KR101235388B1 - 열 통합 증류 장치 - Google Patents

Abstract

보통의 증류 컬럼보다 더욱 큰 에너지 효율 및 더욱 큰 디자인 자유도를 갖고, 보수가 간단한 열 교환형 증류 장치가 기재된다. 열 교환형 증류 장치는 : 정류 컬럼 (1); 이 정류 컬럼 (1) 보다 더 높은 위치에 놓이는 스트리핑 컬럼 (2); 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부 (2c) 와 정류 컬럼의 컬럼 바닥부 (1a) 사이의 연통을 가능하게 하는 제 1 파이프 (23); 및 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부 (2c) 로부터의 증기를 압축하고 압축된 증기를 정류 컬럼의 컬럼 바닥부 (1a) 로 공급하기 위한 압축기 (4) 를 포함한다. 증류 장치는 : 정류 컬럼 (1) 의 미리 정해진 스테이지에 놓이는 열 교환기 (8); 스트리핑 컬럼 (2) 의 미리 정해진 스테이지에 위치되고 미리 설명된 스테이지로부터 컬럼의 외측으로 액체의 일부를 추출하는 액체 빼냄 유닛 (2d); 액체 빼냄 유닛 (2d) 으로부터 열 교환기 (8) 로 액체를 유입하기 위한 제 2 파이프 (24); 및 열 교환기 (8) 로부터 흘러나오는 액체를, 상기 액체가 제 2 파이프 (24) 를 통하여 열 교환기에 유입된 이후, 액체 빼냄 유닛(2d) 바로 아래의 스테이지로 유입하기 위한 제 3 파이프 (25) 를 포함한다.

Description

열 통합 증류 장치{HEAT INTEGRATED DISTILLATION APPARATUS}

본 발명은 다양한 산업 공정에 널리 적용되는 증류 작업을 실행하는 증류 장치, 및 더 특별하게는 열 통합 증류 장치에 관한 것이다.

증류 분리는 일반적으로 산업 공정에 널리 적용되는 단위 작업이지만, 다량의 에너지를 소비한다. 따라서 산업 분야에서, 에너지 절약 증류 시스템에 대한 연구가 시행되어 왔다. 이러한 연구는 많은 에너지를 절약하는 증류 장치로서 열 통합 증류 컬럼 (이후에 HIDiC 라고 함) 의 개발을 초래하였다.

도 1 에 나타낸 것과 같이, HIDiC 의 기본 시스템은 정류 (rectifying) 구역 (고압 유닛) 및 스트리핑 (stripping) 구역 (저압 유닛) 이 서로 분리되도록 제공되는 구조를 갖는다. 정류 구역의 작업 압력은 스트리핑 구역의 작업 압력보다 더 높게 설정되어 정류 구역의 작업 온도는 스트리핑 구역의 작업 온도보다 더 높을 수 있게 된다. 이는 리보일러 (reboiler) 에 공급되는 열의 양을 줄이는 것을 가능하게 하는데 이는 정류 구역과 스트리핑 구역 사이에 열 교환 표면이 있을 때 정류 구역으로부터 스트리핑 구역으로 열 전달이 발생하기 때문이다. 정류 구역의 열은 스트리핑 구역으로 이동하고, 그러므로 콘덴서에서 제거되는 열의 양은 줄어들 수 있다. 그 결과, 높은 에너지 절약 증류 장치가 달성될 수 있다.

HIDiC 의 컨셉을 실제 사용에 도입하기 위해, JP2004-16928A 에서 논의된 이중 파이프 구조를 갖는 증류 장치가 제안되어왔다 (이후, 특허 문헌 1).

도 2 에 나타낸 것과 같이, 쉘 (51) 그리고 이 쉘 (51) 에 설치되는 다수의 튜브 유닛 (52) 을 포함하는 이러한 증류 장치는 상부 튜브 시트 (53a) 와 하부 튜브 시트 (53b) 를 통하여 쉘 (51) 에 각각의 튜브 유닛 (52) 을 연결시킴으로써 형성된다.

각각의 튜브 유닛 (52) 은 이중 파이프 구조를 갖는다. 튜브 유닛 (52) 의 내부 파이프 (54) 는 정류 구역으로서 사용되고 내부 파이프 (54) 의 외부 표면을 둘러싸는 외부 파이프 (55) 는 스트리핑 구역으로서 사용된다. 패킹 (packing) (구조적 패킹) (54a 및 55a) 이 내부 파이프 (54) 의 내측을 따라, 그리고 외부 파이프 (55) 와 내부 파이프 (54) 사이에 놓인다. 튜브 유닛 (52) 에 대하여서는 도 3 을 참조한다. 다수의 튜브 유닛 (52) 은 외부 파이프 (55) 의 외부 벽 (65) 이 서로 접촉하게 될 수 있도록 구성된다.

도 2 를 다시 참조하면, 외부 파이프 (스트리핑 구역) (55) 에 액체 공급물을 공급하기 위한 스트리핑 구역의 액체 입구 (56) 및 외부 파이프 (55) 로부터 증기를 배출하기 위한 스트리핑 구역의 증기 출구 (57) 가 쉘 (51) 의 상부 부분에 구성된다.

상부 튜브 시트 (53a) 위에, 단지 내부 파이프 (정류 구역) (54) 와 연통하는 채널 (58a) 이 형성된다. 외부 파이프 (55) 의 상부 단부가 개방되는 상부 튜브 시트 (53a) 와 연결되지 않는다.

내부 파이프 (54) 에 액체 (환류) 를 공급하기 위한 정류 구역의 액체 입구 (59) 및 내부 파이프 (54) 로부터 증기를 배출하기 위한 정류 구역의 증기 출구 (60) 가 상부 채널 (58a) 에 구성된다.

외부 파이프 (55) 에 증기를 공급하기 위한 스트리핑 구역의 증기 입구 (61) 및 외부 파이프 (55) 로부터 액체를 배출하기 위한 스트리핑 구역의 액체 출구 (62) 는 쉘 (51) 의 하부 부분에 구성된다.

하부 튜브 시트 (53b) 아래에, 내부 파이프 (54) 와 연통하는 채널 (58b) 이 형성된다. 외부 파이프 (55) 의 하부 단부가 개방되는 하부 튜브 시트 (53b) 와 연결되지 않는다.

