KR20220041122A - 간접 열 펌프를 포함하는 정류 시설에서 조 조성물을 증류하는 방법 - Google Patents

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로렌트 주버
린 펑 니
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술저 매니지멘트 에이지
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Abstract

본 발명은 헤드 분획을 응축하기 위한 오버헤드 응축기 및 바닥 분획을 증발시키기 위한 리보일러를 포함하는 정류탑을 포함하는 정류 시설에서 조(crude) 조성물의 정류를 포함하는 조 조성물을 정제하기 위한 공정에 관한 것으로, 여기서 헤드 분획의 온도와 바닥 분획의 온도 사이의 차이는 최대 20℃이고, 여기서 열 펌프가 오버헤드 응축기와 리보일러 사이에서 작동하고, 여기서 열 펌프는 임의의 오염을 방지하기 위해 공정과 완전히 분리되며, 여기서 열 펌프는 간접 열 펌프이고 냉매로서 물 또는 메탄올로 작동되며, 여기서 간접 열 펌프는 팽창 밸브 및 압축기를 포함하고, 여기서 열 펌프는 압축기의 상류에 위치하는 트림 응축기를 포함한다.

Description

간접 열 펌프를 포함하는 정류 시설에서 조 조성물을 증류하는 방법
본 발명은 정류 시설(rectification plant)의 오버헤드 응축기와 리보일러 사이에서 작동하는 열 펌프를 포함하는 정류 시설에서 조 조성물(crude composition)의 증류 또는 정류를 포함하는 조 조성물을 정제하기 위한 공정에 관한 것이다.
정류(rectification)는 혼합물 성분의 휘발성 차이를 이용하는 것을 기반으로 하는 선택적 비등(boiling) 및 응축을 통해 액체 혼합물에서 성분을 분리하는 잘 알려진 공정이다. 정류는 예를 들어 화학 및 석유화학 산업에서 널리 사용된다. 정류 과정에서, 정류탑(rectification column)의 배수조(sump)에 모인 액체 분획은 리보일러에서 연속적으로 증발되는 반면, 정류탑의 헤드에 모인 증기 분획은 응축기에서 연속적으로 응축된다.
공정의 에너지 소비를 줄이기 위해, 즉 공정의 에너지 균형을 개선하기 위해, 때때로 직접 열 펌프를 사용하는 것이 가능하다. 이 배열에서 증기 헤드 분획이 응축되는 동안 응축기에서 생성된 열의 일부는 리보일러에서 액체 배수조 분획을 증발시키는 데 사용된다. 이것은 증기 헤드 분획을 빼내어, 압축되는 압축기로 유도한 다음, 압축기에서 리보일러로 유도하여 달성할 수 있으며, 여기서 압축된 증기 헤드 분획은 그렇게 해서 증발되는 배수조 분획으로 열을 전달하여 응축된다. 그러나, 이 공정은 증기 헤드 분획이 압축기로 들어가야 하는 주요 단점이 있으며, 이로 인해 증기 헤드 분획, 즉 정류 공정의 분리된 생성물이 약간 오염될 수 있다. 그러나, 정류에 의해 정제된 복수의 물질에 대해 물질의 후속 적용을 위해 매우 높은 순도가 요구된다. 예를 들어 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane)과 같은, 메틸클로로실란(methylchlorosilane)과 같은 실란은 중합 공정에 사용되며 매우 순수해야 하며, 그렇지 않으면 품질 문제가 발생하기 때문이다.
이러한 단점을 피하기 위해, 간접 열 펌프(indirect heat pump)를 사용하는 것이 제안되었다. 이러한 간접 열 펌프는 냉동 장치에서 볼 수 있는 것과 유사한 방식으로 사용될 수 있으며 암모니아 또는 기타 화학 물질을 냉매로 사용하여 작동할 수 있다. 그러나, 일반적으로 사용되는 냉매는 특히 정류 시설과 같은, 대규모 산업 시스템에 필요한 많은 재고를 고려할 때, 고가이다. 게다가, 일반적으로 사용되는 냉매의 기화 엔탈피가 다소 낮기 때문에, 다소 큰 질량 유량을 사용해야 하는 이유이다. 또 다른 특별한 과제는 정류 공정을 위해 이러한 간접 열 펌프를 경제적으로 실현하는 반면, 정류탑의 바닥 온도와 헤드 온도 사이의 차이, 즉 헤드 분획의 이슬점과 바닥 분획의 끓는점 사이의 차이가 중요하며 메틸트리클로로실란과 같은, 메틸클로로실란과 같은 실란의 정류의 경우와 같이 다소 낮아야 한다.
