KR850001605B1 - 탄화수소 추출물로 부터 용매의 회수법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

탄화수소 추출물로 부터 용매의 회수법

도면은 본 발명의 방법의 바람직한 구체예의 간이 동선도(動線圖).

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 흡수탑 15 : 흡수탑

25 : 추출탑 35, 36, 37 : 저압 플래시탑

45 : 건조탑 50 : 중앙플래시탑

55 : 고압플래시탑 65, 86 : 진공플래시탑

71, 96 : 스트리핑탑

본 발명은 각종 물리적 화학적 성질을 가진 성분들을 함유하는 석유 오일유분을 처리하는데 사용된 용매를 회수하는 진보된 방법에 관한 것이다. 좀더 상세히 설명하면 본 발명은 N-메틸-2-피롤리돈을 용매로서 사용한 윤활유 용매정제공정에서 탄화수소 추출물로부터 용매를 회수하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은 1982.5.12일 동시 출원된 미국특허 출원 일련번호 377,293과 377,294 및 이들 미국특허의 우선권을 청구한 계류중인 특허 출원번호(참조 D.77.220-PBS-1-FB)에 소개된 방법들에 관한 것이다. 탄화수소 유충전원료중 방향족 및 비포화성분들을 방향족 및 불포화탄화수소의 용매추출을 포함한 각종 방법에 의해 좀더 포화된 탄화수소 성분들로부터 분리할 수 있음은 공지된 사실이다. 용매는 탄화수소 유충전원료중 적어도 한 성분에 대해 친화성이 있으며 용매추출단계에서 사용된 온도 및 압력 조건하에서 충전원료와 부분적으로 불혼화성인 것이 적합하다. 추출 대역에는 2개의 액상이 존재하며 두 액상은 일반적으로 충전원료중 용해된 방향족 성분들과 함께 대부분의 용매를 함유하는 추출물상과 충전원료중 비 방향족 성분을 소량의 용매와 함께 함유하는 추출찌꺼기 상으로 구성된다. 석유기제 윤활유 원료의 용매추출처리에 유용한 것으로 알려진 용매중에는, 푸르푸랄, N-메틸-2-피롤리돈, 페놀류 및 기타 각종 잘 알려진 유기및 무기용매가 있다. 윤활유 기제 원료로부더 방향족 및 기타 바람직하지 못한 성분들을 제거하면 점도지수, 색상, 산화안정성, 열안정성이 개선되며 탄화수소 공급원료로부터 생성된 윤활유 생성물 및 기제오일의 억제반응이 개선된다.

최근에 이르러 방향족 및 비방향족 탄화수소 혼합물로부더 방향족 탄화수소를 추출하는데 바람직한 용매로서 푸르푸랄 및 페놀대신 N-메틸-2-피롤리돈이 대치되게 되었다. N-메틸-2-피롤리돈의 용매로서의 몇몇 이점은 예컨대 미국특허 4,057,491 등에 언급되어 있다.

N-메틸-2-피롤리돈의 대부분의 기타 공지된 용매들보다 비교적 저온, 저 오일 대 용매 용량에서 윤활유충전 원료로부터 방향족 성분들을 용매 추출하는데 효과적이다. 일반적으로 N-메틸-2-피롤리돈은 그들의 화학적 안정성, 낮은 독성 및 개선된 품질의 정제유를 생성하는 그들의 능력등에 의해 가장 바람직한 용매이다. 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하며 종래의 용매회수공정을 설명해주는 몇몇 종전의 방법들이 미국특허 3,461,066 및 3,470,089에 소개되어 있다.

본 발명의 방법은 단일 또는 다단계 용매회수계 및 생성물로부더 용매를 증기 또는 불활성 기체 스트리핑하는데 사용되는 N-메틸-2-피롤리돈 정제 설비를 개선하는데 유용하다. 또한 본 발명의 방법은 푸르푸랄 및 페놀 공정설비를 용매정제 처리시 에너지를 절약해 주는 N-메틸-2-피롤리돈 용매계로 전환시키는데 특히 적합하다.

예컨대 용매정제계의 추출물상과 추출찌꺼기상과 같은 오일-용매 혼합물로부터 N-메틸-2-피롤리돈을 회수하는데 있어 오일-용매 혼합물로부터 용매는 증류와 스트리핑에 의해 분리된다. 용매정제시 증기로 스트리핑하는 것보다 불활성기체로 스트리핑하면 종래의 증기스트리핑법과 비교시 에너지 요구량이 감소되는 예가 많다. 불활성기체 스트리핑은 예컨대 미국특허 2,923,680 ; 4013,549 및 4,057,491에 소개되어 있다.

