KR20210076032A - 프로필렌옥사이드 정제 장치, 및, 프로필렌옥사이드의 제조방법 - Google Patents
프로필렌옥사이드 정제 장치, 및, 프로필렌옥사이드의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
프로필렌옥사이드 정제 장치는, 제 1 증류탑(10), 제 2 증류탑(20), 제 2 증류탑의 탑정 출구(20t)로부터 공급되는 흐름 중 적어도 일부를 액화하여, 기상을 기상 출구(22g)로부터, 액상을 액상 출구(22o)로부터 배출하는 액화 분리 설비(LQ), 제 3 증류탑(30), 제 1 증류탑(10)의 탑정 출구(10t)와 제 2 증류탑(20)의 입구(20i)를 접속하는 라인(LA), 액화 분리 설비(LQ)의 액상 출구(22o)와 제 2 증류탑(20)의 환류 입구(20r)를 접속하는 라인(LC), 제 2 증류탑(20)의 탑저 출구(20b)와 제 3 증류탑(30)의 입구(30i)를 접속하는 라인(LD), 및, 추제 공급원과, 라인(LA), 액화 분리 설비(LQ), 라인(LC), 및, 제 2 증류탑(20)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 접속하는 라인(LE)을 구비한다.
Description
본 발명은, 프로필렌옥사이드 정제 장치, 및, 프로필렌옥사이드의 제조방법에 관한 것이다.
종래부터, 조(粗) 프로필렌옥사이드를 정제하는 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허공보 1에는, 4개의 증류탑을 이용한 정제 장치가 개시되어 있다.
제 1 증류탑에서는 조 프로필렌옥사이드를 증류하여, 탑저(塔低)로부터 프로필렌옥사이드보다도 높은 비점(沸點)을 가지는 고(高)비점 성분을, 탑정(塔頂)으로부터 고비점 성분을 제거한 프로필렌옥사이드 함유 흐름을 배출시킨다. 제 2 증류탑에서는, 제 1 증류탑의 탑정류(塔頂流)를 추제(抽劑)와 함께 증류하여, 탑정으로부터 물을 배출시키고, 탑저로부터 물이 제거된, 추제와 프로필렌옥사이드의 혼합물을 배출시킨다. 제 3 증류탑에서는, 추제와 프로필렌옥사이드의 혼합물을 증류하여, 탑저로부터 추제를 배출시키고, 탑정으로부터 정제 프로필렌옥사이드를 배출시킨다. 제 4 증류탑에서는, 제 3 증류탑의 탑저로부터 배출된 추제를 증류하여, 정제한 추제를 제 2 증류탑로 리사이클 한다.
그러나, 종래의 장치로는, 프로필렌옥사이드를 로스하는 일 없이, C1~C4 탄화수소를 충분하게 제거할 수 없다.
본 발명자들이 검토한 바, 조 프로필렌옥사이드 중에 포함되는 탄소수 1~4의 탄화수소(이하, C1~C4 탄화수소라고 부른다)를 종래의 장치로 제거하려고 하면, 제 2 증류탑의 탑정류의 유량을 증가시키지 않으면 안된다. 그러나, 제 2 증류탑의 탑정류에는, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 프로필렌옥사이드가 포함되기 때문에, 제 2 증류탑의 탑정류의 유량을 증가시키면, 조 프로필렌옥사이드 중의 프로필렌옥사이드의 회수율이 저하되어 버린다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 프로필렌옥사이드의 로스를 낮게 억제하여도, 얻어지는 프로필렌옥사이드 중의 C1~C4 탄화수소를 충분하게 제거할 수 있는, 프로필렌옥사이드 정제 장치를 제공한다.
본 발명에 관련된 프로필렌옥사이드 정제 장치는, 조 프로필렌옥사이드를 받아들이는 입구, 탑저 출구, 및, 탑정 출구를 가지는 제 1 증류탑,
입구, 환류(還流) 입구, 탑저 출구, 및, 탑정 출구를 가지는 제 2 증류탑,
제 2 증류탑의 탑정 출구로부터 공급되는 흐름 중 적어도 일부를 액화하여, 기상(氣相)을 기상 출구로부터, 액상을 액상 출구로부터 배출하는, 액화 분리 설비,
입구, 탑저 출구, 및, 탑정 출구를 가지는 제 3 증류탑,
상기 제 1 증류탑의 탑정 출구와 상기 제 2 증류탑의 입구를 접속하는 라인(LA),
상기 액화 분리 설비의 액상 출구와 상기 제 2 증류탑의 환류 입구를 접속하는 라인(LC),
상기 제 2 증류탑의 탑저 출구와 상기 제 3 증류탑의 입구를 접속하는 라인(LD), 및,
추제 공급원과, 라인(LA), 상기 액화 분리 설비, 라인(LC), 및, 상기 제 2 증류탑으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 접속하는 라인(LE)을 구비한다.
본 발명에 의하면, 제 1 증류탑에서, 조 프로필렌옥사이드를 증류하여, 탑저로부터 프로필렌옥사이드보다도 높은 비점을 가지는 고비점 성분을, 탑정으로부터 고비점 성분을 저감한 프로필렌옥사이드 함유 흐름(F1)을 배출시킬 수 있다. 또한, 추제 공급원으로부터 추제를, 라인(LE)을 통하여, 라인(LA), 상기 액화 분리 설비, 라인(LC), 및, 제 2 증류탑으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나에 공급할 수 있으며, 추가로, 제 2 증류탑에서, 흐름(F1)을 추제와 함께 증류하여, C1~C4 탄화수소 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F2)을 탑정으로부터 배출시키고, 추제 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F3)을 탑저로부터 배출시킬 수 있다. 여기에서, 흐름(F1) 중의 프로필렌옥사이드의 전체 중량의 절반 이상이, 흐름(F3)에 포함된다. 또한, 제 3 증류탑에서, 흐름(F3)을 증류하여, 탑저로부터 추제를 포함하는 흐름(FS)을 배출시키고, 탑정으로부터 정제 프로필렌옥사이드를 배출시킬 수 있다. 또한, 액화 분리 설비에서, 흐름(F2) 중 적어도 일부를 액화하여, 액상과 기상을 포함하는 흐름을, 액상 흐름(F2O), 및, 기상 흐름(F2G)으로 분리하고, 액상 흐름(F2O)을, 액상 출구 및 라인(LC)을 통하여 제 2 증류탑으로 되돌릴 수 있는 한편, 기상 흐름(F2G)을, 기상 출구를 통하여, 제 2 증류탑으로 되돌리는 일 없이 액화 분리 설비로부터 배출시킬 수 있다.
이에 의해, 조 프로필렌옥사이드로부터, 제 1 증류탑에서 고비점 성분을 저감할 수 있고, 제 2 증류탑 및 액화 분리 설비에서 C1~C4 탄화수소를 제거할 수 있으며, 제 3 증류탑의 탑정으로부터, 고순도의 프로필렌옥사이드를 얻을 수 있다.
특히, 액화 분리 설비에서, 흐름(F2)에 포함되는 프로필렌옥사이드 중 적어도 일부를 액화하여, 기상과 분리하여 제 2 증류탑으로 되돌릴 수 있으므로, C1~C4 탄화수소를 제거하면서 프로필렌옥사이드의 로스를 저감할 수 있다. C1~C4 탄화수소는, 제 3 증류탑에서는 프로필렌옥사이드와 함께 탑정에 분배되기 때문에, C1~C4 탄화수소가 제 3 증류탑에 공급되면 C1~C4 탄화수소를 프로필렌옥사이드로부터 분리하는 것이 곤란하다. 그러나, 본 발명에 의하면, 액화 분리 설비에서, 프로필렌옥사이드로부터 C1~C4 탄화수소를 포함하는 가스를 분리함으로써, 제 3 증류탑으로부터 얻어지는 프로필렌옥사이드의 C1~C4 탄화수소의 양을 저감할 수 있고, 순도를 높일 수 있다.
여기에서, 상기 액화 분리 설비가, 상기 기상 출구, 상기 액상 출구, 및, 유체 입구를 가지는 기액 분리기와, 상기 제 2 증류탑의 탑정 출구와 상기 기액 분리기의 유체 입구를 접속하는 라인(LB)과, 상기 라인(LB) 또는 상기 기액 분리기에 마련된 액화부를 가질 수 있다.
