KR20160098442A - 추출 칼럼 및 유체로부터 성분을 추출하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적어도 해당 구역에서 원통형의 수직으로 배향된 칼럼 본체(2)를 포함하는 추출 칼럼(1)에 관한 것이며, 이 때 상기 칼럼 본체는 최대 수평 크기를 갖는 중공 칼럼 공간(3)을 형성하고, 상기 칼럼 본체(2) 내에는 추출제를 위한 하나 이상의 제 1 공급구(4), 추출할 유체를 위한 하나 이상의 제 2 공급구(5), 추출 혼합물을 위한 하나 이상의 출구(6) 및 라피네이트를 위한 하나 이상의 출구가 배치된다. 본 발명에 따른 추출 칼럼(1)은 중공 칼럼 공간(3)을 수 개의 수직 정렬되고 수평 분할되는 구역으로 나누는 수직 배향된 분할 장치(7)가 중공 칼럼 공간(3) 내에 배치되는 것을 특징으로 하며, 이 때 각 구역의 수평 최대 크기는 중공 칼럼 공간(3)의 수평 최대 크기(D)보다 더 작다. 본 발명은 또한 이러한 추출 칼럼(1)에 의해 유체로부터 성분을 추출하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 적어도 해당 구역에서 원통형이고 수평 최대 크기를 갖는 칼럼 강을 형성하는 수직 정렬된 칼럼 본체를 갖는 추출 칼럼에 관한 것이다. 칼럼 본체에는, 추출제를 위한 하나 이상의 제 1 공급구, 추출할 유체를 위한 하나 이상의 제 2 공급구, 및 첨가된 추출제 및 라피네이트(raffinate) 각각을 위한 하나 이상의 출구가 제공된다. 본 발명은 또한 수평 최대 크기를 갖는 칼럼 강을 형성하는 원통형의 수직으로 정렬된 칼럼 본체를 갖는 추출 칼럼에 의해 유체로부터 구성성분을 추출하는 방법에 관한 것이다.
추출은 추출제를 이용하여, 추출 혼합물 또는 추출되어야 하는 성분으로도 일컬어지는 성분 혼합물로부터, 전달 성분 또는 추출물로도 불리는 성분을 분리함을 포함한다. 추출은 추출 혼합물의 성분을 완전히 분리시키지는 않는다. 대신, 추출물이 추출제로 전달되고 추출 혼합물로서 수득된다. 추출 혼합물은 낮은 수준의 추출물을 포함하는 라피네이트로서 잔류한다.
본 발명은 더욱 특히 용해된 추출물을 선택적인 액체 추출제에 의해 액체 추출 혼합물로부터 분리하는 용매 추출에 관한 것이다.
이러한 추출은 예컨대 아크릴산의 제조에 이용된다. 아크릴산은 예를 들어 중합체 분산액(임의적으로는 알칸올과 그의 에스터 형태) 및 초흡수성(water-superabsorbent) 중합체의 제조에 사용되는 중요한 중간체이다.
아크릴산을 수득할 수 있는 한 가지 방법은 승온에서 고상 촉매 상에서 분자 산소를 사용하는 아크릴산의 C3 전구체(또는 C3 전구체 화합물)[이 용어는 특히 공식적인 의미에서 아크릴산의 환원에 의해 수득될 수 있는 화합물을 포괄함; 아크릴산의 공지의 C3 전구체는 예를 들어 프로판, 프로펜, 아크롤레인, 프로피온알데하이드 및 프로피온산임; 이 용어는 또한 전술한 화합물의 전구체 화합물, 예를 들어 글라이세롤을 포괄함(예를 들어 기상에서 불균질 촉매에 의해 촉진되는 산화 탈수에 의해 글라이세롤로부터 아크릴산을 수득할 수 있음; 예를 들어 EP-A 1 710 227 호, WO 06/114506 호 및 WO 06/092272 호 참조)]의 불균질 촉매에 의해 촉진되는 기상 부분 산화에 의한 것이다.
이는 승온 및 임의적으로는 승압에서 혼합된 산화물 촉매(예컨대, 혼합된 전이금속 산화물 촉매) 상에서 분자 산소와의 혼합물에서 통상적으로 불활성 기체, 예를 들어 질소, CO2, 포화 탄화수소 및/또는 수증기로 희석된 언급된 출발 기체를 통과시키고, 이들을 산화에 의해 아크릴산, 물 및 원치않는 부산물, 예를 들어 푸르푸랄, 벤즈알데하이드, 아세톤, 포름알데하이드 및 말레산 무수물 등을 포함하는 생성물 기체 혼합물로 전환시킴을 포함하며, 상기 생성물 기체 혼합물로부터 아크릴산을 분리해야 한다(부산물 및 수증기 외의 불활성 희석제 기체는 이 문서에서 용어 "부수적인 성분"으로 통칭됨; 또한 이 용어는 아크릴산 분리 공정에 전형적으로 첨가되는 중합 억제제를 포함함).
프로피온알데하이드 및/또는 프로피온산으로부터 진행되어, 분자 산소를 사용하는 불균질 촉매에 의해 촉진되는 기상 부분 산화는 적어도 부분적으로 산화에 의한 탈수소이다.
문서 DE-A 199 24 533 호, DE-A 199 24 532 호, WO 01/77056 호, DE-A 101 56 016 호, DE-A 102 43 625 호, DE-A 102 23 058 호, DE-A 102 35 847 호, WO 2004/035514 호, WO 00/53560 호 및 DE-A 103 32 758 호는 아크릴산의 제조를 위해 도입부에서 기재된 공정을 개시하는데, 여기에서 조질 아크릴산의 기본적인 제거는 불균질 촉매에 의해 촉진되는 기상 부분 산화의 생성물 기체 혼합물의 분별 축합에 의해 이루어진다. 용어 "조질 아크릴산"은 제 1 측부 드로우(side draw)를 통해 회수된 아크릴산이 순수한 생성물이 아니고 아크릴산(통상적으로는 총 중량의 50중량% 이상 또는 60중량% 이상, 보통 70중량% 이상 또는 80중량% 이상, 다수의 경우 90중량% 이상, 흔히 95중량% 이상) 뿐만 아니라 물 및 부수적인 성분, 예컨대 저급 알데하이드(예를 들어, 푸르푸랄, 아크롤레인, 벤즈알데하이드), 저급 카복실산(예를 들어, 아세트산, 프로피온산, 포름산) 등도 포함하는 혼합물이라는 사실을 표현한다. 임의의 경우, 아크릴산의 함량에 기초한 물 및 부수적인 성분의 전체 함량은 기상 부분 산화의 생성물 기체 혼합물에서보다 조질 아크릴산에서 더 낮으며, 이러한 이유로 조질 아크릴산은 이들 성분을 모두 고갈된 형태로 포함하는 것으로 언급된다(대조적으로, 개별적인 구성성분은 조질 아크릴산에 비교적 풍부한 형태로 존재할 수 있다).
일부 경우, 이렇게 분리된 조질 아크릴산의 순도는 아크릴산의 고려되는 최종 용도(예를 들어, 그의 에스터화, 또는 자유 라디칼 중합에 의해 수득될 수 있는 중합체의 형성)에 이미 충분하다. 그러나, 다수의 경우, 조질 아크릴산으로부터 특정 최종 용도에 필요한 순도를 갖는 더 순수한 아크릴산(조질 아크릴산에 비해 더 높은 아크릴산 함량(중량%)을 가짐)을 수득하기 위하여, 분리된 조질 아크릴산은 하나 이상의 추가적인 열 분리 공정을 거친다.
열 분리 공정은, 에너지(통상적으로는 열 에너지)의 공급 또는 제거, 열 및 물질 전달을 야기하는 상 사이에 존재하는 온도 및 물질 구배(이는 궁극적으로는 목적하는 분리를 야기함), 및 추출을 이용하여, 물리적으로 적어도 2상 시스템이 수득되는 공정을 의미한다.
흔히, 열 분리 공정은 전술한 둘 이상의 물리적 상이 통상 서로 역류로 이동하는 분리 내장재(internals)를 포함하는 분리 칼럼에서 수행된다. 다수의 경우, 두 물리적 상중 하나는 기체(이는 통상 분리 칼럼에서 상승하는 상으로서 이동함)이고, 다른 하나는 액체(이는 통상 분리 칼럼에서 하강하는 상으로서 이동함)이다. 원칙적으로, 둘 이상의 물리적 상은 또한 액체(예를 들어, 추출의 경우) 또는 고체와 액체(예컨대, 결정화의 경우), 또는 고체와 기체(예컨대, 흡착의 경우)일 수도 있다.
둘 이상의 물리적 상중 하나가 액체이고 하나가 기체이며 따라서 이 문서에서 사용되는 용어 "열 분리 공정"의 자연적인 요소인 열 분리 공정의 구성의 예는 정류(분리 칼럼에서 상승하는 기상이 하강하는 액상과 역류로 이동함) 및 탈착(흡착의 반대 공정; 액상 위의 압력을 낮춤으로써, 액상의 온도를 높임으로써 및/또는 액상을 통해 기상을 통과시킴으로써, 액상에 용해된 기체를 액상으로부터 제거함; 이것이 기상 통과를 포함하는 경우, 탈착은 또한 스트립핑으로 불림)이다. 흡착(일반적으로, 분리 칼럼 내에서 상승하는 기체가 분리 칼럼에서 액체 형태로 하강하는 하나 이상의 흡수제와 역류로 이동함) 및 기체 혼합물(예컨대, 기상/액상)의 분별 축합도 용어 "열 분리 공정"의 일부를 형성한다. 조질 아크릴산의 추가적인 정제에 특히 바람직한 열 분리 공정은 결정성의 추가적인 정제(결정화)이다.
