KR101516457B1

KR101516457B1 - 다단 히트 펌프 압축기 및 인터-리보일러를 갖는 분리기

Info

Publication number: KR101516457B1
Application number: KR1020107007925A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에이 베게레르; 폴 에이 세크리스트
Original assignee: 유오피 엘엘씨
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2015-04-30
Also published as: CN101854988B; US20090120780A1; WO2009064543A2; WO2009064543A3; KR20100097092A; SA08290714B1; US7981256B2; TW200927908A; CN101854988A

Abstract

2종의 물질의 혼합 스트림으로부터 생성물 스트림을 생성하는 분리기 시스템을 개시한다. 다단 히트 펌프 압축기가 저부 리보일러 및 중간 리보일러와 조합되어 사용되어, 유틸리티 사용량을 감소시킨다. 중간 리보일러는 저부 리보일러 열원에 비해 낮은 온도의 열원의 사용을 가능하게 한다. 다단 히트 펌프 압축기의 제1 단은 압축 오버헤드 증기를 중간 리보일러에 급송하고, 제2 단은 압축 오버헤드 증기를 저부 리보일러에 급송한다. 개시된 구조 및 방법은 프로필렌/프로판 분리기 시스템에 있어서 히트 펌프 압축기의 동력 소모와 트림 응축기의 부하를 20% 이상 감소시킨다. 칼럼의 압력 및 온도를 트림 응축기의 온도와는 관계없도록 하기 위해 오버헤드 트림 응축기의 상류측에 제3 압축단을 이용할 수 있다.

Description

다단 히트 펌프 압축기 및 인터-리보일러를 갖는 분리기{SPLITTER WITH MULTI-STAGE HEAT PUMP COMPRESSOR AND INTER-REBOILER}

본 발명은 일반적으로는 탄화수소의 처리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 탄화수소 함유 물질을 유사한 비등점을 갖는 예를 들면 프로필렌과 프로판과 같은 2종의 물질을 포함하는 중간 스트림으로 되게 초기 처리하고 이들 2종의 물질을 분류 또는 분리하는 것에 관한 것이다.

경질 올레핀은 수많은 화학 물질의 제조를 위한 공급 물질로서 이용된다. 경질 올레핀은 통상 석유 원료로부터 얻어지는 것과 같은 탄화수소의 증기 또는 촉매 분해(cracking) 프로세스를 통해 제조되어 왔다. 중질 탄화수소 스트림의 유동상 촉매 분해(Fluidized Catalytic Cracking : FCC)는 비교적 높은 비등점의 탄화수소를 미세하게 분할되거나 입자상의 고상 물질로 이루어진 촉매와 접촉시킴으로써 통상 수행되고 있다. 그 촉매는 원하는 형태의 유체 운반을 생성하기에 충분한 속도로 가스 또는 증기가 촉매를 통과하게 함으로써 유체와 유사한 방식으로 운반된다. 유동상의 촉매와 중질 탄화수소의 접촉은 분해 반응을 초래한다.

FCC 프로세스는 미국 특허 제5,360,533호, 제5,584,985호, 제5,858,206호 및 제6,843,906호에 보다 상세하게 기재되어 있다. 다양한 접촉 구역, 재생 구역 및 스트리핑 구역(stripping zones)과 더불어, 이러한 다양한 구역들 간에 촉매를 운반하는 구성에 대한 특정 세부 사항은 당업자들에게 공지되어 있다.

FCC 반응기는 경유(gas oil) 또는 중질 공급물을 광범위한 생성물로 분해하는 데에 이용된다. FCC 유닛으로부터 분해된 증기는 통상 메인 칼럼 형태의 분리 구역으로 유입되고, 여기서 가스 스트림, 가솔린 유분, 접촉 분해 경유(light cycle oil : LCO), 접촉 분해 중유(heavy cycle oil : HCO), 정제유(clarified oil : CO) 성분들이 제공된다. 가스 스트림은 수소, C₁ 및 C₂ 탄화수소, 및 액화 석유 가스(LPG), 즉 C₃ 및 C₄ 탄화수소를 포함할 수 있다.

폴리프로필렌, 프로필 벤젠, 큐멘(cumene) 등의 제조를 위해 프로필렌과 같은 경질 올레핀의 필요성이 증가하고 있다. 연구 노력의 결과로 FCC 프로세스의 발전이 이루어져, 프로필렌과 같은 경질 올레핀을 보다 높은 상대적 수율로 생성하거나 얻을 수 있게 되었다. 그러한 프로세스는 미국 특허 제6,538,169호에 보다 상세하게 기재되어 있다.

종래의 FCC 프로세스에서는 혼합 프로필렌/프로판 스트립을 생성한다. 이러한 혼합 프로필렌/프로판으로부터 프로필렌의 회수 및 정제는 일련의 증류 작업을 통해 달성된다. 그러한 일련의 증류 작업은 프로필렌으로부터 저비등점 성분과 고비등점 성분을 모두 분리하는 증류 칼럼으로 이루어지는 것으로, 일반적으로 프로판과 프로필렌의 혼합 스트림을 프로필렌 생성물이나, 하류측 작업에서 폴리머를 제조하는 데에 이용될 수 있는 "폴리머 등급(polymer grade)"의 프로필렌으로 분리하는 증류 작업을 포함한다. 증류에 의한 프로판/프로필렌의 분리는, 분리되는 종들의 상대적 휘발성, 공급물 조성, 및 "폴리머 등급" 프로필렌에 대한 생성물 순도 요건으로 인해 에너지와 자본 모두에 있어서 집약적이다.

일반적으로 분리기 칼럼(splitter column)의 에너지 소비 요건으로 인해, 에너지 비용이 증가하는 한편 화석 연료 소비와 관련한 CO₂ 배출의 감소에 대한 전반적인 필요성이 증가한다면, 유사한 비등점 물질들을 위한 분리기 칼럼을 유틸리티 사용량(utility consumption)을 감소시키게 구성하는 것이 바람직하다.

제1 물질과 제2 물질의 혼합물로부터 제1 물질을 분리하는 분리기 시스템을 개시한다. 이 분리기 시스템은 제1 물질과 제2 물질의 혼합물을 내부로 도입하는 공급물 입구가 있는 칼럼을 포함한다. 2개의 리보일러 열교환기(reboiler-heat exchanger) 및 2개의 관련 순환 루프가 이용된다. 중간 루프가 공급물 입구 아래에서 칼럼에 연결된다. 이 중간 루프는 중간 리보일러 열교환기를 통과한다. 중간 루프에 대한 대안으로서, 중간 리보일러가 칼럼 내에서 공급물 입구 아래에 배치된 스태브-인(stab-in) 열교환기로 이루어진다. 저부 루프가 칼럼의 저부에 연결되어 이 저부 루프가 저부 리보일러 열교환기를 통과한다. 저부 루프에 대한 대안으로서, 스태브-인 열교환기가 칼럼의 저부 내에 이용될 수 있다.

