JP2016529097A - 蒸留装置 - Google Patents

Abstract

本出願は、蒸留装置および蒸留方法に関するもので、本出願の蒸留装置および方法によれば、混合物の分離時に起きる偏流現象を遮断することによって分離効率を向上させ、エネルギーの節減を図ることができる。

Description

本出願は混合物の蒸留装置に関するものである。

原油（Crude Oil）などのような各種原料は多様な物質、例えば多様な化合物の混合物であり、前記原料は通常的に前記それぞれの化合物に分離された後、使うことができる。前記混合物を分離する化学工程のうち代表的なものが蒸留工程である。

例えば、前記混合物は一つ以上の蒸留塔を通過して蒸留され、前記蒸留工程でその流れの一部または全部が凝縮機または再沸器を通過した後蒸留塔に還流され、このような工程を通じて高純度の化合物を得ることができる。通常の蒸留塔の場合、原料または、還流の流れは一方向に流入されるか、生成物の流れも、一方向にのみ流出されるのが一般的である。しかし、前記蒸留塔に流入される原料が一方向にのみ供給される場合、前記原料が流入される段の下部領域に落ちる液体が均等に落ちないため、偏流現象（channeling）が発生する可能性があり、また、前記蒸留塔から流出された流れが一方向に還流される場合にも同じである。この場合、各流れの濃度を維持するために不要なエネルギーが消耗されるおそれがある。

本出願は偏流現象の発生を防止することができる蒸留装置およびこれを利用した蒸留方法を提供することを目的とする。

本出願は蒸留装置に関するものである。例示的な前記蒸留装置は蒸留装置の流入部中の一つ以上が互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され得る。したがって、原料の精製過程で発生する偏流現象（channeling）を遮断することによってエネルギーの損失を最小化し、工程の経済性を向上させることができる。本明細書において「偏流現象」とは、蒸留塔内で蒸気と液体混合物の接触が円滑に起きない現象または、分離壁型蒸留塔の場合、流体が壁面の特定部位に偏って流れる液体の偏り現象を意味し、偏流現象は原料の分離効率を大きく低下させてエネルギーを追加的に消費させる原因となる。

本出願の蒸留装置によれば、混合物の分離時に起きる偏流現象を遮断することによって分離効率を向上させ、エネルギーの節減を図ることができる。

本出願の具現例に係る蒸留装置を例示的に示している図面。 例示的な蒸留塔の地面と平行した断面を示した図面。 ２個の開口部が形成された本出願に係る蒸留塔の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 ２個の開口部が形成された本出願に係る蒸留塔の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 ３個の開口部が形成された本出願に係る蒸留塔の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 ３個の開口部が形成された本出願に係る蒸留塔の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 ４個の開口部が形成された本出願に係る蒸留塔の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 ４個の開口部が形成された本出願に係る蒸留塔の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 本出願の他の具現例に係る蒸留装置を例示的に示している図面。 例示的な分離壁型蒸留塔中間部領域の地面と平行した断面を示した図面。 ２個の開口部が形成された本出願に係る分離壁型蒸留塔の中間部領域の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 ３個の開口部が形成された本出願に係る分離壁型蒸留塔の中間部領域の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 ４個の開口部が形成された本出願に係る分離壁型蒸留塔の中間部領域の地面と平行した断面を例示的に示した図面。 ２個の開口部が形成された本出願に係る分離壁型蒸留塔の中間部領域の地面と平行した断面を例示的に示した図面。

以下、図面を参照して本出願の蒸留装置を説明するが、前記図面は例示的なものであり、前記蒸留装置の範囲は図面に制限されるものではない。

図１は本出願の具現例に係る蒸留装置を例示的に示している図面である。

図１に示したように、前記蒸留装置は凝縮機１０１および再沸器１０２が備えられた蒸留塔１００を含むことができる。前記蒸留塔は原料（Ｆ_１）に含まれた多成分物質をそれぞれの沸点差によって分離できる装置であり、流入される原料（Ｆ_１）の成分または、分離しようとする成分などの沸点などを考慮して、多様な形態を有する蒸留装置を本出願で利用することができる。例えば、本願の蒸留装置では低沸点、中沸点および高沸点物質の３成分の混合物を含む原料を蒸留塔１００に導入することによって分離することができる。本出願で混合物の蒸留過程で使用できる蒸留装置の具体的な種類は特に制限されず、例えば、図１に示したような一般的な構造の蒸留塔１００を含む蒸留装置を用いることができる。

図１のように、例示的な本出願の蒸留装置は、凝縮機１０１および再沸器１０２が備えられた蒸留塔１００を含む。また、前記蒸留塔１００の内部は上段１１０、下段１３０および中間段１２０に区分されるかまたは、上部１１０、下部１３０および中間部１２０に区分され得る。本明細書において用語、「上段」または「上部」とは、蒸留塔１００の構造において相対的に上側の部分を意味し、例えば、前記蒸留塔を蒸留塔１００の高さまたは、長さ方向に２等分した時に分けられた２つの領域のうち上側の部分を意味し得る。また、前記において「下段」または「下部」とは、蒸留塔１００の構造において相対的に下側の部分を意味し、例えば、前記蒸留塔１００を前記蒸留塔の高さまたは、長さ方向に２等分した時に分けられた２つの領域のうち下側の部分を意味し得る。また、本明細書で「中間段」または「中間部」は蒸留塔１００を前記蒸留塔の高さまたは、長さ方向に３等分した時に分けられた３個の領域のうち中間の領域を意味し、前記蒸留塔１００の上部および下部の間の領域を意味し得る。本明細書において前記蒸留塔１００の上部、下部および中間部は互いに相対的な概念で用いられ得る。

また、本明細書において用語、「凝縮機」は、蒸留塔とは別途に設置された装置であって、前記本体から流出した物質を外部から流入された冷却水と接触させるなどの方式で冷却させるための装置を意味し得る。例えば、前記蒸留装置の凝縮機１０１は前記蒸留塔１００の上部流出部１１１から流出される上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）を凝縮させる装置であり得る。また、用語、「再沸器」は蒸留塔の外部に設置された加熱装置で、沸点の高い流れを再度加熱および蒸発させるための装置を意味し得る。例えば、前記蒸留装置の再沸器１０２は前記蒸留塔１００の下部流出部１３１から流出される下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）を加熱する装置であり得る。

一つの例示において、前記蒸留塔１００は原料（Ｆ_１）が供給される原料流入部１２１、蒸留塔の上部１１０で低沸点の流れが流出される上部流出部１１１、前記蒸留塔の上部１１０から流出される流れの還流の流れが流入される上部還流流入部１１２、蒸留塔の下部１３０で高沸点の流れが流出される下部流出部１３１、蒸留塔の下部１３０から流出される流れの還流の流れが流入される下部還流流入部１３２を含む。例えば、原料（Ｆ_１）が前記蒸留塔１００の中間段に位置する原料流入部１２１に流入されると、流入された前記原料（Ｆ_１）は蒸留塔１００の上部または、上段１１０に位置する上部流出部１１１から流出される上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）および蒸留塔１００の下部または、下段１３０に位置する下部流出部１３１から流出される下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）にそれぞれ分離されて流出され得る。前記上部流出部１１１から流出される前記上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）は凝縮機１０１を通過し、前記凝縮機１０１を通過した上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）中の一部または全部は前記上部還流流入部１１２に流入されて蒸留塔１００に還流されるか製品として貯蔵され得る。また、前記蒸留塔１００の前記下部流出部１３１から流出される前記下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）は再沸器１０２を通過し、前記再沸器１０２を通過した下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）中の一部または全部は前記下部還流流入部１３２に流入されて蒸留塔１００に還流されるか製品として貯蔵され得る。

