(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解圧縮ストリームが、第１脱エタン塔または脱プロパン塔で選択的に作動される第１蒸溜装置で供給される段階；及び
前記第１蒸溜装置の上部排出ストリームが第２蒸溜装置に供給される段階を含み、
前記第１蒸溜装置は、熱分解圧縮ストリームのＣ１炭化水素化合物の含量が２０モル％未満である場合、第１脱エタン塔で作動され、熱分解圧縮ストリームのＣ１炭化水素化合物の含量が２０モル％以上である場合、脱プロパン塔で作動され、
前記第１蒸溜装置が第１脱エタン塔で作動される場合、前記第２蒸溜装置の下部排出ストリームはＣ２分離装置に供給され、
前記第１蒸溜装置が脱プロパン塔で作動される場合、前記第２蒸溜装置の下部排出ストリームは第３蒸溜装置を通過してＣ２分離装置に供給されるエチレン製造方法。
【請求項２】
前記第１脱エタン塔の上部排出ストリームは、水素、Ｃ１及びＣ２炭化水素化合物を含む請求項１に記載のエチレン製造方法。
【請求項３】
前記脱プロパン塔の上部排出ストリームは、水素、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３炭化水素化合物を含む請求項１に記載のエチレン製造方法。
【請求項４】
前記エチレン製造方法は、
前記第１蒸溜装置の上部排出ストリームが第２圧縮機に供給される段階；
前記第２圧縮機の圧縮排出ストリームがアセチレン転換装置に供給される段階；及び
前記アセチレン転換装置の下部排出ストリームが第２蒸溜装置に供給される段階を含む請求項１〜３のいずれかに記載のエチレン製造方法。
【請求項５】
前記第２蒸溜装置は脱メタン塔で、
前記第３蒸溜装置は第２脱エタン塔である請求項１、３、及び４のいずれかに記載のエチレン製造方法。
【請求項６】
前記第２蒸溜装置の上部排出ストリームが冷却循環区域に循環される請求項１〜５のいずれかに記載のエチレン製造方法。
【請求項７】
前記第１蒸溜装置が脱プロパン塔で作動される場合、前記第２蒸溜装置の下部排出ストリームは第３蒸溜装置に供給され、第３蒸溜装置の上部排出ストリームはＣ２分離装置に供給される請求項１、及び３〜６のいずれかに記載のエチレン製造方法。
【請求項８】
前記第３蒸溜装置の上部排出ストリームはＣ２炭化水素化合物の混合物である請求項１、及び３〜７のいずれかに記載のエチレン製造方法。
【請求項９】
前記第３蒸溜装置の下部排出ストリームはＣ３炭化水素化合物の混合物である請求項１、及び３〜８のいずれかに記載のエチレン製造方法。
【請求項１０】
前記Ｃ２分離装置の上部排出ストリームが第１圧縮機に供給される請求項１〜９のいずれかに記載のエチレン製造方法。
【請求項１１】
前記Ｃ２分離装置の下部排出ストリームが供給原料に循環される請求項１〜１０のいずれかに記載のエチレン製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１８年０９月０４日付韓国特許出願第１０‐２０１８‐０１０５１６４号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、エチレン製造方法に係り、より詳しくは、熱分解方法によってエチレンを製造する時、生産量増産による過負荷を防いで、エチレンの生産量を向上させることができるエチレン製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、エチレンはナフサ（ｎａｐｈｔｈａ）、エタン（ｅｔｈａｎｅ）、プロパン（ｐｒｏｐａｎｅ）などの熱分解方法、アセチレン（ａｃｅｔｙｌｅｎｅ）の水素化方法及びアルコール（ａｌｃｏｈｏｌ）の脱水化方法など様々な方法によって製造されている。この中で、熱分解方法の場合、ナフサなどの炭化水素系化合物を供給原料で投入し、これを熱分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で熱分解し、熱分解された生成物を冷却、圧縮及び精製して実施するようになる。
【０００４】
最近、ナフサなどの炭化水素系化合物を供給原料で利用する熱分解方法において、エチレンなどの生成物の生産量を増加させるために、供給原料としてナフサを利用する液相（ｌｉｑｕｉｄ）の分解工程以外に、供給原料としてエタン及びプロパンなどを利用した気相（ｇａｓ）の分解工程を追加する方法が利用されている。ここで、エタンはナフサの分解によって生成された熱分解生成物の中で、精製後に循環されるエタンを供給原料で利用し、プロパンはナフサの分解によって生成された熱分解生成物の中で、精製後に循環されるプロパンなどを供給原料で利用したり、または外部から導入されたプロパンを供給原料で利用するようになる。特に、プロパンの場合、他の供給原料に比べて安価で、外部からの供給が容易であり、生産コストを節減させる長所がある。
【０００５】
一方、ナフサの熱分解工程に対して、エタン及びプロパンなどを利用した気相の分解工程が追加される場合、熱分解の結果生成された生成物を冷却、押出及び精製するための工程も一緒に追加されることが好ましいが、該当工程を増設するための空間などの問題によって主に熱分解炉のみ追加されている実情である。
【０００６】
