KR102391592B1 - 디메틸올부탄알의 제조방법 및 증류 장치 - Google Patents

디메틸올부탄알의 제조방법 및 증류 장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 (A) 증류탑에서 디메틸올부탄알(DMB)을 포함하는 원료를 증류하는 단계; (B) 상기 증류탑에서 증류된 원료를 저비점 성분, 디메틸올부탄알 및 고비점 성분으로 분리하는 단계; 및 (C) 상기 고비점 성분의 일부 또는 전부를 가열하여 상기 증류탑으로 환류시키는 단계를 포함하고, 상기 디메틸올부탄알은 상기 증류탑의 사이드 컷(side cut)에서 분리되는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법에 관한 것이다.

Description

디메틸올부탄알의 제조방법 및 증류 장치{PREPARING METHOD FOR DIMETHYLOLBUTANAL AND DISTILLATION DEVICE}
본 출원은 2018년 2월 1일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0013043호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 디메틸올부탄알의 제조방법 및 증류 장치에 관한 것이다.
트리메틸올프로판(trimethylolpropane, TMP)은 상온에서 백색 결정 물질이며, 알키드 수지, 포화 폴리에스테르, 합성 윤활유, 폴리우레탄 수지, 및 가소제 분야 등의 다양한 분야에서 원료 물질로서 널리 사용된다.
산업적으로 중요한 원료 물질인 트리메틸올프로판은 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 중 하나는 알돌축합 반응과 수소화 반응을 통해 제조하는 방법이다.
알돌축합 반응이 완료되면, 알돌반응 생성물인 디메틸올부탄알, 미반응 원료, 및 디메틸올부탄알보다 비점이 높거나 낮은 불순물들이 공존하게 된다. 따라서 알돌반응 생성물에서 디메틸올부탄알 성분을 효율적으로 분리하여 수소화 반응으로 공급하는 것이 중요하다.
이에 따라, 디메틸올부탄알을 알돌반응 생성물로부터 경제적인 방법으로 분리하기 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다.
한국 특허 공개 공보 제10-2000-0047890호
본 명세서는 디메틸올부탄알의 제조방법 및 증류 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는,
(A) 증류탑에서 디메틸올부탄알(DMB)을 포함하는 원료를 증류하는 단계;
(B) 상기 증류탑에서 증류된 원료를 저비점 성분, 디메틸올부탄알 및 고비점 성분으로 분리하는 단계; 및
(C) 상기 고비점 성분의 일부 또는 전부를 가열하여 상기 증류탑으로 환류시키는 단계를 포함하고,
상기 디메틸올부탄알은 상기 증류탑의 사이드 컷(side cut)에서 분리되는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는,
디메틸올부탄알을 포함하는 원료를 증류하도록 구비된 증류탑;
상기 원료가 상기 증류탑으로 유입되도록 구비된 원료 유입부;
상기 원료가 증류되어 분리된 저비점 성분이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 제2 유출부;
상기 원료가 증류되어 분리된 디메틸올부탄알이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 사이드 컷(side cut); 상기 원료가 증류되어 분리된 고비점 성분이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 제1 유출부; 및
상기 제1 유출부로 유출되는 고비점 성분의 일부 또는 전부를 상기 증류탑으로 환류하도록 구비된 재비기
를 포함하는 증류 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 디메틸올부탄알의 제조방법을 통해 트리메틸올프로판 제조의 원료로서 사용하는 디메틸올부탄알을 높은 회수율로 얻을 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 증류 장치는 증류탑의 사이드 컷(side cut)을 사용하여, 단기간에 효율적으로 디메틸올부탄알을 분리할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 디메틸올부탄알의 제조방법을 실시하기 위한 증류 장치의 개략적인 도시이다.
도 2는 종래기술에 따른 증류 장치의 개략적인 도시이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 'DMB 회수율'은 증류탑(증류 컬럼) 하부로 분리되어 나오는 유량에 포함된 디메틸올부탄알(DMB) 량을, 증류탑으로 공급되는 원료 중에 포함된 DMB량으로 나눈 값의 백분율로 정의된다.
본 명세서에 있어서, '사이드 컷(side cut)'은 증류탑의 측부에 위치한 중간 부분을 의미한다. 즉, 증류에 의한 원료의 분리과정에서, 증류탑의 중간 부분에서 분리되는 성분이 유출되는 부분을 의미할 수 있다. 탑정 부분과 탑저 부분으로 분리되는 성분을 제외한 성분을 의미할 수 있다. 이 경우 사이드 컷으로 분리되는 성분을 측류유라고 한다.
본 명세서에 있어서, '증류탑'은 '증류 컬럼'과 혼용될 수 있다. 즉, 증류탑과 증류 컬럼은 동일한 의미로 사용된다.
본 명세서의 일 실시상태는, (A) 증류탑에서 디메틸올부탄알(DMB)을 포함하는 원료를 증류하는 단계; (B) 상기 증류탑에서 증류된 원료를 저비점 성분, 디메틸올부탄알 및 고비점 성분으로 분리하는 단계; 및 (C) 상기 고비점 성분의 일부 또는 전부를 가열하여 상기 증류탑으로 환류시키는 단계를 포함하고, 상기 디메틸올부탄알은 상기 증류탑의 사이드 컷(side cut)에서 분리되는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법을 제공한다.
