JP2003220301A - Distillation purifying method - Google Patents

Distillation purifying method

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JP2003220301A
JP2003220301A JP2002021921A JP2002021921A JP2003220301A JP 2003220301 A JP2003220301 A JP 2003220301A JP 2002021921 A JP2002021921 A JP 2002021921A JP 2002021921 A JP2002021921 A JP 2002021921A JP 2003220301 A JP2003220301 A JP 2003220301A
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Japan
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chamber
component
divided
division
fraction
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JP2002021921A
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Japanese (ja)
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Isamu Yanai
勇 箭内
Masaki Saito
正樹 斎藤
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JGC Corp
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JGC Corp
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Publication date
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a cost and to obtain a component B of high purity in a distillation purifying method wherein raw material containing four components A, B, C, D whose boiling point goes higher in alphabetical order, while the components A, C being less than B, D, is distilled to four cuts, whose middle cut is rich in the component B. <P>SOLUTION: The raw material is supplied to a first compartment of a common distillation tower, the inside of which is divided with a vertical partition wall, and a light cut containing the concentrated component A is distilled out. Then in the intermediate room, vapor being rich in the components B, C, and liquid being rich in the component D is separated and supplied respectively to a third, second, and fourth compartment. A middle cut containing the concentrated component B in the third compartment and a heavy cut containing the concentrated component D in the second compartment are each distilled out, while a semi-heavy cut containing the concentrated component C is distilled out of the fourth compartment. Thus each component is distilled out to obtain the component B of high purity. And in this case, the heat consumption in the distillation can be reduced because reflux capacity can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】少なくとも4成分を含む原料
を、沸点が軽質留分、中間留分、準重質留分、重質留分
の順に低くなる4つの留分に分離する蒸留精製方法に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a distillation purification method for separating a raw material containing at least four components into four fractions having a lower boiling point in the order of a light fraction, an intermediate fraction, a semi-heavy fraction and a heavy fraction. .

【0002】[0002]

【従来の技術】複数の成分を蒸留により各成分に分離す
る場合として、例えば沸点が成分A、成分B、成分C、
成分Dの順に低くかつ成分A、Cが成分B、Dよりも少
量である少なくとも4成分A、B、C、Dを含む原料
を、沸点が軽質留分、中間留分、準重質留分、重質留分
の順に低くなる4つの留分に分離する場合がある。具体
的には粗メタノールを精製する場合を挙げることができ
る。即ち、例えば二酸化炭素、メタン、メタノール、エ
タノールおよび水が含まれる粗メタノールを蒸留して、
軽質留分として二酸化炭素およびメタン、中間留分とし
てメタノール、準重質留分としてエタノールとメタノー
ルおよび水を含む混合物(フーゼル油)、重質留分とし
て水に分離して夫々回収する。
2. Description of the Related Art When a plurality of components are separated into each component by distillation, for example, the boiling points are component A, component B, component C,
A raw material containing at least four components A, B, C, and D, which are lower in the order of the component D and in which the components A and C are smaller than the components B and D, have a boiling point of a light fraction, an intermediate fraction, and a semi-heavy fraction. , The heavy fraction may be separated into four fractions which become lower. Specifically, the case of purifying crude methanol can be mentioned. That is, for example, by distilling crude methanol containing carbon dioxide, methane, methanol, ethanol and water,
It is separated into carbon dioxide and methane as a light fraction, methanol as an intermediate fraction, a mixture containing ethanol and methanol and water (fusel oil) as a semi-heavy fraction, and water as a heavy fraction, and recovered.

【0003】従来このような精製を行う手法として、例
えば図7(a)に示すように例えば凝縮器10aと再沸
器11aとを備えた第1の蒸留塔12aと、凝縮器10
bと再沸器11bとを備え、かつ中段部にサイドカット
が設けられた第2の蒸留塔12bとが接続された2塔方
式で構成される蒸留装置が用いられる。この蒸留装置に
よれば、先ず第1の蒸留塔12aの中段部に供給された
原料は、第1の蒸留塔12aにおいて蒸留されて、第1
の蒸留塔12aの上部側からは成分Aに富んだ流体が、
下部側からは成分B、成分Cおよび成分Dに富んだ流体
が夫々排出される。次いで当該成分B、成分Cおよび成
分Dに富んだ流体は第2の蒸留塔12bの中段部に供給
されて蒸留され、第2の蒸留塔12bの上部側からは成
分Bに富んだ流体が、中段部のサイドカットからは成分
Cに富んだ流体が、下部側からは成分Dに富んだ流体が
夫々排出される。このようにして原料は各成分A、B、
C、Dに分離される。
As a conventional method for performing such purification, for example, as shown in FIG. 7A, for example, a first distillation column 12a having a condenser 10a and a reboiler 11a, and a condenser 10 are provided.
There is used a distillation apparatus having a two-column system in which b and a reboiler 11b are connected and a second distillation column 12b provided with a side cut in the middle stage is connected. According to this distillation apparatus, first, the raw material supplied to the middle part of the first distillation column 12a is distilled in the first distillation column 12a to produce the first distillation column 12a.
From the upper part of the distillation column 12a of
Fluids rich in component B, component C, and component D are discharged from the lower side, respectively. Then, the fluid enriched in the components B, C and D is supplied to the middle stage of the second distillation column 12b and distilled, and the fluid enriched in the component B is supplied from the upper side of the second distillation column 12b. The fluid rich in component C is discharged from the side cuts in the middle part, and the fluid rich in component D is discharged from the lower side. In this way, the raw materials are the components A, B,
Separated into C and D.

【0004】また他の手法として、図7(a)の第2の
蒸留塔12bにサイドカットを設けずに当該第2の蒸留
塔12bの後段に第3の蒸留塔を設けた3塔方式の蒸留
装置も用いられている。
Another method is a three-column system in which a side cut is not provided in the second distillation column 12b of FIG. 7 (a), and a third distillation column is provided in the subsequent stage of the second distillation column 12b. Distillation equipment is also used.

【0005】更にまた、3成分系の原料を3つの留分に
分離する図7(b)に示す装置を適用することも検討さ
れている。この装置は、蒸留塔13の内部に垂直仕切板
14が設けられ、互いに連通された第1の分割室15、
第2の分割室16および第3の分割室17を蒸留塔内に
形成するものであり、3成分系の原料に適用した場合に
ついて簡単に述べておく。成分A、B、Cを含む原料は
第1の分割室15の中段部42に供給され、蒸留されて
第1の分割室15の上部からは成分Aおよび成分Bに富
んだ流体が、下部からは成分Cに富んだ流体が夫々排出
される。そして前記成分Aおよび成分Bに富んだ流体
は、第2の分割室16において蒸留されて成分Bが分離
され、成分Aに富んだ流体は蒸留塔13の塔頂から排出
される。一方、分離された成分Bに富んだ流体は塔の中
段から排出される。また第1の分割室15で分離された
成分Cに富んだ流体は、第1の分割室15から出て第3
の分割室17に供給され、ここで残存する成分Bが分離
されて成分Cに富んだ流体になり蒸留塔13の塔底から
排出される。
Furthermore, application of the apparatus shown in FIG. 7 (b) for separating a ternary raw material into three fractions has also been studied. In this device, a vertical partition plate 14 is provided inside a distillation column 13, and a first division chamber 15 is in communication with each other.
The second division chamber 16 and the third division chamber 17 are formed in the distillation column, and a brief description will be given of the case where the second division chamber 16 and the third division chamber 17 are applied to a three-component system raw material. A raw material containing components A, B, and C is supplied to the middle section 42 of the first division chamber 15 and distilled to obtain a fluid rich in components A and B from the upper portion of the first division chamber 15 and from the lower portion. The fluids rich in component C are discharged respectively. The fluid rich in the components A and B is distilled in the second division chamber 16 to separate the component B, and the fluid rich in the component A is discharged from the top of the distillation column 13. On the other hand, the separated fluid rich in component B is discharged from the middle stage of the column. Further, the fluid rich in the component C separated in the first dividing chamber 15 exits from the first dividing chamber 15 and is discharged into the third dividing chamber 15.
Of the component B remaining therein is separated into a fluid rich in component C and discharged from the bottom of the distillation column 13.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図7
(a)に示す2塔方式の蒸留装置では、複数の蒸留塔を
必要とし、更に配管や計装機器も多くなるので設備コス
トが高くなり、また多大な熱量を必要とすることから運
転コストも高くなる。
However, as shown in FIG.
In the two-column type distillation apparatus shown in (a), a plurality of distillation columns are required, and more piping and instrumentation equipment are required, resulting in higher facility costs, and also because a large amount of heat is required, operating costs are also higher. Get higher

