(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルキレーション反応部のストリームを流入して、軽質物質と水とを上部に排出させるライトカットカラム;
トランスアルキレーション反応部のストリームと前記ライトカットカラムの下部に排出されたストリームを流入して、ベンゼンとクメンストリームとに分離するベンゼンカラム;
前記ベンゼンカラムからクメンストリームを流入して、クメンとポリイソプロピルベンゼンストリームとに分離するクメンカラム;
前記クメンカラムからポリイソプロピルベンゼンストリームを流入して、ポリイソプロピルベンゼンと重質物質とに分離するポリイソプロピルベンゼンカラム;
前記ベンゼンカラムの下部温度を降下させる温度降下部;および
前記クメンカラムの上部に設置されたクメン排出ラインを含み、
前記クメン排出ラインは、ベンゼンカラムの下部に熱を供給することができるように、ベンゼンカラムの熱交換機に連結され、
前記温度降下部は、ベンゼンカラムに連結された真空ポンプを含む、クメンの精製装置。
【請求項２】
ベンゼンカラムとクメンカラムとは、下記の数式１を満足するように運転される、請求項１に記載のクメンの精製装置:
[数式１]
T３ - T２≧ １０℃
(前記数式１で、T２はベンゼンカラムの下部温度、T３はクメンカラムの上部温度である)。
【請求項３】
ライトカットカラムは前端部に位置し、フレッシュベンゼンを流入するベンゼン流入ラインをさらに含む、請求項１に記載のクメンの精製装置。
【請求項４】
ポリイソプロピルベンゼンカラムは、上部に設置されたポリイソプロピルベンゼン排出ラインを含み、前記ポリイソプロピルベンゼン排出ラインは、ベンゼンカラムの熱交換機とクメンカラムの熱交換機のうち選択された一つ以上の熱交換機に連結される、請求項１に記載のクメンの精製装置。
【請求項５】
アルキレーション反応部のストリームをライトカットカラムに流入して、軽質物質と水を除去するライト除去段階;
トランスアルキレーション反応部のストリームと前記ライトカットカラムの下部に排出されたストリームをベンゼンカラムに流入して、ベンゼンとクメンストリームとに分離するベンゼン分離段階;
前記分離されたクメンストリームをクメンカラムに流入して、クメンとポリイソプロピルベンゼンストリームとに分離するクメン分離段階;および
前記分離されたポリイソプロピルベンゼンストリームをポリイソプロピルベンゼンカラムに流入して、ポリイソプロピルベンゼンと重質物質とに分離するポリイソプロピルベンゼン分離段階を含み、
前記クメンカラムの上部から排出されるクメンを、ベンゼンカラムの下部に熱を供給することができるように、前記ベンゼンカラムの熱交換機に通過させる段階をさらに含み、
前記ベンゼンカラムの下部温度は温度降下部によって降下させられ、
前記温度降下部は、ベンゼンカラムに連結された真空ポンプを含む、クメンの精製方法。
【請求項６】
ライト除去段階は前端部に設置されたベンゼン流入ラインにベンゼンを流入させることをさらに含む、請求項５に記載のクメンの精製方法。
【請求項７】
ベンゼンカラムの下部温度を１３０℃〜２００℃の範囲で維持する、請求項５に記載のクメンの精製方法。
【請求項８】
クメンカラムの上部温度を１４０℃〜２１０℃の範囲で維持する、請求項５に記載のクメンの精製方法。
【請求項９】
ベンゼンカラムとクメンカラムとが下記の数式１を満足するように運転される、請求項５に記載のクメンの精製方法:
[数式１]
T３ - T２≧ １０℃
(前記数式１で、T２はベンゼンカラムの下部温度、T３はクメンカラムの上部温度である。)
【請求項１０】
ベンゼンカラムの内部圧力を１０kPa〜２３０kPaの範囲で維持する、請求項５に記載のクメンの精製方法。
【請求項１１】
ポリイソプロピルベンゼンカラムの上部から排出されるポリイソプロピルベンゼンをベンゼンカラムの熱交換機およびクメンカラムの熱交換機のうちで選択されるいずれか一つ以上の熱交換機に通過させる段階をさらに含む、請求項５に記載のクメンの精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクメンの精製装置および精製方法に関するものである。
【０００２】
具体的には、本発明は精製工程におけるエネルギー効率を高めることができるクメンの精製装置および精製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
クメン(Cumene)はイソプロピルベンゼン(C６H５CH(CH３)２)であって、これは各種化学産業および重合体産業などで重要な中間体物質として用いられる。現在、生産されているクメン(イソプロピルベンゼン)の殆どはフェノールおよびアセトンなどの製造に用いられる。
【０００４】
一般に、クメンは触媒存在下で液相または、気相条件でベンゼンとプロピレンを反応させて製造される。大韓民国公開特許公報第１０-２０１１-００８２１６０号および大韓民国公開特許公報第１０-２０１３-０００８５９５号などにはクメンの製造と関連した技術が提示されている。
【０００５】
クメンの殆どは商業的にアルキレーション(Alkylation)反応とトランスアルキレーション(Trans Alkylation)反応を通して製造される。これに伴い、クメン製造装置はアルキレーション反応部とトランスアルキレーション反応部とを含む。
【０００６】
前記アルキレーション反応部では、ベンゼンとプロピレンが反応してクメン(イソプロピルベンゼン)が生成され、副産物としてクメンとプロピレンが反応してジイソプロピルベンゼン(DIPB;diisopropylbenzene)およびトリイソプロピルベンゼン(TIPB;triisopropylbenzene)などのポリイソプロピルベンゼン(PIPB;polyisopropylbenzene)が生成される。クメンの製造において競争的な反応はポリアルキレーション反応である。すなわち、前記ジイソプロピルベンゼン(DIPB)およびトリイソプロピルベンゼン(TIPB)などのポリイソプロピルベンゼン(PIPB)を生成させる副反応である。
【０００７】
前記トランスアルキレーション反応部は、ポリアルキレーションされたベンゼン、すなわち前記副反応によって生成されたポリイソプロピルベンゼン(PIPB)などをベンゼンと反応させて、追加的なクメンを生成することに用いられる。
【０００８】
また、クメンの製造過程では前記成分の他に、他の付加的な生成物としてC３(プロピレン、プロパンなど)などの軽質物質(Lights)と、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)より重い重質物質(Heavies)が生成され、これと共に未反応ベンゼンおよび水(water)などが存在する。したがって前記アルキレーション反応部およびトランスアルキレーション反応部では、目的とするクメン(イソプロピルベンゼン)の他に、C３(プロピレン、プロパンなど)などの軽質物質(Lights)、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)、未反応ベンゼン、水(water)およびその他の重質物質などが排出される。これらは高純度のクメンのために精製工程を通して除去されるか再循環される。
【０００９】
クメンの精製工程では、一般に３つの蒸留カラム(distillation column)が用いられる。図１は従来技術に係るクメン精製装置を示した構成図である。図１を参照して、従来技術に係るクメンの精製工程を概略的に説明すると次の通りである。
【００１０】
一般に、クメン精製装置は前記アルキレーション反応部およびトランスアルキレーション反応部と連係して設置され、第１蒸留カラム、第２蒸留カラムおよび第３蒸留カラムとして、３つの蒸留カラムを含む。
【００１１】
