KR101655920B1 - 알칸올의 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 노르말 부탄올 정제 장치 및 정제 방법에 관한 것이다. 본 출원에서는, 수첨 반응기의 하부 생성물의 흐름, 예를 들면, 알칸올을 포함하는 흐름의 냉각을 위하여 사용하는 폐열을 사용하여 알칸올 정제탑으로 유입되는 원료의 흐름을 예열시키는 방식으로 에너지의 절감이 가능하다.

Description

알칸올의 제조 장치{MANUFACTURING DEVICE FOR ALKANOL}
본 출원은, 알칸올의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
n-부탄올(n-butanol)과 같은 알칸올은, 예를 들면, 코팅액 제조 시의 용매 등을 포함하여 화학 산업에서 다양한 용도에 사용되고 있다.
예를 들어, n-부탄올은 n-부틸알데히드(n-butylaldehyde)의 수소 첨가 반응(hydrogenation)을 통해 제조할 수 있다. 예를 들면, 프로필렌(propylene), 일산화탄소(CO) 및 수소(H2)의 혼합 가스를 옥소 반응(oxo reaction)에 도입하면 부틸알데히드를 제조할 수 있다. 제조된 부틸알데히드는 통상 n-부틸알데히드와 iso-부틸알데히드의 혼합물이고, 상기 혼합물에서 n-부틸알데히드를 분리하여 수소 첨가 반응을 진행하면 n-부탄올을 제조할 수 있다.
본 출원은, 알칸올의 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다.
예시적인 알칸올의 제조 장치는 수첨 반응기(Hydrogenation Reactor), 수소 분리기(Hydorgen Seperator), 정제탑(Refinery Column) 및 상기 반응기, 수소 분리기 및 정제탑을 서로 연결하는 연결 루트(connecting route)를 포함할 수 있다.
이하, 도면을 참조로 상기 장치를 설명하지만, 상기 도면은 예시적인 것으로 상기 장치의 범위가 도면에 제한되는 것은 아니다.
도 1은, 상기 알칸올의 제조 장치를 예시적으로 보여주는 도면이고, 상기 수첨 반응기(700), 수소 분리기(740) 및 정제탑(800)을 포함하는 장치를 보여준다. 상기 장치의 반응기(700), 수소 분리기(740) 및 정제탑(800) 중에서 2개 이상은 연결 루트, 예를 들면, 배관 시스템(piping system)에 의해 연결되어 있다.
수첨 반응기(700)는 원료의 흐름이 유입되어, 그 내부에서 예를 들면, 액상 수소 첨가 반응(LPH; Liquid Phase Hydrogenation)이 진행될 수 있다. 상기 원료는 수소 첨가 반응에 의해서 알칸올로 전환될 수 있는 성분을 포함하고, 하나의 예시에서 상기 성분은, 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013047844230-pat00001
상기 화학식 1에서 R은, 알킬기, 예를 들면, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다. 상기 알킬기는, 직쇄, 분지쇄 또는 고리상 구조를 가질 수 있고, 필요에 따라서 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.
하나의 예시에서 상기 성분은, n-부틸 알데히드이고, 상기 n-부틸 알데히드는 수소 첨가 반응을 거쳐서 n-부탄올로 전환될 수 있다.
상기 수첨 반응기(700)는 상기 화학식 1의 화합물, 예를 들면, n-부틸 알데히드를 수소화 촉매 상에서 수소와 같은 환원제를 사용하는 수소화 반응시키서 알칸올, 예를 들면, n-부탄올로 전환시키기 위한 반응기일 수 있다.
상기 수소 분리기(740)는 상기 반응기(700)에서 수소 첨가 반응이 일어난 후 생성된 반응 생성물 내의 수소를 분리할 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 생성물을 가압하여, 수소 성분은 기체 상태로 상기 분리기(740) 상부로 분리시킬 수 있으며, 수소가 분리된 액체 성분의 알칸올 성분, 예를 들어, 액상의 n-부탄올이 상기 분리기(740)의 하부에서 유출될 수 있다.