本明細書において「低沸点の流れ」とは、低沸点、中沸点および高沸点成分の３成分を含む原料の流れのうち相対的に沸点が低い成分が濃厚（rich）な流れを意味し、前記低沸点の流れは例えば、蒸留塔１００の上部流出部１１１から流出される流れを意味する。前記「高沸点の流れ」とは、低沸点、中沸点および高沸点成分の３成分を含む原料の流れのうち相対的に沸点が高い成分が濃厚（rich）な流れを意味し、前記高沸点の流れは例えば、蒸留塔１００の下部流出部１３１から流出される相対的に沸点が高い成分が濃厚な流れを意味する。前記において用語、「濃厚な流れ」とは、原料（Ｆ_１）に含まれた低沸点成分および高沸点成分それぞれの含量より前記蒸留塔１００の上部流出部１１１から流出される流れに含まれた低沸点成分、下部流出部１３１から流出される流れに含まれた高沸点成分それぞれの含量がより高い流れを意味する。例えば、前記蒸留塔１００の上部流出の流れ（Ｆ_２）に含まれた低沸点成分および下部流出の流れ（Ｆ_３）に含まれた高沸点成分が示すそれぞれの含量が５０重量％以上、８０重量％以上、９０重量％以上、９５重量％以上または、９９重量％以上である流れを意味し得る。本明細書において前記低沸点の流れと蒸留塔１００の上部流出の流れ（Ｆ_２）は同じ意味で用いることがあり、高沸点の流れと前記蒸留塔１００の下部流出の流れ（Ｆ_３）は同じ意味で用いられることがある。

前記蒸留塔１００の理論の段数は３０〜８０段、４０〜７０段、２５〜５０段または、４５〜６０段であることもあるが、これは分離しようとする成分により多様な範囲で調節することができるので、制限されるものではない。また、この場合、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１は蒸留塔１００の中間部領域または、中間段１２０、例えば、前記蒸留塔１００の５〜３０段、５〜２５段、５〜１５段または、１０〜２０段に位置することができ、これは前記蒸留塔の理論の段数を基準とした相対的な位置として、蒸留塔の理論の段数により変わることができる。前記において、「理論の段数」とは、前記蒸留塔１００および第２蒸留塔２００を含む蒸留装置を利用した分離工程で気相および液相のような２つの相が互いに平衡をなす仮想的な領域または、段の数を意味する。

一つの例示において、前記蒸留塔１００の上部流出部１１１および上部還流流入部１１２は前記蒸留塔の上部１１０に位置することができ、前記上部流出部１１１は、好ましくは前記蒸留塔１００の塔頂に位置することができる。また、前記蒸留塔１００の下部流出部１３１および下部還流流入部１３２は前記蒸留塔の下部１３０に位置することができ、前記下部流出部１３１は、好ましくは前記蒸留塔１００の塔底に位置することができる。前記において、「塔頂」は、蒸留塔の最もてっぺんの部分を意味し、前述した蒸留塔の上段に位置することができ、「塔底」は蒸留塔の最も底の部分を意味し、前述した蒸留塔の下段に位置することができる。例えば、前記蒸留塔１００の上部流出部１１１は蒸留塔１００の塔頂に位置することができ、前記蒸留塔１００の上部還流流入部１１２は蒸留塔１００の最上段、例えば、前記蒸留塔１００の１段に位置することができる。また、前記蒸留塔１００の下部流出部１３１は蒸留塔１００の塔底に位置することができ、前記蒸留塔１００の下部還流流入部１３２は蒸留塔１００の最下段に位置し、例えば、前記蒸留塔１００の８０段、７０段または、６０段に位置することができる。

一つの例示において、低沸点、中沸点および高沸点の３成分を含む原料（Ｆ_１）から分離工程を遂行するために、前記原料（Ｆ_１）は図１のように蒸留塔１００の原料流入部１２１に流入され得る。原料（Ｆ_１）が前記蒸留塔１００に流入されると、前記原料（Ｆ_１）に含まれる成分のうち相対的に低い沸点を有する低沸点の流れは上部流出部１１１から流出され、相対的に高い沸点を有する中沸点の流れおよび高沸点の流れは第１下段流出部１３１から流出され得る。一つの例示において、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１で低沸点成分、中沸点成分および高沸点成分を含む原料（Ｆ_１）が流入されると、前記蒸留塔１００の上部流出部１１１で前記原料（Ｆ_１）の成分のうち低沸点成分が上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）から流出され、流出した前記上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）は凝縮機１０１を経て一部は前記蒸留塔１００の上部還流流入部１１２に還流され、残りの一部は製品として貯蔵され得る。一方、前記蒸留塔１００の下部流出部１３１では前記原料（Ｆ_１）の成分のうち中沸点成分および高沸点成分が下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）から流出され、流出した前記下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）は再沸器１０２を経てその一部は前記蒸留塔１００の下部還流流入部１３２に還流され、残りの一部は製品として生産され得る。

一具現例において、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され得る。したがって、原料（Ｆ_１）の精製過程で発生する偏流現象を遮断することによってエネルギーの損失を最小化し、工程の経済性を向上させることができる。

一つの例示において、前記偏流現象を防止するために、前記２以上の開口部は前記蒸留塔１００に流入されるか流出される流れが２以上の方向から流入されるかまたは、２以上の方向から流出できるように位置することができる。

一具現例において、前記蒸留塔１００は水平断面積を均等に分ける２以上の小領域（small area）を含むことができる。図２は例示的な蒸留塔１００の地面と平行した断面を示した図面である。図２に示したように、蒸留塔１００は、蒸留塔１００の水平断面積を均等な広さで分ける任意の小領域、例えば、複数の小領域（Ａ_１−１、Ａ_１−２、Ａ_１−３、Ａ_１−４）を含むことができる。

一つの例示において、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記蒸留塔１００の水平断面積を均等に分ける２以上の小領域にそれぞれ位置することができる。前記において２以上の開口部が「それぞれ位置することができる」とは、前記開口部の数の分だけ均等に区分された領域で、一つの領域に開口部が１つずつ位置することを意味し得る。図３は、２個の開口部が形成された本出願に係る蒸留塔１００の地面と平行した断面を例示的に示した図面である。例えば、図３で仮想の点線で分割されている通り、前記蒸留塔１００の断面は２個の均等な小領域（Ａ_１−１、Ａ_１−２）に区分することができ、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上が互いに離隔して位置している２個の開口部から形成される場合、前記２個の開口部のうち１個の開口部は２個に区分された前記小領域中の一つの小領域（Ａ_１−１）に位置し、残りの１個の開口部は前記一つの開口部が位置する領域に隣接する残りの一つの小領域（Ａ_１−２）に位置することによってそれぞれの領域に開口部が１つずつ位置することができる。

前記原料流入部１２１、上部還流流入部１１２および下部還流流入部１３２が一つの開口部から形成される蒸留塔の場合、ただ一方向にのみ原料または、還流の流れが供給され、この場合、偏流現象が発生する可能性がある。しかし、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上が２以上の開口部から形成される場合、前記原料（Ｆ_１）、還流の流れが２以上の方向に均等に流入されることによって前記偏流現象が発生することを防ぐことができる。

本出願に係る、前記蒸留塔１００では２以上の開口部の個数により各開口部の位置、各開口部に流入または流出される流れの流量および方向を調節することによって偏流現象を効果的に抑制することができる。

一つの例示において、原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上が２以上の開口部から形成される前記蒸留塔１００は、下記の一般式１を満足することができる。下記の一般式１を満足する２以上の流入部を含む蒸留塔１００を用いる場合、偏流現象の発生を最小化でき、したがって、エネルギー消耗量を節減でき、原料１１０を高効率で分離することができる。

