KR101182689B1 - 3급-부탄올/물 혼합물로부터 2-부탄올을 제거하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공업용 C4-탄화수소 혼합물로부터 제조된 3급-부탄올(TBA)이 이소부텐과 물로 해리되어 수득되는, 3급-부탄올/물 혼합물로부터 2-부탄올을 분리하는 방법에 관한 것이다. 형성된 이소부텐이 분리된 후 공업용 TBA 또는 TBA/물 공비혼합물이 이소부텐과 물로 해리되어, 2-부탄올(SBA)이 농축된 TBA/물 혼합물을 수득한다. 2-부탄올을 제거하지 않은 TBA/물 혼합물은 시판용 TBA 또는 TBA/물 공비혼합물의 제조에 부적절하다. 본 발명에 따라, 혼합물은 우선, 증류처리에 의해, TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다 높지만 인접한 물 농도를 가지며, 혼합물의 조성의 위치가 압력의 변화에 의해 이동하여, 물의 농도가 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다 낮아지게 되어, 결과적으로 혼합물이 증류에 의해 분리되게 된다.
2-부탄올, 3급-부탄올, 이소부텐, 공비혼합물, 증류, 증류 경계선, 압력

Description

3급-부탄올/물 혼합물로부터 2-부탄올을 제거하는 방법{Process for removing 2-butanol from tert-butanol/water mixtures}
도 1은 TBA/SBA/물 3성분계의 증류 경계선이다. A-H-J-A 범위가 증류영역 1이고, H-E-D-J-H 범위가 증류영역 2이다.
도 2는 본 발명의 공정이 수행될 수 있는 플랜트의 계통도이다.
본 발명은 2급 부탄올(이하 2-부탄올 또는 SBA로 표기함)을 3급-부탄올/물 혼합물로부터 분리하는 방법에 관한 것이며, 당해 방법은 3급-부탄올(TBA), 특히 공업용 C4-탄화수소 혼합물로부터 제조된 3급-부탄올이 이소부텐과 물로 해리되어 수득된다.
이소부텐은 부틸 고무, 폴리이소부틸렌, 이소부텐 올리고머, 분지된 C5-알데하이드 및 C5-카복실산 제조용 출발 물질이다. 이소부텐은 또한 알킬화제로서, 과산화물 제조용 중간체로서도 사용된다.
공업 스트림(stream)에서, 이소부텐은 포화 C4-탄화수소 또는 불포화 C4-탄화수소와 함께 존재한다. 이소부텐은 증류에 의해 이들 혼합물로부터 경제적으로 분리될 수 없는데, 그 이유는, 이소부텐과 1-부텐 사이의 비등점 차이가 적거나 분리 인자가 매우 낮기 때문이다. 따라서 이소부텐을 잔류 탄화수소 혼합물로부터 용이하게 분리되는 유도체로 전환시키고 당해 분리된 유도체를 이소부텐과 유도체 형성제로 재해리킴으로서, 이소부텐을 공업용 탄화수소 혼합물로부터 분리한다.
다음의 과정은 일반적으로 이소부텐을 C4 분획(fraction)(예: 스팀크랙커(steamcracker)로부터의 C4 분획)로부터 분리하기 위해 사용한다. 다중 불포화 탄화수소의 주요 성분, 주로 부타디엔이 추출(또는 추출 증류) 또는, 직쇄 부텐에 대한 선택적 수소화에 의해 제거된 다음, 잔류 혼합물[추출 잔류물(raffinate) I 또는 수소화 크랙킹 C4]이 알콜 또는 물과 반응된다. 알콜로서의 메탄올을 사용하면 메틸 3급-부틸 에테르(MTBE)가 수득되고, 물을 사용하면 3급-부탄올(TBA)이 수득된다. 이들이 분리된 뒤, 생성물의 형성과 반대로, 두 생성물이 재해리되어 이소부텐을 수득할 수 있게 된다.