알돌반응 후 디메틸올부탄알(DMB)과 일부 부산물이 형성됨에 따라 염이 생성되며, 이를 제거하지 않으면, 이후의 수소화 반응시의 반응성 및 안정성을 저하시킨다. 트리메틸올프로판(TMP)을 수소화 반응으로 제조할 경우, 1단계 알돌 반응 이후 트리메틸올프로판 전 단계 물질인 디메틸올부탄알(DMB)의 효과적인 분리가 필요하다.
알돌반응 생성물 분리를 위한 종래기술로서, 증류 컬럼(Distillation column)과 와이프필름증발 장치(Wiped Film Evaporator, WFE)를 이용한다. 그러나, 증류 컬럼은 분리 효율은 높으나 분리과정에서 재비기(reboiler)의 고온운전 및 장기 체류시간으로 인한 유효성분의 손실이 발생하고, DMB의 열분해를 방지하기 위하여 고진공 운전이 필요하다. 와이프필름증발 장치는 짧은 시간 내에 분리되는 장치 특성상 DMB의 열분해량은 적으나, 분리 효율이 떨어지는 단점이 있다. 이에 분리 효율을 증가시키기 위하여, WFE 운전을 반복해서 수행하거나, 장치의 수를 증가시켜 운전해야 하는 단점이 있다.
이에 따라, 본 발명자들은 분리 효율이 높은 증류 컬럼 측부에 사이드 컷(side cut) 기능을 사용하여 단기간에 효율적으로 유효 성분(DMB 등)을 분리하는 장치 및 공정을 발명하였다. 이를 통해, 알돌반응 생성물이 재비기(reboiler)에서 고온에 노출되는 것을 최소화시켜 부반응 및 DMB의 열분해를 감소시키고, 재비기에 체류되는 양을 감소시킴으로써 에너지 사용량을 절감하였고, 최종적으로 수소화 공정으로 공급되는 원료 중에 고비점 성분의 함량을 감소시킬 수 있어서, 수소화 반응성을 개선하고 촉매를 보호할 수 있었다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 (A) 단계는, 알칸알, 포름알데히드(FA) 및 알킬아민 촉매를 반응시켜 알돌반응 생성물을 얻는 단계; 및 상기 알돌반응 생성물을 알코올 용매와 함께 추출하여 상기 디메틸올부탄알을 포함하는 원료를 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.
다시 말하면, 상기 (A) 단계의 원료는 알칸알, 포름알데히드(FA) 및 알킬아민 촉매를 반응시켜 얻은 생성물을 알코올 용매를 이용한 추출하는 단계를 통해 얻은 원료일 수 있다.
알돌반응 원료 투입조건은　알칸알 1몰을 기준으로 할 때,　반응원료 중 하나인 포름알데히드 투입량이 많을수록 반응수율이 좋다. 그러나, 반응에 필요한 이론당량비가 알칸알:포름알데히드=1:2인 점을 고려할 때 과량으로 투입된 포름알데히드, 즉 2몰 이상 투입된 포름알데히드는 반응 후 잔존하게 되어 반응 후 분리/회수과정을 통해　재사용해야 하기 때문에 공정구성 및 경제성 측면에서 불리할 수 있다. 따라서, 가능한 반응수율 증가폭과 포름알데히드의 과량투입 비율을 함께 고려하여 적정 투입량을 선정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알칸알, 포름알데히드 및 알킬아민 촉매의 몰 비율은 상기 알칸알 1몰 기준으로 포름알데히드 2.5몰 내지 5몰 및 알킬아민 촉매 0.1몰 내지 0.3몰일 수 있다. 즉, 알칸알:포름알데히드:알킬아민 촉매의 몰 비율(mol ratio)은 1:2.5~5:0.1~0.3 일 수 있다. 또한, 상기 알칸알, 포름알데히드 및 알킬아민 촉매의 몰 비율은 상기 알칸알 1몰 기준으로 포름알데히드 3.5몰 내지 4.5몰 및 알킬아민 촉매 0.15몰 내지 0.25몰일 수 있다.