しかし、上記のように熱分解炉を増設し、これに対する供給原料として外部からプロパンをさらに取り入れて利用する場合、従来循環されて供給原料で再利用されるエタンと分解収率（ｃｒａｃｋｉｎｇ  ｙｉｅｌｄ）の差が非常に大きい問題が発生する。特に、プロパンを供給原料で利用する熱分解炉を増設する場合や、工程設備の整備などによってナフサを利用する液相（ｌｉｑｕｉｄ）の分解工程が中断される場合などのように、プロパンを供給原料で利用する熱分解工程の割合が高くなる場合は、熱分解によって生成された生成物内のメタン（ｍｅｔｈａｎｅ）の含量が高くなりすぎて精製工程に過負荷が発生する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明で解決しようとする課題は、上記背景技術で言及した問題を解決するために、ナフサの熱分解によってエチレンを製造する時、供給原料の変化による分解収率の変化に対応可能なエチレン製造方法を提供することである。
【０００８】
つまり、本発明は、ナフサの熱分解によってエチレンを製造する時、供給原料の変化による分解収率の変化に対応可能で、気相の供給原料を利用するガス熱分解炉の増設が自在であり、ナフサを利用する液相の分解工程が整備などによって中断となる場合も個別的に実施可能なエチレン製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、ナフサの熱分解を通じてエチレンを製造する時、供給原料を追加してエチレンの生産量は増加させながらも、生産量と比例して増加する仕事量（ｗｏｒｋ）は相対的に低減させ、熱分解圧縮ストリーム内のメタンの含量が増加しても、より少ないエネルギー消費でエチレン製造が可能なエチレン製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の一実施例によると、本発明は、熱分解圧縮ストリームが第１脱エタン塔または脱プロパン塔で選択的に作動する第１蒸溜装置に供給される段階；及び上記第１蒸溜装置の上部排出ストリームが第２蒸溜装置に供給される段階を含み、上記第１蒸溜装置が第１脱エタン塔で作動される場合、上記第２蒸溜装置の下部排出ストリームはＣ２分離装置に供給され、上記第１蒸溜装置が脱プロパン塔で作動される場合、上記第２蒸溜装置の下部排出ストリームは第３蒸溜装置を通過してＣ２分離装置に供給されるエチレン製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるエチレン製造方法を利用してエチレンを製造する場合、供給原料の変化による分解収率の変化に対応することが可能で、気相の供給原料を利用するガス熱分解炉の増設が自在で、ナフサを利用する液相の分解工程が整備などによって中断される場合も個別的に実施可能な効果がある。
【００１２】
また、本発明によるエチレン製造方法を利用してエチレンを製造する場合、供給原料を追加してエチレンの生産量は増加させながらも、生産量と比例して増加する仕事量（ｗｏｒｋ）は相対的に低減させ、熱分解圧縮ストリーム内のメタンの含量が増加しても、より少ないエネルギー消費でエチレン製造が可能な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のエチレン製造方法による工程フローチャートである。
【図２】本発明の一実施例による工程フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の説明及び請求範囲で使われた用語や単語は、通常的や辞書的な意味で限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができる原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈しなければならない。
【００１５】
本発明における用語「ストリーム（ｓｔｒｅａｍ）」は、工程内の流体（ｆｌｕｉｄ）の流れを意味するものであってもよく、また、配管内で流れる流体自体を意味するものであってもよい。具体的に、上記「ストリーム」は、各装置を連結する配管内で流れる流体自体及び流体の流れを同時に意味するものであってもよい。また、上記流体は、気体（ｇａｓ）または液体（ｌｉｑｕｉｄ）を意味してもよい。
【００１６】
以下、本発明に対して理解しやすくするために本発明をより詳しく説明する。
【００１７】
本発明によるエチレン製造方法は、ナフサ、再循環Ｃ２及びＣ３炭化水素化合物及びプロパンなどをそれぞれ供給原料で投入し、それぞれの熱分解炉で熱分解を実施する段階（Ｓ１、未図示）；それぞれの熱分解炉で熱分解されて水素、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３以上の炭化水素化合物を含む熱分解ガスを冷却する段階（Ｓ２、未図示）；冷却された熱分解ガスを圧縮する段階（Ｓ３、未図示）；及び水素、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３以上の炭化水素化合物を含む熱分解圧縮ストリームを精製する段階（Ｓ４、図２）を含んで実施されてもよい。
【００１８】
具体的に、上記熱分解段階（Ｓ１）は、ナフサを供給原料とする液相の分解工程、エタン及びプロパンなどのような再循環Ｃ２及びＣ３炭化水素化合物を供給原料とする気相の分解工程、及びプロパンを供給原料とする気相の分解工程を含むことであってもよい。
【００１９】
上記冷却段階（Ｓ２）は、上記熱分解段階（Ｓ１）のそれぞれの熱分解炉で生成された熱分解ガスを冷却塔で冷却させる冷却工程を含むことであってもよい。
【００２０】
上記圧縮段階（Ｓ３）は、上記冷却段階（Ｓ２）で冷却された熱分解ストリームを精製するために２個またはそれ以上の圧縮機から多段圧縮を通じて圧縮させる圧縮工程を含むことであってもよい。
【００２１】