TBA의 해리는 MTBE의 해리보다 수행이 용이하고 부산물의 양이 더 적기 때문에 이소부텐을 분리하는 바람직한 방법이다. TBA의 해리는 바람직하게는, 기상 또는 액상에서 산의 존재하에, TBA의 부분 전환을 동반하여 수행된다.
직쇄 부텐 또한 존재하는 이소부텐-함유 탄화수소 스트림이 이소부텐으로부터의 TBA의 제조에 사용되는 경우, 소량의 2-부탄올(SBA)이 또한 형성된다.
임의의 추가적 문제점이 여기에 존재하는가는, 생성된 반응 혼합물이 어떻게 반응하여 순수 TBA 또는 TBA/물 공비혼합물이 수득되는가에 좌우된다. 반응 혼합물의 2-부탄올 함량이 낮기 때문에, 최대 허용되는 2-부탄올 농도(예를 들면, TBA 또는 TBA/물 공비혼합물 중 0.2질량%)가 초과되지는 않는다.
그러나 공업용 TBA 또는 TBA/물 공비혼합물이 부분적으로 이소부텐과 물로 해리되는 경우, 형성된 이소부텐을 분리하는 것은 TBA/물 혼합물이 2-부탄올(SBA)로 농축되는 결과를 초래한다. 이러한 혼합물은 분리되는 2-부탄올이 없는, 시판 가능한 품질의 TBA 또는 TBA/물 공비혼합물의 제조에 부적합하다. 마찬가지로 이소부텐을 상기한 혼합물로부터 제조하는 것은 비실용적인데, 그 이유는, 2-부탄올 함량의 증가 역시 이소부텐 중의 직쇄 부텐 농도의 증가를 초래하기 때문이며, 그 결과 이소부텐 사양을 충족시킬 수 없다. 따라서 TBA의 손실을 방지하면서 2-부탄올 부분을 배출하는 것이 필요하다.
따라서 본 발명의 목적은 SBA, TBA 및 물을 포함하는 혼합물로부터, TBA의 손실 없이 SBA를 분리할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
그러나 SBA, TBA 및 물의 3성분 혼합물은 증류로 분리하기가 어려운데, 그 이유는, 이들 3성분계가, 물이 약 11질량%(대기압에서 10 내지 12.5질량%로 보고됨)(도 1의 H지점)인 2성분 물/TBA 공비혼합물과 물이 약 28질량%(대기압에서 26.7 내지 32질량%로 보고됨)(도 1의 J지점)인 2성분 물/SBA 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선(distillation boundary line)을 나타내기 때문이다. 당해 증류 경계선은 두 개의 증류영역(distillation field)으로 나뉜다. 따라서 상기 3성분계는 두 개의 증류영역, 즉 A-H-J-A 범위인 증류영역 1과 H-E-D-J-H 범위인 증류영역 2로 나뉜다(도 1 참조). 증류영역 1에서, 고비등점인 것은 물이고, 저비등점인 것은 TBA/물 공비혼합물이며, 중간 비등점인 것은, 순수한 형태로 분리될 수 없는 SBA/물 공비혼합물이다.
통합된 TBA-이소부텐 플랜트로부터 SBA를 배출하기 위해, SBA로 농축된 스트림을 사용하는 것이 가장 경제적이다. 그러나 TBA의 해리로 수득된 스트림은 SBA 함량이 비교적 낮다. 이들 스트림은 일반적으로 증류영역 1의 조성을 갖는다. 그러나 이들 스트림은 일반적으로, 당해 스트림의 성분 내에 존재하는 것으로 간주될 필요없는 첨가 물질을 추가로 소량 포함한다. 증류영역 1의 조성을 갖는 이러한 혼합물을 증류에 의해 처리하려 하는 경우, 고비점 성분으로서의 순수한 물과 컬럼 상단 분획으로서의 SBA/TBA/물의 혼합물을 분리하거나, 컬럼의 증류액 내에서 TBA/물 공비혼합물을 최저비점 혼합물로서 수득하고, 컬럼 하부에서 물의 함량이 높은 SBA/TBA/물을 포함하는 고비점 혼합물을 수득하는 것이 가능하다. 따라서 질량 수지(mass balance) 및 바람직하지 않은 증류선 위치로 인하여, 당해 스트림의 배출이 경제성이 있을 정도로 SBA 함량을 충분히 증가시키지 못한다. 당해 계 중의 혼화성 영역(도 1: C-F-G-C) 역시, 성분들의 분리 또는 이들 농도의 증가를 위해 경제적으로 이용되지 못한다.
