JPH07136403A - バッチ法による蒸留分離を実施する方法 - Google Patents
バッチ法による蒸留分離を実施する方法Info
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- JPH07136403A JPH07136403A JP6156218A JP15621894A JPH07136403A JP H07136403 A JPH07136403 A JP H07136403A JP 6156218 A JP6156218 A JP 6156218A JP 15621894 A JP15621894 A JP 15621894A JP H07136403 A JPH07136403 A JP H07136403A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
- C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
- C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
-
- 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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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- C07C33/025—Acyclic alcohols with carbon-to-carbon double bonds with only one double bond
- C07C33/035—Alkenediols
-
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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- C07C33/042—Acyclic alcohols with carbon-to-carbon triple bonds with only one triple bond
- C07C33/044—Alkynediols
- C07C33/046—Butynediols
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- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バッチ法により蒸留分離を実施する新規方法
を提供する。 【構成】 複数のフラクションを一緒に出発混合物から
分離し、得られた塔底及び塔頂混合物を更に下流のバッ
チ式蒸留で分離する。 【効果】 エネルギー需要の点において連続的分離法と
比較して僅かに不利であるにすぎず、かつ使用される蒸
留塔を基準として、低いエネルギー需要及び高い生産能
力を達成することができる。
を提供する。 【構成】 複数のフラクションを一緒に出発混合物から
分離し、得られた塔底及び塔頂混合物を更に下流のバッ
チ式蒸留で分離する。 【効果】 エネルギー需要の点において連続的分離法と
比較して僅かに不利であるにすぎず、かつ使用される蒸
留塔を基準として、低いエネルギー需要及び高い生産能
力を達成することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バッチ法により蒸留分
離を実施する方法に関する。本発明の目的は、エネルギ
ー需要を減少させるか又は蒸留時間を短縮することであ
る。基本的新規性は、個々の成分をそれらの揮発性の順
番で塔頂部を介して順次に取り出す標準的方法と異な
り、異なった分離順序を考慮に入れることにある。分離
すべき混合物が貯蔵容器から塔頂部に供給される装置
と、難揮発性フラクションを塔底部から取り出す装置と
組み合わせることにより、倹約が達成される。
離を実施する方法に関する。本発明の目的は、エネルギ
ー需要を減少させるか又は蒸留時間を短縮することであ
る。基本的新規性は、個々の成分をそれらの揮発性の順
番で塔頂部を介して順次に取り出す標準的方法と異な
り、異なった分離順序を考慮に入れることにある。分離
すべき混合物が貯蔵容器から塔頂部に供給される装置
と、難揮発性フラクションを塔底部から取り出す装置と
組み合わせることにより、倹約が達成される。
【0002】
【従来の技術】蒸留塔が取り付けられた蒸留がまを用い
たバッチ式分離法は公知であり、かつ種々の形で刊行文
献、例えば教科書、K. Satter 著“Thermische Trennve
rfahren" 1988年出版、 VCH Verlagsgesellschaft, Wei
nheimに記載されている。
たバッチ式分離法は公知であり、かつ種々の形で刊行文
献、例えば教科書、K. Satter 著“Thermische Trennve
rfahren" 1988年出版、 VCH Verlagsgesellschaft, Wei
nheimに記載されている。
【0003】技術文献は、この基本的方法、特に連続的
方法の要素を含む方法の多数の特殊な実施例を開示し
た。分離すべき出発混合物は、取り付けられた塔を介し
てでなく、ストリッピング塔として接続された蒸留塔を
介して供給され、個々のフラクションは、最も難揮発性
のフラクションから出発して、塔底部を介して取り出さ
れる。
方法の要素を含む方法の多数の特殊な実施例を開示し
た。分離すべき出発混合物は、取り付けられた塔を介し
てでなく、ストリッピング塔として接続された蒸留塔を
介して供給され、個々のフラクションは、最も難揮発性
のフラクションから出発して、塔底部を介して取り出さ
れる。
【0004】バッチ式蒸留のための通常の方法では、個
々のフラクションは順次に塔頂部を介してそれらの揮発
性の順序で取り出され、各成分は一旦個々のフラクショ
ン間の中間蒸留物として取り出され、かつ次いで再び次
