KR20150026127A - 펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법 - Google Patents

펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150026127A
KR20150026127A KR20130104522A KR20130104522A KR20150026127A KR 20150026127 A KR20150026127 A KR 20150026127A KR 20130104522 A KR20130104522 A KR 20130104522A KR 20130104522 A KR20130104522 A KR 20130104522A KR 20150026127 A KR20150026127 A KR 20150026127A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
distillation column
fraction
column
pentane
distillation
Prior art date
Application number
KR20130104522A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101632772B1 (ko
Inventor
김성균
이성규
신준호
이종구
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130104522A priority Critical patent/KR101632772B1/ko
Publication of KR20150026127A publication Critical patent/KR20150026127A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101632772B1 publication Critical patent/KR101632772B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C13/00—Cyclic hydrocarbons containing rings other than, or in addition to, six-membered aromatic rings
    • C07C13/02—Monocyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof
    • C07C13/06—Monocyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof with a four-membered ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C9/00—Aliphatic saturated hydrocarbons
    • C07C9/14—Aliphatic saturated hydrocarbons with five to fifteen carbon atoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 에너지가 절감되고 분리 효율이 향상될 수 있는 펜탄 혼합물 분리용 증츄장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 여러 구현예에 따르면, 펜탄 혼합물을 분리함에 있어 소모되는 에너지가 절감되고 분리 효율이 향상되는 효과를 달성할 수 있다.

Description

펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법{Distillation device for separating petane mixure and process of separating petane mixture}
본 발명은 펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법에 관한 것이다.
원유(Crude Oil) 등과 같은 각종 원료물질은 통상적으로 수많은 화학물질의 혼합물인 경우가 많아, 그 자체로 산업에 이용되는 것은 드물고 각각의 화합물로 분리된 후 사용되는 것이 보통이다. 혼합물을 분리하는 화학공정 중 대표적인 것이 증류공정이다.
통상적으로 증류공정은 고비점 성분과 저비점 성분을 양분하므로, 분리하고자 하는 혼합물의 성분 개수(n)보다 하나 적은 개수(n-1)의 증류탑을 사용하게 된다. 즉, 종래의 증류산업 현장에서 3성분 혼합물의 분리를 위한 공정은 대부분 연속 2기의 증류탑 구조를 사용하고 있다.
3성분 혼합물의 분리를 위한 종래의 증류공정은 제1 탑에서 가장 저비점 성분을 분리하고, 제2 탑에서 중비점 성분과 고비점 성분을 분리하는 2탑 방식이다. 이런 경우, 첫 번째 컬럼의 하부 영역에서 중비점 성분의 재혼합 현상이 발생하는 것이 일반적이다. 구체적으로, 상기 종래의 공정은 제품 생산물의 조성은 쉽게 제어할 수 있는 반면, 첫 번째 컬럼 내에서 중비점 성분의 재혼합 과정이 일어나게 되며, 이는 증류탑에서의 열역학적 효율을 떨어뜨리는 주요 요인이 되어 에너지를 불필요하게 추가로 소비하는 결과를 가져온다.
상기 문제점을 개선하기 위하여 새로운 증류 구조에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 열통합 구조에 의하여 분리 효율을 향상시키고자 하는 대표적인 예로 Petlyuk 증류탑 구조를 들 수 있다. Petlyuk 증류탑은 예비 분리기와 주 분리기를 열적으로 통합된 구조로 배열함으로써 저비점 성분과 고비점 성분을 1차적으로 예비 분리기에서 분리한 다음, 예비 분리기의 탑정 부분과 탑저 부분이 주 분리기의 공급단으로 각각 유입되어 주 분리기에서 저비점, 중비점, 고비점 성분을 각각 분리하게 된다. 이러한 구조는 Petlyuk 증류탑 내의 증류곡선이 평형증류곡선과 유사하게 되어 에너지 효율을 높게 만든다. 하지만 공정의 설계 및 운전이 용이하지 않고, 특히 증류탑 내의 압력 균형을 맞추기 어렵다는 문제점이 존재한다.
상기 Petlyuk 증류탑이 가지는 제한점을 개선하기 위하여, US 2009-0139852 A1과 JP 1995-080201 A 등에서는 분리벽형 증류탑(DWC, Dividing Wall Column)을 개시하고 있다. 구체적으로, 분리벽형 증류탑은 Petlyuk 증류탑과 열역학적 관점에서는 유사하나 구조적인 관점에서 탑 내에 분리벽을 설치함으로써 Petlyuk 증류탑의 예비 분리기를 주 분리기 내부에 통합시킨 형태이다. 이러한 구조는 Petlyuk 증류탑의 예비 분리기와 주 분리기 간의 압력 균형의 어려움과 이로 인한 운전상의 어려움을 자연스럽게 해소해 줌으로써 운전이 용이하게 되고, 또한 2기의 증류탑이 하나로 통합되어 투자 비용도 절감할 수 있다는 장점을 가진다.
