KR20090057389A - 이온성 액체를 사용한 추출 방법 - Google Patents

이온성 액체를 사용한 추출 방법 Download PDF

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케이트 위스톤
케네스 리차드 세든
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인비스타 테크놀러지스 에스.에이.알.엘.
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Abstract

1종 이상의 이온성 액체를 알코올 및 케톤 중 적어도 하나 및 비극성 용매를 포함하는 혼합물과 접촉시키는 것을 포함하는, 비극성 용매로부터 알코올을 분리하거나 비극성 용매로부터 케톤을 분리하거나 케톤과 비극성 용매의 혼합물로부터 알코올을 분리하거나 비극성 용매로부터 알코올과 케톤의 혼합물을 분리하는 방법을 개시한다.
이온성 액체, 비극성 용매, 알코올, 케톤, 액체-액체 분리

Description

이온성 액체를 사용한 추출 방법 {EXTRACTION PROCESS USING AN IONIC LIQUID}
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2006년 8월 18일에 출원된 미국 가출원 제60/838,957호 및 2007년 2월 12일에 출원된 미국 가출원 제60/901,053호의 우선권의 이익을 청구한다. 미국 가출원 제60/901,053호의 전체를 본 출원에 참조로 도입한다.
본 발명은 이온성 액체를 사용하여, 알칸과 같은 비극성 용매와의 혼합물 중에서 알코올 및 케톤을 분리하는 것에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 시클로알칸올, 시클로알카논 및 시클로알칸의 분리에 관한 것이다.
시클로헥산을 산화시킨 후 반응하지 않은 시클로헥산으로부터 시클로헥사논과 시클로헥산올의 혼합물을 분리하는 것은, 아디프산 및 카프로락탐 둘 다의 제조에서 중요한 단계이다. 카프로락탐은 주로 나일론-6의 제조에서 단량체로서 공업적으로 사용된다. 아디프산은 그 용도들 중에서도 특히 나일론-6,6의 제조에서 사용되는 단량체이다.
통상적으로, 시클로헥산은 10％ 미만의 비교적 낮은 전환률로 산화된다. 시클로헥산의 주요 산화 생성물은 시클로헥산 히드로퍼옥사이드, 시클로헥산올 및 시 클로헥사논이다. 전형적인 상업적 시클로헥산 산화 방법에서는, 이어서 반응기에서 또는 별도의 유닛 작업에서 시클로헥실 히드로퍼옥사이드를 시클로헥산올 및 시클로헥사논으로 분해시킨다. 시클로헥산 산화 방법으로서의 본 발명의 목적을 위해, 상기 방법을 총괄적으로 설명할 수 있다. 시클로헥실 히드로퍼옥사이드의 분해 후의 목적하는 최종 산화 생성물은 주성분 시클로헥사논과 시클로헥산올의 혼합물이다. 이어서, 반응하지 않은 시클로헥산으로부터 혼합물을 분리해야 하며, 이어서 반응하지 않은 시클로헥산을 전형적으로 산화 반응으로 재순환시킬 수 있다. 이러한 분리는 상업적으로는 증류에 의해 수행되며, 거의 대부분의 시클로헥산이 재순환되기 때문에 이러한 공정 단계는 높은 비율의 공정 스팀 사용량의 원인이 된다.
Figure 112009015925296-PCT00001
따라서, 스팀 사용량을 감소시킬 수 있어서 그 결과 증류를 통한 분리와 관련된 실질적인 에너지 비용을 감소시킬 수 있는 별법의 분리 기술이 요구된다.
또한, 카프로락탐의 제조 방법은 출발 물질로서 시클로헥산올을 실질적으로 함유하지 않는 시클로헥사논을 필요로 한다. 현재, 이러한 수준의 순도는 또한 에너지 집약적 공정인 증류를 통해 상업적으로 달성된다.