내부 파이프 (54) 에 증기를 공급하기 위한 정류 구역의 증기 입구 (63) 및 내부 파이프 (54) 로부터 액체를 배출하기 위한 정류 구역의 액체 출구 (64) 가 하부 채널 (58b) 에 구성된다.

상기 언급된 증류 장치에서, 액체 공급물은 스트리핑 구역의 액체 입구 (56) 를 통하여 공급되고, 튜브 유닛 (52) 의 외부 파이프 (55) 의 상부로 균일하게 분산된다. 외부 파이프 (55) 의 상부 단부에 공급되는 액체 공급물 가운데, 외부 파이프 (55) 에서 분별되는 외부 파이프 (55) 로부터 흘러내리는 액체는 스트리핑 구역의 액체 출구 (62) 를 통하여 컬럼의 외측에 설치되는 리보일러에 공급되고 재가열된다. 리보일러에 의해 발생되는 증기는 스트리핑 구역의 증기 입구 (61) 로부터 다시 컬럼으로 들어간다. 스트리핑 구역의 증기 입구 (61) 로부터의 증기는 각각의 튜브 유닛 (52) 의 외부 파이프 (55) 의 하부 표면에 분산되고 각각의 외부 파이프 (55) 로 올라간다. 증발되지 않고 남아 있는 액체는 컬럼 바닥부의 제조물로서 배출된다.

분별되는 외부 파이프 (55) 로부터 올라가는 증기는 스트리핑 구역의 증기 출구 (57) 를 통하여 압축기로 흐른다. 압축기를 통과하는 증기는 정류 구역의 증기 입구 (63) 를 통하여 정류 구역으로 들어간다. 정류 구역의 증기 입구 (63) 로부터의 증기는 각각의 내부 파이프 (54) 의 하부 표면으로부터 올라간다. 분별되는 내부 파이프 (54) 를 통하여 올라가는 증기는 각각의 내부 파이프 (54) 의 상부 표면으로부터 빠져나가고, 정류 구역의 증기 출구 (60) 를 통하여 컬럼의 외측의 콘덴서에 공급된다. 정류 구역으로부터의 증기는 콘덴서에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 응축된다. 필요하다면, 응축된 액체의 일부가 정류 구역 액체 입구 (59) 를 통하여 내부 파이프 (54) 에 환류로서 공급되고, 나머지는 증류 제조물로서 배출된다.

이러한 구성에서, 에너지 전달은 정류 구역 (내부 파이프 (54)) 으로부터 스트리핑 구역 (외부 파이프 (55)) 으로 발생한다. 그러므로, 리보일러에서 공급되는 열의 양 및 콘덴서에서 제거되는 열의 양은 줄어들 수 있고, 에너지 효율은 매우 높아질 수 있다.

하지만, 특허 문헌 1 에 논의된 것과 같은 이중 파이프 구조로 형성되는 정류 구역과 스트리핑 구역을 갖는 열 통합 증류 장치는 이하의 문제 1) ~ 6) 를 갖는다.

1) 제조물은 사이드 컷 (side-cut) 스트림에 의해 얻어질 수 없다. 사이드 커팅은, 최종 증류가 컬럼의 정상부로부터 달성될 때까지의 증류 공정 동안 제조물이 중간 증류 제조물로서 빼내어지는 것을 의미한다.

특허 문헌 1 에 설명된 증류 장치에서, 이중 파이프 구조의 튜브 유닛은 서로 접촉하도록 구성된다. 또한, 외부 파이프와 내부 파이프에는 구조적 패킹이 구비된다. 그 결과, 파이프 구성물이 각각의 튜브 유닛의 내부 파이프로부터 어떠한 중간 증류 제조물을 빼내기 위해 형성되지 않을 수 있다. 결과적으로, 구조는 사이드 커팅이 가능하지 않다.

2) 공급물 스트림이 제공되는 공급 스테이지가 최적화될 수 없다. 이는 이중 파이프 구조로 형성되는 정류 구역 및 스트리핑 구역에서, 그의 패킹 높이가 동일하고, 정류 구역 및 스트리핑 구역의 스테이지의 개수의 자유 설정을 가능하지 않게 하기 때문이다.

3) 공급 스테이지는 공급물 스트림 조성물과 만나도록 변경될 수 없다. 이는 공급 스테이지 위치의 자유 설정이 2) 에 설명된 것과 같이 가능하지 않는 구조 때문이다.

4) 다중 공급물 스트림 (다수의 공급물 스트림의 받아들이기) 이 처리될 수 없다. 이는 공급물 스트림이 1) 에 설명된 것과 같이 이중 파이프의 중간에 공급될 수 없는 구조이기 때문이다.

5) 장치의 보수가 어렵다. 구조적 패킹을 사용하는 튜브 유닛은 1) 에 설명된 것과 같이 서로 인접하도록 밀집되어 구성된다. 이는 원하는 튜브 유닛에 완전하게 접근하는 것을 가능하지 않게 하고, 그의 보수는 실행될 수 없다.

6) 이중 파이프를 사용하고 열 전달 영역을 디자인하기 위한 디자인 자유도가 없는 정류 구역과 스트리핑 구역 사이의 열 교환율은 증류 컬럼의 온도 프로파일에만 의존한다. 그러므로, 장치 디자인에서, 열 교환율의 디자인 자유도가 작다.

정류 구역과 스트리핑 구역 사이의 열 교환율인, Q 는 Q = U × A × △T 로 나타내고, U 는 전체 열 전달 계수, A 는 열 전달 영역, 그리고 △T 는 정류 구역과 스트리핑 구역 사이의 온도 차이이다. 이중 파이프 구조를 사용하는 HIDiC 에서, 내부 파이프 벽 표면은 열 전달 영역이 된다. 이 열 전달 영역은 이중 파이프의 구조에 의해 결정되는 고정 값을 갖는다. 전체 열 전달 계수는 또한 열 교환과 관련된 유체 물리 특성 및 열 전달 구조에 의해 결정되는 고정 값을 갖는다. 따라서, 열 교환율 공식으로부터 이해될 수 있는 것과 같이, 디자인 사양에 대한 열 교환율은, 정류 구역과 스트리핑 구역의 작업 압력에 의해 변경되는, 정류 구역과 스트리핑 구역 사이의 온도 차이만을 기본으로 하여 변경될 수 있다.

본 발명은 상기 언급된 문제를 해결하기 위해 이하의 열 통합 증류 장치를 제공한다.

