KR102216821B1 - 분리 벽 칼럼 증류를 사용하는 머캅탄 또는 티오펜의 정제 - Google Patents

Abstract

본 발명의 양태들은 머캅탄, 티오펜과 다른 성분들의 혼합물을 함유하는 공급물 스트림으로부터 원하는 머캅탄 또는 티오펜을 얻기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일양태에서, 혼합된 머캅탄들의 공급물 스트림으로부터 하나 이상의 성분을 분리하기 위한 시스템은, 머캅탄들을 함유하는 공급물 스트림과 연결된 하나 이상의 증류 칼럼으로서, 정류 섹션, 스트리핑 섹션, 및 상기 정류 섹션으로부터 상기 스트리핑 섹션까지 연장되는 분리 벽에 의해 측류 유출 섹션으로부터 분리되는 공급 사이드 섹션을 갖는 상기 하나 이상의 증류 칼럼을 포함한다. 상기 증류 칼럼은 추가로 응축기 및 재가열기; 및 증류물 스트림, 측류 유출물 스트림, 및 탑저액 스트림과 연결된다.

Description

분리 벽 칼럼 증류를 사용하는 머캅탄 또는 티오펜의 정제

관련 출원의 상호 참조

본 특허출원은 2016년 1월 22일 출원된, 발명의 명칭이 "분리 벽 칼럼 증류를 사용하는 머캅탄 또는 티오펜의 정제"인 미국 가특허출원 제62/281,798호에 관한 것이며, 상기 가특허출원에 대해 우선권의 이익을 주장하며, 상기 가특허출원의 내용은 모든 목적을 위해 이의 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다.

기술분야

본 발명은, 원하는 화합물을 단리하기 위해 공급물 스트림으로부터 머캅탄 또는 티오펜을 분리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

머캅탄 및 티오펜은 중합체 개질제의 제조부터 농업용 보충제까지의 범위의 산업적 적용에 대해 유용한 다양한 화학 물질을 제조하기 위해 사용된다. 4개 이상의 탄소 길이를 갖는 머캅탄은 통상적으로, 탄화수소, 올레핀, 또는 알콜을 황화수소와 반응시켜 제조된다. 이러한 반응은 종종 물리적 성질들이 유사한 다수의 공 생성물을 제조한다.

따라서, 통상적인 반응에 의해 제조되는 머캅탄들의 혼합물로부터 원하는 성분을 얻기 위한 현행 분리 방법은 종종 대규모이며, 다수의 연속적인 증류 칼럼을 필요로 한다. 따라서, 이러한 분리 방법은 매우 값비싸다. 또한, 다양한 원치 않는 황 함유 유기 화합물이, 고온, 공급물 중의 불순물, 및 머캅탄 생성물의 분해로 인해 상기 분리 방법에 의해 종종 생성된다.

상기 관점에서, 머캅탄 생성물의 분해량을 감소시키는 비용 효율적인 분리 방법에 대한 요구가 존재한다.

본 발명의 양태는 원하는 성분을 얻기 위해 공급물 스트림으로부터 머캅탄 또는 티오펜을 분리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일양태에서, 혼합된 머캅탄들 및/또는 티오펜들의 공급물 스트림으로부터 하나 이상의 성분을 분리하기 위한 시스템은, 머캅탄 및/또는 티오펜을 함유하는 공급물 스트림과 연결되는 하나 이상의 증류 칼럼을 포함한다. 상기 증류 칼럼은 정류 섹션, 스트리핑(stripping) 섹션, 및 상기 정류 섹션으로부터 상기 스트리핑 섹션까지 연장되는 분리 벽(dividing wall)에 의해 측류 유출 섹션(side draw section)으로부터 분리되는 공급 사이드 섹션(feed side section)을 갖는다. 상기 증류 칼럼은 응축기, 재가열기(reboiler), 증류물 스트림, 측류 유출물 스트림, 및 탑저액 스트림과 추가로 연결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라, 혼합된 머캅탄들 및/또는 티오펜들의 공급물 스트림으로부터 하나 이상의 성분을 분리하는 방법은, 하나 이상의 증류 칼럼에 머캅탄들 및/또는 티오펜들을 함유하는 공급물 스트림을 제공하는 단계로서, 상기 증류 칼럼이 정류 섹션, 스트리핑 섹션, 및 상기 정류 섹션으로부터 상기 스트리핑 섹션까지 연장되는 분리 벽에 의해 측류 유출 섹션으로부터 분리되는 공급 사이드 섹션을 가지는, 상기 공급물 스트림을 제공하는 단계; 상기 증류 칼럼으로부터의 증기를 응축기로 응축시키고, 상기 증류 칼럼으로부터의 액체를 재가열기로 가열하는 단계; 상기 증류 칼럼의 상부 영역으로부터 증류물 스트림을 제거하는 단계; 상기 증류 칼럼의 측면 영역으로부터 측류 유출물 스트림을 제거하는 단계; 및 상기 증류 칼럼의 저부 영역으로부터 탑저액 스트림을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일양태에서, 분리 벽을 갖는 증류 칼럼은, 상기 4 내지 16개의 탄소 길이를 갖는 1차 머캅탄을, 이에 상응하는 (동일한 탄소수를 갖는) 2차 및/또는 3차 머캅탄 및/또는 다른 보다 휘발성인 황 함유 화합물(예를 들어 황화물, 티오펜 등), 1 이상의 탄소수를 갖는 머캅탄 및/또는 보다 덜 휘발성인 황 함유 성분, 예를 들어 황화물, 티오펜 등을 함유하는 혼합물로부터 측류 유출물 스트림으로서 회수하기 위해 사용된다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 분리 벽을 갖는 증류 칼럼이, 4 내지 16개의 탄소 길이를 갖는 2차 머캅탄을, 이에 상응하는 (동일한 탄소수를 갖는) 3차 머캅탄 및/또는 다른 보다 휘발성인 황 함유 화합물, 예를 들어 황화물, 티오펜 등을 함유하고, 상기 2차 머캅탄에 상응하는 (동일한 탄소수를 갖는) 1차 머캅탄 및/또는 1 이상의 탄소수를 갖는 머캅탄 및/또는 다른 보다 덜 휘발성인 황 함유 성분 예를 들어 황화물, 티오펜 등을 함유하는 혼합물로부터 측류 유출물 스트림으로서 회수하기 위해 사용된다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 분리 벽을 갖는 증류 칼럼이, 4 내지 16개의 탄소 길이를 갖는 3차 머캅탄을, 탄소수 1 이상의 머캅탄 및/또는 다른 보다 휘발성인 황 함유 성분, 예를 들어 황화물, 티오펜 등을 함유하고, 상기 3차 머캅탄에 상응하는 (동일한 탄소수를 갖는) 1차 및/또는 2차 머캅탄 및/또는 탄소수 1 이상의 머캅탄 및/또는 다른 보다 덜 휘발성인 황 함유 성분 예를 들어 황화물, 티오펜 등을 함유하는 혼합물로부터 측류 유출물 스트림으로서 회수하기 위해 사용된다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 분리 벽을 갖는 증류 칼럼이, 사이클릭(예를 들어, 포화 및/또는 불포화) 머캅탄, 가장 바람직하게는 사이클릭 환에 탄소수 4를 갖는 사이클릭 머캅탄을, 보다 휘발성인 황 함유 성분 예를 들어, 사이클릭 불포화 머캅탄, 선형 머캅탄 등을 함유하고 보다 덜 휘발성인 황 함유 성분을 함유하는 혼합물로부터 측류 유출물 스트림으로서 회수하고 정제하기 위해 사용된다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 분리 벽을 갖는 증류 칼럼은 바람직하게는, 재가열기의 온도를 240℃ 이하로 제한하기 위해(예를 들어, 생성물과 공증류되는 원치 않는 부산물을 생성할 수 있는, 보다 덜 휘발성인 성분들의 열분해를 최소화 하기 위해), 적합한 진공하에서 작업된다. 진공 압력은 바람직하게는, 냉각 또는 냉장을 필요로 하지 않고 통상적인 냉매(예를 들어, 물 또는 공기)를 사용하여 상기 오버헤드(overhead) 증류물이 응축될 수 있는 범위이다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 분리 벽을 갖는 증류 칼럼은 바람직하게는, 실질적으로 대기압(예를 들어, 760mmHg(torr), ±20%)에서 작업되어, 진공 시스템, 냉각 또는 냉장을 필요로 하지 않고, 240℃ 미만의 재가열기 온도로 통상적인 냉매(예를 들어, 냉각수 또는 냉각 공기)를 사용하여 상기 오버헤드 증류물이 응축될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 분리 벽의 양측의 증류 칼럼의 섹션들은 동일한 단면적을 가질 수 있거나 갖지 않을 수 있으며, 상기 분리 벽의 높이를 따라 다양할 수 있다. 상기 분리 벽은, 상기 분리 벽에 인접하는 상기 증류 칼럼의 섹션들에서 유압 혼잡(hydraulic traffic)을 수용하도록 구성되어, 각각의 섹션이 최적의 유압 로딩 범위(범람 유동의 퍼센티지)에서 작업되며, 바람직하게는 상기 섹션들이 범람 유동의 퍼센티지의 관점에서 상기와 동일한 유압 로딩 범위 내에 존재하여, 이에 의해 상기 칼럼 용량을 효율적으로 사용할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 증류 칼럼은, 상기 증류 칼럼의 압력 강하 영역 및/또는 증류 칼럼의 섹션을 최소화하기 위해, 필요한 이론 단수를 제공하는 구조화된 패킹을 사용하여 탑저액 진공이 상기 재가열기의 온도를 240℃ 미만으로 제한하도록 충분히 깊은 동시에, 상기 응축기에서의 보다 온화한 진공이 비냉각된 통상적인 냉매를 사용하여 증류물의 응축을 용이하게 할 수 있다. 이러한 양태의 또 다른 이점은, 상기 구조화된 패킹이 체류 시간을, 따라서 열 노출 이력을 최소화 하고, 열 분해의 가능성을 추가로 최소화 한다는 것이다. 상기 구조화된 패킹은 상이한 비표면적(m²의 접촉 표면/m³의 구조화된 패킹 용적) 및 상기 칼럼의 다양한 섹션에서 베드 길이(bed length)를 가져, 분리 벽의 측면에서의 압력 강하의 균형을 잡고 증류 칼럼에 걸쳐 유압 혼잡을 궁극적인 범위 내로 유지하는 동시에, 필요한 수의 이론 단수를 제공할 수 있다.