종래의 윤활유 용매정제법에서 용매추출단계는 일반적으로 윤활유 충전원료의 30-90 용량 %를 추출찌꺼기 또는 정제유로서 회수하며 충전원료의 약 10-70 용량 %을 방향족 추출물로서 회수하는데 효과적인 조건하의 역류추출탑에서 수행한다. 윤활유 원료는 용매중에 상기 윤활유 원료가 완전 혼화될 수 있는 온도이하 적어도 5℃, 바람직하게는 적어도 50℃의 온도에서 예컨대 N-메틸-2-피롤리돈과 같은 용매와 접촉시킨다.

추출단계에서 조작조건은 약 75-100 바람직하게는 약 85-96의 탈납점도 지수를 가진 1차 추출찌꺼기가 생성되도록 선택된다. 용매 추출온도는 43-100℃ 바람직하게는 54-95℃ 범위내이며 용매용량은 탄화수소 공급원료를 기준으로 50-500 용량 %, 바람직하게는 100-300 용량 %범위가 적합하다. 추출찌꺼기와 용매 계면에서의 추출압력은 1.4-2바아인 것이 바람직하다. 몰이나 습윤용매를 용매력과 선택성을 조절해 줄 목적으로 추출물과 용매혼합물의 배출 지점근처에서 추출기내로 주입시킬 수 있다.

완성된 윤활유 기제원료를 생성키 위해 1차 추출찌꺼기를 바라는 유동점까지 탈납시킨다. 소망에 따라 정제유나 탈납유는 색상 및 안정성의 개선을 위해 예컨대 약한 수소첨가와 같은 마무리 처리를 받게할 수 있다. 각종 용매를 사용하는 탈납공정 또한 이 분야에 공지되어 있다. 본 발명에 따른 용매회수는 이런 용매 탈납공정에도 적용할 수 있다.

추출탑조작에는 두개의 불혼화성액상의 역류가 포함된다. 따라서 용매회수공정에서 기계적인 타당성은 용매가 많은 상 또는 추출물상과 오일이 많은상 또는 추출찌꺼기상과의 밀도차에 따라 달라진다. 용매용량이 윤활유 공급원료 100용량당 용매 100-500 용량 범위 즉 100-500용량 % 범위이내인 경우 밀도차는 용매용량이 증가함에 따라 증가하게 된다. 매우 낮은 용매 용량 예컨대 100%이하의 용매용량에서 밀도차가 너무 낮아 용매 추출탑으로의 공급물의 배출이 심히 제한을 받게된다.

N-메틸-2-피롤리돈은 몇몇 탄화수소 충전원료의 경우에서 바라는 품질의 추출찌꺼기를 얻는데 필요한 용매용량이 극히 낮으므로 방향족에 효과적인 그런 용매이다. 최소용량 즉 약 100%의 무수 N-메틸-2-피롤리돈을 가지고 약 60℃의 온도에서 추출탑을 조작할 때 정제유의 품질은 바라는 것보다 높으며 정제율의 수율은 몇몇 경우 바라는 것보다 낮게 된다.

추출단계는 추출탑내에서 두개의 액상을 신속히 분리시키는데 효과적인 무수용매용량에서 조작되며 추출탑은 높은 수율의 정제유를 함유하는 바라는 품질의 추출찌꺼기 생성물을 얻기 위해서는 추출물상의 제거지점 근처 즉 분리계로 탄화수소 공급원료를 도입하는 지점과 추출물상을 제거하는 지점사이에 물이나 습윤용매를 탑내에 도입시켜 환류시킨다.

이전에는 용매에서의 방향족 탄화수소의 용해도를 감소시키기 위해 추출탑에서 N-메틸-2-피롤리돈에 환류로서나 환류로서 용매와 혼합상태로 물을 첨가시키는 것이 제시되었다. 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하는 본 방법은 추출물과 추출찌꺼기 생성물로부더 용매를 분리하고, 용매중에 오일오염을 제거하여 용매정제계에서 용매중의 물의 함량을 조절하는데 개선된 방법을 제공한다.

바람직한 용매추출법에서 무수용매가 추출탑내에서 1차 용매로 사용되며 물 또는 습윤용매가 환류로서 사용됨으로써 주어진 용매용량에서 바라는 품질의 정제유를 고수율로 얻을 수 있다.

