KR20170101224A

KR20170101224A - 유체촉매분해장치로부터 프로필렌 회수의 개선방법

Info

Publication number: KR20170101224A
Application number: KR1020177018094A
Authority: KR
Inventors: 탄메이 타라프다; 엔 샤라스 바브
Original assignee: 테크니프 프랑스
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-09-05
Anticipated expiration: 2035-12-29
Also published as: EP3240875B1; KR102462290B1; EP3040405A1; WO2016107880A1; JP2018504483A; US10513477B2; EP3240875A1; JP6656256B2; US20180002255A1

Abstract

본 발명은 프로필렌 회수를 개선하기 위하여 유체촉매분해장치(FCCU)로부터 나오는 분해된 스트림을 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 구현하기 위한 대응하는 장치에 관한 것이다.

Description

유체촉매분해장치로부터 프로필렌 회수의 개선방법 {METHOD FOR IMPROVING PROPYLENE RECOVER FROM FLUID CATALYTIC CRACKER UNIT}

본 발명은 유체촉매분해장치(fluid catalytic cracker unit, FCCU)로부터 분해기체 스트림을 처리하는 방법에 관한 것으로, 특히 유체촉매분해장치로부터의 기체 스트림으로부터 프로필렌 회수를 개선하는 방법에 관한 것이다.

프로필렌은 다양한 제품의 원료이다. 프로필렌은 주로 폴리프로필렌의 생산을 위한 모노머로 사용된다. 따라서 프로필렌에 대한 시장수요는 크다.

유체촉매분해장치(FCCU)는 제품중의 하나로 프로필렌을 생산한다. FCCU 하류측의 불포화가스 플랜트는 액화석유가스(LPG)의 일부로서 프로필렌을 회수한다. FCC 배출가스로부터 프로필렌 회수를 위한 공정방법은 이미 프로필렌 포텐셜(propylene potential)의 회수와 함께 존재한다. 불포화가스 플랜트에서 프로필렌의 전형적인 회수율은 약 94% 이다. 그러나, 종래의 통상적인 방법은 연료가스에서 프로필렌의 상당한 손실이 있다. 비록 연료가스가 설비에서 재사용될 수는 있으나, 프로필렌 회수량의 증가는 설비운영자에게 더 가치가 있다.

따라서, 유체촉매분해장치로부터의 스트림으로부터 프로필렌 회수율을 개선할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 유체촉매분해장치로부터의 스트림으로부터, 예를 들어, 통상적인 방법에 비하여 2~3 중량% 범위의 프로필렌 포텐셜에서 프로필렌 회수를 개선하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이러한 방법을 구현하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명의 주제는 유체촉매분해장치(FCCU)로부터 나오는 분해된 스트림(기체 스트림 및 액체 스트림)을 처리하는 방법으로서, 이 방법은 다음의 단계를 포함한다.

- FCCU의 주 분별기 컬럼 오버헤드 리시버로부터의 기체 스트림을 압축 및 부분응축시키는 단계;

- 상류측 액체 및 상류측 기체를 회수하기 위하여 부분응축된 기체 스트림을 분리하는 단계;

- 상류측 액체를 가열하는 단계;

- 상류측 스트리퍼의 상부에서 C2 화합물이 풍부한 스트림을 회수하고 상류측 스트리퍼의 하부에서 C3+ 탄화수소가 풍부한 제1 액체스트림을 회수하기 위하여 상기 가열된 액체를 상류측 스트리퍼에 도입하는 단계;

- C3+ 가 풍부한 제1 액체스트림을 제1 열교환기에 도입하는 단계;

- 스태비라이저 컬럼의 상부에서 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림을 스태비라이저 컬럼의 상부에서 회수하고 스태비라이저 컬럼의 측면으로부터 C5 및 C6이 풍부한 액체 스트림을 회수하며 스태비라이저 컬럼의 하부로부터 C5, C6 및 C7+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 회수하기 위하여 스태비라이저 컬럼에 제1 열교환기로부터 회수된 액체를 도입하는 단계;

- 제1 열교환기에 C5 및 C6가 풍부한 액체 스트림을 도입하는 단계;

- 스태비라이저 컬럼의 하부로부터 회수된 C5, C6 및 C7+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 1차 흡수기에 도입하고 1차 흡수기의 상부에서 제1 기체 스트림을 회수하고 1차 흡수기의 하부에서 제2 액체 스트림을 회수하기 위하여 상류측 기체를 1차 흡수기에 도입하는 단계;

- 린오일(lean oil)을 스펀지 흡수기에 도입하는 단계;

- 1차 흡수기로부터의 제1 기체 스트림을 냉각시키고 이를 프로필렌 흡수기에 도입하는 단계;

- 제1 열교환기로부터 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 냉각시키는 단계;

- 제1 열교환기로부터 회수된 C5 및 C6가 풍부한 액체 스트림을 프로필렌 흡수기에 도입하는 단계;

- 프로필렌 흡수기의 하부에서 C3 탄화수소가 풍부한 하부 액체를 회수하고 프로필렌 흡수기의 상부에서 C3 탄화수소가 부족한 상부 기체를 회수하는 단계;

- 연료가스와 리치오일(rich oil)을 회수하기 위하여 프로필렌 흡수기의 상부에서 회수된 상부 기체를 스폰지 흡수기에 도입하는 단계.

C5 및 C6이 풍부한 스트림은 또한 C7+ 탄화수소가 부족하다.