칼럼의 상부는 제1 오버헤드 루프 및 제2 오버헤드 루프에 연결된 오버헤드 출구를 포함한다. 제1 오버헤드 루프는 오버헤드 출구를 제1 히트 펌프 압축기 및 제2 오버헤드 루프에 연결한다. 제2 오버헤드 루프는 제1 오버헤드 루프를 제2 히트 펌프 압축기에 연결한다.

제1 히트 펌프 압축기는 제1 오버헤드 루프로부터의 증기가 고압으로 중간 리보일러 열교환기를 통과하게 하여, 중간 리보일러에 노출된 중간 물질이 가열되고 적어도 부분적으로 기화하게 한다. 제2 히트 펌프 압축기는 제2 오버헤드 루프로부터의 물질이 고압으로 저부 리보일러 열교환기를 통과하게 하여, 저부 리보일러에 노출된 저부 물질이 가열되고 적어도 부분적으로 기화하게 한다. 이러한 제1 및 제2 히트 펌프 압축기는 제1 및 제2 오버헤드 루프의 증기 스트림의 압력을 상승시키도록 작동하여, 각각의 응축 온도를 상승시킴으로써, 제1 및 제2 오버헤드 루프의 증기가 열을 중간 및 저부 리보일러로 제공할 수 있게 한다.

2개의 히트 펌프, 2개의 오버헤드 증기 루프, 및 추가적인 중간 리보일러를 사용함으로써 아래에서 제시하는 바와 같은 상당한 에너지 절감이 발생한다. 이러한 에너지 절감은 수행되는 분리에 따라 중간 리보일러 및 저부 리보일러를 위해 스태브-인 열교환기를 사용할 가능성을 열어두게 된다.

하나의 개선예에서, 제1 히트 펌프 압축기 및 제2 히트 펌프 압축기는 2단 히트 펌프 압축기의 제1 단 및 제2 단이다.

다른 개선예에서, 칼럼이 저압으로 작동하는 경우에, 제2 압축단과 트림 응축기(trim condenser) 사이에 작은 유량의 제3 압축단이 이용되어, 칼럼의 작동 온도를 트림 응축기의 온도로부터 분리시킬 수 있다. 이러한 개선예에서, 제2 오버헤드 루프를 트림 응축기의 상류측에 배치된 제3 히트 펌프 압축기에 연결하는 제3 오버헤드 루프가 마련된다. 이러한 구조에서, 3단 히트 펌프 압축기가 이용될 수 있다.

또 다른 개선예에서, 각 히트 펌프 압축기 또는 각 히트 펌프 단의 상류측에 수용 드럼이 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 오버헤드 루프는 제1 히트 펌프 압축기를 지나 제2 수용 드럼(receiving drum)을 통과하며, 이 제2 수용 드럼은 제2 히트 펌프 압축기에 연결된 증기 출구 및 제1 수용 드럼에 연결된 액체 출구를 구비한다. 제1 수용 드럼은 제1 히트 펌프 압축기에 연결된 증기 출구 및 환류 펌프에 연결된 액체 출구를 구비하며, 이 환류 펌프는 환류 입구 및 제1 생성물 출구에 연결된다. 제2 오버헤드 루프는 제2 히트 펌프 압축기를 지나 트림 응축기에 이른 후에, 제2 수용 드럼을 통과한다. 제2 수용 드럼으로부터의 액체는 제1 수용 드럼으로 보내진다.

개시된 분리기 시스템은 바람직하게는 5이상의 공급물에 대한 환류의 비(R/F)로 작동한다. 바람직한 실시예에서 다단 히트 펌프 압축기를 이용하기 때문에, 개시된 분리기 시스템은 비등점에서 11℃(20℉) 이하의 차이를 갖는 물질들을 분리하는 데에 특히 유리하다.

하나의 실시예에서, 제1 물질은 프로필렌이고 제2 물질은 프로판이다. 프로필렌/프로판 분리기의 경우, 칼럼은 120개 내지 220개의 이론적인 단(stage), 보다 바람직하게는 150개 내지 190개의 이론적인 단, 훨씬더 바람직하게는 170개의 이론적인 단을 수용한다. 또한, 공급물 입구는 칼럼의 상부에서부터 셌을 경우에 120번째 단 위쪽에서 칼럼에 연결될 수 있다. 또한, 중간 루프 출구는 칼럼의 상부에서부터 셌을 경우에 149번째 단 위쪽에서 칼럼에 연결될 수 있다. 단의 개수는 분리되는 두 물질과 이들 두 물질의 공급물 내에서의 비에 따라 현저히 달라질 것이다.

프로필렌/프로판 분리기의 경우, 제1 히트 펌프 압축기는 제1 오버헤드 루프로부터 취한 증기를 1379 kPaa(200 psia)를 초과하는 압력으로 압축하며, 제2 히트 펌프 압축기는 제2 오버헤드 루프로부터 취한 증기를 1725 kPaa(250 psia)를 초과하는 압력으로 압축한다.

그러나, 본 발명은 프로필렌/프로판 분리기, 심지어 경질 올레핀/파라핀 분리기에 한정되지 않는다. 본 명세서에 개시한 장치 및 기법은 유사한 비등점을 갖는 임의의 두 물질에 적용될 수 있으며, 그 예는 본 명세서에서 열거하기에는 너무 많다.

또한, 제1 물질과 제2 물질의 혼합물로부터 제1 물질을 분리하는 방법도 개시한다. 개시하는 방법에서는 칼럼의 상부와 저부 사이에 배치된 공급물 입구를 통해 혼합물을 칼럼 내로 도입하는 것을 포함한다. 이 방법은 또한, 칼럼의 상부로부터 취해져, 중간 및 저부 리보일러를 통과하는 제1 및 제2 오버헤드 루프를 통해 고압으로 순환하는 오버헤드 증기를 통해 중간 및 저부 리보일러에 열을 제공하는 것을 포함한다.