또한, 상기 액화부는, 냉각기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 액화부는, 상기 라인(LE)과, 상기 라인(LB) 또는 상기 기액 분리기를 접속시키는 접속부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 액화부는, 수공급원에 접속된 라인(LH)과, 상기 라인(LB) 또는 상기 기액 분리기를 접속시키는 접속부를 포함하고, 및, 이하의 (a) 또는 (b)를 만족시킬 수 있다.
(a) 상기 기액 분리기는 수상(水相) 출구를 추가로 가지는 3상 분리기이다.
(b) 상기 라인(LC)에, 혼합물 입구, 유상(油相) 출구, 및, 수상 출구를 가지는 유수(油水) 분리기가 마련되고, 상기 혼합물 입구는 상기 기액 분리기의 액상 출구에 접속되고, 상기 유상 출구는 상기 제 2 증류탑의 환류 입구에 접속된다.
라인(LB) 또는 기액 분리기에 물이 공급되면, 라인(LB) 또는 기액 분리기에서, 흐름(F2)에 포함되는 프로필렌옥사이드를, 효율적으로 액상(수상 및 유상의 혼합물)에 포함시킬 수 있으며, 추가로, 3상 분리기 또는 유수 분리기로, 액상(수상 및 유상의 혼합물)으로부터 수상을 분리하고, 액상 중에 포함되는 수용성 불순물, 예를 들면, 포름알데히드, 아세트알데히드, 메탄올, 아세톤 등의 농도를 저감할 수 있다. 따라서, 얻어지는 프로필렌옥사이드의 순도를 보다 높게 할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 상기 액화 분리 설비가, 입구, 탑정에 마련된 상기 기상 출구, 및, 탑저에 마련된 상기 액상 출구를 가지는 제 5 증류탑과, 상기 제 5 증류탑의 입구와 상기 제 2 증류탑의 탑정 출구를 접속하는 라인(LB)을 가질 수도 있다.
여기에서, 상기 액화 분리 설비가, 추가로, 상기 라인(LE)과, 상기 라인(LB)을 접속시키는 접속부를 가질 수 있다.
또한, 상기 액화 분리 설비가, 상기 라인(LB)에 마련된 냉각기를 추가로 가질 수도 있다.
상기 중 어느 것의 장치에 있어서도, 제해(除害) 장치와 상기 액화 분리 설비의 기상 출구를 접속하는 라인(LJ)을 추가로 구비할 수 있다.
또한, 상기 중 어느 것의 장치에 있어서도, 상기 추제 공급원은, 상기 제 3 증류탑의 탑저 출구일 수 있다.
또한, 상기 중 어느 것의 장치에 있어서도,
입구, 탑저 출구, 및, 탑정 출구를 가지는 제 4 증류탑,
상기 제 3 증류탑의 탑저 출구 또는 상기 탑저 출구에 접속된 라인과 상기 제 4 증류탑의 입구를 접속하는 라인(LF), 및,
상기 제 4 증류탑의 탑저 출구와, 상기 제 2 증류탑, 상기 액화 분리 설비, 라인(LC), 라인(LA), 및, 상기 제 3 증류탑으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 접속하는 라인(LG)을 추가로 구비할 수 있다.
본 발명에 관련된 정제 프로필렌옥사이드의 제조방법은, 상기 중 어느 것에 기재된 프로필렌옥사이드 정제 장치를 이용한 정제 프로필렌옥사이드의 제조방법에 있어서,
상기 제 1 증류탑에서, 조 프로필렌옥사이드를 증류하여, 탑저로부터 프로필렌옥사이드보다도 높은 비점을 가지는 고비점 성분을, 탑정으로부터 고비점 성분을 제거한 프로필렌옥사이드 함유 흐름(F1)을 배출시키는 공정과,
추제를, 상기 라인(LA), 상기 액화 분리 설비, 상기 라인(LC), 및, 상기 제 2 증류탑으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나에 공급하는 공정과,
상기 제 2 증류탑에서, 상기 흐름(F1)을 추제와 함께 증류하여, C1~C4 탄화수소 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F2)을 탑정으로부터 배출시키고, 추제 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F3)을 탑저로부터 배출시키는 공정과,
상기 액화 분리 설비에서, 상기 흐름(F2)에 포함되는 프로필렌옥사이드 중 적어도 일부를 액화하여, 기상 흐름(F2G)을 상기 기상 출구로부터, 액상 흐름(F2O)을 액상 출구로부터 배출하는 공정과,
상기 액상 흐름(F2O)을, 라인(LC)을 통하여 상기 제 2 증류탑으로 되돌리는 공정과,
상기 제 3 증류탑에서, 흐름(F3)을 증류하여, 탑저로부터 추제를 포함하는 흐름(FS)을 배출시키고, 탑정으로부터 정제 프로필렌옥사이드를 배출시키는 공정을 구비한다.
상기 방법에 있어서, 제 3 증류탑의 탑저 출구로부터 배출되는 추제의 흐름(FS)의 일부를, 라인(LE)을 통하여, 라인(LA), 상기 제 2 증류탑, 상기 액화 분리 설비, 및, 라인(LC)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나에 공급할 수 있다.
추가로, 상기 제 4 증류탑에서, 제 3 증류탑의 탑저로부터 배출되는 추제의 흐름(FS)의 일부를 증류하여, 추제보다도 낮은 비점을 가지는 저비점 성분을 탑정으로부터 배출시키고, 탑저로부터 저비점 성분을 제거한 추제의 흐름(FSS)을 배출하는 공정과,
상기 추제의 흐름(FSS)을, 라인(LG)을 통하여, 라인(LA), 상기 제 2 증류탑, 상기 액화 분리 설비, 라인(LC), 및, 상기 제 3 증류탑으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나에 공급하는 공정을 가질 수 있다.
본 발명에 의하면, 프로필렌옥사이드의 로스를 낮게 할 수 있으며, 또한, 얻어지는 프로필렌옥사이드 중의 C1~C4 탄화수소의 농도를 저감할 수 있는, 프로필렌옥사이드 정제 장치 및 이를 이용한 방법이 제공된다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 2는, 본 발명의 제 2 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 3은, 본 발명의 제 3 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 4는, 본 발명의 제 4 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 5는, 본 발명의 제 5 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 6은, 본 발명의 제 6 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 7은, 본 발명의 제 7 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 2는, 본 발명의 제 2 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 3은, 본 발명의 제 3 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 4는, 본 발명의 제 4 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 5는, 본 발명의 제 5 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 6은, 본 발명의 제 6 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
도 7은, 본 발명의 제 7 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치의 흐름도이다.
본 발명의 실시형태와 관련되는 장치 및 방법에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1을 참조하여, 제 1 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치(100)에 대하여 설명한다.
이 프로필렌옥사이드 정제 장치(100)는, 제 1 증류탑(10), 제 2 증류탑(20), 액화 분리 설비(LQ), 제 3 증류탑(30)을 주로서 구비하고 있다.
제 1 증류탑(10)은, 조 프로필렌옥사이드가 공급되는, 즉 조 프로필렌옥사이드를 받아들이는 입구(10i), 환류 입구(10r), 탑저 출구(10b), 및, 탑정 출구(10t)를 갖는다. 입구(10i)와, 조 프로필렌옥사이드의 공급원이, 라인(L1)으로 접속되어 있다. 제 1 증류탑(10)의 탑정 출구(10t)에는, 라인(LA)이 접속되어 있다.
제 2 증류탑(20)은, 입구(20i), 환류 입구(20r), 탑저 출구(20b), 및, 탑정 출구(20t)를 갖는다.
제 1 증류탑(10)의 탑정 출구(10t)와, 제 2 증류탑(20)의 입구(20i)가, 라인(LA)에 의해 접속되어 있다. 라인(LA)으로부터 분기되는 라인(L3)이, 제 1 증류탑(10)의 환류 입구(10r)에 접속되어 있다. 환류 입구(10r)는, 입구(10i)보다도 상측에 마련되어 있다. 라인(LA)에 있어서의, 라인(L3)의 분기점보다도 상류측(제 1 증류탑(10)의 탑정 출구(10t)측)에는, 상류측으로부터 순서대로, 흐름 중 적어도 일부를 액상으로 하는 1 이상의 냉각기, 및, 기액 분리기가 마련되어 있어도 된다.