그러나 놀랍게도, 1단 또는 다단 증류공정에 의해 공급물 혼합물에서 물이 제거되는 경우, 실질적인 TBA의 손실 없이도 물, SBA 및 TBA를 포함하고 조성이 증류영역 1에 해당하는 생성물 스트림, 특히 SBA로 농축된 생성물 스트림이 발생하고, 압력을 변화시켜 상기 혼합물의 조성을 증류영역 2에 위치키고, 이 혼합물을 증류에 의해 SBA와 TBA/물 혼합물로 분리함으로써 SBA가 분리될 수 있음이 밝혀졌다.
압력 변화의 결과, 증류 경계선의 위치는 B-C(저압) 에서 H-J(J 지점의 정확한 위치: C와 I 사이)(중간 압력)를 거쳐 B-I(고압)로 이동한다. 따라서, 우선 증류에 의해 증류영역 1의 경계 H-J로 접근하고, 압력을 변환시킨 다음, B-C(저압) 또는 B-I(고압)에 의해 증류영역 2에서 본질적으로 순수한 SBA를 분리할 수 있다.
따라서 본 발명은 SBA, TBA 및 물을 포함하고, 물의 질량비가 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도치보다 높은, 즉 혼합물의 SBA/TBA/물 조성이 증류영역 1에 해당하는 공업용 혼합물로부터 SBA를 분리하는 방법을 제공하며, 당해 방법의 제1단계에서는, 수득된 증류물이, SBA/TBA/물 조성에 있어서, 소정의 압력에서 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다는 높은 물의 질량비를 갖도록, 즉 이의 SBA/TBA/물 조성에 있어서 증류영역 1에 해당되도록 물이 증류공정에 의해 상기 공업용 혼합물로부터 분리되고, 제2단계에서는, 상기 공업용 혼합물이, 혼합물의 SBA/TBA/물 조성에 있어서, 소정의 압력에서 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다 낮은 물의 질량비를 갖도록 압력을 후속적으로 변화시키며 당해 압력에서 증류에 의해 상기 공업용 혼합물이 SBA를 포함하는 스트림과, TBA와 물을 우세하게 포함하는 스트림으로 분리된다.
따라서, 단계들 사이에서 압력이 변하는 2개의 증류 단계를 조합함으로써 본 발명의 공정 중에 SBA가 분리된다.
본 발명의 공정은, 성분 각각의 농도에 좌우되는 다상계에서의 각각의 파라메터와 함께 압력, 용적 및 온도가 계의 상태를 기술하는데에 필요하다는 사실에 근거한다. 도 1의 H와 J 지점은 오직 대기압 범위내의 압력에서 제1 근사치에 적용된다. 고압에서는 증류 경계선이 이동하여 B와 I 지점에 접하고, 저압에서는 증류 경계선이 이동하여 B와 C 지점에 접한다. 따라서 일정한 조성에서, 압력이 증가하거나 감소하여 조성이 증류영역 2에 해당할 수 있으며, 그 결과 SBA가 증류에 의해 혼합물로부터 분리될 수 있다. 성공적인 분리를 위해서는, 혼합물의 조성이 증류 제1단계에서 조절되어, 비록 증류영역 1에 해당하더라도 이와 동시에 혼합물이, B, H, J 및 C 지점 또는 B, H 및 I 지점에 해당되는 구역 내에 위치해야 한다.
