KR870001464B1 - 노르말 파라핀의 분리방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

노르말 파리핀의 분리방법

본 발명은 탄화수소의 분리방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 노르말 파라핀 및 그와 비슷한 구조의 탄화수소의 혼합공급물로부터 노르말 파라핀을 분리하기 위해 탈착제와 결정상 실리카 조성물을 사용하는 공정에 관한 것이다.

분리방법에 있어서 특히 역류 고정베드(bed) 형태의 방법에 의한 많은 선공정이 있는데 그 공정은 고체 흡착제를 사용하여 다른 종류의 탄화수소로부터 노르말 파라핀을 분리하는 것이다. 그와같은 공정의 예로는 브루톤 등에 의한 미국특허 제2, 957, 927; 릭커스등에 의한 제3, 239, 455호 ; 뉴질등에 의한 제3, 405, 057호 ; 원레스에 의한 제4, 000, 059호 ; 비저에 의한 제4, 006, 197호 등이 있다. 상기 분리의 선공정을 진행시키는데 사용되는 가장 일반적인 흡착제는 결정성 알루미노실리케이트인데, 제올라이트가 가장 잘 알려져 있다. "분자체(molecular seive)" 구조인 결정성 알루미노실리카케이트란, 특별한 크기와 형태의 분자혼합물 중에서 상기 분자들을 수용할 수 있는 횡단지름의 포어(pore)를 함유한다는 것인데, 측쇄와 시클릭은 제거되고 노르말 파라핀을 수용하므로서, 혼합물로부터 수용되는 분자가 분리된다.

"실리카라아트(silicalite)"라고 알려진 새로운 결정성실리카 분자체 형태의 흡착물질이 최근에 발명되었다. 실리카 라이트는 그로스 등에 의한 미국특허 제4, 061, 724호에 서술되고 청구되었다. 그로스 등에 의한 실리카라이트를 사용하는 분리공정이란 일반적으로 수용액으로부터 유기화합물을 분리하는 것이다. 그로스 등에 의한 분리에 있어서 유기용액으로부터 분리되는 유기분자란 n-부탄올, 메틸셀로솔브, 메탄올과 페놀이다.

본 발명은, 분리 공정에 공지된 흡착제가 아닌, 실리카라이트를 사용하여 여러 구조의 탄화수소환합물로부터 노르말 파라핀을 분리하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 한가지 간단한 실례로는 분자당 6개 이상의 탄소원자를 함유하는 시클릭 탄화수소와 측쇄 탄화수소로부터 선택된 탄화수소의 다른 구조를 갖는 같은 혼합물로부터 노르말 파라핀을 분리하는 방법이 있다. 본 공정은 흡착제에 의하여 노르말지방족 탄화수소의 선택적인 흡착에 영향을 주기 위하여, 실리카라이트로 구성된 흡착제를 흡착조건하에서 혼합물과 결합시키는 것이다.

본 발명의 다른 예는 분자당 6개 이상의 탄소원자를 함유한느 시클릭 탄화수소와 측쇄 탄화수소에서 선택된 탄화수소의 그밖의 구조의 혼합물로부터 노르말 파라핀을 분리하는 공정이다. 본 공정은 실리카라이트로 구성된 흡착제를 사용한다. 본 공정은 다음과 같은 공정으로 이루어진다. (a) 흡착제 칼럼을 통한 네트유체흐름(net fluid flow)을 단일방향으로 유지하는데, 상기 칼럼은 그 안에서 분리 작동상 기능이 발생하고, 결합된 칼럼의 종단 대역과 연속적으로 상호 결합을 하여 계속적인 대역을 제공하는 최소한 세 개의 대역으로 되어 있다 ; (b) 칼럼의 흡착 대역을 유지시키는데, 흡착 대역이란, 대역의 상향류 부위의 공급된 유입류와, 대역의 하향류 부위의 추출찌꺼기 유출류 사이에 고정된 흡착제로서 정의된다 ; (c) 흡착대역으로부터의 상향류 가까이에 정제대역을 유지시키는데, 정제대역이란 정제대역의 상향류부위의 추출유출류와 정제대역의 하향류에 공급된 유입류 사이에 고정된 흡착제로 정의된다 ; (d) 정제대역으로부터의 상승류 가까이에 탈측대역을 유지시키는데, 탈착대역이란 대역의 상향류 부위 탈착제 유입류와 대역의 하향류 부위의 탈착제 유출류 사이에 고정된 탈착제로 정의된다 ; (e) 흡착조건하의 흡착대역으로 공급된 혼합물을 통과시켜 노르말 파라핀을 선택적으로 흡착하고 흡착대역으로부터 추출찌꺼기의 유출류를 배출하고 ; (f) 탈착조건하의 탈착대역으로 탈착제를 통과시켜 흡착제로부터 노르말 파라핀을 치환하고 ; (g) 노르말 파라핀과 탈착제로 구성된 추출 유출류를 탈착대역으로부터, 회수하고 ; (h) 측쇄 및 시클릭 탄화수소로 구성된 추출찌꺼기 유출류를 탈착대역으로부터 회수하고 ; (i) 흡착대역내의 액체류에 대하여 하향류로서, 공급유입류, 추출찌꺼기 유출류, 탈착제 유입류와 추출유출류를 주기적으로 흡착칼럼을 통과시켜 흡착제와 추출유출류 및 추출찌꺼기 유출류의 생성대역을 이동시킨다.