도 1과 같이, 상기 수첨 반응기(700)의 반응 생성물은 상기 반응기(700)로 재유입되는 흐름과 수소 분리기(740)로 도입되는 흐름으로 분리될 수 있다. 예를 들면, 상기 제조 장치는, 도면에서와 같이 상기 반응기(700)로 도입되는 반응 생성물의 흐름은 반응기(700)로 도입되기 전에 원료의 흐름과 합쳐지고, 상기 합쳐진 흐름이 반응기(700)로 도입되도록 연결 루트, 예를 들면, 배관 시스템이 형성되어 있을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제조 장치는, 상기 반응기(700) 및 상기 수소 분리기(740) 사이에는 탈기기(720)가 포함할 수 있으며, 상기 탈기기(720)는 연결 루트, 예를 들면, 배관 시스템을 통하여 연결될 수 있다. 즉, 상기 배관 시스템은 상기 반응기(700)의 하부 생성물의 흐름은 탈기기(720)로 도입된 후, 탈기기(720)를 거쳐 그 중 일부는 전술한 바와 같이, 반응기(700)으로 재유입되고, 나머지 일부는 수소 분리기(740)로 도입되도록 형성되어 있을 수 있다.
상기 탈기기(Degasser)로는, 상기 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름의 일부가 도입되고, 탈기 공정, 예를 들면, 도입된 흐름 내에 존재하는 기체, 예를 들면, 메탄(methane)이나, 이산화탄소(CO2) 등을 제거하는 공정이 수행될 수 있다. 탈기기로는, 특별한 제한 없이 공지의 기기의 사용이 가능하고, 예를 들면, 진공 타입(Vacuum type) 또는 대기 타입(atmospheric type)의 탈기기를 사용할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제조 장치는, 도 1과 같이 상기 수소 분리기의 수소가 분리된 액상 생성물의 흐름이 상기 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름의 일부로서, 상기 원료와 합쳐져서 상기 반응기(700)로 재유입되는 흐름과 열교환이 수행될 수 있도록 형성된 연결 루트, 예를 들면, 배관 시스템을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 연결 루트는, 상기 열교환이 상기 반응 생성물의 흐름의 일부가 상기 반응기(700)로 도입되는 원료의 흐름과 합쳐지기 전에 수행될 수 있도록 형성되어 있을 수 있다.
상기 제조 장치는, 열교환기(730)를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 열교환은, 예를 들면, 상기 열교환기(730)로 상기 반응기(700)의 반응 생성물의 일부의 흐름과 상기 수소 분리기(740)의 액상 생성물의 흐름이 경유하도록 함으로써 수행할 수 있다.
이와 같은 열교환에 의하여 상기 반응기(700)의 고온의 반응 생성물이 가지는 열로 정제탑(800)으로 도입되는 원료를 예열시킬 수 있고, 이에 따라 정제탑(800)의 재비기(820)에서 소요되는 열량을 절감할 수 있다. 또한, 수첨 반응기(700)로 도입되는 흐름을 냉각시키기 위해 존재할 수 있는 냉각기(710)에서의 냉각수의 사용량을 줄여서 추가적인 절감 효과를 얻을 수 있다.
