JP2017534573A - 蒸留装置 - Google Patents

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Abstract

本出願は蒸留装置に関するもので、本出願の蒸留装置によれば、ポリオレフィンエラストマーの重合過程で用いられるオレフィン単量体と溶媒、例えば、１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを含む原料の精製過程で発生するエネルギー損失を最小化し、製品を高純度で分離することによって、工程の経済性を向上させることができる。【選択図】

Description

本出願はポリオレフィンエラストマーの重合過程で用いられる溶媒および未反応単量体を分離および回収する蒸留装置に関するものである。
ポリオレフィンエラストマーは、自動車内外装材の衝撃および屈曲強度などの物性補強剤として用いられるだけでなく、優秀な弾性および靭性などによって多様な先端繊維およびスポーツ産業分野にも用いられている。
本出願は２０１４．１０．３１．付け韓国特許出願第１０−２０１４−０１５０６７２号,２０１５．１１．０２．付け韓国特許出願第１０−２０１５−０１５３０８８号 に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
例えば、前記ポリオレフィンエラストマーは、オレフィン単量体を溶媒に溶解させた後、触媒を利用して重合する溶液重合法で重合され、前記重合溶液から溶媒を回収した後、乾燥工程を経て製品化される。前記のように、溶液重合法を通じてポリオレフィンエラストマーを製造する場合には、投入されるオレフィン単量体の量に比べて多量の溶媒を使用するため、重合後、溶媒および未反応単量体を回収するための工程において多量のエネルギーが消耗される問題点が存在した。従来には、溶液重合後、溶媒および未反応単量体を含む重合液を２基の蒸留塔が順に連結された蒸留装置を利用して溶媒および未反応単量体を回収したが、この過程で多量のエネルギーが消耗される問題が発生した。
したがって、蒸留装置の設置費用を節減することができ、高純度の化合物を分離することができる溶媒および未反応単量体の回収工程が要求される。
本出願はポリオレフィンエラストマーの重合過程で用いられる溶媒および未反応単量体を高純度および高効率で分離および回収する蒸留装置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。例示的な本出願の具現例による蒸留装置によれば、ポリオレフィンエラストマーの重合過程で用いられるオレフィン単量体と溶媒、例えば、１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを含む原料の精製過程で発生するエネルギー損失を最小化し、製品を高純度で分離することによって工程の経済性を向上させることができる。特に、本出願の蒸留装置では、２基の蒸留ユニットを利用した１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンの分離に最適化された温度および圧力条件を提供し、これによって、本出願の蒸留装置を利用してポリオレフィンエラストマーの重合過程で用いられる溶媒および未反応のオレフィン単量体を高純度および高効率で分離することができる。
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添付された図面に制限されるものではない。
図１は、本出願の一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、例示的な前記蒸留装置は２基の蒸留ユニット１０、２０および熱交換器３０を含み、例えば、前記蒸留装置は第１蒸留ユニット１０、第２蒸留ユニット２０および熱交換器３０を含む。前記第１蒸留ユニット１０は第１蒸留塔１００、第１凝縮器１０１、貯蔵タンク１０２、および第１再沸器１０３を含み、前記第２蒸留ユニット２０は、第２蒸留塔２００、第２凝縮器２０１、貯蔵タンク２０２、および第２再沸器２０３を含む。
前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００は、原料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することができる装置である。流入する原料の成分または分離しようとする成分などの沸点を考慮して、多様な形態を有する蒸留塔を本出願の蒸留装置で利用することができる。本出願の蒸留装置で用いることができる蒸留塔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または、内部に分離壁が備えられた分離壁型蒸留塔を用いることもできる。一つの例示において、前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の内部は、図１に示したように、上部領域１１０、２１０、下部領域１３０、２３０および中間領域１２０、２２０に区分され得る。本明細書において、用語「上部領域」は、第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の構造において相対的に上側の部分を意味し、例えば、前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００で各蒸留塔の高さまたは長さ方向に３等分したときに分けられた３つの領域のうち、最も上側の部分を意味し得る。また、前記において「下部領域」は、それぞれ第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の構造において相対的に下側の部分を意味し、例えば、前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００で各蒸留塔の高さまたは長さ方向に３等分したときに分けられた３つの領域のうち、最も下側の部分を意味し得る。また、本明細書において「中間領域」は、第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の構造で各蒸留塔の高さまたは長さ方向に３等分したときに分けられた３つの領域のうち、中間領域を意味し、前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の上部領域１１０、２１０と下部領域１３０、２２０との間の領域を意味し得る。本明細書において、蒸留塔の上部領域、下部領域および中間領域は互いに相対的な概念で用いられ得る。前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の塔頂は上部領域に含まれ、前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の塔底は下部領域に含まれ、本明細書において特に定義しない限り、上部領域は塔頂領域と同じ意味で用いられ、下部領域は塔底領域と同じ意味で用いられる。前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００としては、理論段数が１０〜３０段、１２〜２８段または１５〜２５段である蒸留塔を用いることができる。前記において、「理論段数」は、前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００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。
