KR102023049B1 - Adsorption separation method of 2,3-butanediol isomer - Google Patents

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장용근
이충기
송예진
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is an adsorption separation method for 2,3-butanediol isomers. The adsorption separation method for 2,3-butanediol isomers according to an embodiment of the present invention is characterized by separating, from 2,3-butanediol which includes meso-2,3-butanediol (m-BD) and racemic-2,3-butanediol (r-BD) as isomers, the isomers by using a plurality of columns in which adsorbents are filled. According to the present invention, m-BD and r-BD can be continuously separated.

Description

2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법{ADSORPTION SEPARATION METHOD OF 2,3-BUTANEDIOL ISOMER}Adsorption Separation Method of 2,3-Butanediol Isomers {ADSORPTION SEPARATION METHOD OF 2,3-BUTANEDIOL ISOMER}

본 발명은 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomers.

2,3-부탄디올(BD)은 다양한 산업에 응용이 가능한 화합물로서 지난 수십 년 간 이에 대한 생물학적 생산 방법이 관심을 끌고 있다.2,3-Butanediol (BD) is a compound that can be applied to various industries, and its biological production method has attracted interest over the past decades.

이러한 2,3-부탄디올은 고부가가치 화학 연료 및 고기능성 연료 첨가제로서 세계적인 주목을 받고 있으며, 특히 화장품, 의약품, 농업분야에서 그 사용가치를 주목받고 있다.The 2,3-butanediol has attracted worldwide attention as a high value-added chemical fuel and a high functional fuel additive, and in particular, its use value in cosmetics, pharmaceuticals, and agriculture.

최근 보고된 문헌에 의하면 2,3-부탄디올은 화장품 제조 공정에서 향균 및 방부제로서 뛰어난 성능을 보여주고 있으며, 적혈구를 액체 질소 온도까지 냉각시킨 후 다시 소생(revive)시키는데 매우 효과적인 동결 방지제 역할을 하는 것으로 나타났다.According to recently reported literature, 2,3-butanediol has shown excellent performance as an antibacterial and antiseptic agent in the cosmetic manufacturing process and is a very effective cryoprotectant for cooling red blood cells to liquid nitrogen temperature and then revising them. appear.

또한 제약(pharmaceutical) 분야에서 병원성 박테리아의 병원성을 억제하기 위한 미생물 제제로서 사용이 가능하며, 질병 및 가뭄에 대한 농작물의 자체 방어 시스템을 활성화하는 것으로도 알려졌다.It can also be used as a microbial agent to inhibit the pathogenicity of pathogenic bacteria in the pharmaceutical field and is known to activate the crop's own defense system against disease and drought.

이러한 유용성에도 불구하고 상기 언급된 응용을 위한 2,3-부탄디올의 성능은 입체 이성질체(메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올)의 조성에 의존하는 것으로 보고되었다.Despite this utility, the performance of 2,3-butanediol for the above-mentioned applications has been reported to depend on the composition of the stereoisomers (meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol).

그 예로 화장품 제조 공정에 사용되는 2,3-부탄디올은 향균성 및 방부성 측면에서 메조-2,3-부탄디올이 라세믹-2,3-부탄디올보다 훨씬 우수한 것으로 밝혀졌다.For example, 2,3-butanediol used in the cosmetic manufacturing process has been found to be much better than racemic-2,3-butanediol in terms of antibacterial and antiseptic meso-2,3-butanediol.

따라서 화장품 제조사들은 99% 이상의 순도를 가지는 메조-2,3-부탄디올을 특히 선호한다.Cosmetics manufacturers therefore prefer meso-2,3-butanediol with a purity of at least 99%.

반면, 라세믹-2,3-부탄디올은 제약 및 농업 분야에 탁월한 효능을 나타내기 때문에 메조-2,3-부탄디올(meso-BD) 보다 선호된다.Racemic-2,3-butanediol, on the other hand, is preferred over meso-2,3-butanediol (meso-BD) because of its excellent efficacy in the pharmaceutical and agricultural sectors.

앞서 언급한 순수한 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 필요성으로 인해 2,3-부탄디올에서 각각의 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 분리는 필연적이다.Separation of respective meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol from 2,3-butanediol due to the necessity of pure meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol mentioned above Is inevitable.

이를 위해 기존의 BD 이성질체 간 분리 공정을 개발하려는 연구가 시도되었으며, 그 과정은 다음과 같다.For this purpose, a study was attempted to develop a conventional separation process between BD isomers, and the process is as follows.

첫째, 황산을 촉매로서 에스터화 반응(esterification)을 일으켜 BD 혼합물을 BD-diacetate로 전환하고, 둘째, 전환된 2,3-부탄디올 디아세테이트를 메조-2,3-부탄디올 디아세테이트 및 라세믹-2,3-부탄디올 디아세테이트로 각각 분리하기 위한 결정화(crystallization) 및 여과(filtration) 처리를 수행한 다음, 셋째, 분리된 각각의 메조-2,3-부탄디올 디아세테이트 및 라세믹-2,3-부탄디올 디아세테이트를 에스터 교환(transesterification) 반응을 통해 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올로 각각 전환한다.Firstly, sulfuric acid is used as a catalyst to cause esterification to convert the BD mixture to BD-diacetate, and secondly, the converted 2,3-butanediol diacetate is converted to meso-2,3-butanediol diacetate and racemic-2. Crystallization and filtration for separation into, 3-butanediol diacetate, respectively, and then, thirdly, each of the separated meso-2,3-butanediol diacetate and racemic-2,3-butanediol Diacetate is converted to meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol, respectively, via transesterification reactions.

위의 3 단계의 공정을 거치게 되면 라세믹-2,3-부탄디올을 고순도로(97%) 얻을 수 있다.The above three step process gives racemic-2,3-butanediol in high purity (97%).

하지만 이러한 기존의 분리 공정 방식은 다음과 같은 문제점들을 나타낸다.However, this conventional separation process presents the following problems.

먼저 공정을 거친 뒤 다량의 라세믹-2,3-부탄디올의 손실이 발생(>30%)하였으며, 불완전한 분리 정제를 거쳐 메조-2,3-부탄디올의 순도가 매우 낮은 문제를 수반하였다.After the first process, a large amount of racemic-2,3-butanediol was lost (> 30%), and incomplete separation and purification resulted in a very low purity of meso-2,3-butanediol.

또한 전체적으로 두 단계의 반응(esterification, transesterification), 결정화, 여과를 거쳐야 하므로 공정이 매우 복잡하다.In addition, the process is very complicated because it requires two steps (esterification, transesterification), crystallization, and filtration.

그리고 각 반응 단계 후에 첨가된 촉매를 완전히 제거하여야 하는 추가 공정이 요구되고, 모든 공정들이 회분식 공정(batch-operation)으로 수행되었기 때문에 현실적으로 경제성이 매우 낮고 상업적 규모로서 실현 가능성이 매우 떨어진다.In addition, an additional process is required to completely remove the added catalyst after each reaction step, and since all the processes are performed in a batch-operation, it is practically very economical and very unlikely on a commercial scale.

상기 공정을 제외한 2,3-부탄디올 이성질체의 분리 공정 연구는 전무한 실정이다. 따라서 2,3-부탄디올 이성질체의 완전한 분리를 위해 우선적으로 해결해야 할 과제는 2,3-부탄디올로부터 순수한 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 고순도 및 고효율로 분리/정제 할 수 있는 공정의 개발이라고 할 수 있다.There is no study on the separation process of 2,3-butanediol isomer except the above process. Therefore, the first challenge for complete separation of 2,3-butanediol isomers is to separate / purify pure meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol from high purity and high efficiency from 2,3-butanediol. It can be said that the development of the process can be done.

이를 통해 고부가가치 물질인 2,3-부탄디올을 고순도, 고효율로 연속 분리 하게 되면 순수한 2,3-부탄디올 이성질체의 생산 및 응용 가능성을 현저히 높일 수 있을 것으로 전망하고 있다.Through this, the continuous separation of high value-added 2,3-butanediol with high purity and high efficiency is expected to significantly increase the possibility of production and application of pure 2,3-butanediol isomer.

대한민국 등록특허공보 제10-1828899호, "모의 이동상 흡착 분리 방법 및 장치"Republic of Korea Patent Publication No. 10-1828899, "A simulated mobile phase adsorptive separation method and apparatus" 대한민국 등록특허공보 제10-1743063호, "유사이동층 흡착 분리방법을 이용한 크레졸 이성질체의 분리 방법"Republic of Korea Patent Publication No. 10-1743063, "Separation Method of Cresol Isomers Using a Fluidized Bed Adsorptive Separation Method" 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0091080호, "meso-2,3-부탄다이올 제조방법"Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0091080, "Meso-2,3-butanediol manufacturing method"

본 발명의 실시예는 SMB(Simulated moving bed) 공정을 통해 2,3-부탄디올의 이성질체인 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올이 흡착제와 흡착되는 정도의 차이를 이용하여, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 연속적으로 분리할 수 있는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법을 제공하고자 한다.The embodiment of the present invention utilizes the difference between the degree of adsorption of iso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol, which are isomers of 2,3-butanediol, with an adsorbent through a simulated moving bed (SMB) process The present invention provides a method for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomers capable of continuously separating meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol.

본 발명의 실시예는 랑뮈에 등온식(Langmuir isotherm) 및 lumped mass-transfer model을 바탕으로 흡착 파라미터를 결정하여, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 흡착제와의 흡착 거동을 정확하게 파악할 수 있는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention determine the adsorption parameters based on Langmuir isotherm and lumped mass-transfer model, adsorption behavior of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol with adsorbents It is an object of the present invention to provide a method for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomers that can accurately grasp.

본 발명의 실시예는 흡착 파라미터를 통해 각 영역에서의 유량, 각 포트에서의 유입 및 유출 유량 및 포트 스위칭 주기를 포함하는 SMB 공정 조건을 결정하여, 최적의 2,3-부탄디올 이성질체 분리 공정 조건을 설정할 수 있는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법을 제공하고자 한다.The embodiment of the present invention determines the SMB process conditions including the flow rate in each region, the inflow and outflow flow rate at each port, and the port switching cycle through adsorption parameters, thereby determining the optimum 2,3-butanediol isomer separation process conditions. It is intended to provide a method for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomers that can be established.

본 발명의 실시예는 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 연속적으로 분리하여, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 수율을 향상시킬 수 있는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법을 제공하고자 한다.The embodiment of the present invention can continuously separate meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol to improve the yield of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol. It is intended to provide a method for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomers.

본 발명의 실시예는 SMB(Simulated moving bed) 공정을 통해 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 고순도로 분리할 수 있는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법을 제공하고자 한다.Embodiment of the present invention provides a method for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomers capable of separating meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol with high purity through a simulated moving bed (SMB) process. I would like to.

본 발명에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법은, 메조-2,3-부탄디올(meso-2,3-butanediol, m-BD) 및 라세믹-2,3-부탄디올(racemic-2,3-butanediol, r-BD)을 이성질체로 포함하는 2,3-부탄디올(2,3-butanediol)에서 상기 이성질체를 흡착제가 충진된 다수의 컬럼을 통해 분리하는 방법에 있어서, 탈착제 유입 포트를 통해 상기 탈착제 유입 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제1 영역으로 탈착제가 유입되는 단계; 상기 2,3-부탄디올이 공급 원료 유입 포트를 통해 유입되고, 상기 공급 원료 유입 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제3 영역으로 상기 2,3-부탄디올 및 상기 제1 영역을 통과한 탈착제가 함께 유입되는 단계; 상기 2,3-부탄디올로부터 분리된 상기 메조-2,3-부탄디올이 라피네이트 유출 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제3 영역에서 상기 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되는 단계; 상기 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되지 않은 메조-2,3-부탄디올이 제2 영역에 유입되어 보유된 단계; 및 상기 흡착제에 흡착된 라세믹-2,3-부탄디올이 추출물 유출 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제1 영역에서 상기 추출물 유출 포트를 통해 유출되는 단계; 를 포함하고, 상기 탈착제 유입 포트, 상기 공급 원료 유입 포트, 상기 라피네이트 유출 포트 및 상기 추출물 유출 포트가 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역에 존재하는 컬럼과 포트 스위칭 주기(port switching time)에 따라 각각 연결되며, 상기 포트 스위칭 주기는 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역에서의 유량 속도 비율(flow rate ratio)에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.The adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to the present invention is meso-2,3-butanediol (meso-2,3-butanediol (m-BD)) and racemic-2,3-butanediol (racemic-2, In 2,3-butanediol (2,3-butanediol) containing 3-butanediol (r-BD) as an isomer, the isomer is separated through a plurality of columns packed with an adsorbent, and through a desorbent inlet port. Introducing a desorbent into a first region having a column connected to the desorbent inlet port; The 2,3-butanediol is introduced through a feedstock inlet port, and the 2,3-butanediol and the desorbent passing through the first zone are introduced into a third region including a column connected to the feedstock inlet port. step; The meso-2,3-butanediol separated from the 2,3-butanediol is discharged through the raffinate outlet port in a third region having a column connected to the raffinate outlet port; Meso-2,3-butanediol not leaked through the raffinate outlet port flows into and is retained in a second region; And flowing racemic-2,3-butanediol adsorbed to the adsorbent through the extract outlet port in a first region having a column connected to an extract outlet port. And a column and port switching cycle in which the desorbent inlet port, the feedstock inlet port, the raffinate outlet port and the extract outlet port are present in the first region, the second region, and the third region. Each port is connected according to a port switching time, and the port switching period is controlled by a flow rate ratio in the first region, the second region, and the third region.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역의 유량은 상기 메조-2,3-부탄디올의 포화도(saturation capacity, qs,m), 랑뮈에 평형 상수(bm) 및 입자 내부 확산 계수(Dp,m)와 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도(qs,r), 랑뮈에 평형 상수(br) 및 입자 내부 확산 계수(Dp,r)를 포함하는 흡착 파라미터에 의해 제어될 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the flow rate of the first region, the second region and the third region is the saturation capacity of the meso-2,3-butanediol , q s, m ), equilibrium constant (b m ) and intraparticle diffusion coefficient (D p, m ) and saturation of the racemic-2,3-butanediol (q s, r ), equilibrium constant ( b r ) and adsorption parameters, including the intraparticle diffusion coefficient (D p, r ).

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 메조-2,3-부탄디올의 포화도(qs,m)는 80g/L 내지 90g/L이고, 상기 메조-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수(bm)는 0.09L/g 내지 0.1L/g이고, 상기 메조-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,m)는 9.0Х10-4cm2/min 내지 9.1×10-4cm2/min이고, 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도(qs,r)는 47g/L 내지 50g/L이고, 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수(br)는 0.24L/g 내지 0.25L/g이며, 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,r)는 1.3×10-4cm2/min 내지 1.4×10-4cm2/min일 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the saturation degree (q s, m ) of the meso-2,3-butanediol is 80 g / L to 90 g / L, and the meso-2 Rangye equilibrium constant (b m ) of, 3-butanediol is 0.09L / g to 0.1L / g, and the intraparticle diffusion coefficient (D p, m ) of meso-2,3-butanediol is 9.0Х10 -4 cm 2 / min to 9.1 × 10 -4 cm 2 / min, the saturation (q s, r ) of the racemic-2,3-butanediol is 47g / L to 50g / L, the racemic-2,3- Rangettian equilibrium constant (b r ) of butanediol is 0.24 L / g to 0.25 L / g, and the diffusion coefficient (D p, r ) of particles of racemic-2,3-butanediol is 1.3 × 10 −4 cm 2 / min to 1.4 × 10 −4 cm 2 / min.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 제1 영역의 유량 비는 12.5 내지 14.5이고, 상기 제2 영역의 유량 비는 7.5 내지 8.7이며, 상기 제3 영역의 유량 비는 8.8 내지 9.3일 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the flow rate ratio of the first region is 12.5 to 14.5, the flow rate ratio of the second region is 7.5 to 8.7, the third region The flow rate ratio of may be 8.8 to 9.3.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 제1 영역의 유량은 5mL/min 내지 6mL/min이고, 상기 제2 영역의 유량은 3.4mL/min 내지 3.8mL/min이며, 상기 제3 영역의 유량은 3.8mL/min 내지 4.1mL/min일 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the flow rate of the first region is 5mL / min to 6mL / min, the flow rate of the second region is 3.4mL / min to 3.8mL / min, the flow rate of the third region may be 3.8mL / min to 4.1mL / min.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 탈착제는 5mL/min 내지 6mL/min의 유량으로 상기 탈착제 유입 포트 와 연결된 컬럼으로 유입될 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the desorbent may be introduced into a column connected to the desorbent inlet port at a flow rate of 5 mL / min to 6 mL / min.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 2,3-부탄디올은 0.05mL/min 내지 0.7mL/min의 유량으로 상기 공급 원료 유입 포트와 연결된 컬럼으로 유입될 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the 2,3-butanediol is introduced into a column connected to the feedstock inlet port at a flow rate of 0.05 mL / min to 0.7 mL / min. Can be.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 메조-2,3-부탄디올은 3.8mL/min 내지 4.1mL/min의 유량으로 상기 라피네이트 유출 포트와 연결된 컬럼으로부터 유출될 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the meso-2,3-butanediol is separated from the column connected to the raffinate outlet port at a flow rate of 3.8 mL / min to 4.1 mL / min. May spill.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 라세믹-2,3-부탄디올은 1.2mL/min 내지 2.6mL/min의 유량으로 상기 추출물 유출 포트와 연결된 컬럼으로부터 유출될 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the racemic-2,3-butanediol is from a column connected to the extract outlet port at a flow rate of 1.2 mL / min to 2.6 mL / min. May spill.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 포트 스위칭 주기는 73분 내지 79분일 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the port switching period may be 73 minutes to 79 minutes.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 2,3-부탄디올의 농도는 1g/L 내지 5g/L일 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the concentration of 2,3-butanediol may be 1g / L to 5g / L.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 흡착제는 폴리디비닐벤젠 (polydivinylbenzene)일 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the adsorbent may be polydivinylbenzene.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 탈착제는 증류수(distilled water) 또는 유기 용매일 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the desorbent may be distilled water or an organic solvent.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 라피네이트 유출 포트를 통해 유출된 메조-2,3-부탄디올은 95% 내지 99.9%의 순도를 가질 수 있다.According to the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the meso-2,3-butanediol flowing out through the raffinate outlet port may have a purity of 95% to 99.9%.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에 따르면, 상기 추출물 유출 포트를 통해 유출된 라세믹-2,3-부탄디올은 95% 내지 99.9%의 순도를 가질 수 있다.According to the adsorptive separation method of the 2,3-butanediol isomer according to the embodiment of the present invention, the racemic-2,3-butanediol flowing out through the extract outlet port may have a purity of 95% to 99.9%.

본 발명의 실시예에 따르면, SMB(Simulated moving bed) 공정을 통해 2,3-부탄디올의 이성질체인 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올이 흡착제와 흡착되는 정도의 차이를 이용하여, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 연속적으로 분리할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the difference between the adsorption of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol, which are isomers of 2,3-butanediol and an adsorbent, through the SMB (Simulated Moving Bed) process Meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol can be separated continuously.

본 발명의 실시예에 따르면, 랑뮈에 등온식 및 lumped mass-transfer model을 이용하여 흡착 파라미터를 결정하여, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 흡착제와의 흡착 거동을 정확하게 파악할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the adsorption parameters of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol can be precisely determined by determining the adsorption parameters using Langeux isothermal and lumped mass-transfer models. I can figure it out.

본 발명의 실시예에 따르면, 흡착 파라미터를 통해 각 영역에서의 유량, 각 포트에서의 유입 및 유출 유량 및 포트 스위칭 주기를 포함하는 SMB 공정 조건을 결정하여, 최적의 2,3-부탄디올 이성질체 분리 공정 조건을 설정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an optimal 2,3-butanediol isomer separation process is determined by determining the SMB process conditions including the flow rate in each region, the inflow and outflow flow rate at each port, and the port switching cycle through adsorption parameters. Conditions can be set.

본 발명의 실시예에 따르면, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 연속적으로 분리하여, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 수율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol are continuously separated to improve the yield of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol. You can.

본 발명의 실시예에 따르면, SMB(Simulated moving bed) 공정을 통해 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 고순도로 분리할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol may be separated with high purity through a simulated moving bed (SMB) process.

