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KR102579492B1 - 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법 - Google Patents

방향족 탄화수소 화합물 회수 방법 Download PDF

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KR102579492B1
KR102579492B1 KR1020180148075A KR20180148075A KR102579492B1 KR 102579492 B1 KR102579492 B1 KR 102579492B1 KR 1020180148075 A KR1020180148075 A KR 1020180148075A KR 20180148075 A KR20180148075 A KR 20180148075A KR 102579492 B1 KR102579492 B1 KR 102579492B1
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solvent
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 C6 내지 C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 공급 스트림을 제1 컬럼으로 공급하여, C6 및 C7의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제1 컬럼 상부 배출 스트림과, C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제1 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 상기 제1 컬럼 상부 배출 스트림 및 제1 용매를 제2 컬럼에 공급하여, C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제2 컬럼 상부 배출 스트림과, C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제1 용매를 포함하는 제2 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 상기 제1 컬럼 하부 배출 스트림 및 제2 용매를 제3 컬럼에 공급하여, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제3 컬럼 상부 배출 스트림과, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제2 용매를 포함하는 제3 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 상기 제2 컬럼 하부 배출 스트림 및 상기 제3 컬럼 하부 배출 스트림을 제4 컬럼에 공급하여, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제4 컬럼 상부 배출 스트림과, 제1 용매 및 제2 용매를 포함하는 제4 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 및 상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림을 제5 컬럼 또는 제7 컬럼으로 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제2 컬럼 및 제3 컬럼은 각각 추출 증류 컬럼인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법을 제공한다.

Description

방향족 탄화수소 화합물 회수 방법{METHOD FOR RECOVERING AROMATIC HYDROCARBON COMPOUND}
본 발명은 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나프타 열분해 공정에서 생성되는 열분해 부산물로부터 방향족 탄화수소 화합물을 회수하기 위한 방법에 관한 것이다.
나프타 열분해는 주로 나프타를 고온에서 스팀과 함께 공급하여 1,000 ℃ 이상의 열을 가해 700 ℃ 내지 900 ℃의 온도 조건에서 탄소-탄소 간의 고리를 끊는 방법으로 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 및 BTX(Benzene-Toluene-Xylene 혼합물) 등의 부산물을 생산하기 위해 이용된다.
여기서, 상기 BTX는, 나프타 열분해 생성물 중 C5 이상의 탄화수소 화합물을 포함하는 열분해 가솔린(Raw Pyrolysis Gasoline, RPG)으로부터 BTX를 회수하는 일련의 공정들을 거쳐 회수된다(도 1 참조).
이와 관련하여, 나프타 열분해 시, 공급 원료(feedstock)의 조성이나, 열 분해로(furnace)의 운전 조건의 변화에 따라 부산물로 생성되는 상기 RPG의 조성도 크게 변화가 일어난다.
특히, 상기 RPG로부터 BTX를 회수하는 공정에 있어서, BTX를 회수하기 위해, RPG로부터 유래되어 BTX 회수 공정에 투입되는 공급 스트림 내 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가하는 경우, BTX를 회수하기 위한 정제 컬럼의 상부로부터 C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물을 분리할 때, C8의 비방향족 탄화수소 화합물을 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물로부터 분리하는 것이 어려우며, 이에 따라 회수 공정의 운전이 불안정해지는 문제가 있다.
또한, 상기와 같은 경우, C8의 비방향족 탄화수소 화합물은, C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물처럼 분리되지 않고 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과 함께 잔류하기 때문에, 상기 회수 공정에 따라 회수되는 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물, 특히 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도를 저하시키는 문제를 야기시킨다.
JP 2007-504292 A
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 열분해 가솔린(RPG)로부터 BTX를 회수할 때, 공정 안정성 및 BTX의 순도를 향상시키는 것이다.