기타 이점들은 이하의 상세한 설명을 첨부한 청구의 범위 및 도면과 함께 고려할 때에 당업자들에게는 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 장치 및 방법은 프로필렌/프로판 분리기 시스템에 있어서 히트 펌프 압축기의 동력 소모와 트림 응축기의 부하를 20% 이상 감소시킨다.

도 1은 중질 탄화수소 공급 원료를 촉매 분해하여, 경질 올레핀을 포함한 선택된 탄화수소 분획을 흡수식 생성물 회수를 통해 획득하는 시스템의 간략화한 개략도이며,
도 2는 본 발명에 따라 유사한 비등점을 갖는 2종의 물질을 분리하는 도 1에 도시한 분리기(144)를 위한 에너지 효율적인 분리기 칼럼 구성을 간략화한 개략도이고,
도 3은 본 발명에 따라 유사한 비등점을 갖는 2종의 물질을 분리하는 도 1에 도시한 분리기(144)를 위한 에너지 효율적인 분리기 칼럼 구성을 간략화한 다른 개략도이다.

도 1에서는 중질 탄화수소 공급 원료를 촉매 분해하여, 흡수식 생성물 회수를 통해 경질 올레핀을 획득하는 시스템(10)을 개략적으로 도시하고 있고, 도 2 및 도 3에서는 유사한 비등점을 갖는 2종의 물질의 분리, 예를 들어 프로필렌/프로판 혼합물과 같은 올레핀과 파라핀의 혼합물로부터 프로필렌과 같은 경질 올레핀을 분리하기 위한 분리기 칼럼(144, 144a) 및 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 그러나, 도 2 및 도 3의 분리기 시스템이 경질 올레핀/파라핀 또는 프로필렌/프로판의 분리에 한정되지는 않는다는 점을 또한 유념해야 할 것이다.

도 2 및 도 3에 도시한 시스템은 유사한 비등점을 갖는 임의의 2종의 물질을 분리하는 데에 적용될 수 있으며, 비등점에서 11℃ 이하(∼20℉)의 차이를 갖는 물질들에 특히 유용하다. 도 2 및 도 3의 시스템(144, 144a)에 적합한 분리의 비한정적인 예로는, 에탄/에틸렌, 프로판/프로필렌, 부탄/부틸렌, 및 펜탄/펜텐의 분리를 비롯한 파라핀/올레핀의 분리; 이들 화합물들의 이성질체/노르말의 분리(예를 들면, 이소부탄/부탄의 분리); 직쇄/분지쇄 또는 다중쇄 파라핀의 분리; 에틸 벤젠/스티렌의 분리; 혼합 크실렌의 분리(예를 들면, 파라/오르소/메타 크실렌의 분리) 등이 있다.

당업자로서 본 명세서에서 제공되는 교시를 참조하는 사람들이라면, 도시한 시스템(10, 144, 144a)은 일부 열교환기, 프로세스 제어 시스템, 펌프, 분별 증류 시스템 등을 비롯한 프로세스 설비에 있어서의 일상적이거나 통상적인 다양한 요소들을 제거함으로써 간략화한 것임을 인식하고 이해할 할 것이다. 또한, 도 1 내지 도 3에 도시한 프로세스의 흐름은 수많은 양태에서 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 수정될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

분해 시스템(10)에 있어서, 적절한 중질 탄화수소 공급 원료 스트림이 라인(12)을 통해 유동상 반응기 구역(14) 내로 도입되고, 여기서 중질 탄화수소 공급 원료가 탄화수소 분해 촉매 구역과 접촉하여, 경질 올레핀을 비롯한 다양한 탄화수소 생성물을 포함하는 탄화수소 유출물을 생성한다.

그러한 실시예를 실시하는 데에 이용하기에 적절한 유동상 촉매 분해 반응기 구역은 상기한 미국 특허 제6,538,169호에 기재된 바와 같이, 분리기 용기, 재생기, 혼합 용기, 및 전환이 발생하는 공압식 운반 구역을 제공하는 수직 라이저(vertical riser)를 포함할 수 있다. 이러한 구성은 촉매를 순환시키고 그 촉매를 공급물과 접촉시킨다. FCC 프로세스를 위한 다양한 촉매가 당업자에게 공지되어 있다.

본 명세서에 따라 처리하기에 적절한 비교적 중질의 공급물로는 종래의 FCC 공급 원료나 고비등점 혹은 잔사 공급물을 포함한다. 통상적인 종래의 공급 원료는 통상 상압 잔사유(atmospheric residue)의 감압 분별 증류에 의해 제조된 탄화수소 물질로서, 315 내지 622℃(600 내지 1150℉)의 넓은 비등점 범위, 보다 통상적으로는 343 내지 551℃(650 내지 1025℉)의 보다 좁은 비등점 범위를 갖는 감압 경유(vacuum gas oil)이다. 중질 또는 잔사 공급물, 즉 499℃(930℉)보다 위에서 비등하는 탄화수소 분획 또한 적합하다. 본 발명의 유동상 촉매 분해 프로세스는 177℃(350℉)보다 위에서 비등하는 나프타 범위의 탄화수소보다 중질의 공급 원료에 통상 가장 적합하다.

유출물 또는 이 유출물의 적어도 선택된 일부분이 유동상 반응기 구역(14)에서부터 라인(16)을 통해, 메인 칼럼 섹션(22) 및 다단식 압축 섹션(24)을 갖는 탄화수소 분리 시스템(20)으로 보내진다. 메인 칼럼 섹션(22)은 바람직하게는 관련된 메인 칼럼 오버헤드 리시버를 갖는 메인 칼럼 세퍼레이터를 포함할 수 있고, 여기서 유동상 반응기 구역의 유출물이 라인(26)을 통해 보내질 메인 칼럼 증기 스트림과 라인(30)을 통해 보내질 메인 칼럼 액체 스트림을 포함하는 원하는 분획들로 분리될 수 있다. 예를 들어 중질 가솔린 스트림, 접촉 분해 경유(LCO) 스트림, 접촉 분해 중유(HCO) 스트림, 정제유(CO) 스트림을 비롯한 기타 분획 라인에 대해서는 구체적으로 도시하거나 설명하진 않는다.