액화 분리 설비(LQ)는, 기액 분리기(22), 라인(LB), 냉각기(액화부)(26), 및, 접속부(액화부)(LBJ1)를 구비한다. 기액 분리기(22)는, 유체 입구(22i), 기상 출구(22g), 및, 액상 출구(유상 출구)(22o)를 갖는다. 라인(LB)은, 제 2 증류탑(20)의 탑정 출구(20t)와 기액 분리기(22)의 유체 입구(22i)를 접속한다. 냉각기(26)는, 라인(LB)에 마련되어 있다. 접속부(LBJ1)는, 라인(LE)과 라인(LB)의 합류부이다. 본 실시형태에서는, 접속부(LBJ1)는, 라인(LB)에 있어서, 냉각기(26)보다도 하류측(기액 분리기(22)측)에 마련되어 있다. 라인(LE)은 추제 공급원에 접속되어 있다.
냉각기(26) 및 접속부(LBJ1)는, 각각, 냉각에 의한 기체로부터 액체로의 상변화, 및, 흐름(F2)과 액체의 접촉에 의해, 제 2 증류탑(20)의 탑정 출구(20t)로부터 라인(LB)을 통하여 공급되는 흐름(F2) 중 적어도 일부를 액화시킨다. 기액 분리기(22)는, 유체 입구(22i)로부터 공급되는 액체 및 기체를 포함하는 유체를 기액 분리하여, 기상을 기상 출구(22g)로부터, 액상을 액상 출구(유상 출구)(22o)로부터 배출한다. 냉각기(26)는, 냉매가 공급되는 열교환기일 수 있다. 열교환기의 형상은 특별하게 한정되지 않으며, 예를 들면, 다관형 열교환기, 플레이트형 열교환기 등을 들 수 있다. 냉각기(26)의 운전 조건의 예는, 흐름(F2)의 출구 온도가 프로필렌옥사이드의 비점 이하가 되도록, 혹은, 흐름(F2)의 출구에 적어도 액상이 생성되도록 냉각하는 것이다.
기액 분리기(22)의 구체적 구성은, 액체 및 기체를 포함하는 유체를 저류하고, 기액 계면을 형성하여, 기상을 기액 계면보다도 상방으로, 액상을 기액 계면보다도 하방으로 분리하고, 기상을 기상 출구로부터, 액상을 액상 출구로부터 각각 독립적으로 배출할 수 있는 것이면, 다양한 형태의 물(物)을 사용할 수 있다. 통상, 액상 출구(22o)는, 드럼 형상의 기액 분리기(22)의 바닥부에, 기상 출구(22g)는 기액 분리기(22)의 상부에 마련되어 있다.
기액 분리기(22)의 액상 출구(22o)는, 제 2 증류탑(20)의 환류 입구(20r)와 라인(LC)을 통하여 접속되어 있다. 환류 입구(20r)는, 입구(20i)보다도 상측에 마련되어 있다. 또한, 기액 분리기(22)의 기상 출구(22g)에는 라인(LJ)이 접속되어 있다. 라인(LJ)에는, 기상 중의 화합물을 소각 처리하는 제해 장치가 접속되어 있어도 된다. 라인(LC)에는, 라인(LE2)이 합류하고 있다. 라인(LE2)은, 라인(LE)을 통하여 추제 공급원에 접속되어 있다.
제 3 증류탑(30)은, 제 1 입구(30i), 환류 입구(30r), 탑저 출구(30b), 및, 탑정 출구(30t)를 갖는다. 환류 입구(30r)는, 제 1 입구(30i)보다도 상측에 마련되어 있다.
제 2 증류탑(20)의 탑저 출구(20b)와 제 3 증류탑(30)의 제 1 입구(30i)가, 라인(LD)으로 접속되어 있다.
제 3 증류탑(30)의 탑정 출구(30t)에는 라인(L7)이 접속되어 있다. 라인(L7)으로부터는, 라인(L8)이 분기되고, 라인(L8)은 환류 입구(30r)에 접속되어 있다. 라인(L7)에 있어서의, 라인(L8)의 분기점보다도 상류측(제 3 증류탑(30)의 탑정 출구(30t)측)에는, 상류측으로부터 순서대로, 흐름 중 적어도 일부를 액상으로 하는 1 이상의 냉각기, 및, 기액 분리기가 마련되어 있어도 된다. 제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)에는, 라인(L10)이 접속되어 있다.
(프로필렌옥사이드의 제조방법)
계속해서, 제 1 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치(100)를 이용한 프로필렌옥사이드의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 조 프로필렌옥사이드 공급원으로부터, 조 프로필렌옥사이드를 라인(L1)을 통하여 제 1 증류탑(10)에 공급한다.
(조 프로필렌옥사이드)
조 프로필렌옥사이드는, 프로필렌옥사이드 이외에 불순물을 포함한다. 불순물의 예는, 포름산, 아세트산, 프로피온산 등의 유기산류; 포름산 메틸 등의 에스테르류; 물; 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올 등의 알코올류; 프로필렌글리콜 등의 글리콜류; 아세톤 등의 케톤류; 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드 등의 알데히드류; 메탄, 에탄, 프로판, 프로필렌, 시클로프로판, n-부탄, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔 등의 탄소수가 1~4의 탄화수소(C1~C4 탄화수소라고 부른다); 펜탄류, 펜텐류, 펜타디엔류, 헥산류, 헥센류, 헥사디엔류 등의 탄화수소(C5~C6 탄화수소라고 부른다)를 포함할 수 있다.
조 프로필렌옥사이드의 예는, 촉매의 존재 하, 과산화물과 프로필렌을 반응시킴으로써 얻은 조성물이다. 필요에 따라, 이 조성물로부터 일부의 불순물을 미리 제거해 둘 수도 있다.
과산화물로서는, 과산화수소, tert-부틸벤젠하이드로퍼옥사이드, 에틸벤젠하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등을 들 수 있다. 과산화물과 프로필렌을 반응시키는 촉매의 예는, 규소산화물과 화학적으로 결합한 티탄을 함유하는, 소위 티탄-실리카 촉매이다.
과산화물과 프로필렌을, 용매 중 반응시키는 것이 바람직하다. 용매는, 반응 시의 온도 및 압력 하에서 액체이며, 또한 반응체 및 생성물에 대하여 실질적으로 불활성한 것이면 된다. 용매의 예는, 쿠멘, 방향족의 단환식 화합물(예를 들면 벤젠, 톨루엔, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠) 및 알칸(예를 들면 옥탄, 데칸, 도데칸), 알코올(메탄올, 에탄올), 물이다. 반응 온도는 일반적으로 0~200℃이지만, 25~200℃의 온도가 바람직하다. 압력은, 반응 혼합물을 액체의 상태로 유지하는데 충분한 압력이면 된다. 일반적으로 압력은 100~10000㎪인 것이 유리하다.
제 1 증류탑(10)에서는, 조 프로필렌옥사이드를 증류하여, 탑저 출구(10b)로부터 프로필렌옥사이드보다도 높은 비점을 가지는 고비점 성분을, 탑정 출구(10t)로부터 고비점 성분을 제거한 프로필렌옥사이드 함유 흐름(F1)을 배출시켜, 제 2 증류탑(20)에 공급한다.
프로필렌옥사이드보다 비점이 높은 불순물의 예는, 포름산, 아세트산, 프로피온산 등의 유기산류; 포름산 메틸 등의 에스테르류; 물; 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올 등의 알코올류; 프로필렌글리콜 등의 글리콜류; 아세톤 등의 케톤류; 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드 등의 알데히드류; 메탄, 에탄, 프로판, 시클로프로판, 프로필렌, n-부탄, 이소부탄, 1-부텐, 2-부텐, 부타디엔 등의 탄소수가 1~4의 탄화수소(C1~C4 탄화수소라고 부른다); 펜탄류, 펜텐류, 펜타디엔류, 헥산류, 헥센류, 헥사디엔류 등(C5~C6 탄화수소라고 부른다)의 탄화수소를 들 수 있다.
제 1 증류탑(10)의 바람직한 조작 조건의 예는, 이론단으로 5~200단, 운전 압력으로서 절대 압력으로 0.01~5㎫, 온도는 0℃~300℃의 사이이다.