前記第１蒸留カラムはアルキレーション反応部およびトランスアルキレーション反応部のストリーム(stream)からベンゼンを回収するベンゼンカラム１である。
【００１２】
この時、前記ベンゼンカラム１の前端部にはアルキレーション反応部から排出されたストリームを流入する流入ライン(１b、In-put Line)と、トランスアルキレーション反応部から排出されたストリームを流入する流入ライン１cが連結されている。また、前記ベンゼンカラム１の前端部にはフレッシュ(fresh)ベンゼンが流入するベンゼン流入ライン１aが連結されている。そしてベンゼンカラム１の上部では軽質物質排出ライン(１d、Lights Out-put Line)を通してC３などの軽質物質(Lights)と水(water)が排出され、下部ではクメンストリーム排出ライン(１e、Cumene Stream Out-put Line)を通してクメンストリームが排出される。そしてベンゼンカラム１の略中央ではベンゼンリサイクルライン(１f、Benzene Recycle Line)を通してベンゼンが排出され、前記排出されたベンゼンは再循環される。
【００１３】
前記第２蒸留カラムはベンゼンカラム１の下部から排出されたクメンストリームからクメンを回収するクメンカラム２である。
【００１４】
この時、前記クメンカラム２の上部ではクメン排出ライン２aを通してクメンが排出、回収される。そしてクメンカラム２の下部ではポリイソプロピルベンゼン(PIPB)流出ライン２bを通してポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームが排出される。
【００１５】
前記第３蒸留カラムはクメンカラム２の下部から排出されたポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームを流入して再循環させるポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３である。
【００１６】
この時、前記ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３の上部ではポリイソプロピルベンゼン(PIPB)排出ライン３aを通してジイソプロピルベンゼン(DIPB)などのポリイソプロピルベンゼン(PIPB)が排出されて再循環される。そしてポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３の下部では重質物質排出ライン(３b、Heavies Out-put Line)を通して重い重質物質(Heavies)が排出される。
【００１７】
前記のような精製工程を通して目的とするクメン(イソプロピルベンゼン)を高純度に精製、回収することができる。また、前記精製工程ではエネルギーが消費される。前記各カラム１、２、３には沸点差を利用した各成分の分離のために熱源が供給されるが、このような分離過程において殆どのエネルギーが消費される。図１で、図面符号Cは凝縮器を示し、図面符号Bは熱を供給するための熱交換機(または、再沸器)を示している。
【００１８】
しかし、従来技術に係るクメン精製工程はエネルギーの消費量が多い。前記した通り、各カラム１、２、３には各成分の分離のための熱源が供給されるが、特に、このような分離過程において、熱源の効率的な使用が検討されておらず、エネルギー消費量が多いという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は改善されたクメンの精製装置および精製方法を提供する。
【００２０】
本発明に係るクメンの精製装置および精製方法は優秀なエネルギー効率を達成することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、前記課題を解決するために案出されたもので、
アルキレーション反応部のストリームを流入して、軽質物質と水とを上部に排出させるライトカットカラム;
トランスアルキレーション反応部のストリームと前記ライトカットカラムの下部に排出されたストリームを流入して、ベンゼンとクメンストリームとに分離するベンゼンカラム;
前記ベンゼンカラムからクメンストリームを流入して、クメンとポリイソプロピルベンゼンストリームとに分離するクメンカラム;
前記クメンカラムからポリイソプロピルベンゼンストリームを流入して、ポリイソプロピルベンゼンと重質物質とに分離するポリイソプロピルベンゼンカラム;
前記ベンゼンカラムの下部温度を降下させる温度降下部;および
前記クメンカラムの上部に設置されたクメン排出ラインを含むクメンの精製装置に関するものである。
【００２２】
本発明に係るクメンの精製装置において、クメン排出ラインは、ベンゼンカラムの下部に熱を供給することができるように、ベンゼンカラムの熱交換機に連結され得る。
【００２３】
一実施例において、ベンゼンカラムとクメンカラムとは下記の数式１を満足するように運転され得る。
【００２４】
[数式１]
T３ - T２≧ １０℃
(前記数式１で、T２はベンゼンカラムの下部温度、T３はクメンカラムの上部温度である)。
【００２５】
一実施例において、ポリイソプロピルベンゼンカラムは、上部に設置されたポリイソプロピルベンゼン排出ラインを含み、前記ポリイソプロピルベンゼン排出ラインは、ベンゼンカラムの熱交換機とクメンカラムの熱交換機のうち選択された一つ以上の熱交換機に連結され得る。
【００２６】
本発明はまた、
アルキレーション反応部のストリームをライトカットカラムに流入して、軽質物質と水を除去するライト除去段階;
トランスアルキレーション反応部のストリームと前記ライトカットカラムの下部に排出されたストリームをベンゼンカラムに流入して、ベンゼンとクメンストリームとに分離するベンゼン分離段階;
前記分離されたクメンストリームをクメンカラムに流入して、クメンとポリイソプロピルベンゼンストリームとに分離するクメン分離段階;および
前記分離されたポリイソプロピルベンゼンストリームをポリイソプロピルベンゼンカラムに流入して、ポリイソプロピルベンゼンと重質物質とに分離するポリイソプロピルベンゼン分離段階を含むクメンの精製方法に関するものである。
【００２７】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製方法はクメンカラムの上部に排出されるクメンを前記ベンゼンカラムの熱交換機に通過させる段階をさらに含むことができる。
【００２８】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製方法はベンゼンカラムの下部温度を１３０℃〜２００℃の範囲で維持することができる。
【００２９】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製方法はクメンカラムの上部温度を１４０℃〜２１０℃の範囲で維持することができる。
【００３０】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製方法はベンゼンカラムとクメンカラムとが下記の数式１を満足するように運転されるものであり得る。
【００３１】
[数式１]
T３ - T２≧ １０℃
(前記数式１で、T２はベンゼンカラムの下部温度、T３はクメンカラムの上部温度である。)
【００３２】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製方法はベンゼンカラムの内部圧力を１０〜２３０kPaの範囲で維持することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、精製工程が改善されてエネルギー効率を高め得る効果を有する。具体的には、本発明によれば、クメンカラムの蒸気熱源がベンゼンカラムの熱源に使用されエネルギー消費量を効果的に節減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術に係るクメンの精製装置の構成図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るクメンの精製装置の構成図。