の蒸留バッチに加えられる(図1参照)。しかしなが
ら、バッチ式方法は一般に連続蒸留で必要なエネルギー
の数倍のエネルギーを必要とする。
々のフラクションは順次に塔頂部を介してそれらの揮発
性の順序で取り出され、各成分は一旦個々のフラクショ
ン間の中間蒸留物として取り出され、かつ次いで再び次
の蒸留バッチに加えられる(図1参照)。しかしなが
ら、バッチ式方法は一般に連続蒸留で必要なエネルギー
の数倍のエネルギーを必要とする。
【0005】ドイツ国特許出願第4226905.9号
明細書には、特定の適用におけるエネルギー需要をバッ
チ式蒸留のエネルギー需要の約1.1〜1.2倍に減少
させることができる改良方法が記載されている。このエ
ネルギー減少は、個々のフラクションの分離を2つの異
なった工程で実施する、即ち1つの成分を、第1工程
で、頂部を介して又はサイド生成物として、このフラク
ションの所望される最終純度よりも低い純度で取り出
し、この成分を一時的に単数又は複数の容器に貯蔵し、
かつ次の工程で、この成分を単数又は複数の容器から取
り出しかつ塔の中間部分に供給しかつ同時に生成物を塔
頂部から所望の最終純度で取得することにより達成する
ことができる。
明細書には、特定の適用におけるエネルギー需要をバッ
チ式蒸留のエネルギー需要の約1.1〜1.2倍に減少
させることができる改良方法が記載されている。このエ
ネルギー減少は、個々のフラクションの分離を2つの異
なった工程で実施する、即ち1つの成分を、第1工程
で、頂部を介して又はサイド生成物として、このフラク
ションの所望される最終純度よりも低い純度で取り出
し、この成分を一時的に単数又は複数の容器に貯蔵し、
かつ次の工程で、この成分を単数又は複数の容器から取
り出しかつ塔の中間部分に供給しかつ同時に生成物を塔
頂部から所望の最終純度で取得することにより達成する
ことができる。
【0006】中間貯蔵にもかかわらず、なお連続的方式
と比較してエネルギー需要における過度の増大が生じる
適用例が存在する。
と比較してエネルギー需要における過度の増大が生じる
適用例が存在する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
のような場合でも、エネルギー需要の点において連続的
分離法と比較して僅かに不利であるにすぎず、かつ使用
される蒸留塔を基準として、低いエネルギー需要及び高
い生産能力を達成するために混合物のバッチ式蒸留分離
の公知方法を改良するバッチ式分離法を開発することで
あった。
のような場合でも、エネルギー需要の点において連続的
分離法と比較して僅かに不利であるにすぎず、かつ使用
される蒸留塔を基準として、低いエネルギー需要及び高
い生産能力を達成するために混合物のバッチ式蒸留分離
の公知方法を改良するバッチ式分離法を開発することで
あった。
【0008】ところで、混合物の分離において、分離順
序の実際的選択により、著しいエネルギー倹約又は短縮
された蒸留時間が達成されることが判明した。個々の成
分をそれらの揮発性の順序で頂部を介して取り出す標準
的方法とは異なり、本発明では、最初の2種類以上の底
沸点成分を残りの高沸点成分から分離し、かつ生じた塔
頂及び塔底混合物を更に同じ装置で下流の蒸留工程で分
離する。
序の実際的選択により、著しいエネルギー倹約又は短縮
された蒸留時間が達成されることが判明した。個々の成
分をそれらの揮発性の順序で頂部を介して取り出す標準
的方法とは異なり、本発明では、最初の2種類以上の底
沸点成分を残りの高沸点成分から分離し、かつ生じた塔
頂及び塔底混合物を更に同じ装置で下流の蒸留工程で分
離する。
【0009】技術文献に記載されたバッチ式蒸留の接続
変法を考慮すると、更に倹約のための構想が想到され
る。特殊な操作条件下での逆バッチ式蒸留は、この場合
特に有効であることが証明される(図2)。この蒸留に
おいては、分離すべき出発混合物を最初に塔頂部から導
入し、かつ個々のフラクションを塔底部から順次に最も
難揮発性のフラクションから出発してそれらの揮発性の
順序で取り出す。逆蒸留は、例えば“the symposium De
stillation ′87、1987年9月7〜9日、Brighton
においてH. Abrams, M. Miladi 及びF. Attarwalaによ
って発表された雑誌“Preferable Alternatives to Con
ventional Batch Destillation”及びR. Robinson 及び
E. Gilliland著“Elements of Fractional Destillatio
n”McGraw-Hill出版社(1950)及びO. Chiotti et al.
著“Chem. Eng. Comm.”119 (1993) 1-21に記載されて
いる。
変法を考慮すると、更に倹約のための構想が想到され
る。特殊な操作条件下での逆バッチ式蒸留は、この場合
特に有効であることが証明される(図2)。この蒸留に
おいては、分離すべき出発混合物を最初に塔頂部から導
入し、かつ個々のフラクションを塔底部から順次に最も
難揮発性のフラクションから出発してそれらの揮発性の
順序で取り出す。逆蒸留は、例えば“the symposium De
stillation ′87、1987年9月7〜9日、Brighton
においてH. Abrams, M. Miladi 及びF. Attarwalaによ
って発表された雑誌“Preferable Alternatives to Con
ventional Batch Destillation”及びR. Robinson 及び
E. Gilliland著“Elements of Fractional Destillatio
n”McGraw-Hill出版社(1950)及びO. Chiotti et al.
著“Chem. Eng. Comm.”119 (1993) 1-21に記載されて
いる。
【0010】この配置形式の装置は、特に分離すべき生
成物の熱保護のために推奨される。それというのも、相
対的に高い沸点のフラクションを、最短の残留時間後に
