KR850001273B1 - 윤활유 용매 정제법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

윤활유 용매 정제법

제1도는 본 발명의 방법의 첫번째 구체예의 간이동선도.

제2도는 본 발명의 방법의 두번째 구체예의 간이 동선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 흡수탑 15 : 흡수탑

25 : 추출탑 35 : 저압플래시탑

45 : 건조탑 48 : 중앙 플래시탑

55 : 고압플래시탑 65 : 진공플래시탑

71 : 스트리핑탑 86 : 진공플래시탑

96 : 스트리핑탑

본 발명은 상이한 물리적 화학적 성질을 가진 성분들을 함유하는 석유유분을 가공하는데 사용된 용매를 회수하는 진보된 방법에 관한 것이다. 좀더 특히 본 발명은 N-메틸피롤리돈을 용매로서 이용하는 윤활유용매정제 공정에서 탄화수소추출물로 부터 용매를 회수하는 방법에 관한 것이다.

탄화수소유 충전원료중 방향족 및 불포화성분들은 방향족 및 불포화탄화수소의 용매추출법을 포함한 각종 방법에 의해 좀더 포화된 탄화수소 성분들로부터 분리될 수 있음은 잘 알려진 사실이다. 용매는 탄화수소유충전원료중 적어도 한 성분과 친화성을 가지고 있으며 용매 추출단계에서 적용되는 온도 및 압력조건하에서 충전원료와 부분적으로 불혼화성인것이 적합하다. 추출대역에는 두개의 액상이 존재하게 되며 두액상은 일반적으로 충전원료중 용해된 방향족성분들과 함께 대부분의 용매를 함유하는 추출물상과 소량의 용매와 함유 충전원료중 비 방향족 성분들을 함유하는 추출찌꺼기상으로 구성된다. 석유 기제윤활유원료의 용매추출공정에서 유용한 것으로 알려진 용매중에는 푸르푸랄, N-메틸-2-피롤리돈, 페놀 및 기타 각종 공지된 유기 및 무기용매가 있다. 윤활유기제원료로 부터 방향족 및 기타 바람직하지 못한 성분들을 제거하면 점도지수 색상 및 산화안정성, 열안정성이 향상되고 탄화수소공급원료로 부터 생성된 기제유와 윤활유생성물의 억제반응이 향상된다.

가장 근래 방향족 및 비 방향족탄화수소의 혼합물로부터 방향족 탄화수소를 추출해내는 바람직한 용매로서 푸르푸랄과 페놀 대신 N-메틸-2-피롤리돈이 대치되게 되었다. N-메틸-2-피롤리돈의 용매로서의 이점은 예컨대 미국특허 4,057,491에 설명되어 있다. N-메틸-2-피롤리돈은 대부분의 기타공지된 용매보다 비교적 낮은 온도와 낮은 용매 대 오일 윤활유 충전원료로 부터 방향족성분을 용매추출하는데 효과적이다.

N-메틸-2-피롤리돈은 그의 화학적 안정성, 낮은 독성 및 개선된 품질의 정제유를 생성케 하는 그 능력등에 의해 일반적으로 가장 바람직한 용매이다. 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하는 것과 종래의 용매회수조작을 설명해주는 종래의 방법들 몇몇이 미국특허 3,461,066 및 3,470,089에 공보되어 있다.

본 발명의 방법은 단일 또는 다 단계 용매회수계를 사용하는 N-메틸-2-피롤리돈 정제설비를 개선하고 생성물로 부터 용매를 증기 또는 불활성기체스트리핑 하는데 유용하다. 본 발명의 방법은 또한 용매정제공정에서 에너지요구량을 절감하면서 푸르푸랄 및 페놀공정설비를 N-메틸-2-피롤리돈 용매계로 전환시키는데 특히 적합하다.

증류와 스트리핑을 함께 사용함으로써 오일-용매혼합물로부터 용매를 분리하는 용매정제계중에서 예컨대 추출물상과 추출찌꺼기상과 같은 오일-용매혼합물로부터 N-메틸-2-피롤리돈을 회수하는데 있어용매정제시 증기로 스트리핑하는 것 보다는 불활성기체로 스트리핑하면 종래의 증기스트리핑과 비교시 공정중 에너지요구량을 감소시킬 수 있다. 불활성기체 스트리핑은 예컨대 미국 특허 2,923,680; 4,013,549; 4,057,491에 발표되어 있다.