본 발명은, 첨부되는 도면, 동일한 참조 번호를 갖는 요소들과 연결하여 판독시, 하기의 상세한 도면들로부터 가장 잘 이해된다. 복수의 유사한 요소들이 존재하는 경우, 단일 참조 번호는 특정 요소를 나타내는 소문자 지정을 포함하여 복수의 유사한 요소들에 부여될 수 있다. 요소들을 포괄적으로 또는 비특이적인 하나 이상의 요소들을 나타내는 경우, 소문자 지정은 생략될 수 있다. 통상적인 실행에 따라, 도면의 다양한 특징들은 달리 언급되지 않는 한, 축척대로 도시되지 않는다. 반면, 다양한 구성들의 치수는 명확성을 위하여 확장되거나 축소될 수 있다. 다음 도면들이 도면에 포함된다.
도 1은, 본 발명의 양태들에 따라 머캅탄들 또는 티오펜들 혼합물로부터 화합물을 분리하기 위한 시스템을 도시한다.
도 2는, 본 발명의 양태들에 따라, 머캅탄과 티오펜 혼합물을 함유하는 공급물 스트림으로부터 n-도데실 머캅탄을 수득하기 위한 시스템의 도식이다.
도 3은, 본 발명의 양태들에 따라, 머캅탄과 티오펜 혼합물을 함유하는 공급물 스트림으로부터 n-옥틸 머캅탄을 수득하기 위한 시스템의 도식이다.
도 4는, 머캅탄과 티오펜 혼합물을 함유하는 공급물 스트림으로부터 n-도데실 머캅탄을 수득하기 위한 통상적인 시스템의 도식이다.
도 5는, 머캅탄과 티오펜 혼합물을 함유하는 공급물 스트림으로부터 n-옥틸 머캅탄을 수득하기 위한 통상적인 시스템의 도식이다.

본 발명은, 원하는 성분들을 회수하기 위해, 머캅탄들 또는 티오펜들의 혼합물을 함유하는 공급물 스트림을 분리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 양태들은 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 사이클릭 머캅탄, 올레핀, 비반응된 탄화수소, 알콜 화합물, 및 이들의 유사체의 회수에 특히 적합할 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법은 분리 과정의 개선된 작업 제어를 제공하며, 감소된 장비의 수를 필요로 하며, 보다 낮은 작업 비용, 및 보다 높은 농도의 원하는 생성물의 수율을 제공한다.

도 1을 참조하여, 머캅탄들의 혼합물을 함유하는 공급물 스트림으로부터 원하는 성분들(예를 들어, 머캅탄 및/또는 티오펜)을 얻기 위해 시스템(100)이 사용될 수 있다. 시스템(100)에 의해 분리하기에 적합한 머캅탄들 또는 티오펜들의 혼합물은, 예를 들어 탄화수소, 올레핀, 또는 알콜과 황화수소와의 반응을 포함하는 당업자에게 공지된 임의 방법 또는 반응으로부터 얻을 수 있다. 일양태에서, 머캅탄들 또는 티오펜들의 혼합물은 올레핀 또는 알콜과 황화수소와의 반응으로부터 얻어지며, 여기서, 상기 반응 동안 상기 올레핀 또는 알콜은 상기 황화수소에 비해 화학량론적으로 과량이다.

일반적인 개관에서, 시스템(100)은 공급물 스트림(140), 증류물 스트림(142), 탑저액 스트림(144), 및 측류 유출물 스트림(146)과 연결되는 증류 칼럼(110)을 포함한다. 시스템(100)은 칼럼(110)과 유체 통신하는 응축기(150) 및 재가열기(160)를 추가로 포함한다. 하나 이상의 양태에서 시스템(100)이 연속 증류용으로 구성되더라도, 칼럼(110)은 배취 증류용으로 구성될 수 있다.

