KR20150035579A

KR20150035579A - 개선된 부탄올 회수 방법

Info

Publication number: KR20150035579A
Application number: KR20147034397A
Authority: KR
Inventors: 그레이엄 에어드; 콜린 앤더슨; 라크헤쉬 마틴; 필립 엔 워드; 애슐리 웰스
Original assignee: 인비스타 테크놀러지스 에스.에이 알.엘.
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2015-04-06
Also published as: WO2013188162A1; RU2014149844A; GB201210256D0; CN203923057U; US20150152032A1; CN103483147B; EP2858967A1; BR112014030950A2; CN103483147A; IN2015MN00013A

Abstract

본 발명은 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물로부터 부탄올을 회수하는 개선된 방법을 제공한다. 더 특히, 본 발명은 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물로부터 본질적으로 순수한 생성물로서 부탄올을 회수하는 방법에 관한 것이다.

Description

개선된 부탄올 회수 방법 {IMPROVED BUTANOL RECOVERY PROCESS}

관련 출원의 교차 참조

본 출원은 2012년 6월 11일에 출원된 영국 출원 1210256.2에 대해 우선권을 주장한다. 본 출원은 이에 상기 출원의 전문을 참조로 포함한다.

본 발명의 분야

본 발명은 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로 바람직하지 않은 색을 제공하는 다른 유기 화학종을 포함하는 혼합물로부터 부탄올을 회수하는 개선된 방법에 관한 것이다. 더 특히, 본 발명은 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로 바람직하지 않은 색을 제공하는 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물로부터 순수한 생성물로서 부탄올 (예, 약 95 내지 100중량％의 부탄올)을 회수하는 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 아세틸렌을 부탄디올로 전환시키는 방법에서, 부탄디올 이외에 다수의 부산물이 제조된다. 분리하기 어려운 이러한 부산물은 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 바람직하지 않은 색을 제공하는 다양한 유기 화학종을 포함한다. 아이에이치에스, 인크(IHS, Inc.; 미국 콜로라도주 80112 잉글우드 인버니스 드라이브 사우쓰 321)의 SRI는 그의 문헌 [Process Economics Report 96B, titled "Polybutylene Terephthalate (PBT) and Butanediol" (see http://chemical.ihs.com/PEP/public/reports/phase_95/rp096B/)]에서 증류 컬럼 내에서 상기 알콜 및 다른 유기 화학종이 물로부터 분리되어 컬럼 오버헤드 내에 남아있는 방법을 보였다. 오버헤드 스트림은 3 내지 70중량％의 물 및 30 내지 97중량％의 유기물을 함유할 것이다. 현재, 이러한 오버헤드는 폐기물 스트림으로 처리되나, 부탄올 (가장 높은 농도의 유기물)이 정제 생성물로서 가치있을 수 있다.

캐나다 특허 1,706,165A에는 3급 부틸 알콜을 물과의 혼합물로부터 불균질 공비 정류를 통해 분리하는 방법에 개시되어 있다. 상기 공정 시스템은 정류 타워를 포함하고 정류 타워에 혼합물 및 시클로헥산을 비례적으로 첨가하는 것을 포함한다. 상 분리는 또한 타워의 상부에서 회수된 3급 부틸 알콜을 포함한다.

미국 특허 5,625,109A에는 액상 내에서 3급 부틸 알콜 공급물이 연속적으로 탈수되는 방법이 개시되어 있다. 비등 반응기 내에서, 이소부틸렌, 물, 3급 부틸 알콜 및 이소부탄올 및/또는 2급 부탄올의 증기 혼합물이 제거 및 냉각되고, 이소부틸렌은 회수되고 나머지 생성물 혼합물은 상부 유기물-농후 상으로 상 분리되며 이는 탈수로 재순환되고 하부 수성 상은 퍼징된다.

미국 특허 5,449,440A에는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소부탄올, 물 및 다른 고비점 및 저비점 화합물을 함유하는 공급물 혼합물로부터 3개의 별개의 스트림을 형성하는 3개 증류 컬럼 방법이 개시되어 있다. 형성되는 것으로 기재된 스트림은 메탄올 또는 메탄올 및 에탄올의 무수 스트림이고, 하나는 공급물 혼합물 중에 존재하는 대부분의 n-프로판올을 함유하는 스트림이고, 하나는 공급물 혼합물 중에 존재하는 대부분의 이소부탄올을 함유하는 스트림이다. 후자 스트림은 약 62％의 이소부탄올을 포함하는 것으로 예시된다.

프랑스 특허 2,383,688A1에는 아세트산, n-부탄올, 에탄올, 프로판올 또는 메탄올을 물과의 혼합물로부터 공비 증류를 통해 분리하는 방법이 개시되어 있다.

물과의 혼합물로부터 부탄올과 같은 화합물을 분리하는 상기 방법은 공정에 복잡성, 가공 제약 및/또는 비용을 부가할 수 있다. 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 바람직하지 않은 색을 보여주는 다양한 유기 화학종을 포함하는 혼합물로부터 부탄올을, 특히 고순도로 회수하는 간단한 경제적인 방법이 요구된다.