取り出すことができるからである。この塔配置形式がま
た極めて特殊な操作条件下でエネルギー需要に関して特
別の利点を有することは、認識されなかった。この装置
の配置形式が比較的長い蒸留時間及び大量のエネルギー
を必要とするという事実は、該配置形式の欠点としてま
さに明確に記載されている。所定の理由は、低沸点成分
を連続的に上に向かってエネルギーを消耗して蒸留しな
ければならないからである。従って、この方法は、熱に
敏感なかつ高価な生成物の分離のためにのみ認容される
と考えられる。
成物の熱保護のために推奨される。それというのも、相
対的に高い沸点のフラクションを、最短の残留時間後に
取り出すことができるからである。この塔配置形式がま
た極めて特殊な操作条件下でエネルギー需要に関して特
別の利点を有することは、認識されなかった。この装置
の配置形式が比較的長い蒸留時間及び大量のエネルギー
を必要とするという事実は、該配置形式の欠点としてま
さに明確に記載されている。所定の理由は、低沸点成分
を連続的に上に向かってエネルギーを消耗して蒸留しな
ければならないからである。従って、この方法は、熱に
敏感なかつ高価な生成物の分離のためにのみ認容される
と考えられる。
【0011】また、逆バッチ式蒸留は、理論的棚段数が
著しく小さければ、かつ精留分離区分及びストリッピン
グ区分を有する塔における連続的分離の場合には、スト
リッピング区分における所望の理論的棚段数が精留区分
よりも小さい場合が有利であると見なされている。しか
しながら、この見解は、計算に基づくチェックには抵抗
できない。以下に更に記載するように、他のパラメータ
が決定に重要である。
著しく小さければ、かつ精留分離区分及びストリッピン
グ区分を有する塔における連続的分離の場合には、スト
リッピング区分における所望の理論的棚段数が精留区分
よりも小さい場合が有利であると見なされている。しか
しながら、この見解は、計算に基づくチェックには抵抗
できない。以下に更に記載するように、他のパラメータ
が決定に重要である。
【0012】本発明の目的は、前記の欠点を排除するこ
とであった。
とであった。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、複数のフラクションを一緒に出発混合物から分離
し、生じた塔底及び塔頂混合物を更に下流のバッチ式蒸
留で分離することを特徴とする、バッチ法による蒸留分
離を実施する方法により解決される。
り、複数のフラクションを一緒に出発混合物から分離
し、生じた塔底及び塔頂混合物を更に下流のバッチ式蒸
留で分離することを特徴とする、バッチ法による蒸留分
離を実施する方法により解決される。
【0014】この方法は、有利に、1つの装置で実施さ
れる。また、化学反応を蒸留過程で該装置内で実施する
ことも可能である。
れる。また、化学反応を蒸留過程で該装置内で実施する
ことも可能である。
【0015】所定の分離課題のために、個々に又は組み
合わせて、有利に構成することができ、かつ連続的方法
の範囲内にある少ないエネルギー消費量を可能にする装
置及び操作のモードの組み合わせが、この場合には好適
である。
合わせて、有利に構成することができ、かつ連続的方法
の範囲内にある少ないエネルギー消費量を可能にする装
置及び操作のモードの組み合わせが、この場合には好適
である。
【0016】1実施態様によれば、分離すべき混合物
を、貯蔵容器から蒸留塔の頂部に供給し、かつ比較的難
揮発性のフラクションを蒸留塔の底部から取り出す(図
2参照)。しかしながら、記載された逆バッチ式蒸留と
は異なり、最終生成物として所望されるフラクションは
個々に順次に塔底部を介して分離する必要はなく、但し
最初の2種以上の高沸点成分を残りの低沸点成分から分
離しかつ塔底部から取り出す。その後、生じた塔頂及び
塔底混合物を更に同じ装置内で下流蒸留で分離する。
を、貯蔵容器から蒸留塔の頂部に供給し、かつ比較的難
揮発性のフラクションを蒸留塔の底部から取り出す(図
2参照)。しかしながら、記載された逆バッチ式蒸留と
は異なり、最終生成物として所望されるフラクションは
個々に順次に塔底部を介して分離する必要はなく、但し
最初の2種以上の高沸点成分を残りの低沸点成分から分
離しかつ塔底部から取り出す。その後、生じた塔頂及び
塔底混合物を更に同じ装置内で下流蒸留で分離する。
【0017】ストリッピング塔を制御するためには幾つ
かの可能性が存在する。分離すべき成分が十分に大きな
沸点差を有する場合には、例えば図3に基づき、温度制
御を使用することができる。新規のストリッピング法に
おいては、温度制御を塔が取り付けられた通常の方法と
比較して有利に使用することができる。それというの
も、ストリッピング区分における生じる温度差は精留区
分におけるよりもより著しいからである。温度制御の代
わりに、濃度制御も実施することもできる。
かの可能性が存在する。分離すべき成分が十分に大きな
沸点差を有する場合には、例えば図3に基づき、温度制
御を使用することができる。新規のストリッピング法に
おいては、温度制御を塔が取り付けられた通常の方法と
比較して有利に使用することができる。それというの
も、ストリッピング区分における生じる温度差は精留区
分におけるよりもより著しいからである。温度制御の代
わりに、濃度制御も実施することもできる。
【0018】選択的に、あらかじめテイクーオフ流の時
間曲線を計算しかつこれらの値をプロセス制御系又はシ
ーケンス制御を介して重ね合わせることも可能である
(図4)。必要であれば、量における差異により制御を
行うことができる(図5)。
間曲線を計算しかつこれらの値をプロセス制御系又はシ
ーケンス制御を介して重ね合わせることも可能である
(図4)。必要であれば、量における差異により制御を
行うことができる(図5)。
【0019】ドイツ国特許出願第4226905.9号
明細書に記載された装置の配置形式によれば、塔が取り
付けられた蒸溜がまからなり、該塔内で所望のフラクシ
ョンは通常塔頂部を介して順次にそれらの揮発性の順序
