WO2016200111A1 - 증류 장치 - Google Patents

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WO2016200111A1
WO2016200111A1 PCT/KR2016/005981 KR2016005981W WO2016200111A1 WO 2016200111 A1 WO2016200111 A1 WO 2016200111A1 KR 2016005981 W KR2016005981 W KR 2016005981W WO 2016200111 A1 WO2016200111 A1 WO 2016200111A1
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WO
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fraction
region
distillation
dividing wall
column
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/005981
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English (en)
French (fr)
Inventor
이성규
신준호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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Publication date
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Priority to JP2017562665A priority patent/JP6545830B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/141—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column where at least one distillation column contains at least one dividing wall
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02—Alkenes
    • C07C11/08—Alkenes with four carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/12—Alkadienes
    • C07C11/16—Alkadienes with four carbon atoms
    • C07C11/167—1, 3-Butadiene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04—Purification; Separation; Use of additives by distillation

Definitions

  • the present application relates to a distillation apparatus and method for separating the solvent and unreacted monomer used in the polymerization process of the thermoplastic elastomer with high purity and high efficiency.
  • Thermoplastic elastomers such as butadiene rubber, are excellent in wear resistance, flex resistance and cold resistance, and are used in various applications in the chemical industry.
  • the butadiene rubber is polymerized by a solution polymerization method in which a 1,3-butadiene monomer is dissolved in a solvent and then polymerized using a catalyst, and the solvent is recovered from the polymerization solution and then commercialized.
  • a solution polymerization method in which a 1,3-butadiene monomer is dissolved in a solvent and then polymerized using a catalyst, and the solvent is recovered from the polymerization solution and then commercialized.
  • the present application aims to provide a distillation apparatus for separating the solvent and unreacted monomer used in the polymerization process of the thermoplastic elastomer with high purity and high efficiency.
  • the present application relates to a distillation apparatus.
  • Exemplary distillation apparatus in the purification process of a raw material comprising a monomer, for example, a C 4 fraction and a solvent, for example, a C 6 fraction, used in the polymerization of the thermoplastic elastomer
  • a monomer for example, a C 4 fraction
  • a solvent for example, a C 6 fraction
  • the distillation apparatus of the present application as the C 6 fraction is partially discharged from the top and bottom regions of the dividing wall column, the C 4 oil component is discharged from the product outlet region. Can be prevented.
  • the distillation apparatus of the present application as described above, it is possible to provide a temperature and pressure conditions inside the distillation column for distilling the C 6 oil in a specific content range in the top region and the bottom region, and thus, the distillation apparatus of the present application.
  • the solvent and the unreacted monomer used in the polymerization process of the thermoplastic elastomer can be separated and reused in high purity and high efficiency.
  • FIG. 1 exemplarily shows a distillation apparatus according to an embodiment of the present application.
  • the distillation apparatus of the present application includes a distillation column 100 having a condenser 102, a reboiler 103, and a separation wall 101.
  • the distillation column 100 may be a dividing wall distillation column 100.
  • the dividing wall distillation column 100 is a device designed for distillation of the raw material F 1-1 including three components of low boiling point, middle boiling point, and high boiling point, and is similar in terms of thermodynamic distillation column (Petlyuk column). Device.
  • the heat-comprising distillation column primarily separates low boiling point and high boiling point materials from the preliminary separator, and the top and bottom portions of the preliminary separator are introduced into the feed stage of the main separator, respectively. It is designed to separate each one.
  • the dividing wall distillation column 100 is a form in which the preliminary separator is integrated into the main separator by installing the dividing wall 101 in the tower.
  • the design structure and operation conditions of the distillation column are very limited, and in particular, the design structure of the number of stages, feed stage and outlet of the distillation column according to the properties of the compound to be distilled.
  • a dividing wall distillation column designed for separating the solvent and unreacted monomer used in the polymerization process of the thermoplastic elastomer with high purity and high efficiency ( 100 can provide the operating conditions.
  • the specific kind of the dividing wall distillation column 100 that can be used in the distillation apparatus of the present application is not particularly limited.
  • a dividing wall distillation column 100 having a general structure as shown in FIG. 1 may be used, or a distillation column designed to change the position or shape of the dividing wall 101 in the distillation column in consideration of purification efficiency may be used.
  • the number of stages and the inner diameter of the distillation column are not particularly limited, and for example, the number of stages inferred from the distillation curve in consideration of the composition of the raw material F 1-1 may be set.
  • the dividing wall distillation column 100 of the present application may have a structure as shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, the exemplary dividing wall distillation column 100 is divided by a dividing wall 101. In addition, the interior of the dividing wall distillation column 100 is divided into an imaginary dotted line in FIG. 1, an intermediate region including the dividing wall 101, an upper region and a lower portion not including the dividing wall 101. It can be divided into areas. In addition, the intermediate region may be divided into a raw material supply region 120 and a product outlet region 130 divided by the dividing wall 101.
  • the dividing wall distillation column 100 may include a top region 110 in which a low boiling point flow is discharged, a bottom region 140 in which a high boiling point flow is discharged, and a raw material supply region in which a raw material F 1-1 is introduced. 120) and a product outlet region 130 through which the product flows out.
  • “Top column” of the dividing wall distillation column 100 means the top portion of the column of the dividing wall distillation column 100, and may be included in the upper region of the dividing wall distillation column 100 described above.
  • “Top bottom” of 100 means the bottom portion of the column of the dividing wall distillation column 100, and may be included in the lower region of the dividing wall distillation column 100 described above.
  • the upper region is used in the same sense as the top region 110, and the lower region is used in the same sense as the top region 140.
  • the "condenser” is a device installed separately from the distillation column, and may mean an apparatus for cooling the material flowing out of the main body in contact with the cooling water introduced from the outside.
  • the condenser 102 of the distillation apparatus may be a device for condensing the overhead stream (F 1-2 ) flowing out of the overhead region 110 of the dividing wall distillation column (100).
  • the "reboiler” is a heating device installed outside the distillation column, it may mean a device for heating and evaporating the high boiling point flow again.
  • the reboiler 103 of the distillation apparatus may be a device for heating the top flow (F 1-3 ) flowing out from the bottom region 140 of the dividing wall distillation column (100).
  • the raw material supply region 120 and the product outlet region 130 may be separated or isolated from each other by the dividing wall 101. Accordingly, the flow in the raw material supply region 120 and the flow in the product outlet region 130 may be prevented from being mixed with each other.
  • the term "separation or isolation” means that the flow in each region flows or exists independently in the region divided by the separating wall 101.
  • the dividing wall 101 of the dividing wall distillation column 100 is included in the middle region of the dividing wall distillation column 100.
  • the partition wall 101 when the partition wall 101 is calculated based on the theoretical number of stages of the dividing wall distillation column 100, 40 to 60% of the total theoretical number calculated based on the column top, preferably 42 to 55%. More preferably, 44 to 50%.
  • theoretical stage number means the number of virtual regions or stages in which the two phases, such as gaseous phase and liquid phase, are balanced with each other in the dividing wall distillation column 100. Since the dividing wall 101 is included in the dividing wall distillation column 100 within the above range, it is possible to effectively block the flow in the raw material supply region 120 and the flow in the product outlet region 130. In addition, it is possible to prevent the low-boiling components mixed in the product flow (F 1-4 ) flowing out of the product outlet region 130 to flow out.
  • the dividing wall distillation column 100 includes a raw material supply port 121 positioned in the raw material supply region 120, and the raw material supply port 121 includes C 4 oil and C 6.
  • the raw material F 1-1 containing the oil is introduced.
  • the C 4 fraction is a monomer component used for the polymerization of the thermoplastic elastomer, in particular, an unreacted monomer component after the polymerization, 1,3-butadiene, 1-butene, n-butane, iso-butane, It may include one or more selected from the group consisting of trans-2-butene and cis-2-butene, but is not limited thereto.
  • the C 4 fraction when the thermoplastic elastomer is butadiene rubber, the C 4 fraction may be 1,3-butadiene.
  • the C 6 fraction is a solvent component in which the monomer is dissolved, and may include one or more selected from the group consisting of n-hexane, c-hexane, and iso-hexane, but is not limited thereto.
  • the C 6 fraction may be n-hexane.
  • the raw material F 1-1 including the C 4 fraction and the C 6 fraction flows into the raw material supply port 121 located in the raw material supply region 120 of the dividing wall distillation column 100
  • the introduced raw material (F 1-1 ) is the introduced raw material (F 1-1 ) is the bottom flow (F 1-3 ) flowing out from the bottom bottom region 140, the top flow flowing out from the top region (110) F 1-2 ) and a product flow (F 1-4 ) exiting the product outlet port 131 located in the product outlet region 130, respectively.
  • a column top flow F 1-2 which is a relatively low boiling point component among the components included in the raw material F 1-1, may flow out.
  • a bottom bottom flow F 1-3 which is a relatively high boiling point component, from the components included in the raw material F 1-1 may flow out.
  • a product flow F 1-4 which is a relatively middle boiling point component, may be discharged among the components included in the raw material F 1-1 .
