KR101532988B1 - 에탄올 및 물을 포함하는 혼합물을 탈수하는 방법 - Google Patents
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Abstract
에탄올 및 물을 포함하는 혼합물을 탈수하는 방법에 관한 것으로, 상기 에탄올 및 물을 포함하는 혼합물은 갈라져 제1 부분 원료 흐름(3)은 순환 흐름으로써 증류 컬럼(32)으로 향하고, 제2 부분 원료 흐름(4)은 증발기 입구 흐름으로써 증발기 유닛(31)으로 향하며, 증발기 출구 흐름(6)으로써 상기 증발기 유닛의 상부를 떠난다. 증류 컬럼(32)으로부터 상부 배출 흐름(7)은 되돌아와 상기 증발기 출구 흐름(6)과 합류하여 합류 흐름(8)쪽으로 흘러 압축 유닛(33) 내에서 합류된 형태로 압축되고, 압축 흐름(10)은 탈수 유닛(34)으로 들어가 물 많은 침투 흐름(14) 및 상당히 물 없는 에탄올 형태의 잔류 흐름(11)으로 갈라진다. 상기 침투 흐름(14)은 진공 펌프(43)로 나타나는 진공 시스템에 의해 발생되는 감압에서 압축기(39)에서 압축되고, 그 후 침투 흐름(15)은 증류 컬럼(32)에 주입되는 흐름(16)에서 펌프(42)에 의해 가압되고, 상기 증류 컬럼에서 열교환기(36)에 의해 외부 열 에너지를 공급받아 물 많은 하부 배출 흐름(18) 및 에탄올 많은 상부 배출 흐름(7)으로 분리된다. 상기 잔류 흐름(11)은 제품 흐름(12)으로써 배출되기 전에 상기 증발기 유닛(31)의 잔류 열교환기(37) 내에서 에너지원으로서 사용된다.
Description
본 발명은 청구항 1의 부분을 특징으로 하여 정의된 바와 같이 에탄올과 물을 포함하는 혼합물을 탈수하는 방법에 관한 것이다.
산업적으로 물과 에탄올은 이들 화합물 중 어느 하나를 더 사용하기 위한 최적의 상태가 아니라 주로 조합(combination) 상태로 존재한다. 원료 물질로서 에탄올은 많은 공정들을 위한 용매로서 또는 에너지원으로서 적합하다. 일례로써 물과 에탄올의 조합은 생물학적 원료 물질로부터 생산되는 에너지원으로서 대체로 물 없는 에탄올을 제공하는 것을 목적으로 하는 공정에서 다양한 비율로 존재한다. 이런 연유로 상기 에탄올은 일반적으로 바이오에탄올을 의미한다.
종래 증류 공정은 일반적으로 상기 조성물의 공비점(azeotropic point)보다 다소 높은 물 함량을 가지고 에탄올의 제조에 사용되었다. 상기 에탄올/물 조성물의 물 함량을 더욱 감소시키기 위하여, 이에 의해 제품로서 상기 에탄올의 유용성 및 이의 가치를 높이기 위하여 하기 문단에 기재된 바와 같이 다른 방법들이 시도되어왔다.
이러한 목적을 위하여 다성분계 증류(공비 증류라고도 함)가 사용되어 왔으며 여전히 사용되고 있다. 이 기술의 구별되는 특징은 비교적 고 에너지를 소모하는 것과 화학물질을 사용하는 것이다. 에너지 회수(이에 의해 공정 스팀의 기계적 재압축이 포함됨)가 포함되는 다성분계 증류용 공정 용액들이 알려져 있다. 구체예들은 일본 특허 제59196833호, 프랑스 특허 제2855170호 및 일본 특허 제60226837호 내에 나타나며, 이는 공정 스팀의 재압축과 조합하여 쏟아지며 작동되는 증류 컬럼을 나타낸다.