で分離され、その際、低下した純度の生成物の中間貯蔵
が個々のフラクションの場合に実施され、かつ該生成物
は引き続き再び塔に供給される。この中間貯蔵はまた、
塔頂部を介する新規の複数のフラクションの同時分離に
おいても実施することができる。
明細書に記載された装置の配置形式によれば、塔が取り
付けられた蒸溜がまからなり、該塔内で所望のフラクシ
ョンは通常塔頂部を介して順次にそれらの揮発性の順序
で分離され、その際、低下した純度の生成物の中間貯蔵
が個々のフラクションの場合に実施され、かつ該生成物
は引き続き再び塔に供給される。この中間貯蔵はまた、
塔頂部を介する新規の複数のフラクションの同時分離に
おいても実施することができる。
【0020】この中間貯蔵はまた、ストリッピング塔を
備えた新規の方法において有利に使用することができる
(図6及び7)。
備えた新規の方法において有利に使用することができる
(図6及び7)。
【0021】個々のフラクションは2つ異なった工程で
分離される、第1工程で、一部分を塔底部を介して又は
サイド生成物としてこのフラクションの所望の最終的純
度よりも低い純度で取り出し、この生成物を一時的に単
数又は複数の容器に貯蔵し、次いで、第2工程で、この
生成物を単数又は複数の容器から取り出しかつ塔の中央
部に供給し、かつ同時に生成物を所望の最終純度で塔底
部から取得する。濃度が時間と共に変化する場合には、
緩衝容器内でバッフル、例えばシーブトレー又は充填物
を用いて混合プロセスを回避するのが有利である。必要
であれば、中間貯蔵を複数の容器に分配することができ
る。たいていの場合、再循環のために一定の流量を生ぜ
しめることができる。
分離される、第1工程で、一部分を塔底部を介して又は
サイド生成物としてこのフラクションの所望の最終的純
度よりも低い純度で取り出し、この生成物を一時的に単
数又は複数の容器に貯蔵し、次いで、第2工程で、この
生成物を単数又は複数の容器から取り出しかつ塔の中央
部に供給し、かつ同時に生成物を所望の最終純度で塔底
部から取得する。濃度が時間と共に変化する場合には、
緩衝容器内でバッフル、例えばシーブトレー又は充填物
を用いて混合プロセスを回避するのが有利である。必要
であれば、中間貯蔵を複数の容器に分配することができ
る。たいていの場合、再循環のために一定の流量を生ぜ
しめることができる。
【0022】3種以上の個々のフラクションに分離すべ
き混合物の場合には、ストリッピング塔を使用する新規
方法と精留塔を使用する通常の方法との組み合わせを使
用するのが有利である(図8)。十分に大きな容器並び
に上向き及びストリッピング方式のために必要な調節手
段は、塔頂部と塔底部の両者に設けるべきである。最も
有利な分離順序及び最も有利な操作法(上向き又は下向
き)は、特殊な分離目的に応じて選択することができ
る。この場合にはまた、低下した純度のサイド生成物の
ために中間貯蔵を使用するのが有利である(図9)。
き混合物の場合には、ストリッピング塔を使用する新規
方法と精留塔を使用する通常の方法との組み合わせを使
用するのが有利である(図8)。十分に大きな容器並び
に上向き及びストリッピング方式のために必要な調節手
段は、塔頂部と塔底部の両者に設けるべきである。最も
有利な分離順序及び最も有利な操作法(上向き又は下向
き)は、特殊な分離目的に応じて選択することができ
る。この場合にはまた、低下した純度のサイド生成物の
ために中間貯蔵を使用するのが有利である(図9)。
【0023】塔頂部及び塔底部におけるテイク・オフ流
量は、時間の関数として一定であるテイク・オフ濃度が
生じるようにセットするのが有利である。この手段は、
最も有利なエネルギー消費値を生じる。テイク・オフ流
の流量は時間と共に減少する。
量は、時間の関数として一定であるテイク・オフ濃度が
生じるようにセットするのが有利である。この手段は、
最も有利なエネルギー消費値を生じる。テイク・オフ流
の流量は時間と共に減少する。
【0024】有利な1実施態様においては、蒸留塔に容
器が塔頂部と塔底部の両者で接続されている。この場合
には、分離すべき出発混合物は、蒸留塔の頂部に接続さ
れた容器を介して供給し、かつ低沸点のフラクションは
塔頂部から取り出し、中沸点成分は引き続いての分離工
程において、底部容器に捕集されかつ中沸点フラクショ
ンと高沸点フラクションからなる混合物から蒸留により
取り出し、かつ蒸留塔の頂部を介して取り出す。
器が塔頂部と塔底部の両者で接続されている。この場合
には、分離すべき出発混合物は、蒸留塔の頂部に接続さ
れた容器を介して供給し、かつ低沸点のフラクションは
塔頂部から取り出し、中沸点成分は引き続いての分離工
程において、底部容器に捕集されかつ中沸点フラクショ
ンと高沸点フラクションからなる混合物から蒸留により
取り出し、かつ蒸留塔の頂部を介して取り出す。
【0025】ここでは、殆どの蒸留目的は、一般に所望
の生成物を構成しかつ出発混合物の約70〜98%に相
当する比較的大量の中沸点フラクションを比較的少量の
低沸点及び高沸点不純物から分離することにあるという
事実を使用する。前記の出発濃度が存在する場合には、
新規分離法は、一般的に分離すべき成分の沸点差に無関
係に使用することができることが判明した。
の生成物を構成しかつ出発混合物の約70〜98%に相
当する比較的大量の中沸点フラクションを比較的少量の
低沸点及び高沸点不純物から分離することにあるという
事実を使用する。前記の出発濃度が存在する場合には、
新規分離法は、一般的に分離すべき成分の沸点差に無関
係に使用することができることが判明した。
【0026】新規のバッチ式分離法においては、使用さ
れる蒸留装置は、1つの蒸留塔と2つの容器からなり、
一方の受け器は塔頂部に、他方の受け器は塔底部に接続
されている。分離すべき出発混合物は、常に最初は塔頂
部に接続された容器に受け入れ、かつ第1分離工程で蒸
留塔の頂部に供給される。中沸点と高沸点の成分は、塔
底部で分離されかつ塔底部の容器に捕集される。低沸点
のフラクションは後方で塔頂部に残り、かつ第1分離工
