JP6605481B2 - 単一カラム設計における吸収／蒸留 - Google Patents

Description

本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の法の下、参照によりその全内容が完全に本明細書に記載されるかのように本明細書に援用される、２０１４年１月２４日出願の米国特許仮出願第６１／９３１，４４０号の利益を主張する。

分縮器は、蒸留生成物を蒸気流として除去するときに、蒸留カラムにおいて用いられる。この手法は、非常に揮発性の成分を完全に凝縮するために、高いカラム圧力及び低い凝縮器温度が必要とされるであろうカラムへの供給に、非常に軽い、すなわち、揮発性の成分が存在する場合に、一般に採用される。分縮器の使用により、凝縮器での費用のかかる冷凍を回避することができる。分縮器を用いた多くの蒸留スキームは、液体生成物と蒸気生成物の両方を有する。このような事例では、比較的重い成分が蒸気生成物中にかなりの量で溢出し、その逆もまたしかりである。通常の分縮スキームにおいて、液体生成物と蒸気生成物とのはっきりとした分離を維持することは不可能である。この欠点は、蒸気成分と液体成分とのはっきりとした分離をもたらすために、分割壁の両側において吸収技術と蒸留技術の両方を使用する、頂部分割壁カラムの使用によって克服することができる。

芳香族プラント（aromatics complex）には、比較的軽い成分を分離するために分縮器を使用する幾つかの蒸留スキームが存在する。このようなカラムの典型的な例は、Ｃ_５スタビライザー又はデヘプタナイザー（dehepatnizer）カラムを含む。

図１は通常のＣ_５スタビライザーの先行技術のシステムを表している。この通常のスタビライザーは、Ｃ_１〜Ｃ_４成分を塔頂蒸気生成物として、Ｃ_５を塔頂液体生成物として、及びＣ_６＋成分をカラムの底部生成物として分離することを目的とする。カラムは、４０℃の塔頂温度で８．５ｋｇ／ｃｍ^２ｇで作動させる。

しかしながら、先行技術のシステムは幾つかの不利点を有する。８．５ｋｇ／ｃｍ^２ｇで塔頂生成物中の比較的軽い成分を凝縮すること及び塔頂冷媒として冷却水を使用することは不可能である。塔頂システムは分縮器を有する。比較的軽い成分（オフガスとして用いられる）は、分縮器からの蒸気生成物として取り出される。Ｃ_５生成物は分縮器からの液体流である。かなりの量のＣ_５成分がオフガス蒸気流へと失われる。Ｃ_５成分のロスは、塔頂温度を低下させる（例えば、冷凍を利用して）又はカラム圧力を上昇させることによって防ぐことができる。しかしながら、これは、カラムの操業コストを増大させる。先行技術のシステムは、蒸気中のＣ_１からＣ_４と液体生成物中のＣ_５との緩い分離をもたらし、これらの成分の回収もまた、これらの成分がオフガス蒸気流内で失われてしまうことから、低いものとなってしまう。

図２は、通常のデヘプタナイザー（dehepatnizer）カラムの先行技術のシステムを表している。この通常のデヘプタナイザー（dehepatnizer）は、塔頂の蒸気生成物としての比較的軽い成分（Ｃ_１からＣ_５）、塔頂の液体生成物としてのＣ_７及びカラムの底部生成物としてのＣ_８＋成分を分離することを目的とする。カラムは、４０℃の塔頂温度で５．０ｋｇ／ｃｍ^２ｇで作動させる。

本発明の実施態様は、２つの異なるユニット動作（吸収及び蒸留）が頂部分割壁カラムの両側で生じるプロセスを対象とする。分割壁カラムの一方の側は、吸収を利用して供給物から非凝縮性成分を分離し；分割壁のもう一方の側は蒸留を利用して比較的重い液体成分を分離する。

先行技術に従った通常のＣ５スタビライザー。 先行技術に従った通常のデヘプタナイザー（dehepatnizer）カラム。 スタビライザー設計のための本発明の実施態様に従ったプロセススキーム。 デヘプタナイザー（deheptanizer）設計のための本発明の実施態様に従ったプロセススキーム。

