스티렌제조시 방출가스로부터 방향족 화합물의 회수방법
제1도는 본 발명의 실시의 단순 유통 개략도. 제2도는 제1도를 개선한 실시의 단순 유통 개략도. 제3도는 제1도를 더욱 개선한 실시의 단순 유통 개략도.
본 발명은 에틸벤젠으로부터 스티렌의 제조시에 발생하는 방출 가스 처리방법에 관한 것이다. 스티렌을 제조하기 위해 에틸벤젠의 촉매적 탈수소화를 하는데, 반응조 방출물을 냉각시키고 조스티렌 생성물을 회수하기 위해 응축한다. 냉각과 부분적 응축으로부터의 방출가스, 즉 응축 불가능한 수소를 함유한 것은 방향족 탄화수소의 함량이 높다. 이러한 방향족 탄화수소의 손실을 적게하기 위해, 방출가스는 일반적으로 압축되어서, 부분적으로 응축된후 에틸벤젠을 제거한 다음 냉각하므로서 방향족 화합물의 함량을 낮추도록하는 것이다. 이러한 공정에서 주성분이 수소, 메탄 이산화탄소인 증기는 물과 방향족 탄화수소, 예를 들면 에틸벤젠으로 포화되어있다. 이런한 방향족 화합물은 원자재의 커다란 손실을 뜻하는 것이다. 본 발명은 방향족 탄화수소의 방출에 의한 손실을 방지하도록 에틸벤젠으로부터 스티렌을 생성시키는 공정에서 방출기체를 처리하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스티렌을 제조하는 공정에서 생성되는 수소와 방향족탄화수소를 포함하는 방출가스를 처리하는 공정에 관한 것으로서, 35°F 내지 125°F의 온도에서 방향족 탄화수소를 0.5-1.0부피% 함유하는, 방출가스를 흡착오일과 접촉시켜 처리하는 것으로서 방향족탄화수소를 흡수하기 위해 최소한 400°F의 5부피% 증류온도를 지니는 흡착오일과 15내지 100psi의 압력에서 접촉시키고, 방향족 탄화수소가 분리되어서 그 함량이 0.2%이하인 방출가스를 생성하고, 회수한 방향족 탄화수소는 흡착오일로 흡착하는 것으로 이루어져있다. 본 발명에 따라, 에틸벤젠으로 부터 스티렌을 제조하는 공정에서 방출가스는 방향족 탄화수소를 포함하는 방출가스를 흡착하는 중유로 최종처리한다. 방향족탄화수소를 흡착하는 오일은 최소한 400°F의 5부피% 증류온도인 일반적으로 600°F의 5부피% 증류온도를 지는 것이다. 대부분의 경우에, 95부피% 증류온도는 1000°F를 넘지 않는다. 흡착오일은 상기한 5부피%의 비점을 지닌 흡착오일과 같은 에틸벤젠등의 흡착에 효과적인 여러가지 흡착오일에서 선택한다. 대부분의 경우에, 흡착오일은 천연의 방향족화합믈에 대하여 효과적이지만, 그러나 이러한 흡착오일은 약간의 지방족화합물을 함유한다. 적당한 흡착오일은 다음과 같은 예, 가스오일 , 유동촉매 크랙킹 싸이클오일 , 윤활유추출 레피네이트, 등이다. 상기한 흡착오일은 벤젠의 알킬화에 의해 에틸벤젠을 제조하는공정으로부터 산출되는 중간부산물이다. 이러한 중간부산물은 일반적으로 중요한 성분으로서 폴리에틸벤젠과 디페닐에탄을 함유한다. 방출가스는 수소, 메탄, 수증기, 이산화탄소등의 타성분과 함께 0.5 내지 10부피%의 방향족 화합물을 포함하고 있다. 방출가스에 존재하는 방향족화합물은 주로 에틸벤젠으로서, 하나이상의 벤젠, 톨루엔스티렌을 포함한다. 흡착오일에 의한 스크루빙은 방향족화합물을 제거하기 위한 흡착가스의 최종처리에 사용한다. 결과적으로, 흡착오일과 접촉하기 전에 , 방출가스에서 에틸벤젠을 제거하고 냉각하여 방향족화합물의 함량이 감소되도록 처리한다. 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위해서 도면과 함께 설명하겠다. 