탑정 출구(10t)로부터 배출되는 흐름(F1)의 일부를, 라인(L3)을 통하여 제 1 증류탑(10)으로 환류시켜서, 고비점 성분의 제거의 정도를 조절할 수 있다.
계속해서, 흐름(F1)을, 라인(LA)을 통하여 제 2 증류탑(20)의 입구(20i)에 공급하여 증류한다. 제 2 증류탑(20)에서는, 라인(LE), 라인(LB), 기액 분리기(22), 및 라인(LC)을 통하여 공급되는 추제의 존재 하에서 증류가 행해진다.
추제의 예는, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸 등의 탄소수 7~10의 포화 탄화수소; 톨루엔, 에틸벤젠, n-프로필벤젠, 이소프로필벤젠 등의 방향족 탄화수소; 아세톤 등의 케톤류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류이다. 그중에서도, 탄소수 7~10의 포화 탄화수소와 방향족 탄화수소가 바람직하고, 탄화수소 7~10의 포화 탄화수소가 가장 바람직하다. 이러한 추제를 첨가하면, 메탄올, 물, 아세트알데히드, 탄화수소류 등의 저비점 성분과 프로필렌옥사이드의 상대 휘발도를 크게 하여 이들을 분리하기 쉬워진다.
제 2 증류탑(20)에서는, 추제의 존재 하에서의 증류에 의해, 물, 포름알데히드, 아세트알데히드, 메탄올, 포름산 메틸 등을 포함하는 흐름(F2)을 탑정 출구(20t)로부터 배출시키고, 탑저 출구(20b)로부터 프로필렌옥사이드 및 추제를 포함하는 흐름(F3)을 배출시킨다. 흐름(F3) 중에 있어서의 프로필렌옥사이드의 농도는, 흐름(F1) 중에 있어서의 프로필렌옥사이드의 농도보다도 높아진다.
제 2 증류탑의 바람직한 증류 조건의 예는, 이론단으로 5~200단, 운전 압력으로서 절대 압력으로 0.01~5㎫, 온도는 0℃~300℃이다. 제 2 증류탑에 공급하는 추제의 양은, 공급되는 프로필렌옥사이드의 중량에 대하여, 중량비로 0.1~20배의 양으로 할 수 있다.
다음으로, 탑정 출구(20t)로부터 배출된 흐름(F2)을 라인(LB)에 마련된 냉각기(26)로 냉각하여, 흐름(F2)의 일부를 액화한다. 구체적으로는, 흐름(F2)의 온도를 프로필렌옥사이드의 비점 이하로 낮춰서, 적어도 일부의 프로필렌옥사이드를 액화하는 것이 바람직하다.
또한, 라인(LE)을 통하여 공급되는 추제의 액체의 흐름(FS)을, 접속부(LBJ1)로부터 라인(LB)에 공급하여, 흐름(F2) 중의 가스의 일부를 추제의 액상으로 용해/흡수시키는, 즉, 흐름(F2) 중의 가스의 일부를 액화한다. 구체적으로는, 흐름(F2) 중의 프로필렌옥사이드 가스의 일부를 액화, 즉 액상으로 용해/흡수시키는 것이 바람직하다.
기액 분리기(22)에서는, 흐름(F2) 및 흐름(FS)의 혼합물을, 기상, 및, 액상으로 분리한다. 그리고, 기상의 흐름(F2G)을, 기상 출구(22g) 및 라인(LJ)을 통하여 외부로 배출시킨다. 이 기상은, 주로, C1~C4 탄화수소를 포함한다. 라인(LJ)에는, C1~C4 탄화수소를 제거하는 제해 장치를 접속할 수 있고, 필요에 따라 제해 처리할 수 있다. 제해 장치의 예는, C1~C4 탄화수소를 흡착하는 흡착 장치, C1~C4 탄화수소를 연소시키는 연소 장치이다. 라인(LJ)에는, C1~C4 탄화수소를 제거하는 제해 장치를 1 이상 접속할 수 있다.
또한, 액상의 흐름(F2O)을, 액상 출구(22o) 및 라인(LC)을 통하여, 제 2 증류탑(20)의 환류 입구(20r)에 공급한다. 필요에 따라, 라인(LE2)을 통하여 공급되는 추제의 액체의 흐름(FS)을, 라인(LC)에 공급하여도 된다.
기액 분리기(22)의 운전 조건은, 기상 및 액상의 계면이 형성되는 조건이면 되고, 바람직하게는, 온도는 0~80℃ 및 압력은 상압~2㎫이다.
계속해서, 제 2 증류탑(20)의 탑저 출구(20b)로부터 배출하는 흐름(F3)을, 라인(LD)을 통하여, 제 3 증류탑(30)의 제 1 입구(30i)에 공급한다.
제 3 증류탑(30)에서는, 추제 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F3)을 증류하여, 탑정 출구(30t)로부터 정제된 프로필렌옥사이드의 흐름(F4)을, 라인(L7)을 통하여 배출시키는 한편, 탑저 출구(30b)로부터, 라인(L10)을 통하여 추제의 흐름(FS)을 배출시킨다. 흐름(FS)을, 필요에 따라, 라인(LE) 등을 통하여, 라인(LB), 및/또는 라인(LC)에 공급할 수 있다. 물론, 추제를 리사이클 하지 않아도 실시는 가능하다. 또한, 추제를 추가로 정제하여, 리사이클할 수도 있다.
탑정 출구(30t)로부터 배출되는 흐름(F4)의 일부를, 라인(L8)을 통하여 제 3 증류탑(30)의 환류 입구(30r)로 환류시켜서, 흐름(F4)에 포함되는 추제의 순도를 조절할 수 있다. 이처럼 하여, 라인(L7)으로부터 정제된 프로필렌옥사이드의 흐름(F4)을 얻을 수 있다.
제 3 증류탑(30)의 바람직한 조작 조건의 예는, 이론단으로 5~200단, 운전 압력으로서 절대 압력으로 0.01~5㎫, 온도는 0℃~300℃이다.
(작용)
본 실시형태에 의하면, 제 1 증류탑(10)에서, 조 프로필렌옥사이드를 증류하여, 탑저 출구(10b)로부터 프로필렌옥사이드보다도 높은 비점을 가지는 고비점 성분을, 탑정 출구(10t)로부터 고비점 성분을 저감한 프로필렌옥사이드 함유 흐름(F1)을 배출시킬 수 있다. 또한, 제 2 증류탑(20)에서, 흐름(F1)을 추제와 함께 증류하여, C1~C4 탄화수소 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F2)을 탑정 출구(20t)로부터 배출시키고, 추제 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F3)을 탑저로부터 배출시킬 수 있다. 여기에서, 흐름(F1) 중의 프로필렌옥사이드의 전체 중량의 절반 이상이, 흐름(F3)에 포함된다. 또한, 제 3 증류탑(30)에서, 흐름(F3)을 증류하여, 탑저 출구(30b)로부터 추제를 포함하는 흐름(FS)을 배출시키고, 탑정 출구(30t)로부터 정제 프로필렌옥사이드를 흐름(F4)으로서 배출시킬 수 있다.
또한, 액화 분리 설비(LQ)에서, 흐름(F2) 중 적어도 일부를 액화하여, 액상과 기상을 포함하는 흐름을, 액상, 및, 기상으로 분리하고, 액상의 흐름(F2O)을 액상 출구(22o) 및 라인(LC)을 통하여 제 2 증류탑(20)으로 되돌리는 한편, 기상 흐름(F2G)을, 기상 출구(22g)를 통하여, 제 2 증류탑(20)으로 되돌리는 일 없이 액화 분리 설비(LQ)로부터 배출시킬 수 있다.
이에 의해, 조 프로필렌옥사이드로부터, 제 1 증류탑(10)에서 고비점 성분을 저감할 수 있고, 제 2 증류탑(20) 및 액화 분리 설비(LQ)에서 C1~C4 탄화수소를 제거할 수 있으며, 제 3 증류탑(30)의 탑정으로부터, 고순도의 프로필렌옥사이드를 얻을 수 있다.