유리하게는, 본 발명자들은 C5 및 C6 탄화수소가 풍부하고 C7 + 탄화수소가 부족한 스트림이 경량의 배출가스로부터 프로필렌을 흡수하기에 좋은 친화성을 갖는다는 것을 발견했다. 따라서, 프로필렌 흡수기 컬럼에서 프로필렌의 회수를 증가시킬 수 있다.

유리하게는, 본 발명자들은 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 스트림의 온도를 낮추면 스트림이 경량의 배출가스로부터 더 많은 프로필렌을 흡수하는 능력을 향상 시킨다는 것을 발견했다. 이와 같이 함으로써, 프로필렌 흡수기 컬럼에서의 프로필렌 회수를 증가시킬 수 있다. 특히, 프로필렌 흡수기로 보내지는 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 스트림의 온도는 20~40℃, 바람직하게는 28~32℃이다.

유리하게는, 본 발명자는 프로필렌 흡수기에 도입하기 전에 1차 흡수기의 상부로부터 회수된 기체 스트림의 온도를 낮추는 것이 프로필렌 흡수를 향상시키는 것을 발견했다. 따라서, 프로필렌 흡수기 컬럼에서의 프로필렌 회수를 증가시킬 수 있다. 특히, 프로필렌 흡수기에 도입하기 전에 프로필렌 흡수를 증가시키기 위하여 1차 흡수기의 상부로부터 회수된 기체 스트림의 온도는 40 ℃ 이하, 바람직하게는 25~40℃, 보다 바람직하게는 38~40℃이다.

본 발명에 따른 방법은 프로필렌 흡수기 컬럼으로부터의 C3 탄화수소가 풍부한 액체, 특히 프로필렌을 상류측 액체와 상류측 기체로 분리하기 전에 주 분별기로부터의 기체 스트림의 압축 및 부분응축으로부터 생성된 스트림과 혼합하는 단계를 더 추가하여 포함한다. 이러한 추가단계는 종래의 방식과 비교하여 C3 탄화수소 및 특히 프로필렌의 회수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 방법은 개별적으로 또는 모든 기술적으로 가능한 조합(들)에 따라얻을 수 있는 다음 특징들 중 하나 이상을 추가로 포함 할 수 있다.

- 본 발명의 방법은 제1 열교환기로부터 회수된 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체를 제2 열교환기로 도입하여 물로 냉각시킨 후 프로필렌 흡수기로 도입하기 전에 제 3의 교환기로 도입하여 유리하게 프로필렌 회수장치로부터의 저온 프로필렌으로 냉각시키는 단계를 포함하고,

- 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다 :

o 스태비라이저의 상부로부터 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림을 응축기에 도입하는 단계;

o 이 응축기로부터 회수된 스트림을 냉각시키는 단계;

o 수득된 스트림을 환류로서 스태비라이저 컬럼으로 도입되는 액체 스트림과 LPG(액화석유가스)를 회수하기 위하여 LPG(액화석유가스) 처리장치로 보내지는 액체 스트림으로 분리하는 단계를 포함하며,

- C2가 풍부한 스트림은 생성된 스트림을 상류 액체 및 상류 기체로 분리하기 전에 주 분별기로부터의 기체 스트림을 압축하고 부분응축하여 얻은 스트림과 혼합된다.

- 1차 흡수기의 하부에서 회수된 제2 액체부분은 스트림이 상류측 액체와 상류측 기체로 분리되기 전에 주 분별기로부터의 기체 스트림의 압축 및 부분응축으로 얻은 스트림과 혼합된다.

유리하게는, 제1 기체 스트림은 프로필렌 흡수기로 도입되기 전에 냉각되고, 이것은 액체상으로 보다 많은 프로필렌 흡수에 유리한 열역학적 평형을 이동시키는 것을 가능하게 한다. 유리하게는, 프로필렌 흡수기로 도입하기 전의 제1 기체 스트림의 온도는 35~50℃, 바람직하게는 38~43℃, 더욱 바람직하게는 38~40 ℃이다.

유리하게는, 스폰지 흡수기는 1차 흡수기로부터 오는 기체에서 손실될 수 있는 가솔린 범위 물질, 주로 C5 화합물을 포착할 수 있게 한다. 그 결과의 스트림은 주 분별기 컬럼으로 보내질 수 있는 리치오일(rich oil)이다.

바람직하게는, 스태비라이저 컬럼의 하부로부터 회수된 C5, C6 및 C7+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림은 2 개의 액체 스트림, 즉, 저장될 수 있는 안정화된 가솔린과 1차 흡수기로 보내질 수 있는 재순환 가솔린으로 분리될 수 있다.

본 발명의 이러한 방법의 구현은 유동촉매분해장치로부터 기체 스트림으로부터의 프로필렌 회수율을 종래 방법에 비해 2~3 중량%의 범위로 향상시킬 수 있다.

본 발명의 주제는 또한, 유체촉매분해장치(FCCU)로부터 나오는 분해스트림 (기체 스트림 및 액체 스트림)을 처리하기 위한 장치로서, 이 장치가 다음의 수단을 포함한다.