본 발명의 공정은 SBA, TBA 및 물을 포함하는 혼합물로부터의 SBA의 분리를 가능하게 하고, 여기서 물의 질량비는 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다 높기 때문에, SBA는 증류에 의해 순수하게 분리될 수 없다. 본 발명의 공정을 적용하면 비말(飛沫)동반제(entrainer) 또는 다른 분리성 물질을 생략할 수 있기 때문에, 이들 조제를 고가로 제거하는 것을 방지할 수 있으며, 공정 과정에서 이들 조제에 의한 생성물의 오염 위험이 없다.
본 발명의 공정은 이들 양태에 제한되지 않고 하기에 기술된다.
SBA, TBA 및 물을 포함하고, 물의 질량비가 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도치보다 높은, 즉 혼합물의 SBA/TBA/물 조성이 증류영역 1에 해당하는 공업용 혼합물로부터 SBA를 분리하기 위한 본 발명의 공정에서, 제1단계에서는, 수득된 증류물이, SBA/TBA/물 조성에 있어서, 소정의 압력에서 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다는 높은 물의 질량비를 갖도록, 즉 이의 SBA/TBA/물 조성에 있어서 증류영역 1에 해당되도록 물을 증류공정에 의해 상기 공업용 혼합물로부터 분리하고, 제2단계에서는, 상기 공업용 혼합물이, 혼합물의 SBA/TBA/물 조성에 있어서, 소정의 압력에서 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다 낮은 물의 질량비를 갖도록 압력을 후속적으로 변화시키며 당해 압력에서 증류에 의해 상기 공업용 혼합물이 SBA를 포함하는 스트림과, TBA와 물을 우세하게 포함하는 스트림으로 분리된다. 압력 변화는, 제1단계에서 수득된 혼합물이, 압력 변화 후 증류영역 2에 해당하는 조성을 갖는 방식으로 증류 경계선을 이동시킨다.
본 발명의 공정의 제1단계에서의 물의 제거는 1단 또는 다단, 특히 1단 또는 2단 증류공정에서 수행된다. 제1단계에서 증류 컬럼에 의해 물을 분리하는 것이 바람직하다.
제1단계 증류공정은 0.05 내지 15barabs(bara)의 압력에서 수행하는 것이 유리할 수 있다. TBA/물 공비혼합물만이 압력(약 1bar)의 증가에 따라 물 농도의 최소값을 나타내며, SBA/물 공비혼합물의 경우 물 농도가 압력의 증가에 따라 일정하게 감소한다. 따라서 제1단계 증류공정은 바람직하게는 0.5 내지 5bara, 특히 0.6 내지 2bara에서 수행된다. 제2단계 증류공정이 수행되는 압력은 바람직하게는 제1단계의 압력보다 적어도 2배, 특히 바람직하게는 적어도 3배만큼 크다. 감압하여 공정을 수행하는 경우, 제1단계의 압력은 바람직하게는 제2단계의 압력보다 적어도 2배, 특히 바람직하게는 적어도 3배만큼 크다.
제1단계 증류공정이 0.7 내지 5bara에서 수행되는 경우, 제2단계 압력을 0.05 내지 0.7bara 미만으로 감소시켜 해당 압력에서 증류에 의해 SBA를 제거시키거나, 제2단계 압력을 5bara 초과 내지 15bara로 증가시켜 해당 압력에서 증류에 의해 SBA를 제거시키는 것이 유리함을 밝혀냈다. 특히 SBA 농도가 0.001 내지 30질량%인 경우, 압력 역시 변하여, 제1단계 공정이 0.4 내지 5bara에서 수행되고 제2단계 공정이 5 내지 15bara, 특히 5 내지 10bara에서 수행되는 것이 바람직하며, 이 경우 압력들이 적어도 2배만큼 재차 상이해야 한다. 이는, 증류영역 1 및 증류영역 2의 경계에서의 엔드 지점(end point) B 또는 H가 중간 수준의 압력(0.5 내지 5bara, 특히 0.6 내지 2bara)에서 H에 인접하고, 압력이 0.5bara 미만인 경우와 압력이 5bara를 초과하는 경우에는 상기한 엔드 지점 B 또는 H가 B에 인접하게 됨으로써 가능하다. 저압력에서 고압력으로 될수록 엔드 지점 C 지점은 계속 엔드 지점 I 방향으로 이동한다.