상기 예열된 원료의 흐름, 예를 들면, 수첨 반응기(700)에서 생성된 알칸올을 포함하는 흐름은 정제탑(800)으로 도입되고, 정제탑(800) 내에서 알칸올은 정제될 수 있다. 정제탑으로는 특별한 제한 없이 이 분야에서 공지된 통상적인 정제탑, 예를 들면, 증류탑이 사용될 수 있다. 증류탑(800)으로, 원료가 도입되면, 증류탑(800) 내부에서는 재비기(820)에서 증발된 증기가 증류탑(800)의 상부 방향으로 올라가고, 응축기(810)에서 응축된 액체는 환류되어 증류탑(800)의 하부 방향으로 흐르게 된다. 증류탑(800)의 내부에서 상기 증기와 액체가 접촉하면, 증기는 응축되고 액체는 증발하게 되는데, 이 때 비점이 낮은 성분은 증발되는 경향이 강하고, 비점이 높은 성분은 응축되는 경향이 강하여 탑(800)의 상부로 갈수록 저비점 성분의 농도가 증가한다. 이에 따라 탑(800) 상부에서는 순수한 저비점 성분의 증기가 얻어지게 되는데, 상기 증기는 응축기(810)에 의해 응축되어 일부는 제품으로 생산되어 저장 장치(811)에 저장되거나 다른 공정에 보내지고, 나머지 일부는 다시 환류된다. 환류된 환류액은 상부로 올라오는 고비점 성분을 응축시켜 탑저로 보내는데 사용된다. 또한, 탑(800)의 하부에서 배출되는 고비점 성분 역시 일부는 제품으로 생산되어 저장기(821)에 저장되거나, 다른 공정에 보내지고, 다른 일부는 재비기(820)에서 다시 증발된 후 탑(800) 하단으로 보내져 내부 성분을 증발시키는데 사용될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 알칸올의 정제 공정이 진행되는 정제탑(800)은 분리벽형 증류탑일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 장치는, 상기 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름의 일부, 예를 들면, 상기 수소 분리기(740)의 액상 생성물의 흐름과 열교환을 수행한 후의 상기 반응 생성물의 흐름을 상기 반응기(700)로 도입되는 원료의 흐름과 합쳐지기 전에 냉각시키는 냉각 장치, 예를 들면, 냉각기(710)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 냉각기(710)는 예를 들어, 상기 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름의 일부가 상기 반응기(700)로 다시 도입되도록 형성된 배관 시스템의 경로에 설치되어 있을 수 있다. 상기 「냉각 장치」는, 예를 들면, 기기 본체와 별도로 배관 시스템의 경로에 설치된 장치로서, 상기 본체에서 유출된 물질을 외부에서 냉각수와 접촉시키는 등의 방식으로 냉각시키기 위한 장치를 의미할 수 있다. 또한, 용어「재비기」는, 예를 들면, 증류탑과 같은 정제탑의 외부에 설치된 가열 장치이고, 정제탑의 바닥에서 추출한 끓는점이 높은 성분이 풍부한 생성물을 다시 가열 및 증발시키기 위한 증발 장치를 의미할 수 있다.
상기 연결 루트, 예를 들면, 배관 시스템은, 도면에서와 같이 상기 수소 분리기(740)의 액상 생성물이 상기 기술한 바와 같이 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름의 일부와 열교환을 거쳐서 정제탑(800)으로 도입되고, 분리된 수소 기체는 직접 상기 반응기(700)로 다시 유입되어 수소 첨가 반응에 사용되도록 형성되어 있을 수 있다.
본 출원은, 또한, 알칸올의 제조 방법에 대한 것이다. 예시적인 제조 방법은, 상기 기술한 제조 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
상기 방법은, 예를 들면, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 원료의 흐름을 수첨 반응기(700)로 도입하여 수소 첨가 반응을 진행하고, 수소 첨가 반응의 반응 생성물을 수소 분리기(740)로 도입하여 수소 분리 공정을 진행하며, 상기 수소 분리 공정이 생성물을 정제탑(800)으로 도입하여 알칸올을 정제하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법에서 각 생성물들의 흐름은 예를 들면, 상기한 연결 루트, 예를 들면, 배관 시스템에 의해 수행될 수 있다.
