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KR20120083295A - 향상된 추출 증류를 위한 추출 증류탑에 연결된 리보일러에 대한 증기 첨가 방법 및 장치 - Google Patents

향상된 추출 증류를 위한 추출 증류탑에 연결된 리보일러에 대한 증기 첨가 방법 및 장치 Download PDF

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KR20120083295A
KR20120083295A KR1020127004796A KR20127004796A KR20120083295A KR 20120083295 A KR20120083295 A KR 20120083295A KR 1020127004796 A KR1020127004796 A KR 1020127004796A KR 20127004796 A KR20127004796 A KR 20127004796A KR 20120083295 A KR20120083295 A KR 20120083295A
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KR
South Korea
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reboiler
extractive distillation
steam
distillation column
hydrocarbon
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KR1020127004796A
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English (en)
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KR101744290B1 (ko
Inventor
미르세아 크레토이유
안드레이 심페아누
Original Assignee
쥐티씨 테크놀로지 유에스,엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쥐티씨 테크놀로지 유에스,엘엘씨 filed Critical 쥐티씨 테크놀로지 유에스,엘엘씨
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Abstract

리보일러로부터 추출 증류탑에 증기를 첨가하는 것을 이용하여 추출 증류를 위한 방법들 및 장치들이 본원에 개시된다. 상기 장치들은 추출 증류탑, 상기 추출 증류탑에 연결된 리보일러(예를 들어, 케틀 리보일러), 및 증기 입력 라인을 포함한다. 상기 증기 입력 라인은 리보일러의 내부 증기 분출 장치에 연결된다. 탄화수소 공급 스트림의 추출 증류를 수행하도록 상기 장치들을 이용하는 방법들 또한 본원에 개시된다.

Description

향상된 추출 증류를 위한 추출 증류탑에 연결된 리보일러에 대한 증기 첨가 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUSES FOR STEAM ADDITION TO A REBOILER COUPLED TO AN EXTRACTIVE DISTILLATION COLUMN FOR IMPROVED EXTRACTIVE DISTILLATION}
본 발명은 향상된 추출 증류를 위한 추출 증류탑에 연결된 리보일러에 대한 증기 첨가 방법 및 장치에 관한 것이다.
관련 출원서에 대한 교차 참조
본 출원서는 2009년 9월 2일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 61/239,272 호 및 2010년 2월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 제 12/706,937 호의 우선권을 주장하며, 이들 각각은 본원에서 전체가 참조로 포함되어 있다.
연방 지원 연구에 관한 성명서
적용 불가능.
탈기 증기(stripping steam)로서의 생증기(live steam)를 추출탑(distillation column)에 첨가하는 것은 일반적으로 첨가된 증기가 없는 경우보다 더 낮은 온도에서 증류 공정을 가능하게 한다. 생증기는 또한 추출탑이 추출 증류탑(extractive distillation column)인 경우 첨가될 수 있다. 일반적으로, 생증기는 최종 포집 트레이(collector tray) 하부의 탑 동체 (column shell) 내로 직접 분사된다.
가열 매체(heating medium)로 사용하기 위한 증류 장치에 리보일러(reboiler)를 도입하는 것은 많은 운영상의 이점을 가지며, 이점들 중의 하나는 증류를 가능하게 하는 것이다. 리보일러의 사용이 증류의 기술 분야에 공지되어 있지만, 증류탑용 가열 매체로서 그리고 추출 증류 공정에 탈기 증기를 첨가하기 위한 수단으로서의 리보일러의 동시 사용은 아직까지 개시되지 않았다.
상기한 바를 고려하여, 탈기 증기의 가열 및 분사를 위한 리보일러를 사용하는 추출 증류를 위한 향상된 방법들 및 장치들은 본 기술 분야에서 상당한 잠재적 이득을 가질 것이다. 또한, 향상된 물질 및 열 전달 효율을 가능하게 하는 변경된 설계를 갖는 리보일러들은 또한 본원에 개시된 추출 증류 장치들 및 방법들에서 상당한 이득을 제공할 것이다.