또 다른 방법은 소위 추출 증류이다. 이 방법 또한 추출 단계를 위한 화학물질의 사용을 포함한다. 미국 특허 제5294304호 및 일본 특허 제61254177는 총 에너지 시스템 내에서 공정 스팀의 재압축이 포함되는 이러한 공정을 나타낸다.
두 다른 기술은 분자체 및 증기 침투이고, 이때 상류 증기는 증발기에서 생성되거나 종래 증류 공정으로부터 직접 얻어진다. 이러한 기술에서 배출 흐름은 잔류물(상당히 무수 에탄올) 및 증류 컬럼 내에서 일반적으로 응축 및 회수되는 더 크거나 더 작은 비율의 에탄올과 함께 물을 함유하는 침투이다. 증발기를 이용한 종래 공정은 주입 액체의 증발을 위해, 그리고 상기 침투의 증류 단계에서 환류 액체의 생성을 포함하는 침투 에탄올 일부분 단계의 회복을 위해 에너지를 소비한다.
미국 특허 제2007000769호는 공정 증기의 재압축이 없는 종래 분자체 공정을 개시하였다. 분자체 및 증기 침투 간에 가장 중요한 차이점은 상기 분자체를 이용한 이러한 탈수 단계가 배치방식(batch wise)으로 수행된다는 것인데, 이러한 이유는 일반적으로 많은 분자체 탱크들은 일반적으로 상호 교환되고 생산하지 않는 탱크들은 회수 공정의 대상이 되기 때문이다. 이러한 방식으로 상기 공정 상류 및 하류는 연속 방식으로 작동되고 상기 분자체의 탈수 유닛으로부터의 배출류는 잔류물 및 증기 침투와 같은 침투물이다.
소위 투과증발이라고 하는 막을 통하여 용액 형태의 원료를 막 분리하는 것 또한 사용되는 기술이다. 이 기술을 이용하면 잔류 흐름은 액체상인 반면, 배출 침투 흐름은 증기형태이다. 에너지 소비는 종래 증기 침투와 비교할 때 상대적으로 낮은데, 이는 원료의 잔류 부분을 증발시키기 위한 에너지 공급이 필요하지 않기 때문이다. 대신 공급되는 에너지는 침투물을 증발시키고, 침투된 에탄올 부분을 회수하는 데에 사용되며, 상기 침투물의 증류단계에서 순환 액체의 생성 또한 포함된다. 투과증발은 막들의 수명에 대하여 그다지 각광받는 기술은 아닌데, 왜냐하면 상기 막들이 상기 원료 내에서 오염될 가능성에 노출되기 때문이다. 공정 증기의 기계적 재압축이 포함되는 투과증발을 포함하는 공정들이 알려져 있다. 예로써 일본 특허 제63059308호는 에탄올의 투과증발을 위한 공정이 개시되어 있다. 주입 증기가 증류 단계에서 주입되기 전에 투과물은 증기 압축 단계를 통하여 막으로부터 흐른다. 이러한 공정에서 공정 증기의 압축 결과, 침투물은 증류 컬럼 내부에 증기로써 유지될 수 있고, 이로 인해 상기 침투물로부터 에탄올의 회수에 그 밖에 요구될 수 있는 에너지를 감소시킬 수 있다.
침투물 재압축의 또다른 예는 일본 특허 제5137969에 개시되어 있으며, 증기 형태의 침투물을 축합하는 데에 에너지를 요구하는 냉동 유닛에 의해 생산되는 냉각 매체(cooling medium) 대신 가능한 냉각수 온도에서 상기 증기 형태의 침투물의 압력 증가가 이용된다.
본 발명의 목적은 에탄올 및 물을 포함하는 액체 혼합물로부터 물을 분리하기 위한 저에너지 방법을 제공하는 것이다.
또한, 산업상 조건하에서, 즉, 최고로 가능한 운용가용도(operational availability)를 갖는 비용 효율적인 전체 스케일의 공장에서 제1 목적을 달성할 수 있는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적들은 청구항 1에 의해 정의된 본 발명에 따른 방법에 의해 성취된다.