本発明の実施態様は、２つの異なるユニット動作（吸収及び蒸留）が頂部分割壁カラムの両側で生じるプロセスを対象とする。

図３に示される本発明の実施態様では、請求項に係る発明についてのプロセススキームは、頂部が分割した単一のカラムにおいて、軽い成分（非凝縮性）、Ｃ_５（頂部液体生成物）、及びＣ_６＋（重いもの）を分離するように設計される。供給流は、最初に、頂部が分割したカラムの予備分画側に送られる。垂直な分割壁はカラムの頂部部分を二等分に分割する。壁の供給側は予備分画区域と呼ばれる。非凝縮性物質（オフガスとして利用される）は、塔頂の蒸気生成物としてベント凝縮器から除去される。本発明のある特定の実施態様では、カラム塔頂圧力は、塔頂蒸気生成物ライン上で圧力制御装置を介して２．７ｋｇ／ｃｍ^２ｇに設定される。供給の上の区域は、比較的重い成分のロスを最小限に抑えるために主として用いられる吸収区域としての機能を果たす。予備分画側は、以下の２つの供給源から来る環流を有する：ベント凝縮器からの凝縮された液体流；及び底部のポンプからの重い流れ。

本発明のある実施態様では、主区域の塔頂からの蒸気は、空冷式熱交換器内で、続いて水冷式凝縮器で、凝縮かつ４０℃まで冷却される。凝縮器の出口は塔頂受槽内に集められる。Ｃ_５液体は、ドラムから環流ポンプを介して汲み出される。軽液の一部は環流としてカラムに戻され、残りはＣ_５生成物として取り出される。

本発明のある実施態様では、主カラムの頂部の温度は、環流量制御ループを用いてカスケード制御される。これは、比較的重い成分のカラムの塔頂へ向かう傾向を抑制することにより、Ｃ_５生成物の品質に係る制御を可能にする。

本発明のある実施態様では、主区域に接続されるリボイラは、加熱媒体として蒸気を利用するサーモサイフォン式蒸気リボイラである。リボイラへの熱注入は、カラム底部トレイ温度制御装置に縦続接続された蒸気量を制御することによって調節される。

Ｃ_５底部生成物は、底部生成物の流量と縦続接続されたレベル制御ループによって制御される。

表１は、通常のスタビライザー設計と請求項に係る発明であるＴＤＷＣスタビライザー設計との動作パラメータの比較を表している。

図４は、デヘプタナイザー設計のための本発明の実施態様に従ったプロセススキームを表している。カラム圧力は１．８ｋｇ／ｃｍ^２ｇまで低下させる。ＧＴ−低圧デヘプタナイザーはエネルギー消費を１９％低減する。

表２は、通常のデヘプタナイザー設計と請求項に係る発明であるＴＤＷＣスタビライザー設計との比較を表している。

本発明の全般的な態様は、頂部が分割したカラムを使用して、蒸留プロセスにおいてエネルギー効率を向上させる方法、又はより良好な生成物純度のための方法に関する。当業者は、本開示から得られた知識を用いて、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に開示される方法にさまざまな変更がなされうることを認識するであろう。理論的又は観察された現象又は結果を説明するために用いられる機構は、単なる例示として解釈されるべきであり、添付の特許請求の範囲を多少なりとも限定すべきものではない。

Claims (5)

1. カラムの頂部を第１の側と第２の側とに分割するために、カラムの内側から部分的にカラムを通って延びる分割壁；
   第１の側に結合され、第１の側への供給を提供するように構成された供給ライン；
   第１の側に配置され、非凝縮性成分を分離するように構成された吸収ユニット；
   第２の側に配置され、より重質の液体成分を分離するように構成された蒸留ユニット；
   第１の側に結合され、第１の側から塔頂生成物を受け取るように構成された部分凝縮器；及び
   第２の側に結合され、第２の側から塔頂生成物を受け取るように構成された全凝縮器
   を備えた蒸留カラム。
2. 部分凝縮器がベント凝縮器である、請求項１に記載のカラム。
3. 全凝縮器が水冷凝縮器である、請求項１又は２に記載のカラム。
4. 第１の側が吸収溶媒を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のカラム。
5. カラムに結合され、より軽質の非凝縮性成分の除去のための吸収媒体として使用するために塔の底部生成物を第１の側に供給するように構成された底部供給ラインを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のカラム。

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