상기 방법에서는, 상기 수첨 반응기(700)의 반응 생성물의 일부를 상기 반응기(700)로 도입되는 원료의 흐름과 합쳐져 상기 반응기(700)로 다시 도입하고, 상기 반응기(700)의 반응 생성물의 나머지의 일부는 상기 수소 분리기(740)로 도입하며, 상기 수소 분리기(740)의 액상 생성물을 상기 원료의 흐름과 합쳐지는 상기 수첨 반응기(700)의 반응 생성물의 일부와 열교환시켜서 상기 정제탑(800)으로 도입하는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법에서 수첨 반응기(700)의 반응 생성물의 일부와 합쳐지기 전의 원료의 흐름의 온도는 80℃ 내지 95℃, 예를 들면, 약 85℃ 내지 89℃로 유지될 수 있다. 또한, 상기 방법에서 수첨 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름의 온도, 예를 들면, 상기 수소 분리기(740)의 액상 생성물과 열교환을 수행하기 전의 상기 반응 생성물의 흐름의 온도는 85℃ 내지 115℃, 90℃ 내지 110℃ 또는 95℃ 내지 105℃ 정도로 유지될 수 있다.
또한, 상기 방법에서는, 열교환을 수행하기 전의 상기 수소 분리기(740)의 액상 생성물의 온도가 예를 들면 약 30℃ 내지 70℃, 40℃ 내지 60℃ 또는 약 45℃ 내지 약 55℃로 유지되고, 열교환 후의 상기 수소 분리기(740)의 액상 생성물의 흐름, 즉 정제탑(800)으로 도입되는 흐름의 온도는, 예를 들면, 약 55℃ 내지 110℃, 약 60℃ 내지 110℃, 약 70℃ 내지 110℃, 약 80℃ 내지 110℃ 또는 약 90℃ 내지 110℃ 정도로 유지될 수 있다.
또한, 상기 방법에서 상기 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름의 일부가 상기 액상 생성물의 흐름과 열교환을 수행한 후에 화학식 1의 화합물을 포함하는 원료의 흐름과 합쳐지기 전의 온도가 30℃ 내지 60℃, 예를 들면, 40℃ 내지 50℃ 정도로 유지될 수 있다. 이를 위하여 필요한 경우에 상기 액상 생성물의 흐름과 열교환을 수행한 후의 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름이 지나는 경로로서, 상기 화학식 1의 성분을 포함하는 원료의 흐름과 합쳐지기 전의 경로에는 적절한 냉각기(710)가 형성되어 있을 수 있다.
이하 도 2를 참조하여, 상기 제조 장치 및 방법의 하나의 태양을 설명한다.
도 2와 같이 상기 장치는, 상기 반응기(700) 및 상기 정제탑(800)에 추가로, 예를 들면, 프로필렌과 같은 원료를 부틸 알데히드로 전환시킬 수 있는 옥소 반응기(Oxo reactor)(100, 200), 상기 반응기(100, 200)와 연결되어 있는 기/액 분리기(Vapor/Liquid Seperator)(300), 상기 분리기(300)와 연결된 기화 장치(Vaporizer)(400), 상기 장치(400)와 연결된 이성체 분리탑(600) 및 상기 기화 장치(300)와 상기 분리탑(600) 사이에 연결된 안정화기(Stabilizer)(500) 등을 추가로 포함할 수 있다.
예를 들어, 프로필렌, 일산화탄소(CO) 및 수소(H2)를 포함하는 원료는, 상기 반응기(100, 200)로 유입되며, 상기 반응기(100, 200)에서의 히드로포르밀화(Hydroformylation)가 진행되는 옥소 반응(Oxo Reaction)에 의하여, 부틸 알데히드(Butylaldehyde)가 제조될 수 있다.
상기 반응기(100, 200)에서 제조된 부틸알데히드는 기/액 분리기(300)로 유입될 수 있다. 상기 분리기(300)는 예를 들어, 상기 반응기(100, 200)에서 배출된 흐름을 기상과 액상으로 나누어 옥소 반응 결과 생성된 부틸 알데히드를 분리하기 위한 분리기일 수 있다.