상기 알칸알 1몰 기준으로 포름알데히드가 2.5몰 미만인 경우에는 반응수율이 급격히 낮아질 수 있고, 5몰을 초과하는 경우에는 반응수율 증가폭에 비해 반응 후 회수해야 하는 포름알데히드 양이 급격히 증가되어 경제성이 떨어질 수 있다. 또한, 상기 알칸알 1몰 기준으로 알킬아민 촉매가 0.1몰 미만인 경우에는 반응속도가 늦어져서 반응시간이 증가할 수 있고, 0.3몰을 초과하는 경우에는 많은 양의 촉매를 사용하기 때문에 경제성이 떨어질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알칸알, 포름알데히드(FA) 및 알킬아민 촉매의 알돌반응은 상압에서 25℃ 내지 50℃의 조건에서 반응이 수행될 수 있다. 바람직하게는 30℃ 내지 40℃일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알돌반응 시간은 90분 내지 200분일 수 있고, 바람직하게는 120분 내지 200분일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알돌반응의 온도 및 시간 조건을 만족하는 경우에 반응수율을 증가시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알칸알은 탄소수 3 내지 10의 알칸알일 수 있고, 구체적으로 프로판알, 부탄알, 펜탄알, 헥산알 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 더 구체적으로는 n-부탄알(n-BAL)이 바람직하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬아민 촉매의 알킬아민은, 탄소수 3 내지 20의 알킬아민이고, 구체적으로 트리메틸아민(trimethylamine), 트리에틸아민(triethylamine, TEA), 트리프로필아민(tripropylamine), 또는 다이이소프로필에틸아민(diisopropylethylamine) 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 트리에틸아민이 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 추출하는 단계에서 추출 용매로 이용되는 알코올 용매는 탄소수 2 내지 10의 알코올 용매일 수 있다. 구체적으로, 탄소수 6 내지 8의 알코올 용매일 수 있고, 바람직하게는 탄소수 8의 알코올 용매일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 알코올 용매는 2-에틸헥사놀(2-ethyl hexanol, 2-EH)일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 추출 용매는 상기 알돌반응의 초기 원료 무게 대비 1.5배 내지 3배를 투입할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 추출하는 단계에서 추출 온도는 25℃ 내지 90℃가 바람직하고, 구체적으로는 30℃ 내지 70℃가 바람직하다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 추출 온도를 만족하는 경우에 추출 수율을 증가시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 증류탑은 단증류탑 또는 다단 증류탑일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 다단 증류탑일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 증류탑은 20단 내지 40단의 다단 증류탑일 수 있다. 바람직하게는 20단 내지 30단의 다단 증류탑일 수 있고, 더 바람직하게는 25단의 트레이식(tray type) 다단 증류탑일 수 있다. 상기 증류탑의 단수가 20단 미만인 경우에는 DMB 회수율이 떨어질 수 있고, 40단을 초과하는 경우에는 DMB 회수율은 증가하나 증류탑 단수가 증가됨에 따라 장치 투자비와 운전비용이 증가될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 (B) 단계에서 상기 저비점 성분은 상기 증류탑의 탑정 부분으로 분리될 수 있다. 상기 저비점 성분이란, DMB 보다 비점이 낮은 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 포름알데히드(FA), 물(H2O), 메탄올(MeOH), 트리에틸아민(TEA), 또는 에틸아크롤레인(EA) 등을 들 수 있다. 상기 저비점 성분이 상기 증류탑의 탑정 부분으로 분리된다는 것은, 상기 저비점 성분이, 상기 증류탑의 탑저 부분 및 사이드 컷으로 분리되는 성분에 포함된 함량보다, 탑정 부분으로 분리되는 성분에 가장 높은 함량으로 포함된 것을 의미할 수 있다. 또는, 상기 증류탑의 탑저 부분 및 사이드 컷으로 분리되는 성분에 저비점 성분이 포함되지 않는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 (B) 단계에서 상기 고비점 성분은 상기 증류탑의 탑저 부분으로 분리될 수 있다. 상기 고비점 성분이란, DMB 보다 비점이 높은 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 트리메틸올프로판(TMP) 등을 들 수 있다. 상기 고비점 성분이 상기 증류탑의 탑저 부분으로 분리된다는 것은, 상기 고비점 성분이 증류탑의 탑정 부분 및 사이드 컷으로 분리되는 성분에 포함된 함량보다, 탑저 부분으로 분리되는 성분에 가장 높은 함량으로 포함된 것을 의미할 수 있다. 또는, 상기 증류탑의 탑정 부분 및 사이드 컷으로 분리되는 성분에 고비점 성분이 포함되지 않는 것을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 증류탑의 탑정 부분이란, 증류탑의 상단 부분 중에 가장 높게 위치한 부분을 의미할 수 있다. 트레이식 다단 증류탑의 가장 상단에 위치하는 단을 의미할 수 있다. 상기 증류탑의 탑저 부분이란, 증류탑의 하단 부분 중에 가장 낮게 위치한 부분을 의미할 수 있다. 트레이식 다단 증류탑의 가장 하단에 위치하는 단을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 디메틸올부탄알은 94% 이상, 보다 바람직하게는 98% 이상의 회수율로 분리될 수 있다. 이 때, 상기 디메틸올부탄알은 상기 증류탑의 측부에 위치한 사이드 컷(side cut)에서 분리될 수 있다. 상기 디메틸올부탄알이 상기 증류탑의 사이드 컷으로 분리된다는 것은, 상기 디메틸올부탄알이, 상기 증류탑의 탑정 부분 및 탑저 부분으로 분리되는 성분에 포함된 함량보다, 사이드 컷으로 분리되는 성분에 가장 높은 함량으로 포함된 것을 의미할 수 있다. 또는, 상기 증류탑의 탑정 부분 및 탑저 부분으로 분리되는 성분에 디메틸올부탄알이 포함되지 않는 것을 의미할 수 있다.
Figure 112019008725747-pat00001
TMP 제품을 수소화 공법을 통해 제조하기 위해서는, 상기 반응식과 같이 알돌반응과 수소화 반응의 2단계 공정이 수행된다. 상기 알돌반응에 의하여 제조되는 DMB는 그 구조상 알데히드가 포함된 불안정한 상태의 중간체 물질이기 때문에, 합성조건이나 분리조건에 따라 쉽게 열분해되거나 부반응을 일으킬 수 있는 특성이 있다.
반면에, TMP는 수소화 반응까지 완료된 안정한 알코올 구조를 포함하고 있는 최종제품이기 때문에, 분리과정에서 열분해나 부반응이 쉽게 나타나지 않고, 이에 따라 일반적인 증류 컬럼을 사용하여 분리가 가능하다는 특성이 있다.