【図３】本発明の第２実施形態に係るクメンの精製装置の構成図。
【図４】比較例で適用されたクメンの精製装置の構成図。
【図５】実施例で適用されたクメンの精製装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付された図面および実施例に基づき本発明に係るクメンの精製装置および方法に対してより具体的に説明する。
【００３６】
本明細書において、「および/または」は、前後に羅列した各構成要素中の少なくとも一つ以上を含む意味として用いられる。
【００３７】
本明細書において、「連結」、「設置」、および「結合」などは、二つの部材が着脱(結合と分離)可能であることはもちろん、一体構造を含むことを意味する。具体的には、本明細書において用語、「連結」、「設置」、および「結合」などは、例えば強制嵌め込み方式;溝と突起とを利用した嵌め込み方式;およびねじ、ボルト、ピース、リベット、ブラケットなどの締結部材を利用した締結方式などを通して、二つの部材を結合と分離するように図ったもの、そして溶接や接着剤または、一体的成形などを通して二つの部材が結合した後には分離が不可能な一体的なものを含む。
【００３８】
本明細書で「第１」、「第２」、「第３」、「一方側」および「他方側」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであって、各構成要素は前記用語によって制限されるものではない。以下、本発明の説明において、関連した公知の汎用的な機能または、構成に対する詳細な説明は省略する。
【００３９】
本発明で、「Aストリーム」は、少なくとも〈A〉成分を含む流れを意味し、これは〈A〉成分を主成分として含み得る。例えば、「ポリイソプロピルベンゼンストリーム」は、少なくとも〈ポリイソプロピルベンゼン〉を含む流れであり、これは〈ポリイソプロピルベンゼン〉を主成分として含み得る。
【００４０】
一方、前記「ポリイソプロピルベンゼンを主成分として含む」ということは、該当ストリームの多様な成分のうちポリイソプロピルベンゼンを最も多く含むことを意味し得る。
【００４１】
本発明で、「A/Bストリーム」は、少なくとも〈A〉成分と〈B〉成分を含む流れを意味し、これは「A/B/Cストリーム」は、少なくとも〈A〉成分、〈B〉成分および〈C〉成分を含む流れを意味する。例えば、「ベンゼン/クメン/ポリイソプロピルベンゼンストリーム」は、少なくとも〈ベンゼン〉、〈クメン〉および〈ポリイソプロピルベンゼン〉を含む流れを意味し得る。
【００４２】
本発明で「Aカラム」は、流入物から少なくとも〈A〉成分を分離するカラム(Column)の意味として用いられる。例えば、「ベンゼンカラム１０」は少なくとも〈ベンゼン〉を分離するカラムであり、「クメンカラム２０」は少なくとも〈クメン〉を分離するカラムである。そして、「ポリイソプロピルベンゼンカラム３０」は少なくとも〈ポリイソプロピルベンゼン〉を分離するカラムである。
【００４３】
本発明はクメンの精製装置に関するものである。本発明に係るクメンの精製装置は、例えばクメンの製造装置と連携して設置され得る。
【００４４】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製装置はクメンの製造装置を構成するアルキレーション反応部およびトランスアルキレーション反応部と連携して設置され得る。
【００４５】
前述した通り、前記アルキレーション反応部ではベンゼンとプロピレンが反応してクメン(イソプロピルベンゼン)が生成され、副産物としてクメンとプロピレンが反応してジイソプロピルベンゼン(DIPB;diisopropylbenzene)およびトリイソプロピルベンゼン(TIPB;triisopropylbenzene)などのポリイソプロピルベンゼン(PIPB;polyisopropylbenzene)が生成される。
【００４６】
この時、生成されたクメンは回収ラインを通して分離および回収され、前記副産物を含むストリーム(stream)は別途のラインを通して排出される。
【００４７】
前記アルキレーション反応部から排出されるストリームには、前記副産物としてのポリイソプロピルベンゼン(PIPB)の他に、C３(プロピレン、プロパンなど)などの軽質物質(Lights)、回収されていない少量のクメン、未反応ベンゼン、水(water)およびその他の重い重質物質などが存在する。
【００４８】
また、前記トランスアルキレーション反応部ではポリアルキレーションされたベンゼン、すなわち前記副反応によって生成されたポリイソプロピルベンゼン(PIPB)とベンゼンが反応して追加的なクメンを生成する。前記トランスアルキレーション反応部から排出されるストリームにはポリイソプロピルベンゼン(PIPB)の他に、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)より重い重質物質(Heavies)が存在する。
【００４９】
本発明に係るクメンの精製装置は、前記のようにアルキレーション反応部のストリームとトランスアルキレーション反応部のストリームとを流入して精製することができる。この時、前記ストリームはアルキレーション反応部とトランスアルキレーション反応部から排出されるものであれば特に制限されない。例えば、前記アルキレーション反応部から排出されたストリームは、クメンが分離除去(回収)された副産物ストリームであるか、場合によってはクメン回収ラインを通して分離されたクメンストリームであり得る。
【００５０】
具体的には、本発明に係るクメンの精製装置はアルキレーション反応部のストリームとトランスアルキレーション反応部のストリームを互いに異なる蒸留カラムを通して個別的に流入して精製することができる。
【００５１】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製装置は図２に示した通り、ベンゼンカラム１０の前方に設置されたライトカットカラム(４０、Lights Cut Column);前記ライトカットカラム４０の下部ストリームを流入して、ベンゼンとクメンストリームとに分離するベンゼンカラム(１０、Benzene Column);前記ベンゼンカラム１０からクメンストリームを流入して、クメンとポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームとに分離するクメンカラム(２０、Cumene Column);前記クメンカラム２０からポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームを流入して、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)と重質物質(Heavies)とに分離するポリイソプロピルベンゼンカラム(３０、PIPB Column);前記ベンゼンカラム１０の下部温度を降下(drop)させる温度降下部１５;および前記クメンカラム２０の上部に設置されたクメン排出ライン２５を含む。この時、前記クメン排出ライン２５はベンゼンカラム１０の下部に熱の供給ができるように、前記ベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に連結され得る。
【００５２】
具体的な例示において、ライトカットカラム４０はアルキレーション反応部のストリームを流入して、軽質物質(Lights)と水(water)を上部に排出させて除去することができる。
【００５３】
具体的な例示において、ベンゼンカラム１０は、ライトカットカラム４０の下部に排出されたストリームとトランスアルキレーション反応部のストリームを流入して、ベンゼンとクメンストリームとに分離する役割を遂行することができる。
