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KR102316686B1 - 수소 함유 탄화수소 혼합물의 분리 방법, 분리 장치 및 올레핀 플랜트 - Google Patents

수소 함유 탄화수소 혼합물의 분리 방법, 분리 장치 및 올레핀 플랜트 Download PDF

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KR102316686B1
KR102316686B1 KR1020167020095A KR20167020095A KR102316686B1 KR 102316686 B1 KR102316686 B1 KR 102316686B1 KR 1020167020095 A KR1020167020095 A KR 1020167020095A KR 20167020095 A KR20167020095 A KR 20167020095A KR 102316686 B1 KR102316686 B1 KR 102316686B1
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KR
South Korea
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hydrogen
stream
absorber
condensate
fluid
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KR1020167020095A
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Inventor
헬무트 프리츠
토벤 호펠
Original Assignee
린데 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 린데 게엠베하 filed Critical 린데 게엠베하
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Abstract

본 발명은 증류탑(10)을 사용하여, 기본적으로 2개의 탄소 원자와 메탄으로 구성된 탄화수소 및 수소를 포함하는 수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)을 분리하는 방법에 관한 것이다. 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)로 구성된 유체(a, c, e)는 제1압력 레벨에서 단계적으로 냉각되며, 이 때 제1응축수(b, d)가 상기 유체(a, c, e)로부터 분리된다. 이후에 가스 상태로 남아 있는 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)로 구성된 유체(e)는 제1압력 레벨에서 C2 흡수기(7)로 공급되고, 그 상단에 환류액(r)이 첨가되며, 제2응축수(f)는 C2 흡수기(7)의 섬프로부터 인출되고, 주로 메탄 및 수소를 포함하는 가스 상태의 상단 스트림(g)은 C2 흡수기(7)의 상단에서 인출된다. C2 흡수기(7)의 상단에서 나온 상술된 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체는 제3온도 레벨로 냉각된 후 제1압력 레벨에서 수소 분리기(8)로 이송되고, 수소 분리기의 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체로부터 메탄 함량이 풍부한 제3응축수(i)가 분리되는 한편 가스 상태의 수소 함량이 풍부한 스트림(h)이 남도록 구성된다. 제1응축수(b, d)로 구성된 유체 및 제2응축수(f)로 구성된 유체는 제1압력 레벨에서 제1압력 레벨 이하의 제2압력 레벨로 감압된 후 제2압력 레벨에서 작동되는 증류탑(10)으로 공급된다. 수소 분리기(8)에서 C2 흡수기(7)로부터 나온 가스 상태의 상단 스트림(g)으로부터 분리된 제3응축수(i)로 구성된 유체는 환류액(r)으로 사용되어 C2 흡수기(7)의 상단에 첨가되는데, 수소 분리기에서 단지 중력에 의해서만 C2 흡수기로 이송된다. 본 발명은 또한 이에 관련된 분리 유닛 및 올레핀 기구에 관한 것이다.

Description

수소 함유 탄화수소 혼합물의 분리 방법, 분리 장치 및 올레핀 플랜트 {Method for separating a hydrocarbon mixture containing hydrogen, separating device, and olefin plant}
본 발명은 독립 청구항들의 사전 특징부에 따른 수소 함유 탄화수소 혼합물의 분리 및 수소 함량이 풍부한 스트림의 획득 방법, 이에 관련된 분리 유닛 및 이러한 분리 유닛을 포함하는 올레핀 기구에 관한 것이다.
탄화수소의 증기 분해를 위한 방법 및 장치에 대해서는 예컨대, 울만(Ullmann)의 산업 화학 백과사전 중 "에틸렌" 파트(2007년 4월 15일 이후 DOI 10.1002/14356007. a10_045.pub2에서 온라인으로 제공)에 공지 및 설명되어 있다.
탄화수소 혼합물은 증기 분해 또는 기타 방법과 기구의 사용에 의해 획득되며, 이러한 탄화수소 혼합물은 각각의 성분으로 적어도 부분적으로 분리되어야 하는데, 이는 다양한 방법으로 수행될 수 있다.
본 발명은 예컨대 분리 공정에서부터 시작하며, 우선 기본적으로 2개의 탄소 원자, 메탄 및 수소로 이루어진 탄화수소로 구성된 탄화수소 스트림(stream)이 제조된다. 후술하는 바와 같이, 이러한 종류의 스트림은 또한 "C2 마이너스 스트림"이라고도 부른다. 이하에 설명하지만, 본 발명은 또한 다른 유형의 분리 공정에도 적용 가능하다.
종래의 방법은 열교환기에서 감압하에 이러한 종류의 C2 마이너스 스트림을 냉각하는 단계, 및 이러한 열교환기에서 하향 스트림의 액체 응축수를 형성하는 단계를 포함한다. 가스 상태로 남아 있는 성분은 약 35 바(bar, 절대 압력)의 압력 및 약 -100 ℃ 이하의 온도에서 통상적으로 이른바 C2 흡수기(또한 짧게는 "흡수기"라고도 함)로 공급된다.
C2 흡수기는 예컨대 14개의 플레이트를 포함하며, 약 35 바의 압력 및 -100 ℃ 이하의 온도에서 작동하도록 구성된다.
C2 흡수기의 상단에서 환류액(liquid reflux)이 첨가된다. 환류액은 기본적으로 순수 메탄이며, 종래의 방법에서는, C2 마이너스 스트림에서 분리된 증류탑(이른바 탈메탄탑)에 공급되는 응축수에서 얻거나, C2 흡수기의 섬프(sump)에서 분리되어 나온 응축수에서 얻는다.
증류탑의 섬프에서, 기본적으로 두개의 탄화수소로 구성된 응축수가 분리되어 나온다. 가스 상태(기본적으로 순수 메탄)로 남아 있는 성분은 증류탑의 상단에서 인출된 후, 응축기 상단에서 냉매에 의해 (부분적으로) 액화된다. 상술한 바와 같이, 액화 제품 중 일부는 C2 흡수기에 환류제로 첨가된다.
증류탑은 C2 흡수기보다 낮은 압력, 즉 28 내지 34 또는 30 내지 32 바(절대 압력)에서 작동되므로, 종래의 방법에서는 환류액을 C2 흡수기로 공급하기 전에 펌프에 의해 가압해야만 한다.
올레핀 뿐만 아니라, 다른 탄화수소 및 수소도 또한 해당 기구에 있어 중요한 산물인데, 왜냐하면 이들은 (예컨대, 원유의 정제시 아세틸렌 수소화 공정 또는 수소 처리 공정 등) 수소 처리의 용도로 사용될 수 있기 때문이다. 수소의 경제적 효과는 적어도 에틸렌과 유사할 정도로 크고 매력적이다.
독일 공개 특허번호 DE 10 2005 003 499 A1에는, C2 흡수기, 두개의 증류탑 및 환류액 컨테이너가 하나의 탑으로 디자인되고, 거의 일정한 압력 레벨에서 작동되도록 구성된 방법이 개시되어 있다.
또한 증기 분해로 얻은 탄화수소의 처리방법에 대해서는 독일 공개 특허번호 DE 10 2005 050 388 A1에 공지되어 있으며, 천연가스에서 프로판을 회수하는 방법에 대해서는 미국 공개 특허번호 US 5 685 170 A에 공지되어 있다.