메인 칼럼 증기 스트림 라인(26)은 2단 압축으로 이루어질 수 있는 다단 압축 섹션(24)으로 도입된다. 다단 압축 섹션(24)은 라인(32) 내에 고압의 세퍼레이터 액체 스트림을 형성하는 한편 라인(34) 내에 고압의 세퍼레이터 증기 스트림을 형성한다. 고압 액체 및 고압 증기의 압력을 실제로는 달리 할 수 있지만, 그러한 스트림의 압력은 통상 1375 kPag 내지 2100 kPag(200 psig 내지 300 psig) 범위이다. 그러한 다단 압축 섹션(24)은 또한 주로 보다 중질의 탄화수소 물질들로 이루어지고 라인(35)을 통해 메인 칼럼 섹션(22)으로 돌려보내 질 수 있는 것과 같은 스필 백(spill-back) 물질의 스트림을 형성할 수도 있다.

고압 세퍼레이터 액체 스트림(32)은 C₃+ 탄화수소를 포함할 수 있고, 실질적으로 이산화탄소와 황화수소가 존재하지 않는다. 고압 세퍼레이터 증기 스트림(34)은 C₂- 탄화수소를 포함할 수 있고, 통상 많은 양의 이산화탄소와 황화수소를 갖고 있다.

세퍼레이터 증기 스트림 라인(34)은 일차 흡수기(40)를 구비하는 흡수 구역(36)으로 도입된다. 흡수기(40)에서, 세퍼레이터 증기 스트림(34)이 라인(42)에 의해 제공되는 탈부탄 가솔린 물질 및 메인 칼럼 오버헤드 액체 스트림(30)과 접촉하여, C₃+ 물질을 흡수하고 세퍼레이터 증기 스트림으로부터 C₂ 이하의 비등 분획들을 분리시킨다. 일반적으로, 흡수 구역(36)은 원하는 흡수를 달성하는 데에 도움을 주도록 적어도 하나의 인터쿨러(intercooler), 바람직하게는 2개 이상의 인터쿨러가 그 사이에 간격을 두고 배치되어 있는 복수의 단을 구비할 수 있는 일차 흡수기(40)를 포함한다. 실제로, 일차 흡수기(40)는 각 쌍의 인터쿨러들 사이에 2개의 흡수기 단을 포함한다. 일차 흡수기(40)는 이상적으로 15 내지 20개의 단을 포함하고, 그 사이에 2 내지 4개의 인터쿨러가 적절한 간격을 두고 배치된다.

탈부탄 가솔린 스트림(42) 및 메인 칼럼 액체 스트림(30) 내에 또는 이들에 의해 흡수된 C₃+ 탄화수소는 추가적인 처리를 위해 라인(43)을 통해 2단 압축기(24)로 돌려보내질 수 있다. 일차 흡수기(40)로부터의 배출 가스는 라인(44)을 통해 이차 또는 스펀지 흡수기(46)로 보내진다. 이차 흡수기(46)는 배출 가스를 라인(50)으로부터의 접촉 분해 경유와 접촉시킨다. 이 접촉 분해 경유는 잔존하는 C₄ 및 그 이상의 고급의 탄화수소 대부분을 흡수하여 라인(52)을 통해 메인 분별 증류기로 돌려 보내진다. 아래에서 설명하는 바와 같은 추가적인 처리를 위해 이차 또는 스펀지 흡수기(46)로부터의 배출 가스로서 C₂- 탄화수소의 스트림이 라인(54)에서 인출된다.

압축기(24)로부터의 고압 액체 스트림(32)은 스트리퍼(62)로 보내지고, 이 스트리퍼(62)에서는 압축기(24)에 이르는 오버헤드 라인(64)을 통해 C₂ 및 그 이하의 경질의 가스의 대부분을 제거한다. 실제로, 스트리퍼(62)는 1375 kPag 내지 2100 kPag(200 psig 내지 300 psig) 범위의 압력으로 작동할 수 있고, 스트리퍼의 저부에서의 C₂/C₃ 몰비는 0.001 미만, 바람직하게는 스트리퍼의 저부에서의 C₂/C₃ 몰비는 0.0002 내지 0.0004의 범위일 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 라인(64) 내의 C₂ 및 그 이하의 저급의 가스는 압축기(24)에서 라인(26)으로부터의 메인 칼럼 증기와 혼합되어, 일차 흡수기(40)에 공급되는 고압 세퍼레이터 증기 스트림(34)을 형성한다. 스트리퍼(62)는 액상의 C₃+ 스트림(66)을 탈부탄기(70)에 공급한다. 적절한 탈부탄기(70)는 바람직하게는 965 kPag 내지 1105 kPag(140 psig 내지 160 psig) 범위의 압력으로 작동하는 응축기(도시 생략)를 포함하고, 오버헤드에서 C₅ 탄화수소가 5몰% 이하이고 저부에서 C₄ 탄화수소가 5몰% 이하이다. 보다 바람직하게는, 오버헤드에서 C₅ 탄화수소의 상대적인 양은 1 내지 3몰% 범위이고, 저부에서 C₄ 탄화수소의 상대적인 양은 1 내지 3몰% 범위이다.

탈부탄기(70)로부터 C₃ 및 C₄ 탄화수소 스트림이 아래에서 설명하는 바와 같이 추가적인 처리를 위해 라인(72)에 의해 오버헤드로부터 인출된다. 탈부탄기(70)로부터의 저부 스트림(76)은 가솔린을 포함하며, 그 일부는 스트림(42)을 형성하여 일차 흡수기(40)의 상부에 공급되고, 여기에서 일차 제1 흡수 용매로서 역할을 한다. 탈부탄 가솔린 스트림의 다른 부분은 라인(77)을 통해 분할벽 분리 칼럼일 수 있는 나프타 분리기(도시 생략)로 보내진다.

이차 또는 스펀지 흡수기(46)로부터 인출된 C₂- 탄화소수 스트림(54)은 추가적인 압축 섹션(90)을 통과하여, 압축 또는 배출 용기(94)로 보내질 압축 증기 스트림(92)을 형성한다. 배출 용기(94)는 대체로 중질 성분[예를 들면, 배출 용기(94)에서 액화하는 C₃+ 탄화수소)으로 이루어지고 라인(96)에서 인출되는 액상 넉아웃 스트림(liquid knockout stream)을 형성한다. 배출 용기(94)는 또한 주로 C₂- 탄화수소를 포함하고 통상 미량 이하(예를 들면, 1중량% 미만)의 C₃+ 탄화수소를 갖는 오버헤드 증기 스트림(100)을 형성한다.