具体的な例示において、クメンカラム２０はベンゼンカラム１０からクメンストリームを流入して、クメンとポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームとに分離する役割を遂行することができる。
【００５４】
具体的な例示において、ポリイソプロピルベンゼンカラム３０はクメンカラム２０からポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームを流入して、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)と重質物質(Heavies)とに分離する役割を遂行することができる。
【００５５】
以下、添付された図面を参照して、本発明に係るクメンの精製装置に対してより具体的に説明する。
【００５６】
図２は、本発明に係るクメンの精製装置の一実施例を示している。
【００５７】
図２を参照すれば、本発明に係るクメンの精製装置はベンゼンカラム１０、前記ベンゼンカラム１０の後方に設置されたクメンカラム２０、前記クメンカラム２０の後方に設置されたポリイソプロピルベンゼンカラム３０および前記ベンゼンカラム１０の前方に設置されているライトカットカラム４０を含む。
【００５８】
本発明で、前記各カラム１０、２０、３０、４０は一般産業分野の蒸留工程で使われる蒸留カラム(distillation column)から選択され得る。
【００５９】
また、本発明で、前記各カラム１０、２０、３０、４０の運転条件、例えば各カラム１０、２０、３０、４０の段数と内径、圧力と温度、そして上部と下部排出物の還流比率などは特に制限されず、この技術分野の通常の知識を有した者が本発明の目的とするところを達成できる程度の範囲内で自由に設計変更可能である。
【００６０】
図２に示した通り、本発明の各カラム１０、２０、３０、４０には凝縮器および/または、熱交換機(または、再沸器)が設置され得る。図２で図面符号Cは凝縮器を示し、図面番号Bは熱交換機(または、再沸器)を示している。
【００６１】
この時、各カラム１０、２０、３０、４０によって凝縮器(C)および/または、熱交換機(B)が選択的に設置されるか、設置されない場合もある。
【００６２】
また、前記凝縮器(C)と熱交換機(B)は特に言及しない限り、図面に示されていても省略され得る構成要素であり、これとは反対に図面に示されていなくても含(設置)まれ得る構成要素である。
【００６３】
本発明に係るクメンの精製装置は、図１に示された従来の精製装置対比ライトカットカラム(４０、light Cut Column)をさらに含む構造を有し、したがって、流入物および流出物の流れラインが変更され、エネルギー効率が改善された構造を有することができる。
【００６４】
具体的には、本発明に係るクメンの精製装置の前記ライトカットカラム４０はアルキレーション反応部のストリームを流入して、軽質物質(Lights)と水(water)を上部に排出させて除去することができる。
【００６５】
前記ライトカットカラム４０は、その前端部に設置された少なくとも一つ以上の流入ライン４１、４２を含むことができる。
【００６６】
一実施例において、前記流入ライン４１、４２は、アルキレーション反応部から排出されるストリームを流入するアルキレーション反応部のストリーム流入ライン４２を含むことができる。
【００６７】
また、他の例示的な具現例において、前記流入ライン４１、４２はフレッシュ(Fresh)ベンゼンを流入するベンゼン流入ライン４１をさらに含むことができる。すなわち、本発明に係るクメンの精製装置において、ライトカットカラム４０は前端部に位置して、フレッシュベンゼンを流入するベンゼン流入ラインをさらに含むことができる。
【００６８】
図２に示された通り、ベンゼン流入ライン４１はライトカットカラム４０の略上端に設置され、ベンゼン流入ライン４１の下にアルキレーション反応部のストリーム流入ライン４２が設置され得るが、これに制限されるものではない。
【００６９】
前記ライトカットカラム４０は、アルキレーション反応部のストリームとフレッシュ(fresh)ベンゼンを流入して上部ストリーム(低沸点物質)と下部ストリーム(高沸点物質)とに分離する。ライトカットカラム４０は上部に設置された上部ストリーム排出ライン４４と、下部に設置された下部ストリーム排出ライン４６とを含む。
【００７０】
前記上部ストリーム排出ライン４４にはC３(プロピレン、プロパンなど)などの軽質物質(Lights)と水(water)を含むライト物質(Lights)が排出されて除去される。この時、前記C３(プロピレン、プロパンなど)などの軽質物質(Lights)は主にアルキレーション反応部のストリームに含まれたものであり、前記水(water)は主にフレッシュ(fresh)ベンゼンに含まれたものであり得る。また、前記下部ストリームは軽質物質(Lights)と水(water)を除いた高沸点物質であって、これはベンゼン、クメン、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)および重質物質(Heavies)などを含む。このような下部ストリームは下部ストリーム排出ライン４６を通して排出されてベンゼンカラム１０に流入する。
【００７１】
ベンゼンカラム１０はライトカットカラム４０の後方に設置されて、流入したストリームをベンゼンおよびクメンストリームとに分離することができる。
【００７２】
ベンゼンカラム１０は、その前端部にトランスアルキレーション反応部のストリーム流入ライン１２と、前記ライトカットカラム４０の下部ストリーム排出ライン４６が連結されている。したがって、ベンゼンカラム１０はトランスアルキレーション反応部のストリームと、前記ライトカットカラム４０の下部に排出されたストリームを流入して、ベンゼンとクメンストリームとに分離することができる。
【００７３】
また、前記ベンゼンカラム１０は上部に設置されたベンゼンリサイクルライン１４および下部に設置されたクメンストリーム排出ライン１６を含むことができる。
【００７４】
ベンゼンカラム１０ではベンゼンとクメンストリームの２相に分離でき、ベンゼンカラム１０から分離されたベンゼンはベンゼンリサイクルライン１４を通して排出されて再循環され得る。
【００７５】
この時、ベンゼンリサイクルライン１４を通して排出されたベンゼンは、例えばアルキレーション反応部および/または、トランスアルキレーション反応部に供給されて再循環されるか、場合によっては前記ベンゼン流入ライン４１を通してライトカットカラム４０に再循環され得る。
【００７６】
前記クメンストリームは、例えばクメンストリーム排出ライン１６を通して排出されて、クメンカラム２０に流入され得る。
【００７７】
前記クメンカラム２０はベンゼンカラム１０からクメンストリームを流入して、クメンとポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームとに分離する。クメンカラム２０は上部に設置されたクメン排出ライン２５および下部に設置されたポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリーム排出ライン２６を含むことができる。
【００７８】
前記クメンカラム２０から分離されたクメンはクメン排出ライン２５を通して上部に排出され、排出されたクメンは製品に回収され得る。
【００７９】
この時、クメン排出ライン２５の一方側はクメンカラム２０の上部と連結され、他方側はベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に連結されてベンゼンカラム１０に熱源を提供することができる。
【００８０】
