JP6208249B2 - アルカノールの製造装置 - Google Patents
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Description
R−OH
前記熱交換器は、前記塔頂流れ120、塔底流れ130及び生成物流れ140よりなる群から選択された1つ以上の流れの一部または全部を熱交換させることができ、これによって、アルカノール、例えば、2−エチルヘキサノールの製造過程で発生するエネルギー損失を最小化しながらも、高純度のアルカノールを分離精製することができる。1つの例示で、前記熱交換器は、塔頂流れ120の一部または全部を水と熱交換するか、または前記塔頂流れ120、塔底流れ130及び生成物流れ140よりなる群から選択された1つ以上の流れの一部または全部を原料供給領域106に流入される原料110と熱交換させることができる。
1つの例示で、図2に示されたように、前記熱交換器は、塔頂流れ用熱交換器300であることができる。前記で塔頂流れ用熱交換器300は、前記製造装置の低沸点流れ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、熱力学的な観点から、好ましくは、前記塔頂流れ用熱交換器300は、前記蒸留塔100の低沸点流れが流れる配管に直接連結されることができる。また、前記塔頂流れ用熱交換器300は、例えば、前記塔頂流れ120が熱交換器300及び凝縮器102を順次に通過するように前記凝縮器102の前段に位置することができる。前記低沸点流れは、例えば、前記塔頂流れ用熱交換器300及び凝縮器102を順次に通過した後、前記凝縮器102を通過した低沸点流れのうち一部が前記蒸留塔100に還流されることができる。
図3に示されたように、前記塔頂流れ用熱交換器310は、原料予熱熱交換器であることができる。例示的な前記製造装置では、前記低沸点流れが前記塔頂流れ用原料予熱熱交換器310を経由することによって、前記塔頂領域104で流出される低沸点流れの一部または全部を原料供給領域106に流入される原料110と熱交換して原料110を予熱することができる。前記のように、低沸点流れを低温の分離壁型蒸留塔100に流入される原料110と熱交換をさせることによって、前記分離壁型蒸留塔100に流入される原料110を予熱することができ、これによって、前記分離壁型蒸留塔100に流入される原料110の温度を高めるためのヒーターまたは分離壁型蒸留塔100の塔底領域105で排出される塔底流れ130を加熱するための再沸器103で使用されるエネルギー消耗量を減らすことができる。さらに、前記分離壁型蒸留塔100の低沸点流れが前記分離壁型蒸留塔100の塔頂領域104に還流される前に凝縮器102を利用した凝縮工程で使用される冷却水の量を減らすことによって、前記凝縮工程で所要される費用を節減することができる。この場合、前記熱交換が行われた後、蒸留塔100に還流される低沸点流れの還流比は、1〜100であることができ、熱力学的な観点から、好ましくは5〜70、より好ましくは8.4〜17.3であることができる。前記のように、還流比が100以下、好ましくは70以下、より好ましくは17.3以下の範囲に調節されることによって、塔頂流れ用熱交換器300を通じて原料と熱交換された90〜100℃の塔頂流れ120のうち蒸留塔100に還流される塔頂流れの還流に必要なエネルギー消耗量を最小化すると同時に、塔頂流れ120の一部を高純度の製品として生産することができる。また、この場合、還流比を5〜70、好ましくは8.4〜17.3の範囲内に調節することによって、生成物流れから高純度の、例えば、純度が99.0%以上の2−エチルヘキサノールを生産することができる。
図4に示されたように、例示的な前記製造装置では、前記中沸点流れを含む生成物流れ140が前記生成物流れ用原料予熱熱交換器400を経由することによって、前記生成物流出領域107で流出される中沸点流れの一部または全部を原料供給領域106に流入される原料110と熱交換して原料110を予熱することができる。例えば、前記分離壁型蒸留塔100の生成物流出領域107で流出される生成物流れ140が前記生成物流れ用熱交換器400を経由することによって、前記生成物流れ用熱交換器400は、前記生成物流出領域107で流出される生成物流れ140の一部または全部を原料供給領域106に流入される原料110と熱交換して原料110を予熱することができる。前記生成物流れ用熱交換器400によって、高温の分離壁型蒸留塔100の生成物流出領域107で排出された生成物流れ140は、前記配管に沿って流れて、生成物流れ用熱交換器400で前記分離壁型蒸留塔100に流入される原料110と熱交換をした後に、冷却器600を順次に経て製品として生産されることができる。