즉, 본 발명은 나프타 열분해의 공급 원료의 조성이나, 열 분해로의 운전 조건의 변화에 따라 열분해 가솔린(RPG) 내에 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가하더라도, 공정 안정성을 유지하면서, BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 고순도로 회수할 수 있는 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 C6 내지 C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 공급 스트림을 제1 컬럼으로 공급하여, C6 및 C7의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제1 컬럼 상부 배출 스트림과, C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제1 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 상기 제1 컬럼 상부 배출 스트림 및 제1 용매를 제2 컬럼에 공급하여, C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제2 컬럼 상부 배출 스트림과, C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제1 용매를 포함하는 제2 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 상기 제1 컬럼 하부 배출 스트림 및 제2 용매를 제3 컬럼에 공급하여, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제3 컬럼 상부 배출 스트림과, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제2 용매를 포함하는 제3 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 상기 제2 컬럼 하부 배출 스트림 및 상기 제3 컬럼 하부 배출 스트림을 제4 컬럼에 공급하여, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제4 컬럼 상부 배출 스트림과, 제1 용매 및 제2 용매를 포함하는 제4 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 및 상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림을 제5 컬럼 또는 제7 컬럼으로 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제2 컬럼 및 제3 컬럼은 각각 추출 증류 컬럼인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 따라, BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 경우, 열 분해로의 운전 조건의 변화에 따라 열분해 가솔린 내에 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가하더라도, 공정 안정성을 유지하면서, BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 고순도로 회수하는 것이 가능하고, 나아가 낮은 공정 투자비로도 고순도의 BTX, 특히 고순도의 자일렌(Xylene)을 회수할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 나프타 열분해의 정제 공정에 있어서, 일반적인 BTX 정제 공정에 대한 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 대한 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 대한 공정 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 대한 공정 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 대한 공정 흐름도이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선을 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에서 용어 '탄화수소 화합물'은 탄소 및 수소만으로 분자를 형성하는 화합물을 의미하는 것일 수 있고, 구체적으로 '방향족 탄화수소 화합물'은 탄소 및 수소만으로 분자를 형성하면서, 방향족성(aromatic)을 나타내는 탄화수소 화합물을 의미하는 것일 수 있으며, '비방향족 탄화수소 화합물'은 탄소 및 수소만으로 분자를 형성하면서, 비방향족성(non-aromatic)을 나타내는 탄화수소 화합물을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명에서 용어 'C숫자'는, 탄화수소 화합물이 숫자로 기재된 수만큼의 탄소수를 갖는 것을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas)를 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은, 나프타 열분해의 일부로서, 나프타 열분해 생성물 중 C5 이상의 탄화수소 화합물을 포함하는 열분해 가솔린(Raw Pyrolysis Gasoline, RPG)으로부터 BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 회수하기 위한 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나프타 열분해는 나프타, 재순환 C2 및 C3 탄화수소 화합물 등을 각각 공급 원료로 투입하여, 각각의 열분해로에서 열분해를 실시하는 단계(S1, 미도시); 각각의 열분해로에서 열분해되어 수소 및 탄화수소 화합물을 포함하는 열분해 가스를 냉각하는 단계(S2, 미도시); 냉각된 열분해 가스를 압축하는 단계(S3, 미도시); 및 열분해 압축 스트림을 정제하는 단계(S4, 미도시)를 포함하여 실시될 수 있다.
구체적으로, 상기 열분해 단계(S1)는 나프타를 공급 원료로 하는 액상의 분해 공정, 에탄 및 프로판 등과 같은 재순환 C2 및 C3 탄화수소 화합물을 공급 원료로 하는 기상의 분해 공정 등을 포함하는 것일 수 있다.
상기 냉각 단계(S2)는 상기 열분해 단계(S1)의 각각의 열분해로에서 생성된 열분해 가스를 냉각탑에서 냉각시키는 냉각 공정을 포함하는 것일 수 있다.
상기 압축 단계(S3)는 상기 냉각 단계(S2)에서 냉각된 열분해 스트림을 정제하기 위해 2개 또는 그 이상의 압축기로부터 다단 압축을 통해 압축시키는 압축 공정을 포함하는 것일 수 있다.
상기 정제 단계(S4)는 상기 압축 단계(S3)에서 압축되어 배출되는 열분해 압축 스트림으로부터 생성물 및 부산물을 수득하기 위한 정제 공정을 포함하는 것일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은 상기 정제 단계(S4)의 일부로서, 상기 정제 단계(S4)에서 나프타 열분해 생성물 중, 선분리된 C5 이상의 탄화수소 화합물을 포함하는 열분해 가솔린(RPG)으로부터 BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 회수하기 위한 방법일 수 있다.
이와 관련하여, 나프타 열분해 생성물 중 C5 이상의 탄화수소 화합물을 포함하는 열분해 가솔린(RPG)으로부터 BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물의 회수 시에 이용되는 공정을 도 1의 공정 흐름도에 나타내었다.
도 1의 공정 흐름도에 따르면, 열분해 가솔린(RPG)으로부터 BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물의 회수는, C5 이상의 탄화수소 화합물을 포함하는 열분해 가솔린(RPG)에 수소를 첨가하고, 수소 첨가 반응 및 탈황 반응에 의해 C5의 탄화수소 화합물 및 C6 이상의 탄화수소 화합물을 분리하는 단계(S5); 상기 (S5) 단계에서 분리된 C6 이상의 탄화수소 화합물에서 C9 이상의 탄화수소 화합물을 분리하는 단계(S6); 상기 (S6) 단계에서 분리된 C6 내지 C8의 탄화수소 화합물에서 C6 및 C8의 비방향족 탄화수소 화합물을 분리하는 단계(S7); 및 상기 (S7) 단계에서 분리된 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물에서 벤젠, 톨루엔 및 자일렌을 분리하는 단계(S8)를 포함하여 실시될 수 있다.
여기서, 상기 (S7) 단계 및 (S8) 단계를 실시함에 있어서, 종래의 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법(M4)에 따르면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 (S6) 단계에서 분리된 C6 내지 C8의 탄화수소 화합물을 포함하는 공급 스트림(Feed')은 C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물과, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 각각 분리하기 위해, 추출 용매와 함께 제8 컬럼(80)으로 공급된다.
상기 제8 컬럼(80)으로 공급된 상기 공급 스트림(Feed')은 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물 및 추출 용매를 포함하는 제8 컬럼 하부 배출 스트림(BS80)과, C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제8 컬럼 상부 배출 스트림(US80)으로 분리된다.