본 발명의 개요

본 발명은 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로 바람직하지 않은 색을 나타내거나 제공하는 것과 같은 다양한 다른 유기 화학물을 포함하는 혼합물로부터 부탄올을 고순도로 회수하는 간단한 경제적인 방법을 제공한다. 본 방법은 이후에 더 구체적으로 기재되는 3 내지 4개의 증류 컬럼의 특정 배열, 및 이후에 더 구체적으로 기재되는 1 내지 3개의 상 분리기를 포함한다. 본 방법의 한 실시양태는 3개의 증류 컬럼 및 1 또는 2개의 상 분리기를 포함하고, 아래 단계들을 포함한다:

a) 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 이후에 더 구체적으로 기재되는 바람직하지 않은 색 인자를 갖거나 제공하는 것과 같은 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물을, 이후에 더 구체적으로 기재되는 제어된 조건으로 유지시킨 제1 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제1 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 물을 포함하고 제1 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 (공비혼합물) 및 다른 유기 화합물을 포함하는 단계,

b) 임의로 단계 a)의 상부 분획 스트림을 제1 상 분리기에 공급하여, 제1 상 분리기의 하부 스트림은 물을 포함하고, 제1 상 분리기의 상부 스트림은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 (공비혼합물) 및 다른 유기 화합물을 포함하는 단계,

c) 단계 a)의 상부 분획 스트림 또는 단계 b)의 상부 스트림을, 이후에 더 구체적으로 기재되는 제어된 조건으로 유지시킨 제2 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제2 증류 컬럼의 측면 분획 스트림은 프로판올, 부탄올, 물 (공비혼합물) 및 다른 유기 화합물을 포함하고 제2 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올, 프로판올, 휘발성 유기 화합물 및 물을 포함하고, 제2 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 단계,

d) 상기 단계 c)의 측면 분획 스트림을 제2 상 분리기에 공급하여, 상부 유기 상 스트림 및 하부 수성 상 스트림을 생성하는 단계,

e) 상기 단계 d)의 유기 상 스트림을 제2 증류 컬럼의 측면 분획 스트림을 위한 배출구 아래에서 제2 증류 컬럼에 공급하는 단계,

f) 상기 단계 d)의 수성 상 스트림 및 단계 b)의 하부 스트림을 제1 증류 컬럼 (임의로 제1 상 분리기를 통해)에 공급하는 단계,

g) 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 상기 단계 c)로부터의 하부 분획 스트림을, 이후에 더 구체적으로 기재되는 제어된 조건으로 유지시킨 제3 증류 컬럼에 공급하여, 제3 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 95 내지 약 100중량％의 부탄올을 포함하는 단계, 및

h) 상기 부탄올을 단계 g)의 상부 분획 스트림으로부터 회수하는 단계.

본 발명의 한 실시양태는, 4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기를 포함하고, 아래 단계들을 포함한다:

a) 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 이후에 더 구체적으로 기재되는 바람직하지 않은 색 인자를 갖거나 제공하는 것과 같은 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물을, 이후에 더 구체적으로 기재되는 제어된 조건으로 유지시킨 제1 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제1 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 물을 포함하고, 제1 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 (공비혼합물) 및 다른 유기 화합물을 포함하는 단계,

b) 단계 a)의 상부 분획 스트림을 제1 상 분리기에 공급하여, 하부 수성 상 스트림 및 상부 유기 상 스트림을 생성하는 단계,

c) 상기 단계 b)의 수성 상 스트림을 제1 증류 컬럼에 공급하는 단계,

d) 상기 단계 b)의 유기 상 스트림을, 이후에 더 구체적으로 기재되는 제어된 조건으로 유지시킨 제2 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제2 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 프로판올, 부탄올, 물 (공비혼합물) 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하고, 제2 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올 및 휘발성 유기 화합물을 포함하는 단계,

e) 단계 d)의 하부 분획 스트림을 제2 상 분리기에 공급하여, 하부 수성 상 스트림 및 상부 유기 상 스트림을 생성하는 단계,

f) 상기 단계 e)의 수성 상 스트림을 제1 증류 컬럼에 (임의로 제1 상 분리기를 통해) 공급하는 단계,

g) 상기 단계 e)의 유기 상 스트림을, 이후에 더 구체적으로 기재되는 제어된 조건으로 유지시킨 제3 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제3 증류 컬럼의 측면 분획 스트림은 프로판올, 부탄올, 물 (공비혼합물) 및 다른 유기 화합물을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올, 프로판올, 휘발성 유기 화합물 및 물을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 단계,

h) 단계 g)의 측면 분획 스트림을 제3 상 분리기에 공급하여, 하부 수성 상 스트림 및 상부 유기 상 스트림을 생성하는 단계,

i) 단계 h)의 상부 유기 상 스트림을 제3 증류 컬럼에, 임의로 측면 분획을 인출하는 지점 아래에서 측면 주입구를 통해 공급하는 단계,

j) 단계 h)의 하부 수성 상 스트림을 제1 증류 컬럼에 (임의로 제1 상 분리기를 통해) 공급하는 단계,

k) 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 상기 단계 g)의 하부 분획 스트림을, 이후에 더 구체적으로 기재되는 제어된 조건으로 유지시킨 제4 증류 컬럼에 공급하여, 제4 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하고, 제4 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 95 내지 약 100중량％의 부탄올을 포함하는 단계, 및

l) 상기 부탄올을 단계 k)의 상부 분획 스트림으로부터 회수하는 단계.