前記のように、生成物流れ140を低温の分離壁型蒸留塔100に流入される原料110と熱交換をさせることによって、前記分離壁型蒸留塔100に流入される原料110を予熱することができ、これによって、前記分離壁型蒸留塔100に流入される原料110の温度を高めるためのヒーターまたは分離壁型蒸留塔100の塔底領域105で排出される塔底流れ130を加熱するための再沸器103で使用されるエネルギー消耗量を減らすことができる。さらに、前記オクタノールを含む流れが製品として生産される前に冷却器600を利用した冷却工程で使用される冷却水の量を減らすことによって、前記冷却工程で所要される費用を節減することができる。この場合、前記熱交換が行われた後、蒸留塔100に還流される低沸点流れ、すなわち塔頂流れの還流比は、1〜100であることができ、熱力学的な観点から、好ましくは5〜70、より好ましくは15.2〜18.5であることができる。前記のように、塔頂流れの還流比が100以下、好ましくは70以下、より好ましくは18.5以下の範囲に調節されることによって、生成物流れ用熱交換器400を通じて原料と熱交換された40〜100℃の生成物流れ120のうち貯蔵タンクに流入される生成物流れ140の冷却に必要なエネルギー消耗量を最小化すると同時に、塔頂流れ120の一部を高純度の製品として生産することができる。また、この場合、還流比を5〜70、好ましくは15.2〜18.5の範囲内に調節することによって、生成物流れ140から高純度の、例えば、純度が99.0%以上の2−エチルヘキサノールを生産することができる。
図5に示されたように、例示的な前記製造装置では、前記塔底領域105で流出された高沸点流れの一部は、再沸器を通じて塔底領域105に還流され、高沸点流れの残りの一部または全部は、配管に沿って流れて、塔底流れ用原料予熱熱交換器500で前記分離壁型蒸留塔100に流入される原料110と熱交換をした後に、冷却器601を順次に経て製品として生産されることができる。前記塔底流れ用原料予熱熱交換器500を経由することによって、前記塔底領域105で流出される高沸点流れの一部または全部を原料供給領域106に流入される原料110と熱交換して原料110を予熱することができる。例えば、高沸点流れを塔底流れ用原料予熱熱交換器500を通じて分離壁型蒸留塔100に流入される低温の原料110と熱交換をさせることによって、前記分離壁型蒸留塔100に流入される原料110を予熱することができ、これによって、前記分離壁型蒸留塔100の低沸点流れ、すなわち塔頂流れ120が前記分離壁型蒸留塔100の塔頂領域104に還流される前に凝縮器102を利用した凝縮工程で使用される冷却水の量を減らすことによって、前記凝縮工程で所要される費用を節減することができる。さらに、前記高沸点流れが製品として生産される前に冷却器601を利用した冷却工程で使用される冷却水の量を減らすことによって、前記冷却工程で所要される費用を節減することができる。また、この場合、前記熱交換が行われた後、蒸留塔100に還流される低沸点流れ、すなわち塔頂流れ120の還流比は、1〜100であることができ、熱力学的な観点から、好ましくは5〜70、より好ましくは16.6〜19.8であることができる。前記のように、還流比が100以下、好ましくは70以下、より好ましくは19.8以下の範囲に調節されることによって、塔底流れ用熱交換器500を通じて原料と熱交換された40〜100℃の塔底流れ130のうち貯蔵タンクに流入される塔底流れ130の冷却に必要なエネルギー消耗量を最小化すると同時に、塔頂流れ120の一部を高純度の製品として生産することができる。また、この場合、還流比を5〜70、好ましくは16.6〜19.8の範囲内に調節することによって、生成物流れ140から高純度の、例えば、純度が99.0%以上の2−エチルヘキサノールを生産することができる。
図6のように、本発明のアルカノール製造装置は、凝縮器102、再沸器103、分離壁101が具備され、原料供給領域106、生成物流出領域107、塔頂領域104及び塔底領域105に区分される分離壁型蒸留塔100を含むことができ、前記分離壁型蒸留塔100は、また、塔頂流れ用熱交換器300及び原料予熱熱交換器を含むことができる。前述したように、オクタノール、例えば2−エチルヘキサノールを含む原料110は、前記分離壁型蒸留塔100の原料供給領域106に流入されることができ、流入された前記原料110は、生成物流れ140、高沸点流れ及び低沸点流れに分離して流出されることができる。また、前記で高沸点流れは、塔底領域105で流出され、前記高沸点流れのうち一部は、再沸器103を通じて蒸留塔100に還流されることができ、前記で低沸点流れは、塔頂領域104で流出されて凝縮器102を通過し、前記凝縮器102を通過した流れのうち一部は、蒸留塔100に還流されることができる。
