(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１供給ポートおよび前記第１供給ポートより下部に位置する第２供給ポートを有する第１蒸留塔、第１凝縮機および第１再沸器を含む第１蒸留ユニット；
第２凝縮機、第２再沸器および第２蒸留塔を含む第２蒸留ユニット；および
第３凝縮機、第３再沸器および第３蒸留塔を含む第３蒸留ユニットを含み、
第１化合物を含む原料が前記第１供給ポートに流入され、前記第１化合物と共沸混合物を形成する第２化合物を含む原料が前記第２供給ポートに流入され、
前記第１および第２供給ポートに流入された前記第１および第２化合物を含む原料は、前記第１蒸留塔の塔頂領域から流出される第１塔頂流れおよび前記第１蒸留塔の塔底領域から流出される第１塔底流れにそれぞれ分離されて流出され、
前記第１塔頂流れは前記第１凝縮機に流入され、前記第１凝縮機を通過した第１塔頂流れの一部又は全部は前記第１蒸留塔の塔頂領域に還流され、
前記第１塔底流れの一部は前記第１再沸器に流入され、前記第１再沸器を通過した前記第１塔底流れの一部は前記第１蒸留塔の塔底領域に還流され、
前記第１塔頂流れは前記第１化合物、第２化合物および前記第２化合物より沸点が低い物質を含み、前記第１塔底流れは前記第１化合物および前記第１化合物より沸点が高い物質を含み、
前記第１塔底流れ内の前記第１化合物の含量は前記第１塔底流れに含まれる全体成分１００重量部に対して０．００５〜０．２５重量部であり、
第１蒸留塔の塔底領域から流出される第１塔底流れの一部は前記第２蒸留塔に流入され、前記第２蒸留塔に流入された流れは前記第２蒸留塔の塔頂領域から流出される第２塔頂流れおよび前記第２蒸留塔の塔底領域から流出される第２塔底流れにそれぞれ分離されて流出され、
前記第２塔頂流れは前記第３蒸留塔に流入され、前記第３蒸留塔に流入された流れは前記第３蒸留塔の塔頂領域から流出される第３塔頂流れおよび前記第３蒸留塔の塔底領域から流出される第３塔底流れにそれぞれ分離されて流出され、
前記第３塔頂流れ内の第１化合物の含量は前記第３塔頂流れに含まれる全体成分１００重量部に対して０．０１〜５．０重量部であり、
第１化合物はヒドロキシアセトンであり、
第２化合物はアルファ−メチルスチレンであり、
第２化合物より沸点が低い物質はアセトン、クメンおよび水からなる群から選択される１種以上を含み、
第１化合物より沸点が高い物質はクメン、フェノールおよびメチルフェニルケトンからなる群から選択される１種以上を含み、
第２供給ポートに流入される第２化合物を含む原料の温度は１６８〜１８０℃であり、
第２供給ポートに流入される第２化合物を含む原料の流量は３００〜１２００ｋｇ／ｈｒであり、
第２供給ポートに流入される原料は第２化合物を少なくとも９９．８％含み、
第１蒸留塔の塔頂領域の温度は８９〜１０７℃であり、
第１蒸留塔の塔底領域の温度は１９７〜２１９℃であり、
第１蒸留塔の塔頂領域の圧力は０．０１〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり、
第１蒸留塔の塔底領域の圧力は０．５〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇである
蒸留装置。
【請求項２】
第１塔頂流れ内の第１化合物の含量は前記第１塔頂流れに含まれる全体成分１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部である、請求項１に記載の蒸留装置。
【請求項３】
第１供給ポートは塔頂を基準として算出された理論段数の１〜４０％に位置する、請求項１または２に記載の蒸留装置。
【請求項４】
第２供給ポートは塔頂を基準として算出された理論段数の４０〜１００％に位置する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸留装置。
【請求項５】
第３塔底流れは純粋なフェノールの流れである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蒸留装置。
【請求項６】
第１蒸留塔の第１供給ポートに第１化合物を含む原料を流入させ、前記第１供給ポートより下部に位置し、塔頂を基準として算出された理論段数の４０〜１００％に位置する第２供給ポートに第１化合物と共沸混合物を形成する第２化合物を含む原料を流入させる原料供給段階；
前記第１および第２供給ポートに流入された前記第１および第２化合物を含む原料を、前記第１蒸留塔の塔頂領域から流出される第１塔頂流れおよび前記第１蒸留塔の塔底領域から流出される第１塔底流れにそれぞれ流出させる第１蒸留段階を含み、
前記第１塔頂流れは前記第１化合物、第２化合物および前記第２化合物より沸点が低い物質を含み、前記第１塔底流れは前記第１化合物および前記第１化合物より沸点が高い物質を含み、
前記第１塔底流れ内の前記第１化合物の含量は前記第１塔底流れに含まれる全体成分１００重量部に対して０．００５〜０．２５重量部であり、
第１蒸留塔の塔底領域から流出される第１塔底流れの一部は第２蒸留塔に流入され、前記第２蒸留塔に流入された流れは前記第２蒸留塔の塔頂領域から流出される第２塔頂流れおよび前記第２蒸留塔の塔底領域から流出される第２塔底流れにそれぞれ分離されて流出され、
前記第２塔頂流れは第３蒸留塔に流入され、前記第３蒸留塔に流入された流れは前記第３蒸留塔の塔頂領域から流出される第３塔頂流れおよび前記第３蒸留塔の塔底領域から流出される第３塔底流れにそれぞれ分離されて流出され、
前記第３塔頂流れ内の第１化合物の含量は前記第３塔頂流れに含まれる全体成分１００重量部に対して０．０１〜５．０重量部であり、
第１化合物はヒドロキシアセトンであり、
第２化合物はアルファ−メチルスチレンであり、
第２化合物より沸点が低い物質はアセトン、クメンおよび水からなる群から選択される１種以上を含み、
第１化合物より沸点が高い物質はクメン、フェノールおよびメチルフェニルケトンからなる群から選択される１種以上を含み、
第２供給ポートに流入される第２化合物を含む原料の温度は１６８〜１８０℃であり、
