족이 풍부한 분획물 및 보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물을 얻기 위한 제 1 증류 장치; C8+ 방향족이 풍부한 분획물로부터, C8 방향족이 풍부한 분획물 및 C9+ 방향족이 풍부한 분획물을 얻기 위한 제 2 증류 장치; C8 방향족이 풍부한 분획물로부터, 파라-크실렌을 함유한 추출물 및 크실렌 이성질체를 함유한 라피네이트를 얻기 위한, 흡착 분리 장치; 추출물로부터, 파라-크실렌이 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻기 위한 제 3 증류 장치; 및 라피네이트로부터, 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻기 위한 제 4 증류 장치를 포함한다. 제 2 증류 장치는, 정류 구역을 포함하고 보다 높은 압력에서 기액 접촉을 수행하는 고압 부분; 스트리핑 구역을 포함하고 보다 낮은 압력에서 기액 접촉을 수행하는 저압 부분; 저압 부분의 오버헤드 증기를 고압 부분의 탑 바닥으로 배향시키는 라인; 고압 부분의 탑 바닥 액체를 저압 부분의 탑 상단으로 배향시키는 라인; 및 정류 구역으로부터 스트리핑 구역으로 열을 전달하기 위한 열 교환 구조를 포함한다.
Description
본 출원은 2012 년 11 월 16 일에 출원된 일본 특허 출원 제 2012-251952 호에 기초하여 그 우선권의 이익을 주장하고, 상기 출원의 내용은 본원에 전부 원용된다.
본 발명은, 방향족 탄화수소를 함유한, 개질물과 같은, 공급원료로부터 방향족 탄화수소를 얻기 위한 방향족 탄화수소 제조 장치에 관한 것이다.
방향족 탄화수소 중에서, 벤젠과 크실렌은 다양한 산업 제품을 위한 원료로 사용되는 중요한 기본 화학물질이다. 벤젠은 폴리스티렌 또는 ABS 수지를 위한 원료로서 역할을 하는 스티렌 모노머 유도체에 주로 사용된다. 크실렌 중에서, 파라-크실렌은 폴리에스테르 섬유/수지를 위한 원료로서 사용되고 가장 수요가 많은 기본 화학물질 중 한 가지이다.
방향족 탄화수소 제조 장치 (방향족 콤플렉스라고도 지칭함) 는, 방향족 탄화수소를 함유한, 개질물 또는 열분해 가솔린과 같은, 공급원료로부터 벤젠을 분리하기 위한 방향족 추출 장치, 및 공급원료로부터 파라-크실렌을 분리하기 위한 파라-크실렌 제조 장치를 포함한다. 방향족 콤플렉스는 다수의 증류 탑을 구비한다. 증류는 많은 에너지를 소비하는 단위 작동이고, 방향족 탄화수소 제조시 에너지 소비가 많다.
에너지 소비를 감소시키기 위해서, 종래에는 다중 효용 방법이 방향족 콤플렉스에 제공된 증류 탑 중에서 이용된다. 전형적으로, 가열로가 필요할 정도로 본질적으로 너무 높은 탑 바닥 온도를 가지는 크실렌 탑의 작동 압력은, 크실렌 탑의 오버헤드 증기가 다른 증류 탑의 리보일러의 열원으로서 사용될 수 있도록 증가된다. 하지만, 크실렌 탑 자체에 필요한 에너지가 본질적으로 많기 때문에, 크실렌 탑 자체에 필요한 에너지를 감소시키지 않으면서 다른 증류 탑의 리보일러의 열원으로서 크실렌 탑의 오버헤드 증기를 사용함으로써 에너지를 절약할지라도, 전체 프로세스의 에너지 소비를 감소시키는데 한계가 있다.
US 2012/0048711A1 및 US 2012/0048718A1 에 설명된 기술에서, 크실렌 탑으로서, 2 개의 증류 탑, 즉, 저압 크실렌 탑과 고압 크실렌 탑을 사용함으로써 에너지를 절약한다. 이 문헌들은, 고압 크실렌 탑의 오버헤드 증기가 저압 크실렌 탑의 리보일러의 열원으로서 사용되고, 또한 다른 증류 탑의 리보일러의 열원으로서 사용되는 기술을 개시한다.
한편, JP H08-66601A, JP 2004-16928A 및 국제 공개 제 W02011/043199 호는, 증류시 에너지 소비를 감소시킬 수 있는 열 통합된 증류 탑 (이하에서 간혹 "HIDiC" 로 지칭) 을 개시한다. HIDiC 에서, 리보일러로 공급되는 열량 및 응축기에서 제거되는 열량을 감소시키도록, 증류 탑의 정류 구역 (공급원료 공급 위치 상부에 위치한 구역) 으로부터 스트리핑 구역 (공급원료 공급 위치 하부에 위치한 구역) 으로 열 교환에 의해 열이 전달되어서, 열 효율이 개선된다.
본 발명의 목적은, 방향족 탄화수소 제조시 에너지 소비를 추가로 감소시키는 것이다.
본 발명의 다양한 양태에 따르면, 하기에 설명되는 방향족 탄화수소 제조 장치 및 이 장치를 작동시키는 방법이 제공된다.
1) 방향족 탄화수소 제조 장치로서,
증류에 의해, 공급원료로부터, 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 및 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 1 증류 장치;
증류에 의해, 상기 제 1 증류 장치로부터 얻은 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 상기 분획물로부터, 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 및 9 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 2 증류 장치;
흡착 분리에 의해, 상기 제 2 증류 장치로부터 얻은 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 상기 분획물로부터, 파라-크실렌을 분리하고, 추출물 및 라피네이트를 얻도록 구성되고, 상기 추출물은 탈착제 및 파라-크실렌을 함유한 스트림이고, 상기 라피네이트는 탈착제 및 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체를 함유한 스트림인, 흡착 분리 장치;
증류에 의해, 상기 추출물로부터, 파라-크실렌이 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 3 증류 장치; 및
증류에 의해, 상기 라피네이트로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 4 증류 장치를 포함하고,
상기 제 2 증류 장치는,
정류 구역의 전체 또는 일부분을 포함하고 비교적 고압에서 기액 접촉을 수행하도록 구성된 고압 부분;
스트리핑 구역의 전체 또는 일부분을 포함하고 비교적 저압에서 기액 접촉을 수행하도록 구성된 저압 부분;
상기 저압 부분의 오버헤드 증기를 상기 고압 부분의 탑 바닥으로 배향시키는 라인;
상기 고압 부분의 탑 바닥 액체를 상기 저압 부분의 탑 상단으로 배향시키는 라인; 및
상기 정류 구역으로부터 상기 스트리핑 구역으로 열을 전달하도록 구성된 열 교환 구조를 포함하는 증류 장치인, 방향족 탄화수소 제조 장치.
2) 1) 에 있어서, 상기 제 1 증류 장치는, 비교적 저압에서 작동되는 저압 증류 탑 및 비교적 고압에서 작동되는 고압 증류 탑을 포함하고, 상기 저압 증류 탑과 상기 고압 증류 탑은 직렬로 배열되고,
상기 제 1 증류 장치의 상기 저압 증류 탑은, 상기 공급원료로부터, 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 및 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 제 1 증류 장치의 상기 고압 증류 탑은, 상기 제 1 증류 장치의 상기 저압 증류 탑으로부터 얻은 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 상기 분획물로부터, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 풍부한 분획물 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑인, 방향족 탄화수소 제조 장치.
3) 2) 에 있어서, 상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 제 1 증류 장치의 상기 저압 증류 탑에 제공된 리보일러 및 상기 제 3 증류 장치에 제공된 리보일러로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하도록 구성된, 방향족 탄화수소 제조 장치.
4) 3) 에 있어서, 상기 제 3 증류 장치로부터 얻은 파라-크실렌이 풍부한 상기 분획물에 함유된 파라-크실렌을, 증류에 의해, 정제하도록 구성된 제 5 증류 장치를 더 포함하고,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 제 5 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하도록 구성된, 방향족 탄화수소 제조 장치.
5) 3) 또는 4) 에 있어서, 상기 제 4 증류 장치는 비교적 저압에서 작동되는 저압 증류 탑 및 비교적 고압에서 작동되는 고압 증류 탑을 포함하고, 상기 저압 증류 탑 및 상기 고압 증류 탑은 병렬로 배열되고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 저압 증류 탑은, 상기 라피네이트의 일부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑은, 상기 라피네이트의 다른 부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기는 상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑의 오버헤드 증기인, 방향족 탄화수소 제조 장치.
6) 5) 에 있어서, 상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 제 4 증류 장치의 상기 저압 증류 탑에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑의 상기 오버헤드 증기를 사용하도록 구성된, 방향족 탄화수소 제조 장치.
7) 3) 또는 4) 에 있어서, 용매 추출에 의해, 상기 제 1 증류 장치의 상기 고압 증류 탑으로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 풍부한 상기 분획물로부터, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 스트림 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 비방향족 탄화수소가 풍부한 스트림을 얻도록 구성된 방향족 추출 장치;
증류에 의해, 상기 방향족 추출 장치로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 스트림으로부터, 벤젠이 풍부한 분획물 및 벤젠보다 무거운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 6 증류 장치; 및
증류에 의해, 상기 제 6 증류 장치로부터 얻은 벤젠보다 무거운 성분이 풍부한 분획물로부터, 톨루엔이 풍부한 분획물 및 톨루엔보다 무거운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 7 증류 장치를 더 포함하고,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는 상기 제 7 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기를 사용하도록 구성된, 방향족 탄화수소 제조 장치.
8) 7) 에 있어서, 상기 제 4 증류 장치는 단일 증류 탑으로 이루어지고, 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기는 상기 단일 증류 탑의 오버헤드 증기인, 방향족 탄화수소 제조 장치.
9) 1) 내지 8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 라피네이트에 함유된 불순물을 증류에 의해 제거하도록 구성된 제 8 증류 장치가 상기 흡착 분리 장치와 상기 제 4 증류 장치 사이에 배치되는, 방향족 탄화수소 제조 장치.
10) 2) 에 따른 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법에 있어서, 상기 방법은, 상기 제 1 증류 장치의 저압 증류 탑에 제공된 리보일러 및 상기 제 3 증류 장치에 제공된 리보일러로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법.
11) 10) 에 있어서, 상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 제 3 증류 장치로부터 얻은 파라-크실렌이 풍부한 분획물에 함유된 파라-크실렌을 증류에 의해 정제하도록 구성된 제 5 증류 장치를 포함하고,
상기 방법은, 상기 제 5 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법.
12) 10) 또는 11) 에 있어서, 제 4 증류 장치는 비교적 저압에서 작동되는 저압 증류 탑 및 비교적 고압에서 작동되는 고압 증류 탑을 포함하고, 상기 저압 증류 탑 및 상기 고압 증류 탑은 병렬로 배열되고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 저압 증류 탑은, 상기 라피네이트의 일부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑은, 상기 라피네이트의 다른 부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 방법은, 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법.
13) 12) 에 있어서, 상기 방법은, 상기 제 4 증류 장치의 상기 저압 증류 탑에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법.
14) 10) 또는 11) 에 있어서, 상기 방향족 탄화수소 제조 장치는,
용매 추출에 의해, 상기 제 1 증류 장치의 상기 고압 증류 탑으로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 풍부한 상기 분획물로부터, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 스트림 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 비방향족 탄화수소가 풍부한 스트림을 얻도록 구성된 방향족 추출 장치;
증류에 의해, 상기 방향족 추출 장치로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 스트림으로부터, 벤젠이 풍부한 분획물 및 벤젠보다 무거운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 6 증류 장치; 및
증류에 의해, 상기 제 6 증류 장치로부터 얻은 벤젠보다 무거운 성분이 풍부한 분획물로부터, 톨루엔이 풍부한 분획물 및 톨루엔보다 무거운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 7 증류 장치를 더 포함하고,
상기 방법은 상기 제 7 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법.
15) 14) 에 있어서, 상기 제 4 증류 장치는 단일 증류 탑으로 이루어지고,
상기 방법은 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기로서 상기 단일 증류 탑의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법.
16) 10) 내지 15) 중 어느 하나에 있어서, 상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 흡착 분리 장치와 상기 제 4 증류 장치 사이에, 상기 라피네이트에 함유된 불순물을 증류에 의해 제거하도록 구성된 제 8 증류 장치를 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법.
본 발명에 따르면, 방향족 탄화수소 제조시 에너지 소비를 추가로 감소시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 방향족 탄화수소 제조 장치의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 2 는 참조로서 설명된 방향족 탄화수소 제조 장치의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 3 은 실시예 1 의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 4 는 실시예 2 의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 5 는 비교예의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 6 은 HIDiC 의 예의 전체 구성을 나타낸다.
도 7 은 도 6 에 나타낸 액체 인출 유닛의 구성을 나타낸다.
도 8 은 도 6 에 나타낸 정류 탑에 위치한 다관형 열교환기의 주변 구성을 나타낸다.
도 9 는 HIDiC 의 다른 예의 전체 구성을 나타낸다.
도 10 은 도 9 에 나타낸 스트리핑 탑에 위치한 다관형 열교환기의 주변 구성을 나타낸다.
도 2 는 참조로서 설명된 방향족 탄화수소 제조 장치의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 3 은 실시예 1 의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 4 는 실시예 2 의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 5 는 비교예의 개략적 프로세스 흐름도이다.
도 6 은 HIDiC 의 예의 전체 구성을 나타낸다.
도 7 은 도 6 에 나타낸 액체 인출 유닛의 구성을 나타낸다.
도 8 은 도 6 에 나타낸 정류 탑에 위치한 다관형 열교환기의 주변 구성을 나타낸다.
도 9 는 HIDiC 의 다른 예의 전체 구성을 나타낸다.
도 10 은 도 9 에 나타낸 스트리핑 탑에 위치한 다관형 열교환기의 주변 구성을 나타낸다.
본 발명에 따른 방향족 탄화수소 제조 장치는, 공급원료로부터, 적어도 파라-크실렌과 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들) (즉, 오쏘-크실렌, 메타-크실렌 및 에틸 벤젠 중 하나 이상) 를 제조하기 위한 장치이다. 방향족 탄화수소 제조 장치는 추가로 벤젠 및 톨루엔을 제조할 수도 있다.
본 발명에 따르면, HIDiC 가 제 2 증류 장치 (크실렌 탑) 로서 이용되고 추가로 다중 효용 방법이 이용되므로, 방향족 탄화수소 제조시 에너지 소비는 크게 감소될 수 있다.
이하에서, 탄소 수는 간혹 "C" 를 사용하여 표현된다. 예를 들어, "C8" 은 "8 개의 탄소 원자 (가짐)" 를 의미하고 "C8+" 는 "8 개 이상의 탄소 원자 (가짐)" 를 의미한다. 또한, "방향족 탄화수소" 는 간혹 "방향족" 으로 지칭된다. 게다가, 압력의 단위에 사용된 "A" 는, 압력이 절대 압력이라는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 방향족 탄화수소 제조 장치는 적어도 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 증류 장치와 흡착 분리 장치를 포함한다.
[제 1 증류 장치]
제 1 증류 장치 (간혹 개질물 스플리터라고 지칭함) 는, 증류에 의해, 공급원료로부터, 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 (예로 이하 설명되는 중질 개질물; 예를 들어, 40 ~ 60 질량% 의 C8 방향족 함유), 및 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분(들)이 풍부한 분획물을 얻기 위한 증류 장치이다. 후자의 분획물은, 예를 들어, 후에 설명되는 경질 개질물 (예를 들어, 총 60 ~ 70 질량% 의 C6 방향족과 C7 방향족 함유) 및 액화 석유 가스 (LPG) 성분(들) (예를 들어, 총 90 ~ 99 질량% 의 C4 탄화수소와 C5 탄화수소 함유) 을 함유한 스트림이다. 경질 개질물의 스트림 및 경질 개질물보다 가벼운 성분(들)의 스트림 (주로 액화 석유 가스 성분(들)으로 구성된 스트림) 이 별도로 얻어질 수도 있다.
제 1 증류 장치는, 비교적 저압에서 작동되는 저압 증류 탑 (예로, 도 1 에 나타낸 저압 개질물 스플리터 (101a)) 및 비교적 고압에서 작동되는 고압 증류 탑 (예로, 도 1 에 나타낸 고압 개질물 스플리터 (101b)) 을 포함할 수도 있고, 이 증류 탑들은 직렬로 배열된다. 여기에서, "비교적 저압 또는 고압" 은 제 1 증류 장치의 저압 증류 탑과 고압 증류 탑 사이의 작동 압력 비교를 기반으로 한다. 다시 말해서, 제 1 증류 장치의 저압 증류 탑은 제 1 증류 장치의 고압 증류 탑보다 낮은 압력에서 작동된다.
