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KR102050834B1 - Producing method of Butadiene - Google Patents

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KR102050834B1
KR102050834B1 KR1020160031901A KR20160031901A KR102050834B1 KR 102050834 B1 KR102050834 B1 KR 102050834B1 KR 1020160031901 A KR1020160031901 A KR 1020160031901A KR 20160031901 A KR20160031901 A KR 20160031901A KR 102050834 B1 KR102050834 B1 KR 102050834B1
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butadiene
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reaction
distillation column
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김호수
최용진
윤기용
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 부타디엔의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제조 공정 중 압축 단계에 사용되는 압축기는 1단 또는 2단으로 하고, 반응기로부터 생성되는 반응 생성물의 분리를 추출 증류 컬럼(Extractive distillation column, EDC)을 통해 수행하며, 상기 추출 증류 컬럼의 압력은 1∼6 kg/cm2인 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 부타디엔 제조 방법에 따르면, 공정 설비를 간소화하고 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
The present invention relates to a method for producing butadiene, and more specifically, the compressor used in the compression step of the manufacturing process is one stage or two stages, the separation of the reaction product produced from the reactor by the extraction distillation column (Extractive distillation column, EDC), the pressure of the extractive distillation column provides a method for producing butadiene, characterized in that 1 to 6 kg / cm 2 .
According to the butadiene production method of the present invention, it is possible to simplify the process equipment and improve the energy efficiency.

Description

부타디엔의 제조 방법{Producing method of Butadiene}Producing method of Butadiene

본 발명은 공정 설비를 간소화하고 소비되는 에너지를 경감시킬 수 있는 부타디엔의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing butadiene which can simplify process equipment and reduce the energy consumed.

산업적으로 1,3-부타디엔(Butadiene)은 다양한 분야에서 활용되고 있는 중요한 화학 물질 중 하나이다. 이를테면, 합성고무와 전자재료 등 수많은 석유화학 제품의 중간체로 이용되고 있으며, 이러한 부타디엔은 현재 석유화학 시장에서 가장 중요한 기초 유분 중 하나로서 그 수요와 가치가 점차 증가하고 있다.Industrially, 1,3-butadiene is one of the important chemicals used in various fields. For example, it is used as an intermediate of many petrochemical products such as synthetic rubber and electronic materials. Butadiene is one of the most important basic oils in the petrochemical market and its demand and value are gradually increasing.

1,3-부타디엔을 제조하는 방법으로는 납사 크래킹을 통하여 C4 유분으로부터 추출하는 방법, 노르말-부텐(n-butene)의 직접 탈수소화 반응, 노르말-부텐(n-butene)의 산화적 탈수소화(oxidative dehydrogenation) 반응을 통한 제조 방법 등이 있다.Methods for preparing 1,3-butadiene include extracting from C4 fraction through naphtha cracking, direct dehydrogenation of n-butene, and oxidative dehydrogenation of n-butene ( oxidative dehydrogenation reaction method.

이 중 부탄 또는 부텐을 산화탈수소 반응시켜 1,3-부타디엔을 제조하는 방법은 반응물의 폭발 위험을 줄이는 동시에 촉매의 코킹(coking) 방지 및 반응열 제거를 위하여 원료 이외에 질소, 수증기(steam) 등을 투입한다. 상기 반응에 의하면 주생성물인 1,3-부타디엔을 비롯하여 부생성물인 일산화탄소, 이산화탄소 등이 부차적으로 생성된다.Among them, a method of producing 1,3-butadiene by reacting butane or butene with oxidative dehydrogenation is to reduce the risk of explosion of reactants, and to inject nitrogen and steam in addition to raw materials to prevent coking of catalyst and to remove heat of reaction. do. According to the reaction, 1,3-butadiene as the main product, carbon monoxide, carbon dioxide, and the like by-products are additionally generated.

이후, 상기 반응 생성물로부터 가스 생성물(light gas)을 분리·제거하면 1,3-부타디엔을 포함하는 C4 혼합물이 얻어지고, 이를 정제하면 고순도의 1,3-부타디엔이 얻어진다. 한편, 상기 분리·제거된 가스 생성물의 일부 또는 전부가 재활용될 수 있다.Subsequently, when the light product is separated and removed from the reaction product, a C4 mixture including 1,3-butadiene is obtained, and when purified, the 1,3-butadiene of high purity is obtained. Meanwhile, some or all of the separated and removed gas products may be recycled.

통상적으로, 종래에는 상술한 방법에 따른 부타디엔 제조를 도 1로 제시하는 공정 순서도에 따라 수행하였다.Typically, butadiene production according to the method described above was conventionally performed according to the process flow chart shown in FIG.

그러나 이 경우, 공정 중 반응 생성물의 분리 단계에서 사용되는 흡수 용매에 대한 반응 생성물의 높은 흡수 성능 및 용존 산소량을 줄이기 위해 높은 압력이 필요하였다. 이에, 막대한 에너지 소비가 요구되는 것은 물론, 공정 설비가 복잡화되고 투자비 부담 또한 증가하는 문제가 있었다. In this case, however, a high pressure was required to reduce the amount of dissolved oxygen and the high absorption performance of the reaction product relative to the absorption solvent used in the separation step of the reaction product during the process. Therefore, not only the enormous energy consumption is required, but also the process equipment is complicated and the investment cost burden also increases.

따라서, 공정에 필요한 압력 조건 등을 완화하고 설비를 간소화하여 보다 경제적, 효율적으로 부타디엔을 제조하기 위한 개선된 방법이 필요한 실정이었다.Therefore, there is a need for an improved method for producing butadiene more economically and efficiently by mitigating pressure conditions required for the process and simplifying the installation.

아세틸렌 전환 공정을 이용한 C4 유분으로부터 1,3-부타디엔을 분리하는 방법 (대한민국 등록특허 제10-1111015호)Method for separating 1,3-butadiene from C4 fraction using acetylene conversion process (Korea Patent No. 10-1111015)

상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 발명자들은 반응 생성물을 분리하는 단계에서 추출 증류 컬럼을 사용함으로써 분리 시 요구되는 압력 조건을 경감시킬 수 있고, 도 1에 제시된 바와 같이 종래의 부타디엔 제조 공정 중 흡수탑 및 탈기탑을 거치던 분리 단계를 추출 증류 컬럼의 한 단계로 통합하여 수행할 수 있으며, 최소 3단 이상으로 설치되던 압축기를 1단 또는 2단으로 간소화시킬 수 있어 결과적으로 과도한 에너지의 소모 없이 경제적으로 부타디엔을 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다.In order to solve the above problems, the inventors of the present invention can reduce the pressure conditions required for separation by using an extractive distillation column in the step of separating the reaction product, and as shown in Figure 1 during the conventional butadiene manufacturing process Separation steps from the absorption tower and deaeration tower can be combined into one stage of the extractive distillation column, and compressors installed in at least three stages can be simplified to one or two stages, resulting in excessive energy consumption. The present invention was completed by confirming that butadiene can be economically produced without.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 분리 단계에서 요구되었던 압력 조건을 경감시키고, 이에 따라 과도한 에너지 소모 없이 경제적으로 부타디엔을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to reduce the pressure conditions required in the conventional separation step and thus provide a method for producing butadiene economically without excessive energy consumption.