그러나, 아크릴산의 하나 이상의 C3 전구체의 불균질 촉매에 의해 촉진되는 기상 부분 산화의 생성물 기체 혼합물의 분별 축합에 의한 조질 아크릴산의 기본 제거를 위한 공지 방법의 단점은 아크릴산과 부수적인 성분을 여전히 포함하는 산성수(acidic water, 간단하게 "acid water"라고 함)의 추가적인 발생이다. 이 용어 "산성수"는 무엇보다 먼저 산성수가 일반적으로 50중량% 이상, 흔히 60중량% 이상, 다수의 경우 70중량% 이상, 흔히 80중량% 이상의 물(이는 통상 기상 부분 산화 과정에서 불활성 희석제 기체로서도 사용되는 반응수 및 희석수(수증기) 둘 다임)을 포함한다는 사실을 표현한다.
이 용어는 또한 이것이 물 뿐만 아니라 부수적인 성분 산, 예컨대 프로피온산, 아세트산 및 포름산, 및 또한 아크릴산을 포함하고, 따라서 7 미만의 pH를 갖는다는 사실을 표현한다(아크릴산 외의 부수적인 성분 카복실산의 총 함량은 통상적으로 산성수의 중량에 기초하여 10중량% 이하, 일부 경우 5중량% 이하이다).
통상적으로, 산성수의 아크릴산 함량은 4중량% 또는 5중량% 내지 15중량%, 흔히 약 10중량%이다. 불균질 촉매에 의해 촉진되는 기상 부분 산화의 생성물 기체 혼합물로부터의 아크릴산의 기본 제거를 위한 인용된 종래 기술에서 권장되는 공정의 단점은 여전히 아크릴산을 포함하고 정류 칼럼으로 재순환시키지 않은 산성수 전체를 회화시키기 위해 보낸다는 것이다(특히, DE-A 102 43 625 호, WO 2004/035514 호 및 DE-A 103 32 758 호 참조). 이는 산성수 회화가 예컨대 목적하는 아크릴산 생성물의 수율을 감소시킨다는 점에서 불리하다.
따라서, DE 10 2007 055 086 A1 호 또는 WO 2008/090190 A1 호는 산성수로부터 아크릴산을 추출하고 이를 재순환시킴으로써 아크릴산의 높아진 수율을 확보하는 아크릴산의 제조 방법을 제안한다.
따라서, DE 10 2007 055 086 A1 호는, 승온에서 고상 촉매 상에서 분자 산소를 사용하는 아크릴산의 하나 이상의 C3 전구체(C3 전구체 화합물)의 불균질 촉매에 의해 촉진되는 기상 부분 산화에 의해, 아크릴산, 수증기 및 부수적인 성분을 포함하는 생성물 기체 혼합물을 수득하는, 아크릴산의 제조 방법을 기재한다. 직접적인 냉각(냉각 액체를 사용한 직접 접촉에 의해) 및/또는 간접적인 냉각에 의해, 아크릴산, 수증기 및 부수적인 성분을 포함하는 생성물 기체 혼합물의 온도를 임의적으로 낮춘다. 이어, 분리 요소가 장치된 축합 칼럼 내로, 아크릴산, 수증기 및 부수적인 성분을 포함하는 생성물 기체 혼합물을 통과시킨다. 이어, 생성물 기체 혼합물은 축합 칼럼 내에서 스스로 상승하고 분별 축합된다. 전체적으로 고갈된 물 및 부수적인 성분을 포함하는 조질 아크릴산을 축합 칼럼 내로의 생성물 기체 혼합물의 공급 지점 위에 위치하는 제 1 측부 드로우를 통해 표적 생성물로서 축합 칼럼 밖으로 이동시킨다. 아크릴산 및 부수적인 성분을 여전히 포함하는 산성수를 제 1 측부 드로우 위에 위치하는 제 2 액상 드로우(바람직하게는 측부 드로우; 이 문서에서의 모든 언급은 이러한 산성수 측부 드로우의 경우에 특히 유효함)를 통해 축합 칼럼 밖으로 이동시킨다. 물보다 낮은 비점을 갖는((대기압에 기초하여) 더 낮은 온도에서 비등하는) 부수적인 성분을 포함하는 잔류 기체 혼합물을 축합 칼럼 꼭대기에서 축합 칼럼 밖으로 이동시키고, 아크릴산 및 축합 생성물, 및 아크릴산보다 더 높은 비점을 갖는 부수적인 성분을 여전히 포함하는 바닥 액체를 축합 칼럼의 바닥 공간으로부터 밖으로 이동시킨다. 회수된 산성수의 일부를 그 자체로 및/또는 냉각시킨 후 환류 액체로서 축합 칼럼으로 재순환시킨다. 조질 아크릴산에 대해서는 임의적으로 추가적인 정제를 위해 하나 이상의 추가적인 열 분리 공정을 수행한다. 이 공정에서, 축합 칼럼으로 재순환되지 않은 산성수의 적어도 일부에 존재하는 아크릴산은, 유기 용매를 사용한 추출에 의해 산성수로부터 유기 용매 내로 취해져서, 아크릴산을 포함하는 유기 추출물을 형성시킨다. 이어, 하나 이상의 열 분리 공정을 이용하여 유기 추출물로부터 아크릴산을 제거하고, 추출물로부터 제거된 아크릴산을 축합 칼럼으로 재순환시키거나 또는 조질 아크릴산의 추가 정제를 위해 보내고/보내거나 금속 수산화물의 수용액에 넣는다.
DE 10 2007 055 086 A1 호에 명시된 추출 칼럼의 내경은 800mm이다. 더욱 다량의 산성수를 처리할 수 있기 위하여, 특히 더 큰 내경을 갖는 더 큰 추출 칼럼을 사용할 필요가 있다. 추출 칼럼의 내경이 너무 커지는 경우에는 산성수로부터의 아크릴산의 회수 수율이 나빠지는 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 병렬 연결된 더 가는 추출 칼럼에 의해 더욱 다량의 산성수를 처리하는 것이 제안되었다. 그러나, 이는 비용상의 이유로 불리하다.
따라서, 본 발명의 목적은 축방향 역혼합의 면에서 개선된 추출 칼럼, 및 추출 칼럼이 큰 직경을 갖는 경우에라도 추출시 구성성분의 수율 상승을 보장하는 특정 특징을 갖는 추출 칼럼에 의해 유체로부터 구성성분을 추출하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 특허청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 추출 칼럼에 의해, 또한 특허청구범위 제 14 항의 특징을 갖는 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 유리한 구성 및 발전은 종속항에서 명백하다.
따라서, 적어도 구역들에서 원통형이고 최대 수평 크기를 갖는 칼럼 강(cavity)을 형성하는 수직으로 정렬된 칼럼 본체를 갖는 추출 칼럼을 발견하였다. 칼럼 본체에는 추출제를 위한 하나 이상의 제 1 공급구, 추출할 유체를 위한 하나 이상의 제 2 공급구, 추출 혼합물을 위한 하나 이상의 출구 및 라피네이트를 위한 하나 이상의 출구가 제공되었다. 칼럼 강 내에 배치된 수직으로 정렬된 분할판이 칼럼 강을 복수개의 수직으로 정렬되고 수평으로 분할된 영역으로 나누는 것이 본 발명에 따른 추출 칼럼의 특징이다. 각 영역의 수평 최대 크기는 칼럼 강의 수평 최대 크기 미만이다.
도면을 참조하여 이후 본 발명의 추출 칼럼의 작업 실시예 및 본 발명에 따른 방법의 작업 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 한 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 작업 실시예에서 분할판의 분할 시트 부품을 도시한다.
도 6은 본 발명의 제 1 작업 실시예에서의 분할판을 도시한다.
도 7은 본 발명의 한 작업 실시예에서 도 6의 분할판의 칼럼 본체로의 수용을 도시한다.
도 8은 칼럼 본체에 대한 분할판의 연결을 상세하게 도시한다.
도 9는 본 발명의 작업 실시예에서 추출 칼럼의 영역 내로 수용하기 위한 개별적인 팩킹 요소를 도시한다.
도 10은 본 발명의 작업 실시예에서 팩킹 요소가 채워진 추출 칼럼의 개략도를 도시한다.
도 1은 본 발명의 한 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 한 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 작업 실시예에서 분할판의 분할 시트 부품을 도시한다.
도 6은 본 발명의 제 1 작업 실시예에서의 분할판을 도시한다.
도 7은 본 발명의 한 작업 실시예에서 도 6의 분할판의 칼럼 본체로의 수용을 도시한다.
도 8은 칼럼 본체에 대한 분할판의 연결을 상세하게 도시한다.
도 9는 본 발명의 작업 실시예에서 추출 칼럼의 영역 내로 수용하기 위한 개별적인 팩킹 요소를 도시한다.
도 10은 본 발명의 작업 실시예에서 팩킹 요소가 채워진 추출 칼럼의 개략도를 도시한다.
본 문서에서, 수평 최대 크기는 칼럼 본체의 내표면 또는 칼럼 본체를 통한 특정 수평면에서 분할 벽의 표면 상의 임의의 두 지점 사이의 최대 거리를 의미하는 것으로 이해된다. 명백하게 하기 위하여, 이들 두 임의의 지점 사이의 연결선은 수평 최대 크기를 조사하기 위한 영역 내에만 있을 필요가 없다. 이는 또한 다른 영역을 가로지를 수 있다. 그러므로, 원형 원통형 칼럼 본체의 경우, 칼럼 본체의 수평 최대 크기는 칼럼 본체의 내경이다. 칼럼 강이 분할판에 의해 나뉘는 경우, 분할판에 의해 형성되는 영역의 수평 최대 크기는 칼럼 본체의 내표면 및/또는 분할 벽의 표면(이들 각각은 특히 수평면에서 영역의 한계를 정함) 상의 임의의 두 지점 사이의 최대 거리이다.