제 1 증류 장치의 저압 증류 탑은, 공급원료로부터, 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 (예로, 후에 설명되는 중질 개질물: 40 ~ 60 질량% 의 C8 방향족 함유) 및 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분(들)이 풍부한 분획물 (예로, 후에 설명되는 경질 개질물 및 액화 석유 가스 성분(들)을 함유한 스트림) 을 얻기 위한 증류 탑이다.
제 1 증류 장치의 고압 증류 탑은, 제 1 증류 장치의 저압 증류 탑으로부터 얻은 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분(들)이 풍부한 분획물 (예로, 중질 개질물) 로부터, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소(들)가 풍부한 분획물 (예로, 후에 설명되는 경질 개질물; 예를 들어, 총 60 ~ 70 질량% 의 C6 방향족 및 C7 방향족 함유) 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소(들)보다 가벼운 성분(들)이 풍부한 분획물 (예로, 후에 설명되는 액화 석유 가스 성분(들)으로 주로 구성된 경질 분획물; 예를 들어, 총 90 ~ 99 질량% 의 C4 탄화수소 및 C5 탄화수소 함유) 을 얻기 위한 증류 탑이다.
[제 2 증류 장치]
제 2 증류 장치는, 증류에 의해, 제 1 증류 장치로부터 얻어진 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 (예를 들어, 40 ~ 60 질량% 의 C8 방향족 함유) 로부터, 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 (예를 들어, 95 ~ 99.9 질량% 의 C8 방향족 함유) 및 9 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소(들)가 풍부한 분획물 (예를 들어, 95 ~ 99.9 질량% 의 C9+ 방향족 함유) 을 얻기 위한 HIDiC (예로, 도 1 에 나타낸 HIDiC (102)) 이다.
제 1 증류 장치로부터 얻은 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물은 HIDiC 에 직접 공급될 수도 있지만, 이 분획물은 HIDiC 에 공급되기 전 다른 장치 (예를 들어, 후에 설명되는 클레이 흡착탑 (clay treater)) 에 의해 처리될 수도 있다.
[흡착 분리 장치]
흡착 분리 장치 (예를 들어, 도 1 에 나타낸 흡착 탑 (103)) 는, 제 2 증류 장치로부터 얻은 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물로부터, 흡착 분리에 의해, 파라-크실렌을 분리하여 추출물 및 라피네이트를 얻기 위한 장치이다. 추출물은 파라-크실렌과 탈착제를 함유한 스트림이다. 라피네이트는 탈착제 뿐만 아니라, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)를 함유한 스트림이다. 이 장치에서, 파라-크실렌은 흡착제에 의해 선택적으로 흡착되고, 파라-크실렌은 탈착제에 의해 흡착제로부터 탈착되고, 그리하여 파라-크실렌은 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)로부터 분리된다.
[제 3 증류 장치 (및 제 5 증류 장치)]
제 3 증류 장치 (예로, 도 1 에 나타낸 추출물 탑 (104)) 는, 증류에 의해, 추출물로부터, 파라-크실렌이 풍부한 분획물 (예를 들어, 95 ~ 99.9 질량% 의 파라-크실렌 함유) 및 탈착제가 풍부한 분획물 (예를 들어, 95 ~ 99.9 질량% 의 탈착제 함유) 을 얻기 위한 증류 장치이다. 제 3 증류 장치는 단일 증류 탑으로 구성될 수도 있다.
방향족 탄화수소 제조 장치는, 제 3 증류 장치로부터 얻은 파라-크실렌이 풍부한 분획물에 함유된 파라-크실렌을, 증류에 의해, 정제하기 위한 제 5 증류 장치 (예로, 도 1 에 나타낸 파라-크실렌 정제 탑 (105)) 를 포함할 수도 있다. 제 5 증류 장치는 단일 증류 탑으로 구성될 수도 있다.
제 5 증류 장치로부터, 정제된 파라-크실렌이 얻어질 수 있고, 또한 톨루엔을 함유한 스트림이 보다 가벼운 분획물로서 얻어질 수 있다. 보다 가벼운 분획물의 이 스트림이, 미정제 톨루엔으로서, 후에 설명되는 제 6 증류 장치 (예로, 도 1 에 나타낸 벤젠 탑 (109)) 에 공급될 수 있다.
[제 4 증류 장치 (및 제 8 증류 장치)]
제 4 증류 장치는, 증류에 의해, 라피네이트로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)가 풍부한 분획물 (예를 들어, 95 ~ 99.9 질량% 의 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들) 함유) 및 탈착제가 풍부한 분획물 (예를 들어, 95 ~ 99.9 질량% 의 탈착제 함유) 을 얻기 위한 증류 장치이다.
제 4 증류 장치는 단일 증류 탑으로 구성될 수도 있다. 대안적으로, 제 4 증류 장치는, 비교적 저압에서 작동되는 저압 증류 탑 (예로, 도 1 에 나타낸 저압 라피네이트 탑 (106a)) 및 비교적 고압에서 작동되는 고압 증류 탑 (예로, 도 1 에 나타낸 고압 라피네이트 탑 (106b)) 을 포함할 수도 있고, 이 증류 탑들은 병렬로 배열된다. 여기에서, "비교적 저압 또는 고압" 은, 제 4 증류 장치의 저압 증류 탑과 고압 증류 탑 사이의 작동 압력 비교를 기반으로 한다. 다시 말해서, 제 4 증류 장치의 저압 증류 탑은 제 4 증류 장치의 고압 증류 탑보다 낮은 압력에서 작동된다.
제 4 증류 장치의 저압 증류 탑은, 라피네이트의 일부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻기 위한 증류 탑이다.
제 4 증류 장치의 고압 증류 탑은, 라피네이트의 다른 부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻기 위한 증류 탑이다.
흡착 분리 장치로부터 얻은 라피네이트는 제 4 증류 장치에 직접 공급될 수 있지만, 흡착 분리 장치로부터 얻은 라피네이트는 제 4 증류 장치로 공급되기 전 다른 장치에 의해 처리될 수도 있다. 예를 들어, 증류에 의해, 라피네이트에 함유된 불순물(들) (특히, 탈착제의 중합에 의해 형성된 중질 방향족과 물) 을 제거하기 위한 제 8 증류 장치 (예로, 도 1 에 나타낸 프리-라피네이트 탑 (107)) 가 흡착 분리 장치와 제 4 증류 장치 사이에 제공될 수도 있어서, 흡착 분리 장치로부터 얻은 라피네이트는 제 8 증류 장치에서 정제 처리되기 전 제 4 증류 장치로 공급될 수 있다. 제 8 증류 장치는 단일 증류 탑으로 구성될 수도 있다.
예를 들어, 흡착 분리 장치로부터 얻은 라피네이트는 필요하다면 제 8 증류 장치에서 정제 처리된 후 (즉, 불순물(들)이 제거된 후), 2 개의 스트림으로 나누어질 수도 있다. 그러면, 2 개의 스트림 중 하나는 제 4 증류 장치의 저압 증류 탑으로 공급될 수도 있고 다른 하나의 스트림은 제 4 증류 장치의 고압 증류 탑으로 공급될 수도 있다. 2 개의 스트림으로 분배될 유체의 양은 적절히 제어 밸브를 사용함으로써 조절될 수 있다.
[방향족 추출 장치]
방향족 추출 장치 (예로, 도 1 에 나타낸 방향족 추출 장치 (108)) 는, 제 1 증류 장치의 고압 증류 탑으로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소(들)가 풍부한 분획물로부터, 용매 추출에 의해, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소(들)가 풍부한 스트림 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 비방향족 탄화수소(들)가 풍부한 스트림을 얻기 위한 장치이다. 이 장치에서, 방향족 탄화수소(들)는 용매 내 용해성 차이를 이용함으로써 비방향족 탄화수소(들)로부터 분리된다.
[제 6 증류 탑]
제 6 증류 탑 (예로, 도 1 에 나타낸 벤젠 탑 (109)) 은, 방향족 추출 장치로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소(들)가 풍부한 스트림으로부터, 증류에 의해, 벤젠이 풍부한 분획물 및 벤젠보다 무거운 성분(들)이 풍부한 분획물을 얻기 위한 증류 장치이다.
제 6 증류 장치는 단일 증류 탑으로 구성될 수도 있다.
[제 7 증류 탑]
제 7 증류 탑 (예로, 도 1 에 나타낸 톨루엔 탑 (110)) 은, 제 6 증류 장치로부터 얻은 벤젠보다 무거운 성분(들)이 풍부한 분획물로부터, 증류에 의해, 톨루엔이 풍부한 분획물 및 톨루엔보다 무거운 성분(들)이 풍부한 분획물을 얻기 위한 증류 장치이다. 톨루엔보다 무거운 성분(들)이 풍부한 분획물은 종종 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소(들)(C8+ 방향족) 를 함유하고, 이 분획물은 제 2 증류 장치 (예로, 도 1 에 나타낸 HIDiC (102)) 로 공급될 수도 있다. 이 경우에, 이 분획물은, 제 2 증류 장치로 공급되기 전 제 1 증류 장치로부터 얻은 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 (예로, 중질 개질물) 과 혼합될 수도 있다.
제 7 증류 장치는 단일 증류 탑으로 구성될 수도 있다.
[공급원료]
공급원료는 적어도 다음 성분들을 함유한다 (여기에서, 각 성분의 함량의 예는 공급원료의 양을 기반으로 "질량%" 로 설명됨):
- 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 (예를 들어, 3 ~ 10 질량% 의 파라-크실렌 및 10 ~ 30 질량% 의 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들) 함유);
- 9 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소(들) (예를 들어, 10 ~ 30 질량% (의, 예를 들어, 큐멘 및 노말 프로필 벤젠)); 및
- 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분(들) (예를 들어, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소로서 3 ~ 15 질량% 의 벤젠 및 10 ~ 30 질량% 의 톨루엔; 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 10 ~ 30 질량% 의 비방향족 탄화수소; 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소보다 가벼운 성분으로서 4 ~ 5 개의 탄소 원자를 가지는 1 ~ 5 질량% 의 탄화수소).
[다중 효용]
제 4 증류 장치의 오버헤드 증기가, 제 1 증류 장치의 저압 증류 탑 (예를 들어, 후에 설명되는 저압 개질물 스플리터) 에 제공된 리보일러 및 제 3 증류 장치 (예를 들어, 후에 설명되는 추출물 탑) 에 제공된 리보일러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 리보일러의 열원으로서 사용되도록 방향족 탄화수소 제조 장치가 바람직하게 구성된다.
임의의 증류 탑 또는 증류 장치 (예를 들어, 추출물 탑) 의 리보일러의 열원으로서 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하도록, 이 리보일러 (예를 들어, 추출물 탑의 리보일러) 는 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기와 이 증류 탑 또는 증류 장치 (예를 들어, 추출물 탑) 의 탑 바닥 유체 사이에 열 교환을 수행하기 위한 열 교환 구조를 구비할 수도 있다.
방향족 탄화수소 제조 장치가 제 5 증류 장치 (예로, 후에 설명되는 파라-크실렌 정제 탑) 를 포함한다면, 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기가 제 5 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 사용되도록 방향족 탄화수소 제조 장치가 구성될 수도 있다.
또한, 제 4 증류 장치가 앞서 설명한 대로 저압 증류 탑 및 고압 증류 탑 (예로, 도 1 에 나타낸 저압 라피네이트 탑 (106a) 및 고압 라피네이트 탑 (106b)) 을 포함한다면, 제 4 증류 장치의 고압 증류 탑 (예를 들어, 고압 라피네이트 탑 (106b)) 의 오버헤드 증기가 리보일러의 열원으로서 사용되도록 "제 4 증류 장치의 오버헤드 증기" 로서 사용될 수도 있다.
더욱이, 제 4 증류 장치가 저압 증류 탑 및 고압 증류 탑을 포함한다면, 제 4 증류 장치의 고압 증류 탑 (예를 들어, 고압 라피네이트 탑 (106b)) 의 오버헤드 증기가 제 4 증류 장치의 저압 증류 탑 (예를 들어, 저압 라피네이트 탑 (106a)) 에 제공된 리보일러의 열원으로서 사용될 수도 있다.
방향족 탄화수소 제조 장치가 방향족 추출 장치, 제 6 증류 장치 및 제 7 증류 장치 (예로, 도 1 에 나타낸 방향족 추출 장치 (108), 벤젠 탑 (109) 및 톨루엔 탑 (110)) 를 포함한다면, 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기가 제 7 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 사용되도록 방향족 탄화수소 제조 장치가 구성될 수도 있다. 이 경우에, 제 4 증류 장치가 단일 증류 탑으로 구성되고, 이 단일 증류 탑의 오버헤드 증기가 "제 4 증류 장치의 오버헤드 증기" 로서 사용되는 것이 바람직하다. 하지만, 방향족 탄화수소 제조 장치가 방향족 추출 장치, 제 6 증류 장치 및 제 7 증류 장치를 포함할 때에도, 제 4 증류 장치는 전술한 대로 저압 증류 탑 및 고압 증류 탑을 포함할 수도 있고, 이 고압 증류 탑의 오버헤드 증기는 "제 4 증류 장치의 오버헤드 증기" 로서 사용될 수도 있다.
바람직하게, 방향족 탄화수소 제조 장치는, 열원으로서, 고압 부분 (예로, 후에 설명되는 HIDiC 의 고압 크실렌 탑) 의 오버헤드 증기를 사용함으로써 스팀을 발생시키고, 제 1 증류 장치의 저압 증류 탑 (예로, 후에 설명되는 저압 개질물 스플리터) 에 제공된 리보일러, 제 1 증류 장치의 고압 증류 탑 (예로, 후에 설명되는 고압 개질물 스플리터) 에 제공된 리보일러, 및 제 6 증류 장치 (예로, 후에 설명되는 벤젠 탑) 에 제공된 리보일러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 리보일러의 열원으로서 상기 스팀을 사용하도록 구성된다.
[참조로서 설명된 방향족 탄화수소 제조 장치의 구성]
본 발명은 이제 첨부 도면을 참조로 상세히 설명되지만, 본 발명이 이에 제한되지 않는 것에 주목한다.
먼저, 본 발명을 더 잘 이해하기 위해, 본 발명에 따르지 않은, 참조를 위한 방향족 탄화수소 제조 장치의 구성의 예, 즉, 종래의 증류 탑 (단일 탑) 이 크실렌 탑에 적용되는 방향족 탄화수소 제조 장치가 도 2 를 참조로 설명될 것이다.
나프타의 개질 프로세스에 의해 발생된 개질물은 다량의 방향족 탄화수소를 함유하고 방향족 탄화수소의 원료로서, 특히, 벤젠 및 파라-크실렌의 원료로서 사용된다. 나프타 크래커로부터 얻어진 나프타 크래킹 잔사유 (열분해 가솔린) 와 같은 다른 재료가 방향족 탄화수소의 원료로서 사용될 수도 있다. 개질물은 경질 개질물과 중질 개질물로 분리되고, 경질 개질물은 벤젠 및 톨루엔의 제조시 원료로서 사용되고, 중질 개질물은 크실렌의 제조시 원료로서 사용된다.
도 2 에 나타난 것처럼, 개질 프로세스에 의해 생성된 개질물은 스플리터 (개질물 스플리터 (201)) 에 의해, 예를 들어, 다음 분획물들로 나누어진다:
- (6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물로서) 4 ~ 5 개의 탄소 원자를 가지는 액화 석유 가스 (LPG) 성분으로 주로 구성된 경질 분획물;
- (6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 풍부한 분획물로서) 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소로 주로 구성된 경질 개질물; 및
- (8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물로서) 8 개 이상의 탄소 원자 (C8+ 방향족) 를 가지는 혼합된 크실렌 및 방향족 탄화수소로 주로 구성된 중질 개질물.
개질물 스플리터로부터 측류유 (side-cut) 생성물로서 얻어지는 경질 개질물은 방향족 추출 장치 (208) 로 공급된다. 중질 개질물에 함유된 올레핀 성분이 클레이 흡착탑 (미도시) 에 의해 적절히 처리된 후, 탑 바닥으로부터 얻은 중질 개질물은 크실렌 탑 (202) 으로 공급된다.
경질 개질물은 방향족 추출 장치에 의해 방향족 탄화수소와 비방향족 탄화수소로 분리된다. 이렇게 분리된 방향족 (주로 C6 ~ C7 방향족) 은 벤젠 탑 (209) 으로 공급되고, 벤젠 탑에서 7 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 분리되어 벤젠을 생성한다. 경질 개질물 이외에, 불균등화 프로세스로부터 공급된 6 ~ 9 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 (C6 ~ C9 방향족) 를 함유한 스트림 (유동) 이 벤젠 탑 (209) 으로 또한 공급될 수도 있다. 또한, 파라-크실렌 정제 탑의 탑 상단에서 얻어진 톨루엔 (미정제 톨루엔) 을 함유한 스트림이 벤젠 탑으로 공급될 수도 있다.