Figure 112009015925296-PCT00002
액체-액체 또는 용매 분리 방법 (또한, 액체-액체 또는 용매 추출 방법으로서 공지되어 있음)은 혼합물의 성분들의 분리 방법으로서 당업계에 잘 알려져 있다. 액체-액체 분리는 성분(들)을 한 액체 상으로부터 또다른 액체 상으로 이동시키는 것을 기초로 하며, 별도의 성분(들)을 혼합물로부터 선택적으로 분리하는데 사용된다. 비혼화성인 두 액체를 혼합하는 경우 상 분리가 일어나며, 상 또는 분획으로서 또한 공지되어 있는 두 액체 층이 형성된다. 밀도가 낮은 액체가 상부 층을 형성할 것이고, 밀도가 높은 액체가 하부 층을 형성할 것이다. 액체-액체 분리는 비혼화성인 두 액체 중에서의 성분의 상이한 상대 용해도에 의존한다. 특히, 가용성 성분이 비혼화성인 두 액체와 자유로이 혼합될 수 있는 경우, 가용성 성분은 이로써 형성된 두 액체 상 사이에 분배되어, 가용성 성분은 일반적으로 액체 상들 중 하나에 다른 하나에서보다 더 큰 정도로 용해될 것이다. 일반적으로, 액체-액체 분리에서는 수계 또는 수성 상과 실질적으로 물에 비혼화성인 유기 상 (유기 용매를 포함함)이 이용된다. 이러한 예에서, 수성 상과 유기 상이 예를 들어 분리가능한 두 성분들의 수용액과 혼합될 때, 분리가능한 성분들 중 하나가 유기 상에서 가용성이 더 큰 경우, 이는 분리되어 유기 상에 용해될 것이다. 분리가능한 다른 성분이 수성 상에서 가용성이 더 크면, 분리가능한 두 성분들은 분리될 것이다. 액체-액체 분리는 효과적인 기술일 수 있으나, 단 적합한 액체가 사용되어야 한다. 시클로알칸으로부터의 시클로알칸올 및 시클로알카논의 분리에 대해서는, 이들 모든 세 성분이 유기 상에 더 잘 용해되기 때문에 전통적인 수성 상/유기 상 분리는 불가능할 것이다.
또한, 액체-액체 추출 기술은, 추출하고자 하는 성분의 용해도가 유기 상들 중 하나에서 다른 하나에서보다 훨씬 더 크며, 서로에 대해 실질적으로 비혼화성인 두 유기 상을 사용하여 수행될 수 있다. 액체-액체 추출 기술의 단점은 최초의 혼합물로부터의 추출된 성분들의 최종적인 회수가 추출 용매의 휘발성으로 인해 복잡할 수 있다는 점이다. 전형적으로 관심 성분들을 증류에 의해 최종적으로 회수하나, 종종 추출 용매는 목적하는 생성물과 휘발성이 유사하다. 따라서, 관심 성분들의 회수가 매우 어려울 수 있으며, 또한 스팀 필요조건에 있어서 공정이 에너지 집약적일 수 있다. 본 발명의 특징은 이러한 제약조건들이 추출 용매로서 이온성 액체(들)를 사용함으로써 회피된다는 점이다. 이온성 액체는 실질적으로 비휘발성이기 때문에, 최종 회수 동안 관심 성분의 회수를 방해하지 않는다. 이에 따라, 상기 성분의 회수는 복잡한 분리 기술을 필요로 하지 않고 에너지 (예를 들면, 스팀) 필요조건이 상응하게 감소하는 단순한 플래시 회수(flash recovery)에 의해 수행될 수 있다.
시클로헥산의 산화로 카프로락탐을 제조하기 위해서는, 시클로헥사논과 시클로헥산올의 혼합물로부터 직접 또는 시클로헥산의 존재하에 시클로헥사논으로부터 시클로헥산올을 분리하는 것이 더 필요하다. 상기는, 카프로락탐의 제조가 출발 물질로서 시클로헥사논만을 필요로 하기 때문이다. 통상적으로, 이러한 분리는 증 류에 의해 수행되며, 시클로헥산올로부터의 시클로헥사논의 분리는 요구되는 증류 컬럼에서의 높은 자본 투자비용 및 현저한 에너지를 필요로 한다. 액체-액체 추출 기술은 통상적으로 시클로헥사논과 시클로헥산올의 분리를 위해 사용되지 않는데, 이는 이러한 용도를 위해서는 단지 한 성분을 혼합물로부터 선택적으로 제거하는 추출 용매가 필요하기 때문이다. 용매 추출 방법에서 사용하기에 적합한 통상적인 용매는 시클로헥산올을 시클로헥사논으로부터 선택적으로 추출하지 못할 것이다.