前記で塔底流れ用熱交換器500は、前記製造装置の塔底流れ130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、熱力学的な観点から、好ましくは前記塔底流れ用熱交換器500は、前記蒸留塔100の塔底流れ120が流れる配管に直接連結されることができる。
R−OH
図2〜図7は、例示的なアルカノールの製造装置の具現例を示す図である。
図8は、比較例で使用したアルカノールの製造装置を示す図である。
図2のように、分離壁型蒸留塔を使用してオクタノールを製造した。具体的には、2−エチルヘキサノールを含む原料を分離壁型蒸留塔に導入して分離工程を行い、かつ、前記分離壁型蒸留塔の下部運転圧力は、約0.8Kg/cm2であり、運転温度は、約160°Cとなるようにし、前記分離壁型蒸留塔の上部運転圧力は、約0.3Kg/cm2であり、運転温度は、約95°Cとなるようにした。また、分離壁型蒸留塔の塔底領域で排出される高沸点流れの一部は、再沸器を経て分離壁型蒸留塔に還流させた。また、分離壁型蒸留塔の塔頂領域で排出される低沸点流れ及び水の一部は、凝縮器を経て分離壁型蒸留塔に再導入させ、他の一部は、製品として分離した。この際、分離壁型蒸留塔の塔頂領域で排出される低沸点成分及び水が凝縮器を経る前に、塔頂流れ用スチーム生成熱交換器を経由するようにし、この場合、前記分離壁型蒸留塔の塔頂流れの還流比は、18.5〜25.5となるように設定した。
図3のように、分離壁型蒸留塔の塔頂領域で排出される低沸点成分及び水が凝縮器を経る前に、分離壁型蒸留塔に導入される原料と塔頂流れ用原料予熱熱交換器を利用して熱交換を行うようにしたことを除いて、実施例1と同一の方法によって、オクタノールを精製した。この場合、前記分離壁型蒸留塔の塔頂流れの還流比は、8.4〜17.3になるように設定した。
図4のように、分離壁型蒸留塔の生成物領域で排出される生成物流れが冷却器を経て貯蔵タンクに流入される前に分離壁型蒸留塔に導入される原料と生成物流れ用原料予熱熱交換器を利用して熱交換を行うようにしたことを除いて、実施例1と同一の方法によって、オクタノールを精製した。この場合、前記分離壁型蒸留塔の塔頂流れの還流比は、15.2〜18.5となるように設定した。
図5のように、分離壁型蒸留塔の塔底領域で排出される塔底流れの一部は、再沸器を経て塔底領域に還流させ、残りの一部を分離壁型蒸留塔に導入される原料と塔底流れ用原料予熱熱交換器を利用して熱交換を行うようにしたことを除いて、実施例1と同一の方法によって、オクタノールを精製した。この場合、前記分離壁型蒸留塔の塔頂流れの還流比は、16.6〜19.8になるように設定した。
図6のように、分離壁型蒸留塔の生成物流出領域で排出されるオクタノールの生成物流れが冷却器を経る前に、分離壁型蒸留塔に導入される原料と生成物流れ用原料予熱熱交換器を利用して熱交換を行い、分離壁型蒸留塔の塔頂領域で排出される低沸点成分及び水が凝縮器を経る前に、塔頂流れ用スチーム生成熱交換器を経由するようにしたことを除いて、実施例1と同一の方法によって、オクタノールを精製した。この場合、前記分離壁型蒸留塔の塔頂流れの還流比は、7.2〜16.5となるように設定した。
図7のように、分離壁型蒸留塔の塔底領域で排出される塔底流れの一部は、再沸器を経て塔底領域に還流させ、残りの一部を分離壁型蒸留塔に導入される原料と塔底流れ用原料予熱熱交換器を利用して熱交換を行い、分離壁型蒸留塔の塔頂領域で排出される低沸点成分及び水が凝縮器を経る前に、塔頂流れ用スチーム生成熱交換器を経由するようにしたことを除いて、実施例1と同一の方法によって、オクタノールを精製した。この場合、前記分離壁型蒸留塔の塔頂流れの還流比は、8.1〜17.1になるように設定した。
図8のように、一般型蒸留塔が順に連結された蒸留塔アセンブリーを利用してオクタノールを精製した。一番目の一般型蒸留塔の塔頂領域で排出される流れは、凝縮器を経て、一部は、一般型蒸留塔に還流され、残りの一部は、製品として生産された。一番目の一般型蒸留塔の塔底領域で排出される流れは、再沸器を経て、一部は、一般型蒸留塔に還流され、残りの一部は、二番目の一般型蒸留塔に流入された。二番目の蒸留塔の塔頂領域で排出される流れは、凝縮器を経て一部は、二番目の蒸留塔に還流され、残りの一部は、オクタノールとして生産された。二番目の蒸留塔の塔底領域で排出される流れは、再沸器を経て、一部は、二番目の蒸留塔に還流され、残りの一部は、製品として生産された。この場合、一番目の蒸留塔の塔頂流れの還流比は、10〜20になり、二番目の蒸留塔の塔頂流れの還流比は、1〜10になるように設定した。