추출단계에서 조작조건은 약 75-100바람직하게는 약 85-96의 탈납점도지수를 가진 1차 추출찌꺼기가 생성되도록 선택된다. 용매추출온도는 43-100℃, 바람직하게는 54-95℃인 것이 적합하며 용매용량은 탄화수소공급원료를 기준으로 50-500용량 퍼센트, 바람직하게는 100-300용량퍼센트인 것이 적합하다. 추출찌꺼기와 용매 계면에서의 추출압력은 1.4-2바아(bar)인 것이 바람직하다. 물 또는 습윤용매는 용매력과 선택성을 조절하기위해 추출기 기저내로 주입시킬 수 있다. 완성된 윤활유기제원료를 생성키위해 1차 추출찌꺼기를 바라는 유동점으로 탈납한다. 소망에 따라 정제되거나 탈납된 오일은 색상및 안정성개선을 위해 마무리 처리 예컨대 약한 수소첨가 등을 받게 할 수 있다.

추출탑조작에는 두 불혼화성액상의 역류가 포함되어 있다. 따라서 공정의 기계적실행 가능성은 다용매상 또는 추출물상 및 다오일상 또는 추출찌꺼기상 사이의 밀도차에 따라 달라진다. 용매용량범위가 100-500용량퍼센트 즉 윤활유공급원료 각 100용량 퍼센트당 용매 100-500용량 퍼센트 이내인 경우 용매용량이 증가함에 따라 밀도차가 증가하게 된다. 예컨대 100퍼센트이하와 같이 용매용량이 아주 낮은 경우 밀도차가 아주 낮게 되어 용매추출탑으로의 공급물의 배출을 심하게 제한하게 된다.

N-메틸-2-피롤리돈은 몇몇 탄화수소충전원료의 경우에서 바라는 추출찌꺼기품질을 얻기에 필요한 용매용량이 극히 낮은 경우 방향족에 효과적인 그런 용매이다. 최저실시용량 즉 약 100퍼센트 및 온도 즉 약 60℃에서 무수 N-메틸-2-피롤리돈을 가지고 추출탑을 조작할때 정제된 오일의 질을 바라는 것보다 높으며 몇몇경우 정제된 오일의 수율은 바라는 것보다 낮게 된다.

본 발명의 방법은 추출탑내의 두액상을 신속히 분리하는데 효과적인 무수용매용량으로 추출단계를 조작하고, 물이나 습윤용매를 추출물상의 배출지점부근에서 즉 탄화수소공급원료를 분리계로 도입시키는 지점과 추출물상의 배출 지점 사이에서 추출탑내로 도입시켜 추출탑을 환류함으로써 높은 정제유 수율을 가진 바라는 품질의 추출찌꺼기 생성물을 얻음으로써 이 문제를 해결해준다.

지금까지는 용매내에서의 방향족 탄화수소의 용해도를 감소시키기 위해 추출탑내의 N-메틸-2-피롤리돈에 물을 첨가하거나 환류시용매와 혼합상태로 해주는 것이 제안되어 왔다. 본 발명은 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하여 추출물과 추출찌꺼기 생성물로 부터 용매를 분리하고 용매중의 오일오염을 제거하며 용매정제계에서 용매의 수분함량을 조절하는 개선된방법을 제공한다. 본 발명의 한 바람직한 구체예에서 본 발명은 추출탑에서 일차 용매로서 무수용매를 사용하고 환류시 물이나 습윤용매를 사용함으로써 주어진 용매용량에서 바라는 품질의 정제유를 높은 수율로 얻을수 있는 방법을 제공한다. 용매회수는 공정중 에너지요구량의 절감의 결과로 단순화될 수 있다.

요약하면 본 발명은 용매정체윤활유 기제원료상에서 얻어진 추출물상으로부터 용매를 회수하는 진보된 방법을 제공하며 이 방법에서 추출물로부터 용매의 제거는 우선 저압용매증발대역에서 부분적으로 용매를 증발시킨후 점차 더 높은 압력하의 각종 대역에서 추출물로 부터 용매를 더 증발시킴으로써 이루어지며 열은 최종 고압증발 대역에만 외부로 부터 공급되며 그 이전의 각 증발대역에서의 열은 각기 뒤이은 증발대역으로부터의 증기들과의 열교환에 의해 공급되며 최종고압증발대역으로부터의 증기일부를 중압 증발대역으로 부터의 증기와 혼합하여 열 공급원으로서 저압 용매증발 대역에 공급한다. 바람직한 구체예에서 용매를 대기압이하 플래시 대역에서 더 증발시킨후 고압 대역 온도보다 적어도 5℃이상 높은 온도의 고압증발 대역에서 증발시켜 추출물로부터 회수한다.

또 다른 구체예에서 고압증발대역으로부터의 추출물중 유분중 남아있는 용매는 대기압이하 플래시대역에서 추출물유분으로 부터 용매를 플래시 증발시킨후 불활성 기체 존재하 고압 플래시 증발대역보다 적어도 5℃이상 높은 온도의 히터내에서 추출물로부터 용매를 더 증발시키고 이어 낮은 초과대기압하에서 불활성기체로 추출물을 스트리핑함으로써 추출물로 부터 완전 회수된다. 본 발명의 방법은 첨부된 도면 및 두개의 구체예의 상세한 설명에 의해 좀더 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

제1도는 본 발명의 방법의 첫번째 구체예의 간이 동선도(動線圖)이다.