［一般式１］
−５°≦△Ｄ≦５°
前記一般式１で、△Ｄは、前記２以上の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔１００の中心に延びる延長線と前記一つの開口部に隣接する１個または、２個の開口部から前記蒸留塔１００の中心に延びる延長線が形成する両角度の差を示す。

例えば、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上が互いに離隔して位置している２個の開口部から形成される場合、前述した通り、前記２個の開口部は蒸留塔１００の地面と平行した断面を均等に分割した２個の小領域（Ａ_１−１、Ａ_１−２）にそれぞれ位置することができる。具体的に、図４に示した通り、前記２個の開口部は断面の中心点を基準として互いに反対側に設置することができ、原料（Ｆ_１）が前記２個の原料流入部１２１にそれぞれ流入することができるので、前記原料（Ｆ_１）が流入されて発生する偏流現象を効率的に抑制することができる。一つの例示において、図４のように、前記原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上が互いに離隔して位置している２個の開口部から形成される場合、前記２個の開口部中の一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）と残りの一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_２）は二つの角（θ_１、θ_２）を形成し、前記両角度の差である△Ｄ（θ_１−θ_２）は−５°〜５°を満足することができる。また、この場合、前記２個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）が残りの一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_２）となす角は、図４のように、例えば、１７５°〜１８５°、１７７°〜１８３°、または、１７９°〜１８１°であり、前記範囲で角度を調節することによって、偏流現象の発生を最小化することができる。一つの例示において、２個の開口部が互いに完全に対称である場合、すなわち、前記２個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）と残りの一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_２）が同一直線上に位置する場合、△Ｄ（θ_１−θ_２）は０°であり得る。

図５のように、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上は互いに離隔して位置している３個の開口部から形成され、前記３個の開口部は蒸留塔１００の地面と平行した断面を均等に分割した３個の小領域（Ａ_１−１、Ａ_１−２、Ａ_１−３）にそれぞれ位置することができる。具体的に、図６に示した通り、前記３個の開口部は互いに間隔が同一であるように設置することができ、流体の流れが前記３個の開口部でそれぞれ流入または流出できるように位置することができる。一つの例示において、前記原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上が互いに離隔して位置している３個の開口部から形成される場合、前記３個の開口部中の一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）と残りの２個の開口部から蒸留塔の中心にそれぞれ延びる延長線（Ｌ_２、Ｌ_３）は二つの角（θ_１、θ_２）を形成し、前記両角度の差である△Ｄ（θ_１−θ_２）は−５°〜５°を満足することができる。また、この場合、前記３個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）が残りの２個の開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_２、Ｌ_３）となす角は、図６に示した通り、例えば、１１５°〜１２５°、１１７°〜１２３°、または、１１９°〜１２１°であり、前記範囲で角度を調節することによって、偏流現象の発生を最小化することができる。一つの例示において、３個の開口部が蒸留塔の外周面に互いに等間隔で位置する場合、すなわち、前記３個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）と残りの２個の開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_２、Ｌ_３）がなす角が１２０°である場合、△Ｄ（θ_１−θ_２）は０°であり得る。

図７のように、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上は互いに離隔して位置している４個の開口部から形成され、前記４個の開口部は蒸留塔１００の地面と平行した断面を均等に分割した４個の小領域（Ａ_１−１、Ａ_１−２、Ａ_１−３、Ａ_１−４）にそれぞれ位置することができる。具体的に、図８に示した通り、前記４個の開口部は互いに間隔が同一であるように設置することができ、流体の流れが前記４個の開口部にそれぞれ流入されるか流出できるように位置することができる。一つの例示において、前記原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上が互いに離隔して位置している４個の開口部から形成される場合、前記４個の開口部中の一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）と前記一つの開口部に隣接する２個の開口部から蒸留塔の中心にそれぞれ延びる延長線（Ｌ_２、Ｌ_３）は二つの角（θ_１、θ_２）を形成し、前記両角度の差である△Ｄ（θ_１−θ_２）は−５°〜５°を満足することができる。また、この場合、前記４個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）が前記一つの開口部に隣接する２個の開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_２、Ｌ_３）となす角は図７に示した通り、例えば、８５°〜９５°、８７°〜９３°、または、８９°〜９１°であり、前記範囲で角度を調節することによって、偏流現象の発生を最小化することができる。一つの例示において、４個の開口部が蒸留塔の外周面に互いに等間隔で位置する場合、すなわち、前記４個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_１）と前記一つの開口部に隣接する２個の開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線（Ｌ_２、Ｌ_３）がなす角は９０°である場合、△Ｄ（θ_１−θ_２）は０°であり得る。

このように蒸留塔１００に流入されるか流出される流体の流れを２以上の方向に供給または、流出される場合、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２および下部還流流入部１３２が位置する段の下部領域に落ちる液体の流れを均等に維持することができるので、精製効率を上げることができる。すなわち、前記蒸留塔１００の２以上の開口部から形成される原料流入部１２１、上部還流流入部１１２および下部還流流入部１３２が前記のような条件を満足する場合、それぞれの流れが流入されて発生する偏流現象を効果的に遮断することができ、蒸留装置の設計および運転便宜性が優秀で原料（Ｆ_１−１）を高効率で分離することができる。

図４、図６および図８のように、本出願の蒸留塔１００では、前記蒸留塔１００の地面と平行した断面に投影された流入速度ベクトル成分をすべて前記断面の中心点に向かわせることができる。具体的に、前記２以上の開口部を通じて流入される流量および流入速度の大きさは互いに同一で、流体の流れの流量（Ｆ）と前記断面に投影された流入速度ベクトル成分の積をそれぞれ出した値が０（ゼロ）であり得る。前記のように、２以上の開口部を通した流体の流れの流量と前記断面に投影された流入速度ベクトル成分の積の合計が互いに０（ゼロ）と相殺されると、２以上の流体の流れによる偏流を効果的に遮断することができる。前記において用語、「流量（Ｆ）」とは、各流入部を通じて流入される流量（単位時間当たり体積）を意味し、「流入速度ベクトル成分」とは、各流入部を通した流入速度（単位時間当り距離）ベクトルが地面と平行した前記蒸留塔の断面に投影されたベクトル成分を意味する。

一つの例示において、原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上は互いに離隔して位置している２個の開口部から形成される蒸留塔１００は下記の一般式２を満足することができ、したがって、偏流の発生を最小化することができる。

［一般式２］
Ｆ_１×Ｖ_１＋Ｆ_２×Ｖ_２＝０
前記一般式２で、Ｆ_１およびＦ_２は各流入部を通じて流入される流量（単位時間当たり体積）を意味し、Ｖ_１およびＶ_２は各流入部を通した流入速度（単位時間当り距離）ベクトルが地面と平行した蒸留塔１００の断面に投影されたベクトル成分を意味する。

また、原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上は互いに離隔して位置している３個の開口部から形成される蒸留塔１００は下記の一般式３を満足することができ、したがって、偏流の発生を最小化することができる。

［一般式３］
Ｆ_１×Ｖ_１＋Ｆ_２×Ｖ_２＋Ｆ_３×Ｖ_３＝０
前記一般式３で、Ｆ_１、Ｆ_２およびＦ_３は各流入部を通じて流入される流量（単位時間当たり体積）を現わし、Ｖ_１、Ｖ_２およびＶ_３は各流入部を通した流入速度（単位時間当り距離）ベクトルが地面と平行した蒸留塔１００の断面に投影されたベクトル成分を示す。

原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上は互いに離隔して位置している４個の開口部から形成される蒸留塔１００は下記の一般式４を満足することができ、したがって、偏流の発生を最小化することができる。