벤젠 탑 (209) 에 의해 분리되는 7 개 이상의 탄소 원자를 주로 가지는 방향족 탄화수소는, 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소와 톨루엔을 분리하기 위해서, 벤젠 탑의 탑 바닥으로부터 톨루엔 탑 (210) 으로 공급된다. 분리된 톨루엔은 톨루엔 탑의 탑 상단으로부터 불균등화 프로세스로 공급될 수도 있고 또는 톨루엔 생성물로서 인출될 수도 있다. 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 분리된 방향족 탄화수소는 톨루엔 탑의 탑 바닥으로부터 크실렌 탑 (202) 으로 공급된다.
중질 개질물이 공급된 크실렌 탑의 탑 바닥으로부터, 9 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 (C9+ 방향족) 로 주로 구성된 중질 방향족 탄화수소가 분리된다. 또한, 다음 스트림들이 크실렌 탑으로 공급될 수도 있다: 이성질화 프로세스로부터의 스트림; 불균등화 프로세스로부터의 스트림 (도 2 에서, C6 방향족과 C7 방향족이 벤젠 탑 (209) 및 톨루엔 탑 (210) 에서 분리된 후 불균등화 프로세스로부터의 스트림이 크실렌 탑으로 공급되고, 즉 톨루엔 탑 (210) 의 탑 바닥 액체의 일부분으로서 크실렌 탑으로 공급됨. 하지만, C6 방향족과 C7 방향족을 분리하는 기능이 불균등화 프로세스 내에서 제공된다면, C6 및 C7 방향족을 제거한 불균등화 프로세스로부터 스트림은 크실렌 탑으로 직접, 즉, 벤젠 탑 (209) 및 톨루엔 탑 (210) 을 통과하지 않고 공급됨); 및 방향족 추출 후 분리되는 크실렌을 함유한 스트림 (톨루엔 탑 (210) 의 탑 바닥 액체).
크실렌 탑에서 중질 방향족 탄화수소와 분리되고 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 (C8 방향족) 로 주로 구성된 스트림은 크실렌 탑의 탑 상단으로부터 흡착 분리 프로세스로 공급된다. 구체적으로, 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소의 스트림은, 추출물로서 파라-크실렌 및 탈착제로 주로 구성된 스트림, 및 라피네이트로서 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들) (오쏘-크실렌, 메타-크실렌 및 에틸 벤젠 중 적어도 하나) 및 탈착제로 주로 구성된 스트림을 얻기 위해서 파라-크실렌이 분리되는 흡착 탑 (203) 으로 공급된다. 흡착 분리 프로세스는 용리 크로마토그래피의 원리를 기반으로 한 프로세스이고, 이 프로세스에서, 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 흡착 층을 통하여 이동하는 동안, 흡착제와 높은 친화력을 가지는 파라-크실렌은 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)로부터 분리되도록 흡착제로 흡착된다. 흡착된 파라-크실렌은 탈착제 (예로, 파라-디에틸 벤젠) 에 의해 흡착제로부터 탈착되고 흡착 탑으로부터 인출된다. 추출물은, 탈착제 및 흡착 탑으로 공급되는 성분 중에서 높은 흡착력을 가지는 성분(들) (주로 파라-크실렌) 으로 본질적으로 이루어진 스트림이다. 라피네이트는, 탈착제 및 흡착 탑으로 공급되는 성분 중에서 낮은 흡착력을 가지는 성분(들) (주로 오쏘-크실렌, 메타-크실렌 및/또는 에틸 벤젠) 으로 본질적으로 이루어진 스트림이다.
탈착제와 함께 흡착 프로세스로부터 인출된 파라-크실렌은 추출물 탑 (204) 으로 공급되는데, 이 추출물 탑에서 파라-크실렌은 탈착제로부터 분리된다. 분리된 탈착제는 흡착 탑으로 재순환된다. 탈착제가 분리된 파라-크실렌 (미정제 파라-크실렌) 은, 파라-크실렌 생성물을 제조하기 위해서, 미량의 가벼운 성분(들) (주로 톨루엔) 이 분리되는 파라-크실렌 정제 탑 (205) 으로 공급된다. 주로 톨루엔 (미정제 톨루엔) 으로 구성된 미량의 가벼운 성분(들)이 벤젠 탑 (209) 으로 공급될 수도 있다.
한편, 흡착 탑으로부터 인출된 크실렌 이성질체(들) (오쏘-크실렌, 메타-크실렌 및 에틸 벤젠 중 적어도 하나) 는, 탈착제와 함께, 라피네이트 탑 (206) 으로 공급되고, 이 탑에서 크실렌 이성질체(들)가 탈착제로부터 분리된다. 추출물 탑에서와 동일한 방식으로, 라피네이트 탑에서 분리된 탈착제는 흡착 탑으로 재순환된다. 탈착제의 재순환이 지속된다면, 중질 방향족 탄화수소는 중합에 의해 형성될 수도 있고, 따라서, 라피네이트 탑에서 분리된 탈착제의 일부분은 프리-라피네이트 탑 (207) 으로 공급되고, 이 탑에서 중질 방향족 탄화수소 (중질 방향족) 가 제거된다. 중질 방향족이 제거된 탈착제는 라피네이트 탑으로 복귀된다. 또한, 중합에 의해 감소된 탈착제의 양을 보상하기 위해서, 시스템 (미도시) 에 존재하는 탈착제의 양을 유지하도록 새로운 탈착제가 프리-라피네이트 탑으로 공급될 수도 있다. 라피네이트 탑의 탑 상단으로부터, 미량의 물이 분리된다 (미도시). 라피네이트 탑의 사이드 분획물로서 얻어진 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)는 이성질화 프로세스로 공급될 수도 있다.
도 2 에 나타낸 장치에서, 개질물 스플리터 (201), 크실렌 탑 (202), 추출물 탑 (204), 파라-크실렌 정제 탑 (205), 라피네이트 탑 (206), 프리-라피네이트 탑 (207), 벤젠 탑 (209) 및 톨루엔 탑 (210) 각각은 증류 탑 (단일 탑) 이고, 탑 상단에 응축기를 포함하고 탑 바닥에 리보일러를 포함한다.
다수의 증류 탑이 전술한 대로 방향족 탄화수소 제조 장치에 제공되므로, 다중 효용 방법을 사용하여 에너지 소비를 감소시키는 것이 바람직하다. 참조로서 전술한 방향족 탄화수소 제조 장치에서, 가열로는 탑 바닥에서 비교적 무거운 분획물을 얻는 크실렌 탑 (202) 의 리보일러에서 사용되고; 크실렌 탑의 작동 압력은 더 높게 되고; 크실렌 탑의 오버헤드 증기가 개질물 스플리터 (201), 추출물 탑 (204) 및 라피네이트 탑 (206) 의 리보일러의 열원으로서 사용되는 것이 바람직한 것으로 고려된다. 더욱이, 톨루엔 탑 (210) 의 작동 압력을 더 높게 하고, 벤젠 탑 (209) 의 리보일러의 열원으로서 톨루엔 탑의 오버헤드 증기를 사용하는 것이 또한 바람직한 것으로 고려된다.
[본 발명에 따른 방향족 탄화수소 제조 장치의 구성]
다음으로, 본 발명의 실시형태에 따른 방향족 탄화수소 제조 장치의 구성이 도 1 을 참조로 설명될 것이다. 도 1 에 도시된 장치는, 개질물 스플리터의 구성, 크실렌 탑의 구성, 라피네이트 탑의 구성 및 라피네이트 탑과 프리-라피네이트 탑의 배열에서, 이 도면에 나타낸 개략적인 프로세스 흐름에 대해, 도 2 에 도시된 장치와 상이하고, 나머지는 서로 유사하다. 말할 필요도 없이, 도 1 에 도시된 장치는, 열 사용에 관한 구성과 같은, 이 도면에 도시되지 않은 구성뿐만 아니라 각 유닛의 세부 사양에서 도 2 에 도시된 장치와 상이할 수도 있다.
여기에서, 단지 HIDiC 가 제 2 증류 탑에 적용되지 않기 때문에 도 2 에 도시된 프로세스 흐름은 본 발명과 일치하지 않고, 도 2 의 크실렌 탑 (202) 이 HIDiC 로 교체된다면, 도 2 의 프로세스 흐름은 본 발명의 실시형태로서 간주될 수 있음에 주목해야 한다.
- 개질물 스플리터
단일 탑 (구체적으로, 개질물 스플리터 (201)) 이 도 2 에 나타낸 장치에서 개질물 스플리터에 적용되지만, 본 실시형태의 장치는, 스플리터로서, 저압 개질물 스플리터 (101a) 및 고압 개질물 스플리터 (101b) 를 포함한다. 스플리터 (101a, 101b) 는 직렬로 배열된다. 저압 개질물 스플리터의 작동 압력은 고압 개질물 스플리터의 작동 압력보다 낮다. 공급원료 (개질물) 는 저압 개질물 스플리터 (101a) 에 공급되고, 혼합된 크실렌 및 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 (C8+ 방향족) 로 주로 구성된 중질 개질물이 탑 바닥으로부터 얻어진다. 탑 상단으로부터 얻어진 스트림 (즉, C8+ 방향족보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물) 은 고압 개질물 스플리터 (101b) 로 공급된다. 4 ~ 5 개의 탄소 원자를 가지는 액화 석유 가스 (LPG) 성분으로 주로 구성된 가벼운 분획물은 고압 개질물 스플리터의 탑 상단으로부터 얻어지고, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소로 주로 구성된 경질 개질물은 탑 바닥으로부터 얻어진다.
- 크실렌 탑
종래의 증류 탑 (단일 탑) 이 도 2 에 도시된 장치에서 크실렌 탑 (202) 에 적용되지만, HIDiC (102) 가 본 발명에서 크실렌 탑에 적용된다.
저압 개질물 스플리터 (101a) 의 탑 바닥으로부터 얻은 중질 개질물은 HIDiC (102) 로 공급된다. 또한, 이성질화 프로세스로부터의 스트림, 불균등화 프로세스로부터의 스트림 및 방향족 추출 프로세스에서 분리된 크실렌을 함유한 스트림 (즉, 톨루엔 탑 (110) 의 탑 바닥 액체) 이 도 2 에 도시된 장치에서와 동일한 방식으로 HIDiC 로 공급될 수도 있다. HIDiC 의 탑 바닥 유체 (보다 구체적으로, 후에 설명되는 저압 크실렌 탑의 탑 바닥 유체) 로서, 9 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 (C9+ 방향족) 로 주로 구성된 중질 방향족 탄화수소가 분리된다. 탑 상단 유체 (보다 구체적으로, 후에 설명되는 고압 크실렌 탑의 탑 상단 유체) 로서, 중질 방향족 탄화수소의 분리로 발생하는 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 (C8 방향족) 로 주로 구성된 스트림이 얻어진다.
HIDiC 는 저압 크실렌 탑과 고압 크실렌 탑을 구비할 수도 있다. 저압 크실렌 탑은 고압 크실렌 탑보다 낮은 압력에서 작동된다. 저압 크실렌 탑과 고압 크실렌 탑 각각은 단일 탑 (증류 탑) 이다. 이 탑들은 단일 구조를 형성하도록 서로 통합될 수도 있다. HIDiC 는 압축기, 응축기 및 리보일러를 추가로 구비할 수도 있다 (HIDiC 는 후에 자세히 설명될 것이다). 하지만, 항상 2 개의 탑을 사용할 필요는 없고, 예를 들어, 이중관 구조 또는 플레이트 핀형 열교환기를 포함하는 HIDiC 가 이용될 수도 있다.
열 교환은 고압 크실렌 탑과 저압 크실렌 탑 사이에서 수행된다 (또는 이러한 열 교환에 대응하는 열 교환이 수행된다). 결과적으로, 전체 크실렌 탑의 리보일러(들)의 열 듀티는 대폭 감소된다. HIDiC 가 적용될 때, 크실렌 탑의 탑 바닥 온도 (저압 크실렌 탑의 탑 바닥 온도) 가 낮아질 수 있고, 크실렌 탑의 리보일러의 열원으로서 가열로를 사용할 필요가 없다. 그 대신에, 일반적으로 석유 정유 플랜트 등에 존재하는 고압 스팀 (예를 들어, 250 ℃ 의 포화 온도를 가짐) 이 크실렌 탑의 리보일러의 열원으로서 사용될 수 있다.
- 라피네이트 탑의 구성 및 라피네이트 탑과 프리-라피네이트 탑의 레이아웃
도 2 에 도시된 장치에서, 흡착 탑 (203) 으로부터 얻은 라피네이트는 라피네이트 탑 (206; 단일 탑으로 만들어짐) 으로 공급되고, 라피네이트 탑의 탑 바닥 액체의 일부분은 프리-라피네이트 탑 (207) 으로 공급된다. 본 실시형태에 따른 장치에서, 흡착 탑 (103) 으로부터 얻은 라피네이트는 프리-라피네이트 탑 (107) 으로 직접 공급되는데, 이 탑에서 중질 방향족 탄화수소 (즉, 탈착제의 재순환으로 인해 중합에 의해 생성된 성분) 가 탑 바닥으로부터 제거되고 미량의 물이 탑 상단 (미도시) 으로부터 제거되고, 이렇게 중질 방향족 탄화수소와 물이 제거된 스트림 (주로 탈착제 및 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)로 구성됨) 이 측류유로서 얻어진다.
이 측류유는 고압 라피네이트 탑 (106b) 으로 공급된다. 탈착제는 고압 라피네이트 탑의 탑 바닥으로부터 분리되고, 크실렌 이성질체(들)는 탑 상단으로부터 얻어진다. 고압 라피네이트 탑에서 분리된 탈착제는 흡착 탑 (103) 으로 복귀된다.
시스템에서 달성되는 열 균형에 따라, 시스템에서 에너지 소비를 감소시키도록 저압 라피네이트 탑을 제공하는 것이 효과적이다. 이 경우에, 프리-라피네이트 탑으로부터 분리된 측류유가 저압 라피네이트 탑 (106a) 및 고압 라피네이트 탑 (106b) 으로 각각 공급되도록 2 개의 스트림으로 분기된다. 이 경우에, 라피네이트 탑은 병렬로 배열된 2 개의 증류 탑을 포함한다. 각각의 저압 라피네이트 탑 및 고압 라피네이트 탑에서, 탈착제는 탑 바닥으로부터 분리되고 크실렌 이성질체(들) (오쏘-크실렌, 메타-크실렌 및 에틸 벤젠 중 적어도 하나) 는 탑 상단으로부터 얻는다. 저압 라피네이트 탑 및 고압 라피네이트 탑에서 각각 분리된 탈착제 양자는 흡착 탑 (103) 으로 복귀된다. 고압 라피네이트 탑과 병렬로 배열된 저압 라피네이트 탑이 있다면, 방향족 탄화수소 제조 장치의 시스템 내부에서 열 균형이 변할 때에도 (예를 들어, 공급원료의 조성이 변할 때), 고압 라피네이트 탑의 환류비를 조절하여 오버헤드 증기의 양을 제어하는 것이 아니라 저압 라피네이트 탑과 고압 라피네이트 탑으로 공급되는 유체의 유량간 분배비를 제어함으로써 변화에 대처할 수 있다. 따라서, 그렇지 않으면 환류비를 증가시킴으로써 초래되는 가열로의 과도한 열 듀티를 막을 수 있다.
도 1 에 도시된 장치에서, 저압 개질물 스플리터 (101a), 고압 개질물 스플리터 (101b), 추출물 탑 (104), 파라-크실렌 정제 탑 (105), 저압 라피네이트 탑 (106a), 고압 라피네이트 탑 (106b), 프리-라피네이트 탑 (107), 벤젠 탑 (109) 및 톨루엔 탑 (110) 각각은 증류 탑 (단일 탑) 이고, 탑 상단에 응축기를 포함하고 탑 바닥에 리보일러를 포함한다.
- 다중 효용에 대해
참조로서 도 2 에 도시된 방향족 탄화수소 제조 장치에서, 다중 효용의 열원으로서 크실렌 탑을 사용하는 것이 바람직한 것으로 고려된다. 하지만, HIDiC 가 크실렌 탑에 적용된다면, 크실렌 탑으로부터 가져올 수 있는 열은 더 적고, 그러므로, 다중 효용 방법을 수행하기 위한 구성을 재배열하는 것이 바람직하다. 도 1 에 도시된 실시형태의 장치에서, 다중 효용 방법을 수행하기 위해 다음 구성이 바람직하게 이용된다.