다만, 분리벽형 증류탑을 펜탄 혼합물 분리 공정에 적용함에 있어서, 에너지 소모량 저감과 분리 효율 제고의 필요성이 여전히 존재하여, 이에 대한 기술 개발이 필요하다.
US 2009-0139852 A1 JP 1995-080201 A KR 2003-0093194 A
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 에너지가 절감되고 분리 효율이 향상될 수 있는 펜탄 혼합물 분리용 증츄장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은 이소 펜탄, 노말 펜탄, 시클로 펜탄을 포함하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치에 관한 것으로서, 특히 상기 펜탄 혼합물 분리용 증류장치는 제1 증류탑과 제2 증류탑을 포함하고, 상기 제1 증류탑과 상기 제2 증류탑 중 어느 하나는 내부에 분리벽을 포함하는 분리벽형 증류탑이고, 나머지 하나는 일반 증류탑이며, 상기 제1 증류탑에서 탑간 이송용 물질이 배출되어 상기 제2 증류탑으로 유입되는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 측면은 다양한 구현예에 따른 증류장치를 이용하여 펜탄 혼합물을 분리하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 여러 구현예에 따르면, 펜탄 혼합물을 분리함에 있어 소모되는 에너지가 절감되고 분리 효율이 향상되는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 분리벽형 증류탑 내부의 구획된 영역을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 증류장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 증류장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 증류장치의 개략도이다.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
본 발명의 일 측면은 이소 펜탄, 노말 펜탄, 시클로 펜탄을 포함하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치에 관한 것으로서, 특히 상기 펜탄 혼합물 분리용 증류장치는 제1 증류탑과 제2 증류탑을 포함하고, 상기 제1 증류탑과 상기 제2 증류탑 중 어느 하나는 내부에 분리벽을 포함하는 분리벽형 증류탑이고, 나머지 하나는 일반 증류탑이며, 상기 제1 증류탑에서 탑간 이송용 물질이 배출되어 상기 제2 증류탑으로 유입되는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치에 관한 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 분리벽은 상기 분리벽형 증류탑 내에서 탑정과 탑저와 이격되어 있어, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 내부는 탑정 영역(110), 상부 공급 영역(120), 하부 공급 영역(130), 상부 유출 영역(140), 하부 유출 영역(150), 및 탑저 영역(160)으로 구분될 수 있다. 상부 공급 영역(120)과 하부 공급 영역(130) 사이에 공급부(125)가 위치하고, 상부 유출 영역(140)과 하부 유출 영역(150) 사이에 유출부(145)가 위치한다.
상기 공급부(125)는 도 2에 나타낸 바와 같이 일반 증류탑(300)과 연결된 분리벽형 증류탑(200)의 원료 공급부(225)일 수 있고, 또는 도 3에 나타낸 바와 같이 일반 증류탑(400)에서 유출되어 분리벽형 증류탑(500)로 공급되는 탑간 물질 공급부(525)일 수도 있다.
마찬가지로, 상기 유출부(145)는 도 2와 도 3에 나타낸 것과 같이 분리벽형 증류탑(200)에서 유출되는 분획 유출부(245)일 수 있고(도 2에서는 노말 펜탄 분획, 도 3에서는 시클로 펜탄 분획), 또는 도 4에서와 같이 일반 증류탑(700)로 공급하기 위해 분리벽형 증류탑(600)에서 유출되는 탑간 물질 유출부(645)일 수도 있다.
일 구현예에 따르면, 분리벽형 제1 증류탑(200)과 일반 제2 증류탑(300)이 도 2와 같이 연결될 수 있다.
제1 증류탑의 내부는 도 1에서와 마찬가지로 탑정 영역, 상부 공급 영역, 하부 공급 영역, 상부 유출 영역, 하부 유출 영역, 및 탑저 영역으로 구분되는데(도 2에는 미도시), 분리벽형 제1 증류탑(200)은 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 상부 공급 영역과 상기 하부 공급 영역 사이에 원료 공급부(225)를 포함하고, 탑정에 이소 펜탄 분획 유출부(270)를 포함하며, 상기 상부 유출 영역과 상기 하부 유출 영역 사이에 노말 펜탄 분획 유출부(245)를 포함하고, 탑저에 탑간 물질 유출부(280)를 포함한다.
또한, 일반 제2 증류탑(300)은 탑정에 시클로 펜탄 분획 유출부(320)를 포함하고, 탑저에 고비점 물질 유출부(330)를 포함하고, 상기 탑정과 상기 탑저 사이에 탑간 물질 공급부(310)를 포함한다. 이때, 상기 탑간 물질 유출부(280)를 통해 상기 제1 증류탑(200)으로부터 유출된 탑간 이송용 물질이 상기 탑간 물질 공급부(310)를 통해 상기 제2 증류탑(300)으로 공급된다.