上記精製段階（Ｓ４）は、図２に示すように、熱分解圧縮ストリームが第１脱エタン塔または脱プロパン塔で選択的に作動される第１蒸溜装置１０に供給される段階；及び上記第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームが第２蒸溜装置２０に供給される段階を含み、上記第１蒸溜装置１０が第１脱エタン塔で作動される場合、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームはＣ２分離装置（ＳＰ）に供給され、上記第１蒸溜装置１０が脱プロパン塔で作動される場合、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームは第３蒸溜装置３０を通過してＣ２分離装置（ＳＰ）に供給されることを特徴とする。
【００２２】
具体的に、上記熱分解段階（Ｓ１）において、プロパンを供給原料とする気相の分解工程を通じてエチレンを製造する場合、他の供給原料、例えば、既存のナフサと再循環Ｃ２及びＣ３炭化水素化合物を供給原料で利用する場合に比べて、安価で外部からの供給が容易であり、生産コストを節減させながらもエチレンの生産量を増加させる効果がある。
【００２３】
しかし、供給原料としてプロパンを追加する場合、上記熱分解段階（Ｓ１）によって生成された熱分解ガス内のメタン（ｍｅｔｈａｎｅ）の含量が約２０モル％程度で、再循環されたエタンを供給原料で熱分解した熱分解ガス内のメタンの含量である約１０モル％程度に比べて、急激に増加する問題がある。このように、上記熱分解ガス内のメタンの含量が増加されると、上記精製段階（Ｓ４）を実施するにあたり、メタンを含む全てのストリーム内の水素及び炭化水素化合物を含む混合物の沸点が低くなる。
【００２４】
よって、図１に示すように、熱分解圧縮ストリームが脱エタン塔で作動される第１蒸溜装置１０に供給され、上記第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームが第２蒸溜装置２０に供給され、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームがＣ２分離装置（ＳＰ）に供給される場合、熱交換器（ＨＥ）の冷媒のみでは第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームを充分に凝縮させることが難しい。
【００２５】
このため、上記第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームが第２蒸溜装置２０に供給される前に、第２蒸溜装置２０の前端に取り付けられた気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームの流量が大幅に増加し、エチレンロス（ｌｏｓｓ）が発生する。また、冷却循環区域（ＣＢ）に過負荷が発生し、冷却循環区域（ＣＢ）から第１蒸溜装置１０への循環を確保することが難しい問題が発生する。
【００２６】
一方、本発明のエチレン製造方法によって、上記精製段階（Ｓ４）において、第３蒸溜装置３０を新設し、第１蒸溜装置１０を選択的に作動する場合、第２蒸溜装置２０に供給される第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームを熱交換器（ＨＥ）で充分に凝縮させることが可能な効果がある。また、これによって第２蒸溜装置２０の前端に取り付けられた気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームの冷却循環区域（ＣＢ）に循環されるメタン含量を調節することが容易で、精製工程の過負荷を防ぐ効果がある。また、これによって、生産量と比例して増加する仕事量（ｗｏｒｋ）は相対的に低減させ、熱分解圧縮ストリーム内のメタン含量が増加しても、より少ないエネルギー消費でエチレンの製造が可能な効果がある。
【００２７】
本発明の一実施例によると、上記第１蒸溜装置１０は、熱分解圧縮ストリームを蒸溜して分離するための装置であってもよい。上記第１蒸溜装置１０は、第１脱エタン塔または脱プロパン塔で選択的に作動されるものであってもよい。この時、上記第１蒸溜装置１０は、熱分解圧縮ストリームの成分によって第１脱エタン塔または脱プロパン塔で選択されて作動されてもよい。
【００２８】
具体的に、上記第１蒸溜装置１０は、第２蒸溜装置２０に供給される第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームを熱交換器（ＨＥ）で充分に凝縮させるために、第１蒸溜装置１０に供給される熱分解圧縮ストリームのＣ１炭化水素化合物の含量によって選択されるものであってもよい。
【００２９】
より具体的に、上記第１蒸溜装置１０は、熱分解圧縮ストリームのＣ１炭化水素化合物の含量が２０モル％未満の場合、第１脱エタン塔で作動され、熱分解圧縮ストリームのＣ１炭化水素化合物の含量が２０モル％以上の場合、脱プロパン塔で作動されるものであってもよい。
【００３０】
上記第１蒸溜装置１０に供給される熱分解圧縮ストリームのＣ１炭化水素化合物の含量が高くなる場合、熱交換器（ＨＥ）で第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームを充分に凝縮させることが難しい。しかし、本発明のように熱分解圧縮ストリームのＣ１炭化水素化合物の含量が２０モル％以上の場合、上記第１蒸溜装置１０を脱プロパン塔で選択して作動することにより、第１蒸溜装置１０の上部排出ストリーム全体の沸点を高めることができる。
【００３１】