또한, 분리기(300)에서 분리된 부틸 알데히드는 기화 장치(400)로 유입될 수 있다. 상기 장치(400)는 상기 기/액 분리기(300)에서 분리되어 유입된 액상의 부틸 알데히드를 기화시켜 불순물을 제거하기 위한 장치일 수 있으며, 예를 들어, 상기 분리기(300)에 배관 시스템을 통하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 기화 장치(400)는 히터(410)를 포함할 수 있다. 상기 히터(410)를 통하여 공급된 저압 증기와 접촉함으로써, 상기 액상 부틸 알데히드는 기화될 수 있다. 용어 「히터」는 기화 장치(400) 본체와는 별도로 설치한 가열 장치로서, 기화 장치(400)로 저압 증기를 공급하여, 상기 장치(400)로 유입된 액상 반응물을 기화시키기 위한 증발 장치를 의미할 수 있다.
기화된 부틸알데히드는, 예를 들면, 안정화기(500)로 유입될 수 있다. 안정화기(500)는 상기 장치(300)를 통과한 부틸 알데히드를 안정화시키기 위한 장치일 수 있다. 상기 안정화기(500)는 또한, 상기 안정화기(500)에서 유출되는 부틸 알데히드의 일부를 다시 상기 안정화기(500)로 유입시킬 수 있도록 배관이 형성되어 있을 수 있으며, 상기 배관에는 상기 안정화기(500)로 유입시키기 전에 가열시킬 수 있는 재비기(520)가 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 안정화기(500)에는, 상기 안정화기(500)에서 유입되지 않고 상기 분리탑(600)으로 유입되는 흐름이 상기 응축된 부틸 알데히드와 열교환이 이루어지도록 배관이 형성될 수 있으며, 상기 응축된 부틸 알데히드 또한, 열교환 후에 상기 안정화기(500)로 유입될 수 있다.
상기 분리탑(600)은, 예를 들면, 안정화기(500)에서 유입된 부틸 알데히드를 증류 공정을 통하여, iso-부틸 알데히드(iso-butylaldehyde) 및 n-부틸 알데히드(n-butylaldehyde)로 분리하기 위한 증류탑일 수 있다. 예를 들어, 상기 분리탑(600)의 하부에서 유출되는 성분의 일부를 다시 상기 분리탑(600)으로 유입시킬 수 있도록 배관이 형성되어 있을 수 있으며, 상기 배관에는 상기 분리탑(600)으로 유입시키기 전에 가열시킬 수 있는 재비기(620)가 형성될 수 있다.
상기 분리탑(600)에서 분리된 고순도의 n-부틸 알데히드는 상기 수첨 반응기(700)로 유입될 수 있다. 상기 수첨 반응기(700)는 수소 첨가 반응이 진행될 수 있는 장치일 수 있다. 상기 기술한 바와 같이 상기 반응기(700)에서 유출되는 반응 생성물의 일부를 다시 상기 수첨 반응기(700)로 유입시킬 수 있도록 배관이 형성되어 있을 수 있으며, 상기 배관에는 상기 수첨 반응기(700)로 유입시키기 전에 냉각시킬 수 있는 냉각기(710)가 형성될 수 있다.
상기 반응기(700)에서 생성된 알칸올, 예를 들면, n-부탄올은 수소 분리기(740)를 거쳐 정제탑(800)으로 유입될 수 있다. 상기 정제탑(800)은, 상기 정제탑(800)의 상부 생성물은 응축기(810)를 거쳐 응축된 후, 일부는 다시 상기 정제탑(800)으로 유입되고 나머지는 추출될 수 있도록 배관이 형성될 수 있으며, 하부 생성물의 일부는 재비기(820)를 거쳐 상기 정제탑(800)으로 다시 유입되고, 나머지는 추출될 수 있도록 배관이 형성될 수 있다. 상기 정제탑(800)의 상부는, 예를 들면, 약 0.55 내지 0.75 kg/cm2 정도의 압력 하에서, 예를 들면, 80℃ 내지 120℃ 또는 약 90℃ 내지 110℃의 온도로 운전될 수 있고, 하부는, 예를 들면, 약 0.85 내지 1.15 kg/cm2의 압력 하에서, 약 140℃ 내지 190℃ 또는 약 150℃ 내지 170℃ 정도의 온도로 운전될 수 있다.