이러한 관점에서, 본 발명의 기초가 되는 목적은 증기 헤드 분획 응축기와 배수조 분획 리보일러 사이에 열 펌프를 사용함으로써 배터리 한계에서 감소된 에너지 요구를 갖고, 비교 가능한 낮은 투자 비용을 가진 정류 시설이 필요하며, 여기서, 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane)과 같은, 메틸클로로실란(methylchlorosilanes)과 같은, 실란(silane)의 정류와 같이 정류탑의 바닥 온도와 헤드 온도의 사이의 차이가 비교적 낮은 정류 공정에 특히 적합하나, 그럼에도 불구하고, 매우 높은 순도의 정류 생성물을 초래하는 정류를 통해 조 조성물을 정제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 헤드 분획을 응축하기 위한 제1(오버헤드) 응축기 및 바닥 분획을 증발시키기 위한 리보일러를 포함하는 정류탑을 포함하는 정류 시설에서 조 조성물의 정류를 포함하는 조(crude) 조성물을 정제하기 위한 공정을 제공하여 충족되며, 여기서, 헤드 분획의 온도와 바닥 분획의 온도 사이의 차가 최대 20 ℃이고, 여기서 열 펌프는 제1(오버헤드) 응축기와 리보일러 사이에서 작동하고, 여기서 열 펌프는 간접 열 펌프이고 냉매로서 물 또는 메탄올로 작동되며, 여기서 간접 열 펌프는 팽창 밸브 및 압축기를 포함하고, 여기서 열 펌프는 압축기의 상류에 위치하는 제2(바람직하게는 트림(trim)) 응축기를 포함한다.
이 해결책은 정류 시설의 오버헤드 응축기와 리보일러 사이에 간접 열 펌프를 작동하고 간접 열 펌프에서 물 또는 메탄올을 냉매로 사용함으로써, 에너지 소비가 크게 감소하고, 특히 메틸트리클로로실란과 같은, 메틸클로로실란과 같은, 실란의 정류와 같이 정류탑의 바닥 온도와 헤드 온도 사이의 차이가 다소 낮은 정류 공정에 적합하며, 증기 헤드 분획과 같은, 정류 공정 스트림과 열 펌프의, 냉매와 같은, 유체 사이에 접촉이 없기 때문에 매우 높은 순도를 갖는 정류 제품을 얻을 수 있는 조 조성물을 정제하는 공정이 제공된다는 놀라운 발견에 기초한다. 따라서, 직접 열 펌프를 사용하는 것과 달리, 간접 열 펌프는 증기 헤드 생산물로 작동하지 않고, 다른 냉매, 즉 물 또는 메탄올로 작동하기 때문에, 열 펌프의 압축기에서 증기 헤드 생산물의 오염을 확실하게 피할 수 있다. 물과 메탄올 모두는 비교적 높은 기화 엔탈피를 갖기 때문에, 비슷한 낮은 질량-유량은 열 펌프에 충분하므로 비슷한 소형이고 비용 효율적인 열 펌프를 사용할 수 있다.