다중 효용을 위해 사용되는 열원에 대해, 라피네이트 탑의 작동 압력은 더 높게 되고 (따라서, 작동 온도가 더 높게 될 수 있음), 라피네이트 탑의 오버헤드 증기가 다중 효용을 위한 열원으로서 사용된다. 시스템 내부에서 달성되는 열 균형에 따라, 라피네이트 탑은 2 개의 탑 (병렬 배열됨), 즉 저압 라피네이트 탑 (106a) 과 고압 라피네이트 탑 (106b) 으로 나누어질 수도 있고, 고압 라피네이트 탑의 작동 압력은 비교적 고압으로 설정될 수도 있고, 따라서 고압 라피네이트 탑은 방향족 탄화수소 제조 장치에서 다중 효용을 위한 열원으로서 사용될 수 있다. 고압 라피네이트 탑의 리보일러는 가열로를 갖출 수도 있다.
구체적으로, 고압 라피네이트 탑 (106b) 의 오버헤드 증기는 저압 개질물 스플리터 (101a) 의 리보일러의 열원 및 추출물 탑 (104) 의 리보일러의 열원 중 적어도 하나로서 사용될 수도 있다. 또한, 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기는 파라-크실렌 정제 탑 (105) 의 리보일러의 열원으로서, 그리고/또는 저압 라피네이트 탑 (106a) 의 리보일러의 열원으로서, 그리고/또는 톨루엔 탑 (110) 의 리보일러의 열원으로서 사용될 수도 있다. 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기는 전술한 모든 5 가지 종류의 열원으로서 사용될 수도 있다.
예를 들어, 저압 라피네이트 탑의 리보일러의 열원으로서, 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용하기 위해서, 유체는 저압 라피네이트 탑의 탑 바닥으로부터 인출될 수 있고, 적절한 열 교환 구조 (열교환기) 를 통해 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기와 열 교환될 수 있고, 그 후 결과적으로 생긴 유체는 저압 라피네이트 탑으로 복귀될 수 있다. 이런 식으로, 저압 라피네이트 탑의 리보일러로 입력된 열의 일부분 또는 전체가 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기로부터 공급될 수 있다.
발명자의 연구에 따르면, 도 1 에 도시된 실시형태의 장치에서, 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기는, 추출물 탑 (104) 의 리보일러로 입력된 전체 열, 파라-크실렌 정제 탑 (105) 의 리보일러로 입력된 전체 열, 저압 라피네이트 탑 (106a) 의 리보일러로 입력된 전체 열, 톨루엔 탑 (110) 의 리보일러로 입력된 전체 열, 및 저압 개질물 스플리터 (101a) 의 리보일러로 입력된 열의 일부분을 제공할 수 있음을 발견하였다.
저압 개질물 스플리터 (101a) 의 리보일러로 입력된 열의 나머지, 고압 개질물 스플리터 (101b) 의 리보일러로 입력된 전체 열, 및 벤젠 탑 (109) 의 리보일러로 입력된 전체 열은 크실렌 탑 (102) 에서 발생된 중간압 스팀 (예를 들어, 185 ℃ 의 포화 온도를 가짐) 에 의해 공급될 수 있고, 별도로 제공된 보일러에 의해 발생된 스팀 (예를 들어, 250 ℃ 의 포화 온도를 가짐) 은 열원으로서 또한 사용될 수 있다. 프리-라피네이트 탑 (107) 의 리보일러의 열원으로서, 고압 라피네이트 탑의 탑 바닥 유체가 사용될 수 있다.
- 기타
따라서, 개질물 스플리터의 탑 바닥 온도는, 스플리터로서 2 개의 탑을 사용함으로써 낮아질 수 있다. 또한, 추출물 탑과 저압 라피네이트 탑의 탑 바닥 온도는 그것의 작동 압력을 낮춤으로써 완화될 수 있다. 결과적으로, 종래의 크실렌 탑 (작동 압력: 900 kPaA ~ 1,100 kPaA) 의 작동 압력만큼 높게 고압 라피네이트 탑 (그것의 작동 압력은, 예를 들어, 300 kPaA ~ 900 kPaA 일 수도 있음) 의 작동 압력을 증가시킬 필요가 없다.
종래에는, 투자 비용 및 플롯 (plots) 을 감소시키기 위해서, 개질물 스플리터는 4 ~ 5 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소, 경질 개질물 및 중질 개질물을 분리하는 단일 탑으로 구성된다. 하지만, 단일 탑이 사용될 때, 탑 상단에서 냉각수로 4 ~ 5 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소를 응축하기 위해 작동 압력은 더 높아져야 하고, 그러므로 탑 바닥 온도가 더 높아지는 경향이 있다. 따라서, 개질물 스플리터는 바람직하게 2 개의 탑으로 구성된다.
개질물 스플리터 (예를 들어, 300 kPaA ~ 400 kPaA 의 작동 압력을 가짐) 는 저압 개질물 스플리터 (예를 들어, 대기압 ~ 300 kPaA 의 작동 압력을 가짐) 와 고압 개질물 스플리터 (예를 들어, 300 kPaA to 400 kPaA 의 작동 압력을 가짐) 의 2 개의 탑으로 나누어질 수 있다. 저압 개질물 스플리터는 중질 개질물을 분리하고, 고압 개질물 스플리터는 4 ~ 5 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소와 경질 개질물을 분리한다. 이렇게 2 개의 탑을 사용함으로써, 중질 개질물을 분리하는데 사용되는 저압 개질물 스플리터의 작동 압력이 낮아질 수 있고, 그것의 탑 바닥 온도가 낮아질 수 있다. 탑 바닥 온도가 이렇게 낮아질 수 있으므로, 저압 개질물 스플리터의 리보일러의 열원으로서 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 (다중 효용을 위해) 사용할 때, 고압 라피네이트 탑의 탑 상단 온도가 완화될 수 있어서, 고압 라피네이트 탑의 작동 압력은 낮아질 수 있다.
더욱이, 추출물 탑의 탑 바닥 온도를 완화하기 위해서, 추출물 탑의 작동 압력은 20 kPaA ~ 150 kPaA 로 설정될 수도 있고, 유사하게, 저압 라피네이트 탑의 탑 바닥 온도를 완화하기 위해서, 저압 라피네이트 탑의 작동 압력은 20 kPaA ~ 150 kPaA 로 설정될 수도 있다.
전술한 구성 때문에, 다음과 같은 장점이 달성될 수 있다:
1) HIDiC 가 크실렌 탑에 적용되고, 개질물 스플리터가 2 개의 탑으로 구성되고, 또한 전체 에너지 소비를 감소시킬 수 있는 다중 효용이 재구성된다. 따라서, (일차 에너지 면에서) 에너지 소비는, 도 2 에 도시된 장치의 에너지 소비와 비교해 대략 10% 이상만큼 감소될 수 있다.
2) 전체 장치를 위한 다중 효용을 재구성화할 때, 라피네이트 탑의 작동 압력은 증가되고 라피네이트 탑은 다중 효용을 위한 열원으로서 사용된다. 시스템 내부에서 달성되는 열 균형에 따라, 라피네이트 탑으로 공급되는 유체는 나누어져 병렬로 배열된 고압 라피네이트 탑 및 저압 라피네이트 탑으로 공급될 수도 있고; 따라서, 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기는 저압 라피네이트 탑 또는 다른 증류 탑의 리보일러의 열원으로서 (다중 효용을 위해) 사용될 수 있다.
3) HIDiC 가 크실렌 탑에 적용되므로, 크실렌 탑의 탑 바닥 온도 (저압 크실렌 탑의 탑 바닥 온도) 가 낮아질 수 있고, 따라서, 크실렌 탑의 리보일러의 열원으로서 가열로를 사용할 필요가 없고, 그 대신에 고압 스팀이 사용될 수 있다.
4) 프로세스 안정성 (부하 변동에 대한 유연성) 에 대해, 저압 라피네이트 탑이 사용될 때, 방향족 탄화수소 제조 장치에 포함되는 리보일러의 열 듀티가 변할지라도, 라피네이트 탑의 환류비를 바꾸지 않으면서 저압 라피네이트 탑 및 고압 라피네이트 탑으로 분배되는 유체의 양을 제어함으로써 다중 효용을 위한 에너지 교환량이 조절될 수 있다.
불균등화 프로세스는, 2 개 분자의 톨루엔 (C7 방향족) 을 1 개 분자의 벤젠 (C6 방향족) 과 1 개 분자의 크실렌 (C8 방향족) 으로 변환하기 위한 불균등화 반응 및 2 개 분자의 크실렌 (C8 방향족) 을 생성하도록 톨루엔 (C7 방향족) 과 트리메틸 벤젠 (C9 방향족) 을 반응시키기 위한 알킬 교환반응 반응에 의해 수요가 많은 벤젠 및 크실렌을 제조하기 위한 프로세스이다.
이성질화 프로세스는, 라피네이트 탑에 의해 분리된 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)를 파라-크실렌으로 변환함으로써 수요가 많은 파라-크실렌을 제조하기 위한 프로세스이다.
[HIDiC 의 기본 구조]
본 발명에서, 고압 크실렌 탑은 하기 설명되는 고압 부분 (또는 HIDiC 의 구성의 예에 대하여 설명된 고압 탑) 으로서 사용될 수 있고, 저압 크실렌 탑은 하기 설명되는 저압 부분 (또는 HIDiC 의 구성의 예에 대하여 설명된 저압 탑) 으로서 사용될 수 있다.
HIDiC 에 포함되는 구성요소가 하기에 언급될 것이다.
- 정류 구역의 전체 또는 일부분을 포함하고 비교적 고압에서 기액 접촉을 수행하는 고압 부분
- 스트리핑 구역의 전체 또는 일부분을 포함하고 비교적 저압에서 기액 접촉을 수행하는 저압 부분.
증류 작동에 대하여 사용되는 "정류 구역" 및 "스트리핑 구역" 의 용어는 증류 장치, 특히 연속 증류 장치에 대하여 장기간 동안 사용되어왔다. 정류 구역은 단일 탑으로 구성된 종래의 증류 탑에서 공급원료 공급 위치 상부에 위치한 구역에 대응한다. 스트리핑 구역은 종래의 증류 탑에서 공급원료 공급 위치 하부에 위치한 구역에 대응한다. 다시 말해서, 정류 구역은, 공급원료보다 가벼운 분획물이 통과하는 증류 장치의 구역 (전형적으로, 증류 탑) 이다. 스트리핑 구역은, 공급원료보다 무거운 분획물이 통과하는 증류 장치의 구역 (전형적으로, 증류 탑) 이다.
정류 구역의 온도가 스트리핑 구역의 온도보다 높아서 간접 열 교환에 의해 열이 정류 구역으로부터 스트리핑 구역으로 전달될 수 있도록 고압 부분의 작동 압력은 저압 부분의 작동 압력보다 높게 설정된다. 여기에서, "비교적 고압 또는 저압" 은 저압 부분과 고압 부분의 압력을 서로 비교하는 것을 기반으로 한다.
고압 부분은 기본적으로 정류 구역에 대응하고 저압 부분은 기본적으로 스트리핑 구역에 대응한다. 그러므로, HIDiC 의 가장 기본적인 구성에서, 고압 부분은 정류 구역을 포함하지만 스트리핑 구역을 포함하지 않고, 저압 부분은 스트리핑 구역을 포함하지만 정류 구역을 포함하지 않는다. 다시 말해서, 고압 부분은 정류 구역의 전체를 포함하고 저압 부분은 스트리핑 구역의 전체를 포함한다. 하지만, HIDiC 의 구성은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 저압 부분은 스트리핑 구역의 전체와 또한 정류 구역의 일부분을 포함할 수도 있고, 정류 구역의 나머지는 고압 부분에 포함될 수도 있다. 대안적으로, 고압 부분은 정류 구역의 전체와 또한 스트리핑 구역의 일부분을 포함할 수도 있고, 스트리핑 구역의 나머지는 저압 부분에 포함될 수도 있다.
다시 말해서, HIDiC 의 기본 구조는, 경계로서 공급원료 공급 위치를 사용해, 종래의 증류 탑을 2 개의 구역 (정류 구역의 전체를 포함하는 고압 부분, 및 스트리핑 구역의 전체를 포함하는 저압 부분) 으로 나누어줌으로써 얻어지는 구조이다. 하지만, HIDiC 의 구조는 이 구조에 제한되지 않는다. 또한, 공급원료 공급 위치 상부의 위치에서 종래의 증류 탑을 2 개의 구역으로 나누어줌으로써 얻어지는 구조, 즉 단일 탑이 2 개의 구역 (스트리핑 구역의 전체와 정류 구역의 일부분을 포함하는 저압 부분, 및 스트리핑 구역을 포함하지 않고 정류 구역의 나머지를 포함하는 고압 부분) 으로 구획화되는 (정류 구역을 따라서 도중에 위치지정된 위치가 경계로서 사용됨) 구조를 이용할 수 있다. 대안적으로, 종래의 증류 탑이 2 개의 구역 (정류 구역의 전체와 스트리핑 구역의 일부분을 포함하는 고압 부분, 및 정류 구역을 포함하지 않고 스트리핑 구역의 나머지를 포함하는 저압 부분) 으로 구획화되는 (스트리핑 구역을 따라서 도중에 위치지정된 위치가 경계로서 사용됨) 구조를 이용할 수 있다.
물론, 고압 부분 및 저압 부분 중 하나가 정류 구역과 스트리핑 구역을 둘 다 포함한다면, 다른 하나는 정류 구역과 스트리핑 구역 둘 다 포함하지 않는다.
고압 부분과 저압 부분 각각은 단일 탑 (용기) 을 사용함으로써 전형적으로 형성된다. 고압 부분을 형성하는 고압 탑 및 저압 부분을 형성하는 저압 탑은 서로 독립적으로 설치되도록 제공될 수도 있다. 대안적으로, 고압 탑과 저압 탑은 단일 구조를 형성하도록 서로 통합될 수도 있다. 예를 들어, 2 개의 구역을 형성하기 위한 구획벽 (유체가 통과할 수 없는 부재) 에 의해 단일 용기의 내부를 나누고, 고압 탑으로서 구역 중 하나를 사용하고 저압 탑으로서 다른 하나를 사용할 수 있다.
- 저압 부분의 오버헤드 증기를 고압 부분의 탑 바닥으로 배향시키는 라인
종래의 증류 탑에서, 증기는 탑의 하부 구역 (스트리핑 구역) 으로부터 상부 구역 (정류 구역) 까지 상승한다. HIDiC 에서, 스트리핑 구역과 정류 구역은 기본적으로 분리 (구획화) 되어 있으므로, 이 라인은 증기의 이러한 스트림을 가능하게 하기 위해 제공된다.
이 라인은 저압 부분 (비교적 저압을 가짐) 으로부터 고압 부분 (비교적 고압을 가짐) 으로 증기를 전달하기 위한, 압축기와 같은, 가압 수단을 구비한다.
- 고압 부분의 탑 바닥 액체를 저압 부분의 탑 상단까지 배향시키는 라인.
종래의 증류 탑에서, 액체는 탑의 상부 구역 (정류 구역) 으로부터 하부 구역 (스트리핑 구역) 으로 하강한다. HIDiC 에서, 스트리핑 구역과 정류 구역은 기본적으로 분리 (구획화) 되어 있으므로, 이 라인은 증기의 이러한 스트림을 가능하게 하기 위해 제공된다. 이 스트림은 간혹 "중간 환류" 로서 지칭되고, 이 라인은 간혹 "중간 환류 라인" 으로서 지칭된다.
- 정류 구역으로부터 스트리핑 구역으로 열을 전달하기 위한 열 교환 구조
JP H08-66601A 또는 JP 2004-16928A 에 설명된 대로, 관의 내부 및 외부가 정류 구역 (고압 부분) 및 스트리핑 구역 (저압 부분) 으로서 사용된다면, 관 벽은 열 전달면으로서 역할을 한다. 즉, 다관 쉘형 (shell and tube type) 열 교환 구조가 이용될 수 있다.
WO 2011/043199 에서 설명된 바와 같은 HIDiC 에서, 열 교환 구조는 다음의 a 및 b 중 하나 또는 양자를 포함할 수 있다:
a) 정류 구역 (전형적으로, 고압 부분에 포함되는 정류 구역) 에 제공되는 열교환기, 및 스트리핑 구역 (전형적으로, 저압 부분에 포함되는 스트리핑 구역) 으로부터 액체를 인출하고, 액체를 이 열교환기로 통과시키고, 결과적으로 생긴 유체를 이 스트리핑 구역으로 복귀시키는 라인; 및
b) 스트리핑 구역 (전형적으로, 저압 부분에 포함되는 스트리핑 구역) 에 제공되는 열교환기, 및 정류 구역 (전형적으로, 고압 부분에 포함되는 정류 구역) 으로부터 증기를 인출하고, 증기를 이 열교환기로 통과시키고, 결과적으로 생긴 유체를 이 정류 구역으로 복귀시키는 라인.