제2도는 두번째 구체예의 간이 등선도이다.

제1도를 참조하면 석유기제윤활유공급원료는 라인 1을 통해 용매정제공정내로 공급되어 두개의 흐름으로 나누어진다. 공급원료의 일부는 라인 2, 히터 3 및 라인 4를 통해 흡수탑 5의 상부로 가며 여기서 윤활유 공급원료는 라인 6을 통해 흡수탑 5의 하부로 들어온 용매증기를 함유하는 질소와 같은 불활성스트리핑기체와 긴밀히 역류접촉되게 된다. 흡수탑 5는 역류 증기-액체 접촉탑으로 구성되며 여기서 탑 아래로 흐르는 액체가 탑을 통해 위로 흐르는 기체 및 증기와 긴밀히 접촉되게 된다. 증기와 액체간의 접촉을 긴밀히 해주기위한 예컨대 버블캡트레이, 다공관, 충전재료와 같은 장치가 탑내 설치되게 된다. 본 발명의 바람직한 구체예가 특수실시예로서 설명된다. 이 실시예에서 라인 2로 부터의 윤활유공급원료는 히터 3내에서 66℃의 온도로 가열되며 흡수탑 5는 1.7바아에서 조작된다. 흡수기 5에서 용매증기는 윤활유공급원료및 공급원료와 함께 공정내로 돌아온 회수된 용매에 의해 흡수된다. 용매가 제거되는 스트리핑 매질은 라인 7을 통해 배출되어 히터 8로 가서 공정에 재 사용된다.

라인 1로 부터의 윤활유공급원료의 두번째 부분은 라인 12, 히터 13, 라인 14를 통해 흡수탑 15의 상부로 가며 여기서 윤활유 공급원료는 라인 16을 통해 흡수기 15의 저부로 들어온 증기 및 용매증기의 혼합물과 긴밀히 역류접촉되게 된다. 흡수기 15는 상술한 흡수기 5에서와 유사하게 역류접촉탑으로 구성되며 한특수 실시예로서 1.1바아의 압력과 102-104℃의온도에서 조작될 수 있다. 그로부터 용매가 제거된 증기는 라인 17을 통해 응축기 18로 가며 여기서 증기가 응축되고, 이 응축물을 레이트 드럼 19에 축적되며 여기서 이것은 용매내용물 검사시까지 저장되며 충분히 낮은 경우엔 하수도장치로 배출된다.

흡수관 5과 15의 하부로 부터 배출된 윤활유 공급원료 흐름은 서로 합쳐져 라인 22, 히터 23, 라인 24를 통해 추출탑 25의 하부로 가며 여기서 윤활유공급원료는 라인 26을 통해 추출탑상부로 도입된 무수 N-메틸-2-피롤리돈용매와 긴밀히 역류접촉되게 된다. 여기서 사용된 "무수" N-메틸-2-피롤리돈은 수분을 0.3중량%나 그 이하 함유하는 N-메틸-2-피롤리돈을 의미한다. 특수실시예로서 추출탑 25는 1.4-2바아의 계면압력하에서 조작되며 본 실시예에서는 46℃의 추출물 배출구온도 및 63℃의 추출찌꺼기 배출구온도에서 압력 1.4바아에서 조작된다.

85%의 탄화수소유와 용매의 혼합물로 구성된 추출찌꺼기혼합물은 라인 28을 통해 추출탑 25로 부터 배출되어 용매로부터 추출찌꺼기 회수공정을 받게 된다. 용매분리후 추출찌꺼기는 본 방법의 바람직한 생성물인 용매정제 윤활유 기제원료가 된다. 추출찌꺼기로부터 용매의 회수는 이후 설명하고자 한다. 용매의 대부분은 추출탑 25의 기저로부터 배출된 추출혼합물내 함유되어 있다. 본 실시예에서 약 85%의 용매로 구성된 추출혼합물은 탑 25로 부터 배출되어 라인 31을 거쳐 혼합물을 예열하는 역할을 하는 열교환기 32, 33, 34를 통과하여 저압플래시탑 35로 가며 여기서 물과 용매의 일부가 증발된다. 플래시탑 35에는 탑아래로 흐르는 환류액체와 탑위로 흐르는 용매증기사이의 역류접촉이 일어나게끔 그 상부에 캐스케이드 트레이와 같은 증기-액체 접촉장치가 설치되어 있다. 탑 35의 기저로 부터 추출혼합물 일부는 표시되어 있지 않은 장치에 의해 냉각되어 라인 37을 통해 기지의 방법으로 환류로서 탑 35의 상부에 재도입된다. 플래시탑 35는 1.15-1.4바아의 압력하에서 조작될 수 있으며 본 특수실시예에서 플래시탑 압력은 1.15바아이며 온도는 약 202℃이다.