상기 언급한 미국특허 출원 일련번호 377,293 및 377,294와 동시계류중인 특허 출원(Ref D.77,220-PBS-1-FB)는 용매정제 윤활유 기제원료에서 얻어진 추출물상으로 구성된 것들을 포함한 혼합물들로부터 용매를 회수하는 진보된 방법을 제공하며 여기서 용매는 일차 저압 증발대역에서 부분증발된 후 이어 점차 더 높은 압력하의 다수의 증발대역에서 혼합물로부더 용매 일부가 더 증발되는 것을 포함한 일련의 단계로 용매가 증발되어 용매오일 혼합물로부터 용매가 제거되며 여기서 열은 최종 고압증발 대역에만 외부로부터 공급되고 앞서의 증발대역에서의 열은 각 증발대역으로 부터의 증기들과 열교환에 의해 공급된다. 최종 또는 최고압 증발대역으로 부터의 증기 일부가 중압 증발대역으로 부터의 증기와 혼합되어 열 공급원으로서 저압용매 증발 대역내로 보내진다. 이들 시스템에서 고압증발 대역보다 높은 온도에서 대기압이하 압력 플래시대역에서 증발에 의해 고압증발대역으로 부터 유리된 추출물과 용매 혼합물로부더 용매가 더 회수된다. 마지막 미량의 용매는 불활성기체로 스트리핑하여 추출물로부터 제거한다.

본 발명에 따라 이들 시스템에 공통적인 중압 및 고압플래시 증발에 앞서 용매회수를 위해 다수의 저압플래시대역이 사용된다.

본 발명의 방법은 하기 첨부도면 및 본 발명의 바람직한 구체예의 상세한 설명에 의해 좀더 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

도면은 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하는 윤활유 용매 정제법에 적용되는 본 발명의 방법의 바람직한 구체예의 간이동선도이다.

도면을 참조하면 석유기제 윤활유 공급원료는 라인 1을 통해 용매정제 공정내로 공급되어 두 흐름으로 나누어진다. 공급원료 일부는 라인 2, 히터 3 및 라인 4를 지나 흡수탑 5의 상부로 도입되며 여기서 윤활유공급원료는 라인 6을 통해 흡수탑 5의 저부로 도입된 용매증기를 함유하는 질소와 같은 불활성 스트리핑 기체와 긴밀히 역류접촉되게 된다. 흡수탑 5는 역류 증기-액체 접촉탑으로 구성되며 여기서 탑아래로 흐르는 액체는 탑위로 흐르는 증기 및 기체들과 긴밀히 접촉되게 된다.

증기와 액체간의 긴밀한 접촉을 확실히 하기 위해 예컨대 버블캡트레이, 다공관, 충전재료와 같은 것을 탑내 설치할 수 있다. 본 방법의 바람직한 구체예는 특수예에 의해 설명되며 이 예에서 라인 2로부터의 윤활유공급 원료는 히터 3내에서 66℃로 가열되며 흡수탑 5는 177바아에서 조작된다. 흡수탑 5에서 용매증기는 윤활유 공급원료에 의해 흡수되며 회수된 용매로 공급원료와 함께 공정내로 되돌아 온다. 그로부터 용매가 제거되는 스트리핑매질은 라인 7 및 히더 8을 통해 배출되어 본 방법에 재사용된다.

라인 1로 부터의 윤활유 공급원료의 두번째 부분은 라인 13, 히터 13, 라인 14를 거쳐 흡수탑 15의 상부로 가며 여기서 라인 16을 통해 흡수탑 15의 저부로 들어온 증기와 용매증기 혼합물과 긴밀히 역류접촉되게 된다. 흡수탑 15는 상기한 흡수탑 5와 유사한 역류접촉탑으로 구성되며 특수예로서 1.1바아의 압력과 102-104℃의 온도하에서 조작될 수 있다. 그러부터 용매가 제거되는 증기는 라인 17을 통해 응축기 18로 배출되며 여기서 증기가 응축되고 응축물은 레이트드럼 19에 모이며 여기서 용매함량 시험때까지 저장되며 충분히 낮은 경우 하수계로 배출된다.