칼럼(110)은 칼럼(110)의 높이(112)를 따라 내부 표면의 반대측들 사이에 연장되는 분리 벽(116)을 포함한다. 하나 이상의 양태에서, 분리 벽(116)이 칼럼(110)의 정류 섹션(126)으로부터 스트리핑 섹션(128)까지 연장되는 것으로 도시되더라도, 상기 분리 벽은 상기 정류 또는 스트리핑 섹션을 통과하여 연장될 수 있으며, 상기 증류 칼럼의 상부 또는 저부의 내부 표면과 연결될 수 있다. 바람직하게는, 분리 벽(116)의 일측으로부터의 조성물은 분리 벽(116)의 다른측을 수평으로 통과할 수 없으며, 대신 분리 벽(116)의 위 또는 아래로 이동한다. 분리 벽(116)은 칼럼(110)의 중심 부분을 2개 이상의 섹션들(예를 들어, 공급 사이드 섹션(120) 및 측류 유출 섹션(130))로 분할하며, 이들은 상이한 단면적을 가질 수 있으며, 예를 들어 칼럼(110)의 단면적의 51 내지 85% 또는 55 내지 65%가 상기 분리 벽의 일측면에 할당될 수 있다. 추가로 또는 다르게는, 분리 벽(116)은 공급물 스트림(140)과 연결되는 영역 위쪽이 공급물 스트림(140)과 연결되는 영역 아래쪽보다 넓은 단면적을 갖도록 구성될 수 있다. 일양태에서, 공급 사이드 섹션(120)의 공급물 스트림(140) 위쪽 영역이 칼럼(110)의 단면적의 약 35%인 반면, 측류 유출 섹션(130)의 측류 유출물 스트림(146) 위쪽 영역은 칼럼(110)의 단면적의 약 60%이다. 분리 벽(116)은 동심형으로 또는 평평한 평면으로 구성될 수 있다. 동심형으로 구성되는 경우, 고리형 섹션 또는 중심 구역은, 측류 유출 섹션(130)의 역할을 하는 동심형 벽의 다른 측에서의 면적을 포함하여 공급 사이드 섹션(120)으로 작용할 수 있다.

분리 벽(116)의 높이(118)는 칼럼(110)의 높이(118) 또는 칼럼(100) 내에서 사용되는 이론 단수에 따를 것이다. 예를 들어, 분리 벽(116)은 칼럼(110)의 하나 이상의 이론 단의 45% 이상 80% 이하로 연장될 수 있다. 바람직하게는, 분리 벽(116)은 칼럼(110)의 이론 단의 55% 이상 70% 이하, 또는 칼럼(110)의 이론 단의 60% 이상 2/3 이하로 연장된다. 추가로 또는 다르게는, 분리 벽(116)의 높이(118)는 칼럼(110) 높이(112)의 5 내지 95%일 수 있다. 일양태에서, 분리 벽(116)의 높이(118)는 칼럼(110) 높이(112)의 35 내지 80%이다. 또 다른 양태에서, 분리 벽(116)의 높이(118)는 칼럼(110) 높이(112)의 45 내지 70%이다.

칼럼(110)은 트레이 칼럼, 패킹된 칼럼, 트레이 및 패킹의 조합일 수 있거나, 액상과 및 증기상 사이에 접촉을 제공하는 임의 적합한 장비를 포함할 수 있다. 칼럼(110)은 공급 사이드 섹션(120), 정류 섹션(126), 스트리핑 섹션(128), 및 측류 유출 섹션(130)을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 다양한 섹션들을 갖도록 구성된다. 칼럼(110)의 각각의 섹션(120, 126, 128, 및/또는 130)은, 그 내부의 조성물의 증기 분획과 액체 분획 사이에 접촉을 제공하여 상기 조성물을 정제하여, 증기-액체 평형을 사용한다. 상기 증기 분획이 상기 액체 분획과 접촉함에 따라, 보다 휘발성인 성분들이 상기 증기 분획과 접촉하고, 보다 덜 휘발성인 성분들이 상기 액체 분획과 접촉한다. 증류물 스트림(142)에서의 보다 휘발성인 성분 및 탑저액 스트림(144)에서의 보다 덜 휘발성인 성분의 원하는 농도를 달성하기 위한 상기 증기 및 액체 사이의 접촉량은, 이론 단수로부터 결정할 수 있다. 이론 단수는 증기 분획과 액체 분획이 증기-액체 평형에 도달하여 증류물 및 탑저액에서의 원하는 농도를 달성하기 위한 이론 시간에 상응한다. 본원의 설명 및 공지된 상관 관계에 기초하여 칼럼(110)의 섹션들(120, 126, 128, 및/또는 130)에 대하여 요구되는 패킹된 베딩(bedding)의 실제 트레이 수 또는 높이를 결정하는 방법을 당업자는 쉽게 이해할 것이다.

공급 사이드 섹션(120)은 칼럼(110)의 중앙 부분에 위치하며, 분리 벽(116)의 높이(118)와 거의 동일한 높이를 갖도록 연장될 수 있다. 공급 사이드 섹션(120)은 공급물 스트림(140)으로부터의 머캅탄들 또는 티오펜들 혼합물을 함유하는 공급물 조성물을 수용하도록 조정된 공급물 트레이 또는 분배기를 포함한다. 상기 공급물 트레이 또는 분배기는 공급물 조성물의 분리를 최적화하는 위치, 예를 들어 공급 사이드 섹션(120)의 중간 영역 또는 상부 절반에서 공급 사이드 섹션(120)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 공급물 트레이 또는 분배기는 공급 사이드 섹션(120) 내에 배치되어, 공급 사이드 섹션(120)의 이론 단의 10 내지 60%가 상기 공급물 트레이 또는 분배기의 위쪽에 있을 수 있다. 일양태에서, 공급 사이드 섹션(120)의 이론 단의 20 내지 50%는 공급물 트레이 또는 분배기의 위쪽에 있다. 또 다른 양태에서, 공급 사이드 섹션(120)의 이론 단의 30 내지 40%는 상기 공급물 트레이 또는 분배기의 위쪽에 있다. 바람직하게는, 공급 사이드 섹션(120)은 공급물 분별증류 장치 섹션의 위쪽(122)에서 공급물 스트림(140)의 보다 휘발성인 성분을 농축하며, 공급물 분별증류 장치 섹션의 아래쪽(124)에서 보다 덜 휘발성인 성분을 농축하는 예비 분별증류 장치의 역할을 한다.