도 1은 3개의 증류 컬럼 및 2개의 상 분리기를 포함하는 본 발명의 방법의 한 실시양태의 흐름도를 나타낸다.
도 2는 4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기를 포함하는 본 발명의 방법의 또 다른 실시양태의 흐름도를 나타낸다.

상기 내용을 고려하여 집중 연구한 결과, 본 발명자들은 경제적이고 효과적으로 부탄올을 고순도로 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로, 바람직하지 않은 색 인자를 갖거나 제공하는 것과 같은 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물로부터 회수할 수 있음을 확인했다. 본 방법은 3 내지 4개의 증류 컬럼 및 1 내지 3개의 상 분리기의 특정 배열을 포함한다. 본 발명의 방법의 한 실시양태는 3개의 증류 컬럼 및 2개의 상 분리기 (그 중 하나는 임의적임)의 특정 배열을 포함하고, 또 다른 실시양태는 4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기를 포함하여, 높은 가치를 지니는 부탄올을 고순도로 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로 다른 유기 화합물을 포함하는 분리하기 어려운 혼합물로부터 분리 및 회수한다.

본원에서 사용되는 용어 "고순도"는 약 95 내지 100중량％, 예컨대 약 96중량％ 이상, 예컨대 약 99중량％ 이상, 예를 들어 99.5중량％ 이상을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "부탄올"은 그의 모든 이성질체, 예를 들어 n-부틸 알콜, sec-부틸 알콜 및 이소부틸 알콜을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "프로판올"은 그의 모든 이성질체, 예를 들어 n-프로필 알콜 및 이소프로필 알콜을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "색 인자"는 ASTM D1209 [Standard Test Method for Color of Clear Liquids]에 따라 측정된 "백금-코발트" 색 스케일 값을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "휘발성"은 언급되는 화합물(들)의 비점이 117℃ 미만임을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "비휘발성"은 언급되는 화합물(들)의 비점이 117℃ 이상임을 의미한다.

본 발명에 사용하기 위한 증류 컬럼은 물질 이동을 제공하기 위하여 패킹 또는 트레이를 포함할 수 있으나, 두 액상이 존재하는 컬럼으로 보다 나은 액체 혼합을 보장하기 위해 바람직하게는 트레이를 사용할 수 있다.

본 발명에 사용하기 위한 상 분리기는 단순한 디캔터(decanter)를 포함할 수 있고, 코어레서(coalescer)를 또한 포함할 수 있다. 상 분리기는 수평 또는 수직적으로 배향될 수 있고, 상 분리가 일어나기 위한 적절한 시간이 허용되도록 하는 충분한 체류 시간 및 단면적으로 설계되어야 한다. 코어레서는 상 분리를 촉진시키기 위해 액적의 병합을 증강시키는 데 유리하게 사용될 수 있다. 코어레서는 와이어 울(wire-wool), 파형판(corrugated sheet) 또는 이러한 장치를 위한 다른 통상적 설계로 이루어질 수 있다.

본 발명의 방법으로 분리할 공급물 혼합물의 한 실시양태는 약 50 내지 약 100％, 예를 들어 50 내지 99.7％의 물, 약 0.1 내지 약 15％의 메탄올, 약 0.1 내지 약 5％의 프로판올, 및 약 0.1 내지 약 30％의 부탄올을 포함한다. 혼합물의 다른 비본질적인 성분은, 만약 존재한다면, 바람직하지 않은 색 인자를 갖거나 제공하는 것과 같은 소량의 다른 유기 화합물일 것이다. 15 초과, 예를 들어 20 초과의 색 인자는 바람직하지 않고, 15 미만의 색 인자가 바람직한 것으로 측정된다. 바람직하게는, 본 발명의 방법으로부터 회수되는 부탄올은 15 미만의 색 인자를 가진다.

본 발명의 방법에서, 증류 컬럼은 제어된 조건 하에서 유지된다. 제1 증류 컬럼과 관련하여, 이는 0.1 내지 450bara 범위, 대안적으로는 0.2 내지 3bara 범위의 압력에서 조작할 수 있다. 제1 증류 컬럼은 30 내지 250℃ 범위의 상부 온도 및/또는 40 내지 270℃ 범위의 하부 온도를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 제1 증류 컬럼은 0.1 내지 450bara 범위의 압력에서 유지되며, 30 내지 250℃ 범위의 상부 온도 및 40 내지 270℃ 범위의 하부 온도를 가진다.