【0007】また図7(b)に示す垂直分離型の蒸留塔
13では、原料を軽質留分、中間留分、重質留分に分離
するのには適しているが、軽沸および準重質の微量成分
を極めて低い濃度まで除去する必要がある場合について
はその特性を十分に発揮されない。即ち4成分A、B、
C、Dを含む原料を4つの留分に分離する場合、図8に
示すように蒸留塔13の側壁部に新たにサイドカットノ
ズルが設けられて前記4つの留分に分離されるが、前記
3つの留分に分離する場合に比べると蒸留塔13に設け
られる各留分の取り出し位置が近くなってしまい、例え
ば目的物である成分B中の成分A又は成分Cの濃度が高
くなってしまう懸念がある。その場合の解決手法の一つ
として、成分Bの純度を上げるためには還流比を大きく
とるか又は蒸留塔13の理論段数を増やして分離効率を
良くすることが考えられるが、前者の場合には蒸留時の
凝縮器の冷却熱量および再沸器の加熱熱量が増加して製
造コストが大きくなり、後者の場合には蒸留塔13が大
型化して設備コストが大きくなってしまう場合がある。
The vertical separation type distillation column 13 shown in FIG. 7 (b) is suitable for separating a raw material into a light fraction, an intermediate fraction, and a heavy fraction. In the case where it is necessary to remove a trace component of quality to an extremely low concentration, the characteristics are not sufficiently exhibited. That is, four components A, B,
When the raw material containing C and D is separated into four fractions, a side cut nozzle is newly provided on the side wall of the distillation column 13 to separate into the four fractions as shown in FIG. Compared with the case of separating into three fractions, the take-out positions of the respective fractions provided in the distillation column 13 become closer, and, for example, the concentration of the component A or the component C in the target component B becomes high. I have a concern. As one of the solution methods in that case, in order to increase the purity of the component B, it is conceivable to increase the reflux ratio or increase the theoretical plate number of the distillation column 13 to improve the separation efficiency. In the former case, In the latter case, the cooling heat amount of the condenser and the heating heat amount of the reboiler at the time of distillation increase, and the manufacturing cost increases. In the latter case, the distillation column 13 may increase in size and the equipment cost may increase.

【0008】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たものであり、その目的は沸点が成分A、成分B、成分
C、成分Dの順に低くかつ成分A、Cが成分B、Dより
も少量である少なくとも4成分A、B、C、Dを含む原
料を、沸点が軽質留分、中間留分、準重質留分、重質留
分の順に低くなる4つの留分に分離し、中間留分は成分
Bに富んでいる蒸留精製方法において、純度の高い成分
Bを得ることができると共に、蒸留の低コスト化を図る
ことのできる技術を提供することにある。
The present invention has been made under these circumstances, and its purpose is to have a lower boiling point in the order of component A, component B, component C, and component D, and components A and C are lower than components B and D. A raw material containing a small amount of at least four components A, B, C, D is separated into four fractions having a lower boiling point in the order of a light fraction, an intermediate fraction, a semi-heavy fraction, and a heavy fraction, It is an object of the present invention to provide a technique capable of obtaining a highly pure component B in a distillation purification method in which the middle distillate is rich in component B, and at the same time reducing the cost of distillation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の蒸留精製方法
は、沸点が成分A、成分B、成分C、成分Dの順に低く
かつ成分A、Cが成分B、Dよりも少量である少なくと
も4成分A、B、C、Dを含む原料を、沸点が軽質留
分、中間留分、準重質留分、重質留分の順に低くなる4
つの留分に分離し、中間留分は成分Bに富んでいる蒸留
精製方法において、塔本体の上部を縦の上部仕切壁によ
り左右に第1の分割室および第3の分割室に分割すると
共に、塔本体の下部を縦の下部仕切壁により左右に第2
の分割室および第4の分割室に分割し、上部仕切壁によ
り分割された分割室および下部仕切壁により分割された
分割室が、上部仕切壁と下部仕切壁との間の中間室によ
り連通している蒸留塔を用い、前記第1の分割室に原料
を供給する工程と、前記第1の分割室の上部から軽質留
分を取り出すと共に、軽質留分が分離された液体を第1
の分割室から前記中間室を介して第2の分割室に供給す
る工程と、前記中間室と第2の分割室とにおいて、前記
液体から成分B、Cに富んだ蒸気を得て前記第3の分割
室に供給すると共に、前記第2の分割室の下部から前記
重質留分を取り出す工程と、前記第3の分割室にて前記
蒸気から中間留分を得て当該第3の分割室の上部から取
り出すと共に、中間留分が分離された液体を第3の分割
室から中間室を介して第4の分割室に供給する工程と、
第4の分割室にて中間留分が分離された液体から準重質
留分の蒸気および重質留分の液体を得て夫々当該第4の
分割室の上部および下部から取り出す工程と、を含むこ
とを特徴とする。
In the distillation purification method of the present invention, the boiling points are lower in the order of component A, component B, component C, component D, and the amount of components A and C is smaller than that of components B and D. A raw material containing components A, B, C, and D has a lower boiling point in the order of light fraction, middle fraction, semi-heavy fraction, and heavy fraction. 4
In the distillation purification method in which one fraction is separated into two fractions, and the middle fraction is rich in component B, the upper part of the column body is divided into a first division chamber and a third division chamber by a vertical upper partition wall and The lower part of the tower body is divided into two parts by the vertical lower partition wall.
Divided into a fourth divided chamber and a divided chamber divided by an upper partition wall and a divided chamber divided by a lower partition wall are communicated with each other by an intermediate chamber between the upper partition wall and the lower partition wall. A step of supplying the raw material to the first division chamber by using a distillation column, and taking out the light fraction from the upper portion of the first division chamber, and at the
In the step of supplying the second divided chamber from the divided chamber to the second divided chamber, and in the intermediate chamber and the second divided chamber, the vapor rich in components B and C is obtained from the liquid, and the third chamber is obtained. Of the heavy fraction from the lower portion of the second division chamber while supplying the intermediate fraction from the steam in the third division chamber. Of the liquid from which the middle distillate has been separated and is supplied to the fourth division chamber from the third division chamber through the middle chamber,
A step of obtaining the vapor of the semi-heavy fraction and the liquid of the heavy fraction from the liquid in which the middle distillate has been separated in the fourth division chamber, and taking out the vapor from the upper part and the lower part of the fourth division chamber, respectively. It is characterized by including.

【0010】なお、「沸点が成分A、成分B、成分C、
成分Dの順に低く」とは、AはBよりも、BはCより
も、CはDよりも沸点が低いという意味であり、「沸点
が軽質留分、中間留分、準重質留分、重質留分の順に低
く」とは、軽質留分は中間留分よりも、中間留分は準重
質留分よりも、準重質留分は重質留分よりも沸点が低い
という意味である。また「留分」とは、複数の成分を含
む混合流体を幾つかの温度区分において分別蒸留した場
合に得られる夫々の流体を示す。更に「左右に第1の分
割室および第3の分割室に分割する」とは、左に第1の
分割室、右に第3の分割室が位置するということではな
く、横に振り分けるという意味である。「左右に第2の
分割室および第4の分割室に分割」についても同様であ
る。
Incidentally, "the boiling points are Component A, Component B, Component C,
"Lower in order of component D" means that A has a lower boiling point than B, B has a lower boiling point than C, and C has a lower boiling point than D. , In order of the heavy fraction, the lighter fraction has a lower boiling point than the middle fraction, the middle fraction has a lower semi-heavy fraction, and the semi-heavy fraction has a lower boiling point than the heavy fraction. Is the meaning. Further, the "distillate" means each fluid obtained when the mixed fluid containing a plurality of components is fractionally distilled in several temperature sections. Further, "to divide into a first division chamber and a third division chamber on the left and right" does not mean that the first division chamber is located on the left and the third division chamber is located on the right, but is divided horizontally. Is. The same applies to “divided into the second divided chamber and the fourth divided chamber on the left and right”.