측류 유출 섹션(130)은 칼럼(110)의 중심 영역에도 위치하지만, 분리 벽(116)에 의해 공급 사이드 섹션(120)으로부터 분리된다. 측류 유출 섹션(130)은 측류 유출물 스트림(146)과 유체 통신하는 측류 유출 트레이 또는 재분배기를 포함한다. 상기 측류 유출 트레이 또는 재분배기는 측류 유출 섹션(130) 내에 위치되어 측류 유출물 스트림(146)의 성분의 회수를 최적화할 수 있으며, 예를 들어, 상기 측류 유출 트레이 또는 재분배기는 측류 유출 섹션(130)의 중간 영역 또는 보다 낮은 영역에 위치할 수 있다. 일양태에서, 측류 유출 섹션(130)의 이론 단의 40 내지 90%는 상기 측류 유출 트레이 또는 재분배기의 위쪽에 존재한다. 또 다른 양태에서, 측류 유출 섹션(130)의 이론 단의 50 내지 75%는 상기 측류 유출 트레이 또는 재분배기의 위쪽에 존재한다. 또 다른 양태에서, 측류 유출 섹션(130)의 이론 단의 55 내지 65%는 상기 측류 유출 트레이 또는 재분배기의 위쪽에 존재한다.

측류 유출 섹션(130)은 공급 사이드 섹션(120)보다 많거나 적은 이론 단을 가질 수 있다. 섹션(120 및 130)에서의 증기 및 액체의 원하는 유동 속도를 촉진하기 위해, 실제 트레이 및/또는 패킹의 유형 및/또는 기하 구조는 섹션들(120 및 130)에서 상이할 수 있다. 바람직하게는, 섹션들(120 및 130)은 각각의 섹션(120 및 130)이 유사한 압력 프로파일을 갖도록 구성된다. 일양태에서, 측류 유출 섹션(130)은 측류 유출 섹션(130)과 거의 동일한 압력 프로파일을 갖는다.

정류 섹션(126)은 분리 벽(116)의 위쪽에 위치하며, 공급 사이드 섹션(120) 및/또는 측류 유출 섹션(130)으로부터의 증기를 수용한다. 정류 섹션(126)은 스트림(152, 156, 및 154)으로 응축기(150)와 유체 통신한다. 증류물로도 불리는 정류 섹션(126)을 떠나는 증기는 스트림(152) 방식으로 응축기(150)를 향한다. 액상 증류물은 스트림(156)으로 정류 섹션(126)에 도입된다. 바람직하게는, 정류 섹션(126)을 떠나는 액체는, 정류 섹션(126)의 저부 영역에서 액체를 수집하고, 스트림(148a 및 148b)을 통해 상기 액체를 분배하여, 칼럼(110)의 공급 사이드 섹션(120) 및 측류 유출 섹션(130)으로 제어가능하게 분배된다. 정류 섹션(126)을 떠나는 액체의 대다수, 예를 들어, 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% 이상이 측류 유출 섹션(130)에 분배될 수 있다. 일양태에서, 정류 섹션(126)으로부터 나오는 액체의 20용적% 미만이 공급 사이드 섹션(120)으로 도입된다. 또 다른 양태에서, 정류 섹션(126)으로부터 나오는 액체의 10용적% 미만이 공급 사이드 섹션(120)으로 도입된다.

스트리핑 섹션(128)은 분리 벽(116)의 아래쪽에 위치하며, 공급 사이드 섹션(120) 및/또는 측류 유출 섹션(130)으로부터의 액체를 수용한다. 스트리핑 섹션(128)은 스트림(162, 164, 및 166)으로 재가열기(160)와 유체 통신한다. 탑저액로도 불리는 스트리핑 섹션(128)을 떠나는 액체는 스트림(162)으로 재가열기(160)를 향한다. 재가열기(160)로 가열된 탑저액의 일부는 스트림(166)으로 스트리핑 섹션(128)으로 되돌려진다.

칼럼(110)의 높이(112) 및 폭(114)은 디자인 요구사항 또는 원하는 시스템(100)의 성능에 따라 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 고수준의 분리(예를 들어, 증류물 중 보다 휘발성인 성분의 높은 농도 및 탑저액 중 보다 덜 휘발성인 성분의 높은 농도)를 달성하기 위해, 이론 단수가 증가될 수 있고/증가될 수 있거나 증류물 및/또는 탑저액의 환류량이 증가될 수 있다. 그러나, 이론 단수의 증가는, 일반적으로 이론 단수의 증가는 칼럼(110)의 높이(112)를 증가시킴에 따라, 일반적으로 칼럼(110)의 비용을 증가시킨다. 유사하게는, 환류량의 증가는, 응축기(150) 및 재가열기(160)가 보다 많은 에너지를 요구함에 따라 일반적으로 시스템(100)의 작업 비용을 증가시킨다. 또한, 환류비의 증가는 칼럼(110) 내에 추가의 유압 혼잡을 수용하기 위해 칼럼(110)의 폭(114)의 증가를 필요로 할 수 있다. 칼럼(110)은 높이(112) 및 폭(114)을 최적화함으로써 최소의 비용으로 디자인 파라미터를 달성하기 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 칼럼(110)의 일양태에서, 이론 단수는 원하는 분리를 달성하기 위해 필요한 최소 환류비의 1.05 내지 1.25배이다.

칼럼(110)의 폭(114)은 칼럼(110)의 전체 높이(112)를 따라 또는 내부에 보다 큰 용적의 유압 혼잡을 수용하기 위한 섹션들(120, 130, 126, 및/또는 128)을 따라 다양할 수 있다. 일양태에서, 폭(114)은 공급물 트레이 또는 분배기 아래쪽에서 보다 더 클 수 있으며, 예를 들어, 상기 공급물 트레이 아래쪽의 폭(114)은 상기 공급물 트레이 또는 분배기 위쪽의 폭(114)보다 20 내지 40%, 40 내지 60%, 60 내지 80%, 또는 80% 이상 클 수 있다. 그러나, 또 다른 양태에서, 폭(114)은 칼럼(110)의 높이(112)를 따라 다양하지 않다.

응축기(150)는 증기를 응축기에 적합한 임의 유형의 열 교환기일 수 있다. 바람직하게는, 응축기(150)는 대기압 이하에서 작업되도록 구성된다. 일양태에서, 진공 압력 범위는 응축기(150)에 의해 사용되는 냉매가 통상적인 냉매, 예를 들어, 냉각수, 냉각 공기 등일 수 있게 하는 범위이다. 응축기(150)는 스트림(152)으로부터 증기상의 증류물을 수용하고, 액상의 증류물을 생성한다. 증류물 환류비는 스트림(156)을 통해 정류 섹션(126)으로 향하는 증류물의 양 대 증류물 스트림(142) 중의 증류물의 양의 비이다. 임의 적합한 환류비는 시스템(100)에 따라 사용될 수 있으며, 예를 들어 0.05 내지 300, 10 내지 40, 또는 0.5 내지 20일 수 있다. 증류물이 저비점 성분을 함유하는 적어도 하나의 양태에서, 칼럼(110)을 승압에서 작업하여, 응축기(150)에서 냉각된/주위 온도 미만(sub-ambient temperature) 냉매를 사용할 필요를 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 칼럼(110)이 승압에서 작업되는 경우, 칼럼(110)은 바람직하게는 트레이를 포함한다.