본 발명의 양태에 따르면, 열 통합 증류 장치는 : 정류 구역으로서 사용되는 컬럼 쉘인, 트레이형 구역 또는 충전층 구역을 포함하는 정류 컬럼; 정류 컬럼보다 더 높이 위치되고 스트리핑 구역으로서 사용되는 충전층 구역 또는 트레이형 구역을 포함하는 스트리핑 컬럼; 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부와 정류 컬럼의 컬럼 바닥부를 연통시키기 위한 제 1 파이프; 및 제 1 파이프의 중간에 설치되고 스트리핑 컬럼의 정상부로부터의 증기를 압축하고 그 후 압축된 증기를 정류 컬럼의 바닥부로 공급하는 압축기를 포함한다.

본 발명의 양태에 따른 열 통합 증류 장치는 :

정류 컬럼의 미리 정해진 스테이지에 위치된 열 교환기;

스트리핑 컬럼의 미리 정해진 스테이지에 위치되고 미리 정해진 스테이지로부터 컬럼의 외측으로 액체의 일부를 빼내기 위해 구성되는 액체 빼냄 유닛;

액체 빼냄 유닛으로부터 열 교환기로 액체를 유입하기 위한 제 2 파이프; 및

열 교환기로 제 2 파이프를 통하여 유입되고 그 후 액체 빼냄 유닛 바로 아래의 스테이지로 열 교환기의 밖으로 배출되는 유체를 유입하기 위한 제 3 파이프를 더 포함한다.

본 발명의 양태에 따른 열 통합 증류 장치에서, 유체는 제 2 파이프를 통하여 스트리핑 컬럼으로부터 정류 컬럼의 열 교환기로 흐른다. 열은 열 교환기의 정류 컬럼의 증기로부터 제거된다. 그 후, 열은 제 3 파이프를 통하여 정류 컬럼으로부터 스트리핑 컬럼으로 전달될 수 있다. 유체는 중력에 의해 스트리핑 컬럼으로부터 정류 컬럼으로 흐른다. 열 교환기의 유체는 따라서 정류 컬럼으로부터 스트리핑 컬럼으로 흐르도록 압출된다. 다시 말하면, 이 열 통합 증류 장치는 써모-사이펀 (thermo-siphon) 시스템을 이용하고, 그러므로 펌프와 같은 압송 수단이 정류 컬럼으로부터 수직 방향으로 위에 위치되는 스트리핑 컬럼으로 액체를 공급하기 위해 필요하지 않다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 열 통합 증류 장치는 :

스트리핑 구역의 미리 정해진 스테이지에 위치되고 흘러내리는 액체를 유지하기 위해 구성되는 액체 섬프 (sump) 유닛;

스트리핑 컬럼의 액체 섬프 유닛에 위치되는 열 교환기;

정류 컬럼의 미리 정해진 위치에 설정되고 상부 스테이지와 하부 스테이지를 완전히 구분하기 위해 구성되는 파티션 판;

파티션 판 아래의 증기를 열 교환기로 유입하기 위한 제 2 파이프; 및

열 교환기로 제 2 파이프를 통하여 유입되고 그 후 파티션 판의 상부 측으로 열 교환기의 밖으로 배출되는 유체를 유입하기 위한 제 3 파이프를 포함한다.

대안적인 실시예에 따르면, 증기는 제 2 파이프를 통하여 정류 컬럼으로부터 빼내어진다. 증기는 스트리핑 컬럼의 열 교환기에 유입된다. 그 후, 열은 정류 컬럼으로부터 스트리핑 컬럼으로 전달될 수 있다. 정류 컬럼의 고압 증기는 제 2 파이프를 통하여 스트리핑 컬럼의 열 교환기로 올라간다. 열 교환기의 증기로부터 응축되는 액체는 따라서 스트리핑 컬럼으로부터 컬럼 외측의 제 3 파이프로 압출되고, 중력에 의해 정류 컬럼으로 흐른다. 따라서, 이러한 형상은 또한 펌프와 같은 압송 수단이 필요하지 않다.

제 2 및 제 3 파이프를 사용하여 정류 컬럼으로부터 스트리핑 컬럼으로 열을 전달하는, 제 1 양태 또는 제 2 양태에 따른 장치 형상에 의해, 이러한 열 전달 형상을 포함하지 않는 증류 장치와 비교할 때, 정류 구역의 정상부에 부착된 콘덴서로부터 제거되는 열 교환율은 더 줄어들 수 있고, 스트리핑 컬럼의 바닥부에 부착되는 리보일러에 공급되는 열 교환율은 더 줄어들 수 있다. 그 결과, 에너지 효율이 매우 높은 증류 장치가 제공될 수 있다.

정류 컬럼 및 스트리핑 컬럼은 일반적인 증류 장치와 유사한 트레이형 구역 또는 충전층 구역을 사용하여 구성된다. 그러므로, 장치는 어떠한 개선의 필요 없이 사이드 커팅 또는 다중 공급물 스트림을 처리할 수 있고, 장치의 보수를 용이하게 수행하는 것이 가능하다. 동일한 이유로 인하여, 스트리핑 컬럼 또는 정류 컬럼의 스테이지의 개수는 자유롭게 설정될 수 있고, 공급 스테이지가 최적화될 수 있다.

열 전달 영역이 자유롭게 설정될 수 있고, 그러므로 열 교환율은 컬럼 사이의 온도 차이에 전혀 의존하지 않고 결정될 수 있다.

상기 설명된 것과 같이, 본 발명에 따르면, 에너지 효율은 높고, 사이드 커팅 및 공급 스테이지 위치의 설정이 용이하게 처리될 수 있으며, 장치의 보수가 용이하다.

본 발명의 장치는 디자인의 자유도가 높은 구조를 갖고, 그러므로 사용자 측에서 용이하게 용납될 수 있다.

도 1 은 HIDiC 의 기본 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는 특허 문헌 1 에 설명된 이중 파이프 구조를 사용하는 열 통합 증류 컬럼을 나타내는 도면이다.
도 3 은 도 2 에 나타낸 증류 컬럼의 이중 파이프 구조를 나타내는 수평 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 열 통합 증류 장치의 전체 형상을 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 4 에 나타낸 액체 빼냄 유닛의 형상을 나타내는 도면이다.
도 6 은 도 4 에 나타낸 정류 컬럼에 위치된 튜브-번들형 (tube-bundle-type) 열 교환기의 주변 형상을 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 열 통합 증류 장치의 전체 형상을 나타내는 도면이다.
도 8 은 도 7 에 나타내는 스트리핑 컬럼에 위치된 튜브-번들형 열 교환기의 주변 형상을 나타내는 도면이다.