C4 유분, 스팀(steam), 산소(O2) 및 질소(N2)를 포함하는 제1 흐름을 촉매가 충진된 반응기 내에 유입시켜 산화탈수소 반응을 진행하는 단계;Conducting a dehydrogenation reaction by introducing a first stream including C4 oil, steam, oxygen (O 2 ), and nitrogen (N 2 ) into a catalyst-filled reactor;

반응기로부터 얻어진 반응 생성물을 냉각시키는 단계;Cooling the reaction product obtained from the reactor;

냉각된 반응 생성물을 압축하는 단계;Compressing the cooled reaction product;

압축된 반응 생성물 중 부타디엔, 부타디엔을 제외한 C4 혼합물 및 가스 생성물을 분리하는 단계; 및Separating butadiene, a C4 mixture except butadiene, and a gas product in the compressed reaction product; And

분리된 부타디엔을 회수 및 정제하는 단계;를 포함하되,Recovering and purifying the separated butadiene; including,

상기 압축 단계에 사용되는 압축기는 1단 또는 2단이고, 상기 반응 생성물의 분리 단계는 추출 증류 컬럼(Extractive distillation column, EDC)을 통해 이루어지며, 추출 증류 컬럼의 압력은 1∼6 kg/cm2인 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법을 제공한다.The compressor used in the compression step is one or two stages, and the separation of the reaction product is performed through an extractive distillation column (EDC), and the pressure of the extractive distillation column is 1 to 6 kg / cm 2. It provides the manufacturing method of butadiene characterized by the above-mentioned.

필요에 따라 상기 공정은 분리 단계 이후에 부타디엔을 제외한 C4 혼합물, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 제2 흐름을 순환시켜 반응기로 재투입하고, 퍼지(purge)를 포함하는 제3 흐름은 반응 시스템 외부로 배출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.If necessary, the process includes, after the separation step, circulating a second stream comprising any one of C4 mixture except carbonadiene, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, and combinations thereof, back into the reactor, and including a purge. The third flow may further comprise venting out of the reaction system.

본 발명의 부타디엔 제조 방법에 따르면,According to the butadiene production method of the present invention,

종래의 부타디엔 제조 공정과 비교하였을 때, 공정 중 흡수탑 및 탈기탑을 거치던 반응 생성물의 분리 단계를 추출 증류 컬럼(Extractive distillation column, 이하 'EDC'라고 함)을 통하여 수행함으로써 제조 공정 전반의 압력 조건을 낮출 수 있다. Compared with the conventional butadiene manufacturing process, the separation of the reaction product through the absorption tower and degassing column during the process is carried out through an extractive distillation column (hereinafter referred to as 'EDC') pressure throughout the manufacturing process The condition can be lowered.

구체적으로, EDC를 사용하면 1,3-부타디엔을 포함하는 C4 혼합물 및 가스 생성물들을 선 분리 유도할 수 있으므로 종래 대비 현저히 낮은 압력에서 분리 공정의 수행이 가능하다.Specifically, the use of EDC can lead to the linear separation of the C4 mixture and gas products containing 1,3-butadiene, it is possible to perform the separation process at a significantly lower pressure than conventional.

또한, 경감된 압력 조건에 따라 기존의 압축 설비를 간소화할 수 있는 것은 물론, 흡수탑과 탈기탑으로 분리된 두 과정을 추출 증류 컬럼(EDC)의 단일 단계로 통합하여 수행할 수 있어 공정 설비를 간소화시킬 수 있다.In addition, the existing compression plant can be simplified according to the reduced pressure conditions, and the two processes separated by the absorption tower and the degassing column can be combined into a single step of the extractive distillation column (EDC). It can be simplified.

아울러 회수 물질의 순도와 수율 또한 향상되는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the purity and yield of the recovered material are also improved.

따라서 결과적으로, 본 발명의 부타디엔 제조 방법에 따르면 고수율로 부타디엔을 회수하면서도 공정에 소비되는 에너지 및 설비 투자 비용을 절감할 수 있다.As a result, according to the butadiene production method of the present invention, while recovering butadiene in high yield, it is possible to reduce the energy and equipment investment cost consumed in the process.

도 1은 종래의 부타디엔 제조 방법 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부타디엔 제조 방법의 공정 순서도이다.
1 is a process flowchart of a conventional butadiene production method.
2 is a process flowchart of a butadiene production method according to the present invention.

이하, 본 발명의 내용에 대하여 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 내용은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 가장 대표적인 실시 형태만을 기재한 것으로서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되지 않으며 본 발명은 하기 내용과 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail. However, the following contents are described only for the most representative embodiments in order to help the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto, and the present invention should be understood to cover all ranges equivalent to the following contents.

본 발명은,The present invention,

C4 유분, 스팀(steam), 산소(O2) 및 질소(N2)를 포함하는 제1 흐름을 촉매가 충진된 반응기 내에 유입시켜 산화탈수소 반응을 진행하는 단계;Conducting a dehydrogenation reaction by introducing a first stream including C4 oil, steam, oxygen (O 2 ), and nitrogen (N 2 ) into a catalyst-filled reactor;

반응기로부터 얻어진 반응 생성물을 냉각시키는 단계;Cooling the reaction product obtained from the reactor;

냉각된 반응 생성물을 압축하는 단계;Compressing the cooled reaction product;

압축된 반응 생성물 중 부타디엔, 부타디엔을 제외한 C4 혼합물 및 가스 생성물로 분리하는 단계; 및Separating butadiene, a C4 mixture excluding butadiene, and a gas product in the compressed reaction product; And

분리된 부타디엔을 회수 및 정제하는 단계;를 포함하되,Recovering and purifying the separated butadiene; including,

상기 압축 단계에 사용되는 압축기는 1단 또는 2단이고, 상기 반응 생성물의 분리 단계는 추출 증류탑의 추출 증류 컬럼(Extractive distillation column, 이하 'EDC'라 함)을 통해 이루어지며, 추출 증류 컬럼의 압력은 1∼6 kg/cm2인 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법을 제공한다.The compressor used in the compression step is one or two stages, the separation of the reaction product is carried out through an extractive distillation column (hereinafter referred to as 'EDC') of the extractive distillation column, the pressure of the extractive distillation column Silver is 1 to 6 kg / cm 2 provides a method for producing butadiene.