程の終了時に取り出される。引き続いての第2分離工程
において、中沸点成分は、塔底部に存在しかつ中沸点成
分と高沸点成分とからなる混合物から頂部を介して留去
され、一方高沸点成分は塔底部に残留する。
れる蒸留装置は、1つの蒸留塔と2つの容器からなり、
一方の受け器は塔頂部に、他方の受け器は塔底部に接続
されている。分離すべき出発混合物は、常に最初は塔頂
部に接続された容器に受け入れ、かつ第1分離工程で蒸
留塔の頂部に供給される。中沸点と高沸点の成分は、塔
底部で分離されかつ塔底部の容器に捕集される。低沸点
のフラクションは後方で塔頂部に残り、かつ第1分離工
程の終了時に取り出される。引き続いての第2分離工程
において、中沸点成分は、塔底部に存在しかつ中沸点成
分と高沸点成分とからなる混合物から頂部を介して留去
され、一方高沸点成分は塔底部に残留する。
【0027】塔が取り付けられた通常の蒸留において
は、分離すべき混合物の全量をまず、蒸留工程を実施す
る前に、沸点まで加熱すべきであるが、この加熱工程及
びそれに関連したエネルギーの使用は、本発明により新
規に開発した方法では省略することができる。この加熱
工程は、分離すべき混合物に依存して、蒸留時間及びエ
ネルギー需要の約5〜20%になることがある。前述の
ように、新規方法においては、出発混合物をまず室温で
受け入れかつ塔頂部に供給する。もはや蒸発器の最小内
容量として塔底部に先行したバッチの加熱されたいかな
る生成物も存在しない場合には、小さい割合の出発混合
物を供給しかつこの混合物を沸点に加熱することだけが
必要である。該蒸発器の最少内容量は分離すべき出発混
合物の全量の数分の一に相当するすぎないので、加熱工
程のために必要とされるエネルギー量における著しい減
少が達成される。装置がそのために占有される時間が減
少し、ひいては加熱時間が不要である結果として生産能
力が増大するという事実は、更に該方法の原価効率にと
って重要である。
は、分離すべき混合物の全量をまず、蒸留工程を実施す
る前に、沸点まで加熱すべきであるが、この加熱工程及
びそれに関連したエネルギーの使用は、本発明により新
規に開発した方法では省略することができる。この加熱
工程は、分離すべき混合物に依存して、蒸留時間及びエ
ネルギー需要の約5〜20%になることがある。前述の
ように、新規方法においては、出発混合物をまず室温で
受け入れかつ塔頂部に供給する。もはや蒸発器の最小内
容量として塔底部に先行したバッチの加熱されたいかな
る生成物も存在しない場合には、小さい割合の出発混合
物を供給しかつこの混合物を沸点に加熱することだけが
必要である。該蒸発器の最少内容量は分離すべき出発混
合物の全量の数分の一に相当するすぎないので、加熱工
程のために必要とされるエネルギー量における著しい減
少が達成される。装置がそのために占有される時間が減
少し、ひいては加熱時間が不要である結果として生産能
力が増大するという事実は、更に該方法の原価効率にと
って重要である。
【0028】第1分離工程で得られた高沸点成分を受け
器に導入するためには、種々の方法を適用することがで
きる。従って、本発明による新規方法の1実施態様によ
れば、凝縮した蒸気を冷却せずに受け器に導入しかつ受
け器の内容物と混合することができる。それにより、生
じる量の液体は次第に加熱される。従って、受け器を流
出しかつ還流として塔頂部に加えられる液体は、低下す
る冷却度を示す。その結果有利な底部流出が生じ、これ
は時間の関数として減少しかつ実質的に一定の濃度を有
する。本発明による新規方法のもう1つの実施態様にお
いては、凝縮された蒸気は、高い比重を有する冷たい液
体との混合が行われ得ない限り、受け器内の上層を形成
する。このことは、時間の関数として底部に流入する液
体の量の著しい減少、ひいては時間の関数として一定で
ある濃度を達成することを可能にする。塔頂部に供給さ
れる液体の量は、時間の関数として一定である底部濃度
が、中沸点及び高沸点フラクションを底部で分離する第
1蒸留工程で得られ、かつ時間の関数として一定である
頂部濃度が、中沸点フラクションを頂部を介して分離す
る第2蒸留工程で得られるように制御することにより調
整するのが有利である。
器に導入するためには、種々の方法を適用することがで
きる。従って、本発明による新規方法の1実施態様によ
れば、凝縮した蒸気を冷却せずに受け器に導入しかつ受
け器の内容物と混合することができる。それにより、生
じる量の液体は次第に加熱される。従って、受け器を流
出しかつ還流として塔頂部に加えられる液体は、低下す
る冷却度を示す。その結果有利な底部流出が生じ、これ
は時間の関数として減少しかつ実質的に一定の濃度を有
する。本発明による新規方法のもう1つの実施態様にお
いては、凝縮された蒸気は、高い比重を有する冷たい液
体との混合が行われ得ない限り、受け器内の上層を形成
する。このことは、時間の関数として底部に流入する液
体の量の著しい減少、ひいては時間の関数として一定で
ある濃度を達成することを可能にする。塔頂部に供給さ
れる液体の量は、時間の関数として一定である底部濃度
が、中沸点及び高沸点フラクションを底部で分離する第
1蒸留工程で得られ、かつ時間の関数として一定である
頂部濃度が、中沸点フラクションを頂部を介して分離す
る第2蒸留工程で得られるように制御することにより調
整するのが有利である。
【0029】出発混合物を沸点まで加熱する必要がない
という事実は、本発明による新規方法の特別の利点であ
る。それにもかかわらず前記加熱が必要であれば、この
加熱は、エネルギー消費量になんらの影響を与えること
なく、プロセスからの廃熱により、塔頂部での凝縮熱を
使用して達成することができる。塔頂部で最初に行われ
る生成物の漸進的加熱は、また、高い温度で流動しかつ
最初に引き取られた混合物に混合される凝縮した蒸留物
によっても達成することができる。
という事実は、本発明による新規方法の特別の利点であ
る。それにもかかわらず前記加熱が必要であれば、この
加熱は、エネルギー消費量になんらの影響を与えること