본 발명은 공급혼합물, 흡착제, 탈착제와 작동조건과도 연관이 있는데 상기 모든 것은, 본 발명의 각각의 국면에 대한 다음의 논의에 서술되어 있다.

본 발명의 좀더 나은 이해를 얻기 위하여, 본 명세서 전반에 사용되는 술어의 정의가 다음에 주어진다.

"공급류"란 공정시 흡착제를 통과하는 공급물질의 흐름을 나타낸다. 공급물질은 하나 이상의 추출성분과 하나 이상의 추출찌거기 성분으로 이루어진다. "추출성분"이란 흡착제에 의해 더욱 선택적으로 흡착되는 화합물 또는 화합물의 형태이며 "추출찌꺼기 성분"은 선택적으로 덜 흡착되는 화합물 또는 화합물의 형태이다. 본 공정에 있어서, 공급류로부터의 노르말 파라핀은 추출성분이며 공급류의 이소파라핀과 시클릭 탄화수소는 추출찌꺼기 성분이다. 일반적으로 본 명세서에 사용되는 추출성분이란 용어는 본 공정에 있어서의 노르말파라핀과 같은 목적 생성물로서 더욱 선택적으로 흡착된 화합물 또는 화합물의 형태이다.

"탈착물질"이란 일반적으로 추출성분을 탈착시키는능력이 있는 물질을 뜻한다. "탈착제류" 또는 "탈착제유입류"란 탈착물질이 흡착제를 통과할 때의 흐름을 나타낸다. "추출찌꺼기 유출류"란 대부분의 추출찌꺼기 성분이 흡착제로부터 제거된 흐름을 말한다. 추출찌꺼기류의 조성은 100% 탈착물질에서 실질적인 100%의 추출찌꺼기 성분까지의 다양성을 갖는다. "추출류" 또는 "추출유출류"란, 탈착물질에 의해 탈착되었던 추출물질이 흡착제로부터 제거되는 흐름을 말한다. 추출류의 조성 역시 100%의 탈착물질에서 실질적으로 100% 추출성분까지의 다양성을 갖는다.

본 발명에 의하여, 높은 회수율(90% 또 는 그이상)로서 고순도(99+%)의 노르말 파라핀을 생산하는 것이 가능하지만, 추출성분이 흡착제에 의하여 완전히 흡착되지도, 흡착제에 의하여 추출찌꺼기 성분이 완전히 비흡착되지도 않는다. 그러므로 추출류에 소량의 추출찌꺼기 성분이 존재할 수 있으며 마찬가직로 추출찌꺼기류에 소량의 추출물이 존재할 수 있다. 그러므로 추출류와 추출찌꺼기류는 특별한 흐름에 존재하는 추출성분과 추출찌꺼기 성분의 농도의 비율에 의하여 각각 그리고 공급혼합물로부터 구별된다. 더욱 명백히 하자면, 흡착된 노르말 파라핀의 농도의 비-흡착 성분에 대한 비율은, 추출찌꺼기류에서 가장 낮고, 공급 혼합물에서 가그다음으로 높으며, 추출류에서 가장 크다. 마찬가지로 비-흡착 성분의 농도의 흡착된 노르말 파라핀에 대한 비율은, 추출찌꺼기류에서 가장 높으며, 공급 혼합물에서 가그 다음으로 높으며 추출류에서가 가장 낮다.

흡착제의 "선택적 포어 부피"란, 공급원으로부터 선택적으로 추출성분을 흡착하는 흡착제의 부피이다. 흡착제의 "비-선택적 공극부피(void volume)"란 공급원으로부터 추출성분을 선택적으로 유지시키지 않는 흡착제의 부피이다. 상기 부피는 흡착제 입자사이에 흡착성자리와 흡착제 입자간 공극공간을 함유하지 않는 흡착제의 공동을 포함한다. 선택적 포어 부피와 비선택적 공극 부피는 일반적으로 부피로 표현되며, 흡착제의 주어진 양에 대해 충분한 작동이 발생되도록 하기 위해 작동대역을 통과하는데 필요한 적당한 유속을 결정하는데 중요하다.