도 1은 종래의 4-영역의 폐쇄형 SMB(4-zone closed loop simulated moving bed) 공정을 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법을 도시한 순서도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 3-영역의 개방형 SMB(3-zone open loop simulated moving bed) 공정의 N번째 단계를 도시한 모식도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 3-영역의 개방형 SMB(3-zone open loop simulated moving bed) 공정의 (N+1)번째 단계를 도시한 모식도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 N번째 단계를 도시한 모식도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 (N+1)번째 단계를 도시한 모식도이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 (N+2)번째 단계를 도시한 모식도이다.
도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 (N+3)번째 단계를 도시한 모식도이다.
도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 (N+4)번째 단계를 도시한 모식도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 2g/L일 때 표 1의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 3g/L일 때 표 1의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 4g/L일 때 표 1의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 2g/L일 때 표 2의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 동시에 도시한 그래프이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 3g/L일 때 표 2의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 동시에 도시한 그래프이다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 4g/L일 때 표 2의 흡착 파라미터가 적용된 농도 프로파일을 동시에 도시한 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 40mL, 유량이 2mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 40mL, 유량이 3mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 40mL, 유량이 4mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 50mL, 유량이 2mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 50mL, 유량이 3mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 50mL, 유량이 4mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SMB 공정 실험에서 제2 영역의 유량 비(m2 *) 대비 제3 영역의 유량 비(m3 *)를 도시한 그래프이다.
도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되는 메조-2,3-부탄디올의 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 추출물 유출 포트를 통해 유출되는 라세믹-2,3-부탄디올의 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.1 is a schematic diagram showing a conventional 4-zone closed loop simulated moving bed (SMB) process.
2 is a flowchart illustrating a method for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an Nth step of a 3-zone open loop simulated moving bed (SMB) process according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3B is a schematic diagram illustrating an (N + 1) th step of a three-zone open loop simulated moving bed (SMB) process according to an embodiment of the present invention.
Figure 4a is a schematic diagram showing the Nth step of the SMB process for the adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention.
Figure 4b is a schematic diagram showing the (N + 1) step of the SMB process for the adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention.
Figure 4c is a schematic diagram showing the (N + 2) step of the SMB process for the adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention.
Figure 4d is a schematic diagram showing the (N + 3) step of the SMB process for the adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention.
Figure 4e is a schematic diagram showing the (N + 4) step of the SMB process for the adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention.
5A is a graph showing the effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 1 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 2 g / L in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
5B is a graph showing the effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 1 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 3 g / L in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
5C is a graph showing the effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 1 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 4 g / L in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6A is a graph simultaneously showing the effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 2 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 2 g / L in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6B is a graph simultaneously showing the effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 2 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 3 g / L in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6C is a graph simultaneously illustrating the concentration profile to which the adsorption parameters of Table 2 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 4 g / L in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
Figure 7a is a graph showing the effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 40mL, the flow rate is 2mL / min in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7B is a graph showing the effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 40 mL and the flow rate is 3 mL / min in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7C is a graph showing the effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 40 mL and the flow rate is 4 mL / min in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8A is a graph showing an effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 50 mL and the flow rate is 2 mL / min in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8B is a graph showing the effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 50 mL and the flow rate is 3 mL / min in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
8C is a graph showing the effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 50 mL and the flow rate is 4 mL / min in a single column experiment according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph illustrating a flow rate ratio m 3 * of the third region to a flow rate ratio m 2 * of the second region in the SMB process experiment according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10A is a graph illustrating the concentration profile of meso-2,3-butanediol flowing through a raffinate outlet port in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.
10B is a graph showing the concentration profile of racemic-2,3-butanediol flowing through an extract outlet port according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to a component, step that does not exclude the presence or addition of one or more other components, steps.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, “an embodiment”, “an example”, “side”, “an example”, etc., should be construed that any aspect or design described is better or advantageous than other aspects or designs. It is not.

또한, '또는'이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.In addition, the term 'or' means inclusive or 'inclusive or' rather than exclusive OR 'exclusive or'. In other words, unless stated otherwise or unclear from the context, the expression 'x uses a or b' means any one of natural inclusive permutations.

또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms “a” or “an”, as used in this specification and in the claims, generally refer to “one or more” unless the context clearly dictates otherwise or in reference to a singular form. Should be interpreted as

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terminology used in the description below has been selected to be general and universal in the art to which it relates, although other terms may vary depending on the development and / or change in technology, conventions, and preferences of those skilled in the art. Therefore, the terms used in the following description should not be understood as limiting the technical spirit, and should be understood as exemplary terms for describing the embodiments.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.In addition, in certain cases, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning thereof will be described in detail in the corresponding description. Therefore, the terms used in the following description should be understood based on the meanings of the terms and the contents throughout the specification, rather than simply the names of the terms.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.

한편, 본 발명의 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terminology used herein is a term used to properly express an embodiment of the present invention, which may vary according to a user, an operator's intention, or a custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.

본 발명에 따른 2,3-부탄디올 흡착 분리 방법은 SMB(Simutaled moving bed) 공정을 통해 메조-2,3-부탄디올 (meso-2,3-butanediol, m-BD)과 라세믹-2,3-부탄디올 (racemic-2,3-butanediol, r-BD)을 이성질체로 포함하는 2,3-부탄디올 (2,3-butanediol)을 흡착제가 충진된 다수의 컬럼에 통과시키고, 상기 2,3-부탄디올이 흡착제와 흡착되는 정도의 차이를 이용하여 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올을 분리하는 방법에 관한 것이다.2,3-butanediol adsorption separation method according to the present invention is meso-2,3-butanediol (meso-2,3-butanediol, m-BD) and racemic-2,3- through SMB (Simutaled moving bed) process 2,3-butanediol (2,3-butanediol) containing butanediol (racemic-2,3-butanediol (r-BD) as an isomer is passed through a plurality of columns filled with an adsorbent, and the 2,3-butanediol is The present invention relates to a method for separating meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol using a difference between an adsorbent and a degree of adsorption.

본 발명의 설명에서 공급 원료는 2,3-부탄디올로서, 이성질체 관계인 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 포함하는 이성질체 혼합물을 의미한다.In the description of the present invention, the feedstock is 2,3-butanediol, meaning an isomer mixture comprising isomeric, meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol.

이하, 도 1을 참조하여 SMB 공정의 기본적인 원리에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the basic principle of the SMB process will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 종래의 4-영역의 폐쇄형 SMB(4-zone closed loop simulated moving bed) 공정을 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional 4-zone closed loop simulated moving bed (SMB) process.

도 1을 참조하면, SMB 공정은 다수의 컬럼을 포함할 수 있으며, 각각의 컬럼들은 서로 연결되어 있다.Referring to FIG. 1, an SMB process may include a plurality of columns, each of which is connected to each other.

실시예에 따라서는, 도 1에 도시된 바와 같이 총 8개의 컬럼을 포함할 수 있다.In some embodiments, as shown in FIG. 1, a total of eight columns may be included.

상기 각각의 컬럼에는 공급 원료(feed)에 대한 선택도(selectivity)를 지닌 흡착제가 충진된다.Each column is filled with an adsorbent having selectivity to the feed.

상기 흡착제는 소수성(hydrophobic) 계열의 고분자로 이루어질 수 있다.The adsorbent may be made of a hydrophobic series polymer.

예를 들어, 공급 원료(feed)에 A 이성질체와 B 이성질체가 포함되어 있을 때, B 이성질체와 흡착제 간의 흡착도가 A 이성질체와 흡착제 간의 흡착도보다 더 클 수 있다.For example, when the feed includes A and B isomers, the degree of adsorption between the B isomer and the adsorbent may be greater than the degree of adsorption between the A isomer and the adsorbent.

컬럼으로 유입된 공급 원료가 흐르면서 이성질체와 흡착제 간의 흡착 정도 차이로 인해 흡착제와 잘 흡착되는 B 이성질체는 천천히 흐르게 되고, 흡착제와 잘 흡착되지 않는 A 이성질체는 빠르게 흐를 수 있다.Due to the difference in the degree of adsorption between the isomer and the adsorbent as the feedstock flows into the column, the B isomer that is well adsorbed with the adsorbent flows slowly, and the A isomer that is not adsorbed with the adsorbent may flow rapidly.

이때 A 이성질체는 도 1에 도시된 고속 이동 물질이고, B 이성질체는 도 1에 도시된 저속 이동 물질일 수 있다.In this case, the A isomer may be the fast moving material shown in FIG. 1, and the B isomer may be the slow moving material shown in FIG. 1.

도 1에 도시된 SMB 구조는 탈착제(desorbent) 유입 포트, 공급 원료(feed) 유입 포트, 라피네이트(raffinate) 유출 포트 및 추출물(extract) 유출 포트를 포함하는 총 4개의 포트(port)에 의해 총 4개의 영역(zone)으로 구분된다.The SMB structure shown in FIG. 1 is defined by a total of four ports including a desorbent inlet port, a feed inlet port, a raffinate outlet port, and an extract outlet port. It is divided into four zones.

상기 4개의 포트들은 일정 시간 간격인 포트 스위칭 주기(port switching time)마다 공급 원료의 진행 방향을 따라 컬럼 한 개의 길이만큼 이동하게 된다.The four ports are moved by a length of one column along the direction of the feedstock at a port switching time, which is a predetermined time interval.

상기 4개의 포트가 이동되는 것을 하나의 공정 단계라고 할 때, 도 1에 도시된 N번째 단계에서 B 이성질체(저속 이동 물질)와 A 이성질체(고속 이동 물질)를 포함하는 공급 원료가 유입되고 흡착제와의 흡착 정도 차이로 인해 고속 이동 물질인 A 이성질체가 먼저 라피네이트로 유출된다.When the four ports are moved as one process step, the feedstock including the B isomer (low speed moving material) and the A isomer (high speed moving material) is introduced in the Nth step shown in FIG. Due to the difference in the degree of adsorption of A, the fast-moving substance, A isomer, first flows out to the raffinate.

이후, 탈착제 유입 포트를 통해 탈착제가 유입되면 컬럼 내의 흡착제와 흡착된 B 이성질체(저속 이동 물질)가 탈착제에 의해 흡착제로부터 탈리되어 추출물로 유출된다.Then, when the desorbent is introduced through the desorbent inlet port, the adsorbent in the column and the B isomer (low speed moving material) adsorbed are desorbed from the adsorbent by the desorbent and flow out into the extract.

상기 N번째 단계는 포트 스위칭 주기 시간 동안 연속적으로 진행되다가, 포트 스위칭 주기가 되면 상기 4개의 포트가 컬럼 한 개의 길이만큼 이동하게 되어 (N+1)번째 단계가 진행된다.The Nth step is performed continuously during the port switching cycle time, and when the port switching cycle is reached, the four ports move by one column length, and the (N + 1) th stage is performed.

(N+1)번째 단계는 상기 N번째 단계와 포트의 위치만 다를 뿐 동일한 원리로 이성질체의 흡착 분리가 수행된다.In the (N + 1) th step, the adsorptive separation of the isomers is carried out in the same principle except that the positions of the ports differ from the Nth step.

상기 SMB 공정에서 컬럼 내의 유량, 컬럼으로 유입 및 유출되는 유량 및 포트 스위칭 주기가 최적으로 설정된다면, 공급 원료 유입 포트는 항상 두 이성질체가 겹쳐지는 지역(overlapping region)에 위치할 수 있다.In the SMB process, if the flow rate in the column, the flow rate into and out of the column, and the port switching cycle are set optimally, the feedstock inlet port can always be located in an overlapping region where the two isomers overlap.

또한, 추출물 유출 포트와 라피네이트 유출 포트는 항상 두 이성질체가 분리된 지역(separated region)에 놓이게 할 수 있다.In addition, the extract outflow port and the raffinate outflow port can always allow the two isomers to be in a separated region.

이와 같이 상기 4개의 포트들이 포트 스위칭 주기마다 위치가 변경되어 이성질체의 흡착 분리가 수행되면 공급 원료의 연속 주입과 추출물 및 라피네이트의 연속 회수가 가능하다.As such, the four ports are changed in position every port switching cycle, so that adsorptive separation of isomers is performed, and continuous injection of feedstock and continuous recovery of extract and raffinate are possible.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올의 흡착 분리 방법은 4-영역의 폐쇄형 SMB 공정 또는 3-영역의 개방형 SMB 공정을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Adsorptive separation of 2,3-butanediol according to an embodiment of the present invention may use a 4-zone closed SMB process or a 3-zone open SMB process, but is not limited thereto.

본 발명의 설명에서는 편의상 3-영역의 개방형 SMB 공정을 통해 본 발명을 설명하도록 한다.In the description of the present invention, for convenience, the present invention will be described through a three-zone open SMB process.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올의 흡착 분리 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the adsorptive separation method of 2,3-butanediol according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법을 도시한 순서도이고, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 3-영역의 개방형 SMB(3-zone open loop simulated moving bed) 공정의 N번째 단계를 도시한 모식도이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 3-영역의 개방형 SMB(3-zone open loop simulated moving bed) 공정의 (N+1)번째 단계를 도시한 모식도이다.2 is a flowchart illustrating a method for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomers according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a 3-zone open loop simulated moving SMB according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram showing the N-th step of the bed process, Figure 3b shows the (N + 1) th step of the three-zone open loop simulated moving bed (SMB) process according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram.

도 2를 참조하면, 단계 S110은 탈착제 유입 포트를 통해 탈착제 유입 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제1 영역으로 탈착제(desorbent)를 유입한다.Referring to FIG. 2, step S110 introduces a desorbent into a first region having a column connected to the desorbent inlet port through the desorbent inlet port.

도 3a를 참조하면, 제1 영역은 단일 컬럼을 포함하고 있으며, 상기 컬럼에는 흡착제가 충진되어 있다.Referring to FIG. 3A, the first region includes a single column, and the column is filled with an adsorbent.

탈착제 유입 포트는 제1 영역의 컬럼과 연결되어 있는데, 실시예에 따라서는 탈착제 유입 포트와 제1 영역의 컬럼 사이에는 펌프가 구비될 수 있다.The desorbent inlet port is connected to the column of the first zone, and in some embodiments, a pump may be provided between the desorbent inlet port and the column of the first zone.

상기 펌프는 탈착제가 제1 영역의 컬럼으로 유입되는 유량을 조절할 수 있다.The pump may adjust the flow rate at which the desorbent enters the column of the first zone.

상기 탈착제는 2,3-부탄디올이 흡착제가 충진된 컬럼을 통과하면서 흡착제에 흡착된 메조-2,3-부탄디올 또는 라세믹-2,3-부탄디올을 탈리시킨다.The desorbent desorbs meso-2,3-butanediol or racemic-2,3-butanediol adsorbed on the adsorbent while the 2,3-butanediol is passed through the column filled with the adsorbent.

실시예에 따라서, 상기 탈착제는 증류수(distilled water)나 유기 용매가 될 수 있다.In some embodiments, the desorbent may be distilled water or an organic solvent.

그러나, 유기 용매는 증류수에 비해 고가이므로 비용 측면에서 증류수를 상기 탈착제로 사용하는 것이 바람직하다.However, since organic solvents are more expensive than distilled water, it is preferable to use distilled water as the desorbent in view of cost.

단계 S120은 2,3-부탄디올이 공급 원료(feed)로서 공급 원료 유입 포트를 통해 유입되고, 공급 원료 유입 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제3 영역으로 2,3-부탄디올 및 제1 영역을 통과한 탈착제가 함께 유입되는 단계이다.Step S120 is a third region in which 2,3-butanediol is introduced through the feedstock inlet port as a feed and has a column connected to the feedstock inlet port, and has passed through 2,3-butanediol and the first zone. Desorbent is introduced together.

제3 영역은 단일 혹은 다수의 컬럼을 포함할 수 있으나, 본 발명의 설명에서는 도 3a에 도시된 바와 같이 2개의 컬럼을 포함하는 것으로 설명한다.The third region may include a single column or a plurality of columns. However, in the description of the present invention, the third region includes two columns as illustrated in FIG. 3A.

일반적으로 공급 원료 유입 포트의 위치를 기준으로 유체가 흐르는 방향에서 선순위 및 후순위에 위치한 두 영역을 분리 영역(separation zone)이라 한다.In general, the two zones located in the priority and the subordinate positions in the direction in which the fluid flows based on the position of the feedstock inlet port are called separation zones.

SMB 공정 장치 내 여러 영역들 중 분리 영역이 다른 영역들에 비해 공급 원료 내 이성질체를 분리하는 성능, 즉 공급 원료에 포함된 이성질체 각 성분에 대한 순도와 수율에 가장 큰 영향을 미친다.Among the various zones in the SMB process apparatus, the separation zone has the greatest influence on the performance of separating the isomers in the feedstock, that is, the purity and yield for each component of the isomers included in the feedstock.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 SMB 공정에서는 분리 영역에 더 많은 개수의 컬럼을 배치하여, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 순도와 수율 향상에 유리한 환경을 조성할 수 있다.Therefore, in the SMB process according to the embodiment of the present invention, by arranging a larger number of columns in the separation region, an environment favorable for improving the purity and yield of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol is created. can do.

실시예에 따라서는, 상기 제1 영역의 컬럼, 상기 제2 영역의 컬럼 및 상기 제3 영역의 컬럼은 서로 연결되어, 제1 영역으로부터 유출된 탈착제는 제2 영역을 거쳐 제3 영역으로 이동될 수 있다.In some embodiments, the column of the first region, the column of the second region, and the column of the third region are connected to each other, and the desorbent flowing out of the first region is moved to the third region through the second region. Can be.

공급 원료 유입 포트와 제3 영역의 컬럼 사이에는 탈착제 유입 포트와 마찬가지로 펌프가 별도로 구비될 수 있다.A pump may be provided between the feedstock inlet port and the column of the third zone, like the desorbent inlet port.

상기 펌프는 공급 원료가 제3 영역의 컬럼으로 유입되는 유량을 조절할 수 있다.The pump may adjust the flow rate at which the feedstock enters the column of the third zone.

단계 S130은 상기 2,3-부탄디올로부터 분리된 상기 메조-2,3-부탄디올이 라피네이트 유출 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제3 영역에서 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되는 단계이다.Step S130 is a step in which the meso-2,3-butanediol separated from the 2,3-butanediol is discharged through the raffinate outlet port in a third region having a column connected to the raffinate outlet port.

상기 단계 S130은 2,3-부탄디올의 이성질체가 흡착제와 흡착되는 정도의 차이를 이용하여 제3 영역의 컬럼에서 두 이성질체가 분리되는 과정이다.Step S130 is a process in which two isomers are separated from the column of the third region by using a difference in the degree to which the isomer of 2,3-butanediol is adsorbed with the adsorbent.

상기 메조-2,3-부탄디올은 소수성의 흡착제와 잘 흡착되지 않는 물질로, 흡착제와의 흡착 강도가 작다.The meso-2,3-butanediol is a substance that is hardly adsorbed with the hydrophobic adsorbent and has a small adsorption strength with the adsorbent.

따라서, 공급 원료로부터 상기 흡착제에 의해 흡착 분리된 메조-2,3-부탄디올은 제3 영역의 컬럼 내에서 빠르게 흘러 라피네이트 유출 포트를 통해 라피네이트(raffinate)로 유출될 수 있다.Thus, meso-2,3-butanediol adsorbed and separated from the feedstock by the adsorbent may flow rapidly in the column of the third zone and outflow to the raffinate through the raffinate outlet port.

상기 흡착제는 소수성 및 다공성을 가지는 고분자일 수 있으며, 바람직하게는 소수성 및 다공성을 가지는 폴리디비닐벤젠(polydivinylbenzene)일 수 있다.The adsorbent may be a polymer having hydrophobicity and porosity, preferably polydivinylbenzene having hydrophobicity and porosity.

실시예에 따라서, 상기 흡착제는 35μm 내지 120μm의 기공 크기를 가질 수 있다.According to an embodiment, the adsorbent may have a pore size of 35 μm to 120 μm.

실시예에 따라서, 상기 흡착제는 0.5 내지 0.7의 입자 내 공극률(intra-particle void)를 가질 수 있다.In some embodiments, the adsorbent may have an intra-particle void of 0.5 to 0.7.

실시예에 따라서, 상기 흡착제는 상기 컬럼 내에서 0.2 내지 0.4 의 입자 간 공극률(inter-particle void)로 충진될 수 있다.According to an embodiment, the adsorbent may be filled at an inter-particle void of 0.2 to 0.4 in the column.

제3 영역은 상기 제2 영역과 마찬가지로 단일 혹은 다수의 컬럼을 포함할 수 있으나, 본 발명의 설명에서는 2개의 컬럼을 포함하는 것으로 기재한다.The third region may include a single column or a plurality of columns similarly to the second region, but the description of the present invention describes two columns.

단계 S140은 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되지 않은 메조-2,3-부탄디올이 제2 영역에 유입되어 보유되는 단계이다.Step S140 is a step in which meso-2,3-butanediol which has not been discharged through the raffinate outlet port is introduced into and retained in the second region.

공급 원료 유입 포트로부터 유입된 2,3-부탄디올에서 흡착제와의 흡착 강도가 약한 메조-2,3-부탄디올이 빠른 속도로 흘러 메조-2,3-부탄디올 밴드(band)가 형성된다.In the 2,3-butanediol introduced from the feedstock inlet port, meso-2,3-butanediol, which has weak adsorption strength with the adsorbent, flows rapidly to form a meso-2,3-butanediol band.

