KR20090038901A - 혼합된 증기-액체 공급물을 사용하는 개선된 막 분리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 방향족 화합물을 막을 통해 선택적으로 투과시켜, 방향족 화합물 및 비-방향족 화합물을 포함하는 공급물 스트림으로부터 방향족 화합물을 분리하는 방법에 관한 것으로서, 증기-액체 공급물 혼합 상을 막에 공급하는 것을 포함하고, 이때 상기 액상이 바람직하게는 상기 막의 표면을 습윤시키는 방법에 관한 것이다.

Description

혼합된 증기-액체 공급물을 사용하는 개선된 막 분리 방법{IMPROVED MEMBRANE SEPARATION PROCESS USING MIXED VAPOR-LIQUID FEED}

본 발명은, 넓은 범위의 비점을 갖는 혼합물로부터 더 높은 비점의 성분을 막 분리(membrane separation)하는 것에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가솔린 또는 유사한 넓은 비점 혼합물, 예컨대 석유 나프타로부터 방향족 화합물을 분리하기 위한 막 및 분리 방법에 관한 것이다.

투과증발(pervaporation)은 주지된 막 공정이다. 투과증발은 정제 스트림으로부터 방향족 화합물을 회수하기 위한 것으로 생각되어 왔고, 지금도 그렇게 생각된다. 다성분 액체 공급물은 선택적인 용액-확산 기작에 기초하여 분리될 수 있으며, 투과물은 증기로서 제거된다. 투과를 촉진하기 위해 막의 투과물 쪽에서 전형적으로 진공이 유지된다. 투과증발은 흡열 공정이다. 투과증발 공정을 유지하기 위해서는 열 주입이 필요하다. 전형적으로, 투과증발 공정에 대한 공급물은, 상기 공급물의 선택된 분획이 막 내로 충분히 투과되도록, 상기 공급물을 액상으로 유지하기에 충분한 압력에서 선택된 온도로 예비-가열된다. 목적하는 조작 온도 및 유 출은 상기 막을 가열하고/하거나 상기 공급물을 재가열함으로써 유지된다. 통상적인 막 분리 시스템에서의 단열 공정은 상당한 온도 강하 및 투과 유출물의 손실을 유발한다. 통상적으로, 온도를 유지하기 위해, 미투과물(retentate)/공급물을 단계들 사이(interstage)에서 재가열하는 것이 이용된다. 단열 조작이 매우 바람직하고, 온도의 실질적인 강하가 없는 것이 가장 바람직하다.

가솔린은 넓은 비점 범위를 갖는 지방족 및 방향족 탄화수소의 복합 혼합물이다. 투과증발에 의해 방향족 화합물을 가솔린으로부터 분리시켜, 고옥탄가 연료를 수득할 수 있다. 하지만, 시판되는 가솔린의 넓은 비점 범위, 다양한 조성 및 휘발성은, 단순한 투과증발 막 시스템을 사용하는 분리를 어렵고 비효율적으로 만든다. 가솔린 중에서, 비점이 더 낮은 저옥탄 지방족 성분은, 비점이 더 높은 고옥탄 방향족 화합물과 경쟁적으로 투과되며, 이에 따라 상기 방향족 화합물의 투과 함량이 제한된다. 또한, 지방족 화합물의 경쟁적인 투과는 막 선택도를 제한하며, 이에 따라 방향족 화합물의 선택도를 감소시킨다. 방향족 투과물의 고수율은 상당한 에너지를 필요로 하며, 이것은 상기 막 시스템의 총 효율을 감소시킨다. 또한, 선행기술의 막 시스템은 가솔린으로부터 더 낮은 비점의 지방족 화합물을 제거하기 위해 예비-증류 단계를 사용하며, 이에 따라 더 높은 비점의 액체 중에 방향족 화합물을 농축시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 예비-분별, 다단계 막 공정 및/또는 재순환과 후-분별을 이용하는 복잡한 시스템은 일반적으로 효과적인 막 시스템에 바람직하지 않다.

본 발명은, 넓은 비점 범위의 공급물, 예를 들어 가솔린을 분리할 경우에 투 과증발 공정을 상당히 단순화시킬 수 있다. 이러한 단순화는 비용, 중량 및 부피를 감소시키고, 증가된 효율을 위해 요구되는 시스템의 복잡성을 감소시켜, 본 발명의 상업화를 가능하게 한다.