よって、上記熱分解段階（Ｓ１）の供給原料によって、熱分解圧縮ストリーム内のＣ１炭化水素化合物の含量が増加しても、第２蒸溜装置２０に供給される第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームを熱交換器（ＨＥ）で充分に凝縮させることが可能で、精製工程の過負荷を防ぐ効果がある。
【００３２】
一方、本発明の一実施例によると、上記第１蒸溜装置１０は、第１蒸溜装置１０の作動条件によって第１脱エタン塔または脱プロパン塔で選択されてもよい。上記第１蒸溜装置１０が第１脱エタン塔で選択されて作動される場合、上記第１蒸溜装置１０の運転温度は−８０℃ないし４０℃、−７０℃ないし３０℃、または−６５℃ないし２０℃であってもよい。また、上記第１蒸溜装置１０が脱プロパン塔で選択されて作動される場合、上記第１蒸溜装置１０の運転温度は−５０℃ないし９０℃、−４０℃ないし８０℃、または−２０℃ないし６０℃であってもよい。
【００３３】
また、本発明の一実施例によると、上記第１脱エタン塔または脱プロパン塔で選択的に作動される第１蒸溜装置１０の運転温度は、第１蒸溜装置１０の下部に取り付けられたリボイラ（ＲＢ）によって調節されることができる。
【００３４】
本発明の一実施例によると、上記第１蒸溜装置１０の下部に取り付けられたリボイラは、上記第１蒸溜装置１０の運転温度を調節するための熱源（ｈｅａｔ  ｓｏｕｒｃｅ）であって、外部から供給された熱源、例えばクエンチウォーター（ｑｕｅｎｃｈ  ｗａｔｅｒ）またはスチーム（ｓｔｅａｍ）などを利用することができる。
【００３５】
本発明の一実施例によると、上記第１蒸溜装置１０に供給される熱分解圧縮ストリームは、水素、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３以上の炭化水素化合物を含むものであってもよい。上記第１蒸溜装置１０に供給された熱分解圧縮ストリームは、選択された第１蒸溜装置１０によってそれぞれ異なるように分離及び精製されてもよい。
【００３６】
本発明の一実施例によると、上記第１蒸溜装置１０が第１脱エタン塔で選択されて作動される場合、上記第１蒸溜装置１０は熱分解圧縮ストリームからＣ３以上の炭化水素化合物を分離精製するものであってもよい。具体的に、上記第１蒸溜装置１０、すなわち、上記第１脱エタン塔から分離精製されて排出される上記第１脱エタン塔の上部排出ストリームは、水素、Ｃ１及びＣ２炭化水素化合物を含むものであってもよく、上記第１脱エタン塔の下部排出ストリームはＣ３以上の炭化水素化合物を含むものであってもよい。
【００３７】
また、本発明の一実施例によると、上記第１蒸溜装置１０が脱プロパン塔で選択されて作動される場合、上記第１蒸溜装置１０は、熱分解圧縮ストリームからＣ４以上の炭化水素化合物を分離精製するものであってもよい。具体的に、上記第１蒸溜装置１０、すなわち、上記脱プロパン塔から分離精製されて排出される上記脱プロパン塔の上部排出ストリームは、水素、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３炭化水素化合物を含むものであってもよく、上記脱プロパン塔の下部排出ストリームはＣ４以上の炭化水素化合物を含むものであってもよい。
【００３８】
つまり、本発明の一実施例によると、上記のように、第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームの成分は、第１蒸溜装置１０が選択されて作動される種類、すなわち、第１脱エタン塔または脱プロパン塔によって異なってもよい。よって、上記第１蒸溜装置１０が第１脱エタン塔で選択されて作動される中で、熱分解圧縮ストリーム内のＣ１炭化水素化合物の含量が増加しても、上記第１蒸溜装置１０を脱プロパン塔に転換して沸点を下げて運転すれば、第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームを同一な熱交換器（ＨＥ）で充分に凝縮させることが可能で、供給原料の変化による熱分解圧縮ストリームの精製工程を弾力的に行うことが可能な効果がある。
【００３９】
また、本発明の一実施例によると、上記第１脱エタン塔の下部排出ストリームは脱プロパン塔（未図示）に供給されるものであってもよく、上記脱プロパン塔の下部排出ストリームは、脱ブタン塔（未図示）に供給されるものであってもよく、この後、それぞれ脱プロパン塔（未図示）、または脱ブタン塔（未図示）でＣ３以上、またはＣ４以上の炭化水素化合物に対する精製及び分離工程が行われてもよい。
【００４０】
一方、本発明の一実施例によると、上記エチレン製造方法は、上記第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームが第２蒸溜装置２０に供給される前に、上記第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームが第２圧縮機Ｐ２に供給される段階；上記第２圧縮機Ｐ２の圧縮排出ストリームがアセチレン転換装置（ＡＣ）に供給される段階；及び上記アセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームが第２蒸溜装置２０に供給される段階を含むことができる。
【００４１】
本発明の一実施例によると、上記圧縮段階（Ｓ３）での多段圧縮は、４段の圧縮機（４段目の圧縮機を図２のＰ２で示し、前段の１ないし３段圧縮機は未図示）によって行われてもよい。
【００４２】