一具現例において、前記第１蒸留ユニット１０は、図１のように、第１蒸留塔１００、前記第１蒸留塔１００にそれぞれ連結されている第１凝縮器１０１、貯蔵タンク１０２および第１再沸器１０３を含み、前記第２蒸留ユニット２０は、図１に示したように、第２蒸留塔２００、前記第２蒸留塔２００にそれぞれ連結されている第２凝縮器２０１、貯蔵タンク２０２および第２再沸器２０３を含む。例えば、前記第１蒸留塔１００、第１凝縮器１０１、貯蔵タンク１０２および第１再沸器１０３は前記第１蒸留塔１００に流入した流体が流れることができるように、互いに流体連結(fluidically connected)されていることもあり、前記第２蒸留塔２００、第２凝縮器２０１、貯蔵タンク２０２および第２再沸器２０３は前記第２蒸留塔２００に流入した流体が流れることができるように、互いに流体連結(fluidically connected)されていることもある。また、前記第１蒸留塔１００と第２蒸留塔２００は、第１蒸留塔１００の塔底の流れが前記第２蒸留塔２００の中間領域２２０に流入して流れることができるように、互いに流体連結(fluidically connected)されていることがある。前記「凝縮器」は、蒸留塔の外部に別途設置された装置であって、前記蒸留塔の塔頂から流出した流れを外部から流入し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する。例えば、前記第１蒸留塔１００の第１凝縮器１０１は、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０から流出する第１塔頂の流れ(F1-2)を凝縮させる装置であり、前記第２蒸留塔２００の第２凝縮器２０１は、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)を凝縮させる装置であり得る。また、前記「再沸器」は、蒸留塔の外部に別途設置された加熱装置であり、前記蒸留塔の塔底から流出した高沸点成分の流れを再び加熱および蒸発させるための装置を意味し得る。例えば、前記第１蒸留塔１００の第１再沸器１０３は、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する塔底の流れ(F1-3)を加熱する装置であり、後述する前記第２蒸留塔２００の第２再沸器２０３は、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する塔底の流れ(F2-3)を加熱する装置であり得る。前記「貯蔵タンク」は、前記蒸留塔から流出した流れを臨時的に貯蔵するタンクまたは、水槽を意味し、技術分野で知られている多様なタンクや水槽を制限なく用いることができる。例えば、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０から流出した第１塔頂の流れ(F1-2)は、第１凝縮器１０１で凝縮された後、貯蔵タンク１０２に流入して貯蔵され、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出した第２塔頂の流れ(F2-2)は第２凝縮器２０１で凝縮された後、貯蔵タンク２０２に流入して貯蔵され得る。
前記第１蒸留塔１００は第１供給ポート１２１を含み、前記第２蒸留塔２００は第２供給ポート２２１を含む。一具現例において、前記第１供給ポート１２１は前記第１蒸留塔１００の中間領域１２０に位置し、前記第２供給ポート２２１は前記第２蒸留塔２００の中間領域２２０に位置する。
図１に示したように、下記の化学式１の化合物および下記の化学式２の化合物を含む原料(F1-1)は前記第１蒸留塔１００の第１供給ポート１２１に流入する。
前記化学式１において、R1は炭素数４〜１２のアルキル基であり、R2〜R4は、それぞれ独立的に、水素または、炭素数４〜１２のアルキル基であり、前記化学式２において、R5は、炭素数１〜４のアルキル基であり、nは１〜４である。
一つの例示において、前記化学式１の化合物は、例えば、１-オクテン、iso-オクテンおよびこれらの混合物からなる群から選択される１種以上であることもあり、前記化学式２の化合物はn-ヘキサンであり得るが、これに制限されるものではない。
一つの例示において、図１のように、前記第１蒸留塔１００の第１供給ポート１２１に流入した原料(F1-1)は、前記第１蒸留塔１００の中間領域１２０に流入し、前記第１蒸留塔１００の中間領域１２０に流入した原料(F1-1)は、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０から流出する塔頂の流れと前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する塔底の流れにそれぞれ分離されて流出する。この場合、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する塔底の流れは、少なくとも一つ以上の流れに分離されて流出され得る。例えば、前記第１蒸留塔１００に流入した原料(F1-1)は、第１塔頂の流れ(F1-2)および前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第１塔底の流れ(F1-3)、第２塔底の流れ(F1-4)および第３塔底の流れ(F1-5)にそれぞれ分離されて流出され得る。