第２供給ポートに流入される第２化合物を含む原料の流量は３００〜１２００ｋｇ／ｈｒであり、
第２供給ポートに流入される原料は第２化合物を少なくとも９９．８％含み、
第１蒸留塔の塔頂領域の温度は８９〜１０７℃であり、
第１蒸留塔の塔底領域の温度は１９７〜２１９℃であり、
第１蒸留塔の塔頂領域の圧力は０．０１〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり、
第１蒸留塔の塔底領域の圧力は０．５〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇである
蒸留方法。
【請求項７】
第１塔頂流れ内の第１化合物の含量は前記第１塔頂流れに含まれる全体成分１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部である、請求項６に記載の蒸留方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は蒸留装置に関するものである。
【０００２】
本出願は２０１５．０６．３０．付け韓国特許出願第１０−２０１５−００９３６９５号に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【背景技術】
【０００３】
フェノールは、フェノール樹脂をはじめとするポリ炭酸エステル樹脂、エポキシ樹脂などの各種合成樹脂や、医薬品工業の原料、ノニルフェノールのような洗剤や各種染料の原料であって、多様な分野に利用される。
【０００４】
クメンからフェノールを製造する方法は公知である。例えば、前記クメンは酸素を含む気体を利用して酸化されてクメンヒドロペルオキシドを形成し、これはさらに酸性の触媒下で分解され、これによって、フェノールとアセトンが生成される。
【０００５】
前記のようなフェノールの生成過程では多様な副反応が同時に起きる。例えば、ジメチルベンジルアルコール（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ＢｅｎｚｙｌＡｌｃｈｏｌ、ＤＭＢＡ）は前記酸化段階で主要副産物として形成され、同じ酸触媒分解段階にて後続的に脱水（ｄｅｈｙｄｒａｔｅ）されてアルファ−メチルスチレン（ａｌｐｈａ−ｍｅｔｈｙｌ  ｓｔｙｒｅｎｅ、ＡＭＳ）となる。一方、特に、副反応生成物中のヒドロキシアセトン（Ｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｏｎｅ、ＨＡ）はフェノールの純度に最も大きな影響を及ぼす。
【０００６】
したがって、より効果的に前記ヒドロキシアセトンを分離するための蒸留方法が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願はヒドロキシアセトンおよびフェノールを低費用および高純度で分離する蒸留装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願の一具現例は蒸留装置を提供する。例示的な本出願の蒸留装置によれば、共沸混合物を形成できる第１および第２化合物のうち相対的に高い沸点を有する第２化合物を相対的に低い沸点を有する第１化合物より下部に位置する供給ポートに流入させることによって、第１化合物を第１蒸留塔の塔頂で事前に分離し、前記第１蒸留塔の塔底から流出される流れ内の第１化合物の含量を最小化することができ、これによって、第１化合物の移動経路を最小化することによって第２化合物を高純度で分離することができる。また、低沸点成分除去装置である第３蒸留塔上部で第１化合物および不純物除去に必要な溶媒、例えば、水の使用量を減らすことができるため、エネルギー節減効果を最大化することができる。
【０００９】
以下、添付された図面を参照して本出願の蒸留装置を説明するが、添付された図面は例示的なものであり、本出願の蒸留装置は添付された図面によって制限されるものではない。
【００１０】
図１は、本出願の一具現例に係る蒸留装置を模式的に示した図面である。
【００１１】
図１のように、本出願の蒸留装置は少なくとも一つ以上の蒸留ユニット（ｕｎｉｔ）を含む。前記において、「蒸留ユニット」とは、蒸留塔および前記蒸留塔にそれぞれ連結されている凝縮機および再沸器を含み、蒸留工程を遂行できる一つの単位体を意味する。
【００１２】
前記蒸留塔は、原料に含まれた多成分物質をそれぞれの沸点差によって分離できる装置である。流入する原料の成分または分離しようとする成分などの沸点を考慮して、多様な形態を有する蒸留塔を本出願の蒸留装置で利用することができる。本出願の蒸留装置で使用できる蒸留塔の具体的な種類は特に制限されず、例えば、図１に示したような一般的な構造の蒸留塔または内部に分離壁が具備された分離壁型蒸留塔を使うこともできる。一つの例示において、前記蒸留塔の内部は上部領域および下部領域に区分することができる。本明細書で用語「上部領域」は、蒸留塔の構造で相対的に上側の部分を意味し、例えば、前記蒸留塔を前記蒸留塔の高さまたは長さ方向に２等分した時に分けられた２つの領域のうち最も上側の部分を意味し得る。また、前記において、「下部領域」は、前記蒸留塔構造で相対的に下側の部分を意味し、例えば、前記蒸留塔を前記蒸留塔の高さまたは長さ方向に２等分した時に分けられた２つの領域のうち最も下側の部分を意味し得る。本明細書で蒸留塔の上部領域および下部領域は互いに相対的な概念で使用され得る。前記蒸留塔の塔頂は前記上部領域に含まれ、前記蒸留塔の塔底は前記下部領域に含まれ、本明細書で特に定義しない限り、上部領域は塔頂領域と同じ意味で用いられ、下部領域は塔底領域と同じ意味で用いられる。前記蒸留塔としては理論段数が３２〜９８段である蒸留塔を使うことができる。前記において、「理論段数」は前記蒸留塔で気相および液相のような２つの相が互いに平衡をなす仮想の領域または段数を意味する。
【００１３】