상기 메조-2,3-부탄디올 밴드의 선단에 위치하는 메조-2,3-부탄디올은 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되나, 메조-2,3-부탄디올 밴드의 후단에 위치하는 메조-2,3-부탄디올은 후술할 포트 스위칭에 의해 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되지 못하고 제1 영역으로 리사이클된다.Meso-2,3-butanediol located at the tip of the meso-2,3-butanediol band flows out through a raffinate outlet port, but is meso-2,3- located at the rear end of the meso-2,3-butanediol band. Butanediol is not recycled through the raffinate outlet port by port switching, which will be described later, but is recycled to the first region.

상기 유출되지 않은 메조-2,3-부탄디올은 제1 영역으로 유입된 탈착제와 함께 제2 영역으로 이동되어 보유될 수 있다.The non-flowing meso-2,3-butanediol may be retained by being moved to the second region together with the desorbent introduced into the first region.

상기 유출되지 않은 메조-2,3-부탄디올을 제2 영역에 보유하는 이유는 도 3a 및 후술할 도 3b와 함께 자세히 다루도록 한다.The reason for retaining the undissolved meso-2,3-butanediol in the second region will be described in detail with FIG. 3A and FIG. 3B to be described later.

단계 S150은 상기 흡착제에 흡착된 라세믹-2,3-부탄디올이 추출물 유출 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제1 영역에서 추출물 유출 포트를 통해 유출되는 단계이다.Step S150 is a step in which racemic-2,3-butanediol adsorbed on the adsorbent is discharged through the extract outlet port in a first region having a column connected to the extract outlet port.

상기 라세믹-2,3-부탄디올은 강한 소수성을 가지는 물질로, 소수성의 흡착제와 잘 흡착되어 흡착 강도가 크다.The racemic-2,3-butanediol is a substance having strong hydrophobicity, and is well adsorbed with a hydrophobic adsorbent to have high adsorption strength.

따라서, 단계 S150은 흡착제와 잘 흡착되는 라세믹-2,3-부탄디올을 상기 탈착제를 이용하여 흡착제로부터 라세믹-2,3-부탄디올을 탈리시켜 추출물로 유출하는 과정이다.Therefore, step S150 is a process in which racemic-2,3-butanediol adsorbed well with the adsorbent is desorbed from the adsorbent by using the desorbent and flowed out to the extract.

추출물 유출 포트는 제1 영역의 컬럼과 연결되어, 제1 영역에서 탈착제에 의해 흡착제로부터 탈리된 추출물인 라세믹-2,3-부탄디올을 유출시킬 수 있다.The extract outlet port may be connected to the column of the first region to allow the racemic-2,3-butanediol, which is an extract detached from the adsorbent by the desorbent, to the first region.

실시예에 따라서는, 상기 제1 영역은 탈착제 유입 포트 및 추출물 유출 포트와 동시에 연결될 수 있다.According to an embodiment, the first region may be connected simultaneously with the desorbent inlet port and the extract outlet port.

추출물 유출 포트와 제1 영역의 컬럼 사이에는 별도로 펌프가 구비될 수 있다.A pump may be provided separately between the extract outlet port and the column of the first region.

펌프는 추출물이 제1 영역의 컬럼으로부터 유출되는 유량을 제어할 수 있다.The pump may control the flow rate at which the extract flows out of the column of the first zone.

실시예에 따라서, 탈착제 유입 포트, 공급 원료 유입 포트, 라피네이트 유출 포트 및 추출물 유출 포트가 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역에 존재하는 컬럼과 포트 스위칭 주기(port switching time)에 따라 개별적으로 연결될 수 있다.According to an embodiment, a column and port switching cycle in which a desorbent inlet port, a feedstock inlet port, a raffinate outlet port and an extract outlet port are present in the first region, the second region and the third region. can be connected individually according to time).

이에 따라, 상기 4개의 포트는 순차적으로 각 영역에 포함된 컬럼과 연결될 수 있다.Accordingly, the four ports can be sequentially connected to the columns included in each area.

도 3b를 참조하면, 포트 스위칭 주기가 흐르면 탈착제 유입포트, 공급 원료 유입 포트, 라피네이트 유출 포트 및 추출물 유출 포트가 한 컬럼씩 이동할 수 있다.Referring to FIG. 3B, when the port switching cycle flows, the desorbent inlet port, the feedstock inlet port, the raffinate outlet port, and the extract outlet port may move by column.

상기 포트 스위칭 주기마다 상기 4개의 포트와 각 영역의 컬럼 간의 연결을 스위칭시키면 2,3-부탄디올을 연속적으로 분리할 수 있다.By switching the connection between the four ports and the columns of each region in each port switching cycle, 2,3-butanediol can be continuously separated.

2,3-부탄디올의 흡착 분리 과정을 자세히 다루기에 앞서, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 SMB 공정을 통한 2,3-부탄디올의 흡착 분리 원리에 대해 설명하도록 한다.Before detailing the adsorptive separation process of 2,3-butanediol, the principle of adsorptive separation of 2,3-butanediol through the SMB process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A and 3B.

도 3a에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 SMB 공정은 4개의 포트가 일정 시간 간격마다 유체의 흐름 방향을 따라 컬럼 한 개의 길이만큼 스위칭되도록 설정될 수 있다.The SMB process according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3A may be set such that four ports are switched by the length of one column along the flow direction of the fluid at predetermined time intervals.

실시예에 따라서 상기 SMB 공정은 추출물인 라세믹-2,3-부탄디올의 유속이 각 포트의 스위칭 속도(=컬럼 길이/포트 스위칭 주기)보다 작도록 설계될 수 있다.According to an embodiment, the SMB process may be designed such that the flow rate of the racemic-2,3-butanediol extract is smaller than the switching speed (= column length / port switching cycle) of each port.

따라서, 공급 원료 유입 포트틀 통해 제3 영역으로 들어온 라세믹-2,3-부탄디올은 포트가 스위칭 될 때마다 유체 흐름 방향과 반대 방향으로 이동하게 된다.Thus, racemic-2,3-butanediol entering the third zone through the feedstock inlet portlet moves in the opposite direction to the fluid flow direction each time the port is switched.

즉, 상기 라세믹-2,3-부탄디올은 제3 영역에서 제2 영역으로, 제2 영역에서 제1 영역으로 진입하게 된다.That is, the racemic-2,3-butanediol enters the second region from the third region and enters the first region from the second region.

제1 영역으로 진입한 라세믹-2,3-부탄디올은 탈착제 흐름에 영향을 받아 추출물 유출 포트로 이동하게 되고, 추출물 유출 포트를 통해 상기 SMB 공정 외부로 배출된다.Racemic-2,3-butanediol entering the first zone is moved to the extract outlet port under the influence of the desorbent flow, and is discharged out of the SMB process through the extract outlet port.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법은 분리하고자 하는 두 이성질체의 유속과 각 4개의 포트의 스위칭 속도(= 컬럼 길이/포트 스위칭 주기)간의 차이를 이용한다.That is, the adsorptive separation method of the 2,3-butanediol isomer according to the embodiment of the present invention uses the difference between the flow rates of the two isomers to be separated and the switching speed of each of the four ports (= column length / port switching cycle).

상기 흡착제와 흡착 강도가 작은 메조-2,3-부탄디올의 유속은 4개의 포트의 스위칭 속도보다 빠르게 하고, 상기 흡착제와 흡착 강도가 큰 라세믹-2,3-부탄디올의 유속은 각 4개의 포트의 스위칭 속도보다 느리게 되도록 상기 SMB 공정의 운전 조건이 설정된다면, 2,3-부탄디올 이성질체의 연속적인 분리가 가능하다.The flow rate of the meso-2,3-butanediol with the adsorbent and the small adsorption strength is faster than the switching speed of four ports, and the flow rate of the racemic-2,3-butanediol with the adsorption agent and the large adsorption strength is four If the operating conditions of the SMB process are set to be slower than the switching speed, continuous separation of 2,3-butanediol isomers is possible.

이때, 2,3-부탄디올 이성질체의 연속 분리가 가능하기 위해, 유체의 흐름 방향으로 기준으로, 상기 공급 원료는 상기 SMB 공정 장치 내에서 흐르고 있는 라세믹-2,3-부탄디올의 선단(front)과 상기 SMB 공정 장치 내에서 흐르고 있는 메조-2,3-부탄디올의 후단(rear) 사이에 주입되어야 한다.In this case, in order to enable continuous separation of the 2,3-butanediol isomer, the feedstock is based on the front of racemic-2,3-butanediol flowing in the SMB process apparatus based on the flow direction of the fluid. It must be injected between the rear of meso-2,3-butanediol flowing in the SMB process apparatus.

따라서, 상기 공급 원료는 제2 영역과 제3 영역 사이에 주입되어야 하며, 이에 따라 공급 원료 유입 포트는 제2 영역과 제3 영역 사이에 위치한다.Thus, the feedstock must be injected between the second zone and the third zone, so that the feedstock inlet port is located between the second zone and the third zone.

상술한 바와 같이, 상기 메조-2,3-부탄디올은 라피네이트 유출 포트를 통해 유출된다.As mentioned above, the meso-2,3-butanediol is discharged through the raffinate outlet port.

이때 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되는 메조-2,3-부탄디올은 상기 SMB 공정 장치 내에서 흐르고 있는 상기 메조-2,3-부탄디올의 선단에 해당한다.The meso-2,3-butanediol flowing out through the raffinate outlet port corresponds to the tip of the meso-2,3-butanediol flowing in the SMB process apparatus.

반면, 상기 메조-2,3-부탄디올의 후단의 경우 라피네이트 유출 포트 근처에 위치하고 있는 것이 아니라 제2 영역 내에 위치하게 된다.On the other hand, the rear end of the meso-2,3-butanediol is not located near the raffinate outlet port but is located in the second region.

이는 상기 메조-2,3-부탄디올의 후단을 제2 영역에 가두어, 상기 메조-2,3-부탄디올의 후단이 추출물 유출 포트로 접근하는 것을 방지할 수 있다.This may trap the rear end of the meso-2,3-butanediol in the second region, thereby preventing the rear end of the meso-2,3-butanediol from accessing the extract outlet port.

즉, 제2 영역은 상기 메조-2,3-부탄디올의 후단을 구속(confine)시켜 상기 라세믹-2,3-부탄디올과의 혼합을 방지할 수 있다.That is, the second region may confine the rear end of the meso-2,3-butanediol to prevent mixing with the racemic-2,3-butanediol.

정리하자면, 공급 원료 유입 포트를 통해 제3 영역으로 유입되는 공급 원료에 포함된 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올은 흡착제와의 흡착 강도의 차이로 인해 서로 다른 흐름 속도를 가지게 된다.In summary, the meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol contained in the feedstock flowing into the third zone through the feedstock inlet port have different flow rates due to the difference in adsorption strength with the adsorbent. Will have

상기 메조-2,3-부탄디올은 흡착제와의 흡착 강도가 상기 라세믹-2,3-부탄디올보다 작아 상대적으로 더 큰 흐름 속도를 가진다.The meso-2,3-butanediol has a relatively higher flow rate because the adsorption strength with the adsorbent is smaller than the racemic-2,3-butanediol.

따라서, 상기 메조-2,3-부탄디올의 선단 부분은 제3 영역의 끝부분까지 흘러가게 되고 라피네이트 유출 포트를 통해 유출된다.Thus, the tip portion of the meso-2,3-butanediol flows to the end of the third region and flows out through the raffinate outlet port.

반면, 상기 라세믹-2,3-부탄디올은 흡착제와의 흡착 강도가 상기 메조-2,3-부탄디올보다 커 상대적으로 더 작은 흐름 속도를 가진다.On the other hand, the racemic-2,3-butanediol has a relatively lower flow rate because the adsorption strength with the adsorbent is greater than the meso-2,3-butanediol.

따라서, 상기 라세믹-2,3-부탄디올은 제3 영역의 끝부분까지 도달되지 못하며, 이 상태에서 포트 스위칭이 일어나면 제3 영역 내 체류하고 있는 상기 라세믹-2,3-부탄디올 성분 전체와 상기 메조-2,3-부탄디올 성분의 후단 부분은 제2 영역으로 이동하게 된다.Therefore, the racemic-2,3-butanediol does not reach the end of the third region, and when the port switching occurs in this state, the racemic-2,3-butanediol component and the whole remaining in the third region and the The rear end portion of the meso-2,3-butanediol component is moved to the second region.

제2 영역에서는 상기 메조-2,3-부탄디올의 흐름 속도가 포트 스위칭 속도보다 크기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 SMB 공정 동안 제1 영역으로 넘어가지 않는다.In the second region, since the flow rate of the meso-2,3-butanediol is greater than the port switching speed, the second region does not go to the first region during the SMB process.

반면 제2 영역 내에 있는 라세믹-2,3-부탄디올의 경우 흐름 속도가 포트 스위칭 속도보다 작기 때문에, 다음 차례의 포트 스위칭이 개시되면 제1 영역으로 넘어가게 된다.On the other hand, in the case of the racemic-2,3-butanediol in the second region, since the flow rate is smaller than the port switching rate, the next port switching is started, and then the first region is moved.

이와 같이 제1 영역으로 넘어간 라세믹-2,3-부탄디올은 탈착제 유입 포트로 유입되는 탈착제 흐름의 도움을 받아 제1 영역의 끝부분까지 도달하여, 궁극적으로 추출물 유출 포트를 통해 유출된다.The racemic-2,3-butanediol thus passed to the first zone reaches the end of the first zone with the aid of the desorbent flow entering the desorbent inlet port and ultimately flows out through the extract outlet port.

따라서, 본 발명의 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법은 SMB 공정을 이용하여 2,3-부탄디올의 이성질체를 연속적으로 분리할 수 있어, 높은 생산성을 얻을 수 있을 뿐 아니라 분리 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the adsorptive separation method of the 2,3-butanediol isomer of the present invention can continuously separate the isomers of 2,3-butanediol by using the SMB process, thereby obtaining high productivity and improving the separation efficiency. have.

이하, 도 4a 내지 도 4e를 통하여 본 발명의 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 과정을 SMB 장치 구조와 함께 보다 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the adsorptive separation process of the 2,3-butanediol isomer of the present invention will be described in more detail together with the SMB device structure through FIGS. 4A to 4E.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 N번째 단계를 도시한 모식도이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 (N+1)번째 단계를 도시한 모식도이며, 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 (N+2)번째 단계를 도시한 모식도이고, 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 (N+3)번째 단계를 도시한 모식도이며, 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리를 위한 SMB 공정의 (N+4)번째 단계를 도시한 모식도이다.Figure 4a is a schematic diagram showing the N-th step of the SMB process for the adsorptive separation of the 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, Figure 4b is a 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram showing the (N + 1) th step of the SMB process for adsorptive separation, Figure 4c is a (N + 2) th of the SMB process for the adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention Figure 4d is a schematic diagram showing the steps, Figure 4d is a schematic diagram showing the (N + 3) step of the SMB process for the adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, Figure 4e It is a schematic diagram showing the (N + 4) th step of the SMB process for adsorptive separation of 2,3-butanediol isomer according to the embodiment.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 SMB 장치는 4개의 포트(탈착제 유입 포트(D), 공급 원료 유입 포트(F), 라피네이트 유출 포트(R) 및 추출물 유출 포트(E)), 3개의 펌프(P), 5개의 컬럼(100, 200, 300, 400, 500), 5개의 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50) 및 서큘레이터(circulator)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 4a, the SMB device according to an embodiment of the present invention has four ports (desorbent inlet port (D), feedstock inlet port (F), raffinate outlet port (R) and extract outlet port (E) ), Three pumps (P), five columns (100, 200, 300, 400, 500), five rotary valves (10, 20, 30, 40, 50) and a circulator. .

상기 5개의 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)는 각각 5개의 연결 포트를 구비할 수 있는데, 상기 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)의 회전에 따라 각각의 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)의 어느 하나의 연결 포트만 개방되어 탈착제 유입 포트(D), 공급 원료 유입 포트(F), 라피네이트 유출 포트(R) 및 추출물 유출 포트(E)와 유체 소통이 가능하다.Each of the five rotary valves 10, 20, 30, 40, and 50 may have five connection ports. Each of the rotary valves 10, 20, 30, 40, and 50 may be rotated according to rotation of the rotary valves 10, 20, 30, 40, and 50. Only one connection port of (10, 20, 30, 40, 50) is opened, so that the desorbent inlet port (D), feedstock inlet port (F), raffinate outlet port (R) and extract outlet port (E) and Fluid communication is possible.

다시 말해, 탈착제 유입 포트(D), 공급 원료 유입 포트(F), 라피네이트 유출 포트(R) 및 추출물 유출 포트(E)에 연결되는 유로는 각각 5개의 분기점을 가지고, 이에 따라 5개의 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)와 모두 연결되어 있으며, 이후 어느 하나의 연결 포트가 개방됨에 따라 특정 로터리 밸브에 연결된다.In other words, the flow paths connected to the desorbent inlet port (D), the feedstock inlet port (F), the raffinate outlet port (R) and the extract outlet port (E) each have five branch points, thus five rotary The valves 10, 20, 30, 40 and 50 are all connected to each other, and as a result, any one connection port is then connected to a specific rotary valve.

이하에서는 구체적인 작동 방식 및 2,3-부탄디올 이성질체가 흡착 분리되는 원리에 대해 설명한다.The following describes the specific mode of operation and the principle of adsorptive separation of 2,3-butanediol isomers.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 4개의 포트는 탈착제 유입 포트(D), 추출물 유출 포트(E), 공급 원료 유입 포트(F) 및 라피네이트 유출 포트(R) 순서로 배치될 수 있다.As shown in Figure 4a, the four ports may be arranged in the order of desorbent inlet (D), extract outlet (E), feedstock inlet (F) and raffinate outlet (R).

도 4a는 SMB 장치에서 상기 4개의 포트가 로터리 밸브의 연결 포트에 의해 컬럼과 연결되는 위치를 도시하며, 이를 제1 위치(N번째 단계)라 하도록 한다.Figure 4a shows the position where the four ports are connected to the column by the connection port of the rotary valve in the SMB device, which is referred to as the first position (Nth step).

마찬가지로, 도 4b는 제1 위치와 상이한 포트-컬럼 연결 관계인 제2 위치((N+1)번째 단계)에서의 SMB 장치, 도 4c는 제3 위치((N+2)번째 단계)에서의 SMB 장치, 도 4d는 제4 위치((N+3)번째 단계)에서의 SMB 장치, 도 4e는 제5 위치((N+4)번째 단계)에서의 SMB 장치를 도시한다.Similarly, FIG. 4B shows the SMB device at the second position ((N + 1) th stage) which is in a different port-column connection relationship with the first position, and FIG. 4C shows the SMB at the third position ((N + 2) th stage). 4D shows the SMB device in the fourth position ((N + 3) th step), and FIG. 4E shows the SMB device in the fifth position ((N + 4) th step).

실시예에 따라서는 상기 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치, 제4 위치 및 제5 위치는 연속적으로 순환될 수 있다.In some embodiments, the first position, the second position, the third position, the fourth position, and the fifth position may be continuously cycled.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 SMB 장치는 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치, 제4 위치 및 제5 위치의 순서로 작동한 후 다시 제1 위치로 회귀하는 방식으로 작동된다.That is, the SMB device according to the embodiment of the present invention operates in the order of the first position, the second position, the third position, the fourth position, and the fifth position, and then returns to the first position.

상기 4개의 포트의 특정 위치로의 설정은 로터리 밸브의 회전에 의해 이루어진다.The setting of the four ports to specific positions is made by the rotation of the rotary valve.

즉, 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)의 제1 연결 포트(10a, 20a, 30a, 40a, 50a)가 개방되어 제1 위치로 설정되고, 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)가 회전하여 제2 연결 포트(10b, 20b, 30b, 40b, 50b)가 개방됨으로써 제2 위치로 설정되고, 다시 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)가 회전하여 제3 연결 포트(10c, 20c, 30c, 40c, 50c)가 개방됨으로써 제3 위치로 설정되고, 다시 로터리 밸브가 회전하여 제4 연결 포트(10d, 20d, 30d, 40d, 50d)가 개방됨으로써 제4 위치로 설정되고, 다시 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)가 회전하여 제5 연결 포트(10e, 20e, 30e, 40e, 50e)가 개방됨으로써 제5 위치로 설정되고, 로터리 밸브가 회전하면 다시 제1 위치로 설정된다.That is, the first connection ports 10a, 20a, 30a, 40a, 50a of the rotary valves 10, 20, 30, 40, 50 are opened to the first position, and the rotary valves 10, 20, 30, 40, 50 are rotated so that the second connection ports 10b, 20b, 30b, 40b, 50b are opened and set to the second position, and the rotary valves 10, 20, 30, 40, 50 are rotated again. The third connection ports 10c, 20c, 30c, 40c, and 50c are set to the third position by opening, and the rotary valve is rotated again to open the fourth connection ports 10d, 20d, 30d, 40d, and 50d, thereby opening the fourth position. Position, the rotary valves 10, 20, 30, 40, and 50 are rotated to open the fifth connection ports 10e, 20e, 30e, 40e, and 50e, and are set to the fifth position. Rotation sets it back to the first position.