같은 이유로, 물 또는 메탄올로 작동되는 간접 열 펌프는 특히 헤드 분획의 온도와 바닥 분획의 온도 사이의 차이가 최대 20℃인 정류 공정에서 조 혼합물을 정제해서 사용하기에 적합하다. 따라서, 본 발명에 따른 공정은 특히 메틸트리클로로실란과 같은, 메틸클로로실란과 같은, 실란을 정제될 성분으로서 포함하는 조 조성물을 정제하는데 특히 적합하다. 게다가, 트림(trim) 응축기는 열 펌프 고유의 효율성으로 인한 과잉 에너지를 제거하기 위해 필요한 추가 냉각을 제공한다. 종래 기술에서, 존재하는 경우, 트림 응축기는 일반적으로 압축기의 하류에 설치되어 냉매에 대한 평균 온도 차이를 증가시키고 그에 따라 트림 응축기의 필요한 표면적을 낮춘다. 그러나, 종래와 같이, 압축기의 하류 대신에 압축기의 상류에 트림 응축기를 배치하는 것이 더 경제적이라는 것이 본 발명에서 밝혀졌다. 상류 배열의 경우 트림 응축기의 더 큰 표면이 필요하더라도, 트림 응축기에서 압축될 증기의 유속은 상당히 작아서 운영 비용 및 따라서 정류 시설의 총 비용이 감소된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 조 조성물을 정제하기 위한 공정을 위한 정류 시설을 도식적으로 보여준다.
본 발명에 따라, 용어 간접 열 펌프(indirect heat pump)는 정류 공정, 즉 열 펌프에서 유래하지 않은 냉매를 사용하는 열 펌프를 의미하며, 여기서 증기 헤드 분획과 같이, 정류 공정에서 얻은 어떠한 분획도 냉매로 사용되지 않는다.
또한, 본 발명에 따라, 용어 트림 응축기(trim condenser)는 (오버헤드) 응축기 후 또는 리보일러(reboiler)의 방열부(hot side) 후에 응축 부하(condensing duty)를 완료하기(complete) 위해 설치되는 응축기를 의미한다. 문헌에서 때때로 “제2 응축기”라고 한다. 그 크기와 부하(duty)는 일반적으로 제1(오버헤드) 응축기보다 작다. 그 부하는 시스템에서 압력을 조정하거나 "트림(trim)"하도록 제어할 수 있다. 본 발명에서, 트림 응축기 서비스의 대부분은 압축기에 의해 시스템에 추가된 에너지를 제거하는 것이다. 오버헤드 응축기와 트림 응축기 사이를 명확히 구분하기 위해, 오버헤드 응축기는 제1 응축기 또는 제1 오버헤드 응축기라고도 하고, 반면에 트림 응축기는 제2 응축기라고도 한다.
본 발명에 따르면, 간접 열 펌프는 냉매로서 물 또는 메탄올로 작동된다. 냉매는 바람직하게 물 또는 메탄올로 구성되며, 즉, 미량의 흡수 가스를 제외하고 어떠한 다른 물질을 포함하지 않는다.
바람직하게는, 간접 열 펌프는 물로 작동된다. 이것은 물이 무-독성이고 75 내지 200 ℃ 범위의 온도에서 작동하는 정류에 사용하기에 더욱 적합하기 때문에, 유리하다.
본 발명에 따른 공정은 많은 수의 이론적 단계를 필요로 하므로 긴 정류탑에서 구현되어야 한다. 그런 이유로, 탑(column)에서 압력 강하와 분리 작업은 정류탑의 상부와 바닥 사이에 이러한 큰 온도차가 있음을 암시한다. 그러나, 본 발명에서 놀랍게도 이 공정은 정류탑의 헤드 분획의 온도와 바닥 분획 온도 사이의 차이가 최대 20 ℃, 보다 바람직하게는 최대 15 ℃, 및 가장 바람직하게는 최대 10 ℃인 정류에 특히 적합하다는 것을 발견하였다.
특히, 본 발명은 바닥 분획 또는 배수조 분획의 온도가, 각각, 80 ℃ 내지 150 ℃, 보다 바람직하게 85 ℃ 내지 105 ℃ 및 보다 더 바람직하게 90 내지 100 ℃인 정류에 사용하기에 적합하다.
본 발명의 목적의 추가적인 발전에 따라 공정 동안 헤드 분획의 온도는 적어도 65 ℃ 내지 130 ℃, 보다 바람직하게는 75 ℃ 내지 95 ℃ 및 보다 더 바람직하게는 80 내지 90 ℃인 것이 제안된다.