따라서, DMB와 같은 불안정한 중간체를 분리할 때에는 목적물을 분리하는 것과 함께 분리과정에서 열분해나 부반응을 최소화해야 하는 것이 매우 중요하지만, TMP와 같은 안정한 제품을 분리할 때에는 목적물을 효율적으로 분리하면서 에너지를 적게 사용하는 것이 매우 중요한 인자가 된다.
이러한 배경으로 인하여, 반응 생성물 내에서 DMB를 분리하는 방법과 반응 생성물 내에서 TMP를 분리하는 방법은, 분리하는 방법, 조건, 장치 등이 근본적으로 상이하다고 볼 수 있다.
또한, TMP와 같은 안정한 제품을 분리하는 경우에는, TMP가 컬럼 내 장시간 체류해도 안정하기 때문에 Divided Wall Column(DWC) 등을 적용하여 2개의 컬럼을 사용하는 대신 하나의 컬럼 안에 2개의 컬럼 기능을 통합할 수 있고, 이에 따라 에너지를 절감하고 투자비를 절감하는 효과를 기대할 수 있다. 그러나, DMB와 같은 불안정한 제품을 분리하는 경우에는, 상기 DWC를 사용하게 되면 컬럼 내 체류시간이 증가되어 열분해 가능성이 더욱 높아지므로 바람직하지 않다. 즉, 불안정한 물질을 분리할 때에는 고온에 노출되는 것을 최소화하면서 컬럼에 체류하는 시간을 최소화하여 단시간에 목적물을 분리하는 것이 매우 중요하다.
따라서, 반응 생성물 내에서 DMB를 분리하는 방법과 반응 생성물 내에서 TMP를 분리하는 방법은, 분리하는 방법, 조건, 장치 등이 근본적으로 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 증류탑의 탑정 부분의 압력은 150mbar 내지 650mbar일 수 있고, 200mbar 내지 600mbar일 수 있다. 상기 압력은 컬럼의 운전온도의 적정 범위와 연계하여 선정할 수 있다. 상기 증류탑의 탑정 부분의 압력이 150mbar 미만인 경우에는 고진공으로서 탑정에서 분리되는 비점이 낮은 성분들을 응축하여　회수하는데 탑정컬럼의 냉각온도가　낮아져서 운전에 불리할 수 있고, 650mbar를 초과하는 경우에는 유효성분을 분리하기 위해 컬럼온도가 200℃ 이상이 필요하기 때문에 유효성분이 분해될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 (C) 단계에서 가열 온도는 150℃ 내지 200℃일 수 있다. 이 때, 가열 온도는 재비기의 설정 온도를 의미할 수 있다. 또한, 상기 (C) 단계에서 가열 온도는 160℃ 내지 195℃일 수 있다. 유효성분(DMB)을 분리하기 위한　최저 가열온도가 필요하며, 상기 (C) 단계에서 가열 온도가 150℃ 미만인 경우에는 컬럼 상부로 저비점 성분들을 적정한 유량으로 분리하기 어려울 수 있고, 200℃를 초과하는 경우에는 유효성분(DMB)이 높은 온도에서 분해될 수 있어서 바람직하지 않다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는, 디메틸올부탄알을 포함하는 원료를 증류하도록 구비된 증류탑; 상기 원료가 상기 증류탑으로 유입되도록 구비된 원료 유입부; 상기 원료가 증류되어 분리된 저비점 성분이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 제2 유출부; 상기 원료가 증류되어 분리된 디메틸올부탄알이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 사이드 컷(side cut); 상기 원료가 증류되어 분리된 고비점 성분이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 제1 유출부; 및 상기 제1 유출부로 유출되는 고비점 성분의 일부 또는 전부를 상기 증류탑으로 환류하도록 구비된 재비기를 포함하는 증류 장치를 제공한다.
DMB를 증류 컬럼을 이용하여 분리하는 방법에서 사이드 컷을 사용하는 경우, 알돌반응 생성물이 재비기에서 고온에 노출되는 것을 최소화시켜 부반응 및 DMB의 열분해를 감소시키고, 재비기에 체류되는 양을 감소시킴으로써 에너지 사용량을 절감할 수 있고, 높은 회수율의 DMB를 분리할 수 있다. 이는, 궁극적으로 수소화 공정으로 공급되는 원료 중에 고비점 성분의 함량을 감소시킬 수 있어서, 수소화 반응성을 개선하고 촉매를 보호할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 증류탑은 단증류탑 또는 다단 증류탑일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 20단 내지 40단의 다단 증류탑일 수 있다. 상기 증류탑의 단수가 20단 미만인 경우에는 DMB 회수율이 떨어질 수 있고, 40단을 초과하는 경우에는 DMB 회수율은 증가하나 증류탑 단수가 증가됨에 따라 장치 투자비와 운전비용이 증가될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 원료 유입부는 상기 증류탑의 측부에 위치할 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따른 증류탑이 20단 내지 40단의 다단 증류탑인 경우, 상기 원료 유입부는 상기 증류탑의 5단 내지 35단 사이에 위치할 수 있다. 바람직하게는 상기 원료 유입부는 상기 증류탑의 5단 내지 20단 사이에 위치할 수 있다. 더 바람직하게는 상기 원료 유입부는 상기 증류탑의 10단 내지 15단 사이에 위치할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 유출부는 상기 증류탑의 탑저 부분에 위치할 수 있다. 상기 증류탑의 탑저 부분이란, 증류탑의 하단 부분 중에 가장 낮게 위치한 부분을 의미할 수 있다. 트레이식 다단 증류탑의 가장 하단에 위치하는 단을 의미할 수 있다. 상기 제1 유출부로 분리되는 성분은 원료 중 고비점 성분을 포함할 수 있다. 상기 고비점 성분의 설명은 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 유출부는 상기 증류탑의 탑정 부분에 위치할 수 있다. 