제2 증류 컬럼은 0.1 내지 35bara 범위, 대안적으로는 0.2 내지 2bara 범위의 압력에서 조작할 수 있다. 제2 증류 컬럼은 30 내지 250℃ 범위의 상부 온도 및/또는 60 내지 270℃ 범위의 하부 온도를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 제2 증류 컬럼은 0.1 내지 35bara 범위의 압력에서 유지되며, 30 내지 250℃ 범위의 상부 온도 및 60 내지 270℃ 범위의 하부 온도를 가진다. 이러한 조건은, 특히 방법이 본원에 기재된 바와 같은 3개의 증류 컬럼 및 1 또는 2개의 상 분리기를 포함하는 경우 제2 증류 컬럼에 있어서 사용될 수 있다.

대안적 실시양태에서, 제2 증류 컬럼은 0.2 내지 50bara 범위, 대안적으로는 0.2 내지 2bara 범위의 압력에서 조작할 수 있다. 제2 증류 컬럼은 30 내지 200℃ 범위의 상부 온도 및/또는 55 내지 270℃ 범위의 하부 온도를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 제2 증류 컬럼은 0.2 내지 50bara 범위의 압력에서 유지되며, 30 내지 200℃ 범위의 상부 온도 및 55 내지 270℃ 범위의 하부 온도를 가진다. 이러한 조건은, 특히 방법이 본원에 기재된 바와 같은 4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기를 포함하는 경우 제2 증류 컬럼에 있어서 사용될 수 있다.

제3 증류 컬럼은 0.01 내지 35bara 범위, 대안적으로는 0.1 내지 35bara 범위, 대안적으로는 0.1 내지 2bara 범위의 압력에서 조작할 수 있다. 특히, 본 발명의 방법이 3개의 증류 컬럼 및 1 또는 2개의 상 분리기를 포함하는 경우, 제3 증류 컬럼은 0.01 내지 35bara 범위의 압력에서 유지될 수 있다. 한 실시양태에서, 특히 본 발명의 방법이 4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기를 포함하는 경우, 제3 증류 컬럼은 0.1 내지 35bara, 대안적으로, 0.1 내지 2bara 범위의 압력에서 유지될 수 있다.

제4 증류 컬럼은, 존재할 경우, 0.02 내지 35bara, 한 실시양태에서 0.1 내지 2bara 범위의 압력에서 조작할 수 있다.

방법이 3개의 증류 컬럼 및 1 또는 2개의 상 분리기를 포함하는 한 실시양태에서, 제1 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.1 내지 450bara의 압력을 포함하고, 제2 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.1 내지 35bara의 압력을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.01 내지 35bara의 압력을 포함한다.

방법이 4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기를 포함하는 한 대안적 실시양태에서, 제1 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.1 내지 450bara의 압력을 포함하고, 제2 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.2 내지 50bara의 압력을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.1 내지 35bara의 압력을 포함하고, 제4 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.02 내지 35bara의 압력을 포함한다.

방법이 4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기를 포함하는 한 대안적 실시양태에서, 제1 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.2 내지 3bara의 압력을 포함하고, 제2 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.2 내지 2bara의 압력을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.1 내지 2bara의 압력을 포함하고, 제4 증류 컬럼의 제어된 조건은 0.1 내지 2bara의 압력을 포함한다.

3개의 증류 컬럼 및 1 또는 2개의 상 분리기를 포함하는 본 발명의 방법에서, 단계 c)의 측면 분획 스트림 인출 위치는 단계 c)의 공급 위치 아래일 수 있다. 이러한 경우, 측면 분획 스트림은 100℃ 미만의 온도로 유지될 수 있다.

4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기를 포함하는 본 발명의 방법에서, 단계 g)의 측면 분획 스트림 인출 위치는 제3 증류 컬럼 상에서 단계 g)의 공급 위치 아래일 수 있다. 이러한 경우, 측면 분획 스트림은 100℃ 미만의 온도로 유지될 수 있다.