  • low boiling point flow refers to a stream in which a relatively low boiling point component is rich among raw material streams including three components of low boiling point, middle boiling point, and high boiling point component, and the low boiling point flow is, for example, separated. It means a flow flowing out of the top region 110 of the wall distillation column (100).
  • high boiling point flow refers to a stream in which a relatively high boiling point component is rich among raw material streams including three components of low boiling point, middle boiling point, and high boiling point component, and the high boiling point flow is, for example, A relatively high boiling point component flowing out of the bottom region 140 of the dividing wall distillation column 100 means a rich flow.
  • the “medium boiling point flow” refers to a rich flow of a component having a boiling point between a low boiling point component and a high boiling point component in a raw material stream including three components of a low boiling point, a middle boiling point and a high boiling point component.
  • the flow means, for example, the flow flowing out of the product outlet port 131 of the product outlet region 130 of the dividing wall distillation column 100.
  • the term “rich flow” refers to flow out from the top region 110 of the dividing wall distillation column 100 rather than the content of the low boiling point component, the high boiling point component and the middle boiling point component contained in the raw material F 1-1 .
  • the lower boiling point component included in the stream, the high boiling point component included in the stream flowing out of the bottom region 140, and the middle boiling point component included in the stream flowing out of the product outlet region 130 mean higher flows.
  • Each content represented by the middle boiling point component included may mean a flow of 50% by weight, 80% by weight, 90% by weight, 95% by weight or 99% by weight or more.
  • the top boiling flow (F 1-2 ) of the low boiling point stream and the dividing wall distillation column 100 may be used in the same sense, and the high boiling point flow and the bottom bottom flow (F 1-3 ) of the dividing wall distillation column 100. ) May be used in the same sense, and the product boiling point F 1-4 of the middle boiling point stream and the dividing wall distillation column 100 may be used in the same sense.
  • the dividing wall distillation column (100) comprises a product outlet port (131), in the product outlet port.
  • the product stream flows out.
  • the product outlet port 131 may be located in the product outlet region 130 of the dividing wall distillation column 100.
  • the product outlet port 131 may be located above or above the raw material supply port 121.
  • the raw material supply port 121 is 55 to 85%, 55 to 55 of the total theoretical number calculated based on the column top, when the theoretical number of stages of the dividing wall distillation column 100 is calculated based on the column top 84% or from 60 to 85%.
  • the product outlet port 131 is 40 to 55%, 43 to 55% of the total theoretical number calculated based on the column top, when the theoretical number of stages of the dividing wall distillation column 100 is calculated based on the column top May be located between 40 and 50%.
  • the theoretical stage of the dividing wall distillation column 100 is 100 stages
  • one stage of the dividing wall distillation column 100 corresponds to a tower top and 100 stages corresponds to a column bottom
  • the raw material supply port 121 is 55 to 85 degrees. It may be located at the stage, and the product outlet port 131 may be located at 40 to 55 stage.
  • the product outlet port 131 is located above the raw material supply port 121, the component having a higher boiling point than the C 6 fraction which has the greatest influence on the purity of the C 6 fraction obtained in the product outlet region.
  • the raw material (F 1-1 ) is supplied to the raw material of the dividing wall distillation column 100 as shown in FIG. It may flow into the raw material supply port 121 of the region 120.
  • the raw material F 1-1 including the C 4 fraction and the C 6 fraction introduced into the raw material supply port 121 of the raw material supply region 120 is an oil having a higher boiling point than the C 6 fraction, for example, C 4, a bottom stream comprising dimer and trimers of the C 4 fraction of fraction (F 1-3), wherein the C 4 fraction, e.g., the overhead stream containing 1,3-butadiene (F 1-2), and the It may be separated off into a product stream (F 1-4 ) comprising a C 6 fraction, for example n-hexane, and discharged.
  • the bottom stream F 1-3 flowing out of the bottom region 140 of the dividing wall distillation column 100 passes through the reboiler 103 and the bottom stream F 1-3 passed through the reboiler 103. Some or all of) may be introduced into the bottom region 140 to be refluxed into the dividing wall distillation column 100 or may be stored as a product.
  • the overhead flow (F 1-2 ) flowing out of the overhead region 110 of the dividing wall distillation column 100 passes through the condenser 102 and the overhead flow (F 1-2 ) passed through the condenser 102.
  • Some or all of) may be introduced into the column top region 110 to be refluxed to the dividing wall distillation column 100, or stored as a product, the product outlet port of the product outlet area 130 of the dividing wall distillation column 100
  • the product stream F 1-4 exiting 131 can be stored as a product.
  • a portion of the C 6 fraction included in the product stream (F 1-4 ) may be included in the overhead stream and the bottom stream to flow out.
  • the introduced raw material is the C 6 fraction and the column bottom flow (F 1-3), and the C 4 fraction and an overhead stream (F 1-2), and C 6 product stream comprising a fraction containing the C 6 fraction containing the higher boiling point fraction than the C 6 fraction (F 1-4 ) can be separated and spilled.
  • the distillation apparatus of this application the overhead stream (F 1-2) in the C 6 control an amount of 1 to 20 parts by weight relative to the total components contained in the amount of oil in the overhead stream (F 1-2) may be, the column bottom flow (F 1-3) the content of the C 6 fraction can be adjusted as part of 85 to 95 parts by weight relative to the total components contained in the column bottom flow (F 1-3) within and, therefore, excellent Separation efficiencies not only separate high purity C 6 fractions but also increase recovery. That is, by adjusting the content of the C 6 fraction contained in the overhead stream (F 1-2 ) and the bottom stream (F 1-3 ) described above, the C 6 fraction, for example, n-hexane, It can be separated effectively and maximize energy savings. In addition, as part of the C 6 fraction in the top and bottom regions of the dividing wall distillation column as described above, it is possible to prevent the C 4 oil component from being discharged from the product outlet region.
  • the overhead stream in the amount of C 6 fraction (F 1-2) is containing from 1 to 20 parts by weight, for example, relative to the total components contained in the overhead stream (F 1-2), 3 to 18 parts by weight, 5 to 16 parts by weight, 7 to 20 may Buil parts by weight or from 8 to 14 parts by weight, the content of the C 6 fraction in the column bottom flow (F 1-3) is contained in the column bottom flow (F 1-3) It may be 85 to 95 parts by weight, for example 85 to 94 parts by weight, 85 to 93 parts by weight, 85 to 92 parts by weight or 85 to 90 parts by weight relative to the total components.
  • the content of n-hexane in the overhead stream (F 1-2 ) is 1 to 20% by weight, for example 3 to 18% by weight, 5 to 16% by weight, 7 to 20% by weight or 8 to 8%. 14% by weight, the content of n-hexane in the bottom stream (F 1-3 ) is 85 to 95% by weight, for example, 85 to 94% by weight, 85 to 93% by weight, 85 to 92% by weight Or 85 to 90% by weight, in this case, the content of 1,3-butadiene in the column top flow (F 1-2 ) of the dividing wall distillation column 100 is 1% by weight or less, 3% by weight or less, or 5 The content of n-hexane in the product stream F 1-4 of the dividing wall distillation column 100 may be 85 wt% or more, 87 wt% or more, or 88 wt% or more.
  • the raw material F 1-1 including the C 4 fraction and the C 6 fraction is introduced into the raw material supply port 121 of the dividing wall distillation column 100.
  • a column including a portion of the C 6 fraction among the components of the raw material F 1-1 and a C 4 fraction which is a relatively low boiling point component is a flow.
  • a stream (F 1-2 ) for example, a stream comprising 1,3-butadiene and n-hexane may be withdrawn, and the overhead column (F 1-2 ) withdrawn is partially passed through condenser (102). Is refluxed to the top region 110 of the dividing wall distillation column 100, and the remaining part may be stored as a product.
  • the column bottom region 140 of the dividing wall distillation column 100 includes a portion of the C 6 fraction among the components of the raw material (F 1-1 ) and a component having a higher boiling point than the C 6 fraction, which is a relatively high boiling point component.
  • the column bottom flow (F 1-3) for example, C 4 flows out into dimers and trimers and the stream comprising the C 4 fraction of n- hexane fraction
  • the said bottom outlet flow (F 1-3) which is Part of the reboiler 103 may be refluxed to the bottom region 140 of the dividing wall distillation column, and the other part may be stored as a product.
  • the C 6 fraction When separating the raw material (F 1-1 ) containing the C 4 fraction and C 6 fraction as described above using the distillation apparatus of the present application, the C 6 fraction to flow out of the top and bottom regions in a specific content range
  • the temperature and pressure conditions inside the distillation column can be controlled to a specific range.
  • the pressure in the top region 110 of the dividing wall distillation column 100 is 3.5 kg / cm 2 g to 4.5 kg / cm 2 g, for example, 3.6 kg / cm 2 g to 4.4 kg / cm 2 g, or 3.7 to 4.3 kg / cm 2 g
  • the pressure of the bottom region 140 of the dividing wall distillation column 100 is 3.63 to 4.7 kg / cm 2 g, for example, 3.65 kg / cm 2 g to 4.6 kg / cm 2 g, or 3.67 kg / cm 2 g to 4.5 kg / cm 2 g.