본 문서에서, 분할판은 교차 유동, 즉 한 영역으로부터 다른 영역으로의 수평면에서의 유동을 방지하는 장치를 의미하는 것으로 이해된다. 그러므로, 추출 칼럼에서 한 영역으로부터 다른 영역으로의 수평 물질 전달은 없다. 물질 전달을 위한 교차 유동은 한 영역 내에서만 이루어질 수 있다. 물론, 추가로 수직 방향에서의 물질 전달이 있다.
비교적 큰 직경을 갖는 추출 칼럼을 사용한 추출의 경우 추출물 수율의 악화는 추출할 유체의 수평 교차 유동에 의해 야기되는 것으로 추정된다. 추출 칼럼의 비교적 큰 내경의 경우에 형성되는 축방향 소용돌이에 의해 이 교차 유동이 야기되는 것으로 추정된다. 분할판에 의해 칼럼 강을 수직으로 나눔으로써 본 발명에 따라 이 문제를 해결한다. 불리한 축방향 소용돌이를 피하기 위하여, 분할판이 칼럼 강을 수직으로만 별도의 영역으로 나누는 것이 아니라 칼럼 강의 수평 최대 크기도 분할판에 의해 감소시키는 것이 중요하다.
본 발명에 따른 추출 칼럼의 한 구성에서는, 분할판에 의해 절단된 칼럼 강을 통한 각각의 수평 구역에서의 각 영역의 수평 최대 크기가 칼럼 강의 수평 최대 크기 미만이다. 분할판은 본질적으로 칼럼 강의 중심 구역에 걸쳐 수직 방향으로 연장된다. 분할판 위에는 칼럼 헤드가 있고 아래에는 칼럼 바닥부가 있다. 분할판은 임의적으로는 칼럼의 헤드 내로 또한 칼럼의 바닥부 내로 연장되지 않는다. 분할판의 영역에서의 기하학적 형태를 고려하면, 분할판은 각각의 수평 구역에서 칼럼 강의 수평 최대 크기를 감소시킨다.
분할판의 형태는 본질적으로 칼럼 강의 수평 단면의 기하학적 형태에 따라 달라진다. 전형적으로, 이 단면은 원형이다. 이 경우 칼럼 강의 수평 최대 크기는 칼럼 본체의 내경이다. 이러한 경우, 분할판에 의해 칼럼 강을 수직으로 반으로 나누는 것은 칼럼 강에서의 수평 최대 크기를 감소시키지 않는다. 이러한 분할판의 축부에서, 두 영역의 수평 최대 크기는 칼럼 본체의 내경과 동일하다. 이 경우 분할판의 벽 두께를 통해 야기되는 최대 크기에서의 미미한 감소는 무시한다.
본 발명에 따라, 영역의 가장 큰 수평 최대 크기 대 칼럼 강의 수평 최대 크기의 비는 0.95 미만, 특히 0.9 미만, 바람직하게는 0.75 미만이다.
칼럼 본체가 수평 구역에서 원형인 경우, 분할판은 예를 들어 칼럼 강을 3개 이상의 수직으로 정렬되고 수평으로 분할된 영역으로 나눈다. 분할판은 예컨대 각각 칼럼 강의 중심에서 칼럼 본체로 방사상으로 연장되는(더욱 특히는 120°의 내각을 가짐) 3개의 수직 분할 시트를 포함할 수 있다.
또한, 분할판은 칼럼 강을 4개의 수직으로 정렬되고 수평으로 분할된 영역으로 나눌 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 교차하는 방식으로 배열되는 2개의 분할 시트(90°의 내각을 가짐)가 칼럼 강을 동일한 크기의 4개의 원형 구획으로 나눌 수 있다.
다른 구성에서, 분할판은 칼럼 본체로부터 일정 거리에 배열된 중심 중간 영역을 형성한다. 중간 영역과 칼럼 본체 사이에 둘 이상의 추가적인 영역이 형성된다. 바람직하게는, 중간 영역과 칼럼 본체 사이에 수 개의 추가적인 영역이 형성된다. 이들은 예를 들어 칼럼 본체로부터 분할 벽(이는 중심 중간 영역을 형성함)으로 안쪽으로 방사상으로 연장될 수 있다. 이 경우, 중심 중간 영역은 원형 단면을 가질 수 있다. 이 원형 단면은 특히 칼럼 본체의 원형 단면에 대해 동심이다. 그러나, 중간 영역의 단면은 또한 다각형, 특히 등변 다각형의 형상을 가질 수 있다(이 경우, 방사상으로 정렬된 분할 시트가 다각형의 모서리에서 칼럼 본체로 연장됨).
분할판의 기재된 구성에서, 칼럼 강의 수평 최대 크기는 각 경우 상이한 정도로 감소된다. 분할판에 의해 형성된 상호 분할된 영역은 상당히 더 적은 수평 최대 크기를 갖는다. 따라서, 칼럼 강에서의 불리한 교차 유동이 분할판에 의해 효과적으로 방지된다.
바람직하게는, 분할판에 의해 형성되는 각각의 영역은 크기가 동일하다. 이는 본질적으로 동일한 부피의 추출할 유체가 각 영역에 존재하는 효과를 달성한다.
또한, 분할판에 의해 절단된 칼럼 본체를 통한 각각의 수평 구역에서 분할판에 의해 형성되는 영역은 동일한 기하학적 형태를 가질 수 있다. 수평 구역에서 형성되는 영역의 면적이 특히 동일하다. 이는 이후 설명되는 바와 같이 이들 영역에서 동일한 팩킹 요소를 사용할 수 있는 이점을 갖는다. 이는 본 발명에 따른 추출 칼럼의 제조시 비용을 감소시킨다.
본 발명에 따른 추출 칼럼의 추가적인 구성에서, 영역의 상부 말단은 공통 칼럼 헤드 내로 개방되고, 하부 말단은 공통 칼럼 바닥부 내로 개방된다. 따라서, 칼럼 헤드의 영역 및 칼럼 바닥부의 영역에서, 칼럼 강의 수평 크기는 분할판에 의해 나뉘어지지 않는다. 그러므로, 영역은 병렬 연결된다. 공급구중 하나 및 임의적으로 출구는 칼럼 헤드에 배치된다. 다른 공급부 및 임의적으로 출구는 컬럼 바닥부에 배치된다.
본 발명에 따른 추출 칼럼은 특히 높은 직경을 갖는다. 칼럼 본체의 내경, 즉 칼럼 강의 수평 최대 크기는 예를 들어 800mm 이상, 특히 1000mm 이상이다. 그러나, 2000mm 또는 5000mm보다 큰 칼럼 직경도 가능하다.
칼럼 본체의 높이는 예를 들어 5m보다 높고, 특히 10m보다 높다. 그러나, 30m 또는 40m를 넘는 칼럼 본체의 높이도 가능하다.
적절하게는 사용을 위해, 분리 내장재를 칼럼 강에 배치한다. 분리 내장재는 추출 칼럼의 물질 분리를 개선한다. 분할판에 의해 형성되는 영역에 내장재를 별도로 제공하는데, 이는 분할판이 또한 내장재를 서로 분리하여 분할판에 의해 형성되는 영역 사이에서의 물질 전달이 내장재를 통해 가능하지 못하도록 함을 의미한다.
분리 내장재는 특히 분산 소적 상과 연속 상 사이에서의 물질 교환이 개선되도록 디자인된다. 연속 상은 본질적으로 필름 상을 습윤시키지 않는다. 분리 내장재는 특히 이들이 액체 소적을 형성하도록 구성된다. 이 경우, 액체 소적에 의해 제공되는 표면적이 일정하게 새로 형성되고 분할과 합체에 의해 새로워진다. 합체 과정에서 유화액 소적이 접촉 및 융합되기 때문에, 소적은 크기 면에서 증가하는 반면, 분산 상에 의해 형성되는 표면적은 감소한다. 분리 내장재는 융합된 소적을 다시 더 작은 소적으로 분할하여, 분산 상에 의해 형성되는 표면적을 다시 증가시킨다.
예를 들어 팩킹 요소, 특히 구조화되거나 정돈된 팩킹 요소, 타워 팩킹 및/또는 무작위적인 팩킹 형태의 내장제가 제공될 수 있다. 무작위적인 팩킹 중에서, 고리, 나선형, 안장, 라시히(Raschig), 인토스(Intos) 또는 폴(Pall) 고리, 배럴 또는 인탈록스(Intalox) 안장, 탑-팩(Top-Pak) 등을 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 사용되는 추출 칼럼에 특히 적합한 팩킹 요소는 예를 들어 D-40705 힐덴 소재의 율리어스 몬츠 게엠베하(Julius Montz GmbH)의 제품인 팩킹 요소, 예를 들어 몬츠-팩(Montz-Pak) B1-350 팩킹 요소이다. 스테인레스 강 시트로부터 제조되는 천공된 구조화된 팩킹 요소를 사용하는 것이 바람직하다. 정돈된 팩킹 요소를 갖는 팩킹된 칼럼은 당 업자에게 공지되어 있고, 예를 들어 스위스 빈터투르 소재의 게브뤼더 술저 악티엔게젤샤프트(Gebruder Sulzer Aktiengesellschaft)로부터의 문헌[Chem-Ing. Tech. 58 (1986) no. 1, p. 19-31] 및 문헌[Technischen Rundschau Sulzer 2/1979, p. 49 ff.]에 기재되어 있다.