상술한 바와 같은 본 발명의 부타디엔 제조 방법에 관한 공정 순서도는 도 2로 제시한다. 도 2에 따르면 공정 중 종래 흡수탑과 탈기탑은 EDC로 대체되고, 설치되는 압축기는 1단 또는 2단으로 간소화되었음을 확인할 수 있다.The process flow diagram related to the butadiene production method of the present invention as described above is shown in FIG. According to Figure 2 it can be seen that the conventional absorption tower and degassing tower during the process is replaced by EDC, the compressor is installed in one or two stages.

또한, 본 발명의 부타디엔 제조 방법은 상기 분리 단계 이후에 부타디엔을 제외한 C4 혼합물, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 제2 흐름을 순환시켜 반응기로 재투입하고, 퍼지(purge)를 포함하는 제3 흐름은 반응 시스템 외부로 배출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the butadiene production method of the present invention after the separation step is circulated a second stream including any one of the C4 mixture, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen and combinations thereof except butadiene, and re-introduced into the reactor, purge The third flow comprising a) may further comprise venting out of the reaction system.

본 발명의 부타디엔 제조 방법에 따르면, 종래의 부타디엔 제조 공정과 비교하였을 때, 공정 중 흡수탑 및 탈기탑을 거치던 반응 생성물의 분리 단계를 EDC를 통하여 수행함으로써 제조 공정 전반의 압력 조건을 낮출 수 있다. According to the butadiene production method of the present invention, when compared with the conventional butadiene production process, it is possible to lower the pressure conditions of the overall manufacturing process by performing the separation step of the reaction product passed through the absorption tower and degassing column through the EDC. .

구체적으로, EDC를 사용하면 1,3-부타디엔을 포함하는 C4 혼합물 및 가스 생성물들을 선 분리 유도할 수 있으므로 종래 대비 현저히 낮은 압력에서 분리 공정의 수행이 가능하다.Specifically, the use of EDC can lead to the linear separation of the C4 mixture and gas products containing 1,3-butadiene, it is possible to perform the separation process at a significantly lower pressure than conventional.

또한, 경감된 압력 조건에 따라 기존의 압축 설비를 간소화할 수 있는 것은 물론, 흡수탑과 탈기탑으로 분리된 두 과정을 EDC의 단일 단계로 통합하여 수행할 수 있어 공정 설비를 간소화시킬 수 있다.In addition, it is possible to simplify the existing compression equipment according to the reduced pressure conditions, as well as to combine the two processes separated into absorption tower and degassing tower in a single step of the EDC can simplify the process equipment.

아울러 회수 물질의 순도와 수율 또한 향상되는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the purity and yield of the recovered material are also improved.

따라서 결과적으로, 본 발명의 부타디엔 제조 방법에 따르면 고수율로 부타디엔을 회수하면서도 공정에 소비되는 에너지 및 설비 투자 비용을 절감할 수 있다.As a result, according to the butadiene production method of the present invention, while recovering butadiene in high yield, it is possible to reduce the energy and equipment investment cost consumed in the process.

본 발명의 부타디엔 제조 방법에 사용되는 부타디엔 제조 장치는, C4 유분, 스팀(steam), 산소(O2) 및 질소(N2)를 포함하는 제 1 흐름의 각 성분을 반응기 내에 각각 유입시키기 위한 개별 파이프라인을 포함하거나, 또는 반응기와 직접 연결된 하나의 파이프라인에서 분기되어 상기 제 1 흐름에 포함되는 성분이 개별적으로 투입되는 복수 개의 개별 파이프라인을 포함할 수 있다.The butadiene production apparatus used in the butadiene production method of the present invention is an individual for introducing each component of the first stream including C4 fraction, steam, oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) into the reactor, respectively. It may include a pipeline, or may include a plurality of individual pipelines which are branched in one pipeline directly connected to the reactor, the components included in the first flow is separately introduced.

이러한 파이프라인과 연결되며 산화탈수소 반응이 일어나는 곳은 반응기로 구비되며, 상기 반응기의 전단에는 상기 제 1 흐름에 포함되는 성분이 반응기 내에 유입되기 전에 이들을 혼합하기 위한 혼합 장치를 더 포함할 수 있다.Where connected to this pipeline and the place where the oxidative dehydrogenation reaction occurs is provided as a reactor, the front end of the reactor may further include a mixing device for mixing them before the components included in the first stream is introduced into the reactor.

또한, 상기 반응기와 가스 분리 장치 사이에 반응기로부터 얻어지는 반응 생성물을 냉각하기 위한 냉각탑(quenching tower) 등을 포함하는 급랭 장치, 반응 생성물의 압축을 위한 압축기(compressor) 및 상기 반응 생성물에 포함된 수분을 제거하기 위한 탈수 장치 등을 더 포함한다.Also, between the reactor and the gas separation device, a quenching device including a cooling tower for cooling the reaction product obtained from the reactor, a compressor for compressing the reaction product, and water contained in the reaction product. It further includes a dewatering device for removal.

특히, 상기 급랭장치 및 압축기를 통과한 반응 생성물을 분리하기 위한 EDC를 더 포함한다.In particular, it further comprises an EDC for separating the reaction product passed through the quench device and the compressor.

아울러 EDC에서 사용된 용매를 분리하여 제거하기 위한 용매 회수탑을 더 포함할 수 있다.In addition, the solvent recovery tower for separating and removing the solvent used in the EDC may further include.

필요에 따라서는 상기 부타디엔 제조 장치는 분리된 C4 혼합물 및 가스 생성물 중 질소(N2), 일산화탄소(O2) 및 이산화탄소(CO2)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 제2 흐름을 반응기 내로 재투입할 수 있게 하는 내부 순환(inert recycle) 라인과, 퍼지(purge)를 포함하는 제3 흐름을 계 외부로 배출시키기 위한 배출 라인을 더 포함할 수 있다.If necessary, the butadiene production unit is a reactor containing a second stream comprising at least one selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ), carbon monoxide (O 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) in the separated C4 mixture and gas products. It may further include an inert recycle line that allows re-introduction into the outlet and a discharge line for discharging a third flow including a purge out of the system.

또한, 회수된 부타디엔을 순도 높게 정제하기 위한 용매 회수탑 및 부타디엔 정제탑을 더 포함한다.The apparatus may further include a solvent recovery tower and a butadiene purification tower for purifying the recovered butadiene with high purity.