  • the temperature of the top region 110 of the dividing wall distillation column 100 may be 45 °C to 60 °C, 47 °C to 58 °C, or 49 °C to 56 °C, the top bottom region of the dividing wall distillation column 100
  • the temperature of 140 may be 120 ° C to 140 ° C, 122 ° C to 138 ° C, or 124 ° C to 136 ° C.
  • the reflux ratio of the column top flow (F 1-2 ) refluxed in the column top region 110 of the dividing wall distillation column 100 of the column flow (F 1-2 ) of the dividing wall distillation column 100 may be 4.5 to 8.0. From the thermodynamic point of view, preferably 4.6 to 5.8, or 4.8 to 5.6.
  • the "reflux ratio” means the ratio of the flow rate (kg / hr) refluxed with respect to the outflow flow rate (kg / hr) flowing out from the distillation column (100).
  • the present application also relates to a distillation method for separating the solvent and unreacted monomer used in the polymerization process of the thermoplastic elastomer with high purity and high efficiency.
  • Exemplary distillation method of the present application may be carried out using the above-described distillation apparatus, and therefore, descriptions overlapping with those described in the above-described distillation apparatus will be omitted.
  • the step of flowing the raw material (F 1-1) is the is a step of introducing the raw material (F 1-1) comprising a C 4 fraction and a C 6 fraction, a separate Wall Distillation Column 100, and more specifically, the inner
  • the partition wall 101 is provided at the inside, and the interior is divided into a top region 110 and a bottom region 140 in which the partition wall 101 is not located, and an intermediate region in which the partition wall 101 is located.
  • the intermediate region is a step of flowing into the raw material supply region 120 of the dividing wall distillation column 100 divided into the raw material supply region 120 and the product outlet region 130 divided by the dividing wall 101. .
  • Distillation separating the raw material (F 1-1) has a top area 110, a product outlet area (130 of the separation Wall Distillation Column 100 in the raw material (F 1-1) flows into the raw material supply region 120 And a step of separating and dividing each from the column bottom region 140, and more specifically, separating and distilling the C 4 oil and the C 6 oil from the top region 110 of the distillation column of the distillation column 100. outflow of the product, separating the C 6 fraction from the outlet region 130, and a step in which the C 6 fraction, and separating the higher boiling point fraction than the C 6 fraction flowing out of the bottom region 140 of the column.
  • the distillation step is, for the overhead stream (F 1-2) 1 to 20 parts by weight relative to the total components contained in the amount of C 6 fraction in said overhead stream (F 1-2), for example, , 3 to 18 parts by weight, 5 to 15 parts by weight, 7 to 20 parts by weight or 8 to 14 parts by weight, and the content of the C 6 fraction in the bottom flow (F 1-3 ) is the bottom flow (F 1- 3 to 85 to 95 parts by weight, for example, 85 to 94 parts by weight, 85 to 93 parts by weight, 85 to 92 parts by weight or 85 to 90 parts by weight based on the total components included in, As a result, the C 6 fraction of high purity can be separated with excellent efficiency.
  • the C 6 fraction for example, n-hexane, which flows out into the product stream can be effectively separated. And it can maximize the energy saving effect.
  • each of the steps is organically combined independently, each boundary is not clearly divided according to the order of time, and thus, each of the above steps may be performed sequentially or independently of each other.
  • the method may not be limited to the above steps, since the process may further include a process step that may be conventionally performed in the art before or after each step.
  • the economical efficiency of the process can be improved by reducing the energy consumption and minimizing the size of the distillation apparatus used for the purification of the raw materials.
  • distillation apparatus of the present application it is possible to minimize the energy loss generated during the purification of the raw material containing the monomer and the solvent used in the polymerization process of the thermoplastic elastomer, and distillation apparatus than when using two distillation column It is possible to reduce the installation cost, thereby improving the economics of the process.
  • FIG. 1 exemplarily shows a distillation apparatus according to an embodiment and example of the present application.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a distillation apparatus used in a comparative example.
  • the butadiene mixture and n-hexane were separated using the distillation apparatus of FIG. 1. Specifically, the raw material of 93 containing 1,3-butadiene and n-hexane is introduced into the raw material supply port located at the 19th stage of the dividing wall column having 30 theoretical stages at a flow rate of 21,269 kg / hr to perform the separation process. Each stream was discharged from the top region, the product outlet region and the bottom region of the dividing wall distillation column.
  • the product flow flowing out at the flow rate of 20,562 kg / hr in the product outlet region was separated by distillation from the product outlet port located at the 15 stage of the dividing wall distillation column having the theoretical stage of 30 stages, and the product containing n-hexane. Stored separately.
  • the operating pressure of the column top region of the dividing wall distillation column was adjusted to 4.0 kg / cm 2 g to 4.1 kg / cm 2 g
  • the operating temperature was adjusted to 56 to 59
  • the operating pressure of the column bottom region is 4.15 kg / cm 2 g to 4.25 kg / cm 2 g and operating temperature were adjusted to 129-132.
  • the operating pressure of the product outflow zone was adjusted to 4.1 kg / cm 2 g to 4.2 kg / cm 2 g, the operating temperature was adjusted to 125 to 127.
  • the reflux ratio of the column top region of the dividing wall distillation column was set to 5.8 to 6.4.
  • the content of the C 6 fraction in the overhead stream was adjusted to 9.9 parts by weight based on the total components contained in the overhead stream, and the content of the C 6 fraction in the tower stream was adjusted to 85 parts by weight relative to the total components included in the tower stream. It became.
  • the operating pressure of the column top region of the dividing wall distillation column is adjusted to 3.6 kg / cm 2 g to 3.7 kg / cm 2 g, the operating temperature to 54 to 58 ° C., and the operating pressure of the column bottom region to 3.85 kg / cm 2 g to 3.95.
  • kg / cm 2 g, operating temperature was adjusted to 123 to 125 °C, except that the operating pressure of the product outflow zone is adjusted to 3.7 kg / cm 2 g to 3.8 kg / cm 2 g, operating temperature to 123 to 125 °C 1,3-butadiene and n-hexane were separated in the same manner as in Example 1.
  • the reflux ratio of the column top region of the dividing wall distillation column was set to 5.6 to 6.2.
  • the content of the C 6 fraction in the overhead stream was adjusted to 9.9 parts by weight based on the total components contained in the overhead stream, and the content of the C 6 fraction in the tower stream was 85 relative to the total components included in the tower stream. It was adjusted by weight.
  • the operating pressure of the column top region of the dividing wall distillation column is 4.3 kg / cm 2 g to 4.4 kg / cm 2 g
  • the operating temperature is adjusted to 60 °C to 63 °C
  • the operating pressure of the column bottom region from 4.55 kg / cm 2 g to 4.65 kg / cm 2 g
  • operating temperature was adjusted to 129 ° C. to 132 ° C.
  • operating pressure of product outflow zone was adjusted to 4.4 kg / cm 2 g to 4.5 kg / cm 2 g
  • 1,3-butadiene and n-hexane were separated in the same manner as in Example 1.
  • the reflux ratio of the column top region of the dividing wall distillation column was set to 7.0 to 7.5.
  • the content of the C 6 fraction in the overhead stream was adjusted to 9.9 parts by weight based on the total components contained in the overhead stream, and the content of the C 6 fraction in the tower stream was 85 relative to the total components included in the tower stream. It was adjusted by weight.
  • Example 2 Same as in Example 1 except that the raw material supply port is located at 25 stages of the dividing wall distillation column having 30 theoretical stages and the product outlet port is located at 13 stages of the dividing wall distillation column having 30 theoretical stages. 1,3-butadiene and n-hexane were separated by the method.
  • the content of the C 6 fraction in the overhead stream was adjusted to 9.9 parts by weight based on the total components contained in the overhead stream, and the content of the C 6 fraction in the tower stream was 85 relative to the total components included in the tower stream. It was adjusted by weight.
  • Example 2 Same as in Example 1 except that the raw material feed port is located at 15 stages of the dividing wall distillation column having 30 theoretical stages and the product outlet port is located at 19 stages of the dividing wall distillation column having 30 theoretical stages. 1,3-butadiene and n-hexane were separated by the method.
  • the content of the C 6 fraction in the overhead stream was adjusted to 9.9 parts by weight based on the total components contained in the overhead stream, and the content of the C 6 fraction in the tower stream was 85 relative to the total components included in the tower stream. It was adjusted by weight.
  • butadiene mixture and n-hexane were separated using a distillation apparatus connected to two distillation columns. Specifically, the raw material of 138 containing 1,3-butadiene and n-hexane was introduced into the first distillation column at a flow rate of 21,269 kg / hr to perform a separation process.
  • the low-boiling stream discharged at a flow rate of 1,451 kg / hr in the top column of the first distillation column was passed through the condenser, partly refluxed to the first distillation column, and the other part was stored as product, and at a flow rate of 20,615 kg / hr in the bottom area of the first distillation column.
  • Part of the discharged stream was recirculated using a reboiler and part was returned to the bottom region of the first distillation column and the other part was introduced to the second column.