제1도에서 라인 10의 새로 공급한 에틸벤젠과 라인 11의 흡착된 방향족 화합물을 포함한 새로 공급한 에틸벤젠 일부를 스티렌 생성지역에 주입하는데 이곳은 일반적으로 종전에 알려진 제법에 의해 스티렌이 생성되도록 촉매적으로 탈수소하는 곳이다. 기술상 잘 알려진 바와같이, 12지역에 대한 원료는 스팀을 포함한다. 일반적으로 스티렌 제조는 500 내지 1500°F, 2내지 25 psi에서 실시한다. 스티렌 생성 유출물은 스티렌 생성지역 12에 라인 14를 통하여 주입되고, 유출가스를 냉각하고 스티렌 생성물을 농축하도록 15에 예시된 냉각지역에 주입되는데(다수의 냉각단계를 포함함), 이것은 스티렌과 더불어 에틸벤젠 및 다수의 톨루엔과 벤젠을 함유하고 있다. 조스티렌 생성물은 냉각지역 15로부터 분리 와 회수지역에 진입하는데 라인 16을 지난다. 온도 60°F 내지 150°F, 압력 2 내지 25 psi인 농축안된 가스는 라인 20을 따라 냉각지역 15로부터 유출되는데, 이러한 가스는 수증기 및 방향족화합물(에틸벤젠과 스티렌, 그리고 톨루엔 및 벤젠)과 함께 수소, 메탄, 이산화탄소를 포함한다. 라인 16에서 가스는 17의 콤프레써를 사용하여 응축하고, 라인 18의 응축가스는 냉각지역으로 들어가는에, 이것은 19에 나타낸 바와 같이 가스의 온도를 낮추기 위해 하나이상의 냉각단계를 지니고있다. 응축된 방향족화합물은 라인 21을 통하여 냉각지역으로부터 회수되어서, 스티렌분리와 회수지역으로 진입하는 라인 16의 조생성물과 결합한다. 냉각지역 19로부터 라인 22을 통하여 남아있는 가스는 온도 75-125°F, 압력 15 내지 100 psi에서 23의 제거지역으로 들어가는데, 여기에서 가스는 스티렌생성물에 새로 공급되는 에틸벤젠과 접촉하여 라인 24를 따라 들어간다. 스크루버 23은 기체-액체접촉을 증가시키는 장치, 예 팩킹 25를 지니는데, 이러한 접촉 결과 더많은 방향족화합물이 가스로부터 제거된다. 흡착 방향족화합물을 포함하는 에틸벤젠은 라인 11을 따라 스크루버 25로부터 스티렌 생성지역 12로 흐른다. 라인 27을 통한 스크루버 23에서 산출된 가스는 온도 35°F 내지 150°F, 압력 15내지 100 psi의 조건하에서 흐른다. 이러한 가스는 상기의 방향족화합물을 아직도 함유하고 있는데 그양은 0.5% 내지 10%(부피)이다. 라인 27의 가스는 적당한 액체-기체 접촉장치 즉 베드 29를 지닌 스크루버 28에 들어가는데, 여기서 가스는 라인 31을 통하여 흡착오일과 접촉한다. 라인 21을 따라 진입한 흡착오일은 상기한 형태의 중유로서, 라인 27을 통하여 진입하는 가수로부터 방향족 탄화수소를 흡착하게 된다. 상가한 바와같이, 흡착오일은 생성되는 에틸벤젠을 위한 공정으로부터 생성된 중간 생성물인데, 400°F(600°F가 알맞음)의 5부피% 증류옹도와, 100°F 이하의 95부피% 증류온도의 특성이 있다. 스크루버 28은 라인 27을 통하여 진입한 가스에 존재하는 방향 족화합물을 제거하기 위한 조전에서 작동된다. 즉 스크럽한 가스의 방향족함량은 0.5부피 %이하(0.2부피 % 이하적당)(0.05부피 %이하 가장적당)이다. 일반적으로, 스크루버 28은 온도 35°F 내지 25°F 압력 15 내지 100 psi에서 작동시킨다. 방향족 탄화수소가 제거된 방출가스는 수소함량이 90% 이상인데 라인 32를 통하여 스크루버 28로부터 회수된다. 