특히, 상기 원료 공급부는 상기 제1 증류탑 최상층 단으로부터 0.4×N1 내지 0.6×N1의 범위에 있는 단에 위치하고, 상기 노말 펜탄 분획 유출부는 상기 제1 증류탑 최상층 단으로부터 0.4×N1 내지 0.6×N1의 범위에 있는 단에 위치해 있는 것이 에너지 절감을 위해서 바람직하다. 여기서 N1은 제1 증류탑 전체 단수를 의미한다.
또한, 상기 원료는 29 내지 50 중량%의 이소 펜탄, 29 내지 50 중량 %의 노말 펜탄, 11 내지 40 중량%의 시클로 펜탄, 1 내지 30 중량%의 기타 물질로 구성된 조성을 갖는 원료를 사용하는 것이 분리 효율 향상 및 에너지 절감을 위해서 바람직하다.
위와 같은 구성을 통해서, 상기 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 이소 펜탄 분획에는 이소 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있고, 상기 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 노말 펜탄 분획에는 노말 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있으며, 상기 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 시클로 펜탄 분획에는 시클로 펜탄이 90 중량% 이상 함유되도록 펜탄 혼합물을 분리하는 것이 분리 효율 향상 및 에너지 절감을 위해서 바람직하다.
다른 구현예에 따르면, 일반 제1 증류탑(400)과 분리벽형 제2 증류탑(500)이 도 3과 같이 연결될 수 있다.
일반 제1 증류탑(400)은 탑정과 탑저 사이에 원료 공급 영역(410)을 포함하고, 탑정에 이소 펜탄 분획 유출부(420)를 포함하고, 탑저에 탑간 물질 유출부(430)를 포함한다.
또한, 분리벽형 제2 증류탑(500)의 내부는 도 1에서와 마찬가지로 탑정 영역, 상부 공급 영역, 하부 공급 영역, 상부 유출 영역, 하부 유출 영역, 및 탑저 영역으로 구분될 수 있는데(도 3에는 미도시), 제2 증류탑(500)은 상부 공급 영역과 하부 공급 영역 사이에 탑간 물질 공급부(525)를 포함하고, 탑정에 노말 펜탄 분획 유출부(570)를 포함하며, 상부 유출 영역과 하부 유출 영역 사이에 시클로 펜탄 분획 유출부(545)를 포함하고, 탑저에 고비점 물질 유출부(580)를 포함한다.
이때, 탑간 물질 유출부(430)를 통해 제1 증류탑(400)으로부터 유출된 탑간 이송용 물질은 탑간 물질 공급부(525)를 통해 제2 증류탑(500)으로 공급된다.
위와 같은 배치에 있어서, 특히 상기 탑간 물질 공급부는 상기 제2 증류탑 최상층 단으로부터 0.3×N2 내지 0.5×N2의 범위에 있는 단에 위치하고, 상기 시클로 펜탄 분획 유출부는 상기 제2 증류탑 최상층 단으로부터 0.6×N2 내지 0.7×N2의 범위에 있는 단에 위치해 있도록 하는 것이 에너지 절감을 위해서 바람직하다. 여기서 N2는 제2 증류탑 전체 단수를 의미한다.
이때에도, 상기 원료는 29 내지 50 중량%의 이소 펜탄, 29 내지 50 중량 %의 노말 펜탄, 11 내지 40 중량%의 시클로 펜탄, 1 내지 30 중량%의 기타 물질로 구성된 조성을 갖는 원료를 사용하는 것이 분리 효율 향상 및 에너지 절감을 위해서 바람직하다.
마찬가지로, 위와 같은 구성을 통해서, 상기 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 이소 펜탄 분획에는 이소 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있고, 상기 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 노말 펜탄 분획에는 노말 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있으며, 상기 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 시클로 펜탄 분획에는 시클로 펜탄이 90 중량% 이상 함유되도록 펜탄 혼합물을 분리하는 것이 분리 효율 향상 및 에너지 절감을 위해서 바람직하다.
또 다른 구현예에 따르면, 분리벽형 제1 증류탑(600)과 일반 제2 증류탑(700)은 도 4와 같이 연결될 수 있다.
제1 증류탑(600)의 내부는 도 1에 도시한 것과 마찬가지로 탑정 영역, 상부 공급 영역, 하부 공급 영역, 상부 유출 영역, 하부 유출 영역, 및 탑저 영역으로 구분되는데(도 4에는 미도시), 제1 증류탑(600)은 상부 공급 영역과 하부 공급 영역 사이에 원료 공급부(625)를 포함하고, 탑정에 이소 펜탄 분획 유출부(670)를 포함하며, 상부 유출 영역과 하부 유출 영역 사이에 탑간 물질 유출부(645)를 포함하고, 탑저에 고비점 물질 유출부(680)를 포함한다.