본 발명의 바람직한 실시형태들은 종속항들에 의해 개시된다.
본 발명에 따르면 외부 에너지는 단지 증류 컬럼에만 공급하면 된다. 상기 공정은 이 에너지가 상기 침투물의 에탄올 부분의 회수와 부가적으로 상기 원료 흐름의 증발을 위해 완전히 사용되는 방식으로 설계된다. 또한, 상기 증발기에 제공하는 외부 에너지의 가능성도 배제하지 않으나, 의무도 아니다. 증기 침투에서 상기 탈수 유닛의 운전력은 잔류측과 침투측 간의 수증기압의 차이이며, 이는 실제로 과압에서 원료 증기를 공급하는 동안 압력하에서 침투물의 제거에 의해 성취된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 간단한 실시형태의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 간단한 실시형태의 흐름도이다.
증발, 증류, 압축, 및 열 교환을 포함하는 에탄올 및 물을 포함하는 혼합물을 탈수하는 방법으로, 액체상의 에탄올 및 물을 포함하는 원료는 갈라져 제1 부분 원료 흐름은 순환 흐름으로써 증류 컬럼에 채워지는 반면, 또다른 부분 원료 흐름은 증발기 주입 흐름으로써 증발기에 주입되고 증발기 배출 흐름으로써 상기 증발기의 상부를 떠나고, 반면에 과압(overpressure)에서 상기 증류 컬럼(32)으로부터 상부 배출 흐름은 되돌아와 합류 흐름쪽에서 상기 증발기 배출 흐름과 합류하고, 기계적 압축 유닛 내에서 압축되고, 압축된 합류 흐름은 탈수 유닛에 들어가 물 많은 침투 흐름 및 상당히 물 없는 에탄올 형태의 잔류 흐름으로 갈라지고, 그 후 상기 침투 흐름 진공 시스템에 의해 발생되는 압력하에서 압축기에서 압축되고, 액체 형태로 가압되고, 원료 흐름으로써 증류 컬럼에 채워지고, 상기 증류 컬럼은 열교환기를 통해 외부 열 에너지를 받아 대체적으로 물인 하부 배출 흐름과 에탄올 많은 상부 배출 흐름으로 분리되고, 상기 잔류 흐름은 액체 제품 흐름으로써 배출되기 전에 상기 증발기 유닛(31)의 잔류 열교환기 내 에너지원으로 사용된다.
당업자는 상기 혼합물이 예를 들면 변성제류 및 적은 양의 퓨젤유(fusel oil)류 및 중알콜(heavy alchol)류와 같은 에탄올 및 물과 다른 성분을 적은 양으로 함유할 수 있으며, 보통 함유할 것을 인식해야 할 것이다.
본 발명에 따르면 외부 에너지는 단지 증류 컬럼에만 공급하면 된다. 상기 공정은 이 에너지가 상기 침투물의 에탄올 부분의 회수와 부가적으로 상기 원료 흐름의 증발을 위해 완전히 사용되는 방식으로 설계된다. 또한, 상기 증발기에 제공하는 외부 에너지의 가능성도 배제하지 않으나, 의무도 아니다. 증기 침투에서 상기 탈수 유닛의 작동하는 힘은 잔류측과 침투측 간의 수증기압의 차이이며, 이는 실제로 과압에서 원료 증기를 공급하는 동안 압력하에서 침투물의 제거에 의해 성취된다.
이하, 상기 공정을 바람직한 실시형태 및 첨부된 도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 설명한다.
특별히 언급하지 않는 한, 하기 특정 도면의 형태로 설명되는 것은 증기 침투 기반의 탈수 유닛(34)을 포함하는 공장에 관한 것으로 이해되어야 할 것이다. 모든 공정 흐름의 상대적인 양의 표현은 특별히 명시되지 않는 한 중량%로써 사용된다.