내부 열 통합 증류 장치가 아닌, 일반적인 증류 장치가 수직 방향으로 구조되고 바닥 구역, 트레이형 구역 (또는 충전층 구역), 및 정상부 구역을 갖는 컬럼을 포함한다. 공급 위치의 경계에서, 트레이형 구역 (또는 충전층 구역) 의 상부 측이 정류 구역이고 하부 측이 스트리핑 구역이다. 한편, 본 발명에 따른 열 통합 증류 장치는 상기에 설명된 것과 유사한 스트리핑 구역과 정류 구역이 서로 분리되어 있고, 수직 방향으로 뻗어있는 스트리핑 구역으로서 사용하는 컬럼 쉘 (스트리핑 컬럼) 그리고 수직 방향으로 뻗어있는 정류 구역으로서 사용하는 컬럼 쉘 (정류 컬럼) 이 제공되고, 스트리핑 컬럼은 정류 컬럼보다 더 높이 위치된다. 이후에, 본 발명의 실시형태는 도면을 참조하여 설명된다.

(제 1 실시형태)

도 4 는 제 1 실시형태에 따른 열 통합 증류 장치의 전체 형상을 나타내는 도면이다. 본 실시형태에 따른 열 통합 증류 장치는 정류 컬럼 (1) 그리고 정류 컬럼 (1) 보다 더 높이 위치되는 스트리핑 컬럼 (2) 을 포함한다. 정류 컬럼 (1) 은 컬럼 바닥부 (1a), 트레이형 구역 (또는 충전층 구역) (1b), 및 정상부 컬럼 (1c) 을 포함한다. 스트리핑 컬럼 (2) 은 또한 컬럼 바닥부 (2a), 트레이형 구역 (또는 충전층 구역) (2b), 및 정상부 컬럼 (2c) 을 포함한다.

트레이형 구역 (1b 및 2b) 은 몇몇의 수평 트레이가 그 안에 위치되는 구역이다. 증기 및 액체가 상호 접촉하는 트레이가 스테이지로서 나타내어진다. 각각의 스테이지에서, 가스-액체 접촉은 물질 전달을 촉진한다. 그 결과, 더 높은 휘발성을 갖는 구성 성분이 풍부한 가스 상이 상부 스테이지로 올라가고, 더 낮은 휘발성을 갖는 구성 성분이 풍부한 액체 상이 하부 스테이지로 흘러내린다. 그 후, 가스 액체 접촉은 다른 물질 전달을 위해 여기 있는 새로운 액체 상 또는 가스 상에 의해 다시 실행된다. 따라서, 컬럼의 더 높은 스테이지에 더 높은 휘발성을 갖는 구성 성분이 풍부하고, 더 낮은 스테이지에는 낮은 휘발성을 갖는 구성 성분이 풍부하며, 증류 작업이 달성된다.

트레이형 구역을 대체할 수 있는 충전 구역은 특정한 패킹이 비어진 컬럼에 설치되고, 가스 액체 접촉이 그의 표면에 실행되는 구역이다. 트레이형 컬럼에서와 동일한 메카니즘에 의해, 더 높은 부분에는 더 높은 휘발성을 갖는 구성 성분이 풍부하고, 더 낮은 부분에는 더 낮은 휘발성을 갖는 구성 성분이 풍부하며, 증류 작업이 달성된다.

도 4 에서, 트레이형 단면 (1b 및 2b) (또는 충전층 구역) 은 블랭크로서 나타내었다. 하지만, 실제로는 상기 언급된 구조가 이용된다.

각각의 정류 컬럼 (1) 과 스트리핑 컬럼 (2) 이 상세하게 설명된다. 먼저, 스트리핑 컬럼 (2) 이 설명된다.

리보일러로서 나타낸 히터 (3) 가 스트리핑 컬럼 (2) 의 외부 컬럼 바닥부 (2a) 에 놓이고, 파이프 (21) 가 컬럼 바닥부 (2a) 의 하부 공간 부분으로부터 히터 (3) 를 통하여 컬럼 바닥부 (2a) 의 상부 공간 부분에 제공된다. 스트리핑 컬럼 (2) 의 트레이형 구역 (2b) (또는 충전층 구역) 을 통하여 흘러내리는 액체는 따라서 컬럼 바닥부 (2a) 에 머무른다. 액체의 일부가 히터 (3) 에 의해 가열되어 증기가 되고, 컬럼 바닥부 (2a) 로 복귀한다. 컬럼 바닥부 (2a) 의 최저 바닥부로부터, 더 낮은 휘발성을 갖는 구성 성분이 풍부한 액체가 파이프 (22) 를 통하여 획득된다.

스트리핑 컬럼 (2) 의 컬럼 정상부 (2c) 는 공급물 스트림을 공급하기 위한 위치이다. 컬럼 정상부 (2c) 는, 압축기 (4) 를 통하여 제 1 파이프 (23) 를 사용하여 정류 컬럼 (1) 의 컬럼 바닥부 (1a) 에 연결된다. 실시형태에 따르면, 공급물 스트림은 스트리핑 컬럼 (2) 의 컬럼의 정상부 (2c) 에서 공급된다. 하지만, 공급 스테이지는 트레이형 구역 (2b) (또는 충전층 구역) 의 임의의 스테이지일 수 있다. 다수의 원재료가 있는 경우이더라도, 공급 스테이지는 스트리핑 컬럼 (2) 의 컬럼 정상부 (2c) 및 다른 임의의 스테이지 (정류 컬럼 (1) 의 스테이지를 포함) 일 수 있다.

게다가, 스트리핑 컬럼 (2) 의 트레이형 구역 (2b) (또는 충전층 구역) 은 미리 정해진 스테이지에서 액체 빼냄 유닛 (2d) 을 포함한다. 도 5 에 나타낸 것과 같이, 액체 빼냄 유닛 (2d) 은 섬프 (5) 를 위한 침니 트레이 (chimney tray) 에서 스트리핑 컬럼 (2) 의 상부 부분으로부터 흘러내리는 액체 (10) 를 유지하고, 스트리핑 컬럼 (2) 으로부터 액체 (10) 의 일부를 빼낸다. 정류 컬럼 (1) 으로의 액체 (10) 의 일부의 배향을 위한 제 2 파이프 (24) 는 액체 빼냄 유닛 (2d) 에 연결된다. 정류 컬럼 (1) 으로부터의 제 3 파이프 (25) 가 스트리핑 컬럼 (2) 의 쉘 벽을 통하여 액체 빼냄 유닛 (2d) 바로 아래의 스테이지 안으로 삽입된다. 액체 빼냄 유닛 (2d) 바로 아래의 스테이지 안으로 삽입되는 제 3 파이프 (25) 로부터, 증기 (11) 와 액체 (12) 의 혼합물을 갖는 유체는 이하에 설명되는 것과 같이 도입되고, 증기 (11) 는 올라가고 액체 (12) 는 흘러내린다.