흡수탑 5 및 15의 하부로부더 배출된 윤활유 공급원료 흐름은 함께 모여 라인 22, 냉각기 23을 지나 라인 24를 통해 추출탑 25의 저부로 도입되며 여기서 윤활유 공급원료는 라인 26을 통해 추출탑 25상부로 도입된 무수 N-메틸-2-피롤리돈 용매와 긴밀히 역류 접촉되게 된다. 여기서 무수 N-메틸-2-피롤리돈은 0.33중량 % 이하의 수분을 함유하는 N-메틸-2-피롤리돈을 뜻한다. 추출탑 25는 계면압력 1.4-2바아에서 조작되는 것이 바람직하며, 구체예에서 계면압력은 1.4 바아이며 추출찌꺼기 출구온도는 63℃, 추출물 출구 온도는 46℃이다.

보통 85%의 탄화수소유가 용매와 혼합되어 있는 추출찌꺼기 혼합물은 라인 28을 통해 추출탑 25로 부터 배출되며 추출찌꺼기로 부터 용매회수를 위해 더 처리된다. 용매 분리후의 추출찌꺼기는 본 방법의 바람직한 생성물인 용매정제 윤활유 기제원료이다. 추출찌꺼기로 부터 용매의 회수는 이후 설명되어 있다.

용매의 대부분은 추출탑 25 바닥으로부터 배출된 추출물 혼합물 내에 함유되어 있다. 본 실시예에서 약 85%의 용매로 구성된 추출물 혼합물은 라인 31을 통해 탑 25로 부터 배출되어 혼합물을 예열하는 역할을 하는 열교환기 32, 33, 34를 지나 우선 일련의 저압 플래시탑 35, 36 및 37로 보내지며 여기서 물과 용매 일부가 증발된다. 플래시탑 35, 36 및 37에는 예컨대 캐스케이드 트레이와 같은 증기-액체 접촉장치가 그 상부가 설치되어 있어 탑 아래로 흐르는 환류액체와 탑위로 흐르는 용매증기가 역류 접촉되게끔 해준다. 탑 35바닥으로 부터 추출물과 용매혼합물 일부는 냉각되어 나타나 있진 않으나 기지의 방법에 따라 환류로서 플래시탑 35, 36 및 37 각각의 상부에 도입된다. 플래시탑 35, 36 및 37은 1.15-1.4바아의 동일압력에서 조작되는 것이 바람직하다. 본 특수예에서 플래시탑의 압력은 각기 1.15 및 1.4 바아이며 온도는 각기 약 180℃, 186℃ 및 211℃이다.

플래시탑 35를 떠난 용매와 추출물 혼합물은 플래시탑 36에 도입시키기에 앞서 열교환기 38에서 더 가열된다.

플래시탑 35 및 36에서 추출물 혼합물로부더 분리된 용매증기는 상당량의 수증기를 함유한다. 플래시탑 35와 36으로 부터의 혼합 용매증기 및 수증기는 라인 39를 지나 열교환기 32로 가며 여기서 대부분의 용매증기의 대부분과 수증기의 일부가 응축되며 라인 31로 부터의 추출물과 용매혼합물은 예열된다. 응축물과 비응축증기는 라인 41을 지나 하기에 설명된 바와 같이 건조탑 45의 공급물의 일부로서 축적기 42에 저장된다.

저압플래시탑 36을 떠난 용매와 추출물 혼합물은 저압플래시탑 37로 가기전에 열교환기 46에서 더 가열된다. 플래시탑 37로 부터의 수증기와 혼합된 용매증기는 라인 31로 부터의 추출물과 용매혼합물을 더 예열하기 위한 열교환기 34를 통과하여 수증기와 용매증기 일부가 응축되게 된다. 응축물과 비응축 증기는 라인 41을 통해 건조탑 45의 공급물의 일부로서 축적기 42에 보내진다. 용매일부가 플래시탑 35, 36 및 37에서 증발제거된 용매와 추출물 혼합물의 나머지 부분은 열교환기 48, 49를 지나 그 구조가 플래시탑 35, 36 및 37과 유사한 중압플래시탑 50으로 보내진다. 중앙플래시탑 50은 1, 7-2.9바아의 압력에서 조작되는 것이 적합하며, 본 특수 실시예에서 중압 플래시탑의 압력은 2.07바아이며 온도는 239℃이다. 플래시탑 기지로 부터의 추출물용매 혼합물의 소량이 나타나 있진 않으나 기지의 방법으로 환류로서 플래시탑 50의 상부로 도입된다

중앙플래시탑의 상부를 떠난 용매증기는 라인 51을 통해 열교환기-응축기 46으로 보내지며 여기서 플래시탑 36으로 부터의 용매 및 추출물혼합물과 간접열교환 되며 이어 라인 31로 부터온 추출물 및 용매혼합물에 열을 공급해 주는 열교환기 33으로 보내진다. 열 교환기 33으로 부터의 응축된 용매증기는 라인 52를 통해 이후 설명되는 바와 같이 무수용매로서 재사용되기 위해 축적기 92로 보내진다.