상기 제8 컬럼 하부 배출 스트림(BS80)은 리보일러를 통과하여 일부는 제8 컬럼(80)으로 회수되고, 나머지는 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과 추출 용매를 분리하기 위해 제4' 컬럼(40')으로 공급되며, 상기 제8 컬럼 상부 배출 스트림(US80)은 콘덴서를 통과하여 일부는 제8 컬럼(80)으로 회수되고, C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물은 제8 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US81)으로 배출된다. 이 때, 상기 추출 용매는 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 추출 성능을 향상시키기 위해 물을 혼합하여 사용할 수 있고, 추출 용매 내의 물은 상기 제8 컬럼 상부 배출 스트림(US80)에 포함되어 배출된다. 상기 제8 컬럼 상부 배출 스트림(US80)에 포함되어 배출된 물은, 콘덴서를 통과한 후, 환류 드럼(reflux drum)에서 상기 C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물과 층분리되어, 제8 컬럼의 제2 상부 배출 스트림(US82)으로 배출된다.
상기 제4' 컬럼(40')으로 공급된 제8 컬럼 하부 배출 스트림(BS80)은, 제4' 컬럼(40')에서 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제4' 컬럼 상부 배출 스트림(US40')과, 추출 용매를 포함하는 제4' 컬럼 하부 배출 스트림(BS40')으로 분리된다.
상기 제4' 컬럼 하부 배출 스트림(BS40')은 리보일러를 통과하여 일부는 제4' 컬럼(40')으로 회수되고, 나머지는 추출 용매를 재사용하기 위해 제8 컬럼(80)으로 순환되고, 상기 제4' 컬럼 상부 배출 스트림(US40')은 콘덴서를 통과하여 일부는 제4' 컬럼(40')으로 회수되고, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제4' 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US41')은 상기 (S8) 단계에 의해, 벤젠, 톨루엔 및 자일렌을 분리하기 위해 제5' 컬럼(50')으로 공급된다. 또한, 상기 추출 용매가 물을 혼합하여 사용하는 경우, 상기 추출 용매 내의 물의 일부는 상기 제8 컬럼 하부 배출 스트림(BS80)에 포함되는 추출 용매 내에 잔류할 수 있다. 추출 용매 내에 잔류하는 물은 상기 제4' 컬럼(40')에서 상기 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과 함께 제4' 컬럼 상부 배출 스트림(US40')에 포함되어 배출된다. 상기 제4' 컬럼 상부 배출 스트림(US40')에 포함되어 배출된 물은, 콘덴서를 통과한 후, 환류 드럼(reflux drum)에서 상기 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과 층분리되어, 제4' 컬럼의 제2 상부 배출 스트림(US42')으로 배출된다.
상기 제5' 컬럼(50')으로 공급된 제4' 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US41')은, 제5' 컬럼(50')에서 C6의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제5' 컬럼 상부 배출 스트림(US50')과, C7 및 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제5' 컬럼 하부 배출 스트림(BS50')으로 분리된다.
상기 제5' 컬럼 하부 배출 스트림(BS50')은 리보일러를 통과하여 일부는 제5 컬럼(50')으로 회수되고, 나머지는 C7 및 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 분리하기 위해 제6' 컬럼(60')으로 공급되고, 상기 제5' 컬럼 상부 배출 스트림(US50')은 콘덴서를 통과하여 일부는 제5' 컬럼(50')으로 회수되고, C6의 방향족 탄화수소 화합물은 제5' 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US51')을 통해 회수된다.
상기 제6' 컬럼(60')으로 공급된 제5' 컬럼의 하부 배출 스트림(BS50')은, 제6' 컬럼(60')에서 C7의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제6' 컬럼 상부 배출 스트림(US60')과, C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제6' 컬럼 하부 배출 스트림(BS60')으로 분리된다.
상기 제6' 컬럼 하부 배출 스트림(BS60')은 리보일러를 통과하여 일부는 제6 컬럼(60')으로 회수되고, 나머지로부터 C8의 방향족 탄화수소 화합물이 회수되고, 상기 제6' 컬럼 상부 배출 스트림(US60')은 콘덴서를 통과하여 일부는 제6' 컬럼(60')으로 회수되고, C7의 방향족 탄화수소 화합물은 제6' 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US61')을 통해 회수된다.
여기서, 상기 제8 컬럼(80)은 상기 제8 컬럼(80)에서의 추출 증류에 의해 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과, C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물을 분리하기 위해 추출 증류 컬럼(Extractive Distillation Column)을 이용하고, 상기 추출 증류를 위해 상기 추출 용매를 이용하게 된다.
이 경우, 상기 추출 용매는 극성을 가지며 비점이 매우 높은 용매를 이용할 수 있는데, 비극성을 나타내는 C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물과는 고도의 비이상 혼합물(highly non-ideal mixture)을 형성하고, 극성을 나타내는 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과는 근접 이상 혼합물(near-ideal mixture)을 형성하게 된다. 따라서, 상기 (S7) 단계의 분리를 실시하기 위해, 상기 제8 컬럼(80)에 공급된 C6 내지 C8의 탄화수소 화합물은, 상기 추출 용매가 투입되는 경우, C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물과, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물 사이의 상대 휘발도가 증가하여, 비점(boiling point)의 관계가 아래의 표 1과 같이 변하게 된다.