대안적으로, 열교환기가 고압 부분 외부에 그리고 저압 부분 외부에 (전형적으로, 고압 탑 외부에 그리고 저압 탑 외부에) 제공되고, 액체가 스트리핑 구역 (전형적으로 저압 부분에 포함되는 스트리핑 구역) 으로부터 인출되고 이 열교환기를 통하여 이 스트리핑 구역으로 복귀되고, 증기는 정류 구역 (전형적으로, 고압 부분에 포함되는 정류 구역) 으로부터 인출되고 이 열교환기를 통하여 이 정류 구역으로 복귀되어서, 이 유체들 사이에서 열 교환을 수행할 수 있는 구조를 이용할 수 있다.
열 교환 구조는, 열이 결국 정류 구역으로부터 스트리핑 구역으로 전달될 수 있기만 하면 어떤 구조도 가능하고, 정류 구역에 존재하는 유체 및 스트리핑 구역에 존재하는 유체 중 어떤 것도 직접 사용하지 않으면서 열 교환 구조가 구현될 수 있다. 예를 들어, 정류 구역으로부터 배출되고 비교적 고압 (고온) 을 가지는 유체가 정류 구역에 존재하는 유체 대신에 사용될 수 있다. 게다가, 스트리핑 구역으로 공급되어야 하고 비교적 저압 (저온) 을 가지는 유체가 스트리핑 구역에 존재하는 유체 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 스트리핑 구역 (전형적으로, 저압 부분에 포함되는 스트리핑 구역) 으로 공급되어야 하는 공급원료와 정류 구역 (전형적으로, 고압 부분에 포함되는 정류 구역) 의 탑 상단으로부터 인출되는 오버헤드 증기 사이에서 열을 교환함으로써, 정류 구역으로부터 스트리핑 구역으로 열을 전달할 수 있다.
단일 열 교환 구조가 이용될 수도 있고, 또는 복수의 열 교환 구조가 이용될 수도 있다.
여기에서, 저압 부분이 스트리핑 구역의 전체 및 정류 구역의 일부분을 포함하고 고압 부분이 정류 구역의 일부분을 포함하는 구성이 검토될 것이다. 이 구성은, 예를 들어, 저압 탑이 스트리핑 구역 상부에 정류 구역의 일부분을 포함하고 고압 탑이 정류 구역의 나머지를 포함하는 실시형태를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 저압 탑의 오버헤드 유체 (즉, 저압 탑에 포함되는 정류 구역의 일부분으로부터 배출된 유체) 는 압축기를 통하여 고압 탑의 탑 바닥으로 전달될 수 있고, 이 경우에, 압축기 출구 유체의 열은 열 교환에 의해 저압 탑의 스트리핑 구역에 존재하는 유체에 제공될 수 있다. 예를 들어, 열 교환 구조는 저압 탑의 스트리핑 구역 내에 (예를 들어, 저압 탑의 탑 바닥 바로 상부의 스테이지에) 제공될 수도 있고, 저압 탑의 오버헤드 유체는 압축기와 이 열 교환 구조를 통하여 고압 탑의 탑 바닥으로 공급될 수도 있다. 이러한 열 교환에 의해, 열은 저압 탑에 포함되는 정류 구역으로부터 저압 탑에 포함되는 스트리핑 구역으로 전달될 수 있다. 이러한 구조의 예는 일본 특허 출원 제 2012-080525 호에 제시된다.
본원과 동일 출원인에 의해 출원된 일본 특허 출원 제 2012-080525 호 및 국제 출원 PCT/JP2010/066498 (W02011/043199) 의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
[HIDiC 의 바람직한 구성의 예]
이중관 구조 또는 플레이트 핀형 열교환기를 사용하는 HIDiC 에서, 예를 들어, 측류유 생성물을 얻고 공급원료 공급 스테이지 (공급 스테이지) 를 최적화하는 것이 어렵다. 이 관점에서 보면, W02011/043199 에 설명한 바와 같은 증류 장치가 바람직하게 사용된다. 그러므로, 본 발명은 다음 구성 중 임의의 구성을 가지는 HIDiC 에 적합하게 적용될 수 있다.
1) HIDiC 로서,
정류 구역으로서 사용되는 트레이 (trayed) 구역 또는 패킹층 (packed bed) 구역을 포함하는 고압 탑;
고압 탑보다 높이 위치하고 스트리핑 구역으로서 사용되는 트레이 구역 또는 패킹층 구역을 포함하는 저압 탑;
저압 탑의 탑 상단을 고압 탑의 탑 바닥과 연결하는 제 1 파이프;
제 1 파이프를 따라서 도중에 설치되고 저압 탑의 탑 상단으로부터 증기를 압축하고 압축된 증기를 고압 탑의 탑 바닥으로 전달하도록 구성된 압축기;
고압 탑의 미리 정해진 스테이지 (특히, 고압 탑에 포함되는 정류 구역) 에 위치한 열교환기;
저압 탑의 미리 정해진 스테이지 (특히, 저압 탑에 포함되는 스트리핑 구역) 에 위치하고 미리 정해진 스테이지로부터 저압 탑의 외부로 액체의 일부분을 인출하도록 구성된 액체 인출 유닛;
액체 인출 유닛으로부터 열교환기까지 액체를 도입하기 위한 제 2 파이프; 및
제 2 파이프를 통하여 열교환기로 도입된 후 열 교환기로부터 배출되는 유체를, 액체 인출 유닛 바로 하부의 스테이지로, 도입하기 위한 제 3 파이프를 포함하는, HIDiC.
2) HIDiC 로서,
정류 구역으로서 사용되는 트레이 구역 또는 패킹층 구역을 포함하는 고압 탑;
고압 탑보다 높이 위치하고 스트리핑 구역으로서 사용되는 트레이 구역 또는 패킹층 구역을 포함하는 저압 탑;
저압 탑의 탑 상단을 고압 탑의 탑 바닥과 연결하기 위한 제 1 파이프;
제 1 파이프를 따라서 도중에 설치되고 저압 탑의 탑 상단으로부터 증기를 압축하고 압축된 증기를 고압 탑의 탑 바닥으로 공급하도록 구성된 압축기;
저압 탑의 미리 정해진 스테이지 (특히, 저압 탑에 포함되는 스트리핑 구역) 에 위치하고 하향 유동되는 액체를 유지하도록 구성된 액체 섬프 유닛;
저압 탑의 액체 섬프 유닛에 위치한 열교환기;
고압 탑의 미리 정해진 위치 (특히, 고압 탑에 포함되는 정류 구역) 에 설정되고 상부 스테이지 및 하부 스테이지의 완전 구획화를 위해 구성된 구획 플레이트;
구획 플레이트 하부의 증기를 열교환기로 도입하기 위한 제 2 파이프; 및
제 2 파이프를 통하여 열교환기로 도입된 후 열교환기로부터 배출되는 유체를, 구획 플레이트의 상측으로, 도입하기 위한 제 3 파이프를 포함하는, HIDiC.
3) 2) 에 있어서, 상부 및 하부에 위치하고 구획 플레이트를 사이에 끼우고 있는 공간들을 서로 연결하기 위해, 제어 밸브를 포함하는 파이프를 더 포함하는, HIDiC.
4) 1) 내지 3) 중 어느 하나에 있어서, 저압 탑의 탑 상단, 및 트레이 구역과 패킹층 구역 중 하나의 미리 정해진 스테이지 중 적어도 하나로 공급원료를 공급하기 위한 공급원료 공급 파이프를 더 포함하는, HIDiC.
5) 4) 에 따른 있어서, 고압 탑의 탑 바닥에 저장된 액체를 공급원료 공급 파이프로 압력 공급하기 위한 펌프 및 파이프를 더 포함하는, HIDiC.
[HIDiC 의 구성 실시예 1) 의 세부사항]
도 6 은 전술한 구성 실시예 1) 를 가지는 HIDiC 의 전체 구성을 보여준다. 이 HIDiC 는 고압 탑 (1), 및 고압 탑 (1) 보다 높이 위치한 저압 탑 (2) 을 포함한다. 고압 탑 (1) 은 탑 바닥 (1a), 트레이 구역 (또는 패킹층 구역; 1b), 및 탑 상단 (1c) 을 포함한다. 저압 탑 (2) 은 또한 탑 바닥 (2a), 트레이 구역 (또는 패킹층 구역; 2b), 및 탑 상단 (2c) 을 포함한다.
트레이 구역 (1b, 2b) 은 그 안에 위치한 여러 개의 수평 트레이를 가지는 구역이다. 인접한 트레이 사이의 공간은 스테이지로 지칭된다. 각각의 스테이지에서, 기액 접촉은 물질 전달 (mass transfer) 을 일으키도록 가속된다. 결과적으로, 보다 높은 휘발성을 가지는 성분이 풍부한 가스 상은 상부 스테이지로 상승하고, 보다 낮은 휘발성을 가지는 성분이 풍부한 액체 상은 하부 스테이지로 하강한다. 그 후, 물질 전달을 일으킬 수 있도록 새로운 액체 상 또는 가스 상과 기액 접촉이 다시 수행된다. 따라서, 탑의 보다 높은 스테이지에 보다 높은 휘발성을 가지는 성분이 더 많이 있고, 보다 낮은 스테이지에 보다 낮은 휘발성을 가지는 성분이 더 많이 있으며, 증류 작동이 수행된다.
트레이 구역을 대체할 수 있는 패킹층 구역은, 임의의 패킹이 중공 탑에 설치되고 기액 접촉이 그 표면에서 수행되는 구역이다. 트레이 구역의 메커니즘과 동일한 메커니즘에 의하여, 탑의 보다 높은 부분에서 보다 높은 휘발성을 가지는 성분이 더 많이 있고, 보다 낮은 부분에서 보다 낮은 휘발성을 가지는 성분이 더 많이 있으며, 증류 작동이 수행된다.
도 6 에서, 트레이 구역 (1b, 2b; 또는 패킹층 구역) 은 블랭크로 나타나 있다. 하지만, 실제로는, 전술한 구조가 이용된다.
고압 탑 (1) 과 저압 탑 (2) 각각이 상세히 설명될 것이다. 먼저, 저압 탑 (2) 이 설명될 것이다.
리보일러로 지칭되는 히터 (3) 는 저압 탑 (2) 의 탑 바닥 (2a) 외부에 배치되고, 파이프 (21) 는 탑 바닥 (2a) 에서 공간의 하부로부터 히터 (3) 를 통하여 탑 바닥 (2a) 에서 공간의 상부로 제공된다. 그러므로, 저압 탑 (2) 의 트레이 구역 (2b; 또는 패킹층 구역) 을 통하여 하강하는 액체는 탑 바닥 (2a) 에 체류한다. 이 액체의 일부분은 증기가 되도록 히터 (3) 에 의해 가열되고, 탑 바닥 (2a) 으로 복귀한다. 탑 바닥 (2a) 의 최저부로부터, 낮은 휘발성을 가지는 성분이 풍부한 액체 바닥 생성물이 파이프 (22) 를 통하여 얻어진다.
저압 탑 (2) 의 탑 상단 (2c) 은 공급원료를 공급하기 위한 위치이다. 탑 상단 (2c) 은, 파이프 (23; 저압 부분의 오버헤드 증기를 고압 부분의 탑 바닥으로 배향시키는 라인) 를 통하여, 고압 탑 (1) 의 탑 바닥 (1a) 에 압축기 (4) 를 경유해 연결된다. 여기에서, 공급원료 공급 위치는 저압 탑 (2) 의 탑 상단 (2c) 에 있다. 하지만, 공급원료 공급 위치는 트레이 구역 (2b; 또는 패킹층 구역) 의 임의의 스테이지에 있을 수도 있다. 이러한 경우에, 공급원료 공급 위치 상부의 저압 탑의 부분은 정류 구역에 대응하고, 공급원료 공급 위치 하부의 저압 탑의 부분은 스트리핑 구역에 대응하고, 고압 탑의 내부는 정류 구역에 대응한다.
또한, 단 하나의 공급원료 공급 위치가 있을 수도 있지만, 복수의 공급원료가 있을 수도 있고 (즉, 복수의 다른 위치에 복수의 공급원료 공급 위치가 있을 수도 있음), 이 경우에, 공급원료 공급 위치는, 예를 들어, 저압 탑 (2) 의 탑 상단 (2c) 에 있을 수도 있고 다른 임의의 스테이지 (고압 탑 (1) 에서 스테이지를 포함) 에 있을 수도 있다. 본 발명에 대하여, 복수의 공급원료 공급 위치가 있다면, 복수의 공급원료 공급 위치 중에서 어느 하나가 경계로서 간주되도록 선택될 수도 있고, 선택된 공급원료 공급 위치 상부의 부분은 정류 구역으로서 간주될 수 있고, 선택된 위치 하부의 부분은 스트리핑 구역으로서 간주될 수 있다 (여기에서, 용어 "상부" 및 "하부" 는 증류 작동 면에서 상부 및 하부를 의미하려는 것으로 장치에서 실제 배열과 항상 일치하는 것은 아니고; 심지어 고압 탑이 저압 탑보다 낮은 위치에 놓일 때에도, 고압 탑 내부는 항상 저압 탑 내부의 "상부" 에 있다).
저압 탑 (2) 의 트레이 구역 (2b; 또는 패킹층 구역) 은 미리 정해진 스테이지 (특히, 스트리핑 구역 내 스테이지) 에 액체 인출 유닛 (2d) 을 포함한다. 도 7 에 나타난 것처럼, 액체 인출 유닛 (2d) 은 섬프용 침니 트레이 (5) 에서 저압 탑 (2) 의 상부로부터 하강한 액체 (10) 를 유지하고, 저압 탑 (2) 의 외부로 액체 (10) 의 일부분을 인출한다. 액체 (10) 의 일부분을 고압 탑 (1) 으로 배향시키는 파이프 (24) 는 액체 인출 유닛 (2d) 에 연결된다. 고압 탑 (1) 으로부터의 파이프 (25) 는 저압 탑 (2) 의 쉘 벽을 통하여 액체 인출 유닛 (2d) 바로 하부의 스테이지로 삽입된다. 액체 인출 유닛 (2d) 바로 하부의 스테이지로 삽입된 파이프 (25) 로부터, 증기 (11) 와 액체 (12) 의 혼합물인 유체는 하기에 설명되는 대로 공급되고, 액체 (12) 가 하강하는 동안 증기 (11) 는 상승한다.
다음으로, 고압 탑 (1) 이 설명될 것이다.
파이프 (26) 의 일 단부는 고압 탑 (1) 의 탑 바닥 (1a) 의 최저부에 연결되고, 파이프 (26) 의 타 단부는 저압 탑 (2) 의 탑 상단 (2c) 으로 공급원료를 공급하는 파이프 (27) 에 연결된다. 고압 탑 (1) 의 탑 바닥 (1a) 에 체류하는 액체를, 고압 탑 (1) 보다 높이 위치한 저압 탑 (2) 의 탑 상단 (2c) 으로 재순환시키기 위해서, 파이프 (26) 를 따라서 도중에 펌프 (6) 가 필요하다. 파이프 (26) 및 파이프 (27) 의 일부분 (파이프 (26) 와 합류 지점으로부터 하류 부분) 은함께 고압 부분의 탑 바닥 액체를 저압 부분으로, 특히 저압 부분의 탑 상단으로 배향시키는 라인을 형성한다.
응축기 (7) 는 고압 탑 (1) 의 탑 상단 (1c) 외부에 제공되고, 파이프 (28) 는 탑 상단 (1c) 에서 공간의 상부로부터 응축기 (7) 까지 연결된다. 따라서, 고압 탑 (1) 의 탑 상단 (1c) 으로 이동한 증기는 액체가 되도록 응축기 (7) 에 의해 냉각되고, 보다 높은 휘발성을 가지는 성분이 풍부한 증류 액체가 얻어진다. 이 액체의 일부분은 필요하다면 탑 상단 (1c) 으로 환류된다.
게다가, 다관형 열교환기 (8) 는 고압 탑 (1) 의 트레이 구역 (1b; 또는 패킹층 구역) 의 미리 정해진 스테이지 (특히, 정류 구역 내 스테이지) 로 삽입된다. 다관형 열교환기 (8) 의 U 형 관에서 병렬 관 부분은, 응축된 액체를 일시적으로 유지하기 위해 그리고 하부로부터 상승하는 증기를 재분배하기 위해 섬프용 침니 트레이 (9) 를 따라 배치된다. 병렬 관 부분의 하부 관 부분 (8a) 은, 저압 탑 (2) 의 액체 인출 유닛 (2d) 에 연결된 파이프 (24) 에 연결된다. 상부 관 부분 (8b) 은 액체 인출 유닛 (2d) 바로 하부의 스테이지로 삽입되는 파이프 (25) 에 연결된다.