상기 장치는 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 예를 들면, 상기 정제탑(800)은, 적어도 하나 이상의 증류탑을 포함할 수 있다. 상기 증류탑은 하나, 두 개 및 세 개의 증류탑이 연속적으로 연결되어 설치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 목적하는 알칸올의 순도 및 공정 경제 등을 고려하여, 다양하게 변경이 가능하다.
하나의 예시에서 상기 분리탑(600) 또는 정제탑(800)은 분리벽형 증류탑을 포함할 수 있다. 분리벽형 증류탑을 이용함으로써, 예비 분리기를 별도로 설치하지 않음으로써, 별도의 열교환기가 설치되지 않을 수 있으므로, 경제적이고 적은 에너지 소모량으로 노르말 부탄올의 정제가 가능하다.
본 출원에서는, 수첨 반응기의 하부 생성물의 흐름, 예를 들면, 알칸올을 포함하는 흐름의 냉각을 위하여 사용하는 폐열을 사용하여 알칸올 정제탑으로 유입되는 원료의 흐름을 예열시키는 방식으로 에너지의 절감이 가능하다.
도 1 및 2는 알칸올의 제조 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 장치 및 방법을 상세히 설명하나, 상기 장치 및 방법의 범위가 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
도 1과 같이 형성된 장치를 사용하여 n-부탄올을 제조하였다. 구체적으로는 흐름의 순환량이 약 71822 Kg/h 정도로 유지되도록 하면서, n-부틸 알데히드를 포함하는 원료의 흐름이 수첨 반응기(700), 탈기기(720), 수소 분리기(740) 및 정제탑(800)을 도 1과 같이 순차 흐르도록 하여 부탄올을 제조하였다. 이 과정에서 수첨 반응기(700)의 반응 생성물과 합쳐지기 전의 n-부틸 알데히드를 포함하는 원료의 흐름의 온도를 약 87℃ 정도로 유지하였다. 또한, 수첨 반응기(700)로부터는 약 100℃의 반응 생성물의 흐름이 배출되어 탈기기(720)로 도입되었다. 탈기기(720)에서 배출된 탈기 생성물 중 일부는 수소 분리기(740)으로 도입되고, 나머지 일부는 열교환기(730)에서 상기 수소 분리기(740)의 액상 생성물의 흐름, 즉 상기 온도가 약 50℃ 정도인 흐름과 열교환을 수행하여 상기 생성물을 예열시킨 후에 냉각기(710)를 거쳐서 상기 n-부틸 알데히드를 포함하는 원료의 흐름과 합쳐져서 반응기(700)로 도입되도록 배관 시스템을 구성하였다. 상기 열교환기(730)에서 열교환되고, 냉각기(710)를 거친 반응기(700)의 반응 생성물의 흐름의 온도는 약 45℃ 정도로 유지된 상태로 상기 n-부틸 알데히드를 포함하는 원료의 흐름과 합쳐져서 반응기(700)로 도입되도록 운전 조건을 조절하였다. 수소 분리기(740)에서 분리된 수소 기체는 도 1과 같이 반응기(700)로 직접 유입시켰다. 상기와 같이 운전을 수행하면서 상기 열교환기(730)에서 반응기(700)의 반응 생성물과 열교환을 거쳐서 정제탑(800)으로 도입되는 원료, 즉 n-부탄올을 포함하는 원료의 온도가 약 60℃ 정도가 되도록 운전을 수행하였고, 그 결과 하기 비교예에 비하여 약 0.086 Gcal/h 정도의 에너지 절감 효과 있는 것을 확인하였다.