중앙플래시탑 50에서 증발에 의해 용매 일부가 더 제거된 추출물 용매 혼합물은 중앙플래시탑 50으로 부터 배출되어 히터 54로 가며 여기서 혼합물이 288-310℃로 가열된 후 고압 플래시탑 55에 도입되어 추출물 혼합물로부터 나머지 용매 대부분이 제거되게 된다. 고압 플래시탑은 플래시탑 35, 36, 37 및 50과 그구조가 유사하며 2.9-3.14바아의 압력하에서 조작되는 것이 적합하며 본 특수예에서의 압력은 2.9바아이다. 플래시탑 35의 기저로 부터의 추출물과 용매 혼합물의 일부가 나타나 있진 않으나 기지의 방법으로 환류로서 고압플래시탑 55의 상부에 도입된다.

고압 플래시탑 55의 상부를 떠난 용매증기는 라인 56을 통해 열교환기 49로 가며 여기서 저압플래시탑 37로 부터의 추출물 용매혼합물과 간접 열교환되어 용매증기는 응축되고 추출물 용매혼합물에는 중앙플래시탑 50에 도입되기에 앞서 열이 공급된다. 용매증기는 열교환기 49에서 응축되며 응축물은 열교환기 38, 33을 지나 라인52를 통해 무수용매의 일부로서 추출탑 25에 공급된다.

고압 플래시탑 55의 기저로부터 배출된 탄화수소유 추출물과 용매혼합물은 열 교환기 48로 가서 플래시탑 37로부터의 용매 추출물 혼합물에 열을 공급해주며 팽창밸브 58을 지나 히터 60을 거쳐 추출물로 부터 용매를 더 회수하기 위해 진공플래시탑 65로 보내진다. 진공플래시탑은 0.25-0.55바아의 압력과293℃-315℃의 온도에서 조작될 수 있으며 본 특수예에서의 진공 플래시탑의 압력은 0.45바아이고 조작온도는 293℃이다. 플래시탑 35의 기저로 부터의 추출물 용매혼합물의 일부는 나타나 있진 않으나 기지의 방법으로 환류로서 진공 플래시탑 60의 상부에 공급된다.

진공플래시탑 65에서는 추출물로 부터 또 다른 용매의 분리가 일어난다. 용매증기는 진공플래시탑65의 상부로부터 배출되어 라인 66, 응축기 67을 지나 용매축적기 68로 간다. 비응축기체는 축적기 68로 부터 배출되어 라인 69를 통해 나타나 있진 않으나 적당한 진공공급원으로 보내지며 이 시스템으로부터 폐기될 수 있다.

진공플래시탑 65의 기저로 부터 배출된 탄화수소유 추출물은 아직 약간의 용매를 함유하고 있으며 예컨대 용매 7용량 %와 탄화수소추출물 93용량 %로 되어 있다. 이 추출혼합물은 추출스트리핑탑 71의 상부로 도입된다.

추출물스트리핑 탑 71은 버블캡트레이가 설치되어 있는 전형적인 역류 증기-액체 접촉컬럼으로서 여기서 탑의 아래로 흐르는 액체추출물과 라인 72를 통해 탑 71의 저부로 도입된 불활성 스트리핑 기체가 접촉되게 된다. 스트리핑탑 71의 기저로 부터의 추출물 혼합물의 일부는 냉각되어 환류로서 라인 73을 통해 탑의 상부로 되돌아온다.

약 50ppm이하의 용매를 함유하며 불포화 탄화수소 약 80중량 %와 포화탄화수소 약 20%로 구성된 추출물오일은 스트리핑탑 71의 저부로부더 배출되어 이것이 냉각되는 열 교환기 74로 가며 이어 라인 75를 통해 본 방법의 생성물로서 이 시스템에서 제거된다.