또한, 펄스식 체(pulsed sieve) 트레이 칼럼과 교차 유동 체 트레이 칼럼을 구별해야 하는 경우에는 트레이 형태의 내장재를 갖는 추출 칼럼도 적합하다. 펄스식 체 트레이 칼럼의 경우에는, 체 트레이에서 통과 개구(통상적으로는 구멍, 즉 원형 통과 개구)를 통해 2개의 상이 이동한다. 펄스의 상향 스트로크에서는, 경질 상이 체 트레이의 구멍을 통해 위로 들어올려지고, 하향 스트로크에서는 중질 상이 상응하게 아래로 밀려내려간다. 이러한 종류의 칼럼은 문헌[Pilhofer/Mewes "Siebboden-Extraktionskolonnen: Vorausberechnung unpulsierter Kolonnen" (체 트레이 추출 칼럼: 비펄스식 칼럼에 대한 예측성 계산), Verlag Chemie Weinheim, 뉴욕 1979 ISBN 3-527-25837-X]에 기재되어 있다. 교차 유동 체 트레이 칼럼이 사용되는 경우, 연속 상은 하강관(downcomer)을 통해 하나의 트레이에서 다음 트레이로 통과하며, 분산 상만이 밀도 차이로 인해 체 트레이의 구멍을 통해 통과한다. 다른 칼럼 유형은 술저에서 "퀴니(Kuhni) 칼럼"이라는 상표명으로 공급하는, 이동 교반기를 갖는 추출 칼럼이다.
본 발명에 따른 추출 칼럼의 개발에 있어서, 분할판에 의해 형성되는 영역 내의 분리 내장재는 동일한 개별적인 팩킹 요소로부터 제조된다. 개별적인 팩킹 요소를 통한 수평 구역의 기하학적 형태는 개별적인 팩킹 요소가 배치되는 영역을 통한 수평 구역의 기하학적 형태에 상응한다. 따라서, 개별적인 팩킹 요소는 수직 방향으로 영역 내로 도입될 수 있다. 이는 추출 칼럼의 생산 및 조립 비용을 감소시킨다.
본 발명에 따른 추출 칼럼의 개발에 있어서, 분할판은 칼럼 강에서 서로 상부에 하나씩 쌓여져 위치되는 수직 구획으로 나뉜다. 개별적인 팩킹 요소의 높이는 분할판의 수직 구획의 높이에 상응할 수 있다. 또한, 수직 구획의 높이가 분할판의 수직 구획의 높이보다 다소 더 크거나 다소 더 작을 수 있다. 이들 치수는 추출 칼럼의 조립을 간단하게 만든다.
본 발명에 따른 추출 칼럼의 바람직한 개발에 있어서, 분할판이 맞물리는 하나 이상의 수직 정렬된 홈이 칼럼 본체 내부에 형성된다. 이러한 방식으로, 분할판은 칼럼 강에서 회전을 방지하도록 위치된다. 이는 특히 칼럼 본체가 원형 수평 단면을 가질 때 유리하다.
칼럼 본체 내부에 홈을 형성시키는 것은 칼럼 본체의 내부에 돌출부를 형성시키는 것보다 유리한데, 왜냐하면 돌출부는 분할판에 의해 형성된 영역 내로 돌출되고, 따라서 내장재에서 이 돌출부를 절단해내야 하기 때문이다. 이는 내장재의 생산에 비용이 많이 든다. 본 발명에 따라 칼럼 본체 내부에 홈을 형성시키는 경우, 내장재에 오려내는 부분을 만들 필요가 없다. 따라서, 내장재를 덜 비싸게 생산할 수 있다.
추가적인 구성에서는, 분할판의 분할 시트가 맞물리는 몇 개의 홈을 칼럼 본체 내부에 형성시킨다. 예를 들면, 칼럼 본체의 내부로 연장되는 모든 분할 시트가 칼럼 본체의 내부에 형성된 홈에 맞물릴 수 있다.
분할판을 쉘의 내벽의 홈 또는 수 개의 홈에 맞물리게 하기 위하여, 분할판은 3개 이상의 층을 포함할 수 있다. 이 경우, 중간 층은 외층에 비해 돌출된다. 이어, 이 중간 층을 홈에 맞물리게 한다. 외층의 말단은 각각의 경우 홈에 나란하게 칼럼 본체의 내부에 바로 근접한다. 이들은 특히 유밀한(fluid-tight) 방식으로 이 내부에 접한다. 분할판의 이 대칭 구조는 분할판에 의해 형성되는 영역이 동일한 단면적을 갖도록 보장한다.
수평 최대 크기를 갖는 칼럼 강을 형성하는 원통형의 수직 정렬된 칼럼 본체를 갖는 추출 칼럼에 의해 유체로부터 구성성분을 추출하기 위한 본 발명에 따른 방법에서는, 칼럼 강을 영역으로 나누는 수직 정렬된 분할판에 의해 칼럼 강에서 형성되는 복수개의 수직 정렬되고 수평 분할된 영역 내로 추출할 유체를 도입하며, 이 때 각 영역의 수평 최대 크기는 칼럼 강의 수평 최대 크기 미만이다. 또한, 공정에서는, 추출제를 칼럼 강의 영역 내로 도입한다. 이어, 칼럼 강의 영역에서, 추출할 유체의 구성성분을 추출제에 의해 취하여 추출 혼합물 형태로 회수한다.
본 발명에 따른 방법에서, 추출할 유체(즉, 유체 혼합물) 및 추출제의 수평 교차 유동은 분할판에 의해 방지된다. 이는 특히 추출 칼럼의 내경이 비교적 높은 경우에 추출의 수율을 증가시킨다. 상기 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에서는 또한 분할판이 유체 혼합물의 교차 유동을 야기하는 축방향 소용돌이의 형성을 방지하는 것으로 추정된다.
유리하게는 본 발명에 따라, 추출되어야 하는 구성성분을 포함하는 스트림의 25% 이상, 더욱 우수하게는 50% 이상, 더욱더 우수하게는 75% 이상, 바람직하게는 전부가 본 발명에 따라 추출된다. 추출 칼럼의 본 발명에 따른 실행은 추출되어야 하는 성분에 기초하여 99.99%의 고갈을 달성한다.
본 발명에 따른 방법에서는, 적절하게는 사용하기 위해, 더 높은 비중의 상이 상부에서 추출 칼럼에 들어가고 더 낮은 비중의 상이 바닥에서 들어간다. 칼럼에서, 두 상은 역류로 이동한다.
예를 들어, 본 발명에 따른 방법에서는, 추출할 유체를 먼저 바닥으로부터 추출 칼럼의 칼럼 강 내로 도입한다. 거기에서, 이 유체는 칼럼 강에서 분할판에 의해 분할된 영역 내로 통과한다. 추출제는 꼭대기에서 칼럼 헤드 내로 도입된다. 이는 소적 형태로 칼럼 강의 영역으로 첨가된다. 이어, 추출 혼합물을 칼럼 바닥에서 회수한다.
특히 분리 내장재가 추출 칼럼의 칼럼 강에 배치된다. 이들은 분산 소적 상과 연속 상 사이에서의 물질 전달을 개선한다. 분리 내장재는 액체 소적을 형성시켜, 액체 소적에 의해 제공되는 표면적이 일정하게 새롭게 형성되고 분할 및 합체에 의해 새로워지도록 한다. 분리 내장재는 융합된 소적을 다시 더 작은 소적으로 분할하여, 분산 상에 의해 형성되는 표면적이 다시 증가하도록 한다. 분리 내장재에 의해, 추출제 또는 추출할 유체의 액체 소적이 형성된다.
본 발명에 따른 방법에서, 특히 영역 내의 추출제 대 추출할 유체의 비는 본질적으로 추출 칼럼의 단면 전체에 걸쳐 동일하다. 추출제 대 추출할 유체의 비는 단면 전체에 걸쳐 특히 30% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 더욱 바람직하게는 5% 미만만큼 상이하다. 방법의 이 구성은 칼럼 내에서의 축방향 역혼합을 덜 야기하고, 따라서 달성될 수 있는 플레이트의 수를 증가시킨다. 이러한 방식으로, 추출 수율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서, 추출제의 조성 및/또는 추출할 유체의 조성은 추출 칼럼의 단면 전체에 걸쳐 본질적으로 동일한데, 이는 단면에서의 두 상의 분배가 본질적으로 동일함을 의미한다. 분산도의 차이는 예컨대 10% 미만, 특히 5% 미만이다. 이도 또한 추출 수율을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 추출제는 특히 유기 용매이다. 추출할 유체는 특히 아크릴산 및 아세트산을 포함하는 물, 즉 산성수이다.
본 발명에 따라 유리하게는, 추출제는 아크릴산보다 더 높은 비점을 갖는데(각각의 경우 대기압에 기초하여), 이는 통상 유기 추출제로부터의 아크릴산의 후속 분리를 용이하게 하기 때문이다.
본 발명에 따라 수행되는 추출과 관련하여, 추출제로서 사용되어야 하는 유기 용매는 특히 물보다 상당히 더 높은 점도를 갖는다. 이 경우, 추출 칼럼에 들어가는 유기 추출제가 분산 상으로서 존재하고 산성수가 연속 상으로서 존재하는 경우 본 발명에 따라 유리하다(이는 예를 들어 두 상 사이에서의 물질 전달을 가속화시키고 궁극적으로 동일한 분리 결과를 갖는 더 짧은 칼럼을 가능케 함; 연속 수성 상은 또한 스테인레스 강으로부터 제조되는 추출 칼럼 및 그의 내장재를 더욱 우수하게 습윤시킴; 뿐만 아니라, 연속 상으로부터 추출되어야 하는 성분을 분산 상으로 전달하면 분산 상을 안정화시킴(합체되는 경향이 더 적음)). 산성수의 질량 밀도보다 더 높은 질량 밀도를 갖는 유기 추출제가 사용되는 경우, 이는 추출제를 특히 소적의 형태로 칼럼의 꼭대기에서 가하여 분산시키고 생성되는 추출제 소적을 칼럼에서 아래쪽으로 낙하시킴을 의미한다. 반대의 경우, 즉 산성수의 질량 밀도보다 더 낮은 질량 밀도를 갖는 추출제를 사용하는 경우, 추출제는 칼럼의 바닥에서 분산되고 생성된 추출제 소적이 칼럼 내에서 상승된다. 팩킹 요소 및/또는 무작위적인 팩킹 형태의 내장재를 갖는 지금까지 언급한 추출 칼럼의 유형에서, 분할되지 않은 연속 상은 선택된 내장재를 우수하게 습윤시켜야 하는데, 왜냐하면 그렇지 않을 경우 분산 상의 소적이 통상 내장재를 따라 움직이기 때문이다.