一つの具現例において、前記第１蒸留ユニット１０は、図１のように、第１蒸留塔１００、前記第１蒸留塔１００にそれぞれ連結されている第１凝縮機１１０、および第１再沸器１２０を含む。例えば、前記第１蒸留塔１００、第１凝縮機１１０、および第１再沸器１２０は前記第１蒸留塔１００に流入された流体が流れることができるように互いに流体連結（ｆｌｕｉｄｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）されていることができる。前記「凝縮機」は蒸留塔外部に別途設置された装置であって、前記蒸留塔の塔頂から流出された流れを外部から流入された冷却水と接触させるなどの方式で冷却させるための装置を意味する。例えば、前記第１蒸留塔１００の第１凝縮機１１０は、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域から流出される第１塔頂流れ（Ｆtop1）を凝縮させる装置であり、後述する第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００の第２凝縮機２１０および第３凝縮機３１０は前記第２蒸留塔２００の塔頂領域から流出される第２塔頂流れ（Ｆtop2）および前記第３蒸留塔３００の塔頂領域から流出される第３塔頂流れ（Ｆtop3）を凝縮させる装置であり得る。また、前記「再沸器」は蒸留塔の外部に別途設置された加熱装置で、前記蒸留塔の塔底から流出された高沸点成分の流れを再び加熱および蒸発させるための装置を意味し得る。例えば、前記第１蒸留塔１００の第１再沸器１２０は前記第１蒸留塔１００の塔底領域から流出される第１塔底流れ（Ｆbtm1）を加熱する装置で、後述する前記第２蒸留塔の第２再沸器２２０および第３蒸留塔３００の第３再沸器３２０は前記第２蒸留塔２００の塔底領域から流出される第２塔底流れ（Ｆbtm2）および前記第３蒸留塔３００の塔底領域から流出される第３塔底流れを加熱する装置であり得る。
【００１４】
前記第１蒸留塔１００は第１供給ポート１０１および前記第１供給ポート１０１より下部に位置する第２供給ポート１０２を含む。一具現例において、前記第１蒸留塔１００が上部領域および下部領域に区分される場合、前記第１供給ポート１０１は前記第１蒸留塔１００の上部領域に位置することができ、前記第２供給ポート１０２は前記第１蒸留塔１００の下部領域に位置することができる。さらに他の具現例において、前記第１供給ポート１０１および前記第２供給ポート１０２はすべて前記第１蒸留塔１００の上部領域に位置することができ、この場合、前記第１供給ポート１０１は前記第２供給ポート１０２より上部、例えば、上側の段に位置することができる。一つの例示において、前記第１供給ポート１０１は塔頂を基準として算出された理論段数の１〜４０％に位置することができる。また、前記第２供給ポート１０２は塔頂を基準として算出された理論段数の４０〜１００％に位置することができる。例えば、蒸留塔の理論段数が１００段である場合、前記蒸留塔の１段は塔頂であり１００段は塔底に該当し、前記第１供給ポート１０１は１〜４０段に位置することができ、前記第２供給ポート１０２は４０〜１００段に位置することができる。
【００１５】
図１に示したように、第１化合物を含む原料（Ｆ1）は前記第１蒸留塔１００の第１供給ポート１０１に流入され、前記第１化合物と共沸混合物を形成する第２化合物を含む原料（Ｆ2）は前記第２供給ポート１０２に流入される。
【００１６】
前記第１化合物および前記第２化合物は互いに混合されて共沸混合物組成物（ａｚｅｏｔｒｏｐｅ）を形成できる化合物であれば特に制限されるものではない。前記において、「共沸混合物組成物」は、共沸などが発生し得る溶液状態の液体混合物を意味する。一般的に溶液を蒸留すると沸騰によって組成が変わり、したがって沸点も上昇または下降するのが普通であるが、特定種類の特別な成分比の液体は純粋な液体のように一定の温度で成分比が変わらず沸騰し、このとき、その溶液と蒸気の成分比は同じになるが、この場合、その系は共沸状態にあるといい、その成分比を共沸組成といい、その溶液を共沸混合物組成物、前記共沸混合物の沸点を共沸点という。一つの例示において、前記第１化合物はヒドロキシアセトンであり得、前記ヒドロキシアセトンと共沸混合物を形成できる第２化合物はアルファ−メチルスチレンであり得るが、特にこれに制限されるものではない。
【００１７】
本出願の蒸留装置では互いに共沸混合物を形成できる第１および第２化合物を蒸留塔の互いに異なる位置で投入し、特に、前記共沸混合物を形成できる第１および第２化合物のうち相対的に高い沸点を有する第２化合物を相対的に低い沸点を有する第１化合物より下部に位置する供給ポートに流入させることによって、第１化合物を第１蒸留塔１００の塔頂で事前に分離し、前記第１蒸留塔１００の塔底から流出される流れ内の第１化合物の含量を最小化することができ、これによって、後述する第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００で分離される第１化合物の含量を最小化させることができる。すなわち、本出願の蒸留装置によれば、第１化合物の移動経路を最小化することによって第２化合物を高純度で分離することができ、エネルギー節減効果を最大化することができる。
【００１８】
一つの例示において、前記第１蒸留塔１００の第１および第２供給ポート１０２にそれぞれ流入した前記第１および第２化合物を含む原料（Ｆ1、Ｆ2）は、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域から流出される第１塔頂流れ（Ｆtop1）および前記第１蒸留塔１００の塔底領域から流出される第１塔底流れ（Ｆbtm1）にそれぞれ分離されて流出される。前記第１蒸留塔１００の塔頂領域から流出される第１塔頂流れ（Ｆtop1）は前記第１凝縮機１１０に流入され、前記第１凝縮機１１０を通過した第１塔頂流れ（Ｆtop1）の一部又は全部は前記第１蒸留塔１００の塔頂領域に還流されるか、製品として貯蔵され得る。一つの例示において、前記第１凝縮機１１０から流出された流れは、貯蔵タンクに流入されて貯蔵された後、前記第１蒸留塔１００に還流されるか製品として貯蔵され得る。また、前記第１蒸留塔１００の塔底領域から流出される前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）の一部は前記第１再沸器１２０に流入され、前記第１再沸器１２０を通過した前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）の一部は前記第１蒸留塔１００の塔底領域に還流され、残りの一部は後述する第２蒸留塔に流入され得る。