도 1은 어떻게 제공되는 에탄올 많은 원료 흐름(1)이 열교환기(35) 내에서 예열되어 예열된 원료 흐름(2)이 되고 이후 제1 부분 원료 흐름(3)과, 열교환기에서 추가로 예열된 내부 흐름(5)을 갖는 제2 부분 원료 흐름(4)으로 갈라지는 지를 나타낸다. 제1 부분 원료 흐름(3)은 순환 흐름으로써 증류 컬럼(32)으로 들어가 채워지는 반면, 제2 부분 원료 흐름(4)은 증발기 유닛(31)으로 들어간다. 제1 부분 원료 흐름(3)은 보통 원료 흐름(1)의 20중량% 미만이다. 상기 증발기 유닛(31)으로부터 증발기 출구 흐름(6)은 증류 컬럼(32)으로부터 상부 배출 흐름(7)과 합류된다. 상기 원료 흐름(1)은 일반적으로 70 중량%이상, 더욱 바람직하게는 80중량% 이상의 에탄올 함량을 갖는다. 분자체를 이용한 탈수의 경우, 대응 도면들은 80중량% 이상, 더욱 바람직하게는 90중량% 이상이다.
공정 흐름들(6 및 7)에 의해 합류된 흐름(8)은 압축기 유닛(33)으로 들어가고, 그 결과로 압축 합류된 흐름(9)은 기체 냉각기(41)로 들어가고, 이로부터 결과로 냉각된 공정 흐름(10)은 일반적으로 2-8 bara의 범위 내 압력을 가지며(탈수 방법 및 만일 탈수를 위해 증기 침투가 사용되었다면 막의 종류에 의해서도 의존됨), 일반적으로 분자체 또는 증기 침투를 기반으로 하는 탈수 유닛(34)에 들어간다. 상당히 물이 없는 잔류 흐름(11) 및 물이 많은 침투 흐름(14)은 상기 탈수 유닛(34)으로부터 배출된다. 상기 잔류 흐름(11)은 일반적으로 2중량% 이하의 물을 갖는다. 바이오에탄올용으로써 잔류 내 요구되는 물 함량은 0.3중량% 미만이며, 이는 현재 방법에 의해 탈수 유닛용 일반 공정 조건 하에서 얻을 수 있다. 상기 압축기 유닛(33)은 상기 에탄올 많은 잔류 흐름이 증발기 유닛(31)에서 증발 온도보다 더 높은 포화 온도에 있을 수 있도록 하므로 상기 공정 흐름 내의 잠재된 에너지가 상기 증발기 유닛(31)에 연결된 열교환기(37) 내에서 열교환에 의해 상기 공정 내에서 활용된다. 이미 논의된 바와 같이, 열교환기(37)로부터 응축된 잔류 흐름(12)은 열교환기 내에서 원료 흐름(1)과 열교환함으로써 추가적인 에너지를 방출할 수 있다. 상당히 물 없는 에탄올의 제품 흐름(13)은 열교환기(35)를 떠난다.
일반적으로 5-40중량% 에탄올을 함유하는 상기 물 많은 침투 흐름(14)은 진공 펌프(43)에 의해 나타내어지는 진공 시스템에 의해 발생되는 압력(0-1 bara)하에서 응축기(39)에서 응축되고, 이후 액체 침투 흐름(15)은 가압되어 가압된 침투 흐름(16)이 되고 열교환기(40)에서 예열된 다음 공정 흐름(17)으로써 증류 컬럼(32)에 액체 원료로써 채워진다. 증류 컬럼(32)로부터 하부 배출 흐름(18)은 상당히 깨끗한 물, 일반적으로 99중량%를 초과하는 물의 배출 흐름(19)으로써 상기 공정을 떠나기 전에 열교환기(40) 내의 가압된 침투 흐름(16)에 열을 방출한다.