발명의 요약

투과증발 막 시스템을 사용하여 가솔린 컷(cut)으로부터 방향족 화합물을 분리하는 방법은 전형적으로 액체 공급물 조작(operation)을 포함한다. 액체 공급물 접근법이, 넓은 비점 범위의 스트림, 예를 들어 시장성이 있는 가솔린에 적용되면, 투과물 중의 방향족 화합물의 농도를 달성하기 위해 상대적으로 고진공이 요구된다. 그 이유는, 가솔린의 C6 및 더 낮은 비점의 성분(전형적으로는 방향족 화합물이 비교적 적음)은 이들의 높은 증기압이 투과 속도에 미치는 영향을 완화시키기에 충분할 정도로 상기 막의 배압이 낮지 않으면 우선적으로 막을 투과하기 때문이다.

본 발명에서는, 낮은 비점의 지방족 화합물의 경쟁적인 투과를 대부분 피할 수 있으며, 이것은 단지 중간 정도의 막 배압으로 개선된 방향족 화합물 선택도를 갖는 효과적인 성능을 가능하게 한다. 본 발명은, 증기/액체 혼합상 상태의 가솔린 또는 나프타를 제어된 기화도로 공급하고, 이어서 본질적으로 막 모듈을 단열 방식으로 조작하는 것을 포함한다. 이것은 임의의 예비-증류의 필요성을 배제한다. 증기 중의 더 중질의 방향족-풍부 분획이 우선적으로 상기 막 상에 응축되어 방향족 화합물의 투과를 개선시키며, 증기 중의 상기 분획의 응축열은 상기 막의 배면 상에서 투과물이 증발되는 데 필요한 열을 제공한다. 상기 방향족 화합물이 상기 막을 투과하면(상기 막과 접촉하고 있는 액체의 방향족 화합물 함량이 고갈됨), 이것은 공급물의 증기 분획 중에 함유된 더 높은 비점의 방향족 화합물의 계속적인 우선적 응축에 의해 보충된다.

도 1은 본 발명의 단순한 실시양태를 예시한 것이다.

도 2는 혼합된 증기-액체 공급물을 사용하는 개선된 막 분리에 사용되는 장치의 개략도를 나타낸 것이다.

도 3은 혼합된 증기-액체 공급물을 사용하는 다른 개선된 막 분리용 장치의 개략도를 나타낸 것이다.

가솔린 또는 유사한 넓은 비점의 혼합물, 예를 들어 석유 나프타로부터 방향족 화합물을 분리하는 것은 증기-액체 혼합상 공급물을 사용하는 투과증발 막 공정을 사용하여 개선된다. 후술되는 바와 같이, 공급물의 기화도가 제어되면, 결과적으로 투과물의 방향족 화합물의 선택도가 증가한다. 또한, 방향족 화합물의 더 높은 투과 수율은 단열 조작에서 가능해진다. 본 발명을 사용하면, 단순화된 시스템 구성이 가능하다.

가솔린 공급물의 부분 증발은, 액체 분획 중에 방향족 성분이 풍부한, 공급물 중의 더 높은 비점의 분획을 농축시킨다. 액상에 의해 상기 막 표면이 우선적으로 습윤되면, 더 고농도의 방향족 화합물이 막과 접촉하게 되며, 이에 따라 모든 비점 범위의 가솔린을 액체로서 가공할 경우와 비교하여 유출량 및 선택도를 개선할 수 있다. 가솔린 중의 더 낮은 비점의 지방족 성분이 우선적으로 증기 상으로 남게 되며, 이에 따라 상기 막을 통한 경쟁적 투과를 감소시킨다.