【0011】前記重質留分は、例えば成分Dに富んでい
るようにしてもよい。前記成分B、成分Cおよび成分D
は、例えばメタノール、エタノールおよび水分であって
もよく、例えばアセトン、イソプロパノールおよび水分
とメスチルオキサイドであってもよい。また前記中間室
の上部には、例えば中間室からの蒸気を第1の分割室よ
りも第3の分割室に多く供給するように分配する蒸気分
配部が設けられていてもよく、更に中間室の下部には、
例えば中間室からの液体を第4の分割室よりも第2の分
割室に多く供給するように分配する液体分配部が設けら
れていてもよい。更にまた、前記上部仕切壁で蒸留塔の
最上部が分割されているようにしてもよく、前記下部仕
切壁で蒸留塔の最下部が分割されているようにしてもよ
い。
The heavy fraction may be enriched with component D, for example. Component B, Component C and Component D
May be, for example, methanol, ethanol and water, for example acetone, isopropanol and water and mesityl oxide. Further, in the upper part of the intermediate chamber, for example, a steam distributor that distributes more steam from the intermediate chamber to the third divided chamber than to the first divided chamber may be provided. At the bottom of
For example, a liquid distributor that distributes the liquid from the intermediate chamber to the second divided chamber more than the fourth divided chamber may be provided. Furthermore, the uppermost part of the distillation column may be divided by the upper partition wall, and the lowermost part of the distillation column may be divided by the lower partition wall.

【0012】本発明の蒸留精製方法によれば、沸点が成
分A、成分B、成分C、成分Dの順に低くかつ成分A、
Cが成分B、Dよりも少量である少なくとも4成分A、
B、C、Dを含む原料を蒸留した場合において、共通の
蒸留塔20の内部に設けられた第1、第2、第3および
第4の分割室に成分A、B、C、Dの各成分を夫々濃縮
することができる。即ち成分Bを第2の分割室に濃縮す
ることにより成分Bの純度が高められて中間留分として
得ることができる。更に各成分を各分割室に夫々濃縮さ
せることにより蒸留塔内での気液接触量例えば還流量を
減らしても成分Bを所定の純度にすることができる。こ
のため蒸留時に用いられる熱量が抑えられ、運転コスト
の低下を図ることができる。
According to the distillation purification method of the present invention, the boiling points are lower in the order of Component A, Component B, Component C, and Component D, and Component A,
At least 4 components A, where C is less than components B, D,
When a raw material containing B, C and D is distilled, each of the components A, B, C and D is stored in the first, second, third and fourth division chambers provided inside the common distillation column 20. The components can each be concentrated. That is, by concentrating the component B in the second division chamber, the purity of the component B is increased and it can be obtained as an intermediate fraction. Further, by concentrating each component in each division chamber, the component B can be made to have a predetermined purity even if the gas-liquid contact amount in the distillation column, for example, the reflux amount is reduced. Therefore, the amount of heat used during distillation is suppressed, and the operating cost can be reduced.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】先ず本発明方法に用いられる蒸留
装置の一例について、図1に示す概念図を用いて説明す
る。蒸留装置2は例えば円筒型の縦型の蒸留器である蒸
留塔20が設けられ、この蒸留塔20の内部には、後述
するような気液接触を行うための棚段例えばトレーが複
数段例えば50段設けられている。なお、トレーを設け
た場合、そのトレーが理論段数で何段目にあるかは最上
段のトレーから下方向に数えるものとする。前記蒸留塔
20の上部側には縦方向に例えば垂直に第1の仕切部材
である上部仕切壁21が蒸留塔20の最上部から25段
目に亘って設けられ、当該上部仕切壁21により左右に
第1の分割室22および第3の分割室23に分割されて
いる。また蒸留塔20の下部側にも同様に縦方向に例え
ば垂直に第2の仕切部材である下部仕切壁24が41段
目から蒸留塔20の最下部に亘って設けられ、当該下部
仕切壁24により左右に第2の分割室25および第4の
分割室26に分割されている。更に上部仕切壁21と下
部仕切壁24との間は中間室27として構成されてお
り、第1の分割室22および第3の分割室23は蒸気分
配部28を介して中間室27と連通されており、また第
2の分割室24および第4の分割室25は液体分配部2
9を介して中間室27と連通されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, an example of a distillation apparatus used in the method of the present invention will be described with reference to the conceptual diagram shown in FIG. The distillation apparatus 2 is provided with a distillation column 20 which is, for example, a cylindrical vertical distiller, and inside the distillation column 20, there are a plurality of trays, for example trays, for performing gas-liquid contact as described later. There are 50 steps. When a tray is provided, the number of theoretical trays in the theoretical tray is counted downward from the uppermost tray. On the upper side of the distillation column 20, an upper partition wall 21 which is a first partition member is provided vertically in the vertical direction, for example, from the uppermost part of the distillation column 20 to the 25th stage, and the upper partition wall 21 allows the It is divided into a first division chamber 22 and a third division chamber 23. Similarly, on the lower side of the distillation column 20, a lower partition wall 24 which is a second partition member is also provided vertically in the vertical direction from the 41st stage to the lowermost part of the distillation column 20. Is divided into a second divided chamber 25 and a fourth divided chamber 26 on the left and right. Further, an intermediate chamber 27 is formed between the upper partition wall 21 and the lower partition wall 24, and the first division chamber 22 and the third division chamber 23 are communicated with the intermediate chamber 27 via the vapor distributor 28. In addition, the second division chamber 24 and the fourth division chamber 25 are connected to the liquid distributor 2
It communicates with the intermediate chamber 27 via 9.

【0014】続いて前記トレーの一例について図2、図
3を用いて説明する。なお図2は第2の分割室25、第
4の分割室26に設けられるトレーの一例を示すもので
あり、図3は第1の分割室22、第3の分割室23に設
けられるトレーの一例を示すものである。先ず図2に示
すように第1のトレー30と第2のトレー31とが交互
に上下方向に同じ間隔で理論段数分設けられている。当
該第1のトレー30は蒸留塔20の上方側から流下して
くる液体を支持するための液支持板32がその周縁部と
蒸留塔20の内壁とを例えばガスケットでシールされた
状態で設けられており、この液支持板32の例えば中心
線上には表面と交差するように下部仕切壁24が設けら
れている。また液支持板32には下部仕切壁24を介し
て左右に例えば2分の1半楕円状の通流孔33(33
a、33b)が形成され、各々の孔縁を上方向に起立さ
せて、液支持板32上に所定の液量の液体を支持するた
めの堰部34(34a、34b)を形成すると共に、前
記孔縁を下方向にも起立させて当該液体を通流孔33を
介して次段のトレーに供給するためのダウンカマー部3
5(35a、35b)が形成されている。
Next, an example of the tray will be described with reference to FIGS. 2 shows an example of trays provided in the second division chamber 25 and the fourth division chamber 26, and FIG. 3 shows trays provided in the first division chamber 22 and the third division chamber 23. An example is shown. First, as shown in FIG. 2, the first trays 30 and the second trays 31 are alternately provided in the vertical direction at the same intervals by the theoretical number of stages. The first tray 30 is provided with a liquid support plate 32 for supporting a liquid flowing down from the upper side of the distillation column 20, with its peripheral edge and the inner wall of the distillation column 20 sealed with, for example, a gasket. The lower partition wall 24 is provided on the center line of the liquid support plate 32 so as to intersect the surface. Further, in the liquid support plate 32, for example, a half-elliptical flow hole 33 (33) is provided on the left and right sides via the lower partition wall 24.
a, 33b) are formed, and the edge of each hole is erected upward to form a dam portion 34 (34a, 34b) for supporting a predetermined amount of liquid on the liquid support plate 32, and A downcomer unit 3 for raising the edge of the hole also in the downward direction and supplying the liquid to the tray on the next stage through the flow hole 33.
5 (35a, 35b) are formed.