정류 컬럼 (1) 이 설명된다.

파이프 (26) 의 일 단부는 정류 컬럼 (1) 의 컬럼 바닥부 (1a) 의 최저 바닥부 부분에 연결되고, 파이프 (26) 의 다른 단부는 스트리핑 컬럼 (2) 의 컬럼 정상부 (2c) 에 공급물 재료를 공급하기 위해 파이프 (27) 에 연결된다. 정류 컬럼 (1) 의 컬럼 바닥부 (1a) 에 머무르는 액체를 정류 컬럼 (1) 보다 더 높이 위치된 스트리핑 컬럼 (2) 의 컬럼 정상부 (2c) 로 재순환시키기 위해, 펌프 (6) 가 파이프 (26) 의 중간 구역에 필요하다.

콘덴서 (7) 가 정류 컬럼 (1) 의 컬럼 정상부 (1c) 외측에 구비되고, 파이프 (28) 는 컬럼 정상부 (1c) 의 상부 공간 부분으로부터 콘덴서 (7) 에 연결된다. 따라서, 정류 컬럼 (1) 의 컬럼 정상부 (1c) 로부터 빼내어진 증기는 콘덴서 (7) 에 의해 냉각되어 액체가 되고, 더 높은 휘발성을 갖는 구성 성분을 갖는 증류 액체가 획득된다. 액체의 일부가 컬럼 정상부 (1c) 로 환류된다.

게다가, 튜브-번들형 열 교환기 (8) 가 정류 컬럼 (1) 의 트레이형 구역 (1b) (또는 충전층 구역) 의 미리 정해진 스테이지 안으로 삽입된다. 튜브-번들형 열 교환기 (8) 의 U-형상 튜브의 나란한 튜브 부분이 응축된 액체를 일시적으로 유지하고 아래로부터 올라오는 증기를 재분산하기 위해 섬프 (9) 를 위한 침니 트레이를 따라 구비된다. 나란한 튜브 부분의 더 낮은 튜브 부분 (8a) 이 스트리핑 컬럼 (2) 의 액체 빼냄 유닛 (2d) 에 연결된 제 2 파이프 (24) 에 연결된다. 상부 튜브 부분 (8b) 은 액체 빼냄 유닛 (2d) 바로 아래의 스테이지 안으로 삽입되는 제 3 파이프 (25) 에 연결된다.

튜브-번들형 열 교환기 (8) 의 작업이 설명된다.

장치에서, 정류 컬럼 (1) 의 컬럼 바닥부 (1a) 에 공급되는, 스트리핑 컬럼 (2) 의 컬럼 (2c) 의 밖의 증기의 온도 및 압력은 압축기 (4) 에 의해 증가된다. 온도가 증가되는, 증기 (13) (도 6 참조) 는 정류 구역 (1) 의 컬럼 바닥부 (1a) 에 유입되고 증기는 올라가고 튜브-번들형 열 교환기 (8) 의 U-형상 튜브와 접촉하게 된다. 이러한 경우, 스트리핑 컬럼 (2) 의 임의의 스테이지의 액체는 제 2 파이프 (24) 를 통하여 열 교환기 (8) 의 더 낮은 튜브 부분 (8a) 으로 유입된다. 따라서, 튜브 부분 (8a) 의 액체는 증기 (13) 의 열에 의해 가열되고, 튜브 부분 (8a) 과 접촉하는 증기 (13) 의 일부는 응축되고 액체 (14) 가 되며 흘러내린다. 열 교환기 (8) 의 상부 튜브 부분 (8b) 이 또한 증기 (13) 의 열에 의해 가열된다. 따라서, 제 2 파이프 (24) 를 통하여 열 교환기 (8) 안으로 유입되는 액체는 하부 튜브 부분 (8a) 으로부터 상부 튜브 부분 (8b) 으로 이동하는 동안 액체 상 및 가스 상의 혼합물을 갖는 유체로 변화된다. 유체는 그 후 스트리핑 구역 (2) 의 액체 빼냄 유닛 (2d) 바로 아래의 스테이지로 유입되도록 컬럼 외측의 제 3 파이프 (25) 를 통과한다 (도 4 참조). 이러한 유체의 순환을 위해, 펌프와 같은 압송 수단이 필요하지 않은데 이는 형상이 써모-사이펀 시스템을 이용하기 때문이다.

다시 말하면, 스트리핑 컬럼 (2) 의 액체 빼냄 유닛 (2d) 이 제 2 파이프 (24) 를 통하여 정류 컬럼 (1) 의 열 교환기 (8) 의 하부 튜브 부분 (8a) 에 연결되기 때문에 그리고 정류 컬럼 (1) 의 열 교환기 (8) 의 상부 튜브 부분 (8b) 이 제 3 파이프 (25) 를 통하여 스트리핑 컬럼 (2) 의 액체 빼냄 유닛 (2d) 바로 아래의 스테이지에 연결되기 때문에, 액체는 중력에 의해 스트리핑 컬럼 (2) 으로부터 정류 컬럼 (1) 으로 흘러내린다. 그 결과, 중력은 펌프가 없더라도 유체가 정류 컬럼 (1) 으로부터 스트리핑 컬럼 (2) 으로 흐르는 것을 야기한다.