前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０から流出する第１塔頂の流れ(F1-2)は、前記第１凝縮器１０１に流入し、前記第１凝縮器１０１を通過した第１塔頂の流れ(F1-2)の一部または全部は、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０に還流されるか、製品として貯蔵され得る。一つの例示において、前記第１凝縮器から流出した流れは、貯蔵タンク１０２に流入して貯蔵された後、前記第１蒸留塔１００に還流されるか製品として貯蔵され得る。また、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第１塔底の流れ(F1-3)は、前記第１再沸器１０３に流入し、前記第１再沸器１０３を通過した第１塔底の流れ(F1-3)は、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に流入され得る。前記第１再沸器１０３に流入した第１塔底の流れ(F1-3)は、前記第１再沸器１０３内を通過する高圧スチームによって加熱され、後述する熱交換器３０によって前記高圧スチームの量は適切に調節され得る。例えば、熱交換器３０で熱交換が十分になされる場合、前記高圧スチームは全く使用されないこともあるが、原料の流量または工程上の外乱が存在して熱交換が円滑になされない場合、分離効率が急激に低下し得る。したがって、外乱(disturbance)に対しても強健(Robust)な分離効率を維持することができるように、一時的に適切な量の高圧スチームが使用され得る。
前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第２塔底の流れ(F1-4)は、前記第２蒸留塔２００の第２供給ポート２２１に流入する。前記第２蒸留塔２００の第２供給ポート２２１に流入した第２塔底の流れ(F1-4)は、前記第２蒸留塔２００の中間領域２２０に流入し、前記第２蒸留塔２００の中間領域２２０に流入した第２塔底の流れ(F1-4)は、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する塔頂の流れと前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する塔底の流れにそれぞれ分離されて流出する。この場合、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する塔底の流れは、少なくとも一つ以上の流れに分離されて流出され得る。例えば、前記第２蒸留塔２００に流入した流れは、第２塔頂の流れ(F2-2)および前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する第４塔底の流れ(F2-3)および第５塔底の流れ(F2-4)にそれぞれ分離されて流出され得る。
前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する第４塔底の流れ(F2-3)は、前記第２再沸器２０３に流入し、前記第２再沸器２０３を通過した第４塔底の流れ(F2-3)は、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０に流入し、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する第５塔底の流れ(F2-4)は、製品として貯蔵され得る。
前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第３塔底の流れ(F1-5)および前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)は、前記熱交換器３０に流入する。前記「熱交換器」は、蒸留塔の外部に別途設置され、互いに温度が異なる二つの流体の流れの間で熱伝達が円滑に行われるように熱交換を遂行する装置であり、例えば、前記熱交換器３０は前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第３塔底の流れ(F1-5)と前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)を熱交換させる装置であり得る。本出願の蒸留装置では、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する高沸点流れである第３塔底の流れ(F1-5)と前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する低沸点流れである第２塔頂の流れ(F2-2)を前記熱交換器３０で互いに熱交換させることによって、前記凝縮器または再沸器を利用した凝縮および加熱工程で必要なエネルギーを節減することができ、１-オクテン/iso-オクテンとn-ヘキサンを高純度で分離および回収することができる
前記熱交換器３０は、前記第１蒸留塔１００の第３塔底の流れ(F1-5)および前記第２蒸留塔２００の第２塔頂の流れ(F2-2)が流れる配管に直接または間接的に連結されるように位置することができる。一つの例示において、前記熱交換器３０は、第１蒸留塔１００の第３塔底の流れ(F1-5)および前記第２蒸留塔２００の第２塔頂の流れ(F2-2)が流れる配管に直接連結されることによって、前記第３塔底の流れ(F1-5)および第２塔頂の流れ(F2-2)を効率的に熱交換させることができる。
前記熱交換器３０に流入した第３塔底の流れ(F1-5)および第２塔頂の流れ(F2-2)は熱交換され、前記熱交換器３０を通過した第３塔底の流れ(F1-5)は第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に還流され、前記熱交換器３０を通過した第２塔頂の流れ(F2-2)は第２凝縮器２０１に流入し、前記第２凝縮器２０１を通過した第２塔頂の流れ(F2-2)の一部又は全部は、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０に還流されるか、製品として貯蔵され得る。一つの例示において、前記第２凝縮器２０１から流出した流れは、貯蔵タンク２０２に流入して貯蔵された後、前記第２蒸留塔２００に還流されるか製品として貯蔵され得る。