비점 추출 용매 투입 전 비점 변화 추출 용매 투입 후
낮음

↕

높음		 C6 비방향족 탄화수소 화합물 → C6 비방향족 탄화수소 화합물
C6 방향족 탄화수소 화합물 C7 비방향족 탄화수소 화합물
C7 비방향족 탄화수소 화합물 C8 비방향족 탄화수소 화합물
C7 방향족 탄화수소 화합물 C6 방향족 탄화수소 화합물
C8 비방향족 탄화수소 화합물 C7 방향족 탄화수소 화합물
C8 방향족 탄화수소 화합물 C8 방향족 탄화수소 화합물
따라서, 상기 제8 컬럼(80)에서 추출 용매를 투입하고, 추출 증류를 실시하는 경우, 비점이 낮은 C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물은 제8 컬럼(80)의 상부 배출 스트림(US80)으로 분리하고, 비점이 높은 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물은 제8 컬럼(80)의 하부 배출 스트림(BS80)으로 분리하게 된다.
그러나, 본 발명자들은, 상기와 같은 제8 컬럼(80)을 이용하여 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 방법에 있어서, 상기 (S1) 단계의 나프타 열분해의 공급 원료의 조성이나, 열 분해로의 운전 조건의 변화에 따라 열분해 가솔린(RPG) 내에 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가함에 따라, 상기 제8 컬럼(80)으로 공급된 상기 공급 스트림(Feed') 내의 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가하는 경우, C8의 비방향족 탄화수소 화합물이, 상기 C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물과 함께 상기 제8 컬럼 상부 배출 스트림(US80)으로 배출되는 것이 아니라, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과 함께, 상기 제8 컬럼 하부 배출 스트림(BS80)으로 배출되어, 결국 상기 제6' 컬럼 하부 배출 스트림(BS60')으로부터 C8의 방향족 탄화수소 화합물이 회수 시, C8의 비방향족 탄화수소 화합물이 함께 잔류하여 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도를 저하시키며, 상기 회수 공정 전체에 대한 공정 안정성도 저하시키는 것을 확인하였다.
이에, 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 상기 표 1에 기재된 추출 용매 투입 후의 비점 변화에 따른 비점에 있어서, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 비점과, C6의 방향족 탄화수소 화합물의 비점의 차이가, 15 ℃ 이하로 변화하여, 실질적으로 C8의 비방향족 탄화수소 화합물과, C6의 방향족 탄화수소 화합물을 추출 증류에 의한 분리가 어렵고, 이에 따라 C8의 비방향족 탄화수소 화합물이 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과 함께, 제8 컬럼의 하부 배출 스트림(BS80)으로 함께 배출되는 것을 규명하였고, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은 열 분해로의 운전 조건의 변화에 따라 열분해 가솔린 내에 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가하더라도, 공정 안정성을 유지하면서, BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 고순도로 회수할 수 있는 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법이다.
본 발명에 따른, 상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은, 상기 (S7) 단계 및 (S8) 단계를 실시하기 위한 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법일 수 있다.
이하, 도 2 내지 4를 참조하여, 본 발명에 따른 방향족 탄화수소 회수 방법(M1 내지 M3)을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법(M1 내지 M3)은, C6 내지 C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 공급 스트림(Feed)을 제1 컬럼(10)으로 공급하여, C6 및 C7의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제1 컬럼 상부 배출 스트림(US10)과, C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제1 컬럼 하부 배출 스트림(BS10)을 분리하는 단계(S10); 상기 제1 컬럼 상부 배출 스트림(US10) 및 제1 용매(Sol-1)를 제2 컬럼(20)에 공급하여, C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제2 컬럼 상부 배출 스트림(US20)과, C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제1 용매를 포함하는 제2 컬럼 하부 배출 스트림(BS20)을 분리하는 단계(S20); 상기 제1 컬럼 하부 배출 스트림(BS10) 및 제2 용매(Sol-2)를 제3 컬럼(30)에 공급하여, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제3 컬럼 상부 배출 스트림(US30)과, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제2 용매를 포함하는 제3 컬럼 하부 배출 스트림(BS30)을 분리하는 단계(S30); 상기 제2 컬럼 하부 배출 스트림(BS20) 및 상기 제3 컬럼 하부 배출 스트림(BS30)을 제4 컬럼(40)에 공급하여, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제4 컬럼 상부 배출 스트림(US40)과, 제1 용매 및 제2 용매를 포함하는 제4 컬럼 하부 배출 스트림(BS40)을 분리하는 단계(S40); 및 상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림(US40)을 제5 컬럼(50) 또는 제7 컬럼(70)으로 공급하는 단계(S50)를 포함하고, 상기 제2 컬럼(20) 및 제3 컬럼(30)은 각각 추출 증류 컬럼(Extractive Distillation Column)인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계는, 추출 용매 투입 후의 비점 변화에 따른 비점에 있어서, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 비점과, C6의 방향족 탄화수소 화합물의 비점의 차이가, 15 ℃ 이하로 변화하여, 실질적으로 C8의 비방향족 탄화수소 화합물과, C6의 방향족 탄화수소 화합물을 추출 증류에 의한 분리가 어려운 점을 미리 방지하기 위해, 추출 증류를 위한 추출 용매의 투입에 앞서, C8의 비방향족 탄화수소 화합물과, C6의 방향족 탄화수소 화합물을 먼저 선분리하기 위한 단계일 수 있다. 상기 (S10) 단계를 실시하는 경우, C6의 방향족 탄화수소 화합물과, C8의 비방향족 탄화수소 화합물은 추출 용매의 투입에 앞서 이미 분리가 완료된 상태이기 때문에, 이 후 추출 증류를 위한 추출 용매의 투입 시, C6의 방향족 탄화수소 화합물과, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 비점이 변화하더라도, 서로 분리가 가능한 효과가 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 컬럼 상부 배출 스트림(US10)은 제1 컬럼(10)의 상부로부터 배출된 후, 콘덴서를 통과하여 일부는 제1 컬럼(10)에 회수되고, 나머지는 제2 컬럼(20)에 공급되는 것일 수 있고, 상기 제1 컬럼 하부 배출 스트림(BS10)은 제1 컬럼(10)의 하부로부터 배출된 후, 리보일러를 통과하여 일부는 제1 컬럼(10)에 회수되고, 나머지는 제3 컬럼(30)에 공급되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은, 상기 C6 내지 C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 공급 스트림(Feed) 내의 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물의 함량이 0.5 중량% 이상, 0.5 중량% 내지 5 중량%, 또는 0.76 중량% 내지 2.16 중량%인 경우, C8의 방향족 탄화수소 화합물을 고순도로 회수하는데 있어서, 특히 더 효과적일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계는 C6 및 C7의 탄화수소 화합물의 혼합물로부터, C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제2 컬럼 상부 배출 스트림(US20)과, C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제1 용매를 포함하는 제2 컬럼 하부 배출 스트림(BS20)을 분리하기 위한 단계일 수 있다.