외부 열 에너지는 증류 컬럼(32)과 관련된 공정, 더욱 상세하게는 상기 증류 컬럼에 연결된 열교환기(36) 수단에 의해 공급된다. 추가적인 에너지가 하기에 논의된 열교환기(38) 수단에 의해 증발기 유닛(31)과 관련하여 선택적으로 공급될 수 있다. 각각 열교환기(36) 및 열교환기(38) 내부의 열 매체(20 및 22)는 일반적으로 뜨거운 액체 또는 증기이다.
증기 침투에 대하여 탈수 유닛(34)의 수명은 원료 증기 내에 존재하는 불순물에 의해 영향을 받는다. 증류 컬럼(32) 내의 퓨젤 오일과 같은 원치 않는 휘발 성분의 축적을 피하기 위해서 상기 컬럼으로부터 측면 출구(미도시)가 구비될 수 있다. 증발기 유닛(31)의 액체 집수조 내에 염류, 다른 고체물질 및 중(고비점)알콜류와 같은 원치 않는 성분의 축적을 피하기 위해, 일반적으로 5중량% 미만의 원료 흐름(1)인 작은(minor) 액체 흐름(미도시)은 증발기 유닛(31)으로부터 증류 컬럼(32)에 소량의 주입 또는 순환으로써 포함되어 있을 공정 흐름(17) 또는 순환 흐름(3)쪽으로 배출되고, 상기 원치 않는 성분들은 상기 증류 컬럼으로부터 하부 배출 흐름(18)과 함께 나가거나 그렇지 않으면 상기 컬럼으로부터 상술한 측면 출구를 통해 나간다. 만일 상술한 작은 액체 흐름이 증발기 유닛(31)으로부터 증류 컬럼(32)으로 이동된다면 본 공정 이용시 에너지 소비는 증가하지 않을 것이다.
도 2는 도 1보다 더 간단한 상기 발명의 실시형태를 나타낸다. 차이점들은 도 2에서 무엇이 배제되어 있는지 설명함으로써 아주 간단하게 설명될 수 있으며, 다시 말해 보통 상업적 공장에서 존재할 수 있는 상기 열교환기들(35, 38, 40 및 41)은 본 발명의 기본적인 효과를 달성하기 위한 의무사항은 아니라는 것이다. 예를 들면, 열교환기들(예열기)(35 및 40) 내에서 회수되는 에너지는 다른 목적으로 사용될 수 있다. 또 다른 예로 원료 흐름(1)은 주입시 이미 가열되어 있고, 이에 따라 공정 흐름(12)은 다른 목적을 위해 다른 흐름들과 열교환 할 수 있다.
도 2 내의 공정 흐름을 도 1과 비교해보면, 도 2의 공정 흐름 12는 도 1의 공정 흐름 12 및 13과 대응되고, 도 2의 공정 흐름 16은 도 1의 공정 흐름 16 및 17과 대응되며, 도 2의 공정 흐름 18은 도 1의 공정 흐름 18 및 19와 대응된다.
도 1과 관련하여 언급한 바와 같이 원료 흐름(1)은 증류 컬럼(32) 및 증발기 유닛(31) 간에 분리 및 공유되기 전에 일반적으로 예열된다. 이러한 예열은 도 1의 열교환기(35) 내에서 잔류 흐름(12)과 열교환을 통해 일어나는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압축기 유닛은 기계적 증기 압축기인 것이 더욱 바람직하다. 대안적으로 상기 압축기 유닛은 고압 에탄올 증기가 배출기에 운전 증기로 사용되는 증기 배출기를 사용하는 공정 증기의 열 재압축 기반일 수 있다. 후자는 에너지 회수량이 더 적을 수 있다.