도 4a의 제1 위치(N번째 단계)에서는 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)의 제1 연결 포트(10a, 20a, 30a, 40a, 50a)만 개방되고 제2 연결 포트(10b, 20b, 30b, 40b, 50b), 제3 연결 포트(10c, 20c, 30c, 40c, 50c), 제4 연결 포트(10d, 20d, 30d, 40d, 50d) 및 제5 연결 포트(10e, 20e, 30e, 40e, 50e)는 폐쇄된다.In the first position (Nth step) of FIG. 4A, only the first connection ports 10a, 20a, 30a, 40a, 50a of the rotary valves 10, 20, 30, 40, 50 are opened and the second connection port 10b is opened. , 20b, 30b, 40b, 50b, third connection ports 10c, 20c, 30c, 40c, 50c, fourth connection ports 10d, 20d, 30d, 40d, 50d and fifth connection ports 10e, 20e , 30e, 40e, 50e) are closed.

제1 위치에서, 탈착제 유입 포트(D)는 제1 로터리 밸브(10)와 연결되고, 추출물 유출 포트(E)는 제2 로터리 밸브(20)와 연결되고, 공급 원료 유입 포트(F)는 제4 로터리 밸브(40)와 유입되고, 라피네이트 유출 포트(R)는 제1 로터리 밸브(10)와 연결된다.In the first position, the desorbent inlet port D is connected with the first rotary valve 10, the extract outlet port E is connected with the second rotary valve 20, and the feedstock inlet port F is Inflow with the fourth rotary valve 40, the raffinate outlet port (R) is connected to the first rotary valve (10).

이에 따라, 탈착제 유입 포트(D)로부터 유입되는 탈착제는 제1 로터리 밸브(10) 및 제1 영역에 포함된 제1 컬럼(100)을 통과한 후 제2 로터리 밸브(20)로 유입된다.Accordingly, the desorbent introduced from the desorbent inlet port D passes through the first rotary valve 10 and the first column 100 included in the first region and then flows into the second rotary valve 20. .

공급 원료 유입 포트(F)로부터 유입되는 2,3-부탄디올은 제1 컬럼(100)을 통과하여 제2 컬럼(200) 및 제3 컬럼(300)을 지난 탈착제와 함께 제4 로터리 밸브(40)로 유입되어 제4 컬럼(400)을 통과한다.2,3-butanediol, which is introduced from the feedstock inlet port F, passes through the first column 100 and passes through the second column 200 and the third column 300 together with the desorbent fourth rotary valve 40. ) Is passed through the fourth column 400.

2,3-부탄디올은 제4 컬럼(400)을 통과하면서 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올이 흡착제와 흡착되는 정도 차이로 인해 유동 속도에 차이가 발생하게 되고, 이로 인해 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올이 분리된다.As the 2,3-butanediol passes through the fourth column 400, a difference in the flow rate occurs due to the difference in the degree of adsorption of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol with the adsorbent. Thus meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol are separated.

메조-2,3-부탄디올은 라세믹-2,3-부탄디올에 비하여 흡착제에 대한 흡착력이 약해 빠르게 이동하는 성분이다.Meso-2,3-butanediol is a component that moves rapidly due to weak adsorption to the adsorbent compared to racemic-2,3-butanediol.

따라서, 2,3-부탄디올은 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올로 분리되며, 각각 시간의 차이를 두고 제5 로터리 밸브(50)에 유입된다.Therefore, 2,3-butanediol is separated into meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol, respectively, and flows into the fifth rotary valve 50 with a time difference.

이때, 메조-2,3-부탄디올은 라피네이트 유출 포트(R)를 통하여 유출되나, 라세믹-2,3-부탄디올은 여러 차례의 포트 스위칭을 통해 탈착제 유입 포트와 추출물 유출 포트 사이의 컬럼(제1 영역 컬럼)으로 이동한 후 추출물 유출 포트를 통해 유출된다.At this time, meso-2,3-butanediol is discharged through the raffinate outlet port (R), but racemic-2,3-butanediol is a column between the desorbent inlet port and the extract outlet port through several port switching ( First column column) and then through the extract outlet port.

추출물 유출 포트를 통해 유출되는 라세믹-2,3-부탄디올 중 일부는 추출물 유출 포트와 공급 원료 유입 포트 상의 컬럼(제2 영역 컬럼)으로 재유입(recycle)된다.Some of the racemic-2,3-butanediol flowing out through the extract outlet port is recycled to a column (second zone column) on the extract outlet port and the feedstock inlet port.

이후 제1 로터리 밸브(10)로 유입된 라세믹-2,3-부탄디올은 제1 로터리 밸브(10)로 유입되는 탈착제와 함께 제2 로터리 밸브(20)로 유입된다.Thereafter, the racemic-2,3-butanediol introduced into the first rotary valve 10 is introduced into the second rotary valve 20 together with the desorbent introduced into the first rotary valve 10.

제2 로터리 밸브(20)로 유입된 라세믹-2,3-부탄디올은 추출물로서 추출물 유출 포트(E)로 유출된다.The racemic-2,3-butanediol introduced into the second rotary valve 20 flows out to the extract outlet port E as an extract.

포트 스위칭 주기에 해당하는 시간이 지나면 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)가 회전하여 도 4b에 도시된 제2 위치로 변경된다.After a time corresponding to the port switching period, the rotary valves 10, 20, 30, 40, and 50 rotate to change to the second position shown in FIG. 4B.

이때 포트 스위칭 주기에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.In this case, a detailed description of the port switching period will be described later.

도 4b를 참조하면, SMB 장치의 제2 위치((N+1)번째 단계)에서는 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)의 제2 연결 포트(10b, 20b, 30b, 40b, 50b)만 개방되고, 제1 연결 포트(10a, 20a, 30a, 40a, 50a), 제3 연결 포트(10c, 20c, 30c, 40c, 50c), 제4 연결 포트(10d, 20d, 30d, 40d, 50d) 및 제5 연결 포트(10e, 20e, 30e, 40e, 50e)는 폐쇄된다.Referring to FIG. 4B, the second connection ports 10b, 20b, 30b, 40b, and 50b of the rotary valves 10, 20, 30, 40, and 50 in the second position ((N + 1) th stage) of the SMB device are shown. ) Only open, the first connection port (10a, 20a, 30a, 40a, 50a), the third connection port (10c, 20c, 30c, 40c, 50c), the fourth connection port (10d, 20d, 30d, 40d, 50d) and the fifth connection ports 10e, 20e, 30e, 40e, 50e are closed.

상기 제1 위치와 비교해보면, 제2 위치에서는 상기 4개의 포트와 연결되는 로터리 밸브들이 하나씩 이동된다.Compared with the first position, in the second position, rotary valves connected to the four ports are moved one by one.

다시 말해 제2 위치에서, 탈착제 유입 포트(D)는 제2 로터리 밸브(20)와 연결되고, 추출물 유출 포트(E)는 제3 로터리 밸브(30)와 연결되고, 공급 원료 유입 포트(F)는 제5 로터리 밸브(50)와 연결되고, 라피네이트 유출 포트(R)는 제2 로터리 밸브(20)와 연결된다.In other words, in the second position, the desorbent inlet port D is connected with the second rotary valve 20, the extract outlet port E is connected with the third rotary valve 30, and the feedstock inlet port F ) Is connected to the fifth rotary valve 50, and the raffinate outlet port R is connected to the second rotary valve 20.

이에 따라, 탈착제 유입 포트(D)로부터 유입되는 탈착제는 제2 로터리 밸브(20) 및 제2 컬럼(200)을 통과하여 제3 로터리 밸브(30)로 유입된다. 이후 탈착제는 제3 컬럼(300)을 통과하여 제4 로터리 밸브(40)로 유입된다.Accordingly, the desorbent introduced from the desorbent inlet port D passes through the second rotary valve 20 and the second column 200 and flows into the third rotary valve 30. Thereafter, the desorbent passes through the third column 300 and flows into the fourth rotary valve 40.

공급 원료 유입 포트(F)로부터 유입되는 2,3-부탄디올은 제2 컬럼(200)을 통과하여 제3 컬럼(300) 및 제4 컬럼(400)을 순차적으로 지난 탈착제와 함께 제5 로터리 밸브(50)로 유입되고, 제5 컬럼(500)을 통과한다.2,3-butanediol, which is introduced from the feedstock inlet port F, passes through the second column 200 and the fifth rotary valve together with the desorbent passing sequentially through the third column 300 and the fourth column 400. Inflow to the (50), and passes through the fifth column (500).

그런데 이 시점은 도 4a에서 도시된 제1 위치에서 유입된 2,3-부탄디올 중 라세믹-2,3-부탄디올이 흡착력 차이로 인한 유동 속도의 차이로 인하여 아직 제5 로터리 밸브(50)에 유입되지 못한 시점이다.However, at this time, racemic-2,3-butanediol of 2,3-butanediol introduced at the first position shown in FIG. 4A is still introduced into the fifth rotary valve 50 due to the difference in flow rate due to the difference in adsorption force. This is not the point.

상술한 상황이 발생하도록 전술한 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)의 회전 시간 간격, 즉 포트 스위칭 주기가 조정될 수 있다.The rotation time intervals, i.e., the port switching periods, of the rotary valves 10, 20, 30, 40, and 50 described above may be adjusted so that the above-described situation occurs.

따라서, 제2 위치에서 제5 로터리 밸브(50)에 유입된 2,3-부탄디올은 제5 컬럼(500)을 통과한 후 유동 속도의 차이로 인하여 2,3-부탄디올 이성질체의 분리 작용이 이루어져 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올로 분리되는데, 제1 위치에서 메조-2,3-부탄디올은 제1 로터리 밸브(10)를 통하여 라피네이트 유출 포트(R)로 유출되는 반면, 라세믹-2,3-부탄디올은 제1 위치에서의 메조-2,3-부탄디올과 분리되었으나 아직 제5 로터리 밸브(50)에 유입되지 못하였던 라세믹-2,3-부탄디올과 합쳐져서 보다 높은 수율로 제3 로터리 밸브(30)를 통과한 후 추출물 유출 포트(E)로 유출된다.Therefore, the 2,3-butanediol introduced into the fifth rotary valve 50 at the second position passes through the fifth column 500, and thus the separation of 2,3-butanediol isomers occurs due to the difference in flow rate. -2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol, in which the meso-2,3-butanediol is discharged to the raffinate outlet port (R) through the first rotary valve (10) On the other hand, racemic-2,3-butanediol is combined with racemic-2,3-butanediol, which has been separated from meso-2,3-butanediol in the first position but has not yet entered the fifth rotary valve 50. After passing through the third rotary valve 30 in a high yield it is discharged to the extract outlet port (E).

포트 스위칭 주기에 해당하는 시간이 지나면 로터리 밸브가 회전하여 도 4c에 도시된 제3 위치((N+2)번째 단계)로 변경된다.After a time corresponding to the port switching period, the rotary valve rotates to change to the third position ((N + 2) th step) shown in FIG. 4C.

상기 제3 위치에서는 로터리 밸브의 제3 연결 포트(10c, 20c, 30c, 40c, 50c)만 개방되고, 제1 연결 포트(10a, 20a, 30a, 40a, 50a), 제 2 연결 포트(10b, 20b, 30b, 40b, 50b), 제4 연결 포트(10d, 20d, 30d, 40d, 50d) 및 제5 연결 포트(10e, 20e, 30e, 40e, 50e)는 폐쇄된다.In the third position, only the third connection ports 10c, 20c, 30c, 40c, and 50c of the rotary valve are opened, and the first connection ports 10a, 20a, 30a, 40a, and 50a and the second connection ports 10b, 20b, 30b, 40b and 50b, the fourth connection ports 10d, 20d, 30d, 40d and 50d and the fifth connection ports 10e, 20e, 30e, 40e and 50e are closed.

제2 위치와 비교해보면, 상기 제3 위치에서는 상기 4개의 포트와 연결되는 로터리 밸브들이 하나씩 이동된다.Compared with the second position, in the third position, rotary valves connected to the four ports are moved one by one.

상기 제1 위치 및 제2 위치에서 설명한 것과 마찬가지로, 공급 원료 유입 포트(F)로부터 유입되는 2,3-부탄디올은 제3 컬럼(300), 제4 컬럼(400) 및 제5 컬럼(500)을 통과한 탈착제와 함께 제1 로터리 밸브(10)로 유입되어 제1 컬럼(100)을 통과하는데, 이 시점은 도 4b에 도시된 제2 위치에서 유입되었던 2,3-부탄디올 중 라세믹-2,3-부탄디올이 유동 속도의 차이로 인하여 아직 제1 로터리 밸브(10)에 유입되지 못한 시점이기에 역시 함께 합쳐져서 제4 로터리 밸브(40)를 통과한 후 추출물 유출 포트(E)로 유출된다.As described in the first position and the second position, the 2,3-butanediol introduced from the feedstock inlet port F is used to separate the third column 300, the fourth column 400, and the fifth column 500. With the desorbent passed through, it enters the first rotary valve 10 and passes through the first column 100, at which point racemic-2 in 2,3-butanediol was introduced at the second position shown in FIG. 4B. Since, 3-butanediol has not yet flowed into the first rotary valve 10 due to the difference in flow rate, it is also joined together and passed through the fourth rotary valve 40 and then flows out to the extract outlet port E.

2,3-부탄디올 중 메조-2,3-부탄디올은 제3 로터리 밸브(30)를 통과한 후 라피네이트 유출 포트(R)로 유출된다.Meso-2,3-butanediol in 2,3-butanediol passes through the third rotary valve 30 and then flows out to the raffinate outlet port R.

포트 스위칭 주기에 해당하는 시간이 지나면 로터리 밸브가 회전하여 도 4d에 도시된 제4 위치((N+3)번째 단계)로 변경된다.After a time corresponding to the port switching period, the rotary valve rotates to change to the fourth position ((N + 3) th step) shown in FIG. 4D.

상기 제4 위치에서는 로터리 밸브의 제4 연결 포트(10d, 20d, 30d, 40d, 50d)만 개방되고, 제1 연결 포트(10a, 20a, 30a, 40a, 50a), 제 2 연결 포트(10b, 20b, 30b, 40b, 50b), 제3 연결 포트(10c, 20c, 30c, 40c, 50c) 및 제5 연결 포트(10e, 20e, 30e, 40e, 50e)는 폐쇄된다.In the fourth position, only the fourth connection ports 10d, 20d, 30d, 40d, and 50d of the rotary valve are opened, and the first connection ports 10a, 20a, 30a, 40a, and 50a and the second connection ports 10b, 20b, 30b, 40b and 50b, the third connection ports 10c, 20c, 30c, 40c and 50c and the fifth connection ports 10e, 20e, 30e, 40e and 50e are closed.

제3 위치와 비교해보면, 상기 제4 위치에서는 상기 4개의 포트와 연결되는 로터리 밸브들이 하나씩 이동된다.Compared with the third position, the rotary valves connected to the four ports are moved one by one in the fourth position.

상기 제1 위치, 제2 위치 및 제3 위치에서 설명한 것과 마찬가지로, 공급 원료 유입 포트(F)로부터 유입되는 2,3-부탄디올은 제4 컬럼(400), 제5 컬럼(500) 및 제1 컬럼(100)을 순차적으로 통과한 탈착제와 함께 제2 로터리 밸브(20)로 유입되어 제2 컬럼(200)을 통과하는데, 이 시점은 도 4c에 도시된 제3 위치에서 유입되었던 2,3-부탄디올 중 라세믹-2,3-부탄디올이 유동 속도의 차이로 인하여 아직 제2 로터리 밸브(20)에 유입되지 못한 시점이기에 역시 함께 합쳐져서 제5 로터리 밸브(50)를 통과한 후 추출물 유출 포트(E)로 유출된다.As described in the first position, the second position, and the third position, the 2,3-butanediol introduced from the feedstock inlet port F may be the fourth column 400, the fifth column 500, and the first column. The dewatering agent passed sequentially through (100) is introduced into the second rotary valve 20 and passes through the second column 200, at which point 2,3- which was introduced at the third position shown in FIG. 4C. Since racemic-2,3-butanediol in butanediol has not yet flowed into the second rotary valve 20 due to the difference in flow rate, it is also added together and passes through the fifth rotary valve 50 to extract the extraction port (E). Out).

2,3-부탄디올 중 메조-2,3-부탄디올은 제4 로터리 밸브(40)를 통과한 후 라피네이트 유출 포트(R)(R)로 유출된다.Meso-2,3-butanediol in the 2,3-butanediol passes through the fourth rotary valve 40 and then flows out to the raffinate outlet port (R) (R).

포트 스위칭 주기에 해당하는 시간이 지나면 로터리 밸브가 회전하여 도 4e에 도시된 제5 위치((N+4)번째 단계)로 변경된다.After a time corresponding to the port switching period, the rotary valve rotates to change to the fifth position ((N + 4) th step) shown in FIG. 4E.

상기 제5 위치에서는 로터리 밸브의 제5 연결 포트(10e, 20e, 30e, 40e, 50e)만 개방되고, 제1 연결 포트(10a, 20a, 30a, 40a, 50a), 제 2 연결 포트(10b, 20b, 30b, 40b, 50b), 제3 연결 포트(10c, 20c, 30c, 40c, 50c) 및 제4 연결 포트(10d, 20d, 30d, 40d, 50d)는 폐쇄된다.In the fifth position, only the fifth connection ports 10e, 20e, 30e, 40e, and 50e of the rotary valve are opened, and the first connection ports 10a, 20a, 30a, 40a, and 50a and the second connection ports 10b, 20b, 30b, 40b and 50b, the third connection ports 10c, 20c, 30c, 40c and 50c and the fourth connection ports 10d, 20d, 30d, 40d and 50d are closed.

제4 위치와 비교해보면, 상기 제5 위치에서는 상기 4개의 포트와 연결되는 로터리 밸브들이 하나씩 이동된다.Compared to the fourth position, in the fifth position, rotary valves connected to the four ports are moved one by one.

상기 제1 위치 내지 제4 위치에서 설명한 것과 마찬가지로, 공급 원료 유입 포트(F)로부터 유입되는 2,3-부탄디올은 제5 컬럼(500), 제1 컬럼(100) 및 제2 컬럼(200)을 순차적으로 통과한 탈착제와 함께 제3 로터리 밸브(30)로 유입되어 제3 컬럼(300)을 통과하는데, 이 시점은 도 4d에 도시된 제4 위치에서 유입되었던 2,3-부탄디올 중 라세믹-2,3-부탄디올이 유동 속도의 차이로 인하여 아직 제3 로터리 밸브(30)에 유입되지 못한 시점이기에 역시 함께 합쳐져서 제1 로터리 밸브(10)를 통과한 후 추출물 유출 포트(E)로 유출된다.As described in the first to fourth positions, the 2,3-butanediol introduced from the feedstock inlet port F is used to separate the fifth column 500, the first column 100, and the second column 200. The desorption agent passed sequentially through the third rotary valve 30 and passed through the third column 300, at which point the racemic of 2,3-butanediol which was introduced at the fourth position shown in FIG. 4D. Since -2,3-butanediol has not yet flowed into the third rotary valve 30 due to the difference in flow rate, it is also joined together and passed through the first rotary valve 10 and then flows out to the extract outlet port E. .

2,3-부탄디올 중 메조-2,3-부탄디올은 제5 로터리 밸브(50)를 통과한 후 라피네이트 유출 포트(R)(R)로 유출된다.Meso-2,3-butanediol in 2,3-butanediol passes through the fifth rotary valve 50 and then flows out to the raffinate outlet port (R) (R).

포트 스위칭 주기에 해당하는 시간이 지나면 로터리 밸브(10, 20, 30, 40, 50)가 회전하여 다시 도 4a에 도시되는 제 1 위치로 변경되고, 위의 과정이 연속적으로 진행된다.After a time corresponding to the port switching period, the rotary valves 10, 20, 30, 40, and 50 rotate to change to the first position shown in FIG. 4A again, and the above process is continuously performed.

이상으로 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법을 SMB 장치의 구동 방식과 함께 설명하였으며, 이하 본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 공정 조건을 실험 과정과 함께 설명하도록 한다.The adsorptive separation of the 2,3-butanediol isomer according to the embodiment of the present invention has been described together with the driving method of the SMB apparatus, and the process conditions of the 2,3-butanediol isomer according to the embodiment of the present invention are described below Explain together.

후술할 실험은 단일 컬럼에서 2,3-부탄디올 이성질체에 대한 흡착 파라미터를 구하는 실험과, SMB 공정에서 2,3-부탄디올의 이성질체 분리 효율을 확인하는 실험으로서 다음과 같이 진행되었다.The experiment to be described later was performed as a test for determining the adsorption parameters for 2,3-butanediol isomer in a single column, and to determine the isomer separation efficiency of 2,3-butanediol in the SMB process as follows.

1. 재료1. Material

메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올의 혼합물인 2,3-부탄디올은 시그마-알드리치 사(Sigma-Aldrich Co. (USA))에서 구입하여 본 발명에서 분리될 공급 원료(feed)로 사용하였다.2,3-butanediol, a mixture of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol, was purchased from Sigma-Aldrich Co. feed).