발명의 요약
다양한 실시형태에서, 공급 스트림(feed stream)로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치들이 본원에 개시된다. 상기 장치들은 추출 증류탑, 상기 추출 증류탑에 연결된 리보일러 및 증기 입력 라인을 포함한다. 상기 리보일러는 내부 증기 분출 장치(internal steam sparger device)를 갖는다. 상기 증기 입력 라인은 상기 내부 증기 분출 장치와 연결된다.
공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치들의 그 밖의 다양한 실시형태가 또한 본원에 개시된다. 상기 장치들은 추출 증류탑, 상기 추출 증류탑에 연결된 케틀 리보일러(kettle reboiler), 공급 스트림 입력 라인, 용매 입력 라인, 증기 입력 라인, 증류액(distillate)과 용매의 혼합물을 제거하기 위한 출력 라인, 및 증기 출력 라인을 포함한다. 상기 케틀 리보일러는 내부 증기 분출 장치를 갖는다. 상기 증기 입력 라인은 상기 내부 증기 분출 장치와 연결된다.
그 밖의 다양한 실시형태에서, 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치들은 추출 증류탑, 상기 추출 증류탑에 연결된 리보일러 및 증기 입력 라인을 포함한다. 상기 리보일러는 내부 공간 및 외부 표면을 갖는다. 상기 증기 입력 라인은 상기 리보일러의 내부 공간에 연결된다.
다른 실시형태에서, 적어도 하나의 탄화수소를 포함하는 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 방법들이 본원에 개시된다. 상기 방법들은 (a) 탄화수소/용매 혼합물을 형성하기 위해 용매를 사용하여 상기 공급 스트림으로부터 상기 적어도 하나의 탄화수소를 추출하는 단계, (b) 탈기 증기를 리보일러 동체(reboiler shell)로 직접 분사하는 단계, (c) 가열 매체로서의 증기를 리보일러관(reboiler tube)에 첨가하는 단계, (d) 상기 리보일러 동체 내부에 위치한 증기 분출 장치를 통해 상기 탄화수소/용매 혼합물을 탈기 증기와 혼합하는 단계, 및 (e) 상기 탄화수소/용매 혼합물을 기화시키는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 방법들은 상기 기화 단계 이후에 탄화소수/용매 혼합물로부터 상기 적어도 하나의 탄화수소를 분리하는 단계를 더 포함한다.
앞서 개시한 것은 뒤따르는 상세한 설명이 더욱 이해될 수 있도록 본 개시의 특징을 다소 광범위하게 설명하고 있다. 본 개시의 부가적인 특징 및 이점들은 이하에서 개시될 것이며, 청구 범위의 주제를 형성한다.
본 개시 및 이의 이점의 더욱 완전한 이해를 위해, 이제 본 개시의 특정 실시형태를 설명하고 있는 첨부된 도면과 함께 이루어진 다음과 같은 설명을 인용한다. 하기 도면에서:
도 1은 탈기 증기가 리보일러에 직접 첨가되는 예시적인 추출 증류 장치의 개략도를 나타낸다.
아래의 설명에서, 본원에 개시된 다양한 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정의 양, 농도 크기 등과 같은 구체적인 세부 사항이 명시된다. 그러나 이러한 구체적인 세부 사항 없이 본 개시를 실시할 수 있다는 것이 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 많은 경우, 이러한 세부 사항이 본 개시의 완전한 이해를 달성하는데 필요하지 않고 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자의 기술 범위 내에 있다는 점을 고려하여 이러한 고려 사항 등에 관한 세부 사항들이 생략되어 있다.
일반적으로 도면을 참고하면, 상기 설명은 본 개시의 특정 실시형태를 설명하기 위한 것이며 이에 한정되도록 의도된 것이 아닌 것으로 이해될 것이다. 도면은 필수적으로 일정한 비례로 도시된 것은 아니다.