一実施例において、クメン排出ラインは、ベンゼンカラムの下部に熱を供給することができるように、ベンゼンカラムの熱交換機に連結され得る。前記のように、クメン排出ラインをベンゼンカラムの熱交換機と連結する場合、クメンの蒸気が熱源となり、ベンゼンカラムの下部に熱を供給するためのエネルギーを節減することができる。より具体的な内容に対しては後述する。
【００８１】
また、クメンカラム２０から分離された前記ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームは排出ライン２６を通して排出されて、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３０に流入する。
【００８２】
前記ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３０はクメンカラム２０からポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームを流入して、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)と重質物質(Heavies)とに分離することができる。
【００８３】
この時、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３０は、一つの具現例にしたがって上部に設置されたポリイソプロピルベンゼン(PIPB)排出ライン３４および下部に設置された重質物質排出ライン３６を含むことができる。
【００８４】
前記ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３０から分離されたポリイソプロピルベンゼン(PIPB)は排出ライン３４を通して上部に排出され、排出されたポリイソプロピルベンゼン(PIPB)は例えばトランスアルキレーション反応部に供給されて再循環され得る。
【００８５】
前記クメンカラム２０から流入したポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリームはジイソプロピルベンゼン(DIPB)およびトリイソプロピルベンゼン(TIPB)などのポリイソプロピルベンゼン(PIPB)を含んでいることも有り得る。
【００８６】
この時、前記ジイソプロピルベンゼン(DIPB)およびトリイソプロピルベンゼン(TIPB)中、例えばジイソプロピルベンゼン(DIPB)はポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３０を通して分離されて前記排出ライン３４を通して排出され、トランスアルキレーション反応部に供給されて再循環され得る。
【００８７】
また、前記ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３０は例えば、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)を種類別にそれぞれ分離して排出する複数のポリイソプロピルベンゼン(PIPB)排出ライン３４を含むことができる。
【００８８】
具体的には、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３０は段数の略中間地点に設置されたトリイソプロピルベンゼン(TIPB)排出ラインと、この上段に設置されたジイソプロピルベンゼン(DIPB)排出ライン３４を含めており、ポリアルキレーションベンゼンを種類別に多段に分離することができる。
【００８９】
一方、前記重質物質排出ライン３６を通して排出される重質物質は工程において最も重い物質であり、これは具体的にポリイソプロピルベンゼン(PIPB)より重い物質(沸点の高い物質)を意味し得る。
【００９０】
このような重質物質は排出ライン３６を通して排出された後に冷却された後、貯蔵槽に送られ得る。
【００９１】
本発明に係るクメン精製装置は、前記のような４つのカラム１０、２０、３０、４０を含むものの、エネルギー効率を向上させるための手段として、前記ベンゼンカラム１０の下部温度(T２)を降下(drop)させる温度降下部１５を含むことができる。
【００９２】
本発明で、前記温度降下部１５はベンゼンカラム１０の下部温度(T２)を降下させ得るものであれば特に制限されない。
【００９３】
本発明の例示的な具現例にしたがって、前記温度降下はベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)を降下させて進行され得る。
【００９４】
例えば、前記温度降下部１５はベンゼンカラム１０の内部圧力を降下させ得る圧力降下手段を含むことができる。
【００９５】
具体的には、前記温度降下部１５は圧力降下手段として真空ポンプを含むことができる。図面には前記温度降下部１５として真空ポンプが例示的に示されている。しかしながら本発明において、前記温度降下部１５は真空ポンプに限定されず、ベンゼンカラム１０の下部温度(T２)を降下させ得るものであれば特に制限されない。
また、前記温度降下部１５の設置位置は制限されない。温度降下部１５はベンゼンカラム１０の内部に設置されるか、ベンゼンカラム１０の外部に位置されてベンゼンカラム１０に連結、設置され得る。
【００９６】
温度降下部１５は、例えば真空ポンプを用いて、ベンゼンカラム１０の側壁に連結、設置され得る。
【００９７】
この時、真空ポンプは最大の減圧力(吸入力)の提供ができるように、ベンゼンカラム１０の側壁に最大限近接して連結および設置され得る。
【００９８】
前記ベンゼンカラム１０の下部温度(T２)を降下させることにおいては、ベンゼンカラム１０の分離効率に悪影響を及ぼさないように、下部温度(T２)は上部温度(T１)より高く維持されるようにする。
【００９９】
すなわち、図２に示されたT２ > T１を維持するようにする。このような点を考慮する時、下部温度(T２)の降下は前記で例示した通り、内部圧力(P１)の降下を通して進行した方が好ましい。
【０１００】
具体的には、内部圧力(P１)を減圧すると、上部温度(T１)と下部温度(T２)が均等な比率で降下されるので、簡単な操作でT２ > T１を維持することができる。
【０１０１】
本発明に係るクメンの精製装置は、クメンカラムの上部に設置されたクメン排出ラインを含む。前記クメン排出ライン２５はベンゼンカラム１０の下部に熱の供給ができるように、ベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に連結され得る。
【０１０２】
具体的には、前記ベンゼンカラム１０の下部には熱を供給するための熱交換機(B)が設置されているが、このような熱交換機(B)に前記クメン排出ライン２５が連結され得る。すなわち、前記クメン排出ライン２５の一方側はクメンカラム２０の上部に連結し、他方側はベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に連結することができる。
【０１０３】
より具体的には、前記のように精製装置を設計して、前記ベンゼンカラム１０の下部温度(T２)を降下させた後、前記クメンカラム２０の上部から排出されるクメンを回収する前に前記ベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に通過させて、ベンゼンカラム１０の下部に熱を供給することができる。また、熱交換機(B)を通過したクメンは製品に回収することができる。
【０１０４】
したがって、本発明によれば、ベンゼンカラム１０の下部に熱を供給するための熱源はクメンカラム２０から排出されるクメンの蒸気(vapor)熱源を代替熱源として使用することができる。したがって、ベンゼンカラム１０の下部に熱を供給するためのエネルギーを節減することができる。
【０１０５】
また、前述した通り、前記ベンゼンカラム１０の下部温度(T２)は降下されてあるので、クメンの蒸気(vapor)熱源だけでもベンゼンカラム１０の分離工程に必要な熱を十分に供給することができ、これは熱エネルギーのリサイクルに効率的であり得る。