이하, 상기 부타디엔 제조 장치를 통해 수행될 수 있는 본 발명에 따른 부타디엔의 제조 방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for preparing butadiene according to the present invention that can be performed through the butadiene production apparatus will be described in detail for each step.

먼저, 본 발명의 부타디엔 제조 방법은 C4 유분, 스팀(steam), 산소(O2) 및 질소(N2)를 포함하는 제1 흐름을 촉매가 충진된 반응기 내에 유입시켜 산화탈수소 반응을 진행하는 단계를 수행한다.First, the butadiene manufacturing method of the present invention is a step of proceeding the oxidative dehydrogenation reaction by introducing a first stream containing C4 oil, steam, oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) into the catalyst filled reactor Perform

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 흐름은 C4 유분, 스팀(steam), 산소(O2) 및 질소(N2)가 각각의 개별 파이프라인을 통하여 반응기에 유입되는 흐름일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first stream may be a stream in which C4 oil, steam, oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) are introduced into the reactor through each individual pipeline.

그리고 본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 상기 제 1 흐름은 C4 유분, 스팀(steam), 산소(O2) 및 질소(N2)가 반응기와 직접 연결된 하나의 파이프라인에서 분기된 후, 상기 제 1 흐름에 포함되는 성분이 개별적으로 투입되는 복수 개의 개별 파이프라인을 통과한 다음, 다시 상기 하나의 파이프라인에서 혼합되는 흐름이거나, 또는 반응기 전단에 위치할 수 있는 혼합 장치에 의해 혼합된 다음 반응기 내에 유입되는 흐름일 수 있다.And in another embodiment of the present invention, the first flow is branched in a pipeline in which C4 fraction, steam, oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) are directly connected to the reactor, The components included in the first stream pass through a plurality of separate pipelines which are separately introduced and then are mixed again by a mixing device which may be a stream which is mixed in the one pipeline again or may be placed in front of the reactor and then the reactor It may be a flow flowing in.

구체적으로, 상기 제 1 흐름에 포함되는 C4 유분, 스팀, 산소 및 질소는 기체 상태로 파이프라인에 투입될 수 있으며, 상기 기체는 산화탈수소 반응에 유리한 온도로 사전 가열되어 투입될 수 있다.Specifically, the C4 fraction, steam, oxygen and nitrogen included in the first stream may be introduced into the pipeline in a gaseous state, and the gas may be pre-heated and introduced to a temperature favorable for the oxidative dehydrogenation reaction.

구체적으로, 상기 C4 유분은 납사 크래킹으로 생산된 C4 혼합물에서 유용한 화합물을 분리하고 남은 C4 라피네이트-1, 2, 3이거나, 또는 에틸렌 다이머리제이션(dimerization)을 통해 얻을 수 있는 C4 화합물일 수 있다. Specifically, the C4 fraction may be C4 raffinate-1, 2, 3 remaining after separating useful compounds from the C4 mixture produced by naphtha cracking, or C4 compounds obtainable through ethylene dimerization. .

바람직하기로는 n-부탄(n-butane), 트랜스-2-부텐(trans-2-butene), 시스-2-부텐(cis-2-butene) 및 1-부텐(1-butene)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상의 혼합물이고, 보다 바람직하기로는 부탄, 이소부탄, 2-부텐, 1-부텐, 이소부텐, 부타디엔류 및 아세틸렌류를 포함하는 혼합물이다.Preferably from the group consisting of n-butane, trans-2-butene, cis-2-butene and 1-butene One or two or more mixtures selected, more preferably a mixture comprising butane, isobutane, 2-butene, 1-butene, isobutene, butadienes and acetylenes.

상기 스팀(steam) 또는 질소(N2)는 산화탈수소 반응에 있어서, 반응물의 폭발 위험을 줄이는 동시에, 촉매의 코킹(coking) 방지 및 반응열의 제거 등의 목적으로 투입된다. 또한, 상기 산소(O2)는 산화제(oxidant)로 투입되며, C4 유분과 반응하여 탈수소반응을 일으킨다.The steam or nitrogen (N 2 ) in the oxidative dehydrogenation reaction, while reducing the risk of explosion of the reactant, is introduced for the purpose of preventing the coking (coking) of the catalyst and the removal of the reaction heat. In addition, the oxygen (O 2 ) is introduced into the oxidant (oxidant), and reacts with the C4 fraction to cause a dehydrogenation reaction.

한편, 반응기 내에 충진되는 촉매는 C4 유분을 산화탈수소 반응시켜 타디엔을 제조할 수 있게 하는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하기로 페라이트계 촉매 또는 비스무스 몰리브데이트계 촉매일 수 있다. 보다 바람직하기로는 비스무스 몰리브데이트계 촉매를 사용할 수 있고, 이러한 비스무스 몰리브데이트계 촉매는 이를테면 비스무스(Bismuth), 몰리브덴(Molybdenum) 및 코발트(Cobalt)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 상기 반응 촉매의 종류와 양은 반응의 구체적인 조건에 따라 달라질 수 있다.On the other hand, the catalyst charged in the reactor is not particularly limited as long as it can be produced by the oxidative dehydrogenation reaction of the C4 fraction, but may be preferably a ferrite catalyst or a bismuth molybdate catalyst. More preferably, a bismuth molybdate-based catalyst may be used, and the bismuth molybdate-based catalyst includes one or more selected from the group consisting of bismuth, molybdenum, and cobalt, for example. Can be. However, the type and amount of the reaction catalyst may vary depending on the specific conditions of the reaction.

상기 반응기의 형태는 산화탈수소 반응이 진행될 수 있다면 특별히 제한되지 않는다. 이를테면 관형 반응기, 조형 반응기, 또는 유동상 반응기일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 반응기는 고정상 반응기일 수도 있으며, 고정상의 다관식 반응기 또는 플레이트식 반응기일 수도 있다.The type of the reactor is not particularly limited as long as the oxidative dehydrogenation reaction can proceed. Such as a tubular reactor, a tank reactor, or a fluidized bed reactor. As another example, the reactor may be a fixed bed reactor or may be a fixed bed multi-tubular reactor or a plate reactor.

상술한 제1 흐름은 반응기 내에 투입되어 주반응으로서 하기 반응식 1 또는 반응식 2와 같은 반응을 수행한다.The first flow described above is introduced into the reactor to perform a reaction such as Scheme 1 or 2 below as the main reaction.

[반응식 1]Scheme 1

C4H8 + 1/2O2 → C4H6 + H2OC 4 H 8 + 1/2 O 2 → C 4 H 6 + H 2 O

[반응식 2]Scheme 2

C4H10 + O2 → C4H6 + 2H2OC 4 H 10 + O 2 → C 4 H 6 + 2H 2 O

상기 반응기로부터 얻어지는 반응 생성물은 부타디엔(1,3-부타디엔)을 포함하는 C4 화합물을 포함하고, 아울러 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2)와 같은 가스 생성물을 포함한다.The reaction product obtained from the reactor comprises a C4 compound comprising butadiene (1,3-butadiene) and also includes gas products such as carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ).