- FCCU의 주 분별기 컬럼 오버헤드 리시버로부터의 기체 스트림을 압축하고 부분응축시키는 수단;

- 상류측 액체와 상류측 기체를 회수하기 위하여 부분응축된 기체 스트림을 분리하기 위한 수단;

- 상류측 액체를 가열하기 위한 수단;

- 스트리퍼 컬럼과, 스트리퍼의 상부에서 C2 화합물이 풍부한 스트림을 회수하고 스트리퍼의 하부에서 C3+ 탄화수소가 풍부한 제1 액체 스트림을 회수하기 위하여 가열된 상류측 액체를 스트리퍼 컬럼으로 주입하기 위한 수단;

- 제1 열교환기와, C3+ 탄화수소가 풍부한 제1 액체 스트림을 이러한 제1 열교환기에 도입하기 위한 수단;

- 스태비라이저 컬럼과, 스태비라이저 컬럼의 측부에서 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 제1 액체 스트림을 회수하고 스태비라이저 컬럼의 하부에서 C5, C6 및 C7 + 탄화수소가 풍부한 제2 액체 스트림을 회수하며 스태비라이저 컬럼의 상부에서 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 기체 스트림를 회수하기 위하여 제1 열교환기로부터 C3+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 스태비라이저 컬럼으로 도입하기 위한 수단;

- C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 제1 액체 스트림을 제1 열교환기로 도입하기 위한 수단;

- 제1 열교환기로부터의 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 냉각시키기 위한 수단;

- 1차 흡수기와, 1차 흡수기 상부에서 제1 기체 스트림을 회수하고 1차 흡수기의 하부에서 액체 스트림을 회수하기 위하여 스태비라이저 컬럼으로부터의 C5, C6 및 C7+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림과 분리기로부터의 상류측 기체를 상기 1차 흡수기에 도입하기 위한 수단;

- 프로필렌 흡수기와, C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 냉각된 액체 스트림을 상기 프로필렌 흡수기에 도입하기 위한 수단;

- 스폰지 흡수기와, 린오일을 상기 스폰지 흡수기에 도입하기 위한 수단;

- 1차 흡수기로부터의 제1 기체 스트림을 냉각시키기 위한 수단;

- 프로필렌 흡수기의 상부에서 C3 탄화수소가 부족한 기체 스트림을 회수하고 프로필렌 흡수기의 하부에서 C3 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 회수하기 위하여 1차 흡수기로부터의 제1 기체 스트림을 프로필렌 흡수기로 도입하기 위한 수단;

- 스폰지 흡수기의 상부에서 연료가스를 회수하고 하부에서 리치오일을 회수하기 위하여, 프로필렌 흡수기의 상부에서 회수된 C3 탄화수소가 부족한 기체 스트림을 스폰지 흡수기에 도입하기 위한 수단.

본 발명의 장치는 프로필렌 흡수기로부터 C3 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 재순환시키고 이를 생성된 스트림이 상류측 액체와 상류측 기체로 분리되기 전에 주 분별기로부터의 기체 스트림을 압축하고 부분응축하여 얻은 스트림에 혼합하기 위한 수단을 더 포함한다.

본 발명의 장치는 개별적으로 또는 모든 기술적으로 가능한 조합(들)에 따라 얻는 다음 특징들 중 하나 이상을 더 포함 할 수 있다 :

- 제2 열교환기와, 제1 열교환기로부터 회수된 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 제2 열교환기에 도입하기 위한 수단;

- 제3 열교환기와, 제2 열교환기로부터 회수된 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체 스트림과 유리하게는 프로필렌 회수장치로부터의 냉각된 프로필렌 스트림을 제3 열교환기로 도입하기 위한 수단;

- 제4 열교환기와, C3+ 탄화수소가 풍부한 스트림을 스태비라이저 컬럼에 도입하기 전에 C5, C6 및 C7+ 가 풍부한 액체와 제1 열교환기로부터 회수된 C3+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 제4 열교환기에 도입하기 위한 수단;

- 다음의 구성을 포함하는 스태비라이저 컬럼으로부터 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 액체 스트림의 처리유닛;

o 응축기와, 스태비라이저의 상부로부터 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 응축기에 도입하기 위한 수단;

o 열교환기와, 응축기로부터 회수된 스트림을 열교환기에 도입하기 위한 수단;

o 수득된 스트림을 스태비라이저 컬럼으로 도입되는 액체 스트림과 LPG를 회수하기 위하여 LPG 처리유닛으로 보내지는 액체 스트림으로 분리하기 위한 분리수단;

- 생성된 스트림을 상류측 액체 및 상류측 기체로 분리하기 전에 C2 화합물이 풍부한 스트림을 재순환시켜 주 분별기로부터의 기체 스트림의 압축 및 부분 응축으로부터 얻은 스트림과 혼합하는 수단;

- 생성된 스트림을 상류측 액체 및 상류측 기체로 분리하기 전에 1차 흡수기로부터의 액체 스트림을 재순환시켜 주 분별기로부터의 기체 스트림의 압축 및 부분 응축으로부터 얻은 스트림과 혼합하는 수단.

적용시에 주어진 압력은 측정게이지로 측정된 상대내부압력에 해당하는 바(barg) 단위의 압력이다.

P in barg(또는 상대압력) = P 절대압력 in barg - P 대기압력 in barg

본 발명의 방법과 장치는 개별적으로 또는 기술적으로 가능한 모든 조합에 따라 다음과 같은 바람직한 특징에 의해 추가로 정의될 수 있다.

- FCCU의 주 분별기 컬럼 오버헤드 리시버로부터의 기체 스트림의 온도는 30~50℃, 바람직하게는 38~43℃ 이다.

- FCCU의 주 분별기 컬럼 오버헤드 리시버로부터의 기체 스트림의 압력은 1~2 barg 사이이다.