다관형 열교환기 (8) 의 작동이 이제 설명될 것이다.
장치에서, 저압 탑 (2) 의 탑 상단 (2c) 밖으로 유출되는 증기의 압력 및 온도는 압축기 (4) 에 의해 상승되고, 결과적으로 생긴 증기는 고압 탑 (1) 의 탑 바닥 (1a) 으로 공급된다. 이렇게 온도가 상승된 증기 (13; 도 8 참조) 는 트레이 구역 (1b) 으로 도입되어 이 구역을 통하여 상승되고 다관형 열교환기 (8) 의 U 형 관과 접촉하게 된다. 이 경우에, 저압 탑 (2) 의 임의의 스테이지 (특히, 스트리핑 구역 내 스테이지) 에서 액체는 파이프 (24) 를 통하여 열교환기 (8) 의 하부 관 부분 (8a) 으로 도입된다. 따라서, 관 부분 (8a) 에서 액체는 증기 (13) 의 열에 의해 가열되고, 관 부분 (8a) 과 접촉하는 증기 (13) 의 일부분은 액체 (14) 로 되고, 이 액체는 하강한다. 열교환기 (8) 의 상부 관 부분 (8b) 은 증기 (13) 의 열에 의해 또한 가열된다. 따라서, 파이프 (24) 를 통하여 열교환기 (8) 로 도입되는 액체는, 액체가 하부 관 부분 (8a) 및 그 후 상부 관 부분 (8b) 을 통하여 이동하는 동안, 액체 상과 가스 상의 혼합물인 유체로 변한다. 그 후, 이 유체는 저압 탑 (2) 의 액체 인출 유닛 (2d) 바로 하류의 스테이지로 도입되도록 탑 외부에 위치한 파이프 (25) 를 통과한다 (도 6 참조). 본원에서 설명한 구성은 열-사이펀 시스템을 사용하기 때문에 펌프와 같은 임의의 압력-공급 수단은 이러한 유체를 순환시키는데 필요하지 않다.
다시 말해서, 저압 탑 (2) 의 액체 인출 유닛 (2d) 이 파이프 (24) 를 통하여 고압 탑 (1) 의 열교환기 (8) 의 하부 관 부분 (8a) 에 연결되고 고압 탑 (1) 의 열교환기 (8) 의 상부 관 부분 (8b) 은 파이프 (25) 를 통하여 저압 탑 (2) 의 액체 인출 유닛 (2d) 바로 하류의 스테이지에 연결되기 때문에, 액체는 중력에 의해 저압 탑 (2) 으로부터 고압 탑 (1) 으로 하강하는데, 이것은 펌프가 제공되지 않을지라도 전술한 유체가 고압 탑 (1) 으로부터 저압 탑 (2) 으로 유동되도록 한다.
전술한 대로, 이 실시예에서, 열은 열교환기 (8) 에 의해 고압 탑 (1) 내 증기로부터 제거될 수 있고, 열은 파이프 (25) 를 통하여 고압 탑 (1; 특히, 정류 구역) 으로부터 저압 탑 (2; 특히 스트리핑 구역) 으로 전달될 수 있다. 이 실시예에서처럼 파이프 (24, 25) 및 열교환기 (8) 를 사용하는 열 전달 시스템은, 사이드 응축기가 고압 탑 (1) 의 임의의 스테이지 (특히, 정류 구역 내 스테이지) 에 설치된 것처럼, 그리고 동시에, 사이드 리보일러가 저압 탑 (2) 의 임의의 스테이지 (특히, 스트리핑 구역 내 스테이지) 에 설치된 것처럼 구성된다. 따라서, 이러한 열 전달 시스템을 포함하지 않는 증류 장치와 비교해, 고압 탑 (1) 의 응축기 (7) 에서 제거된 열량이 감소될 수 있고, 저압 탑 (2) 의 리보일러 (3) 에서 공급된 열량이 감소될 수 있다. 결과적으로, 극히 높은 에너지 효율을 가지는 증류 장치가 제공될 수 있다.
도 6 은 단 하나의 열 전달 시스템만 나타낸다. 하지만, 예를 들어, 이론적 스테이지의 총 수의 10 ~ 30% 에 해당하는 복수의 열 전달 시스템이 설치될 수 있다. 말할 필요도 없이, 설치되어야 하는 열 전달 시스템(들)의 수와 열교환기(들) 및 파이프의 로케이션은 설계 사양에 따라 임의로 결정될 수 있다.
[HIDiC 의 구성 실시예 2) 의 세부사항]
다음으로, 전술한 구성 실시예 2) 를 가지는 HIDiC 가 설명될 것이다. 구성 실시예 1) 의 구성요소와 유사한 구성요소는 유사한 도면부호를 사용하여 설명될 것이다.
도 9 는 구성 실시예 2) 를 가지는 HIDiC 의 전체 구성을 보여준다. 이 증류 장치는 고압 탑 (1), 및 고압 탑 (1) 보다 높이 위치한 저압 탑 (2) 을 포함한다. 고압 탑 (1) 은 탑 바닥 (1a), 트레이 구역 (1b; 또는 패킹층 구역), 및 탑 상단 (1c) 을 포함한다. 유사하게, 저압 탑 (2) 은 탑 바닥 (2a), 트레이 구역 (2b; 또는 패킹층 구역), 및 탑 상단 (2c) 을 포함한다. 트레이 구역 또는 패킹층 구역은 구성 실시예 1) 에 설명된 것과 동일한 구조를 갖는다.
이 실시예는, 다관형 열교환기 (8) 가 저압 탑 (2; 특히, 스트리핑 구역) 에 제공된다는 점에서 구성 실시예 1) 과 상이하다.
이 실시예의 저압 탑 (2) 에서, 탑 바닥 (2a) 및 탑 상단 (2c) 을 동반한 구성요소들 (예로, 리보일러 (3), 및 파이프 (21, 22, 23, 27)) 은 도 9 에 나타낸 구성 실시예 1) 에서 사용된 구성요소들과 동일하지만, 트레이 구역 (2b; 또는 패킹층 구역) 에 관한 구성요소들은 구성 실시예 1) 에서 사용된 구성요소들과 상이하다.
트레이 구역 (2b; 또는 패킹층 구역) 은 미리 정해진 스테이지 (특히, 스트리핑 구역 내 스테이지) 에서 액체 섬프 유닛 (2e) 을 포함한다. 액체 섬프 유닛 (2e) 은 섬프용 침니 트레이 (15) 로 흘러내린 미리 정해진 양의 액체 (10) 를 저장할 수 있고, 섬프용 침니 트레이 (15) 로부터 유출된 액체를 떨어뜨릴 수 있다. 다관형 열교환기 (8) 가 액체 섬프 유닛 (2e) 으로 삽입되어서 (도 10 참조), 다관형 열교환기 (8) 의 U 형 관은 액체 섬프 유닛 (2e) 에 저장된 액체에 침지될 수 있다. 다관형 열교환기 (8) 의 U 형 관에서 병렬 관 부분 (8a, 8b) 은 섬프용 침니 트레이 (15) 를 따라 배치된다.
고압 탑 (1) 으로부터 저압 탑 (2) 으로 유체를 공급하기 위한 파이프 (29; 도 9 참조) 는 병렬 관 부분의 상부 관 부분 (8b) 에 연결된다. 저압 탑 (2) 으로부터 고압 탑 (1) 으로 유체를 공급하기 위한 파이프 (30; 도 9 참조) 는 하부 관 부분 (8a) 에 연결된다.
이제, 액체 섬프 유닛 (2e) 에서 열교환기 (8) 의 작동이 설명될 것이다.
이 증류 장치에서, 공급원료 액체는 저압 탑 (2) 의 탑 상단 (2c) 으로부터 트레이 또는 패킹층을 통하여 하강한다. 이 액체 (10; 도 10 참조) 는 임의의 스테이지 (특히, 스트리핑 구역 내 스테이지) 에 위치한 섬프용 침니 트레이 (15) 상의 액체 섬프 유닛 (2e) 에서 체류한다. 다관형 열교환기 (8) 의 U 형 관은 액체 섬프 유닛 (2e) 에 배치되어서, U 형 관이 액체 (10) 에 침지된다. 이 상태에서, 고압 탑 (1) 내에 존재하는 고온 증기가 파이프 (29) 를 통하여 열교환기 (8) 의 상부 관 부분 (8b) 으로 도입될 때, 고온 증기가 통하여 이동하는 관 부분 (8b, 8a) 의 외벽과 접촉하는 액체 (10) 의 일부분은 증기 (18) 가 되도록 가열되고 상승한다 (도 10 참조). 또한, 파이프 (29) 로부터 열교환기 (8) 로 도입된 고온 증기는, 증기가 상부 관 부분 (8b) 을 통하여 그 후 하부 관 부분 (8a) 을 통하여 이동하는 동안, 액체 상과 가스 상의 혼합물인 유체로 변한다. 그 후, 이 유체는 후에 설명되는 고압 탑 (1) 의 구획 플레이트 (16) 상부의 스테이지로 도입되도록 저압 탑 외부에 위치한 파이프 (30) 를 통과한다 (도 9 참조). 구획 플레이트 (16) 상부의 부분은 구획 플레이트 (16) 하부의 부분보다 낮은 작동 압력을 가지도록 설정되고, 유체는 이 압력 차이에 의해 순환된다. 이러한 유체 순환을 위해, 구성 실시예 1) 에서와 동일하게 이 구성에서 펌프와 같은 어떠한 압력 공급 수단도 필요하지 않다.
다시 말해서, 고압 탑 (1) 의 미리 정해진 스테이지 (특히, 정류 구역 내 스테이지) 가 파이프 (29) 를 통하여 저압 탑 (2) 에서 열교환기 (8) 의 상부 관 부분 (8b) 에 연결되고 저압 탑 (2) 에서 열교환기 (8) 의 하부 관 부분 (8a) 이 파이프 (30) 를 통하여 고압 탑 (1) 의 미리 정해진 스테이지에 연결되기 때문에, 고압 탑 (1) 에 존재하는 고압 증기는 구획 플레이트 (16) 하부 부분과 구획 플레이트 상부 부분의 압력 차이로 인해 파이프 (29) 를 통하여 저압 탑 (2) 의 열교환기 (8) 를 향하여 상승한다. 결과적으로, 열교환기 (8) 내 증기로부터 응축된 액체는 그 후 저압 탑 외부에 위치한 파이프 (30) 까지 저압 탑 (2) 밖으로 밀리고, 그 후 중력에 의해 고압 탑 (1) 으로 하강한다. 따라서, 펌프와 같은 어떠한 압력 공급 수단도 필요하지 않다.
또한, 이 실시예의 고압 탑 (1) 이 설명될 것이다.
또 고압 탑 (1) 에 대해, 탑 바닥 (1a) 및 탑 상단 (1c) 을 동반한 구성요소들 (예로, 응축기 (7), 및 파이프 (23, 26, 28)) 은 도 9 에 나타낸 구성 실시예 1) 에서 사용된 구성요소들과 동일하지만, 트레이 구역 (1b; 또는 패킹층 구역) 에 관한 구성요소들은 구성 실시예 1) 의 구성요소들과 상이하다. 구체적으로, 고압 탑 (1) 의 트레이 구역 (1b; 또는 패킹층 구역) 은 트레이 구역 (1b) 을 따라서 도중에 위치지정된 위치 (특히, 정류 구역 내 위치) 에서 구획 플레이트 (16) 에 의해 상부 스테이지와 하부 스테이지로 완전히 구획화된다. 구획 플레이트 (16) 바로 하부의 스테이지는 파이프 (29) 와 연통한다. 이 스테이지에서 상승 증기는, 수직 방향으로 연장되는 파이프 (29) 를 통하여, 저압 탑 (2) 의 액체 섬프 유닛 (2e) 에 배치된 열교환기 (8) 의 상부 관 부분 (8b) 으로 전달된다.
저압 탑 (2) 으로부터 파이프 (30) 는, 고압 탑 (1) 의 쉘 벽을 통하여, 구획 플레이트 (16) 의 상부 스테이지 안으로 삽입된다. 증기와 액체의 혼합물인 유체는 이 파이프 (30) 를 통하여 구획 플레이트 (16) 의 상부 스테이지로 도입되고, 액체가 하강하여 구획 플레이트 (16) 에 체류하는 동안 증기는 상승한다. 상승 증기가 탑 상단 (1c) 에 도달한 후, 증기는 응축기 (7) 에 의해 냉각되도록 파이프 (28) 를 통과한다. 결과적으로, 높은 휘발성을 가지는 성분이 풍부한 증류 액체가 얻어진다.
또한, 사이에 구획 플레이트 (16) 를 끼우면서 서로 수직으로 인접한 2 개의 스테이지는 제어 밸브 (17) 를 가지는 파이프 (31) 를 통하여 서로 연통할 수 있다. 구획 플레이트 (16) 에서 유지되는 액체는 적절할 때 제어 밸브 (17) 를 개방하는 작동에 의해 구획 플레이트 (16) 하부의 스테이지로 공급된다.
전술한 대로, 이 실시예에서, 고압 탑 (1; 특히 정류 구역) 으로부터 파이프 (29) 를 통하여 탑 외부로 증기를 인출함으로써 그리고 증기를 저압 탑 (2; 특히, 스트리핑 구역) 에서 열교환기 (8) 로 도입함으로써, 열은 고압 탑 (1; 특히, 정류 구역) 으로부터 제거되어 저압 탑 (2; 특히, 스트리핑 구역) 으로 전달될 수 있다. 사이드 응축기가 고압 탑 (1) 의 임의의 스테이지 (특히, 정류 구역 내 스테이지) 에 설치된 것처럼, 그리고, 동시에, 사이드 리보일러가 저압 탑 (2) 의 임의의 스테이지 (특히, 스트리핑 구역 내 스테이지) 에 설치된 것처럼, 상기 실시예의 경우와 같이, 파이프 (29, 30) 및 열교환기 (8) 를 사용한 열 전달 시스템이 구성된다. 따라서, 이러한 열 전달 시스템을 포함하지 않은 증류 장치와 비교해, 고압 탑 (1) 의 응축기 (7) 에서 제거된 열량이 감소될 수 있고, 저압 탑 (2) 의 리보일러 (3) 에서 공급된 열량이 감소될 수 있다. 결과적으로, 극히 높은 에너지 효율을 가지는 증류 장치가 제공될 수 있다.
도 9 는 단 하나의 열 전달 시스템을 나타낸다. 하지만, 이 실시예에서도, 설치되어야 하는 열 전달 시스템(들)의 수 및 열교환기(들)와 파이프의 로케이션은 구성 실시예 1) 과 같이 설계 사양에 따라 임의로 결정될 수 있다.
[실시예]
이제 본 발명은 실시예를 참조로 설명될 것이지만, 이 실시예에 제한되지는 않는다.
도 3 내지 도 5 에 도시된 각각의 장치에 대해, 작동 온도 (℃) 는 대응하는 직사각형으로 나타내고, 작동 압력 (kPaA) 은 45°만큼 회전된 대응하는 정사각형으로 나타내고, 열 듀티 (MW) 는 대응하는 타원으로 나타낸다. 여기에서, "열 듀티" 는, 열 교환이 리보일러에서 수행된다면 (단위 시간당) 교환된 열량을 의미하고, 또는 가열로에 의해 가열이 수행된다면 (단위 시간당) 소비된 연료의 열량을 의미한다. 그리고 압축기에 대해, "열 듀티" 는 일차 에너지 면에서 계산된 소비 동력 값 (일차 에너지 면에서 값 = 동력 ÷ 0.366) 에 대응한다. 또한, 도 5 (비교예) 의 고압 크실렌 탑 (502b) 의 가열로의 열 듀티가 100 인 것으로 가정함으로써 얻어진 상대값으로 각각의 열 듀티를 나타낸다.
게다가, 이 도면에서, 2 개의 선 (화살표) 이 교차하는 원은 리보일러 (열 교환 구조) 를 나타낸다. 원 내부에 나타낸 R 또는 T 와 같은 문자는, 대응하는 리보일러의 열원으로서 사용되는 유체가 다음과 같다는 것을 의미한다:
R: 고압 라피네이트 탑 (106b) 의 오버헤드 증기 (또는, 열 듀티의 수치 뒤에 "(*)" 이 따른다면 고압 라피네이트 탑의 탑 바닥 유체);
T: 톨루엔 탑 (110) 의 오버헤드 증기;
S: 스팀 (도 4 에서는, 고압 크실렌 탑 (102b) 의 응축기에 의해 발생된 185 ℃ 의 포화 온도를 가지는 스팀: 도 5 에서는, 저압 크실렌 탑 (502a) 과 라피네이트 탑 (506) 에 의해 발생된 185 ℃ 의 포화 온도를 가지는 스팀);
X: 고압 크실렌 탑 (502b) 의 오버헤드 증기; 및
E: 추출물 탑 (504) 의 오버헤드 증기.