실시예 2.
실시예 1과 동일한 방식으로 운전을 수행하되, 열교환기(730)에서 반응기(700)의 반응 생성물과 열교환을 거쳐서 정제탑(800)으로 도입되는 원료, 즉 n-부탄올을 포함하는 원료의 온도가 약 70℃ 정도가 되도록 운전을 수행하였고, 그 결과 하기 비교예에 비하여 약 0.175 Gcal/h 정도의 에너지 절감 효과 있는 것을 확인하였다.
실시예 3.
실시예 1과 동일한 방식으로 운전을 수행하되, 열교환기(730)에서 반응기(700)의 반응 생성물과 열교환을 거쳐서 정제탑(800)으로 도입되는 원료, 즉 n-부탄올을 포함하는 원료의 온도가 약 80℃ 정도가 되도록 운전을 수행하였고, 그 결과 하기 비교예에 비하여 약 0.265 Gcal/h 정도의 에너지 절감 효과 있는 것을 확인하였다.
실시예 4.
실시예 1과 동일한 방식으로 운전을 수행하되, 열교환기(730)에서 반응기(700)의 반응 생성물과 열교환을 거쳐서 정제탑(800)으로 도입되는 원료, 즉 n-부탄올을 포함하는 원료의 온도가 약 90℃ 정도가 되도록 운전을 수행하였고, 그 결과 하기 비교예에 비하여 약 0.356 Gcal/h 정도의 에너지 절감 효과 있는 것을 확인하였다.
비교예 1.
도 1과 같은 형태를 가지되, 열교환기(730)가 설치되어 있지 않고, 도 1에서 상기 열교환기(730)를 경유하는 수소 분리기(740)의 액상 생성물의 흐름이 상기 열교환기(730)를 거치지 않고, 직접 정제탑(800)으로 유입되도록 구성된 장치를 사용하여 부탄올의 제조를 수행하였다. 실시예 1과 동일한 조건에서 운전을 수행하되, 액상 분리기(740)에서 생성된 온도가 약 50℃ 정도인 액상 생성물은 직접 정제탑(800)으로 도입되었으며, 반응기(700)의 반응 생성물의 일부는 수소 분리기의 액상 생성물과의 열교환 없이 냉각기(710)에서 온도가 약 45℃ 정도가 되도록 냉각되어 n-부틸 알데히드를 포함하는 원료의 흐름과 합쳐진 후에 반응기(700)로 도입되도록 하였다.
100: 제 1 옥소 반응기
200: 제 2 옥소 반응기
300: 기/액 분리기
400: 기화 장치
410: 히터
500: 안정화기
520: 재비기
600: 이성체 분리탑
620: 재비기
700: 수첨 반응기
710: 냉각기
720: 탈기기
730: 열교환기
740: 수소 분리기
800: 정제탑
810: 응축기
820: 재비기

Claims (13)

  1. n-부틸 알데히드를 포함하는 원료의 흐름이 유입되어, 상기 원료의 수소 첨가 반응이 진행되는 수첨 반응기, 상기 수첨 반응기의 반응 생성물의 수소 분리 공정이 진행되는 수소 분리기, 상기 수소 분리기에서 수소가 분리된 액상 생성물의 정제를 진행하는 정제탑 및 연결 루트를 포함하되,
    상기 연결 루트는, 상기 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부는 상기 반응기로 도입되는 원료의 흐름과 합쳐져서 상기 반응기로 다시 도입되고, 상기 반응기의 반응 생성물의 나머지의 일부는 상기 수소 분리기로 도입되며, 상기 수소 분리기의 액상 생성물은 상기 원료의 흐름과 합쳐지는 상기 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부와 열교환을 수행한 후에 상기 정제탑으로 도입되도록 형성되어 있고,
    상기 수첨 반응기의 반응 생성물은 n-부탄올이고,
    상기 수소 분리기의 액상 생성물은 수소가 분리된 액상 n-부탄올이며,
    상기 수첨 반응기의 반응 생성물의 흐름의 온도가 85℃ 내지 115℃이고,
    상기 열교환을 수행하기 전의 상기 수소 분리기에서 수소가 분리된 액상 n-부탄올의 온도가 30℃ 내지 70℃이며,