  • the middle boiling point stream discharged at the top of the second distillation column at a flow rate of 25,867 kg / hr was condensed using a condenser, partly refluxed to the top of the second distillation column, and the other part was separated into the product, and at the bottom of the second distillation column
  • the high boiling point stream discharged at a flow rate of 23 kg / hr was recirculated to the bottom region of the second distillation column using a reboiler, and part was separated into the product.
  • the temperature of the top of the first distillation column was adjusted to 45 to 65, the pressure is 3.5 kg / cm 2 g to 4.5 kg / cm 2 g, the temperature of the tower bottom is 120 to 140, the pressure is 3.71 kg / cm 2 g to 4.71 kg / cm 2 g was adjusted, the temperature of the top of the second distillation column was 75 to 95, the pressure was adjusted to 0.24 kg / cm 2 g to 0.91 kg / cm 2 g, the temperature of the tower bottom is 92 to 107, the pressure was From 0.4 kg / cm 2 g to 10.7 kg / cm 2 g.
  • the reflux ratio of the column top region of the first distillation column was set to 0.50 to 0.60, the reflux ratio of the column top region of the second distillation column was set to 0.15 to 0.25.
  • the total amount of energy used in the purification process using the distillation apparatus of the embodiment of the present application can be confirmed that the total energy consumption is reduced compared to the total amount of energy used in the purification process using the distillation apparatus of the comparative example. . That is, when separating 1,3-butadiene and n-hexane by the distillation apparatus according to the embodiment of the present application, it is possible to obtain an energy saving effect of up to 54.6% compared to the case of using the distillation apparatus of the comparative example.

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Abstract

본 출원은 증류 장치 및 증류 방법에 관한 것으로서, 본 출원의 증류 장치에 의하면, 열가소성 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 단량체와 용매를 포함하는 원료의 정제 과정에서 발생하는 에너지 손실을 최소화 할 수 있으며, 2기의 증류탑을 사용하여 정제하는 경우보다 증류 장치의 설치 비용을 줄일 수 있으므로, 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다.

Description

증류 장치
본 출원은 열가소성 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 용매 및 미반응 단량체를 고순도 및 고효율로 분리하는 증류 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2015.06.08.자 한국 특허 출원 제10-2015-0080430호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된　모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
부타디엔 러버와 같은 열가소성 엘라스토머는 내마모성, 내굴곡성 및 내한성이 우수하여, 화학 산업의 다양한 용도에 사용되고 있다.
상기 부타디엔 러버는 1,3-부타디엔 단량체를 용매에 용해시킨 뒤 촉매를 이용하여 중합하는 용액 중합법으로 중합되며, 상기 중합 용액으로부터 용매를 회수한 후 건조 공정을 거쳐 제품화된다. 상기와 같이 용액 중합법을 통하여 부타디엔 러버를 제조하는 경우에는, 투입되는 단량체의 양에 비하여 다량의 용매를 사용하기 때문에, 중합 후 용매 및 미반응 단량체를 회수하기 위한 공정에서 다량의 에너지가 소모되는 문제점이 존재하였다. 종래에는, 용액 중합 후 용매 및 미반응 단량체를 포함하는 중합액을 2기의 증류탑이 순차로 연결된 증류 장치를 이용하여 용매 및 미반응 단량체를 회수하였으나, 이 과정에서 다량의 에너지가 소모되는 문제가 발생하였다.
따라서, 증류 장치의 설치 비용을 줄일 수 있으며, 고순도의 화합물을 분리할 수 있는 용매 회수 공정이 요구된다.
　　　　 본 출원은 열가소성 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 용매 및 미반응 단량체를 고순도 및 고효율로 분리하는 증류 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원은 증류 장치에 관한 것이다. 예시적인 본 출원의 구현예들에 따른 증류 장치에 의하면, 열가소성 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 단량체, 예를 들면, C4 유분과 용매, 예를 들어, C6 유분을 포함하는 원료의 정제 과정에서 발생하는 에너지 손실을 최소화 할 수 있으며, 또한, 본 출원의 증류 장치에 의하면, C6 유분을 분리벽형 증류탑의 탑정 영역 및 탑저 영역에서 일부 유출시킴에 따라, 생성물 유출 영역에서 C4 유분 성분이 배출되는 것을 막을 수 있다. 또한, 본 출원의 증류 장치에서는, 상기와 같이 C6 유분을 특정 함량 범위로 탑정 영역 및 탑저 영역에서 유출시키기 위한 증류탑 내부의 온도 및 압력 조건을 제공할 수 있으며, 이에 따라, 본 출원의 증류 장치를 이용하여 열가소성 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 용매 및 미반응된 단량체를 고순도 및 고효율로 분리하여 재사용할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 출원의 증류 장치를 설명하지만, 상기 도면은 예시적인 것으로 상기 증류 장치의 범위가 첨부된 도면에 제한되는 것은 아니다.
도 1은, 본 출원의 구현예에 따른 증류 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 나타나듯이, 본 출원의 증류 장치는 응축기(102), 재비기(103) 및 분리벽(101)이 구비된 증류탑(100)을 포함한다. 상기에서 증류탑(100)은, 분리벽형 증류탑(100)일 수 있다. 상기 분리벽형 증류탑(100)은 저비점, 중비점, 고비점의 3 성분을 포함하는 원료(F1-1)의 증류를 위해 고안된 장치이며, 소위 열복합 증류 컬럼(Petlyuk column)과 열역학적 관점에서 유사한 장치이다. 상기 열복합 증류 컬럼은 저비점 및 고비점 물질을 1차적으로 예비 분리기에서 분리하고, 예비 분리기의 탑정 및 탑저 부분이 주분리기의 공급단으로 각각 유입되어 주분리기에서 저비점, 중비점 및 고비점 물질을 각각 분리하도록 고안되어 있다. 이에 대하여, 분리벽형 증류탑(100)은 탑 내에 분리벽(101)을 설치함으로써 예비분리기를 주분리기 내부에 통합시킨 형태이다.
한편, 분리벽형 증류탑(200)의 경우, Petlyuk 증류탑과는 달리 설계가 정해지면 내부순환 흐름량을 조절할 수 없는 구조적 특성으로 인하여 운전 조건 변동에 대한 유연성이 떨어지므로, 증류탑의 초기 설계 단계에서 다양한 외란(disturbance)에 대한 정확한 모사와 용이한 제어가 가능한 제어 구조의 결정이 필요하며, 나아가 분리벽형 증류탑(100)에서 공급단의 위치, 분리벽 구간 설정, 중비점 물질의 생산단 위치, 총 이론단수, 증류온도 및 증류압력 등의 증류탑의 설계 구조 및 운전 조건에 대한 내용은 매우 제한되어 있을 뿐만 아니라, 특히, 증류하려는 대상 화합물의 성질에 따라 증류탑의 단수, 공급단 및 유출단의 위치 등의 설계구조 및 증류온도, 압력 및 환류비 등의 운전조건이 특별하게 변경되어야 한다. 본 출원의 증류 장치에서는, 전술한 바와 같이, 에너지를 절감하고 설비비를 줄일 수 있도록, 열가소성 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 용매 및 미반응 단량체를 고순도 및 고효율로 분리하기에 적합하게 설계된 분리벽형 증류탑(100)의 운전 조건을 제공할 수 있다.
본 출원의 증류 장치에서 사용할 수 있는 분리벽형 증류탑(100)의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 도 1에 나타난 바와 같은 일반적인 구조의 분리벽형 증류탑(100)을 사용하거나, 정제 효율을 고려하여 증류탑 내의 분리벽(101)의 위치나 형태가 변경 설계된 증류탑의 사용도 가능하다. 또한, 증류탑의 단수 및 내경 등도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 원료(F1-1)의 조성을 고려한 증류 곡선으로부터 유추되는 이론 단수 등을 기반으로 설정할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 분리벽형 증류탑(100)은, 도 1과 같은 구조를 가질 수 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 예시적인 분리벽형 증류탑(100)은 내부가 분리벽(101)에 의해 분할되어 있다. 또한, 분리벽형 증류탑(100)의 내부는 도 1에서 가상의 점선으로 분할되어 있는 바와 같이, 분리벽(101)을 포함하는 중간 영역과, 상기 분리벽(101)을 포함하지 않는 상부 영역 및 하부 영역으로 구분될 수 있다. 또한, 상기 중간 영역은 분리벽(101)에 의해 나누어지는 원료 공급 영역(120) 및 생성물 유출 영역(130)으로 구분될 수 있다. 예를 들면, 상기 분리벽형 증류탑(100)은, 저비점 흐름이 배출되는 탑정 영역(110), 고비점 흐름이 배출되는 탑저 영역(140), 원료(F1-1)가 유입되는 원료 공급 영역(120) 및 생성물이 유출되는 생성물 유출 영역(130)으로 구분될 수 있다. 상기 분리벽형 증류탑(100)의 「탑정」은 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑의 가장 꼭대기 부분을 의미하며, 전술한 분리벽형 증류탑(100)의 상부 영역에 포함될 수 있고, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 「탑저」는 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑의 가장 바닥 부분을 의미하며, 전술한 분리벽형 증류탑(100)의 하부 영역에 포함될 수 있다. 본 명세서에서 특별히 달리 정의하지 않는 한, 상부 영역은 탑정 영역(110)과 동일한 의미로 사용되고, 하부 영역은 탑저 영역(140)과 동일한 의미로 사용된다. 상기「응축기」는 증류탑과 별도로 설치된 장치로서, 상기 본체에서 유출된 물질을 외부에서 유입된 냉각수와 접촉시키는 등의 방식으로 냉각시키기 위한 장치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 증류 장치의 응축기(102)는 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)에서 유출되는 탑정 흐름(F1-2)을 응축시키는 장치일 수 있다. 또한, 상기「재비기」는 증류탑의 외부에 설치된 가열 장치이고, 끓는점이 높은 흐름을 다시 가열 및 증발시키기 위한 장치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 증류 장치의 재비기(103)는 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑저 영역(140)에서 유출되는 탑정 흐름(F1-3)을 가열하는 장치일 수 있다.