상술한 제1 흐름의 반응기 유입 단계를 통해 반응 생성물이 얻어진 후 필요에 따라 바람직하기로 반응 생성물에 잔여하는 수분을 제거하는 탈수 단계를 더 포함할 수 있다.After the reaction product is obtained through the reactor inflow step of the above-described first flow, it may further include a dehydration step of removing water remaining in the reaction product.

수분이 반응 생성물에 남아있는 경우, 이후 반응 생성물의 분리 및 정제 공정 등에서 수분에 의해 기기가 부식되거나, 용매 내에 불순물이 축적되는 등의 문제가 있을 수 있기 때문이다.This is because when the water remains in the reaction product, the device may be corroded by moisture in the separation and purification process of the reaction product, or impurities may accumulate in the solvent.

상기 탈수 방법은 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 탈수 단계에서 사용되는 탈수제 또한 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 산화칼슘, 염화칼슘, 몰레큘러 시브 등의 건조제(수분 흡착제)일 수 있다. 바람직하기로는 몰레큘러 시브일 수 있으며, 이 경우 재생의 용이함, 취급의 용이함 등의 이점이 있다.The dehydration method is not particularly limited. In addition, the dehydrating agent used in the dehydration step is also not particularly limited, but may be, for example, a drying agent (moisture adsorbent) such as calcium oxide, calcium chloride, and molecular sieve. Preferably, it may be a molecular sieve, in which case there are advantages such as ease of regeneration and ease of handling.

반응 생성물을 얻고, 필요에 따라 탈수를 거친 후에는 이하 후술되는 바와 같은 후처리 과정을 수행한다.After the reaction product is obtained and dehydrated as necessary, a post-treatment process as described below is performed.

먼저, 상기 반응기로부터 얻어지는 반응 생성물은 통상적으로 고온의 가스 형태일 수 있으므로, 분리 장치로 공급되기 이전에 냉각될 필요가 있다. 따라서 상기 반응 생성물을 냉각탑(quenching tower)을 포함한 급랭장치로 유입되도록 하여 냉각하는 단계를 거친다.First, the reaction product obtained from the reactor may typically be in the form of a hot gas, and therefore needs to be cooled before being fed to the separation device. Therefore, the reaction product is cooled to enter the quenching apparatus including a cooling tower (quenching tower).

상기 냉각 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 냉각 용매와 반응 생성물을 직접 접촉시키는 냉각 방법을 사용할 수도 있고, 냉각 용매와 반응 생성물을 간접 접촉시키는 냉각 방법을 사용할 수도 있다.The cooling method is not particularly limited. For example, a cooling method of directly contacting the cooling solvent and the reaction product may be used, or a cooling method of indirect contacting the cooling solvent and the reaction product may be used.

다음으로는 상기 냉각된 반응 생성물을 압축기(compressor)에 통과시켜 압축하는 단계를 거친다.The cooled reaction product is then passed through a compressor to compress.

종래에는 비활성 가스(특히 N2)를 압축시키기 위해서 또는 이후 분리 단계에서 흡수 용매를 사용함으로 인한 분리 효율 등을 고려하여 높은 압력 조건이 요구되었기 때문에 압축 단계에서 많은 에너지가 소비되었다.In the past, a lot of energy was consumed in the compression step because high pressure conditions were required in order to compress the inert gas (particularly N 2 ) or in consideration of the separation efficiency due to the use of an absorption solvent in the separation step.

그러나 본 발명에서는 이후 분리 단계에서 EDC를 이용하게 되어 요구되는 압력 조건 및 소비되는 에너지가 경감되고, 종래 3단 이상이 요구되었던 압축기의 형태 또한 1단 또는 2단으로 간소화하여 설치, 사용할 수 있다.However, in the present invention, since the EDC is used in the subsequent separation step, the required pressure condition and the energy consumed are reduced, and the type of the compressor, which has been required for three or more stages in the past, can be simply installed and used in one or two stages.

다음으로, 상기 압축된 반응 생성물 중 부타디엔, 부타디엔을 제외한 C4 혼합물 및 가스 생성물을 분리하는 단계를 수행한다.Next, the step of separating the butadiene, C4 mixture except the butadiene and the gas product in the compressed reaction product.

특히 본 발명에서는 EDC를 이용한다. EDC는 추출방법 중 하나로써 대량의 용매를 첨가하여 그 용매와 친화성 차이를 이용, 혼합물을 증류 분리하는 것을 의미한다. 이는 종래의 부타디엔 제조 방법에서 반응 생성물들의 분리를 위하여 흡수탑에서 흡수 용매로 부타디엔을 흡수하고 이후 탈기 공정을 통해 기타 가스 성분들을 제거하는 일련의 독립된 과정들을 통합적으로 수행할 수 있어 공정의 편의성이 향상되고, 이때 요구되는 압력 조건 또한 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.In particular, the present invention uses EDC. EDC is one of extraction methods, which means adding a large amount of solvent and distilling the mixture by using affinity difference with the solvent. In the conventional butadiene manufacturing method, it is possible to collectively perform a series of independent processes of absorbing butadiene as an absorption solvent in an absorption tower and then removing other gas components through the degassing process in order to separate reaction products. In this case, there is an advantage that the required pressure conditions can also be significantly reduced.

구체적으로, 상기 EDC를 사용하면 가스 생성물과 C4류 화합물의 선분리를 유도할 수 있다. 즉, 상기 압축된 기상의 반응 생성물은 EDC 내로 유입되고, 증류 컬럼의 상부에는 추출 용매가 도입되어 C4 유분 중 용매와 친화력이 큰 1,3-부타디엔류, 아세틸렌류 및 소량의 씨스-2-부텐을 용매와 함께 탑 하부에서 얻을 수 있다. 또한, 탑 상부에서는 부탄, 이소부탄, 2-부텐, 1-부텐, 이소부텐 등이 포함된 라피네이터-1-(BBR-1)을 회수한다. 이때 EDC 칼럼의 단수는 분리하고자 하는 조성에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하기로는 20∼60단, 더욱 바람직하기로 25 내지 55단으로 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 총 단수가 42단인 것을 사용하였으며, 그 중 용매는 6단, 반응 생성물은 35단으로 투입하였다. Specifically, the use of the EDC may induce line separation of the gas product and the C4-class compound. That is, the compressed gaseous reaction product is introduced into the EDC, and an extraction solvent is introduced at the top of the distillation column, so that 1,3-butadienes, acetylenes, and a small amount of cis-2-butene having a high affinity with the solvent in the C4 fraction. Can be obtained at the bottom of the column together with the solvent. In addition, the upper part of the tower recovers raffinator-1- (BBR-1) containing butane, isobutane, 2-butene, 1-butene, isobutene and the like. The number of stages of the EDC column may vary depending on the composition to be separated, preferably 20 to 60 stages, more preferably 25 to 55 stages. In the embodiment of the present invention, a total number of stages of 42 stages was used, of which 6 stages of solvent and 35 stages of reaction product were added.