【0015】また前記液支持板32には蒸気を下から上
方向に通過させるための例えば円形状の通流孔36が複
数個設けられており、蒸留時においては通流孔36を通
過する蒸気と液支持板32に支持された液体とが気液接
触して気液平衡状態が形成される。つまり複数の成分を
含んだ蒸気と液体とが気液接触された際、主として沸点
の低い成分が気化され、沸点の高い成分が液化されて各
々の成分が分離されることになる。なお、液支持板32
上にある液体が前記通流孔36から流下しないように、
つまりウィーピングが起こらないように蒸気の流量を設
定するのが好ましい。更にまたダウンカマー部35の先
端は、蒸気がダウンカマー部35を通過して気液接触し
ないで上方向に流れる状態(ショートパス)とならない
ように、次段のトレー上にある液体中に浸されて水封さ
れる高さ位置に設定されている。
Further, the liquid support plate 32 is provided with a plurality of, for example, circular through holes 36 for allowing the vapor to pass upward from below, and the vapor passing through the through holes 36 during distillation is provided. And the liquid supported by the liquid support plate 32 come into gas-liquid contact with each other to form a gas-liquid equilibrium state. That is, when the vapor containing a plurality of components and the liquid are brought into gas-liquid contact with each other, the component having a low boiling point is mainly vaporized, and the component having a high boiling point is liquefied to separate each component. The liquid support plate 32
To prevent the liquid above from flowing down from the flow holes 36,
That is, it is preferable to set the steam flow rate so that weeping does not occur. Furthermore, the tip of the downcomer section 35 is immersed in the liquid on the tray at the next stage so that the steam does not pass through the downcomer section 35 and flow upward without contacting the gas and liquid (short path). It is set at a height position where it is water-sealed.

【0016】前記第2のトレー31は、前記第1のトレ
ー30と同様に液支持板32、通流孔35が設けられて
おり、また液支持板32上に液体が横方向に流れてある
程度滞留するように、第1のトレー30とは別の場所に
例えば四角形状の通流孔33(33c、33d)が形成
され、その孔縁を上方向および下方向に起立させて堰部
34(34c、34d)およびダウンカマー部35(3
5c、35d)が形成されている。
Like the first tray 30, the second tray 31 is provided with a liquid support plate 32 and a flow hole 35, and the liquid flows laterally on the liquid support plate 32 to some extent. For example, a rectangular flow hole 33 (33c, 33d) is formed in a place different from the first tray 30 so as to be retained, and the edge of the hole is erected upward and downward so that the weir portion 34 ( 34c, 34d) and the downcomer portion 35 (3
5c, 35d) are formed.

【0017】ここで前記液体分配部29は、例えば第1
のトレー30と同様の構成のトレー(図中の最上段に記
載のトレー)が用いられるが、例えば通流孔33aと通
流孔33bとの大きさを変えることで通流孔33aから
流下する液量と通流孔33bから流下する液量を調整す
る分配機能を有する。この例では中間室27からの液体
が第4の分割室26よりも第2の分割室25に多く供給
されるように、第2の分割室25側に設けられる通流孔
33aの方が大きく設定されている。
Here, the liquid distributor 29 is, for example, the first
A tray having the same structure as the tray 30 (the tray described in the uppermost stage in the drawing) is used, but the trays are made to flow down from the passage holes 33a by changing the sizes of the passage holes 33a and 33b. It has a distribution function of adjusting the amount of liquid and the amount of liquid flowing down from the flow hole 33b. In this example, the flow passage hole 33a provided on the second division chamber 25 side is larger so that the liquid from the intermediate chamber 27 is supplied to the second division chamber 25 more than the fourth division chamber 26. It is set.

【0018】続いて図3を用いて第1の分割室22、第
3の分割室23に設けられるトレーの一例を説明する。
第1の分割室22、第3の分割室23においても、上述
の第1のトレー30と第2のトレー31が、上部仕切壁
21により左右に分割されると共に、所定の間隔で交互
に設けられており、更に第1の分割室22および第3の
分割室23の最下段に設けられるトレーの下方側には、
この最下段のトレーのダウンカマー部35が貫通するよ
うに前記蒸気分配部28が設けられている。この蒸気分
配部28は、上段側のトレーと同様に上部仕切壁21に
より左右に分割されており、更に第1の分割室22側と
第3の分割室23側とには数若しくは大きさの異なる通
流孔37a、37bが夫々設けられ、開口面積比を変え
ることで蒸気分配部28を通過する蒸気の流量を調整す
る分配機能を有する。つまり中間室27からの蒸気が第
1の分割室25よりも第3の分割室23に多く供給され
るように、第3の分割室23側の開口面積の方が大きく
設定してある。なお図中の再下段に記載のトレーは、中
間室27の最上段に対応するトレーであり、中間室27
においても第1のトレー30と第2のトレー31とが交
互に設けられている。
Next, an example of trays provided in the first division chamber 22 and the third division chamber 23 will be described with reference to FIG.
Also in the first division chamber 22 and the third division chamber 23, the above-mentioned first tray 30 and second tray 31 are divided into left and right by the upper partition wall 21 and are alternately provided at predetermined intervals. Further, on the lower side of the tray provided at the lowest stage of the first division chamber 22 and the third division chamber 23,
The vapor distributor 28 is provided so that the downcomer portion 35 of the lowermost tray penetrates. This vapor distributor 28 is divided into left and right by the upper partition wall 21 like the tray on the upper stage side, and the number or size is further divided into the first division chamber 22 side and the third division chamber 23 side. Different flow holes 37a and 37b are provided respectively, and have a distribution function of adjusting the flow rate of steam passing through the steam distribution unit 28 by changing the opening area ratio. That is, the opening area on the third division chamber 23 side is set to be larger so that the vapor from the intermediate chamber 27 is supplied to the third division chamber 23 more than the first division chamber 25. The tray shown at the lower back in the figure is the tray corresponding to the uppermost stage of the intermediate chamber 27.
Also in the above, the first tray 30 and the second tray 31 are alternately provided.

【0019】図1に説明を戻すと、蒸留塔20の上方に
は、第1の分割室22の上端から排出される蒸気を液化
させて、還流液および缶出液にするための第1の凝縮器
40が流路例えば配管を介して接続されると共に、第3
の分割室23の上端から排出される蒸気を液化させて、
還流液にするための第2の凝縮器41が流路例えば配管
を介して接続されている。
Returning to FIG. 1, above the distillation column 20, the first vapor for liquefying the vapor discharged from the upper end of the first division chamber 22 to be a reflux liquid and a bottom liquid is obtained. The condenser 40 is connected via a flow path such as a pipe, and the third
Liquefy the vapor discharged from the upper end of the division chamber 23 of
A second condenser 41 for making the reflux liquid is connected via a flow path, for example, a pipe.

【0020】更に蒸留塔20の下方には、第2の分割室
25の下端から排出される液体を気化させるための第1
の再沸器42が流路例えば配管を介して接続されると共
に、第4の分割室26の下端から排出される蒸気を気化
させるための第2の再沸器43が流路例えば配管を介し
て接続されている。前記第1の凝縮器40および第2の
凝縮器41には例えば冷水と熱交換可能な多管式の熱交
換器が用いられ、前記第1の再沸器42および第2の再
沸器43には例えばスチームと熱交換可能な多管式の熱
交換器が用いられる。
Further below the distillation column 20, there is a first for vaporizing the liquid discharged from the lower end of the second division chamber 25.
Of the second reboiler 42 for vaporizing the vapor discharged from the lower end of the fourth division chamber 26 is connected through a flow path such as a pipe. Connected. For the first condenser 40 and the second condenser 41, for example, a multi-tube heat exchanger capable of exchanging heat with cold water is used, and the first reboiler 42 and the second reboiler 43. For example, a multi-tube heat exchanger capable of exchanging heat with steam is used.

【0021】更にまた、第1の分割室22の中段部例え
ば10段目には原料を供給するための原料供給口50が
設けられている。第3の分割室23の上部側例えば2段
目には中間留分を排出するための第1のサイドカットノ
ズル51が設けられ、第4の分割室26の上部側例えば
46段目には準重質留分を排出するための第2のサイド
カットノズル52が設けられている。前記原料供給口5
0、第1のサイドカットノズル51および第2のサイド
カットノズル52には流路例えば配管が夫々接続されて
いる。
Further, a raw material supply port 50 for supplying a raw material is provided in the middle stage portion of the first division chamber 22, for example, the tenth stage. A first side-cut nozzle 51 for discharging the middle distillate is provided on the upper side of the third division chamber 23, for example, on the second stage, and the first side cut nozzle 51 for discharging the middle distillate is provided on the upper side, for example, the 46th stage of the fourth division chamber 26. A second side cut nozzle 52 is provided for discharging the heavy fraction. The raw material supply port 5
0, the first side-cut nozzle 51 and the second side-cut nozzle 52 are connected to channels, for example, pipes.