【００１９】
一具現例において、前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）は前記第１蒸留塔１００に流入された原料（Ｆ1、Ｆ2）成分のうち相対的に低沸点の成分を含み、一つの例示において、前記第１化合物、第２化合物および前記第２化合物より沸点が低い物質を含む。また、前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）は前記第１蒸留塔１００に流入された原料（Ｆ1、Ｆ2）に含まれている成分のうち相対的に高沸点の成分を含み、一つの例示において、前記第１化合物および前記第１化合物より沸点が高い物質を含む。一つの例示において、前述した通り、前記第１化合物はヒドロキシアセトンであり得、この場合、前記第２化合物はアルファ−メチルスチレンであり得、前記第２化合物より沸点が低い物質はアセトン、クメンおよび水からなる群から選択される１種以上を含むことができるが、これに制限されるものではない。また、前記第１化合物より沸点が高い物質はクメン、フェノールおよびメチルフェニルケトンからなる群から選択される１種以上を含むことができるが、これに制限されるものではない。一具現例において、前記第１化合物の沸点より前記第２化合物の沸点が高い場合、前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）は前記第１化合物の濃度が前記第２化合物の濃度より相対的に高い流れであり得、前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）は前記第１化合物の濃度が前記第２化合物の濃度より相対的に低い流れであり得る。
【００２０】
本出願の蒸留装置では、前述した通り、共沸混合物を形成できる第１および第２化合物のうち相対的に高い沸点を有する第２化合物を相対的に低い沸点を有する第１化合物より下部に位置する供給ポートに流入させることによって、第１化合物を第１蒸留塔１００の塔頂で事前に分離し、前記第１蒸留塔１００の塔底から流出される流れ内の第１化合物の含量を最小化することができる。一つの例示において、前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）内の前記第１化合物の含量は前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）に含まれる全体成分１００重量部に対して０．００５〜０．２５重量部、例えば、０．０１〜０．０３重量部であり得る。前記範囲内に第１塔底流れ（Ｆbtm1）内の前記第１化合物の含量を制御することによって、後述する第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００で分離される第１化合物の含量を最小化させることができ、前記第１化合物の移動経路を最小化することによって第２化合物を高純度で分離することができ、エネルギー節減効果を最大化することができる。
【００２１】
一つの例示において、第１蒸留塔１００の前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）内の前記第１化合物の含量を前記範囲内に調節する場合、前記第１蒸留塔１００の第１塔頂流れ（Ｆtop1）内の第１化合物の含量は前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）に含まれる全体成分１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部、例えば、０．１〜０．５重量部であり得る。
【００２２】
本出願のもう一つの具現例は、前述した第１化合物を含む原料の流れ（Ｆ1）が第１供給ポート１０１に流入され、前記第１化合物と共沸混合物を形成できる第２化合物を含む原料の流れ（Ｆ2）が前記第１供給ポート１０１より下部に位置する第２供給ポート１０２に流入される本願特有の蒸留装置において、前記装置に最適化された蒸留装置の設計条件を提供する。一つの例示において、前記第２供給ポート１０２に流入される第２化合物を含む原料（Ｆ2）の温度は２０〜１８０℃、例えば、２３〜２５℃、または１６８〜１７２℃であり得る。また、前記第２供給ポート１０２に流入される第２化合物を含む原料（Ｆ2）の流量は３００〜１２００ｋｇ／ｈｒ、例えば、４００〜６００ｋｇ／ｈｒ、または９００〜１１００ｋｇ／ｈｒであり得る。
【００２３】
図１のように、本出願の蒸留装置は前述した第１蒸留ユニット１０の他に、第２蒸留ユニット２０および第３蒸留ユニット３０をさらに含むことができる。
【００２４】
一具現例において、前記蒸留装置は第２蒸留ユニット２０および第３蒸留ユニット３０をさらに含むことができ、前記第２蒸留ユニット２０は第２凝縮機２１０、第２再沸器２２０および第２蒸留塔２００を含み、前記第３蒸留ユニット３０は第３凝縮機３１０、第３再沸器３２０および第３蒸留塔３００を含むことができる。
【００２５】
前記第１蒸留塔１００の塔底領域から流出される第１塔底流れ（Ｆbtm1）の一部は前記第２蒸留塔２００に流入され得る。また、前記第２蒸留塔２００に流入された流れは前記第２蒸留塔２００の塔頂領域から流出される第２塔頂流れ（Ｆtop2）および前記第２蒸留塔２００の塔底領域から流出される第２塔底流れ（Ｆbtm2）にそれぞれ分離されて流出され得る。
【００２６】