플리시탑 35내지 추출혼합물로 부터 분리된 용매증기는 수증기를 함유한다. 수증기와 혼합된 용매증기는 라인 39를 통해 열교환기 33으로 보내지며 여기서 대부분의 용매증기와 소량의 수증기가 응축되며 라인 31로 부터의 추출혼합물은 예열된다. 응축물 및 비응축증기는 라인 41을 통해 축적기 42로 보내지며 공급물질의 일부는 아래설명되는 바와 같이 건조탑 45로 보내진다.

플래시탑 35에서 증발에 의해 용매의 일부가 제거된 추출혼합물의 대부분은 열교환기 46 및 47을 통해 저압 플래시탑 35와 유사한 중압플래시탑 48로 보내진다. 중압 플래시탑 48은 1.7-1.97바아의 압력하에서 조작하는 것이 적합하며 본 특수 실시예에서의 중압 플래시탑의 압력은 1.72바아, 온도는 232℃이다. 플래시탑 35의 기저로 부터의 추출물용매혼합물의 극히 일부가 표시되어있진 않으나 기지의 방법에 따라 환류에 의해 플래시탑 48의 상부로 도입된다.

중압 플래시탑 48의 상부를 떠난용매증기는 라인 49를 통해 열교환기-응축기 34로 보내지며 여기서추출탑 25의 기저로 부터의 추출혼합물과 간접 열 교환되어 용매증기의 일부는 응축되며 추출혼합물은 저압플래시탑 35에 도입되기에 앞서 예열된다. 열교환기-응축기 34로 부터의 응축물은 재 사용을 위해 무수용매로서 라인 50을 통해보내진다. 열교환기 34로 부터의 비응측용매와 수증기는 라인 51을 통해 건조탑으로의 공급물질의 일부로서 건조탑 45로 보내진다.

용매의 일부가 플래시탑48에서의 증발로 인해 더 제거된 추출혼합물은 플래시탑 48의 저부로부터 배출되어 열교환기 52라인 53을 지나 히터 54로 보내지며 여기서 혼합물은 288-310℃의 온도로 가열되고 추출혼합물로부터 남은 용매의 대부분을 제거하기 위해 고압 플래시탑 55로 보내진다. 고압 플래시탑 55는 2.9-3.14바아의 압력하에서 조작되는 것이 적합하며 본 특수 실시예에서의 압력은 2.9바아이다. 플래시탑 35의 기저로 부터의 추출물 용매혼합물의 일부가 표시되어 있지 않으나 환류로서 기지의 방법으로 고압플래시탑 55의 상부에 도입된다. 고압플래시탑 55의 상부를 떠나는 용매증기의 대부분은 라인 56을 통해 열교환기 47로 보내지며 여기서 저압플래시탑 35로 부터의 추출혼합물과 간접열 교환되어 용매증기는 응축되며 추출혼합물은 중압플래시탑 48로 도입되기에 앞서 열이 공급된다. 용매증기는 열교한기 47에서 응축되며 응축물은 라인 47A를 통해 용매응축기 47B로 보내진후 라인 106을 통해 무수용매 저장소 92로 보내진후 무수용매일부가 추출탑 25로 공급된다.

본 발명에 따라 고압플래시탑 55로 부터의 용매증기의 일부는 라인 57 및 49를 통해 중압플래시탑 48로부터의 용매증기와 혼합물 상태로 라인 49를 지나 열 교환기 34로 보내져 추출탑 25로 부터의 추출혼합물에 또 다른 열을 공급하며 저압플래시탑 35에 바라는 온도를 유지시켜준다. 이 목적을 위해서 고압플래시탑 55로 부터 용매증기의 2-10%가 라인 57, 49 및 열 교환기 34로보내지는 것이 적합하다. 팽창밸브 58과 라인 59을 통해 고압플래시탑 55의 기저로 부터 배출된 탄화수소유추출물은 아직 약간의 용매를 함유하며 예컨대 20용량%의 용매와 80용량%의 탄화수소추출물을 함유한다. 이 추출혼합물은 히터 60에서 고압플래시탑 55보다 더 높은 온도로 재가열되어 진공플래시탑 65로 보내져 추출물로 부터 용매가 더 회수된다. 진공플래시탑은 0.25-0.55바아 범위의 압력하 293-315℃의 온도에서 조작될 수 있으며 본 특수실시예에서의 압력은 0.45바아, 온도는 293℃이다. 플래시탑 35의 기저로 부터의 추출물 용매 혼합물의 일부는 나타나 있지 않으나 기지의 방법에 의해 환류로서 진공플래시탑 65의 상부로 공급된다.