그러나, 저온 매체를 사용하는 경우 펌프와 팽창기의 작동이 어려우므로 특별한 조치가 필요하다. 따라서, 수소 함량이 풍부한 스트림을 여전히 구현하면서도 이러한 문제점을 보완할 수 있는 관련 방법의 개선에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 독립청구항의 특징부에 기술된 수소 함유 탄화수소 혼합물의 분리 방법, 이에 관련된 분리 유닛 및 이러한 분리 유닛을 포함하는 올레핀 기구를 제안하는 것이다. 바람직한 실시예들에 대해 종속 청구항 및 이하의 설명에서 상세히 기술한다.
본 발명의 특징 및 이점의 설명을 하기 전에 관련 기준 및 용어들에 대하여 설명한다.
본 발명은 특히, 증기 분해 공정에 의해 획득된 수소 함유 탄화수소 혼합물의 분리에 관한 것이나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
증기 분해 공정은 튜브 반응기(tube reactor)에서 거의 독점적으로 상업적 규모로 수행되며, 튜브 반응기의 개별 반응 튜브(코일 튜브의 형태, 이른바 코일) 또는 반응 튜브로 구성된 그룹은 상이한 분해 조건에서도 또한 작동 가능하다. 동일 또는 유사한 분해 조건에서 작동되는 반응 튜브 또는 반응 튜브 셋 및, 또한 바람직하게는 전체적으로 균일한 분해 조건에서 작동되는 반응 튜브를 "분해로(cracking furnace)"로 지칭한다. 증기 분해 기구("올레핀 기구"로도 지칭)는 하나 이상의 분해로를 포함할 수 있다.
분해로에는 이른바 "로 원료(furnace feed)"가 공급되며, 로 내부에서 적어도 부분적으로 반응하도록 구성된다. 로 원료로는 통상적으로 600 ℃의 비점에서 에탄으로부터 가스 오일로 형성된 다수의 탄화수소 및 탄화수소 혼합물이 적합하다. 로 원료는 이른바 "생 원료", 즉 기구의 외부에서 제공되는 한편, 예컨대 하나 이상의 석유 성분, 석유 가스 및/또는 석유 가스 응축액으로부터 획득되는 연료로 구성될 수 있다. 로 원료는 또한 하나 이상의 이른바 "재순환 스트림", 즉 기구 자체내에서 제조되고 관련 분해로로 재순환되는 스트림들로 구성될 수 있다. 로 원료는 또한 하나 이상의 재순환 스트림을 포함하는 하나 이상의 생 원료로 구성될 수도 있다.
이른바 "원료 가스"는 하나 이상의 분해로에서 제거된 후, 적절한 후속 단계를 거치도록 구성된다. 이들은 우선, 예컨대 ??칭, 냉각 및 건조 등과 같이 이른바 "분해 가스"를 얻기 위한 원료 가스의 처리 단계를 거친다. 때때로 원료 가스는 분해 가스로도 지칭된다.
현재의 방법은 특히, 분해 가스를 현 성분들의 상이한 비점에 기초하여 다수의 성분으로 분리하는 단계를 포함한다. 당업계에서는 탄화수소의 탄소 수량이 주로 또는 독점적으로 얼마나 되는지의 여부를 나타내기 위해 약어를 사용하고 있다. C1 성분은 주로 또는 독점적으로 메탄을 포함하는 성분을 말한다(그러나 또한 종래의 일부 경우에서는 수소도 포함하며, 이에 따라 "C1 마이너스 성분"이라고도 한다). 반면, C2 성분은 주로 또는 독점적으로 에탄, 에틸렌 및/또는 아세틸렌을 포함한다. C3 성분은 주로 프로판, 프로필렌, 메틸아세틸렌 및/또는 프로파디엔을 포함한다. C4 성분은 주로 또는 독점적으로 부탄, 부텐, 부타디엔 및/또는 부틴을 포함하며, 각 이성질체(isomer)는 C4 성분의 원천에 따라 상이한 양으로 존재할 수 있다. C5 성분과 더 높은 수의 성분들도 동일하게 적용된다. 또한 이러한 다수의 성분들을 하나의 공정 및/또는 하나의 과정에서 결합시킬 수도 있다. 예컨대, C2 플러스 성분은 주로 또는 독점적으로 두개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화 수소를 포함하며, C2 마이너스 성분은 주로 또는 독점적으로 하나 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화 수소를 포함한다.
본원에서, 액체 및 가스 스트림은 하나 이상의 성분이 "풍부하다(rich)"거나 "빈약하다(poor)"라는 표현을 써서 기술하고 있는데, 여기서 사용된 용어 중 "풍부한"은 몰, 중량 또는 부피 기준으로 적어도 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99% or 99.999%의 함량을 나타내고, "빈약한"은 최대 10%, 5%, 1%, 0.1%, 0.01% or 0.001%의 함량을 나타낸다. 본원에서는 또한, 액체 및 가스 스트림은 하나 이상의 성분이 "풍성하다(enriched)"라든가 "고갈되다(depleted)"라는 표현을 써서 기술하고 있는데, 이러한 용어들 역시 액체 또는 가스 스트림을 획득하는 원료 혼합물 내의 관련 함량에 관계된다. 즉, 액체 및 가스 스트림이 "풍성하다"라는 것은 원료 혼합물에 기초한 해당 성분의 양이 적어도 1.1배, 1.5배, 2배, 5배, 10배, 100배 또는 1000배의 양을 포함하는 것을 의미하고, "고갈되다"라는 것은 최대 0.9배, 0.5배, 0.1배, 0.01배 또는 0.001배의 양을 포함하는 것을 의미한다.
액체 및 가스 스트림이 시작 유체 내에 존재하는 적어도 일부의 성분 또는 시작 유체로부터 얻은 적어도 일부의 성분을 포함하는 경우, 이들은 다른 액체 또는 가스 스트림(원료 스트림이라고도 지칭)으로부터 "파생(derived)"된다. 이러한 방식으로 파생된 스트림은 원료 스트림으로부터, 부분 스트림 또는 하나 이상의 성분을 분리 또는 파생하는 단계, 하나 이상의 성분을 집중화 또는 고갈화시키는 단계, 하나 이상의 성분과 화학적 또는 물리적으로 반응시키는 단계, 가열, 냉각, 가압 등의 단계를 거쳐 획득될 수 있다.
본 발명에서는 압력과 온도의 특성치를 나타내기 위해 "압력 레벨" 및 "온도 레벨"이라는 용어를 사용하고 있는데, 이들은 본 발명의 개념을 구현하기 위해해당 기구의 해당 압력 및 온도를 나타내기 위한 의도로 사용되며, 정확한 압력값 또는 온도값의 형태를 취하지 않는다. 그러나 이러한 압력 및 온도는 통상적으로 예컨대, 양쪽 평균치로 ± 1%, 5%, 10%, 20% 또는 심지어 50%의 특정 범위 내에서 변화한다. 이러한 압력 레벨 및 온도 레벨은 단절된 범위 또는 중첩된 범위 내에 위치할 수도 있다. 특히, 압력 레벨은 예컨대 냉각 효과에 의해 발생하는 불가피하거나 또는 예상되는 압력 손실을 포함한다. 온도 레벨도 동일하게 적용되며, 압력 손실의 경우 절대 압력의 단위(bar)가 사용된다.