前記第２塔頂流れ（Ｆtop2）は前記第２蒸留塔２００に流入された前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）に含まれている成分のうち相対的に低沸点の成分を含み、一つの例示において、ヒドロキシアセトン、アルファ−メチルスチレン、フェノールおよび２−メチルベンゾフランからなる群から選択される１種以上を含むことができるが、これに制限されるものではない。また、前記第２塔底流れ（Ｆbtm2）は前記第２蒸留塔２００に流入された前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）に含まれている成分のうち相対的に高沸点の成分を含み、一つの例示において、メチルフェニルケトン、ジクミルペルオキシドおよびｐ−クミルフェノールからなる群から選択される１種以上を含むことができるが、これに制限されるものではない。
【００２７】
前記第２塔頂領域から流出される第２塔頂流れ（Ｆtop2）は前記第３蒸留塔３００に流入され得る。また、前記第３蒸留塔３００に流入された流れは前記第３蒸留塔３００の塔頂領域から流出される第３塔頂流れ（Ｆtop3）および前記第３蒸留塔３００の塔底領域から流出される第３塔底流れにそれぞれ分離されて流出され得る。前記第３塔頂流れ（Ｆtop3）は前記第３蒸留塔３００に流入された第２塔頂流れ（Ｆtop2）内に含まれている成分のうち相対的に低沸点の成分を含み、一つの例示において、ヒドロキシアセトン、アルファ−メチルスチレンおよび２−メチルベンゾフランからなる群から選択される１種以上を含むことができるが、これに制限されるものではない。本出願の蒸留装置では、前述した通り、第１塔底流れ（Ｆbtm1）内の前記第１化合物の含量を特定範囲内に制御することによって、前記第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００で分離される第１化合物の含量を最小化させることができる。一つの例示において、前記第３塔頂流れ（Ｆtop3）内の第１化合物、例えば、ヒドロキシアセトンの含量は非常に少なく含まれるように制御され得、例えば、前記第３塔頂流れ（Ｆtop3）に含まれる全体成分１００重量部に対して０．０１〜５．０重量部であり得るが、これに制限されるものではない。
【００２８】
前記第３塔底流れは前記第３蒸留塔３００に流入された第２塔頂流れ（Ｆtop2）内に含まれている成分のうち相対的に高沸点の成分を含み、一つの例示において、フェノール、および水からなる群から選択される１種以上を含むことができるが、これに制限されるものではない。一具現例において、前記第３塔底流れは純粋なフェノールの流れであり得る。
【００２９】
以下、本出願の一具現例に係る蒸留装置を利用してフェノールおよびヒドロキシアセトンを分離する過程をより詳細に説明する。
【００３０】
一つの例示において、ヒドロキシアセトンおよびフェノールが含まれた原料（Ｆ1）が前記第１蒸留塔１００の第１供給ポート１０１に流入され、前記ヒドロキシアセトンと共沸混合物を形成できるアルファ−メチルスチレンを含む原料（Ｆ2）が前記第１蒸留塔１００の第１供給ポート１０１下部に位置する第２供給ポート１０２に流入される。
【００３１】
この場合、前記第１供給ポート１０１に流入された前記原料（Ｆ1）に含まれる成分のうち相対的に低沸点成分である、純粋アセトンが濃厚な流れは前記第１蒸留塔１００の塔頂領域から第１塔頂流れ（Ｆtop1）に流出され、相対的に高沸点成分である、フェノールが濃厚な流れは前記第１蒸留塔１００の塔底領域から第１塔底流れ（Ｆbtm1）に流出され得る。前記第１蒸留塔１００の塔頂領域から流出された前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）は第１凝縮機１１０を通過して前記第１蒸留塔１００の塔頂領域に還流され、残りの一部は製品として貯蔵され得る。前記製品は、高純度の純粋アセトンであり得る。前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）はアセトンの他にも一部のクメン、アルファ−メチルスチレンおよびヒドロキシアセトンを含むことができ、前述した通り、前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）内にはヒドロキシアセトンの含量が前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）に含まれる全体成分１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部であり得る。
【００３２】
一方、前記第１蒸留塔１００の塔底領域から流出された前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）の一部は第１再沸器１２０を経て一部は第１蒸留塔１００の塔底領域に還流され、残りの一部は第２蒸留塔２００に流入され得る。また、前記第２蒸留塔２００に流入された前記原料の流れに含まれる成分のうち相対的に低沸点成分である、フェノールが濃厚な流れは前記第２蒸留塔２００の塔頂領域から第２塔頂流れ（Ｆtop2）に流出され、相対的に高沸点、メチルフェニルケトンが濃厚な流れは前記第２蒸留塔２００の塔底領域から第２塔底流れ（Ｆbtm2）に流出され得る。流出した前記第２塔頂流れ（Ｆtop2）は第２凝縮機２１０を通過して貯蔵タンクに流入され、前記貯蔵タンクから流出された流れの一部は前記第２蒸留塔２００の塔頂領域に還流され、残りの一部は第３蒸留塔３００に流入され得る。また、前記第２蒸留塔２００に流入された流れに含まれる成分のうち相対的に高い沸点を有する高沸点流れは前記第２蒸留塔２００の塔底領域から第２塔底流れ（Ｆbtm2）に流出され、前記第２塔底流れ（Ｆbtm2）の一部は第２再沸器２２０を経て第２蒸留塔２００の塔底領域に還流され、残りの一部は製品として貯蔵され得る。前記製品は、高純度のメチルフェニルケトンであり得る。
【００３３】