상기 2,3-부탄디올(순도: 98%)은 추가적인 정제 과정 없이 사용되었다.The 2,3-butanediol (purity: 98%) was used without further purification.

본 발명에 대한 실험에 사용된 탈착제는 3차 증류수(Distilled deionized water, DDW)로, 밀리포어 사(Millipore (Bedford, MA))에서 구입한 밀리-Q-시스템(Milli-Q system)으로부터 얻었다.The desorbent used in the experiments for the present invention was obtained from Distilled deionized water (DDW) from the Milli-Q system purchased from Millipore (Bedford, Mass.). .

고성능 액체 크로마토그래피(High-performance liquid chromatography, HPLC) 분석에서 이동상(mobile-phase)의 주요 성분으로 사용된 황산은 시그마-알드리치 사(Sigma-Aldrich Co. (USA))에서 구입하였다.Sulfuric acid used as a major component of the mobile phase in high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis was purchased from Sigma-Aldrich Co. (USA).

본 발명의 실험에 사용된 폴리디비닐벤젠 성분의 크로마라이트-PCG600M 레진(Chromalite-PCG600M resin)은 퓨로라이트 사(Purolite Co. (USA))로부터 구입하여 흡착제로 사용하였다. 상기 흡착제의 평균 입자 크기는 75μm이다.Chromalite-PCG600M resin of polydivinylbenzene component used in the experiment of the present invention was purchased from Purolite Co. (USA) and used as an adsorbent. The average particle size of the adsorbent is 75 μm.

상기 흡착제를 바이오-켐 플루이딕스 사(Bio-Chem Fluidics Co. (USA))에서 구입한 옴니핏(Omnifit) 크로마토그래피 컬럼(2.5Х22 cm)에 충진하여 사용하였다.The adsorbent was used by filling into an Omnifit chromatography column (2.5Х22 cm) purchased from Bio-Chem Fluidics Co. (USA).

추적자 분자(tracer-molecule) 펄스 실험을 통해 얻은 컬럼의 입자 간 공극률과 입자 내 공극률은 각각 0.372와 0.654이었다.The interparticle porosity and intraparticle porosity of the column obtained through tracer-molecule pulse experiments were 0.372 and 0.654, respectively.

상기 컬럼은 상기 흡착제에 대한 2,3-부탄디올의 이성질체 성분에 대한 흡착 파라미터 결정 실험과, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 연속 분리를 위한 SMB 실험에 사용되었다.The column was used for adsorption parameter determination experiments for the isomeric component of 2,3-butanediol on the adsorbent and SMB experiments for the continuous separation of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol.

2. 장치2. Device

(1) 단일 컬럼 실험 장치(1) single column experiment apparatus

단일 컬럼 실험에는 영-린 인스트루먼트 사(Young-Lin Instrument (Korea)) 기업에서 구매한 영-린 HPLC(Young-Lin HPLC) 시스템을 사용하였다.Single column experiments were carried out using a Young-Lin HPLC (Young-Lin HPLC) system purchased from Young-Lin Instrument (Korea).

상기 영-린 HPLC 시스템은 2개의 영-린 SP-930D(Young-Lin SP-930D) 펌프, 영-린 RI 750F 감지기(Young-Lin RI 750F detector)와 영-린 오토크로-3000(Young-Lin Autochro-3000) 소프트웨어로 구성된다.The Young-Lin HPLC system includes two Young-Lin SP-930D pumps, a Young-Lin RI 750F detector and a Young-Lin Auto-Cro-3000. Lin Autochro-3000) software.

영-린 SP-930D(Young-Lin SP-930D) 펌프는 2,3-부탄디올의 원활한 이송을 담당하며, 영-린 RI 750F 검출기(Young-Lin RI 750F detector)는 컬럼으로부터 유출된 2,3-부탄디올 내의 각 성분 농도를 실시간으로 모니터링한다.The Young-Lin SP-930D pump is responsible for the smooth transfer of 2,3-butanediol, while the Young-Lin RI 750F detector is used to pump 2,3 from the column. Monitor each component concentration in butanediol in real time.

영-린 오토크로-3000(Young-Lin Autochro-3000) 소프트웨어는 상기 펌프와 상기 검출기의 제어 및 데이터 수집을 담당한다.Young-Lin Autochro-3000 software is responsible for the control and data collection of the pump and the detector.

단일 컬럼의 온도를 40°C로 유지하기 위해 바이오-켐 플루이딕스 사(Bio-Chem Fluidics Co. (Boonton, NJ))에서 구입한 컬럼 자켓을 사용하였다.A column jacket purchased from Bio-Chem Fluidics Co. (Boonton, NJ) was used to maintain the temperature of a single column at 40 ° C.

상기 컬럼 자켓을 통해 40℃의 물을 지속적으로 순환시키기 위해서, 한백 사(Hanbaek Co. (Korea))에서 구입한 HST-250WL 서큘레이터(circulator)를 사용하였다.In order to continuously circulate water at 40 ℃ through the column jacket, HST-250WL circulator purchased from Hanbaek Co. (Korea) was used.

또한, 탈착제와 2,3-부탄디올 수용액이 담긴 저장조(reservoir)를 각각 제이오텍 사(Jeio Tech Co. (Korea))에서 구입한 BW-20G 수조에 담가 40°C로 유지시켰다.In addition, a reservoir containing a desorbent and 2,3-butanediol aqueous solution (reservoir) was immersed in a BW-20G bath purchased from Jeio Tech Co. (Korea), respectively, and maintained at 40 ° C.

(2) SMB 공정 장치(2) SMB process equipment

본 발명의 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올의 분리를 확인하는 SMB 공정 장치는 3-영역 개방형(3-zone open-loop) 방식에 기반을 둔다.The SMB process apparatus for confirming the separation of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol of the present invention is based on a 3-zone open-loop scheme.

상기 SMB 공정 장치는 제1 영역에 컬럼 1개, 제2 영역에 컬럼 2개, 제3 영역에 컬럼 2개를 배치하고, 탈착제 유입 포트→추출물 유출 포트→공급 원료 유입 포트→라피네이트 유출 포트 순서로 배치한다.The SMB process apparatus includes one column in the first zone, two columns in the second zone, and two columns in the third zone, and a desorbent inlet port → extract outlet port → feedstock inlet port → raffinate outlet port. Place them in order.

또한, 상기 SMB 공정 장치는 5개의 로터리 밸브(rotary valve) 및 3대의 펌프를 포함한다.The SMB process apparatus also includes five rotary valves and three pumps.

상기 로터리 밸브는 VICI 발코 인스트루먼트 사(VICI Valco Instrument Co. (USA))에서 구입한 셀렉트-트래핑(Select-Trapping, ST) 밸브이며, 각 컬럼과 각 포트를 연결하여 2,3-부탄디올의 연속 분리가 가능한 흐름 구조를 유지하도록 한다.The rotary valve is a Select-Trapping (ST) valve purchased from VICI Valco Instrument Co. (USA) and connects each column and each port to continuously separate 2,3-butanediol. Try to keep the flow structure as much as possible.

상기 로터리 밸브의 제어는 랩뷰(Labview) 8.0 소프트웨어(National Instruments Co., USA)를 이용하여 수행하였다.The control of the rotary valve was performed using Labview 8.0 software (National Instruments Co., USA).

상기 SMB 공정 장치의 공급 원료 유입 포트와 탈착제 유입 포트로 주입되는 유체의 흐름은 워터스(Waters) 기업에서 구입한 워터스 515 HPLC(Waters 515 HPLC) 펌프를 이용하여 유량을 제어하였다.The flow of fluid into the feedstock inlet port and the desorbent inlet port of the SMB process apparatus was controlled by using a Waters 515 HPLC pump purchased from Waters Corporation.

추출물 유출 포트로 배출되는 라세믹-2,3-부탄디올의 유체 흐름은 영-린 인스트루먼트 사(Young-Lin Instrument)에서 구입한 영-린 SP-930D(Young-Lin SP-930D) 펌프를 사용하여 유량을 제어하였다.The fluid flow of racemic-2,3-butanediol to the extract outlet port was controlled using a Young-Lin SP-930D pump purchased from Young-Lin Instrument. Flow rate was controlled.

라피네이트 유출 포트로 배출되는 메조-2,3-부탄디올의 유량(flow rate)은 별도의 펌프 없이 물질 수지(mass balance)에 의해 유량이 결정되도록 하였다.The flow rate of meso-2,3-butanediol discharged to the raffinate outlet port was such that the flow rate was determined by mass balance without a separate pump.

(3) HPLC 농도 분석 장치(3) HPLC concentration analyzer

메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 연속 분리를 위한 SMB 실험으로부터 얻은 샘플들의 농도를 분석하기 위한 장치로 워터스 HPLC(Waters HPLC) 시스템을 사용하였다.A Waters HPLC system was used as an apparatus to analyze the concentration of samples obtained from SMB experiments for the continuous separation of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol.

워터스 515 HPLC(Waters 515 HPLC) 펌프로 용매인 0.01M 황산 수용액을 이송하였으며 샘플들에 대한 농도 분석은 워터스 2414 RI 검출기(Waters 2414 RI detector)에 의해 수행되었다.A 0.01 M aqueous sulfuric acid solution was transferred to a Waters 515 HPLC pump and concentration analysis of the samples was performed by a Waters 2414 RI detector.

아울러 HPLC 농도 분석용 컬럼으로는 바이오-래드 아미넥스 HPX-87H(Bio-Rad Aminex HPX-87H) 분석용 컬럼을 사용하였다.In addition, as a column for HPLC concentration analysis, a bio-rad Aminex HPX-87H (Bio-Rad Aminex HPX-87H) analysis column was used.

샘플의 주입은 리오다인 7725i 인젝터(Rheodyne 7725i injector)를 통하여 수행되었으며, 샘플 주입량은 5μL로 하였다.Sample injection was carried out via a Rheodyne 7725i injector, and the sample injection amount was 5 μL.

HPLC 분석 시 사용된 이동상은 0.01 M 황산 수용액이었으며, 그 유량은 0.6mL/min로 유지하였다.The mobile phase used in the HPLC analysis was 0.01 M aqueous sulfuric acid solution and the flow rate was maintained at 0.6 mL / min.

또한, HPLC 농도 분석용 컬럼의 온도는 워터스 컬럼 히터 모듈(Waters column heater module)을 이용하여 80°C로 유지시켰다.In addition, the temperature of the HPLC concentration analysis column was maintained at 80 ° C using a Waters column heater module.

워터스 HPLC 시스템의 제어는 Empower 2.0 소프트웨어에 의해 수행되었다.Control of the Waters HPLC system was performed by Empower 2.0 software.

3. 실험 방법3. Experimental method

(1) 단일 컬럼 실험(1) single column experiment

2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 파라미터를 결정하고 각각 다른 조건에서 상기 흡착 파라미터의 유효성을 검증하기 위해 2세트의 단일 컬럼 실험을 실시하였다.Two sets of single column experiments were conducted to determine the adsorption parameters of the 2,3-butanediol isomer and to validate the adsorption parameters under different conditions.

상기 흡착제로 충진된 2.5Х22cm의 컬럼을 영-린 HPLC 시스템 장치에 설치하였으며, 단일 컬럼 실험이 진행되는 동안 온도는 모두 40°C로 일정하게 유지시켰다.A column of 2.5Х22 cm filled with the adsorbent was installed in a zero-lean HPLC system apparatus, and the temperature was kept constant at 40 ° C. during the single column experiment.

또한, 단일 컬럼 실험이 시작되기 전 탈착제를 컬럼에 충분히 흘려주어 평형 상태를 만들었다.In addition, desorbent was sufficiently flowed into the column before the single column experiment started to create an equilibrium state.

상기 단일 컬럼 실험에서는 2대의 펌프와 RI 검출기가 사용되었으며 오토크로-3000 소프트웨어로 펌프 및 검출기를 제어하였다.Two pumps and RI detectors were used in the single column experiment and the pumps and detectors were controlled by the Ottocro-3000 software.

실험에 사용된 두 대의 펌프 A와 펌프 B 중 펌프 A는 탈착제(DDW)의 이송(delivery)을 담당하며, 펌프 B는 2,3-부탄디올 수용액의 이송을 담당한다.Of the two pumps A and B used in the experiment, pump A is responsible for the delivery of the desorbent (DDW), and pump B is responsible for the delivery of the 2,3-butanediol aqueous solution.

탈착제와 2,3-부탄디올의 주입이 원활하게 이루어질 수 있도록 컬럼 진입 직전에 애널리티컬 사이언티픽 인스트루먼트 사(Analytical Scientific Instrument Co.)에서 구입한 믹서(mixer)를 연결하였다.A mixer purchased from Analytical Scientific Instrument Co. was connected immediately before column entry to facilitate injection of desorbent and 2,3-butanediol.

오토크로-3000 소프트웨어로 시작과 동시에 2,3-부탄디올이 일정한 양만큼 컬럼 내부로 주입되도록 설정했으며, 주입이 완료된 후에는 탈착제를 주입하였다.Starting with the Ottocro-3000 software, 2,3-butanediol was set to be injected into the column by a certain amount, and desorbent was injected after the injection was completed.

컬럼 출구로 배출되는 유체 흐름의 시간에 따른 농도 프로파일(Effluent history) 데이터는 RI(refractive index) 검출기를 이용하여 실시간 확보하였다.Effluent history data over time of the fluid flow exiting the column outlet was obtained in real time using a reflective index (RI) detector.

상기 단일 컬럼 실험은 실험 조건을 변경하여 총 2회 수행하였다.The single column experiment was performed a total of two times by changing experimental conditions.

첫 번째 단일 컬럼 실험에서 컬럼에 주입된 2,3-부탄디올의 주입 부피는 40mL로 설정되었으며, 주입이 모두 완료된 후 탈착제를 주입하였다.In the first single column experiment, the injection volume of 2,3-butanediol injected into the column was set to 40 mL, and the desorbent was injected after all the injections were completed.

각 펌프의 유량 속도(volumetric flow rate)은 2mL/min로 유지하였으며, 상기 첫 번째 단일 컬럼 실험은 2,3-부탄디올의 농도를 2, 3, 4 g/L로 다르게 하여 총 3번 수행하였다.The volumetric flow rate of each pump was maintained at 2 mL / min, and the first single column experiment was performed a total of three times with different concentrations of 2,3-butanediol at 2, 3, 4 g / L.

이때 사용한 2,3-부탄디올의 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올의 비율은 74:26이었다.The ratio of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol of 2,3-butanediol used at this time was 74:26.

두 번째 단일 컬럼 실험은 2,3-부탄디올의 농도를 3.5 g/L로 고정하고, 펌프의 유량 속도 및 2,3-부탄디올의 주입 부피를 변경하여 수행하였다.The second single column experiment was performed by fixing the concentration of 2,3-butanediol to 3.5 g / L, changing the flow rate of the pump and the injection volume of 2,3-butanediol.

이때, 펌프의 유량 속도는 컬럼 내로 주입되는 2,3-부탄디올의 유랑 속도 및 탈착제의 유량 속도와 동일하다.At this time, the flow rate of the pump is the same as the flow rate of the 2,3-butanediol injected into the column and the flow rate of the desorbent.

펌프의 유량 속도는 2, 3, 4 mL/min로 다르게 하였으며, 2,3-부탄디올의 주입 부피는 40, 50 mL로 주입하며 실험을 진행하였다.The flow rate of the pump was changed to 2, 3 and 4 mL / min, and the injection volume of 2,3-butanediol was injected into 40 and 50 mL.

(2) SMB 실험(2) SMB experiment

2,3-부탄디올 이성질체 간의 연속 분리 실험은 상술한 SMB 공정 장치를 이용하여 수행했다.Continuous separation experiments between 2,3-butanediol isomers were performed using the SMB process apparatus described above.

상기 SMB 공정 장치는 total feeding과 total product-collection만이 가능하도록 총 5개의 컬럼이 배치되었다.In the SMB processing apparatus, a total of five columns are arranged to allow only total feeding and total product-collection.

"total feeding" 방식은 공급 원료 유입 포트를 통한 2,3-부탄디올 공급 원료의 주입이 매 단계 전반에(during the entire switching period) 걸쳐 지속되는 방식이다."Total feeding" is a method in which the injection of 2,3-butanediol feedstock through the feedstock inlet port continues throughout the entire switching period.

즉 일시적으로 공급 원료의 주입이 멈추는 순간이 없이 SMB 운전 내내 지속적으로 공급 원료가 주입되는 방식이다.In other words, the feedstock is continuously injected throughout the SMB operation without a moment when the feedstock is temporarily stopped.

"total product-collection" 방식도 비슷한 의미로서, 라피네이트 유출 포트와 추출물 유출 포트를 통한 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올의 유출이 매 단계 전반에 걸쳐(during the entire switching period) 지속되는 방식이다.The “total product-collection” approach is similar in that the outflow of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol through the raffinate and extract outlet ports is carried out throughout the entire stage. switching period).

즉 일시적으로 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 유출이 멈추는 순간이 없이 SMB 운전 내내 지속적으로 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올이 유출되는 방식이다.That is, meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol are continuously discharged throughout the SMB operation without a moment when the outflow of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol stops. That's the way.

또한, 상기 SMB 공정 장치의 밸브 및 펌프를 이용하여 탈착제, 2,3-부탄디올 및 추출물의 유량 속도를 제어하였다.In addition, the flow rate of the desorbent, 2,3-butanediol, and extract was controlled using the valve and pump of the SMB process apparatus.

펌프의 안정성과 펌프의 유량 속도의 정확도를 유지하기 위해 펌프의 유량 속도가 5 mL/min를 넘지 않도록 설정하였다.In order to maintain the stability of the pump and the accuracy of the flow rate of the pump, the flow rate of the pump was set not to exceed 5 mL / min.

ST 밸브는 밸브의 스위칭과 동시에 포트가 주기적으로 이동되도록 각 컬럼에 연결되었다.ST valves were connected to each column so that the ports moved periodically at the same time as the valves switched.

상기 ST 밸브의 스위칭과 관련된 모든 동작은 랩뷰 8.0 소프트웨어를 통해 제어되었다.All operations related to the switching of the ST valves were controlled via LabVIEW 8.0 software.

SMB 실험의 시작은 각 펌프의 작동과 랩뷰 8.0 소프트웨어의 실행 개시를 기점으로 하였다.The start of the SMB experiment was based on the operation of each pump and the launch of the LabVIEW 8.0 software.

실험 시작과 동시에 2,3-부탄디올과 탈착제는 SMB 공정 장치 내로 연속 주입되었다.At the beginning of the experiment 2,3-butanediol and desorbents were continuously injected into the SMB process equipment.

SMB 공정 장치에서 볼 수 있듯이, SMB 실험에서 쓰인 3대의 펌프는 각 펌프에 해당되는 유량 속도를 유지시키는데 사용되었다.As can be seen in the SMB process equipment, the three pumps used in the SMB experiment were used to maintain the flow rate corresponding to each pump.

상기 SMB 실험에서는 모든 컬럼, 탈착제 및 2,3-부탄디올의 온도를 40°C로 유지시켰다.In the SMB experiment, the temperature of all columns, desorbents, and 2,3-butanediol was maintained at 40 ° C.

또한, 주기적 정상 상태에 도달할 때까지 총 82시간 동안(총 65 포트 스위칭 주기 동안) 진행되었다.In addition, it proceeded for a total of 82 hours (for a total of 65 port switching cycles) until the periodic steady state was reached.

라피네이트 유출 포트와 추출물 유출 포트에서 배출되는 유체는 바이오-래드 아미넥스 HPX-87H(Bio-Rad Aminex HPX-87H) 분석용 컬럼과 워터스 2414 RI 감지기와 함께 Waters HPLC 시스템으로 분석하였다.The fluid exiting the raffinate outlet port and the extract outlet port was analyzed by a Waters HPLC system with a Bio-Rad Aminex HPX-87H analytical column and a Waters 2414 RI detector.

SMB 실험으로부터 얻은 메조-2,3-부탄디올의 정상 상태 순도는 아래의 수식 1을 통해 산출하였다.Steady state purity of meso-2,3-butanediol obtained from the SMB experiment was calculated through Equation 1 below.

[수식 1][Equation 1]

메조-2,3-부탄디올의 순도=

Figure 112019081688500-pat00001
/(
Figure 112019081688500-pat00002
+
Figure 112019081688500-pat00003
)Purity of meso-2,3-butanediol =
Figure 112019081688500-pat00001
/ (
Figure 112019081688500-pat00002
+
Figure 112019081688500-pat00003
)

여기서,

Figure 112019081688500-pat00004
는 라피네이트 유출 포트를 통해 유출된 메조-2,3-부탄디올의 평균 농도,
Figure 112019081688500-pat00005
는 라피네이트 유출 포트를 통해 유출된 라세믹-2,3-부탄디올의 평균 농도를 의미한다.here,
Figure 112019081688500-pat00004
Is the average concentration of meso-2,3-butanediol flowing through the raffinate outlet port,
Figure 112019081688500-pat00005
Means the average concentration of racemic-2,3-butanediol flowing through the raffinate outlet port.