前記実施例及び比較例の製造装置を使用してオクタノールを分離精製する場合、使用されるエネルギーを測定し、その結果は、下記表1に示す。
Claims (11)
- 凝縮器、再沸器、塔頂流れ用スチーム生成熱交換器、原料予熱熱交換器及び分離壁が具備された蒸留塔を含み、
前記蒸留塔は、原料供給領域、生成物流出領域、塔頂領域及び塔底領域に区分され、
下記化学式1の化合物を含む原料が前記原料供給領域に流入され、流入された原料は、生成物流れ、塔底流れ及び塔頂流れに分離して流出され、
前記塔底流れは、塔底領域で流出され、前記塔底流れのうち一部は、再沸器を通じて蒸留塔に還流され、
前記塔頂流れは、塔頂領域で流出されて凝縮器を通過し、前記凝縮器を通過した塔頂流れのうち一部は、蒸留塔に還流され、
前記生成物流れは、生成物流出領域で流出され、
前記塔頂流れ、塔底流れ及び生成物流れのうち少なくとも1つ以上の流れの一部または全部が前記塔頂流れ用スチーム生成熱交換器又は原料予熱熱交換器を通過して熱交換され、
下記化学式1の化合物が2−エチルヘキサノールであり、
前記塔頂流れの還流比は、1〜100である、アルカノールの製造装置:
[化学式1]
R−OH
前記化学式1で、Rはアルキル基である。 - 熱交換器は、塔頂流れの一部または全部を水と熱交換するか、塔底流れ、塔頂流れ及び生成物流れよりなる群から選択された1つ以上の流れの一部または全部を原料供給領域に流入される原料と熱交換させる、請求項1に記載のアルカノールの製造装置。
- 熱交換器は、凝縮器の前段に位置し、塔頂領域で流出される塔頂流れの一部または全部を水と熱交換してスチームを生産する塔頂流れ用スチーム生成熱交換器である、請求項1に記載のアルカノールの製造装置。
- 熱交換器は、凝縮器の前段に位置し、塔頂領域で流出される塔頂流れの一部または全部を原料供給領域に流入される原料と熱交換して原料を昇温させる塔頂流れ用原料予熱熱交換器である、請求項1に記載のアルカノールの製造装置。
- 熱交換器は、原料供給領域の前段に位置し、生成物流出領域で流出される生成物流れの一部または全部を原料供給領域に流入される原料と熱交換して原料を昇温させる生成物流れ用原料予熱熱交換器である、請求項1に記載のアルカノールの製造装置。
- 熱交換器は、原料供給領域の前段に位置し、塔底領域で流出される塔底流れの一部または全部を原料供給領域に流入される原料と熱交換して原料を昇温させる塔底流れ用原料予熱熱交換器である、請求項1に記載のアルカノールの製造装置。
- 前記塔頂流れ用スチーム生成熱交換器の熱交換において、
前記塔頂流れの一部または全部は、前記塔頂流れ用スチーム生成熱交換器内で水と熱交換してスチームを生産し、
原料予熱熱交換器において、前記塔底流れまたは生成物流れの一部または全部は前記原料予熱熱交換器内で原料供給領域に流入される原料と熱交換して原料を昇温させ、
下記化学式1の化合物が2−エチルヘキサノールであり、
前記塔頂流れの還流比は、1〜100である、請求項1記載のアルカノールの製造装置:
[化学式1]
R−OH
前記化学式1で、Rはアルキル基である。 - 原料予熱熱交換器は、塔底領域で流出される塔底流れの一部または全部を原料供給領域に流入される原料と熱交換して原料を昇温させる塔底流れ用原料予熱熱交換器である、請求項7に記載のアルカノールの製造装置。
- 原料予熱熱交換器は、生成物領域で流出される生成物流れの一部または全部を原料供給領域に流入される原料と熱交換して原料を昇温させる生成物流れ用原料予熱熱交換器である、請求項7に記載のアルカノールの製造装置。
- 請求項1の装置を使用してアルカノールを製造する方法であって、該方法は、
下記化学式1の化合物を含む原料を分離壁型蒸留塔に流入する段階と;
前記流入された原料を蒸留して生成物流れ、塔底流れ及び塔頂流れに分離して流出する段階とを含み、
前記塔頂流れの一部または全部を前記蒸留塔に流入される原料または蒸留塔外部の水と熱交換させるか、前記蒸留塔に流入される原料と熱交換させ、
下記化学式1の化合物が2−エチルヘキサノールであり、
前記塔頂流れの還流比は、1〜100である、アルカノールの製造方法:
[化学式1]
R−OH
前記化学式1で、Rはアルキル基である。 - 生成物流れまたは塔底流れの一部または全部を前記蒸留塔に流入される原料とさらに熱交換させる、請求項10に記載のアルカノールの製造方法。
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