JP2015100724A5

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Publication number: JP2015100724A5
Application number: JP2013240930A
Authority: JP
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2033-11-21

Description

本発明の一態様により、
第一の蒸留塔と、一以上の第二の蒸留塔とを備える蒸留装置であって、
第一の蒸留塔が、
濃縮部の全部もしくは一部を含み相対的に高圧で気液接触を行う高圧部と、
回収部の全部もしくは一部を含み相対的に低圧で気液接触を行う低圧部と、
低圧部の塔頂部から排出される蒸気を高圧部の塔底部に導く、昇圧手段を備える蒸気用ラインと、
高圧部の塔底部から排出される液を低圧部の塔頂部に導く液用ラインと、
を含み、
前記蒸留装置が、
第一の蒸留塔の濃縮部から、一以上の第二の蒸留塔のうちの少なくとも一つの蒸留塔に、熱交換によって熱を移動させるよう構成された第一の熱交換構造と、
一以上の第二の蒸留塔のうちの少なくとも一つの蒸留塔から、第一の蒸留塔の回収部に、熱交換によって熱を移動させるよう構成された第二の熱交換構造と
を含む
蒸留装置が提供される。

この蒸留装置が、
第一の蒸留塔を一つと第二の蒸留塔を一つ備え、第一の蒸留塔の高圧部の塔頂部を第二の蒸留塔の原料供給口に接続するラインを含み、
第一の蒸留塔に、１−ブテンと、１−ブテンより軽質な成分と、１−ブテンより重質な成分とを含む原料が供給され、かつ、
第一の蒸留塔の低圧部の塔底部から、１−ブテンより重質な成分が富化された留分が排出され、かつ、
第一の蒸留塔の高圧部の塔頂部から、１−ブテンと１−ブテンより軽質な成分とが富化された留分が排出され、この留分が第二の蒸留塔に供給され、かつ、
第二の蒸留塔の塔底部から、１−ブテンが富化された留分が排出され、かつ、
第二の蒸留塔の塔頂部から、１−ブテンより軽質な成分がさらに富化された留分が排出される
よう構成されることができる。

〔第一の蒸留塔〕
第一の蒸留塔は、
濃縮部の全部もしくは一部を含み相対的に高圧で気液接触を行う高圧部；
回収部の全部もしくは一部を含み相対的に低圧で気液接触を行う低圧部；
低圧部の塔頂部から排出される蒸気を高圧部の塔底部に導く、昇圧手段を備える蒸気用ライン；および、
高圧部の塔底部から排出される液を低圧部の塔頂部に導く液用ライン
を含む。

〔第二の蒸留塔〕
第二の蒸留塔は、従来型の蒸留塔であってよい。従来型の蒸留塔は、単一の容器を有し、濃縮部の全部および回収部の全部がその単一の容器内の連続する領域に存在する。そして、従来型の蒸留塔はコンプレッサーを持たない。

例えば、熱交換構造は、次のａ〜ｄに示される構成のうちの少なくとも一つを含むことができる。次のａおよびｂは、後に詳述する第一の熱交換構造Ｅ１に相当し、次のｃおよびｄは、後に詳述する第二の熱交換構造Ｅ２に相当する。
ａ）第一の蒸留塔の濃縮部（典型的には高圧部に含まれる濃縮部）に設けられた熱交換器と、第二の蒸留塔（典型的にはその回収部）から液を抜き出してこの熱交換器を経由して第二の蒸留塔（典型的には回収部）に戻すライン、
ｂ）第二の蒸留塔（典型的にはその回収部）に設けられた熱交換器と、第一の蒸留塔の濃縮部（典型的には高圧部に含まれる濃縮部）から蒸気を抜き出してこの熱交換器を経由して第一の蒸留塔の濃縮部（典型的には高圧部に含まれる濃縮部）に戻すライン、
ｃ）第一の蒸留塔の回収部（典型的には低圧部に含まれる回収部）に設けられた熱交換器と、第二の蒸留塔（典型的には濃縮部）から蒸気を抜き出してこの熱交換器を経由して第二の蒸留塔（典型的には濃縮部）に戻すライン、
ｄ）第二の蒸留塔（典型的には濃縮部）に設けられた熱交換器と、第一の蒸留塔の回収部（典型的には低圧部に含まれる回収部）から液を抜き出してこの熱交換器を経由して第一の蒸留塔の回収部（典型的には低圧部に含まれる回収部）に戻すライン。