흡착제가 작동 대역안으로(본 명세서에 정의되고 서술되어짐) "통과"할 때 그의 비-선택적 공극부피와 그의 선택적 포어부피는 유체를 상기 대역으로 운반한다. 비선택적 공극부피는, 비선택적 공극부피에 존재하는 유체를 치환하도록 흡착제의 역류방향으로서 같은 대역에 통과되는 유체의 양을 결정하는데 사용된다. 만약 대역을 통과하는 유체의 속도가 대역을 통과하는 흡착물질의 비-선택적 공극부피의 속도보다 적을 때 흡착제에 의하여, 대역으로 유입되는 액체의 네트 흡기(net entrainment)가 있다. 네트흡기는 흡착제의 비-선택적 공극부피에 존재하는 유체이기 때문에, 대부분의 경우 덜-선택적으로 유지되는 공급성분으로 이루어진다.

상기 보기에 있어서 흡착제의 선택적 포어부피는, 흡착제 주위의 유체로부터의 추출찌꺼기 물질의 흡착자리로 예를 들을 수 있는데 왜냐하면, 그 예에 있어서, 선택적 포어부피에 있는 흡착성 자리에서의 추출물질과 추출찌꺼기 물질사이에 경쟁이 있기 때문이다. 흡착 추출 물질에 대하여 다량의 추출찌꺼기 물질이 있다면, 추출물은 흡착제에 의해 흡착되기에 충분할 정도로 경쟁적이다.

본 발명의 공정에 사용되는 공급원은 탄화수소인데, 분자당 약 2에서 약 30까지의 탄소원자를 갖는다. 전형적인 탄화수소내의 탄소수의 범위는 좁아지기도 하는데, 약 3 내지 약 10탄소수로 되어 있다. C₁₀-C₁₅케로신 또는 C₁₀-C₂₀기체요일이 전형적인 공급류이다. 공급류는 노르말파라핀, 이소파라핀과 시클릭탄화수소를 함유하는데, 다양한 농도로 분자당 6 이상의 원자를 함유하는 방향족은 포함되지만 지방족은 약간이거나 거의 없다. 탄화수소가 유도되는 조물질의 형태와 탄소수의 범위에 의하여, 노르말 파라핀의 농도는 공급원의 약 15 내지 약 60부피%이며 방향족의 농도는 공급원의 약 10 내지 약 30부피%가 된다. 공급류의 단지 약 2 내지 약 4부피%만의 방향족 농도를 갖는 공급류는 덜 보편적이다. 방향족 공급원이 이소파라핀과 같은 벤젠이 아닌 것은 본 공정에 사용되는 흡착제의 포어에 유입되지 못하는데 왜냐하면, 횡단지름이 너무 크기 때문이며 거의 대부분의 방향족은 추출 찌꺼기류에 남게 된다. 방향족 공급원은 알킬벤젠과 같은 단일 시클릭 방향족 ; 인데인 또는 알킬인데인 ; 그리고 나프탈렌, 바이페닐 또는 아세나프텐 등의 비시클릭 방향족을 포함한다.