제1단계 증류공정에서 잔사로서 분리된 물은 바람직하게 유기 조성물, 특히 TBA의 함량이 10질량% 이하, 바람직하게는 5질량% 이하, 매우 특히 바람직하게는 3 내지 0.05질량%이다. 0.001질량%로 저하된 수치로 수득할 수도 있지만, 일반적으로는 그럴 필요가 없으며 경제적으로 실행하는 것이 불가능하다. TBA와 SBA는 수성 잔사로부터 함께 분리되어, 순수하거나 거의 순수한 물이 남게 된다. 당해 분리는, 예를 들면, 전적으로 증류에 의해 수행될 수 있는데, 그 이유는, 혼합물이 증류영역 1에 속하는 조성을 가지며, 순수하거나 거의 순수한 물은 고비점 물질로서 수득될 수 있고 SBA/TBA/물의 혼합물은 증류에서 컬럼 상단 분획으로 수득될 수 있기 때문이다. 물을 다시 분리하기 위해, 서브스트림(substream)의 배출 뒤에, 컬럼 상단 분획으로 수득된 혼합물을 전부 또는 부분적으로 본 발명의 공정의 제1단계로 재순환시킬 수 있다.
적절한 경우, 잔사의 일부가 TBA 합성 플랜트에서 공정용수로서 직접 사용될 수도 있다.
본 발명의 공정의 제2단계 증류공정에서, 2-부탄올과, 일부 존재가능한 고비점 성분을 포함하는 SBA-함유 스트림이 컬럼 하단 생성물로서 수득된다. 제1단계에서 수득된 증류물로부터 제2단계에서 증류에 의해 분리된, 2-부탄올-함유 스트림의 TBA 성분은 바람직하게는 2질량% 이하, 바람직하게는 1.7질량% 이하이다. 저비점 성분 또한 함유할 수 있는, TBA와 물을 포함하는 스트림은 컬럼 상단 생성물로서 배출된다. 상단 생성물의 2-부탄올 함량은 바람직하게는 4질량% 이하, 특히 3질량% 이하이다. 컬럼의 하단에서, 고비점 성분이 없거나 거의 없는 2-부탄올은, 기화기(vaporizer)의 기상으로부터 2-부탄올을 제거하거나, 컬럼의 스트리핑 구역(stripping section)의 측면 스트림으로서의 기체 또는 액체 형태로 수득될 수 있다. 제2단계에서 컬럼 상단 생성물로 수득된 TBA 및 물 함유 스트림의 일부는 제1단계에서 수득된 증류물과 혼합되어, 제2단계의 분별증류에서 공급물로 사용될 수 있다.
본 발명의 공정에 의해 혼합물로부터 분리되고 공정의 제2단계에서 증류물으로서 수득된 TBA 분획은 공지된 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 이소부텐 제조용 출발 물질로 제공될 수 있다. TBA 분획에 존재하는 임의의 저비점 성분은 증류에 의해 분리될 수 있다.
분리된 2-부탄올은 통상의 공업 용도에 활용될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 2-부탄올은 메틸 에틸 케톤의 전구체, 표면 피복제용 용매, 수지용 용매, 브레이크액 성분 및 세정제 성분으로 사용될 수 있다. 또한 방향제, 염료 및 습윤제의 제조에도 사용된다.
본 발명의 공정에서 수득된 스트림의 분별증류, 특히 제1단계 공정으로부터의 증류물의 분별증류는, 트레이, 회전내장(rotating internal), 불규칙 충전물 및/또는 규칙 충전물로 이루어질 수 있는 내장재가 구비된 하나 이상의 컬럼에서 수행될 수 있다. 제1단계 증류공정과 제2단계 증류공정에서 각 단계당 컬럼 1개를 적용하는 것이 바람직하다.