본 출원의 분리벽형 증류탑(100)에서는, 상기 원료 공급 영역(120) 및 생성물 유출 영역(130)이 상기 분리벽(101)에 의하여 서로 분리(separation) 또는 고립(isolation)되어 있을 수 있다. 이에 따라, 상기 원료 공급 영역(120) 내의 흐름과 상기 생성물 유출 영역(130) 내의 흐름이 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「분리(separation) 또는 고립(isolation)」은, 각 영역에서의 흐름이 분리벽(101)에 의해 나뉘어지는 영역에서 독립적으로 흐르거나 존재하는 것을 의미한다. 하나의 예시에서, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 분리벽(101)은 상기 분리벽형 증류탑(100)의 중간 영역에 포함된다. 구체적으로, 상기 분리벽(101)은 상기 분리벽형 증류탑(100)의 이론 단수를 기준으로 산출하였을 때, 상기 탑정을 기준으로 산출된 전체 이론 단수의 40 내지 60%, 바람직하게는 42 내지 55%, 보다 바람직하게는 44 내지 50%에 위치할 수 있다. 상기에서, 「이론단수」는 상기 분리벽형 증류탑(100)에서 기상 및 액상과 같은 2개의 상이 서로 평형을 이루는 가상적인 영역 또는 단의 수를 의미한다. 상기 분리벽(101)이 상기 범위로 상기 분리벽형 증류탑(100)의 내부에 포함됨으로써, 원료 공급 영역(120) 내의 흐름과 생성물 유출 영역(130) 내의 흐름이 혼합되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 생성물 유출 영역(130)에서 유출되는 생성물 흐름(F1-4)내에 저비점 성분이 혼합되어 유출되는 것을 방지할 수 있다.
본 출원의 일 구현예에 있어서, 상기 분리벽형 증류탑(100)은 원료 공급 영역(120)에 위치하는 원료 공급 포트(121)를 포함하며, 상기 원료 공급 포트(121)로는 C4 유분 및 C6 유분을 포함하는 원료(F1-1)가 유입된다.
하나의 예시에서, 상기 C4 유분은, 열가소성 엘라스토머의 중합에 사용되는 단량체 성분, 특히, 중합 후 미반응된 단량체 성분이며, 1,3-부타디엔, 1-부텐, n-부탄, iso-부탄, trans-2-부텐 및 cis-2-부텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 구현예에서, 열가소성 엘라스토머가 부타디엔 러버인 경우, 상기 C4 유분은 1,3-부타디엔일 수 있다. 또한, 상기 C6 유분은, 상기 단량체가 용해되는 용매 성분이며, n-헥산, c-헥산 및 iso-헥산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 열가소성 엘라스토머가 부타디엔 러버인 경우, 상기 C6 유분은 n-헥산일 수 있다.
예를 들어, 상기 C4 유분 및 C6 유분을 포함하는 원료(F1-1)가 상기 분리벽형 증류탑(100)의 원료 공급 영역(120)에 위치하는 원료 공급 포트(121)로 유입되고, 유입된 상기 원료(F1-1)는 유입된 상기 원료(F1-1)는 탑저 영역(140)에서 유출되는 탑저 흐름(F1-3), 탑정 영역(110)에서 유출되는 탑정 흐름(F1-2) 및 생성물 유출 영역(130)에 위치하는 생성물 유출 포트(131)에서 유출되는 생성물 흐름(F1-4)으로 각각 분리되어 유출된다.
상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)에서는 상기 원료(F1-1)에 포함되어 있는 성분 중에서 상대적으로 저비점 성분인 탑정 흐름(F1-2)이 유출될 수 있으며, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑저 영역(140)에서는 상기 원료(F1-1)에 포함되어 있는 성분 중에서 상대적으로 고비점 성분인 탑저 흐름(F1-3)이 유출될 수 있다. 상기 분리벽형 증류탑(100)의 생성물 유출 영역(130)에서는 원료(F1-1)에 포함되어 있는 성분 중에서 상대적으로 중비점 성분인 생성물 흐름(F1-4)이 유출될 수 있다. 상기에서 「저비점 흐름」은 저비점, 중비점 및 고비점 성분의 3 성분을 포함하는 원료 흐름 중 상대적으로 끓는점이 낮은 성분이 농후(rich)한 흐름을 의미하며, 상기 저비점 흐름은 예를 들어, 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)에서 유출되는 흐름을 의미한다. 상기 「고비점 흐름」은 저비점, 중비점 및 고비점 성분의 3 성분을 포함하는 원료 흐름 중 상대적으로 끓는점이 높은 성분이 농후(rich)한 흐름을 의미하며, 상기 고비점 흐름은 예를 들어, 분리벽형 증류탑(100)의 탑저 영역(140)에서 유출되는 상대적으로 비점이 높은 성분이 농후한 흐름을 의미한다. 상기 「중비점 흐름」은 저비점, 중비점 및 고비점 성분의 3 성분을 포함하는 원료 흐름 중 저비점 성분과 고비점 성분 사이의 끓는점을 가지는 성분이 농후(rich)한 흐름을 의미하며, 상기 중비점 흐름은 예를 들어, 분리벽형 증류탑(100)의 생성물 유출 영역(130)의 생성물 유출 포트(131)에서 유출되는 흐름을 의미한다. 상기에서 용어 「농후한 흐름」이란, 원료(F1-1)에 포함된 저비점 성분, 고비점 성분 및 중비점 성분 각각의 함량보다 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)에서 유출되는 흐름에 포함된 저비점 성분, 탑저 영역(140)에서 유출되는 흐름에 포함된 고비점 성분 및 생성물 유출 영역(130)에서 유출되는 흐름에 포함된 중비점 성분 각각의 함량이 더 높은 흐름을 의미한다. 예를 들어, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 흐름(F1-2)에 포함된 저비점 성분, 탑저 흐름(F1-3)에 포함된 고비점 성분 및 생성물 흐름(F1-4)에 포함되는 중비점 성분이 나타내는 각각의 함량이 50 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상인 흐름을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 상기 저비점 흐름과 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 흐름(F1-2)은 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 고비점 흐름과 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑저 흐름(F1-3)은 동일한 의미로 사용될 수 있고, 상기 중비점 흐름과 분리벽형 증류탑(100)의 생성물 흐름(F1-4)은 동일한 의미로 사용될 수 있다.
상기 분리벽형 증류탑(100)은 생성물 유출 포트(131)를 포함하며, 상기 생성물 유출 포트에서는. 상기 생성물 흐름이 유출된다. 상기 생성물 유출 포트(131)는 상기 분리벽형 증류탑(100)의 생성물 유출 영역(130)에 위치할 수 있으며, 예를 들면, 상기 원료 공급 포트(121)보다 상부, 즉, 위 쪽에 위치할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 원료 공급 포트(121)는 상기 분리벽형 증류탑(100)의 이론 단수를 탑정을 기준으로 산출하였을 때, 상기 탑정을 기준으로 산출된 전체 이론 단수의 55 내지 85%, 55 내지 84% 또는 60 내지 85%에 위치할 수 있다. 한편, 상기 생성물 유출 포트(131)는 상기 분리벽형 증류탑(100)의 이론 단수를 탑정을 기준으로 산출하였을 때, 상기 탑정을 기준으로 산출된 전체 이론 단수의 40 내지 55%, 43 내지 55% 또는 40 내지 50%에 위치할 수 있다. 예를 들어, 분리벽형 증류탑(100)의 이론 단수가 100단일 경우, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 1단은 탑정이고 100단은 탑저에 해당하며, 상기 원료 공급 포트(121)는 55 내지 85단에 위치할 수 있고, 상기 생성물 유출 포트(131)는 40 내지 55단에 위치할 수 있다. 상기와 같이, 생성물 유출 포트(131)가 상기 원료 공급 포트(121)보다 상부에 위치함으로써, 생성물 유출 영역에서 획득되는 C6 유분의 순도에 가장 큰 영향을 주는 C6 유분 보다 비점이 높은 성분과 상기 C6 유분의 기/액 접촉 구간을 길게하여 C6 유분의 분리 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
저비점, 중비점 및 고비점의 3성분을 포함하는 원료(F1-1)로부터 분리 공정을 수행하기 위하여, 상기 원료(F1-1)는 도 1과 같이 분리벽형 증류탑(100)의 원료 공급 영역(120)의 원료 공급 포트(121)로 유입될 수 있다. 상기 원료 공급 영역(120)의 원료 공급 포트(121)로 유입된 C4 유분 및 C6 유분을 포함하는 원료(F1-1)는 상기 C6 유분보다 비점이 높은 유분, 예를 들어, C4 유분의 다이머 및 C4 유분의 트라이머를 포함하는 탑저 흐름(F1-3), 상기 C4 유분, 예를 들어, 1,3-부타디엔을 포함하는 탑정 흐름(F1-2) 및 상기 C6 유분, 예를 들어, n-헥산을 포함하는 생성물 흐름(F1-4)으로 분리되어 유출될 수 있다. 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑저 영역(140)에서 유출되는 탑저 흐름(F1-3)은 재비기(103)를 통과하고, 상기 재비기(103)를 통과한 탑저 흐름(F1-3)의 일부 또는 전부는 상기 탑저 영역(140)으로 유입되어 분리벽형 증류탑(100)으로 환류되거나, 제품으로 저장될 수 있다. 또한, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)에서 유출되는 탑정 흐름(F1-2)은 응축기(102)를 통과하고, 상기 응축기(102)를 통과한 탑정 흐름(F1-2)의 일부 또는 전부는 상기 탑정 영역(110)으로 유입되어 분리벽형 증류탑(100)으로 환류되거나, 제품으로 저장될 수 있으며, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 생성물 유출 영역(130)의 생성물 유출 포트(131)에서 유출되는 생성물 흐름(F1-4)은 제품으로 저장될 수 있다.