상기에 개시된 바와 같이, 본 발명의 공정은 특히 적합하므로 바람직하게 실란 정제, 보다 바람직하게 메틸클로로실란 정제 및 가장 바람직하게 메틸트리클로로실란 정제에 사용된다. 메틸트리클로로로실란의 증류는 매우 높은 순도를 필요로 하며 작동 온도는 위에서 설명한 범위에 있다.
간접 열 펌프를 정류 장치와 쉽게 결합하기 위해, 오버헤드 응축기 및 리보일러 중 적어도 하나, 그리고 더욱 바람직하게 둘 모두가 쉘(shell) 및 튜브 장치인 것이 특히 바람직하다. 예를 들면 간접 열 펌프의 냉매로 리보일러의 쉘 측(side) 뿐만 아니라 오버헤드 응축기의 튜브 측(side)을 작동함으로써, 간접 열 펌프를 오버헤드 응축기 및 리보일러와 간단히 결합할 수 있는 반면, 오버헤드 응축기의 쉘 측은 정류탑의 증기 헤드 분획으로 작동되고 리보일러의 튜브 측은 정류탑의 바닥 분획으로 작동된다.
특히 오버헤드 응축기가 쉘(shell) 및 튜브 강하막증발기(falling film evaporator)인 경우, 좋은 결과를 얻을 수 있다. 강하막증발기의 공정 측에서 정류의 헤드 분획의 증기가 응축되는 반면, 유틸리티 측에서 열 전달 액체 - 물 또는 메탄올 - 가 증발된다. 따라서, 상부 응축기는 증발기이기도 한다. 강하막증발기의 사용은 통상적인 열사이클형 증발통(thermosiphon evaporator)보다 튜브 전체의 온도 차이를 더 낮추어 작동할 수 있다. 그러나, 강하막증발기에 대한 투자 비용과 그에 따른 자본 지출은 약간 증가한다. 그러나, 압축 비용 및 그에 따른 작동 비용이 그에 의해 극적으로 감소되어, 전체적으로 강하막증발기의 사용은 본 발명에 따른 공정에 사용되는 정류 시설의 전체 비용을 감소시킨다. 바람직하게, 공정 동안 강하막증발기의 쉘 측과 튜브 측 사이의 평균 온도 차이는 2℃ 내지 25℃, 및 더욱 바람직하게는 5 ℃ 내지 12 ℃이다.
이와 유사하게, 정류탑의 바닥에서 리보일러는 쉘 및 튜브 강하막증발기인 것이 특히 바람직하다. 바람직하게, 공정 동안 리보일러의 쉘 측과 튜브 측 사이의 평균 온도 차이는 2 ℃ 내지 25 ℃, 및 더욱 바람직하게는 5 ℃ 내지 12 ℃이다.
바람직하게, 간접 열 펌프는 오버헤드 응축기의 튜브 측과 리보일러의 쉘 측을 연결하는 증기 라인(vapor line), 및 리보일러의 쉘 측과 오버헤드 응축기의 튜브 측을 연결하는 응축수 라인(condensate line)을 포함하고, 여기서 증기 라인은 압축기를 포함하고 응축수 라인은 팽창 밸브를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특히 바람직한 실시예에 따르면, 간접 열 펌프의 압축기는 하나 이상의 터보 팬을 포함한다. 유리하게, 하나 이상의 터보팬을 사용하면 일반적으로 사용되는 터보 압축기보다 훨씬 저렴하기 때문에, 압축기 비용을 상당히 줄일 수 있다. 터보팬의 압축기 하류 압력을 압축기 상류 압력으로 나눈 것으로 정의된 압력비에 따라 2개, 3개 또는 그 이상의 터보팬이 직렬로 설치될 수 있다. 따라서, 바람직하게 압축기는 1 내지 5개, 및 보다 바람직하게 2 내지 4개의 터보팬이 직렬로 포함한다.
본 발명에 따르면, 열 펌프는 압축기의 상류에 위치한 제2 응축기, 바람직하게는 트림 응축기를 포함한다. 바람직하게, 트림 응축기는 오버헤드 응축기와 직렬로 위치한다.