액체-액체 분리에서, 소정의 분리가능한 성분의 분포 계수는 분리가능한 성분이 분리되는 정도의 척도로서 인용될 수 있다. 전통적인 액체-액체 분리에서, 분포 계수는 수성 상 중 분리가능한 성분의 농도로 나눈 유기계 상 중 분리가능한 성분의 농도와 같다. 분포 계수는 다수의 상이한 파라미터, 예를 들면 온도에 따라 달라질 수 있다.
<발명의 개요>
본 발명의 목적은 비극성 용매 중 케톤과 알코올의 혼합물에서 케톤으로부터 알코올을 분리하는 개선된 방법; 및 비극성 용매로부터 알코올 및/또는 케톤을 분리하는 개선된 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 구체적인 목적은 비극성 용매 (예컨대, 시클로알칸) 중 시클로알칸올과 시클로알카논의 혼합물에서 시클로알카논으로부터 시클로알칸올을 분리하는 개선된 방법; 및 비극성 용매 (예컨대, 시클로알칸)로부터 시클로알칸올 및/또는 시클로알카논을 분리하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 1종 이상의 이온성 액체를 알코올 및 케톤 중 적어도 하나 및 비극성 용매를 포함하는 혼합물과 접촉시키는 것을 포함하는, 비극성 용매로부터 알코올을 분리하거나 비극성 용매로부터 케톤을 분리하거나 케톤과 비극성 용매의 혼합물로부터 알코올을 분리하거나 비극성 용매로부터 알코올과 케톤의 혼합물을 분리하는 방법을 제공한다.
본원에서 사용되는 용어 "알코올"은 비환형 및 환형 지방족 알코올을 포함하며, 한 실시양태에서 (알킬-OH)기를 지칭하며, 별법의 실시양태에서 (시클로알킬-OH)기, 즉 "시클로알칸올"을 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "케톤"은 비환형 및 환형 지방족 케톤을 포함하며, 한 실시양태에서 (알킬-(C=O)-알킬)기를 지칭하며, 별법의 실시양태에서 (CH2)기가 (C=O)기로 치환된 시클로알칸에 상응하는 환형 화합물, 즉 "시클로알카논"을 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "알칸"은 (알킬-H)를 지칭하며, 용어 "시클로알칸"은 (시클로알킬-H)를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "알킬"은 직쇄형 또는 분지형 포화 1가 탄화수소 라디칼, 특히 탄소 원자수가 1 내진 20인 것을 지칭한다. 비제한적인 예로서, 적합한 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 옥틸, 노닐, 도데실 및 에이코실을 포함한다. 상기 알킬기는 동일한 또는 상이한 하나 이상의 할로겐 원자로 치환될 수 있으나, 바람직하게는 치환되지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "시클로알킬"은 탄소 원자수가 3 내지 20인 환형 포화 1가 탄화수소 라디칼을 지칭한다. 비제한적인 예로서, 적합한 시클로알킬기는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로노닐 및 시클로도데실을 포함한다. 바람직하게는, 시클로알킬기는 탄소 원자수가 5 내지 12이다. 상기 시클로알킬기는 동일한 또는 상이한 하나 이상의 할로겐 원자로 치환될 수 있으나, 바람직하게는 치환되지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "비극성 용매"는 이온성 액체와 비혼화성인 화합물을 지칭한다. 한 실시양태에서, 용어 "비극성 용매"는 ASTM D924-92에 따라 20℃ 및 대기압에서 측정된 유전 상수가 5 이하, 바람직하게는 3.0 이하, 더 바람직하게는 2.5 이하인 용매를 지칭한다. 바람직한 실시양태에서, 용어 "비극성 용매"는 환형 및 비환형 지방족 탄화수소, 특히 환형 및 비환형 포화 지방족 탄화수소, 즉 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 및 시클로헥산 등과 같은 알칸 및 시클로알칸을 지칭한다. 상기 비극성 지방족 탄화수소는 동일한 또는 상이한 하나 이상의 할로겐 원자로 치환될 수 있으나, 바람직하게는 치환되지 않는다.