조건이 비제한적 예로써 제시되는 도면에 대해 더 구체적으로 언급하면, 도 1은 3개의 증류 컬럼 및 2개의 상 분리기의 특정 배열을 가지는 본 발명의 한 실시양태를 보여준다. 이러한 실시양태에서, 예를 들어, 6％의 메탄올, 1％의 프로판올, 4％의 부탄올, 89％의 물 및 바람직하지 않은 색 인자를 제공하는 미량의 다른 유기 화합물을 포함하는 공급물이 증류 컬럼 (100)으로 스트림 (1)을 통해서 들어간다. 컬럼 (100)은 0.1 내지 450bara의 압력에서 유지되고, 상부 온도는 30 내지 250℃, 하부 온도는 40 내지 270℃에서 유지된다. 스트림 (5)은 재비등기로 공급되어 여기에서 스트림 (6)이 컬럼 (100)으로 증기 스트림으로서 돌아오고, 주로 물을 포함하는 스트림 (7)은 컬럼 (100)의 하부로부터 인출된다. 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 (공비혼합물) 및 다른 유기 화합물을 포함하는 스트림 (2)은 응축되고 스트림 (3)으로서 상부에서 인출된다. 15 초과의 색 인자를 가지는 스트림 (3)은 20 내지 100℃의 온도 및 0.1 내지 450bara의 압력에서 유지되는 상 분리기 (130)로 공급된다. 상 분리기 (130)로부터의 수성 스트림 (4)은 증류 컬럼 (100)으로 환류로서 돌아온다. 상 분리기 (130)로부터의 유기 스트림 (8)은 0.1 내지 35bara의 압력에서 유지되고 30 내지 250℃의 상부 온도 및 60 내지 270℃의 하부 온도를 갖는 증류 컬럼 (110)으로 공급된다. 스트림 (3)은 필요 시 제어 목적으로 컬럼 (100)으로 직접 환류될 수 있다.

부탄올-물 공비 혼합물의 지배적인 존재로부터 생성되는 2-상 혼합물이 컬럼 (110)의 공급 지점 아래에서 형성된다. 100℃ 미만이고 주로 프로판올, 부탄올 및 물을 포함하는 컬럼 (110)으로부터의 측면 인출 스트림 (12)이 상 분리기 (140)로 공급되어 시스템으로부터 부가적 물이 수성 스트림 (14)을 통해 제거되고 이는, 예를 들어 스트림 (4)과 함께 컬럼 (100)으로 재순환된다. 분리기 (140)로부터의 유기 스트림 (13) (이제 물 농도가 현저히 감소됨)이 스트림 (12)의 측면 인출점 아래에서 컬럼 (110)으로 재순환된다. 컬럼 (110) 내의 잔여 물이 컬럼 상부로부터 스트림 (9)으로서 나머지 프로판올과 메탄올과 함께 공-증류된다. 이러한 스트림은 응축되어, 일부는 스트림 (11)으로서 환류되고 나머지는 컬럼 (110)의 상부로부터 스트림 (10)을 통해 제거된다. 임의의 잔여 물은 부탄올과 공비혼합물을 형성할 것이고, 컬럼 (110)으로부터 스트림 (10)을 통해 제거될 것이며, 이에서 부탄올은 매우 적게 손실된다. 스트림 (15)은 재비등기로 공급되고, 이로부터 증기가 컬럼으로 스트림 (16)을 통해 돌아오는 한편, 물이 고갈된 나머지 부탄올은 컬럼 (110) 하부로부터 다른 비휘발성 유기 화합물과 함께 스트림 (17)을 통해 제거된다. 15 초과의 색 인자를 갖는 스트림 (17)은 0.01 내지 35bara에서 조작되는 컬럼 (120)으로 공급되어 개선된, 예를 들어 15 미만의 색 인자를 가지는 맑고 정제된 부탄올이 상부 위로 스트림 (18)을 통해 증류된다. 이러한 스트림은 응축되어, 일부는 스트림 (20)을 통해 환류되고 나머지는 스트림 (19)을 통해 제거된다. 스트림 (21)은 재비등기로 공급되고, 이로부터 증기가 컬럼으로 스트림 (23)을 통해 돌아오는 한편, 30 초과의 색 인자를 가지고 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 나머지 잔류물이 컬럼의 하부로부터 스트림 (22)을 통해 제거된다.

도 2는 4개의 증류 컬럼 및 3개의 상 분리기의 특정 배열을 가지는 본 발명의 또 다른 실시양태를 보여준다. 이러한 실시양태에서, 예를 들어, 6％의 메탄올, 1％의 프로판올, 4％의 부탄올, 89％의 물 및 바람직하지 않은 색 인자를 제공하는 미량의 다른 유기 화합물을 포함하는 공급물이 증류 컬럼 (200)으로 스트림 (24)을 통해서 들어간다. 컬럼 (200) (도 1에서 컬럼 (100)과 유사한 직무를 가짐)은 0.1 내지 450bara의 압력에서 유지된다. 하부 스트림 (29)은 재비등기로 공급되고, 이로부터 증기가 컬럼 (200)으로 스트림 (30)을 통해 돌아온다. 주로 물을 포함하는 나머지 액은 컬럼의 하부로부터 스트림 (31)을 통해 제거된다. 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 (공비혼합물) 및 다른 유기 화합물을 포함하는 스트림 (25)을 컬럼 (200)의 상부로부터 취하고 응축시켜 액체 스트림 (26)이 되도록 하고, 임의로 분리기 (240)로 공급한다. 분리기 (240)로부터 수성 하부 스트림 (28)을 컬럼 (200)으로 임의로 환류로서 재순환시킨다. 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 (공비혼합물) 및 다른 유기 화합물을 포함하는 상부 스트림 (32)은 0.2 내지 50bara의 압력으로 유지되고, 30 내지 200℃의 상부 온도 및 55 내지 270℃의 하부 온도를 갖는 증류 컬럼 (210)으로 공급한다. 컬럼 (200)으로부터 상부 응축물은 필요 시 상 분리되지 않고 임의로 컬럼으로 스트림 (27)을 통해 바로 환류될 수 있다.