상기 추출용매로는 극성을 가진 용매가 사용되는데, 주로 N(질소)알킬레이트된 용매들이 사용되며, 그 예로는 디메틸포름아미드(DMF), 디에틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 및 아세토니트릴 등을 들 수 있다. 무수상태의 이들 극성 용매들은 좋은 상대 휘발도와 적절한 끓는점을 가지고 있어 본 발명에 적용되기에 적절하며, 이들 가운데 디메틸포름아미드(DMF)가 가장 바람직하다. A solvent having a polarity is used as the extraction solvent, and mainly N (nitrogen) alkylated solvents are used, and examples thereof include dimethylformamide (DMF), diethylformamide, dimethylacetamide and acetonitrile. Can be. These polar solvents in the anhydrous state have good relative volatilities and suitable boiling points and are suitable for application in the present invention, of which dimethylformamide (DMF) is most preferred.

특히, 본 단계에서 상기 EDC의 압력은 바람직하기로 1∼6 kg/cm2이고, 보다 바람직하기로 3∼4kg/cm2이다. 구체적으로는 상기 추출 증류 컬럼의 상부 압력은 1∼5 kg/cm2, 하부 압력은 3∼6kg/cm2인 것을 특징으로 한다. 만일, 압력이 상기 바람직한 범위 미만이면 증류 효율이 저감되고, 초과인 경우에도 증류 효율이 저감되거나 불필요한 에너지가 소비되어 부반응이 생겨날 수 있다.In particular, the pressure of the EDC is preferable to 1~6 kg / cm 2 as in the present step, it is more preferable to 3~4kg / cm 2. Specifically, the top pressure of the extractive distillation column is characterized in that 1~5 kg / cm 2, the lower pressure 3~6kg / cm 2. If the pressure is less than the above preferred range, the distillation efficiency is reduced, even if the pressure is exceeded, the distillation efficiency is reduced or unnecessary energy is consumed to cause side reactions.

또한, 상기 EDC의 상부(top) 온도는 바람직하기로 -90∼-50℃이고 보다 바람직하기로 -80∼-60℃이며, 하부(bottom) 온도는 바람직하기로 80∼120℃, 보다 바람직하기로 95∼105℃이다. 만일, 온도가 상기 바람직한 범위 미만이면 증류 효율이 저감되고, 초과인 경우에도 증류 효율이 저감되거나 불필요한 에너지가 소비되며 부반응이 생겨날 수 있다.In addition, the top temperature of the EDC is preferably -90 to -50 ° C, more preferably -80 to -60 ° C, and the bottom temperature is preferably 80 to 120 ° C, more preferably It is 95-105 degreeC. If the temperature is less than the above preferred range, distillation efficiency is reduced, even if it is exceeded, distillation efficiency is reduced or unnecessary energy is consumed and side reactions may occur.

상기 EDC는 필요에 따라 40∼200단으로 구성될 수 있다.The EDC may be composed of 40 to 200 stages as necessary.

한편, 상기 EDC를 통항 반응 생성물의 분리 이후에는 필요에 따라 부타디엔을 제외한 C4혼합물, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 제2 흐름을 순환시켜 반응기로 재투입하고, 퍼지(purge)를 포함하는 제3 흐름은 반응 시스템 외부로 배출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, after separation of the reaction product through the EDC, a second stream including any one of C 4 mixture, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, and combinations thereof except butadiene is circulated and re-introduced into the reactor, if necessary, and purged ( The third flow comprising purge may further comprise evacuating out of the reaction system.

상기 제 2 흐름은 질소 및 이산화탄소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 농축된 흐름일 수 있으며, 내부 순환 라인을 따라 순환되어 반응기로 재투입된다. 상기 제 2 흐름에는 질소(N2), 이산화탄소(CO2) 이외에 미반응 원료 및 부타디엔 등이 더 포함될 수 있으며, 상기 제 2 흐름에 포함된 이산화탄소는 내부 순환을 통해 반응기 내에 재투입되어 반응기 내에서 산화탈수소 반응의 약산화제(mild oxidant) 역할 또는 희석기체의 역할을 할 수 있다.The second stream may be a concentrated stream comprising one or more selected from the group consisting of nitrogen and carbon dioxide, circulated along an internal circulation line and reintroduced into the reactor. The second stream may further include unreacted raw materials and butadiene in addition to nitrogen (N 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ), and the carbon dioxide included in the second stream may be re-introduced into the reactor through an internal circulation to be in the reactor. It may act as a mild oxidant or as a diluent gas in the oxidative dehydrogenation reaction.

또한, 상기 제 3 흐름은 퍼지 스트림으로서, 제 2 흐름과는 별도의 배출 라인을 통하여 계 외부로 배출된다. 상기 제 3 흐름 또한, 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 미반응 원료 및 1,3-부타디엔 등을 더 포함할 수 있다.In addition, the third flow is a purge stream, which is discharged out of the system through a discharge line separate from the second flow. The third stream may further include nitrogen (N 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), unreacted raw materials, 1,3-butadiene, and the like.

다음으로는, 부타디엔의 회수 및 정제 단계를 거친다.Next, butadiene is recovered and purified.

구체적으로, 부타디엔을 포함하는 추출 용매를 용매 회수탑으로 공급하여 분리, 회수한 후 잔여하는 부타디엔을 정제탑으로 공급하여 정제함으로써 고순도로 회수한다.Specifically, the extraction solvent containing butadiene is supplied to a solvent recovery tower, separated and recovered, and the remaining butadiene is supplied to a purification tower and recovered by high purity.

상기 추출 용매를 분리, 회수하기 위한 방법은 특별히 어느 하나의 방법으로 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 증류 분리법이 사용될 수 있다. 증류 분리법에 의하면 리보일러(reboiler)와 콘덴서(condensor)에 의해 부타디엔이 용해된 추출 용매가 용매 회수탑으로 공급된 후 증류 분리가 진행된다. 상기 증류 분리 과정을 거치면 상부 부근으로부터 부타디엔이 추출된다.The method for separating and recovering the extraction solvent is not particularly limited to any one method, and for example, a distillation separation method may be used. According to the distillation separation method, an extraction solvent in which butadiene is dissolved by a reboiler and a condenser is supplied to a solvent recovery tower, followed by distillation. Butadiene is extracted from the upper vicinity through the distillation separation process.