【0022】続いて上述の蒸留装置2を用いて原料を蒸
留する工程について説明する。この実施の形態では、沸
点が成分A、成分B、成分C、成分Dの順に低くかつ成
分A、Cが成分B、Dよりも少量である少なくとも4成
分A、B、C、Dを含む原料例えば二酸化炭素、メタノ
ール、エタノールおよび水分を含んだ流体を蒸留して軽
質留分、中間留分、準重質留分および重質留分の4つの
留分に分離し、成分Bを目的物として得る手法について
説明する。先ず原料は原料供給口50を介して第1の分
割室22の中段部に供給される。ここで原料は蒸留さ
れ、第1の分割室22の上部からは沸点が低い軽質留分
である成分Aが濃縮された蒸気が得られる。この軽質留
分は第1の凝縮器40で液化されて一部は缶出液として
装置外に排出されるが、残りは還流液として第1の分割
室22に戻される。一方、軽質留分が分離され、成分
B、C,Dを含む液体はダウンカマー部35を介して次
段のトレーに流下し、第1の分割室22の下部を出て中
間室27に供給される。
Next, the step of distilling the raw material using the above-mentioned distillation apparatus 2 will be described. In this embodiment, a raw material containing at least four components A, B, C, and D whose boiling points are lower in the order of component A, component B, component C, and component D, and component A, C is smaller than components B, D. For example, a fluid containing carbon dioxide, methanol, ethanol and water is distilled and separated into four fractions of a light fraction, an intermediate fraction, a semi-heavy fraction and a heavy fraction, and the component B is used as a target product. A method of obtaining the data will be described. First, the raw material is supplied to the middle part of the first division chamber 22 through the raw material supply port 50. Here, the raw material is distilled, and a vapor in which the component A, which is a light fraction having a low boiling point, is concentrated is obtained from the upper portion of the first division chamber 22. This light fraction is liquefied in the first condenser 40 and a part of it is discharged as a bottom liquid to the outside of the apparatus, while the rest is returned to the first division chamber 22 as a reflux liquid. On the other hand, the light fraction is separated, and the liquid containing the components B, C, and D flows down to the tray of the next stage through the downcomer section 35, exits the lower portion of the first division chamber 22 and is supplied to the intermediate chamber 27. To be done.

【0023】前記中間室27に供給された成分B、C,
Dを含む液体は、中間室27にて蒸留されて沸点の低い
成分B、Cが主として気化し、この成分B、Cに富んだ
蒸気は中間室27の上部から出て行くが、本発明の場合
には中間留分として純度の高い成分Bを得ることを目的
としているので、既述の蒸気分配部28の分配機能によ
り、中間留分を排出する第1のサイドカットノズル51
が設けられている第3の分割室26側に主として供給さ
れる。この第3の分割室23に供給された成分B、Cに
富んだ蒸気は、第3の分割室23において蒸留により成
分Cが液化されて分離され、第3の分割室26の上部か
らは成分Bが濃縮された蒸気が排出される。しかる後当
該蒸気は第2の凝縮器41にて液化されて還流液として
第3の分割室23に全還流により戻されて成分Bに富ん
だ液体は第1のサイドカットノズル51から中間留分と
して排出される。なお全還流ではなく少量のパージを行
うようにしてもよい。一方、前記液化された成分Cに富
んだ液体は、第3の分割室23の下部から排出されて中
間室27に戻される。
The components B, C, supplied to the intermediate chamber 27
The liquid containing D is distilled in the intermediate chamber 27 and the components B and C having a low boiling point are mainly vaporized, and the vapor rich in the components B and C goes out from the upper portion of the intermediate chamber 27. In this case, since the purpose is to obtain the component B having a high purity as the middle distillate, the first side cut nozzle 51 for discharging the middle distillate by the distribution function of the vapor distributor 28 described above.
Is mainly supplied to the side of the third division chamber 26 in which is provided. The vapor rich in the components B and C supplied to the third division chamber 23 is separated by liquefying the component C by distillation in the third division chamber 23, and the component C is separated from the upper portion of the third division chamber 26. The steam enriched with B is discharged. Thereafter, the vapor is liquefied in the second condenser 41 and returned to the third division chamber 23 as a reflux liquid by total reflux, and the liquid rich in the component B is discharged from the first side-cut nozzle 51 into an intermediate distillate fraction. Is discharged as. Note that a small amount of purging may be performed instead of total reflux. On the other hand, the liquefied liquid rich in the component C is discharged from the lower part of the third division chamber 23 and returned to the intermediate chamber 27.

【0024】一方、第1の分割室22から中間室27に
供給された成分B、C、Dを含む液体については中間室
27にて沸点の高い成分Dが主として液化し、また第3
の分割室23から戻された前記成分Cに富んだ液体につ
いてもその中の成分Dが主として液化する。この成分D
に富んだ液体は中間室27の下部から排出されるが、成
分Cを第4の分割室26側に濃縮するために、既述の液
体分配部29の分配機能により一部は第4の分割室26
側に供給される。残りの液体は第2の分割室25に供給
され、残存する成分Cが蒸留により気化されて分離さ
れ、当該分離された成分Cは第2の分割室25上部から
出て中間室27に戻される。一方、成分Cが分離されて
成分Dの純度が高められた液体は、第2の分割室25の
下部から排出されて蒸留塔20の底部から排出される
が、その一部は第1の再沸器42で気化されて第2の分
割室25に戻され、残りは重質成分として配管を介して
装置外に排出される。
On the other hand, in the liquid containing the components B, C and D supplied from the first division chamber 22 to the intermediate chamber 27, the component D having a high boiling point is mainly liquefied in the intermediate chamber 27, and the third component
Also in the liquid rich in the component C returned from the division chamber 23, the component D therein is mainly liquefied. This component D
The rich liquid is discharged from the lower part of the intermediate chamber 27, but in order to concentrate the component C to the fourth division chamber 26 side, part of it is divided into the fourth division by the distribution function of the liquid distribution unit 29 described above. Chamber 26
Supplied to the side. The remaining liquid is supplied to the second division chamber 25, the remaining component C is vaporized and separated by distillation, and the separated component C exits from the upper portion of the second division chamber 25 and is returned to the intermediate chamber 27. . On the other hand, the liquid in which the component C is separated and the purity of the component D is increased is discharged from the lower part of the second division chamber 25 and the bottom part of the distillation column 20, but a part of the liquid is discharged from the first recycle chamber. It is vaporized by the heater 42 and returned to the second division chamber 25, and the rest is discharged as a heavy component to the outside of the apparatus through a pipe.

【0025】更にまた第4の分割室26に供給された液
体は、当該第4の分割室26において、蒸留により成分
Dが液化されて成分Cと分離される。この分離された成
分Dに富んだ液体は、第4の分割室26の下部から排出
されて蒸留塔20の底部から排出されるが、その一部は
第4の再沸器43で気化されて第4の分割室26に戻さ
れ、残りは配管を介して装置外に排出される。一方、第
4の分割室26において、蒸留により気化されて分離さ
れた成分Cは、第4の分割室26の上部側に設けられて
いる第2のサイドカットノズル52から準重質留分とし
て排出される。
Furthermore, the liquid supplied to the fourth division chamber 26 is separated from the component C by liquefying the component D by distillation in the fourth division chamber 26. The separated liquid rich in component D is discharged from the lower part of the fourth division chamber 26 and discharged from the bottom part of the distillation column 20, but a part thereof is vaporized in the fourth reboiler 43. It is returned to the fourth division chamber 26, and the rest is discharged to the outside of the device through the pipe. On the other hand, the component C vaporized and separated by distillation in the fourth division chamber 26 is converted into a semi-heavy fraction from the second side cut nozzle 52 provided on the upper side of the fourth division chamber 26. Is discharged.