具体的に、上記圧縮段階（Ｓ３）で１段、２段及び３段までの圧縮が行われ、３段圧縮機で圧縮して排出された水素、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３以上の炭化水素化合物を含む熱分解圧縮ストリームが上記精製段階（Ｓ４）での第１蒸溜装置１０に供給されてもよい。
【００４３】
第１蒸溜装置１０に供給された熱分解圧縮ストリームは、上記のように、第１蒸溜装置１０の上部排出ストリーム及び下部排出ストリームで精製及び分離されてもよく、第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームは上記４段圧縮機の中で４段目の圧縮機である第２圧縮機Ｐ２に供給され、４段圧縮が精製段階（Ｓ４）で行われることであってもよい。この場合、上記圧縮段階（Ｓ３）で１段ないし４段圧縮を行った後、上記精製段階（Ｓ４）に流入する場合に比べて、４段圧縮機の中で４段目の圧縮機である第２圧縮機Ｐ２に流入される炭化水素化合物の量を低減させることができて、工程の運転エネルギーを節約する効果がある。
【００４４】
また、上記精製段階（Ｓ４）において、上記熱分解圧縮ストリームは第１蒸溜装置１０に供給される前に１個以上の熱交換器を通じて冷却して供給されてもよく、上記第２圧縮機Ｐ２の圧縮排出ストリームはアセチレン転換装置（ＡＣ）に供給される前に１個以上の熱交換器Ｈ１、Ｈ２を通じて冷却して供給されてもよく、アセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームは第２蒸溜装置２０の前端に取り付けられた熱交換器（ＨＥ）及び気液分離装置（ＦＴ）に供給される前に、１個以上の熱交換器Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６を通じて冷却され、１個以上の乾燥装置を通じて乾燥されるし、１個以上の気液分離装置を通じて一部ストリームが分離して供給されてもよい。
【００４５】
本発明の一実施例によると、上記第２蒸溜装置２０は、前端に熱交換器（ＨＥ）及び気液分離装置（ＦＴ）を備えてもよい。
【００４６】
本発明の一実施例によると、上記熱交換器（ＨＥ）は第１蒸溜装置１０の上部排出ストリーム、またはアセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームを冷却させるためのものであってもよい。上記熱交換器（ＨＥ）を通過する第１蒸溜装置１０の上部排出ストリーム、またはアセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームは上記熱交換器（ＨＥ）によって冷却され、凝縮された状態で気液分離装置（ＦＴ）に供給されてもよい。
【００４７】
また、本発明の一実施例によると、上記熱交換器（ＨＥ）を通過して気液分離装置（ＦＴ）に供給された第１蒸溜装置１０の上部排出ストリーム、またはアセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームは、気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリーム及び下部排出ストリームでそれぞれ気液分離されてもよい。
【００４８】
本発明の一実施例によると、上記気液分離装置（ＦＴ）の下部排出ストリームは第２蒸溜装置２０に供給されてもよい。この時、上記気液分離装置（ＦＴ）の下部排出ストリームは、上記第１蒸溜装置１０の種類によって上記第１蒸溜装置１０が第１脱エタン塔である場合、水素、Ｃ１及びＣ２炭化水素化合物を含んでもよく、上記第１蒸溜装置１０が脱プロパン塔である場合、水素、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３炭化水素化合物を含んでもよい。
【００４９】
また、本発明の一実施例によると、上記気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームは冷却循環区域（ＣＢ）に循環されるものであってもよく、上記気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームは水素及びＣ１炭化水素化合物を含むものであってもよい。また、上記気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームは、一部のＣ２、またはＣ３炭化水素化合物を含んでもよい。
【００５０】
一方、本発明の一実施例によると、上記第２蒸溜装置２０は脱メタン塔で、上記第３蒸溜装置３０は第２脱エタン塔であってもよい。
【００５１】
本発明の一実施例によると、上記第２蒸溜装置２０は、上記第１蒸溜装置１０の種類によって上記第１蒸溜装置１０が第１脱エタン塔で作動される場合、水素及びＣ１炭化水素化合物とＣ２炭化水素化合物を精製して分離するためのものであってもよく、上記第１蒸溜装置１０が脱プロパン塔で作動される場合、水素及びＣ１炭化水素化合物と、Ｃ２及びＣ３炭化水素化合物を精製して分離するためのものであってもよい。具体的に、上記第２蒸溜装置２０に供給された上記第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームは、上記第２蒸溜装置２０で上記第２蒸溜装置２０の上部排出ストリーム及び下部排出ストリームにそれぞれ精製分離されてもよい。
【００５２】