더욱이, 투과증발 막 분리 공정의 단열 조작은 증기-액체 혼합상 공급물을 사용함으로써 개선된다. 증기 상의 연속적인(progressive) 응축은 상기 막에 열을 제공하며, 이에 따라 흡열 투과증발 공정으로부터 기인된 상기 막의 온도 변화를 최소화한다. 혼합 상의 공급물을 사용하는 거의 단열 조작으로부터 상당한 투과 수율의 수득이 가능하다. 결과적으로, 필요한 막 면적이 감소될 수 있다. 증기-액체 혼합상 공급물을 투과증발시키면 공정 설계를 상당히 단순화시킬 수 있다. 즉, 관련된 펌프 및 제어를 사용하여, 공급물 중의 더 낮은 비점 성분의 예비-증류를 피할 수 있다. 투과증발 온도를 유지하기 위한 단계들 사이 및/또는 내부 열 교환기가 감소되거나 제거될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 막 분리 시스템의 매우 단순화된 개략적인 예시가 나타나 있다. 공급물 저장소는 넓은 비점 범위의 물질(1)을 함유하며, 상기 물질은 막 분리용으로 의도된 물질, 예컨대 통상적인 가솔린 또는 나프타이다. 문맥상, 가솔린 또는 나프타의 "넓은 비점 범위"라는 용어는, ASTM 방법 D86-05에 의해 결정된 바와 같은 초기 비점으로부터 최종 비점까지가 약 50℃보다 큰, 바람직하게는 150℃보다 큰 비점 범위임을 의미한다. 상기 방법에 기초하면, 30℃ 내지 200℃의 가솔린의 비점 범위가 통상적이다. 방향족 성분들은 약 80℃ 이상의 비점 분획에서 발견된다. 펌프 수단(2)은 공급물 물질을 막 장치(5)에 공급하거나 가압하기 위해 사용된다. 목적하는 공급 속도는 유출량 제어 밸브(3)에 의해 제어된다. 목적하는 공급 압력은, 공급물의 조성 및 상기 막의 목적하는 조작 온도에 기초하여 선택된 미투과물(7) 상에서 작동하는 배압 조절 수단(8)에 의해 제어된다. 히터 수단(4)은 상기 막 장치(5)에 대한 상기 공급물의 온도를 제어하기 위해 사용된다. 바람직한 실시양태에서, 공급 압력(P_f) 및 막 온도(T_f)는 상기 막에 최적의 증기-액체 혼합물을 제공하기 위해 제어된다. "최적"이란, 공급물 중의 방향족 성분이, 상기 막의 적어도 일부와 접촉하는 액체 분획에 농축된 증기-기체 혼합물임을 의미한다. 반대로, 더 낮은 비점의 지방족 화합물은 증기 중에 농축된다. 바람직한 실시양태에서, 상기 막에 공급되는 상기 증기-액체 혼합물의 액체 분획 중의 방향족 화합물은 약 10% 초과로, 더욱 바람직하게는 약 25% 초과로, 가장 바람직하게는 약 50% 초과로 농축된다. 이것의 최종 결과는, 공급물이 증기 상태로 남아 있도록 유지하면서, 바람직한 투과물을 포함하는 공급물의 성분이 풍부한 막 상에 액체 층을 응축시키는 것이다. "바람직한 투과물"이라는 용어는, 공급물로부터의 투과물로서 본 발명의 사용자가 분리하고자 하는 공급물의 성분을 의미한다. "바람직한 미투과물"이라는 용어는, 본 발명의 사용자가 미투과물 상태로 분리하기를 원하는 공급물의 성분을 의미하며, 이것이 분리막에서 액체 형태인 경우에는 바람직한 투과물과 경쟁할 수 있다. 이 실시양태에서, 바람직한 미투과물은, 바람직한 투과물보다 더 낮은 비점 범위를 갖는 공급물의 지방족 성분을 함유한다.

공급 물질은 일부 증발되어, 이중 공급 상태인 액체(1a) 및 증기(1b)를 유지한다. "일부 증발된"이라는 용어는, 전술된 바와 같이, 막에 대한 최적의 증기-액체 혼합물을 제공하기에 충분한 증발이 발생함을 의미한다. 도면에 예시한 바와 같이, 상기 액체(1a)는 투과증발 막(5a)과 접촉하고 이를 습윤시킨다. 전술한 바와 같이, 공급물에 비해, 상기 액체(1a)는 바람직한 투과물의 증가된 함량을 갖고, 상기 증기(1b)는 바람직한 미투과물의 증가된 함량을 갖는다.