【0026】このような実施の形態においては、沸点が
成分A、成分B、成分C、成分Dの順に低くかつ成分
A、Cが成分B、Dよりも少量である少なくとも4成分
A、B、C、Dを含む原料を蒸留したとき、共通の蒸留
塔20の内部に設けられた第1の分割室22には成分
A、第3の分割室23には成分B、第2の分割室25に
は成分D、第4の分割室26には成分Cが濃縮されるよ
うに分離することができる。即ち前記原料を共通の蒸留
塔20にて蒸留し、軽質留分、中間留分、準重質留分、
重質留分の4つの留分に分離でき、このとき純度の高い
成分B(目的物)を中間留分として得ることができる。
従って、例えば粗メタノールを原料とした場合にあって
は、蒸留により軽質留分として二酸化炭素やメタンな
ど、中間留分としてメタノール、準重質留分としてエタ
ノール、メタノールおよび水の混合物(フーゼル油)、
重質留分として水に分離することができ、かつ中間留分
のメタノールは純度の高いものを得ることができる。更
に蒸留塔20は1塔式であるため設備コストを抑えるこ
とができると共に、蒸留時に消費する熱量も少なくてす
むので運転コストを抑えることができる。即ち蒸留の低
コスト化を図ることができる。
In such an embodiment, the boiling points are lower in the order of Component A, Component B, Component C and Component D, and the amount of Components A and C is smaller than that of Components B and D. When the raw materials containing C and D are distilled, the first dividing chamber 22 provided inside the common distillation column 20 has the component A, the third dividing chamber 23 has the component B, and the second dividing chamber 25. Can be separated so that the component D can be concentrated in the fourth division chamber 26 and the component C can be concentrated in the fourth division chamber 26. That is, the above raw materials are distilled in a common distillation column 20 to obtain a light fraction, an intermediate fraction, a semi-heavy fraction,
The heavy fraction can be separated into four fractions, at which time the highly pure component B (target product) can be obtained as an intermediate fraction.
Therefore, for example, when crude methanol is used as a raw material, carbon dioxide or methane as a light fraction by distillation, methanol as an intermediate fraction, ethanol as a semi-heavy fraction, a mixture of methanol and water (fusel oil) ,
It can be separated into water as a heavy fraction, and methanol having a high purity can be obtained as the middle distillate. Further, since the distillation column 20 is a single column type, the facility cost can be suppressed, and the amount of heat consumed during the distillation can be small, so that the operation cost can be suppressed. That is, the cost of distillation can be reduced.

【0027】更に本発明においては後述する実施例から
も明らかなように、凝縮器および再沸器にて蒸留時に消
費する熱量を抑えることができる。即ち、例えば3つの
留分に分離するのに適している図7(b)の蒸留塔(以
下 従来式)は、既述したように4つの留分に分離する
のに用いると目的物の純度が低下してしまう。そのため
本発明方法で得られる目的物と同等の純度の目的物を得
るためには3留分のときよりも分離効率を良くしなくて
はならない。この分離効率を良くする手段は、還流比を
大きくし、塔内を上下方向に流れる蒸気・液体の流量を
多くして気液接触させる割合を上げることであるが、そ
のためには再沸器と凝縮器の負荷を上げなければなら
ず、その分熱量の消費が大きい。このことを言い換える
と、既述の原料を4つの留分に分離する場合において、
本発明方法は従来式に比べて再沸器と凝縮器の負荷を下
げても純度の高い目的物を得ることができるので消費す
る熱量を抑えることができる。
Further, in the present invention, as will be apparent from the examples described later, the amount of heat consumed during distillation in the condenser and reboiler can be suppressed. That is, for example, the distillation column of FIG. 7 (b), which is suitable for separating into three fractions (hereinafter referred to as a conventional type), is used to separate into four fractions, as described above, and the purity of the target product. Will decrease. Therefore, in order to obtain the target substance having the same purity as the target substance obtained by the method of the present invention, the separation efficiency must be better than that in the case of the 3 fractions. The means for improving this separation efficiency is to increase the reflux ratio and increase the flow rate of the vapor / liquid flowing vertically in the column to increase the ratio of gas-liquid contact. The load on the condenser must be increased, and the amount of heat consumed is large. In other words, in the case of separating the above-mentioned raw material into four fractions,
Compared with the conventional method, the method of the present invention can obtain the target substance with high purity even if the load on the reboiler and the condenser is reduced, so that the amount of heat consumed can be suppressed.

【0028】また原料中の成分Aの濃度は微量であるた
め、従来式、本発明方法共に還流液は2番目に沸点の低
い成分Bに富んだ液体となる。ここで凝縮器について考
えると、従来式の蒸留塔の頂部から排出される蒸気には
蒸留で濃縮されたA成分が含まれている。これに対して
本発明の蒸留精製方法においては、第3の分割室23の
還流液はA成分が既に分離されており、B成分中にA成
分を含ませない為に還流量が少なくて済みので冷却熱量
を抑えることができる。
Since the concentration of the component A in the raw material is very small, the reflux liquid becomes a liquid rich in the component B having the second lowest boiling point in both the conventional method and the method of the present invention. Considering the condenser here, the vapor discharged from the top of the conventional distillation column contains the component A concentrated by distillation. On the other hand, in the distillation purification method of the present invention, since the A component has already been separated from the reflux liquid in the third division chamber 23 and the A component is not contained in the B component, the reflux amount is small. Therefore, the amount of cooling heat can be suppressed.

【0029】更にまた成分Dの純度をあげる場合にあっ
ては、再沸器について考えると、蒸留塔20の底部から
排出される成分Dに富んだ液体の純度を上げるためには
成分Cをできるだけ気化させる必要がある。従来式にお
いてはC成分を含みD成分に富んだ液体を気化させてい
るが、本発明方法では第4の分割室26にC成分を濃縮
させることで、第2の分割室25側から排出される液体
には成分Cが殆ど含まれない。このため第1の再沸器4
2は加熱熱量を抑えることができる。
In order to further raise the purity of the component D, considering the reboiler, in order to raise the purity of the liquid rich in the component D discharged from the bottom of the distillation column 20, the component C should be as much as possible. It needs to be vaporized. In the conventional method, the liquid containing the C component and rich in the D component is vaporized, but in the method of the present invention, the C component is concentrated in the fourth division chamber 26 so that it is discharged from the second division chamber 25 side. The liquid containing almost no component C. Therefore, the first reboiler 4
2 can suppress the amount of heating heat.

【0030】本発明方法は成分Bのみを目的物とするこ
とに限られず、成分Dを目的物としてもよく、または成
分Bおよび成分Dを目的物としてもよい。この場合であ
っても上述の場合と同様の効果を得ることができる。ま
た本発明方法に用いられる蒸留塔20は、上述のトレー
を設ける構成に限られず、充填物例えばポールリングが
充填された構成でもよく、若しくは各分割室毎にトレー
あるいは充填物のいずれかを設けるようにしてもよい。
また上述のトレーに設けられる通流孔36はバルブキャ
ップで構成するようにしてもよい。このような構成にお
いても気液接触がされて各留分に分離することができ、
上述の場合と同様の効果を得ることができる。
The method of the present invention is not limited to the case where only the component B is the target product, and the component D may be the target product, or the component B and the component D may be the target product. Even in this case, the same effect as the above case can be obtained. Further, the distillation column 20 used in the method of the present invention is not limited to the above-mentioned configuration in which the tray is provided, and may be a configuration in which a packing, for example, a pole ring is packed, or a tray or a packing is provided in each divided chamber. You may do it.
Further, the flow hole 36 provided in the above tray may be constituted by a valve cap. Even in such a configuration, gas-liquid contact can be made and separated into each fraction,
The same effect as the above case can be obtained.

【0031】更にまた上部仕切壁21および下部仕切壁
24は、蒸留塔20の中心線上に設けられる構成に限ら
れず、偏心させて設けてもよく、また蒸留塔20の最上
部若しくは最下部が完全に分割されないように上部仕切
壁21および下部仕切壁24を設けるようにしてもよい
が、どのように設けるかは供給する原料の成分によりシ
ミュレーションにて推算するか予め試験を行って決める
のが好ましい。このような場合であっても上述の場合と
同様の効果を得ることができる。
Furthermore, the upper partition wall 21 and the lower partition wall 24 are not limited to the structure provided on the center line of the distillation column 20, and may be eccentrically provided, and the uppermost part or the lowermost part of the distillation column 20 is completely provided. The upper partition wall 21 and the lower partition wall 24 may be provided so as not to be divided into two parts, but it is preferable to determine how to provide them by performing a simulation or a test in advance depending on the components of the supplied raw materials. . Even in such a case, the same effect as the above case can be obtained.