상기 (S20) 단계에서 투입되는 상기 제1 용매는 추출 용매로서, 앞서 표 1이 나타낸 바와 같이, 제1 용매의 투입에 의해, C6 및 C7의 탄화수소 화합물의 혼합물 내에서, C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물과, C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 비점 변화가 일어나고, 이에 따라, 각각 제2 컬럼 상부 배출 스트림(US20)과 제2 컬럼 하부 배출 스트림(BS20)으로서 분리가 가능하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 컬럼 상부 배출 스트림(US20)은, 콘덴서를 통과하여 일부는 제2 컬럼(20)에 회수되고, C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물은 상기 제2 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US21)을 통해 회수될 수 있다.
이 때, 상기 제1 용매는 C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 추출 성능을 향상시키기 위해 물을 혼합하여 사용할 수 있는데, 제1 용매 내의 물은 상기 제2 컬럼 상부 배출 스트림(US20)에 포함되어 배출될 수 있다. 상기 제2 컬럼 상부 배출 스트림(US20)에 포함되어 배출된 물은, 콘덴서를 통과한 후, 환류 드럼(reflux drum)에서 상기 C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물과 층분리되어, 제2 컬럼의 제2 상부 배출 스트림(US22)으로 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계는 C8의 탄화수소 화합물의 혼합물로부터, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제3 컬럼 상부 배출 스트림(US30)과, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제2 용매를 포함하는 제3 컬럼 하부 배출 스트림(BS30)을 분리하기 위한 단계일 수 있다.
상기 (S30) 단계에서 투입되는 상기 제2 용매는 추출 용매로서, 앞서 표 1이 나타낸 바와 같이, 제2 용매의 투입에 의해, C8의 탄화수소 화합물의 혼합물 내에서, C8의 비방향족 탄화수소 화합물과, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 비점 변화가 일어나고, 이에 따라, 각각 제3 컬럼 상부 배출 스트림(US30)과 제3 컬럼 하부 배출 스트림(BS30)으로서 분리가 가능하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 컬럼 상부 배출 스트림(US30)은, 콘덴서를 통과하여 일부는 제3 컬럼(30)에 회수되고, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물은 상기 제3 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US31)을 통해 회수될 수 있다.
이 때, 상기 제2 용매는 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 추출 성능을 향상시키기 위해 물을 혼합하여 사용할 수 있는데, 추출 용매 내의 물은 상기 제3 컬럼 상부 배출 스트림(US30)에 포함되어 배출될 수 있다. 상기 제3 컬럼 상부 배출 스트림(US30)에 포함되어 배출된 물은, 콘덴서를 통과한 후, 환류 드럼(reflux drum)에서 상기 C8의 비방향족 탄화수소 화합물과 층분리되어, 제3 컬럼의 제2 상부 배출 스트림(US32)으로 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계 및 (S30) 단계는 기재의 편의 상 (S20) 단계 및 (S30) 단계를 순차적으로 기재하였으나, 각각 독립적으로 실시될 수 있고, 동시에 실시될 수 있으며, (S20) 단계의 실시 후에 (S30) 단계가 실시될 수 있고, (S30) 단계의 실시 후에 (S20) 단계가 실시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S40) 단계는, 상기 (S20) 단계 및 (S30) 단계에서 각각 분리된 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물과, 제1 용매 및 제2 용매를 혼합하고, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물과, 제1 용매 및 제2 용매를 분리하기 위한 단계일 수 있다.