- FCCU의 주 분별기 컬럼 오버헤드 리시버로부터의 기체 스트림에서 프로필렌의 몰함량은 15~50 몰%, 바람직하게는 25~45 몰% 사이이다.

- 압축기/응축기로부터의 스트림은 그 압력이 14~16 barg 사이이다.

- 압축기/응축기로부터의 스트림의 액체 몰비는 70 몰% 이상, 바람직하게는 70~80 몰% 사이이다.

- 스트리퍼 내로 도입된 가열된 스트림은 그 온도가 50~70℃, 바람직하게는 55~65℃ 사이이다.

- 스트리퍼는 14~17 barg, 바람직하게는 15~16 barg의 압력에서 작동한다.

- 스트리퍼 상부로부터의 C2 탄화수소가 풍부한 스트림에서 C3+ 탄화수소의 몰함량은 45 몰%보다 낮다.

- 스트리퍼 상부로부터의 C2 탄화수소가 풍부한 스트림에서 C1 및 C2 탄화수소의 몰함량은 20~50 몰%, 바람직하게는 30~40 몰% 이다.

- 스트리퍼 상부로부터의 C2 탄화수소가 풍부한 스트림은 그 온도가 50~70℃, 바람직하게는 60~65℃ 이다.

- 스트리퍼의 하부로부터의 C3+ 탄화수소가 풍부한 스트림은 그 온도가 85~110℃, 바람직하게는 95~100℃ 이다.

- 스트리퍼의 하부로부터의 C3+ 탄화수소가 풍부한 스트림으로부터 C3+ 탄화수소의 몰함량은 95 몰% 보다 크고, 바람직하게는 99 몰% 보다 크다.

- 제1 및 제2 열교환기 이후에 스트리퍼의 하부로부터 C3+ 탄화수소가 풍부한 스트림은 그 온도가 105℃ 이상이다.

- 스태비라이저 컬럼은 일반적으로 10.5~12.5 barg, 바람직하게는 11~12 barg 사이의 압력에서 작동한다.

- 스태빌라이저로부터 C5 및 C6 탄화수소의 몰함량은 93 몰% 보다 크다.

- 스태비라이저 측부 스트림으로부터 C7+ 탄화수소의 몰함량은 22 몰% 보다 작다.

- 스태비라이저의 상부로부터의 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림에서 C5+ 탄화수소의 몰함량은 1 몰% 보다 낮다.

- 스태비라이저의 상부로부터 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림에서 C3 및 C4 탄화수소의 몰함량은 98 몰% 보다 크다.

- C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 스트림은 제2 열교환기에서 50℃ 이하, 바람직하게는 42℃ 이하의 온도로 냉각된다.

- C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 스트림은 제3 열교환기에서 20~40℃, 바람직하게는 28~32℃의 온도로 냉각된다.

- 프로필렌의 고온 스트림은 그 온도가 일반적으로 25~35℃, 바람직하게는 28~30℃ 이다.

- 1차 흡수기로부터의 기체 스트림은 40℃ 이하의 온도로 냉각된다.

- 프로필렌 흡수기는 일반적으로 12.5~14 barg 사이, 바람직하게는 12.9~13.5 barg 사이의 압력에서 작동한다.

- 프로필렌 흡수기의 하부로부터의 스트림에서 C3 및 C4 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 10 몰% 보다 크고, 바람직하게는 13 몰% 보다 크다.

- 프로필렌 흡수기의 상부로부터의 스트림에서 C3 탄화수소의 몰함량은 10 몰% 보다 낮고, 바람직하게는 7 몰% 보다 낮다.

- 스펀지 흡수기는 일반적으로 12.5~14 barg, 바람직하게는 13~13.6 barg의 압력에서 작동한다.

- 스태비라이저의 상부로부터의 스트림의 C3 및 C4 몰함량은 98 몰% 보다 크다.

본 발명은 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 방법을 적용하기 위한 본 발명에 따른 장치의 기능블록도.

다음에서 동일한 도면부호는 도관을 흐르는 스트림과 이러한 스트림을 이송하는 도관 모두를 나타낸다. 더욱이, 달리 나타내지 않는 한, 압력은 상대압력인 것을 의미한다.

본 발명에 따른 장치가 도 1에 도시되어 있다. 이 장치는 압축기/응축기(2), 분리기(3), C2 화합물이 풍부한 스트림(104)과 C3+ 탄화수소가 풍부한 스트림(105)을 생성하기 위한 스트리퍼(6)를 포함한다. 또한, 장치는 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림(110), C5 및 C6 화합물이 풍부한 측부 스트림 (106)과 C5, C6 및 C7+ 화합물이 풍부한 하부 스트림(107)을 생성하기 위한 스태비라이저 컬럼(9)을 포함한다. 장치는 또한 1차 흡수기(13)와 C3 탄화수소, 특히 프로필렌이 풍부한 액체 스트림(115)을 회수할 수 있는 프로필렌 흡수기(15)를 포함한다. 스폰지 흡수기(16)는 리치오일(119)과 연료가스(118)를 생성하기 위하여 린오일(111)에서 가솔린 범위물질(C5+ 화합물)을 흡수할 수 있다. 선택적으로 장치는 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림 (110)의 처리유닛을 포함한다. 이러한 처리유닛은 응축기(17)와, C3 및 C4 탄화수소를 포함하는 LPG(120)와 C3 및 C4 탄화수소를 포함하고 스태비라이저 컬럼(9) 측으로 환류하는 스트림(121)을 생산하응 스태비라이저 리시버(19)를 포함한다.