熱交換構造Ｅ１によって、蒸留塔Ａの濃縮部の内部流体が冷却される。また、熱交換構造Ｅ２によって、蒸留塔Ａの回収部の内部流体が加熱される。一方、蒸留塔Ｂの内部流体、好ましくは蒸留塔Ｂの濃縮部の内部流体が、熱交換構造Ｅ２によって冷却される。また、蒸留塔Ｂの内部流体、好ましくは蒸留塔Ｂの回収部の内部流体が、熱交換構造Ｅ１によって加熱される。

〔熱交換構造の詳細〕
・第一の詳細例
前述のａおよびｄに記載したような熱交換構造、すなわち或る塔から液を抜き出して熱交換器を経てその塔に戻すよう構成される熱交換構造は、例えば次のような要素を含むことができる：
・第一の蒸留塔および第二の蒸留塔のうちの一方の蒸留塔（蒸留塔Ｘと称す）の或る段に配置された熱交換器；
・第一の蒸留塔および第二の蒸留塔のうちの他方の蒸留塔（蒸留塔Ｙと称す）の或る段に配置され、この段から一部の液を塔外部へ抜き出す液抜き部；
・液抜き部からの液をこの熱交換器へ導入する配管（第一の配管）；および、
・第一の配管を経由してこの熱交換器へ導入された後にこの熱交換器より流出する流体を、蒸留塔Ｙの液抜き部の直下の段へ導入する配管（第二の配管）。

・第二の詳細例
前述のｂおよびｃに記載したような熱交換構造、すなわち或る塔から蒸気を抜き出して熱交換器を経てその塔に戻すよう構成される熱交換構造は、例えば次のような要素を含むことができる：
・第一の蒸留塔および第二の蒸留塔のうちの一方の蒸留塔（蒸留塔Ｖと称す）の或る段に設けられ、上から流下してきた液を溜める液溜め部；
・前記液溜め部内に配置された熱交換器；
・第一の蒸留塔および第二の蒸留塔のうちの他方の蒸留塔（蒸留塔Ｗと称す）の内部に設けられた、上下の段を完全に仕切る仕切板；
・前記仕切板の下側の蒸気をこの熱交換器へ導入する配管（第三の配管）；
・第三の配管を経由してこの熱交換器へ導入された後にこの熱交換器より流出する流体を、前記仕切板の上側へ導入する配管（第四の配管）。

ここで、液溜め部での熱交換器２の作用について説明する。蒸留塔Ｖの塔頂部から棚段或いは充填層を通って液が流下してくる。この液１０は、任意の段に設けられた液溜め用棚板４上の液溜め部に溜まる。液溜め部内にはチューブバンドル型熱交換器２のＵ形チューブが配置されているため、該Ｕ形チューブは液１０の中に浸漬されることとなる。この状態において熱交換器２の上側のチューブ部分２ｂに蒸留塔Ｗ内の高温蒸気が配管２３によって導入されたとき、高温蒸気が移動するチューブ部分２ｂ，２ａの管壁と接している液１０の一部は加熱され蒸気１５になって上昇する。また配管２３から熱交換器２に導入された高温蒸気は、上側のチューブ部分２ｂから下側のチューブ部分２ａを移動するにつれて、液相と気相が混ざった流体、或いは液体に変わる。この流体は塔外の配管を通り、後述するような蒸留塔Ｗの仕切板上の段に導入される。蒸留塔Ｗの仕切板より上の領域は仕切板より下の領域よりも低い操作圧力に設定されており、この圧力差により流体の循環が行われる。蒸留塔Ｖの熱交換器が、蒸留塔Ｗの仕切り板より、鉛直方向において高い位置に設置されている場合、このような流体の循環においても、ポンプなどの圧送手段を特に必要としない。

つまり、蒸留塔Ｗにおける或る段から蒸留塔Ｖにおける熱交換器２の上側のチューブ部分２ｂまでを配管２３で接続し、蒸留塔Ｖにおける熱交換器２の下側のチューブ部分２ａから蒸留塔Ｗにおける前記の段までを配管２４で接続しているため、蒸留塔Ｗの仕切板上下の圧力差により、蒸留塔Ｗ内の高圧蒸気は蒸留塔Ｖにおける熱交換器２に向かって配管２３を上昇し、これによって、熱交換器２内で蒸気から凝縮した液が蒸留塔Ｖから塔外の配管２４に押し出され、蒸留塔Ｗへ重力により流れる。したがって、ポンプなどの圧送手段は不要である。