이 때, 상기 제2 컬럼 하부 배출 스트림(BS20)과 상기 제3 컬럼 하부 배출 스트림(BS30)은 각각 독립적으로 리보일러를 통과하여 일부는 제2 컬럼(20) 또는 제3 컬럼(30)으로 각각 회수되고, 나머지는 상기 제4 컬럼(40)에 공급될 수 있고, 또 다른 예로, 상기 제2 컬럼 하부 배출 스트림(BS20)과 상기 제3 컬럼 하부 배출 스트림(BS30)은 리보일러를 통과하여 일부는 제2 컬럼(20) 또는 제3 컬럼(30)으로 각각 회수되고, 나머지는 제4 컬럼(40)에 공급되기 전에 혼합될 수 있으며, 이 경우, 혼합된 제2 컬럼 하부 배출 스트림(BS20) 및 제3 컬럼 하부 배출 스트림(BS30)은 방향족 탄화수소 화합물-용매 스트림(ASS)을 형성하여, 하나의 스트림으로써 제4 컬럼(40)에 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림(US40)은, 콘덴서를 통과하여 일부는 제4 컬럼(40)에 회수되고, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제4 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US41)은 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 분리하기 위해 상기 (S50) 단계에 따라 제5 컬럼(50) 또는 제7 컬럼(70)에 공급될 수 있다. 또한, 상기 제1 용매 및 제2 용매가 물을 혼합하여 사용하는 경우, 상기 제1 용매 및 제2 용매 내의 물의 일부는 상기 제2 컬럼 하부 배출 스트림(BS20) 및 제3 컬럼 하부 배출 스트림(BS30)에 포함되는 제1 용매 및 제2 용매 내에 잔류할 수 있다. 제1 용매 및 제2 용매 내에 잔류하는 물은 상기 제4 컬럼(40)에서 상기 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과 함께 제4 컬럼 상부 배출 스트림(US40)에 포함되어 배출될 수 있다. 상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림(US40)에 포함되어 배출된 물은, 콘덴서를 통과한 후, 환류 드럼(reflux drum)에서 상기 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물과 층분리되어, 제4 컬럼의 제2 상부 배출 스트림(US42)으로 배출될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 추출 용매로서 이용된 제1 용매 및 제2 용매는 상기 제4 컬럼 하부 배출 스트림(BS40)으로 회수될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은 상기 제4 컬럼 하부 배출 스트림(BS40)을 제2 컬럼(20) 또는 제3 컬럼(30)에 순환시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다(도 3, M2 참조). 구체적인 예로, 상기 제4 컬럼 하부 배출 스트림(BS40)은 리보일러를 통과하여 일부는 제4 컬럼(40)으로 회수되고, 나머지는 제2 컬럼(20) 및 제3 컬럼(30)에 각각 순환시키는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기와 같이, 제4 컬럼 하부 배출 스트림(BS40)을 제2 컬럼(20) 및/또는 제3 컬럼(30)에 순환시키는 경우, 제4 컬럼 하부 배출 스트림(BS40)으로부터 회수는 추출 용매를 각각 (S20) 단계 및 (S30) 단계의 제1 용매 및 제2 용매로 재사용하는 것이 가능하여, 생산성 및 공정 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은 상기 제4 컬럼 하부 배출 스트림(BS40)을 제2 컬럼(20) 및 제3 컬럼(30)에 순환시키기 위해, 상기 제4 컬럼 하부 배출 스트림(BS40)을 분리하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 분리는 분리되는 이송 라인에 의해 실시될 수 있고, 분리의 효율을 높이기 위해 분리를 위한 드럼에 공급되어 실시되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 용매 및 제2 용매는 각각 독립적으로, 설포란(sulfolane), 테트라에틸렌 글라이콜(tetraethylene glycol), 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide) 및 N-포르밀포르폴린(N-formylmorpholine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우, C6 내지 C8의 탄화수소 화합물의 혼합물에 대하여, 상기 표 1과 같이 C6 내지 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물과, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물의 비점을 조절하는 것이 용이하여, 상기 (S20) 단계 및 (S30) 단계의 추출 증류에 의한 분리가 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 용매 및 제2 용매는 서로 동일한 용매일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 제1 용매 및 제2 용매는 각각 제2 컬럼(20) 및 제3 컬럼(30)에 투입되는 용매의 위치를 구별하기 위하여, 제1 용매 및 제2 용매로 구분하여 기재된 것일 수 있고, 그 종류는 동일한 용매일 수 있다. 이 경우, 용매의 분리를 위한 제4 컬럼(40)에서 제1 용매 및 제2 용매를 동시에 분리하는 것이 가능하여 컬럼의 추가 설치가 불필요하고, 공정을 단순화하는 것이 가능하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법(M1 및 M2)은, 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림(US40)을 제5 컬럼(50)으로 공급하여, C6의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제5 컬럼 상부 배출 스트림(US50)과, C7 및 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제5 컬럼 하부 배출 스트림(BS50)을 분리하는 단계(S60)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제5 컬럼 상부 배출 스트림(US50)은, 콘덴서를 통과하여 일부는 제5 컬럼(50)에 회수되고, C6의 방향족 탄화수소 화합물은 제5 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US51)을 통해 회수되며, 상기 제5 컬럼 하부 배출 스트림(BS50)은 리보일러를 통과하여 일부는 제5 컬럼(50)으로 회수되고, 나머지는 C7 및 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 분리하기 위해 제6 컬럼(60)에 공급될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법(M1 및 M2)은, 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제5 컬럼 하부 배출 스트림(BS50)을 제6 컬럼(60)으로 공급하여, C7의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제6 컬럼 상부 배출 스트림(US60)과, C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제6 컬럼 하부 배출 스트림(BS60)을 분리하는 