본 발명의 아이디어의 더 나은 발전에서 정류 시설은 주입 라인(inlet line)과 출력 라인(outlet line)을 포함하고, 나머지 증기가 트림 응축기로 보내지고 응축되며 응축수는 다시 오버헤드 응축기로 보내지도록 여기서 주입 라인은 오버헤드 응축기의 튜브 측과 트림 응축기를 연결하고 출력 라인은 트림 응축기와 응축기의 튜브 측을 연결하는 것을 제안한다.
본 발명의 더욱 특히 바람직한 실시예에 따르면, 압축 후에 증기의 온도를 더 낮추기 위해 작은 방울의 물 또는 메탄올은 각각 압축기를 통해 흐르는 증기에 분사되거나 주입된다. 압축은 특히 냉각 과열 증기에 매우 효율적이지 않은 강하막증발기가 리보일러로 사용되는 경우, 리보일러의 문제가 되는 압축기의 하류 증기의 과열로 이어진다. 또한 더 높은 설계 온도용으로 설계될 때 압축기의 비용이 증가하므로 더 낮은 온도에서 증기를 실행하는 것이 바람직하다. 따라서, 압축된 증기에, 각각 물 또는 메탄올을 각각 분사 또는 주입하는 것이 바람직하다. 물 또는 메탄올 각각의 액체 온도는 바람직하게, 끓는점 또는 그 근처에 있어야 한다. 그런 다음 분사되거나 주입된 액체 물 또는 메탄올은 각각 더 높은 온도에서 과열된 증기에서 증발하여 그것에 의하여 증기의 과열을 낮춘다(desuperheat). 이슬점에 가까운 증기로 강하막증발기로 구현된 리보일러를 작동할 때 열 전달이 향상된다. 특히 바람직하게, 이 실시예에서 압축기는 하나 이상의 터보팬(들)(turbofan(s))을 포함한다.
공정을 시작하는 동안, 정류탑의 바닥 분획을 증발시키기 위해 리보일러에서 증기(steam)를 사용하는 것이 유리하다. 특히, 외부 증기를 사용할 수 있고 압축기를 시작하기 전에 시설(plant)을 가열할 수 있다. 압축기에 문제가 있는 경우, 리보일러를 가열하는 증기로 정류 시설을 작동할 수도 있다. 응축은 트림 응축기에 의해 적어도 부분적으로 보장될 수 있다. 트림 응축기의 추가 설계 예비로, 유지 보수의 경우와 같이, 압축기가 작동하지 않을 때 상부 증기를 완전히 응축하는 것도 가능하다.
본 발명의 추가적인 관점은 정류탑, 헤드 분획을 응축하기 위한 오버헤드 응축기, 바닥 분획을 증발시키기 위한 리보일러 및 오버헤드 응축기와 리보일러 사이에서 작동하는 열 펌프를 포함하는 정류 시설이며, 여기서 열 펌프는 팽창 밸브와 압축기를 포함하는 간접 열 펌프이며, 여기서 열 펌프는 압축기의 상류에 위치한 트림 응축기, 오버헤드 응축기와 트림 응축기를 연결하는 주입 라인 및 트림 응축기와 오버헤드 응축기를 연결하는 출력 라인을 포함한다.
압축기는 하나 이상의 터보팬(들), 보다 바람직하게 1 내지 5개, 및 가장 바람직하게는 2 내지 4개의 터보팬을 직렬로 포함하는 것이 바람직하다.
게다가, 오버헤드 응축기는 열 펌프의 유틸리티 스트림(utility stream)이 튜브 측에 있는 쉘 및 튜브 강하막증발기이고 바닥 분획을 증발시키기 위한 리보일러는 열 펌프의 유틸리티 스트림이 쉘 측에 있는 쉘 및 튜브 강하막 증발기인 것이 바람직하다.
이어서, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하며, 이는 본 발명의 일 실시예를 예시하기 위한 것일 뿐, 제한을 가하는 것은 아니다.