［一般式４］
Ｆ_１×Ｖ_１＋Ｆ_２×Ｖ_２＋Ｆ_３×Ｖ_３＋Ｆ_４×Ｖ_４＝０
前記一般式４で、Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３およびＦ_４は各流入部を通じて流入される流量（単位時間当たり体積）を現わし、Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、およびＶ_４は各流入部を通した流入速度（単位時間当り距離）ベクトルが地面と平行した蒸留塔の断面に投影されたベクトル成分を示す。

一つの具現例において、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１が互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記蒸留塔１００の地面と平行した断面を均等に分割する、２以上の中間部小領域にそれぞれ位置することができる。前記原料流入部１２１が一つの開口部から形成される蒸留塔の場合、前記蒸留塔の供給段の下部領域に落ちる液体の流れが均等に落ちず、偏流現象が発生する可能性があり、したがって、前記原料（Ｆ_１）の分離効率が低下し得る。しかし、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１が２以上の開口部から形成される場合、前記蒸留塔１００の原料供給段の下部に落ちる液体の流れを均等に維持させることができることによって偏流現象が抑制されるので、原料（Ｆ_１）を効率的に分離することができる。この場合、前記２以上の開口部は蒸留塔１００内の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができる。したがって、２以上の開口部にそれぞれ流入される前記原料（Ｆ_１）が水力学的（hydraulics）流れが滑らかになるように流入されることによって偏流現象を効果的に防止することができる。例えば、前記２以上の原料流入部１２１は前記蒸留塔１００の同一段に位置することができ、理論の段数が３０〜８０段、４０〜７０段、または、４５〜６０段である蒸留塔１００の場合、前記２以上の開口部を形成する原料流入部１２１は前記蒸留塔１００の５〜３０段、５〜２５段、または、１０〜２０段に位置することができる。また、前記原料（Ｆ_１）が２以上の開口部から形成される原料流入部１２１にそれぞれ同じ流量で流入されると偏流現象の遮断が容易で、蒸留塔の運転便宜性が優秀で原料（Ｆ_１）を高効率で分離することができる。また、前記２以上の開口部から形成される原料流入部に流入される原料は同じ流量で流入でき、したがって、偏流現象の発生を最小化することができる。

他の具現例において、前記蒸留塔１００の上部還流流入部１１２は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記蒸留塔１００の地面と平行した断面、すなわち、水平断面積を均等に分ける２以上の上部小領域にそれぞれ位置することができる。前記上部還流流入部１１２が一つの開口部から形成される蒸留塔１００では、前記上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）の還流の流れが一方向に蒸留塔１００に流入されて偏流現象が発生する可能性がある。したがって、前記原料（Ｆ_１）の分離効率が低下する恐れがあり、この場合、前記上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）の低沸点濃度を維持するために追加的なエネルギーが消費される。しかし、前記蒸留塔１００の上部還流流入部１１２が２以上の開口部から形成される場合、前記上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）の還流の流れが２以上の方向に前記蒸留塔に流入されることによって偏流現象が抑制されるので、原料（Ｆ_１）を効率的に分離することができる。一つの例示において、前記２以上の上部還流流入部１１２は前記蒸留塔１００上段の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができ、理論の段数が３０〜８０段、４０〜７０段、または、４５〜６０段である蒸留塔１００の場合、前記２以上の開口部から形成される上部還流流入部１１２は前記蒸留塔１００の最上段、例えば、１段に位置することができる。

また、前記蒸留塔１００の下部還流流入部１３２は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記蒸留塔１００の水平断面積を均等に分ける２以上の下部小領域にそれぞれ位置することができる。この場合、再沸器１０２を経た前記下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）は２以上の方向に還流されることによって原料（Ｆ_１）の分離効率を向上させることができる。例えば、前記２以上の開口部から形成される下部還流流入部１３２は前記蒸留塔１００下段の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができ、理論の段数が３０〜８０段、４０〜７０段、または、４５〜６０段である蒸留塔１００の場合、前記２以上の開口部から形成される下部還流流入部１３２は前記蒸留塔１００の最下段、例えば８０段、７０段または、６０段に位置することができる。

さらに他の具現例において、前記蒸留塔１００の原料流入部１２１、上部還流流入部１１２および下部還流流入部１３２はすべて互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、この場合、前記２以上の開口部から形成される原料流入部１２１に原料がそれぞれ流入され、上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）の一部が前記２以上の開口部から形成される上部還流流入部１１２にそれぞれ流入され、下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）の一部が２以上の開口部から形成される下部還流流入部１３２にそれぞれ流入され得る。

例えば、前記２以上の開口部から形成される原料流入部１２１は前記蒸留塔１００の地面と平行した断面を均等に分割する、２以上の中間部小領域にそれぞれ位置することができる。この場合、前記２以上の開口部は蒸留塔１００内の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができ、前記２以上の開口部から形成される上部還流流入部１１２は前記蒸留塔１００の地面と平行した断面、すなわち、水平断面積を均等に分ける２以上の上部小領域にそれぞれ位置することができ、また、前記２以上の開口部から形成される下部還流流入部１３２は前記蒸留塔１００の水平断面積を均等に分ける２以上の下部小領域にそれぞれ位置することができる。この場合、前記２以上の原料流入部１２１は前記蒸留塔１００の同一段に位置することができ、前記２以上の上部還流流入部１１２は前記蒸留塔１００上段の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができ、前記２以上の開口部から形成される下部還流流入部１３２は前記蒸留塔１００下段の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができる。前記原料流入部、上部還流流入部１１２および下部還流流入部１３２の具体的な段に対する説明は前述した内容と同一であるので省略する。また、前述した通り、前記２以上の開口部から形成される原料流入部にそれぞれ流入される原料は同じ流量で流入され、２以上の開口部から形成される上部還流流入部にそれぞれ流入される還流の流れは同じ流量で流入され、２以上の開口部から形成される下部還流流入部にそれぞれ流入される還流の流れは同じ流量で流入され得、したがって、偏流現象の発生を最小化することができる。

前記２以上の開口部から形成される原料流入部１２１、上部還流流入部１１２および下部還流流入部１３２に対する具体的な内容は、前記において説明した内容と同一であるので省略することにする。

図９は本出願のさらに他の具現例による前記蒸留装置を例示的に示した図面である。

本出願の具現例に係る前記蒸留装置は、凝縮機２０１、再沸器２０２を含み、蒸留塔の内部に分離壁２０３が備えられた分離壁型蒸留塔２００を含むことができる。

図９に示したように、前記蒸留装置に含まれる蒸留塔２００は内部に分離壁２０３が備えられた分離壁型蒸留塔２００であり得る。前記分離壁型蒸留塔２００は低沸点、中沸点、高沸点の３成分を含む原料（Ｆ_１）の蒸留のために考案された装置であり、いわゆる熱複合蒸留カラム（Petlyuk column）と熱力学的観点で類似の装置である。前記熱複合蒸留カラムは低沸点および高沸点物質を一次的に予備分離器で分離し、主分離器で低沸点、中沸点および高沸点物質をそれぞれ分離するように考案されている。これに対して、分離壁型蒸留塔２００は塔内に分離壁２０３を設置することによって予備分離器を主分離器の内部に統合させた形態である。

例えば、前記蒸留塔２００は内部が分離壁２０３により分割されており、前記蒸留塔２００の内部は図面で仮想の点線で分割されている通り、分離壁２０３で分けられる中間部領域と分離壁が位置しない上部領域２１０および下部領域２４０に区分され得る。また、前記中間部領域は分離壁２０３により分けられる第１中間部領域２２０および第２中間部領域２３０に区分され得る。したがって、前記蒸留塔２００の内部は上部領域２１０、下部領域２４０、中間部領域に区分することができ、また、前記中間部領域は、第１中間部領域２２０および第２中間部領域２３０に区分され得る。本出願の分離壁型蒸留塔では、第１中間部領域２２０と第２中間部領域２３０が前記分離壁２０３によって分離（separation）または、孤立（isolation）されている。したがって、前記第１中間部領域２２０内の流れと前記第２中間部領域２３０内の流れが互いに混合されることを防止することができる。本明細書において用語、「分離（separation）または、孤立（isolation）」は、各領域での流れが分離壁４０１により分けられる領域で独立的に流れるか存在することを意味する。