본원에서 사용된 대부분의 용어들이 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을지라도, 명확하게 정의되지 않는 경우에 용어들은 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 현재 받아들여지고 있는 의미를 채용하는 것으로 해석되어야 하는 것으로 이해되어야 한다. 용어의 구성이 이를 무의미하게 하거나 본질적으로 무의미하게 할 수 있는 경우, 정의는 웹스터 사전(3판, 2009)에서 인용되어야 한다. 정의 및/또는 해석은, 본 명세서에서 구체적으로 명시되지 않는 한, 또는 상기 인용이 유효성을 유지하기 위해 필요한 경우에, 관련이 있거나 관련이 없는 기타 특허 출원서, 특허 또는 공개공보로부터 포함되어 있지 않아야 한다.
본원에 개시된 바와 같이, "방향족"이란 용어는 불포화 결합, 고립 쌍(lone pair) 또는 빈 분자궤도(empty orbital)의 접합된 고리가, 단독의 접합 안정화에 의해 예상될 수 있는 것보다 강한 안정화를 나타내는 화학적 특성인 방향족성(aromaticity)을 지칭한다. 이는 또한 주기적 현실감 상실(cyclic derealization) 및 공명 안정화(resonance stabilization)의 표명으로서 고려될 수 있다. 이는 일반적으로, 서로에 대해 교대로 단일 결합 및 이중 결합되는 원자의 순환 배열 주위에 전자가 자유롭게 순환하기 때문인 것으로 고려된다.
본원에 개시된 바와 같이, "지방족"이란 용어는 직쇄, 분지쇄 또는 고리(이 경우에 이들은 지환족으로 지칭됨)에서 함께 연결될 수 있는 탄소 원자를 갖는 화합물을 지칭한다. 이들은 단일결합(알칸류), 이중결합(알켄류) 또는 삼중결합(알킨류)에 의해 연결될 수 있다.
다양한 실시형태에서, 본 개시에 설명된 방법들 및 장치들은 추출 증류 공정들, 특히 방향족 추출 증류 공정들을 더욱 효과적이게 한다. 본원에 개시된 다양한 장치들 및 방법들은 효율성 향상을 달성하기 위해 추출 증류 장치의 추출 증류탑에 연결된 리보일러로의 탈기 증기의 분사를 이용한다. 이러한 장치들 및 방법들은 미처리 열분해 가솔린(untreated pyrolysis gasoline)으로부터 스티렌을 회수하는데 이용되어 왔다. 본원에 개시된 상기 방법들 및 장치들로 생산된 스티렌은 이하 GT-스티렌이라 지칭할 수 있다. 본 기술 분야의 통상의 기술을 가진 자는 스티렌 이외의 탄화수소가 본원에 개시된 장치들 및 방법들을 이용하여 공급 스트림으로부터 추출될 수 있음을 인지할 것이다. 예를 들어, 그 밖의 탄화수소는 BTX (벤젠/톨루엔/크실렌), 이소프렌, 부타디엔 및 그 밖의 비닐 방향족 화합물을 포함할 수 있다.
GT-스티렌 추출 증류 공정에서, 스티렌을 포함하는 수소화처리된(hydrotreated) C8 탄화수소가 추출 증류탑(extractive distillation column, EDC)을 이용하여 열분해 가솔린 공급 스트림으로부터 하트-컷(heart-cut)된다. 기-액 공정(vapor-liquid operation)에서, 용매는 선택적으로 스티렌을 상기 EDC의 하부로 추출하는 반면, 그 밖의 C8 방향족 화합물 및 비방향족 화합물 (즉, 지방족 화합물)들을 EDC 상부의 라피네이트 스트림(raffinate steam)으로 반송시킨다. 상기 용매는 제한 없이 다를 수 있다. 다양한 실시형태에서, 상기 EDC는 충진탑(packed column)이다. 다양한 실시형태에서, 상기 EDC는 진공 하에서 작동한다. 상기 EDC를 위한 열은 가열 매체로서의 증기를 이용하여 리보일러로부터 공급된다. 스티렌 내에서 농축된 용매는 EDC 하부로부터 배출된 후 용매 회수탑(solvent recovery column, SRC)으로 공급된다. 스티렌은 분리되며, 용매는 이후 상기 EDC로 반송된다.