【０１０６】
一実施例において、前記ベンゼンカラム１０とクメンカラム２０は下記の数式１を満足するように運転され得る。
【０１０７】
[数式１]
T３ - T２≧ １０℃
【０１０８】
前記数学式で、T２はベンゼンカラム１０内部の下部温度、T３はクメンカラム２０内部の上部温度である。
【０１０９】
すなわち、クメンカラム２０内部の上部温度(T３)はベンゼンカラム１０内部の下部温度(T２)より１０℃以上高く維持されるように運転され得る。
【０１１０】
前記数式１を満足する場合、エネルギー効率性の側面から非常に有利となり得る。すなわち、前記数式１を満足する場合、エネルギー消費量が効果的に節減され得る。
【０１１１】
このような点を考慮する時、下部温度(T２)の降下を通して、前記クメンカラム２０の上部温度(T３)はベンゼンカラム１０の下部温度(T２)より１５℃以上(T３ - T２≧ １５℃)、または、２０℃以上(T３ - T２≧ ２０℃)高く維持されるようにした方が好ましい。
【０１１２】
この時、両温度の差の上限値は制限されないが、例えば８０℃、または、６０℃となり得る。すなわち、T３ - T２≧ ８０℃、または、T３ - T２≧ ６０℃になり得る。
【０１１３】
一実施例において、前記クメンカラム２０の上部温度(T３)は１４０℃以上、具体的には１４０℃〜２１０℃の範囲内にあり得る。
【０１１４】
前記ベンゼンカラム１０の下部温度(T２)は、例えば内部圧力(P１)の降下を通して２００℃以下、具体的に１３０℃〜２００℃の範囲内にあり得る。
【０１１５】
また、前記ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)は低く維持するほど工程に有利となり得る。
【０１１６】
前記ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)は圧力降下を通して、例えば前記範囲の下部温度(T２)で維持されるようにすることができる。
【０１１７】
具体的には、前記ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)は、例えば５００kPa以下、３００kPa以下、または、２３０kPa以下に維持されるようにすることができる。また、前記ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)の下限値は特に制限されず、例えば５kPa以上、または、１０kPa以上となり得る。前記ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)は、より具体的には、例えば５kPa〜３００kPa、１０kPa〜３００kPa、または、１０kPa〜２３０kPa範囲内の圧力となるように調節することができる。
【０１１８】
一方、本発明で、前記クメンカラム２０から分離されたクメンは、そのすべてがベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に通過される場合と、その一部がベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に通過される場合を含み得る。
【０１１９】
具体的には、前記クメンカラム２０から分離されたクメンは、そのすべてがクメン排出ライン２５を通してベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に供給され得る。また、前記クメンカラム２０から分離されたクメンは２つのライン２５、２５’を通して排出されるものの、一部は第１クメン排出ライン２５を通してベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に供給され、残りの一部は第２クメン回収ライン２５’を通して排出され得る。
【０１２０】
この時、前記第２クメン回収ライン２５’を通して排出されたクメンは冷却された後、貯蔵槽に回収される。また、前記第１クメン排出ライン２５を通してベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に供給されるクメンは、ベンゼンカラム１０に熱を供給した後に冷却された後、貯蔵槽に回収され得る。
【０１２１】
また、例示的な具現例にしたがって、前記クメン排出ライン２５は保温処理され得る。
【０１２２】
具体的には、クメンがクメン排出ライン２５を通してベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に移動する過程における熱損失の防止のために、前記クメン排出ライン２５の表面には断熱材がカバーリング(covering)されるか、熱線などの加温手段が設置され得る。
【０１２３】
本発明に係るクメンの精製装置によれば、軽質物質(Lights)と水(water)をベンゼンカラム１０に流入する前にライトカットカラム４０を通してあらかじめ除去して、ベンゼンカラム１０の温度降下によって行われ得る悪影響が解決され、これによってベンゼンカラム１０での精製工程が改善され、窮極的にはエネルギー効率を高めることができる。
【０１２４】
具体的には、前記ライトカットカラム４０を設置せず、従来通りにベンゼンカラム１０でアルキレーション反応物内に含まれたC３(プロピレン、プロパンなど)などの軽質物質(Lights)とフレッシュ(fresh)ベンゼン内に含まれた水(水分)を上部に排出して除去しようとする場合、ベンゼンカラム１０の温度降下時に凝縮器(C)に大きな負荷がかかる恐れがある。
【０１２５】
より具体的には、前記ベンゼンカラム１０の下部温度(T２)を降下させるに当たり、好ましくは前記のように、ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)を降下させる方法が考えられるが、この時、ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)の降下時に、下部温度(T２)はもちろん上部温度(T１)も下がって行く。この時、内部圧力(P１)の過度な降下により上部温度(T１)が氷点下まで下がることもあり、この場合、凝縮器(C)に大きな負荷がかかる恐れがある。
【０１２６】
しかしながら本発明に係るクメンの精製装置は、前記のようにベンゼンカラム１０の前方にライトカットカラム４０を設置して、前記ライトカットカラム４０を通してアルキレーション反応物内に含まれた軽質物質(Lights)とフレッシュ(fresh)ベンゼン内に含まれた水(水分)をあらかじめ除去することによって、前記のような現象を防止することができ、ベンゼンカラム１０の圧力(P１)降下を通した温度降下を可能とすることができる。また、ベンゼンカラム１０の上部では、ほぼ純粋なベンゼンを分離することができる。
【０１２７】
また、従来技術に係るクメン精製装置は、図１に示した通り、ベンゼンカラム１を通して、軽質物質(Lights)と水(water)はベンゼンカラム１の上部領域で、ベンゼンはベンゼンカラム１の中間領域で、クメンストリームはベンゼンカラム１の上部領域から分離排出されるが、この場合、３相の区域を形成しなければならないのでベンゼンカラム１の運転条件(段数、圧力、温度など)が複雑となり、ベンゼンの分離効率が下がる恐れがある。すなわち、ベンゼンを高純度に分離し難くなる恐れがある。
【０１２８】
これに対し比べて、本発明の実施形態に係るクメンの精製装置は、図２に示した通り、ライトカットカラム４０を通して軽質物質(Lights)と水(water)をあらかじめ除去することによって、ベンゼンカラム１０ではベンゼンとクメンストリームの２相分離工程となり、したがって、上部領域および下部領域に対する運転条件の設定において、より容易となり得る。また、ベンゼンに対する運転条件(圧力および温度など)のみを考慮すればよく、高純度のベンゼンを高効率で分離することができる。