오버헤드 스트림(100)은 CO₂ 및 H₂S를 제거하도록 아민 처리 섹션(102)에 연결된다. 이산화탄소 및/또는 황화수소를 제거하는 데에 있어서 아민 처리 시스템(102)의 이용은 당업계에 공지되어 있다. 통상의 아민 처리 시스템은 탄화수소 스트림 물질로부터 CO₂ 및 H₂S를 흡수하거나 기타 방식으로 분리하도록 메틸 디에탄올 아민(MDEA)과 같은 아민 용매를 통상 이용한다. 그 후에, 그 아민 용매의 재사용을 가능하게 하도록 통상 스트리퍼 또는 재생기를 이용하여 아민 용매로부터 흡수된 CO₂ 및 H₂S를 스트리핑한다.

그러한 아민 처리가 다양한 탄화수소 함유 스트림으로부터 이산화탄소를 제거하는 데에 대체로 효과적인 것으로 입증되었지만, 에틸렌 풍부 탄화수소 및 이산화탄소 함유 스트림에 대해 아민 처리를 이용하면, 올레핀 물질의 일부가 CO₂ 및 H₂S와 함께 아민 용매에 또는 이에 의해 함께 흡수될 수 있기 때문에, 몇몇 원하지 않는 상황이 초래될 수 있다. 이와 같이 올레핀 물질이 함께 흡수되면 그러한 처리로부터 회수될 수 있는 경질 올레핀의 양을 감소시켜 바람직하지 못하다. 게다가, 아민 용매의 그러한 후속 스트리퍼 처리 동안에, 올레핀 물질이 존재하면 중합을 유발할 수 있다. 이러한 중합은 아민 용매의 열화를 유발하여, 값비싼 외지 매립 처리(off-site reclamation processing)를 필요로 한다.

전술한 점을 고려하여, 아민 시스템 흡수기와 아민 시스템 스트리퍼/재생기 사이에 배치된 예비 스트리퍼를 포함하거나 채용하는 아민 처리 시스템을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 중간에 배치한 예비 스트리퍼는 바람직하게는 나중에 재생기/스트리퍼를 통해 처리하기 전에 에틸렌과 같은 경질 올레핀을 포함하는 탄화수소 물질을 이산화탄소 및 아민 용매로부터 분리하는 기능을 할 수 있다. CO₂/H₂S 배출 라인은 도면 부호 103으로 도시되어 있다.

실질적으로 CO₂가 존재하지 않는 C₂- 탄화수소 함유 스트림(104)은 물 배출 라인(107)을 갖는 건조기 섹션(106)으로 보내진다. 이산화탄소 및 황화수소가 실질적으로 존재하지 않는 건조 C₂- 탄화수소 함유 스트림은 라인(108)을 통해 아세틸렌 전환 섹션 또는 유닛(110)으로 보내진다. 당업계에 공지되어 있는 같이, 아세틸렌 전환 섹션 또는 유닛은 아세틸렌을 전환하여 에틸렌을 형성하는 데에 효과적이다. 따라서, 추가적으로 에틸렌이 풍부해진 프로세스 스트림(112)이 아세틸렌 전환 섹션 또는 유닛(110)으로부터 인출되어, 선택적 건조기(114)로나, CO₂, 황화카르보닐(carbonyl sulfide : COS), 아르신 및/또는 포스핀을 제거하도록 당업계에 공지되어 있는 바와 같은 CO₂, COS, 아르신 및/또는 포스핀 처리기(116)로 보내진다.

물은 건조기(114)에서부터 라인(117)을 통해 인출된다. CO₂, COS, 아르신 및/또는 포스핀은 라인(118)을 통해 인출되고, 처리된 스트림(120)은 탈메탄기(122)에 도입된다. 적절한 탈메탄기(122)는 바람직하게는 -90℃(-130℉) 이하의 온도, 보다 바람직하게는 -90℃ 내지 -102℃(-130℉ 내지 -150℉), 더욱 바람직하게는 -96℃(- 140℉)의 온도에서 작동하는 응축기(상세하게 도시하진 않음)를 포함할 수 있다. 게다가, 탈메탄기(122)는 저부에서 0.0005 이하의 에탄에 대한 메탄의 몰비로 작동하고, 바람직하게는 저부에서 0.0003 내지 0.0002의 에탄에 대한 메탄의 몰비로 작동할 수 있다.

메탄 및 수소 가스로 이루어진 탈메탄기(122)로부터의 오버헤드 스트림(124)은 연료로서 이용되거나, 원하는 경우에 추가적인 프로세스 또는 처리를 위해 H₂의 회수용의 압력 변동 흡착 유닛(pressure swing absorption unit)(도시 생략) 등으로 인출될 수 있다. 탈메탄기 출구 스트림(126)은 에탄/에틸렌(C₂-C₂=) 분리기(127)로 보내지며, 이 분리기(127)에서는 에틸렌 생성물 스트림(125), 에탄 스트림(123), 및 배출 가스 라인(121)을 제공한다.

탈부탄기(70)의 오버헤드로부터 인출된 C₃ 및 C₄ 탄화수소 함유 스트림(72)은 다소 상당한 상대적 양의 황화수소를 함유할 수 있고, 이에 따라 그 스트림은 바람직하게는 아민 처리 섹션과 같은 황화수소 제거 처리 유닛(128)으로 보내지고, 여기서 황화수소는 라인(129)을 통해 제거되고, 처리된 스트림(123)은 선택적 추출 유닛(132)으로 보내져, 존재하는 메르캅탄을 가성 세정제(caustic wash)를 통해 이황화물로 촉매적으로 산화시켜 이 이황화물을 라인(134)을 통해 제거한다.

얻어진 스트림(136)은 C₃/C₄ 분리기(138)로 보내진다. 적절한 C₃/C₄ 분리기는 바람직하게는 1650 kPag 내지 1800 kPag(240 psig 내지 260 psig) 범위의 압력, 더 바람직하게는 1724 kPag(250 psig)의 압력으로 작동하는 한편, 오버헤드 생성물 스트림 내에 C₄가 바람직하게는 5몰%이하, 더 바람직하게는 C₄가 1몰% 미만으로 존재하고 저부 스트림에서 C₃이 바람직하게는 5몰%이하, 더 바람직하게는 C₃이 1몰% 미만으로 존재하도록 작동하는 응축기(상세하게 도시하진 않음)를 포함한다.

C₃/C₄ 분리기(138)는 생성물의 회수나 추가적인 원하는 처리에 이용하도록 C₄+ 탄화수소로 이루어진 저부 스트림(140)을 형성한다. C₃/C₄ 분리기(138)는 또한 도 2에 보다 상세하게 도시한 프로필렌/프로판 분리기(144)로 보내지는 주로 C3 탄화수소로 이루어진 스트림(142)을 형성한다. 적절한 프로판/프로필렌 분리기(144)는 프로필렌의 적어도 98중량%, 바람직하게는 적어도 99중량%가 오버헤드 스트림에서 회수되고, 이 오버헤드 스트림 내의 프로필렌의 순도가 적어도 99.5%이도록 작동할 수 있다.