"열교환기"는 서로 역류하여 흐르는 적어도 두개의 스트림들, 예컨대 따뜻한 가스 형태의 압축 스트림과 하나 이상의 차가운 액체 스트림들 사이에서 간접적으로 열을 이송시키기 위한 용도로 사용된다. 열교환기는 단일의 열교환부에서 형성되거나 또는, 병렬 또는 직렬로 연결되고 예컨대 열교환기 플레이트로 구성된 하나 이상의 블럭을 포함하는 다수의 열교환부에서 형성되도록 구성 가능하다. 열교환기는 열교환 표면을 갖는 유체 채널을 분리하도록 구성된 "통로"를 포함한다.
"액체 분리기" 또는 "분리 용기"는, 가스 상태의 스트림 또는 두개의 위상을 가진 스트림(부분적으로 액체 상태 및 부분적으로 가스 상태)으로부터 액체 즉, 응축수가 분리되는 용기(컨테이너)를 말한다. 응측수는 액체 분리기(일반적으로 하부, "섬프"에서)로부터 적어도 부분적으로 액상으로 인출되는 반면, 가스 상태로 남아 있는 성분은 가스 상태에서 적어도 부분적으로 액체 분리기에서(일반적으로 상부, "상단"에서) 제거될 수 있다.
본원에서 사용된 용어중 "증류탑"은 분리 유닛을 말하며, 기상이나 액상 또는 액체 및 기체 성분을 포함하는 두개 위상의 혼합 형태로 공급되는 혼합 물질(유체)을 적어도 부분적으로 분리함으로써(또한 선택적으로는 초임계 상태에서), 혼합 물질로부터 순수 물질로 생성하거나 또는 상술된 관점의 혼합물과 비교하여 적어도 하나의 성분이 풍성하거나 고갈된 상태 또는 풍부하거나 빈약한 상태의 혼합 물질을 생성하도록 구성된다. 증류탑은 분리 기술 분야에서는 충분히 공지된 품목이다. 일반적으로 증류탑은 천공 플레이트나 정형 또는 비정형 패킹과 같은 피팅이 장착된 원통형 금속 용기로 구성된다. 증류탑은 액체 성분이 바닥(또는 섬프로도 지칭)에서 분리되는 것을 특히 특징으로 한다. 본원에서 섬프 액체로 지칭되는 액체 성분은 섬프 증발기에 의해 증류탑에서 가열됨으로써, 섬프 액체의 일부가 증류탑 내에서 지속적으로 증발되어 가스 상태로 상승하도록 구성된다. 또한 증류탑에서는 일반적으로 소위 상부 응축기(top condenser)가 제공되며, 이에 의해 증류탑의 상단에서 집중되는 가스 혼합물 또는 해당 순수 가스(본원에서 상단 가스로 지칭됨) 중 적어도 일부를 공급하는 한편, 적어도 부분적으로 액화시킴으로써, 응축수를 형성하고 이를 증류탑의 상단에서 환류액으로 첨가시키도록 구성된다. 상단 가스에서 얻어진 응축수 중 일부는 다른 곳에서 사용될 수도 있다.
증류탑과 대조적으로 "흡수탑(absorption column)"은 일반적으로 섬프 증발기(sump evaporator)가 없다. 흡수탑도 또한 통상적으로 분리 기술분야에서 공지된 품목이다. 흡수탑은 위상 역류의 흡수를 위한 용도로 사용되므로 이 때문에 역류탑이라고도 지칭된다. 역류 흡수시, 방출된 가스의 위상은 흡수탑을 통해 상향으로 흐른다. 흡수 용액(상단에서 첨가되고 바닥에서 인출)의 위상은 가스의 위상과는 반대로 흐른다. 가스 위상은 액체 위상으로 "세정"된다. 또한 이러한 흡수탑에는 피팅이 제공됨으로서, 일반적으로 단계적 위상 접촉(플레이트, 스프레이 구역, 회전 플레이트 등)이나 또는 일정한 위상 접촉(조정되지 않은 충전 주입, 포장 등)이 가능하도록 구성된다. 이러한 종류의 흡수탑의 상단에서 "상단 생성물"로 분리 가능한 기체 상태의 액체(gaseous fluid)가 획득된다. 흡수탑의 섬프에서, "하단 생성물"로 분리 가능한 액체가 분리되어 나온다. 흡수탑에서, 하단 생성물로 들어가는 가스 위상을 가진 하나 이상의 성분은 고갈된다. C2 마이너스 스트림의 분리를 위해 종래의 기구에서 사용되는 "C2 흡수기" 또는 "흡수기"로 지칭되는 장치도 또한 흡수탑을 말한다. 이들은 상술된 수의 베이스를 가지며 앞서 업급한 조건하에서 작동된다. 흡수기는 또한 메탄 및 C2 탄화수소(주로는 에탄, 에틸렌 및 옵션으로 아세틸렌)가 서로 분리되는 (메인) 증류탑에도 존재한다. C2 흡수기는 기본적으로 수소 및 메탄을 함유하는 혼합물의 상향 분리를 위한 용도로 사용된다.
증류탑 및 흡수탑의 설계 및 특수 구성을 위해서는, 예컨대, Sattler, K.의 저서인 [Thermal separation methods: Principles, Design, Apparatus](2001년 제3판, Weinheim, Wiley-VCH) 등의 발간 도서를 참조할 수 있다.
본 발명은 두개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소, 메탄 및 수소를 기본적으로 포함하는 탄화수소 혼합물의 분리를 위한 공지된 방법으로부터 출발한다. 전술한 바와 같이, 이러한 종류의 탄화수소 혼합물은 또한 C2 마이너스 스트림 또는 C2 스트림 등으로도 지칭된다. 전술한 바와 같이 이러한 종류의 방법은 메탄 및 C2 탄화수소가 서로 분리되는 증류탑을 사용하여 수행된다. 본 발명에 따른 방법에서는 또한 수소 함량이 풍부한 스트림도 획득된다.
이러한 종류의 방법에서, 탄화수소 혼합물로부터 나온 유체는 제1압력 레벨에서, 제1온도 레벨로부터 두개 이상의 중간 온도 레벨을 거쳐, 제2온도 레벨로 단계적으로 냉각된다. 각각의 중간 온도 레벨에서, 상기 유체로부터 응축수가 생성되며, 이들을 본원에서는 "제1응축수"로 지칭한다.
본원에서 언급되기를, "스트림에서 나온 유체" 또는 탄화수소 혼합물에서 나온 유체"가 임의의 방법으로 처리된다고 하는 것은 예컨대, 시작 유체에서 파생된 유체 또는 해당 유체로부터 형성된 스트림 중 부분 스트림 등 모든 유체가 사용된다는 것을 의미한다. 특히 전술한 단계에서, 상기 유체로부터 응축수 및 가스 상태로 남아 있는 성분이 형성된다. 가스 상태로 남아 있는 성분은 다음의 온도 레벨로 냉각된다(중간 온도 레벨 또는 최종적으로 제2온도 레벨).