本発明の一実施例によると、上記第２蒸溜装置２０の上部排出ストリームは、上記第１蒸溜装置１０の種類と関係なく、水素及びＣ１炭化水素化合物を含むものであってもよく、上記第２蒸溜装置２０の上部排出ストリームは冷却循環区域（ＣＢ）に循環されるものであってもよい。上記のように、冷却循環区域（ＣＢ）に循環される第２蒸溜装置２０の上部排出ストリームは、冷却循環区域（ＣＢ）を経って廃ガス（ｔａｉｌ  ｇａｓ）を通じて一部排出されたり、冷却循環区域（ＣＢ）から第１蒸溜装置１０に循環されてもよい。
【００５３】
本発明の一実施例によると、第１蒸溜装置１０が第１脱エタン塔で作動される場合、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームはＣ２分離装置（ＳＰ）に供給されることができる。この時、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームはＣ２炭化水素化合物のみを含むものであってもよく、具体的な例として、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームはエタン（ｅｔｈａｎｅ）及びエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ）を含むものであってもよい。また、本発明の一実施例によると、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームの一部は、熱交換器を通過してＣ２分離装置（ＳＰ）に供給されてもよく、第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームの残部は、Ｃ２分離装置（ＳＰ）に直接供給されてもよい。
【００５４】
本発明の一実施例によると、上記第１蒸溜装置１０が脱プロパン塔で作動される場合、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームは第３蒸溜装置３０に供給されてもよい。この時、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームはＣ２及びＣ３炭化水素化合物を含むものであってもよい。また、上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームは、ポンプ（ＮＰ）によって第３蒸溜装置３０に供給されてもよい。
【００５５】
本発明の一実施例によると、上記第３蒸溜装置２０は、第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームからＣ２炭化水素化合物及びＣ３炭化水素化合物を精製して分離するためのものであってもよく、具体的に、上記第３蒸溜装置３０に供給された上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームは、上記第３蒸溜装置３０において、上記第３蒸溜装置３０の上部排出ストリーム及び下部排出ストリームにそれぞれ精製分離されてもよい。
【００５６】
本発明の一実施例によると、上記第３蒸溜装置３０の上部排出ストリームはＣ２分離装置（ＳＰ）に供給されてもよい。この時、上記第３蒸溜装置３０の上部排出ストリームはＣ２炭化水素化合物の混合物であってもよく、具体的な例として、Ｃ２炭化水素化合物のみを含むものであってもよく、より具体的な例として、エタン（ｅｔｈａｎｅ）及びエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ）を含むものであってもよい。また、本発明の一実施例によると、上記第３蒸溜装置３０の上部排出ストリームの一部は熱交換器を通過してＣ２分離装置（ＳＰ）に供給されてもよく、第３蒸溜装置３０の上部排出ストリームの残部はＣ２分離装置（ＳＰ）に直接供給されてもよい。
【００５７】
本発明の一実施例によると、上記第３蒸溜装置３０の下部排出ストリームは、Ｃ３分離装置（未図示）に供給されてもよい。この時、上記第３蒸溜装置３０の下部排出ストリームはＣ３炭化水素化合物の混合物であってもよく、具体的な例として、Ｃ３炭化水素化合物のみを含むものであってもよく、より具体的な例として、プロパン（ｐｒｏｐａｎｅ）、プロピレン（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）及びプロピン（ｐｒｏｐｙｎｅ）を含むものであってもよい。Ｃ３分離装置（未図示）で分離及び精製されたＣ３炭化水素化合物は、種類及び必要によって生成物を収得したり、または供給原料に循環されることができる。
【００５８】
また、本発明の一実施例によると、上記 Ｃ２分離装置（ＳＰ）はＣ２炭化水素化合物を精製して分離するためのものであってもよい。具体的に、上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）に供給された上記第２蒸溜装置２０の下部排出ストリーム、または第３蒸溜装置３０の上部排出ストリームは、上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）で、上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）の上部排出ストリーム及び下部排出ストリームにそれぞれ精製分離されてもよい。
【００５９】
本発明の一実施例によると、上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）の上部排出ストリームはエチレンを含むものであってもよく、上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）の上部排出ストリームは第１圧縮機Ｐ１に供給されるものであってもよい。