【0032】[0032]

【実施例】続いて本発明の効果を確認するために行った
実施例について説明する。 (実施例1)本例はメタンなどの軽質成分(成分A)が
0.51重量%、メタノール(成分B)が78.34重
量%、エタノール(成分C)が0.15重量%、水分
(成分D)が21重量%含まれた原料を蒸留した実施例
1である。図4に示すように、上部仕切壁21が蒸留塔
20の最上部から理論段数の30段目に亘って設けら
れ、下部仕切壁24が理論段数の41段目から蒸留塔2
0の最下部に亘って設けられて第1、第2、第3および
第4の分割室に分割されている蒸留塔を用い、第1の分
割室22の中段部に1350kg/hの流量で54℃の
原料を供給した。このとき理論段数2段目から中間留分
を1019kg/hで排出し、45段目から準重質留分
を21kg/hで排出した。更に蒸留塔20の頂部から
軽質成分を32kg/hで排出し、蒸留塔20の底部か
ら277kg/h(=100kg/h+177kg/
h)で重質留分を排出した。各部から排出した成分の組
成を図4に併せて示す。
EXAMPLES Next, examples carried out to confirm the effects of the present invention will be described. (Example 1) In this example, 0.51% by weight of a light component such as methane (component A), 78.34% by weight of methanol (component B), 0.15% by weight of ethanol (component C), water ( It is Example 1 in which a raw material containing 21% by weight of component D) was distilled. As shown in FIG. 4, the upper partition wall 21 is provided from the uppermost part of the distillation column 20 to the 30th theoretical plate, and the lower partition wall 24 is provided from the 41st theoretical plate to the distillation column 2.
Using a distillation column provided over the lowest part of 0 and divided into first, second, third and fourth division chambers, a flow rate of 1350 kg / h is provided in the middle part of the first division chamber 22. The raw material of 54 degreeC was supplied. At this time, the middle distillate was discharged at 1019 kg / h from the second theoretical plate, and the semi-heavy fraction was discharged at 21 kg / h from the 45th plate. Further, a light component was discharged from the top of the distillation column 20 at 32 kg / h, and 277 kg / h (= 100 kg / h + 177 kg /) from the bottom of the distillation column 20.
The heavy fraction was discharged in h). The composition of the components discharged from each part is also shown in FIG.

【0033】(比較例1)本例は実施例1と同じ組成の
原料を2塔方式の蒸留装置で蒸留した比較例1である。
図5に示すように蒸留装置は、理論段数30段の第1の
蒸留塔12aと、理論段数50段の第2の蒸留塔12b
を用い、第1の蒸留塔12aの中段部に実施例1と同じ
く1350kg/hの流量で54℃の原料を供給した。
このとき第1の蒸留塔12aの頂部から30kg/hで
軽質留分を排出し、更に第2の蒸留塔12bにおいては
理論段数が2段目から1020kg/hで中間留分を、
42段目から21kg/hで準重質留分を、第2の蒸留
塔の底部12bから277kg/hで重質成分を夫々排
出した。各部から排出した成分の組成を図5に併せて示
す。
(Comparative Example 1) This example is Comparative Example 1 in which the raw material having the same composition as in Example 1 was distilled using a two-column distillation apparatus.
As shown in FIG. 5, the distillation apparatus includes a first distillation column 12a having 30 theoretical plates and a second distillation column 12b having 50 theoretical plates.
Was used to supply the raw material at 54 ° C. to the middle part of the first distillation column 12a at a flow rate of 1350 kg / h as in Example 1.
At this time, the light fraction is discharged from the top of the first distillation column 12a at 30 kg / h, and in the second distillation column 12b, the middle fraction is discharged at the theoretical plate number from the second stage to 1020 kg / h.
The semi-heavy fraction was discharged from the 42nd stage at 21 kg / h, and the heavy component was discharged from the bottom 12b of the second distillation column at 277 kg / h. The composition of the components discharged from each part is also shown in FIG.

【0034】(実施例2)本例は実施例2と同じ蒸留塔
20を用いて成分の異なる原料を蒸留した実施例2であ
る。原料はプロピレンなどの軽質成分(成分A)が0.
1重量%、目的物であるアセトン(成分B)が58.8
2重量%、イソプロパノール(成分C)が6.18重量
%、水分(成分D)が32.52重量%およびメスチル
オキサイド(成分D)が2.38重量%含まれる流体を
用いた。このとき原料の質量流量に対して理論段数が2
段目から中間留分を58.6%の流量で排出し、45段
目から準重質留分を7%の流量で排出した。更に上部か
ら軽質成分を0.03%の流量で排出し、下部から34
%の流量で夫々排出した。各部から排出した成分の組成
を図6に示す。
(Example 2) This example is Example 2 in which raw materials having different components were distilled using the same distillation column 20 as in Example 2. As a raw material, a light component such as propylene (component A) is 0.
1% by weight, the target product of acetone (component B) is 58.8.
A fluid containing 2% by weight, 6.18% by weight of isopropanol (component C), 32.52% by weight of water (component D) and 2.38% by weight of mesityl oxide (component D) was used. At this time, the number of theoretical plates is 2 with respect to the mass flow rate of the raw material.
The middle distillate was discharged at a flow rate of 58.6% from the stage, and the semi-heavy fraction was discharged at a flow rate of 7% from the 45th stage. Further, the light component is discharged from the upper part at a flow rate of 0.03%, and the
It was discharged at a flow rate of%. The composition of the components discharged from each part is shown in FIG.

【0035】(実施例1、比較例1の考察)図4に示す
実施例1の結果から明らかなように、中間留分に含まれ
るメタノールは極めて100重量%に近い純度になって
おり、また重質留分に含まれる水分も99.71重量%
以上の高い純度になっている。その純度は図5に示す比
較例1の結果と僅かな差になっていることから、少なく
とも4成分以上の成分を含んだ原料を共通の蒸留塔にて
軽質留分、中間留分、準重質成分および重質成分の4留
分に分別でき、目的物である純度の高いメタノールを中
間留分として得ることができることが確認された。また
実施例1では第1の再沸器42では513kW、第2の
再沸器43では679kW、第1の凝縮器40では16
kW、第2の凝縮器41では1138kWの熱量が用い
られ、総量で2346kWの熱量が消費されているのに
対して、比較例1では2707kWの熱量が消費されて
いる。このことから本発明方法によれば15%の熱量を
低減できることが明らかになった。ここで発明者は、図
7(b)の蒸留塔を用いた場合、比較例1と同じ270
7kWの熱量を消費することをシミュレーションにより
確認している。即ち本発明方法は上述の場合と同様に熱
量を低減することができる。
(Consideration of Example 1 and Comparative Example 1) As is clear from the results of Example 1 shown in FIG. 4, the methanol contained in the middle distillate has a purity extremely close to 100% by weight, and Moisture contained in heavy fraction is 99.71% by weight
The purity is higher than the above. Since the purity is slightly different from the result of Comparative Example 1 shown in FIG. 5, the raw material containing at least four or more components was subjected to the common distillation column in the light fraction, the middle fraction, and the semi-weight fraction. It was confirmed that it was possible to separate into 4 fractions of the quality component and the heavy component, and to obtain the target product, which was highly pure methanol, as an intermediate fraction. In Example 1, the first reboiler 42 has 513 kW, the second reboiler 43 has 679 kW, and the first condenser 40 has 16
In the second condenser 41, a heat amount of 1138 kW is used, and a total heat amount of 2346 kW is consumed, whereas in Comparative Example 1, a heat amount of 2707 kW is consumed. From this, it is clear that the method of the present invention can reduce the amount of heat by 15%. Here, when the inventor uses the distillation column of FIG.
It has been confirmed by simulation that the heat amount of 7 kW is consumed. That is, the method of the present invention can reduce the amount of heat as in the case described above.

【0036】(実施例2の考察)図6に示す結果から明
らかなように、プロピレンなどの軽質成分、アセトン、
イソプロパノール、水分およびメスチルオキサイドを含
む原料を蒸留した場合であっても、中間留分のアセトン
は99.98重量%の純度となっており、重質留分の水
分およびメスチルオキサイドは99.59重量%の純度
になっている。即ち原料に含まれる成分(物質)が異な
った場合においても、本発明方法により軽質留分、中間
留分、準重質成分および重質成分の4つの留分に分離で
き、かつ純度の高いアセトンを中間留分として得ること
ができることが確認された。
(Consideration of Example 2) As is clear from the results shown in FIG. 6, light components such as propylene, acetone,
Even when a raw material containing isopropanol, water and mestyl oxide was distilled, the middle fraction acetone had a purity of 99.98% by weight, and the heavy fraction water and mesityl oxide had a purity of 99.98%. It has a purity of 59% by weight. That is, even if the components (substances) contained in the raw materials are different, the acetone of high purity can be separated into four fractions of a light fraction, an intermediate fraction, a semi-heavy component and a heavy component by the method of the present invention. It was confirmed that can be obtained as a middle distillate.