흡착분리공정의 다양한 선공정에 사용되는 탈착물질은 사용된 작동의 형태에 따라 매우 다양하다. 선택적으로 흡착되는 공급성분이 세정류(purge stream)에 의해 흡착제로부터 제거되는 스윙베드(swing bed)공정에 있어서, 탈착선택은 확정정이지 않으며, 메탄, 에탄 등과 같은 기체성 탄화수소 또는 질소 또는 수소와 같은 그외의 기체형태로 구성된 탈착물질은 온도를 올리거나 또는 감압하거나 또는 둘다를 사용하여 흡착제로부터 흡착된 공급성분을 효과적으로 세정하게 한다. 그러나, 액체상을 유지하기 위하여 실질적으로 일정한 압력과 온도에서 일반적으로 계속해서 작동되는 흡착분리공정에 있어서 탈착물질은 많은 경우에 만족할 수 있도록 적절하게 선택되어야 한다. 먼저,탈착물질은, 그 자신이 강하게 흡착되어 다음 단계의 흡착회로에서, 탈착물질에 대한 추출성분의 치환을 부적당하게 막지 않을 적당한 질량 유속으로서 흡착제로부터 추출성분을 치환해야 한다. 선택성이라고 표현된 것은(차후 상세하게 논의됨), 탈착물질에 대한 추출찌꺼기 성분에 있어서보다는 모든 추출물 성분에 대한 흡착제의 선택도가 추출 찌꺼기류에서보다 큰 것을 나타낸다. 두번째로, 탈착물질은 특별한 흡착제 및 특별한 공급혼합물에 대해 양립성이어야 한다. 특히, 그들은 추출찌꺼기 성분에서보다는 추출성분의 홈착제의 명백한 선택성을 감소하거나 없애서는 안된다. 탈착물질은 공정시 공급혼합물로부터 용이하게 분리되어야 한다. 추출찌꺼기류와 추출류는 탈착물질과 함께 탈착물질의 최소부분의 분리방법없이 혼합물내의 흡착제로부터 제거되는데, 추출생성물과 추출찌꺼기 생성물의 순도는 매우 높지도 않고, 탈착물질도 공정에 재사용에 유용한 정도도 아니다. 그러므로 본 공정에 사용되는 어떠한 탈착물질이라도 추출과 추출찌꺼기류에 있는 공급성분으로부터 탈착물질의 최소한의 부분까지 간단한 분별 증류를 사용하여 분리할 수 있도록, 공급혼합물과는 실질적으로 상이한 평균 비등점을 가지므로서 공정에 있어서 탈착물질의 재사용을 가능케 하는 것이 양호하다. 본 명세서에 사용되는 "실질적으로 상이한"이란, 탈착물질과 공급혼합물의 평균 비등점의 차이가 최소한 5℃인 것을 뜻한다. 탈착물질의 비등점범위는 공급혼합물의 것보다 높거나 낮다. 마지막으로, 탈착물질은 사용이 유용하며 적당한 가격을 갖는 물질이어야 한다. 본 발명에 양호한 등온, 등압, 액체상 공정에 있어서, 공급혼합물의 것과 실질적으로 상이한 평균 비등점을 갖는 파라핀으로 이루어진 탈착물질이 상기 요구를 만족하고 특별히 효과적임이 알려졌다.

본 발명의 공정에 사용되기 위한 흡착제는 앞서 서술된 것과 같이 그로스 등이 지은 것에 의한 실리카라이트로 구성된다. 실리카 라이트는 소수성 결정성 실리카분 자체이다. 알루미늄에 의해 영향을 받지 않는 구조이므로, 실리카라아트는 이온-교환력이 없고 소수성이며 친유기성이다. 그리므로 실리카라이트는 제올라이트가 아닌 분자체로 이루어졌다. 실리카라이트는 상기 이유에 의하여 본 발명의 분리공정에 특히 적합한데, 포어의 크기와 형태(약 6앵스트롬(Å)의 지름)는 실리카라이트가 분자체로서의 기능을 할 수 있게 한다. 즉, 노르말 파라핀을 채널 및 내부구조로 수용하는 반면 다른 구조의 탄화수소의 분자를 배척한다. 실리카라이트에 대한 상세한 논의는 논문 "Silicalite, A New Hydrophobic Crystalline Silica Molecular Sieve"; Nature, Vol.271, (2월 9일 1978)에 서술되어 있다.

흡착제는 공급혼합물 및 탈착물질과 교대로 결합하는 농밀한 콤팩트(compact) 고정베드의 형태로 사용된다. 본 발명 가장 간단한 예에서 단일정지 베드의 형태로 사용되는데 이 경우 공정은 단지 반-계속적(semi-continuous)이다. 다른 예에 있어서, 2개 이상의 정지베드의 세트는 적당한 밸브와 결합되어 고정베드 내에서 사용되기 때문에 공급혼합물은 하나 이상의 흡착제 배드를 통과하고 탈착물질은 세트내의 하나 이상의 다른 베드를 통과한다. 공급혼합물과 탈착물질의 흐름은 탈착제를 상향 또는 하향 통과한다. 유체-고체가 결합하는 정지베드에 사용된 종래의 어떠한 기구라도 사용될 수 있다. 실리카라이트 흡착제의 입자는 약 16-60메쉬(표준 미국 메쉬(mesh)의 범위를 갖는 것이 양호하다.