유일한 도 1은 특히 메틸트리클로로실란과 같은, 메틸클로로실란과 같은, 실란을 정제하기 위한 것과 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 조(crude) 조성물을 정제하기 위한 공정을 위한 정류 시설(10)의 계획을 도식적으로 보여준다.
정류 시설(10)는 정류탑(12), 리보일러(14), 오버헤드 증기 응축기(16) 및 간접 열 펌프(18)를 포함한다. 정류탑(12)은 조(crude) 실란 혼합물을 정류탑(12)으로 공급하기 위한 공급 라인(19), 정류탑(12)의 헤드(22)와 오버헤드 증기 응축기(16)를 연결하는 헤드 라인(20)뿐만 아니라 정류탑(12)의 배수조(26)와 리보일러(14)를 연결하는 바닥 라인(24)도 포함한다. 리보일러(14)뿐만 아니라 오버헤드 증기 응축기(16) 모두는 쉘 및 튜브 강하막 장치이다.
간접 열 펌프(18)는 오버헤드 증기 응축기(16)의 튜브 측과 리보일러(14)의 쉘 측을 연결하는 증기 라인(28), 및 리보일러(14)의 쉘 측과 오버헤드 증기(16)의 튜브 측을 연결하는 응축수 라인(30)을 포함한다. 압축기(32)가 증기 라인(28)에 배치되는 동안, 수집 용기(34) 및 팽창 밸브(36)는 응축수 라인(30)에 배치된다. 압축기(32)는 직렬로 배열된 2개의 터보팬을 포함한다. 수집 용기(34)는 보충 스트림을 공급하기 위한 라인(44) 및 배출 라인(46)을 포함한다. 또한, 간접 열 펌프(18)는 주입 라인(38), 트림 응축기(40) 및 출력 라인(42)을 포함한다. 주입 라인(38)은 오버헤드 증기 응축기(16)의 튜브 측과 트림 응축기(40)를 연결하고, 출력 라인(42)은 트림 응축기(40)와 오버헤드 증기 응축기(16)의 튜브 측을 연결한다.
정류 시설의 작동 동안, 메틸트리클로로실란을 포함하는 조(crude) 혼합물은 공급 라인(19)을 통해 정류탑(12)으로 공급되고, 여기서 증류된다. 헤드 분획, 즉 증기는 헤드 라인(20)을 통해 오버헤드 증기 응축기(16)의 쉘 측으로 열 입력으로서 들어간다. 헤드 분획의 증기의 이슬점은 정류탑(12)의 배수조에서 리보일러(14)로 바닥 라인(24)에서 주입된 배수조 분획의 액체의 끓는점보다 높기 때문에, 오버헤드 응축기(16)에서 헤드 분획의 증기와 리보일러(14)의 바닥 분획의 액체 사이의 간접 열 전달이 가능하므로 헤드 분획의 증기의 열을 이용하여 바닥 분획의 액체를 증발시킬 수 있다. 물의 끓는점이 정류탑(12)의 헤드(22)에서 나오는 헤드 라인(20)에서 증기의 이슬점보다 낮기 때문에, 열 펌프(18)의 냉매로서 물은 오버헤드 응축기(16)의 튜브 측에서 증발된다. 결과적으로 물은 오버헤드 응축기(16)의 튜브 측에서 증발한다. 튜브 측에서 액체 순환은 펌프가 튜브 측의 바닥에서 액체를 취하고 튜브의 상단으로 다시 순환함으로써 보장된다. 이렇게 형성된 증기는 증기 라인(28)을 통해 압축기(32)로 흐른다. 증기의 대부분은 압축기(32)로 흡입된다. 압축기(32)는 리보일러(14)의 쉘 측에서 응축을 허용하기에 충분히 높은 이슬점 온도에 해당하는 압력에서 증기를 압축한다. 압축비 -압축기 하류 압력을 압축기 상류 압력으로 나눈 값으로 정의됨- 는 이 경우에서 1.70 내지 3.20, 및 바람직하게는 2.10 내지 2.70이다. 냉매로 물 대신 메탄올을 선택하고 열 교환기에서 동일한 온도 차이를 사용할 때 압축비는 약간 더 작다. 리보일러(14) 및 오버헤드 증기 응축기(16)는 거의 동일한 절대적인 부하(duty)를 갖는다. 압축기(32)의 효율이 100%보다 낮기 때문에, 오버헤드 증기 응축기(16)에서 생성된 모든 증기를 압축할 필요는 없다. 에너지의 일부는 압축기(32)의 비효율에 의해 제공되고 증기 라인(28)을 통해 흐르는 증기로 운반된다. 현열(sensible heat)의 일부를 잠열(latent heat)로 변환하고 리보일러의 쉘 측에서 열교환을 용이하게 하기 위해, 압축기(32)에 물을 주입한다. 나머지 증기는 트림 응축기(40)에서 제거된다.