이러한 장치에서, 프로필렌 흡수기(15)는 1차 흡수기(13)와 스폰지 흡수기(16) 사이에 배치되어 있다. 본 발명에 따른 방법은 FCCU(1)의 주 분별기 컬럼 오버헤드 리시버로부터 질소, C0₂, H₂S, 수증기 등과 같은 불순물을 포함하는 C1으로부터 C7+ 까지의 광범위한 탄화수소를 갖는 기체 스트림(101)을 제공하는 것으로부터 시작한다. 기체 스트림(101)은 일반적으로 30~50℃, 바람직하게는 38~43℃ 사이의 온도와 일반적으로 0.5~2.5 barg, 특히 1.0~2.0 barg 사이의 압력을 갖는다. 프로필렌에서 그 몰함량은 일반적으로 15~50 몰%, 바람직하게는 25~45 몰% 이다. 기체 스트림(101)은 압축기/응축기(2)에서 압축되고 부분적으로 응축된다. 압축된 기체 스트림의 압력은 예를 들어 14 barg 와 16 barg 사이이고, 액체 몰함량은 70 mol% 보다 크고, 바람직하게는 70~80 mol% 이다. 생성된 스트림은 상류측 액체 스트림(102)과 상류측 기체 스트림(103)을 회수할 수 있는 분리기(3)로 도입된다. 분리기(3)는 바람직하게는 14 barg 보다 높은 압력에서 작동하는 고압 리시버이다. 상류측 액체 스트림(102)은 펌프(4)에 의하여 펌핑되고, 스태비라이저 컬럼의 하부 스트림(107)과 함께 열교환기(5)에서 가열된다. 온도가 50~70℃, 바람직하게는 55~65℃ 사이인 가열된 스트림은 스트리퍼 상부에서 C2 화합물이 풍부한 스트림(104)과 스트리퍼의 하부에서 C3+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림 105)을 회수하기 위하여 상류측 스트리퍼(6)로 도입된다. 스트리퍼(6)는 일반적으로 14~17 barg, 바람직하게는 15~16 barg 의 압력에서 작동한다. 스트림(104)에서 C3+ 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 45 몰% 보다 낮다. 스트림(104)에서 C1, C2 탄화수소의 몰함량은 예를 들어 20~50 몰%, 바람직하게는 30~40 몰% 이다. 스트림(104)의 온도는 일반적으로 50~70℃, 바람직하게는 60~65℃ 사이이다. 스트림(105)의 온도는 일반적으로 85~110℃, 바람직하게는 95~100℃ 사이이다. 스트림(105)에서의 C3+ 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 95 몰%, 바람직하게는 99 몰% 이상이다. C2 화합물이 풍부한 스트림(104)은 선택적으로 재순환되고 압축기/응축기(2)로부터의 스트림과 혼합된다. C3+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(105)은 105℃ 이상의 온도로 가열되도록 제1 열교환기(7)와 선택적으로 제2 열교환기(8)에 도입되고, 생성된 스트림은 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 측부 액체스트림(106)과 C5, C6 및 C7 + 탄화수소가 풍부한 제2 하부 액체 스트림(108), 그리고 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 기체 스트림(110)을 회수하기 위하여 상류측 스태비라이저 컬럼(9)으로 도입된다. 스태비라이저 컬럼은 일반적으로 10.5~12.5 barg, 바람직하게는 11~12 barg 사이의 압력에서 작동한다. 스트림(106) 및 스트림(107)에서 C3 탄화수소의 몰함량은 실질적으로 0이 아니다(10ppm 이하). 스트림(106)에서의 C5 및 C6 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 93 몰% 보다 크다. 스트림(106)에서 C7+ 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 22 몰% 보다 낮다. 스트림(110)에서 C5 및 C6 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 1 몰% 이하이다. 스트림(110)에서 C3 및 C4 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 98 몰% 보다 크다. 액체 스트림(107)은 제2 열교환기(8)로 도입되어 90~120℃, 바람직하게는 100~110℃의 온도로 냉각되고, 생성된 스트림은 2 개의 스트림, 즉, 저장을 위하여 안정화된 가솔린 스트림(108)과 예를 들어 1차 흡수기(13)로 도입 될 수 있는 재순환 가솔린 스트림(109)으로 분리된다. 스트림(107)은 또한 스트림(102)을 가열하기 위하여 열교환기(5)에서 사용될 수 있다. 스트림(106)은 제1 열교환기(7)로 도입되고, 이로부터의 스트림은 펌프(11)에 의하여 냉각기(10)로 도입되고, 이로부터 50℃ 이하, 바람직하게는 42℃ 이하의 온도로 냉각된 스트림(106)은 프로필렌 회수유닛(PRU)로부터의 저온 프로필렌의 스트림(113)에 의하여 20~40℃, 바람직하게는 28~32℃의 온도로 냉각되도록 열교환기(12)로 도입된다. 냉각된 스트림(106)이 회수되고, 이 스트림은 그 온도가 일반적으로 40℃ 이하, 바람직하게 31℃ 이하이다. 스트림(106)은 프로필렌 흡수기(15)에 도입되고, 일반적으로 20~35℃, 바람직하게는 28~30℃의 온도인 고온의 프로필렌 스트림(114)이 프로필렌 회수유닛으로 다시 보내질 수 있다. 스태비라이저 컬럼의 하부로부터 재순환 가솔린 스트림(109)은 제1 기체 스트림(111)과, 펌프(22)에 의하여 재순환되고 압축기/응축기(2)로부터의 스트림(101)과 혼합될 수 있는 액체 스트림(112)을 회수하기 위하여 1차 흡수기로 도입된다. 재순환되어 하부에서 압축기/응축기(1)로부터의 스트림(101)과 혼합되는 C3 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(115)의 일부를 회수하고 상부에서 기체 스트림(116)을 회수하기 위하여 프로필렌 흡수기(15)의 하부로 도입되기 전에, 기체 스트림(111)은 열교환기(14)에서 물로 40℃ 이하의 온도로 냉각된다. 프로필렌 흡수기는 일반적으로 12.5~14 barg, 바람직하게는 12.9~13.5 barg 사이의 압력에서 작동한다. 스트림(115)에서의 C3 및 C4 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 10 몰% 이상, 바람직하게는 13 몰% 이상이다. 스트림(116)에서의 C3 탄화수소의 몰함량은 일반적으로 10 몰% 이하, 바람직하게는 7 몰% 이하이다. 다음으로, 기체 스트림 (116)은 일반적으로 12.5~14 barg, 바람직하게는 13~13.6 barg 사이의 압력에서 작동하는 스폰지 흡수기(16)에 도입되고, 또한 린오일도 스위트닝(sweetening)을 위하여 내보내질 수 있는 연료가스(118)와 FCCU의 주 분별기 컬럼으로 재순환될 수 있는 리치오일을 회수하기 위하여 스폰지 흡수기(16)로 도입된다. C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림(110)은 스태비라이저 응축기(17)로 도입되고, 이 응축기는 일반적으로 10.5~12 barg, 바람직하게는 11~11.3 barg 사이의 압력에서 작동하며, 생성된 스트림은 스태비라이저 리시버로 도입되고 두 스트림, 즉, 펌프(20)를 통하여 LPG 처리유닛으로 보내질 수 있는 LPG 스트림(120)과 환류 펌프(21)를 통하여 스태비라이저 컬럼(9)으로 재순환되는 액체 스트림(121)으로 분리된다. 스트림(110)의 C3 및 C4 몰함량은 유리하게 98 몰% 이상이다.