一つの例示において、前記蒸留塔２００の内部に位置する分離壁２０３は中間部領域に位置することができる。具体的に、前記分離壁２０３の長さは前記蒸留塔２００の理論の段数を基準として算出した時、全体理論段数の４０％以上の段数に該当する長さであり得、例えば、５０％以上、または、６０％以上の段数に該当する長さであり得る。前記蒸留塔２００の分離壁２０３が前記範囲の長さで前記蒸留塔２００内部に位置することによって、第１中間部領域２２０内の流れと第２中間部領域２３０内の流れが混合されることを効果的に遮断することができる。また、前記生成物流出部２３１から流出される流れの中に低沸点成分が混合されて流出されることを防止することができる。

一つの例示において、前記蒸留塔２００の原料流入部２２１は前記蒸留塔２００の第１中間部領域２２０に位置することができる。また、前記上部流出部２１１および上部還流流入部２１２は前記蒸留塔２００の上部領域２１０に位置することができ、好ましくは前記上部流出部２１１は前記蒸留塔２００の上部領域２１０内の塔頂に位置することができる。また、前記下部流出部２４１および下部還流流入部２４２は前記蒸留塔２００の下部領域２４０に位置することができ、好ましくは前記下部流出部２４１は前記蒸留塔２００の下部領域２４０内の塔底に位置することができる。ひいては、蒸留塔は生成物流出部２３１を含み、前記生成物流出部２３１は前記蒸留塔２００の第２中間部領域２３０に位置することができる。

一つの例示において、低沸点、中沸点および高沸点の３成分を含む原料（Ｆ_１）から分離工程を遂行するために、前記原料（Ｆ_１）は図９のように蒸留塔２００の第１中間部領域２２０に流入され得る。一つの例示において、原料（Ｆ_１）は前記蒸留塔２００の第１中間部領域２２０に位置する原料流入部２２１に流入され、前記原料（Ｆ_１）に含まれる成分のうち相対的に低い沸点を有する低沸点の流れは上部領域２１０に流入され、相対的に高い沸点を有する中沸点の流れおよび高沸点の流れは下部領域２４０に流入される。また、上部領域２１０に流入された低沸点の流れは上部流出部２１１で上部生成物流出の流れ（Ｆ_２）から流出され、凝縮機２０１を経て一部は前記蒸留塔２００の上部還流流入部２１２に還流されるか製品として貯蔵される。また、下部領域２４０に流入された高沸点の流れは下部流出部２４１で下部生成物流出の流れ（Ｆ_３）から流出され、再沸器２０２を経て一部は前記蒸留塔２００の下部還流流入部２４２に還流されるか製品として貯蔵される。前記上部領域２１０に流入された流れのうち相対的に高い沸点を有する成分の流れおよび下部領域２４０に流入された流れのうち相対的に低い沸点を有する成分の流れ、すなわち中沸点の流れは第２中間部領域２３０に流入され、第２中間部領域２３０の生成物流出部２３１から流出され得る。前記「中沸点の流れ」とは、低沸点、中沸点および高沸点成分の３成分を含む原料の流れのうち低沸点成分と高沸点成分の間の沸点を有する成分が濃厚（rich）な流れを意味し、前記中沸点の流れは例えば、蒸留塔２００の生成物流出部２３１から流出される流れを意味する。

本出願の一具現例において、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１および生成物流出部２３１の中の一つ以上は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され得る。したがって、原料（Ｆ_１）の精製過程で発生する偏流現象（channeling）を遮断することによってエネルギーの損失を最小化し、工程の経済性を向上させることができる。

一つの例示において、前記偏流現象を防止するために、前記２以上の開口部は前記分離壁型蒸留塔２００に流入されるか流出される流れが２以上の方向で流入されるかまたは、２以上の方向から流出できるように位置することができる。例えば、前記分離壁型蒸留塔２００の第１中間部領域２２０は蒸留塔２００の水平断面積を均等に分ける２以上の第１中間部小領域を含むことができる。図１０は例示的な分離壁型蒸留塔２００中間部領域の地面と平行した断面を示した図面である。図１０に示したように、分離壁型蒸留塔２００の中間部領域は分離壁２０３によって分けられた第１中間部領域２２０および第２中間部領域２３０に区分され、前記第１中間部領域２２０は、蒸留塔２００の水平断面積を均等な広さで分ける任意の小領域（small area）、例えば、複数の第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂを含み、第２中間部領域２３０も同じように、蒸留塔２００の水平断面積を均等な広さで分ける任意の複数の第２中間部小領域２３０ａ、２３０ｂを含むことができる。好ましくは、前記第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂおよび第２中間部小領域２３０ａ、２３０ｂはそれぞれ第１中間部領域２２０および第２中間部領域２３０の水平断面積を均等な広さで分ける領域であり得る。

一つの例示において、前記分離壁型蒸留塔２００の第１中間部領域２２０の原料流入部２２１および／または第２中間部領域２３０の生成物流出部２３１は２以上の開口部から形成され、この場合、前記２以上の開口部から形成される原料流入部２２１は前記２以上の第１中間部小領域にそれぞれ位置し、前記２以上の開口部から形成される生成物流出部２３１は前記２以上の第２中間部小領域にそれぞれ位置することができる。図１１は、２個の開口部が形成された本出願に係る分離壁型蒸留塔２００の中間部領域の地面と平行した断面を例示的に示した図面である。例えば、図１１で仮想の点線で分割されている通り、第１中間部領域２２０は２個の均等な第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂを含むことができ、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１が互いに離隔して位置している２個の開口部から形成される場合、１個の開口部は２個の前記第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂの中の一つの中間部小領域２２０ａに位置し、残りの１個の開口部は前記一つの開口部が位置する中間部小領域２２０ａに隣接する残り一つの中間部小領域２２０ｂに位置することによってそれぞれの領域に開口部が１つずつ位置することができる。

前記原料流入部２２１が一つの開口部から形成される分離壁型蒸留塔２００の場合、ただ一方向にのみ原料（Ｆ_１）が供給され、この場合、偏流現象が発生する可能性がある。しかし、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１が２以上の開口部から形成される場合、前記原料（Ｆ_１）が２以上の方向に均等に流入されることによって前記偏流現象を防止することができる。

本出願に係る前記分離壁型蒸留塔２００では２以上の開口部の個数により各開口部の位置、各流れの流量および方向を調節することによって偏流現象を効果的に抑制することができる。例えば、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１が２個の開口部から形成される場合、前述した通り、前記２個の原料流入部２２１は前記第１中間部領域２２０の地面と平行した断面を均等に２つに分割した第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂにそれぞれ位置することができる。この場合、前記２個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線が残りの一つの開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線となす角は、８５°〜９５°、８７°〜９３°、または、８９°〜９１°であり、前記範囲で角度を調節することによって、偏流現象の遮断を最大化することができる。また、この場合、前記２個の原料流入部１１１を通じて流入されるそれぞれの原料（Ｆ_１）流れのベクトル成分の方向はすべて分離壁型蒸留塔２００の地面に平行した断面の中心点に向かうことができ、例えば、前記それぞれの原料の流れの前記断面に投影された流入速度のベクトル成分は、前記分離壁型蒸留塔２００の地面と平行した断面の中心点を通過する前記分離壁２０３に垂直な面２０３１を基準として互いに対称であり得る。