또한, 상기 SMB 실험으로부터 얻은 라세믹-2,3-부탄디올의 정상 상태 순도는 아래의 수식 2를 통해 산출하였다.In addition, the steady state purity of the racemic-2,3-butanediol obtained from the SMB experiment was calculated through Equation 2 below.

[수식 2][Formula 2]

라세믹-2,3-부탄디올의 순도=

Figure 112019081688500-pat00006
/(
Figure 112019081688500-pat00007
+
Figure 112019081688500-pat00008
)Purity of racemic-2,3-butanediol =
Figure 112019081688500-pat00006
/ (
Figure 112019081688500-pat00007
+
Figure 112019081688500-pat00008
)

여기서,

Figure 112019081688500-pat00009
는 추출물 유출 포트를 통해 유출된 라세믹-2,3-부탄디올의 평균 농도,
Figure 112019081688500-pat00010
는 추출물 유출 포트를 통해 유출된 메조-2,3-부탄디올의 평균 농도를 의미한다.here,
Figure 112019081688500-pat00009
Is the average concentration of racemic-2,3-butanediol,
Figure 112019081688500-pat00010
Denotes the average concentration of meso-2,3-butanediol that flows through the extract outlet port.

4. 실험 결과 해석4. Interpret the Experiment Results

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법은 포토 스위칭 주기에 따라 상기 4개의 포트와 연결되는 컬럼이 변경되어, 효율적인 2,3-부탄디올 이성질체 분리가 연속적으로 가능하다.In the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention, the column connected to the four ports is changed according to a photo switching cycle, so that efficient 2,3-butanediol isomer separation can be continuously performed.

따라서, 본 발명에서는 포토 스위칭 주기를 산출하는 것이 중요한데, 실시예에 따라서 상기 포토 스위칭 주기는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역에서의 유량 속도 비율(flow-rate-ratio)에 의해 산출되어 제어될 수 있다.Therefore, in the present invention, it is important to calculate a photo switching period. According to an embodiment, the photo switching period is calculated by a flow rate rate in a first region, a second region, and a third region. Can be controlled.

구체적으로, 상기 포토 스위칭 주기는 2,3-부탄디올의 컬럼 내 물질 거동을 나타내는 흡착 파라미터로부터 제1 영역 내지 제3 영역에서의 유량 속도를 각각 산출할 수 있고, 상기 제1 영역 내지 제3 영역에서의 유량 속도로부터 상기 유량 속도 비율을 산출하여 이로부터 포트 스위칭 주기를 산출할 수 있다.Specifically, the photo-switching period may calculate the flow rate in the first region to the third region from the adsorption parameter indicating the material behavior in the column of 2,3-butanediol, respectively, in the first region to the third region The rate of flow rate can be calculated from the flow rate of and the port switching period can be calculated therefrom.

이때, 제1 영역에서의 유량 속도 비율이라 함은 제1 영역 내의 유체 진행 속도와 포트 이동속도 간의 비율을 의미한다.In this case, the ratio of the flow rate in the first region means the ratio between the fluid traveling speed and the port movement speed in the first region.

마찬가지로, 제2 영역에서의 유량 속도 비율은 제2 영역 내의 유체 진행속도와 포트 이동속도 간의 비율을 의미한다. 구체적으로, 도 4a에 도시된 제2 영역에 포함된 제2 컬럼 및 제3 컬럼을 통한 유체 진행속도와 포트 이동 속도 간의 비율을 의미한다.Likewise, the rate of flow rate in the second zone means the ratio between the speed of fluid movement and the port travel speed in the second zone. Specifically, it means a ratio between the fluid traveling speed and the port moving speed through the second column and the third column included in the second region shown in FIG. 4A.

마찬가지로, 제3 영역에서의 유량 속도 비율은 제3 영역 내의 유체 진행속도와 포트 이동속도 간의 비율을 의미하며, 도 4a에 도시된 제3 영역에 포함된 제4 컬럼과 제5 컬럼 내 유체 진행속도와 포트 이동속도 간의 비율을 의미한다.Similarly, the flow rate rate in the third zone means the ratio between the flow rate of the fluid in the third zone and the port movement speed, and the flow rate of fluid in the fourth and fifth columns included in the third zone shown in FIG. 4A. It is the ratio between and port speed.

상기 흡착 파라미터는 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 흡착제에 대한 흡착 거동을 알 수 있는 요소이다.The adsorption parameter is an element which can know the adsorption behavior of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol to the adsorbent.

따라서, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 흡착 거동에 따라 각 영역에서의 최적 유량 속도 비율이 결정될 수 있고, 이로부터 최적의 포트 스위칭 주기가 결정될 수 있다.Therefore, the optimum flow rate ratio in each region can be determined according to the adsorption behavior of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol, from which the optimum port switching period can be determined.

이와 같은 방식으로 최적 설계된 SMB 공정에서 2,3-부탄디올의 이성질체를 연속 분리할 수 있다.In this way, isomers of 2,3-butanediol can be continuously separated in an optimally designed SMB process.

본 발명의 실시예에 따른 포트 스위칭 주기를 산출하기 위해서는 먼저 흡착 파라미터를 알아야하는 바, 상기 흡착 파라미터는 랑뮈에 등온식(Langmuir isotherm) 및 lumped mass-transfer model을 통해 산출될 수 있다.In order to calculate the port switching period according to the embodiment of the present invention, the adsorption parameters must first be known, and the adsorption parameters can be calculated through Langmuir isotherm and lumped mass-transfer models.

상기 랑뮈에 등온식 및 lumped mass-transfer model은 공지된 모델이므로 상세한 설명은 생략한다.Since the Lange isothermal and lumped mass-transfer models are well known models, detailed descriptions thereof will be omitted.

상기 흡착 파라미터는 구체적으로 상기 메조-2,3-부탄디올의 포화도(saturation capacity, qs,m), 랑뮈에 평형 상수(bm) 및 입자 내부 확산 계수(Dp,m)와 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도(qs,r), 랑뮈에 평형 상수(br) 및 입자 내부 확산 계수(Dp,r)를 포함할 수 있다.The adsorption parameters specifically include the saturation capacity (q s, m ) of the meso-2,3-butanediol, the equilibrium constant (b m ), the intergranular diffusion coefficient (D p, m ) and the racemic- Saturation of 2,3-butanediol (q s, r ), Lange's equilibrium constant (b r ) and intraparticle diffusion coefficient (D p, r ).

상기 포화도는 흡착제에 흡착될 수 있는 메조-2,3-부탄디올 또는 라세믹-2,3-부탄디올의 최대 흡착 용량을 의미한다.The saturation refers to the maximum adsorption capacity of meso-2,3-butanediol or racemic-2,3-butanediol that can be adsorbed to the adsorbent.

상기 랑뮈에 평형 상수는 랑뮈에 등온식에서의 평형 상수를 의미한다.The Langeux equilibrium constants mean equilibrium constants in the Langeux isotherm.

상기 랑뮈에 평형 상수는 물질마다 다른 값을 가지는 것으로서, 랑뮈에 평형 상수의 차이로 인해 서로 다른 성분들 간의 분리가 이루어질 수 있다.The Lange's equilibrium constant has a different value for each material. Due to the difference in the Lange's equilibrium constant, separation between different components may be achieved.

입자 내부 확산 계수는 상기 메조-2,3-부탄디올 또는 상기 라세믹-2,3-부탄디올이 상기 흡착제 입자의 내부에서의 확산 저항을 정량화한 지표를 의미한다.The interparticle diffusion coefficient refers to an index in which the meso-2,3-butanediol or racemic-2,3-butanediol quantifies the diffusion resistance inside the adsorbent particles.

입자 내부 확산 계수의 값이 작을수록 입자 내부에서의 확산 저항이 크게 되고, 이에 따라 메조-2,3-부탄디올 또는 라세믹-2,3-부탄디올의 퍼짐 현상(spreading) 정도가 심해지기 때문에 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 분리가 잘 되지 않을 수 있다.The smaller the value of the diffusion coefficient inside the particle, the larger the diffusion resistance inside the particle, and thus the spreading of meso-2,3-butanediol or racemic-2,3-butanediol becomes more severe. The separation of 2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol may be difficult.

이하, 상기 흡착 파라미터를 결정하기 위한 단일 컬럼 실험의 결과를 해석하도록 한다.Hereinafter, the results of the single column experiments for determining the adsorption parameters will be interpreted.

(1) 단일 컬럼 실험을 통한 흡착 파라미터 결정(1) Determination of Adsorption Parameters through Single Column Experiment

상기 흡착제를 바탕으로 한 2,3-부탄디올 이성질체 분리 SMB 공정의 설계 시 우선적으로 필요한 데이터는 2,3-부탄디올 이성질체 각각의 흡착 파라미터이다.Separation of 2,3-butanediol isomers based on the adsorbent The data necessary for the design of the SMB process are the adsorption parameters of each of the 2,3-butanediol isomers.

상기 흡착 파라미터를 결정하기 위해, 2,3-부탄디올의 농도를 2, 3, 4 g/L 로 변화시켜 3세트의 단일 컬럼 실험을 수행하였다.To determine the adsorption parameters, three sets of single column experiments were performed with varying concentrations of 2,3-butanediol to 2, 3, 4 g / L.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 2g/L일 때 표 1의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 3g/L일 때 표 1의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이며, 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 4g/L일 때 표 1의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.FIG. 5A is a graph showing an effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 1 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 2 g / L in a single column experiment according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is an embodiment of the present invention. In the single column experiment according to the example, when the concentration of 2,3-butanediol is 3g / L is a graph showing the effluent concentration profile applied to the adsorption parameters of Table 1, Figure 5c in a single column experiment according to an embodiment of the present invention It is a graph showing the effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 1 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 4 g / L.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 2,3-부탄디올의 이성질체들 간의 컬럼 내 체류 시간은 2,3-부탄디올의 농도가 증가함에 따라 감소하는 것으로 확인된다.5A-5C, the residence time in the column between the isomers of 2,3-butanediol is found to decrease with increasing concentration of 2,3-butanediol.

이러한 경향은 2,3-부탄디올의 흡착 거동이 비선형 흡착 패턴을 보일 경우 대개 랑뮈에 등온식(Langmuir isotherm)으로 나타낼 수 있으며, 이에 대한 수학적 표현은 아래의 수식 3 및 수식 4와 같다.This tendency can be represented by Langmuir isotherm when the adsorption behavior of 2,3-butanediol shows a nonlinear adsorption pattern, and the mathematical expressions for this are as shown in Equations 3 and 4 below.

[수식 3][Equation 3]

Figure 112019053289382-pat00011
Figure 112019053289382-pat00011

여기서, qm은 평형 상태에서 메조-2,3-부탄디올의 고체상(solid-phase) 농도, qs,m은 메조-2,3-부탄디올의 포화도, bm은 메조-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수, Cm은 평형 상태에서 메조-2,3-부탄디올의 액체상(liquid-phase) 농도, br은 라세믹-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수, Cr은 라세믹-2,3-부탄디올의 액체상 농도를 의미한다.Where q m is the solid-phase concentration of meso-2,3-butanediol at equilibrium, q s, m is the saturation of meso-2,3-butanediol, b m is the meso-2,3-butanediol Lange's equilibrium constant, C m is the liquid phase concentration of meso-2,3-butanediol at equilibrium, b r is the equilibrium constant of Langeze of racemic-2,3-butanediol, and C r is the racemic- It means the liquid phase concentration of 2,3-butanediol.

[수식 4] [Equation 4]

Figure 112019053289382-pat00012
Figure 112019053289382-pat00012

여기서, qr은 평형 상태에서 라세믹-2,3-부탄디올의 고체상(solid-phase) 농도, qs,r은 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도, bm은 메조-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수, Cm은 평형 상태에서 메조-2,3-부탄디올의 액체상(liquid-phase) 농도, br은 라세믹-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수, Cr은 라세믹-2,3-부탄디올의 액체상 농도를 의미한다.Where q r is the solid-phase concentration of racemic-2,3-butanediol at equilibrium, q s, r is the saturation of racemic-2,3-butanediol, and b m is meso-2,3- Equilibrium constants of languee of butanediol, C m is the liquid-phase concentration of meso-2,3-butanediol at equilibrium, b r is equilibrium constant of rendezvous of racemic-2,3-butanediol, and C r is racemic Mean liquid phase concentration of Mic-2,3-butanediol.

이때 상기 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수는 목표로 한 SMB 설계 단계 이전에 결정되어야 하는 랑뮈에 등온 파라미터(Langmuir isotherm parameter)이다.In this case, the Langeux equilibrium constants of the meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol are Langmuir isotherm parameters which should be determined before the target SMB design step.

상기 흡착 파라미터 중 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수는 아래의 수식 5 및 수식 6을 통해 알 수 있다.Among the adsorption parameters, the intraparticle diffusion coefficients of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol may be known through Equations 5 and 6 below.

[수식 5][Equation 5]

Figure 112019053289382-pat00013
Figure 112019053289382-pat00013

여기서, i는 메조-2,3-부탄디올 또는 라세믹-2,3-부탄디올을 의미하는 염(solute)의 종류를 뜻하며, Cb,i는 이동상(mobile phase)에서의 염 i의 액상 농도, Ci *는 입자 사이에서의 염 i의 액상 농도, qi는 흡착제상에서 염의 농도, εb는 입자 내 공극률, u0는 액체 격자 속도(liquid interstitial velocity), ευ는 입자 간 공극률, Eb는 축 방향 확산 계수, Kf,i는 염 i의 lumped mass-transfer 계수를 의미한다.Here, i means a kind of salt (meute) means meso-2,3-butanediol or racemic-2,3-butanediol, C b, i is the liquid phase concentration of salt i in the mobile phase, C i * is the liquid phase concentration of salt i between the particles, q i is the salt concentration on the adsorbent, ε b is the porosity in the particles, u 0 is the liquid interstitial velocity, ε υ is the porosity between the particles, E b Is the axial diffusion coefficient and K f, i is the lumped mass-transfer coefficient of salt i.

이때 염 i의 lumped mass-transfer 계수(Kf,i)는 아래의 수식 5에 의해 산출될 수 있다.In this case, the lumped mass-transfer coefficient (K f, i ) of salt i may be calculated by Equation 5 below.

[수식 6][Equation 6]

Figure 112019053289382-pat00014
Figure 112019053289382-pat00014

여기서, dp는 흡착제의 지름, Dp는 입자 내부 확산 계수, kf는 박막 물질 전달 계수를 의미한다.Where d p is the diameter of the adsorbent, D p is the diffusion coefficient inside the particle, and k f is the thin film mass transfer coefficient.

상기 축 방향 확산 계수(Eb)는 Chung and Wen correlation을 통해 산출될 수 있고, 상기 박막 물질 전달 계수(kf)는 Wilson and Geankoplis correlation을 통해 산출될 수 있다.The axial diffusion coefficient E b may be calculated through Chung and Wen correlation, and the thin film mass transfer coefficient k f may be calculated through Wilson and Geankoplis correlation.

또한, 상기 입자 내부 확산 계수(Dp)는 실험적으로 측정된 용출 프로파일에 컬럼 모델을 피팅하여 결정할 수 있다.In addition, the intraparticle diffusion coefficient (D p ) can be determined by fitting a column model to the elution profile measured experimentally.

상기 용출 프로파일이라 함은 2,3-부탄디올이 흡착제가 충진된 컬럼에 유입되어 이성질체가 일부 분리되고 컬럼으로부터 유출된 후 수득하는 2,3-부탄디올의 농도 변화 데이터를 의미한다.The elution profile refers to the concentration change data of 2,3-butanediol obtained after 2,3-butanediol is introduced into a column filled with an adsorbent and the isomer is partially separated and flowed out of the column.

상기 수식 3 내지 수식 6에 포함된 흡착 파라미터와 입자 내부 확산 계수의 값을 결정한 후 이를 바탕으로 2,3-부탄디올의 흡착 분리 공정의 최적 조건을 선정할 수 있다.After determining the values of the adsorption parameters and the particle diffusion coefficient included in Equations 3 to 6, the optimum conditions of the adsorptive separation process of 2,3-butanediol may be selected.

본 발명의 실시예에 따른 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법에서 2,3-부탄디올의 흡착 파라미터 값은 단일 컬럼 실험으로부터의 상기 용출 프로파일 데이터와 아래의 수식 7을 통해 결정할 수 있다. Adsorption parameter values of 2,3-butanediol in the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer according to an embodiment of the present invention can be determined through the elution profile data from a single column experiment and Equation 7 below.

[수식 7][Formula 7]

Figure 112019053289382-pat00015
[
Figure 112019053289382-pat00016
,
Figure 112019053289382-pat00017
,
Figure 112019053289382-pat00018
,
Figure 112019053289382-pat00019
,
Figure 112019053289382-pat00020
,
Figure 112019053289382-pat00021
]
Figure 112019053289382-pat00015
[
Figure 112019053289382-pat00016
,
Figure 112019053289382-pat00017
,
Figure 112019053289382-pat00018
,
Figure 112019053289382-pat00019
,
Figure 112019053289382-pat00020
,
Figure 112019053289382-pat00021
]

여기서, △Celution_(n)은 제n번째 단일 컬럼 실험으로부터의 용출 프로파일 변화 데이터와 이에 해당하는 모델 예측 농도와의 차이를 의미하며, 상기 메조-2,3-부탄디올의 포화도(saturation capacity, qs,m), 랑뮈에 평형 상수(bm) 및 입자 내부 확산 계수(Dp,m)와 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도(qs,r), 랑뮈에 평형 상수(br) 및 입자 내부 확산 계수(Dp,r)의 함수라 할 수 있다.Here, ΔC elution_ (n) means the difference between the elution profile change data from the nth single column experiment and the corresponding model predicted concentration, and the saturation capacity (q) of the meso-2,3-butanediol s, m ), Lange's equilibrium constant (b m ) and intergranular diffusion coefficient (D p, m ) and saturation of the racemic-2,3-butanediol (q s, r ), Lange's equilibrium constant (b r ) And the particle diffusion coefficient (D p, r ).

구체적으로, 상기 △Celution_(n)은 아래의 수식 8로 나타낼 수 있다.Specifically, ΔC elution_ (n) may be represented by Equation 8 below.

[수식 8]Equation 8

Figure 112019053289382-pat00022
Figure 112019053289382-pat00022

여기서,

Figure 112019053289382-pat00023
는 용출 프로파일 j에서 2,3-부탄디올의 실험 농도,
Figure 112019053289382-pat00024
는 용출 프로파일 j에서 2,3-부탄디올의 모델 예측 농도, Cfeed,BD는 2,3-부탄디올의 주입 농도를 의미한다.here,
Figure 112019053289382-pat00023
Is the experimental concentration of 2,3-butanediol in elution profile j,
Figure 112019053289382-pat00024
Is the model predicted concentration of 2,3-butanediol in elution profile j, C feed, BD is the injection concentration of 2,3-butanediol.

이때, 유량 속도 Q는 2mL/min, 2,3-부탄디올의 주입 부피 Vin은 40mL, 컬럼의 길이 Lc는 22cm, 컬럼의 직경 dc는 2.5cm로 고정하였다.At this time, the flow rate Q was 2 mL / min, the injection volume V in of 2,3-butanediol was 40 mL, the length L c of the column was 22 cm, and the diameter d c of the column was fixed at 2.5 cm.

상기 유량 속도 Q는 컬럼 내 액상(liquid phase)의 유량 속도를 의미하며, 컬럼 내 액상의 유량 속도는 펌프에 의해 제어되므로 펌프에 의해 발생되는 유량 속도와 동일하다.The flow rate Q refers to the flow rate of the liquid phase in the column, and the flow rate of the liquid phase in the column is controlled by the pump and therefore equal to the flow rate generated by the pump.

상기 단일 컬럼 실험으로부터 획득한 2,3-부탄디올의 실험 농도(

Figure 112019053289382-pat00025
)와 2,3-부탄디올의 모델 예측 농도(
Figure 112019053289382-pat00026
)의 차이가 최소화 될 수 있는 최적의 흡착 파라미터를 결정하였다.Experimental concentration of 2,3-butanediol obtained from the single column experiment (
Figure 112019053289382-pat00025
) And model predicted concentrations of 2,3-butanediol (
Figure 112019053289382-pat00026
The optimal adsorption parameters were determined to minimize the difference.

그 결과, 메조-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,m)은 9.07Х10-4cm2/min, 라세믹-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,r)는 1.31Х10-4 cm2/min으로 수렴하였다.As a result, the intergranular diffusion coefficient (Dp , m ) of meso-2,3-butanediol is 9.07Х10 -4 cm 2 / min, and the intergranular diffusion coefficient (D p, r ) of racemic-2,3-butanediol is It converged to 1.31 Х10 −4 cm 2 / min.