가장 간단한 방식으로는, 통상 원형 통과 개구(구멍)를 갖고, 통상 원형 원통형 추출 칼럼의 특정 단면 길이에 걸쳐 연장되며, 칼럼 구역 전체에 걸쳐 배치되는 관(통상 동일한 단면을 가짐; 이들은 또한 관상 분배기라고도 불림)에 의해 유기 추출제를 가한다. 유기 추출제가 칼럼의 꼭대기에서 가해지는 경우, 원형 퉁과 개구는 아래쪽으로 향하고; 추출제가 칼럼의 바닥부에서 가해지는 경우, 이들은 위로 향한다. 전술한 통과 개구의 직경(종방향 치수)은 전형적으로 1mm 내지 10mm, 바람직하게는 3mm 내지 6mm, 다수의 경우 2 내지 5mm이다. 추출제를 간단한 방식으로 분배기 관 내로, 또한 다시 통과 개구 바깥으로 유동시킨다.
추출물과 라피네이트를 분리시키기 위한 구동력은 두 상 사이에서의 질량 밀도(g/cm3) 차이이다. 두 액상에서의 높은 질량 밀도 차이는 상 분리를 용이하게 하고 유화핵 형성을 감소시킨다.
유리하게는, 본 발명에 따라 수행되어야 하는 추출의 경우, 따라서 25kg/m3 이상, 바람직하게는 50kg/m3 이상(추출에 이용되는 압력 및 추출에 이용되는 온도에 기초하여)만큼 물의 질량 밀도(kg/m3)와 상이한 질량 밀도(kg/m3)를 갖는 유기 용매를 사용한다. 그러나, 일반적으로, 전술한 질량 밀도 차이는 250kg/m3 이하, 통상 150kg/m3 이하이다.
또한, 추출 조건 하에서 유기 추출제의 동점도가 100mPa.s 이하, 바람직하게는 50mPa.s 이하인 경우에 본 발명에 따른 방법이 바람직하다. 그러나, 일반적으로, 전술한 동점도는 1mPa.s 이상이다. 본 발명에 따라 특히 바람직한 동점도는 2 내지 10mPa.s이다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서는 두 유체 상 사이의 계면 장력이 비교적 높은 경우에 유리하다. 현재까지 기재된 언급의 배경에 대항하여, 본 발명에 따라 적합한 산성수 추출용 추출제는 표준 압력(1기압)에서의 비점이 150℃보다 높거나 160℃보다 높은 유기 액체를 포함한다. 예로는 파라핀 증류로부터의 중간 오일 분획, 디페닐 에터, 디페닐 또는 전술한 액체의 혼합물, 예를 들어 디페닐 에터 70 내지 75중량%와 디페닐 25 내지 30중량%의 혼합물이 있다. 또한, 디페닐 에터 70 내지 75중량%와 디페닐 25 내지 30중량%, 및 혼합물에 기초하여 0.1 내지 25중량%의 디메틸 o-프탈레이트의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
산성수 추출을 위해 본 발명에 따라 특히 바람직한 유기 용매는 알콜 성분이 1 내지 8개의 탄소 원자를 포함하고 카복실산 성분이 5 내지 20개의 탄소 원자를 포함하는 지방족 또는 방향족 모노- 또는 디카복실산의 에스터(특히, 두 카복실기가 모두 에스터화된 경우)이다. 바람직하게는, 알콜 성분은 에스터화 전에 2개의 하이드록실기 또는 하나의 하이드록실기만 갖는다. 더욱 바람직하게는, 알콜 성분은 1가(하나의 OH 기) 또는 2가(2개의 OH 기) 알칸올을 포함한다. 유리하게는, 알콜 성분(특히 1가 또는 2가 알칸올의 경우)의 탄소 원자의 수는 1 내지 6개, 더욱 바람직하게는 1 내지 4개, 가장 바람직하게는 1 또는 2개이다. 지방족 또는 방향족 모노- 또는 디카복실산은 유리하게는 5 내지 15개의 탄소 원자, 바람직하게는 5 내지 10개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 6 내지 8개의 탄소 원자를 포함한다(특히, 개별적인 에스터화의 경우(디에스터의 경우에도), 1 내지 4개 또는 1 또는 2개의 탄소 원자를 갖는 알칸올을 사용함). 디카복실산이 관련 에스터의 산 성분으로서 모노카복실산보다 바람직하다(특히 두 카복실기가 모두 에스터화된 경우). 프탈산, 이소프탈산 및 테레프탈산, 또한 아디프산이 관련 에스터에 있어서 본 발명에 따라 매우 특히 바람직한 산 성분이다. 후자는 특히 디알킬 에스터(C1- 내지 C8-알킬, 유리하게는 C1- 내지 C6-알킬, 매우 특히 유리하게는 C1- 내지 C4-알킬, 더욱더 우수하게는 C1- 또는 C2-알킬)의 경우에 그러하다. 달리 말해, 본 발명에 따른 방법에 매우 특히 바람직한 추출제는 디메틸 프탈레이트, 디에틸 프탈레이트[예를 들어, 바스프 악티엔게젤샤프트(BASF Aktiengesellschaft) 제품인 팔라티놀(Palatinol)® A], 디메틸 이소프탈레이트, 디에틸 이소프탈레이트, 디메틸 테레프탈레이트, 디에틸 테레프탈레이트, 디메틸 아디페이트 및 디에틸 아디페이트이다.
본 발명에 따른 산성수 추출에 적합한 다른 에스터는 인산의 트리에스터, 예를 들어 트리부틸 포스페이트 또는 트리크레실 포스페이트이다. 유용한 크레실 라디칼은 오르토-크레실, 메타-크레실 및 파라-크레실을 포함한다. 본 발명에 따른 산성수 추출에 유용한 다른 추출제는 아크릴산과 분지형 또는 선형 1가 C6- 내지 C12-알칸올의 에스터(예를 들어, 2-프로필헵틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트), 및 말레산과 1가 C4- 내지 C10-알칸올의 모노- 및 디에스터이다. 본 발명에 따라 바람직한 추출제는 표준 압력에서 150℃보다 높거나 160℃보다 높거나 170℃보다 높거나 180℃보다 높거나 190℃보다 높은 비점을 갖는 전술한 추출제 모두이다.
일반적으로, 추출되어야 하는 산성수는 아크릴산 및 물뿐만 아니라 추가적인 구성성분(통상 산성수의 총량에 기초한 중량%로 세 번째로 큰 성분)으로서 아세트산을 포함한다. 수행되는 부분 산화의 방식(선택되는 촉매, 반응 기체 혼합물의 수증기 함량, 부분 산화를 위한 온도)에 따라, 산성수는 10중량% 이하, 또는 5중량% 이하(흔히 2 내지 8중량%)의 아세트산을 포함할 수 있다. 흔히, 산성수는 아세트산의 중량비에 기초하여 약 2배 분량의 아크릴산을 함유한다. 다른 가능한 산성의 부수적인 성분의 함량은 통상 상당히 더 낮다. 따라서, 아세트산에 비해 우선적으로 아크릴산을 취하는 추출제가 본 발명에 따라 바람직하다. 이들 추출제는 특히 디에틸 프탈레이트이다.
추출제가 추출 조건하에서 물과 반응하지 않고 낮은 수용해도를 갖는 경우에 본 발명에 따라 유리하다. 예를 들면, 디에틸 프탈레이트는 특히 가수분해 안정성이다. 디에틸 프탈레이트의 다른 이점은 표준 압력(1기압)에서의 그의 비교적 높은 비점이며, 이는 유리하게는 본 발명에 따라 추출제(유기 용매)로서 사용되는 경우 200℃ 이상, 더욱 우수하게는 225℃ 이상, 더욱더 우수하게는 250℃ 이상이다.