제2온도 레벨에서 가스 상태로 남아 있는 탄화수소로부터 나온 유체, 즉 제1응축수의 형태로 얻지 못하는 C2 마이너스 탄화수소 혼합물로부터 나온 유체는 제1압력 레벨에서 C2 흡수기로 공급되며, 그 상단에는 환류액이 제공된다. 응축수(본원에서는 "제2응축수"로 지칭)가 C2 흡수기의 섬프로부터 인출되고, 가스 상태의 상단 스트림이 C2 흡수기의 상단에서 인출된다. 가스 상태의 상단 스트림은 주로 메탄 및 수소를 포함한다. 따라서 응축수 및 가스 상태로 남는 성분으로의 분리도 또한 여기서 수행된다.
C2 흡수기 상단의 가스 상태 상단 스트림에서 나온 유체는 제3온도 레벨로 냉각되며, 마찬가지로 제1압력 레벨에서 수소 분리기로 전송된다. 수소 분리기는 또 다른 형태의 액체 분리기이나, 수소 분리기의 경우 매우 낮은 온도 예컨대, 본 발명의 경우 -150 ℃에서 작동되도록 구성된다. 전술한 34 내지 35 바의 압력 및 온도에서, 메탄 성분 함량이 풍부한 액체가 수소 분리기의 하단에서 형성된다. 가스 형태의 수소 함량이 풍부한 스트림이 상단에 남겨지며, 여기에서 본 발명에 따른 방법의 생성물 중 하나가 형성된다.
본 발명에 따르면, 수소 분리기에서 획득되고 본 발명의 범위 내에서 "제3응축수"로 지칭되는 응축수로 구성된 유체가 환류액(C2 흡수기의 상단에 첨가됨)으로 사용된다.
따라서 본 발명은, 증류탑의 상부 응축기를 사용하여 얻은 메탄 함량이 풍부한 액체 스트림이 아닌, 수소 분리기의 섬프에서 나온 메탄 함량이 풍부한 제3응축수를 상술된 C2 흡수기에 들어가는 환류액으로 사용한다는 점에서 특히 종래 기술과 구별된다. 공지된 방법과는 대조적으로 본 발명에서는, 증류탑이나 또는 그 상단에서 나온 해당 액체 스트림을 C2 흡수기의 공급 지점으로 이송하기 위한 펌프를 생략할 수 있다. 수소 분리기와 C2 흡수기 사이의 압력 편차는, 수소 분리기를 C2 흡수기 위에 충분히 지정학적으로 높게 배치함으로써 중력의 효과에 의해 극복될 수 있다. 따라서 수소 분리기에서 나온 제3응축수는 순전히 중력에 의해서만 C2 흡수기로 하향 이동함으로써, 압력 편차의 극복이 가능하도록 구성된다.
본 발명에 따른 액체의 사용에 의해, 재료 및 관련 시스템에 대한 열 균형을 거의 변동시키지 않을 뿐만 아니라, 공정 전반에 대해 어떠한 추가 영향을 끼치지 않도록 구성할 수 있다. 본 발명에 의해, 투자비를 감소시키는 한편, 기구의 작동을 간소화할 수 있다. 특히, 이는 예비 펌프의 시동 및 대기에 관련된다. 큰 응력 및 마모에 직면하는 장비, 즉 펌프, 기타 기구 및 기계의 가용성이 전체적으로 증가되며, 이들은 본 발명에 따르면 부분적으로 생략 가능하다. 이들은 구동 부품이 없는 구성요소보다 고장나기 쉬우므로, 더 자주 교체되어야 하거나 또는 더 많은 유지보수 관리를 필요로 한다. 때때로, 큰 부품이나 플랜트의 일부 구역이 고장이나 계획된 유지보수로 인해 가동 정지되어야 하므로 이에 따라, 플랜트 전체의 가동이 중단될 수도 있다.
본 발명의 범위내에서, 종래 기술에서 제공되던 이른바 액체 메탄용 "저온 펌프"는 완전히 생략될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 분리 유닛이 포함된 올레핀 기구의 가용성을 증가시키는 한편, 동작의 단순화도 구현할 수 있다. 또한, 한쌍의 펌프를 생략함으로써 투자비를 경감하고, 조정도 단순화 및 감소시키는 한편, 유체를 정체시킬 필요성이 감소됨에 의해 특정 탑 영역의 크기도 단축시킬 수 있는데, 잘 알려진 바와 같이 액체 메탄을 위해 사용되는 펌프는 예컨대, 건조되어서는 안되므로 최소량의 액체 펌핑이 항상 제공되어야 한다. 이러한 양은 일반적으로 4분 내지 5분간 충분히 제공되어야 하며, "정체량(hold-up)"으로 지칭된다. 밸브의 경우, 이른바 가스 침투로 인해 손상되지 않는 한, 정체가 덜하거나 또는 정체가 전혀 없다.
따라서 본 발명에 따른 방법에서, 환류액으로 사용되는 제3응축수는 수소 분리기에서 오로지 중력의 작용에 의해서만 C2 분리기로 이송된다. "오로지 중력의 작용에 의해서만" 전송된다고 하는 것은 상술된 바와 같이 펌프의 사용 없이 수행된다는 것을 의미한다. 특히, 수소 분리기는 예컨대 액체 밀봉 플레이트의 형태로 C2 흡수기의 상단에 결합될 수 있다. 이러한 경우, 조정 요건을 설정할 수도 있다. 이러한 경우, 수소 분리기에 대한 충전 레벨의 조정 요건은 온도의 조정 요건에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 방법에서, 제1응축수로 구성된 유체 및 제2응축수로 구성된 유체는 제1압력 레벨에서 제2압력 레벨(제1압력 레벨보다 낮음)로 감압된 후, 제2압력 레벨에서 작동되는 증류탑으로 공급되는 한편, 이러한 증류탑에서 기본적으로 두개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소로 구성된 적어도 하나의 액체 스트림, 및 기본적으로 메탄으로 구성된 하나의 액체 스트림이 획득된 후 증류탑에서 인출되도록 구성된다. 기본적으로 메탄으로 구성된 액체 스트림을 C2 흡수기에 환류액으로 첨가시키기 위해 펌프로 가압할 필요가 없기 때문에, 본 발명에 따른 방법은 이러한 점에서 특히 이점을 가진다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 방법에서, 증류탑은 C2 흡수기 또는 수소 분리기보다 낮은 제2압력 레벨에서 작동되므로, 관련 펌프가 없이는 유체를 증류탑의 상단에서 C2 흡수기로 공급하는 것이 불가능하다. 초기에 언급한 바와 같이, 원료 스트림의 냉각, C2 흡수기 및 수소 분리기의 작동은 약 35바, 더욱 일반적으로는 30 내지 40바(제1압력 레벨)에서 이루어지는 반면, 증류탑은 더욱 낮은 압력, 즉 28 내지 34바 또는 30 내지 32바(제2압력 레벨)에서 작동되며, 제2압력 레벨은 제1압력 레벨보다 항상 낮도록 구성된다.