특히, 액화 분리 설비(LQ)에서, 흐름(F2)에 포함되는 프로필렌옥사이드 중 적어도 일부를 액화하여, 기상과 분리하여 제 2 증류탑(20)으로 되돌리므로, C1~C4 탄화수소를 제거하면서 프로필렌옥사이드의 로스를 저감할 수 있다. C1~C4 탄화수소는, 제 3 증류탑(30)에서는 프로필렌옥사이드와 함께 탑정 출구(30t)로 분배되기 때문에, C1~C4 탄화수소가 제 3 증류탑(30)에 공급되면 C1~C4 탄화수소를 프로필렌옥사이드로부터 분리하는 것이 곤란하다. 그러나, 본 실시형태에 의하면, 액화 분리 설비(LQ)에서, 프로필렌옥사이드로부터 C1~C4 탄화수소를 포함하는 가스를 분리함으로써, 제 3 증류탑(30)으로부터 얻어지는 프로필렌옥사이드의 C1~C4 탄화수소의 양을 저감할 수 있고, 프로필렌옥사이드의 순도를 높일 수 있다.
(제 2 실시형태)
도 2를 참조하여, 제 2 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치(110)에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제 1 실시형태와 다른 점만에 대해서 설명한다.
본 실시형태가 제 1 실시형태와 다른 점은, 라인(LB)과 수공급원에 접속된 라인(LH)을 접속하는 접속부(LBJ2)가 마련되어 있는 점과, 기액 분리기(22) 대신에, 3상 분리기(23)가 마련되어 있는 점이다.
본 실시형태에서는, 접속부(LBJ2)는, 라인(LB)에 있어서, 냉각기(26)와 제 2 증류탑(20)의 사이에 마련되어 있지만, 냉각기(26)와 3상 분리기(23)의 사이에 마련되어 있어도 된다.
라인(LH)은, 접속부(LBJ2)로부터 라인(LB)에 대하여 액체 또는 기체의 물을 공급한다. 물의 공급량은, 탑정 출구(20t)로부터 공급되는 흐름(F2)의 중량에 대한 물의 양의 비가, 물/탑정류=0.01/1~1/1을 충족시키도록 정할 수 있다.
3상 분리기(23)는, 유체 입구(23i), 기상 출구(23g), 유상 출구(액상 출구)(23o), 및, 수상 출구(23w)를 가지고, 유체를, 기상, 수상, 및, 유상으로 분리한다. 유체 입구(23i)는 라인(LB)과, 기상 출구(23g)는 라인(LJ)과, 유상 출구(액상 출구)(23o)는 라인(LC)과, 수상 출구(23w)는 라인(L5)과 접속되어 있다.
3상 분리기(23)는, 구체적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 메인 드럼(23c)과, 메인 드럼(23c)으로부터 하방으로 돌출하는 부츠부(23b)를 가지는 드럼일 수 있다. 이러한 3상 분리기(23)에서는, 부츠부(23b) 내에 유수 계면을 형성시킬 수 있고, 메인 드럼(23c) 내에 기액(기유(氣油)) 계면을 형성시킬 수 있다. 유체 입구(23i)를 메인 드럼(23c)의 상부에 마련하고, 유상 출구(23o)를 메인 드럼(23c)의 하부에 마련하고, 수상 출구(23w)를 부츠부(23b)의 하부에 마련할 수 있다.
본 실시형태에서는, 라인(LH)으로부터 라인(LB)의 접속부(LBJ2)에 액체 또는 기체의 물을 공급한다. 접속부(LBJ2)는, 제 2 증류탑(20)의 탑정 출구(20t)로부터 라인(LB)을 통하여 공급되는 흐름(F2)에 대하여 물을 접촉시킴으로써, 흐름(F2) 중 적어도 일부를 물에 용해/흡수시켜서, 흐름(F2) 중의 가스의 일부를 액화시킨다. 구체적으로는, 흐름 중의 프로필렌옥사이드 가스 및 물에 용해/흡수될 수 있는 성분(포름알데히드, 아세트알데히드 등의 알데히드류, 메탄올 등의 알코올류, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류, 아세톤 등의 케톤류, 포름산 메틸 등의 에스테르류 등)의 일부를 물에 용해/흡수시켜서, 액화할 수 있다.
추가로, 3상 분리기(23)에서는, 흐름(F2), 물, 및 흐름(FS)의 혼합물을, 기상, 수상, 및, 유상으로 분리한다. 그리고, 기상의 흐름(F2G)을, 라인(LJ)을 통하여 외부로 배출시키고, 유상의 흐름(F2O)을, 라인(LC)을 통하여 제 2 증류탑(20)의 환류 입구(20r)로 되돌리고, 수상의 흐름(F2W)을, 라인(L5)을 통하여, 제 2 증류탑(20)으로 되돌리지 않고 외부로 배출한다. 라인(L5)에는, 주지의 수처리 장치를 접속할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 냉각기(26), 및, 접속부(LBJ2), 및 접속부(LBJ1)에 의해, 흐름(F2) 중 적어도 일부가 액화하고, 액체 및 기체를 포함하는 유체는, 3상 분리기(23)에서, 기상, 수상, 및, 유상으로 분리되며, 유상은 유상 출구(액상 출구)(23o)로부터 라인(LC)을 통하여 제 2 증류탑(20)으로 환류되고, 수상은 수상 출구(23w)로부터 라인(L5)을 통하여 배출되고, 기상은 제 1 실시형태와 마찬가지로 하여 기상 출구(23g)로부터 배출된다.
본 실시형태에서는, 특히, 접속부(LBJ2)에 의한 라인(LB)으로의 물의 공급에 의해, 흐름(F2) 중의 가스의 물에 용해/흡수될 수 있는 성분이 물에 용해/흡수된다. 구체적으로는, 흐름 중의 물에 용해/흡수될 수 있는 성분(포름알데히드, 아세트알데히드 등의 알데히드류, 메탄올 등의 알코올류, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류, 아세톤 등의 케톤류, 포름산 메틸 등의 에스테르류 등)의 일부가 수상으로 용해/흡수된다. 그리고, 3상 분리기(23)에 의해, 유상과 분리한 수상을 제 2 증류탑(20)으로 되돌리지 않고 배출함으로써, 물에 용해/흡수될 수 있는 성분을 분리할 수 있으며, 정제 프로필렌옥사이드의 순도를 보다 높게 할 수 있다.
(제 3 실시형태)
계속해서, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치(120)에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제 1 실시형태와 다른 점만에 대해서 설명한다.
본 실시형태가 제 1 실시형태와 다른 점은, 액화 분리 설비(LQ)의 구성이다. 본 실시형태의 액화 분리 설비(LQ)는, 제 5 증류탑(액화부)(50) 및 라인(LB)을 주로서 구비한다.
제 5 증류탑(50)은, 입구(50i), 환류 입구(50r), 탑정 출구(기상 출구)(50t), 및, 탑저 출구(액상 출구)(50b)를 갖는다. 라인(LB)은, 제 2 증류탑(20)의 탑정 출구(20t)와, 제 5 증류탑(50)의 입구(50i)를 접속하고 있다. 라인(LB)에는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 라인(LE)과의 접속부(LBJ1) 및 냉각기(26)가 마련되어 있다. 냉각기(26)는, 접속부(LBJ1)와 제 2 증류탑(20)의 사이에 마련되는 것이 바람직하지만, 접속부(LBJ1)와 제 5 증류탑(50)의 사이에 마련되어도 된다.
제 5 증류탑(50)의 탑정 출구(50t)에는 라인(LJ)이 접속되어 있다. 라인(LJ)으로부터는 라인(L19)이 분기되어 있으며, 라인(L19)은 환류 입구(50r)와 접속되어 있다. 환류 입구(50r)는, 입구(50i)보다도 상측에 마련되어 있다. 라인(LJ)에 있어서의 라인(L19)의 분기점보다도 상류측(제 5 증류탑(50)의 탑정 출구(50t)측)에는, 상류측으로부터 순서대로, 흐름 중 적어도 일부를 액상으로 하는 냉각기, 및, 기액 분리기가 마련되어 있어도 된다.