상기 증류탑의 탑정 부분이란, 증류탑의 상단 부분 중에 가장 높게 위치한 부분을 의미할 수 있다. 트레이식 다단 증류탑의 가장 상단에 위치하는 단을 의미할 수 있다. 상기 제2 유출부로 분리되는 성분은 원료 중 저비점 성분을 포함할 수 있다. 상기 저비점 성분의 설명은 전술한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 사이드 컷은 상기 증류탑의 측부에 위치할 수 있다. 상기 사이드 컷은 상기 원료 유입부와 상기 제1 유출부 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로 상기 사이드 컷은 상기 증류탑의 2단 내지 10단 사이에 위치할 수 있다. 바람직하게는 상기 증류탑의 2단 내지 5단 사이에 위치할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 사이드 컷과 상기 원료 유입부의 간격은 3단 내지 30단일 수 있다. 바람직하게는 상기 사이드 컷과 상기 원료 유입부의 간격은 5단 내지 10단일 수 있다. 이 경우, 상기 원료 유입부는 상기 사이드 컷보다 더 높은 단수에 위치할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 재비기(reboiler)는 상기 증류탑의 탑저 부분에 연결된 탑저 라인(bottom line)의 일부와 연결되어, 탑저 부분으로 분리되는 고비점 물질을 포함하는 성분을 다시 증류탑의 하단으로 환류하는 역할을 할 수 있다. 상기 탑저 라인이란, 상기 증류탑의 탑저 부분에 연결되어 고비점 물질을 포함하는 성분이 분리 배출되는 배관을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 재비기의 온도는 150℃ 내지 200℃로 조절될 수 있다. 바람직하게는 160℃ 내지 195℃로 조절될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 재비기의 온도를 150℃ 내지 200℃로 조절하도록 구비된 온도조절수단을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 160℃ 내지 195℃로 조절하도록 구비된 온도조절수단일 수 있다.
상기 온도조절수단은, 온도표시창, 가열수단, 온도제어수단 등을 의미할 수 있으며, 당 기술분야에서 재비기에 통상적으로 사용되는 것이면 제한하지 않는다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 디메틸올부탄알의 제조방법을 실시하기 위한 증류 장치 및 배관 구성의 예시적인 공정도이다.
도 1에 따르면, 디메틸올부탄알(DMB)을 포함하는 원료는 원료 유입부(11)를 통해 증류탑(100)으로 유입된다. 상기 디메틸올부탄알(DMB)을 포함하는 원료는 알칸알, 포름알데히드 및 알킬아민 촉매를 원료로 알돌축합 반응하여 얻어진 알돌반응 생성물을, 알코올 용매를 이용한 추출하는 단계를 통해 얻은 원료를 의미한다. 이 때, 상기 알칸알은 탄소수 3 내지 10의 알칸알일 수 있고, 구체적으로 프로판알, 부탄알, 펜탄알, 헥산알 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 더 구체적으로는 n-부탄알(n-BAL)이 바람직하다. 또한, 상기 알킬아민 촉매는 탄소수 3 내지 20의 알킬아민이고, 구체적으로 트리메틸아민(trimethylamine), 트리에틸아민(triethylamine, TEA), 트리프로필아민(tripropylamine), 또는 다이이소프로필에틸아민(diisopropylethylamine) 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 트리에틸아민이 사용될 수 있다. 상기 추출하는 단계에서 추출 용매로 이용되는 알코올 용매는 탄소수 2 내지 10의 알코올 용매일 수 있다. 구체적으로, 탄소수 6 내지 8의 알코올 용매일 수 있고, 바람직하게는 탄소수 8의 알코올 용매일 수 있다. 구체적으로, 알코올 용매는 2-에틸헥사놀(2-ethyl hexanol, 2-EH)이 바람직하다. 이 때, 2-에틸헥사놀은 상기 알돌축합 반응 초기 원료 무게 대비 1.5배 내지 3배를 투입할 수 있고, 추출 온도는 25℃ 내지 90℃일 수 있다.
상기 증류탑(100)은 단증류탑 또는 다단 증류탑일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 다단 증류탑일 수 있다. 이 경우, 20단 내지 40단의 다단 증류탑일 수 있다. 또한, 상기 증류탑(100)의 탑정 부분의 압력은 150mbar 내지 650mbar일 수 있다.
도 1에 따르면, 상기 원료 유입부(11)는 상기 증류탑(100)의 측부에 위치할 수 있다. 상기 증류탑(100)이 20단 내지 40단의 다단 증류탑인 경우, 상기 원료 유입부(11)는 상기 증류탑(100)의 5단 내지 35단 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 유출부(14)는 상기 증류탑(100)의 탑저 부분에 위치할 수 있다. 상기 증류탑(100)의 탑저 부분이란, 증류탑(100)의 하단 부분 중에 가장 낮게 위치한 부분을 의미할 수 있다. 트레이식 다단 증류탑의 가장 하단에 위치하는 단을 의미할 수 있다. 상기 제1 유출부(14)로 분리되는 성분은 원료 중 고비점 성분을 포함할 수 있다. 상기 고비점 성분이란, DMB 보다 비점이 높은 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 트리메틸올프로판(TMP) 등을 들 수 있다. 상기 고비점 성분이 상기 증류탑(100)의 제1 유출부(14)로 분리된다는 것은, 상기 고비점 성분이 증류탑(100)의 제2 유출부(12) 및 사이드 컷(13)으로 분리되는 성분에 포함된 함량보다, 제1 유출부(14)로 분리되는 성분에 가장 높은 함량으로 포함된 것을 의미할 수 있다.