바람직하게는, 환류액으로 사용되는 다수의 제3응축수로 구성된 유체는, 기본적으로 증류탑에서 인출된 메탄으로 구성된 다수의 액체 스트림에 대응되도록 조정된다. 따라서 본 기구는 어떠한 제한 없이 동작 가능하며, 특성값이 변하지 않는다.
바람직하게는, 증류탑에서 인출된 액체 스트림에서 나온 유체는 탄화수소 혼합물로 구성된 유체를 적어도 제1온도 레벨에서 중간 온도 레벨을 거쳐 제2온도 레벨로 냉각시키는데 사용된다. 이에 의해 해당 유체의 냉각을 효과적으로 수행할 수 있다.
바람직하게는, 수소 분리기에서 가스 상태의 수소 함량이 풍부한 스트림에서 나온 유체도 또한 탄화수소 혼합물 유체를 제1온도 레벨에서 중간 온도 레벨을 거쳐 제2온도 레벨로 냉각시키는데 사용되는 한편, C2 흡수기의 상단에서 나온 가스 상태의 상단 스트림으로 구성된 유체를 제3온도 레벨로 냉각시키는데 사용된다.
본 발명에 따른 방법은 특히, 증기 분해 공정에 의해 추출된 분해 가스로부터 획득된 탄화수소 혼합물의 분리에 적합하다.
본 발명은 관련된 분리 유닛에 관한 것이다. 분리 유닛은 기본적으로 두개의 탄소를 갖는 탄화수소, 메탄 및 수소로 구성된 탄화수소 혼합물을 분리하도록 디자인되며, 증류탑을 포함한다. 이러한 종류의 기구의 다른 구성요소에 대해서는 전술된 설명을 참조한다.
이하에, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명과 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 탄화수소의 제조 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 탄화수소 혼합물의 분리를 위한 분리 유닛을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탄화수소 혼합물의 분리를 위한 분리 유닛을 도시한다.
도면에서,동일한 부재에는 동일한 참조 부호가 부여되었으며 이하에 반복 설명되지 않는다.
도 1은 종래 기술에 따른 탄화수소의 제조 방법에 대한 과정을 개략적인 흐름도의 형태로 도시한다. 하나 이상의 분해로(S1 내지 S3)를 사용하여 증기 분해 공정(S)이 수행될 수 있다. 이하에는 제3분해로(S3)의 작동만이 설명되며, 다른 분해로(S1 내지 S2)는 같은 방법으로 작동되거나 또는 생략될 수 있다.
분해로(S3)는 로 원료인 최초 스트림(A)으로 충전되며, 로 원료는 적어도 부분적으로는 기구 밖의 공급처에서 제공되는 이른바 신선 재료일 수 있고, 후술되는 바와 같이 부분적으로는 본 발명에 따른 방법 자체에서 얻어진 이른바 재순환 스트림(과거의 용어)일 수도 있다. 다른 분해로(S1 내지 S2)도 또한 관련 스트림으로 충전될 수 있다. 상이한 스트림들이 각각 상이한 분해로들(S1 내지 S3)로 공급될 수 있으며, 한개의 스트림이 다수의 분해로들(S1 내지 S3) 사이로 분할될 수도 있는 한편, 다수의 부분 스트림들이 결합되어 하나의 통합 스트림을 형성할 수도 있는데, 이들 통합 스트림은 예컨대 분해로(S1 내지 S2) 중 하나로 들어가는 최초 스트림(A)으로 공급된다.
증기 분해 공정(S)의 증기 분해로 인해 원료 가스 스트림(B)이 획득되며, 이는 앞서 이미 언급한 바와 같이 때로는 분해 가스 스트림으로도 지칭된다. 원료 가스 스트림(B)은 처리 공정(20)의 일련의 처리 단계(도시되지 않음)에서 처리되며, 이들 단계는 예컨대 이른바 오일 ??칭, 사전 분할, 압축, 냉각 및 건조 과정을 거친다.
그런 다음, 이에 따라 처리된 스트림(B), 실제 분해 가스(C)는 분리 공정(30)을 거친다. 분리 공정에서 많은 성분이 획득되며, 이들은 전술한 바와 같이 이들이 주로 포함하고 있는 탄화수소의 탄소 개수에 따라 명명된다. 도 1에 도시된 분리 공정(30)은 "제1탈에탄탑(Deethanizer First)"의 원리에 따라 작동한다.
당업자는 예컨대 전술된 울만의 산업 화학 백과사전 중 "에틸렌" 부분으로부터 다양한 추가의 변형 공정을 생각해 낼 수 있을 것인데, 이들은 분해 가스(C)의 분리 및/또는 사용된 분리 공정에서 특히 차이가 있을 수 있다. 본 발명은 또한 예컨대 "제1탈메탄탑(Demethanizer First)"에서도 사용될 수 있다.
분리 공정(30)에서, 주로 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌 및 특히 수소를 포함할 수 있는 C2 마이너스 성분은 분리 유닛(31)의 분해 가스(C)로부터 가스 상태로 우선 분리된다. C2 마이너스 성분은 전체적으로 수소 처리 공정(41)을 거침으로써, 아세틸렌을 에틸렌으로 변환하도록 구성된다. 그런 다음, 메탄(CH4) 및 수소(H2)는 C2 마이너스 분리 유닛(32)의 C2 마이너스 성분으로부터 차례로 또는 함께 분리되고, 이들은 예컨대 연료 가스로서 사용된다. 본 발명은 특히 다음의 도면에 부분적으로 개략 도시된 분리 유닛(32)에 관한 것이다.
남아 있는 C2 성분은 C2 분리 유닛(32)에서 에틸렌(C2H4) 및 에탄(C2H6)으로 분리된다. 후자의 경우도 또한 재순환 스트림(D)으로서 하나 이상의 분해로(S1 내지 S3)에서 증기 분해 공정(S)을 거칠 수 있다. 도시된 실시예에서, 재순환 스트림(D 및 E)이 최초 스트림(A)에 첨가된다. 재순환 스트림(D 및 E) 및 최초 스트림(A)은 또한 상이한 분해로(S1 내지 S3)로 이송될 수 있다.
분리 유닛(31)에서, 남아 있는 액체 상태의 C3 플러스 성분은 분리 유닛(33)(이른바 탈프로판탑[depropanizer])으로 이송된다. 분리 유닛(33)에서 C3 성분이 C3 플러스 성분으로부터 분리되고 수소 처리 공정(42)을 거침으로써, C3 성분에 포함된 메틸아세틸렌과 반응하여 프로필렌을 형성하도록 구성된다. 그런 다음, C3 성분은 C3 분리 유닛(34)에서 프로펜(C3H6) 및 프로판(C3H8)으로 분리된다. 후자의 경우도 또한 재순환 스트림(E)으로서 하나 이상의 분해로(S1 내지 S3)에서 독립적으로 또는 다른 스트림들과 함께 증기 분해 공정(S)을 거칠 수 있다.
분리 유닛(33)에서, 남아 있는 액체 상태의 C4 플러스 성분은 제4분리 유닛(34)(이른바 탈부탄탑[debutanizer])으로 이송된다. 분리 유닛(34)에서 C4 성분이 C4 플러스 성분으로부터 가스 상태로 분리되어 나온다. 이로써 액체 C5 플러스 성분이 남는다.