단계(S70)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제6 컬럼 상부 배출 스트림(US60)은, 콘덴서를 통과하여 일부는 제6 컬럼(60)에 회수되고, C7의 방향족 탄화수소 화합물은 제6 컬럼의 제1 상부 배출 스트림(US61)을 통해 회수되며, 상기 제6 컬럼 하부 배출 스트림(BS60)은 리보일러를 통과하여 일부는 제6 컬럼(60)으로 회수되고, C8의 방향족 탄화수소 화합물은 상기 리보일러를 통과한 제6 컬럼 하부 배출 스트림(BS60)의 나머지를 통해 회수될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법(M3)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림(US40)을 제7 컬럼(70)으로 공급하여, C6의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제7 컬럼 상부 배출 스트림(US70), C7의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제7 컬럼 중부 배출 스트림(MS70), 및 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제7 컬럼 하부 배출 스트림(BS70)을 분리하는 단계(S80)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제7 컬럼 상부 배출 스트림(US70)은, 콘덴서를 통과하여 일부는 제7 컬럼(70)에 회수되고, 상기 제7 컬럼 하부 배출 스트림(BS70)은 리보일러를 통과하여 일부는 제7 컬럼(70)으로 회수되며, C6의 방향족 탄화수소 화합물은 콘덴서를 통과한 제7 컬럼 상부 배출 스트림(US70)의 나머지를 통해 회수되며, C7의 방향족 탄화수소 화합물은 제7 컬럼 중부 배출 스트림(MS70)을 통해 회수되고, C8의 방향족 탄화수소 화합물은 리보일러를 통과한 제7 컬럼 하부 배출 스트림(BS70)의 나머지를 통해 회수될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제7 컬럼(70)은 하나의 컬럼으로부터 3성분을 동시에 분리하기 위한 분리벽형 컬럼(Divided Wall Column, DWC)일 수 있다.
상기 기재한 본 발명의 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 따라, 열분해 가솔린(RPG), 특히, 나프타 열분해에 의한 열분해 가솔린(RPG)으로부터 BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 경우, 열 분해로의 운전 조건의 변화에 따라 열분해 가솔린 내에 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가하더라도, 공정 안정성을 유지하면서, BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 고순도로 회수하는 것이 가능하고, 나아가 낮은 공정 투자비로도 고순도의 BTX, 특히 고순도의 자일렌(Xylene)을 회수할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 따라, 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 경우, 상기 제5 컬럼(50) 또는 제7 컬럼(70)으로부터 회수되는 C8의 방향족 탄화수소의 순도는 97.33 중량% 이상, 98 중량% 이상, 또는 98.25 중량% 이상인 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 따라, 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 경우, 상기 C8의 방향족 탄화수소 화합물뿐만 아니라, C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물도 모두 고순도로 회수하는 것이 가능할 수 있다. 구체적인 예로, 본 발명의 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 따라, 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 경우, 상기 제5 컬럼(50) 또는 제7 컬럼(70)으로부터 회수되는 C6의 방향족 탄화수소의 순도는 99.0 중량% 이상, 99.5 중량% 이상, 또는 99.9 중량% 이상이고, C7의 방향족 탄화수소의 순도는 99.0 중량% 이상, 99.2 중량% 이상, 또는 99.5 중량% 이상이며, C8의 방향족 탄화수소의 순도는 97.33 중량% 이상, 98 중량% 이상, 또는 98.25 중량% 이상인 것일 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실험예
실시예 1 내지 3
도 3에 도시된 공정 흐름도를 이용하여, 하기 표 2에 기재된 조건으로 공급 스트림(Feed)을 공급하고, 각 컬럼을 운전하여 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 회수하였고, 회수된 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도를 하기 표 2에 함께 기재하였다.
구분 실시예
1 2 3
Feed 내 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량 (중량%) 0.76 1.22 2.16
제1 용매 및 제2 용매 종류 설포란 설포란 설포란
제1 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 121.2 121.1 121.6
하부온도 (℃) 167.8 167.5 169.6
압력 kg/cm2g 1.8 1.8 1.8
제2 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 87.4 87.4 87.3
하부온도 (℃) 155.5 155.6 155.6
압력 kg/cm2g 0.47 0.47 0.47
제3 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 115.3 118.6 120.4
하부온도 (℃) 173.0 175.0 188.1
압력 kg/cm2g 0.2 0.2 0.2
제4 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 67.0 68.3 71.0
하부온도 (℃) 174.5 174.5 174.6
압력 kg/cm2g -0.53 -0.53 -0.53
제5 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 99.6 99.6 99.5
하부온도 (℃) 161.7 161.7 161.7
압력 kg/cm2g 1.96 1.96 1.96
제6 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 130.0 130.0 130.0
하부온도 (℃) 168.1 168.3 168.4
압력 kg/cm2g 0.78 0.78 0.78
회수된 C6의 방향족 탄화수소 화합물의 순도 (중량%) 99.95 99.96 99.96
회수된 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 순도 (중량%) 99.60 99.60 99.61
회수된 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도 (중량%) 98.46 98.28 98.25
비교예 1 내지 3
도 5에 도시된 공정 흐름도를 이용하여, 하기 표 3에 기재된 조건으로 공급 스트림(Feed)을 공급하고, 각 컬럼을 운전하여 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 회수하였고, 회수된 C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도를 하기 표 3에 함께 기재하였다.