前記熱交換器３０では、前記第３塔底の流れ(F1-5)が前記第１蒸留塔１００に還流される前に前記第２塔頂の流れ(F2-2)と熱交換されることもあり、前記第２塔頂の流れ(F2-2)が第２凝縮器２０１に流入する前に前記第３塔底の流れ(F1-5)と熱交換されることもある。例えば、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する低沸点成分の流れである第２塔頂の流れ(F2-2)は、第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０に還流される前に熱交換器３０を経由することになり、このとき、前記熱交換器３０に熱を供給することになる。これによって、前記第２蒸留塔２００から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)は、相対的に低い温度で前記第２蒸留塔２００に還流することができる。したがって、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)を凝縮させることに必要な熱量を節減することができ、第２凝縮器２０１を利用した凝縮工程で用いられる冷却水の量を減らすことによって前記凝縮工程で要される費用を節減することができる。また、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する高沸点成分の流れである第３塔底の流れ(F1-5)は、第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に還流される前に熱交換器３０を経由することになり、このとき、前記第２塔頂の流れ(F2-2)から伝えられた熱の供給を受けることができる。したがって、前記第２塔頂の流れ(F2-2)は、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に熱を供給することになり、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第１塔底の流れ(F1-3)を加熱するために第１再沸器１０３で使用されるスチームの量を減らすことによって費用を節減することができる。
以下、本出願の一具現例に係る蒸留装置を利用してポリオレフィンエラストマーの重合に用いられるオレフィン単量体と溶媒、例えば、１-オクテン/iso-オクテンとn-ヘキサンを分離する過程をより詳細に説明することにする。
一つの例示において、化学式１の化合物である１-オクテン、iso-オクテンまたは、これらの混合物;および化学式２の化合物であるn-ヘキサンが主成分として含まれた原料(F1-1)が前記第１蒸留塔１００の第１供給ポート１２１に流入する。
この場合、前記第１供給ポート１２１に流入した前記原料(F1-1)に含まれる成分のうち、相対的に低沸点成分である、n-ヘキサンが濃厚な流れは、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０から第１塔頂の流れ(F1-2)に流出し、相対的に高沸点成分である、１-オクテンおよび/またはiso-オクテンが濃厚な流れは、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から第１塔底の流れ(F1-3)、第２塔底の流れ(F1-4)および第３塔底の流れ(F1-5)に流出され得る。前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０から流出した前記第１塔頂の流れ(F1-2)は、第１凝縮器１０１を通過して貯蔵タンク１０２に流入し、前記貯蔵タンク１０２から流出した流れの一部は、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０に還流され、残りの一部は製品として貯蔵され得る。前記製品は、高純度のn-ヘキサンであり得る。一方、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出した前記第１塔底の流れ(F1-3)は、第１再沸器１０３を経て第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に還流され、前記第２塔底の流れ(F1-4)は、第２蒸留塔２００の第２供給ポート２２１に流入され得る。また、前記第３塔底の流れ(F1-5)は、熱交換器３０で前記第２蒸留塔２００の第２塔頂の流れ(F2-2)と熱交換された後、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に還流され得る。
また、前記第２供給ポート２２１に流入した前記第２塔底の流れ(F1-4)は、１-オクテンおよび/またはiso-オクテンと高沸点成分を含む流れであり、したがって前記第２塔底の流れ(F1-4)に含まれる成分のうち、相対的に低沸点成分である、１-オクテンおよび/またはiso-オクテンが濃厚な流れは、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から第２塔頂の流れ(F2-2)に流出し、相対的に高沸点成分(heavy components)が濃厚な流れは、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から第４塔底の流れ(F2-3)および第５塔底の流れ(F2-4)に流出され得る。流出した前記第２塔頂の流れ(F2-2)は、前記熱交換器３０で前記第１蒸留塔１００の第３塔底の流れ(F1-5)と熱交換された後、第２凝縮器２０１を通過して貯蔵タンク２０２に流入し、前記貯蔵タンク２０２から流出した流れの一部は、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０に還流され、残りの一部は製品として貯蔵され得る。前記製品は、高純度の１-オクテンおよび/またはiso-オクテンであり得る。また、前記第２塔頂の流れ(F2-2)に含まれる成分のうち、相対的に高い沸点を有する高沸点成分の流れは、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から第４塔底の流れ(F2-3)および第５塔底の流れ(F2-4)に流出し、前記第４塔底の流れ(F2-3)は第２再沸器２０３を経て第２蒸留塔２００の塔底領域２３０に還流され、前記第５塔底の流れ(F2-4)は燃料として活用され得る。前記第５塔底の流れ(F2-4)は、例えば、オクテン類および/または高沸点成分であり得る