前記第２蒸留塔２００の塔頂領域から流出された前記第２塔頂流れ（Ｆtop2）は第３蒸留塔３００に流入され得る。前記第３蒸留塔３００に流入された前記第２塔頂流れ（Ｆtop2）に含まれる成分のうち相対的に低沸点成分である、アルファ−メチルスチレンが濃厚な流れは前記第３蒸留塔３００の塔頂領域から第３塔頂流れ（Ｆtop3）に流出され、前記第３蒸留塔３００の塔頂領域から流出された前記第３塔頂流れ（Ｆtop3）は第３凝縮機３１０を通過して前記第３蒸留塔３００の塔頂領域に還流され、残りの一部は製品として貯蔵され得る。前記製品は、高純度のアルファ−メチルスチレンであり得る。この場合、前記第３塔頂流れ（Ｆtop3）内のヒドロキシアセトンの含量は大変少ない範囲で調節され得、例えば、前記第３塔頂流れ（Ｆtop3）に含まれる成分１００重量部に対して前記ヒドロキシアセトンの含量は０．０１〜５．０重量部であり得る。また、前記第３蒸留塔３００に流入された流れに含まれる成分のうち相対的に高い沸点を有する高沸点流れは前記第３蒸留塔３００の塔底領域から第３塔底流れ（Ｆbtm3）に流出され、前記第３塔底流れ（Ｆbtm3）の一部は第３再沸器３２０を経て第３蒸留塔３００の塔底領域に還流され、残りの一部は製品として貯蔵され得る。前記製品は、高純度のフェノールであり得る。
【００３４】
本明細書で「低沸点流れ」とは、低沸点および高沸点成分を含む原料の流れのうち相対的に沸点の低い成分が濃厚（ｒｉｃｈ）な流れを意味し、前記低沸点流れは例えば、第１蒸留塔１００、第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００の塔頂領域から流出される流れを意味する。また、「高沸点流れ」とは、低沸点および高沸点成分を含む原料の流れのうち相対的に沸点の高い成分が濃厚（ｒｉｃｈ）な流れを意味し、前記高沸点流れは例えば、第１蒸留塔１００、第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００の塔底領域から流出される相対的に沸点の高い成分が濃厚な流れを意味する。前記において、用語「濃厚な流れ」とは、第１蒸留塔１００、第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００にそれぞれ流入される原料に含まれた低沸点成分および高沸点成分それぞれの含量より前記第１蒸留塔１００、第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００の塔頂領域から流出される流れに含まれた低沸点成分および前記第１蒸留塔１００、第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００の塔底領域から流出される流れに含まれた高沸点成分それぞれの含量がより高い流れを意味する。例えば、前記第１蒸留塔１００の第１塔頂流れ（Ｆtop1）に含まれた低沸点成分、前記第２蒸留塔２００の第２塔頂流れ（Ｆtop2）に含まれた低沸点成分と前記第３蒸留塔３００の第３塔頂流れ（Ｆtop3）に含まれた低沸点成分が表わすそれぞれの含量が５０重量％以上、８０重量％以上、９０重量％以上、９５重量％以上または９９重量％以上である流れを意味するかまたは前記第１蒸留塔１００の第１塔底流れ（Ｆbtm1）に含まれた高沸点成分、第２蒸留塔２００の第２塔底流れ（Ｆbtm2）に含まれた高沸点成分と第３蒸留塔３００の第３塔底流れ（Ｆbtm3）に含まれた高沸点成分が表わすそれぞれの含量が５０重量％以上、８０重量％以上、９０重量％以上、９５重量％以上または９９重量％以上である流れを意味する。
【００３５】
本出願はまた、前記蒸留方法を提供する。例示的な本出願の蒸留方法は前述した蒸留装置を利用して遂行され得、これによって、前述した蒸留装置で記載された内容と重複する内容は省略する。
【００３６】
本出願の製造方法は原料供給段階および第１蒸留段階を含む。
【００３７】
一具現例において、前記原料供給段階は、ｉ）第１蒸留塔１００の第１供給ポート１０１で第１化合物を含む原料（Ｆ1）を流入させ、ｉｉ）前記第１供給ポート１０１より下部に位置し、塔頂を基準として算出された理論段数の４０〜１００％に位置する第２供給ポート１０２で第１化合物と共沸混合物を形成する第２化合物を含む原料（Ｆ2）を流入させることを含む。また、前記第１蒸留段階は、ｉｉｉ）前記第１および第２供給ポート１０２に流入された前記第１および第２化合物を含む原料を、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域から流出される第１塔頂流れ（Ｆtop1）および前記第１蒸留塔１００の塔底領域から流出される第１塔底流れ（Ｆbtm1）でそれぞれ流出させることを含む。
【００３８】
前記原料供給段階のｉ）およびｉｉ）段階および第１蒸留段階のｉｉｉ）の段階はそれぞれ独立的に有機的に結合されているため、境界が明確に時間の順序により区分されるのではなく、したがって、前記ｉ）〜ｉｉｉ）の各段階は順次的に遂行されるかまたはそれぞれ独立的に同時に遂行され得る。
【００３９】
一具現例において、前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）は前記第１化合物、第２化合物および前記第２化合物より沸点が低い物質を含み、前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）は前記第１化合物および前記第１化合物より沸点が高い物質を含み、これに対する具体的な説明は、前述した蒸留装置で説明した内容と同一であるため省略する。
【００４０】
また、前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）内の前記第１化合物の含量は前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）に含まれる全体成分１００重量部に対して０．００５〜０．２５重量部、例えば、０．０１〜０．０３重量部であり得る。前記範囲内に第１塔底流れ（Ｆbtm1）内の前記第１化合物の含量を制御することによって、後述する第２蒸留塔２００および第３蒸留塔３００で分離される第１化合物の含量を最小化させることができ、前記第１化合物の移動経路を最小化することによって第２化合物を高純度で分離することができ、エネルギー節減効果を最大化することができる。
【００４１】