진공플래시탑 65에서 용매로 부터 또 다른 추출물의 분리가 일어난다. 용매증기는 플래시탑 65의 상부로부터 배출되어 라인 66을 통해 응축기 67 및 용매축적기 68로 보내진다. 비응축기체는 축적기 68로 부터 배출되어 라인 69를 통해 표시되어 있진 않으나 적당한 진공 공급원으로 보내지며 이 장치로 부터 배출될 수 있다. 추출물이 많은 유분은 플래시탑 65의 기저로 부터 배출되어 라인 70을 통해 추출물 스트리핑탑 71의 상부로 도입된다. 추출물스트리핑탑 71은 탑을 통해 아래로 흐르는 액체추출물과 라인 72를 통해 탑 71의 저부로 부터 도입된 불활성 스트리핑기체가 접촉되는 전형적인 역류 증기-액체 접촉탑으로서 버블캡트레이가 설치되어 있다. 스트리핑탑 71의 기저로 부터의 추출물혼합물의 일부는 냉각되어 라인 73을 통해 환류로서탑의 상부로 되돌아 온다.

약 50ppm이하의 용매를 함유하며 80중량%의 불포화탄화수소와 약 20중량%의 포화탄화수소로 구성된 추출오일은 스트리핑탑 71의 하부말단으로 부터 배출되어 열교환기 74를 거쳐 냉각되어 라인 75를 통해본 방법의 생성물로서 이 시스템에서 배출된다. 불활성스트리핑기체, 예컨대 질소와 스트리핑용매증기는 스트리핑탑 71의 상부로부터 배출되어 라인 76을 지나 용매가 응축되는 응축기 77로 보내진다.

용매응축물은 응축물 축적기 78에 모여 라인 79를 통해 무수용매 저장소 92로 가서 추출탑 25로 재순환된다. 분리기 78에서 응축물 용매로 부터 분리된 불활성기체는 압축기 80에 의해 재순환되어 재순환스트리핑기체중 함유된 흔적량의 용매가 회수되게끔 라인 6 및 흡수기 5로 보내진다. 본 실시예에서 추출물스트리핑탑 71은 대기압보다 약간 높은 압력 예컨대 1.1-1.3바아 및 299℃에서 조작된다. 응축기 77은 스트리핑 기체와 용매를 60℃로 냉각시켜 흡수기 5로 재순환되기에 앞서 질소 또는 기타 스트리핑기체로 부터 용매의 대부분이 응축되게 한다. 흡수기 5는 재순환질소류로 부터 잔류용매를 거의 다 회수한다.

추출탑 25의 상부로 부터 라인 28을 통해 배출된 추출찌꺼기 혼합물은 보통 15용량% 용매와 85용량%의 탄화수소로 구성된다. 본 특수실시예에서 추출탑은 100용량% 즉 오일충전원료 용량당 용매 1용량인 무수용매용량으로 조작된다. 특수실시예에서, 추출찌꺼기 혼합물은 63℃의 온도에서 추출탑으로부터 배출된다. 라인 28로부터의 추출찌꺼기 혼합물은 탱크 82에 모여 열 교환기 83 및 점화히터 85에서 가열된후 진공플래시탑 86으로 도입되며 여기서 용매가 추출찌꺼기 혼합물로부터 분리된다. 한 바람직한 구체예에서 추출찌 꺼기 진공플래시탑 86은 0.7바아의 압력과 298℃의 온도에서 조작된다. 적당한 공급원 예컨대 무수 N-메틸-2-피롤리돈으로 부터의 환류가 라인 87을 통해 진공플래시탑 86상부로 환류로서공급된다.

추출찌꺼기진공플래시탑 86에서 추출찌꺼기로 부터의 용매의 대부분이 분리된다. 용매증기는 플래시탑 86의 상부로 부터 라인 88을 통해 배출되어 열 교환기 83, 응축기 89를 거쳐 용매축적기 90으로 보내진다. 축적기 90 및 68로 부터의 응축물 용매는 라인 79를 통해 탱크 92로 통해 보내지며 여기서무수용매는 라인 26을 통해 추출탑 25로 배출된다. 비응축기체는 용매축적기 90으로부터 라인 93을 통해 적당한 진공원으로 배출되어 폐기되거나 또는 그로 부터 용매증기를 회수할 목적으로 더처리되거나 한다.