本明細書において、「低沸点流れ」とは、低沸点および高沸点成分を含む原料の流れ(F1-1)のうち、相対的に沸点の低い成分が濃厚(rich)な流れを意味し、前記低沸点流れは、例えば、第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する流れを意味する。また、「高沸点流れ」とは、低沸点および高沸点成分を含む原料の流れ(F1-1)のうち、相対的に沸点の高い成分が濃厚(rich)な流れを意味し、前記高沸点流れは、例えば、第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する相対的に沸点の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(F1-1)に含まれた低沸点成分および高沸点成分のそれぞれの含量よりも前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する流れに含まれた低沸点成分および前記第１蒸留塔１００および第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する流れに含まれた高沸点成分のそれぞれの含量の方がより高い流れを意味する。例えば、前記第１蒸留塔１００の第１塔頂の流れ(F1-2)に含まれた低沸点成分と前記第２蒸留塔２００の第２塔頂の流れ(F2-2)に含まれた低沸点成分の表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するか、または、前記第１蒸留塔１００の第１塔底の流れ(F1-3)、第２塔底の流れ(F1-4)および第３塔底の流れ(F1-5)に含まれた高沸点成分と第２蒸留塔２００の第４塔底の流れ(F2-3)および第５塔底の流れ(F2-4)に含まれた高沸点成分の表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。
一つの例示において、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する第５塔底の流れ(F2-4)の一部は、第１蒸留塔１００の塔底領域１３０、例えば、理論段数が１５〜２５である第１蒸留塔１００の１３〜２３段に流入され得る。これによって、前記第５塔底の流れ(F2-4)内に一部残っている可能性のある１-オクテンおよび/またはiso-オクテンを第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に供給することができ、より高純度で１-オクテンおよび/またはiso-オクテンを製造することができる。この場合、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０から流出する第５塔底の流れ(F2-4)の流量(kg/hr)に対する前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に流入する流れの流量(kg/hr)の比率は１:０.８〜１:０.９５であり、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０に流入する流れの流量の比率を前記範囲で調節することによって、より高純度の１-オクテンおよび/またはiso-オクテンを製造することができる。
一具現例において、本出願の蒸留装置は下記の一般式１を満足する。
[一般式１]
Tt-2-Tb-3≧８℃
前記一般式１で、Tt-2は第２塔頂の流れ(F2-2)の温度を表し、Tb-3は第３塔底の流れ(F1-5)の温度を表す。
本出願の蒸留装置が前記一般式１を満たすことによって、前記のような直列構造を有する蒸留装置を利用して、前記化学式１の化合物および化学式２の化合物、特に、１-オクテン/iso-オクテンおよびn-ヘキサンを優秀な効率および高純度で分離することができる。すなわち、前記蒸留装置で、前記第２塔頂の流れ(F2-2)の温度と第３塔底の流れ(F1-5)の温度差が前記一般式１を満足させるように調節することによって、前記第２塔頂の流れ(F2-2)の温度と第３塔底の流れ(F1-5)との間に熱交換効率を最大化することができ、したがって、前記化学式１の化合物および化学式２の化合物、特に、１-オクテン、iso-オクテンまたはこれらの混合物とn-ヘキサンを優秀な効率および高純度で分離することができる。
一つの例示において、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)の温度と前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第３塔底の流れ(F1-5)の温度の差は、前記一般式１を満足させるのであれば、特に制限されず、例えば、８℃以上、９℃以上、１０℃以上、１３℃以上または、１５℃以上であり得る。前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)の温度と前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第３塔底の流れ(F1-5)の温度の差が大きいほど熱交換効率が優秀であるので、前記差の上限値は特に制限されず、例えば、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)の温度と前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から流出する第３塔底の流れ(F1-5)の温度の差は、工程効率を考慮して、１００℃以下であり得る。
一つの例示において、本出願の蒸留装置は下記の一般式２を満足する。
[一般式２]
P2/P1≧３.０
前記一般式２で、P1は第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の圧力(Kg/cm2g)を表し、P2は第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０の圧力(Kg/cm2g)を表す。
本出願の蒸留装置が前記一般式２を満足することによって、前記のような直列構造を有する蒸留装置を利用して前記化学式１の化合物である１-オクテン、iso-オクテンまたはこれらの混合物と化学式２の化合物であるn-ヘキサンを優秀な効率および高純度で分離することができる。すなわち、前記蒸留装置で、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の圧力と前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０の圧力の比が前記一般式２を満足させるように調節することによって、前記第２塔頂の流れ(F2-2)の温度と第３塔底の流れ(F1-5)との間に熱交換効率を最大化することができ、これによって、前記化学式１の化合物である１-オクテン、iso-オクテンまたはこれらの混合物と化学式２の化合物であるn-ヘキサンを優秀な効率および高純度で分離することができる
例えば、前記熱交換器３０で熱交換効率を上げるために、前記第１蒸留塔１００の内部の温度は前記第２蒸留塔２００の内部の温度よりも低く維持され得、これに伴い、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の圧力は第２蒸留塔２００塔頂領域の圧力よりも低く維持され得る。