역류의 이동베드 또는 유사한 이동베드 역류 시스템은 고정흡착베드 시스템보다 매우 큰 분리효능을 갖으므로 양호하다. 이동베드 또는 유사한 이동베드 공정에 있어서, 흡착과 탈착은 추출과 추출찌꺼기류의 계속적인 생성을 가능케 하도록 계속해서 일어나며, 공급원과 탈착제류는 계속적으로 사용된다. 본 공정의 한가지 양호한 예는 유사한 이동베드 역류 시스템을 사용한다. 상기 흐름 시스템의 작동원리와 순서는 본원에 참고문헌으로 명시된 미국특허 제2, 985, 589호에 서술되어 있다. 상기 시스템에 있어서, 실(chamber)내의 흡착제의 상향이동처럼 다수 액체에 전진이동은 흡착제실의 가속점을 내린다. 단지 4개의 가속라인만이 어떠한 동일시간에서도 활성이다 ; 공급유입류, 탈착제 유입류, 추출찌꺼기 유출류, 그리고 추출유출류 가속라인, 상기와 일치하여, 고착 흡착제의 유사한 상향이동은 흡착제 충진베드의 공극부피를 사용한 액체의 이동이다. 따라서 역류 접촉이 유지되며 흡착제실의 하향 액체흐름 펌프에 의해 제공된다. 실의 꼭대기에서 바닥으로 활성가속점이 회로를 통과하는 동안, 실의 회로펌프는 상이한 흐름율이 필요한 상이한 대역을 이동통과한다. 계획된 흐름조절기는 상기 흐름율을 정하고 조절한다.

활성 액체가속점은 흡착제 실을 구분된 대역으로 효과적으로 나누는데, 각가가은 상이한 기능을 한다. 본 공정의 이러한 예에 있어서, 때때로 4번째 대역이 필요에 따라 사용되기는 하지만, 일반적으로 공정을 진행시키기에는 3개의 구분된 공정대역이 있다.

대역 1은 흡착대역인데, 공급유입류와 추출찌꺼기 유출류 사이에 흡착제가 위치한다. 본 대역에 있어서, 공급원료는 흡착제와 접촉하고, 추출성분은 흡착되며 추출찌꺼기는 배출된다. 대역 1을 통과하는 일반적인 흐름은 공급류가 대역때에 유입되는 곳에서부터 추출찌꺼기류가 배출되는 대역까지이므로, 본 대역에 있어서의 흐름은 공급입구로부터 추출찌꺼기 유출류로 흐를 때 하회류 방향으로 간주된다.

대역 1의 액체흐름에 대하여 상향류 근접지역은 정제대역인 대역 2이다. 정제대역은 추출 유출류와 공급 유입류 사이의 흡착제로서 정의된다. 대역 2에서 진행되는 기본적인 작동은 흡착제를 본 구역에 이동시킴으로써, 흡착제의 비-선택적 공극부피로부터 모든 추출찌꺼기 물질이 대역 2로 이동하게 하는 치환과, 흡착제의 선택적 포어 부피에 흡착되거나 흡착제 입자의 표면에 흡착된 모든 추출찌꺼기 물질의 탈착이다. 정제는 대역 3에서 배출되는 추출류 물질의 부분인 추출 유출류를 대역 2의 상향류 부위에서 대역 2로 통과시킴으로써 추출찌꺼기를 치환시켜 성취된다. 대역 2에 있어서 물질의 흐름은 추출 유출류로부터 공급 유입류로 가는 하향류 방향이다.

대역 2에 있어서 유체흐름에 있어서 대역 2의 상향류 근접지역은 탈착대역 또는 대역 3이다. 탈착대역에는 탈착입구와 추출유출류 사이의 흡착제로 정의한다. 탈착대역의 기능은, 공정의 선회로에 있어서 대역 1의 공급물과 선결함을 하는 동안 흡착제에 흡착되는 추출성분을 치환하도록 탈착물질이 본 구역을 통과하도록 하는 것이다. 대역 3에 있어서 유체의 흐름은 대역 1 및 2의 것과 실질적으로 같은 방향이다. 때때로, 대역 4인 선택적 완충대역이 사용된다. 본 대역은, 추출찌꺼기 유출류와 탈착제 유입류 사이의 흡착제로서 정의되는데, 대역 3의 유체흐름에 대하여 상향류에 근접되게 장치된다. 대역 4는 탈착단계에 사용되는 탈착제의 양을 절약하기 위해 사용되는데, 그 이유는 대역 1로부터 제거되는 추출찌꺼기류의 일부는 대역 4를 통과하여 상기 대역에 존재하는 탈착물질의 대역 바깥의 탈착 대역으로 보내기 때문이다. 대역 4는 충분한 흡착제를 함유하여, 대역 1에서 배출되어 댕겨 4로 유입되는 추출찌꺼기류에 존재하는 추출찌꺼기 물질이 대역 3으로 유입되어 대역 3으로부터 제거되는 추출류의 오염을 막게 한다. 예를들어 4번째 선택적 대역이 사용되지 않는 경우에 있어서, 대역 1로부터 대역 4를 지나가는 추출찌꺼기류는 대역 1로부터 대역 3을 지나가는 추출찌꺼기류에 존재하는 소량의 추출찌꺼기류가 있을 때 추출류가 오염되지 않도록 대역 1로부터 대역 3으로 가는 흐름을 정지시킬 수 있도록 조절되어야 한다.