상기 설명된 것과 같이, 실시형태에 따르면, 열은 열 교환기 (8) 에 의해 정류 컬럼 (1) 의 증기로부터 제거될 수 있고, 제 3 파이프 (25) 를 통하여 정류 컬럼 (1) 으로부터 스트리핑 컬럼 (2) 으로 전달될 수 있다. 실시형태의 경우와 같이, 제 2 파이프 (23) 및 제 3 파이프 (25) 및 열 교환기 (8) 를 사용하는 열 전달 시스템은 사이드 콘덴서가 정류 컬럼 (1) 의 임의의 스테이지에 설치된 것과 같이, 그리고 동시적으로, 사이드 리보일러가 스트리핑 컬럼 (2) 의 임의의 스테이지에 설치된 것과 같이 구성된다. 따라서, 이러한 열 전달 시스템을 포함하지 않는 증류 장치와 비교하여, 제거되는 열의 양은 정류 컬럼 (1) 의 콘덴서 (7) 에서 줄어들 수 있고, 공급되는 열의 양은 스트리핑 컬럼 (2) 의 리보일러 (3) 에서 줄어들 수 있다. 그 결과, 높은 에너지 절약 증류 장치가 달성될 수 있다.

도 4 는 단지 하나의 열 전달 시스템을 나타내는 도면이다. 하지만, 이론적인 스테이지의 전체 개수의 10 ~ 30 % 에 달하는 개수의 열 전달 시스템이 설치될 수 있다. 말할 필요도 없이, 설치되는 열 전달 시스템의 개수 및 열 교환기 및 파이프의 위치는 디자인 사양에 따라 임의적으로 결정될 수 있다.

(제 2 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태가 설명된다. 제 1 실시형태와 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 사용하여 설명된다.

도 7 은 제 2 실시형태에 따른 열 통합 증류 장치의 전체 형상을 나타내는 도면이다. 이 실시형태에 따른 열 통합 증류 장치는 정류 컬럼 (1) 과 이 정류 컬럼 (1) 보다 더 높이 위치된 스트리핑 컬럼 (2) 을 포함한다. 정류 컬럼 (1) 은 컬럼 바닥부 (1a), 트레이형 구역 (또는 충전층 구역) (1b), 및 정상부 컬럼 (1c) 을 포함한다. 스트리핑 컬럼 (2) 은 또한 컬럼 바닥부 (2a), 트레이형 구역 (또는 충전층 구역) (2b), 및 정상부 컬럼 (2c) 을 포함한다. 트레이형 컬럼 또는 충전형 컬럼의 구체적인 형상은 제 1 실시형태의 형상과 유사하다.

이 실시형태는 튜브-번들형 열 교환기 (8) 가 스트리핑 컬럼 (2) 측에 위치되는 것이 제 1 실시형태와 상이하다.

본 실시형태에 따른 스트리핑 컬럼 (2) 에 대하여, 컬럼 정상부 (2c) 와 컬럼 바닥부 (2a) 에 속하는 구성 요소 (리보일러 (3), 파이프 (21, 22 및 27), 및 제 1 파이프 (23)) 는 도 7 에 나타낸 것과 같이 제 1 실시형태의 구성 요소와 유사하다. 하지만, 트레이형 구역 (2b) (또는 충전층 구역) 에 대한 구성 요소는 제 1 실시형태의 구성 요소로부터 변경된다.

트레이형 구역 (2b) (또는 충전층 구역) 은 미리 정해진 스테이지에 액체 섬프 유닛 (2e) 을 포함한다. 액체 섬프 유닛 (2e) 은 섬프 (15) 를 위한 침니 트레이 상으로 흘러 내려온 액체 (10) 의 미리 정해진 양을 저장하고, 그리고 섬프 (15) 를 위한 침니 트레이로부터 쏟아진 액체는 방울진다. 액체 섬프 유닛 (2e) 에 의해 저장되는 액체에 튜브-번들형 열 교환기 (8) 의 U-형상 튜브를 담그기 위해, 튜브-번들형 열 교환기 (8) 는 액체 섬프 유닛 (2e) 안으로 삽입된다 (도 8 참조). 튜브-번들형 열 교환기 (8) 의 U-형상 튜브의 나란한 튜브 부분 (8a 및 8b) 은 섬프 (15) 를 위한 침니 트레이를 따라 구성된다.

정류 컬럼 (1) 으로부터 스트리핑 컬럼 (2) 으로 유체를 공급하기 위한 제 2 파이프 (29) (도 7 참조) 는 나란한 튜브 부분의 상부 튜브 부분 (8b) 에 연결된다. 스트리핑 컬럼 (2) 으로부터 정류 컬럼 (1) 으로 유체를 공급하기 위한 제 3 파이프 (30) (도 7 참조) 는 하부 튜브 부분 (8a) 에 연결된다.

액체 섬프 유닛 (2e) 에서의 열 교환기 (8) 의 작업이 설명된다.

장치에서, 액체 공급물은 트레이형 또는 충전형 층을 통하여 스트리핑 컬럼 (2) 의 컬럼 정상부 (2c) 로부터 흘러내린다. 액체 (10) (도 8 참조) 는 임의의 스테이지에 위치되는 섬프 (15) 를 위한 침니 트레이의 액체 섬프 유닛 (2e) 에 머무른다. 튜브-번들형 열 교환기 (8) 의 U-형상 튜브는 액체 섬프 유닛 (2e) 에 위치되고, 그러므로 U-형상 튜브가 액체 (10) 에 담궈진다. 이 상태에서, 정류 컬럼 (1) 의 고온 증기가 제 2 파이프 (29) 를 통하여 열 교환기 (8) 의 상부 튜브 부분 (8b) 으로 유입될 때, 고온 증기가 이동하는, 튜브 부분 (8a 및 8b) 의 외부 벽과 접촉하는 액체 (10) 의 일부는 가열되어 증기 (18) 가 되고, 올라간다 (도 8 참조). 제 2 파이프 (29) 를 통하여 열 교환기 (8) 안으로 유입되는 고온 증기는 상부 튜브 부분 (8b) 으로부터 하부 튜브 부분 (8a) 으로 이동되는 동안 액체 상 및 가스 상의 혼합물을 갖는 유체로 변화된다. 유체는 컬럼 외측의 제 3 파이프 (30) 를 통하여 이하에 설명되는 정류 컬럼 (1) 의 파티션 판 (16) 의 스테이지로 유입된다 (도 7 참조). 작업 압력은 파티션 판 (16) 아래보다 파티션 판 (16) 에서 더 낮게 설정된다. 이러한 압력 차이는 유체의 순환을 야기한다. 이러한 유체의 순환에서, 형상은 제 1 실시형태의 경우와 같이, 펌프와 같은 특별한 압송 수단이 필요하지 않다.