一つの例示において、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の圧力と前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０の圧力の比は、前記一般式２を満足するのであれば、特に制限されず、例えば３.０以上、４.０以上、５.０以上または、８.０以上であり得る。前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の圧力と前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０の圧力の比が大きいほど熱交換効率が優秀であるので、前記比率の上限値は特に制限されず、例えば、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の圧力と前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０の圧力の比は、工程効率を考慮して、２００以下または１００以下であり得る。
前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2)の温度は、前記一般式１を満足するのであれば特に制限されず、１２５℃〜１７０℃、例えば、１３０℃〜１６８℃または１４０℃〜１６５℃であり得る。また、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０から排出される第３塔底の流れ(F1-5)の温度は、前記一般式１を満足するのであれば特に制限されず、１２０℃〜１４５℃、例えば、１２２℃〜１４０℃または１２５℃〜１３５℃であり得る。また、この場合、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の圧力は、前記一般式２を満足するのであれば特に制限されず、０.０５〜０.２Kg/cm2g、０.０８〜０.１８Kg/cm2gまたは０.１〜０.１６Kg/cm2gであり得る。また、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０の圧力は、前記一般式２を満足するのであれば特に制限されず、１.０〜２.０Kg/cm2g、１.１〜１.８Kg/cm2gまたは、１.２〜１.６Kg/cm2gであり得る。
一つの例示において、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の温度は、６０℃〜８０℃、例えば、６２℃〜７８℃または６４℃〜７６℃であり得、前記第１蒸留塔１００の塔底領域１３０の温度は、１２０℃〜１４５℃、例えば、１２２℃〜１４０℃または１２４℃〜１３５℃であり得るが、これに制限されるものではない。また、この場合、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０の温度は、１２５℃〜１７０℃、例えば、１３０℃〜１６８℃または１４０℃〜１６５℃であり得、前記第２蒸留塔２００の塔底領域２３０の温度は、１３０℃〜１８０℃、例えば、１３５℃〜１７５℃または１４０℃〜１７０℃であり得るが、これに制限されるものではない。
本出願はまた、ポリオレフィンエラストマーの重合過程で用いられる溶媒を未反応のオレフィン単量体から分離するための蒸留方法に関する。
例示的な本出願の蒸留方法は前述した蒸留装置を利用して遂行することができ、したがって、前述した蒸留装置で記載した内容と重複する内容は省略することにする。
本出願の蒸留方法の一具現例は、a)第１蒸留塔１００の第１供給ポート１２１に下記の化学式１の化合物および下記の化学式２の化合物を含む原料(F1-1)を流入する段階;b)前記流入した原料(F1-1)を前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０から流出する第１塔頂の流れ(F1-2)および;前記第１蒸留塔の塔底領域から流出する第１塔底の流れ(F1-3)、第２塔底の流れ(F1-4)および第３塔底の流れ(F1-5)にそれぞれ流出させる段階;c)前記第１塔底の流れ(F1-3)を第２蒸留塔２００の第２供給ポート２２１に流入させる段階;e)前記第２供給ポート２２１に流入した流れを、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０から流出する第２塔頂の流れ(F2-2);および前記第２蒸留塔２００の塔底領域から流出する第４塔底の流れ(F2-3)および第５塔底の流れ(F2-4)にそれぞれ流出させる段階;f)前記第２塔頂の流れ(F2-2)と前記第３塔底の流れ(F1-5)を熱交換させる段階;およびg)前記第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０で前記化学式２の化合物を分離し、前記第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０で前記化学式１の化合物を分離する段階を含む。
前記化学式１において、R1は炭素数４〜１２のアルキル基であり、R2〜R4は、それぞれ独立的に、水素または、炭素数４〜１２のアルキル基であり、前記化学式２において、R5は、炭素数１〜４のアルキル基であり、nは１〜４である。
前記蒸留方法は前述した蒸留装置を利用して遂行することができ、前記蒸留装置と関連した説明は前述した内容と同じであるので省略することにする。
前述した通り、前記a)〜g)の各段階は、それぞれ独立して有機的に結合されているので、各境界が明確に時間の順序により区分されるものではなく、したがって、前記a)〜g)の各段階は順次的に遂行されるか、または、それぞれ独立的に同時に遂行され得る。
前記蒸留方法は、下記の一般式１および２を満足し、これ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ことにする。
[一般式１]
Tt-2-Tb-3≧８℃
[一般式２]
P2/P1≧３.０
前記一般式１で、Tt-2は第２塔頂の流れ(F2-2)の温度を表し、Tb-3は第３塔底の流れ(F1-5)の温度を表し、前記一般式２で、P1は第１蒸留塔１００の塔頂領域１１０の圧力(Kg/cm2g)を表し、P2は第２蒸留塔２００の塔頂領域２１０の圧力(Kg/cm2g)を表す。
本出願の蒸留装置によれば、ポリオレフィンエラストマーの重合過程で用いられるオレフィン単量体と溶媒、例えば、１-オクテン/iso-オクテンおよびn-ヘキサンを含む原料の精製過程で発生するエネルギー損失を最小化し、製品を高純度で分離することによって、工程の経済性を向上させることができる。