재가열기(160)는 300℃ 미만의 온도로 작업하도록 구성된 임의의 적합한 열 교환기를 포함할 수 있다. 재가열기(160)는 시스템(100)의 디자인 파라미터들에 따라, 예를 들어 100 내지 300℃, 130 내지 270℃, 160 내지 240℃, 190 내지 240℃ 등을 포함하는 폭넓은 온도 범위로 탑저액을 가열할 수 있다. 바람직하게는, 재가열기(160)는 250℃ 이하의 온도로 탑저액을 가열한다. 일양태에서, 재가열기(160)는 200℃ 미만의 온도로 탑저액을 가열한다.

시스템(100)의 작업 조건은 공급물 및 상기 공급물로부터 회수될 원하는 머캅탄 또는 티오펜의 조성에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 1차 머캅탄이 원하는 생성물인 경우, 1차 머캅탄이 이에 상응하는, 증류물 스트림(142)을 통해 제거될 수 있는 2차 및 3차 이성질체보다 덜 휘발성임이기 때문에, 상기 1차 머캅탄 성분은 측류 유출물 스트림(146)으로 제거될 수 있다. 3차 머캅탄이 원하는 생성물인 또 다른 예와 같이, 3차 머캅탄이 측류 유출물 스트림(146)을 통해 제거될 수 있는 1차 및 2차 머캅탄보다 더 휘발성이기 때문에, 상기 3차 머캅탄 성분은 증류물 스트림(142) 방식으로 제거될 수 있다. 2차 머캅탄이 원하는 생성물인 또 다른 예와 같이, 상기 2차 머캅탄 성분은 측류 유출물 스트림(146)으로 제거될 수 있는 반면, 3차 이성질체는 증류물 스트림(142)으로 제거될 수 있으며, 1차 머캅탄은 보다 덜 휘발성인 성분들과 함께 탑저액 스트림(144)으로 제거될 수 있다. 사이클릭 머캅탄이 원하는 생성물인 추가의 예에서와 같이, 상기 사이클릭 머캅탄은 측류 유출물 스트림(146)을 통해 제거될 수 있는 반면, 보다 휘발성이고/보다 휘발성이거나 경량인 공생성물은 증류물 스트림(150)을 통해서 제거될 수 있으며, 보다 덜 휘발성이고/보다 덜 휘발성이거나 중량인 공생성물은 탑저액 스트림(144)으로 제거될 수 있다. 일양태에서, 시스템(100)은, 측류 유출물 스트림으로부터 제거되는 하나 이상의 화합물이, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 사이클릭 머캅탄, 올레핀, 비반응된 탄화수소, 및 알콜 화합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되도록 구성된다.

시스템(100)은 유출구 스트림(142, 146, 및/또는 146)에서 원하는 머캅탄 또는 티오펜을 회수할 수 있는 동시에, 3개 이하의 증류 칼럼(110)을 사용한다. 일양태에서, 시스템(100)은 1개의 증류 칼럼(110)만을 사용한다. 통상적인 방법보다 적은 증류 칼럼을 사용함으로써, 시스템(100)은 머캅탄 또는 티오펜의 조성물을 분리하기 위해 필요한 자본 비용을 감소시킨다. 게다가, 다중 칼럼 시스템보다 적은 총 에너지를 필요로 한다. 또한, 보다 적은 증류 칼럼을 필요로 하기 때문에, 시스템(100)은 원하는 머캅탄 또는 티오펜 성분들이 보다 적은 재가열기(160)를 통과하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 원하는 머캅탄 또는 티오펜 성분들은 회수되기 전에 1개의 재가열기(160)만을 통과한다. 일양태에서, 시스템(100)은, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 및 사이클릭 머캅탄으로 구성되는 그룹으로부터의 성분들 중 하나 이상이 회수되기에 앞서 재가열기(160)만을 통과하도록 구성된다. 또 다른 양태에서, 시스템(100)은, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 및 사이클릭 머캅탄으로 구성되는 그룹으로부터의 성분들 중 하나 이상이 회수되기에 앞서 재가열기(160)를 통과하지 않도록 구성된다. 또 다른 양태에서, 시스템(100)은, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 및 사이클릭 머캅탄으로 구성되는 그룹으로부터의 성분들 중 둘 이상, 예를 들어 셋 이상이 회수되기에 앞서 재가열기(160)를 통과하지 않도록 구성된다. 추가로 또는 다르게는, 시스템(100)은 탑저액 스트림(144)이 고농도의 보다 덜 휘발성인 성분들을 함유하여, 탑저액이 추가의 증류 과정 없이 회수될 수 있도록 구성될 수 있다. 일양태에서, 상기 탑저액은 회수되기에 앞서 재가열기(160)만을 통과한다.

머캅탄 또는 티오펜이 일반적으로 감열성이기 때문에, 시스템(100)은 유리하게는 원하는 머캅탄 또는 티오펜이 최소한으로 분해되어 회수될 수 있게 한다. 예를 들어 일양태에서, 시스템(100) 내에서의 분리 동안, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 및 사이클릭 머캅탄으로 구성되는 그룹으로부터의 성분들 중 하나 이상이 3질량% 이하로 분해된다. 또 다른 양태에서, 시스템(100) 내에서의 분리 동안, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 및 사이클릭 머캅탄으로 구성되는 그룹으로부터의 성분들 중 하나 이상이 2질량% 이하로 분해된다. 또 다른 양태에서, 시스템(100) 내에서의 분리 동안, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 및 사이클릭 머캅탄으로 구성되는 그룹으로부터의 성분들 중 하나 이상이 1.5질량% 이하로 분해된다. 보다 추가의 양태에서, 시스템(100) 내에서의 분리 동안, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 및 사이클릭 머캅탄으로 구성되는 그룹으로부터의 성분들 중 둘 이상, 예를 들어 셋 이상이 1.5질량% 이하로 분해된다.

본 발명의 양태들은 다음을 포함한다:

1. 증류 칼럼을 사용하여 혼합된 머캅탄들의 공급물 스트림으로부터 하나 이상의 성분을 분리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,

머캅탄들을 함유하는 공급물 스트림과 연결된 하나 이상의 증류 칼럼으로서, 정류 섹션, 스트리핑 섹션, 및 상기 정류 섹션으로부터 상기 스트리핑 섹션까지 연장되는 분리 벽에 의해 측류 유출 섹션으로부터 분리되는 공급 사이드 섹션을 갖는 상기 하나 이상의 증류 칼럼을 포함하며,

상기 증류 칼럼은 응축기 및 재가열기; 및

증류물 스트림, 측류 유출물 스트림, 및 탑저액 스트림과 연결되는, 시스템.

2. 제1항에 있어서, 상기 공급물 스트림이 올레핀 또는 알콜과 황화수소와의 반응으로부터 얻어지는 화합물을 함유하는, 시스템.

3. 제2항에 있어서, 상기 반응 동안 상기 올레핀 또는 알콜이 황화수소에 비해 화학량론적으로 과량인, 시스템.

4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서, 1개 또는 2개의 증류 칼럼을 사용하는, 시스템.