다시 말하면, 정류 컬럼 (1) 의 미리 정해진 스테이지가 제 2 파이프 (29) 를 통하여 스트리핑 컬럼 (2) 의 열 교환기 (8) 의 상부 튜브 부분 (8b) 에 연결되기 때문에 그리고 스트리핑 컬럼 (2) 의 열 교환기 (8) 의 하부 튜브 부분 (8a) 이 제 3 파이프 (30) 를 통하여 정류 컬럼 (1) 의 미리 정해진 스테이지에 연결되기 때문에, 상부 및 하부 파티션 판 (16) 사이의 압력차에 의하여, 정류 컬럼 (1) 의 고압 증기는 제 2 파이프 (29) 를 통하여 스트리핑 컬럼 (2) 의 열 교환기 (8) 를 향하여 올라간다. 열 교환기 (8) 의 증기로부터 응축되는 액체는 그 후 스트리핑 컬럼 (2) 으로부터 컬럼 외측인 제 3 파이프 (30) 로 압출되고, 중력에 의해 정류 컬럼 (1) 으로 흘러내린다. 따라서, 펌프와 같은 압송 수단이 필요하지 않다.

실시형태에 따른 정류 컬럼 (1) 이 설명된다.

유사하게, 정류 컬럼 (1) 에 대하여, 컬럼 바닥부 (1a) 및 컬럼 정상부 (1c) 에 속하는 구성 요소 (콘덴서 (7), 제 1 파이프 (23) 및 파이프 (26 및 28)) 는 도 7 에 나타낸 것과 같이 제 1 실시형태의 구성 요소와 유사하다. 하지만, 트레이형 구역 (1b) (또는 충전층 구역) 에 대한 구성 요소는 제 1 실시형태의 구성 요소로부터 변경된다. 구체적으로는, 정류 컬럼 (1) 의 트레이형 구역 (1b) (또는 충전층 구역) 의 중간 구역은 파티션 판 (16) 에 의해 상부 및 하부 스테이지로 완전히 구분된다. 파티션 판 (16) 바로 아래의 스테이지는 제 2 파이프 (29) 와 연통한다. 이러한 스테이지에서의 올라가는 증기는, 수직 방향으로 뻗어있는 제 2 파이프 (29) 를 통하여 스트리핑 컬럼 (2) 의 액체 섬프 유닛 (2e) 에 위치되는 열 교환기 (8) 의 상부 튜브 부분 (8b) 에 공급된다.

스트리핑 컬럼 (2) 측으로부터의 제 3 파이프 (30) 는 정류 컬럼 (1) 의 외부 벽을 통하여 파티션 판 (16) 의 상부 스테이지 안으로 삽입된다. 증기 및 액체의 혼합물을 갖는 유체는 제 3 파이프 (30) 를 통하여 파티션 판 (16) 의 상부 스테이지로 도입된다. 증기는 올라가지만 액체는 파티션 판 (16) 에 머무르기 위해 흘러내린다. 컬럼 정상부 (1c) 로 이동되는 올라가는 증기는 파이프 (28) 를 통과하고 콘덴서 (7) 에 의해 냉각된다. 그 결과, 높은 휘발성을 갖는 구성 성분이 풍부한 증류 액체가 획득된다.

파티션 판 (16) 을 사이에 끼고 있는 2 개의 상부 및 하부 스테이지는 제어 밸브 (17) 를 갖는 파이프 (31) 를 통하여 서로 연결될 수 있다. 파티션 판 (16) 에 유지되는 액체는 적절한 때에 제어 밸브 (17) 의 개방 작업에 의해 파티션 판 (16) 의 하부 스테이지로 공급된다.

상기 설명된 것과 같이, 실시형태에 따르면, 제 2 파이프 (29) 를 통하여 정류 컬럼 (1) 으로부터 증기를 제거하고, 증기를 스트리핑 컬럼 (2) 의 열 교환기 (8) 안으로 유입함으로써, 열은 정류 컬럼 (1) 으로부터 제거되어 스트리핑 컬럼 (2) 안으로 전달될 수 있다. 실시형태의 경우에서와 같이, 제 2 파이프 (29) 및 제 3 파이프 (30) 및 열 교환기 (8) 를 사용하는 열 전달 시스템은 사이드 콘덴서가 정류 컬럼 (1) 의 임의의 스테이지에 설치된 것과 같이, 그리고 동시적으로, 사이드 리보일러가 스트리핑 컬럼 (2) 의 임의의 스테이지에 설치된 것과 같이 구성된다. 따라서, 이러한 열 전달 시스템을 포함하지 않는 증류 장치와 비교하여, 제거되는 열의 양은 정류 컬럼 (1) 의 콘덴서 (7) 에서 줄어들 수 있고, 입력되는 열의 양은 스트리핑 컬럼 (2) 의 리보일러 (3) 에서 줄어들 수 있다. 그 결과, 매우 높은 에너지 절약 증류 장치가 달성될 수 있다.

도 7 은 단지 하나의 열 전달 시스템을 나타내는 도면이다. 하지만, 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태의 경우와 같이, 설치되는 열 전달 시스템의 개수 및 열 교환기 및 파이프의 위치는 디자인 사양에 따라 임의적으로 결정될 수 있다.

각각의 제 1 및 제 2 실시형태에 따른 열 통합 증류 장치는 일반적인 증류 장치와 유사한 트레이형 컬럼 또는 충전형 컬럼을 사용하여 구성된다. 이는 장치를 개선할 어떠한 필요도 없이 다중 공급 또는 사이드 커팅, 그리고 장치의 용이한 보수를 가능하게 한다. 동일한 이유로 인하여, 스트리핑 컬럼 및 정류 컬럼의 스테이지의 개수 설정의 자유도는 공급 스테이지의 최적화를 가능하게 한다. 다시 말하면, 본 발명은 특허 문헌 1 에 나타난 이중 파이프 구조를 사용하는 열 통합 증류 장치의 문제 1) ~ 5) 를 해결할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 튜브-번들형 열 교환기 (8) 는 정류 컬럼 (1) 으로부터 스트리핑 컬럼 (2) 으로 열을 전달하는 열 전달 시스템의 구성 요소로서 사용된다. 이는 열 교환기 (8) 의 튜브 디자인을 기본으로 하여 열 전달 영역 (A) 의 자유로운 변경을 가능하게 한다. 따라서, 정류 컬럼 (1) 과 스트리핑 컬럼 (2) 사이에서 교환되는 열의 양을 결정하기 위해, 정류 컬럼 (1) 과 스트리핑 컬럼 (2) 사이의 온도 차이 (△T) 뿐만 아니라 열 전달 영역 (A) 이 자유롭게 설정될 수 있다. 본 발명은 따라서 이중 파이프 구조를 사용하는 열 통합 증류 장치의 문제 6) 을 해결할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태가 설명되었다. 하지만, 실시형태는 본 발명을 절대 제한하려는 것이 아니다. 말할 필요도 없이, 다양한 변경이 그의 기술적 교시 내에서 본 발명에 이루어질 수 있다.