다음의 표(1)에는 특정 실시형태에 대하여 주어진 온도, 압력 및 유속의 예를 보인 것이다.

스트림	온도(℃)	압력(barg)	유량(kmol/h)
101	40	1.4	1178
2 이후 101	40	13.2	4480
102	40	13.1	3457
4 이후 102	40	20	3457
5 이후 102	60	19.5	3457
103	40	13.1	1023
104	62	14.9	833
105	98	15.3	2624
7 이후 105	92	11.6	2624
8 이후 105	109	11.4	2624
106	140	11.5	300
7 이후 106	93	11.3	300
10 이후 106	40	11	300
11 이후 106	40	13.1	300
12 이후 106	30	12.9	300
107	183	11.6	1018
8 이후 107	110	11.4	1018
5 이후 107	64	11.2	1018
23 이후 107	40	11	1018
108	40	11	695
109	40	11	323
24 이후 109	40	13.5	323
110	59	11.2	3130
17 이후 110	55	11.1	3130
18 이후 110	40	10.9	3130
19 이후 110	40	10.9	3130
111	55.5	13.4	519
14 이후 111	40	13.2	519
112	54.5	13.8	1529
113	21	22.4	575
114	29	22.2	575
115	38	13.2	364
116	43	12.9	455
117	40	12.9	85
118	51.6	12.7	405
119	60	12.9	135
120	40	10.9	1304
121	40	11.3	1825
122	38	32.5	23

본 발명에 따른 방법의 결과는 다음의 표(2)에 상세히 기재되어있다.

프로필렌 흡수기 작동파라메타
압력(상부)	Hg/cm2g	12.9
온도(상부/하부)	℃	43/38
흡수유입온도	℃	30
가스유입온도	℃	40

		종래의 방법	본 발명
FCCU로부터의 프로필렌 포텐셜	Kmol/h	591.03	591.03
총 프로필렌 손실	Kmol/h	33.42	16.97
전체 플필렌 회수율(%)	%	94.35	97.13
프로필렌 제품 유량 (99.8% 순수)	Kg/h	23493	24206

프로필렌 흡수기의 제공은 낮은 투자로 프로필렌 회수율을 2.5 % 이상 크게 향상시킨다.

본 발명에 따른 방법 및 장치는 특히 효율적이고 조작하기 쉽고, 기존 장치의 업그레이드 및/또는 매우 수익성있는 새로운 장치의 개념을 허용한다.

1: 장치, 2: 압축기/응축기, 3: 분리기, 4: 펌프, 6: 스트리퍼, 9: 스태비라이저 컬럼, 12: 열교환기, 13: 1차 흡수기, 14: 열교환기, 15: 프로필렌 흡수기, 16: 스폰지 흡수기, 17: 응축기, 19: 스태비라이저 리시버.