5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나에 있어서, 1개의 증류 칼럼을 사용하는, 시스템.

6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나에 있어서, 상기 탑저액 스트림으로 보내진 화합물이 1개의 재가열기만을 통과하는, 시스템.

7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서, 상기 공급 사이드 섹션이 예비 분별증류 장치로 작용하는, 시스템.

8. 제7항에 있어서, 상기 공급 사이드 섹션이 상기 칼럼 단면적의 40% 미만을 구성하는, 시스템.

9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 있어서, 상기 머캅탄들 중 90% 이상이 하나 이상의 재가열기를 1회 이하 통과하는, 시스템.

10. 제9항에 있어서, 상기 증류물 스트림 및 상기 측류 유출물 스트림이 상기 공급물 스트림으로부터의 머캅탄들의 대부분을 함께 함유하는, 시스템.

11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나에 있어서, 상기 측류 유출물 스트림으로부터 제거되는 상기 하나 이상의 화합물이, 1차 머캅탄, 2차 머캅탄, 3차 머캅탄, 사이클릭 머캅탄, 올레핀, 비반응된 탄화수소, 및 알콜 화합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 시스템.

12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나에 있어서, 상기 재가열기가 240℃ 이하의 온도에서 작업되는, 시스템.

13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나에 있어서, 상기 응축기가 냉매를 사용하고, 상기 냉매가 냉각 공기 및 냉각수로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 시스템.

14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나에 있어서, 상기 정류 섹션으로부터 나오는 액체가 상기 증류 칼럼의 상기 공급 사이드 섹션 및 상기 측류 유출 섹션으로 제어가능하게 분배되는, 시스템.

15. 제14항에 있어서, 상기 정류 섹션으로부터 나오는 상기 액체의 10용적% 미만이 상기 공급 사이드 섹션으로 도입되는, 시스템.

16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나에 있어서, 상기 분리 벽의 높이가 상기 증류 칼럼 높이의 35 내지 80%인, 시스템.

17. 제1항 내지 제16항 중 어느 하나에 있어서, 상기 분리 벽이 상기 증류 칼럼의 하나 이상의 이론 단의 45% 이상 및 80% 이하로 연장되는, 시스템.

18. 제1항 내지 제17항 중 어느 하나에 있어서, 상기 분리 벽이 상기 증류 칼럼의 이론 단의 55% 이상 및 70% 이하로 연장되는, 시스템.

19. 제1항 내지 제18항 중 어느 하나에 있어서, 상기 분리 벽이 상기 증류 칼럼의 이론 단의 60% 이상 및 2/3 이하로 연장되는, 시스템.

20. 증류 칼럼을 사용하여 혼합된 머캅탄들의 공급물 스트림으로부터 하나 이상의 성분을 분리하는 방법으로서, 상기 방법이,

하나 이상의 증류 칼럼에 머캅탄들을 함유하는 공급물 스트림을 제공하는 단계로서, 상기 증류 칼럼이 정류 섹션, 스트리핑 섹션, 및 상기 정류 섹션으로부터 상기 스트리핑 섹션까지 연장되는 분리 벽에 의해 측류 유출 섹션으로부터 분리되는 공급 사이드 섹션을 가지는, 상기 공급물 스트림을 제공하는 단계;

상기 증류 칼럼으로부터의 증기를 응축기로 응축시키고, 상기 증류 칼럼으로부터의 액체를 재가열기로 가열하는 단계;

상기 증류 칼럼의 상부 영역으로부터 증류물 스트림을 제거하는 단계;

상기 증류 칼럼의 측면 영역으로부터 측류 유출물 스트림을 제거하는 단계; 및

상기 증류 칼럼의 저부 영역으로부터 탑저액 스트림을 제거하는 단계를 포함하는, 증류 칼럼을 사용하여 혼합된 머캅탄들의 공급물 스트림으로부터 하나 이상의 성분을 분리하는 방법.

본원 명세서에서, 양태들이 명료하고 간결한 명세서가 기재될 수 있게 하는 방식으로 설명되었지만, 양태들은 본 발명을 벗어나지 않고 다양하게 조합되거나 분리될 수 있는 것이 의도되며, 명백할 것이다. 예를 들어, 본원 명세서에 개시된 모든 바람직한 특징들이 본원 명세서에 개시된 본 발명의 모든 양태들에 대하여 적용 가능하다는 것이 이해될 것이다.

실시예

하기 실시예들은 본 발명의 비제한적인 양태들이며, 본 발명의 양태들로부터 얻어지는 유리한 결과들을 입증하기 위해 본원에 포함된다. 상기 실시예들은 증기-액체 평형, 에너지 요구량, 액체 및 증기 혼잡, (다양한 패킹에 대한 내장 상관 관계를 기준으로 하는) 압력 강하, 증류 칼럼의 다양한 부분에서의 단면적 및/또는 직경, 및 범람 용량(flooding capacity)을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 프로세스를 모의하고/모의하거나 계산하기 위해 Aspen Plus 프로세스 시뮬레이터를 사용하여 생성됐다.

실시예 1 - n-도데실 머캅탄을 함유하는 공급물 스트림의 분리

100ppm 미만의 n-테트라데실 머캅탄(NTM)을 함유하는 n-도데실 머캅탄(NDM)을 99.5%의 최소 농도로 회수하는 동시에, 상기 공급물 내의 NDM의 총량의 99%를 회수하는 것이 본 실시예의 목적이다. 공급물 스트림은 89wt%의 NDM, 4.9wt%의 s-도데실 머캅탄(SDM), 0.9wt%의 NTM, 0.8wt%의 dodecene, 및 NTM보다 높은 비점을 갖는 성분("중질물")을 4.4wt% 함유한다. 상기 공급물 스트림의 질량 유동 속도는 시간당 4000pounds이다.

분리 벽을 갖는 증류 칼럼은 본 발명의 양태에 따라 본 실시예에서 사용된다. 상기 증류 칼럼은, 분리 벽을 갖는 증류 칼럼의 공급 사이드 섹션을 나타내는 (예를 들어, 재가열기 또는 응축기가 없는) 예비 분별증류 장치 칼럼으로, 그리고 분리 벽을 갖는 증류 칼럼의 다른 섹션 내에서 발생하는 동역학을 나타내는, 측류 유출물 스트림을 갖는 주 증류 칼럼으로 모델링된다. 본원에서 사용되는 증류 칼럼의 모델이 도 2에 도시된다.

본 실시예의 목적은, 본 발명의 양태에 따른 시스템을 사용하여 달성된다. 상기 시스템은 하기의 파라미터들을 갖는 증류 칼럼을 사용한다. 상기 칼럼은 직경이 4feet가 되고, 재가열기 및 응축기를 포함하여 75개의 총 이론 분리 단을 갖는 것으로 구체화된다.

정류 섹션은 Sulzer MellapakPlus 452Y 구조화된 패킹 및 13inches의 이론단 해당 높이(HETP)를 포함하여 18개의 이론 단을 갖는다.