또한, 제2 증류탑(700)은 탑정에 노말 펜탄 분획 유출부(720)를 포함하고, 탑저에 시클로 펜탄 분획 유출부(730)를 포함하고, 탑정과 탑저 사이에 탑간 물질 공급부(710)를 포함한다. 이때, 탑간 물질 유출부(645)를 통해 제1 증류탑(600)으로부터 유출된 탑간 이송용 물질은 탑간 물질 공급부(710)를 통해 제2 증류탑(700)으로 공급된다.
위와 같은 배치에 있어서, 특히 상기 원료 공급부는 상기 제1 증류탑 최상층 단으로부터 0.5×N3 내지 0.6×N3의 범위에 있는 단에 위치하고, 상기 탑간 물질 유출부는 상기 제1 증류탑 최상층 단으로부터 0.6×N3 내지 0.7×N3의 범위에 있는 단에 위치해 있도록 하는 것이 에너지 절감을 위해서 바람직하다. 여기서 N3은 제1 증류탑 단수를 의미한다.
이때에도, 상기 원료는 29 내지 50 중량%의 이소 펜탄, 29 내지 50 중량 %의 노말 펜탄, 11 내지 40 중량%의 시클로 펜탄, 1 내지 30 중량%의 기타 물질로 구성된 조성을 갖는 원료를 사용하는 것이 분리 효율 향상 및 에너지 절감을 위해서 바람직하다.
또한, 위와 같은 구성을 통해서, 상기 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 이소 펜탄 분획에는 이소 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있고, 상기 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 노말 펜탄 분획에는 노말 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있으며, 상기 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 시클로 펜탄 분획에는 시클로 펜탄이 90 중량% 이상 함유되도록 펜탄 혼합물을 분리하는 것이 분리 효율 향상 및 에너지 절감을 위해서 바람직하다.
본 발명의 다른 측면은 위와 같이 다양한 증류장치를 이용하여 펜탄 혼합물을 분리하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 있어서, “분리벽형 증류탑”이란 내부에 분리벽을 포함하는 증류탑을 의미하고, “일반 증류탑”이란 내부에 분리벽을 포함하지 않는 증류탑을 의미한다.
본 발명에 있어서, “분획”이라는 용어(예: 이소 펜탄 “분획”)는 해당 성분이 가장 높은 함량으로 함유되어 있는 증류 생성물(distilled product)로서, 주로 (i) 탑정 영역 또는 (ii) 탑저 영역에서 유출되거나, 또는 (iii) 상부 유출 영역과 하부 유출 영역 사이에 위치한 유출부에서 유출된 증류 생성물이며, 예를 들면 “이소 펜탄 분획”, “노말 펜탄 분획”, “시클로 펜탄 분획”이 있을 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 하기 도면에 제시한 바와 같이, 탑정에 위치한 유출부 또는 탑정과 탑저 사이에 위치한 유출부를 통해서 유출된 분획은 증류탑 외부에 설치된 응축기에서 일부 응축되어 유출되었던 증류탑 내로 다시 환류시킬 수 있다.
또한, 하기 도면에는 별도로 도시되지는 않았지만, 탑정에 위치한 유출부 또는 탑정과 탑저 사이에 위치한 유출부를 통해서 유출된 탑간 이송용 물질 역시 필요에 따라서 증류탑 외부에 설치된 응축기에서 일부 응축되어 유출되었던 증류탑 내로 다시 환류시킬 수 있다.
또한, 하기 도면에 나타낸 것과 같이, 탑저에 위치한 유출부를 통해서 유출된 분획은 증류탑 외부에 설치된 재비기에서 일부 가열되어 유출되었던 증류탑 내로 다시 환류시킬 수 있다.
이와 같이, 하기 도면에 제시된 환류를 위한 장치는 이해를 돕기 위해 예시적으로 표시한 것일 뿐, 필요에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 행해지는 방식으로 새롭게 추가되거나 생략될 수 있으므로, 본 발명의 범위와 내용이 하기 도면에 표시된 바에 한정되어 해석될 수 없다.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않더라도 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백하다.
하기 실시예 및 비교예에서 단수로 표시된 값이 정수가 아닌 경우에는 상기 값에 가장 가까운 정수에 해당하는 단수를 의미한다.
실시예
실시예 1: 도 2의 증류장치를 이용한 펜탄 혼합물 분리
도 2의 증류장치를 이용하여 펜탄 혼합물을 분리하였으며, 이때 원료 공급부와 노말 펜탄 분획 유출부는 모두 최상층 단으로부터 0.5×N1 단에 구비되었다(도 2에는 미도시, N1은 전체 단수).
이소 펜탄 34.8 중량%, 노말 펜탄 35.1 중량%, 시클로 펜탄 26.3 중량%가 함유된 원료를 7,350 kg/hr의 유량으로 공급하였고, 62.1 ℃와 1.9 Kgf/m2로 조절된 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 2,570 kg/hr 유량으로 96.4 중량%의 이소 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰으며, 48 ℃와 0.5 Kgf/m2로 조절된 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 2,600 kg/hr 유량으로 96.3 중량%의 노말 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰다.