컬럼 트레이의 경우, 단(plate)에 홀 또는 슬릿을 갖는 트레이, 빌(bill), 캡(cap) 또는 후드(hood)로 덮힌 넥(neck) 또는 침니(chimney)를 갖는 트레이, 단에 이동성 밸브를 씌운 홀을 갖는 트레이 및 특수한 구조를 갖는 트레이가 사용될 수 있다.
회전내장을 포함하는 컬럼에서, 환류액(runback)은 깔때기를 회전시키켜서 분무되거나, 회전자(rotor)에 의해 가열된 튜브 벽에 필름으로서 살포된다.
본 발명의 공정에 적용된 컬럼에서 각종 충전물로 구성된 무질서한 층이 사용될 수 있다. 충전물은 실질적으로 임의의 물질(예: 강철, 스테인레스 스틸, 구리, 탄소, 석기, 자기, 유리, 플라스틱 등)로 제조될 수 있으며, 각종 외형(예: 구 형, 표면이 매끈하거나 프로파일된 환형, 벽면에 내부 웹 또는 홀이 있는 환형, 와이어 메쉬 환형, 안장형 또는 나선형)을 가질 수 있다.
일반적인 형상을 갖는 충전물은, 예를 들면, 금속 또는 플라스틱의 시트 또는 직조된 메쉬를 포함할 수 있다. 이러한 충전물의 예는 줄처 라멜렌파쿤겐 멜라팍(Sulzer Lamellenpackungen Mellapak)에서 제조한 시트 금속 줄처 게베베파쿤겐 BX, 멜라팍플루스(Sulzer Gewebepackungen BX, MellapakPlus)와 같은 고성능 충전물, 줄처(Sulzer)에서 제조한 옵티플로우(Optiflow), 몬츠(Montz)에서 제조한 BSH 및 쿠니(Kuhni)에서 제조한 롬보팍(Rombopak)과 같은 구조화된 충전물이 있다.
본 발명의 제1단계 공정에서 사용되는, 공업용 혼합물의 예비 탈수용으로 사용되는 컬럼은 바람직하게 이론단(theoretical plate)수가 3 내지 50, 특히 6 내지 40이다. 유입단(inflow plate)은 증류영역 1에서의 혼합물의 조성에 좌우된다. 공급물은 바람직하게 컬럼 상단으로부터 2 내지 45번째, 특히 3 내지 35번째 이론단에 유입된다(여기서, 이론단은 이론적인 증류 스테이지에 해당한다).
SBA가 분리되는, 본 발명의 제2단계 공정에서 증류는 이론단수가 5 내지 70, 특히 10 내지 60인 컬럼에서 바람직하게 수행된다. 제1단계와 마찬가지로, 유입단은 혼합물의 조성에 좌우되며, 바람직하게는 컬럼 상단으로부터 2 내지 55번째, 특히 3 내지 35번째 단이다.
제1단계 및 제2단계 공정의 수행을 위한 컬럼의 운전압력은 바람직하게는 0.05 내지 15barabs(bara)이다. 상기 기술된 바와 같이, 제2단계 공정의 수행을 위한 컬럼 압력은, 제1단계 공정의 수행을 위한 압력보다 높거나 낮아야 한다.
본 발명의 공정은 TBA의 손실 없이, 증류영역 1에 해당하는 임의의 TBA, SBA 및 물의 3성분 혼합물로부터 2-부탄올이 분리되도록 한다. 당해 공정은, 혼합물이 추가로 고비점 성분(예: 이소부텐의 올리고머화에 의해 형성된 C8-탄화수소, C12-탄화수소와 C8-알콜) 및/또는 저비점 성분(예: 이소부텐 또는 C4-탄화수소)을 5질량% 이하 포함하는 경우에도 성공적이다. 따라서 2-부탄올, 특히 3급-부탄올 함량이 2질량% 이하, 바람직하게는 1.7질량% 이하인 2-부탄올 혼합물이, 본 발명의 공정에 의해 제조될 수 있다.