본원에 기술된 성분들은 또한 적절한 후속 처리 단계를 거칠 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, C4 성분으로부터 1,3-부타디엔(1,3-butadiene)을 분리할 수도 있다. 또한, 증기 분해 공정(S)을 거쳐 재순환 스트림(D 및 E)과 유사한 형태의 (추가의) 재순환 스트림을 활용할 수도 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 탄화수소 혼합물을 분리하기 위한 분리 유닛을 도시한다. 통상적으로, 분리 유닛(200)은 기본적으로 두개의 탄소 원자, 메탄 및 수소(즉, C2 마이너스 성분)로 구성된 탄화수소 혼합물을 분리하도록 디자인된다. C2 마이너스 성분은 초기 스트림(a)의 형태로 분리 유닛(200)에 공급된다.
분리 유닛(200)은 제1열교환기(1), 제2열교환기(2), 제3열교환기(3) 및 제4열교환기(4)를 포함한다. 스트림(a)은 제1열교환기(1)를 통과한 다음 냉각된다. 그런 다음, 제1액체 분리기(5)로 공급된다. 제1열교환기(1)에서 냉각이 수행됨으로써, 제1액체 분리기(5)에서 액체 응축수가 분리되어 나온다. 응축수는 제1액체 분리기(5)의 하단에서 다른 스트림(b)으로 인출된다. 추가의 스트림(b)의 사용에 대한 내용은 후술된다.
제1액체 분리기(5)에 가스 상태로 남아 있는 스트림 성분은 다른 스트림(c)으로 제2열교환기(2)를 통과한 다음 제2액체 분리기(6)로 공급된다. 여기서도 역시 하부에서 액체 응축수가 분리되어 나온 다음 다른 스트림(d)의 형태로 인출된다. 여전히 가스 상태로 남아 있는 스트림(c) 성분은 제3열교환기(3)에서 다른 스트림(e)으로 냉각된 후 C2 흡수기(7)로 공급된다. 여기서도 액체 응축수가 C2 흡수기(7)의 섬프에서 분리되어 나온 다음 다른 스트림(F)으로 인출된다. 또한, 후술되는 원천 스트림(m)이 C2 흡수기(7)의 상단에서 첨가된다. C2 흡수기(7)의 상단에서 인출된 상단 가스는 다른 스트림(g)의 형태로 제4열교환기(4)를 통과한 다음, 수소 분리기(8)로 공급된다.
수소 분리기(8)의 하단에서 메탄 함량이 풍부한 응축수가 분리되어 나오는데, 본 응축수는 다른 스트림(i)으로 인출되며, 제4열교환기(4)에서 제1열교환기(1)로 역순 및 역방향으로 통과한다. 수소 분리기(8)의 상단에서 나온 수소 함량이 풍부한 가스 스트림(h)도 또한 제4열교환기(4)에서 제1열교환기(1)로 역순 및 역방향으로 통과한다.
도면에서는 특별히 단순화시켜 간략히 도시되어 있으며, 예컨대 일부 특정 스트림들(i 및 h)이 흐르는 파이프들 사이의 상호 연결에 대해서는 도시하고 있지 않다. 예컨대, 이러한 종류의 상호 연결에 의해, 특정 양의 스트림(h)을 다른 스트림(i)에 혼합할 수 있도록 구성된다. 또한 도면에서는 이와 관련된 기구의 가동을 위해 기본적으로 사용되는 파이프들도 도시하고 있지 않다. 예컨대, 기구의 가동시 C2 흡수기(7)의 상단에서 스트림(m)을 첨가하지 않고 제4열교환기(4)에서 제1열교환기(1)로 다른 스트림(i)의 형태로 통과하도록 분리 유닛(200)을 구성할 수도 있다.
분리 유닛(200)은 또한 섬프 증발기(11, 상세히 설명되지 않음)와 함께 작동되는 증류탑(10)을 포함하며, 열교환기는 예컨대 기구의 다른 부분들에서 나온 프로필렌 스트림으로 작동된다. 증류탑(10)은 또한 상부 응축기(10)를 포함하며, 이에 대한 내용은 후술된다.
일부 스트림(a, c 및 e)의 연속적인 냉각에 의해, 다른 스트림(b, d 및 f)의 형태로 획득된 응축수는 두개의 탄소 원자 및 메탄으로 구성된 상이한 수의 탄화수소를 포함한다. 특히 최종 스트림(f)은 중간 스트림(d) 보다 더 높은 메탄 함량을 가지며, 중간 스트림(d)의 경우 초기 스트림(b) 보다 역시 더 높은 메탄 함량을 갖도록 구성된다.
이에 따라 스트림(b, d 및 f)은 상이한 높이에서 증류탑(10)에 공급되며, 증류탑(10)은 플레이트들 사이에서 이러한 용도에 적합한 공급 장치를 포함하는데, 이들은 본원에서 매우 개략적인 형태로 도시되어 있다.
증류탑(10)의 상단으로부터 가스 형태의 스트림(k)이 인출된 후 상부 응축기(12)의 응축 챔버에서 액화된다. 액화 스트림은 증류탑(10)의 상단에 있는 영역(13)에서 액상 및 기상으로 분리된다. 기체 상태의 스트림은 증류탑(10)의 가스 공간으로 이동한 다음, 증류탑(10)의 상단에 있는 상단 가스와 결합한다. 가스 형태의 스트림(I)이 상기 영역(13)에서 인출된 후 전술한 제4열교환기(4)의 하향 스트림(i)과 결합한다. 상기 스트림(I)은 주로 메탄을 함유한다.
메탄이 풍부한 액체 스트림(m)도 또한 상기 영역(13)에서 인출될 수 있다. 이 스트림(m)은 제4열교환기(4)의 온열 단부에 펌프(9)(이른바 냉각 펌프)로 공급된 다음, 제4열교환기(4)에서 냉각된다. 그런 다음 전술한 바와 같이, C2 흡수기(7)의 상단에 첨가된다. 증류탑(10)의 상부 응축기(12)는 기구의 다른 부분에서 나온 스트림(n)으로(냉매로서) 충전될 수 있다. 이들은 예컨대 에틸렌 스트림일 수 있다.
증류탑(10)의 섬프에서, 가본적으로 두개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소(이에 따라 이른바 C2 성분)로 구성된 액체 응축수가 분리되어 나온다. 응축수는 다른 스트림(o)의 형태로 인출되어 제1열교환기(1)에서 가열된 다음 예컨대, 다른 분리 유닛으로 공급된다. 초기에 언급한 바와 같이, 펌프는 액체 메탄과 같은 극저온 매체를 구동해야 하므로 작업시 매우 큰 주의를 필요로 한다. 도 2에 도시된 분리 유닛(200)의 경우, 특히 메탄 펌프(9)가 이러한 주의 대상에 해당된다.
도 2에 도시된 분리 유닛(200)에서, C2 흡수기의 상단에 공급되는 스트림(m)의 양은 증류탑(10)의 영역(13)에 있는 관련 응축기의 충전 레벨에 기초하여 조절된다. 상부 응축기(12)에 있는 증발 냉매(스트림 n)의 압력은 증류탑(10)에서 측정된 온도에 기초하여 조절된다. 상기 스트림(n)의 형태로 공급되는 냉매의 양은 상부 응축기(12)의 충전 레벨에 기초하여 조절된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분리 유닛(100)을 도시한다. 분리 유닛(100)은 기본적으로 도 2에 도시된 분리 유닛(200)과 동일한 구성요소들을 포함하며, 이에 대해서는 설명을 생략한다.