상기 과정에서 분리된 추출 용매는 용매 회수탑의 하부로부터 추출되며, 상기 추출된 추출 용매는 전단 공정에 재공급되어 다시 사용될 수 있다. 상기 흡수 용매는 불순물을 포함하고 있을 수 있으므로 재활용 전에 일부를 추출하여 증류, 데칸테이션(decantation), 침강, 흡착제나 이온 교환 수지 등과 접촉 처리하는 등 공지된 정제 방법에 의해 불순물을 제거하는 과정을 거칠 수 있다.The extraction solvent separated in the above process is extracted from the bottom of the solvent recovery column, the extracted extraction solvent can be re-supplied to the shearing process and used again. Since the absorbing solvent may contain impurities, some of the absorbing solvent may be extracted before being recycled to remove impurities by a known purification method such as distillation, decantation, sedimentation, contact treatment with an adsorbent or ion exchange resin, and the like. Can be.

한편, 상기 용매 회수탑의 상부로부터 얻어진 부타디엔은 부타디엔 정제탑에 공급되고 이러한 정제탑을 거치는 동안 고비점, 저비점 성분들이 제거되어 결과적으로 고순도의 부타디엔(1,3-부타디엔)을 얻게 된다. On the other hand, butadiene obtained from the top of the solvent recovery column is supplied to the butadiene purification tower and high boiling point, low boiling point components are removed during this purification tower, resulting in high purity butadiene (1,3-butadiene).

상술한 일련의 단계를 통하여 최종적으로 얻어지는 부타디엔(1,3-부타디엔)의 순도는 바람직하기로 99.0%∼99.9% 이다.The purity of butadiene (1,3-butadiene) finally obtained through the series of steps described above is preferably 99.0% to 99.9%.

본 발명의 부타디엔 제조 방법에 따르면 상기와 같은 높은 순도로 부타디엔을 회수할 수 있으면서도, 소비되는 에너지 및 공정 설비의 투자비를 현저히 경감할 수 있어 공정의 편의성과 경제성을 향상시킨다.According to the butadiene production method of the present invention, while it is possible to recover butadiene in the above high purity, it is possible to remarkably reduce the investment cost of energy and process equipment consumed, thereby improving the convenience and economic efficiency of the process.

이하 본 발명에 관한 이해를 돕기 위하여 실시예, 비교예 및 실험예를 기재한다. 다만, 하기 기재는 본 발명의 내용 및 효과에 관한 일 예에 해당할 뿐, 본 발명의 권리 범위 및 효과가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, Examples, Comparative Examples, and Experimental Examples are described to help understand the present invention. However, the following descriptions are merely examples of the contents and effects of the present invention, and the scope and effects of the present invention are not limited thereto.

[[ 실시예Example 1] One]

본 발명에 따라 비스무스 몰리브데이계 촉매가 충진된 반응기에서 부타디엔을 제조하였다. 이때, 압축기는 1단으로 하였고, 상기 반응기로부터 얻어지는 반응 생성물을 EDC에서 추출 증류하기 위한 추출 용매로서 디메틸포름아마이드(DMF)를 사용하였다.Butadiene was prepared in a reactor filled with a bismuth molybdate-based catalyst according to the present invention. At this time, the compressor was set to one stage, and dimethylformamide (DMF) was used as an extraction solvent for extracting and distilling the reaction product obtained from the reactor in an EDC.

추출 증류탑(EDC)에서의 구체적인 반응 조건은 하기 표 1과 같다.Specific reaction conditions in the extraction distillation column (EDC) are shown in Table 1 below.

상부온도(℃)Upper temperature (℃) -61.13-61.13 하부온도(℃)Lower temperature (℃) 103.34103.34 용매유입량(kg/h)Solvent inflow (kg / h) 5000050000 재순환흐름(mass)Recirculation mass 0.560.56 상부압력 (kg/cm2)Upper pressure (kg / cm 2 ) 3.03.0 하부압력 (kg/cm2)Lower pressure (kg / cm 2 ) 3.53.5

[ [ 비교예Comparative example 1] One]

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 부타디엔을 제조하되, 반응 생성물의 분리 단계에서 추출 증류탑(EDC)을 사용하지 않고, 반응 생성물 중 부타디엔을 선택적으로 분리 흡수하기 위한 흡수탑 및 부분적으로 함께 포함된 가스 생성물을 제거하기 위한 탈기탑을 독립적으로 사용하였다.Butadiene was prepared in the same manner as in Example 1, but without using an extractive distillation column (EDC) in the separation step of the reaction product, an absorption tower for selectively separating and absorbing butadiene in the reaction product and the gas product included in part A degassing tower to remove the was used independently.

상기 흡수탑에서 부타디엔을 선택적으로 흡수하기 위하여 사용된 흡수 용매로는 디메틸포름아마이드(DMF)를 사용하였다.Dimethylformamide (DMF) was used as an absorption solvent used to selectively absorb butadiene in the absorption tower.

흡수탑에서의 구체적인 반응 조건은 하기 표 2, 탈기탑에서의 구체적인 반응 조건은 표 3과 같다.Specific reaction conditions in the absorption tower is shown in Table 2, specific reaction conditions in the degassing column is shown in Table 3.

상부온도(℃)Upper temperature (℃) 9.09.0 하부온도(℃)Lower temperature (℃) 43.643.6 용매유입량(kg/h)Solvent inflow (kg / h) 6842868428 상부압력 (kg/cm2)Upper pressure (kg / cm 2 ) 12.012.0 하부압력 (kg/cm2)Lower pressure (kg / cm 2 ) 12.512.5

상부온도(℃)Upper temperature (℃) 22.622.6 하부온도(℃)Lower temperature (℃) 117.3117.3 재순환흐름(mass)Recirculation mass 0.20.2 상부압력 (kg/cm2)Upper pressure (kg / cm 2 ) 3.03.0 하부압력 (kg/cm2)Lower pressure (kg / cm 2 ) 3.53.5

[[ 실험예Experimental Example 1] One]

상기 실시예 및 비교예에 따라 부타디엔을 제조할 경우 분리되어 얻어지는 각 반응 생성물들의 양을 하기 표 4로 비교 제시한다. 기재되는 수치는 중량부 비율이다.When preparing butadiene according to the above examples and comparative examples, the amount of each reaction product obtained separately is shown in Table 4 below. The numerical values stated are parts by weight.