도 1을 계속 참조하면, 프로필렌/프로판 분리기(144)는 프로필렌 스트림(146) 및 프로판 스트림(148)을 생성한다. 프로필렌 스트림(146)은 건조기(150)로 보내져 라인(152)을 통해 물이 제거된 후에 재생 COS 처리기(154)로 보내져 라인(156)을 통해 COS가 제거되고, 이어서 아르신 및/또는 포스핀 처리기(158)를 통과하여, 라인(160)을 통해 미량의 아리신 및/또는 포스핀의 제거가 이루어지고 또한 프로필렌 생성물 스트림을(162) 생성할 수 있다.

도 2를 살펴보면, 2단 히트 펌프 압축기(163a, 163b) 및 중간 리보일러, 즉 인터-리보일러(164)를 구비하는 프로필렌/프로판(P/P) 분리기(144) 및 관련 설비들이 보다 상세하게 도시되어 있다. 압축단(163a)으로 나타낸 제1 압축단은 도 2에 도시한 바와 같이 압축 오버헤드 증기를 라인(165)을 통해 인터-리보일러(164)에 급송할 뿐만 아니라, 라인(166), 제2 단 흡입 드럼(167) 및 라인(170)을 통해 제2 압축단(163b)에 급송한다. 라인(165)을 통과하는 오버헤드 증기의 압력을 상승키면 그 오버헤드 증기의 응축 온도가 상승하여, 제1 오버헤드 루프 또는 회로(179-163a-165-165a) 내의 오버헤드 물질이 중간 리보일러(164)로 열을 제공할 수 있게 된다. 제2 압축단(163b)은 압축 오버헤드 증기를 라인(171)을 통해 저부 리보일러(168)로 급송하고 라인(173)을 통해 트림 응축기(172)로 급송한다. 라인(171)을 통과하는 오버헤드 증기의 압력을 증가시키면 그 오버헤드 증기의 응축 온도가 상승하여, 제2 오버헤드 루프 또는 회로(166-167-170-163b-171-171a) 내의 오버헤드 물질이 저부 리보일러(168)로 열을 제공할 수 있게 된다. 그 물질은 또한 라인(181)을 통해 제2 단 흡입 드럼 또는 용기(167)로 되돌려 보내진다.

분리기 칼럼(174)은 프로판으로부터 프로필렌을 분리하는 데에 170개의 이론적인 증류단을 수용할 필요가 있지만, 이론적인 단의 개수(number of theoretical stages : NTS)는 프로세스 조건에 따라 달라질 수 있다. P-P 분리기를 위한 NTS는 150개 내지 190개 범위일 수 있다. 공급물(142)은 120번째 단(상부에서부터 셌을 경우) 위쪽에서 도입된다. 인터-리보일러 공급물(175)은 149번째의 이론적인 단(상부에서부터 셌을 경우) 위쪽으로부터 인출되며, 중간 리보일러 열교환기(164)로부터의 증기-액체 혼합 스트림(176)은 148번째 단과 149번째 단 사이에서 되돌려 보내진다. 본 예의 경우에, 필요한 증류 열 입력의 거의 60%가 인터-리보일러 열교환기(164)를 통해 제공된다. 나머지 열 입력은 저부 리보일러(168)를 이용하여 공급한다. 인터-리보일러(164)는 칼럼(174) 내에 배치되는 스태브-인(stab-in) 열교환기일 수 있어 도면 부호 175, 176으로 도시한 중간 순환 루프의 필요성이 제거될 수 있음을 유념해야 할 것이다.

분리기 오버헤드 증기 스트림(177)은 제1 단 히트 펌프 압축기 흡입 드럼(178)으로부터의 증기와 혼합된다. 이러한 혼합된 증기 스트림(179)은 제1 압축단(163a)으로 흐른다. 도시한 예에서, 증기 스트림(179)은 1218 kPaa(176.7 psia)에서 1687 kPaa(244.7 psia)로 압축된다. 이러한 압력에서, 그 증기의 응축 온도는 인터-리보일러 열교환기(164)에 열을 제공할 수 있기에 충분하게 된다.

제1 단 히트 펌프 압축기(173a)로부터의 압축 증기는 라인(165)을 통해 인터-리보일러 열교환기(164)로 급송될 뿐만 아니라, 라인(166)을 통해 제2 단 히트 펌프 압축기 흡입 드럼(167)으로 급송된다. 제2 단 압축기(163b)는 라인(170)을 통해 제2 단 압축기 흡입 드럼(167)으로부터 받은 증기를 더욱 압축한다. 본 예에서, 드럼(167)의 증기는 제2 단 압축기(163b)에 의해 1618 kPaa(234.7 psia)에서 2046 kPaa(296.7 psia)로 압축된다. 이러한 압력에서, 그 증기의 응축 온도는, 저부 리보일러(168)에 열을 제공할 수 있는 한편, 주위 냉각 설비(ambient cooling utility)를 이용하여 트림 응축기(172)를 통해 증류에 필요한 열을 초과하는 열을 제거하기에 충분하게 된다.

저부 리보일러 열교환기(168)로부터의 응축액과 트림 응축기(172)로부터의 유출물은 각각 라인(171a, 181)을 통해 제2 단 압축기 흡입 드럼(167)으로 되돌아온다. 중간 리보일러 열 교환기(164)로부터의 응축액과 제2 단 압축기 흡입 드럼(167)으로부터의 액체는 제1 단 압축기 흡입 드럼(178)에 급송된다. 제1 단 압축기 흡입 드럼(178)으로부터의 액체는 순(net) 프로필렌 생성물 및 증류 칼럼 환류를 포함할 수 있다. 이 환류가 라인(183)을 통해 분리기 칼럼(174)으로 되돌려 보내지거나, 순 프로필렌 생성물이 라인(184)을 통해 정제 생성물로서 인출될 수 있다. 바람직하게는, 공급물 입구(142)를 통해 칼럼(174)으로 유입되는 물질에 대한 라인(183)을 통해 칼럼(174)으로 되돌려 보내지는 물질의 몰비(R/F)는 5 이상이다. 또 다른 물질이 환류 물질로서 이용될 수도 있다. 순 프로판 생성물은 분리기 칼럼의 저부 단(185)으로부터 유출 라인(186)을 통해 인출된다. 저부 재순환 라인(187) 내의 스트림은 저부 리보일러(168)를 통과한 후에 라인(188)을 통해 P/P 분리기 칼럼(174)으로 돌려 보내진다. 저부 물질 루프(187, 188) 대신에, 저부 리보일러(168)가 칼럼(174) 내에 배치되는 스태브-인 열교환기로 이루어질 수 있다.