    상기 열교환 후의 상기 정제탑으로 도입되는 흐름의 온도는 55℃ 내지 110℃인 알칸올의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 연결 루트는, 수첨 반응기, 수소 분리기 및 정제탑 중에서 2개 이상을 서로 연결하는 배관 시스템인 알칸올의 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 연결 루트는, 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부가 상기 반응기로 도입되는 원료의 흐름과 합쳐지기 전에 수소 분리기의 액상 생성물과 열교환이 수행되도록 형성되어 있는 알칸올의 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 연결 루트는 열교환기를 추가로 포함하고, 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부의 흐름과 수소 분리기의 액상 생성물의 흐름이 상기 열교환기를 경유하도록 되어 있는 알칸올의 제조 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 연결 루트는, 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부가 수소 분리기의 액상 생성물과 열교환을 수행한 후에 원료의 흐름과 합쳐지기 전에 냉각될 수 있도록 하는 냉각 장치를 추가로 포함하는 알칸올의 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 연결 루트는, 수소가 분리된 액상 생성물이 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부와 열교환을 수행한 후에 정제탑으로 도입되고, 수소 분리기에서 분리된 수소는 직접 수첨 반응기로 유입되도록 형성되어 있는 알칸올의 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 정제탑이 분리벽형 증류탑인 알칸올의 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 연결 루트는 원료의 흐름이 이성체 정제탑으로부터 유입되도록 형성되어 있는 알칸올의 제조 장치.
  9. n-부틸 알데히드를 포함하는 원료의 흐름을 수첨 반응기로 도입하여 수소 첨가 반응을 진행하고, 수소 첨가 반응의 반응 생성물을 수소 분리기로 도입하여 수소 분리 공정을 진행하며, 상기 수소 분리 공정의 생성물을 정제탑으로 도입하여 알칸올을 정제하는 것을 포함하되,
    상기 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부를 상기 반응기로 도입되는 원료의 흐름과 합쳐져 상기 반응기로 다시 도입하고, 상기 반응기의 반응 생성물의 나머지의 일부는 상기 수소 분리기로 도입하며, 상기 수소 분리기의 수소가 분리된 액상 생성물을 상기 원료의 흐름과 합쳐지는 상기 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부와 열교환시켜서 상기 정제탑으로 도입하는 것을 포함하고,
    상기 수첨 반응기의 반응 생성물은 n-부탄올이고,
    상기 수소 분리기의 액상 생성물은 수소가 분리된 액상 n-부탄올이며,
    상기 수첨 반응기의 반응 생성물의 흐름의 온도가 85℃ 내지 115℃이고,
    상기 열교환을 수행하기 전의 상기 수소 분리기에서 수소가 분리된 액상 n-부탄올의 온도가 30℃ 내지 70℃이며,
    상기 수첨 반응기의 반응 생성물의 흐름의 일부와 열교환을 수행한 후에 정제탑으로 도입되는 수소 분리 공정의 생성물의 흐름의 온도를 55℃ 내지 110℃로 유지하는 알칸올의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 수첨 반응기의 반응 생성물의 일부와 합쳐지기 전의 원료의 온도를 80℃ 내지 95℃로 유지하는 알칸올의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서, 수소 분리 공정의 생성물의 흐름과 열교환을 수행한 후에 원료의 흐름과 합쳐지기 전의 수첨 반응기의 반응 생성물의 흐름의 일부의 온도를 30℃ 내지 60℃로 유지하는 알칸올의 제조 방법.
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