本出願の一具現例に係る蒸留装置を例示的に示している図面。
以下、本発明に従う実施例および本発明に従わない比較例を通じて本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲は提示された実施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１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。具体的には、１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを含む原料を理論段数が２１段である第１蒸留塔の１５段に位置する第１供給ポートに流入した。
前記第１蒸留塔の塔頂領域で排出される第１塔頂の流れの一部は、第１凝縮器を経て前記第１蒸留塔の塔頂領域に還流させた。前記第１塔頂の流れの残りの一部は、n-ヘキサンを含む製品として分離して貯蔵し、前記第１蒸留塔の塔底領域から排出される第１塔底の流れは、第１再沸器を経て前記第１蒸留塔の塔底領域に還流させた。前記第１蒸留塔の塔底領域から流出する第２塔底の流れは、理論段数が１２段である第２蒸留塔の７段に位置する第２供給ポートに流入した。前記第１蒸留塔の塔底領域から流出する第３塔底の流れは、熱交換器に流入させ、前記熱交換器に流入した第２蒸留塔の第２塔頂の流れと熱交換させた後、前記熱交換器を経て第１蒸留塔の塔底領域に還流させた。この場合、前記第１蒸留塔の塔頂領域の運転圧力を０.１６Kg/cm2gに調節し、運転温度は７５℃に調節し、前記第１蒸留塔の塔底領域の運転温度は１３０℃になるように調節した。
一方、前記第２蒸留塔の塔頂領域から排出される第２塔頂の流れは、熱交換器に流入させ、前記第３塔底の流れと熱交換させた後、前記熱交換器および第２凝縮器を経て一部は前記第２蒸留塔の塔頂領域に還流させ、残りの一部は１-オクテンおよびiso-オクテンを含むオクテン類製品として分離した。この場合、１-オクテンおよびiso-オクテンの純度は９４%と示された。前記第２蒸留塔の塔底領域から排出される第４塔底の流れは、第２再沸器を経て前記第２蒸留塔の塔底領域に還流させ、前記第２蒸留塔の塔底領域から排出される第５流出の流れは、一部オクテン類および高沸点成分を含む燃料用製品として分離した。この場合、前記第２蒸留塔の塔頂領域の運転圧力は１.４Kg/cm2gに調節し、運転温度は１５５℃になるように調節し、前記第２蒸留塔の塔底領域の運転温度は１６０℃となるように調節した。
実施例１の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサン製品の純度を下記の表１に示した。
実施例２
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表１のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。
実施例２の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサン製品の純度を下記の表１に示した。
実施例３
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表１のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。
実施例３の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサン製品の純度を下記の表１に示した。
実施例４
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表１のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。
実施例４の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサン製品の純度を下記の表１に示した。
比較例１
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表２のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。
比較例１の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサン製品の純度を下記の表２に示した。
比較例２
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表２のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。
比較例２の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサンの純度を下記の表２に示した。
比較例３
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表２のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。
比較例３の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサン製品の純度を下記の表２に示した。
比較例４
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表３のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。
比較例４の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサン製品の純度を下記の表３に示した。
比較例５
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表３のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離した。
比較例５の蒸留装置を用いて１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合のエネルギー使用量および回収量、削減量、削減率、１-オクテンとiso-オクテンの混合物およびn-ヘキサン製品の純度を下記の表３に示した。