컬럼 (210)으로부터, 주로 메탄올 및 다른 휘발성 유기 화합물을 포함하는 상부 스트림 (33)이 응축되어 일부는 스트림 (35)을 통해 환류되고 나머지는 스트림 (34)을 통해 인출된다. 스트림 (34)은 메탄올 회수 시스템으로 보내질 수 있다. 컬럼 (210)으로부터의 하부 스트림 (36)은 컬럼 재비등기로 공급되고 이로부터 증기 스트림 (37)은 컬럼으로 돌아오고, 부탄올, 프로판올, 임의의 나머지 물 (공비혼합물) 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 하부 스트림 (38)은 임의로 분리기 (250)로 공급되어, 컬럼 (200)으로 재순환되는 (임의로 환류로서) 수성 하부 스트림 (40) 및 컬럼 (220)에 측면 주입구를 통해 공급되는 상부 스트림 (39)을 초래한다.

컬럼 (220)은 0.1 내지 35bara의 압력에서 유지된다. 컬럼 (220)으로부터의 측면 인출 스트림 (44)이 상 분리기 (260)로 공급되어 부가적 물이 시스템으로부터 수성 스트림 (46)을 통해 제거되고 이는, 컬럼 (200)으로 재순환된다 (임의로 환류로서). 분리기 (260)로부터의 유기 스트림 (45) (이제 물이 고갈됨)이 임의로 스트림 (44)의 측면 인출 지점 아래에서 컬럼 (220)으로 재순환된다. 잔여 물은 나머지 프로판올과 함께 공비 혼합물을 형성하고, 이는 컬럼 (220)의 상부로부터 스트림 (41)을 통해 증류되고, 응축되어 일부는 스트림 (43)을 통해 환류되고 나머지는 스트림 (42)을 통해 임의의 나머지 메탄올 및 다른 휘발성 유기 화합물과 함께 상부 생성물로서 취해진다. 물이 고갈된 나머지 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물은 컬럼 (220) 하부 생성물로서 스트림 (47)을 통해 재비등기로 제거되고, 이로부터 증기는 컬럼으로 스트림 (48)을 통해 돌아오고 나머지는 컬럼으로부터 스트림 (49)으로서 취해진다. 스트림 (49)은 15 초과의 색 인자를 가진다. 스트림 (49)은 0.02 내지 35bara의 압력으로 유지시킨 증류 컬럼 (230)으로 공급된다. 하부 스트림 (53)은 컬럼 재비등기로 공급되고, 증기는 컬럼 (230)으로 스트림 (54)을 통해 돌아오고, 퍼지는 스트림 (55)으로서 인출되며, 이는 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하고 15 초과의 색 인자를 가진다. 순수한 부탄올을 포함하고 15 미만의 색 인자를 가지는 상부 스트림 (50)은 응축되어 일부는 스트림 (52)을 통해 환류되고 나머지는 컬럼 (230)으로부터 상부 생성물로서 스트림 (51)을 통해 인출된다.

하기 실시예는 본 발명 및 그의 사용 가능성을 실증한다. 본 발명은 기타 및 상이한 실시양태로서 가능하고, 그의 여러 상세사항은 본 발명의 범주 및 주제로부터 벗어나지 않는 한 다양한 명백한 측면에서의 개질이 가능하다. 따라서, 실시예는 본질적으로 예시적이며 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 한다. 모든 백분율은 달리 지시되지 않는 한 중량에 대한 것이다.

실시예 1

본 실험은 3개의 증류 컬럼 및 2개의 상 분리기를 포함하는 본 발명의 방법의 실시양태를 실증하는데, 즉 도 1의 증류 컬럼 (110)의 상부, 측면 및 하부 스트림, 및 컬럼 (120)의 상부 빛 하부 스트림을 평가한다. 33％의 물, 32％의 메탄올, 2％의 프로판올 및 33％의 부탄올을 포함하는 공급물을 대기압으로 유지시킨 증류 컬럼, 예컨대 컬럼 (110)의 측면 주입구로 공급했다. 도 1의 스트림 (10)에 상응하는 상부 스트림은 4％의 물, 96％의 메탄올, 0％의 프로판올, 0％의 부탄올을 포함하고, 65℃의 온도 및 30 초과의 색 인자를 가졌다. 도 1의 스트림 (12)에 상응하는 측면 스트림은 91.5％의 물, 0.8％의 메탄올, 0.9％의 프로판올 및 6.8％의 부탄올을 포함하고, 약 92℃의 온도를 가졌다. 도 1의 스트림 (17)에 상응하는 하부 스트림은 0.05％의 물, 0.00％의 메탄올, 0.01％의 프로판올, 99.94％의 부탄올을 포함하고, 약 117℃의 온도 및 30 초과의 색 인자를 가졌다.