아직도 약간의 용매를 함유하고 있는 추출물찌꺼기는 진공 플래시탑 86의 저부로 부터 라인 95를 통해 배출되어 스트리핑탑 96의 상부로 보내지며 여기서 불활상기체에 의한 스트리핑에 의해 추출찌꺼기로 부터 잔류용매가 제거된다. 흡수기 5로 부터의 불활성기체는 라인 7과 97을 경유하여 스트리핑탑 96의 저부로 도입된다. 추출찌꺼기 응축기 98로 부터의 추출찌꺼기일부는 나타나 있진 않으나 기지의 방법으로 환류로서 추출찌꺼기스트리핑탑 96의 상부로 재도입된다. 한바람직한구체예에서 추출찌꺼기스트리핑탑 96은 대기압보다 약간 높은 압력인 예컨대 1.1-1.3바아의 압력과 288℃의 온도에서 조작된다. 스트리퍼 96으로 부터의 질소함유용매는 스트리퍼 71로부터의 질소함유용매와 합쳐져서 흡수기 3으로 재순환된 스트리핑기체로 부터 용매를 응축시키기 위해 응축기 77에서 냉각된다.

용매가 거의 제거된 추출찌꺼기는 스트리퍼 96의 저부로 부터 나와 열 교환기 98을 통해 냉각된후 정제윤활유원료로서 라인 100을 통해 본 방법의 주 생성물로서 배출된다.

본 방법의 용매 정제계는 건조탑 45로 구성되며 여기서는 저압플래시탑 35와 중압풀래시탑 48로 부터의 수증기나 용매증기와 혼합된 증기가 추출탑 25에서 재사용되는 무수용매로 회수되게끔 처리된다. 수증기나 증기를 함유하는 용매는 저압플래시탑 35로부터 라인 39를 통해 열 교환기 33으로 가며 여기서 증기는 라인 31을 통해 추출탑 25의 기저를 떠난 추출혼합물과의 열 교환에 의해 냉각되며 부분적으로 응축된다. 결과 생성된 습윤 용매, 용매증기, 수증기로 구성된 증기-액체 혼합물은 라인 41을 통해 축적기드럼 42로 가며 여기서 습윤 용매(액체)가 용매증기 및 증기로부터 분리된다. 축적기 드럼 42으로 부터 습윤용매는 라인 101을 통해 건조탑 45로 도입되며 용매증기함유증기는 라인 102를 통해 건조탑 45로 도입되며 여기서 무수용매가 증기 및 용매증기로 부터 분리된다. 수증기를 함유하는 중압분리기 48로 부터의 용매증기는 라인 49를 통해 열 교환기-응축기 34로 보내지며 여기서 이들은 라인 31로 부터의 추출물혼합물과 간접열교환에 의해 냉각되고 일부 응축된다. 열 교환기-응축기 34에서 추출물혼합물은 저압플래시탑 35로 도입 되기에 앞서 예열되며 라인 49로 부터의 용매 증기의 일부는 응축된다. 응축된 용매는 수증기가 거의 없으며 열 교환기-응축기 34로 부터 배출되어 라인 50, 49B를 통해라인 106을 거쳐 무수용매축적기 92로 보내진다. 열 교환기-응축기 34로 부터의 비응축증기는 라인 51를 통해 건조탑 45로 보내지며 여기서 용매가 회수된다.

건조탑 45는 컬럼을 통해 위로 흐르는 증기와 아래로 흐르는 액체간의 긴밀한 역류접촉을 보장하기 위해 적당한 장치, 예컨대 다공관 또는 버블캡트레이와 같은 것이 설치되어 있는 분별 증류관으로 구성된다. 건조탑 45에는 모든물과 각종 공급류로서 건조탑내 도입되는 용매의 일부를 증발시키기 위한리보일러 103이 분별증류관 바닥에 설치되어 있다. 무수 N-메틸-2-피롤리돈은 라인 104를 통해 건조탑 45기저로 부터배출되어 열 교환기 105에서 냉각되며 라인 106을 통해 무수 용매 축적기 92로 보내져 추출탑 25에무수용매로 사용된다. 본 특수 실시예에서, 건조탑 45는 1.08바아의 압력과 216℃의 기저온도 즉 리보일러 온도 및 104-132℃의 탑상부온도 하에서 조작된다.

건조탑 45의 상부로부터 배출된 증기와 수반된 용매증기의 일부는 라인 108을 통해 응축기 109로 가서 냉각되고 응축된다. 소량의 용매를 함유하는 응축수는 물 드럼 110에 축적되며 여기로 부터 물의 일부는 라인 111을 통해 환류로서 건조탑 45의 상부로 되돌아가며 일부는 라인 27을 통해 추출탑 25에 용매조절제나 환류로서 도입된다. 소량의 N-메틸-2-피롤리돈을 함유하는 증기로 구성된 건조탑 45로부터의 상부증기의 나머지 일부는 라인 16을 통해 흡수탑 15로 보내지며 여기서 라인 14로부터의 공급물의 일부와 긴밀하게 역류접촉이 일어나 증기로부터 용매가 회수되게 된다.