제 5 증류탑(50)의 탑저 출구(50b)는, 라인(LC)을 통하여 제 2 증류탑(20)의 환류 입구(20r)에 접속되어 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 실시형태와 마찬가지로 제 1 증류탑(10), 제 2 증류탑(20) 및 제 3 증류탑(30)에서의 증류를 행하는 것에 추가하여, 제 5 증류탑(50)에서의 증류를 행한다. 즉, 제 2 증류탑(20)의 탑정 출구(20t)로부터 배출되는, C1~C4 탄화수소 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F2), 및, 라인(LE)으로부터 공급되는 추제의 흐름(FS)의 혼합물을, 제 5 증류탑(50)에서 증류하여, C1~C4 탄화수소를 주로 하는 흐름(F2G)을 탑정 출구(50t) 및 라인(LJ)을 통하여 배출시키고, C1~C4 탄화수소가 저감된, 추제 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F2O)을 탑저 출구(50b)로부터 제 2 증류탑(20)의 환류 입구(20r)로 배출시킨다.
제 5 증류탑(50)의 바람직한 운전 조건의 예는, 입구(50i)로부터 유입하는 유체 중의 C1~C4 탄화수소를 탑정 출구(50t)로, 프로필렌옥사이드 및 추제를 탑저 출구(50b)로 발출할 수 있는 온도 및 압력 조건이다. 구체적으로는, 이론단으로 5~200단, 운전 압력으로서 절대 압력으로 0.01~5㎫, 온도는 0℃~300℃이다.
이에 의해, 제 5 증류탑(50)에 있어서, 제 2 증류탑(20)의 탑정 출구(20t)로부터 공급되는 흐름(F2) 중의 프로필렌옥사이드는 액화되어서, 액상 출구에 대응하는 탑저 출구(50b)로부터 액체로서 배출되는 한편, 흐름(F2) 중의 C1~C4 탄화수소는 기체인채로 기상 출구에 대응하는 탑정 출구(50t)로부터 배출된다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 2 증류탑(20)의 탑정 출구(20t)로부터 배출된 흐름(F2)을, 라인(LB)에 마련된 냉각기(26)로 냉각하여 흐름(F2)의 일부를 액화할 수 있다. 또한, 라인(LE)을 통하여 공급되는 추제의 액체의 흐름(FS)을, 접속부(LBJ1)로부터 라인(LB)에 공급하여, 흐름(F2) 중의 가스의 일부를 액화할 수도 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 액화 분리 설비(LQ)에서, 흐름(F2)에 포함되는 프로필렌옥사이드 중 적어도 일부가 액화되고, 기상과 분리되어 제 2 증류탑(20)으로 되돌려지므로, C1~C4 탄화수소를 제거하면서 프로필렌옥사이드의 로스를 저감할 수 있다.
(제 4 실시형태)
계속해서, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치(200)에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제 1 실시형태와 다른 점만에 대해서 설명한다.
본 실시형태가 제 1 실시형태와 다른 주요한 점은, 라인(LE 및 LE2)의 추제 공급원이 제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)인 점, 및, 제 4 증류탑(40), 라인(LF), 및 라인(LG)을 가지고 있는 점이다.
제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)와 라인(LE)이 접속되어 있으며, 상기 서술한 바와 같이, 제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)로부터 배출되는 추제의 흐름(FS)이 라인(LE) 및 라인(LE2)에 공급된다.
제 4 증류탑(40)은, 입구(40i), 환류 입구(40r), 탑저 출구(40b), 및, 탑정 출구(40t)를 갖는다. 라인(LE)과 제 4 증류탑(40)의 입구(40i)가 라인(LF)을 통하여 접속되어 있다. 라인(LF)에는, 추제 공급원에 접속된 라인(L20)이 합류하고 있다.
제 4 증류탑(40)의 탑정 출구(40t)에는 라인(L9)이 접속되어 있다. 라인(L9)으로부터는 라인(L11)이 분기되어 있으며, 라인(L11)은 환류 입구(40r)와 접속되어 있다. 환류 입구(40r)는, 입구(40i)보다도 상측에 마련되어 있다. 라인(L9)에 있어서의 라인(L11)의 분기점보다도 상류측(제 4 증류탑(40)의 탑정 출구(40t))측에는, 상류측으로부터 순서대로, 흐름 중 적어도 일부를 액상으로 하는 냉각기, 및, 기액 분리기가 마련되어 있어도 된다.
제 3 증류탑(30)은, 제 1 입구(30i)보다도 상측에 제 2 입구(30i2)를 가지고, 제 4 증류탑(40)의 탑저 출구(40b)는, 제 3 증류탑(30)의 제 2 입구(30i2)와 라인(LG)에 의해 접속되어 있다. 제 2 입구(30i2)는, 환류 입구(30r)보다는 하방에 위치하고 있다.
본 실시형태에 있어서, 제 4 증류탑(40)에 있어서, 제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)로부터 배출되는 추제의 흐름(FS)의 일부를 증류하여, 추제보다도 저비점의 성분을 주로서 포함하는 흐름(F20)을 탑정 출구(40t) 및 라인(L9)으로부터 배출시키고, 흐름(FS)보다도 순도가 높은 흐름(FSS)을 탑저 출구(40b)로부터 배출한다. 탑저 출구(30b)로부터 배출되는 추제의 흐름(FS)에는, 프로필렌옥사이드보다도 고비점의 성분(예를 들면, 펜탄류, 펜텐류, 펜타디엔류, 헥산류, 헥센류, 헥사디엔류 등(C5~C6 탄화수소라고 부른다)의 탄화수소) 중 적어도 일부가 포함되는 경우가 많다. 제 4 증류탑(40)에 의해, 흐름(FS)으로부터 상기 서술의 화합물의 농도를 저감하여 고순도의 흐름(FSS)을 얻을 수 있다.
제 4 증류탑(40)의 바람직한 조작 조건의 예는, 이론단으로 5~200단, 운전 압력으로서 절대 압력으로 0.01~5㎫, 온도는 0~300℃의 사이이다.
탑정 출구(40t)로부터 배출되는 흐름(F20)의 일부를, 라인(L11)을 통하여 제 4 증류탑(40)의 환류 입구(40r)로 환류시켜서, 흐름(FSS)에 포함되는 추제의 순도를 조절할 수 있다.
이에 의해, 제 3 증류탑(30)의 제 2 입구(30i2)에는, 제 4 증류탑(40)의 탑저 출구(40b)로부터 라인(LG)을 통하여, 제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)로부터 배출되는 추제의 흐름(FS)보다도 순도가 높은 추제의 흐름(FSS)이 공급된다.
이러한 고순도의 추제의 흐름(FSS)이, 흐름(F3)의 제 1 입구(30i)보다도 상단에 공급되기 때문에, 제 3 증류탑(30)에서도 추출 증류가 행하여져, 잔존하는 불순물(예를 들면, C5~C6 탄화수소 등)이 탑저측 즉, 탑저 출구(30b)를 통하여 흐름(FS)에 분배되므로, 한층 더 프로필렌옥사이드의 순도가 향상된다고 하는 효과가 있다.
또한, 라인(LE)과 제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)가 접속되어 있어, 추제를 리사이클하여 제 2 증류탑(20)에서의 추출 증류를 적합하게 행할 수 있다.
(제 5 실시형태)
계속해서, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제 5 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치(210)에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제 2 실시형태와 다른 점만에 대해서 설명한다.
본 실시형태가 제 2 실시형태와 다른 주요한 점은, 라인(LE 및 LE2)의 추제 공급원이 제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)인 점, 및, 제 4 증류탑(40), 라인(LF), 및 라인(LG)을 가지고 있는 점이다.
구체적으로는, 상기 서술의 2개의 점의 상세는, 제 4 실시형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
(제 6 실시형태)
계속해서, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 6 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치(220)에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제 3 실시형태와 다른 점만에 대해서 설명한다.
본 실시형태가 제 3 실시형태와 다른 주요한 점은, 라인(LE 및 LE2)의 추제 공급원이 제 3 증류탑(30)의 탑저 출구(30b)인 점, 및, 제 4 증류탑(40), 라인(LF), 및 라인(LG)을 가지고 있는 점이다.
구체적으로는, 상기 서술의 2개의 점의 상세는, 제 4 실시형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
(제 7 실시형태)
계속해서, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제 7 실시형태와 관련되는 프로필렌옥사이드 정제 장치(300)에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제 2 실시형태와 다른 점만에 대해서 설명한다.