하부 스트림을 수집한 후, 대기압으로 유지시킨 증류 컬럼, 예컨대 컬럼 (120)의 측면 주입구로 공급했다. 도 1의 스트림 (19)에 상응하는 이 컬럼으로부터의 상부 스트림은 0.016％의 물, 0％의 메탄올, 0.008％의 프로판올, 99.98％의 부탄올을 포함하고, 약 117℃의 온도 및 15 미만의 색 인자를 가졌다. 도 1의 스트림 (22)에 상응하는 하부 스트림은 0％의 물, 0％의 메탄올, 0％의 프로판올, 72％의 부탄올을 포함하고, 약 120℃의 온도 및 30 초과의 색 인자를 가졌다.

실시예 2

본 실험은 도 2의 제2 증류 컬럼, 예컨대 컬럼 (210)을 포함하는 본 발명의 방법의 실시양태를 실증한다. 36％의 물, 10％의 메탄올, 7％의 프로판올 및 47％의 부탄올을 포함하는 공급물을 대기압으로 유지시킨 증류 컬럼, 예컨대 컬럼 (210)의 측면 주입구로 공급했다. 도 2의 스트림 (34)에 상응하는 상부 스트림은 6.4％의 물, 85.5％의 메탄올, 6.5％의 프로판올 및 1.6％의 부탄올을 포함하고, 약 66℃의 온도를 가졌다. 도 2의 스트림 (36)에 상응하는 하부 스트림은 41.8％의 물, 0.5％의 메탄올, 4.9％의 프로판올 및 51.0％의 부탄올을 포함하고, 약 92℃의 온도를 가졌다. 상기 하부 스트림의 유기물 부분은, 즉 도 2의 상 분리기, 예컨대 분리기 (250)에서의 처리 후, 도 2의 증류 컬럼 (220) 및 (230), 또는 도 1의 증류 컬럼 (110) 및 (120)을 사용하여 추가로 처리할 수 있다. 도 2의 구성은 메탄올의 회수가 요구되는 경우에 사용될 것이며, 그렇지 않은 경우 도 1의 구성이 적절하다.

본원에서 인용되는 모든 특허, 특허 출원, 시험 절차, 우선권 서류, 논문, 문헌, 매뉴얼 및 다른 문서는 그의 개시내용이 본 발명과 불일치하지 않는 정도로 그리고 이러한 포함이 허용되는 모든 권한 내에서 전문이 참고로 포함된다.

수치 하한 및 수치 상한이 본원에 열거된 경우, 임의의 하한 내지 임의의 상한 범위가 고려된다.

본 발명의 예시적 실시양태가 구체적으로 기재되었지만, 본 발명의 주제 및 범주에서 벗어나지 않는 한 당업자에게는 다양한 다른 개질이 명백할 것이며 당업자에 의해 이러한 개질이 용이하게 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 특허청구범위는 본원에 기재된 실시예 및 설명에 제한되는 것을 의도하지 않으며, 특허청구범위는 본 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해 동등물로 간주되는 모든 특징부를 비롯하여 본 발명에 존재하는 특허 신규성의 모든 특징부를 포함하는 것을 의도한다.