도 2에 도시된 분리 유닛(200)과 대조하여 도 3에 도시된 분리 유닛(100)은 단지 펌프(9)가 빠져 있는 점이 상이하다. 또한 특정 스트림(n)이 C2 흡수기(7)의 상단에서 첨가되지 않고 메탄 분리기(8)의 섬프에서 나온 스트림(i)와 결합하여 다른 스트림(p)을 형성하도록 구성된다. 상기 스트림(p)이 앞서의 스트림(i) 대신 제4열교환기(4)에서 제1열교환기(1)로 전술한 순서대로 통과한다.
그러나 특정 스트림(m)과 결합하기 전에, 앞서의 스트림(i)에서 부분 스트림(r)을 분기시켜 C2 흡수기(7)의 상단에서 특정 스트림(m) 대신에 첨가하도록 구성된다(도 2의 분리 유닛[200] 참조). 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 적어도 C2 흡수기(7)로 들어가는 스트림(I)의 공급 지점이 수소 분리기(8)로부터 나온 스트림(i)의 제거 지점 아래에 배치될 경우, 수소 분리기(8)에서 발생하는 응축수는 환류액으로서, 중력의 영향에 의해 해당 밸브(참조번호 부여되지 않음)를 거쳐 제한된 흐름으로 C2 흡수기를 통과할 수 있다. 수소 분리기(8)에서 나오는, C2 흡수기의 상단에 특정 스트림(r)의 형태로 첨가되는 응축수의 양은 바람직하게는 특정 스트림(m)의 형태로 증류탑(10)에서 인출되는 메탄의 양과 대응되며, 이로 대체됨으로써 제4열교환기(4)에서 냉각되도록 구성된다. 이에 따라 제4열교환기(4)에는 매우 낮은 레벨의 압력만이 제공되어도 관계 없으므로, 메탄 펌프(9)의 생략이 가능하다.

Claims (8)

  1. 증류탑(10)을 사용하여, 기본적으로 2개의 탄소 원자와 메탄으로 구성된 탄화수소 및 수소를 포함하는 수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)을 분리하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    - 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)로 구성된 유체(a, c, e)는 제1압력 레벨에서 2단계 이상의 중간 온도 레벨을 거쳐 제1온도 레벨로부터 제2온도 레벨로 단계적으로 냉각되고, 제1응축수(b, d)는 각각의 중간 온도 레벨에서 상기 유체(a, c, e)로부터 분리되며,
    - 제2온도 레벨에서 가스 상태로 남아 있는 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)로 구성된 유체(e)는 제1압력 레벨에서 C2 흡수기(7)로 공급되고, 그 상단에 환류액(r)이 첨가되며, 제2응축수(f)는 C2 흡수기(7)의 섬프로부터 인출되고, 주로 메탄 및 수소를 포함하는 가스 상태의 상단 스트림(g)은 C2 흡수기(7)의 상단에서 인출되며,
    - C2 흡수기(7)의 상단에서 나온 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체는 제3온도 레벨로 냉각된 후 제1압력 레벨에서 수소 분리기(8)로 이송되고, 수소 분리기의 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체로부터 메탄 함량이 풍부한 제3응축수(i)가 분리되는 한편 가스 상태의 수소 함량이 풍부한 스트림(h)이 남으며,
    - 제1응축수(b, d)로 구성된 유체 및 제2응축수(f)로 구성된 유체는 제1압력 레벨에서 제1압력 레벨 이하의 제2압력 레벨로 감압된 후 제2압력 레벨에서 작동되는 증류탑(10)으로 공급되고, 증류탑(10)에서는 적어도 기본적으로 2개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소로 구성된 액체 스트림(o) 및 기본적으로 메탄으로 구성된 액체 스트림(m)이 획득된 후 증류탑(10)으로부터 인출되며,
    C2 흡수기(7)의 상단에 첨가되는 환류액(r)은 제3응축수(i)로 구성된 유체로부터 형성되고, 제3응축수로 구성된 유체는 C2 흡수기(7)로부터 나온 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체로부터 수소 분리기(8)에서 분리되는 한편, 중력의 영향에 의해서만 수소 분리기(8)에서 C2 흡수기(7)로 이송되는 것을 특징으로 하는
    수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)의 분리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    환류액(r)으로 사용되는 제3응축수(i)의 유체량은, 기본적으로 메탄으로 구성되고 증류탑(10)에서 인출되는 액체 스트림(m)의 양과 대응되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)의 분리 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    증류탑(10)에서 인출된 액체 스트림(m)으로 구성된 유체는, 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)로 구성된 유체(a, c, e)를 적어도 제1온도 레벨로부터 중간 온도 레벨을 거쳐 제2온도 레벨로 냉각시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하는
    수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)의 분리 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    수소 분리기(8)에서 나온 가스 상태의 수소 함량이 풍부한 스트림(h)으로 구성된 유체는, 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)로 구성된 유체(a, c, e)를 제1온도 레벨로부터 중간 온도 레벨을 거쳐 제2온도 레벨로 냉각시키는 데 사용되는 한편, C2 흡수기(7)의 상단에서 나온 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체를 제3온도 레벨로 냉각시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하는
    수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)의 분리 방법.
  5. 증기 분해 공정(50)에 의해 얻은 분해 가스로부터 획득된 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)의 분리에 사용되는 제 1항에 따른 방법.
  6. 기본적으로 2개의 탄소 원자와 메탄으로 구성된 탄화수소 및 수소를 포함하는 수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)을 분리하도록 디자인된 분리 장치(100)에 있어서, 상기 장치는 적어도 증류탑(10), C2 흡수기(7) 및 수소 분리기(8)를 포함하고,
    - 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)로 구성된 유체(a, c, e)를 제1압력 레벨에서 2단계 이상의 중간 온도 레벨을 거쳐 제1온도 레벨로부터 제2온도 레벨로 단계적으로 냉각하고, 제1응축수(b, d)를 각각의 중간 온도 레벨에서 상기 유체(a, c, e)로부터 분리하며,
    - 제2온도 레벨에서 가스 상태로 남아 있는 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)로 구성된 유체(e)를 제1압력 레벨에서 C2 흡수기(7)로 공급하고, 그 상단에 환류액(r)을 첨가하며, 제2응축수(f)를 C2 흡수기(7)의 섬프로부터 인출하고, 주로 메탄 및 수소를 포함하는 가스 상태의 상단 스트림(g)을 C2 흡수기(7)의 상단에서 인출하며,
    - C2 흡수기(7)의 상단에서 나온 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체를 제3온도 레벨로 냉각한 후 제1압력 레벨에서 수소 분리기(8)로 이송하고, 수소 분리기의 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체로부터 메탄 함량이 풍부한 제3응축수(i)를 분리하는 한편 가스 상태의 수소 함량이 풍부한 스트림(h)을 남기며,
    - 제1응축수(b, d)로 구성된 유체 및 제2응축수(f)로 구성된 유체를 제1압력 레벨에서 제1압력 레벨 이하의 제2압력 레벨로 감압한 후 제2압력 레벨에서 작동되는 증류탑(10)으로 공급하고, 증류탑(10)에서 적어도 기본적으로 2개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소로 구성된 액체 스트림(o) 및 기본적으로 메탄으로 구성된 액체 스트림(m)을 획득한 후 증류탑(10)으로부터 인출하도록 디자인되며,
    제3응축수(i)로 구성된 유체로부터 C2 흡수기(7)의 상단에 첨가되는 환류액(r)을 형성하고, 제3응축수로 구성된 유체는 C2 흡수기(7)로부터 나온 가스 상태의 상단 스트림(g)으로 구성된 유체로부터 수소 분리기(8)에서 분리되는 한편, 중력의 영향에 의해서만 수소 분리기(8)에서 C2 흡수기(7)로 이송되는 것을 특징으로 하는
    수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)의 분리 장치(100).