투과증발 막(5a)은 바람직한 투과물이 우선적으로 투과하도록 선택된 선택적인 막이다. 바람직한 실시양태에서, 공급물(1)은 예를 들어 가솔린 또는 나프타를 포함하고, 바람직한 투과물은 방향족-풍부 탄화수소이고, 투과증발 막(5a)은 예를 들어 미국 특허 제 5,670,052 호에 기술된 바와 같은, 방향족 화합물 선택적인 막이다. 선택적인 투과증발 막(5a)은, 본원에 기술된 온도, 압력 및 물질 조건 하에서 선택적 투과증발 막(5a)의 물리적 지지를 제공할 수 있는 물리적 다공성 지지 수단(미도시), 예컨대 고어텍스(Gortex, 등록상표)를 포함할 수 있다. 다른 지지 수단은 소결된 금속 또는 세라믹 다공성 매질이다. 바람직한 지지 수단은 비대칭 다공성 매질, 예를 들어 동시 계류중인 미국 특허 출원 제 ____ 호에 기술된 바와 같은 미세다공성 표면 물질을 갖는 모노리쓰(monolith) 또는 다공성 세라믹 관을 포함한다.

바람직한 실시양태에서, 선택적인 투과증발 막(5a)은, 다공성 세라믹 지지 수단 상에 지지된 가교된 폴리이미드-폴리아디페이트 막 중합체를 포함한다.

본 발명의 특징은 투과증발 막(5a)의 실질적인 단열 조작이다. 투과증발 공정은 흡열성이다. 전술한 바와 같이, 공급 물질은 부분적으로 증발되도록 유지된다. 투과증발 막 상의 증기상 공급물 중의 더 높은 비점 성분의 연속적인 응축은 상기 막에 열을 공급하고, 흡열성 투과증발 공정에 빼앗긴 열을 상쇄한다.

본 발명의 다른 특징은 상기 분리 막(5a)과 접촉하는 액체 층(1a)이다. 상기 막의 온도(T_f) 및 상기 막의 공급 면 상의 압력(P_f)은 상기 막의 표면 상에서 바람직한 투과물-풍부 응축물의 상대적으로 얇은 층이 응축되도록 유지된다. 임의의 특정 이론에 구속되고자 하는 것은 아니지만, 바람직한 실시양태에서, 상기 액체 층(1a)은, 증기, 액체 및 막 사이의 열적 평형 및 조성 평형 모두를 달성하고 유지하는 것을 촉진하기 위해, 비교적 얇은 층으로서 유지된다. 공급물이 통상적인 가솔린 또는 나프타를 포함하고 바람직한 투과물이 상기 공급물의 방향족 성분인 실시양태에서, 상기 액체 층은, 방향족-풍부 성분의 응축 속도가 상기 성분의 투과 속도와 거의 동일하도록 Tm 및 P를 제어함으로써 유지된다.

바람직한 투과물의 농도가 증가된 투과물(6)은 펌프 수단(9)으로 예시되는 통상적인 수단에 의해 농축되고 수집된다.

미투과물(7)은 통상적인 수단에 의해 수집된다.

하기 제시된 실시예는 본 발명의 요지를 설명하고 예시한다.

실시예 1

투과증발 막

미국 특허 제 5,670,052 호에 기술된 유형의 방향족 선택적인 막을 사용하여 투과물 중의 가솔린으로부터 방향족 화합물을 농축하였다. 사용된 폴리이미드-폴리아디페이트 막은 다이에폭시디사이클로옥탄(DECO)과 가교되었다. 경질 부분인 폴리이미드는 파이로멜리트산 다이안하이드라이드(PMDA) 및 4,4'-메틸렌 비스(2-클로로아닐린)(MOCA)을 함유한다. 연질 부분인 폴리아디페이트는 약 2000의 분자량을 갖는다.

PEI-DECO 중합체를 0.1 미크론 다공도의 고어텍스 지지체 상에 약 40 미크론의 두께로 코팅하였다. 이 중합체 필름을 0.05 미크론 다공도의 고어텍스 덧층인 추가 층으로 보호함으로써, 약 150 미크론의 총 막 두께를 갖는 샌드위치 구조물을 형성시켰다. 코팅된 시트로부터, 각각 0.9 m²의 활성 영역을 갖고 나선형으로 감긴 막 요소들을 제조하고 실시예 3 및 4에 기술된 바와 같은 분리에 사용하였다.

