측면 인출물 재순환을 이용하는 헵탄 제거기를 사용한크실렌 이성체의 제조 방법 document_id A220623062758

크실렌, 파라-크실렌, 메타-크실렌 및 오르토-크실렌은 화학 합성에서 널리 다양하게 적용되는 중요한 중간체이다. 파라-크실렌은 산화 시 합성 직물 섬유 및 수지의 제조에 사용되는 테레프탈산을 산출한다. 메타-크실렌은 가소제, 아조 염료, 목재 방부제 등의 제조에 사용된다. 오르토-크실렌은 무수프탈산 생성을 위한 공급원료이다. 예를 들어, 크실렌 제조와 관련한 내용은 문헌[Robert A. Meyers, HANDBOOK OF PETROLEUM REFINING PROCESSES, Second Edition, McGraw-Hill, 1997, Part 2]을 참조한다. 촉매 개질로부터 얻어진 크실렌 이성체 또는 기타 원료들은 일반적으로 화학 중간체로서 요구 비율을 충족시키지 못하고, 또한 분리 또는 전환이 어려운 에틸벤젠을 포함한다. 특히, 파라-크실렌 이성체는 주요한 화학 중간체이다. 요구에 대한 이성체 비율의 조정은 파라-크실렌 회수를 위한 흡착 등의 크실렌 이성체 회수를 이성화와 병행하여 추가분의 목적 이성체를 산출함으로써 실시할 수 있다. 이성화는 목적 크실렌 이성체가 부족한 크실렌 이성체의 비평형 혼합물을 평형 농도에 도달하는 혼합물로 전환한다. 이성화에 의하면 벤젠, 톨루엔 및 C9+ 방향족 화합물 등의 부산물이 동시에 생성된다. 전형적인 공정에서, 이성화물(isomerate)은 헵탄 제거기 칼럼에서 증류되어 벤젠과 톨루엔을 함유하는 탑정물(overhead) 및 C9+ 방향족 화합물뿐 아니라 파라-크실렌과 기타 C8 방향족 화합물을 함유하는 탑저물(bottoms) 스트림을 제공한다. 상기 탑저물 스트림은 C9+ 방향족 화합물로부터 C8 방향족 화합물의 분리를 위해 크실렌 증류 칼럼으로 이송된다. C8 방향족 화합물은 크실렌 이성체 회수 유닛으로 이송된다. 크실렌 이성체 회수 유닛으로의 공급물은 생성물 품질을 충족시키기 위해 C9+ 방향족 화합물이 거의 없어야 한다. 현재는, 공급물은 500 질량ppm(질량 백만분율) 이하의 C9+ 탄화수소, 그리고 바람직하게는 100 질량ppm 미만의 1,4-메틸에틸벤젠을 함유할 수 있다. 일반적으로 헵탄 제거기 칼럼으로부터 재순환뿐 아니라 크실렌 함유 공급물은 상당한 양, 예컨대, 종종 2000 질량ppm, 또는 심지어 3000 질량ppm의 과량으로 C9+ 탄화수소를 함유한다. 따라서, 크실렌 칼럼은 C8 방향족 스트림으로부터 이들 C9+ 탄화수소를 분리하여 크실렌 이성체 회수 공정 유닛으로 공급하는 데 사용된다. C8 방향족 화합물과 1,4-메틸에틸벤젠 등의 C9 방향족 화합물의 비점이 근접하기 때문에, 크실렌 칼럼이 매우 커질 수 있고, 종종 90개 이상의 이론단(theoretical plate)을 가지며, 높은 환류물 대 공급물 비율을 수반하고, 그에 따라 상당한 재비기 에너지 소비를 수반한다. 크실렌, 특히 파라-크실렌을 생성하기 위한 상업적인 설비의 대용량 스케일로 인해, 생산능력, 자본 비용 또는 재비기 에너지 소비 등의 다양한 비용에 있어서의 약간의 향상도 크실렌 이성체 생산자에게 물질 경제적으로 이득을 나타낼 수 있다. 발명의 개요 본 발명에 따르면, 벤젠과 톨루엔을 크실렌 함유 이성화물 스트림으로부터 분리하는 것뿐 아니라, 크실렌 이성체 회수 공정 유닛으로 재순환되는 동시에 여전히 크실렌 생성물이 상업적인 세부요건들을 충족하도록 하는 중비점 분획을 제공하는 데 헵탄 제거기를 사용하는, 크실렌 이성체의 제조 방법을 제공한다. 헵탄 제거기를 사용함으로써, 현존하는 설비의 디보틀넥킹 능력, 크실렌 칼럼과 헵탄 제거기 전체에 대한 재비기 에너지 소비를 감소시키는 능력, 그리고 예를 들어, 크실렌 칼럼에 대한 필요성을 제거하는 능력을 포함하는 하나 또는 그 이상의 이점을 얻을 수 있다. 