공급물 분별증류 장치 섹션 위쪽은 8inches의 HETP를 갖는 Sulzer MellapakPlus 752Y 구조화된 패킹의 19개의 이론 단을 포함한다. 상기 공급 사이드 섹션은 증류 칼럼의 단면적의 36%를 구성한다. 상기 공급물 스트림의 위쪽인 측류 유출 섹션 영역은 16inches의 HETP를 갖는 Sulzer MellapakPlus 252Y 구조화된 패킹의 19개의 이론 단을 포함한다.

공급 사이드 섹션 및 측류 유출 섹션 둘 다에서의 공급물 스트림의 아래 영역 및 측류 유출물 스트림의 위쪽 영역은 16개의 이론 단을 포함한다. 공급 사이드 섹션 및 측류 유출 섹션 둘 다에서, 이론 단은 16inches의 HETP를 갖는 Sulzer MellapakPlus 252Y 구조화된 패킹을 사용한다. 이 영역에서의 상기 공급 사이드 섹션은, 증류 칼럼의 단면적의 42%를 구성한다.

공급 사이드 섹션 및 측류 유출 섹션 둘 다에서의 공급물 스트림 및 측면-배출물 스트림 아래 영역은 15개의 이론 단을 포함한다. 공급 사이드 섹션 및 측류 유출 섹션 둘 다에서, 상기 이론 단은 16inches의 HETP를 갖는 Sulzer MellapakPlus 252Y 구조화된 패킹을 사용한다. 이 영역에서의 상기 공급 사이드 섹션은, 증류 칼럼의 단면적의 50%를 구성한다.

스트리핑 섹션은 Sulzer MellapakPlus 452Y 구조화된 패킹 및 13inches의 HETP의, 5개의 이론 단을 포함한다.

상기 증류 칼럼은 (응축기에서) 39torr의 상부 진공, 35.1의 환류비 및 250℉의 증류물 응축 온도로 작업된다. 상기 정류 섹션으로부터 나오는 액체의 8.5%는 분리 벽의 예비 분별증류 장치측으로 보내진다. 탑저액 온도는 441℉이다. 최대 범람율(%)은 스트리핑 섹션에서 71%이다. 요구되는 재가열기 듀티(duty)는 1.75 million BTU/hr이다.

실시예 2 - n-옥틸 머캅탄을 포함하는 공급물 스트림의 분리

시간당 1208kilograms의 질량 유동 속도를 갖고, 86.6wt%의 n-옥틸 머캅탄(NOM), 1.1wt%의 s-옥틸 머캅탄(SOM), 1.1wt%의 n-데실 머캅탄(C10-SH), 6.8wt%의 옥텐, 2.0wt%의 경질물(예를 들어, SOM보다 휘발성임) 및 2.6wt%의 중질물(예를 들어, 황화물 및 이황화물)을 함유하는 공급물 스트림으로부터 n-옥틸 머캅탄(NOM)을 얻는 것이 목적이다. NOM의 스트림이 99.0wt% 이상의 농도를 갖고 0.5wt% 미만의 SOM를 함유하는 동시에, 상기 공급물 스트림으로부터 NOM의 99wt%를 회수하는 것이 추가의 본 실시예의 목적이다. 여기에서 사용되는 증류 칼럼 모델이 도 3에 도시된다.

본 발명의 양태에 따른 시스템을 사용하여 얻는 것이 본 실시예의 목적이다. 상기 시스템은 실시예 1과 유사한 방법을 사용하여 모델링된다. 상기 시스템은 하기 파라미터들을 갖는 증류 칼럼을 사용한다. 상기 증류 칼럼은 재가열기 및 응축기를 포함하여 총 45개의 이론 단을 갖는다.

상부 정류 섹션은 19개의 이론 단을 갖는다. 공급물 분별증류 장치 섹션 위쪽은 7개의 이론 단을 포함한다. 공급물 분별증류 장치 섹션 아래쪽은 8개의 이론 단을 포함한다. 측류 유출 섹션에서 측류 유출물 스트림 위쪽 영역은 18개의 이론 단을 포함한다. 측류 유출 섹션에서 측류 유출물 스트림의 아래쪽 영역은 2개의 이론 단을 포함한다. 스트리핑 섹션은 4개의 이론 단을 포함한다.

상기 증류 칼럼은 (응축기에서) 80mbar abs의 상부 진공, 13.5의 환류비, 및 45℃의 응축 온도로 작업된다. 정류 섹션으로부터 나오는 액체의 15%는 공급 사이드 섹션으로 보내진다. 탑저액 온도는 191℃이다. 요구되는 재가열기 듀티는 0.330Gcal/h이다.

비교 실시예 1 - n-도데실 머캅탄을 포함하는 공급물 스트림의 분리

머캅탄 및 티오펜을 분리하기 위한 통상적인 시스템을 사용하여 실시예 1과 동일한 목적이 달성된다. 상기 시스템은, 도 4에 도시되는 바와 같이, 통상적인 2개 칼럼 증류 방법을 사용하며, 여기서, 보다 휘발성인 성분은 제1 칼럼에서 제거되며, n-도데실 머캅탄이 제2 칼럼으로부터 얻어진다.

상기 제1 칼럼은 4feet의 직경을 가지며, 재가열기 및 응축기를 포함하여 55개의 이론 단을 포함한다. 상기 이론 단은 Sulzer MellapakPlus 452Y 구조화된 패킹 및 13inches의 HETP를 포함한다. 상기 제1 칼럼은 (응축기에서) 39torr의 상부 진공, 33.3의 환류비, 및 250℉의 응축 온도로 작업된다. 탑저액 온도는 366℉이다. 상기 공급물 아래쪽의 영역에서 최대 범람율(%)은 79%이다. 요구되는 재가열기 듀티는 1.75 million BTU/hr이다.

상기 제2 증류 칼럼은 직경이 3feet이며, 재가열기 및 응축기를 포함하여 30개의 이론 단을 갖는다. 상기 이론 단은 13inches의 HETP를 갖는 Sulzer MellapakPlus 452Y 구조화 패킹으로 디자인된다. 상기 제2 증류 칼럼은 (응축기에서) 36torr의 상부 진공, 0.6의 환류비로 작업되며, 응축 온도는 335℉이다. 탑저액 온도는 441℉이다. 상기 공급물 위쪽의 영역에서 최대 범람율(%)은 72%이다. 요구되는 재가열기 듀티는 0.71 million BTU/hr이다. 2개의 칼럼의 통합된 재가열기 듀티는 2.46 million BTU이고, 이는 실시예 1의 DWC의 재가열기 듀티보다 40.6% 크다.

비교 실시예 2 - n-옥틸 머캅탄을 포함하는 공급물 스트림의 분리

머캅탄 및 티오펜을 분리하기 위한 통상적인 시스템을 사용하여 실시예 2와 동일한 목적이 달성된다. 상기 시스템은, 도 5에 도시되는 바와 같이, 통상적인 2개 칼럼 증류 방법을 사용하며, 여기서, 보다 휘발성인 성분은 제1 칼럼에서 제거되며, n-도데실 머캅탄이 제2 칼럼으로부터 얻어진다.