前記表１〜３に示したように、実施例１〜４にしたがって１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離する場合、比較例に比べて総エネルギー消費量が大きく減少したことが確認できる。したがって本出願の実施例１〜４の蒸留装置によって原料を分離させる場合、比較例の蒸留装置を用いた場合に比べて最大４４.７%のエネルギー節減効果を得ることができる。
また、実施例および比較例から分かるように、第１蒸留塔の塔底温度と第２蒸留塔の塔頂温度の差を特定範囲内で調節し、第１蒸留塔の塔頂領域の圧力と第２蒸留塔の塔頂領域の圧力を特定範囲内で調節することによって、高純度および高効率で１-オクテン、iso-オクテンおよびn-ヘキサンを分離することができることを確認することができる。
ポリオレフィンエラストマーは、自動車内外装材の衝撃および屈曲強度などの物性補強剤として用いられるだけでなく、優秀な弾性および靭性などによって多様な先端繊維およびスポーツ産業分野にも用いられている。

Claims (12)

  1. 第１凝縮器、第１再沸器および第１蒸留塔を含む第１蒸留ユニット;前記第１蒸留塔と流体連結され、第２凝縮器、第２再沸器および第２蒸留塔を含む第２蒸留ユニット;および熱交換器を含み、
    下記の化学式１の化合物および下記の化学式２の化合物を含む原料が前記第１蒸留塔の第１供給ポートに流入し、
    前記第１蒸留塔の第１供給ポートに流入した原料は、前記第１蒸留塔の塔頂領域から流出する第１塔頂の流れ;および前記第１蒸留塔の塔底領域から流出する第１塔底の流れ、第２塔底の流れおよび第３塔底の流れにそれぞれ分離されて流出し、
    前記第１塔頂の流れは前記第１凝縮器に流入し、前記第１凝縮器を通過した第１塔頂の流れの一部または全部は前記第１蒸留塔の塔頂領域に還流され、
    前記第１塔底の流れは前記第１再沸器に流入し、前記第１再沸器を通過した第１塔底の流れは前記第１蒸留塔の塔底領域に還流され、
    前記第２塔底の流れは前記第２蒸留塔の第２供給ポートに流入し、
    前記第２蒸留塔の第２供給ポートに流入した流れは、前記第２蒸留塔の塔頂領域から流出する第２塔頂の流れ;および前記第２蒸留塔の塔底領域から流出する第４塔底の流れおよび第５塔底の流れにそれぞれ分離されて流出し、
    前記第４塔底の流れは前記第２再沸器に流入し、前記第２再沸器を通過した第４塔底の流れは前記第２蒸留塔の塔底領域に還流され、
    前記第２塔頂の流れおよび前記第３塔底の流れは前記熱交換器に流入し、前記熱交換器を通過した第３塔底の流れは第１蒸留塔の塔底領域に還流され、前記熱交換器を通過した第２塔頂の流れは前記第２凝縮器に流入し、前記第２凝縮器を通過した第２塔頂の流れは前記第２蒸留塔の塔頂領域に還流され、
    下記の一般式１および下記の一般式２を満足する、蒸留装置:
    前記化学式１において、R1は炭素数４〜１２のアルキル基であり、R2〜R4は、それぞれ独立的に、水素または、炭素数４〜１２のアルキル基であり、
    前記化学式２において、R5は、炭素数１〜４のアルキル基であり、nは１〜４であり;
    [一般式１]
    Tt-2-Tb-3≧８℃
    [一般式２]
    P2/P1≧３.０
    前記一般式１で、Tt-2は第２塔頂の流れの温度を表し、Tb-3は第３塔底の流れの温度を表し、
    前記一般式２で、P1は第１蒸留塔の塔頂領域の圧力(Kg/cm2g)を表し、P2は第２蒸留塔の塔頂領域の圧力(Kg/cm2g)を表す。
  2. 化学式１の化合物は１-オクテン、iso-オクテンおよびこれらの混合物からなる群から選択される１種以上であり、化学式２の化合物はn-ヘクサンである、請求項１に記載の蒸留装置。
  3. 第１塔頂の流れ中のn-ヘキサンの含量が９０%以上であり、第２塔頂の流れ中の１-オクテン、iso-オクテンまたはこれらの混合物の含量が９０%以上である、請求項２に記載の蒸留装置。
  4. 第２塔頂の流れの一部が熱交換器に流入し、残りの一部は第２凝縮器に流入し、前記熱交換器を通過した第２塔頂の流れの一部は前記第２凝縮器に流入し、前記第２凝縮器を通過した第２塔頂の流れの一部または全部が第２蒸留塔の塔頂領域に流入する、請求項１に記載の蒸留装置。
  5. 第１蒸留塔の塔頂領域の圧力は０.０５〜０.２Kg/cm2gである、請求項１に記載の蒸留装置。
  6. 第２蒸留塔の塔頂領域の圧力は１.０〜２.０Kg/cm2gである、請求項１に記載の蒸留装置。
  7. 第１蒸留塔の塔頂領域の温度は６０〜８０℃である、請求項１に記載の蒸留装置。
  8. 第１蒸留塔の塔底領域の温度は１２０〜１４５℃である、請求項１に記載の蒸留装置。
  9. 第２蒸留塔の塔頂領域の温度は１２５〜１７０℃である、請求項１に記載の蒸留装置。
  10. 第２蒸留塔の塔底領域の温度は１３０〜１８０℃である、請求項１に記載の蒸留装置。
  11. 化学式２の化合物はポリオレフィンエラストマーの重合反応に用いられる溶媒である、請求項１に記載の蒸留装置。
  12. 第１蒸留塔の第１供給ポートに下記の化学式１の化合物および下記の化学式２の化合物を含む原料を流入する段階;
    前記流入した原料を、前記第１蒸留塔の塔頂領域から流出する第１塔頂の流れ;および前記第１蒸留塔の塔底領域から流出する第１塔底の流れ、第２塔底の流れおよび第３塔底の流れとしてそれぞれ流出させる段階;
    前記第１塔底の流れを第２蒸留塔の第２供給ポートに流入させる段階;
    前記第２供給ポートに流入した流れを、前記第２蒸留塔の塔頂領域から流出する第２塔頂の流れ;および前記第２蒸留塔の塔底領域から流出する第４塔底の流れおよび第５塔底の流れとしてそれぞれ流出させる段階;
    前記第２塔頂の流れと前記第３塔底の流れを熱交換させる段階;および
    前記第１蒸留塔の塔頂領域で前記化学式２の化合物を分離し、前記第２蒸留塔の塔頂領域で前記化学式１の化合物を分離する段階を含み、
    下記の一般式１および下記の一般式２を満足する蒸留方法:
    前記化学式１において、R1は炭素数４〜１２のアルキル基であり、R2〜R4は、それぞれ独立的に、水素または、炭素数４〜１２のアルキル基であり、
    前記化学式２において、R5は、炭素数１〜４のアルキル基であり、nは１〜４であり;
    [一般式１]
    Tt-2-Tb-3≧８℃
    [一般式２]
    P2/P1≧３.０
    前記一般式１で、Tt-2は第２塔頂の流れの温度を表し、Tb-3は第３塔底の流れの温度を表し、
    前記一般式２で、P1は第１蒸留塔の塔頂領域の圧力(Kg/cm2g)を表し、P2は第２蒸留塔の塔頂領域の圧力(Kg/cm2g)を表す。
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