【００６０】
また、本発明の一実施例によると、上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）の下部排出ストリームはエタンを含むものであってもよく、上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）の下部排出ストリームは上記熱分解段階（Ｓ１）の供給原料に循環されてもよい。
【００６１】
本発明の一実施例によると、上記第１圧縮機Ｐ１は上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）の上部排出ストリームからエチレンを製造するために利用される、いわゆる、エチレン冷却圧縮機（ＥＲＣ、Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）であってもよい。上記第１圧縮機Ｐ１の圧縮排出ストリームは、第１循環流れ、第２循環流れ及び第３流れを含んでもよい。
【００６２】
本発明の一実施例によると、上記第１循環流れは、第１圧縮機Ｐ１の圧縮排出ストリームの一部が熱交換器（ＨＥ）を通過して第１圧縮機Ｐ１に供給される流れであってもよい。
【００６３】
また、本発明の一実施例によると、上記第２循環流れは、第１圧縮機Ｐ１の圧縮排出ストリームの一部が上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）に循環される流れであってもよい。
【００６４】
また、本発明の一実施例によると、上記第３流れは、第１圧縮機Ｐ１の圧縮排出ストリームの一部が生成物としてエチレンを収得する流れであってもよい。
【００６５】
本発明の一実施例によると、上記第１圧縮機Ｐ１の圧縮排出ストリームの一部は、第１循環流れとして熱交換器（ＨＥ）を通過して第１圧縮機Ｐ１に供給されてもよい。上記第１循環流れは、熱交換器（ＨＥ）を通過しながら熱交換器（ＨＥ）の冷媒ストリームで利用されてもよい。これと関わって、図２には、記載及び図示の便宜上、熱交換器（ＨＥ）を気液分離装置（ＦＴ）の前端と、第１圧縮機Ｐ１の前端にそれぞれ図示したが、気液分離装置（ＦＴ）の前端に備えられた熱交換器（ＨＥ）と、第１圧縮機Ｐ１の前端に備えられた熱交換器（ＨＥ）は相互同一なものであってもよい。
【００６６】
本発明のエチレン製造方法によると、上記熱交換器（ＨＥ）を通過する上記第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームまたはアセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームと、上記第１循環流れは熱交換器（ＨＥ）で互いに向流（ｃｏｕｎｔｅｒ‐ｃｕｒｒｅｎｔ  ｆｌｏｗ）、並流（ｃｏ‐ｃｕｒｒｅｎｔ  ｆｌｏｗ）、または直交流（ｃｒｏｓｓ  ｆｌｏｗ）によって互いに熱交換されることができる。この時、第１循環流れが冷媒ストリームに利用され、上記第１蒸溜装置１０の上部排出ストリームまたはアセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームを冷却させることができる。
【００６７】
一方、本発明の一実施例によると、上記第１循環流れを形成する第１圧縮機Ｐ１の圧縮排出ストリームの一部は、上記熱交換器（ＨＥ）を通過する前に冷媒ストリームに利用されるために温度を下げる必要があるが、上記温度は第１循環流れを形成する第１圧縮機Ｐ１の圧縮排出ストリームの一部の圧力調節によって下げることができる。
【００６８】
また、本発明の一実施例によると、上記熱交換器（ＨＥ）を通過した後の上記第１循環流れは、上記Ｃ２分離装置（ＳＰ）の上部排出ストリームに合流して第１圧縮機Ｐ１に供給されてもよい。
【００６９】
以下、実施例によって本発明をより詳しく説明する。しかし、下記実施例は本発明を例示するためのものであって、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で様々な変更及び修正が可能であることは通常の技術者にとって自明なことであり、これらのみで本発明の範囲が限定されることではない。
【００７０】
［実験例］
（実施例１）
図２に図示された工程フローチャートに対し、ＡＳＰＥＮＴＥＣＨ社のＡＳＰＥＮ  ＰＬＵＳシミューレーターを利用して工程をシミュレーションした。
【００７１】
熱分解段階（Ｓ１）の供給原料として、再循環Ｃ２炭化水素化合物、再循環Ｃ３炭化水素化合物及び外部から供給されるプロパンをそれぞれ３１，６０６ｋｇ／ｈｒ（再循環Ｃ２炭化水素化合物）、６，１０２ｋｇ／ｈｒ（再循環Ｃ３炭化水素化合物）及び１８，５０６ｋｇ／ｈｒ（プロパン）の供給流量に設定した。上記熱分解圧縮ストリームの組成を下記表１に示し、精製段階（Ｓ４）の各ストリームに対する温度及び圧力を下記表２に示し、気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームの組成及び流量を下記表３に示す。この時、下記表１に示すように、熱分解圧縮ストリームの組成の中で、メタンの含量が１４．６モル％で、２０モル％未満の含量を示し、第１蒸溜装置１０を第１脱エタン塔で作動し、第３蒸溜装置は作動させず、第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームをＣ２分離装置（ＳＰ）に直接供給した。
【００７２】
【表１】
0006894046.tif 000002
【００７３】
【表２】
0006894046.tif 000003