다양한 실시형태에서, 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치들이 본원에 개시된다. 상기 장치들은 추출 증류탑, 상기 추출 증류탑에 연결된 리보일러 및 증기 입력 라인을 포함한다. 상기 리보일러는 내부 증기 분출 장치를 갖는다. 상기 증기 입력 라인은 상기 내부 증기 분출 장치와 연결된다.
그 밖의 다양한 실시형태에서, 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치들은 추출 증류탑, 상기 추출 증류탑에 연결된 리보일러 및 증기 입력 라인을 포함한다. 상기 리보일러는 내부 공간 및 외부 표면을 갖는다. 상기 증기 입력 라인은 상기 리보일러의 내부 공간에 연결된다.
상기 장치들의 일부 실시형태에서, 상기 추출 증류탑은 1단식 기화 시스템(one-stage vaporization system)이다. 그러나, 상기 방법들의 다른 실시형태에서, 상기 추출 증류탑에 의해 2단식, 3단식 또는 다단식 기화 시스템들이 형성될 수 있다.
상기 장치들의 일부 실시형태에서, 상기 증기 입력 라인은 증기계통 생성루프(steam system generation loop)이다, 이러한 증기계통 생성루프는 일 실시형태에서 시스템 수분 균형(system water balance)을 가능하게 한다. 예를 들어, 시스템 수분 균형(증기계통 생성루프)으로부터 발생하는 탈기 증기는 상기 EDC의 하부로 분사되어 추출 증류 공정을 지원하고 EDC 하부의 온도를 낮춘다. 일부 실시형태에서, 진공 효과도 또한 EDC 하부의 증기 첨가와 결합되어 온도를 낮춘다. 수분은 이후에 EDC로부터 추출상(raffinate phase)으로 이송되고, 그로부터 분리되며, 추가의 추출 공정을 위한 폐쇄 루프 공정(closed loop process)에서 탈기 증기로 변환된다. 본원에 개시된 상기 GT-스티렌 추출 공정을 위해, 온도의 저하가 특히 유리한데, 그 이유는 EDC 상에서의 스티렌의 중합이 제거되거나 상당히 줄어들기 때문이다.
다양한 실시형태에서, 탈기 증기의 분사는 상기 리보일러의 내부 공간의 기저에서 직접 이루어진다. 증기 분사의 이러한 방향은 탈기 증기 분사의 최고의 물질/열 전달 효율을 가능하게 한다. 리보일러의 내부 공간으로 탈기 증기를 분사하기 위한 그 밖의 다양한 실시형태는 또한 본 개시의 사상 및 범위 내에 있다. 예를 들어, EDC의 최종 트레이(리보일러가 존재하지 않음)의 하부로 또는 리보일러(포집 트레이 하부의)의 상부로 탈기 증기를 분사하는 것은 높은 물질/열 전달 효율을 갖지 않을 것이다. 이러한 그 밖의 다양한 어느 실시형태에서, 예를 들어, 진공의 차등 적용 또는 탈기 증기 첨가율의 증가는 추출 증류 공정의 효율을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
본원에 개시된 다양한 실시형태에서, 리보일러로의 탈기 증기의 분사는 방향족 탄화수소의 추출을 촉진하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 방향족 탄화수소는 스티렌 또는 그 밖의 비닐 방향족 화합물이다. 그러나, 본원에 개시된 방법들 및 장치들은 공급 스트림으로부터 그 밖의 증류액을 추출 증류하기 위해 사용될 수 있으며, 본 개시의 사상 및 범위 내세서 작동된다. 상기에 참조된 바와 같이, 본 개시의 장치들 및 방법들은 비닐 방향족 화합물의 중합이 촉진되지 않는 온도에서 작동하는데 있어서 유리하다.
본 개시의 다양한 실시형태에서, 케틀 리보일러(kettle reboiler)가 사용된다. 그러나, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 모든 형태의 리보일러가 본원에 개시된 방법들 및 장치들에서 사용될 수 있음을 인지할 것이다. 이러한 선택 가능한 리보일러는, 예를 들어, 열사이펀 리보일러(thermosyphon reboiler) 및 강제 순환식 리보일러(forced circulation reboiler)를 포함한다. 본원에 개시된 실시형태에서, 케틀 리보일러는 유리하게 리보일러 동체의 내부 공간으로 탈기 증기를 직접 분사하는 것을 이용하는 추출 증류 공정에 대해 높은 체류 시간(high residence time) 및 액체의 낮은 비말동반(low liquid entrainment)을 제공한다.