압축된 증기는 리보일러(14)의 쉘 측으로 주입된다. 리보일러(14)뿐만 아니라 오버헤드 응축기(16) 모두는, 쉘 및 튜브 강하막 장치이다. 한편으로 오버헤드 증기 응축기(16)의 쉘 측과 튜브 측 사이의 평균 온도 차이와 다른 한편으로 리보일러(14)의 쉘 측과 튜브 측 사이의 평균 온도 차이는 2℃ 내지 25℃ 및 바람직하게는 5℃ 내지 12℃이다. 리보일러(14)에서, 리보일러(14)의 쉘 측에서 흐르는 증기로부터 리보일러(14)의 튜브 측에서 흐르는 배수조 분획의 액체로 열이 전달되고, 이에 의해 증기가 응축되고 배수조 분획의 액체가 증발한다. 튜브 측에서 정류 배수조(26)의 액체는 펌프로 라인(24)을 통해 리보일러(14)의 튜브 상부로 순환된다. 쉘 측에서 응축수는 수집 용기(34)에 수집된다. 거기에서 액체는 응축수 라인(30)을 통해 그리고 팽창 밸브(36)를 통해 오버헤드 증기 응축기(16)의 튜브 측으로 주입된다. 오버헤드 증기 응축기(16)의 튜브 측에서 압력이 대기압보다 낮기 때문에, 약간의 공기 누출이 예상되어야 하고 트림 응축기(40)는 라인(41)을 통해 진공 장치로 배출되어야 한다. 이에 의해 손실된 냉매는 수집 용기(34)로 공급되는 보충 스트림(44)에 의해 보충된다. 증기 라인(28)을 통해 주입된 증기에 포함되고 대기압 미만인 불활성 가스 -주로 공기 누출- 는 리보일러(14)의 쉘 측에서 응축되지 않는다. 따라서, 그들은 배출 라인(46)을 통해 수집 용기(34)에서 배출되어야 한다.
참조 번호 목록(Reference Numeral List)
10 정류 시설(Rectification plant)
12 정류탑(Rectification column)
14 리보일러(Reboiler) / (강하막) 증발기((Falling film) evaporator)
16 오버헤드 증기 응축기(Overhead vapor condenser) / 쉘 및 튜브 강학막 증발기(shell and tube falling film evaporator)
18 간접 열 펌프(Indirect heat pump)
19 공급 라인(Feed line)
20 헤드 라인(Head line)
22 정류탑의 헤드(Head of the rectification column)
24 바닥 라인(Bottom line)
26 배수조(Sump)
28 증기 라인(Vapor line)
30 응축수 라인(Condensate line)
32 압축기/터보팬(Compressor/turbofan)
34 수집 용기(Collection vessel)
36 팽창 밸브(Expansion valve)
38 주입 라인(Inlet line)
40 트림 응축기(Trim condenser)
41 증기 장치에서 배출 라인(Vent line to vacuum unit)
42 출력 라인(Outlet line)
44 보충 스트림(Make-up stream)
46 배출 라인(Vent line)

Claims (14)

  1. 헤드 분획을 응축하기 위한 제1 오버헤드 응축기(16) 및 바닥 분획을 증발시키기 위한 리보일러(14)를 포함하는 정류탑(12)을 포함하는 정류 시설(10)에서 조(crude) 조성물의 정류를 포함하고, 여기서 헤드 분획의 온도와 바닥 분획의 온도 사이의 차는 최대 20℃이고, 여기서 열 펌프(18)는 제1 오버헤드 응축기(16)와 리보일러(14) 사이에서 작동하고, 여기서 열 펌프(18)는 간접 열 펌프(18)이고 냉매로서 물 또는 메탄올로 작동되며, 여기서 간접 열 펌프(18)는 팽창 밸브(36) 및 압축기(32)를 포함하고, 여기서 열 펌프(18)는 압축기(32)의 상류에 위치하는 제2 응축기(40)를 포함하는 조 조성물을 정제하기 위한 공정.