なく、プロセスからの廃熱により、塔頂部での凝縮熱を
使用して達成することができる。塔頂部で最初に行われ
る生成物の漸進的加熱は、また、高い温度で流動しかつ
最初に引き取られた混合物に混合される凝縮した蒸留物
によっても達成することができる。
【0030】本発明による方法の特殊な実施態様によれ
ば、塔頂部の分離された容器も不必要である。その代わ
りに、分離すべき出発混合物のための貯蔵タンクを使用
する。この方式では、唯一の蒸留がまを塔底部に有する
通常のバッチ式蒸留設備を、少ない費用で新規方法のた
めに転用することができる。
ば、塔頂部の分離された容器も不必要である。その代わ
りに、分離すべき出発混合物のための貯蔵タンクを使用
する。この方式では、唯一の蒸留がまを塔底部に有する
通常のバッチ式蒸留設備を、少ない費用で新規方法のた
めに転用することができる。
【0031】大容量の場合、特に複数の蒸留設備が既に
個々のフラクションに分離するために使用されている場
合には、2つの装置で新規方法を実施するのが実用的な
こともある。1つの装置は、下向き法で低沸点成分を分
離するために利用し、一方もう1つの装置は上向き法で
高沸点成分から中沸点成分を分離するために利用する。
このような方法では、第1の塔底部で高めた温度で蒸発
器のために最小の内容量を流出させる、即ち第1の塔底
部の容器を完全には空にしないのが特に有利である。従
って、塔頂部で低沸点成分のための所望の濃度が達成さ
れると、塔頂生成物を空にしかつ出発混合物を再びその
直後に供給すれば、充填及び排出のための死時間を完全
に回避することができる。有利な操作法においては、第
1の塔の塔底混合物は時間の関数として一定である濃度
を有し、そのために両者を塔頂フラクションと同時に、
及び操作上の必要性に応じて、異なった時間に取り出す
ことができる。
個々のフラクションに分離するために使用されている場
合には、2つの装置で新規方法を実施するのが実用的な
こともある。1つの装置は、下向き法で低沸点成分を分
離するために利用し、一方もう1つの装置は上向き法で
高沸点成分から中沸点成分を分離するために利用する。
このような方法では、第1の塔底部で高めた温度で蒸発
器のために最小の内容量を流出させる、即ち第1の塔底
部の容器を完全には空にしないのが特に有利である。従
って、塔頂部で低沸点成分のための所望の濃度が達成さ
れると、塔頂生成物を空にしかつ出発混合物を再びその
直後に供給すれば、充填及び排出のための死時間を完全
に回避することができる。有利な操作法においては、第
1の塔の塔底混合物は時間の関数として一定である濃度
を有し、そのために両者を塔頂フラクションと同時に、
及び操作上の必要性に応じて、異なった時間に取り出す
ことができる。
【0032】本発明による新規方法の重要な利点は、所
望の生成物としての、中沸点フラクションが、公知の相
当する方法における程長く高い蒸留温度に曝されないこ
とにある。熱に敏感な物質の分離において、蒸留の際に
著しく少量の残渣が形成されることが判明した。
望の生成物としての、中沸点フラクションが、公知の相
当する方法における程長く高い蒸留温度に曝されないこ
とにある。熱に敏感な物質の分離において、蒸留の際に
著しく少量の残渣が形成されることが判明した。
【0033】図10は、本発明による新規方法を実施す
るために必要な有利な装置の概念図を示す。この図面に
おいては、該新規方法を実施するための蒸留塔が1で示
されている。この塔は公知形式で充填物又は精留トレー
を有する。塔頂部は導管3を介して容器2に接続されて
おり、該容器に分離すべき出発混合物が導入される。凝
縮器5は蒸留塔1の頂部から延びる導管4によって、導
管6を介して容器2に接続されている。塔1は蒸留がま
として働く容器7上に配置されている。この容器7の内
容物は、導管8を介して蒸発器9に供給され、そこで部
分的に又は完全に蒸発せしめられ、かつ導管10を介し
て蒸留がま7に再循環せしめられる。
るために必要な有利な装置の概念図を示す。この図面に
おいては、該新規方法を実施するための蒸留塔が1で示
されている。この塔は公知形式で充填物又は精留トレー
を有する。塔頂部は導管3を介して容器2に接続されて
おり、該容器に分離すべき出発混合物が導入される。凝
縮器5は蒸留塔1の頂部から延びる導管4によって、導
管6を介して容器2に接続されている。塔1は蒸留がま
として働く容器7上に配置されている。この容器7の内
容物は、導管8を介して蒸発器9に供給され、そこで部
分的に又は完全に蒸発せしめられ、かつ導管10を介し
て蒸留がま7に再循環せしめられる。
【0034】本発明による新規方法は、以下のようにし
て実施する。即ち、まず、分離すべきでありかつ成分
A,B,Cからなる出発混合物を、蒸留塔1の頂部に接
続された容器2に導入する。以下において、Aは低沸点
成分、Bは中沸点成分、及びCは高沸点成分とする。
て実施する。即ち、まず、分離すべきでありかつ成分
A,B,Cからなる出発混合物を、蒸留塔1の頂部に接
続された容器2に導入する。以下において、Aは低沸点
成分、Bは中沸点成分、及びCは高沸点成分とする。
【0035】出発混合物は、導管3内の図示されていな
い弁を開くことにより蒸留塔1に供給される。蒸留工程
は、以下の手順で出発する。先行する蒸留のための容器
7内になお存在する高沸点混合物、又は塔1の頂部から
流出する又は何らかの別の方法で供給された混合物は蒸
発器9で蒸発しかつ蒸発塔1内部を上昇し、その結果成
分Aからなる低沸点フラクションは分離される。このフ
ラクションは凝縮器5内で凝縮されかつ導管6を介して
容器2内に流入する。一般に、該温度は容器2内に存在
する出発混合物の温度よりも僅かに高い。そのために、
前記フラクションは、この混合物の上部にある層内に集
まる。第1の分離工程が終了した後に低沸点成分Aから
なるフラクションは容器2から取り出される。その後、
第2分離工程で、容器7内に捕集されかつ底部容器7内
に捕集された中沸点成分B及び高沸点成分Cからなる混
合物は蒸留され、高沸点成分Cはこの容器内に残留しか