61.9 ℃와 0.5 Kgf/m2로 조절된 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 1,900 kg/hr 유량으로 97.8 중량%의 시클로 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰으며, 76.4 ℃로 조절된 고비점 물질 유출부를 통해서 280 kg/hr 유량으로 고비점 물질을 유출시켰다.
여기서, 분리벽형 증류탑은 (i) 전체 단수 (a1+b1), 분리벽 단수 (a1+b1)×0.5인 증류탑, (ii) 전체 단수 (a1+b1)×0.9, 분리벽 단수 (a1+b1)×0.9×0.5인 증류탑, (iii) 전체 단수 (a1+b1)×0.8, 분리벽 단수 (a1+b1)×0.8×0.5인 증류탑의 3 종류를 각각 사용하여 분리 공정을 수행하였고, 이때 각각의 에너지 소모량은 (i) 2.2 Gcal/hr, (ii) 2.6 Gcal/hr, (iii) 3.6 Gcal/hr이었다.
비교예 1-1
분리벽형 증류탑을 사용하는 대신에, 이와 열역학적으로 동등한 2개의 일반 증류탑(각각의 단수: a1, b1)을 직렬 연결하여 사용하는 것만을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 펜탄 혼합물을 분리하였고, 이때 에너지 소모량은 3.79 Gcal/hr이었다. 비교예 1-1에 비해, 실시예 1의 3 가지 경우에 각각 (i) 41.95%, (ii) 31.4%, (iii) 5.01%의 에너지 소모량 절감 효과를 보임을 확인하였다.
비교예 1-2
원료 공급부와 노말 펜탄 분획 유출부가 최상층 단으로부터 각각 0.3×N1과 0.7×N1에 구비된 분리벽형 증류탑을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1의 (i)의 경우와 동일하게 공정을 수행하여 펜탄 혼합물을 분리하였다. 비교예 1-2에 비해, 실시예 1의 (i) 경우가 23%의 에너지가 덜 소모됨을 확인하였다.
실시예 2: 도 3의 증류장치를 이용한 펜탄 혼합물 분리
도 3의 증류장치를 이용하여 펜탄 혼합물을 분리하였으며, 이때 탑간 물질 공급부는 0.4×N2 단에 구비되었고, 시클로 펜탄 분획 유출부는 최상층 단으로부터 0.65×N2 단의 범위 내에 구비되었다(도 3에는 미도시, N2는 전체 단수).
이소 펜탄 34.8 중량%, 노말 펜탄 35.1 중량%, 시클로 펜탄 26.3 중량%가 함유된 원료를 7,350 kg/hr의 유량으로 공급하였고, 62.1 ℃와 1.9 Kgf/m2로 조절된 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 2,570 kg/hr 유량으로 96.4 중량%의 이소 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰으며, 탑간 물질 유출부는 80.5 ℃로 조절하였다.
48 ℃와 0.5 Kgf/m2로 조절된 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 2,600 kg/hr 유량으로 96.3 중량%의 노말 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰고, 61.9 ℃와 0.5 Kgf/m2로 조절된 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 1,900 kg/hr 유량으로 97.8 중량%의 시클로 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰으며, 76.4 ℃로 조절된 고비점 물질 유출부를 통해서 280 kg/hr 유량으로 고비점 물질을 유출시켰다.
여기서, 분리벽형 증류탑은 (i) 전체 단수 (a2+b2), 분리벽 단수 (a2+b2)×0.5인 증류탑, (ii) 전체 단수 (a2+b2)×0.9, 분리벽 단수 (a2+b2)×0.9×0.5인 증류탑, (iii) 전체 단수 (a2+b2)×0.8, 분리벽 단수 (a2+b2)×0.8×0.5인 증류탑의 3 종류를 각각 사용하여 분리 공정을 수행하였고, 이때 각각의 에너지 소모량은 (i) 1.4 Gcal/hr, (ii) 1.7 Gcal/hr, (iii) 2.3 Gcal/hr이었다.
비교예 2-1
분리벽형 증류탑을 사용하는 대신에, 이와 열역학적으로 동등한 2개의 일반 증류탑(각각의 단수: a2, b2)을 직렬 연결하여 사용하는 것만을 제외하고 실시예 2와 동일한 방식으로 펜탄 혼합물을 분리하였고, 이때 에너지 소모량은 2.51 Gcal/hr이었다. 비교예 2-1에 비해, 실시예 2의 3 가지 경우가 각각 (i) 44.22%, (ii) 32.27%, (iii) 8.37%의 에너지를 덜 소모됨을 확인하였다.