Claims

a) 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물을 제어된 조건으로 유지시킨 제1 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제1 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 물을 포함하고 제1 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 및 다른 유기 화합물을 포함하는 단계,
b) 임의로 단계 a)의 상부 분획 스트림을 제1 상 분리기에 공급하여, 제1 상 분리기의 하부 스트림은 물을 포함하고, 제1 상 분리기의 상부 스트림은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 및 다른 유기 화합물을 포함하는 단계,
c) 단계 a)의 상부 분획 스트림 또는 단계 b)의 상부 스트림을 제어된 조건으로 유지시킨 제2 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제2 증류 컬럼의 측면 분획 스트림은 프로판올, 부탄올, 물 및 다른 유기 화합물을 포함하고, 제2 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올, 프로판올, 휘발성 유기 화합물 및 물을 포함하고, 제2 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 단계,
d) 상기 단계 c)의 측면 분획 스트림을 제2 상 분리기에 공급하여, 상부 유기 상 스트림 및 하부 수성 상 스트림을 생성하는 단계,
e) 상기 단계 d)의 유기 상 스트림을 제2 증류 컬럼의 측면 분획 스트림을 위한 배출구 아래에서 제2 증류 컬럼에 공급하는 단계,
f) 상기 단계 d)의 수성 상 스트림 및 단계 b)의 하부 스트림을 제1 증류 컬럼에 공급하는 단계,
g) 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 상기 단계 c)의 하부 분획 스트림을 제어된 조건으로 유지시킨 제3 증류 컬럼에 공급하여, 제3 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 95 내지 약 100중량％의 부탄올을 포함하는 단계, 및
h) 상기 부탄올을 단계 g)의 상부 분획 스트림으로부터 회수하는 단계
를 포함하는, 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물로부터 부탄올을 회수하는 방법.
제1항에 있어서, 단계 h)에서 회수된 단계 g)의 상부 분획 스트림의 약 96중량％ 이상이 부탄올인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 h)에서 회수된 단계 g)의 상부 분획 스트림이 15 미만의 색 인자를 가지는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a)의 공급물 혼합물이 약 50 내지 약 100％의 물, 약 0.1 내지 약 15％의 메탄올, 약 0.1 내지 약 5％의 프로판올, 및 약 0.1 내지 약 30％의 부탄올을 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.1 내지 450bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.1 내지 35bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.01 내지 35bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 증류 컬럼의 제어된 조건이 1.0 ± 0.2bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
a) 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물을 제어된 조건으로 유지시킨 제1 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제1 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 물을 포함하고, 제1 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 나머지 물 및 다른 유기 화합물을 포함하는 단계,
b) 단계 a)의 상부 분획 스트림을 제1 상 분리기에 공급하여, 하부 수성 상 스트림 및 상부 유기 상 스트림을 생성하는 단계,
c) 상기 단계 b)의 수성 상 스트림을 제1 증류 컬럼에 공급하는 단계,
d) 상기 단계 b)의 유기 상 스트림을 제어된 조건으로 유지시킨 제2 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제2 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 프로판올, 부탄올, 물 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하고, 제2 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 메탄올 및 휘발성 유기 화합물을 포함하는 단계,
e) 단계 d)의 하부 분획 스트림을 제2 상 분리기에 공급하여, 하부 수성 상 스트림 및 상부 유기 상 스트림을 생성하는 단계,
f) 상기 단계 e)의 수성 상 스트림을 제1 증류 컬럼에 공급하는 단계,
g) 상기 단계 e)의 유기 상 스트림을 제어된 조건으로 유지시킨 제3 증류 컬럼에 측면 주입구를 통해 공급하여, 제3 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 프로판올, 부탄올, 물 및 휘발성 유기 화합물을 포함하고, 제3 증류 컬럼의 측면 분획 스트림은 프로판올, 부탄올 및 물을 포함하는 단계,
h) 단계 g)의 측면 분획 스트림을 제3 상 분리기에 공급하여, 하부 수성 상 스트림 및 상부 유기 상 스트림을 생성하는 단계,
i) 단계 h)의 상부 유기 상 스트림을 측면 주입구를 통해 제3 증류 컬럼에 공급하는 단계,
j) 단계 h)의 하부 수성 상 스트림을 제1 증류 컬럼에 공급하는 단계,
k) 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하는 상기 단계 g)의 하부 분획 스트림을 제어된 조건으로 유지시킨 제4 증류 컬럼에 공급하여, 제4 증류 컬럼의 하부 분획 스트림은 부탄올 및 비휘발성 유기 화합물을 포함하고, 제4 증류 컬럼의 상부 분획 스트림은 95 내지 약 100중량％의 부탄올을 포함하는 단계, 및
l) 상기 부탄올을 단계 k)의 상부 분획 스트림으로부터 회수하는 단계
를 포함하는, 물, 메탄올, 프로판올, 부탄올 및 임의로 다른 유기 화합물을 포함하는 혼합물로부터 부탄올을 회수하는 방법.
제9항에 있어서, 단계 l)에서 회수되는 단계 k)로부터의 상부 분획 스트림의 약 96중량％ 이상이 부탄올인 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 단계 l)에서 회수되는 단계 k)로부터의 상부 분획 스트림이 15 미만의 색 인자를 가지는 것인 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a)의 공급물 혼합물이 약 50 내지 약 100％의 물, 약 0.1 내지 약 15％의 메탄올, 약 0.1 내지 약 5％의 프로판올, 및 약 0.1 내지 약 30％의 부탄올을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.1 내지 450bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.2 내지 50bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.1 내지 35bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제4 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.02 내지 35bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 증류 컬럼의 제어된 조건이 1.0 ± 0.2bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.2 내지 3bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제12항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.2 내지 2bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제12항, 제18항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.1 내지 2bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제12항 및 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 제4 증류 컬럼의 제어된 조건이 0.1 내지 2bara의 압력을 포함하는 것인 방법.
제9항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)의 제2 증류 컬럼의 상부 분획 스트림이 메탄올 회수 시스템으로 공급되는 것인 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 증류 컬럼 상에서 단계 c)의 측면 분획 스트림 인출 위치가 단계 c)의 공급 위치 아래인 방법.
제23항에 있어서, 측면 분획 스트림이 100℃ 미만으로 유지되는 방법.
제9항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 증류 컬럼 상에서 단계 g)의 측면 분획 스트림 인출 위치가 단계 g)의 공급 위치 아래인 방법.
제25항에 있어서, 측면 분획 스트림이 100℃ 미만에서 유지되는 방법.