예컨대 질소와 같은 불활성 스트리핑 기체와 스트리핑된 용매 증기는 스트리핑탑 71의 상부로 부터 배출되어 라인 76을 지나 응축기 77로 가며 여기서 용매증기가 응축된다. 용매응축물은 응축물축적기 78에 모여 라인 79를 통해 무수용매저장소 92로 보내지며 추출탑 25에 무수용매로서 재순환된다. 분리기 78에서 응축출 용매로부터 분리된 불활성 기체는 압축기 80에 의해 재순환되어 라인 6을 지나 흡수기 5로 보내지며 재순환된 스트리핑 기체중 함유된 흔적량의 용매가 회수되게 된다. 본 예에서 추출물 스트리핑탑 71은 대기압이 약간 넘는 압력 예컨대 약 1.1-1.3 바아의 압력 및 299℃의 온도에서 조작된다. 응축기 77은 스트리핑기체 및 용매를 60℃로 냉각시켜 흡수탑 5로 재순환되기에 앞서 질소 또는 기타 스트리핑기체로 부터 용매의 대부분이 응축되게 한다. 흡수탑 5는 재순환 질소류로 부터 거의 모든 잔류용매를 회수한다.

라인 28을 통해 추출탑 25의 상부로 부터 얻은 추출찌꺼기 혼합물은 보통 약 15용량 %의 용매와 85용량 %의 탄화수소로 구성된다. 본 특수예에서 추출탑은 100용량 % 즉 오일충전원료 매 용량당 용매 1용량에 해당하는 무수 용매용량으로 조작된다. 본 특수예에서 추출찌꺼기 혼합물은 약 63℃의 온도에서 추출탑으로 부터 배출된다. 라인 28로 부터의 추출찌꺼기 혼합물은 런탱크 82에 모이며 열교환기 83 및 점화히터 85에서 가열된 후 용매가 추출찌꺼기 혼합물로 부터 분리되는 진공플래시탑 86내로 도입되게 된다. 한 바람직한 구체예에서 추출찌꺼기 진공플래시탑 86은 0.7바아의 압력 및 298℃의 온도에서 조작된다. 적당한 공급원으로 부터의 환류 예컨대 무수 N-메틸-2-피롤리돈이 라인 87을 통해 환류로서 진공플래시탑 86의 상부에 공급된다.

추출찌꺼기 진공플래시탑 86에서 추출찌꺼기로부터 용매대부분이 분리되게 된다. 용매증기는 플래시탑 86의 상부로 부터 배출되어 라인 88을 통해 열교환기 83 및 냉각기 89를 거쳐 용매축적기 90으로 간다. 축적기 90 및 68로 부터의 응축물용매는 라인 79를 통해 런탱크 92로 보내지며 여기서 무수용매가 라인 26을 통해 추출탑 25로 배출된다. 비응축 기체는 용매축적기 90으로 부터 배출되어 라인 93을 통해 표시되어 있진 않으나 적당한 진공공급원으로 보내지며 폐기되거나 또는 이로부터 용매 증기를 회수하기 위해 더 처리될수 있다.

아직도 약간의 용매를 함유하고 있는 추출물 찌꺼기는 진공플래시탑 95의 저부로 부터 배출되어 라인 95를 통해 스트리핑탑 96의 상부로 가며 여기서 불활성 기체로 스트리핑되어 잔류용매가 추출찌꺼기로 부터 제거되게 된다. 흡수탑 5로 부터의 불활성기체는 라인 7 및 97을 경유하여 스트리핑탑 96의 저부로 도입된다. 추출찌꺼기 냉각기 98로 부터 추출찌꺼기 일부가 나타나 있진 않으나 환류로서 추출찌꺼기 스트리핑탑 96의 상부로 재도입된다. 바람직한 구체예에서 추출찌꺼기 스트리핑탑 96은 대기압을 약간 넘는 압력 예컨대 1.1-1.3바아의 압력 및 288℃에서 조작된다. 스트리퍼 96으로 부터의 용매함유질소는 스트리퍼 71로부터의 용매함유질소와 합해져서 흡수기 3에 재순환된 스트리핑 기체로부터 용매를 응축시키기 위한 응축기 77에서 냉각된다.

용매가 거의 제거된 추출찌꺼기는 스트리퍼 96의 저부로 부터 본 방법의 생성물로서 배출되어 열교환기 98로 가서 냉각된 후 라인 100을 통해 본 방법의 주생성물인 정제윤활유 원료로서 배출된다.