비교예 2-2
탑간 물질 공급부와 시클로 펜탄 분획 유출부가 최상층 단으로부터 각각 0.6×N2과 0.5×N2에 구비된 분리벽형 증류탑을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2의 (i)의 경우와 동일하게 공정을 수행하여 펜탄 혼합물을 분리하였다. 비교예 2-2에 비해, 실시예 2의 (i) 경우가 27%의 에너지를 덜 소모함을 확인하였다.
실시예 3: 도 4의 증류장치를 이용한 펜탄 혼합물 분리
도 4의 증류장치를 이용하여 펜탄 혼합물을 분리하였으며, 이때 원료 공급부는 최상층 단으로부터 0.5×N3 내지 0.6×N3 단에 구비되었고, 탑간 물질 유출부는 최상층 단으로부터 0.6×N3 내지 0.7×N3 단의 범위 내에 구비되었다(도 4에는 미도시, N3은 전체 단수).
이소 펜탄 34.8 중량%, 노말 펜탄 35.1 중량%, 시클로 펜탄 26.3 중량%가 함유된 원료를 7,350 kg/hr의 유량으로 공급하였고, 62.1 ℃와 1.9 Kgf/m2로 조절된 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 2,570 kg/hr 유량으로 96.4 중량%의 이소 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰으며, 76.4 ℃로 조절된 고비점 물질 유출부를 통해서 280 kg/hr 유량으로 고비점 물질을 유출시켰다.
48 ℃와 0.5 Kgf/m2로 조절된 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 2,600 kg/hr 유량으로 96.3 중량%의 노말 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰으며, 61.9 ℃와 0.5 Kgf/m2로 조절된 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 1,900 kg/hr 유량으로 97.8 중량%의 시클로 펜탄이 함유된 분획을 유출시켰다.
여기서, 분리벽형 증류탑은 (i) 전체 단수 (a3+b3), 분리벽 단수 (a3+b3)×0.5인 증류탑, (ii) 전체 단수 (a3+b3)×0.9, 분리벽 단수 (a3+b3)×0.9×0.5인 증류탑의 2 종류를 각각 사용하여 분리 공정을 수행하였고, 이때 각각의 에너지 소모량은 (i) 2.6 Gcal/hr, (ii) 3.1 Gcal/hr이었다.
비교예 3-1
분리벽형 증류탑을 사용하는 대신에, 이와 열역학적으로 동등한 2개의 일반 증류탑(각각의 단수: a3, b3)을 직렬 연결하여 사용하는 것만을 제외하고 실시예 3과 동일한 방식으로 펜탄 혼합물을 분리하였고, 이때 에너지 소모량은 3.26 Gcal/hr이었다. 비교예 3-1에 비해, 실시예 3의 2 가지 경우에 각각 (i) 20.25%, (ii) 4.91%의 에너지 소모량 절감 효과를 보임을 확인하였다.
비교예 3-2
원료 공급부와 탑간 물질 유출부가 최상층 단으로부터 각각 0.4×N3과 0.5×N3에 구비된 분리벽형 증류탑을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 3의 (i)의 경우와 동일하게 공정을 수행하여 펜탄 혼합물을 분리하였다. 비교예 3-2에 비해, 실시예 3의 (i) 경우가 31%의 에너지가 덜 수모됨을 확인하였다.
100, 200, 500, 600: 분리벽형 증류탑 300, 400, 700: 일반 증류탑
110: 탑정 영역 120: 상부 공급 영역
125: 공급부 130: 하부 공급 영역
140: 상부 유출 영역 145: 유출부
150: 하부 유출 영역 160: 탑저 영역
225: 원료 공급부 245: 노말 펜탄 분획 유출부
270: 이소 펜탄 분획 유출부 280: 탑간 물질 유출부
320: 시클로 펜탄 분획 유출부 330: 고비점 물질 유출부
310: 탑간 물질 공급부 410: 원료 공급 영역
420: 이소 펜탄 분획 유출부 430: 탑간 물질 유출부
525: 탑간 물질 공급부 545: 시클로 펜탄 분획 유출부
570: 노말 펜탄 분획 유출부 580: 고비점 물질 유출부
625: 원료 공급부 645: 탑간 물질 유출부
670: 이소 펜탄 분획 유출부 680: 고비점 물질 유출부
710: 탑간 물질 공급부 720: 노말 펜탄 분획 유출부
730: 시클로 펜탄 분획 유출부
200A, 300A, 400A, 500A, 600A, 700A: 응축기
300B, 500B, 600B, 700B: 재비기

Claims (11)

  1. 제1 증류탑과 제2 증류탑을 포함하되,
    상기 제1 증류탑과 상기 제2 증류탑 중 어느 하나는 내부에 분리벽을 포함하는 분리벽형 증류탑이고,
    상기 분리벽은 상기 분리벽형 증류탑 내에서 탑정과 탑저와 이격되어 있고,
    상기 제1 증류탑에서 탑간 이송용 물질이 배출되어 상기 제2 증류탑으로 유입되는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 증류탑은 분리벽형 증류탑이고, 상기 제2 증류탑은 일반 증류탑이며,
    상기 제1 증류탑은 최상층 단으로부터 0.4×N1 내지 0.6×N1의 범위에 있는 단에 위치한 원료 공급부를 포함하고, 탑정에 이소 펜탄 분획 유출부를 포함하며, 최상층 단으로부터 0.4×N1 내지 0.6×N1의 범위에 있는 단에 위치한 노말 펜탄 분획 유출부를 포함하고(상기 N1은 상기 제1 증류탑 전체 단수), 탑저에 탑간 물질 유출부를 포함하며,
    상기 제2 증류탑은 탑정에 시클로 펜탄 분획 유출부를 포함하고, 탑저에 고비점 물질 유출부를 포함하고, 상기 탑정과 상기 탑저 사이에 탑간 물질 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 펜탄 혼합물은 29 내지 50 중량%의 이소 펜탄, 29 내지 50 중량 %의 노말 펜탄, 11 내지 40 중량%의 시클로 펜탄, 1 내지 30 중량%의 기타 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 이소 펜탄 분획에는 이소 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있고,