상기 제2 유출부(12)는 상기 증류탑(100)의 탑정 부분에 위치할 수 있다. 상기 증류탑(100)의 탑정 부분이란, 증류탑(100)의 상단 부분 중에 가장 높게 위치한 부분을 의미할 수 있다. 트레이식 다단 증류탑의 가장 상단에 위치하는 단을 의미할 수 있다. 상기 제2 유출부(12)로 분리되는 성분은 원료 중 저비점 성분을 포함할 수 있다. 상기 저비점 성분이란, DMB 보다 비점이 낮은 물질을 의미할 수 있다. 예를 들어, 포름알데히드(FA), 물(H2O), 메탄올(MeOH), 트리에틸아민(TEA), 또는 에틸아크롤레인(EA) 등을 들 수 있다. 상기 저비점 성분이 상기 증류탑(100)의 제2 유출부(12)로 분리된다는 것은, 상기 저비점 성분이, 상기 증류탑(100)의 제1 유출부(14) 및 사이드 컷(13)으로 분리되는 성분에 포함된 함량보다, 제2 유출부(12)로 분리되는 성분에 가장 높은 함량으로 포함된 것을 의미할 수 있다.
상기 사이드 컷(13)은 상기 증류탑(100)의 측부에 위치할 수 있다. 상기 사이드 컷(13)은 상기 증류탑(100) 내의 사이드 컷 설비(200)가 위치한 부분에 연결될 수 있다. 상기 사이드 컷 설비(200)는 증류탑(100)의 원료 유입부(11)에서 내려오는 액체를 포집할 수 있는 장치를 의미한다. 포집된 액체 중 일부는 사이드 컷(13)으로 분리되고, 나머지는 증류탑(100)의 하단부로 내려가 제1 유출부(14)로 분리된다.
상기 사이드 컷(13)은 상기 원료 유입부(11)와 상기 제1 유출부(14) 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로 상기 사이드 컷 설비(200)는 상기 증류탑(100)의 2단 내지 10단 사이에 위치할 수 있다. 상기 사이드 컷(13)과 상기 원료 유입부(11)의 간격은 3단 내지 30단일 수 있다. 이 경우, 상기 원료 유입부(11)는 상기 사이드 컷(13)보다 더 높은 단수에 위치할 수 있다.
상기 디메틸올부탄알이 상기 증류탑(100)의 사이드 컷(13)으로 분리된다는 것은, 상기 디메틸올부탄알이, 상기 증류탑(100)의 제2 유출부(12) 및 제1 유출부(14)로 분리되는 성분에 포함된 함량보다, 사이드 컷(13)으로 분리되는 성분에 가장 높은 함량으로 포함된 것을 의미할 수 있다.
상기 재비기(300)는 상기 증류탑(100)의 탑저 부분에 연결된 제1 유출부(14)의 일부와 연결되어, 제1 유출부(14)로 분리되는 고비점 물질을 포함하는 성분을 환류 배관(15)을 통해서 다시 증류탑(100)의 하단으로 환류하는 역할을 할 수 있다. 상기 재비기(300)의 온도는 150℃ 내지 200℃로 조절할 수 있다.
상기와 같이, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 분리효율이 높은 증류 컬럼에 사이드 컷 설비를 이용하여, 알돌반응 생성물로부터 DMB를 효율적으로 분리해 낼 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 제조예 1> 증류 원료의 준비
n-부탄알(n-BAL):포름알데히드(FA):트리에틸아민(TEA)을 1:4:0.2의 몰 비율로 준비하여, 상압에서 35℃ 조건으로, 3시간 반응시켰다. 이어서, 초기 원료 무게 대비 2배의 2-에틸헥사놀(2-EH)을 투입하여, 상압에서 70℃ 조건으로 추출하여 얻은 유기층을 증류 원료로 준비하였다.
얻어진 증류 원료의 대표조성은 아래의 표 1과 같다.
< 제조예 2> 증류 원료의 준비
n-부탄알(n-BAL):포름알데히드(FA):트리에틸아민(TEA)을 1:2:0.2의 몰 비율로 준비하여, 상압에서 35℃ 조건으로, 3시간 반응시켰다. 이어서, 초기 원료 무게 대비 2배의 2-에틸헥사놀(2-EH)을 투입하여, 상압에서 70℃ 조건으로 추출하여 얻은 유기층을 증류 원료로 준비하였다.
얻어진 증류 원료의 대표조성은 아래의 표 1과 같다.
[표 1]
Figure 112019008725747-pat00002
< 실시예 1>
50mm 직경의 25단 트레이식(tray type) 증류 컬럼을 사용하여, 원료 유입(feed)단은 13단에, 사이드 컷(side cut)단은 3단에 설치하였다. 증류 컬럼 상부 압력은 200mbar로 설정하였고, 재비기(reboiler)의 온도는 160℃로 조절하였다.