つ頂部容器2内に留去される。この第2分離工程の終了
後に、フラクションB及びCを別々に取り出すことがで
きる。
い弁を開くことにより蒸留塔1に供給される。蒸留工程
は、以下の手順で出発する。先行する蒸留のための容器
7内になお存在する高沸点混合物、又は塔1の頂部から
流出する又は何らかの別の方法で供給された混合物は蒸
発器9で蒸発しかつ蒸発塔1内部を上昇し、その結果成
分Aからなる低沸点フラクションは分離される。このフ
ラクションは凝縮器5内で凝縮されかつ導管6を介して
容器2内に流入する。一般に、該温度は容器2内に存在
する出発混合物の温度よりも僅かに高い。そのために、
前記フラクションは、この混合物の上部にある層内に集
まる。第1の分離工程が終了した後に低沸点成分Aから
なるフラクションは容器2から取り出される。その後、
第2分離工程で、容器7内に捕集されかつ底部容器7内
に捕集された中沸点成分B及び高沸点成分Cからなる混
合物は蒸留され、高沸点成分Cはこの容器内に残留しか
つ頂部容器2内に留去される。この第2分離工程の終了
後に、フラクションB及びCを別々に取り出すことがで
きる。
【0036】個々の連続する分離工程における適当な方
法の選択(ストリッピング塔又は精留塔)は、所定の分
離目的のためにケース毎に決定することができる。分離
順序の全ての可能な組み合わせの精密な理論的シミュレ
ーションは、この目的を達成するために特に好適であ
る。バッチ式蒸留のためのコンピュータプログラムによ
る数学的シミュレーションの代わりに、実験的調査を実
施することもできる。
法の選択(ストリッピング塔又は精留塔)は、所定の分
離目的のためにケース毎に決定することができる。分離
順序の全ての可能な組み合わせの精密な理論的シミュレ
ーションは、この目的を達成するために特に好適であ
る。バッチ式蒸留のためのコンピュータプログラムによ
る数学的シミュレーションの代わりに、実験的調査を実
施することもできる。
【0037】簡単化した理論的見積もりは、以下の関係
式に基づき、上向き及び下向き操作法の両者のための可
能な分離順序を決定し、かつ分離のために必要な蒸気の
最少量、及び極めて少ない全量の蒸気との組み合わせを
選択することにより行うことができる: 上向き操作法:
式に基づき、上向き及び下向き操作法の両者のための可
能な分離順序を決定し、かつ分離のために必要な蒸気の
最少量、及び極めて少ない全量の蒸気との組み合わせを
選択することにより行うことができる: 上向き操作法:
【0038】
【数1】
【0039】下向き操作法:
【0040】
【数2】
【0041】上記方程式中、Gは、分離のために必要な
上記の最少量(mol)、D10は、低沸点成分を形成す
る成分の初期量、D20は、高沸点フラクションを形成す
る成分の初期量、p1は、低沸点成分の分離効率、p2
は、高沸点成分の分離効率、及びαは、相対的揮発率を
表す。
上記の最少量(mol)、D10は、低沸点成分を形成す
る成分の初期量、D20は、高沸点フラクションを形成す
る成分の初期量、p1は、低沸点成分の分離効率、p2
は、高沸点成分の分離効率、及びαは、相対的揮発率を
表す。
【0042】これらの相対関係は、2成分混合物のため
に適用可能である。多成分混合物に関しては:
に適用可能である。多成分混合物に関しては:
【0043】
【数3】
【0044】[上記式中、yは、モル蒸気濃度、xは、
モル液体濃度、iLBは、低沸点フラクションの成分の数
及びjHBは、高沸点フラクションの成分の数である]
が、概算のために使用される。
モル液体濃度、iLBは、低沸点フラクションの成分の数
及びjHBは、高沸点フラクションの成分の数である]
が、概算のために使用される。
【0045】所定の適当な分離順序のあまり複雑でない
決定は、有効に例示計算を生じる。より高い精度の要求
のためには、これらの方程式は区分毎に数的に積分する
ことができる。
決定は、有効に例示計算を生じる。より高い精度の要求
のためには、これらの方程式は区分毎に数的に積分する
ことができる。
【0046】本発明の基本原理は、化学反応を蒸留塔及
び/又は容器内で実施する場合に適用することができ
る。
び/又は容器内で実施する場合に適用することができ
る。
【0047】
【実施例】本願明細書中に記載した変更操作手順を調査
するために、n−ヘキサン、n−ヘプタン及びn−オク
タンからなる混合物を使用した。n−ヘキサン100k
g、n−ヘプタン700kg及びn−オクタン200k
gからなる混合物から、99.0〜99.3重量%の純
度を有する純粋な物質を蒸留により分離した(20の理
論的棚段数、塔頂部圧1バール、圧力損失1ミリバール
/棚段)。全ての操作法のために、エネルギー入力は、
50kWの一定の値に保った。
するために、n−ヘキサン、n−ヘプタン及びn−オク
タンからなる混合物を使用した。n−ヘキサン100k
g、n−ヘプタン700kg及びn−オクタン200k
gからなる混合物から、99.0〜99.3重量%の純
度を有する純粋な物質を蒸留により分離した(20の理
論的棚段数、塔頂部圧1バール、圧力損失1ミリバール
/棚段)。全ての操作法のために、エネルギー入力は、
50kWの一定の値に保った。
【0048】総計で、上向き及び下向き操作法の任意の
所望の使用で、前記の3元混合物を分離するための8つ
の異なった操作法が存在する。
所望の使用で、前記の3元混合物を分離するための8つ
の異なった操作法が存在する。
【0049】
【表1】
【0050】結果は、上向き及び下向き操作法を互いに
連結した操作法4と8が最も有利であることを示す。個
々のフラクションを塔頂部を介して順位にそれらの揮発
性に基づき蒸留する古典的バッチ式蒸留とは異なり、こ
の場合には、多成分混合物を第1工程で分離しかつ更に
第2工程だけで後処理する。
連結した操作法4と8が最も有利であることを示す。個
々のフラクションを塔頂部を介して順位にそれらの揮発
性に基づき蒸留する古典的バッチ式蒸留とは異なり、こ
の場合には、多成分混合物を第1工程で分離しかつ更に
第2工程だけで後処理する。