図１２は、３個の開口部が形成された本出願に係る分離壁型蒸留塔２００の中間部領域の地面と平行した断面を例示的に示した図面である。図１２のように、例えば、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部１１１は互いに離隔して位置している３個の開口部から形成され、前記３個の開口部は前記第１中間部領域２２０の地面と平行した断面を３つに均等に分割した第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃにそれぞれ位置することができる。この場合、前記分離壁型蒸留塔２００の３個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線が前記一つの開口部に隣接する開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線となす角は、５５°〜６５°、５７°〜６３°、または、５９°〜６１°であり、前記範囲で角度を調節することによって、偏流現象の遮断を最大化することができる。また、この場合、前記３個の開口部にそれぞれ流入される流れの流量および流入速度を同一に調節することによって、偏流現象の発生を実質的に防止することができる。

図１３は、４個の開口部が形成された分離壁型蒸留塔２００の地面と平行した断面を例示的に示した図面である。図１３のように、例えば、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１は互いに離隔して位置している４個の開口部から形成され、前記４個の開口部は前記第１中間部領域２２０の地面と平行した断面を４つに均等に分割した第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄにそれぞれ位置することができる。この場合、前記分離壁型蒸留塔２００の４個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線が前記一つの開口部に隣接する開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線となす角は４０°〜５０°、４２°〜４８°または、４４°〜４６°であり、前記範囲で角度を調節することによって、偏流現象の遮断を最大化することができる。また、この場合、前記４個の開口部にそれぞれ流入される流れの流量および流入速度を同一に調節することによって、偏流現象の発生を実質的に防止することができる。

一つの具現例において、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記分離壁型蒸留塔２００の地面と平行した断面を均等に分割する、好ましくは、第１中間部領域２２０の水平断面積を均等な広さで分ける２以上の第１中間部小領域にそれぞれ位置することができる。前記原料流入部２２１が一つの開口部から形成される分離壁型蒸留塔２００の場合、前記分離壁型蒸留塔の供給段の下部領域に落ちる液体の流れが均等に落ちず、偏流現象が発生する可能性があり、したがって、前記原料（Ｆ_１）の分離効率が低下し得る。しかし、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１が２以上の開口部から形成される場合、前記分離壁型蒸留塔２００の原料供給段の下部に落ちる液体の流れを均等に維持させることができ、偏流現象が抑制されるので、原料（Ｆ_１）を効率的に分離することができる。この場合、前記２以上の開口部は第１中間部領域２２０内の同一段に位置することができる。したがって、２以上の開口部にそれぞれ流入される前記原料（Ｆ_１）が水力学的（hydraulics）流れが滑らかになるように流入されることによって偏流現象を効果的に防止することができる。例えば、前記２以上の原料流入部２２１は前記分離壁型蒸留塔２００の第１中間部領域２２０内の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができ、理論の段数が３０〜８０段、４０〜７０段、または、４５〜６０段である分離壁型蒸留塔２００の場合、前記２以上の開口部から形成される原料流入部２２１は前記分離壁型蒸留塔２００の５〜３０段、５〜２５段、または、１０〜２０段に位置することができる。また、前記原料（Ｆ_１）が２以上の開口部から形成される原料流入部１１１にそれぞれ同じ流量で流入されると偏流現象の遮断が容易で、蒸留塔の運転便宜性が優秀で原料（Ｆ_１）を高効率で分離することができる。

本出願の他の具現例によれば、前記分離壁型蒸留塔１００の第２中間部領域２３０は蒸留塔２００の水平断面積を均等な広さで分ける、好ましくは、第２中間部領域２３０の水平断面積を均等な広さで分ける複数の第２中間部小領域を含むことができる。この時、前記分離壁型蒸留塔２００の生成物流出部２３１は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記２以上の第２中間部小領域にそれぞれ位置することができる。図１４は、２個の開口部が形成された分離壁型蒸留塔２００の地面と平行した断面を例示的に示した図面である。例えば、図１４で仮想の点線で分割されている通り、第２中間部領域２３０は２個の均等な第２中間部小領域２３０ａ、２３０ｂを含むことができ、前記分離壁型蒸留塔２００の生成物流出部２３１が互いに離隔して位置している２個の開口部から形成される場合、１個の開口部は２個の前記第２中間部小領域２３０ａ、２３０ｂの中の一つの中間部小領域２３０ａに位置し、残りの１個の開口部は前記一つの開口部が位置する中間部小領域２３０ａに隣接するあまり一つの中間部小領域２３０ｂに位置することによってそれぞれの領域に開口部が１つずつ位置することができる。前記生成物流出部２３１が一つの開口部から形成される分離壁型蒸留塔２００の場合、ただ一方向にのみ生成物が排出され、この場合、偏流現象が発生する可能性がある。したがって、原料（Ｆ_１）の分離効率が低下するおそれがあり、この場合、前記生成物流出の流れ（Ｆ_４）の中沸点濃度を維持するために追加的なエネルギーが消費される。しかし、前記分離壁型蒸留塔２００の生成物流出部２３１が２以上の開口部から形成される場合、前記生成物流出の流れが２以上の方向で均等に流出されることによって前記偏流現象を防止することができる。

一つの例示において、前記２以上の生成物流出部２３１は前記分離壁型蒸留塔２００の第２中間部領域２３０内の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができる。例えば、理論の段数が３０〜８０段、４０〜７０段、または、４５〜６０段である分離壁型蒸留塔２００の場合、前記２以上の開口部から形成される生成物流出部２３１は前記分離壁型蒸留塔２００の５〜３０段、５〜２５段、または、１０〜２０段に位置することができる。

前記生成物流出部２３１に対する具体的な内容は、前述した原料流入部２２１で説明した内容と同一であるので、省略することにする。

一具現例において、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１、上部還流流入部２１２、生成物流出部２３１および下部還流流入部２４２がすべて２以上の開口部から形成されることによって還流の流れによって発生し得る偏流現象の遮断を最大化することができる。前述した分離壁型蒸留塔２００の上部還流流入部２１２および下部還流流入部２４２に対する具現例は上部流出部２１１および下部流出部２４１に対してもそのまま対応するように適用することができる。これに対する具体的な内容は、前記で説明した内容と同一であるので省略することにする。

本出願は前述した蒸留装置を利用した混合物の蒸留方法に関係する。一つの例示において、前記方法は原料流入部、上部還流流入部、および下部還流流入部の中の一つ以上が互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成されている蒸留塔の前記原料流入部に原料を流入して蒸留する段階を含み、したがって、本出願の蒸留方法によれば、偏流現象を最小化することができ、分離効率を向上させることができる。

本出願の蒸留装置は、多様な化学産業分野で利用することができる。例えば、原油（Crude Oil）などのような混合物を分離する工程で利用され得るが、これに制限されるものではない。

以下、本出願に従う具現例および本出願に従わない比較例を通じて本出願をより詳細に説明するが、本出願の範囲は下記提示された具現例によって制限されるものではない。

〔実施例１〕
図１の蒸留装置を用いて２−エチルヘキシルアクリレートを精製した。具体的には、２−エチルヘキシルアクリレートを含み、２０℃〜４０℃の原料を理論の段数が６０段である第１蒸留塔の１５段に位置し、図３のように形成された２個の原料流入部に流入させ、各原料流入部に流入される流量は同一に調節した。
この場合、前記第１蒸留塔上部の運転圧力は約２０〜３０ｔｏｒｒで、運転温度は約９０〜１０５℃となるようにし、前記第１蒸留塔の下部の運転圧力は約８０〜９０ｔｏｒｒで、運転温度は１４０〜１４７℃となるようにした。前記第１蒸留塔の１段で排出される流れの一部は凝縮機を経て前記第１蒸留塔に還流させ、第１蒸留塔の６０段で排出される流れの一部は再沸器を経て前記第１蒸留塔に還流させ、この時、前記第１蒸留塔の第１蒸留塔上段流出の流れの還流比は１．５〜４．５となるように設定し、第１蒸留塔下段流出の流れの還流比は１０〜２０となるように設定した。