넓은 측면에서, 본 발명의 공정은 (a) 파라-크실렌, 오르토-크실렌, 메타-크실렌 및 에틸벤젠과 최대 500 질량ppm의 C9+ 방향족 화합물을 함유하는 분리 공급물 스트림으로부터 1 이상의 크실렌 이성체를 분리하여, 상기 1 이상의 크실렌 이성체의 90 질량% 이상을 함유하는 생성물 분획과, 에틸벤젠, C9+ 방향족 화합물 및 1 이상의 다른 크실렌 이성체를 함유하는 탈거(depleted) 분획을 제공하는 단계; (b) 상기 생성물 분획의 적어도 일부, 바람직하게는 전부를 인출하는 단계; (c) 상기 탈거 분획의 적어도 일부를 이성화하여 저비점 부산물 탄화수소, 파라-크실렌, 메타-크실렌, 오르토-크실렌, 에틸벤젠 및 C9+ 방향족 화합물을 함유하는 이성화물을 제공하는 단계; (d) 상기 이성화물의 적어도 일부, 바람직하게는 모두를 증류에 의해 분류하여, 상기 저비점 부산물 탄화수소를 함유하는 저비점 분획 및 파라-크실렌, 메타-크실렌, 오르토-크실렌, 에틸벤젠 및 C9+ 방향족 화합물을 함유하는 1 이상의 중비점 분획, 및 파라-크실렌, 메타-크실렌, 오르토-크실렌, 에틸벤젠 및 C9+ 방향족 화합물을 함유하는 1 이상의 고비점 분획을 제공하는 단계(이때, 상기 1 이상의 고비점 분획은 상기 1 이상의 중비점 분획보다 C9+ 방향족 화합물의 몰%가 더 크고, 이성화물 중의 전체 파라-크실렌, 메타-크실렌, 오르토-크실렌 및 에틸벤젠 중 바람직하게는 10 이상, 말하자면 10～90, 더욱 바람직하게는 20～80 질량%가 중비점 분획에 함유됨); 그리고 (e) 상기 1 이상의 중비점 분획의 적어도 일부를 순환 스트림으로서 단계 (a)로 재순환시키는 단계; 및 (f) 15～25 질량%의 파라-크실렌, 오르토-크실렌, 메타-크실렌 및 에틸벤젠과 C9+ 방향족 화합물을 함유하는 1 이상의 C8 방향족 공급물 스트림을 단계 (a)에 제공하는 단계를 포함하고, 분리 공급물 스트림은 단계 (e)의 재순환 스트림 및 1 이상의 C8 방향족 공급물 스트림을 포함한다. 바람직한 구체예에서, 단계 (e)의 1 이상의 재순환 스트림 및 단계 (f)의 1 이상의 적어도 하나의 C8 방향족 공급물 스트림은 500 질량ppm 초과의 C9+ 방향족 화합물을 가지며, 단계 (e)의 1 이상의 재순환 스트림 및 단계 (f)의 1 이상의 적어도 하나의 C8 방향족 공급물 스트림은 500 질량ppm 미만의 C9+ 방향족 화합물을 가진다. 일 구체예에서, 단계 (e)의 재순환 스트림은 1500 질량ppm 미만, 말하자면 500 질량ppm 또는 700～1000 질량ppm의 C9+ 방향족 화합물을 함유하고, 1 이상의 방향족 공급물 스트림은 최대 500 질량ppm의 C9+ 방향족 화합물을 함유한다. 다른 구체예에서, 단계 (e)의 재순환 스트림은 500 질량ppm 미만, 말하자면 100～400 질량ppm의 C9+ 방향족 화합물을 함유한다. 이 구체예에서, 상기 1 이상의 C8 방향족 공급물 스트림은 최대 500 질량ppm 이상의 C9+ 방향족 화합물, 예컨대 100～1500 질량ppm, 바람직하게는 100～1200 질량ppm의 C9+ 방향족 화합물을 함유할 수 있다. 본 발명에 따른 공정의 다른 넓은 측면에서, C8 방향족 공급물 스트림의 적어도 일부분은 톨루엔의 불균등화 반응으로부터 유도되고, 여기서 불균등화 반응 생성물은 증류에 의해 1 이상의 저비점 톨루엔 분획, 증류에 의한 1 이상의 고비점 크실렌 함유 불균등화 반응 분획과, 파라-크실렌, 메타-크실렌, 오르토-크실렌, 에틸벤젠 및 2500 질량ppm 미만, 바람직하게는 500～1500 질량ppm, 바람직하게는 600～1200 질량ppm의 C9+ 방향족 화합물로 분리된다. 본 발명의 이 측면에서, 분리 공급물은 중비점 불균등화 반응 분획 중 적어도 일부분, 바람직하게는 모두를 포함한다. 본 발명의 이 측면에 따른 하나의 더 바람직한 구체예에서, 분리 공급물은 필수적으로 중비점 불균등화 반응 분획 및 단계 (e)의 재순환 스트림으로 구성된다. 따라서, 어떠한 크실렌 칼럼도 필요하지 않다.