또한, 내부 가열을 갖는 판 구조(웨이퍼 카세트)의 모듈 설계를 실시예에 나타낸 바와 같이 사용하였다. 중합체 코팅 두께는 7 미크론이었다. PEI-DECO 중합체의 공칭 총 두께가 14 미크론이 되도록, 앞에서 뒤로, 2개의 시트를 함께 층으로 쌓아올리고, 이어서 0.05 미크론 다공도의 고어텍스 덧층을 추가하였다. 몇몇 시트를 편평하게 사용하고 바이톤(viton) o-링 수단에 의해 밀봉하여 0.2 m² 영역을 수득하였다.

실시예 2

본 실시예에 사용된 장치의 단순화된 공정 개략도가 도 2에 제공된다. 통상적인 가솔린 공급물(20)을 펌프(21)로 가압하여 목적한 공급 압력을 수득하였다. 질량 유출량 제어 밸브(22)로 공급물 유동을 제어하였다. 열 교환기(23)를 사용하여 상기 공급물을 순환하는 고온의 에틸렌글라이콜-물 혼합물과 접촉시킴으로써, 상기 공급물을 목적한 가열 온도(본 실시예에서는 전형적으로 120℃에서 유지됨)까지 가열하였다. 다르게는, 실리콘 오일 욕을 사용하여 약 160℃ 이하의 가솔린 공급 온도를 수득하였다. 상기 막 모듈(24)로 전달될 때, 예비-가열된 공급물은 실질적으로 증기이다. 미투과 스트림(28)을 조작하는 압력 조절기를 사용하여 상기 막 상의 배압을 제어함으로써, 목적한 조작 압력(P_f)을 제공하였다. 진공 펌프(32)에 의해 제공된 진공 하에서 투과물(26)을 회수하였다. 열 교환기(27)를 사용하여 투과물 증기를 약 30℃로 냉각하였다. 기체/액체 진공 분리기(30)를 사용하여, 남아있는 투과물 증기(26b)로부터 "중질" 투과물 응축물(26a)을 분리하고, 액체 펌프(29)를 사용하여 회수하고, 이어서 가솔린 저장소(31)(본 실시예에서는, 고옥탄가 연료 저장소)에 저장하였다. 남아있는 투과물 증기(26b)를 진공 펌프(32)를 사용하여 압축하고 열 교환기(33)를 사용하여 약 30℃로 냉각시켜, 진공 배기로부터 추가적인 "경질" 액체 투과물(26c)을 수득하였다. 다르게는, 전체 투과물(26)을 열 교환기(27)를 사용하여 냉각시키고 진공 펌프를 사용하여 압축하여, 고옥탄가 연료를 수득하였다. 고온의 미투과물(28)을 강제 에어-핀(air-fin) 열 교환기(37) 를 사용하여 20℃의 주위 온도 근처까지 냉각시키고, 저장소(39)(본 실시예에서는 저옥탄 가솔린 저장소로서 작용함)에 저장하였다. 일부 실시예에서는, 고온의 미투과물(28)의 일부를 펌프(36)를 사용하여 재순환시켜 상기 막 공급물(20)과 혼합하고, 이어서 열 교환기(23)로 가열한다.

실시예 3

본 실시양태를 위해, 중합체 코팅된 세라믹 모노리쓰를 하기 방식으로 제조하였다.

폴리(에틸렌 아디페이트)("PEA"), 파이로멜리트산 다이안하이드라이드("PMDA"), 4,4'-메틸렌 비스(2-클로로아닐린)("MOCA") 및 1,2,5,6-다이에폭시사이클로 옥탄("DECO")의 용액을 동량의 DMF 및 아세톤과 혼합하여 약 2.0 중량%의 중합체 용액을 제조하였다. PEA200 : PMDA : MOCA : DECO의 최종 몰 비는 명목상 1 : 2 : 1 : 2 이었다. DECO를 첨가한 후, 상기 용액을 실온 이하에서 유지하였다. 상기 용액을 사용하여, 상기 액체 중합체를 모노리쓰의 다공성 표면 상으로 끌어들임으로써, 다공성 세라믹 모노리쓰를 코팅하였다. 코팅된 모노리쓰는, 상기 다공성 모노리쓰의 내부 표면을 비롯한 표면상에 미국 특허 제 5,670,052 호에 기술된 조성을 갖는 중합체 막을 형성하고, 약 0.1 m²의 표면 영역을 갖고 기공 및 구멍이 실질적으로 없는 중합체 코팅을 형성하게 된다.