〔実施例２〕
原料流入部上部還流流入部がそれぞれ２個の開口部から形成され、前記２個の原料流入部が理論の段数が６０段である第１蒸留塔の１５段に位置し、前記２個の上部還流流入部が理論の段数が６０段である蒸留塔の１段に位置するように形成された蒸留塔を用いたことを除いては実施例１と同じ方法で精製した。

〔実施例３〕
原料流入部および下部還流流入部がそれぞれ２個の開口部から形成され、前記２個の原料流入部が理論の段数が６０段である第１蒸留塔の１５段に位置し、前記２個の下部還流流入部が理論の段数が６０段である第１蒸留塔の６０段に位置するように形成された蒸留塔を用いたことを除いては実施例１と同じ方法で精製した。

〔実施例４〕
原料流入部、下部還流流入部および上部還流流入部がそれぞれ２個の開口部から形成され、前記２個の原料流入部が理論の段数が６０段である蒸留塔の１５段に位置し、また、前記２個の下部還流流入部は蒸留塔の理論の段数が６０段である蒸留塔の６０段に位置し、前記２個の上部還流流入部は理論の段数が６０段である蒸留塔の１段に位置するようにした蒸留塔を用いたことを除いては実施例１と同じ方法で精製した。

〔実施例５〕
図９のように分離壁を有する分離壁型蒸留塔を第１蒸留塔として用いたことを除いては実施例１と同じ方法で精製した。２−エチルヘキシルアクリレートを含む原料を蒸留塔の第１中間部領域に位置する２個の開口部から形成された原料流入部に導入し、具体的に、理論の段数が６０段である第１蒸留塔の１５段に導入した。

〔実施例６〕
原料流入部および生成物流出部がそれぞれ２個の開口部から形成され、前記２個の原料流入部が第１中間部領域に位置するものの、理論の段数が６０段である蒸留塔の１５段に位置し、また、前記２個の生成物流出部は第２中間部領域に位置するものの、蒸留塔の理論の段数が６０段である蒸留塔の１５段に位置するようにした蒸留塔を用いたことを除いては実施例１と同じ方法で精製した。

〔実施例７〕
原料流入部が３個の開口部から形成され、前記３個の原料流入部が図５のように形成された蒸留塔を用いたことを除いては実施例１と同じ方法で精製した。

〔実施例８〕
原料流入部が４個の開口部から形成され、前記４個の原料流入部が図７のように形成された蒸留塔を用いたことを除いては実施例１と同じ方法で精製した。

〔比較例〕
一つの原料流入部、上部還流流入部および下部還流流入部が形成されている蒸留塔を用いたことを除いては実施例１と同じ方法で精製した。

前記実施例および比較例により原料を分離させた後、分離工程で偏流現象の発生の有無を測定し、その結果を下記の表１に表わした。

前記表１に示したように、原料流入部、上部還流流入部、および下部還流流入部が一つの開口部から形成された蒸留塔を用いた比較例により原料を分離させた場合、偏流現象が発生したが、原料流入部、生成物流出部および上部還流流入部および下部還流流入部の中の一つ以上が２以上の開口部から形成された実施例の場合、比較例に比べて原料の分離工程中に偏流現象が発生しなかったことを確認することができる。

したがって、本出願の２以上の流入部および流出部を形成する分離壁型蒸留塔によって原料を精製させる場合、比較例による蒸留装置に比べて原料の分離効率を向上させることができる。

１００ 蒸留塔
１０１ 凝縮機
１０２ 再沸器
１１１ 上部流出部
１１２ 上部還流流入部
１２０ 中間段
１２１ 原料流入部
１３１ 下部流出部
１３２ 下部還流流入部
２００ 蒸留塔
２０１ 凝縮機
２０２ 再沸器
２０３ 分離壁
２１０ 上部領域
２１１ 上部流出部
２１２ 上部還流流入部
２２０ 第１中間部領域
２２１ 原料流入部
２３０ 第２中間部領域
２３１ 生成物流出部
２４０ 下部領域
２４１ 下部流出部
２４２ 下部還流流入部

一つの例示において、原料流入部１２１、上部還流流入部１１２、および下部還流流入部１３２の中の一つ以上が２以上の開口部から形成される前記蒸留塔１００は、下記の一般式１を満足することができる。下記の一般式１を満足する２以上の流入部を含む蒸留塔１００を用いる場合、偏流現象の発生を最小化でき、したがって、エネルギー消耗量を節減でき、原料（Ｆ _１ ）を高効率で分離することができる。

本出願に係る前記分離壁型蒸留塔２００では２以上の開口部の個数により各開口部の位置、各流れの流量および方向を調節することによって偏流現象を効果的に抑制することができる。例えば、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１が２個の開口部から形成される場合、前述した通り、前記２個の原料流入部２２１は前記第１中間部領域２２０の地面と平行した断面を均等に２つに分割した第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂにそれぞれ位置することができる。この場合、前記２個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線が残りの一つの開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線となす角は、８５°〜９５°、８７°〜９３°、または、８９°〜９１°であり、前記範囲で角度を調節することによって、偏流現象の遮断を最大化することができる。また、この場合、前記２個の原料流入部２２１を通じて流入されるそれぞれの原料（Ｆ_１）流れのベクトル成分の方向はすべて分離壁型蒸留塔２００の地面に平行した断面の中心点に向かうことができ、例えば、前記それぞれの原料の流れの前記断面に投影された流入速度のベクトル成分は、前記分離壁型蒸留塔２００の地面と平行した断面の中心点を通過する前記分離壁２０３に垂直な面２０３１を基準として互いに対称であり得る。

図１２は、３個の開口部が形成された本出願に係る分離壁型蒸留塔２００の中間部領域の地面と平行した断面を例示的に示した図面である。図１２のように、例えば、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１は互いに離隔して位置している３個の開口部から形成され、前記３個の開口部は前記第１中間部領域２２０の地面と平行した断面を３つに均等に分割した第１中間部小領域２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃにそれぞれ位置することができる。この場合、前記分離壁型蒸留塔２００の３個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線が前記一つの開口部に隣接する開口部から蒸留塔２００の中心に延びる延長線となす角は、５５°〜６５°、５７°〜６３°、または、５９°〜６１°であり、前記範囲で角度を調節することによって、偏流現象の遮断を最大化することができる。また、この場合、前記３個の開口部にそれぞれ流入される流れの流量および流入速度を同一に調節することによって、偏流現象の発生を実質的に防止することができる。