상기 제1 증류 칼럼은 탑저액 스트림으로 C10-SH 및 보다 덜 휘발성인 성분을 제거하도록, 그리고 이의 증류물(SOM, NOM 및 경질 성분을 함유)을 공급물로서 상기 제2 칼럼에 보내도록 구성된다. 상기 제2 증류 칼럼은 상기 탑저액 스트림 중의 NOM을 회수하며, 증류물으로 SOM 및 보다 휘발성인 성분을 제거한다.

상기 증류 칼럼은 0.65meters의 직경 및 재가열기 및 응축기를 포함하여 15개의 이론 단을 가진다. 상기 이론 단은 500mm의 HETP를 갖는 Sulzer MellapakPlus 250X 구조화된 패킹을 포함한다. 상기 칼럼은 (응축기에서) 80mbar abs의 상부 진공, 0.2의 환류비로 작업되며, 응축 온도는 45℃이다. 탑저액 온도는 179℃이다. 상기 공급물 아래쪽의 영역에서 최대 범람율(%)은 60%이다. 요구되는 재가열기 듀티는 0.143Gcal/h이다.

상기 제2 증류 칼럼은 1.1meters의 직경 및 재가열기 및 응축기를 포함하여 35개의 이론 단을 갖는다. 상기 이론 단은 Sulzer MellapakPlus 750Y 구조화된 패킹을 포함하고 200mm의 HETP를 갖는다. 상기 제2 증류 칼럼은 (응축기에서) 80mbar abs의 상부 진공 및 15의 환류비로 작업되며, 및 응축 온도는 45℃이다. 탑저액 온도는 131℃이다. 상기 공급물 위쪽 영역에서 최대 범람율(%)은 75%이다. 요구되는 재가열기 듀티는 0.278Gcal/h이다. 상기 2개의 칼럼의 통합된 재가열기 듀티는 0.421Gcal/h이며, 이는 실시예 2의 DWC의 재가열기 듀티보다 27.6% 크다.

실시예 1과 비교 실시예 1의 비교

하기 나타낸 표 1은, 실시예 1과 비교 실시예 1에서 사용된 시스템에 대한 다양한 작업 파라미터를 제공한다. 특히, 실시예 1의 시스템은 비교 실시예 1에서 사용한 시스템에 비해 다음의 이점들을 제공한다:

■ 29% 더 낮은 에너지 소비;

■ 11% 더 높은 용량(증류 칼럼의 각 영역의 가장 높은 최대 범람율%를 기준으로 함);

■ 생성물이 높은 (재가열기) 표면(skin) 온도에 노출되지 않음;

■ 회수 및 순도 목적을 성취하기 위한 12% 더 낮은 총 이론 단;

■ 단 1개의 칼럼과 보조 장비만이 필요하며, 필요한 자본 투자를 상당히 감소시킴; 및

■ 보다 높은 생성물의 품질(잔류 NTM 순도의 절반).

[표 1]

실시예 2와 비교 실시예 2의 비교

실시예 2의 시스템은 비교 실시예 2에서 사용한 시스템에 비해 다음의 이점들을 제공한다:

■ 21% 더 낮은 에너지 소비;

■ 생성물이 높은 (재가열기) 표면 온도에 노출되지 않음;

■ 회수 및 순도 목적을 성취하기 위한 10% 더 낮은 총 이론 단; 및

■ 단 1개의 칼럼과 보조 장비만이 필요하며, 필요한 자본 투자를 상당히 감소시킴.

본 발명이 특정 양태들을 참조하여 예시되고 설명되었지만, 본 발명은 나타낸 세부 사항들로 한정될 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 청구범위와 동등한 범위 내에서 본 발명에서 벗어나지 않는 세부 사항들에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

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12. 증류 칼럼을 사용하여 1차, 2차 및 3차 머캅탄들을 포함하는 혼합물을 함유하는 공급물 스트림으로부터 4 내지 16개의 탄소 사슬 길이의 1차 머캅탄 및 임의로 티오펜을 측류 유출물 스트림으로 분리하는 방법으로서, 상기 방법이:
    하나 이상의 증류 칼럼에 상기 공급물 스트림을 제공하는 단계로서, 상기 증류 칼럼이 정류 섹션, 스트리핑 섹션, 및 상기 정류 섹션으로부터 상기 스트리핑 섹션까지 연장되는 분리 벽에 의해 측류 유출 섹션으로부터 분리되는 공급 사이드 섹션을 가지는, 상기 공급물 스트림을 제공하는 단계;
    상기 증류 칼럼으로부터의 증기를 응축기로 응축시키고, 상기 증류 칼럼으로부터의 액체를 재가열기로 가열하는 단계;
    상기 증류 칼럼의 상부 영역으로부터 증류물 스트림을 제거하는 단계;
    상기 증류 칼럼의 측면 영역으로부터 4 내지 16개의 탄소 사슬 길이의 1차 머캅탄들의 측류 유출물 스트림을 제거하는 단계; 및
    상기 증류 칼럼의 저부 영역으로부터 탑저액 스트림을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
13. 제12항에 있어서, 1개 또는 2개의 증류 칼럼이 사용되는, 방법.
14. 제12항에 있어서, 1개의 증류 칼럼이 사용되는, 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 탑저액 스트림으로 보내진 화합물이 1개의 재가열기만을 통과하는, 방법.
16. 제12항에 있어서, 상기 공급 사이드 섹션이 상기 칼럼 단면적의 40% 미만을 포함하는, 방법.
17. 제12항에 있어서, 상기 머캅탄들의 90% 초과가 하나 이상의 재가열기를 1회 이하 통과하는, 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 증류물 스트림 및 상기 측류 유출물 스트림이 상기 공급물 스트림으로부터의 머캅탄들의 대부분을 함께 함유하는, 방법.
19. 제12항에 있어서, 상기 재가열기가 240℃ 이하의 온도에서 작업되는, 방법.
20. 제12항에 있어서, 상기 응축기가 냉매를 사용하고, 상기 냉매가 냉각 공기 및 냉각수로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 방법.
21. 제12항에 있어서, 상기 정류 섹션으로부터 나오는 액체가 상기 증류 칼럼의 상기 공급 사이드 섹션 및 상기 측류 유출 섹션으로 제어가능하게 분배되는, 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 정류 섹션으로부터 나오는 상기 액체의 10용적% 미만이 상기 공급 사이드 섹션으로 도입되는, 방법.
23. 제12항에 있어서, 상기 분리 벽의 높이가 상기 증류 칼럼 높이의 35 내지 80%인, 방법.
24. 제12항에 있어서, 상기 분리 벽이 상기 증류 칼럼의 하나 이상의 이론 단의 45% 초과 및 80% 미만으로 연장되는, 방법.
25. 제12항에 있어서, 상기 분리 벽이 상기 증류 칼럼의 이론 단의 55% 초과 및 70% 미만으로 연장되는, 방법.
26. 제12항에 있어서, 상기 분리 벽이 상기 증류 칼럼의 이론 단의 60% 초과 및 2/3 미만으로 연장되는, 방법.

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