또한, 이는 물에서 비교적 낮은 용해도를 갖는다(이는 또한 추출제 손실을 감소시킨다). 일반적으로, 산성수는 50 내지 80℃, 바람직하게는 60 내지 70℃에서 본 발명에 따라 수행되어야 하는 생산물 기체 혼합물의 분별 축합에서 수득된다. 달리 말해, 이는 통상적으로 이 온도에서 제 2 액상 드로우(바람직하게는 측부 드로우)를 통해 회수된다(온도가 낮을수록, 중합 억제제 요구량이 낮아짐; 바람직한 경우, 산성수, 추출제, 라피네이트 및/또는 추출물에 별도로 첨가할 필요가 없음). 그러므로, 적절하게는 사용의 관점에서, 추출은 또한 이 온도 범위에서 수행된다. 달리 말해, 유리하게는 본 발명에 따라, 산성수는 본질적으로 전술한 온도에서 추출 단위장치, 바람직하게는 추출 칼럼(더욱 바람직하게는 팩킹된 칼럼, 유리하게는 몬츠-팩 B1-350) 내로 이동된다. 유리하게는, 이는 바닥부로부터 추출 칼럼 내로 공급되고, 더 높은 비중의 추출제(유리하게는, 디에틸 프탈레이트)는 꼭대기로부터 가해진다. 전형적으로, 가해지는 추출제의 온도는 공급되는 산성수의 온도와 매우 상이하지 않다. 전형적으로, 이 온도 차이의 크기는 0℃ 내지 20℃, 바람직하게는 0℃ 내지 15℃, 다수의 경우 0℃ 내지 10℃이다. 축합 칼럼으로부터 회수되는 산성수의 압력은 회수 지점에서 전형적으로는 본 발명에 따라 1 내지 1.5바, 흔히 2바이다. 회수된 산성수는 펌프에 의해 추출 칼럼 내로 이동된다. 전달 압력은 예를 들어 2 내지 6바일 수 있다. 추출 칼럼에서의 작업 압력은 유기 추출제를 제 1 스트립핑 칼럼 내로 운송하기 위하여 임의의 추가적인 펌프를 요구하지 않도록 본 발명에 따라 선택된다. 원칙적으로, 산성수 추출은 또한 더 높거나 더 낮은 온도 및 더 높거나 더 낮은 압력에서 수행될 수 있다. 추출 칼럼이 작동되면, 절차는 적절하게는 사용의 관점에서 먼저 추출 칼럼을 산성수로 채우고, 이어 이미 기재된 바와 같이 소적 형태의 유기 추출제를 유리하게는 추출 칼럼의 꼭대기에서 가한다. 산성수(바람직하게는 연속 상)는 원칙적으로 적절한 공급 노즐을 거쳐 직접 공급될 수 있다. 원칙적으로, 산성수는 또한 벽에 1개(이상)의 통과 개구(들)를 갖는 공급 관을 통해 공급될 수 있다(통과 개구의 직경은 전형적으로 5 내지 10mm이다).
추출 칼럼에 공급되는 유기 추출제의 유속(E; kg/h) 대 산성수의 유속(S; kg/h)의 비(V), 즉 E:S는 본 발명에 따른 방법에서 0.05 대 20, 바람직하게는 0.1 대 10, 더욱 우수하게는 0.8 대 1.2, 더욱 바람직하게는 1:1이다.
아크릴산이 고갈된(추출된) 산성수는 통상 폐기 장소로 보내어진다(예를 들어, 회화되거나 또는 수처리 플랜트 내로 이동됨). 전형적으로, 본 발명에 따라, 이는 꼭대기에서 추출 칼럼을 떠나는(라피네이트로서) 반면, 아크릴산을 포함하는 유기 추출물은 전형적으로 바닥부에서 추출 칼럼을 떠난다.
유기 추출물로부터의 아크릴산의 제거(추출 칼럼으로부터의 회수 온도는 본질적으로 추출 칼럼 내로의 산성수의 공급 온도에 상응함)는 원칙적으로 상이한 열 분리 공정을 이용하여 또는 다르게는 이러한 열 분리 공정의 조합을 이용하여 이루어질 수 있다.
적합한 분리 변형법은 결정성 분리이다. 가능한 결정화 공정은 DE-A 19838845 호 및 DE-A 10 2005 015 637 호에 추천된 것들을 모두 포함한다.
도면을 참조하여 이후 본 발명의 추출 칼럼의 작업 실시예 및 본 발명에 따른 방법의 작업 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 한 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 작업 실시예에서의 추출 칼럼의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 작업 실시예에서 분할판의 분할 시트 부품을 도시한다.
도 6은 본 발명의 제 1 작업 실시예에서의 분할판을 도시한다.
도 7은 본 발명의 한 작업 실시예에서 도 6의 분할판의 칼럼 본체로의 수용을 도시한다.
도 8은 칼럼 본체에 대한 분할판의 연결을 상세하게 도시한다.
도 9는 본 발명의 작업 실시예에서 추출 칼럼의 영역 내로 수용하기 위한 개별적인 팩킹 요소를 도시한다.
도 10은 본 발명의 작업 실시예에서 팩킹 요소가 채워진 추출 칼럼의 개략도를 도시한다.
이후 기재되는 작업 실시예는 유기 용매에 의해 산성수로부터 아크릴산을 추출하는데 관한 것이다. 이 산성수는 측부 드로우에서 아크릴산을 제조하기위한 축합 칼럼으로부터 회수되었다. 그러나, 다른 구성성분이 상응하는 방식으로 추출제에 의해 추출할 유체, 특히 추출 유체로부터 추출 혼합물로 전달될 수도 있는 것으로 지적된다.
도 1은 추출 칼럼(1)을 개략적인 형태로 도시한다. 이는 원통형 칼럼 본체(2)를 포함하고, 이의 축은 수직으로 정렬된다. 칼럼 본체(2)는 본질적으로 중공 원통이다. 이는 칼럼 본체(2)의 쉘이 칼럼 강(3)을 형성함을 의미한다. 칼럼 본체(2)는 스테인레스 강으로부터 제조된다. 전형적인 벽 두께는 5mm 내지 20mm이다. 외부에서, 추출 칼럼(1)은 통상 종래의 방식으로 절연된다. 추출 칼럼(1)의 높이는 40m이다.
칼럼 본체(2)의 더욱 간단한 어셈블리의 경우, 이는 구획(2-1, 2-2,..., 2-n)으로 나뉜다. 칼럼 본체(2)의 어셈블리에서, 구획(2-1 내지 2-n)은 서로 상부에 하나씩 연속적으로 위치하고 서로 단단히 연결된다.
수직 방향에서, 추출 칼럼(1)은 3개의 영역으로 나뉘며, 최상 영역은 칼럼 헤드(A)로 일컬어진다. 칼럼 헤드(A)에서는, 제 1 공급구(4)가 제공되는데, 이를 통해 예컨대 추출제가 칼럼 강(3) 내로 도입될 수 있다. 제 1 공급구(4)는 관상 분배기에 적절히 연결되고, 이를 통해 추출제가 칼럼 본체(2)의 단면 전체에 걸쳐 균질하게 분배될 수 있다.
또한, 칼럼(A) 꼭대기에는 출구(13)가 제공되는데, 이를 통해 예컨대 라피네이트가 칼럼 강(3)으로부터 나갈 수 있다.
칼럼 헤드(A) 아래에는 영역(B)이 형성되는데, 여기에서는 이후 상세하게 설명되는 바와 같이 분할판(7)이 칼럼 강(3) 내에 배열된다. 영역(B) 아래에는 칼럼 바닥부(C)가 형성된다. 칼럼 바닥부(C)에는 제 2 공급구(5)가 존재하며, 이를 통해 예컨대 추출되어야 하는 액체, 즉 이 경우에는 산성수를 칼럼 강(3) 내로 도입할 수 있다. 또한, 칼럼 바닥부(C)에는 추출 혼합물용 출구(6)가 존재한다.
도 2는 분할판(7)이 배열된 영역(B)에서의 추출 칼럼(1)의 수평 단면도를 도시한다. 전체 영역(B)에 걸쳐, 칼럼 본체(2)의 내경(D)은 칼럼 강(3)의 수평 최대 크기에 상응한다. 이 수평 최대 크기는 칼럼 본체(2)의 내표면 상의 두 지점 사이에서의 최대 거리를 가리킨다.
칼럼 강(3)의 영역(B)에는 또한 분할판(7)이 배치된다. 도 2에 도시된 예에서, 분할판(7)은 서로 직각으로 배열되는 2개의 분할 시트(7-1, 7-2)를 포함한다. 두 분할 시트(7-1, 7-2)는 이들이 서로에 대해 직각이도록 칼럼 본체(2)의 축과 일치하는 칼럼 강(3)의 중간에서 서로 연결된다. 분할 시트(7-1, 7-2)는 칼럼 본체(2)의 내벽에 수평으로 연장되고 그 지점에서 단단히 종결된다. 따라서, 분할판(7)은 칼럼 강(3)을 4개의 동일한 수직 정렬되고 수평 분할된 영역(B1, B2, B3, B4)으로 나눈다. 이들 영역(B1 내지 B4) 내에서, 더욱 경질 상, 즉 이 경우에는 산성수는 상승할 수 있고, 더욱 중질 상, 즉 이 경우에는 추출제는 하강할 수 있다. 그러나, 추출 칼럼(1)의 영역(B)에서, 영역(B1 내지 B4) 사이에서의 물질 전달은 불가능하다.
추출 칼럼(1)의 영역(B)에서 각 영역(D1 내지 D4)의 수평 최대 크기(M1)가 칼럼 본체(2)의 수평 최대 크기(D) 미만이라는 것이 영역(B1 내지 B4)의 특징이다. 도 2에 도시된 예에서, 영역(B1 내지 B4)의 수평 최대 크기(M1) 대 칼럼 강(3)의 수평 최대 크기(D)의 비는 1/√2, 즉 약 0.7이다. 따라서, 분할판(7)은 칼럼 본체(3) 내에서의 수평 최대 크기를 약 30%까지 감소시킨다.
도 3은 분할판(7)의 다른 예를 도시한다. 이 경우, 분할판(7)은 3개의 분할 시트(7-3, 7-4, 7-5)로 구성된다. 이들은 이들이 120°의 내각을 갖도록 중간에서 서로에게 연결된다. 중간으로부터, 이들은 칼럼 본체(2)의 내벽으로 수평으로 연장된다. 이러한 방식으로 3개의 수직으로 정렬되고 수평으로 분할된 영역(B5, B6, B7)이 형성된다. 이들 영역(B5 내지 B7) 사이에서 물질 전달은 불가능하다.
도 3에 도시된 예에서, 영역(D5 내지 D7)의 수평 최대 크기(M2) 대 칼럼 강(3)의 수평 최대 크기(D)의 비는 코사인 30°, 즉 약 0.86이다. 이 경우에도 마찬가지로, 칼럼 강(3)의 수평 최대 크기가 상당히 감소된다.