    상기 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 노말 펜탄 분획에는 노말 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있으며,
    상기 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 시클로 펜탄 분획에는 시클로 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 증류탑은 일반 증류탑이고, 상기 제2 증류탑은 분리벽형 증류탑이며,
    상기 제2 증류탑은 최상층 단으로부터 0.3×N2 내지 0.5×N2의 범위에 있는 단에 위치한 탑간 물질 공급부를 포함하고, 탑정에 노말 펜탄 분획 유출부를 포함하며, 상기 최상층 단으로부터 0.6×N2 내지 0.7×N2의 범위에 있는 단에 위치한 시클로 펜탄 분획 유출부를 포함하고(상기 N2은 상기 제2 증류탑 전체 단수), 탑저에 고비점 물질 유출부를 포함하며,
    상기 탑간 물질 유출부를 통해 상기 탑간 이송용 물질이 상기 제1 증류탑으로부터 유출되어 상기 탑간 물질 공급부를 통해 상기 제2 증류탑으로 공급되는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 펜탄 혼합물은 29 내지 50 중량%의 이소 펜탄, 29 내지 50 중량 %의 노말 펜탄, 11 내지 40 중량%의 시클로 펜탄, 1 내지 30 중량%의 기타 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 이소 펜탄 분획에는 이소 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있고,
    상기 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 노말 펜탄 분획에는 노말 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있으며,
    상기 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 시클로 펜탄 분획에는 시클로 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  8. 제1항에 있어서, 제1 증류탑은 분리벽형 증류탑이고, 상기 제2 증류탑은 일반 증류탑이며,
    상기 제1 증류탑은 최상층 단으로부터 0.5×N3 내지 0.6×N3의 범위에 있는 단에 위치한 원료 공급부를 포함하고, 탑정에 이소 펜탄 분획 유출부를 포함하며, 상기 최상층 단으로부터 0.6×N3 내지 0.7×N3의 범위에 있는 단에 위치한 탑간 물질 유출부를 포함하고(상기 N3은 상기 제1 증류탑 전체 단수), 탑저에 고비점 물질 유출부를 포함하며,
    상기 제2 증류탑은 탑정에 노말 펜탄 분획 유출부를 포함하고, 탑저에 시클로 펜탄 분획 유출부를 포함하고, 상기 탑정과 상기 탑저 사이에 탑간 물질 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 펜탄 혼합물은 29 내지 50 중량%의 이소 펜탄, 29 내지 50 중량 %의 노말 펜탄, 11 내지 40 중량%의 시클로 펜탄, 1 내지 30 중량%의 기타 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 이소 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 이소 펜탄 분획에는 이소 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있고,
    상기 노말 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 노말 펜탄 분획에는 노말 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있으며,
    상기 시클로 펜탄 분획 유출부를 통해서 제조되는 시클로 펜탄 분획에는 시클로 펜탄이 90 중량% 이상 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리용 증류장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 증류장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 펜탄 혼합물 분리방법.
KR1020130104522A 2013-08-30 2013-08-30 펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법 KR101632772B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130104522A KR101632772B1 (ko) 2013-08-30 2013-08-30 펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130104522A KR101632772B1 (ko) 2013-08-30 2013-08-30 펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150026127A true KR20150026127A (ko) 2015-03-11
KR101632772B1 KR101632772B1 (ko) 2016-06-22

Family

ID=53022186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130104522A KR101632772B1 (ko) 2013-08-30 2013-08-30 펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101632772B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017003247A1 (ko) * 2015-07-02 2017-01-05 주식회사 엘지화학 증류 장치
KR20180029669A (ko) * 2016-09-13 2018-03-21 주식회사 엘지화학 선택 증류 장치 및 증류 방법.
