BTX 분리공정에 대해 말해 보십시오.

BTX 분리공정이란 열분해가솔린(PG)을 원료로 수소첨가 반응과 추출 솔벤트인 SULFOLANE을 사용하여 방향족 혼합물을 선택적으로 추출한 후 고순도의 벤젠, 톨루엔, 자일렌을 분리, 생산하는 공장이다.

BTX 공정은 크게 다음과 같은 네 과정으로 구성된다.

(1) 수첨공정(GASOLINE HYDROGENATION UNIT)

고순도의 방향족 제품을 생산하기 위하여 원료 중 이중결합 화합물을 수소첨가 반응시켜 포화화합물로 만들고, 황 화합물을 제거하여 추출공정에 적합한 원료를 만드는 공정이다. 수첨된 HEART CUT(C6~C8혼합물)는 추출공정으로 보내고, C5는 에틸렌 공장의 원료로 사용되며, C9/C10은 수첨탈알킬공정(HAD)의 원료로 사용된다.

(2) 추출공정(EXTRACTION UNIT)

HEART CUT(C6~C8혼합물) 중에서 추출 솔벤트인 SULFOLANE에 잘용해되는 방향족 화합물을 선택적으로 추출하는 공정이다. 추출된 방향족 화합물은 분리공정으로 보낸다. SULFOLANE 용매는 방향족 화합물에 대해 탁월한 선택도와 용해도를 가지고 있으며 C8 방향족보다 비점이 높아 방향족과 용매의 분리를 용이하게 하는 특성이 있어 이를 용매로 사용한다.

(3) 분리 공정(FRACTIONATION UNIT)

추출공정 및 수첨탈알킬공정에서 도입된 방향족 혼합물로부터 비점차를 이용하여 고순도의 벤젠, 톨루엔, 자일렌을 생산하는 정제 공정이다.

(4) 수첨탈알킬공정(HYDRODEALKYLATION UNIT)

수첨공정에서 분리된 C9/C10 혼합물을 수첨분해반응(HYDROCRACKING)과 수첨 탈알킬화 반응(HYDRODEALKYLATION)에 의해 벤젠 성분이 다량 함유된 방향족 혼합물로 전환시키는 공정이다. 벤젠 성분이 다량 함유된 방향족 혼합물은 분리공정으로 보낸다.

해설 및 핵심용어 정리

벤젠, 톨루엔, 자일렌 등은 다른 탄화수소와 달리 미량일 때 향긋한 냄새를 풍기므로 방향족 탄화수소라고 불리며, 석유 정제 공업이 발달하기 전에는 석탄을 건류하거나 특수한 목재를 건류하여 제조하였다. 또한 NCC 에서 생산되는 분해 가솔린 또는 납사를 원료로 하여 벤젠, 톨루엔 및, 자이렌을 추출과 증류공정을 거쳐 분리 정제하고 있다. 본 기술편람은 중질 나프타를 개질한 리포메이트(개질 납사)를 원료로 파라자일렌, 벤젠 및 톨루엔을 생산하는 BTX 공장에 대한 것으로써, 일반적으로 벤젠은 스타이렌모노머(SM), 나이론 및 큐멘 등의 원료로 사용되며, 파라자일렌(PX)은 폴리에스테를필름의 원료로 사용된다. 부가가치가 낮은 톨루엔은 톨루엔 전환시설을 통하여 벤젠 등으로 전환되어 사용된다.

BTX란: Benzene, Toluene, Xylene

Benzene (C_{6}H_{6}, CAS No.：71-43-2)

Toluene (C_{6}H_{5}CH_{3}, CAS No.：108-88-3)

Xylene (C_{6}H_{4}(CH_{3})_{2}, CAS No.：1330-20-7)

(1) 납사 전처리 공정

일반적으로 BTX를 생산하기 위한 납사 전처리공정은 크게 납사 수첨탈황 공정(NHT)과 납사개질공정(PLT)으로 구분된다.

BTX 공정

BTX공정은 용제추출(Sulfolane), 벤젠 톨루엔 분리(BTU), 톨루엔 전환(Tatoray), 방향족 분리(Aromatic Fraction), 자일렌분리(PAREX) 및 이성화 (ISOMAR) 공정으로 분류된다.

(2) 설포레인(Sulfolane) 공정

용제 추출공정은 원료중 방향족물질 - 벤젠, 톨루엔 및 자일렌을 추출하는 공정으로 용매로는 1962년 미국, SHELL사가 개발한 술포란(Sulfolane, 또는 Tetra Hydro-Thiophene 1.1 - Dioxide)이 사용된다. 주 공정시설로는 방향족 화합물을 추출하는 추출공정, 비방향족 유분의 수세척공정 및 용매와 방향족 혼합물을 분리하는 분리공정이 있으며 부 공정시설로는 용매 재생공정과 세척수 정화공정임.

(3) BT 분리 공정

BT 분리 (Benzene Toluene Fractionation) 공정에서는 벤젠을 생산하고 벤젠의 원료로 사용되는 톨루엔을 정제하는 공정이다. 주 시설로는 원료중 불순물을 제거하는 클레이 흡착탑 (Clay Treater), 벤젠을 정제생산하는 벤젠탑 및 톨루엔탑으로 구성됨.

(4) 전환 공정

당 전환(Tatoray) 공정은 벤젠/톨루엔 분리시설인 톨루엔 탑정으로부터 나온 톨루엔과 방향족 분리설비인 중질 방향족 분리탑 상부로부터 나온 C9 방향족을 원료로하여 벤젠과 자일렌을 반응생성하는 공정으로 반응공정과 분리정제 공정으로 이루어짐

(5) 방향족 분리 공정

방향족 분리(Aromatics Fractionation)공정은 여러설비의 원료를 생산하는 설비로서 개질 분리공정, 자일렌 분리공정 및 중질 방향족분리 공정으로 구성됨.

(6) 자일렌 분리 공정

자일렌 분리(PAREX) 공정은 주요 생산품인 파라 자일렌을 생산하는 설비로서 흡착 및 탈착 공정, 잔류물 분리 공정 및 탈착제 정화공정, 파라 자일렌 분리 및 정화공정으로 구성됨.

(7) 이성화 공정

자일렌 이성화(ISOMAR) 공정은 파라 자일렌 회수시설(PAREX Unit)의 잔류물 분리탑 상부에서 유입된 잔류물을 촉매를 이용하여 파라 자일렌 및 벤젠으로 전화시켜주는 공정으로 파라 자일렌 및 벤젠 생산을 최대화 하는데 있으며, 반응 공정과 분리공정으로 구성됨.