여기서 설명된 바와 같은 용매 정제계에서 물은 윤활유 공급원료와 함께 정제계내로 불가피하게 도입되게되며 따라서 무수용매 추출계에서 조차 시스템으로부터 무관한 물을 제거하는 장치가 설치되어야 한다. 여기 설명된 바와 같은 시스템에서 또다른 수분 오염원은 열 교환매제로서 물이나 증기를 사용하는 열 교환기나 히터내의 누수로 인해 생기게 된다. 본 방법에서 과량의 물은 증기형태로 라인 16을 통해 흔적량의 용매를 제거하기 위한 흡수탑 15로 보내지며 이후 응축기 18에서 응축되고 드럼 19내에 폐수가 모이게 된다.

도면 2를 참조하여 두번째 구체예를 설명코자한다. 도면 1과 2에서 유사부분은 동일 번호로 표시했으며 하기 설명은 고압 플래시탑 55의 기저로 부터의 탄화수소오일 추출물을 처리하는데 관한 양쪽 시스템간의 차이만을 설명한 것이다.

고압플래시탑 55의 기저로 부터 팽창밸브 58 및 라인 59를 통해 배출된 탄화수소유 추출물은 아직 약각의 용매를 함유하며 예컨대 20용량%의 용매와 80용량%의 탄화수소 추출물로 구성된다. 이 추출혼합물은 추출물로부터 용매를 더 회수하기 위해 진공플래시탑 160으로 도입된다. 진공플래시탑은 0.25-0.55 바아의 압력과 235-260℃의온도에서 조작될 수 있으며 본 특수 실시예에서의 압력은 0.45바아, 온도는 243℃이다. 플래시탑 35기저로 부터의 추출물 용매 혼합물중 소량이 나타나 있진 않으나 환류로서 진공플래시탑 160의 상부에 도입된다.

진공플래시탑 160에서 용매로 부터 추출물의 또다른 분리가 일어난다. 용매증기는 진공플래시탑 160의 상부로부터 라인 66을 통해 배출되어 응축 67을 거쳐 용매축적기 68로 보내진다. 비응축 기체는 라인 69를 통해 축적기 68로 부터 적당한 진공원으로 배출되며 시스템으로부터 배출될 수도 있다.

진공플래시탑 160의 기저로 부터 배출된 탄화수소 오일 추출물은 아직 약간의 용매를 함하유고 있으며 예컨대 7용량%의 용매와 93용량%의 탄화수소 추출물로 구성된다. 이 추출혼합물은 히터 165에서 고압플래시탑 55의 온도보다 적어도 5℃ 높은 온도 예컨대 293-315℃로 불활성기체존재하에서 재가열되어 추출스트리핑탑 71의 상부로 도입된다.

본 발명의 바람직한 구체예에 따라 예컨대 질소와 같은 불활성기체는 히터 165내의 용매증발을 증가시키기 위해 압축기 80으로부터 라인 6 및 64를 통해 히터 165의 히터코일내로 도입된다. 추출물 스트리핑탑 71내로 도입된 불활성스트리핑기체 양의 5-125몰%, 바람직하게는 33몰%가 히터 165내의 추출물흐름내로 도입된다. 본 실시예에서 히터 165로부터 배출되는 액체탄화수소 추출물성분들은 1.2바아의 압력과 299℃의 온도하에 있으며 배출되는 액체중에 남아있는 평형 용매는 보통 1.8용량%이다. 히터 165로 부터 배출되는 증기-액체 혼합물은 추출물 스트리핑탑 71의 상부로 도입된다.

본 발명의 방법이 용매로서 무수 N-메틸-2-피롤리돈을 사용하여 윤활유 충전원료를 추출함과동시에 물 환류를 이용하여 용매의 택선성을 조절해 주면서 에너지 효율 용매회수계를 제공해준다는 것은 이 분야에 숙련된자에겐 명백한 사실이다.