잔류로부터 잠재 에너지(열교환기(37)에 의해 공급된)에 추가로 상기 증발기 유닛(31)에 외부 에너지도 공급될 수 있고, 이는 종종 바람직하다. 이러한 외부 에너지는 열 매체(22)를 받는 열교환기(38) 내에서 공급될 수 있다. 침투 흐름(14)은 증류 컬럼(32) 쪽으로 입구(주입) 흐름(17)을 기반으로 생성된다. 상기 침투 흐름(14)은 먼저 열교환기(39) 및 냉각 매체(24)로 나타내는 1 이상의 열교환기 내 감압(underpressure)에서 냉각 및 응축되고, 그 이후 펌프(42)로 나타내는 같은 1 이상의 펌프에 의해 가압되어 가압된 침투 흐름(16)이 된다. 감압(진공)은 물 제거를 위한 중요한 운전력이며, 상기 물 제거는 열교환기(39)의 배출 측면에서 진공 펌프(43)로 나타내는 진공 시스템에 의해 달성된다. 상기 공정의 에너지 소비를 최적화하기 위하여, 가열된 침투 흐름(17)이 증류 컬럼(32)에 들어가기 전에 상기 응축된 침투 흐름(16)을 증류 컬럼(32)으로부터 하부 배출 흐름(18)에 대하여 열교환하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 증발기 유닛(31)의 하류인 증발기 출구 흐름(6)은 증류 컬럼(32)으로부터 상부 배출 흐름과 합류되며, 합류된 흐름(8)은 압축되고, 상기 압축된 합류된 흐름(10)은 과열된다. 이 흐름은 탈수 유닛(34)에 들어가기 전에 냉각하는 것이 바람직하다. 상기 냉각은 예를 들면 상기 공정에서 원료 흐름의 "분지(branch)"일 수 있는 냉각 매체(5)를 갖는 열교환기(41) 내에서 일어날 수 있고, 따라서 실제 공급된 열은 회수되어 공정 내 또다른 장소에서 사용될 수 있다.
원료 액체(1)은 잔류 흐름(12)로부터 감지되는 열로 예열된다. 많은(major) 양의 원료는 증발기 유닛(31) 내에서 증발된다. 적은 양의 원료는 증류 컬럼(32) 내에서 순환 액체(3)로써 사용됨에 의해 증발된다. 상기 원료 흐름(1)의 제3 분획(5)은 증발기 유닛(31)으로 향하여 가기 전에 열교환기(41) 내에서 추가적으로 예열될 수 있다. 대안적으로 상기 공정 흐름(5)은 직접적으로 압축기 유닛(33)에 첨가되어 증발되어 압축된, 과열된 기체 흐름(9)이 된다.
에너지 회수의 주요 부분은 적합한 압축기 장치 내에서 공정 증기의 기계적 재압축에 의해 달성된다. 상기 압축기 장치의 운전 에너지는 전기 또는 열 에너지일 수 있다. 만약 열 에너지가 사용되면, 상기 압축기 장치에서 사용된 폐에너지(waste energy)도 상기 특허 공정 내에서 에너지 공급으로써 전체적으로 또는 부분적으로 사용될 수 있다. 상기 압축기 장치의 전기 모터에서 공급된 대부분의 에너지는(약 90-95%), 총 공정 내 유용한 에너지를 구성한다.
계산예
MVR 없는 종래 증기 침투(**) 및 내부적으로 발생되는 순환 액체를 이용한 증기 침투(*):
- 원료 농도: 물 내에 85중량% 에탄올
- 제품 성능: 10.000 kg/h
- 총 열 에너지 소비: 3200 kW
- 총 전기 에너지 소비: 25 kW
- 원료 농도: 물 내에 95중량% 에탄올
- 제품 성능: 10.000 kg/h
- 총 열 에너지 소비: 2400 kW
- 총 전기 에너지 소비: 25 kW
증기 침투인 경우 본 공정(*) (**):
- 원료 농도: 물 내에 85중량% 에탄올
- 제품 성능: 10.000 kg/h
- 총 열 에너지 소비: 1150 kW
- 총 전기 에너지 소비: 175 kW
- 원료 농도: 물 내에 95중량% 에탄올
- 제품 성능: 10.000 kg/h
- 총 열 에너지 소비: 375 kW
- 총 전기 에너지 소비: 175 kW
원료에 있어서 85중량% 에탄올에 대한 감소된 에너지 소비 = 약 60 %
원료에 있어서 95중량% 에탄올에 대한 감소된 에너지 소비 = 약 80 %
(*): 전용 열 손실 및 응축기에서 냉각 매체의 생산을 위한 냉각 시스템에 공급되는 에너지
(**): 분자체의 경우 상대적으로 에너지를 요구하는 재생 공정 때문에 주로 증기 침투인 경우와 비교할 때 에너지소비의 감소가 낮을 것이다.