KR20180134307A (ko) * 2017-06-08 2018-12-18 주식회사 엘지화학 증류 장치 및 증류 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0780201A (ja) 1993-08-24 1995-03-28 Basf Ag 液体混合物を複数の純粋な留分に分離するための蒸留塔
KR0143243B1 (ko) * 1994-07-30 1998-07-15 이정호 에틸렌공장의 부생 c5 유분으로부터 고순도 사이클로펜탄의 제조방법
US6153804A (en) * 1996-04-04 2000-11-28 Basf Aktiengesellschaft Production of cyclopentane and/or cyclopentene from partially hydrogenated pyrolysis gasoline
KR20030093194A (ko) 2001-01-09 2003-12-06 바스프 악티엔게젤샤프트 1,6-헥산디올, 1,5-펜탄디올 및 카프로락톤의 증류 가공을위한 방법 및 장치
US20090139852A1 (en) 2007-12-04 2009-06-04 Vannuland Marco L Separation Method And Apparatus
KR101236664B1 (ko) * 2009-07-20 2013-02-22 주식회사 엘지화학 에너지 절감형 증류탑 어셈블리

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0780201A (ja) 1993-08-24 1995-03-28 Basf Ag 液体混合物を複数の純粋な留分に分離するための蒸留塔
KR0143243B1 (ko) * 1994-07-30 1998-07-15 이정호 에틸렌공장의 부생 c5 유분으로부터 고순도 사이클로펜탄의 제조방법
US6153804A (en) * 1996-04-04 2000-11-28 Basf Aktiengesellschaft Production of cyclopentane and/or cyclopentene from partially hydrogenated pyrolysis gasoline
KR20030093194A (ko) 2001-01-09 2003-12-06 바스프 악티엔게젤샤프트 1,6-헥산디올, 1,5-펜탄디올 및 카프로락톤의 증류 가공을위한 방법 및 장치
US20090139852A1 (en) 2007-12-04 2009-06-04 Vannuland Marco L Separation Method And Apparatus
KR101236664B1 (ko) * 2009-07-20 2013-02-22 주식회사 엘지화학 에너지 절감형 증류탑 어셈블리

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017003247A1 (ko) * 2015-07-02 2017-01-05 주식회사 엘지화학 증류 장치
US10486080B2 (en) 2015-07-02 2019-11-26 Lg Chem, Ltd. Distillation device
KR20180029669A (ko) * 2016-09-13 2018-03-21 주식회사 엘지화학 선택 증류 장치 및 증류 방법.
WO2018052217A1 (ko) * 2016-09-13 2018-03-22 주식회사 엘지화학 선택 증류 장치 및 증류 방법
US10918968B2 (en) 2016-09-13 2021-02-16 Lg Chem, Ltd. Selective distillation apparatus and distillation method
KR20180134307A (ko) * 2017-06-08 2018-12-18 주식회사 엘지화학 증류 장치 및 증류 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101632772B1 (ko) 2016-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5822199B2 (ja) 高純度のノルマルブタノール生産用分離壁型蒸留塔、及びノルマルブタノール蒸留方法
CN102355928B (zh) 用于制备高纯度2-乙基己醇的分隔壁蒸馏塔和采用该分隔壁蒸馏塔的分馏方法
KR101496488B1 (ko) 고순도 2-에틸헥실-아크릴레이트 생산을 위한 분리벽형 증류탑 및 이를 이용한 제조방법
JP5783491B2 (ja) 高純度のネオペンチルグリコール生産のための分離壁型蒸留塔及びこれを利用した製造方法
CN102355929B (zh) 用于制备高纯度丙烯酸的分隔壁蒸馏塔和使用该分隔壁蒸馏塔的分馏方法
KR101146221B1 (ko) 분리벽형 증류탑
KR101454074B1 (ko) 듀얼 모드 분리벽형 증류탑
US8822747B2 (en) Combined xylene isomerization and transalkylation process unit
JP2012533424A (ja) エネルギー節減型蒸留塔アセンブリ（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ−ｃｏｌｕｍｎａｓｓｅｍｂｌｙｆｏｒｓａｖｉｎｇｅｎｅｒｇｙ）
CN103432761A (zh) 分离二氯苯同分异构体的精馏设备和精馏方法
KR101632772B1 (ko) 펜탄 혼합물 분리용 증류장치 및 이를 이용한 펜탄 혼합물 분리방법
KR20100070485A (ko) 노르말 부탄올 회수용 분리벽형 증류탑
KR102414715B1 (ko) 분리벽형 증류탑을 이용한 석유수지 제조 공정의 중합용매 정제방법
US20220134252A1 (en) Enclosed partition dividing wall distillation column and uses thereof
KR20100092349A (ko) 분리벽으로 분할되는 공간들의 압력이 균등한 분리벽형 증류탑
BR102018077236A2 (pt) colunas e processos de destilaçâo com técnicas combinadas

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 4