熱交換器６０６は、第一の蒸留塔の塔頂コンデンサーとして機能すると同時に、第一の蒸留塔のリボイラーとして機能する。これによって、第一の蒸留塔における濃縮部から回収部への熱移動が実現されている。このように、第一の蒸留塔においてこのような熱交換が行われてもよいが、これは必ずしも必要ではない。

同じように、蒸留塔６０３（特にはその回収部）の２つの段にも、先に熱交換構造の第一の詳細例にて詳述したように、液抜き部６１６がそれぞれ設けられている。また、高圧塔６０１（特には高圧塔に含まれる第一の蒸留塔の濃縮部）の内部には、それぞれの液抜き部に対応して、チューブバンドル型熱交換器６１７が設けられている。各液抜き部６１６から液が抜き出され、対応する熱交換器６１７で加熱され、各液抜き部６１６の直ぐ下の段に戻される。液抜き部６１６、液抜き部から液を熱交換器６１７に送るライン、熱交換器６１７、および熱交換器６１７から流体を蒸留塔６０３に戻すラインによって、第一の熱交換構造（図１に示されるＥ１に相当）が構成される。これにより、蒸留塔６０３（特にはその回収部）へ、高圧塔６０１（特には、第一の蒸留塔の濃縮部）から熱が移動する。各熱交換器６１７は、第一の蒸留塔（高圧塔６０１）に設けられたサイドクーラーとして機能するとともに、第二の蒸留塔（蒸留塔６０３）に設けられたサイドリボイラーとして機能する。

第二の蒸留塔の塔頂部から排出される蒸気が熱交換器（塔頂コンデンサー）９０９において冷却水によって冷却され、全凝縮する。凝縮液がドラム９１０を経て、ポンプ９１１に導かれる。ポンプ出口液の一部が弁９１２を経て第二の蒸留塔の塔頂部に還流として戻される。ポンプ出口液の残りの部分が弁９１３を経て、軽質留分として蒸留装置から排出される。第二の蒸留塔の塔底部から抜き出された液の一部が、製品１ーブテンとして蒸留装置から排出され、残りの部分が熱交換器（リボイラー）９１４においてスチームによって加熱されて、第二の蒸留塔の塔底部に戻される。

Claims

第一の蒸留塔と、一以上の第二の蒸留塔とを備える蒸留装置であって、
第一の蒸留塔が、
濃縮部の全部もしくは一部を含み相対的に高圧で気液接触を行う高圧部と、
回収部の全部もしくは一部を含み相対的に低圧で気液接触を行う低圧部と、
低圧部の塔頂部から排出される蒸気を高圧部の塔底部に導く、昇圧手段を備える蒸気用ラインと、
高圧部の塔底部から排出される液を低圧部の塔頂部に導く液用ラインと、
を含み、
前記蒸留装置が、
第一の蒸留塔の濃縮部から、一以上の第二の蒸留塔のうちの少なくとも一つの蒸留塔に、熱交換によって熱を移動させるよう構成された第一の熱交換構造と、
一以上の第二の蒸留塔のうちの少なくとも一つの蒸留塔から、第一の蒸留塔の回収部に、熱交換によって熱を移動させるよう構成された第二の熱交換構造と
を含む
蒸留装置。
第一の蒸留塔を一つと第二の蒸留塔を一つ備え、第一の蒸留塔の高圧部の塔頂部を第二の蒸留塔の原料供給口に接続するラインを含み、
第一の蒸留塔に、１−ブテンと、１−ブテンより軽質な成分と、１−ブテンより重質な成分とを含む原料が供給され、かつ、
第一の蒸留塔の低圧部の塔底部から、１−ブテンより重質な成分が富化された留分が排出され、かつ、
第一の蒸留塔の高圧部の塔頂部から、１−ブテンと１−ブテンより軽質な成分とが富化された留分が排出され、この留分が第二の蒸留塔に供給され、かつ、
第二の蒸留塔の塔底部から、１−ブテンが富化された留分が排出され、かつ、
第二の蒸留塔の塔頂部から、１−ブテンより軽質な成分がさらに富化された留分が排出される
よう構成された請求項３記載の蒸留装置。