일 구현예에서, 본 출원의 증류 장치에서는, 생성물 흐름(F1-4)에 포함되는 C6 유분의 일부가 탑정 흐름 및 탑저 흐름에 포함되어 유출될 수 있다. 예를 들어, C4 유분 및 C6 유분 을 포함하는 원료(F1-1)가 상기 분리벽형 증류탑(100)의 원료 공급 포트(121)로 유입되면, 유입된 원료는 상기 C6 유분을 및 상기 C6 유분보다 비점이 높은 유분을 포함하는 탑저 흐름(F1-3) 및 상기 C4 유분 및 상기 C6 유분을 포함하는 탑정 흐름(F1-2) 및 C6 유분을 포함하는 생성물 흐름(F1-4)으로 분리되어 유출될 수 있다. 하나의 예시에서, 본 출원의 증류 장치에서는, 상기 탑정 흐름(F1-2) 내의 C6 유분의 함량이 상기 탑정 흐름(F1-2)에 포함되는 전체 성분에 대하여 1 내지 20 중량부로 조절될 수 있고, 상기 탑저 흐름(F1-3) 내의 C6 유분의 함량이 상기 탑저 흐름(F1-3)에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 내지 95 중량부로 조절될 수 있으며, 이에 따라, 우수한 분리 효율로 고순도의 C6 유분을 분리해 낼 수 있을 뿐만 아니라 회수율을 증대시킬 수 있다. 즉, 상기 탑정 흐름(F1-2) 및 탑저 흐름(F1-3) 내에 포함되는 C6 유분의 함량을 전술한 조절함으로써 생성물 흐름으로 유출되는 C6 유분, 예를 들어, n-헥산을 효과적으로 분리할 수 있으며, 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있다. 또한, 상기와 같이 C6 유분을 분리벽형 증류탑의 탑정 영역 및 탑저 영역에서 일부 유출시킴에 따라, 생성물 유출 영역에서 C4 유분 성분이 배출되는 것을 막을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 탑정 흐름(F1-2) 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑정 흐름(F1-2)에 포함되는 전체 성분에 대하여 1 내지 20 중량부, 예를 들어, 3 내지 18 중량부, 5 내지 16 중량부, 7 내지 20 중량부 또는 8 내지 14 중량부일 수 있으며, 상기 탑저 흐름(F1-3) 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑저 흐름(F1-3)에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 내지 95 중량부, 예를 들어, 85 내지 94 중량부, 85 내지 93 중량부, 85 내지 92 중량부 또는 85 내지 90 중량부일 수 있다. 예를 들어, 상기 탑정 흐름(F1-2) 내의 n-헥산의 함량은 1 내지 20 중량%, 예를 들어, 3 내지 18 중량%, 5 내지 16 중량%, 7 내지 20 중량% 또는 8 내지 14 중량%일 수 있고, 상기 탑저 흐름(F1-3) 내의 n-헥산의 함량은 85 내지 95 중량%, 예를 들어, 85 내지 94 중량%, 85 내지 93 중량%, 85 내지 92 중량% 또는 85 내지 90 중량%일 수 있으며, 이 경우, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 흐름(F1-2) 내의 1,3-부타디엔의 함량은 1 중량 % 이하, 3 중량 % 이하, 또는 5 중량% 이하일 수 있으며, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 생성물 흐름(F1-4) 내의 n-헥산의 함량은 85 중량% 이상, 87 중량% 이상, 또는 88 중량% 이상일 수 있다
이하, 본 출원의 일 구현예에 따른 증류 장치를 이용하여 부타디엔 혼합물 및 n-헥산을 분리하는 과정을 보다 상세히 설명하기로 한다.
하나의 예시에서, C4 유분 및 C6 유분 을 포함하는 원료(F1-1)가 상기 분리벽형 증류탑(100)의 원료 공급 포트(121)로 유입된다. 이 경우, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)에서 상기 원료(F1-1)의 성분 중 C6 유분의 일부 및 상대적으로 끓는점이 낮은 성분인 C4 유분을 포함하는 흐름인 탑정 흐름(F1-2), 예를 들어, 1,3-부타디엔 및 n-헥산을 포함하는 흐름이 유출될 수 있으며, 유출된 상기 탑정 흐름(F1-2)은 응축기(102)를 거쳐서 일부는 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)으로 환류되고, 나머지 일부는 제품으로서 저장될 수 있다. 한편, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑저 영역(140)에서는 상기 원료(F1-1)의 성분 중 C6 유분의 일부 및 상대적으로 끓는점이 높은 성분인 C6 유분보다 비점이 높은 성분을 포함하는 탑저 흐름(F1-3), 예를 들면, C4 유분의 다이머 및 C4 유분의 트라이머와 n-헥산을 포함하는 흐름으로 유출되고, 유출된 상기 탑저 흐름(F1-3)은 재비기(103)를 거쳐 그 일부는 상기 분리벽형 증류탑의 탑저 영역(140)으로 환류되고, 나머지 일부는 제품으로 저장될 수 있다. 또한, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 생성물 유출 영역(130)의 생성물 유출 포트(131)에서는 상기 원료(F1-1)의 성분 중 중비점 성분인 C6 유분을 포함하는 생성물 흐름(F1-4), 예를 들면, n-헥산이 농후한 흐름이 분리되어 유출될 수 있다.
상기와 같이 C4 유분 및 C6 유분을 포함하는 원료(F1-1)를 본 출원의 증류 장치를 이용하여 분리하는 경우, 상기 C6 유분을 특정 함량 범위로 탑정 영역 및 탑저 영역에서 유출시키기 위하여, 증류탑 내부의 온도 및 압력 조건은 특정 범위로 제어될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)의 압력은 3.5 kg/cm2g 내지 4.5 kg/cm2g, 예를 들어, 3.6 kg/cm2g 내지 4.4 kg/cm2g, 또는 3.7 내지 4.3 kg/cm2g일 수 있으며, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑저 영역(140)의 압력은 3.63 내지 4.7 kg/cm2g, 예를 들어, 3.65 kg/cm2g 내지4.6 kg/cm2g, 또는 3.67 kg/cm2g 내지 4.5 kg/cm2g일 수 있다.
또한, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)의 온도는 45℃ 내지 60℃, 47℃ 내지 58℃, 또는 49℃ 내지 56℃일 수 있으며, 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑저 영역(140)의 온도는 120℃ 내지 140℃, 122℃ 내지 138℃, 또는 124℃ 내지 136℃일 수 있다.
상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 흐름(F1-2) 중 상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)으로 환류되는 탑정 흐름(F1-2)의 환류비는 4.5 내지 8.0일 수 있으며, 열역학적인 관점에서 바람직하게는 4.6 내지 5.8, 또는 4.8 내지 5.6일 수 있다. 상기에서 「환류비」는 상기 증류탑(100)에서 유출되는 유출 유량(kg/hr)에 대하여 환류되는 유량(kg/hr)의 비를 의미한다.
본 출원은, 또한 열가소성 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 용매 및 미반응 단량체를 고순도 및 고효율로 분리하는 증류 방법에 관계한다.
예시적인 본 출원의 증류 방법은 전술한 증류 장치를 이용하여 수행될 수 있으며, 이에 따라, 전술한 증류 장치에서 기재된 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
본 출원의 증류 방법의 일 구현예는, 원료(F1-1)를 유입하는 원료 유입 단계 및 상기 원료(F1-1)를 분리하는 증류 단계를 포함한다.