따라서 메조-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,m)은 9.07Х10-4cm2/min, 라세믹-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,r)는 1.31Х10-4 cm2/min으로 고정한 뒤, 상기 수식 7에 바탕을 둔 흡착 파라미터 값을 아래의 표 1에 정리하였다.Therefore, the intraparticle diffusion coefficient (Dp , m ) of meso-2,3-butanediol is 9.07Х10 -4 cm 2 / min, and the particle diffusion coefficient (D p, r ) of racemic-2,3-butanediol is 1.31Х10 After fixing at −4 cm 2 / min, the adsorption parameter values based on Equation 7 are summarized in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

Figure 112019053289382-pat00027
Figure 112019053289382-pat00027

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 용출 프로파일에 따른 2,3-부탄디올의 농도에서 시뮬레이션 및 실험 결과가 매우 근접하게 일치하는 것을 확인할 수 있었다.5A to 5C, it was confirmed that the simulation and experimental results were closely matched at the concentration of 2,3-butanediol according to the dissolution profile.

따라서 상기 표 1의 흡착 파라미터 값은 컬럼을 통한 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 거동을 설명하는데 매우 효과적이라는 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen that the adsorption parameter values in Table 1 are very effective in explaining the adsorption behavior of 2,3-butanediol isomer through the column.

실시예에 따라서, 상기 2,3-부탄디올의 농도는 1g/L 내지 5g/L일 수 있다.According to an embodiment, the concentration of 2,3-butanediol may be 1 g / L to 5 g / L.

상기 표 1에서 주목할 만한 부분은 각각의 2,3-부탄디올의 농도로부터 얻은 흡착 파라미터가 서로 다른 값으로 수렴한다는 것이다.Noteworthy in Table 1 above is that the adsorption parameters obtained from the concentrations of each 2,3-butanediol converge to different values.

2,3-부탄디올의 농도가 증가함에 따라 2,3-부탄디올 이성질체의 포화도는 증가하는 반면 랑뮈에 평형 상수는 낮아진다.As the concentration of 2,3-butanediol increases, the degree of saturation of the 2,3-butanediol isomer increases while the equilibrium constant is lower.

이러한 경향은 기존 공개된 논문(Y. Zhang, K. Hidajat, A.K. Ray, Determination of competitive adsorption isotherm parameters of pindolol enantiomers on a1-acid glycoprotein chiral stationary phase, J. Chromatogr. A 1131 (2006) 176-184.)에 보고된 경향과 일치하다.This trend is described in the previously published papers (Y. Zhang, K. Hidajat, AK Ray, Determination of competitive adsorption isotherm parameters of pindolol enantiomers on a1-acid glycoprotein chiral stationary phase, J. Chromatogr. A 1131 (2006) 176-184. This is consistent with the trend reported in).

그러나, SMB 공정 설계 단계에서는 상기 표 1과 같은 2,3-부탄디올의 개별적인 농도에 대한 흡착 파라미터보다 2,3-부탄디올의 농도가 통일된 흡착 파라미터를 적용하는 것이 바람직하다.However, in the SMB process design step, it is preferable to apply an adsorption parameter in which the concentration of 2,3-butanediol is uniform than the adsorption parameters for the individual concentrations of 2,3-butanediol shown in Table 1 above.

따라서 도 5a 내지 도 5c의 그래프를 동시에 피팅하여 흡착 파라미터를 재계산함으로써, 2,3-부탄디올의 농도가 통일된 흡착 파라미터를 얻을 수 있다.Accordingly, by simultaneously fitting the graphs of FIGS. 5A to 5C and recalculating the adsorption parameters, adsorption parameters in which the concentration of 2,3-butanediol is uniform can be obtained.

2,3-부탄디올의 농도가 통일된 흡착 파라미터는 아래의 수식 9에 제시된 목적함수 F를 최소화시킴으로써 산출될 수 있다.Adsorption parameters with a uniform concentration of 2,3-butanediol can be calculated by minimizing the objective function F given in Equation 9 below.

[수식 9][Equation 9]

F = DCelution_(1) + DCelution_(2) + DCelution_(3) = F = DC elution_ (1) + DC elution_ (2) + DC elution_ (3) =

Figure 112019053289382-pat00028
Figure 112019053289382-pat00028

여기서, F는 상술한 바와 같이 2,3-부탄디올의 실험 농도(

Figure 112019053289382-pat00029
)와 2,3-부탄디올의 모델 예측 농도(
Figure 112019053289382-pat00030
)의 차이를 최소화시킬 목적으로 구성된 목적함수이다.Where F is the experimental concentration of 2,3-butanediol as described above (
Figure 112019053289382-pat00029
) And model predicted concentrations of 2,3-butanediol (
Figure 112019053289382-pat00030
Is an objective function constructed to minimize the difference between

상기 수식 9가 상기 수식 8과 다른 점은 2,3-부탄디올의 개별 농도 한 가지만을 고려하지 않고 실험에 사용된 모든 농도 범위를 포괄하여 고려하였다는 점이다.The difference between Equation 9 and Equation 8 is that it considers all concentration ranges used in the experiment without considering only one individual concentration of 2,3-butanediol.

이와 같은 수식 9의 목적함수를 바탕으로 얻은 흡착 파라미터의 값을 아래의 표 2에 나타냈다.Adsorption parameters obtained on the basis of the objective function of Equation 9 are shown in Table 2 below.

[표 2]TABLE 2

Figure 112019053289382-pat00031
Figure 112019053289382-pat00031

상기 표 2의 흡착 파라미터를 기반으로 한 모델 시뮬레이션을 수행하였으며, 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 비교하였다.A model simulation was performed based on the adsorption parameters of Table 2, and the simulation results were compared with the experimental results.

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 2g/L일 때 표 2의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 동시에 도시한 그래프이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 3g/L일 때 표 2의 흡착 파라미터가 적용된 유출 농도 프로파일을 동시에 도시한 그래프이며, 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 농도가 4g/L일 때 표 2의 흡착 파라미터가 적용된 농도 프로파일을 동시에 도시한 그래프이다.FIG. 6A is a graph simultaneously illustrating an effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 2 are applied when the concentration of 2,3-butanediol is 2 g / L in a single column experiment according to an embodiment of the present invention, and FIG. Simultaneously showing the effluent concentration profile to which the adsorption parameters of Table 2 were applied when the concentration of 2,3-butanediol was 3 g / L in a single column experiment according to an embodiment, FIG. 6C is a single column according to an embodiment of the present invention. It is a graph which shows the concentration profile to which the adsorption parameter of Table 2 was applied simultaneously when the concentration of 2,3-butanediol is 4 g / L in the experiment.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 시뮬레이션 결과 및 실험 결과가 모두 잘 일치하는 것을 확인할 수 있다.6A to 6C, it can be seen that the simulation results and the experimental results are all in good agreement.

이는 상기 표 2에 따른 흡착 파라미터가 넓은 범위의 농도에 걸쳐 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 거동을 예측하는데 매우 효과적이라는 것을 의미한다.This means that the adsorption parameters according to Table 2 are very effective in predicting the adsorption behavior of 2,3-butanediol isomers over a wide range of concentrations.

상기 단일 컬럼 실험을 통해 상기 흡착 파라미터를 구체적으로 결정할 수 있는 바, 상기 메조-2,3-부탄디올의 포화도(qs,m)는 80g/L 내지 90g/L, 상기 메조-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수(bm)는 0.09L/g 내지 0.1L/g, 상기 메조-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,m)는 9.0Х10-4cm2/min 내지 9.1×10-4cm2/min, 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도(qs,r)는 47g/L 내지 50g/L, 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수(br)는 0.24L/g 내지 0.25L/g, 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,r)는 1.3×10-4cm2/min 내지 1.4×10-4cm2/min로 결정될 수 있다.The adsorption parameter may be specifically determined through the single column experiment, and the saturation degree (q s, m ) of the meso-2,3-butanediol is 80 g / L to 90 g / L, and the meso-2,3-butanediol The equilibrium constant (b m ) of Rang et al is 0.09 L / g to 0.1 L / g, and the intraparticle diffusion coefficient (D p, m ) of meso-2,3-butanediol is 9.0 to 10 4 cm 2 / min to 9.1 X10 -4 cm 2 / min, the saturation degree of the racemic-2,3-butanediol (q s, r ) is 47g / L to 50g / L, the equilibrium constant (Rangye of the racemic-2,3-butanediol) b r ) is 0.24 L / g to 0.25 L / g, and the interparticle diffusion coefficient (D p, r ) of the racemic-2,3-butanediol is 1.3 × 10 −4 cm 2 / min to 1.4 × 10 −4 can be determined in cm 2 / min.

(2) 흡착 파라미터 검증(2) adsorption parameter verification

상기 표 2의 흡착 파라미터에 대한 정확성을 검증하기 위해, 2 가지 추가 단일 컬럼 실험을 수행하였다.To verify the accuracy of the adsorption parameters of Table 2 above, two additional single column experiments were performed.

첫 번째 추가 단일 컬럼 실험은 2,3-부탄디올의 농도 3.5 g/L에서 컬럼 내 액상의 유량 속도를 2mL/min, 3mL/min, 4mL/min으로 1mL/min씩 증가시켜 수행하였고, 2,3-부탄디올의 유입 부피는 40mL로 하였다.The first additional single column experiment was performed by increasing the flow rate of the liquid phase in the column at a concentration of 3.5 g / L of 2,3-butanediol in 1 mL / min increments of 2 mL / min, 3 mL / min and 4 mL / min. The inlet volume of butanediol was 40 mL.

이후, 상기 첫 번째 추가 단일 컬럼 실험의 결과와 상기 표 2의 흡착 파라미터 기반의 시뮬레이션과 비교하였다.The results of the first additional single column experiment were then compared with the adsorption parameter based simulations of Table 2 above.

도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 첫 번째 추가 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 40mL, 유량 속도가 2mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 첫 번째 추가 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 40mL, 유량 속도가 3mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이며, 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 첫 번째 추가 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 40mL, 유량 속도가 4mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.FIG. 7A is a graph showing the effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 40 mL and the flow rate is 2 mL / min in the first additional single column experiment according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7B is the present invention. 7C is a graph showing an effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 40 mL and the flow rate is 3 mL / min in the first additional single column experiment according to the embodiment of FIG. A graph depicting the effluent concentration profile when the inlet volume of 2,3-butanediol is 40 mL and the flow rate is 4 mL / min in the first additional single column experiment.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 실험결과(BD(exp.))와 시뮬레이션 결과(BD(sim.), m-BD(sim.), r-BD(sim.))가 잘 일치하는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 7A to 7C, it can be seen that the experimental results BD (exp.) And the simulation results (BD (sim.), M-BD (sim.), And r-BD (sim.) Are in good agreement with each other. Can be.

두 번째 추가 단일 컬럼 실험은 첫 번째 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피만 50mL로 변경한 뒤 수행하였다.The second additional single column experiment was performed after changing only the inlet volume of 2,3-butanediol to 50 mL in the first single column experiment.

두 번째 추가 단일 컬럼 실험에 대한 시뮬레이션 또한 상기 표 2의 흡착 파라미터를 사용하여 수행하였다.Simulations for the second additional single column experiment were also performed using the adsorption parameters of Table 2 above.

도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 50mL, 유량 속도가 2mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이고, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 50mL, 유량 속도가 3mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이며, 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 단일 컬럼 실험에서 2,3-부탄디올의 유입 부피가 50mL, 유량 속도가 4mL/min일 때 유출 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.FIG. 8A is a graph showing an effluent concentration profile when an inlet volume of 2,3-butanediol is 50 mL and a flow rate is 2 mL / min in a single column experiment according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8B is an embodiment of the present invention. In the single column experiment according to 2,3-butanediol is a graph showing the effluent concentration profile when the inlet volume is 50mL, the flow rate is 3mL / min, Figure 8c is 2, in a single column experiment according to an embodiment of the present invention It is a graph showing the effluent concentration profile when the inlet volume of 3-butanediol is 50 mL and the flow rate is 4 mL / min.

도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 시뮬레이션 결과(BD(sim.), m-BD(sim.), r-BD(sim.))를 실험결과(BD(exp.))와 비교한 결과, 실험결과와 시뮬레이션 결과가 잘 일치하는 것을 확인할 수 있다.8A to 8C, simulation results (BD (sim.), M-BD (sim.), R-BD (sim.)) Are compared with experimental results (BD (exp.)). It can be seen that the results agree well with the simulation results.

이는 상기 표 2의 흡착 파라미터의 적정성(validity)을 나타내는 것이며, 나아가 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올의 분리를 위한 SMB 공정 설계 단계에서 신뢰할만한 흡착 파라미터로 활용될 수 있음을 의미한다.This indicates the validity of the adsorption parameters of Table 2 and can be used as a reliable adsorption parameter in the SMB process design step for the separation of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol. It means that there is.

(3) SMB 공정 설계 및 검증(3) SMB process design and verification

상기 표 2의 흡착 파라미터를 사용하여 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올의 분리를 위한 SMB 공정을 설계하였다.The adsorption parameters of Table 2 were used to design the SMB process for separation of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol.

상술한 SMB 공정 장치에 맞춰 공정 조건을 설계하였으며, 이는 삼각형 이론(triangle theory) 기반의 플롯(plot)을 통해 조사하였다.Process conditions were designed according to the SMB process apparatus described above, which was investigated through plots based on triangle theory.

도 9은 본 발명의 실시예에 따른 SMB 공정 실험에서 제2 영역의 유량 속도 비(m2 *) 대비 제3 영역의 유량 속도 비(m3 *)를 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph illustrating a flow rate ratio m 3 * of a third region to a flow rate ratio m 2 * of a second region in an SMB process experiment according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 9을 참조하면, m2 *와 m3 *는 공급 원료 유입 포트로부터 각각 상류(upstream) 및 하류(downstream)에 위치한 제2 영역(zoneⅡ), 제3 영역 (zone Ⅲ)의 액체상 및 고체상의 유량 속도 비율(flow rate ratio)을 나타낸다.9, m 2 * and m 3 * are liquid and solid phases of the second zone (zone II) and the third zone (zone III) located upstream and downstream from the feedstock inlet port, respectively. The flow rate ratio is shown.

이때 도 9에 따른 그래프를 작도하기 위해 불용체적(dead volume, DV)을 각 컬럼 당 2.23mL로 고려하였다.At this time, the dead volume (DV) was considered as 2.23 mL for each column in order to construct a graph according to FIG. 9.

도 9의 삼각형 영역은 상기 표 2의 흡착 파라미터와 불용체적(DV)을 바탕으로 결정되는 분리 가능 영역을 나타낸 것이다.9 illustrates a separable region determined based on the adsorption parameters and insoluble volume (DV) of Table 2 above.

상기 삼각형 영역은 평형 상태(물질 전달 저항이 없는 상태)에서 메조-2,3-부탄디올과 라세믹-2,3-부탄디올의 완전한 분리를 이끄는 모든 m2 *와 m3 * 값에 의해 둘러싸인 영역이다.The triangular region is the region surrounded by all m 2 * and m 3 * values leading to complete separation of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol in equilibrium (without mass transfer resistance). .

2,3-부탄디올로부터 분리되어 수득된 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 고순도를 보장하면서 높은 처리량을 추구하기 위해, SMB 공정 조건(각 영역에서의 유량 속도, 각 포트에서의 유량 속도, 각 영역에서의 유량 속도 비 및 포트 스위칭 주기)은 1-2-2 컬럼 배치에서, 도 9의 삼각형 영역의 꼭짓점(m2,vertex *, m3,vertex *)을 기반으로 결정할 수 있다.In order to achieve high throughput while ensuring high purity of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol obtained separately from 2,3-butanediol, SMB process conditions (flow rate in each zone, each The flow rate at the port, the flow rate ratio at each zone, and the port switching cycle) are based on the vertices (m 2, vertex * , m 3, vertex * ) of the triangular region of FIG. 9, in a 1-2-2 column arrangement. Can be determined.

1-2-2 컬럼 배치는 분리 영역(separation zones)에 해당하는 제2 영역 및 제3 영역에 컬럼을 더 많이 배치시키는 구조로서, 2,3-부탄디올의 이성질체 밴드의 핵심 부분(메조-2,3-부탄디올 밴드의 후단 부분과 라세믹-2,3-부탄디올의 선단 부분)을 보다 더 효율적으로 국한시킬 수 있는 장점을 가진다.The 1-2-2 column arrangement is a structure in which more columns are arranged in the second and third zones corresponding to the separation zones, and a key part of the isomeric band of 2,3-butanediol (meso-2, The rear end portion of the 3-butanediol band and the front end portion of racemic-2,3-butanediol) may be more efficiently localized.

이에 따라, 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올을 높은 순도로 분리시키는데 유리한 SMB 공정 조건을 생성할 수 있다.Thus, it is possible to create SMB process conditions which are advantageous for separating meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol with high purity.

재생 영역인 제1 영역에서는 하나의 컬럼만 할당하고 대신 유량 속도 비율을 최소 허용 값인

Figure 112019053289382-pat00032
보다 충분히 크게 설정하였다.(
Figure 112019053289382-pat00033
)In the first zone, the regeneration zone, only one column is assigned and the flow rate ratio is
Figure 112019053289382-pat00032
It was set larger enough.
Figure 112019053289382-pat00033
)

제1 영역에 대한 유량 속도 비율의 최소 허용값(

Figure 112019053289382-pat00034
)은 삼각형 이론에 의해 이미 문헌에 보고된 관계식
Figure 112019053289382-pat00035
에 의한 것이다.Minimum allowable value of flow rate ratio for the first zone (
Figure 112019053289382-pat00034
) Is a relation already reported in the literature by the triangular theory
Figure 112019053289382-pat00035
It is by.

이때, qs,r은 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도, br은 라세믹-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수, DV는 불용체적, Vc는 컬럼의 부피, εt는 총 공극률을 의미한다.Where q s, r is the saturation of racemic-2,3-butanediol, b r is the equilibrium constant in the Rangett of racemic-2,3-butanediol, DV is the insoluble volume, V c is the volume of the column, ε t is Means total porosity.

아울러 본 발명의 실시예에 따른 SMB 공정은 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 고순도 및 고수율 확보를 위해 상기 제1 영역에 대한 유량 속도 비율의 최소 허용 값보다 6% 높은 유량 속도 비율을 제1 영역의 유량 속도 비율로 결정하였다.In addition, the SMB process according to an embodiment of the present invention is 6 than the minimum allowable value of the flow rate rate for the first region to ensure high purity and high yield of meso-2,3-butanediol and racemic-2,3-butanediol The% high flow rate rate was determined as the flow rate rate of the first zone.

구체적으로, 제1 영역의 유량 속도 비율을 최소 허용 값에 맞추어 설정해 놓으면 물질 전달 저항에 따른 라세믹-2,3-부탄디올 밴드에 대한 후단 부분의 퍼짐 현상에 대해 효과적으로 대응하지 못하게 된다.Specifically, if the flow rate rate in the first region is set to the minimum allowable value, the flow rate of the rear end portion of the racemic-2,3-butanediol band due to mass transfer resistance may not be effectively coped with.

이 경우 라세믹-2,3-부탄디올의 수율 감소와 메조-2,3-부탄디올의 순도 감소의 문제들이 발생될 수 있다.In this case, problems such as reduced yield of racemic-2,3-butanediol and reduced purity of meso-2,3-butanediol may occur.

펌프의 유량 속도가 5mL/min를 초과하지 않는 조건 하에서, SMB 공정 설계에 따른 SMB 공정 조건인 제1 영역에서의 유량 속도 비율을 아래의 수식 10과 같이 나타내었다.Under the condition that the flow rate of the pump does not exceed 5 mL / min, the ratio of the flow rate in the first region, which is the SMB process condition according to the SMB process design, is expressed as in Equation 10 below.

[수식 10]Equation 10

Figure 112019053289382-pat00036
Figure 112019053289382-pat00036

여기서, Vc는 컬럼의 부피, εt는 총 공극률, qs,r은 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도, br은 라세믹-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수를 의미한다.Where V c is the volume of the column, ε t is the total porosity, q s, r is the saturation of the racemic-2,3-butanediol, and b r is the equilibrium constant for the Langenite of racemic-2,3-butanediol .

도 9에 의해

Figure 112019053289382-pat00037
으로 결정될 수 있다.By Fig. 9
Figure 112019053289382-pat00037
Can be determined.

이때, 탈착제 유입 포트에 연결된 펌프의 유량 속도(Qdes), 추출물 유출 포트에 연결된 펌프의 유량 속도(Qext) 및 공급 원료 유입 포트에 연결된 펌프의 유량 속도(Qfeed)은 5mL/min을 초과하지 않도록 한다.At this time, the flow rate of the pump connected to the desorbent inlet port (Q des ), the flow rate of the pump connected to the extract outlet port (Q ext ), and the flow rate of the pump connected to the feedstock inlet port (Q feed ) are 5mL / min. Do not exceed it.

mj * 는 제j 영역에서의 유량 속도 비율(j=1,2,3)을 의미하며, 아래의 수식 11과 같이 정의된다.m j * denotes a flow rate ratio (j = 1, 2, 3) in the j th region, and is defined as in Equation 11 below.