상기 리보일러는 증류액의 산출된 물질 및 열 전달 효율을 이용함으로써 추출 증류 공정의 효율을 향상시키도록 변경될 수 있다. 모든 크기의 리보일러가 본 발명들 및 장치들에서 사용될 수 있지만, 리보일러의 크기는 바람직하게는, 최고의 효율을 위해, 충분한 물질 전달이 액상과 기상 간에 발생하도록 효과적인 체류 시간을 제공하기에 충분해야 한다. 효과적인 체류 시간은, 예를 들어, 가공되고 있는 공급 스트림의 조성에 의해 결정되며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특정 공정의 요구사항에 의존하는 효과적인 체류 시간을 쉽게 결정할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 본 개시의 리보일러들은 또한 그들의 동체의 내부 공간 내에서 더 나은 증기 분포를 유리하게 가능하게 하는 내부 증기 분출 장치를 포함하도록 변경되었다.
그 밖의 다양한 실시형태에서, 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치들은 추출 증류탑, 상기 추출 증류탑에 연결된 케틀 리보일러, 공급 스트림 입력 라인, 용매 입력 라인, 증기 입력 라인, 증류액과 용매의 혼합물을 제거하기 위한 출력 라인, 및 증기 출력 라인을 포함한다. 상기 케틀 리보일러는 내부 증기 분출 장치를 갖는다. 상기 증기 입력 라인은 상기 내부 증기 분출 장치와 연결된다.
다른 실시형태에서, 적어도 하나의 탄화수소를 포함하는 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 방법들이 본원에 개시된다. 상기 방법들은 (a) 탄화수소/용매 혼합물을 형성하기 위해 용매를 사용하여 상기 공급 스트림으로부터 상기 적어도 하나의 탄화수소를 추출하는 단계, (b) 탈기 증기를 리보일러 동체로 직접 분사하는 단계, (c) 가열 매체로서의 증기를 리보일러관에 첨가하는 단계, (d) 상기 리보일러 동체 내부에 위치한 증기 분출 장치를 통해 상기 탄화수소/용매 혼합물을 탈기 증기와 혼합하는 단계, 및 (e) 상기 탄화수소/용매 혼합물을 기화시키는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 방법들은 상기 기화 단계 이후에 탄화소수/용매 혼합물로부터 상기 적어도 하나의 탄화수소를 분리하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 리보일러 동체는 케틀 리보일러의 그것이다.
실험예 :
아래의 실시예는 위에 개시된 일부 실시형태를 더욱 완벽하게 설명하기 위해 제공된다. 본 기술 분야의 통상의 기술을 가진 자는 아래의 실시예는 본 개시의 실시를 위한 바람직한 모드를 나타낸다는 것을 인지해야 한다. 본 기술 분야의 통상의 기술을 가진 자는, 본 개시의 관점에서, 여러 가지 변화가 본 개시의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 개시되고 여전히 같은 또는 유사한 결과를 획득한 특정 실시형태에서 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다.
실시예 1: 리보일러를 포함하는 추출 증류 장치
본 개시의 다양한 실시예들이 도 1을 참조하여 이제 더욱 이해될 것이다. 도 1은 탈기 증기가 리보일러에 직접 첨가되는 예시적인 추출 증류 장치(1)의 개략도를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수소화처리된 C8 공급 스트림(스티렌을 포함함)이 열분해 가솔린으로부터 하트-컷되어 공급 스트림 입력 라인(101)을 통해 추출 증류탑(120)으로 가해진다. 본 실시예에서, 상기 C8하트 컷은 스티렌에서 풍부하다 (30 내지 40 wt%). 추출 증류탑(120)은 공급 스트림 입력 라인(101)과 용매 입력 라인(102)에 연결된 충진탑이다. 다양한 실시형태에서, 상기 추출 증류 장치는 진공 하에서 작동된다. 다양한 실시형태에서, 희박 용매(lean solvent)가 대략 70 ℃ 내지 대략 100 ℃ 사이의 온도 범위에서 용매 입력 라인(102)를 통해 추출 증류탑(120)으로 공급된다.