흡착제의 고정베드를 통과하는 유입과 유출류의 순환장치는 유입과 유출류를 이등시키는 일련의 방법으로 작동되는 밸브가 있는 분기장치를 사용함으로써 고체흡착제에 대하여 역류시키는 방법으로 성취된다. 유체에 대하여 고체흡착제의 역류에 영향을 줄 수 있는 또 다른 공정형태는, 유입과 유출류가 결합되어 있는 밸브, 공급유입, 추출유출, 탈착유입과 추출찌꺼기 유출류가 흡착베드를 통해 같은 방향으로 통과하는 라인이 있는 회전디스크 밸브를 사용한다. 분기장치와 디스크 밸브는 모두 본 공정에서 공지되어 있다. 본 공정에 사용될 수 있는 회전디스크 밸브는 본원에 참고로 제시된 미국특허 제3, 040, 777호 3, 422, 848호에 서술되어 있다. 상기 특허에는 고정된 원천으로부터 다양한 유입과 유출류의 적당한 흐름이 어려움없이 성취되는 회전형 결합밸브에 대해 서술되어 있다.

여러 예에 있어서, 하나의 작동대역은 다른 작동대역에 비해 다량의 흡착제를 함유한다. 예를 들자면, 어떤 작동에 있어서, 완충대역은 흡착과 정제구역에서 요구되는 흡착제와 비교해 볼 때 소량의 흡착제를 함유한다. 또한 흡착제로부터 추출물질을 쉽게 탈착시키는 탈착제를 사용하면 완충대역 또는 흡착대역 또는 정제대역 또는 상기 모든 대역에 있어서 필요한 흡착제와 비교해 볼 때, 탈착 대역에서는 상태적으로 소량의 흡착제가 필요하다. 단일칼럼에 있어서 흡착제가 요구되지 않기 때문에, 일련의 칼럼 또는 다실의 사용은 본 발명의 범위이다.

모든 유입 또는 유출류가 동시에 사용되는 것은 필요하지 않은데 사실상, 많ㅇ느 경우에 있어서, 다른 것들은 유입 또는 유출에 영향을 주는동안 몇몇의 흐름은 잠근다. 본 발명의 공정에 사용되는 기구는, 다양한 유입 또는 유출류가 계속적인 작동을 위해 부착되고 교대적 또는 주기적으로 이동되는 유입 또는 유출탭이 그 위에 장치된 결합도관에 의해 결합된 개별적인 일련의 배드도 함유한다. 몇몇의 예에 있어서, 걸합도관은 공정내 또는 외로 통과하는 물질이 지나가는 기능을 하지 않는 표준작동시, 결합도관을 전이탭과 결합한다.

추출 유출류의 최소한 부분은 탈착제의 최소한 부분이 분리되어 감소된 농도의 탈착제를 함유하는 추출 생성물을 생성하는 분리장치로 유입된다. 공정의 작동에 필요하지는 않지만, 추출찌꺼리 유출류의 최소한의 부분도, 최소한부분의 탈착물질이 분리되어, 공정에 재사용되는 탈착류와 감소된 농도의 탈착물질을 함유하는 추출찌꺼기 생성물이 생성되는 분리장치를 통과하는 것이 양호하다. 분리장치는 전형적으로 분별칼럼이며, 형태와 작동은 분리공정에 공지되어 있다.

참고문헌으로는 D. B. Broughton에 의한 미국특허 제2, 985, 589호와 1968년 4월 2일 일본 도쿄에서의 34차 Annue/Meeting of the Society of Chemical Engineers에서 발표된 D. B. Broughton의 "Continuous Adsouptive Processing-A New Separation Techniqu"이란 제목의 논문이 있는데, 참고문헌으로서 본건에 열거된 상기 두건에는 유사한 이동베드 역류 공정흐름도표의 설명이 있다.

액체 또는 증기상 공정이 많은 흡착분리 공정에 사용되었음에도 불구하고 액체-상 공정이 본 공정에 양호한데 그 이유는 낮은 온도가 요구되고, 액체-상 공정에 의한 생성물이 증기-상 공정에 의해 얻어지는 추출 생성물을 능가하는 높은 수율 때문이다. 흡착조건에는 약 40℃에서 약 250℃의 온도 및 액체-상을 충분히 유지할 수 있는 압력이 포함된다. 탈착 조건에는 흡착상태에 사용되는 것과 똑같은 온도범위와 압력이 포함된다.

본 발명의 공정에 사용되는 기구들의 크기는 중간-공장규모(미국특허 제3, 706, 812호를 보시오)부터 상업적 규모까지 매우 다양하며, 유속은 한시간당 3 내지 4cc와 같이 소량에서부터 수천갈론까지의 범위를 갖는다.