구분 비교예
1 2 3
Feed 내 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량 (중량%) 0.76 1.22 2.16
용매 종류 설포란 설포란 설포란
제8 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 87.9 88.1 87.9
하부온도 (℃) 152.0 152.0 151.3
압력 kg/cm2g 0.47 0.47 0.47
제4' 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 66.4 66.6 56.2
하부온도 (℃) 174.6 174.6 174.6
압력 kg/cm2g -0.53 -0.53 -0.53
제5' 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 98.9 98.9 98.7
하부온도 (℃) 161.7 161.9 162.3
압력 kg/cm2g 1.96 1.96 1.96
제6' 컬럼
운전조건		 상부온도 (℃) 130.0 130.1 130.0
하부온도 (℃) 167.9 167.8 167.3
압력 kg/cm2g 0.78 0.78 0.78
회수된 C6의 방향족 탄화수소 화합물의 순도 (중량%) 99.91 99.96 99.97
회수된 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 순도 (중량%) 99.58 99.37 99.54
회수된 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도 (중량%) 96.39 93.80 83.44
상기 표 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 따라, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 경우, C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 순도를 고순도로 회수하면서, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도도 고순도로 회수가 가능한 것을 확인할 수 있었다.
특히, 종래에 의하면, 공급 스트림(Feed) 내 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 0.76 중량%로 적게 존재하더라도, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도가 96.39 중량%인 것을 확인할 수 있었다. 또한, 공급 스트림(Feed) 내 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가함에 따라, 회수되는 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도가 급격하게 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
그러나, 본 발명에 따르면, 공급 스트림(Feed) 내 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 0.76 중량%로 적게 존재하는 경우는 물론, 공급 스트림(Feed) 내 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가하더라도, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 순도를 98.25 중량% 이상으로 회수하는 것이 가능하였다.
본 발명자들은 상기와 같은 결과로부터, 본 발명에 따라 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 경우, 본 발명에 따른 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법에 따라, BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 회수하는 경우, 열 분해로의 운전 조건의 변화에 따라 열분해 가솔린 내에 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 함량이 증가하더라도, 공정 안정성을 유지하면서, BTX를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물을 고순도로 회수하는 것이 가능하고, 나아가 낮은 공정 투자비로도 고순도의 BTX, 특히 고순도의 자일렌(Xylene)을 회수할 수 있는 것을 확인하였다.

Claims (10)

  1. C6 내지 C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 공급 스트림을 제1 컬럼으로 공급하여, C6 및 C7의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제1 컬럼 상부 배출 스트림과, C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제1 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계;
    상기 제1 컬럼 상부 배출 스트림 및 제1 용매를 제2 컬럼에 공급하여, C6 및 C7의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제2 컬럼 상부 배출 스트림과, C6 및 C7의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제1 용매를 포함하는 제2 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계;
    상기 제1 컬럼 하부 배출 스트림 및 제2 용매를 제3 컬럼에 공급하여, C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제3 컬럼 상부 배출 스트림과, C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물 및 제2 용매를 포함하는 제3 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계;
    상기 제2 컬럼 하부 배출 스트림 및 상기 제3 컬럼 하부 배출 스트림을 제4 컬럼에 공급하여, C6 내지 C8의 방향족 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 제4 컬럼 상부 배출 스트림과, 제1 용매 및 제2 용매를 포함하는 제4 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 및
    상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림을 제5 컬럼 또는 제7 컬럼으로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 컬럼 및 제3 컬럼은 각각 추출 증류 컬럼이고,
    상기 C6 내지 C8의 탄화수소 화합물의 혼합물을 포함하는 공급 스트림 내의 C8의 비방향족 탄화수소 화합물의 혼합물의 함량이 0.5 중량% 이상인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 컬럼 하부 배출 스트림 및 상기 제3 컬럼 하부 배출 스트림은 제4 컬럼에 공급되기 전에 혼합되는 것인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4 컬럼 하부 배출 스트림을 제2 컬럼 또는 제3 컬럼에 순환시키는 단계를 포함하는 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 용매 및 제2 용매는 각각 독립적으로, 설포란(sulfolane), 테트라에틸렌 글라이콜(tetraethylene glycol), 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide) 및 N-포르밀포르폴린(N-formylmorpholine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은,
    상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림을 제5 컬럼으로 공급하여, C6의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제5 컬럼 상부 배출 스트림과, C7 및 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제5 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계를 포함하는 것인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은,
    상기 제5 컬럼 하부 배출 스트림을 제6 컬럼으로 공급하여, C7의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제6 컬럼 상부 배출 스트림과, C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제6 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계를 포함하는 것인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법은,
    상기 제4 컬럼 상부 배출 스트림을 제7 컬럼으로 공급하여, C6의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제7 컬럼 상부 배출 스트림, C7의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제7 컬럼 중부 배출 스트림, 및 C8의 방향족 탄화수소 화합물을 포함하는 제7 컬럼 하부 배출 스트림을 분리하는 단계를 포함하는 것인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제5 컬럼 또는 제7 컬럼으로부터 회수되는 C8의 방향족 탄화수소의 순도는 97.33 중량% 이상인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제5 컬럼 또는 제7 컬럼으로부터 회수되는 C6의 방향족 탄화수소의 순도는 99.0 중량% 이상이고, C7의 방향족 탄화수소의 순도는 99.0 중량% 이상이며, C8의 방향족 탄화수소의 순도는 97.33 중량% 이상인 방향족 탄화수소 화합물 회수 방법.
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