상기 원료(F1-1)를 유입하는 단계는 C4 유분 및 C6 유분을 포함하는 원료(F1-1)를, 분리벽형 증류탑(100)으로 유입하는 단계이며, 보다 상세하게는, 내부에 분리벽(101)이 구비되며, 상기 내부가 상기 분리벽(101)이 위치하지 않는 탑정 영역(110) 및 탑저 영역(140)과, 상기 분리벽(101)이 위치하는 중간 영역으로 구분되고, 상기 중간 영역은 상기 분리벽(101)에 의하여 나뉘어지는 원료 공급 영역(120) 및 생성물 유출 영역(130)으로 구분되는 분리벽형 증류탑(100)의 상기 원료 공급 영역(120)으로 유입하는 단계이다.
상기 원료(F1-1)를 분리하는 증류 단계는 상기 원료 공급 영역(120)으로 유입된 원료(F1-1)를 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110), 생성물 유출 영역(130) 및 탑저 영역(140)에서 각각 분리 유출하는 단계이며, 보다 상세하게는, 상기 증류탑(100)의 상기 증류탑의 탑정 영역(110)으로부터 상기 C4 유분 및 C6 유분을 분리 유출하며, 상기 증류탑의 생성물 유출 영역(130)으로부터 상기 C6 유분을 분리 유출하고, 상기 증류탑의 탑저 영역(140)으로부터 상기 C6 유분 및 상기 C6 유분 보다 비점이 높은 유분을 분리 유출하는 단계이다.
상기 C4 유분 및 C6 유분을 포함하는 원료(F1-1)에 관한 설명은 전술한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
하나의 예시에서, 상기 증류 단계는 상기 탑정 흐름(F1-2) 내의 C6 유분의 함량을 상기 탑정 흐름(F1-2)에 포함되는 전체 성분에 대하여 1 내지 20 중량부, 예를 들어, 3 내지 18 중량부, 5 내지 15 중량부, 7 내지 20 중량부 또는 8 내지 14 중량부로 조절하고, 상기 탑저 흐름(F1-3) 내의 C6 유분의 함량을 상기 탑저 흐름(F1-3)에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 내지 95 중량부, 예를 들어, 85 내지 94 중량부, 85 내지 93 중량부, 85 내지 92 중량부 또는 85 내지 90 중량부로 조절하는 것을 포함할 수 있으며, 이에 따라, 우수한 효율로 고순도의 C6 유분을 분리해 낼 수 있다. 즉, 상기 탑정 흐름(F1-2) 및 탑저 흐름(F1-3) 내에 포함되는 유분의 함량을 조절함으로써 생성물 흐름으로 유출되는 C6 유분, 예를 들어, n-헥산을 효과적으로 분리할 수 있으며, 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있다.
상기 분리벽형 증류탑(100)의 탑정 영역(110)에서 유출되는 탑정 흐름(F1-2), 탑저 영역(140)에서 유출되는 탑저 흐름(F1-3) 및 생성물 유출 영역(130)에서 유출되는 생성물 흐름(F1-4)의 압력, 온도 및 환류비에 대한 자세한 설명은, 전술한 분리벽형 증류탑(100)에서 설명한 바와 동일하므로, 생략하기로 한다.
상기 각 단계들은 각각 독립적으로 유기적으로 결합되어 있으므로, 각 경계가 명확히 시간의 순서에 따라 구분되는 것은 아니며, 이에 따라 상기 각 단계들은 순차적으로 수행되거나 또는 각각 독립적으로 동시에 수행될 수 있다. 또한, 상기 각 단계의 이전 또는 이후에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 수행될 수 있는 공정 단계를 추가적으로 포함할 수 있으므로, 상기 단계들만으로 상기 방법이 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 증류 장치 및 이를 이용한 증류 방법에 의하면, 에너지 소모량을 줄이고, 원료의 정제에 사용되는 증류 장치의 크기도 최소화함으로써 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 증류 장치에 의하면, 열가소성 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 단량체와 용매를 포함하는 원료의 정제 과정에서 발생하는 에너지 손실을 최소화 할 수 있으며, 2기의 증류탑을 사용하여 정제하는 경우보다 증류 장치의 설치 비용을 줄일 수 있으므로, 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 출원의 구현예 및 실시예에 따른 증류 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 비교예에서 사용한 증류 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1의 증류 장치를 사용하여 부타디엔 혼합물 및 n-헥산을 분리하였다. 구체적으로는, 1,3-부타디엔 및 n-헥산을 포함하는 93의 원료를 21,269 kg/hr의 유량으로 이론단수가 30 단인 분리벽형 증류탑의 19 단에 위치하는 원료 공급 포트로 유입하여 분리 공정을 수행하였으며, 상기 분리벽형 증류탑의 탑정 영역, 생성물 유출 영역 및 탑저 영역에서 각각의 흐름을 유출시켰다.
이 때, 상기 분리벽형 증류탑의 탑정 영역에서 4,179 kg/hr의 유량으로 유출되는 탑정 흐름의 일부는 응축기를 거쳐서 분리벽형 증류탑으로 환류시켰고, 나머지 일부는 1,3-부타디엔을 포함하는 제품으로 분리하였으며, 탑저 영역에서 33 kg/hr의 유량으로 유출되는 탑저 흐름의 일부는 재비기를 거쳐서 분리벽형 증류탑으로 환류시켰고 나머지 일부는 고비점 성분의 연료로 활용하기 위하여 연료 저장 탱크에 저장하였다. 한편, 생성물 유출 영역에서 20,562 kg/hr의 유량으로 유출되는 생성물 흐름은 상기 이론단수가 30 단인 분리벽형 증류탑의 15 단에 위치하는 생성물 유출 포트에서 유출시켜 분리하였으며, n-헥산을 포함하는 제품으로 분리하여 저장하였다. 또한, 상기 분리벽형 증류탑의 탑정 영역의 운전 압력은 4.0 kg/cm2g 내지 4.1 kg/cm2g로 조절하였고, 운전 온도는 56 내지 59가 되도록 조절하였으며, 탑저 영역의 운전 압력은 4.15 kg/cm2g 내지 4.25 kg/cm2g로 조절하였고, 운전 온도는 129 내지 132로 조절하였다. 또한, 생성물 유출 영역의 운전 압력은 4.1 kg/cm2g 내지 4.2 kg/cm2g로 조절하였고, 운전 온도는 125 내지 127로 조절하였다. 상기 분리벽형 증류탑의 탑정 영역의 환류비는 5.8 내지 6.4로 설정하였다.
상기 탑정 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑정 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 9.9 중량부로 조절되었고, 상기 탑저 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑저 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 중량부로 조절되었다.
실시예 2
상기 분리벽형 증류탑의 탑정 영역의 운전 압력을 3.6 kg/cm2g 내지 3.7 kg/cm2g, 운전 온도를 54 내지 58℃로 조절하고, 탑저 영역의 운전 압력을 3.85 kg/cm2g 내지 3.95 kg/cm2g, 운전 온도를 123 내지 125℃로 조절하였으며, 생성물 유출 영역의 운전 압력을 3.7 kg/cm2g 내지 3.8 kg/cm2g, 운전 온도를 123 내지 125℃로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 1,3-부타디엔 및 n-헥산을 분리하였다. 또한, 상기 분리벽형 증류탑의 탑정 영역의 환류비는 5.6 내지 6.2로 설정하였다.
이 경우, 상기 탑정 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑정 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 9.9 중량부로 조절되었고, 상기 탑저 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑저 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 중량부로 조절되었다.
실시예 3
상기 분리벽형 증류탑의 탑정 영역의 운전 압력을 4.3 kg/cm2g 내지 4.4 kg/cm2g, 운전 온도를 60℃ 내지 63℃로 조절하고, 탑저 영역의 운전 압력을 4.55 kg/cm2g 내지 4.65 kg/cm2g, 운전 온도를 129℃ 내지 132℃로 조절하였으며, 생성물 유출 영역의 운전 압력을 4.4 kg/cm2g 내지 4.5 kg/cm2g, 운전 온도를 129℃ 내지 132℃로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 1,3-부타디엔 및 n-헥산을 분리 하였다. 또한, 상기 분리벽형 증류탑의 탑정 영역의 환류비는 7.0 내지 7.5로 설정하였다.
이 경우, 상기 탑정 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑정 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 9.9 중량부로 조절되었고, 상기 탑저 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑저 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 중량부로 조절되었다.
실시예 4
원료 공급 포트가 이론 단수가 30 단인 분리벽형 증류탑의 25 단에 위치하고, 생성물 유출 포트가 이론 단수가 30 단인 분리벽형 증류탑의 13 단에 위치하는 분리벽형 증류탑을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 1,3-부타디엔 및 n-헥산을 분리하였다.
이 경우, 상기 탑정 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑정 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 9.9 중량부로 조절되었고, 상기 탑저 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑저 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 중량부로 조절되었다.