특히, TBA로부터 물을 제거함으로써 이소부텐을 제조한 플랜트로부터의 2-부탄올이 농축된 TBA 스트림을 본 발명의 공정에 사용한다. 일반적으로 TBA 스트림은 추가의 성분으로서 C4-탄화수소 및 C4-올레핀의 컬럼 하단 생성물을 추가로 포함한다.
본 발명의 공정이 수행될 수 있는 플랜트의 계통도가 도 2에 제시되어 있다. 우선, 공급물 혼합물(1)이 컬럼(2)에서 증류되어 컬럼 하단으로 물이 농축된 스트림(3)이 배출된다. 상기한 방법에 의해 부분 탈수된 증류 스트림(4)은, 컬럼(6)의 증류물(8)의 일부(5)와 임의로 혼합되어 컬럼(6)으로 유입된다. 여기서 혼합물(4)은, 분리 대상인 2-부탄올을 포함하는 하단 생성물(7)과 TBA, 물 및 기타 존재가능한 저비등점 성분을 포함하는 최상단 생성물(8)로 분리된다. 본 발명에 따르는 컬럼(6)은 컬럼(2)와 상이한 압력하에서 운전된다. 고비점 성분을 적은 비율로 함유하는 2-부탄올을 수득하기 위해, 생성물이 컬럼(6)의 기화기의 기상으로부터 제거되거나, 또는 컬럼(6)의 스트리핑 구역의 기체 또는 액체 형태의 측면 스트림(7A)으로서 제거된다. 증류물 스트림(8)의 전체 또는 일부는 TBA 해리시 공정에 공급물로서 바로 재사용될 수 있다.
컬럼(6)의 공급물은, 이의 물의 함량에 대해 컬럼(6)에 적용된 압력에서는 증류영역 2에 존재하나, 컬럼(2)에 적용된 압력에서는 증류영역 1에 존재한다. 물의 함량은 SBA/TBA/물의 3성분계에서 B-C 경계면으로 기술된 함량보다 낮다. 또한 당해 혼합물은 추가의 성분(예: C8-올레핀 또는 C8-알콜)을 5질량% 이하, 특히 3질량% 이하, 매우 특히 바람직하게는 2.5질량% 이하 함유할 수 있다.
펌프, 축합기, 밸브, 열교환기 및 기화기와 같은 통상의 장치들은 계통도에 도시되지 않았으나, 플랜트의 장치에 포함된다.
다음의 실시예는 본 명세서와 특허청구범위에 정의된 범주를 제한하지 않으면서 본 발명을 상세히 기술한다.
실시예
스트림(5)와 (7A)를 생략한, 도 2에 제시된 형태의 플랜트에서 SBA를 분리하였다. 컬럼(2)의 직경은 50mm였다. 이론단수가 12인 금속 증류 충전물을 설치하고, 공급물을 컬럼 상단으로부터 7번째 이론단에 유입시켰다. 컬럼(6)의 직경은 동일하게 50mm였다. 이론단수가 20인 금속 증류 충전물을 설치하고, 공급물을 컬럼 상단으로부터 6번째 이론단에 유입시켰다. 공급물(1)을 공업용 플랜트로부터 취하여 본 연구에 사용하였다. 컬럼(2)로부터의 증류물(4)을 수집하여 그 일부를 제2컬럼(6)의 공급물로서 사용하였다. 혼합물 중 농도가 0.1질량% 미만인 성분은 표에 나타내지 않는다.