Claims (19)

1. 윤활유공급원료를 용매정제하는 방법에서, 상기 윤활유공급원료를 용매정제조건하 추출대역에서 상기공급원료의 방향족성분들에 대한 선택성용매로서 N-메틸-2-피롤리돈과 압력하에 접촉시켜, 상기 용매 소량으로 구성된 추출찌꺼기상과 추출물및 상기 용매 다량으로 구성된 추출물상을 생성시킨후, 상기 추출찌꺼기상을 상기 추출물상으로 부터 분리하고, 상기용매를 상기추출대역보다 낮은 압력의 일차용매증발대역에서 증발시키고 이어 점차 더 높은 압력하의 다수의 대역에서 연속증발시켜 상기 추출물로 부터 용매를 제거하는데 있어 이때 열은 상기 최종고압증발 대역에만 외부로 부터 공급되고 앞서의 각 증발대 역에서의 열은 각기 뒤이은 증발대역으로 부터의 증기들과 열교환에 의해 공급되며, 이 열공급방법이 상기 최종 고압증발대역으로 부터의 증기소량을 바로앞의 증발대역으로 부터의 증기들과의 혼합상태로 보내는 것으로 구성된 윤활유공급원료의 용매정제법.
2. 제1항에 있어서, 첫단계 플래시 증발대역의 압력은 1.15-1.4 바아범위이며 계속되는 플래시증발대 역에서의 압력은 각기 1.7-2 바아 및 2.9-7 바아 범위인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추출물을 대기압이하플래시 대역에서 증발시켜 상기 추출물로부터 또 다른 용매를 회수하고, 불활성스트리핑기체를 사용하여 상기 추출물로부터 잔류용매를 제거하는데 있어 최종 고압대역으로 부터의 추출물을 상기 플래시 대역에 도입시키기에 앞서 상기 고압대역의 온도보다 적어도 5℃ 높은 온도로 가열한후 상기 대기압이하 플래시대역으로부터 추출물을 배출하고 낮은 초과대기압하에서 불활성스트리핑기체 로스트리핑하여 상기 추출물로 부터 미량의 용매를 제거함을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 진공플래시대역의 압력이 0.25-0.55바아 범위인 방법.
5. 제4항에 있어서 상기 불활성기체 스트리핑대역이 1.1-1.3바아의 압력하에 있는 방법.
6. 제3항 내지 제5항중 어느 하나에서 소량의 스트리핑추출물이 상기 스트리핑대역내로 환류로서 회수되는 방법.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 하나에서 상기 증발대역으로 부터의 용매가 풍부한 증기를 응축시키는 단계와 상기 추출대역내로 회수된 용매를돌려보내는 단계로 구성된 방법.
8. 제7항에 있어서, 수분함유용매를 상기 일차 플래시증발대역으로부터 제거하여 용매건조기로 보내며 여기서 물이 증류에 의해 상기 용매로부터 분리되는 방법.
9. 제8항에 있어서 뒤이은 고압 증발대역으로부터의 용매가 풍부한 증기 일부를 상기 용매건조기로 보내는 방법.
10. 제9항에 있어서 상기 압력이 더 높은 증발대역으로 부터의 용매가 풍부한 증기 2-10용량%를 상기 용매건조기로 보내는 방법.
11. 제1항 내지 제10항중 어느하나에서 상기 추출대역에 용매로서 공급된 상기 N-메틸-2-피롤리돈이 거의 물을 함유하지 않으며 상기 공급원료의 도입지점 및 상기 추출상의 배출 지점의 중간에 있는 상기 추출대역내로 물을 도입시키는 방법.
12. 제11항에 있어서 상기 추출물상의 배출지점 부근의 상기 추출대역내로 공급된 습윤 N-메틸-2-피롤리돈에 의해 상기 수분이 공급되는 방법.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서 고압증발대역으로부터 추출물과 용매혼합물을 대기압이하플래시대역에서플래시증발시킴에 있어 대기압이하플래시대역으로부터의 추출물 용매혼합물을 첨가된 불활성기체와 혼합상태로 최고압증발대역 온도보다 적어도 5℃이상 높은 온도로 가열대역내에서 가열하고 결과 생성된 불활성기체, 용매, 추출물로 구성된 가열된 혼합물을 스트리핑대역내로 도입시키고 저 초과대기압하에서 불활성 스트리핑기체로 스트리핑하여 상기 추출물용매 혼합물로 부터 용매를 더 제거함을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서 상기 가열대역내로 공급된 불활성기체의 양이 불활성스트리핑기체양의 5-125몰%범위인 방법.
15. 제14항에 있어서 상기 가열 대역 출구에서의 압력이 1.11-1.4바아 범위인 방법.
16. 제15항에 있어서 상기 불활성기체스트리핑대역이 1.1-1.3바아의 압력범위내에 있는 방법.
17. 제14항 내지 제16항중 어느 하나에서 상기 가열대역내 공급된 불활성기체의 양이 불활성스트리핑기체양의 33몰%인 방법.
18. 제17항에 있어서 상기 불활성기체를 상기용매와 추출물의 입구 및 출구지점의 중간지점에 있는 가열 대역내의 용매 추출물 혼합물내로 도입시키는 방법.
19. 제13항 내지 제18항중 어느 하나에서 대기압이하 플래시대역의 압력이 0.25-0.55바아 범위인방법.

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