추출 증류탑(120)은 케틀 리보일러(135)에 연결된다. 케틀 리보일러(135)에 입력된 열은 포화 증기 입력 라인(106)을 통해 제공된다. 상기 포화 증기는 리보일러관 내부에서 응축된다. 다양한 실시형태에서, 추출 증류탑(120)의 하부의 온도는, 케틀 리보일러(135)을 이용하여, 대략 120 ℃ 이하로 조절된다. 이러한 온도는 유리하게도 탑저(column bottom)에서 스티렌의 중합을 비교적 유도하지 않는다.
추출 증류 장치들의 다양한 실시형태에 있어서, 기-액 공정(vapor-liquid operation) 동안, 희박 용매는 스티렌을 추출 증류탑(120)의 하부로 추출하는 반면, 라피네이트(그 밖의 C8 방향족 탄화수소 및 비방향족 화합물)를 추출 증류탑(120)의 상부로 반송시킨다. 증류탑 상부의 증기는 응축기(127)을 통과한 뒤 응축되어 분리기(130)로 보내진다. 분리기(130)에서는, 수상(water phase)이 상분리에 의해 제거되고 수분 제거 라인(104)를 통과한다. 수분 제거 라인(104) 내로 옮겨진 수분은 증기계통 생성루프(미도시)를 통해 공정수로서 펌핑되어 리보일러(135)로 반송된다. 리보일러(135)에서 수분은 탈기 증기로 변환되어 리보일러의 기저에 있는 탈기 증기 라인(107)을 통해 리보일러(135)로 들어간다. 일 실시형태에서, 수분 분리 이후에 분리기(130)에 남아 있는 탄화수소 유분(라피네이트)은 환류 라인(105)을 통해 대략 1의 환류비(reflux ratio)로 추출 증류탑(120)으로 펌핑된다. 교대로, 라피네이트는 라피네이트 제거 라인(103)을 통해 시스템으로부터 배출된다.
탈기 증기 라인(107)로부터의 탈기 증기는 리보일러(135) 내부에서 살포되어 추출 증류탑(120)으로부터의 액체 스트림(109)과 혼합된다. 이후, 리보일러(135) 내부의 탈기 증기에 의해 생성된 증기 스트림(108)은 포집 트레이(150) 하부의 추출 증류탑(135)로 반송된다. 증기 스트림(108)은 추출 증류 공정을 계속하기 위한 희박 용매를 제공하고 또한 추출 증류탑(120)을 가열한다. 리보일러(135)(스티렌과 용매를 포함함)에 남아 있는 액체는 리보일러 라인(110)을 통해 액체 생성물로서 탑저로 보내진다. 여기서부터, 스티렌 플러스 용매는 라인(111)을 통해 용매 회수탑(160)으로 펌핑된다.
리보일러(135)는 효율적인 추출을 제공하기 위해 본 개시의 추출 증류 공정들을 위해 특별히 구성된다. 위에서 언급된 바와 같이, 탈기 증기는 탈기 증기 라인(107)을 통해 리보일러(135)로 가해진다. 리보일러(135)에서는, 탈기 증기가 내부 분출 장치(140)로 들어간다. 탈기 증기의 첨가는 유리하게도 추출된 스티렌의 분압을 낮춰준다. 리보일러(135)를 떠나, 스티렌 플러스 용매는 리보일러 라인(110)을 통해 액체 생성물로서 추출 증류탑(120)의 하부로 보내진다.
라인(111) 내의 스티렌 플러스 용매는 용매 회수탑(160)으로 보내지고, 여기서 스티렌은 순수 생성물로서 용매로부터 분리된다. 이후 용매는, 필요한 경우, 라인(102)를 통해 추출 증류탑(120)으로 반송된다.