열 교환 구조에 대응하는 원에 대해, 다중 효용에 관련된 것만 도면에 나타낸다. 오버헤드 응축기, 증류 탑을 예열하는데 사용되는 열교환기 등은 나타나 있지 않다.
더욱이, 이 도면에서, 약어 "LPS", "MPS" 및 "HPS" 는 다음 스팀을 나타낸다:
LPS: 저압 스팀 (포화 온도: 150 ℃);
MPS: 중간압 스팀 (포화 온도: 185 ℃); 및
HPS: 고압 스팀 (포화 온도: 250 ℃).
예를 들어, 도 3 (실시예 1) 의 저압 개질물 스플리터 (101a) 는 110 ℃ 의 탑 상단 온도, 173 ℃ 의 탑 바닥 온도, 및 150 kPaA 의 탑 내부 압력을 갖는다. 이 스플리터에 대해 2 가지 종류의 열 듀티가 있는데, 즉, 고압 라피네이트 탑 (106b) 의 오버헤드 증기와 교환되는 열량은 10.3 MW 이고 중간 스팀과 교환되는 열량은 2.3 MW 이다. 그러므로, 전부 12.6 MW 의 양인 열이 이 저압 개질물 스플리터에 공급된다.
[실시예 1]
도 3 은 실시예 1 에서 사용되는 프로세스 흐름 및 작동 조건 (온도, 압력 및 열 듀티) 을 나타낸다. 저압 개질물 스플리터 (101a) 는 150 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원의 일부분으로서 고압 라피네이트 탑 (106b) 의 오버헤드 증기를 사용하고 나머지 열원으로서 중간압 스팀을 사용한다. 고압 개질물 스플리터 (101b) 는 350 kPaA 의 압력에서 작동되고 그것의 리보일러의 열원으로서 저압 스팀을 사용한다.
크실렌 탑으로서, 저압 크실렌 탑 (102a) 및 고압 크실렌 탑 (102b) 을 포함하는 HIDiC 가 적용된다. 저압 크실렌 탑은 170 kPaA 의 압력에서 작동되고 그 안에 제공된 리보일러의 열원으로서 고압 스팀을 사용한다. 고압 크실렌 탑은 370 kPaA 의 압력에서 작동된다. 저압 크실렌 탑 (특히, 저압 크실렌 탑에 포함되는 스트리핑 구역) 과 고압 크실렌 탑 (특히, 고압 크실렌 탑에 포함되는 정류 구역) 사이의 내부 열 교환을 실시하기 위해, 4 개의 열교환기 (E1 ~ E4) 가 저압 개질물 스플리터 또는 고압 개질물 스플리터 내에 제공된다.
이제, 저압 크실렌 탑 (102a) 과 고압 크실렌 탑 (102b) 의 작동이 설명될 것이다. 저압 개질물 스플리터에 의해 분리되고 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소 성분이 풍부한 분획물 (즉, 중질 개질물) 이 열교환기 (E1) 상부에 위치지정된 위치에서 저압 크실렌 탑 (102a) 에 공급된다. 저압 크실렌 탑으로 공급되기 전, 저압 개질물 스플리터의 탑 바닥 액체는 톨루엔 탑 (110) 의 탑 바닥 액체 (C8+ 방향족) 와 혼합된다. 한편, 이성질화 프로세스로부터의 유체는 그것의 중간 스테이지 둘레 위치에서 고압 크실렌 탑 (102b) 으로 공급된다.
저압 개질물 스플리터의 탑 바닥 액체의 공급 위치 하부 (및 열교환기 (E1) 하부 및 열교환기 (E2) 상부) 위치로부터, 저압 크실렌 탑의 내부 액체가 인출된다 (미도시; 유체를 인출하기 위한 이 위치는 "E3 으로 인출 위치" 로 지칭됨). 인출된 내부 액체는 열교환기 (E3) 에 의해 가열되고 (E3 은 이성질화 프로세스로부터 공급된 유체의 공급 위치 상부에 위치함), 가열된 유체는 E3 으로의 인출 위치 하부 및 열교환기 (E2) 상부 위치로 복귀된다 (유체를 복귀시키기 위한 이 위치는 "E3 으로부터 복귀 위치" 로 지칭됨). 여기에서 설명하는 내부 열 교환 구조는 도 6 에 나타낸 내부 열 교환 구조와 유사하고, E3 은 도 6 에 나타낸 열교환기 (8) 에 대응한다.
또한, 전술한 액체 인출과는 별도로, 저압 크실렌 탑의 내부 액체는 E3 으로부터 복귀 위치 하부 및 열교환기 (E2) 상부 위치로부터 인출된다 (미도시; 유체를 인출하기 위한 이 위치는 "E4 로 인출 위치" 로 지칭됨). 이렇게 인출된 내부 액체는 열교환기 (E4) 에 의해 가열되고 (E4 는 고압 크실렌 탑에서 이성질화 프로세스로부터 공급된 유체의 공급 위치 하부에 위치함), 가열된 유체는 E4 로의 인출 위치 하부의 위치로 복귀된다. 여기에서 설명된 내부 열 교환 구조는 또한 도 6 에 나타낸 내부 열 교환 구조와 유사하고, 열교환기 (E4) 는 또한 도 6 에 나타낸 열교환기 (8) 에 대응한다.
이성질화 프로세스로부터 공급된 유체의 공급 위치 상부에 위치지정된 열교환기 (E3) 상부의 위치로부터, 고압 크실렌 탑의 오버헤드 증기가 인출되고 (미도시; 유체를 인출하기 위한 이 위치는 "E1 로 인출 위치" 로 지칭됨), 인출된 증기는 E3 으로 인출 위치 상부에 위치지정된 열교환기 (E1) 에 의해 냉각된다. 고압 크실렌 탑의 이렇게 냉각된 내부 유체는 응축된 액체가 되도록 저압 크실렌 탑의 응축기 (미도시) 에 의해 추가로 냉각된다. 응축된 액체의 일부분은 흡착 탑 (103) 으로 공급되도록 HIDiC 로부터 배출되고, 응축된 액체의 나머지는 E1 로 인출 위치 상부의 위치에서 고압 크실렌 탑으로 복귀된다. 여기에서 설명한 열 교환 구조는 도 9 에 나타낸 내부 열 교환 구조와 유사하고, 열교환기 (E1) 는 도 9 의 열교환기 (8) 에 대응한다.
고압 크실렌 탑의 바닥 액체는 열교환기 (E4) 하부의 위치로부터 인출되고 저압 크실렌 탑의 탑 상단으로 공급된다. 저압 크실렌 탑으로부터 오버헤드 증기는 압축기 (C; 도 6 또는 도 9 에 도시된 압축기 (4) 에 대응) 에 의해 압축된 후, 저압 크실렌 탑의 탑 바닥에 위치지정된 열교환기 (E2) 에 의해 냉각된다 (하지만, 열교환기 (E2) 를 통과하는 압축기 (C) 출구 유체는 도시되지 않음). 그 후에, 이 유체는 탑 바닥 액체의 인출 위치 상부 및 열교환기 (E4) 하부의 위치에서 고압 크실렌 탑으로 공급된다.
저압 크실렌 탑 (특히, 저압 크실렌 탑에 포함되는 스트리핑 구역) 의 내부 유체와 고압 크실렌 탑 (특히, 고압 크실렌 탑에 포함되는 정류 구역) 의 내부 유체 사이의 내부 열 교환은 4 개의 위치에서 실시된다. 저압 크실렌 탑에서, 저압 개질물 스플리터의 탑 바닥 유체가 공급되는 스테이지 하부의 4 개의 위치에서 내부 열 교환이 수행된다. 고압 크실렌 탑에서, 이성질화 프로세스로부터 유체가 공급되는 스테이지 상부의 일 위치에서, 그리고 이 스테이지 하부의 일 위치에서, 뿐만 아니라 고압 크실렌 탑의 오버헤드 증기에 대해 그리고 압축기로부터 배출된 가스에 대해 내부 열 교환이 수행된다.
구체적으로, 고압 크실렌 탑의 오버헤드 증기는 저압 크실렌 탑에 존재하는 유체와 열 교환을 실시하도록 (저압 크실렌 탑에서 내부 열 교환의 4 개의 위치 중에서 최상 위치에 위치지정된) 열교환기 (E1) 를 통과한다. 이렇게 냉각된 오버헤드 증기의 일부분은 응축되고, 나머지는 하류에 배치된 열교환기 (응축기) 에 의해 모두 응축된다.
(저압 크실렌 탑에서 내부 열 교환의 4 개의 위치 중에서 제 2 최상 위치에 대응하는) E3 으로 인출 위치로부터 인출된 내부 액체는, 고압 크실렌 탑에 존재하는 유체와 열 교환을 실시하도록, 고압 크실렌 탑에 제공되는 열교환기 (E3) 를 통과한다. 이렇게 가열된 내부 유체는 E3 으로 인출 위치 하부의 위치로 복귀된다.
(저압 크실렌 탑에서 내부 열 교환의 4 개의 위치 중에서 제 3 최상 위치에 대응하는) E4 로 인출 위치로부터 인출된 내부 액체는, 고압 크실렌 탑에 존재하는 유체와 열 교환을 실시하도록, 고압 크실렌 탑에 제공되는 열교환기 (E4) 를 통과한다. 이렇게 가열된 내부 유체는 E4 로 인출 위치 하부의 위치로 복귀된다.
저압 크실렌 탑의 오버헤드 증기는 압축기에 의해 압축된 후, 저압 크실렌 탑에 존재하는 유체와 열 교환을 실시하도록, (저압 크실렌 탑에서 내부 열 교환의 4 개의 위치 중에서 최저 위치에 위치지정된) 열교환기 (E2) 를 통과한다. 이렇게 냉각된 증기는 고압 크실렌 탑의 최저부 스테이지로 공급된다.
HIDiC 의 오버헤드 증기로서, 고압 크실렌 탑 (102b) 의 오버헤드 증기 (즉, 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물) 가 전술한 대로 응축한 후 흡착 탑 (103) 으로 공급된다. HIDiC 의 탑 바닥 액체로서, 9 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물은 저압 크실렌 탑 (102a) 의 탑 바닥으로부터 배출된다.
HIDiC 에 의해 분리된 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물은 그 후 흡착 탑 (103) 에 의해, 추출물, 즉, 파라-크실렌과 탈착제가 풍부한 분획물, 및 라피네이트, 즉, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체(들)와 탈착제가 풍부한 분획물로 분리된다. 분리된 추출물은 추출물 탑 (104) 으로 공급되고, 분리된 라피네이트는 저압 라피네이트 탑 및 고압 라피네이트 탑으로 공급된다.
추출물 탑 (104) 은 37 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원으로서 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용한다.
저압 라피네이트 탑은 37 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원으로서 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용한다. 고압 라피네이트 탑은 500 kPaA 의 압력에서 작동되고, 리보일러로서 가열로 (F; 44.8 MW 의 열 듀티를 가짐) 를 포함한다.
파라-크실렌 정제 탑 (105) 은 150 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원의 일부분으로서 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용한다. 나머지 열원으로서, 고압 라피네이트 탑의 탑 바닥으로부터 유체가 사용된다 (미도시). 리보일러의 열 듀티는 이 2 개의 열원의 합으로서 총 7.5 MW 이다.
프리-라피네이트 탑 (107) 은 180 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원으로서 고압 라피네이트 탑의 탑 바닥으로부터 유체를 사용한다.
고압 개질물 스플리터 (101b) 에 의해 분리된 경질 개질물은, 방향족 탄화수소 및 비방향족 탄화수소로 분리되도록, 방향족 추출 장치 (108) 로 공급된다. 분리된 방향족 탄화수소는 불균등화 프로세스로부터의 스트림 및 파라-크실렌 정제 탑 (105) 에 의해 분리된 미정제 톨루엔과 혼합된 후, 벤젠 탑 (109) 으로 공급된다.
벤젠 탑 (109) 은 150 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원으로서 톨루엔 탑의 오버헤드 증기를 사용한다.
톨루엔 탑 (110) 은 730 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원으로서 고온 오일 (300 ℃) 을 사용한다.
전술한 방향족 탄화수소 제조 장치의 열 및 재료 균형이 계산되었고, 그 결과 필요한 연료의 양이 하기 설명되는 비교예에서 연료의 양과 비교해 대략 50% 만큼 감소될 수 있음을 발견하였다. 총 에너지 소비, 즉, 필요한 연료의 양, HIDiC 에서 사용된 압축기에 의해 소비된 전기 양, 및 방향족 탄화수소 제조 장치에 사용된 스팀의 양의 합계가 비교예의 것과 비교해 대략 4% 만큼 감소된다.
압축기가 본 발명의 크실렌 탑에 사용되므로, 에너지 소비를 비교하기 위해 스팀에 대하여 전력이 변환된다.
실시예 1 에서, 다중 효용은 단지 크실렌 제조 프로세스를 위한 증류 탑 (즉, 개질물 스플리터, 추출물 탑, 파라-크실렌 정제 탑, 프리-라피네이트 탑 및 저압 라피네이트 탑) 에 적용된다. 그러므로, 실시예 2 와 비교했을 때, 실시예 1 은 작동성에서 장점을 갖는다. 게다가, 저압 라피네이트 탑이 실시예 1 에 제공되므로, 이 실시예는 전술한 분배비 제어로 인해 작동성에서 장점을 갖는다.
[실시예 2]
도 4 는 실시예 2 의 프로세스 흐름 및 작동 조건 (온도, 압력 및 열 듀티) 을 나타낸다. 이 실시예에서는, 벤젠 탑과 톨루엔 탑의 리보일러의 열원을 바꾸어줌으로써, 실시예 1 에서 얻어진 것과 비교해 총 에너지 소비를 추가로 감소시킬 수 있는 프로세스 흐름이 구성되었다. 구체적으로, 톨루엔 탑의 작동 압력이 바뀌었고, 고압 라피네이트 탑의 오버헤드 증기는 톨루엔 탑의 리보일러의 열원으로서 사용되었다. 다중 효용의 열 듀티가 증가되었으므로, 고압 라피네이트 탑으로 라피네이트의 분배량은 조절을 위해 증가되었다. 결과적으로, 저압 라피네이트 탑을 제공함으로써 얻어진 총 에너지 소비의 감소가 감소되었음을 발견하였다. 따라서, 투자 비용의 감소 관점에서 보면, 실시예 1 에서 사용된 저압 라피네이트 탑이 제공되지 않고, 고압 라피네이트 탑은 단독으로 실시예 2 의 라피네이트 탑으로서 제공된다. 또한, 톨루엔 탑에 관해서, 작동 압력이 변하고, 다중 효용의 구성 (리보일러의 열원) 이 변한다. 게다가, 185 ℃ 의 포화 온도를 가지는 중간압 스팀이 고압 크실렌 탑 (102b) 의 응축기에 의해 발생되고, 저압 개질물 스플리터, 고압 개질물 스플리터 및 벤젠 탑의 리보일러의 열원으로서 사용된다. 이 변화를 제외하고, 실시예 1 의 구성과 동일한 구성이 이 실시예에서 이용된다. 이 실시예에 대해 열 및 재료 균형이 계산되었다.
저압 개질물 스플리터 (101a) 는 150 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원의 일부분으로서 고압 라피네이트 탑 (106b) 의 오버헤드 증기를 사용하고, 나머지 열원으로서, 고압 크실렌 탑 (102b) 의 응축기에 의해 발생되는 중간압 스팀을 사용한다. 고압 개질물 스플리터 (101b) 는 350 kPaA 의 압력에서 작동되고, 그것의 리보일러의 열원으로서 고압 크실렌 탑 (102b) 에 의해 발생되는 중간압 스팀을 사용한다.
HIDiC 는 크실렌 탑으로서 이용되고, 저압 크실렌 탑 (102a) 은 170 kPaA 의 압력에서 작동되고 그 내부에 제공된 리보일러의 열원으로서 고압 스팀을 사용한다. 고압 크실렌 탑 (102b) 은 370 kPaA 의 압력에서 작동된다. 저압 크실렌 탑과 고압 크실렌 탑 사이의 내부 열 교환을 실시하기 위해, 4 개의 열교환기가 제공된다. 고압 크실렌 탑에 제공된 응축기는 중간압 스팀을 발생시키는데 사용된다.