[수식 11][Equation 11]

Figure 112019053289382-pat00038
Figure 112019053289382-pat00038

여기서, Qj는 제j 영역에서의 유량 속도, tsw는 포트 스위칭 주기를 의미하며, j=1,2,3이다.Here, Q j is the flow rate in the j-th region, t sw is the port switching period, j = 1, 2, 3.

Q1, Q2, Q3, tsw를 산출하기 위해 탈착제 유입 포트에 연결된 펌프의 유량 속도(Qdes)을 5mL/min로 고정한 뒤, 아래의 수식 12를 통해 포트 스위칭 주기를 알 수 있다.Q 1 , Q 2 , In order to calculate Q 3 , t sw , the flow rate (Q des ) of the pump connected to the desorbent inlet port is fixed at 5 mL / min.

[수식 12]Equation 12

Figure 112019053289382-pat00039
Figure 112019053289382-pat00039

이때, 제1 영역에서의 유량 속도는 탈착제 유입 포트에 연결된 펌프의 유량 속도와 동일하므로 Q1=Qdes=5mL/min이다.At this time, the flow rate in the first region is the same as the flow rate of the pump connected to the desorbent inlet port, so Q 1 = Q des = 5 mL / min.

또한, 제2 영역에서의 유량 속도(Q2) 및 제3 영역에서의 유량 속도(Q3)은 각각 아래의 수식 13 및 수식 14로 나타낼 수 있다.Further, the flow rate (Q 3) of the flow rate (Q 2) and a third area in the second area can be represented by Formula 13 and Formula 14 below, respectively.

[수식 13]Equation 13

Figure 112019053289382-pat00040
Figure 112019053289382-pat00040

[수식 14][Equation 14]

Figure 112019053289382-pat00041
Figure 112019053289382-pat00041

상기 수식 10 내지 수식 14의 계산을 통해 각 영역에서의 유량 속도 비율과 포트 스위칭 주기를 산출할 수 있다.Through the calculation of Equations 10 to 14, the ratio of the flow rate and the port switching period in each region may be calculated.

상기 각 영역에서의 유량 속도 비율 및 포트 스위칭 주기를 기반으로 SMB 공정의 각 포트에서의 유체의 유입 및 유출 유량 속도를 결정할 수 있다.The inflow and outflow flow rates of the fluid in each port of the SMB process may be determined based on the flow rate ratio and the port switching period in each region.

상기 각 영역에서의 유량 속도, 각 포트에서의 유체의 유입 및 유출 유량 속도, 포트 스위칭 주기를 정리하면 아래의 표 3과 같다.The flow rate in each region, the flow rate of the inflow and outflow of the fluid in each port, the port switching cycle is summarized in Table 3 below.

[표 3]TABLE 3

Figure 112019053289382-pat00042
Figure 112019053289382-pat00042

상기 수식 10 내지 수식 14를 통하여, 실시예에 따라서는 상기 제1 영역의 유량 속도는 5mL/min 내지 6mL/min, 상기 제2 영역의 유량 속도는 3.4mL/min 내지 3.8mL/min, 상기 제3 영역의 유량 속도는 3.8mL/min 내지 4.1mL/min이 될 수 있다.Through the above formulas 10 to 14, according to an embodiment, the flow rate of the first region is 5mL / min to 6mL / min, the flow rate of the second region is 3.4mL / min to 3.8mL / min, The flow rate of the three zones can be between 3.8 mL / min and 4.1 mL / min.

실시예에 따라서는, 상기 제1 영역의 유량 속도 비율은 12.5 내지 14.5, 상기 제2 영역의 유량 속도 비율은 7.5 내지 8.7, 상기 제3 영역의 유량 속도 비율은 8.8 내지 9.3일 수 있다.In some embodiments, the flow rate ratio of the first region may be 12.5 to 14.5, the flow rate ratio of the second region is 7.5 to 8.7, and the flow rate ratio of the third region may be 8.8 to 9.3.

실시예에 따라서는, 상기 탈착제는 5mL/min 내지 6mL/min의 유량 속도로 상기 탈착제 유입 포트 와 연결된 컬럼으로 유입될 수 있다.According to an embodiment, the desorbent may be introduced into a column connected to the desorbent inlet port at a flow rate of 5 mL / min to 6 mL / min.

실시예에 따라서는, 상기 2,3-부탄디올은 0.05mL/min 내지 0.7mL/min의 유량 속도로 상기 공급 원료 유입 포트와 연결된 컬럼으로 유입될 수 있다.In some embodiments, the 2,3-butanediol may be introduced into the column connected to the feedstock inlet port at a flow rate of 0.05 mL / min to 0.7 mL / min.

실시예에 따라서는, 상기 메조-2,3-부탄디올은 3.8mL/min 내지 4.1mL/min의 유량 속도로 상기 라피네이트 유출 포트와 연결된 컬럼으로부터 유출될 수 있다.In some embodiments, the meso-2,3-butanediol may be withdrawn from the column connected to the raffinate outlet port at a flow rate of 3.8 mL / min to 4.1 mL / min.

실시예에 따라서는, 상기 라세믹-2,3-부탄디올은 1.2mL/min 내지 2.6mL/min의 유량 속도로 상기 추출물 유출 포트와 연결된 컬럼으로부터 유출될 수 있다.In some embodiments, the racemic-2,3-butanediol may be withdrawn from the column connected to the extract outlet port at a flow rate of 1.2 mL / min to 2.6 mL / min.

실시예에 따라서는, 상기 포트 스위칭 주기는 73분 내지 79분일 수 있다.According to an embodiment, the port switching period may be 73 minutes to 79 minutes.

상기 표 3의 SMB 공정 조건을 바탕으로 SMB 실험을 82시간 동안 총 65단계까지 진행하였다.Based on the SMB process conditions of Table 3, the SMB experiment was performed up to a total of 65 steps for 82 hours.

또한, 아스펜 크로마토그래피 시뮬레이터(Aspen chromatography simulator)를 이용한 SMB 공정 시뮬레이션과 상기 SMB 공정 장치로 수행한 SMB 실험을 바탕으로 유출 포트의 농도 프로파일과 포트로부터 유출되어 수득된 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올의 순도를 조사하였다.In addition, based on the SMB process simulation using the Aspen chromatography simulator and the SMB experiment performed with the SMB process apparatus, the concentration profile of the outlet port and the meso-2,3-butanediol and raceh obtained from the port were obtained. The purity of Mic-2,3-butanediol was investigated.

도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되는 메조-2,3-부탄디올의 농도 프로파일을 도시한 그래프이며, 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 추출물 유출 포트를 통해 유출되는 라세믹-2,3-부탄디올의 농도 프로파일을 도시한 그래프이다.FIG. 10A is a graph illustrating a concentration profile of meso-2,3-butanediol flowing through a raffinate outlet port according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10B is an outlet through an extract outlet port according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the concentration profile of racemic-2,3-butanediol.

먼저 도 10a를 참조하면, 라피네이트 유출 포트에는 메조-2,3-부탄디올(m-BD)만 존재하였으며, 라세믹-2,3-부탄디올(r-BD)은 발견할 수 없었다.Referring first to FIG. 10A, only meso-2,3-butanediol (m-BD) was present in the raffinate outlet port, and no racemic-2,3-butanediol (r-BD) could be found.

이를 통해, 라피네이트 유출 포트에서 메조-2,3-부탄디올의 순도가 거의 100%에 도달할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.This confirms that the purity of meso-2,3-butanediol in the raffinate outlet port can reach almost 100%.

도 10b를 참조하면, 추출물 유출 포트에서 모든 라세믹-2,3-부탄디올(r-BD)이 유출되며, 메조-2,3-부탄디올(m-BD)의 함량이 매우 적은 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10B, all racemic-2,3-butanediol (r-BD) is leaked from the extract outlet port, and it can be seen that the content of meso-2,3-butanediol (m-BD) is very small.

그 결과, 97.2%의 라세믹-2,3-부탄디올의 순도를 얻을 수 있다.As a result, a purity of 97.2% of racemic-2,3-butanediol can be obtained.

실시예에 따라서는, 상기 라피네이트 유출 포트를 통해 유출된 메조-2,3-부탄디올은 95% 내지 99.9%의 순도를 가질 수 있다.According to an embodiment, the meso-2,3-butanediol flowing out through the raffinate outlet port may have a purity of 95% to 99.9%.

또한 실시예에 따라서는, 상기 추출물 유출 포트를 통해 유출된 라세믹-2,3-부탄디올은 95% 내지 99.9%의 순도를 가질 수 있다.In addition, according to the embodiment, the racemic-2,3-butanediol flowing out through the extract outlet port may have a purity of 95% to 99.9%.

나아가, 라피네이트 유출 포트를 통한 라세믹-2,3-부탄디올의 손실은 0에 가까웠으며, 추출물 유출 포트를 통한 메조-2,3-부탄디올(m-BD)의 손실은 0.95%에 불과한 것을 알 수 있다.Furthermore, the loss of racemic-2,3-butanediol through the raffinate outlet port was close to zero, and the loss of meso-2,3-butanediol (m-BD) through the extract outlet port was only 0.95%. Can be.

도 10a 내지 도 10b에서, 상기 SMB 실험으로부터 얻어진 라피네이트 유출 포트 및 추출물 유출 포트에서의 농도 프로파일(m-BD(exp.), r-BD(exp.))이 시뮬레이션의 농도 프로파일(m-BD(sim.), r-BD(sim.))과 잘 일치하는 것을 확인할 수 있다.10A to 10B, the concentration profiles (m-BD (exp.), R-BD (exp.)) At the raffinate effluent port and the extract effluent port obtained from the SMB experiment are the concentration profiles (m-BD) of the simulation. (sim.), r-BD (sim.)

이러한 결과는 단일 컬럼 실험 데이터로부터 얻은 상기 표 2의 흡착 파라미터 값이 BD 이성질체 분리 SMB 공정의 최적화 과정에서 정확하고 효과적으로 적용되었으며, SMB 공정 설계 과정에 대해 매우 적절하였다는 것을 의미한다.These results indicate that the adsorption parameter values in Table 2 obtained from single column experimental data were applied accurately and effectively during the optimization of the BD isomer separation SMB process and were very appropriate for the SMB process design process.

본 발명의 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법은 랑뮈에 등온식 및 lumped mass-transfer model을 바탕으로 산출된 흡착 파라미터를 통해 최적의 SMB 공정 조건을 설정할 수 있고, 이로부터 고순도의 메조-2,3-부탄디올 및 라세믹-2,3-부탄디올(r-BD)의 대규모 생산이 가능하다.In the adsorptive separation method of the 2,3-butanediol isomer of the present invention, the optimum SMB process conditions can be set through adsorption parameters calculated on the basis of isothermal and lumped mass-transfer models, from which the high purity meso-2, Large scale production of 3-butanediol and racemic-2,3-butanediol (r-BD) is possible.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

D: 탈착제 유입 포트
F: 공급 원료 유입 포트
R: 라피네이트 유출 포트
E: 추출물 유출 포트
10, 20, 30, 40, 50: 로터리 밸브
100, 200, 300, 400, 500: 컬럼
10a, 20a, 30a, 40a, 50a: 제1 연결 포트
10b, 20b, 30b, 40b, 50b: 제2 연결 포트
10c, 20c, 30c, 40c, 50c: 제3 연결 포트
10d, 20d, 30d, 40d, 50d: 제4 연결 포트
10e, 20e, 30e, 40e, 50e: 제5 연결 포트D: Desorbent Inlet Port
F: feedstock inlet port
R: raffinate outflow port
E: Extract Spill Pot
10, 20, 30, 40, 50: rotary valve
100, 200, 300, 400, 500: column
10a, 20a, 30a, 40a, 50a: first connection port
10b, 20b, 30b, 40b, 50b: second connection port
10c, 20c, 30c, 40c, 50c: third connection port
10d, 20d, 30d, 40d, 50d: fourth connection port
10e, 20e, 30e, 40e, 50e: fifth connection port

Claims (14)

메조-2,3-부탄디올(meso-2,3-butanediol, m-BD) 및 라세믹-2,3-부탄디올(racemic-2,3-butanediol, r-BD)을 이성질체로 포함하는 2,3-부탄디올(2,3-butanediol)에서 상기 이성질체를 흡착제가 충진된 다수의 컬럼을 통해 분리하는 방법에 있어서,
탈착제 유입 포트를 통해 상기 탈착제 유입 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제1 영역으로 탈착제가 유입되는 단계;
상기 2,3-부탄디올이 공급 원료 유입 포트를 통해 유입되고, 상기 공급 원료 유입 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제3 영역으로 상기 2,3-부탄디올 및 상기 제1 영역을 통과한 탈착제가 함께 유입되는 단계;
상기 2,3-부탄디올로부터 분리된 상기 메조-2,3-부탄디올이 라피네이트 유출 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제3 영역에서 상기 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되는 단계;
상기 라피네이트 유출 포트를 통해 유출되지 않은 메조-2,3-부탄디올이 제2 영역에 유입되어 보유된 단계; 및
상기 흡착제에 흡착된 라세믹-2,3-부탄디올이 추출물 유출 포트와 연결된 컬럼이 구비된 제1 영역에서 상기 추출물 유출 포트를 통해 유출되는 단계; 를 포함하고,
상기 탈착제 유입 포트, 상기 공급 원료 유입 포트, 상기 라피네이트 유출 포트 및 상기 추출물 유출 포트가 상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 상기 제3 영역에 존재하는 컬럼과 포트 스위칭 주기(port switching time)에 따라 각각 연결되며,
상기 포트 스위칭 주기는 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역에서의 유량 속도 비율(flow rate ratio)에 의해 제어되고,
상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역의 유량 속도 비율은 상기 메조-2,3-부탄디올의 포화도(saturation capacity, qs,m), 랑뮈에 평형 상수(bm) 및 입자 내부 확산 계수(Dp,m)와 상기 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도(qs,r), 랑뮈에 평형 상수(br) 및 입자 내부 확산 계수(Dp,r)를 포함하는 흡착 파라미터에 의해 제어되며,
상기 메조-2,3-부탄디올의 포화도(qs,m)는 80g/L 내지 90g/L이고,
상기 메조-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수(bm)는 0.09L/g 내지 0.1L/g이고,
상기 메조-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,m)는 9.0Х10-4cm2/min 내지 9.1×10-4cm2/min이고,
상기 라세믹-2,3-부탄디올의 포화도(qs,r)는 47g/L 내지 50g/L이고,
상기 라세믹-2,3-부탄디올의 랑뮈에 평형 상수(br)는 0.24L/g 내지 0.25L/g이며,
상기 라세믹-2,3-부탄디올의 입자 내부 확산 계수(Dp,r)는 1.3×10-4cm2/min 내지 1.4×10-4cm2/min인 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
2,3 containing iso-2,3-butanediol (m-BD) and racemic-2,3-butanediol (r-BD) as isomers In a butanediol (2,3-butanediol), the isomer is separated through a plurality of columns packed with adsorbents,
Introducing a desorbent into a first region having a column connected to the desorbent inlet port through a desorbent inlet port;
The 2,3-butanediol is introduced through a feedstock inlet port, and the 2,3-butanediol and the desorbent passing through the first zone are introduced into a third region including a column connected to the feedstock inlet port. step;
The meso-2,3-butanediol separated from the 2,3-butanediol is discharged through the raffinate outlet port in a third region having a column connected to the raffinate outlet port;
Meso-2,3-butanediol not leaked through the raffinate outlet port flows into and is retained in a second region; And
Racemic-2,3-butanediol adsorbed on the adsorbent is discharged through the extract outlet port in a first region having a column connected to the extract outlet port; Including,
A column and port switching time in which the desorbent inlet port, the feedstock inlet port, the raffinate outlet port and the extract outlet port are present in the first region, the second region and the third region ), Each connected by
The port switching period is controlled by a flow rate ratio in the first region, the second region and the third region,
The rate of flow rate of the first region, the second region and the third region is the saturation capacity (q s, m ) of the meso-2,3-butanediol, the equilibrium constant (b m ) and the particle inside Adsorption including diffusion coefficient (D p, m ) and saturation (q s, r ) of racemic-2,3-butanediol, equilibrium constant (b r ) and intraparticle diffusion coefficient (D p, r ) Controlled by parameters,
Saturation degree (q s, m ) of the meso-2,3-butanediol is 80g / L to 90g / L,
Rangettian equilibrium constant (b m ) of the meso-2,3-butanediol is 0.09 L / g to 0.1 L / g,
Particle internal diffusion coefficient of the meso-2,3-butanediol (D p, m) is a 9.0Х10 -4 cm 2 / min to about 9.1 × 10 -4 cm 2 / min ,
Saturation (q s, r ) of the racemic-2,3-butanediol is 47g / L to 50g / L,
Rangye equilibrium constant (b r ) of the racemic-2,3-butanediol is 0.24L / g to 0.25L / g,
Particle diffusion coefficient (D p, r ) of the racemic-2,3-butanediol is 2,3-butanediol, characterized in that 1.3 × 10 -4 cm 2 / min to 1.4 × 10 -4 cm 2 / min Method for adsorptive separation of isomers.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 영역의 유량 속도 비율은 12.5 내지 14.5이고,
상기 제2 영역의 유량 속도 비율은 7.5 내지 8.7이며,
상기 제3 영역의 유량 속도 비율은 8.8 내지 9.3인 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 1,
The flow rate rate of the first region is 12.5 to 14.5,
The flow rate rate of the second region is 7.5 to 8.7,
The rate of flow rate of the third region is 8.8 to 9.3, characterized in that the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer.
제4항에 있어서,
상기 제1 영역의 유량 속도는 5mL/min 내지 6mL/min이고,
상기 제2 영역의 유량 속도는 3.4mL/min 내지 3.8mL/min이며,
상기 제3 영역의 유량 속도는 3.8mL/min 내지 4.1mL/min인 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 4, wherein
The flow rate of the first region is 5 mL / min to 6 mL / min,
The flow rate of the second region is 3.4 mL / min to 3.8 mL / min,
The flow rate of the third region is the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer, characterized in that 3.8mL / min to 4.1mL / min.
제5항에 있어서,
상기 탈착제는 5mL/min 내지 6mL/min의 유량 속도로 상기 탈착제 유입 포트 와 연결된 컬럼으로 유입되는 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 5,
The desorbent is adsorbed separation method of 2,3-butanediol isomer, characterized in that the flow into the column connected to the desorbent inlet port at a flow rate of 5mL / min to 6mL / min.
제5항에 있어서,
상기 2,3-부탄디올은 0.05mL/min 내지 0.7mL/min의 유량 속도로 상기 공급 원료 유입 포트와 연결된 컬럼으로 유입되는 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 5,
The 2,3-butanediol is adsorbed separation method of the 2,3-butanediol isomer, characterized in that the flow into the column connected to the feed inlet port at a flow rate of 0.05mL / min to 0.7mL / min.
제5항에 있어서,
상기 메조-2,3-부탄디올은 3.8mL/min 내지 4.1mL/min의 유량 속도로 상기 라피네이트 유출 포트와 연결된 컬럼으로부터 유출되는 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 5,
The meso-2,3-butanediol is adsorbed separation method of the 2,3-butanediol isomer, characterized in that the withdrawal from the column connected to the raffinate outlet port at a flow rate of 3.8mL / min to 4.1mL / min.
제5항에 있어서,
상기 라세믹-2,3-부탄디올은 1.2mL/min 내지 2.6mL/min의 유량 속도로 상기 추출물 유출 포트와 연결된 컬럼으로부터 유출되는 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 5,
The racemic-2,3-butanediol is adsorbed separation method of the 2,3-butanediol isomer, characterized in that flowing out from the column connected to the extract outlet port at a flow rate of 1.2mL / min to 2.6mL / min.
제4항에 있어서,
상기 포트 스위칭 주기는 73분 내지 79분인 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 4, wherein
The port switching period is 73 minutes to 79 minutes, characterized in that the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer.
제1항에 있어서,
상기 흡착제는 소수성 및 다공성을 가지는 폴리디비닐벤젠 (polydivinylbenzene)인 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 1,
The adsorbent is a polydivinylbenzene having a hydrophobicity and porosity, characterized in that the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer.
제1항에 있어서,
상기 탈착제는 증류수(distilled water) 또는 유기 용매인 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 1,
The desorbent is distilled water (distilled water) or an organic solvent, characterized in that the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer.
제1항에 있어서,
상기 라피네이트 유출 포트를 통해 유출된 메조-2,3-부탄디올은 95% 내지 99.9%의 순도를 가지는 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.
The method of claim 1,
Meso-2,3-butanediol flowing out through the raffinate outlet port has a purity of 95% to 99.9%, adsorptive separation method of the 2,3-butanediol isomer.
제1항에 있어서,
상기 추출물 유출 포트를 통해 유출된 라세믹-2,3-부탄디올은 95% 내지 99.9%의 순도를 가지는 것을 특징으로 하는 2,3-부탄디올 이성질체의 흡착 분리 방법.The method of claim 1,
The racemic-2,3-butanediol flowing out through the extract outlet port has a purity of 95% to 99.9%, characterized in that the adsorptive separation method of 2,3-butanediol isomer.
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