【0051】示した結果は、正確な方法による計算を基
準としており、かつ実験室規模での試験で確認されたも
のである。
準としており、かつ実験室規模での試験で確認されたも
のである。
【0052】以下の2つの例は、本発明に基づく有利な
実施例で達成可能な技術的利点を示す。特定の出発混合
物を分離する際に従来技術による方法で得られる結果
は、例9に記載されている。例10では、同じ出発混合
物を本発明による新規方法に基づき分離する。
実施例で達成可能な技術的利点を示す。特定の出発混合
物を分離する際に従来技術による方法で得られる結果
は、例9に記載されている。例10では、同じ出発混合
物を本発明による新規方法に基づき分離する。
【0053】例9(従来の技術) 1.ブテンジオール96.6重量%、ブチンジオール
0.4重量%、ブタンジオール1.8重量%及び低沸点
の副生成物1.2重量%からなる出発混合物をブテンジ
オール99重量%より多くを含有する純粋なフラクショ
ンを得るために蒸留により後処理する。ブテンジオール
含量は0.5重量%にかつブチンジオール含量は0.3
重量%に制限する。該分離は、塔を取り付けた蒸留がま
で実施する。分離の開始時に、出発混合物18,000
kgを最初に蒸留がまに採る。エネルギー供給は、17
バールで熱流850kg/hである。低沸点フラクショ
ン4300kgを36時間かけて第1蒸留工程で分離
し、かつ中沸点フラクション11,800kgを塔頂部
を介して19時間かけて第2蒸留工程で分離する。19
00kgが蒸留がま内に高沸点フラクションとして残留
する。全蒸留時間は55時間である。
0.4重量%、ブタンジオール1.8重量%及び低沸点
の副生成物1.2重量%からなる出発混合物をブテンジ
オール99重量%より多くを含有する純粋なフラクショ
ンを得るために蒸留により後処理する。ブテンジオール
含量は0.5重量%にかつブチンジオール含量は0.3
重量%に制限する。該分離は、塔を取り付けた蒸留がま
で実施する。分離の開始時に、出発混合物18,000
kgを最初に蒸留がまに採る。エネルギー供給は、17
バールで熱流850kg/hである。低沸点フラクショ
ン4300kgを36時間かけて第1蒸留工程で分離
し、かつ中沸点フラクション11,800kgを塔頂部
を介して19時間かけて第2蒸留工程で分離する。19
00kgが蒸留がま内に高沸点フラクションとして残留
する。全蒸留時間は55時間である。
【0054】例10(本発明) 2.例1記載と同じ出発混合物を新規方法で分離する。
該混合物を室温で同じ蒸留塔の頂部の受け器から供給す
る。中沸点フラクションの純度要求は、例1に相当す
る。第1蒸留工程で、1200kgが、26時間の蒸留
時間後に塔頂部の受け器内に低沸点フラクションとして
残留する。第2蒸留工程で、中沸点フラクション14,
500kgを20時間かけて塔底部の蒸留がまから留去
し、かつ塔頂部から取り出す。2300kgが蒸留がま
内の蒸留残渣として残留する。該蒸留のための全時間は
46時間である。
該混合物を室温で同じ蒸留塔の頂部の受け器から供給す
る。中沸点フラクションの純度要求は、例1に相当す
る。第1蒸留工程で、1200kgが、26時間の蒸留
時間後に塔頂部の受け器内に低沸点フラクションとして
残留する。第2蒸留工程で、中沸点フラクション14,
500kgを20時間かけて塔底部の蒸留がまから留去
し、かつ塔頂部から取り出す。2300kgが蒸留がま
内の蒸留残渣として残留する。該蒸留のための全時間は
46時間である。
【0055】従って、例9と比較すると、47%高い生
産能力が達成され、生成物収量は2700kg増加しか
つ分離エネルギー消費量は、所望の生成物1t当たり加
熱流4.0tから2.7tに減少する。
産能力が達成され、生成物収量は2700kg増加しか
つ分離エネルギー消費量は、所望の生成物1t当たり加
熱流4.0tから2.7tに減少する。
【図1】従来技術のバッチ式蒸留の工程図である。
【図2】特殊な条件下での逆バッチ式蒸留の工程図であ
る。
る。
【図3】温度制御を利用する本発明による方法の実施例
の工程図である。
の工程図である。
【図4】濃度制御を利用する本発明による方法の実施例
の工程図である。
の工程図である。
【図5】量差による制御を利用する本発明による方法の
実施例の工程図である。
実施例の工程図である。
【図6】ストリッピング塔を利用する本発明による方法
の実施例の工程図である。
の実施例の工程図である。
【図7】ストリッピング塔を利用する本発明による方法
の別の実施例の工程図である。
の別の実施例の工程図である。
【図8】ストリッピング塔を利用する本発明による方法
と精留塔を利用する通常の方法を組み合わせた方法の実
施例の工程図である。
と精留塔を利用する通常の方法を組み合わせた方法の実
施例の工程図である。
【図9】サイド生成物のための中間貯蔵を利用する本発
明による方法の実施例の工程図である。
明による方法の実施例の工程図である。
【図10】本発明による方法を実施するために必要な装
置の概念図である。
置の概念図である。
1 蒸留塔、 2 貯蔵容器、 3,4,6,8,10
導管、 5 凝縮器、 7 蒸留がま、 9 蒸発器
導管、 5 凝縮器、 7 蒸留がま、 9 蒸発器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインツ−フリードリッヒ エンゼン ドイツ連邦共和国 フランケンタール バ イ デン 4 ウルメン 2 (72)発明者 ペーター シュトープス ドイツ連邦共和国 アルトリプ リンブル クシュトラーセ 12
Claims (1)
- 【請求項1】 複数のフラクションを一緒に出発混合物
から分離し、生じた塔底及び塔頂混合物を更に下流のバ
ッチ式蒸留で分離することを特徴とする、バッチ法によ
る蒸留分離を実施する方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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