Claims

유체촉매분해장치(FCCU)로부터 나오는 분해된 스트림을 처리하는 방법에 있어서, 이 방법은 다음의 단계를 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
- FCCU의 주 분별기 컬럼 오버헤드 리시버(1)로부터의 기체 스트림(101)을 압축 및 부분응축시키는 단계;
- 상류측 액체(102) 및 상류측 기체(103)를 회수하기 위하여 부분응축된 기체 스트림(101)을 분리하는 단계;
- 상류측 액체(102)를 가열하는 단계;
- 상류측 스트리퍼(6)의 상부에서 C2 화합물이 풍부한 스트림(104)을 회수하고 하부에서 C3+ 탄화수소가 풍부한 제1 액체스트림(105)을 회수하기 위하여 상기 가열된 액체를 상류측 스트리퍼에 도입하는 단계;
- C3+ 가 풍부한 제1 액체스트림을 제1 열교환기(7)와 제2 열교환기(8)에 도입하는 단계;
- 스태비라이저 컬럼(9)의 상부에서 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림(110)을 스태비라이저 컬럼의 상부에서 회수하고 스태비라이저 컬럼의 측면으로부터 C5 및 C6이 풍부한 액체 스트림(106)을 회수하며 스태비라이저 컬럼의 하부로부터 C5, C6 및 C7+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(107)을 회수하기 위하여 스태비라이저 컬럼에 제1 열교환기로부터 회수된 액체를 도입하는 단계;
- 제1 열교환기(7)에 C5 및 C6가 풍부한 액체 스트림(106)을 도입하는 단계;
- 스태비라이저 컬럼(9)의 하부로부터의 액체 스트림(109)을 1차 흡수기(13)에 도입하고 1차 흡수기의 상부에서 제1 기체 스트림(111)을 회수하고 1차 흡수기의 하부에서 제2 액체 스트림(112)을 회수하기 위하여 상류측 기체(103)를 1차 흡수기(13)에 도입하는 단계;
- FCCU 주 분별기로부터의 린오일을 스펀지 흡수기(16)에 도입하는 단계;
- 1차 흡수기(13)로부터의 제1 기체 스트림(111)을 냉각시키고 이를 프로필렌 흡수기(15)에 도입하는 단계;
- 제1 열교환기(7)로부터 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(106)을 냉각시키는 단계;
- 제1 열교환기(7)로부터 회수된 C5 및 C6가 풍부한 액체 스트림을 프로필렌 흡수기(15)에 도입하는 단계;
- 프로필렌 흡수기(15)의 하부에서 C3 탄화수소가 풍부한 하부 액체(115)를 회수하고 프로필렌 흡수기(15)의 상부에서 C3 탄화수소가 부족한 상부 기체(116)를 회수하는 단계; 및
- 연료가스(118)와 리치오일(119)을 회수하기 위하여 프로필렌 흡수기(15)의 상부에서 회수된 상부 기체(116)를 스폰지 흡수기(16)에 도입하는 단계.
제1항에 있어서, 프로필렌 흡수기(15)로부터의 C3 탄화수소가 풍부한 액체(1150, 특히 프로필렌을 상류측 액체(102)와 상류측 기체(103)로 분리하기 전에 주 분별기로부터의 기체 스트림(101)의 압축 및 부분응축으로부터 생성된 스트림과 혼합하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 프로필렌 흡수기(15), 유리하게는 냉각수와 함께 도입하기 전에 제1 열교환기(7)로부터 회수된 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체(106)를 제2 열교환기(10)로 도입하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 프로필렌 흡수기(15), 유리하게는 프로필렌 회수유닛으로부터의 저온 프로필렌 스트림(113)과 함께 도입하기 전에 제2 열교환기로부터 회수된 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체(106)를 제3 열교환기(12)로 도입하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 다음의 단계를 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
o C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 스트림(110)을 응축기(17)에 도입하는 단계;
o 이 응축기로부터 회수된 스트림을 냉각시키는 단계; 및
o 수득된 스트림을 스태비라이저 컬럼(9)으로 도입되는 액체 스트림(121)과 LPG(액화석유가스)를 회수하기 위하여 LPG 처리장치로 보내지는 액체 스트림(120)으로 분리하는 단계.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, C2가 풍부한 스트림(104)이 생성된 스트림을 상류 액체(102) 및 상류 기체(103)로 분리하기 전에 주 분별기 오버헤드 리시버(1)로부터의 기체 스트림(101)을 압축하고 부분응축하여 얻은 스트림과 혼합됨을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 제2 액체부분(112)이 생성된 스트림이 상류측 액체(102)와 상류측 기체(103)로 분리되기 전에 주 분별기로부터의 기체 스트림의 압축 및 부분응축으로 얻은 스트림(101)과 혼합됨을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 프로필렌 흡수기(15)로부터의 C3가 풍부한 하부 액체(115)가 생성된 스트림이 상류측 액체(102)와 상류측 기체(103)로 분리되기 전에 주 분별기로부터의 기체 스트림의 압축 및 부분응축으로 얻은 스트림(101)과 혼합됨을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 프로필렌이 PRU로부터의 RLC 기체 스트림(122)이 생성된 스트림이 상류측 액체(102)와 상류측 기체(103)로 분리되기 전에 주 분별기로부터의 기체 스트림의 압축 및 부분응축으로 얻은 스트림(101)과 혼합됨을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
제5항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서, 제1 기체 스트림(111)이 프로필렌 흡수기로 도입되기 전에 냉각됨을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리방법.
유체촉매분해장치(FCCU)로부터 나오는 분해 스트림을 처리하기 위한 장치에 있어서, 이 장치가 다음의 수단을 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리장치.