제조예 1에서 얻어진 원료를 10g/min의 속도로 일정하게 공급하면서, 컬럼 조건이 안정화될 때까지 3시간 동안 연속운전을 진행하였다.
컬럼 조건이 안정화된 조건에서, 사이드 컷(side cut)단에서 유량과 유기물의 조성, 그리고 DMB 회수율을 하기 표 2에 정리하였다.
< 실시예 2>
실시예 1에서, 증류 컬럼 상부 압력은 600mbar로 설정하였고, 재비기(reboiler)의 온도는 195℃로 조절하여 운전하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연속운전을 진행하였다.
컬럼 조건이 안정화된 조건에서, 사이드 컷(side cut)단에서 유량과 유기물의 조성, 그리고 DMB 회수율을 하기 표 2에 정리하였다.
< 실시예 3>
실시예 1에서, 증류 컬럼 상부 압력은 200mbar로 설정하였고, 재비기(reboiler)의 온도는 200℃로 조절하여 운전하였으며, 제조예 2에서 얻어진 원료를 11.5g/min의 속도로 일정하게 공급한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 연속운전을 진행하였다.
컬럼 조건이 안정화된 조건에서, 사이드 컷(side cut)단에서 유량과 유기물의 조성, 그리고 DMB 회수율을 하기 표 2에 정리하였다.
< 비교예 1>
실시예 1에서 사용한 증류 컬럼 장치에서 사이드 컷 설비를 제거한 상태에서 실험하였다. 증류 컬럼 상부 압력은 800mbar로 설정하였고, 재비기(reboiler)의 온도는 190℃로 조절하여 운전하면서, 컬럼 조건이 안정화될 때까지 3시간 동안 연속운전을 진행하였다.
컬럼 조건이 안정화된 조건에서, 재비기에서 배출되는 유량과 유기물의 조성, 그리고 DMB 회수율을 하기 표 2에 정리하였다.
< 비교예 2>
비교예 1에서, 증류 컬럼 상부 압력은 200mbar로 설정하였고, 재비기(reboiler)의 온도는 150℃로 조절하여 운전하는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 연속운전을 진행하였다.
컬럼 조건이 안정화된 조건에서, 재비기에서 배출되는 유량과 유기물의 조성, 그리고 DMB 회수율을 하기 표 2에 정리하였다.
< 비교예 3>
Wiped Film Evaporator(WFE) 장치를 사용하여, DMB 분리실험을 진행하였다. 압력은 200mbar, 온도는 150℃ 조건에서 진행하였으며, 제조예에서 얻어진 원료를 10g/min으로 일정하게 장치 내부로 공급하였다.
이 때, Evaporator 내부에 설치된 회전체의 속도는 150rpm으로 운전하였으며, 저비점 성분은 WFE 상부로 제거되고, WFE 하부로 DMB 성분을 연속적으로 분리하였다.
장치 하부로 분리되는 유량과 유기물의 조성, 그리고 DMB 회수율을 하기 표 2에 정리하였다.
[표 2]
Figure 112019008725747-pat00003
상기 표 2에 따르면, 본 명세서의 일 실시상태에 따라, 사이드 컷을 구비한 증류 컬럼에서 DMB를 분리한 실시예 1 및 2의 경우, 사이드 컷이 구비되지 않은 종래의 증류 컬럼을 이용한 비교예 1 및 2, 및 Waped Film Evaporator를 이용한 비교예 3과 비교하여, 높은 DMB 회수율(98.7% 이상)을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
결과적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 증류 장치를 이용하는 경우, 알돌반응 생성물이 재비기에서 고온에 노출되는 것을 최소화시켜 부반응 및 DMB의 열분해를 감소시키고, 재비기에 체류되는 양을 감소시킴으로써 에너지 사용량을 절감시키기 때문에, 단기간에 효율적으로 DMB 성분을 분리할 수 있었다.
이는 결과적으로 수소화 공정으로 공급되는 원료 중에 고비점 성분의 함량을 감소시켜, 수소화 반응성을 개선하고 촉매를 보호할 수 있다.
또한, 실시예 1~2와 실시예 3을 비교하였을 때, 알칸알:포름알데히드:알킬아민 촉매의 몰 비율(mol ratio)이 1:2.5~5:0.1~0.3를 만족하는 경우에, 보다 높은 DMB 회수율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
11: 원료 유입부
12: 제2 유출부
13: 사이드 컷
14: 제1 유출부
15: 환류 배관
100: 증류탑
200: 사이드 컷 설비
300: 재비기

Claims (17)

  1. (A) 증류탑에서 디메틸올부탄알(DMB)을 포함하는 원료를 증류하는 단계;
    (B) 상기 증류탑에서 증류된 원료를 저비점 성분, 디메틸올부탄알 및 고비점 성분으로 분리하는 단계; 및
    (C) 상기 고비점 성분의 일부 또는 전부를 가열하여 상기 증류탑으로 환류시키는 단계를 포함하고,
    상기 디메틸올부탄알은 상기 증류탑의 사이드 컷(side cut)에서 분리되는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법이고,
    상기 (A) 단계는, 알칸알, 포름알데히드(FA) 및 알킬아민 촉매를 반응시켜 알돌반응 생성물을 얻는 단계; 및 상기 알돌반응 생성물을 알코올 용매와 함께 추출하여 상기 디메틸올부탄알을 포함하는 원료를 얻는 단계를 더 포함하고,
    상기 알칸알은 n-부탄알이며,
    상기 증류탑은 20단 내지 40단의 다단 증류탑이고,
    상기 사이드 컷은 상기 증류탑의 2단 내지 10단 사이에 위치하는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 알칸알, 포름알데히드 및 알킬아민 촉매의 몰 비율은 상기 알칸알 1몰 기준으로 포름알데히드 2.5몰 내지 5몰 및 알킬아민 촉매 0.1몰 내지 0.3몰인 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 (B) 단계에서 상기 저비점 성분은 상기 증류탑의 탑정 부분으로 분리하는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 (B) 단계에서 상기 고비점 성분은 상기 증류탑의 탑저 부분으로 분리하는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 디메틸올부탄알을 94% 이상의 회수율로 분리하는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 (C) 단계의 가열 온도는 150℃ 내지 200℃인 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 증류탑의 탑정 부분의 압력은 150mbar 내지 650mbar인 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.