개시하는 분리기 시스템(144a)은 상당한 양의 에너지를 절약하는 독특한 순환 루프 또는 회로의 조합을 포함한다. 제1 오버헤드 증기 순환 루프는 제1 단 히트 펌프 압축기(163a)로 보내지는 오버헤드 증기를 포함하며, 이 제1 단 히트 펌프 압축기(163a)에서 오버헤드 증기가 압축된 후에 라인(165, 165a)을 통해 중간 리보일러 열교환기(164)를 통과한다. 냉각된 증기/응축액 물질[중간 루프(175, 176)를 통해 흐르는 물질에 열을 방금 전달한 물질]은 제1 단 압축기 흡입 드럼(178)으로 보내진다. 드럼(178) 내의 응축 물질의 일부는 환류 펌프(183a)에 의해 라인(183)을 통해 칼럼(174) 내로 다시 펌핑될 수 있다. 그 물질의 다른 부분은 라인(184)을 통해 프로필렌 생성물로서 인출될 수 있다. 따라서, 제1 오버헤드 증기 루프의 압축 오버헤드 증기는 중간 리보일러, 즉 인터-리보일러 열교환기(164)에 열을 제공한다.

제2 단 흡입 드럼(167), 라인(170) 및 제2 단 히트 펌프 압축기(163b)에 의해 제2 오버헤드 루프가 제공된다. 제2단 압축기(163b)로부터의 압축된 오버헤드 물질은 저부 리보일러 열교환기(168)를 통과해 흐른 후에, 흡입 드럼(167)으로 되돌려 보내진다. 그러면, 흡입 드럼(167)으로부터의 응축액은 라인(192)을 통해 흡입 드럼(178)으로 되돌려 보내진다. 따라서, 제2 오버헤드 증기 루프가 저부 리보일러(168)에 열을 제공하게 되어, 이러한 2개의 분리된 오버헤드 증기 루프는 열을 중간 리보일러 열교환기(164) 및 저부 리보일러 열교환기(168)에 열을 제공하는 데에 이용된다.

단일 저부 리보일러를 갖는 종래의 분리기 시스템의 경우에, 폴리머 등급의 프로필렌에 대한 적절한 분리를 달성하기 위해, 저부 액체는 40.6℃(105℉)의 온도로 저부 리보일러에 유입되고 41.1℃(106℉)의 온도로 칼럼으로 되돌려 보내진다. 이는 저부 리보일러에 열을 제공하는 히트 펌프 압축기 증기가 단일 저부 리보일러에 57.2℃(135℉)의 온도로 유입되고 그 리보일러에서 48.9℃(120℉)의 온도로 배출될 필요가 있다.

마찬가지로, 본 발명의 저부 리보일러(168)는 57.2℃(135℉)의 온도의 히트 펌프 압축기(163b)로부터의 압축 증기가 공급될 수 있고, 그 응축액은 흡입 드럼(167)으로 48.9℃(120℉)의 온도로 돌려보내져 저부 액체를 40.6℃(105℉)에서 41.1℃(106℉)로 가열한다. 그러나, 제1 히트 펌프 압축기(163a)는 45.6℃(114℉)의 압축 증기를 인터-리보일러(164)에 공급하고, 그 응축액은 40℃(104℉)의 온도로 흡입 드럼(178)으로 돌려 보내진다. 이는 중간 루프(175, 176)를 통해 흐르는 물질을 33.3℃(92℉)의 온도에서 33.4℃(92.2℉)로 가열하여, 아래의 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 적어도 20%의 에너지 절감을 제공하게 된다.

표 1은 표 2에 제시한 인터-리보일러 없이 통상(단일 단)의 히트 펌프 압축기 구조를 채용한 종래의 P-P 분리기와 인터-리보일러(164)를 갖는 2단 히트 펌프 압축기(163a, 163b) 구성에 대한 유틸리티 사용량을 요약하여 나타내고 있다. 이 예는 도 2의 개시된 2단 분리기 시스템(144)이 히트 펌프 압축기의 동력 소모와 트림 응축기의 부하(duty)를 20% 이상 낮추는 것을 보여준다.

P-P 분리기의 공급물 및 생성물 데이터

	공급물/생성물
공급물 유량(MT/day)	4,584
공급물 중의 프로필렌(중량%)	86.0
프로필렌 생성물(MT/day)	3,923
프로필렌의 순도(중량%)	99.5

종래의 P-P 분리기와 도 2의 P-P 분리기의 비교

	종래의 단일 단 히트 펌프 압축기 구성	인터-리보일러를 구비한 2단 히트 펌프 압축기 구성
이론적인 총 단의 개수	170개	170개
상부에서부터 셌을 때의 공급 단	120번째	120번째
상부에서부터 셌을 때의 중간 리보일러 단	n/a	149번째
트림 응축기 부하 (MMBtu/hr)	78	60
저부 리보일러 부하 (MMBtu/hr)	675	277
중간 리보일러 부하 (MMBtu/hr)	n/a	400
히트 펌프 동력,(HP)	29,100	22,500
(제1 단/제2 단)	29,100/0	16,600/5,900

바람직하게는 히트 펌프 압축기 단(163a, 163b)들은 단일의 2단 히트 펌프 압축기 형태로 마련되지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 그러한 2단 히트 펌프 압축기는 당업계에 공지되어 있다. 또한, 제1 및 제2 오버헤드 루프는 바람직하게는 도 2에 도시한 바와 같이 서로 직렬로 연결되지만, 이들 루프 또는 회로는 병렬로도 역시 연결될 수 있다.

도 3에서는 칼럼(174a)의 압력(이에 따른 칼럼의 온도)이 트림 응축기(172)의 온도에 의해 결정되지 않는 추가적인 실시예를 도시하고 있다. 도 3에 도시한 시스템(144a)에서, 추가적인 흡입 드럼(191) 및 제3 단 히트 펌프 압축기(163c)가 트림 응축기(172a)의 상류측에 배치된다. 제3 단 히트 펌프 압축기(163c)는 트림 압축기(172a)의 요건을 충족하기에 충분하게만, 즉 증기가 트림 응축기(172a)의 온도에서 응축하게 되는 압력(통상, 주위 압력보다 약간 높음)까지만 증기를 압축한다. 이러한 방식에서, 칼럼(174a)의 작동 온도는 응축기(172a)의 온도로부터 분리될 수 있다. 또한, 리보일러(164, 168)는 칼럼(174a) 내에 배치되는 스태브-인 형태의 열교환기일 수 있다.