이러한 방출가스는 연소시키거나, 어떠한 경우에는 수소를 회수하기 위해서 더 처리한다. 라인 33을 통하여 스크루버 28로부터 흐르는 많은량의 흡착오일은 흡착오일 스트리퍼 37로 라인 36을 통하여 진입하기전에 교환기 34와 35에서 가열한다. 스트리퍼 37은 베드 38과 같은 기체-액체접촉 장치를 지니고 있다. 스트립퍼 37은 흡착오일로부터 흡착된 방향족화합물을 스트립하기에 적당한 온도와 압력하에서 스팀과 같은 스트리핑가스를 사용하여 시행한다. 스팀이외의 스트립핑 가스를 사용할 수 있다. 예를들어, 스팀대신에 사용하는 것으로서, 질소, 메탄, 이산화탄소 등이있다. 스트립핑 가스는 상기와 같이 혼합할 수 있다. 스티립퍼는 스트립핑 가스없이 조작할 수 있다. 일반적으로, 스트립퍼 37은 125°F 내지 300°F, 압력 1 내지 25 psi에서 가동한다. 스트립한 방향족 성분은 스트립 37로부터 라인 41을 통하여 제거되는데, 이러한 스트립한 성분은 라인 16에서 이러한 방향족화합물이 응축되도록 냉각지역 15에 주입시킨다. 스트립한 방향족은 분리지역에서 응축할 수 있지만, 응축은 지역 15가 적당하다. 소량 흡착오일은 라인 42를 따라 스트립퍼 37에서 제거되고, 그 부분은 풍부한 흡착오일과 간접적인 열교환으로 교환기 34에서 냉각된 남은 부분과 함께 라인 43을 통하여 제거되며 라인 31을 통하여 스크루버 28에 진입되기 전에 교환기 40에서 냉각된다. 적당한 흡착오일은 라인 44를 통하여 제공된다. 이리하여, 스티렌 생성시 산출된 상기 방출가스는 여전히 약간의 방향측 탄화수소를 포함하는데, 중흡착오일로 최종 처리하여서 이러한 방향족 탄화수소를 회수한다. 제2도에서는 제1도에 나타낸 장치를 수정한것이다. 제2도에 있어서, 라인 22에 있는 냉각단계 16의 방출가스는 101의 냉각기에 연결되어서 102에서 회수된 농축부분과 함께 응축시킨다. 32℉ 내지 100℉의 온도와 15 내지 100 psi압력하에 있는 라인 103의 비용축된 가스는베드 105 형태의 적당한 가스-액체 접촉장치를 지닌 스크루버 104에 투입한다. 스크루버 104에서, 가스는 흡착오일과 접촉되고, 라인 103을 통하여 투입된 가스에 남아있는 방향족화합물을 흡착하기 위해 라인 130을 통하여 상기의 화합물을 토입한다. 스크루버 104는 방향족 화합물이 분리되고 주로 수소와 메탄을 함유한 가스가 생산되도록 조작되어지며, 라인 105를 통하여 회수하여 연소 혹은 수소처리로 회수한다. 스크루버 104는 35℉ 내지 125℉, 15 내지 100 psi에서 가동한다. 많은 흡착오일은 라인 106을 통하여 스크루버 104에서 나와서 라인 110을 통하여 스트립핑 칼럼 109로 투입되기전에 교환기 107과 108에서 가열된다. 스트립핑 칼럼 109는 적당한 기체-액체 접촉장치 베드 112로 이루어져있다. 스트리퍼 109는 라인 114를 통하여 스트리핑가스가 가해진다. 그러나, 상기한 제1도에서 기술한 바와같이, 다른 스트리핑 가스가 사용될 수 있으며, 이와 달리 스트리퍼는 플래쉬 드럼과 교환하거나 스트리핑 가스가 사용없이 가동한다. 스트리퍼 109는 흡착오일로부터 흡착된 방향족 화합물을 거르도록 조절하는데, 이때 제1도에 기술된대로 냉각 지역 15에 산입되도록 라인 115를 통하여 스트립퍼 109에서 제거된 것과 함께 조작한다. 