상기 막은 도 2에 묘사된 단순화된 공정 및 장치에 이용된다. 일본의 일반 무연 동절기 등급 가솔린을 포함하는 통상적인 가솔린을 공급물(21)로서 사용하였다. 옥탄가 및 조성을 결정하기 위해, 약 90.3 RON, 약 33.9 중량% 방향족 화합물 및 약 23.1 중량%의 C5 이하의 경질 지방족 탄화수소를 갖는 공급물 가솔린을 시험하였다. 도 2에 예시된 공정은 두 세트의 조건 하에 조작되었다. 첫째는, 막 시스템에 액상 공급물을 생성하는 것이고, 둘째는, 본 발명에 따른 혼합된 증기-액체 공급물을 생성하는 것이다. 약 960 kPa(절대 압력)의 막 공급물 압력(P_f) 및 약 950 kPa(절대 압력)의 막 배출구 압력에서 조작하여 액상 공급물 조건을 수득하였다. 막 공급물 온도는 약 140℃로 유지하였다. 상기 압력은, 140℃에서의 가솔린 공급물의 포점(bubble point)보다 실질적으로 높으며, 이에 따라 상기 막 공급물은 액상태로 유지된다.

동일한 장치를 2번째 세트의 공정 조건 하에 사용하여 증기-액체 혼합상 공급물을 생성하였다. 따라서, 상기 막 주입구 압력은 약 465 kPa(절대 압력, 제어 밸브(22) 후에 측정됨)로 유지되고, 막 배출구 압력은 약 445 kPa(절대 압력, 배압 조절기(25)에서 측정됨)로 유지되었다. 막 공급 온도는 약 140℃로 유지하였으며, 이것은 열 교환기(23) 후의 막 요소에 대한 주입구 분배기에서 측정되었다. 이러한 조건 하에, 상기 막에 대한 공급물은 약 45 중량%의 액체 및 55%의 증기인 것으로 추정되었다. 배출구 온도는, 상기 막 요소에서 배출되는 미투과물 스트림에서 측정되었다. 액상인 경우 및 증기-액체 혼합상인 경우 모두에서, 배출기 펌프(32)를 사용하여, 냉각된 투과물 상에 진공을 유지하였다. 하기 표 1은 액체 공급물 및 혼합된 증기-액체 공급물 모두에 대한 투과물의 속도, 투과물의 옥탄가, 투과물의 밀도, 투과물의 방향족 화합물, 및 투과물의 지방족 화합물을 비교한 것이다. 액상 조건을 사용하여 조작하면, 0.11 g/s의 공급물 속도를 수득하게 된다. 투과증발 공정으로부터 유발된 단열적 온도 강하는 21℃이었다. 투과물의 응축 및 펌핑에 의한 제거로써 수득된 투과물 압력은 40.7 kPa이었다. 액상 공급물과 함께 수득된 투과물은 방향족 함량이 증가되지만, C5 이하의 경질 탄화수소 함량은 실질적으로 증가되었다. 상기 경질 탄화수소는 더 높은 증기압 투과물 및 결과적으로 더 높은 투과물 압력을 유발하였다. 상기 배출기(32)를 사용한 효과, 즉 상기 투과물 압력은 투과물 스트림 제어에 의해 영향을 받으며 사용자에 의해 독립적으로 설정되지 않는다는 것에 주목해야 한다. 옥탄가는 증가된 방향족 함량에 대응하여 증가하였다.

본 발명에 따른 막에 대한 증기-액체 혼합상 공급물은 개선된 막 분리 성능을 가져왔다. 투과 속도가 0.17 g/s까지 증가하였다. 단열적 온도 강하는 11℃ 더 적었고, 막 공급물 채널 내의 증기 응축의 결과, 흡열성 투과증발 공정에 관련된 열 손실과 평형을 이루었다. 23 kPa의 투과물 압력으로 진공이 개선되었고, 이에 따라 투과물 중의 휘발성 C5 이하의 탄화수소가 감소하였다. 투과물 중의 방향족의 함량은 52.5%로 실질적으로 증가하였다. 투과물의 옥탄가는 상기 증가된 방향족 함량 및 감소된 C5 이하의 함량에 상응하게 97.8 RON으로 증가되었다.