【００７４】
【表３】
0006894046.tif 000004
【００７５】
（実施例２）
上記実施例１において、熱分解段階（Ｓ１）の供給原料として、再循環Ｃ２炭化水素化合物、再循環Ｃ３炭化水素化合物及び外部から供給されるプロパンをそれぞれ３２，７４０ｋｇ／ｈｒ（再循環Ｃ２炭化水素化合物）、１６，８６９ ｋｇ／ｈｒ（再循環Ｃ３炭化水素化合物）及び７９，５６１ｋｇ／ｈｒ（プロパン）の供給流量で設定した。上記熱分解圧縮ストリームの組成を下記表４に示し、精製段階（Ｓ４）の各ストリームに対する温度及び圧力を下記表５に示し、気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームの組成及び流量を下記表６に示す。この時、下記表４に示すように、熱分解圧縮ストリームの組成の中で、メタンの含量が２６．０モル％で、２０モル％以上の含量を示し、第１蒸溜装置１０を脱プロパン塔で作動し、第３蒸溜装置を作動させ、第２蒸溜装置２０の下部排出ストリームを第３蒸溜装置３０を通過してＣ２分離装置（ＳＰ）に供給した。
【００７６】
【表４】
0006894046.tif 000005
【００７７】
【表５】
0006894046.tif 000006
【００７８】
【表６】
0006894046.tif 000007
【００７９】
（比較例）
上記実施例２において、図２に図示された工程フローチャートの代わりに、図１に図示された工程フローチャートを利用したことを除いては、上記実施例と同様の条件で工程をシミュレーションした。第１蒸溜装置に供給される上記熱分解圧縮ストリームの流量及び組成は上記表４と同一である。
【００８０】
この時、精製段階（Ｓ４）の各ストリームに対する温度及び圧力を下記表７に示し、気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームの組成及び流量を下記表８に示す。
【００８１】
【表７】
0006894046.tif 000008
【００８２】
【表８】
0006894046.tif 000009
【００８３】
上記表１及び４に示すように、熱分解段階（Ｓ１）において、実施例１で実施例２のように供給原料でプロパンの供給流量を増加した場合、熱分解圧縮ストリーム内のメタンの含量が増加することを確認することができた。
【００８４】
また、表６及び８に示すように、同一種類の供給原料を同一流量で供給した時、精製段階（Ｓ４）において、第１蒸溜装置１０を脱エタン塔のみ利用する比較例に比べて、熱分解圧縮ストリーム内のメタンの含量によって第１蒸溜装置１０を脱プロパン塔で利用する実施例２の場合、熱交換器（ＨＥ）を通過した後のアセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームを充分に凝縮させることが可能で、冷却循環区域（ＣＢ）に循環される気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームを通じて排出されるメタンの含量を調節することが可能で、冷却循環区域（ＣＢ）の過負荷の発生を防いで冷却循環区域（ＣＢ）から第１蒸溜装置１０への循環を確保することができることを確認した。
【００８５】
また、上記表７に示す各ストリームの温度及び圧力は図１に図示された工程フローチャートを利用した工程シミュレーションを行うための温度及び圧力に該当するが、上記表７の熱交換器（ＨＥ）を通過した後のアセチレン転換装置（ＡＣ）の下部排出ストリームの場合、実際の工程では−７５℃が最も低温状態のシステムであるため、上記温度である−８０．９℃の実施が不可能である。また、これによって、気液分離装置（ＦＴ）に供給される熱交換器（ＨＥ）を通過した後のＣ１及びＣ２炭化水素化合物を含む供給ストリームは凝縮が充分に行われなかった状態なので、気液分離装置（ＦＴ）の下部排出ストリーム及び上部排出ストリームも上記温度及び圧力で行われることが不可能である。
【００８６】
よって、図１に図示された工程フローチャートを上記のように工程運転が可能な条件に合わせたシミュレーションではない実際の工程に適用する場合、熱交換器（ＨＥ）での凝縮が充分ではなく、凝縮されなかった流体が気液分離装置（ＦＴ）の上部排出ストリームで一緒に排出され、冷却循環区域（ＣＢ）に流入される問題が発生する。また、冷却循環区域（ＣＢ）に流入された流体によって冷却循環区域（ＣＢ）では冷却循環するための熱量が足りないし、これによって生成物であるエチレンが廃ガス（ｔａｉｌ  ｇａｓ）に抜け出る深刻な損失が発生する。また、冷却循環区域（ＣＢ）でのジュール・トムソン循環（Ｊｏｕｌｅ‐Ｔｈｏｍｓｏｎ  ｒｅｃｙｃｌｅ）で第２圧縮機Ｐ２に再流入される流体が増加するようになり、これによって仕事量が増加し、冷却循環区域（ＣＢ）の全体にかけて過負荷が発生するようになる。
【００８７】
本発明者らは、上記のような結果から、本発明によってエチレンを製造する場合、供給原料の変化による分解収率の変化に対応可能で、気相の供給原料を利用するガス熱分解炉の増設が自在であり、ナフサを利用する液相の分解工程が整備などによって中断される場合にも個別的に実施できることを確認した。また、供給原料を追加してエチレンの生産量は増加させながらも、生産量と比例して増加する仕事量（ｗｏｒｋ）は相対的に低減させ、熱分解圧縮ストリーム内のメタンの含量が増加しても、より少ないエネルギー消費でエチレンが製造できることを確認することができた。
【図１】
0006894046.tif 000010
【図２】
0006894046.tif 000011