【０１２９】
さらに、本発明に係るクメンの精製装置は、前記した通り、アルキレーション反応部のストリーム流入ライン４２はライトカットカラム４０に連結され、トランスアルキレーション反応部のストリーム流入ライン１２はベンゼンカラム１０に連結されるようにして精製工程をより改善させることができる。
【０１３０】
例えば、２つのストリーム流入ライン１２、４２のすべてをライトカットカラム４０に連結する場合が考えられるが、この場合ライトカットカラム４０にロード(load)が加えられて、ライトカットカラム４０自体での分離工程はもちろん、全体的な精製工程を連続的に進めるに当たって、効率性が下がる恐れがある。
【０１３１】
しかしながら、本発明に係るクメンの精製装置は、２つのストリームをライトカットカラム４０およびベンゼンカラム１０にそれぞれ別途に分割流入させることにより、各カラム１０、４０のロード(load)が減少して、効率的な精製工程を連続的に進めることができるようにした。
【０１３２】
本発明に係るクメンの精製装置は、またポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム３０の上部から排出されるポリイソプロピルベンゼン(PIPB)をベンゼンカラム１０の熱交換機(B)とクメンカラム２０の熱交換機(B)中で選択された、一つ以上の熱交換機(B)に通過させて、ベンゼンカラム１０とクメンカラム２０中で選択された一つ以上の下部に熱を供給することができる。
【０１３３】
具体的には、前記ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)排出ライン３４は、ベンゼンカラム１０の熱交換機(B)とクメンカラム２０の熱交換機(B)中で選択された一つ以上の熱交換機(B)に連結され得る。これによって、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)の蒸気熱源がベンゼンカラム１０および/または、クメンカラム２０の熱源にリサイクルされてエネルギー効率が増加され得る。
【０１３４】
より具体的には、図３に示された通り、前記ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)排出ライン３４は、例えばベンゼンカラム１０の熱交換機(B)には連結され得る。また、熱交換機(B)を通過したポリイソプロピルベンゼン(PIPB)は熱を供給した後、トランスアルキレーション反応部に供給されて再循環され得る。
【０１３５】
本発明はまた、前記のような装置を利用したクメンの精製方法に関するものである。本発明に係るクメンの精製方法は、前記ライトカットカラム、ベンゼンカラム、クメンカラムおよびポリイソプロピルベンゼンカラムを含めて遂行され得る。
【０１３６】
例えば、本発明に係るクメンの精製方法は、アルキレーション反応部のストリームをライトカットカラムに流入して、軽質物質と水を除去するライト除去段階;
トランスアルキレーション反応部のストリームと前記ライトカットカラムの下部に排出されたストリームをベンゼンカラムに流入して、ベンゼンとクメンストリームとに分離するベンゼン分離段階;
前記分離されたクメンストリームをクメンカラムに流入して、クメンとポリイソプロピルベンゼンストリームとに分離するクメン分離段階;および
前記分離されたポリイソプロピルベンゼンストリームをポリイソプロピルベンゼンカラムに流入して、ポリイソプロピルベンゼンと重質物質とに分離するポリイソプロピルベンゼン分離段階を含む。
【０１３７】
前記ライト除去段階は、ライトカットカラム４０で遂行することができ、アルキレーション反応部のストリームを前記ライトカットカラム４０に流入して、例えば、軽質物質と水を上部に除去して、下部には高沸点物質、具体的にベンゼン、クメン、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)および重質物質などを分離することができる。
【０１３８】
また、前記ライト除去段階は、前端部に設置されたベンゼン流入ラインにベンゼンを流入させることをさらに含むことができる。
【０１３９】
前記ベンゼン分離段階は、ベンゼンカラム１０で遂行することができ、トランスアルキレーション反応部のストリームおよびライトカットカラムの下部に排出されたストリームを流入して、例えば上部にはベンゼンを下部にはクメンストリームを分離することを含むことができる。
【０１４０】
前記上部に分離されたベンゼンはベンゼンリサイクルラインを通して、例えばアルキレーション反応部および/または、トランスアルキレーション反応部に供給されて再循環されるか、場合によっては前記ベンゼン流入ライン４１を通してライトカットカラム４０に再循環され得る。
【０１４１】
前記ベンゼンカラムは下部温度(T２)を降下(drop)させる温度降下部１５を含むことができるが、ベンゼンカラムの温度降下はベンゼンカラムの内部圧力の降下から誘導されるものであり得る。
【０１４２】
すなわち、本発明に係るクメンの精製方法は、ベンゼン分離段階の前にライト除去段階をさらに含むことによって、ベンゼンカラムの内部圧力降下を誘導することができ、窮極的にベンゼンカラムの下部温度を降下させることができる。
【０１４３】
また、ベンゼンカラムの下部温度が降下されるにつれて、クメンカラムの上部から排出されるクメンをベンゼンカラムの熱交換機に通過させ、これから得られるクメンの蒸気(vapor)熱源だけでもベンゼンカラム１０の分離工程に必要な熱を十分に供給することができ、最終的にエネルギー節減効果をもたらすことができる。
【０１４４】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製方法はベンゼンカラムの内部圧力を１０kPa〜２３０kPaの範囲で維持することを含むことができる。また、ベンゼンカラムの下部温度を１３０℃〜２００℃の範囲で維持することを含むことができる。
【０１４５】
前記クメン分離段階は、クメンカラム２０で遂行することができ、クメンストリームを流入して、例えば上部にクメンを分離して、下部にはポリイソプロピルベンゼンストリームを分離することを含むことができる。
【０１４６】
前記上部に分離されたクメンは、例えば前記ベンゼンカラムの熱交換機に通過させることができる。
【０１４７】
すなわち、本発明に係るクメンの精製方法はクメンカラムの上部から排出されるクメンを前記ベンゼンカラムの熱交換機に通過させる段階をさらに含むことができる。前記のように、クメンカラムから分離されたクメンをベンゼンカラムの熱交換機に通過させる場合、クメン蒸気(Vapor)が熱源となり、ベンゼンカラムに設置されてある熱交換機のエネルギーを節減させることができる。
【０１４８】
一実施例において、本発明に係るクメンの精製方法はクメンカラムの上部温度を１４０℃〜２１０℃の範囲内で維持することを含むことができる。
【０１４９】
また、本発明に係るクメンの精製方法は、前記ベンゼンカラム１０とクメンカラム２０は下記の数式１を満足するように運転することを含むことができる。
【０１５０】
[数式１]
T３ - T２≧ １０℃
【０１５１】
前記数学式で、T２はベンゼンカラム１０内部の下部温度、T３はクメンカラム２０内部の上部温度である。
【０１５２】
すなわち、クメンカラム２０内部の上部温度(T３)はベンゼンカラム１０内部の下部温度(T２)より１０℃以上高く維持されるように運転され得る。
【０１５３】
前記数式１を満足する場合、エネルギー効率性で非常に有利となり得る。すなわち、前記数式１を満足する場合、エネルギー消費量が効果的に節減され得る。
【０１５４】