  2. 제1항에 있어서, 헤드 분획의 온도와 바닥 분획의 온도 사이의 차가 최대 15 ℃, 및 바람직하게 최대 10 ℃인 것인 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 바닥 분획의 온도가 80 ℃ 내지 150 ℃, 바람직하게 85 ℃ 내지 10 5℃, 및 더욱 바람직하게는 90 내지 100 ℃인 것인 공정.
  4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 헤드 분획의 온도가 65 ℃ 내지 130 ℃, 바람직하게 75 ℃ 내지 95 ℃, 및 더욱 바람직하게 80 내지 90 ℃인 것인 공정.
  5. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 조(crude) 조성물은 정제될 성분으로서 실란, 바람직하게는 메틸클로로실란 및 더욱 바람직하게 메틸트리클로로실란을 포함하는 것인 공정.
  6. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 오버헤드 응축기(16)는 쉘 및 튜브 강하막 증발기(16)인 것인 공정.
  7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 리보일러(14)는 쉘 및 튜브 강하막증발기(14)인 것인 공정.
  8. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 간접 열 펌프(18)는 제1 오버헤드 응축기(16)의 튜브 측과 리보일러(14)의 쉘 측을 연결하는 증기 라인(28) 및 리보일러(14)의 쉘 측과 제1 오버헤드 응축기(16)의 튜브 측을 연결하는 응축수 라인(30)을 포함하고, 여기서 증기 라인(28)은 압축기(32)를 포함하고 응축수 라인(30)은 팽창 밸브(36)를 포함하는 것인 공정.
  9. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 압축기(32)는 하나 이상의 터보팬(32)을 포함하는 것인 공정.
  10. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 주입 라인(38)은 제1 오버헤드 응축기(16)의 튜브 측과 제2 응축기(40)를 연결하고 출력 라인(42)은 제2 응축기(40)와 제1 오버헤드 응축기(16)의 튜브 측을 연결하여, 나머지 증기는 제2 응축기(40)에서 보내져 응축되고 응축수는 제1 오버헤드 응축기(16)로 다시 보내지도록 하는 것인 공정.
  11. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 압축기(32)는 하나 이상의 터보팬(들)을 포함하고, 물 또는 메탄올의 작은 방울은 증기(32)의 과열을 줄이기 위해 터보 팬(32)을 통해 흐르는 증기로 분사되는 것인 공정.
  12. 헤드 분획을 응축하기 위한 제1 오버헤드 응축기(16), 바닥 분획을 증발시키기 위한 리보일러(14) 및 제1 오버헤드 응축기와 리보일러(14) 사이에서 작동하는 열 펌프(18)를 포함하는 정류탑(12)을 포함하고, 여기서 열 펌프(18)는 팽창 밸브(36) 및 압축기(32)를 포함하는 간접 열 펌프(18)이고, 여기서 열 펌프(18)는 압축기(32)의 상류에 위치하는 제2 응축기(40), 제1 오버헤드 응축기(16)와 제2 응축기(40)를 연결하는 주입 라인(38) 및 제2 응축기(40)와 제1 오버헤드 응축기(16)를 연결하는 출력 라인(42)을 포함하는 정류 시설(10).
  13. 제12항에 있어서, 압축기(32)는 하나 이상의 터보팬(들)(32)을 포함하는 것인 정류 시설.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 제1 오버헤드 응축기(16)는 쉘 및 튜브 강하막증발기(16)이고 리보일러(14)는 다른 쉘 및 튜브 강하막증발기(14)인 것인 정류 시설.
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