각각 동일한 기하학적 형태를 갖고 동일한 부피를 내포하는 것이, 도 2에 따른 예의 영역(B1 내지 B4) 및 도 3에 따른 예의 영역(B5 내지 B7)의 특징이다. 이는 영역(B1 내지 B4) 또는 영역(B5 내지 B7) 각각 내에 동일한 추출 조건이 존재하도록 보장한다.
도 4는 추출 칼럼(1)의 영역(B)에 배치된 분할판(7)의 다른 예를 도시한다. 이 경우, 분할판(7)은 단면이 원형이고 칼럼 본체(2)에 대해 동심으로 배치되는 분할 시트(7-6)를 포함한다. 이러한 방식으로, 분할 시트(7-6)는 수직으로 정렬된 원형 원통형 영역(B8)의 한계를 정한다. 원의 직경, 즉 영역(B8)의 수평 최대 크기(M3)는 칼럼 강(3)의 수평 최대 크기(D)보다 더 작다.
분할 시트(7-6) 바깥에는, 4개의 추가적인 분할 시트(7-7 내지 7-10)가 칼럼 본체(2)의 내벽 쪽으로 방사상으로 외향 연장된다. 분할 시트(7-7 및 7-9)는 분할 시트(7-6)의 대향하는 측부에 배치된다. 분할 시트(7-8 및 7-10)도 마찬가지로 분할 시트(7-6)의 대향하는 측부에 배치된다. 분할 시트(7-7 및 7-9)는 제 1의 이론적인 직선 상에 배치되고, 분할 시트(7-8 및 7-10)는 제 2의 이론적인 직선 상에 배치된다. 제 1의 이론적인 직선은 제 2의 이론적인 직선에 대해 수직이다. 분할 시트(7-7 내지 7-10) 및 분할 시트(7-6), 또한 칼럼 본체(2)는 4개의 추가적인 영역(B9, B10, B11, B12)의 한계를 정한다.
영역(B9 내지 B12)의 단면적은 동일하다. 그러나, 이는 영역(B8)의 디스크형 단면적과는 상이하다. 그러나, 영역(B8)의 직경(M3)은 영역(B8 내지 B12)의 단면적이 동일하도록 선택되어, 영역(B8 내지 B12)이 동일한 부피를 포함하도록 한다. 이는 칼럼 강의 직경(D) 대 영역(B8)의 직경(M3)의 비가 √5임을 의미한다.
도 5를 참조하면, 분할 시트(7-1)의 형성이 상세하게 기재되어 있다. 칼럼 본체(2)의 쉘의 내벽으로 연장되는 모든 다른 분할 시트(7-2 내지 7-5 및 7-7 내지 7-10)를 상응하게 구축할 수 있다. 도 5의 구역에 도시된 분할 시트(7-1)는 몇 개의 층(8)으로 구성된다. 도 5는 층(8-1, 8-2, 8-3)으로 구성된 3층 구조체를 도시한다. 상부에서, 또한 분할 시트(7-1)가 칼럼 본체(2)의 내벽에 접하는 측부에서 중간 층(8-2)을 돌출시켜 이들 층을 전체 면적에 걸쳐 서로 연결한다. 분할 시트(7-1)의 하부 영역에는 중간에 홈이 상응하게 형성되어, 각 경우에 측부에서 중간 층(8-2)을 돌출시킨 상태로 복수개의 분할 시트(7-1)가 서로 상부에 하나씩 위치될 수 있도록 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 연결되어 도 2에 도시된 분할판(7)을 제공하는 분할 시트(7-1 및 7-2)는 중간에 슬롯(9-1, 9-2)을 갖는다. 분할 시트(7-1)의 슬롯(9-1)은 바닥에서 위로 이어지고, 분할 시트(7-2)의 슬롯(9-2)은 꼭대기에서 아래로 이어져서, 분할 시트(7-1, 7-2)가 교차하는 방식으로 서로 삽입될 수 있도록 한다. 도 6에 도시된 바와 같이 조립된 분할 시트(7-1, 7-2)는 분할판(7)의 수직 구획을 형성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 상부에 하나씩 위치하는 복수개의 수직 구역은 전체 분할판(7)을 제공한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 분할판(7)의 칼럼 본체(12)의 내벽으로의 연결이 설명된다. 회전하지 않으면서 칼럼 본체(2)의 내벽에 분할판(7)을 수용시키기 위하여, 이 내벽에 홈(10)을 형성시킨다. 각각의 홈(10)은 분할판(7)이 하나의 영역을 단단히 종결시키는 칼럼 본체(2)의 내벽 상의 위치에 배열된다. 분할 시트(7-1, 7-2)의 치수는 층(8-1, 8-3)의 횡방향 크기가 본질적으로 칼럼 본체(2)의 내경(D)에 상응하도록 하는 치수이다. 중간 층(8-2)은 홈(10)에 정확하게 맞물리도록 돌출된다. 이것이 도 7 및 도 8에 개략적으로 도시되어 있다. 이상적인 경우, 분할 시트(7-1, 7-2)의 층(8-1, 8-3)의 말단 표면을 칼럼 본체(2)의 내벽에 연결하고, 층(8-2)의 말단 표면을 상응하는 홈(10)에 연결하면, 영역(B1 내지 B4)이 밀봉된다. 서로 삽입된 분할 시트(7-1, 7-2)를 이러한 방식으로 위로부터 칼럼 본체(2)의 구획(2-1 내지 2-n)에 삽입할 수 있다.
분리 내장재에 의해, 분할판(7)에 의해 단리된 칼럼 강의 영역을 채운다. 본 실시예에서, 사용되는 내장재는 몬츠 제품인 B1-350 편평하고 구멍이 난 디자인 또는 술저 제품인 동일한 SMV 350 디자인의 구조화된 팩킹 요소였다.
팩킹 요소의 기하학적 형태는 분할판(7)에 의해 단리되는 영역의 기하학적 형태에 상응한다. 그러나, 수직 방향에서, 팩킹 요소는 나뉘어진다. 복수개의 동일한 개별 팩킹 요소를 서로 상부에 하나씩 위치시킨다.
도 9는 이러한 종류의 개별적인 팩킹 요소(11)를 도시한다. 이는 도 2에 도시된 분할판(7)을 위해 구성된 것이다. 이 개별적인 팩킹 요소(11)의 단면적은 영역(B1 내지 B4)의 단면적에 정확하게 상응한다. 따라서, 모든 영역(B1 내지 B4)에 있어서, 동일한 개별적인 팩킹 요소(11)를 사용할 수 있다. 개별적인 팩킹 요소(11)의 생산시 공차의 균형을 맞추기 위하여, 개별적인 팩킹 요소(11) 둘레에 금속 직물 테이프(12)를 감는다.
따라서, 추출 칼럼(1)은 다음과 같이 조립된다:
무엇보다 먼저, 칼럼 본체(2)의 부품을 만든다. 이를 위해, 칼럼 본체(2)의 최하위 구획(2-1)을 구축할 수 있다. 임의적으로는, 몇 개의 구획(2-1 내지 2-m)을 특정 높이까지 서로 상부에 하나씩 조립할 수도 있다. 이 높이는 조립 기술자가 분할 시트(7-1, 7-2) 및 팩킹 요소(11)를 상부에서 아랫쪽으로 칼럼 본체(2)의 부품의 기부에 있는 조립 기술자에게 안전하게 내려줄 수 있도록 선택된다. 칼럼 본체(2)의 기부에서 조립 기술자를 심각하게 부상시킬 수 있는 부품이 떨어지는 임의의 위험은 피해야 한다. 예를 들어, 칼럼 본체(2)를 먼저 10m 이하의 높이까지 구축한다.
최하위 구획(2-1)은 제 2 공급구(5) 및 출구(6), 및 또한 임의적으로는 칼럼 본체(2) 내의 관상 분배기를 포함한다. 팩킹 요소가 칼럼 본체(2)의 칼럼 바닥부(C)에 조립되어야 하는 경우, 이 팩킹 요소를 먼저 칼럼 바닥부(C)에 조립한다. 칼럼 바닥부에서의 팩킹 요소의 조립은 임의적이다. 여기에서 사용되는 팩킹 요소는 DN25 폴 고리 같은 무작위적인 팩킹 요소일 수 있다.
이어, 분할판(7)의 수직 구획을 삽입한다. 이를 위하여, 칼럼 본체(2)의 구획은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 영역(B)에 홈(10)을 갖는다.
분할판(7)의 분할 시트(7-1, 7-2)를, 칼럼 본체(2)의 기부에 서 있는 조립 기술자에게로 내려준다. 이 조립 기술자는 이들을 도 6에 도시된 바와 같이 교차 방식으로 조립하고, 분할판(7)을 칼럼 본체(2)의 홈(10)에 고정시킨다. 그 후, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 4개의 개별적인 팩킹 요소(11)를 조립 기술자에게로 내려준다. 조립 기술자는 이들 개별적인 팩킹 요소(11)를 분할판(7)에 의해 형성된 4개의 영역 내로 삽입한다. 이어, 추가의 분할 시트(7-1, 7-2)를 조립 기술자에게로 내려주고, 조립 기술자는 이들을 교차 방식으로 조립하고, 상부에서 돌출된 이미 조립된 분할판(7)의 층(8-2) 부분이 조립되어야 하는 분할판(7)의 하부 홈에 맞물리도록 이들을 이미 조립된 분할판(7) 상에 위치시킨다. 또한, 외부에서 돌출된 중간 층(8-2) 부분이 또한 홈(20)에 맞물린다. 이어, 4개의 개별적인 팩킹 요소(11)를 다시 아래의 개별적인 팩킹 요소(11) 상에 위치시킨다. 이러한 방식으로, 칼럼 본체(2)의 조립된 부분을 분할판(7)의 수직 구획 및 개별적인 팩킹 요소(11)로 채운다.