추출물 탑 (104) 은 37 kPaA 의 압력에서 작동되고 그것의 리보일러의 열원으로서 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용한다.
라피네이트 탑 (106b) 은 500 kPaA 의 압력에서 작동되고 리보일러로서 가열로 (F) 를 갖추고 있다.
파라-크실렌 정제 탑 (105) 은 150 kPaA 의 압력에서 작동되고 그것의 리보일러의 열원의 일부분으로서 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용한다. 나머지 열원으로서, 고압 라피네이트 탑의 탑 바닥으로부터의 유체가 사용된다 (미도시). 리보일러의 열 듀티는 이 2 개의 열원의 합계로서 총 7.5 MW 이다.
프리-라피네이트 탑 (107) 은 180 kPaA 의 압력에서 작동되고 그것의 리보일러의 열원으로서 라피네이트 탑의 탑 바닥으로부터 유체를 사용한다.
벤젠 탑 (109) 은 150 kPaA 의 압력에서 작동되고 그것의 리보일러의 열원으로서 고압 크실렌 탑의 응축기에 의해 발생된 중간압 스팀을 사용한다.
톨루엔 탑 (110) 은 150 kPaA 의 압력에서 작동되고 그것의 리보일러의 열원으로서 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용한다.
전술한 방향족 탄화수소 제조 장치의 열 및 재료 균형이 계산되었고, 그 결과 필요한 연료의 양이 하기 설명되는 비교예에서 연료의 양과 비교해 대략 40% 만큼 감소될 수 있음을 발견하였다. 총 에너지 소비, 즉, 필요한 연료의 양, HIDiC 에서 사용된 압축기에 의해 소비된 전기 양, 및 방향족 탄화수소 제조 장치에 사용된 스팀의 양의 합계가 비교예에서 합계와 비교해 대략 14% 만큼 감소된다.
압축기가 본 발명의 크실렌 탑 (HIDiC) 에 사용되므로, 에너지 소비를 비교하기 위해 스팀에 대하여 전력이 변환된다.
실시예 2 에서, 다중 효용은 크실렌 제조 프로세를 위한 증류 탑 (즉, 개질물 스플리터, 추출물 탑, 파라-크실렌 정제 탑 및 프리-라피네이트 탑) 뿐만 아니라 벤젠 탑과 톨루엔 탑에 적용된다. 따라서, 실시예 1 과 비교해, 실시예 2 는 에너지 절약면에서 유리하다.
[비교예]
비교예로서, US 2012/0048711A1 에 개시된 프로세스가 채택된다.
이 비교예에서, 열 및 재료 균형이 도 5 에 나타낸 프로세스에 대해 계산되었다. 도 5 에 나타난 것처럼, 크실렌 탑은 HIDiC 가 아니라 병렬로 배열된 2 개의 증류 탑, 즉, 저압 크실렌 탑 (502a) 및 고압 크실렌 탑 (502b) 을 포함한다. 또한, 개질물 스플리터 (501) 는 하나의 증류 탑으로 구성되고, 그리하여, 액화 석유 가스 (LPG) 성분 및 경질 개질물은 분리되지 않고 방향족 추출 프로세스에 함께 공급된다. 방향족 추출 장치 (508), 벤젠 탑 (509) 및 톨루엔 탑 (510) 은 (비록 그것의 작동 조건 및 다중 효용의 구성이 상이하지만) 실시예 1 의 것과 동일하다. 또한, 라피네이트 탑 (506) 은 하나의 증류 탑으로 구성된다. 흡착 탑 (503) 으로부터 얻어진 라피네이트는 라피네이트 탑 (506) 으로 공급되고, 라피네이트 탑의 탑 바닥 액체의 일부분은 프리-라피네이트 탑 (507) 으로 공급되고, 프리-라피네이트 탑의 오버헤드 증기는 라피네이트 탑으로 복귀된다.
개질물 스플리터 (501) 의 탑 바닥으로부터 얻은 중질 개질물 및 방향족 추출 프로세스로부터의 스트림 (즉, 톨루엔 탑 (510) 의 탑 바닥 액체) 은 저압 크실렌 탑 (502a) 에서 증류되고, 이성질화 프로세스로부터의 스트림은 고압 크실렌 탑 (502b) 에서 증류된다. 가열로 (F) 는 고압 크실렌 탑의 리보일러로서 제공된다.
고압 크실렌 탑의 오버헤드 증기는 추출물 탑 (504) 과 저압 크실렌 탑 (502a) 의 리보일러의 열원으로서 사용된다. 또한, 추출물 탑의 오버헤드 증기는 벤젠 탑 (509) 및 파라-크실렌 정제 탑 (505) 의 리보일러의 열원으로서 사용되고, 저압 크실렌 탑과 라피네이트 탑의 오버헤드 증기는 중간압 스팀 (포화 온도: 185 ℃) 을 발생시키는데 사용된다.
저압 크실렌 탑과 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용함으로써 발생된 스팀은 개질물 스플리터 및 톨루엔 탑 (510) 의 리보일러의 열원으로서 사용된다. 이 비교예에서, 저압 크실렌 탑과 라피네이트 탑의 오버헤드 증기를 사용함으로써 발생된 스팀은 비교적 낮은 레벨의 온도를 가지므로, 스팀은 시스템에서 사용된 양을 초과한 과도한 양으로 발생되어서, 과도한 스팀이, 예를 들어, 상업적으로 판매된다.
실시예 1 과 실시예 2 및 비교예의 결과 (열 듀티) 가 표 1 에 함께 나타나 있다. 표 1 에 나타낸 각각의 열 듀티, 즉, 각각의 방향족 탄화수소 제조 장치에서 열 소비는, 비교예의 흐름도에 나타낸 고압 크실렌 탑 (502b) 의 리보일러의 열원으로 사용된 가열로 (F) 에 대한 연료의 열량을 100 으로 가정하여 계산된 상대 에너지 소비이다.
1: 고압 탑 (고압 부분, 고압 크실렌 탑)
1a: 탑 바닥
1b: 트레이 구역 (또는 패킹층 구역)
1c: 탑 상단
2: 저압 탑 (저압 부분, 저압 크실렌 탑)
2a: 탑 바닥
2b: 트레이 구역 (또는 패킹층 구역)
2c: 탑 상단
2d: 액체 인출 유닛
2e: 액체 섬프 유닛
3: 히터 (리보일러)
4: 압축기
5: 트레이
6: 압력 공급 수단
7: 응축기
8: 다관형 열교환기
5, 15: 섬프용 침니 트레이
9: 섬프용 침니 트레이
10, 12, 14: 액체
11, 13, 18: 증기
16: 구획 플레이트
17: 제어 밸브
21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31: 파이프
101a: 저압 개질물 스플리터
101b: 고압 개질물 스플리터
102: HIDiC (크실렌 탑)
102a: HIDiC 의 저압 크실렌 탑
102b: HIDiC 의 고압 크실렌 탑
103: 흡착 탑
104: 추출물 탑
105: 파라-크실렌 정제 탑
106a: 저압 라피네이트 탑
106b: 고압 라피네이트 탑
107: 프리-라피네이트 탑
108: 방향족 추출 장치
109: 벤젠 탑
110: 톨루엔 탑
201: 개질물 스플리터
202: 크실렌 탑
203: 흡착 탑
204: 추출물 탑
205: 파라-크실렌 정제 탑
206: 라피네이트 탑
207: 프리-라피네이트 탑
208: 방향족 추출 장치
209: 벤젠 탑
210: 톨루엔 탑
501: 개질물 스플리터
502a: 저압 크실렌 탑
502b: 고압 크실렌 탑
503: 흡착 탑
504: 추출물 탑
505: 파라-크실렌 정제 탑
506: 라피네이트 탑
507: 프리-라피네이트 탑
508: 방향족 추출 장치
509: 벤젠 탑
510: 톨루엔 탑
C: 압축기
E1 ~ E4: 내부 열교환기
F: 가열로
1a: 탑 바닥
1b: 트레이 구역 (또는 패킹층 구역)
1c: 탑 상단
2: 저압 탑 (저압 부분, 저압 크실렌 탑)
2a: 탑 바닥
2b: 트레이 구역 (또는 패킹층 구역)
2c: 탑 상단
2d: 액체 인출 유닛
2e: 액체 섬프 유닛
3: 히터 (리보일러)
4: 압축기
5: 트레이
6: 압력 공급 수단
7: 응축기
8: 다관형 열교환기
5, 15: 섬프용 침니 트레이
9: 섬프용 침니 트레이
10, 12, 14: 액체
11, 13, 18: 증기
16: 구획 플레이트
17: 제어 밸브
21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31: 파이프
101a: 저압 개질물 스플리터
101b: 고압 개질물 스플리터
102: HIDiC (크실렌 탑)
102a: HIDiC 의 저압 크실렌 탑
102b: HIDiC 의 고압 크실렌 탑
103: 흡착 탑
104: 추출물 탑
105: 파라-크실렌 정제 탑
106a: 저압 라피네이트 탑
106b: 고압 라피네이트 탑
107: 프리-라피네이트 탑
108: 방향족 추출 장치
109: 벤젠 탑
110: 톨루엔 탑
201: 개질물 스플리터
202: 크실렌 탑
203: 흡착 탑
204: 추출물 탑
205: 파라-크실렌 정제 탑
206: 라피네이트 탑
207: 프리-라피네이트 탑
208: 방향족 추출 장치
209: 벤젠 탑
210: 톨루엔 탑
501: 개질물 스플리터
502a: 저압 크실렌 탑
502b: 고압 크실렌 탑
503: 흡착 탑
504: 추출물 탑
505: 파라-크실렌 정제 탑
506: 라피네이트 탑
507: 프리-라피네이트 탑
508: 방향족 추출 장치
509: 벤젠 탑
510: 톨루엔 탑
C: 압축기
E1 ~ E4: 내부 열교환기
F: 가열로
Claims (16)
- 방향족 탄화수소 제조 장치로서,
증류에 의해, 공급원료로부터, 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 및 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 1 증류 장치;
증류에 의해, 상기 제 1 증류 장치로부터 얻은 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 상기 분획물로부터, 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 및 9 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 2 증류 장치;
흡착 분리에 의해, 상기 제 2 증류 장치로부터 얻은 8 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 상기 분획물로부터, 파라-크실렌을 분리하고, 추출물 및 라피네이트를 얻도록 구성되고, 상기 추출물은 탈착제 및 파라-크실렌을 함유한 스트림이고, 상기 라피네이트는 탈착제 및 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체를 함유한 스트림인, 흡착 분리 장치;
증류에 의해, 상기 추출물로부터, 파라-크실렌이 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 3 증류 장치; 및
증류에 의해, 상기 라피네이트로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 4 증류 장치를 포함하고,
상기 제 2 증류 장치는,
정류 구역의 전체 또는 일부분을 포함하고 비교적 고압에서 기액 접촉을 수행하도록 구성된 고압 부분;
스트리핑 구역의 전체 또는 일부분을 포함하고 비교적 저압에서 기액 접촉을 수행하도록 구성된 저압 부분;
상기 저압 부분의 오버헤드 증기를 상기 고압 부분의 탑 (column) 바닥으로 배향시키는 라인;
상기 고압 부분의 탑 바닥 액체를 상기 저압 부분의 탑 상단으로 배향시키는 라인; 및
상기 정류 구역으로부터 상기 스트리핑 구역으로 열을 전달하도록 구성된 열 교환 구조를 포함하는 증류 장치인, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 증류 장치는, 비교적 저압에서 작동되는 저압 증류 탑 및 비교적 고압에서 작동되는 고압 증류 탑을 포함하고, 상기 저압 증류 탑과 상기 고압 증류 탑은 직렬로 배열되고,
상기 제 1 증류 장치의 상기 저압 증류 탑은, 상기 공급원료로부터, 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 분획물 및 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 제 1 증류 장치의 상기 고압 증류 탑은, 상기 제 1 증류 장치의 상기 저압 증류 탑으로부터 얻은 8 개 이상의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 상기 분획물로부터, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 풍부한 분획물 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소보다 가벼운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑인, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 제 1 증류 장치의 상기 저압 증류 탑에 제공된 리보일러 및 상기 제 3 증류 장치에 제공된 리보일러로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 리보일러들의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하도록 구성된, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 3 증류 장치로부터 얻은 파라-크실렌이 풍부한 상기 분획물에 함유된 파라-크실렌을, 증류에 의해, 정제하도록 구성된 제 5 증류 장치를 더 포함하고,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 제 5 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하도록 구성된, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제 4 증류 장치는 비교적 저압에서 작동되는 저압 증류 탑 및 비교적 고압에서 작동되는 고압 증류 탑을 포함하고, 상기 저압 증류 탑 및 상기 고압 증류 탑은 병렬로 배열되고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 저압 증류 탑은, 상기 라피네이트의 일부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑은, 상기 라피네이트의 다른 부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기는 상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑의 오버헤드 증기인, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 제 4 증류 장치의 상기 저압 증류 탑에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑의 상기 오버헤드 증기를 사용하도록 구성된, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
용매 추출에 의해, 상기 제 1 증류 장치의 상기 고압 증류 탑으로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 풍부한 상기 분획물로부터, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 스트림 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 비방향족 탄화수소가 풍부한 스트림을 얻도록 구성된 방향족 추출 장치;
증류에 의해, 상기 방향족 추출 장치로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 스트림으로부터, 벤젠이 풍부한 분획물 및 벤젠보다 무거운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 6 증류 장치; 및
증류에 의해, 상기 제 6 증류 장치로부터 얻은 벤젠보다 무거운 성분이 풍부한 분획물로부터, 톨루엔이 풍부한 분획물 및 톨루엔보다 무거운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 7 증류 장치를 더 포함하고,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는 상기 제 7 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기를 사용하도록 구성된, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 4 증류 장치는 단일 증류 탑으로 이루어지고, 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기는 상기 단일 증류 탑의 오버헤드 증기인, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 라피네이트에 함유된 불순물을 증류에 의해 제거하도록 구성된 제 8 증류 장치가 상기 흡착 분리 장치와 상기 제 4 증류 장치 사이에 배치되는, 방향족 탄화수소 제조 장치. - 제 2 항에 따른 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법에 있어서,
상기 방법은, 상기 제 1 증류 장치의 저압 증류 탑에 제공된 리보일러 및 상기 제 3 증류 장치에 제공된 리보일러로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 리보일러들의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 제 3 증류 장치로부터 얻은 파라-크실렌이 풍부한 분획물에 함유된 파라-크실렌을 증류에 의해 정제하도록 구성된 제 5 증류 장치를 포함하고,
상기 방법은, 상기 제 5 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
제 4 증류 장치는 비교적 저압에서 작동되는 저압 증류 탑 및 비교적 고압에서 작동되는 고압 증류 탑을 포함하고, 상기 저압 증류 탑 및 상기 고압 증류 탑은 병렬로 배열되고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 저압 증류 탑은, 상기 라피네이트의 일부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑은, 상기 라피네이트의 다른 부분으로부터, 파라-크실렌 이외의 크실렌 이성질체가 풍부한 분획물 및 탈착제가 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 증류 탑이고,
상기 방법은, 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 제 4 증류 장치의 상기 저압 증류 탑에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 고압 증류 탑의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는,
용매 추출에 의해, 상기 제 1 증류 장치의 상기 고압 증류 탑으로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 탄화수소가 풍부한 상기 분획물로부터, 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 스트림 및 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 비방향족 탄화수소가 풍부한 스트림을 얻도록 구성된 방향족 추출 장치;
증류에 의해, 상기 방향족 추출 장치로부터 얻은 6 ~ 7 개의 탄소 원자를 가지는 방향족 탄화수소가 풍부한 스트림으로부터, 벤젠이 풍부한 분획물 및 벤젠보다 무거운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 6 증류 장치; 및
증류에 의해, 상기 제 6 증류 장치로부터 얻은 벤젠보다 무거운 성분이 풍부한 분획물로부터, 톨루엔이 풍부한 분획물 및 톨루엔보다 무거운 성분이 풍부한 분획물을 얻도록 구성된 제 7 증류 장치를 더 포함하고,
상기 방법은 상기 제 7 증류 장치에 제공된 리보일러의 열원으로서 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 4 증류 장치는 단일 증류 탑으로 이루어지고,
상기 방법은 상기 제 4 증류 장치의 상기 오버헤드 증기로서 상기 단일 증류 탑의 오버헤드 증기를 사용하는 것을 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법. - 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방향족 탄화수소 제조 장치는, 상기 흡착 분리 장치와 상기 제 4 증류 장치 사이에, 상기 라피네이트에 함유된 불순물을 증류에 의해 제거하도록 구성된 제 8 증류 장치를 포함하는, 방향족 탄화수소 제조 장치의 작동 방법.
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Publications (1)
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