제 1 및 제 2 실시형태에 따르면, 증류 컬럼은 열 교환기를 포함한다. 하지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 본 발명은 열이 스트리핑 컬럼을 포함하는 부분의 유체와 정류 컬럼을 포함하는 부분의 유체 사이에 전달될 수 있는 한 열 교환기가 증류 컬럼 외측에 설치되는 것을 가능하게 한다. 열 교환기의 형상에 대하여, 각각의 실시형태는 열 교환기가 증류 컬럼에 포함될 때 단지 일반적인 실시예로서 U-형상 튜브의 튜브-번들형 열 교환기를 이용한다. 다른 형상의 열 교환기가 사용될 수 있다.

각각의 실시형태에 따르면, 정류 컬럼 (1) 및 스트리핑 컬럼 (2) 은 수직 방향으로 서로 연결된다. 하지만, 본 발명은 이러한 구성으로 제한되지 않는다. 다시 말하면, 본 발명은 정류 컬럼 (1) 과 스트리핑 컬럼 (2) 이 별개로 그리고 독립적으로 구성되고, 스트리핑 컬럼 (2) 이 정류 컬럼 (1) 보다 더 높이 위치되는 구성을 포함한다.

1 : 정류 컬럼 1a : 컬럼 바닥부
1b : 트레이형 구역 (또는 충전층 구역)
1c : 컬럼 정상부 2 : 스트리핑 컬럼
2a : 컬럼 바닥부
2b : 트레이형 구역 (또는 충전층 구역)
2c : 컬럼 정상부 2d : 액체 빼냄 유닛
2e : 액체 섬프 유닛 3 : 히터 (리보일러)
4 : 압축기 5 : 섬프를 위한 침니 트레이
6 : 펌프 7 : 콘덴서
8 : 튜브-번들형 열 교환기 5, 15 : 섬프를 위한 침니 트레이
9 : 섬프를 위한 침니 트레이 10, 12, 14 : 액체
11, 13, 18 : 증기 16 : 파티션 판
17 : 제어 밸브
21, 22, 26, 27, 28, 31 : 파이프

Claims (6)

1. 열 통합 증류 장치로서 :
   정류 구역으로서 사용되는 트레이형 구역 또는 충전층 구역을 포함하는 정류 컬럼;
   상기 정류 컬럼보다 더 높이 위치되고 스트리핑 구역으로서 사용되는 트레이형 구역 또는 충전층 구역을 포함하는 스트리핑 컬럼;
   상기 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부와 정류 컬럼의 컬럼 바닥부를 연결하기 위한 제 1 파이프;
   상기 제 1 파이프의 중간 구역에 설치되고 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부로부터의 증기를 압축하고 압축된 증기를 정류 컬럼의 컬럼 바닥부로 공급하도록 구성되는 압축기;
   상기 정류 컬럼의 미리 정해진 스테이지에 위치되는 열 교환기;
   상기 스트리핑 컬럼의 미리 정해진 스테이지에 위치되고 컬럼의 외측으로 미리 정해진 스테이지로부터의 액체의 일부를 제거하도록 구성되는 액체 빼냄 유닛;
   상기 액체 빼냄 유닛으로부터의 액체를 상기 열 교환기로 유입하기 위한 제 2 파이프; 및
   상기 제 2 파이프를 통하여 상기 열 교환기에 유입되고 그 후 상기 열 교환기로부터 배출되는 유체를 액체 빼냄 유닛 바로 아래의 스테이지로 유입하기 위한 제 3 파이프를 포함하는 열 통합 증류 장치.
2. 열 통합 증류 장치로서 :
   정류 구역으로서 사용되는 트레이형 구역 또는 충전층 구역을 포함하는 정류 컬럼;
   상기 정류 컬럼보다 더 높이 위치되고 스트리핑 구역으로서 사용되는 트레이형 구역 또는 충전층 구역을 포함하는 스트리핑 컬럼;
   상기 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부와 정류 컬럼의 컬럼 바닥부를 연결하기 위한 제 1 파이프;
   상기 제 1 파이프의 중간 구역에 설치되고 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부로부터의 증기를 압축하고 압축된 증기를 정류 컬럼의 컬럼 바닥부로 공급하도록 구성되는 압축기;
   상기 스트리핑 구역의 미리 정해진 스테이지에 위치되고 하방으로 흐르는 액체를 유지하기 위해 구성되는 액체 섬프 유닛;
   상기 스트리핑 컬럼의 액체 섬프 유닛에 위치되는 열 교환기;
   상기 정류 컬럼의 미리 정해진 위치로 설정되고 상부 및 하부 스테이지의 완전한 구분을 위해 구성되는 파티션 판;
   상기 파티션 판 아래의 증기를 상기 열 교환기로 유입하기 위한 제 2 파이프; 및
   상기 제 2 파이프를 통하여 상기 열 교환기에 유입되고 그 후 상기 열 교환기로부터 배출되는 유체를 파티션 판의 상부 측으로 유입하기 위한 제 3 파이프를 포함하는 열 통합 증류 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 서로 위아래로 위치되고 파티션 판이 사이에 끼워지는 공간을 연결하기 위해 제어 밸브를 포함하는 파이프를 더 포함하는 열 통합 증류 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부와 트레이형 구역 및 충전층 구역 중 하나의 미리 정해진 스테이지 중 적어도 하나에 원재료를 공급하기 위한 원재료 공급 파이프를 더 포함하는 열 통합 증류 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 정류 컬럼의 컬럼 바닥부에 저장되는 액체를 원재료 공급 파이프로 압송하기 위한 파이프 및 펌프를 더 포함하는 열 통합 증류 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 스트리핑 컬럼의 컬럼 정상부와 트레이형 구역 및 충전층 구역 중 하나의 미리 정해진 스테이지 중 적어도 하나에 원재료를 공급하기 위한 원재료 공급 파이프를 더 포함하는 열 통합 증류 장치.

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