칼럼 본체(2)의 일부의 상부 말단에 도달하면, 칼럼 본체(2)의 다른 부분을 개별적인 구획에 의해 조립한다. 이어, 동일한 방식으로, 칼럼 본체(2)가 완전히 구축될 때까지, 분할판(7)의 다른 수직 구획 및 개별적인 팩킹 요소(11)를 위로 높아지는 칼럼 본체(2)에서 조립한다. 칼럼 헤드(A)에서는 추가의 분할판(7)이 조립되지 않는다. 그러나, 칼럼 바닥부(C)에서와 같이, 칼럼 본체의 쉘의 전체 내경에 걸쳐 연장되는 팩킹 요소를 사용한다. 도 10은 추출 칼럼(1)의 완전히 구축된 칼럼 본체(2)를 도시한다. 최상위 팩킹 구획은 칼럼 본체(2)를 지나 다소, 예컨대 10cm만큼 돌출될 수 있다. 칼럼 헤드(A)의 영역에서는, 칼럼 강(3)의 단면적에 걸쳐 추출제를 균질하게 분배하고 아래의 분할된 영역(B1 내지 B4, B5 내지 B7, 및 B8 내지 B12)을 채우기 위하여, 제 1 공급구(4)에 연결된 적절한 관상 분배기를 조립할 수 있다.
상기 기재된 추출 칼럼(1)을 이용하여 수행되는 본 발명에 따른 방법의 실시예가 이후 기재된다.
제 2 공급구(5)를 통해 추출되어야 하는 산성수를, 적절한 통과 개구를 갖는 관상 분배기를 통해 최하위 팩킹 요소(11) 아래의 추출 칼럼(1) 내로 공급한다.
억제제가 첨가되지 않은 산성수는 예컨대 하기 성분을 갖는다:
포름알데하이드 2.36중량%,
물 83.12중량%,
아세트산 3.98중량%,
아크릴산 9.70중량%,
포름산 0.68중량%, 및
디아크릴산 0.01중량%.
산성수의 비질량은 967.5kg/m3이다.
이어, 최상위 팩킹 요소 위에서, 제 1 공급구(4) 및 적절한 통과 개구(직경 4mm의 구멍)를 갖는 관상 분배기를 통해 추출제를 가한다.
추출제는 예를 들어 하기 성분을 갖는다:
아크릴산 0.5중량% 이하,
아세트산 0.03중량% 이하,
물 0.02중량% 이하,
포름산 0.001중량% 이하,
아크롤레인 0.0035중량% 이하,
프로피온산 0.0005중량% 이하,
푸르푸랄 0.0001중량% 이하,
알릴 포르메이트 0.001중량% 이하,
MEHQ 0.03중량%,
산소 0.0001중량%, 및
팔라티놀® A 99.중량% 이상.
추출제의 비질량은 1120kg/m3이다.
추출 혼합물은 추출제에 비해 더 높은 비율의 아크릴산을 갖고, 라피네이트는 산성수에 비해 더 낮은 비율의 아크릴산을 갖는다.
산성수는 연속 상을 형성하고, 추출제는 수성 상에서 하강하는 소적 형태(2 내지 5mm의 소적 직경)로 분배되는 분산 상을 형성한다.
추출 칼럼(1)의 꼭대기(A)에서, 라피네이트를 회수한다. 이는 산성수에 비해 감소된 아크릴산 함량을 갖는다. 이를 잔류 기체와 함께 회화를 위해 회화 장치로 보낸다.
추출 혼합물을 추출 칼럼(1)의 바닥부(C)로부터 회수한다. 이는 추출제에 비해 높아진 아크릴산 함량을 갖는다.
1: 추출 칼럼
2: 칼럼 본체
2-1 내지 2-n: 칼럼 본체의 구획
3: 칼럼 강
4: 제 1 공급물
5: 제 2 공급물
6: 출구
7: 분할판
7-1 내지 7-10: 분할 시트
8, 8-1 내지 8-3: 층
9, 9-1, 9-2: 슬롯
10: 홈
11: 팩킹 요소; 개별적인 팩킹 요소
12: 금속 직물 테이프
13: 출구
2: 칼럼 본체
2-1 내지 2-n: 칼럼 본체의 구획
3: 칼럼 강
4: 제 1 공급물
5: 제 2 공급물
6: 출구
7: 분할판
7-1 내지 7-10: 분할 시트
8, 8-1 내지 8-3: 층
9, 9-1, 9-2: 슬롯
10: 홈
11: 팩킹 요소; 개별적인 팩킹 요소
12: 금속 직물 테이프
13: 출구
Claims (18)
- 수직 정렬된 칼럼 본체(2)를 갖는 추출 칼럼(1)으로서,
상기 칼럼 본체(2)는 적어도 구역들에서 원통형이고, 수평 최대 크기를 갖는 칼럼 강(cavity)(3)을 형성하며, 단 상기 칼럼 본체(2)에 추출제를 위한 하나 이상의 제 1 공급구(4), 추출할 유체를 위한 하나 이상의 제 2 공급구(5), 추출 혼합물을 위한 하나 이상의 출구(6) 및 라피네이트를 위한 하나 이상의 출구(13)가 제공되고,
상기 칼럼 강(3) 내에 배치된 수직 정렬된 분할판(7)이 칼럼 강(3)을 복수개의 수직 정렬되고 수평 분할되는 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)으로 나누고, 각 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)의 수평 최대 크기(M1; M2; M3)가 칼럼 강(3)의 수평 최대 크기(D) 미만인, 추출 칼럼(1). - 제 1 항에 있어서,
상기 분할판(7)에 의해 절단된 칼럼 본체(2)를 통한 각각의 수평 구역에서, 각 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)의 수평 최대 크기(M1; M2; M3)가 칼럼 강의 수평 최대 크기(D) 미만인, 추출 칼럼(1). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 칼럼 본체(2)가 칼럼 본체(2)를 통한 수평 구역에서 원형이고, 상기 분할판(7)이 칼럼 강(3)을 4개의 수직 정렬되고 수평 분할되는 영역(B1 내지 B4)으로 나누는, 추출 칼럼(1). - 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 분할판(7)에 의해 형성되는 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)이 동일한 크기를 갖는, 추출 칼럼(1). - 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 분할판(7)에 의해 절단된 칼럼 본체(2)를 통한 각각의 수평 구역에서, 분할판(7)에 의해 형성되는 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7)이 동일한 기하학적 형태를 갖는, 추출 칼럼(1). - 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 칼럼 강(3)의 수평 최대 크기(D)가 800mm 이상, 특히 1000mm 이상인, 추출 칼럼(1). - 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리 내장재(separating internal)(11)가 칼럼 강(3) 내에 배치되어 있는, 추출 칼럼(1). - 제 7 항에 있어서,
상기 분할판(7)에 의해 형성되는 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)의 분리 내장재(11)가 서로 별도로 제공되는, 추출 칼럼(1). - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 분리 내장재가 액체 소적을 형성하도록 디자인된 것인, 추출 칼럼(1). - 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 분할판(7)이 칼럼 강(3)에서, 서로 상부에 하나씩 위치되는 수직 구획으로 나뉘어지는, 추출 칼럼(1). - 제 7 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 분할판(7)에 의해 형성되는 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7) 내의 분리 내장재가 동일한 개별 팩킹 요소(11)로부터 형성되는, 추출 칼럼(1). - 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 분할판(7)이 맞물리는 하나 이상의 수직으로 정렬된 홈(groove)(10)이 칼럼 본체(2)의 내부에 형성되어 있는, 추출 칼럼(1). - 제 12 항에 있어서,
상기 분할판(7)이 3개 이상의 층(8)을 포함하고, 중간 층(8-2)이 외층(8-1, 8-3)에 비해 돌출되고 하나 이상의 홈(10)에서 맞물리는, 추출 칼럼(1). - 수평 최대 크기(D)를 갖는 칼럼 강(3)을 형성하는 원통형의 수직으로 정렬된 칼럼 본체(2)를 갖는 추출 칼럼(1)에 의해 유체로부터 구성성분을 추출하는 방법으로서,
칼럼 강(3)을 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)으로 나누는 수직 정렬된 분할판(7)에 의해 칼럼 강(3)에 형성된 복수개의 수직 정렬되고 수평 분할된 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12) 내로 추출할 유체를 도입하고;
칼럼 강(3)의 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12) 내로 추출제를 도입하고;
칼럼 강(3)의 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)에서 상기 추출할 유체의 구성성분을 추출제로 흡수하고 이를 추출 혼합물로서 회수함
을 포함하고, 이 때
상기 각 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)의 수평 최대 크기(M1; M2; M3)가 칼럼 강(3)의 수평 최대 크기(D) 미만인, 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)에서 상기 추출제 대 상기 추출할 유체의 비가 본질적으로 추출 칼럼(1)의 단면 전체에 걸쳐 동일한, 방법. - 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
상기 칼럼 강(3)에서 분리 내장재(11)에 의해 상기 추출제 또는 상기 추출할 유체의 액체 소적(droplets)이 형성되는 방법. - 제 14 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 영역(B1 내지 B4; B5 내지 B7; B8 내지 B12)에서 상기 추출제의 조성 및/또는 상기 추출할 유체의 조성이 추출 칼럼(1)의 단면 전체에 걸쳐 본질적으로 동일한, 방법. - 제 14 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 추출제가 유기 용매이고, 상기 추출할 유체가, 아크릴산 및 아세트산을 포함하는 물인, 방법.
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