一つの例示において、第１蒸留塔１００の前記第１塔底流れ（Ｆbtm1）内の前記第１化合物の含量を前記範囲内に調節する場合、前記第１蒸留塔１００の第１塔頂流れ（Ｆtop1）内の第１化合物の含量は前記第１塔頂流れ（Ｆtop1）に含まれる全体成分１００重量部に対して０．０１〜２．０重量部、例えば、０．１〜０．５重量部であり得る。
【００４２】
本出願の蒸留方法で、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域から流出される第１塔頂流れ（Ｆtop1）の温度は８９℃〜１０７℃、例えば、９０℃〜１００℃であり得る。また、前記第１蒸留塔１００の塔底領域から排出される第１塔底流れ（Ｆbtm1）の温度は、１９７℃〜２１９℃、例えば、１９０℃〜２１０℃であり得る。
【００４３】
また、この場合、前記第１蒸留塔１００の塔頂領域の圧力は０．０１〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、例えば、０．１〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり得る。また、前記第１蒸留塔１００の塔底領域の圧力は、０．５〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、例えば、０．５〜１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり得る。
【００４４】
一つの例示において、前記第１化合物はヒドロキシアセトンであり得、この場合、前記第２化合物はアルファ−メチルスチレンであり得、前記第２化合物より沸点が低い物質はアセトン、クメンおよび水からなる群から選択される１種以上を含むことができるが、これに制限されるものではない。また、前記第１化合物より沸点が高い物質はクメン、フェノールおよびメチルペニルケトルからなる群から選択される１種以上を含むことができるが、これに制限されるものではない。
【００４５】
一つの例示において、前記第２供給ポート１０２に流入される第２化合物を含む原料（Ｆ2）の温度は２０〜１８０℃、例えば、２３〜２５℃、または１６８〜１７２℃であり得る。また、前記第２供給ポート１０２に流入される第２化合物を含む原料（Ｆ2）の流量は３００〜１２００ｋｇ／ｈｒ、例えば、４００〜６００ｋｇ／ｈｒ、または９００〜１１００ｋｇ／ｈｒであり得る。
【発明の効果】
【００４６】
本出願の蒸留装置によれば、共沸混合物を形成できる第１および第２化合物のうち相対的に高い沸点を有する第２化合物を相対的に低い沸点を有する第１化合物より下部に位置する供給ポートに流入させることによって、第１化合物を第１蒸留塔の塔頂で事前に分離し、前記第１蒸留塔の塔底から流出される流れ内の第１化合物の含量を最小化することができ、これによって、第１化合物の移動経路を最小化することによって第２化合物を高純度で分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本出願の一具現例に係る蒸留装置を例示的に示している図面。
【図２】本出願の実施例１〜４で使った蒸留装置を模式的に示した図面。
【図３】本出願の実施例１〜４で使った蒸留装置を模式的に示した図面。
【図４】本出願の実施例１〜４で使った蒸留装置を模式的に示した図面。
【図５】本出願の実施例１〜４で使った蒸留装置を模式的に示した図面。
【図６】比較例で使った一般的な分離装置を例示的に示した図面。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、本発明に従う実施例および本発明に従わない比較例を通じて本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲は提示された実施例によって制限されるものではない。
【００４９】
実施例１
図２の蒸留装置を使ってフェノールおよびヒドロキシアセトンを分離した。
【００５０】
具体的には、アセトン２９ｗｔ％、クメン９ｗｔ％、アルファ−メチルスチレン３ｗｔ％、ヒドロキシアセトン０．２ｗｔ％、フェノール４６ｗｔ％および高沸点成分３ｗｔ％を含む原料を１０６℃の温度および８５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で理論段数が６５段である第１蒸留塔の２０段に位置する第１供給ポートに流入させた。一方、これとともに、アルファ−メチルスチレン９９．８ｗｔ％を含む原料を１７０．６℃の温度および５００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１蒸留塔の６５段に位置する第２供給ポートに流入させた。
【００５１】
前記第１蒸留塔の塔頂領域から排出される第１塔頂流れは第１凝縮機を経て一部は前記第１蒸留塔の塔頂領域に還流させた。前記第１塔頂流れの残りの一部はアセトン５６ｗｔ％、クメン１７ｗｔ％、アルファ−メチルスチレン６ｗｔ％およびヒドロキシアセトン０．３ｗｔ％を含む製品として分離して貯蔵し、前記第１蒸留塔の塔底領域から排出される第１塔底流れは第１再沸器を経て一部は前記第１蒸留塔の塔底領域に還流させ、残りの一部は第２蒸留塔に流入した。この場合、前記第１蒸留塔塔頂領域の運転圧力を０．２ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は９４．１℃に調節し、前記第１蒸留塔塔底領域の運転圧力を０．７１６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は２０３．１℃になるように調節した。
【００５２】
一方、前記第２蒸留塔の塔頂領域から排出される第２塔頂流れは第２凝縮機を経て一部は前記第２蒸留塔の塔頂領域に還流させ、残りの一部は第３蒸留塔に流入させた。前記第２蒸留塔の塔底領域から排出される第２塔底流れの一部は第２再沸器を経て前記第２蒸留塔の塔底領域に還流させ、残りの一部は２１ｗｔ％のメチルフェニルケトンおよび２０ｗｔ％のｐ−クミルフェノールを含む製品として分離した。この場合、前記第２蒸留塔の塔頂領域の運転圧力は−０．６６６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は１４７℃になるように調節し、前記第２蒸留塔の塔底領域の運転圧力は−０．２９１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は２１３℃になるように調節した。