- FCCU(1)의 주 분별기 컬럼 오버헤드 리시버로부터의 기체 스트림(101)을 압축하고 부분응축시키는 수단(2);
- 상류측 액체(102)와 상류측 기체(103)를 회수하기 위하여 부분응축된 기체 스트림(101)을 분리하기 위한 수단(3);
- 상류측 액체(102)를 가열하기 위한 수단(5);
- 스트리퍼 컬럼(6)과, 스트리퍼의 상부에서 C2 화합물이 풍부한 스트림(104)을 회수하고 스트리퍼의 하부에서 C3+ 탄화수소가 풍부한 제1 액체 스트림(105)을 회수하기 위하여 가열된 상류측 액체(102)를 스트리퍼(6)으로 주입하기 위한 수단(4);
- 제1 열교환기(7)와, C3+ 탄화수소가 풍부한 제1 액체 스트림(105)을 이러한 제1 열교환기에 도입하기 위한 수단;
- 스태비라이저 컬럼(9)과, 스태비라이저 컬럼의 측부에서 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 제1 액체 스트림(106)을 회수하고 스태비라이저 컬럼의 상부에서 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 기체 스트림(110)를 회수하기 위하여 제1 열교환기(7)로부터 C3+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(105)을 스태비라이저 컬럼(9)으로 도입하기 위한 수단;
- C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 제1 액체 스트림(106)을 제1 열교환기(7)로 도입하기 위한 수단;
- 제1 열교환기(7)로부터의 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체 스트림을 냉각시키기 위한 수단;
- 1차 흡수기(13)와, 1차 흡수기(13) 상부에서 제1 기체 스트림(111)을 회수하고 1차 흡수기의 하부에서 액체 스트림(112)을 회수하기 위하여 스태비라이저 컬럼(9)으로부터의 C5, C6 및 C7+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(109)과 분리기로부터의 상류측 기체(103)를 상기 1차 흡수기(13)에 도입하기 위한 수단;
- 프로필렌 흡수기(15)와, C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 냉각된 액체 스트림(106)을 상기 프로필렌 흡수기(15)에 도입하기 위한 수단;
- 스폰지 흡수기(16)와, 린오일(117)을 상기 스폰지 흡수기(16)에 도입하기 위한 수단;
- 1차 흡수기(13)로부터의 제1 기체 스트림을 냉각시키기 위한 수단(14);
- 프로필렌 흡수기(15)의 상부에서 C3 탄화수소가 부족한 기체 스트림(116)을 회수하고 프로필렌 흡수기의 하부에서 C3 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(115)을 회수하기 위하여 1차 흡수기(111)로부터의 제1 기체 스트림을 프로필렌 흡수기(15)로 도입하기 위한 수단; 및
- 스폰지 흡수기(16)의 상부에서 연료가스(118)를 회수하고 하부에서 리치오일(119)을 회수하기 위하여, 프로필렌 흡수기(15)의 상부에서 회수된 C3 탄화수소가 부족한 기체 스트림(116)을 스폰지 흡수기(16)에 도입하기 위한 수단.
제11항에 있어서, 제2 열교환기(10)와, 제1 열교환기(7)로부터 회수된 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(106)을 유리하게 냉각수와 함께 제2 열교환기에 도입하기 위한 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 제3 열교환기(12)와, 제2 열교환기(10)로부터 회수된 C5 및 C6 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(106)과 유리하게는 프로필렌 회수장치로부터의 냉각된 프로필렌 스트림(113)을 제3 열교환기로 도입하기 위한 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리장치.
제11항 내지 제13항의 어느 한 항에 있어서, 제4 열교환기(8)와, C3+ 탄화수소가 풍부한 스트림(105)을 스태비라이저 컬럼에 도입하기 전에 C5, C6 및 C7+ 가 풍부한 액체(107)와 제1 열교환기(7)로부터 회수된 C3+ 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(105)을 제4 열교환기에 도입하기 위한 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리장치.
제11항 내지 제14항의 어느 한 항에 있어서, 다음의 구성을 포함하는 스태비라이저 컬럼으로부터 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 액체 스트림의 처리유닛을 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리장치.
o 응축기(17)와, 스태비라이저의 상부로부터 C3 및 C4 탄화수소가 풍부한 액체 스트림(110)을 응축기에 도입하기 위한 수단;
o 열교환기(18)와, 응축기로부터 회수된 스트림을 열교환기에 도입하기 위한 수단; 및
o 수득된 스트림을 스태비라이저 컬럼(9)으로 도입되는 액체 스트림(121)과 LPG를 회수하기 위하여 LPG 처리유닛으로 보내지는 액체 스트림(120)으로 분리하기 위한 분리수단.
제11항 내지 제15항의 어느 한 항에 있어서, 생성된 스트림을 상류측 액체(102) 및 상류측 기체(103)로 분리하기 전에 C2 화합물이 풍부한 스트림(104)을 재순환시켜 주 분별기로부터의 기체 스트림(101)의 압축 및 부분 응축으로부터 얻은 스트림과 혼합하는 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리장치.
제11항 내지 제15항의 어느 한 항에 있어서, 생성된 스트림을 상류측 액체(102) 및 상류측 기체(103)로 분리하기 전에 1차 흡수기(13)로부터의 액체 스트림(112)을 재순환시켜 주 분별기로부터의 기체 스트림(101)의 압축 및 부분 응축으로부터 얻은 스트림과 혼합하는 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리장치.
제11항 내지 제16항의 어느 한 항에 있어서, 열교환기(14)와, 프로필렌 흡수기(15)로 도입하기 전에 1차 흡수기(13)로부터 기체 스트림(111)을 이 열교환기에 도입하기 위한 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 유체촉매분해장치로부터 나오는 분해 스트림의 처리장치.