  7. 제 6항에 있어서,
    제 1항 내지 제 5항 중 하나에 따른 방법을 수행하도록 디자인된
    수소 함유 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)의 분리 장치(100).
  8. 적어도 하나의 분해로(51 내지 53)를 사용하여 증기 분해 공정(50)을 수행하도록 디자인되고, 적어도 하나의 증기 분해 공정(50)에 의해 얻은 분해 가스(C) 유체로부터 기본적으로 2개의 탄소 원자, 메탄 및 수소로 구성된 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)을 회복시키도록 디자인된 수단을 포함하며, 탄화수소 혼합물(C2 마이너스)을 분리시키도록 디자인된 제 6항에 따른 분리 장치(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 기구.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3038907B1 (fr) * 2015-07-15 2017-07-28 Ifp Energies Now Procede de traitement d'une charge hydrocarbonee comprenant de l'hydrogene et des hydrocarbures en c1 a c4.
HUE042418T2 (hu) * 2016-02-19 2019-06-28 Linde Ag Eljárás és berendezés etilén termék szuperkritikus állapotban történõ elõállítására
EP3282212A1 (de) * 2016-08-12 2018-02-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur gewinnung eines überwiegend kohlenwasserstoffe mit zwei kohlenstoffatomen enthaltenden trennprodukts
EP3339277A1 (de) * 2016-12-22 2018-06-27 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und anlage zur herstellung eines olefins
EA201991617A1 (ru) * 2017-02-10 2020-02-14 Джорджия Тек Рисёч Корпорейшн Углеродные молекулярно-ситовые мембраны для разделения агрессивных газов
EP3424582A1 (de) 2017-07-06 2019-01-09 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und anlage zur trenntechnischen bearbeitung eines ausgangsgemischs
EP3473958B8 (de) * 2017-10-18 2020-07-15 Linde GmbH Modellierung einer destillationskolonne bei betriebszustandsänderungen
EP3550241A1 (de) * 2018-04-06 2019-10-09 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und eine anlage zur trennung eines kohlenwasserstoffgemischs
EP3550240A1 (de) * 2018-04-06 2019-10-09 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur trennung eines komponentengemischs und trenneinrichtung
CN113454411A (zh) * 2018-10-09 2021-09-28 查特能源化工股份有限公司 具有混合制冷剂冷却的脱氢分离装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050198998A1 (en) 2004-03-09 2005-09-15 Guang-Chung Lee Refrigeration system
US20100217059A1 (en) 2005-07-28 2010-08-26 Rian Reyneke Process for Recovering Ethylene From an Autothermal Cracking Reactor Effluent
US20120125043A1 (en) 2009-09-09 2012-05-24 Exxonmobile Upstream Research Company Cryogenic system for removing acid gases from a hydrocarbon gas stream
US20140060113A1 (en) 2012-09-04 2014-03-06 Linde Aktiengesellschaft Method for separating c2+-hydrocarbons or c3+-hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3626705A (en) * 1968-09-04 1971-12-14 Messer Griesheim Gmbh Low temperature separation of gaseous mixtures employing solidification
US3902329A (en) * 1970-10-28 1975-09-02 Univ California Distillation of methane and hydrogen from ethylene
US4002042A (en) * 1974-11-27 1977-01-11 Air Products And Chemicals, Inc. Recovery of C2 + hydrocarbons by plural stage rectification and first stage dephlegmation
US4445917A (en) * 1982-05-10 1984-05-01 Air Products And Chemicals, Inc. Process for liquefied natural gas
US4596588A (en) * 1985-04-12 1986-06-24 Gulsby Engineering Inc. Selected methods of reflux-hydrocarbon gas separation process
US4854955A (en) * 1988-05-17 1989-08-08 Elcor Corporation Hydrocarbon gas processing
JP2939814B2 (ja) * 1990-03-05 1999-08-25 日本酸素株式会社 メタン分離装置及び方法
DE4417584A1 (de) * 1994-05-19 1995-11-23 Linde Ag Verfahren zur Trennung von C¶2¶/C¶3¶-Kohlenwasserstoffen in Ethylenanlagen
US5685170A (en) 1995-11-03 1997-11-11 Mcdermott Engineers & Constructors (Canada) Ltd. Propane recovery process
CN100451507C (zh) * 2000-10-02 2009-01-14 奥鲁工程有限公司 烃类气体的加工方法
US6487876B2 (en) 2001-03-08 2002-12-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method for providing refrigeration to parallel heat exchangers
US6667409B2 (en) * 2001-09-27 2003-12-23 Praxair Technology, Inc. Process and apparatus for integrating an alkene derivative process with an ethylene process
US7155931B2 (en) * 2003-09-30 2007-01-02 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied natural gas processing
US20050154245A1 (en) * 2003-12-18 2005-07-14 Rian Reyneke Hydrogen recovery in a distributed distillation system
GB0329343D0 (en) * 2003-12-18 2004-01-21 Bp Exploration Operating Process
RU2271847C2 (ru) * 2004-01-21 2006-03-20 Владимир Иванович Бердников Способ очистки жидких углеводородов от примесей, установка для его осуществления и десорбер для использования в установке
DE102005003499A1 (de) * 2005-01-25 2006-08-03 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Stoffgemischen
DE102005047342A1 (de) 2005-09-30 2007-04-12 Linde Ag Verfahren zur Trennung von Kohlenwasserstoffgemischen
DE102005050388A1 (de) 2005-10-20 2007-04-26 Linde Ag Rückgewinnungssystem für die Weiterverarbeitung eines Spaltgasstroms einer Ethylenanlage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050198998A1 (en) 2004-03-09 2005-09-15 Guang-Chung Lee Refrigeration system
US20100217059A1 (en) 2005-07-28 2010-08-26 Rian Reyneke Process for Recovering Ethylene From an Autothermal Cracking Reactor Effluent
US20120125043A1 (en) 2009-09-09 2012-05-24 Exxonmobile Upstream Research Company Cryogenic system for removing acid gases from a hydrocarbon gas stream
US20140060113A1 (en) 2012-09-04 2014-03-06 Linde Aktiengesellschaft Method for separating c2+-hydrocarbons or c3+-hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction

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