본 실시형태가 제 2 실시형태와 다른 주요한 점은, 3상 분리기(23) 대신에, 기액 분리기(22) 및 유수 분리기(24)의 조합이 이용되고 있는 점이다. 기액 분리기(22)는, 제 1 실시형태에서 설명한 것과 마찬가지이다.
유수 분리기(24)는, 기름 및 물을 포함하는 액체를 받아들이는 혼합물 입구(24i), 유상 출구(24o), 및, 수상 출구(24w)를 갖는다. 기액 분리기(22)의 액상 출구(22o)와, 유수 분리기(24)의 혼합물 입구(24i)가 라인(LC1(LC))에 의해 접속되어 있다. 유수 분리기(24)의 유상 출구(24o)와 제 2 증류탑(20)의 환류 입구(20r)가 라인(LC2(LC))을 통하여 접속되고, 유수 분리기(24)의 수상 출구(24w)에는 라인(L5)이 접속되어 있다.
유수 분리기(24)는, 기름 및 물을 포함하는 액체를 저류하고, 유수 계면을 형성하여, 유상을 유수 계면보다도 상방으로, 수상을 유수 계면보다도 하방으로 분리하고, 유상을 유상 출구(24o)로부터, 수상을 수상 출구(24w)로부터 각각 독립적으로 배출할 수 있는 것이면, 다양한 형태를 사용할 수 있다. 통상, 유상 출구(24o)는, 드럼 형상의 유수 분리기(24)의 상부에, 수상 출구(24w)는 유수 분리기(24)의 바닥부에 마련되어 있다.
본 실시형태에 의하면, 기액 분리기(22)에 있어서, 액상 즉 수상 및 유상의 혼합물과 기상이 분리되고, 기상의 흐름(F2G)은 기상 출구(22g) 및 라인(LF)을 통하여 배출된다. 한편, 수상 및 유상의 혼합물의 흐름은, 액상 출구(22o), 라인(LC1) 및 혼합물 입구(24i)를 통하여 유수 분리기(24)에 공급되어서 유상과 수상으로 분리되고, 유상의 흐름(F2O)이 유상 출구(24o) 및 라인(LC)을 통하여 배출되고, 수상의 흐름(F2W)이 수상 출구(24w) 및 라인(L5)을 통하여 배출된다. 이에 의해, 제 2 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 가진다.
본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 다양한 변형 양태를 취할 수 있다.
(기액 분리기, 3상 분리기, 및, 유수 분리기)
예를 들면, 기액 분리기(22), 3상 분리기(23), 및 유수 분리기(24)의 형태는 상기에 한정되지 않는다. 기액 분리기(22)는, 기상과 액상의 혼합물을 기상과 액상으로 분리하고, 기상과 액상을 서로 분리하여 배출할 수 있으면 된다. 3상 분리기(23)는, 기상과 수상과 유상의 혼합물을 기상과 수상과 유상으로 분리하고, 기상과 수상과 유상을 서로 분리하여 배출할 수 있으면 된다. 유수 분리기(24)는, 유상과 수상의 혼합물을 유상과 수상으로 분리하고, 유상과 수상을 서로 분리하여 배출할 수 있으면 된다. 예를 들면, 각 분리기의 형상에 특별히 한정은 없고, 드럼 형상을 가지는 경우에는, 세로형이어도 가로형이어도 되며, 분리기 내에 기액 분리, 유수 분리용의 배플을 가지고 있어도 된다. 또한, 예를 들면, 도 5의 장치(210)에 있어서, 3상 분리기(23) 대신에, 제 7 실시형태와 같이, 기액 분리기(22), 및, 유수 분리기(24)의 조합을 채용하여도 된다.
(액화 분리 설비(LQ)의 액화부)
제 1, 및, 제 4 실시형태에 있어서, 액화 분리 설비(LQ)의 라인(LB)은, 액화부로서의 접속부(LBJ1) 및 냉각기(26)를 양방 구비하고 있지만, 어느 하나만을 구비하고 있어도 된다. 라인(LB)은 2 이상의 냉각기를 구비하고 있어도 된다. 접속부(LBJ1) 및 냉각기(26) 중, 라인(LB)에 마련되지 않은 것은, 액화 분리 설비(LQ)의 다른 부재 즉 기액 분리기(22)에 마련될 수 있다. 또한, 액화 분리 설비(LQ)의 라인(LB)이, 접속부(LBJ1) 및 냉각기(26) 중 어느 것도 가지지 않으며, 액화 분리 설비(LQ)의 다른 부재 즉 기액 분리기(22)에 접속부(LBJ1) 및/또는 냉각기(26)가 마련되어 있어도 실시는 가능하다. 또한, 접속부(LBJ1)가 액화 분리 설비(LQ)에 마련되지 않는 경우, 추제를 공급하기 위해서, 접속부(LBJ1)를, 라인(LA), 라인(LC), 및, 제 2 증류탑(20)에 마련할 수 있다.
제 2, 제 5, 및, 제 7 실시형태에 있어서, 액화 분리 설비(LQ)의 라인(LB)은, 액화부로서의 접속부(LBJ1,LBJ2), 및 냉각기(26)를 모두 구비하고 있지만, 3개 중 어느 하나만, 또는 3개 중 임의의 2개만의 조합을 구비하고 있어도 된다. 접속부(LBJ1,LBJ2), 및 냉각기(26) 중, 라인(LB)에 마련되지 않는 것은, 액화 분리 설비(LQ)의 다른 부재 즉, 3상 분리기(23), 또는 기액 분리기(22)에 마련될 수 있다. 또한, 액화 분리 설비(LQ)의 라인(LB)이, 접속부(LBJ1,LBJ2), 및 냉각기(26) 중 어느 것도 가지지 않으며, 액화 분리 설비(LQ)의 다른 부재, 즉 3상 분리기(23), 또는 기액 분리기(22)에, 접속부(LBJ1,LBJ2), 및/또는 냉각기(26)가 마련되어 있어도 실시는 가능하다. 또한, 접속부(LBJ1)가 액화 분리 설비(LQ)에 마련되지 않는 경우, 추제를 공급하기 위해서, 접속부(LBJ1)를, 라인(LA), 라인(LC), 및, 제 2 증류탑(20)에 마련할 수 있다.
제 3 및 제 6 실시형태에 있어서, 액화 분리 설비(LQ)의 라인(LB)은, 냉각기(26) 및 접속부(LBJ1)를 가지고 있지만, 이들 중 어느 일방만을 가지고 있어도 되고, 이들 중 어느 것도 가지지 않아도 된다. 라인(LB)에 냉각기(26) 및 접속부(LBJ1) 중 어느 것도 마련되어 있지 않은 경우여도, 제 5 증류탑(50)은 액화의 기능도 달성할 수 있다. 또한, 접속부(LBJ1)가 라인(LB)에 마련되지 않는 경우, 접속부(LBJ1)는, 제 5 증류탑(50) 등의 액화 분리 설비(LQ)의 다른 부재에 마련될 수 있다. 접속부(LBJ1)가 액화 분리 설비(LQ)에 마련되지 않는 경우, 추제를 공급하기 위해서, 접속부(LBJ1)를, 라인(LA), 라인(LC), 및, 제 2 증류탑(20)에 마련할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 라인(LB)에 냉각기(26) 및 접속부(LBJ1)가 마련되어 있는 경우, 어느 것이 라인(LB)에 있어서 상류측(제 2 증류탑의 탑정 출구(20t)측)에 마련되어 있어도 되지만, 설비비의 관점에서, 냉각기(26)가 상류측에 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 라인(LB)에 접속부(LBJ2)가 마련되어 있는 경우, 접속부(LBJ2)는, 냉각기(26)보다도 상류측이어도 하류측이어도 되며, 접속부(LBJ1)보다도 상류측이어도 하류측이어도 되지만, 충분한 액화를 달성하는 관점에서, 냉각기(26) 및 접속부(LBJ1)보다도 상류측이 바람직하다.
(라인(LE)의 접속처)
상기 실시형태에 있어서, 액화 분리 설비(LQ)가 접속부(LBJ1)를 가지지 않고 있는 경우, 상기 서술한 바와 같이, 라인(LE)을, 라인(LA), 라인(LC), 또는 제 2 증류탑(20)에 접속하여, 추제 공급원으로부터 이들에 대하여 추제를 공급하여도 되지만, 액화 분리 설비(LQ)가 접속부(LBJ1)를 가지고 있는 경우여도, 라인(LE)으로부터 분기되는 라인(LE2) 등에 의해, 추제의 흐름(FS)을, 라인(LA), 라인(LC), 또는 제 2 증류탑(20)에 공급하여도 된다.