【発明の効果】以上のように本発明によれば、沸点が成
分A、成分B、成分C、成分Dの順に低くかつ成分A、
Cが成分B、Dよりも少量である少なくとも4成分A、
B、C、Dを含む原料を蒸留して、沸点が軽質留分、中
間留分、準重質留分、重質留分の順に低くなる4つの留
分に、かつ中間留分は成分Bに富むように分離する蒸留
精製方法において、純度の高い成分Bを得ることができ
ると共に、蒸留の低コスト化を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the boiling points are lower in the order of Component A, Component B, Component C and Component D, and Component A,
At least 4 components A, where C is less than components B, D,
A raw material containing B, C, and D is distilled to obtain four fractions having a lower boiling point in the order of light fraction, middle fraction, semi-heavy fraction, and heavy fraction, and the middle fraction is component B. In the distillation purification method in which the separation is enriched, the component B having high purity can be obtained and the cost of distillation can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の蒸留精製方法を備えた蒸留設備の一例
を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an example of distillation equipment equipped with a distillation purification method of the present invention.

【図2】前記蒸留設備の蒸留塔の内部の構成を示す斜視
図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an internal configuration of a distillation column of the distillation facility.

【図3】前記蒸留設備の蒸留塔の内部の構成を示す斜視
図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an internal configuration of a distillation column of the distillation facility.

【図4】本発明の効果を確認するために行った実施例を
示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example performed to confirm the effect of the present invention.

【図5】本発明の効果を確認するために行った実施例を
示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an example performed to confirm the effect of the present invention.

【図6】本発明の効果を確認するために行った実施例を
示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example performed to confirm the effect of the present invention.

【図7】従来の蒸留設備を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a conventional distillation facility.

【図8】従来の蒸留設備を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing a conventional distillation facility.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 蒸留設備 20 蒸留塔 21 上部仕切壁 22 第1の分割室 23 第3の分割室 24 下部仕切壁 25 第2の分割室 26 第4の分割室 27 中間室 30 第1のトレー 31 第2のトレー 40 第1の凝縮器 41 第2の凝縮器 42 第1の再沸器 43 第2の再沸器 2 distillation equipment 20 distillation tower 21 Upper partition wall 22 First division room 23 Third division room 24 Lower partition wall 25 Second division room 26 Fourth division room 27 Intermediate room 30 First tray 31 Second tray 40 First condenser 41 Second condenser 42 First Reboiler 43 Second reboiler

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 31/10 C07C 31/10 45/82 45/82 49/08 49/08 J 49/203 49/203 J Fターム(参考) 4D076 AA16 AA22 AA23 AA24 BA35 BB05 CA12 CA14 4H006 AA02 AD11 BD82 BD84 FE11─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) C07C 31/10 C07C 31/10 45/82 45/82 49/08 49/08 J 49/203 49/203 JF term (reference) 4D076 AA16 AA22 AA23 AA24 BA35 BB05 CA12 CA14 4H006 AA02 AD11 BD82 BD84 FE11

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 沸点が成分A、成分B、成分C、成分D
の順に低くかつ成分A、Cが成分B、Dよりも少量であ
る少なくとも4成分A、B、C、Dを含む原料を、沸点
が軽質留分、中間留分、準重質留分、重質留分の順に低
くなる4つの留分に分離し、中間留分は成分Bに富んで
いる蒸留精製方法において、 塔本体の上部を縦の上部仕切壁により左右に第1の分割
室および第3の分割室に分割すると共に、塔本体の下部
を縦の下部仕切壁により左右に第2の分割室および第4
の分割室に分割し、上部仕切壁により分割された分割室
および下部仕切壁により分割された分割室が、上部仕切
壁と下部仕切壁との間の中間室により連通している蒸留
塔を用い、 前記第1の分割室に原料を供給する工程と、 前記第1の分割室の上部から軽質留分を取り出すと共
に、軽質留分が分離された液体を第1の分割室から前記
中間室を介して第2の分割室に供給する工程と、 前記中間室と第2の分割室とにおいて、前記液体から成
分B、Cに富んだ蒸気を得て前記第3の分割室に供給す
ると共に、前記第2の分割室の下部から前記重質留分を
取り出す工程と、 前記第3の分割室にて前記蒸気から中間留分を得て当該
第3の分割室の上部から取り出すと共に、中間留分が分
離された液体を第3の分割室から中間室を介して第4の
分割室に供給する工程と、 第4の分割室にて中間留分が分離された液体から準重質
留分の蒸気および重質留分の液体を得て夫々当該第4の
分割室の上部および下部から取り出す工程と、を含むこ
とを特徴とする蒸留精製方法。
1. A boiling point of component A, component B, component C, component D
In the order of, and the components A and C are smaller in amount than the components B and D, and at least four components A, B, C and D are used as raw materials, and the boiling points are light fraction, middle fraction, semi-heavy fraction and heavy fraction. In the distillation purification method in which the fraction is separated into four lower fractions in order, and the middle fraction is rich in component B, the upper part of the column main body is divided into the first dividing chamber and the first dividing chamber by the vertical upper partition wall. It is divided into three division chambers, and the lower part of the tower main body is divided into a second division chamber and a fourth division chamber by the vertical lower partition wall.
Using a distillation column, which is divided into two division chambers, the division chamber divided by the upper partition wall and the division chamber divided by the lower partition wall communicate with each other by the intermediate chamber between the upper partition wall and the lower partition wall. A step of supplying a raw material to the first division chamber, a light fraction is taken out from an upper portion of the first division chamber, and a liquid from which the light fraction is separated is passed from the first division chamber to the intermediate chamber. Through the step of supplying to the second divided chamber via the intermediate chamber and the second divided chamber, while obtaining vapors rich in components B and C from the liquid and supplying the vapor to the third divided chamber, A step of taking out the heavy fraction from the lower part of the second division chamber, and obtaining an intermediate fraction from the steam in the third division chamber and taking it out from the upper part of the third division chamber, The separated liquid from the third division chamber through the intermediate chamber to the fourth division chamber And a step of supplying the semi-heavy fraction vapor and the heavy fraction liquid from the liquid from which the middle distillate has been separated in the fourth division chamber, and the upper and lower portions of the fourth division chamber, respectively. And a step of removing from the distillation purification method.
【請求項2】 重質留分は、成分Dに富んでいることを
特徴とする請求項1記載の蒸留精製方法。
2. The distillation purification method according to claim 1, wherein the heavy fraction is rich in component D.
【請求項3】 成分B、成分Cおよび成分Dは、メタノ
ール、エタノールおよび水分であることを特徴とする請
求項1または2記載の蒸留精製方法。
3. The distillation purification method according to claim 1, wherein the components B, C and D are methanol, ethanol and water.
【請求項4】 成分B、成分Cおよび成分Dは、アセト
ン、イソプロパノールおよび水分とメスチルオキサイド
であることを特徴とする請求項1または2記載の蒸留精
製方法。
4. The distillation purification method according to claim 1, wherein the components B, C and D are acetone, isopropanol, water and mesityl oxide.
【請求項5】 中間室の上部には、中間室からの蒸気を
第1の分割室よりも第3の分割室に多く供給するように
分配する蒸気分配部が設けられていることを特徴とする
請求項1ないし4のいずれかに記載の蒸留精製方法。
5. A vapor distributor for distributing vapor from the intermediate chamber so as to supply more vapor to the third divided chamber than to the first divided chamber, at the upper part of the intermediate chamber. The distillation purification method according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 中間室の下部には、中間室からの液体を
第4の分割室よりも第2の分割室に多く供給するように
分配する液体分配部が設けられていることを特徴とする
請求項1ないし5のいずれかに記載の蒸留精製方法。
6. A liquid distributor for distributing the liquid from the intermediate chamber to the second divided chamber more than the fourth divided chamber is provided in the lower portion of the intermediate chamber. The distillation purification method according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 前記上部仕切壁で蒸留塔の最上部が分割
されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれ
かに記載の蒸留精製方法。
7. The distillation purification method according to claim 1, wherein the uppermost part of the distillation column is divided by the upper partition wall.
【請求項8】 前記下部仕切壁で蒸留塔の最下部が分割
されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれ
かに記載の蒸留精製方法。
8. The distillation purification method according to claim 1, wherein the lowermost part of the distillation column is divided by the lower partition wall.
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