一つの具現例において、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記分離壁型蒸留塔２００の地面と平行した断面を均等に分割する、好ましくは、第１中間部領域２２０の水平断面積を均等な広さで分ける２以上の第１中間部小領域にそれぞれ位置することができる。前記原料流入部２２１が一つの開口部から形成される分離壁型蒸留塔２００の場合、前記分離壁型蒸留塔の供給段の下部領域に落ちる液体の流れが均等に落ちず、偏流現象が発生する可能性があり、したがって、前記原料（Ｆ_１）の分離効率が低下し得る。しかし、前記分離壁型蒸留塔２００の原料流入部２２１が２以上の開口部から形成される場合、前記分離壁型蒸留塔２００の原料供給段の下部に落ちる液体の流れを均等に維持させることができ、偏流現象が抑制されるので、原料（Ｆ_１）を効率的に分離することができる。この場合、前記２以上の開口部は第１中間部領域２２０内の同一段に位置することができる。したがって、２以上の開口部にそれぞれ流入される前記原料（Ｆ_１）が水力学的（hydraulics）流れが滑らかになるように流入されることによって偏流現象を効果的に防止することができる。例えば、前記２以上の原料流入部２２１は前記分離壁型蒸留塔２００の第１中間部領域２２０内の同一段、好ましくは地面と平行した同一平面上に位置することができ、理論の段数が３０〜８０段、４０〜７０段、または、４５〜６０段である分離壁型蒸留塔２００の場合、前記２以上の開口部から形成される原料流入部２２１は前記分離壁型蒸留塔２００の５〜３０段、５〜２５段、または、１０〜２０段に位置することができる。また、前記原料（Ｆ_１）が２以上の開口部から形成される原料流入部２２１にそれぞれ同じ流量で流入されると偏流現象の遮断が容易で、蒸留塔の運転便宜性が優秀で原料（Ｆ_１）を高効率で分離することができる。

Claims (25)

1. 凝縮機および再沸器が備えられた蒸留塔を含み、
   前記蒸留塔は、上部領域；下部領域；および前記上部領域と下部領域との間の中間部領域を含み、
   前記中間部領域は原料流入部を含み、
   前記原料流入部に流入された原料は上部生成物流出の流れおよび下部生成物流出の流れに分離されて流出され、
   前記上部生成物流出の流れは前記上部領域から流出され、前記上部生成物流出の流れの一部は凝縮機を通過して前記上部領域に位置した上部還流流入部に還流され、
   前記下部生成物流出の流れは前記下部領域から流出され、前記下部生成物流出の流れの一部は再沸器を通過して前記下部領域に位置した下部還流流入部に還流され、
   前記原料流入部、上部還流流入部、および下部還流流入部の中の一つ以上は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成される、蒸留装置。
2. 中間部領域は蒸留塔の水平断面積を均等に分ける２以上の中間部小領域に区分され、原料流入部は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記２以上の中間部小領域にそれぞれ位置している、請求項１に記載の蒸留装置。
3. 前記２以上の開口部は中間部領域内の同一段に位置している、請求項２に記載の蒸留装置。
4. 原料流入部は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部にそれぞれ流入される原料は同じ流量で流入される、請求項２に記載の蒸留装置。
5. 上部領域は蒸留塔の水平断面積を均等に分ける２以上の上部小領域に区分され、上部還流流入部は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記２以上の上部小領域にそれぞれ位置している、請求項１に記載の蒸留装置。
6. ２以上の開口部は上部領域内の同一段に位置する、請求項５に記載の蒸留装置。
7. ２以上の開口部にそれぞれ流入される還流の流れは同じ流量で流入される、請求項５に記載の蒸留装置。
8. 下部領域は蒸留塔の水平断面積を均等に分ける２以上の下部小領域に区分され、下部還流流入部は互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、前記２以上の開口部は前記２以上の下部小領域にそれぞれ位置している、請求項１に記載の蒸留装置。
9. 前記２以上の開口部は下部領域内の同一段に位置している、請求項８に記載の蒸留装置。
10. 前記２以上の開口部にそれぞれ流入される還流の流れは同じ流量で流入される、請求項８に記載の蒸留装置。
11. 下記の一般式１を満足する、請求項１に記載の蒸留装置。
    ［一般式１］
    −５°≦△Ｄ≦５°
    前記一般式１で、△Ｄは、２以上の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線が前記一つの開口部に隣接する１個または、２個の開口部から前記蒸留塔の中心に延びる延長線と形成する両角度の差を示す。
12. 原料流入部、上部還流流入部、および下部還流流入部の中の一つ以上は２個の開口部から形成され、
    前記２個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線が残りの一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線となす角は１７５°〜１８５°である、請求項１に記載の蒸留装置。
13. 原料流入部、上部還流流入部、および下部還流流入部の中の一つ以上は３個の開口部から形成され、
    前記３個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線が残りの２個の開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線となす角は１１５°〜１２５°である、請求項１に記載の蒸留装置。
14. 原料流入部、上部還流流入部、および下部還流流入部の中の一つ以上は４個の開口部から形成され、
    前記４個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線が前記一つの開口部に隣接する２個の開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線となす角は８５°〜９５°である、請求項１に記載の蒸留装置。
15. 原料流入部、上部還流流入部および下部還流流入部はそれぞれ互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成され、
    原料が前記２以上の開口部から形成される前記原料流入部にそれぞれ流入され、上部生成物流出の流れの一部が前記２以上の開口部から形成される上部還流流入部にそれぞれ流入されて還流され、下部生成物流出の流れの一部が前記２以上の開口部から形成される下部還流流入部にそれぞれ流入されて還流される、請求項１に記載の蒸留装置。
16. 中間部領域は蒸留塔の水平断面積を均等に分ける２以上の中間部小領域に区分され、上部領域は蒸留塔の水平断面積を均等に分ける２以上の上部小領域に区分され、下部領域は蒸留塔の水平断面積を均等に分ける少なくとも２以上の下部小領域に区分され、２以上の開口部から形成される原料流入部は２以上の中間部小領域にそれぞれ位置し、２以上の開口部から形成される上部還流流入部は前記２以上の上部小領域にそれぞれ位置し、２以上の開口部から形成される下部還流流入部は前記２以上の下部小領域にそれぞれ位置している、請求項１５に記載の蒸留装置。
17. ２以上の開口部から形成される原料流入部は中間部領域内の同一段に位置し、２以上の開口部から形成される上部還流流入部は上部領域内の同一段に位置し、２以上の開口部から形成される下部還流流入部は下部領域内の同一段に位置している、請求項１５に記載の蒸留装置。
18. ２以上の開口部から形成される原料流入部にそれぞれ流入される原料は同じ流量で流入され、２以上の開口部から形成される上部還流流入部にそれぞれ流入される還流の流れは同じ流量で流入され、２以上の開口部から形成される下部還流流入部にそれぞれ流入される還流の流れは同じ流量で流入される、請求項１５に記載の蒸留装置。
19. 蒸留塔は内部に分離壁が備えられた分離壁型蒸留塔であって、前記蒸留塔の中間部領域は前記分離壁によって分けられる第１中間部領域および第２中間部領域を含み、前記第１中間部領域は原料流入部を含み、前記第２中間部領域は生成物流出部を含む、請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の蒸留装置。
20. 原料流入部および／または生成物流出部は２以上の開口部から形成される、請求項１９に記載の蒸留装置。
21. ２以上の開口部から形成される原料流入部および／または生成物流出部は第１中間部領域の水平断面積を均等に分ける２以上の第１中間部小領域にそれぞれ位置している、請求項２０に記載の蒸留装置。
22. 原料流入部および／または生成物流出部は２個の開口部から形成され、前記２個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線が残りの一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線となす角は８５°〜９５°である、請求項２１に記載の蒸留装置。
23. 原料流入部および／または生成物流出部は３個の開口部から形成され、前記３個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線が前記一つの開口部に隣接する開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線となす角は５５°〜６５°である、請求項２１に記載の蒸留装置。
24. 原料流入部および／または生成物流出部は４個の開口部から形成され、前記４個の開口部のうちいずれか一つの開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線が前記一つの開口部に隣接する開口部から蒸留塔の中心に延びる延長線となす角は４０°〜５０°である、請求項２１に記載の蒸留装置。
25. 原料流入部、上部還流流入部、および下部還流流入部の中の一つ以上が互いに離隔して位置している２以上の開口部から形成されている蒸留塔の前記原料流入部に原料を流入して蒸留する段階を含む、蒸留方法。

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