또한, 제 4~제 6 실시형태에 있어서, 라인(LG)을 통하여 공급하는 흐름(FSS)을, 제 3 증류탑(30)이 아닌, 제 2 증류탑(20), 액화 분리 설비(LQ)(즉 기액 분리기(22), 3상 분리기(23), 제 5 증류탑(50), 및 라인(LB)), 라인(LC), 라인(LA)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나에 공급하여도 된다.
또한, 상기 제 4~6실시형태에서는, 라인(LF)은, 라인(LE)으로부터 분기되어 있지만, 라인(LF)은 제 3 증류탑의 탑저 출구(30b)에 접속되어 있어도 된다.
10i…입구
10b…탑저 출구
10t…탑정 출구
10…제 1 증류탑
20i…입구
20b…탑저 출구
20t…탑정 출구
20…제 2 증류탑
30i…제 1 입구
30b…탑저 출구
30t…탑정 출구
30…제 3 증류탑
LA,LB,LC,LD,LE,LF…라인
22…기액 분리기
22g…기상 출구
22o…액상 출구
22i…유체 입구
26…냉각기(액화부)
LBJ1…접속부(액화부)
LBJ2…접속부(액화부)
23…3상 분리기
23g…기상 출구
23o…유상 출구
23i…유체 입구
23w…수상 출구
24…유수 분리기
24o…유상 출구
24w…수상 출구
40i…입구
40b…탑저 출구
40t…탑정 출구
40…제 4 증류탑
50i…입구
50b…탑저 출구
50t…탑정 출구
50…제 5 증류탑
LQ…액화 분리 설비
100,110,120,200,210,220,300…프로필렌옥사이드 정제 장치.
10b…탑저 출구
10t…탑정 출구
10…제 1 증류탑
20i…입구
20b…탑저 출구
20t…탑정 출구
20…제 2 증류탑
30i…제 1 입구
30b…탑저 출구
30t…탑정 출구
30…제 3 증류탑
LA,LB,LC,LD,LE,LF…라인
22…기액 분리기
22g…기상 출구
22o…액상 출구
22i…유체 입구
26…냉각기(액화부)
LBJ1…접속부(액화부)
LBJ2…접속부(액화부)
23…3상 분리기
23g…기상 출구
23o…유상 출구
23i…유체 입구
23w…수상 출구
24…유수 분리기
24o…유상 출구
24w…수상 출구
40i…입구
40b…탑저 출구
40t…탑정 출구
40…제 4 증류탑
50i…입구
50b…탑저 출구
50t…탑정 출구
50…제 5 증류탑
LQ…액화 분리 설비
100,110,120,200,210,220,300…프로필렌옥사이드 정제 장치.
Claims (12)
- 조 프로필렌옥사이드를 받아들이는 입구, 탑저 출구, 및, 탑정 출구를 가지는 제 1 증류탑,
입구, 환류 입구, 탑저 출구, 및, 탑정 출구를 가지는 제 2 증류탑,
제 2 증류탑의 탑정 출구로부터 공급되는 흐름 중 적어도 일부를 액화하여, 기상을 기상 출구로부터, 액상을 액상 출구로부터 배출하는, 액화 분리 설비,
입구, 탑저 출구, 및, 탑정 출구를 가지는 제 3 증류탑,
상기 제 1 증류탑의 탑정 출구와 상기 제 2 증류탑의 입구를 접속하는 라인(LA),
상기 액화 분리 설비의 액상 출구와 상기 제 2 증류탑의 환류 입구를 접속하는 라인(LC),
상기 제 2 증류탑의 탑저 출구와 상기 제 3 증류탑의 입구를 접속하는 라인(LD), 및,
추제 공급원과, 라인(LA), 상기 액화 분리 설비, 라인(LC), 및, 상기 제 2 증류탑으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 접속하는 라인(LE)을 구비하는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 액화 분리 설비가, 상기 기상 출구, 상기 액상 출구, 및, 유체 입구를 가지는 기액 분리기와, 상기 제 2 증류탑의 탑정 출구와 상기 기액 분리기의 유체 입구를 접속하는 라인(LB)과, 상기 라인(LB) 또는 상기 기액 분리기에 마련된 액화부를 가지는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 액화부는, 냉각기를 포함하는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 액화부는, 상기 라인(LE)과, 상기 라인(LB) 또는 상기 기액 분리기를 접속시키는 접속부를 포함하는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액화부는, 수공급원에 접속된 라인(LH)과, 상기 라인(LB) 또는 상기 기액 분리기를 접속시키는 접속부를 포함하고, 및, 이하의 (a) 또는 (b)를 만족시키는, 프로필렌옥사이드 정제 장치.
(a) 상기 기액 분리기는 수상 출구를 추가로 가지는 3상 분리기이다.
(b) 상기 라인(LC)에, 혼합물 입구, 유상 출구, 및, 수상 출구를 가지는 유수 분리기가 마련되고, 상기 혼합물 입구는 상기 기액 분리기의 액상 출구에 접속되고, 상기 유상 출구는 상기 제 2 증류탑의 환류 입구에 접속된다. - 제 1 항에 있어서,
상기 액화 분리 설비가, 입구, 탑정에 마련된 상기 기상 출구, 및, 탑저에 마련된 상기 액상 출구를 가지는 제 5 증류탑과, 상기 제 5 증류탑의 입구와 상기 제 2 증류탑의 탑정 출구를 접속하는 라인(LB)을 가지는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 액화 분리 설비가, 추가로, 상기 라인(LE)과, 상기 라인(LB)을 접속시키는 접속부를 가지는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 액화 분리 설비가, 상기 라인(LB)에 마련된 냉각기를 추가로 가지는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
제해 장치와 상기 액화 분리 설비의 기상 출구를 접속하는 라인(LJ)을 추가로 구비하는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추제 공급원은, 상기 제 3 증류탑의 탑저 출구인, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
입구, 탑저 출구, 및, 탑정 출구를 가지는 제 4 증류탑,
상기 제 3 증류탑의 탑저 출구 또는 상기 탑저 출구에 접속된 라인과 상기 제 4 증류탑의 입구를 접속하는 라인(LF), 및,
상기 제 4 증류탑의 탑저 출구와, 상기 제 2 증류탑, 상기 액화 분리 설비, 라인(LC), 라인(LA), 및, 상기 제 3 증류탑으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 접속하는 라인(LG)을 추가로 구비하는, 프로필렌옥사이드 정제 장치. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 프로필렌옥사이드 정제 장치를 이용한, 정제 프로필렌옥사이드의 제조방법에 있어서,
상기 제 1 증류탑에서, 조 프로필렌옥사이드를 증류하여, 탑저로부터 프로필렌옥사이드보다도 높은 비점을 가지는 고비점 성분을, 탑정으로부터 고비점 성분을 제거한 프로필렌옥사이드 함유 흐름(F1)을 배출시키는 공정과,
추제를, 상기 라인(LA), 상기 액화 분리 설비, 상기 라인(LC), 및, 상기 제 2 증류탑으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나에 공급하는 공정과,
상기 제 2 증류탑에서, 상기 흐름(F1)을 추제와 함께 증류하여, C1~C4 탄화수소 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F2)을 탑정으로부터 배출시키고, 추제 및 프로필렌옥사이드를 포함하는 흐름(F3)을 탑저로부터 배출시키는 공정과,
상기 액화 분리 설비에서, 상기 흐름(F2)에 포함되는 프로필렌옥사이드 중 적어도 일부를 액화하여, 기상 흐름(F2G)을 상기 기상 출구로부터, 액상 흐름(F2O)을 액상 출구로부터 배출시키는 공정과,
상기 액상 흐름(F2O)을, 라인(LC)을 통하여 상기 제 2 증류탑으로 되돌리는 공정과,
상기 제 3 증류탑에서, 흐름(F3)을 증류하여, 탑저로부터 추제를 포함하는 흐름을 배출시키고, 탑정으로부터 정제 프로필렌옥사이드를 배출시키는 공정을 구비하는, 방법.
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