본 발명의 분리에 사용되는 상업적으로 유용한 흡착제는 입구지름이 6앵스트롬 이하이며 그 예로는 캐버자이트, Type A(나트륨과 칼슘형), 포우저사이트, 모르테나이트 등이 있다. 이들 흡착제에 있어서의 문제점은 직쇄 탄화수소 공급물을 탈착분리로 치환할 때의 낮은 교환율이므로 탈착에 효과를 주기 위해서는 길고 불필요한 순환 시간이 요구된다.

본 발명의 결과는 실리카라이트인데 이것은 6앵스트롬의 입구지름을 갖는데 상기와 같은 낮은 교환율이 존재하지 않는다.

다음의 실시예들은 본 발명의 또 다른 방법을 설명한 것인데 발명의 본 실시예에 서술된 작동상태나 물질에만 국한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

2중량% 물을 함유하여 상업적으로 유용한 진흙(약 20중량%)으로 결합된 5A형의 Ca교환된 분자체(5앵스트롬의 포어 입구지름)를 산출한다. 상기 물질의 소량을 다음의 방법에 의하여 동적시험 장치내에서 노르말 파라핀 교환을 위해 시험하였다. 16%의 n-테트라데칸이 내재된 이소옥탄의 첫번째 혼합물을 고정베드의 한끝으로 유입시켜 2070kPa게이지(gauge), 232℃ 및 3LHSV(liquid hourly space velocity)에서 상기 신선한 분자체베드 40cc와 접촉시켰다. 분자체 공동이 고정된 베드의 다른 한끝으로의 유출물의 GLC분석에 의해 명백해진 것과 같이, n-테트라데칸으로 채워졌을 때, 화학적으로 순수한 16%의 n-데칸이 내재된 화학적으로 순수한 이소옥탄을 함유하는 탈착제 2차 혼합물을 상기 조건하에서 고정된 베드의 한끝으로 유입시켜 공동내의 n-테트라데칸을 n-데칸으로 치환시킨다. GLC분석에 의하여 유출물이 n-테트라데칸을 함유하지 않을 때까지 상기 공정을 계속한다. 유출물이 n-데칸을 함유하지 않을 때까지 상기 한끝으로 1차 혼합물을 재유입시킨다. 유출물에 내재된 n-테트라데칸의 농도변화의 경사도가 n-테트라데칸의 흡착율의 양으로서 관찰되고 얻어졌다.

마찬가지로 유출물에 내재된 n-데칸의 농도변화의 경사도가 n-데칸의 흡착율의 양으로서 관찰되고 얻어졌다. 유출물에 함유된 총 노르말 파라핀에 대하여 유출물의 C₁₄의 농도를 10%에서 90%로 변화시키기에 요구되는 1차 혼합물의 부피는 n-C₁₄의 흡착율의 양으로서 얻어질 수 있다. 유출물에 함유된 총노르말 파라핀에 대하여 유출물의 C₁₀의 농도를 10%에서 90%로 변화시키기에 요구되는 2차 혼합물의 부피는 -C₁₀의 흡착율의 양으로서 얻어질 수 있다. 각 경우에 있어서, 부피가 증가함에 따라 흡착율은 늦어진다. 10%에서 90%로의 변화에 요구되는 부피는 "격변기울기(breakthroug slope)"로서 나타내졌다.

상기 상업적 흡착제에 있어서 n-C₁₀의 격변 기울기는 60.0ml이고 n-C₁₄는 12.8ml이었다.

[실시예 2]

흡착제가 본 발명에 따른 실리카라이트 입자로 이루어진 것을 제외하고는 실시예 1에서의 시험을 반복하였다. n-C₁₀에서 관찰된 격변기울기는 19.3ml이고 n-C₁₀의 것은 12.6ml이었다.

상기 결과는 상업적인 5A흡착제의 사용과 비교했을 때 실리카라이트의 사용이 n-C₁₀의 흡착속도를 더욱 빠르게 하는데 유용함을 나타낸다. 그러므로, 실리카리이트는 5A흡착제에 의해 존재하는 것과 같이 한가지 노르말 파라핀에 있어서의 우세함은 보여지지 않는데, 다시 말해서 n-파라핀은 한 무리와 같이 흡착되고 탈착된다.

더구나, 기능상 상대적으로 많은 물(2중량%)이 요구되는 상업적인 흡착제와는 달리, 실리카라이트 흡착공정은 물이 전혀 필요없다. 그러므로, 실리카리이트는 사용함으로서 물에 의한 오염도 제거된다.