실시예 5
원료 공급 포트가 이론 단수가 30 단인 분리벽형 증류탑의 15 단에 위치하고, 생성물 유출 포트가 이론 단수가 30 단인 분리벽형 증류탑의 19 단에 위치하는 분리벽형 증류탑을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 1,3-부타디엔 및 n-헥산을 분리하였다.
이 경우, 상기 탑정 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑정 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 9.9 중량부로 조절되었고, 상기 탑저 흐름 내의 C6 유분의 함량은 상기 탑저 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 중량부로 조절되었다.
비교예
도 2과 같이, 2 기의 증류탑이 연결되어 있는 증류장치를 이용하여 부타디엔 혼합물 및 n-헥산을 분리하였다. 구체적으로는, 1,3-부타디엔 및 n-헥산을 포함하는 138의 원료를 21,269 kg/hr의 유량으로 첫번째 증류탑으로 유입하여 분리 공정을 수행하였다.
첫번째 증류탑의 탑정 영역에서 1,451 kg/hr의 유량으로 배출되는 저비점 흐름은 응축기를 거쳐 일부는 첫번째 증류탑으로 환류시켰고, 나머지 일부는 제품으로 저장하였으며, 첫번째 증류탑의 탑저 영역에서 20,615 kg/hr의 유량으로 배출되는 흐름의 일부는 재비기를 이용하여 일부는 다시 첫번째 증류탑의 탑저 영역으로 환류시키고, 나머지 일부는 두번째 증류탑으로 도입시켰다. 두번째 증류탑의 탑정에서 25,867 kg/hr의 유량으로 배출되는 중비점 흐름은 응축기를 이용하여 응축시켜, 일부는 다시 두번째 증류탑의 탑정 영역으로 환류시키고, 나머지 일부는 제품으로 분리하였으며, 두번째 증류탑의 탑저에서 23 kg/hr의 유량으로 배출되는 고비점 흐름은 재비기를 이용하여 일부는 다시 두번째 증류탑의 탑저 영역으로 환류시켰으며, 나머지 일부는 제품으로 분리하였다. 이 경우, 첫번째 증류탑의 탑정의 온도는 45 내지 65, 압력은 3.5 kg/cm2g 내지 4.5 kg/cm2g로 조절 하였고, 탑저의 온도는 120 내지 140, 압력은 3.71 kg/cm2g 내지 4.71 kg/cm2g로 조절하였으며, 두번째 증류탑의 탑정의 온도는 75 내지 95, 압력은 0.24 kg/cm2g 내지 0.91 kg/cm2g로 조절 하였고, 탑저의 온도는 92 내지 107, 압력은 0.4 kg/cm2g 내지 10.7 kg/cm2g로 조절하였다. 또한, 상기 첫번째 증류탑의 탑정 영역의 환류비는 0.50 내지 0.60으로 설정하였고, 상기 두번째 증류탑의 탑정 영역의 환류비는 0.15 내지 0.25로 설정하였다
상기 실시예 및 비교예에 따라 부타디엔 혼합물 및 n-헥산을 포함하는 원료를 정제한 후, 상기 부타디엔 혼합물 및 n-헥산의 순도, 에너지 소비량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
총 에너지 사용량(MMKcal/hr) 2.16 1.00 0.98 1.40 1.27 2.10
절감량(MMKcal/hr) 0.00 1.16 1.18 0.76 0.89 0.06
에너지 절감율(%) - 53.7 54.6 35.2 41.2 2.8
제품의 순도 1,3-부타디엔 84.8 84.8 84.8 84.8 84.8 84.8
n-헥산 99.8 99.8 99.8 99.8 99.8 99.8
탑정 흐름 내 C6 유분의 함량(중량부) - 9.9 9.9 9.9 9.9 9.9
탑저 흐름 내 C6 유분의 함량(중량부) - 85 85 85 85 85
상기 표 1에 나타나듯이, 본 출원의 실시예의 증류 장치를 이용한 정제 공정에서 사용된 에너지의 총량은 비교예의 증류 장치를 이용한 정제 공정에서 사용된 에너지 총량에 비해 총 에너지 소비량이 줄어들었음을 확인할 수 있다. 즉, 본 출원의 실시예에 따른 증류 장치에 의하여 1,3-부타디엔 및 n-헥산을 분리할 경우, 비교예의 증류 장치를 이용한 경우에 비하여 최대 54.6%의 에너지 절감효과를 얻을 수 있다.

Claims (19)

  1. 응축기, 재비기, 및 분리벽이 구비된 증류탑을 포함하고,
    상기 증류탑은 내부가 분리벽이 위치하지 않는 탑정 영역 및 탑저 영역과 상기 분리벽을 포함하는 중간 영역으로 구분되고, 상기 중간 영역은 상기 분리벽에 의하여 나뉘어지는 원료 공급 영역 및 생성물 유출 영역으로 구분되며,
    C4 유분 및 C6 유분을 포함하는 원료가 상기 원료 공급 영역의 원료 공급 포트로 유입되고, 유입된 상기 원료는 상기 C6 유분을 포함하는 생성물 흐름, 상기 C6 유분 및 상기 C6 유분보다 비점이 높은 유분을 포함하는 탑저 흐름 및 상기 C4 유분 및 상기 C6 유분을 포함하는 탑정 흐름으로 분리되어 유출되며,
    상기 탑저 흐름은 상기 탑저 영역에서 유출되고, 상기 탑저 흐름 중 일부는 상기 재비기를 통과하여 상기 탑저 영역으로 환류되며,
    상기 탑정 흐름은 상기 탑정 영역에서 유출되어 상기 응축기로 유입되고, 상기 응축기를 통과한 탑정 흐름 중 일부는 상기 탑정 영역으로 환류되며,
    상기 생성물 흐름은 생성물 유출 영역의 생성물 유출 포트에서 유출되고,
    상기 탑정 흐름 내의 C6 유분의 함량이 상기 탑정 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 1 내지 20 중량부이고, 상기 탑저 흐름 내의 C6 유분의 함량이 상기 탑저 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 내지 95 중량부인 증류 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 분리벽은 증류탑의 탑정을 기준으로 산출된 이론 단수의 40 내지 60%에 위치하는 증류 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 생성물 유출 포트는 원료 공급 포트 보다 상부에 위치하는 증류 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 원료 공급 포트는 증류탑의 탑정을 기준으로 산출된 이론 단수의 55 내지 85%에 위치하는 증류 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 생성물 유출 포트는 증류탑의 탑정을 기준으로 산출된 이론 단수의 40 내지 55%에 위치하는 증류 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 탑정 영역의 압력은 3.5 내지 4.5 kg/cm2g 인 증류 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 탑정 영역의 온도는 45℃ 내지 65℃인 증류 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 탑저 영역의 압력은 3.63 내지 4.7 kg/cm2g인 증류 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 탑저 영역의 온도는 120℃ 내지 140℃인 증류 장치
  10. 제 1 항에 있어서, 탑정 영역의 환류비는 4.0 내지 8.0인 증류 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, C4 유분은 1,3-부타디엔, 1-부텐, n-부탄, iso-부탄, trans-2-부텐 및 cis-2-부텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 증류 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, C6 유분은 n-헥산, c-헥산 및 iso-헥산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 증류 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 C6 유분보다 비점이 높은 유분은 C4 유분의 다이머 및 C4 유분의 트라이머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 증류 장치.
  14. 내부에 분리벽이 구비되며, 상기 내부가 상기 분리벽이 위치하지 않는 탑정 영역 및 탑저 영역과, 상기 분리벽을 포함하는 중간 영역으로 구분되고, 상기 중간 영역은 상기 분리벽에 의하여 나뉘어지는 원료 공급 영역 및 생성물 유출 영역으로 구분되는 증류탑의 상기 원료 공급 영역으로 C4 유분 및 C6 유분을 포함하는 원료를 유입하는 원료 유입 단계; 및
    상기 증류탑의 탑정 영역으로부터 상기 C4 유분 및 C6 유분을 분리 유출하며, 상기 증류탑의 생성물 유출 영역으로부터 상기 C6 유분을 분리 유출하고, 상기 증류탑의 탑저 영역으로부터 상기 C6 유분 및 상기 C6 유분 보다 비점이 높은 유분을 분리 유출하는 증류 단계를 포함하며,
    상기 증류 단계는 상기 탑정 흐름 내의 C6 유분의 함량을 상기 탑정 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 1 내지 20 중량부로 조절하고, 상기 탑저 흐름 내의 C6 유분의 함량을 상기 탑저 흐름에 포함되는 전체 성분에 대하여 85 내지 95 중량부로 조절하는 것을 포함하는 증류 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 탑정 영역의 압력을 3.5 내지 4.5 kg/cm2g로 조절하는 것을 포함하는 증류 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 탑정 영역의 온도를 45℃ 내지 60℃로 조절하는 것을 포함하는 증류 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 탑저 영역의 압력을 3.63 내지 4.7 kg/cm2g로 조절하는 것을 포함하는 증류 방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 탑저 영역의 온도를 120℃ 내지 140℃로 조절하는 것을 포함하는 증류 방법
  19. 제 14 항에 있어서, 탑정 영역의 환류비를 4.0 내지 8.0으로 조절하는 것을 포함하는 증류 방법.
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