개시하는 프로세스 및 기법은 본 명세서에 구체적으로 개시하지 않는 임의의 요소, 부품, 단계, 구성품, 또는 성분 없이 실시될 수 있다.

Claims

제1 물질과 제2 물질의 공급물 혼합물(142)로부터 제1 물질을 분리하는 분리기 시스템(144, 144a)으로서,
상부, 저부, 및 이들 사이에 연장하는 측벽부를 포함하는 칼럼(174, 174a);
제1 물질과 제2 물질의 혼합물을 상기 칼럼(174, 174a) 내로 도입하도록 상기 측벽부에 연결되는 공급물 입구(142);
중간 리보일러 열교환기(164); 및
저부 리보일러 열교환기(168)
을 포함하며, 상기 상부는 제1 오버헤드 루프 및 제2 오버헤드 루프에 연결된 오버헤드 출구(177)를 포함하며, 상기 제1 오버헤드 루프는 오버헤드 출구(177)를 제1 히트 펌프 압축기(163a)에 연결하고, 상기 제2 오버헤드 루프는 오버헤드 출구(177)를 제2 히트 펌프 압축기(163b)에 연결하며,
상기 제1 히트 펌프 압축기(163a)는 제1 오버헤드 루프로부터의 오버헤드 물질을 중간 리보일러 열교환기(164)를 통과하게 하며,
상기 제2 히트 펌프 압축기(163b)는 제2 오버헤드 루프로부터의 오버헤드 물질을 저부 리보일러 열교환기(168)를 통과하게 하는 것인 분리기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 히트 펌프 압축기(163a) 및 제2 히트 펌프 압축기(163b)는 2단 히트 펌프 압축기의 제1 단 및 제2 단인 것인 분리기 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 오버헤드 루프는 제1 히트 펌프 압축기(163a)를 지나 제2 수용 드럼(167)을 통과하며, 이 제2 수용 드럼(167)은 히트 펌프 압축기(163b)에 연결된 증기 출구(170) 및 제1 수용 드럼(178)에 연결된 액체 출구(192)를 구비하며, 상기 제1 수용 드럼(178)은 제1 히트 펌프 압축기(163a)에 연결된 증기 출구 및 환류 펌프(183a)에 연결된 액체 출구를 구비하며, 이 환류 펌프(183a)는 환류 입구(183) 및 제1 생성물 출구(184)에 연결되는 것인 분리기 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제2 오버 헤드 루프는 제1 오버헤드 루프에 연결되어 있는 한편, 제2 히트 펌프 압축기(163b)를 지나 응축기(172)에 이른 후에, 제2 수용 드럼(167)에 이르는 것인 분리기 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 오버헤드 루프는 제3 오버헤드 루프에 연결되며, 이 제3 오버헤드 루프는 제2 오버헤드 루프를 응축기(172a)에 연결하는 한편 제3 히트 펌프 압축기(163c)를 포함하며, 이 제3 히트 펌프 압축기(163c)는 제3 오버헤드 루프 내의 물질을 압축하여 이 물질을 응축기(172a)로 보내는 것인 분리기 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제2 오버헤드 루프는 제2 히트 펌프 압축기(163b)를 지나 제3 오버헤드 루프에 이르며, 이 제3 오버헤드 루프는 제2 오버헤드 루프로부터의 물질을 제3 수용 드럼(191)을 지나 제3 히트 펌프 압축기(163c) 및 응축기(172a)를 통과시킨 후에 제1 수용 드럼(178)으로 보내는 것인 분리기 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제2 히트 펌프 압축기(163b)는 압축된 오버헤드 물질이 제2 오버헤드 루프로부터 저부 리보일러 열교환기(168)를 지나 제2 수용 드럼(167)으로 보내지게 하는 것인 분리기 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 저부 리보일러 열교환기(168)를 통과한 후에 칼럼(174, 174a)으로 돌아가는 저부 루프에 연결된 저부 출구(186)와,
상기 공급물 입구(142) 아래에서 칼럼(174, 174a)에 연결되어, 중간 리보일러 열교환기(164)를 통과한 후에 상기 공급물 입구(142) 아래에서 칼럼(174, 174a)으로 돌아가는 중간 루프를 더 포함하는 것인 분리기 시스템.
제3항에 있어서, 상기 공급물 입구(142)를 통해 칼럼(174, 174a)으로 유입되는 물질에 대한 상기 환류 입구(183)를 통해 칼럼(174, 174a)으로 유입되는 물질의 몰비(R/F)는 적어도 5인 것인 분리기 시스템.
제1 물질과 제2 물질의 혼합물로부터 제1 물질의 분리하는 방법으로서,
상기 혼합물을 칼럼(174, 174a)의 상부와 저부 사이에 배치된 공급물 입구(142)를 통해 칼럼(174, 174a) 내로 도입하는 것;
상기 공급물 입구(142) 아래에서 칼럼(174, 174a)으로부터 나오는 물질을 중간 리보일러 열교환기(164)에 노출시키는 것;
상기 칼럼(174, 174a)으로부터의 저부 물질을 저부 리보일러 열교환기(168)에 노출시키는 것;
상기 칼럼(174, 174a)의 상부로부터 인출한 오버헤드 증기를, 오버헤드 출구(177)를 제1 히트 펌프 압축기(163a)에 연결하는 제1 오버헤드 루프 및 오버헤드 출구(177)를 제2 히트 펌프 압축기(163b)에 연결하는 제2 오버헤드 루프를 통해 순환시키는 것;
상기 제1 오버헤드 루프 내의 오버헤드 증기를 압축하여 이 압축된 오버헤드 증기를 중간 리보일러 열교환기(164)를 통해 순환시켜, 이 중간 리보일러 열교환기(164)에 노출되는 중간 물질을 가열하는 것; 및
상기 제2 오버헤드 루프 내의 오버헤드 증기를 압축하여 이 압축된 오버헤드 증기를 저부 리보일러 열교환기(168)를 통해 순환시켜, 이 저부 리보일러 열교환기(168)에 노출되는 저부 물질을 가열하는 것
을 포함하는 분리 방법.