스트림
번호		 스트림
명칭		 질량 유동
[kg/h]		 스트림의 조성
[질량%]
1 원료 1.80 물 63.5%
TBA 30.2%
2-부탄올 4.5%
C8-알콜 1.7%
기타 성분 0.1%
3 폐수 1.03 물 96.9%
TBA 0.1%
2-부탄올 0.1%
C8-알콜 2.9%
4 컬럼(2)에서 증류된
탈수 혼합물		 0.77 물 18.9%
TBA 70.3%
2-부탄올 10.4%
C8-알콜 0.1%
기타 성분 0.3%
4 컬럼(6)으로 공급되는
탈수 혼합물		 0.40 물 18.9%
TBA 70.3%
2-부탄올 10.4%
C8-알콜 0.1%
기타 성분 0.3%
5 재순환 스트림 생략
7 컬럼(6)의 하단 0.03 물 26.3%
TBA 1.6%
2-부탄올 71.1%
C8-알콜 0.9%
기타 성분 0.1%
7A 컬럼(6)에서 배출되는
측면 스트림		 생략
8 컬럼(6)의 증류물 0.37 물 18.2%
TBA 76.7%
2-부탄올 4.8%
기타 성분 0.3%
컬럼(2)는 1barabs에서 운전하였고, 환류비는 3.5였다. 컬럼(6)은 0.1barabs에서 운전하였고, 환류비는 15였다.
본 발명의 공정이, 조성이 증류영역 1에 해당하는, TBA, SBA 및 물을 포함하는 혼합물을 간단하게 분리하여, TBA를 2질량% 이하 포함하는 SBA 분획을 제공할 수 있음이 명백하다. 따라서 본 발명의 공정은 TBA, SBA 및 물을 포함하는 혼합물로부터 TBA의 상당한 손실 발생 없이, SBA가 분리될 수 있는 공정을 제공한다는 본 발명의 목적을 달성한다.

Claims (9)

  1. 2-부탄올(SBA), 3급-부탄올(TBA) 및 물을 포함하고, 물의 질량비가 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도치보다 높은 공업용 혼합물로부터 2-부탄올을 분리하는 방법으로서,
    제1단계에서는, 수득된 증류물이, SBA/TBA/물 조성에 있어서, 소정의 압력에서 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다는 높은 물의 질량비를 갖도록 물을 증류공정에 의해 상기 공업용 혼합물로부터 분리하고, 제2단계에서는, 상기 공업용 혼합물이, 혼합물의 SBA/TBA/물 조성에 있어서, 소정의 압력에서 TBA/물 공비혼합물과 SBA/물 공비혼합물을 연결하는 증류 경계선의 한계 농도보다 낮은 물의 질량비를 갖도록 압력을 후속적으로 변화시키며 당해 압력에서 증류에 의해 상기 공업용 혼합물이 SBA를 포함하는 스트림과, TBA와 물을 우세하게 포함하는 스트림으로 분리되는, 2-부탄올의 분리방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1단계에서의 물의 제거가 증류 컬럼에 의해 수행되는, 2-부탄올의 분리방법.
  3. 제2항에 있어서, 제1단계의 증류공정이 0.7 내지 5bara의 압력에서 수행되는, 2-부탄올의 분리방법.
  4. 제3항에 있어서, 제2단계의 증류공정이 제1단계의 증류공정의 압력과 상이한 압력에서 수행되고, 증류에 의한 SBA의 제거가 당해 압력에서 수행되는, 2-부탄올의 분리방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 제1단계에서 수득된 증류물이 제2단계의 증류에 의해 분리되어, 3급-부탄올을 2질량% 미만 포함하는 2-부탄올-함유 분획을 수득하는, 2-부탄올의 분리방법.
  7. 제6항에 있어서, 제2단계에서 수득된 증류물의 일부가, 제1단계에서 수득된 증류물과 함께, 제2단계의 분별증류에 공급물로서 사용되는, 2-부탄올의 분리방법.
  8. 제7항에 있어서, 2-부탄올이 제2단계에서 사용된 컬럼의 기화기의 기상으로부터 제거되거나, 당해 컬럼의 스트리핑 구역(stripping section)의 측면 스트림으로서의 기체 또는 액체 형태로 제거되는, 2-부탄올의 분리방법.
  9. 삭제
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