Claims (11)

1. 분자당 6개 이상의 탄소원자를 갖는 시클릭탄화수소와 측쇄탄화수소로부터 선택된 다른 구조를 갖는 같은 탄화수소의 혼합물로부터 노르말 파라핀을 분리하는 공정에 있어서, 흡착조건하에서 실리카라이트계 흡착제와 접촉시켜 노르말지방족 탄화수소를 선택적 흡착시키는 것을 특징으로 하는 노르말 파라핀의 분리방법.
2. 제1항에 있어서, 노르말 파라핀이 탈착조건하에서 탈착제에 의한 탈착으로 회수시키는분리방법.
3. 제2항에 있어서, 노르말 파라핀이 분자당 2개에서 약 30개의 탄소원자를 갖는 그룹인 분리방법.
4. 제2항에 있어서, 탈착물질이 분리되는 노르말파라핀의 비등점과 최소한 약 5℃의 차이가 나는 비등점을 갖는 노르말파라핀으로 구성된 분리방법.
5. 제1항에 있어서, 흡착조건이 약 40℃에서 약 250℃까지의 온도, 액체상을 유지하기에 충분한 압력으로 이루어진 분리방법.
6. (정정) 제2항에 있어서, 탈착조건이 약 40℃에서 약 250℃까지의 온도,액체상을 유지하기에 충분한 압력으로 이루어진 분리방법.
7. (정정) 분자당 6개 이상의 탄소원자를 갖는 시클릭 탄화수소와, 측쇄 탄화수소로부터 선택된, 다른 구조를 갖는 같은 탄화수소의 혼합물로부터 노르말 파라핀을 분리하는 공정에 있어서, 흡착제가 실리카라이트로 구성되었으며 ; (a) 분리된 작동기능을 하는 최소한 세개의 대역을 가지며 연결된 칼럼의 종단 대역과 연속적으로 연결되어 연속적 대역을 가즌 흡착제 칼럼내의 유체흐름을 단일 방향으로 유지하고 ; (b) 대역의 상향류 부위의 공급유입류와 상기 구역의 하향류 부위에 추출찌꺼기 유출류 사이에 위치된 흡착제의 칼럼내에 흡착대역을 유지하고 ; (c) 정제대역의 상향류 부위의 추출유출류와 상기 정제대역의 하향류 부위의 공급유입류 사이에 위치된 흡착제의 정제대역을 흡착대역의 상향류에 근접되게 유지하고 ; (d) 순환구역으로부터의 상향류에 근접되게 탈착대역을 유지할 때, 탈착대역의 상향류 부위의 탈착제 유입류와 상기 대역의 하향류 부위의 추출유출류 사이에 위치한 흡착제의 탈착대역을 상기 정제대역 상향류에 유지하고 ;

   (e) 흡착조건하의 흡착대역으로 공급 혼합물을 통과시켜 노르말 파라핀을 선택적으로 흡착하고 상기 흡착대역으로부터 추출찌꺼기 유출류를 배출하고 ; (f) 탈착조건하의 탈착대역으로 탈착제를 통과시켜 흡착제로부터 노르말 파라핀을 치환하고 ; (g) 노르말 파라핀과 탈착물질로 이루어진 추출찌꺼기 유출류를 탈착대역으로부터 배출하고 ;

   (h) 측쇄 및 시클릭 탄화수소로 구성된 추출찌꺼기 유출류를 탈착대역으로부터 배출하고 ; (i) 흡착대역내의 액체류에 대하여 하향류로서, 공급유입류, 추출찌꺼기 유출류, 탈착제 유입류와 추출유출류를 주기적으로 흡착칼럼을 통과시켜 흡착제와 추출유출류 및 추출찌꺼기 유출류의 생성대역을 이동시키는 것으로 구성된 노르말파라핀의 분리방법.
8. 제7항에 있어서, 노르말 파라핀이, 분자당 2개에서 30개의 탄소원자를 갖는 그룹인 분리방법.
9. 제7항에 있어서, 탈착물질이, 분리되는 파라핀의 비등점과 최소한 약 5℃의 차이가 나는 비등점을 갖는 노르말 파라핀으로 구성된 분리방법.
10. 제7항에 있어서, 흡착과 탈착조건이 약 40℃에서 약 250℃의 온도, 액체상을 유지하기에 충분한 압력으로 이루어진 분리방법.
11. 제7항에 있어서, 탈착대역의 상향류에 근접되게 완충대역을 유지하는 것으로 구성되었으며 상기 완충대역의 하향류 부위의 탈착 유입류와 상기 완충대역의 상향류 부위의 추출찌꺼기 유출류 사이에 위치된 흡착제로 구성된 완충대역인 것을 특징으로 하는 분리방법.