상	공급물	액체	혼합
공급물 속도(g/s)		1.0	1.0
주입구에서의 온도(℃)		139.2	139.1
주입구에서의 압력(kPa)		960	465
배출구에서의 온도(℃)		117.8	128.3
배출구에서의 압력(kPa)		950	445
투과물 속도(g/s)		0.11	0.17
투과물 압력(kPa)		40.7	23.3
투과물 옥탄가(RON)	90.3	96.1	97.8
20℃에서의 투과물 밀도(g/cc)	0.7253	0.7285	0.7668
방향족 투과물(중량%)	33.9	37.5	52.5
C5 이하의 탄화수소 투과물(중량%)	23.1	31.9	17.2

실시예 4

도 2에 예시한 본 발명의 실시양태는, 도 3에 예시한 바와 같은 2단계 막 시스템으로 확대될 수 있다.

실시예 2와 유사하게, 통상적인 가솔린(40)을 펌프(41)로 가압하여 목적한 공급물 압력을 수득하였다. 질량 제어 밸브(미도시)을 사용하여, 공급물 유출량을 제어하였다. 열 교환기(43a)를 사용하여, 공급물을 목적한 온도까지 가열하였다. 제 1 막 모듈(44a)로 전달될 때, 예비-가열된 공급물은 실질적으로 증기이다. 공급물의 압력(P_f) 및 온도(T_f)는 산정된 최적의 증기-액체 혼합물을 상기 막에 제공하도록 유지되었으며, 이에 따라, 상기 막이 방향족-풍부 액체와 접촉하도록, 액체의 상대적으로 얇은 층이 상기 막과 접촉하여 유지되었다. 상기 온도(T_f) 및 압력(P_f)은, 방향족-풍부 공급물 성분의 응축 속도가 상기 성분의 투과 속도와 거의 동일하도록 제어되었다.

상기 제 1 막 모듈(44a)로부터의 미투과물(45)은 열 교환기(43b)를 사용하여 재가열되고, 제 2 막 모듈(44b)로 공급되며, 상기 제 1 막 모듈(44a)에 대해 기술된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 조작된다. 상기 제 1 및 제 2 막 모듈로부터의 방향족-풍부 투과물(46a 및 46b)은 수집되고, 열 교환기(47)를 사용하여 냉각되고, 분리기 수단(50)을 사용하여 분리되고, RON가 높은 저장소(51)에 저장된다. 상기 제 2 막 모듈(46b)로부터의 미투과물(49)은, 열 교환기를 사용하여 냉각된 후 RON가 낮은 저장소(59)에 저장되거나, 새로운 공급물(40)을 보충하기 위해 재순환된다.

Claims (12)

1. 방향족 화합물을 막(membrane)을 통해 선택적으로 투과시켜, 방향족 화합물 및 비-방향족 화합물을 포함하고 50℃ 이상의 비점 범위를 갖는 공급물 스트림으로부터 방향족 화합물을 제거하는 방법으로서,

   증기-액체 혼합상 공급물을 막에 공급하는 것을 포함하고, 이때 상기 액상이 우선적으로 상기 막의 표면을 습윤시키는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공급물의 압력(P_f) 및 온도(T_f)가 상기 막 상에 상기 공급물 스트림보다 10% 이상 더 높은 방향족 화합물 농도를 갖는 액체 층을 응축시키도록 선택적으로 제어되는, 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 방향족 화합물의 농도가 상기 공급물 스트림보다 25% 이상 더 높은, 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 방향족 화합물의 농도가 상기 공급물 스트림보다 50% 이상 더 높은, 방 법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 방법이 단열적으로 수행되는, 방법.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 증기상의 응축에 의해 열이 제공되는, 방법.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 공급물 스트림이 가솔린 또는 석유 나프타인, 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 막이 폴리에스터 이미드 공중합체 막, 폴리우레탄 이미드 막, 폴리이미드 지방족 폴리에스터 공중합체 막, 다이에폭시옥탄 가교된/에스터화된 폴리이미드/폴리아디페이트 공중합체 막, 또는 이들의 조합인, 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 중합체 또는 공중합체 막이 다공성 기재에 의해 지지된 것인, 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 기재가 고어텍스(Gortex, 등록상표)를 포함하는, 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 기재가 다공성 세라믹인, 방법.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 기재가 다공성 세라믹을 포함하고, 상기 막이 상기 세라믹의 적어도 일부를 코팅하는 가교된 폴리이미드-폴리아디페이트 중합체인, 방법.

Images