Claims (14)
- 에탄올 및 물을 포함하는 원료 흐름(1)은 갈라져 제1 부분 원료 흐름(3)은 순환 흐름으로써 증류 컬럼(32)으로 향하고, 제2 부분 원료 흐름(4)은 증발기 입구 흐름으로써 증발기 유닛(31)으로 향하며, 증발기 출구 흐름(6)으로써 상기 증발기 유닛의 상부를 떠나고, 반면에 과압(overpressure)에서 증류 컬럼(32)으로부터 상부 배출 흐름(7)은 되돌아와 상기 증발기 출구 흐름(6)과 합류하여 합류 흐름(8)쪽으로 흘러 압축 유닛(33) 내에서 합류된 형태로 압축되고, 압축 흐름(10)은 탈수 유닛(34)으로 들어가 물 많은 침투 흐름(14) 및 상당히 물 없는 에탄올 형태의 잔류 흐름(11)으로 갈라지고, 상기 침투 흐름(14)은 진공 펌프(43)에 의해 나타나는 진공 시스템에 의해 발생되는 압력하에서 압축기(39)에서 압축되고, 그 후 침투 흐름(15)은 증류 컬럼(32)에 주입되는 흐름(16)에서 펌프(42)에 의해 가압되고, 상기 증류 컬럼에서 열교환기(36)에 의해 외부 열 에너지를 공급받아 물 많은 하부 배출 흐름(18) 및 에탄올 많은 상부 배출 흐름(7)으로 분리되고, 상기 잔류 흐름(11)은 제품 흐름(12)으로써 배출되기 전에 상기 증발기 유닛(31)의 잔류 열교환기(37) 내에서 에너지원으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 증발, 증류, 압축, 및 열 교환을 포함하는 에탄올 및 물을 포함하는 혼합물을 탈수하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 원료 흐름(1)은 증류 컬럼(32) 및 증발기 유닛(31)으로 갈라져 분배되기 전에 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 원료 흐름(1)은 제품 흐름(12)과 열교환되는 열교환기 내에서 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 압축기 유닛(33)은 기계적 증기 압축기인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 증발기 유닛(31)은 잔류 열교환기(37)에 의해 잔류물로부터 공급되는 에너지에 추가적으로 열교환기에 의해 외부 열 에너지가 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 흐름(16)은 증류 주입 흐름(17)을 형성하기 전에 증류 컬럼으로부터 하부 배출 흐름(18)과 열교환함으로써 열교환기(40) 내에서 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 압축기 유닛(33)으로부터 합류된 압축 흐름(10)은 탈수 유닛(34)에 들어가기 전에 직접적 또는 간접적으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 원료 흐름(1) 내 에탄올의 비율은 적어도 70중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 탈수 유닛(34)이 분자체일 때, 상기 원료 흐름(1) 내 에탄올의 비율은 적어도 80중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 증발기 유닛(31)내의 원료 흐름(1) 중 5 중량% 미만은 상기 증류 컬럼으로 들어가는 제1 부분 원료 흐름(3)을 통하거나 증류 주입을 위한 흐름(16 또는 17)을 통하여 증발기 유닛(31)의 액체 집수조부터 증류 컬럼(32)에 이르는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 잔류 흐름(11)은 2중량% 이하의 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 원료 흐름(1) 내 에탄올의 비율은 적어도 80중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 탈수 유닛(34)이 분자체일 때, 상기 원료 흐름(1) 내 에탄올의 비율은 적어도 90중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 잔류 흐름(11)은 0.3중량% 이하의 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
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