실시예 1 (EDC BTM)Example 1 (EDC BTM) 비교예 1 (탈기탑 BTM)Comparative Example 1 (Degassing Tower BTM) O2 O 2 -- -- N2 N 2 -- -- CO2 CO 2 -- -- COCO -- -- WaterWater -- 0.00230.0023 IC4 (Iso-butane)IC4 (Iso-butane) -- -- AcetaldehydeAcetaldehyde 0.00030.0003 0.00020.0002 ACOH (Acetic acid)ACOH (Acetic acid) -- -- 1C4E (1-butene)1C4E (1-butene) 0.00020.0002 0.00020.0002 IC4E (Iso-butene)IC4E (Iso-butene) -- -- 1,3-Butadiene1,3-Butadiene 0.11090.1109 0.08350.0835 N-BUTANEN-BUTANE -- -- VA(vinyl acetylene)VA (vinyl acetylene) -- -- T2C4E (trans-2-butene)T2C4E (trans-2-butene) 0.00010.0001 0.00020.0002 C2C4E (cis-2-butene)C2C4E (cis-2-butene) 0.00060.0006 0.00040.0004 AcroleinAcrolein 0.00070.0007 0.00050.0005 FuranFuran 0.00100.0010 0.00070.0007 ButenoneButenone 0.00120.0012 0.00040.0004 BenzeneBenzene 0.00020.0002 0.00020.0002 Acrylic acidAcrylic acid -- -- Maleic anhydrideMaleic anhydride -- -- BD DimerBD Dimer -- -- StyreneStyrene 0.00010.0001 0.00080.0008 BenzaldehydeBenzaldehyde 0.00010.0001 0.00210.0021 PhenolPhenol -- -- Benzoic acidBenzoic acid -- 0.00060.0006 Phthalic anhydridePhthalic anhydride -- 0.00030.0003 Dimethyl formamide (DMF)Dimethyl formamide (DMF) 0.88460.8846 0.86420.8642 FururalFurural -- 0.02450.0245 TarTar -- 0.01890.0189

상기 표 4를 통해 얻어진 각 반응 생성물들의 양을 비교해 보면, 실시예 1의 경우, 비교예 1에 비하여 현저히 낮은 온도 조건에서 공정이 수행되었음에도, 얻어지는 부타디엔(1,3-butadiene)의 수율과 순도는 더 높은 것을 확인할 수 있다. Comparing the amount of each reaction product obtained through Table 4, in the case of Example 1, the yield and purity of the obtained butadiene (1,3-butadiene), although the process was carried out at a significantly lower temperature than Comparative Example 1 You can see that it is higher.

본 발명에 따른 부타디엔의 제조 방법은 소비되는 에너지 및 투자 비용을 절감하면서도 고순도, 고효율로 부타디엔을 얻을 수 있으므로 산업적으로 사용하기 위한 부타디엔의 대량 생산 시 효과적으로 활용할 수 있다.Butadiene production method according to the present invention can be effectively used in the mass production of butadiene for industrial use, because butadiene can be obtained with high purity and high efficiency while reducing energy and investment cost.

Claims (8)

C4 유분, 스팀(steam), 산소(O2) 및 질소(N2)를 포함하는 제1 흐름을 촉매가 충진된 반응기 내에 유입시켜 산화탈수소 반응을 진행하는 단계;
반응기로부터 얻어진 반응 생성물을 냉각시키는 단계;
냉각된 반응 생성물을 압축하는 단계;
압축된 반응 생성물 중 부타디엔, 부타디엔을 제외한 C4 혼합물 및 가스 생성물을 분리하는 단계; 및
분리된 부타디엔을 회수 및 정제하는 단계;를 포함하되,
상기 압축 단계에 사용되는 압축기는 1단 또는 2단이고, 상기 반응 생성물의 분리 단계는 추출 증류 컬럼(Extractive distillation column, EDC)을 통해 이루어지며,
상기 추출 증류 컬럼의 상부(top) 압력은 1∼5 kg/cm2, 하부(bottom) 압력은 3∼6kg/cm2이며,
상기 추출 증류 컬럼에서의 상부(top) 온도는 -80∼-60℃이고, 하부(bottom) 온도는 95∼105℃인 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법.
Conducting a dehydrogenation reaction by introducing a first stream including C4 oil, steam, oxygen (O 2 ), and nitrogen (N 2 ) into a catalyst-filled reactor;
Cooling the reaction product obtained from the reactor;
Compressing the cooled reaction product;
Separating butadiene, a C4 mixture except butadiene, and a gas product in the compressed reaction product; And
Recovering and purifying the separated butadiene; including,
The compressor used in the compression step is one or two stages, and the separation of the reaction product is performed through an extractive distillation column (EDC),
The upper (top) pressure is 1~5 kg / cm 2, the lower (bottom) pressure in the extractive distillation column is 3~6kg / cm 2,
The top temperature in the extractive distillation column is -80 to -60 ℃, the bottom temperature is 95 to 105 ℃ manufacturing method of butadiene.
제1항에 있어서,
상기 반응 생성물의 냉각 단계 이전에 반응 생성물을 탈수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법.
The method of claim 1,
Dehydrating the reaction product before the cooling step of the reaction product further comprising the step of producing a butadiene.
제1항에 있어서,
상기 반응 생성물을 분리하는 단계 이후에 부타디엔을 제외한 C4혼합물, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2) 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 제2 흐름을 순환시켜 반응기로 재투입하고, 퍼지(purge)를 포함하는 제3 흐름은 반응 시스템 외부로 배출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법.
The method of claim 1,
After separating the reaction product, a second stream comprising any one of C 4 mixture, but not carbon dioxide, carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ) and combinations thereof except for butadiene is circulated to return to the reactor. And a third stream comprising the input and purging further comprises venting out of the reaction system.
제1항에 있어서,
상기 부타디엔의 회수 및 정제는 용매 회수탑에서 용매를 증류 분리한 뒤 잔여하는 부타디엔을 정제탑으로 공급하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법.
The method of claim 1,
Recovery and purification of the butadiene is a method for producing butadiene, characterized in that the distillation of the solvent in the solvent recovery column and supplying the remaining butadiene to the purification tower.
제1항에 있어서,
상기 부타디엔의 회수 단계 이후에 회수된 부타디엔을 정제탑에서 정제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법.
The method of claim 1,
Butadiene production method characterized in that it further comprises the step of purifying the butadiene recovered after the recovery step of butadiene in a purification tower.
제1항에 있어서,
상기 반응기로부터 얻어진 반응 생성물은 부타디엔, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조 방법.
The method of claim 1,
The reaction product obtained from the reactor comprises butadiene, carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ) and nitrogen (N 2 ) method for producing butadiene.
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