본 방법의 용매 정제계는 수증기 또는 저압플래시 탑 35 및 중앙플래시탑 48로 부터의 용매증기와 혼합된 증기를 처리하여 추출탑 25에서 재사용되는 무수용매를 회수케하는 건조탑 45로 구성된다. 수증기나 증기를 함유하는 용매증기는 저압플래시탑 35로 부터 라인 39를 통해 열 교환기 33으로 보내지며 여기서 증기는 추출탑 25의 기저를 떠나 라인 31을 통해 도입된 추출물 혼합물과 열교환에 의해 냉각되고 부분적으로 응축되게 된다. 결과 생성된 습윤용매, 용매증기 및 수증기로 구성된 증기-액체 혼합물은 라인 41을 통해 축적기 드럼 42로 가며 여기서 습윤용매(액체)가 용매증기와 증기로 부터 분리된다.

축적기 드럼 42로 부터의 습윤용매는 라인 101을 통해 건조탑 45에 도입되며 용매증기를 함유하는 증기는 라인 102를 통해 건조탑 45에 도입되며 여기서 무수용매가 증기 및 용매증기로부터 분리된다.

수증기를 함유하는 중압분리기 48로 부터의 용매증기는 라인 49를 통해 열 교환기-응축기 34로 가며 여기서 이들은 라인 31로 부터의 추출물 혼합물과의 간접 열 교환에 의해 냉각되고 부분 응축된다. 열교환기 응축기 34에서 추출물 혼합물은 이것이 저압플래시탑 35에 도입되기에 앞서 예열되며 라인 49로 부터의 용매증기 일부는 응축된다. 응축된 용매는 수증기가 거의 제거되었으며 열 교환기-응축기 34로 부터 배출되어 라인 50, 49를 통해 라인 106을 거쳐 무수용매 축적기 92로 간다. 열 교환기-응축기 34로 부터의 비응축증기는 라인 51을 통해 건조탑 45로 보내져 용매가 회수되게 된다.

건조탑 45는 컬럼을 통해 위로 흐르는 증기들과 아래로 흐르는 액체사이의 긴밀한 역류접촉을 위해 예컨대 다공관, 버블캡트레이와 같은 적당한 장치가 설치된 분별컬럼으로 구성된다. 건조탑 45에는 각종 공급류와 함께 건조탑에 도입되는 용매의 일부와 물 전부를 증발시키기 위한 리보일러 103이 분별컬럼 기저에 설치되어 있다.

무수 N-메틸-2-피롤리돈은 건조탑 45로 부터 라인 104를 통해 배출되어 열 교환기 33을 지나 라인 52를 통해 무수용매 추출기 92로 보내지며 추출탑 25의 무수용매로서 사용된다. 본 특수예에서 건조탑 45는 1.08바아의 압력 및 216℃의 기저온도 즉 리보일러 온도와 104-132℃의 탑 상부온도에서 조작된다. 건조탑 45의 상부로 부터 배출된 증기와 수반된 용매증기의 일부는 라인 108을 통해 응축기 109에서 냉각되고 응축된다. 소량의 용매를 함유하는 응축수는 물드럼 110에 모이며 이로부터 물 일부가 라인 111을 통해 환류로서 건조탑 45의 상부에 재순환되며 일부는 라인 27을 통해 추출탑 25로 보내져 추출탑에서의 용매조절제 또는 환류로서 쓰인다. 건조탑 45의 상부로부터 배출된 소량의 N-메틸-2-피롤리돈을 함유하는 나머지 증기는 라인 16을 통해 흡수탑 15로 보내지며 여기서 라인 14로 부터의 공급물질 일부와 긴밀히 역류접촉되어 증기로 부터 용매를 회수하게 된다.

여기서 설명한 바와 같은 용매정제계에서 물이 윤활유 공급원료와 함께 시스템내로 도입되는 것은 불가피하며 따라서 무수용매 추출계에서조차 시스템으로 부터 무관한 물을 제거하기 위한 장치가 설치되어 있어야 한다. 여기서 설명한 바와 같은 시스템에서 다른 수분오염원은 히터나 열교환매질로서 증기나 물을 사용하는 열교환기의 누수로 인해 일어난다. 과량의 물은 과량의 물을 증기 형태로 하여 라인 16을 통해 흔적량의 용매를 제거하기 위한 흡수탑 15로 보낸후 응축기 18에서 응축시켜 레이트드럼 19에 물을 모음으로써 제거된다.