  10. 디메틸올부탄알을 포함하는 원료를 증류하도록 구비된 증류탑;
    상기 원료가 상기 증류탑으로 유입되도록 구비된 원료 유입부;
    상기 원료가 증류되어 분리된 저비점 성분이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 제2 유출부;
    상기 원료가 증류되어 분리된 디메틸올부탄알이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 사이드 컷(side cut);
    상기 원료가 증류되어 분리된 고비점 성분이 상기 증류탑으로부터 유출되도록 구비된 제1 유출부; 및
    상기 제1 유출부로 유출되는 고비점 성분의 일부 또는 전부를 상기 증류탑으로 환류하도록 구비된 재비기를 포함하는 증류 장치이고,
    상기 디메틸올부탄알을 포함하는 원료는, 알칸알, 포름알데히드(FA) 및 알킬아민 촉매를 반응시켜 알돌반응 생성물을 얻는 단계; 및 상기 알돌반응 생성물을 알코올 용매와 함께 추출하여 상기 디메틸올부탄알을 포함하는 원료를 얻는 단계로부터 생성되고,
    상기 알칸알은 n-부탄알이며,
    상기 증류탑은 20단 내지 40단의 다단 증류탑이고,
    상기 사이드 컷은 상기 증류탑의 2단 내지 10단 사이에 위치하는 것인 증류 장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 원료 유입부는 상기 증류탑의 5단 내지 35단 사이에 위치하는 것인 증류 장치.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 유출부는 상기 증류탑의 탑저 부분에 위치하는 것인 증류 장치.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 사이드 컷은 상기 원료 유입부와 상기 제1 유출부 사이에 위치하는 것인 증류 장치.
  15. 삭제
  16. 청구항 10에 있어서, 상기 제2 유출부는 상기 증류탑의 탑정 부분에 위치하는 것인 증류 장치.
  17. 청구항 10에 있어서, 상기 재비기의 온도를 150℃ 내지 200℃로 조절하도록 구비된 온도조절수단을 더 포함하는 것인 증류 장치.
KR1020190009214A 2018-02-01 2019-01-24 디메틸올부탄알의 제조방법 및 증류 장치 KR102391592B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102245931B1 (ko) * 2018-10-22 2021-04-28 주식회사 엘지화학 디메틸올부탄알의 제조방법 및 이를 이용한 트리메틸올프로판의 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101804006B1 (ko) * 2014-10-31 2017-12-01 주식회사 엘지화학 증류 장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11130719A (ja) * 1997-10-23 1999-05-18 Mitsubishi Chemical Corp ジメチロールアルカナールの精製方法
JP4284477B2 (ja) 1998-12-25 2009-06-24 三菱瓦斯化学株式会社 高純度トリメチロールプロパンの製造法
DE19963435A1 (de) 1999-12-28 2001-07-05 Basf Ag Verfahren zur Reinigung von durch Hydrierung hergestelltem Trimethylolpropan durch kontinuierliche Destillation
DE19963437A1 (de) * 1999-12-28 2001-07-05 Basf Ag Verfahren zur Zersetzung von bei der Synthese mehrwertiger Alkohole gebildeter hochsiedender Nebenprodukte
JP2002045604A (ja) 2000-08-02 2002-02-12 Kyowa Yuka Co Ltd 蒸留装置及びそれを用いた蒸留方法
US6582564B2 (en) * 2000-08-22 2003-06-24 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Distillation apparatus and distillation method
JP2002066204A (ja) 2000-08-31 2002-03-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd 蒸留装置
DE10160180A1 (de) 2001-12-07 2003-06-18 Basf Ag Verfahren zur Isolierung von Trimethylolpropan aus einem Reaktionsgemisch
DE10164264A1 (de) 2001-12-27 2003-07-17 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung von Trimethylolpropan
JPWO2005007605A1 (ja) 2003-07-23 2006-08-31 協和発酵ケミカル株式会社 α，α−ビス（ヒドロキシメチル）アルカナールの製造方法
KR100837523B1 (ko) 2006-03-07 2008-06-12 주식회사 엘지화학 트리메틸올프로판의 제조방법
KR20110098941A (ko) * 2008-12-09 2011-09-02 바스프 에스이 조질 폴리메틸올의 정제 방법
KR101792347B1 (ko) * 2014-10-31 2017-11-01 주식회사 엘지화학 증류 장치
KR20180013043A (ko) 2016-07-28 2018-02-07 (주)코콤에코텍 수처리용 필터재

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101804006B1 (ko) * 2014-10-31 2017-12-01 주식회사 엘지화학 증류 장치

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