さらに、本発明に係るクメンの精製方法は、ポリイソプロピルベンゼンカラムの上部から排出されるポリイソプロピルベンゼンをベンゼンカラムの熱交換機およびクメンカラムの熱交換機のうちで選択されるいずれか一つ以上の熱交換機に通過させる段階をさらに含むことができる。
【０１５５】
具体的には、前記ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)排出ライン３４を、ベンゼンカラム１０の熱交換機(B)とクメンカラム２０の熱交換機(B)中で選択された一つ以上の熱交換機(B)に連結させ、前記ポリイソプロピルベンゼンをベンゼンカラムの熱交換機およびクメンカラムの熱交換機のうちで選択されるいずれか一つ以上の熱交換機に通過させることができる。これによって、ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)の蒸気熱源がベンゼンカラム１０および/または、クメンカラム２０の熱源にリサイクルされてエネルギー効率が増加され得る。
【０１５６】
以下、本発明の実施例および比較例を例示する。下記の実施例は本発明の理解を助けるために例示的に提供されるものであって、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。
【０１５７】
[実施例１]
図５に示したような装置を利用してクメンを精製した。図５に示した装置は図２に示した装置と同一であり、ただし図５では各カラム１０、２０、４０で消費される熱エネルギーを説明するためにQを示している。
【０１５８】
図５を参照すれば、ライトカットカラム４０に各流入ライン４１、４２を通してフレッシュ(fresh)ベンゼン４１とアルキレーション反応部から排出されたストリーム４２を流入させた。
【０１５９】
上部排出ライン４４を通して軽質物質(Lights)と水(water)は除去し、下部ストリームは下部排出ライン４６を通してベンゼンカラム１０に流入するようにした。
【０１６０】
ベンゼンカラム１０には、前記ライトカットカラム４０の下部ストリーム４６と共に、流入ライン１２を通してトランスアルキレーション反応部から排出されたストリーム１２が流入するようにした。そして、上部排出ライン１４にベンゼンを排出させてライトカットカラム４０に再循環させ、下部排出ライン１６にクメンストリームを排出させてクメンカラム２０に流入するようにした。
【０１６１】
また、クメンカラム２０の上部排出ライン２５を通してクメンを排出させるものの、これをベンゼンカラム１０の熱交換機(B)に通過させて熱の供給がなされるようにした。下部排出ライン２６を通して排出されたPIPBストリームはPIPBカラム３０に流入するようにした。また、PIPBカラム３０の上部排出ライン３４を通してPIPBを排出させてトランスアルキレーション反応部に再循環させ、下部排出ライン３６を通して重質物質(Heavies)を排出させて冷却処理した。
【０１６２】
本実施例に係る精製工程を進めるにおいては、前記ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)降下が誘導された。この時、ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)は、ベンゼンカラム１０の側方に設置された真空ポンプ１５により減圧されて略３５kPaで維持された。内部圧力(P１)の降下によって、ベンゼンカラム１０の上部温度(T１)と下部温度(T２)はそれぞれ約５０℃と約１５０℃で維持された。そしてクメンカラム２０の上部温度(T３)は約１６０℃で維持された。ここで、上部温度(T１)(T３)は塔頂区域の平均温度、下部温度(T２)は塔底区域の平均温度である。また、ライトカットカラム４０に供給された熱エネルギーQ０、ベンゼンカラム１０に供給された熱エネルギーQ１、クメンカラム２０に供給された熱エネルギーQ２、そしてクメンカラム２０の上部に排出されるクメンの熱エネルギーQ３が測定された。これを下記の[表１]に示した。
【０１６３】
[比較例]
図４に示したような装置を利用してクメンを精製した。図４に示した装置は図１に示した装置と同一であり、ただし図４では各カラム１、２で消費される熱エネルギーを説明するためにQを示している。本比較例は従来の一般の工程であって、公知の具体的な工程に対する説明は省略する。
【０１６４】
図４を参照すれば、各流入ライン１a、１b、１cを通してフレッシュベンゼン１a、アルキレーション反応部から排出されたストリーム１bおよびトランスアルキレーション反応部から排出されたストリーム１cをベンゼンカラム１に流入させた。そして軽質物質(Lights)と水(water)は上部排出ライン１dを通して、ベンゼンは中間排出ライン１f、クメンストリームは下部排出ライン１eを通して排出されるようにした。
【０１６５】
そして、クメンカラム２の上部排出ライン２aを通してクメンを排出させて回収されるようにし、下部排出ライン２bを通して排出されたPIPBストリームはPIPBカラム３に流入するようにした。また、PIPBカラム３の上部排出ライン３aを通してPIPBを排出させてトランスアルキレーション反応部に再循環させ、下部排出ライン３dを通して重質物質(Heavies)を排出させて冷却処理した。
【０１６６】
前記のような精製工程において、ベンゼンカラム１の内部圧力(P１)は略３１０kPaで維持されて、ベンゼンカラム１の上部温度(T１)と下部温度(T２)はそれぞれ約５０℃と約２１５℃で維持された。そしてクメンカラム２の上部温度(T３)は約１６０℃で維持された。ここで、上部温度(T１)(T３)は塔頂区域の平均温度、下部温度(T２)は塔底区域の平均温度である。また、ベンゼンカラム１に供給された熱エネルギーQ１、クメンカラム２に供給された熱エネルギーQ２、そしてクメンカラム２の上部から排出されるクメンの熱エネルギーQ３が測定された。これを下記の[表１]に示した。
【０１６７】
【表１】
0006270184.tif 000002
【０１６８】
前記[表１]に示された通り、本発明の実施例により、ベンゼンカラム１０の内部圧力(P１)の降下を通して、下部温度(T２)の降下を誘導し、クメンの蒸気熱源(Q３)をベンゼンカラム１０の熱源(Q１)に補充する場合、４.２１Gcal/hrの熱エネルギーを節減(約３１%節減)できることが分かった。
【０１６９】
この時、実施例において、ベンゼンカラム１０に供給された熱エネルギー(Q１)は６.９４Gcal/hrであるが、ベンゼンカラム１０にクメンの熱エネルギー(Q３)６.１Gcal/hrが供給されるので、ベンゼンカラム１０で実際に使用された熱エネルギー(Q１-Q３)は０.８４Gcal/hrである。したがって、精製工程で実際に使用された熱エネルギー(QT)は、比較例の場合には１３.６Gcal/hrであるが実施例の場合には９.３６Gcal/hrであり、エネルギー消費量が顕著に節減されたことが分かった。
【符号の説明】
【０１７０】
１０:ベンゼンカラム
１２:トランスアルキレーション反応部のストリーム流入ライン
１４:ベンゼンリサイクルライン
１５:温度降下部
１６:クメンストリーム排出ライン
２０:クメンカラム
２５:クメン排出ライン
２６:ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)ストリーム排出ライン
３０:ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)カラム
３４:ポリイソプロピルベンゼン(PIPB)排出ライン
３６:重質物質排出ライン
４０:ライトカットカラム
４１:ベンゼン流入ライン
４２:アルキレーション反応部のストリーム流入ライン
４４:上部ストリーム排出ライン
４６:下部ストリーム排出ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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