일반적으로 , 스트리퍼는 온돈 125℉ 내지 300℉, 압력 1 내지 25 psi로 가동한다. 적은 흡착오일은 라인 117을 통하여 제거되는 부분과 함께 라인 116을 통하여 스트리퍼 109로부터 유출된다. 적은 흡착오일은 많은 흡착오일과 함께 간접적으로 열이동하여 교관기 107에서 냉각된다. 그리고 스크루버 104에 투입되기 전에 교환기 118에서 냉각된다. 메이크업 흡착오일은 라인 121을 통하여 제공된다. 제2도에 서술된 대로, 에틸벤젠 스크루버는 제거되어지고, 방향족 화합물이 제거된 방출가스가 생간되도록 흡착유를 사용하여 제1도에 서술된대로 최종적으로처리된 방출가스와 함께 냉각기로 대치된다. 제1도의 변형은 제3도에 기술되어 있다. 제3도에서, 라인 22내 방출가스는 기체-액체 접촉베드 25'를 지닌 에틸벤젠 스크루버 23'에 주입하는데, 이곳에서 가스는 라인 24'에 산입된 에틸벤젠과 역류접촉된다. 스크루버 23'는 제1도와 같이 스리렌 생산물이 재순환되도록 라인 11'를 통하여 회수된 흡착된 방향족 화합물을 지닌채로 에틸벤젠과 함께 작동한다. 라인 201을 통하여 스크루버 23'에서 나온 가스는 교환기 202에서 냉각된다. 이것은 라인 204의 교환기 202와 라인 205의 냉각기 203에서 나온 농축된 방향족화합물과 함께 더 농축되오록 냉각기 203에서 냉각된다. 204와 205에서 수집된 방향족화합물은 스티렌 반응조에 재순환되거나 혹은 회수시스템에 재순환된다. 32℉-100℉의 온도와 약 15-100psi의 압력을 지닌 라인 206의 냉각기 203에서의 가스는 교환기 202에서 가열되고, 라인 207에서 가열된 것은 가스가 라인 211에서 주입된 흡착오일과 역류 접촉되는 배드 209형를 지닌 가스-액체 접촉장치를 지니는 스크루버 208에 산입된다. 스크루버 208은 라인 207로 주입된 가스에서 모든 방향즉 화합물을 흡수하는 조건에서 조작한다. 일반적으로 스크루버 208은 32℉-125℉, 약 15-100psi의 압력에서 동작시킨다. 라인 212을 통한 스크루버 208에서 나온 풍부한 흡착오일은 베드 208과 같은 장치를 지닌 스트립퍼 217에 산입된 라인 216내의 가열된 흡착오일과 함께 교환기 214와 215에서 가열한다. 스트립퍼 218은 라인 219를 통하여 스팀과 같은 스트리핑가스가 가해지는데, 스트립퍼 217은 스트리핑가스가 없이 혹은 플래쉬드럼으로 대치하여 조작될 수 있다. 스트립퍼 217의 조작조건은 흡착오일에서 방향족화합물이 걸러지도록 조작하며, 이 걸러진 방향족화합물은 제1도에 서술된대로 냉각장치 15에 주입한다. 일반적으로, 스트립퍼 217은 125℉-300℉의 온도와 1-25psi 압력에서 조작한다. 흡착오일은 라인 222의 스트립퍼 217에서 뽑아내고, 이것은 라인 223을 통하여 가한다. 이 흡착오일은 라인 212에서 간접 열전이로 교환기 214에서 가열하고, 이후 ㄹ하인 211의 칼럼 208에 가하기 전에 교환기 230에서 냉각한다. 제3도에 있어서, 흡착유의 최종처리와 에틸벤젠 스크루빙전에 가스를 냉각하여서 방향족 화합물을 능축한다. 본 발명은 첨부도면에 기술된대로 서술되어 있지만, 상기예 이외의 유사한 것도 실시될 수 있다. 본 발명은 스티렌 제조시의 방출가스에 존재하는 모든 방향족 화합물을 회수할 수 있는 잇점이 있다. 회수로 인하여 공정의 경제성이 증대하고, 또한 수소가 방출가스에서 회수되면 수소 농도증가로 이같은 수소회수가 확장되는 것이다. |