본 발명의 방법은 탈납, 용매정제 및 유사한 탄화수소처리 조작시 생기는 용매와 탄화수소 혼합물로 부터 용매를 거의 완전히 회수하게 해주며 종래의 용매회수방법과 비교시 에너지 절약의 효과가 있는 것은 이 분야에 숙련된 자들에겐 자명한 사실이다. 본 발명을 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하는 윤활유 용매정제법을 참조로 상세히 설명하였으나 본 방법은 또한 다른 용매정제공정, 용매탈납공정 및 저 비점 용매나 용매혼합물을 고비점액체로 부터 분리시키는 기타 방법등에도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 휘발성 물질과 휘발성이 적은 물질로 구성된 혼합물로부터 휘발성 물질을 회수하는 방법에서, 상기 휘발성 물질을 압력을 점차 증가시킨 다수의 플래시 증발대역내에서 증발시켜 상기 혼합물로부터 상기 휘발성물질을 제거하는데 있어, 외부열은 최종고압 증발대역에만 외부로부터 공급되며 앞서의 각 증발대역의 열은 계속되는 증발대역으로 부터의 증기들과의 열 교환에 의해 공급되며 이 공정이 상기 혼합물을 상기 1차 압력 수준하에서 다수의 플래시 증발단계를 받게하여 상기 혼합물로 부터 상기 휘발성물질 일부를 제거한후 결과 생성된 혼합물을 점차 더 높은 압력하의 다수의 플래시 증발 대역에서 증발시키는 것으로 구성된 방법.
2. 제1항에 있어서 상기 혼합물이 N-메틸-2-피롤리돈을 용매로서 사용하는 윤활유 용매정제 공정으로부터의 추출물상으로 구성된 방법.
3. 탄화수소보다 비점이 낮은 용매와 탄화수소의 혼합물로 부터 용매를 점차 증가된 압력하의 다수의 플래시 증발 대역내에서 상기 탄화수소로부터 분리하는 용매 회수법에서, 상기 용매와 탄화수소 혼합물을 다수의 1차 압력 수준의 플래시 증발단계를 받게하여 이 혼합물로부터 상기 용매 일부를 제거한 후 결과 생성된 용매와 추출물 혼합물을 점차 압력을 높힌 다수의 플래시 증발 대역에서 플래시 증발시키는 것으로 구성된 용매의 회수법.
4. 제3항에 있어서 상기 혼합물이 파라핀족 탄화수소로 구성된 방법.
5. 제3항에 있어서 상기 혼합물이 방향족 탄화수소로 구성된 방법.
6. 제3항에 있어서 상기 혼합물이 나프텐족 탄화수소로 구성된 방법.
7. 윤활유 공급원료를 용매정제하는 방법에서 상기 윤활유 공급원료를 용매정제조건하 추출대역에서 상기 공급원료의 용매정제조건하 추출대역에서 상기 공급원료의 방향족 성분들에 대한 선택성 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈과 압력하에 접촉시켜 상기 용매 소량으로 구성된 추출찌꺼기 상과 추출물 및 상기 용매 다량으로 구성된 추출물상을 생성시킨후 상기 추출찌꺼기상을 상기 추출물상과 분리하고 상기 용매를 용매와 추출물혼합물로부터 제거하는데 있어 상기 추출물상을 점차 더 높은 압력하 다수의 플래시 증발대역에서 연속적으로 플래시 증발시키되 처음은 상기 추출대역보다 낮은 압력하에서 증발시키며 여기서 상기 고압증발대역에는 외부공급원으로 부터 열이 공급되며 앞서 각 증발대역에서의 열은 계속되는 각 증발대역으로 부터의 증기들과의 열교환에 의해 공급되며, 이 공정이 상기 용매와 추출물혼합물을 상기 1차 압력 수준하에서 다수의 플래시 증발을 받게 하여 상기 혼합물로 부터 상기 용매일부를 제거한후 결과 생성된 용매와 추출물혼합물을 점차 압력을 높힌 다수의 플래시 증발대역 내에서 플래시 증발시키는 것으로 구성된 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 1차 압력수준의 플래시 증발대역이 같은 압력하에 조작되는 적어도 2개 이상의 플래시증발 대역으로 구성되는 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 1차 압력수준의 플래시 증발대역의 압력이 1.15-1.4바아 범위인 방법.
10. 제9항에 있어서 상기 계속되는 압력수준의 압력이 각기 1.7-2.9바아 및 2-7바아 범위인 방법.

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