【００５３】
また、前記第３蒸留塔の塔頂領域から排出される第３塔頂流れは第３凝縮機を経て一部は前記第３蒸留塔の塔頂領域に還流させ、残りの一部は０．１１ｗｔ％のヒドロキシアセトンおよび６８ｗｔ％のアルファ−メチルスチレンを含む製品として貯蔵した。前記第３蒸留塔の塔底領域から排出される第３塔底流れの一部は第３再沸器を経て前記第３蒸留塔の塔底領域に還流させ、残りの一部は純粋なフェノールを含む製品として分離した。この場合、前記第３蒸留塔の塔頂領域の運転圧力は０．０３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は８５℃になるように調節し、前記第３蒸留塔の塔底領域の運転圧力は１．３２ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は２１４℃になるように調節した。
【００５４】
実施例１の蒸留装置を使ってフェノールおよびヒドロキシアセトンを分離する場合の第１塔底流れ内のヒドロキシアセトンの含量、第１および第２再沸器でのエネルギー使用量、節減量、節減率およびフェノール製品の純度を下記の表１に表わした。
【００５５】
実施例２〜１０
前記第１蒸留塔および第２蒸留塔の運転条件を下記の表１のように変更したことを除いては実施例１と同じ方法によってフェノールおよびヒドロキシアセトンを分離した。
【００５６】
実施例２〜１０の蒸留装置を使ってフェノールおよびヒドロキシアセトンを分離する場合の第１塔底流れ内のヒドロキシアセトンの含量、再沸器でのエネルギー使用量、節減量、節減率およびフェノール製品の純度を下記の表１に表わした。
【００５７】
比較例
図２の蒸留装置を使ってフェノールおよびヒドロキシアセトンを分離した。
【００５８】
具体的には、アセトン２９ｗｔ％、クメン９ｗｔ％、アルファ−メチルスチレン３ｗｔ％、ヒドロキシアセトン０．２ｗｔ％、フェノール４６ｗｔ％および高沸点成分３ｗｔ％を含む原料を理論段数が６５段である第１蒸留塔の２０段に位置する第１供給ポートに流入させた。
【００５９】
前記第１蒸留塔の塔頂領域から排出される第１塔頂流れは第１凝縮機を経て一部は前記第１蒸留塔の塔頂領域に還流させた。前記第１塔頂流れの残りの一部はアセトン５６ｗｔ％、クメン１７ｗｔ％、アルファ−メチルスチレン５ｗｔ％およびヒドロキシアセトン０．３ｗｔ％を含む製品として分離して貯蔵し、前記第１蒸留塔の塔底領域から排出される第１塔底流れの一部は第１再沸器を経て前記第１蒸留塔の塔底領域に還流させ、残りの一部は第２蒸留塔に流入した。この場合、前記第１蒸留塔塔頂領域の運転圧力を０．２ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は９３．４℃に調節し、前記第１蒸留塔塔底領域の運転圧力を０．７１６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は２０３．１℃になるように調節した。
【００６０】
一方、前記第２蒸留塔の塔頂領域から排出される第２塔頂流れは第２凝縮機を経て一部は前記第２蒸留塔の塔頂領域に還流させ、残りの一部は第３蒸留塔に流入させた。前記第２蒸留塔の塔底領域から排出される第２塔底流れの一部は第２再沸器を経て前記第２蒸留塔の塔底領域に還流させ、残りの一部は製品として分離した。この場合、前記第２蒸留塔の塔頂領域の運転圧力は−０．６６６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は１４７℃になるように調節し、前記第２蒸留塔の塔底領域の運転圧力は−０．２９１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は２１３℃になるように調節した。
【００６１】
また、前記第３蒸留塔の塔頂領域から排出される第３塔頂流れは第３凝縮機を経て一部は前記第３蒸留塔の塔頂領域に還流させ、残りの一部はヒドロキシアセトン１．０８ｗｔ％を含む製品として貯蔵した。前記第３蒸留塔の塔底領域から排出される第３塔底流れの一部は第３再沸器を経て前記第３蒸留塔の塔底領域に還流させ、残りの一部は純粋なフェノールを含む製品として分離した。この場合、前記第３蒸留塔の塔頂領域の運転圧力は０．０３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は８３℃になるように調節し、前記第３蒸留塔の塔底領域の運転圧力は１．３２ｋｇｆ／ｃｍ2ｇに調節し、運転温度は２１４℃になるように調節した。
【００６２】
比較例の蒸留装置を使ってフェノールおよびヒドロキシアセトンを分離する場合の第１塔底流れ内のヒドロキシアセトンの含量、再沸器でのエネルギー使用量、節減量、節減率およびフェノール製品の純度を下記の表１に表わした。
【００６３】
【表１】
0006592501.tif 000002
【符号の説明】
【００６４】
１０：第１蒸留ユニット
１００：第１蒸留塔
１０１：第１供給ポート
１０２：第２供給ポート
１１０：第１凝縮機
１２０：第１再沸器
２０：第２蒸留ユニット
２００：第２蒸留塔
２１０：第２凝縮機
２２０：第２再沸器
３０：第３蒸留ユニット
３００：第３蒸留塔
３１０：第３凝縮機
３２０：第３再沸器
Ｆ１：第１化合物を含む原料
Ｆ２：第１化合物と共沸混合物を形成する第２化合物を含む原料
Ｆtop1：第１塔頂流れ
Ｆbtm1：第１塔底流れ
Ｆtop2：第２塔頂流れ
Ｆbtm2：第２塔底流れ
Ｆtop3：第３塔頂流れ
Ｆbtm3：第３塔底流れ
【図１】
0006592501.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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