본 기술 분야의 통상의 기술을 가진 자에게 공지된 바와 같이, 탈기 증기의 물질 전달 효율은 다음과 같이 정의된다:
Figure pct00001
리보일러에 대한 물질 전달 효율은 일반적으로 100%(이론적 단계의 그것과 근접함)로 추정된다. 그러나, 100% 물질 전달 효율은, 탈기 증기가 리보일러에 직접 첨가될 때, 특히 접촉 구역(리보일러로 들어가는 증기와 수상 간의)에서의 체류 기간이 충분히 길지 않은 수직 리보일러에 대해서는, 적용되지 않는다. 도 1의 본 실시형태에 개시된 케틀 리보일러 타입은 유리하게도 상들 간에 높은 체류 시간(긴밀한 접촉)을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 효율의 추정/산정을 위한 모델이 설정되었으며, 이는 리보일러의 기계적 크기 조절 및 분출 장치의 기초를 형성했다.
위의 설명으로부터 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 본 개시의 본질적인 특징을 용이하게 확인할 수 있으며, 이의 사상 및 범위에서 벗어나지 않는 한, 본 개시를 다양한 용도 및 조건에 적용하기 위해 다양하게 변형 및 변경할 수 있다. 본원에 개시된 실시형태들은 단지 예시적인 것으로 의도되며, 아래의 청구범위에서 정의되어 있는 본 개시의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

Claims (17)

  1. 공급 스트림(feed stream)으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치에 있어서,
    추출 증류탑(extractive distillation column);
    상기 추출 증류탑에 연결된 리보일러, 여기서 상기 리보일러는 내부 증기 분출 장치(internal steam sparger device)를 더 포함하며; 및
    상기 내부 증기 분출 장치에 연결된 증기 입력 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출 증류탑은 1단식 기화 시스템(one-stage vaporization system)인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출물은 방향족 탄화수소인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 방향족 탄화수소는 스티렌인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 입력 라인은 증기계통 생성루프(steam system generation loop)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 리보일러는 케틀 리보일러(kettle reboiler)인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치에 있어서,
    추출 증류탑;
    상기 추출 증류탑에 연결된 케틀 리보일러, 여기서 상기 케틀 리보일러는 내부 증기 분출 장치를 더 포함하며;
    공급 스트림 입력 라인;
    용매 입력 라인;
    상기 내부 증기 분출 장치에 연결된 증기 입력 라인;
    증류액(distillate)과 용매의 혼합물을 제거하기 위한 출력 라인, 및
    증기 출력 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 추출 증류탑은 1단식 기화 시스템인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 추출물은 방향족 탄화수소인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방향족 탄화수소는 스티렌인 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 증기 입력 라인은 증기계통 생성루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 장치에 있어서,
    추출 증류탑;
    상기 추출 증류탑에 연결된 리보일러, 여기서 상기 리보일러는 내부 공간과 외부 표면을 포함하며; 및
    상기 리보일러의 내부 공간에 연결된 증기 입력 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 리보일러는 케틀 리보일러, 열사이펀 리보일러(thermosyphon reboiler) 및 강제 순환식 리보일러(forced circulation reboiler)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 리보일러는 상기 증기 입력 라인에 연결된 내부 증기 분출 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 적어도 하나의 탄화수소를 포함하는 공급 스트림으로부터의 추출물의 추출 증류를 위한 방법에 있어서,
    (a) 탄화수소/용매 혼합물을 형성하기 위해 용매를 사용하여 상기 공급 스트림으로부터 상기 적어도 하나의 탄화수소를 추출하는 단계;
    (b) 탈기 증기를 리보일러 동체(reboiler shell)로 직접 분사하는 단계;
    (c) 가열 매체로서의 증기를 리보일러관(reboiler tube)에 첨가하는 단계;
    (d) 상기 리보일러 동체 내부에 위치한 증기 분출 장치를 통해 상기 탄화수소/용매 혼합물을 탈기 증기와 혼합하는 단계; 및
    (e) 상기 탄화수소/용매 혼합물을 기화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 기화 단계 이후에 상기 탄화소수/용매 혼합물로부터 상기 적어도 하나의 탄화수소를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 리보일러 동체는 케틀 리보일러를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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