따라서, 본 발명의 한 실시양태에서, 1종 이상의 이온성 액체를 시클로알칸올 및 시클로알카논 중 적어도 하나 및 비극성 용매를 포함하는 혼합물과 접촉시키는 것을 포함하는, 비극성 용매로부터 시클로알칸올을 분리하거나 비극성 용매로부터 시클로알카논을 분리하거나 시클로알카논과 비극성 용매의 혼합물로부터 시클로알칸올을 분리하거나 비극성 용매로부터 시클로알칸올과 시클로알카논의 혼합물을 분리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 추가의 실시양태에서, 1종 이상의 이온성 액체를 알코올 및 케톤 중 적어도 하나 및 알칸을 포함하는 혼합물과 접촉시키는 것을 포함하며, 특히 상기 알코올 및 상기 케톤은 비환형인, 알칸으로부터 알코올을 분리하거나 알칸으로부터 케톤을 분리하거나 케톤과 알칸의 혼합물로부터 알코올을 분리하거나 알칸으로부터 알코올과 케톤의 혼합물을 분리하는 방법을 제공한다.
이러한 실시양태에서, 상기 알코올의 탄소 원자수는 혼합물 중에 존재하는 분리되는 케톤 및/또는 알칸의 탄소 원자수와 상이할 수 있으나, 바람직하게는 이와 동일하며; 상기 케톤의 탄소 원자수는 혼합물 중에 존재하는 분리되는 알코올 및/또는 알칸의 탄소 원자수와 상이할 수 있으나, 바람직하게는 이와 동일하다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에서, 1종 이상의 이온성 액체를 시클로알칸올 및 시클로알카논 중 적어도 하나 및 시클로알칸을 포함하는 혼합물과 접촉시키는 것을 포함하는, 시클로알칸으로부터 시클로알칸올을 분리하거나 시클로알칸으로부터 시클로알카논을 분리하거나 시클로알카논과 시클로알칸의 혼합물로부터 시클로알칸올을 분리하거나 시클로알칸으로부터 시클로알칸올과 시클로알카논의 혼합물을 분리하는 방법을 제공한다.
이러한 실시양태에서, 상기 시클로알칸올의 탄소 원자수는 혼합물 중에 존재하는 분리되는 시클로알카논 및/또는 시클로알칸의 탄소 원자수와 상이할 수 있으나, 바람직하게는 이와 동일하며; 상기 시클로알카논의 탄소 원자수는 혼합물 중에 존재하는 분리되는 시클로알칸올 및/또는 시클로알칸의 탄소 원자수와 상이할 수 있으나, 바람직하게는 이와 동일하다.
따라서, 본 발명은
(i) 알코올 및/또는 케톤을 상응하는 지방족 탄화수소, 즉 상응하는 탄소 원자수를 갖는 알칸 또는 시클로알칸으로부터 분리하는 방법; 및 상기 알코올을 상기 상응하는 케톤 및 지방족 탄화수소로부터 분리하는 방법,
(ii) 알코올 및/또는 케톤을 탄소 원자수가 상이한 지방족 탄화수소 (예를 들면, 알칸 또는 시클로알칸)으로부터 분리하는 방법; 및 상기 알코올을 상기 케톤 및 지방족 탄화수소로부터 분리하는 방법, 및
(iii) 알코올 및/또는 케톤을 본원에 정의된 비극성 용매로부터 분리하는 방법, 및 상기 알코올을 상기 상응하는 케톤 및 비극성 용매로부터 분리하는 방법
을 포함한다.
또한, 상기 (ii) 및 (iii) 하에 기재된 방법에서, 상기 알코올 및 상기 케톤 자체의 탄소 원자수는 서로 상이할 수 있으나, 전형적으로는 이들의 탄소 원자수가 동일할 것이다.
본 발명에 따라, 특히 알코올이 시클로알칸올이고 케톤이 시클로알카논인 경우, 더욱 특히 알코올이 시클로알칸올이고 케톤이 시클로알카논이고 비극성 용매가 시클로알칸인 경우, 비극성 용매로부터 알코올 및/또는 케톤을 분리하거나 비극성 용매 중 알코올과 케톤의 혼합물에서 케톤으로부터 알코올을 분리하기 위해 1종 이상의 이온성 액체를 사용하는 방법을 또한 제공한다.
한 실시양태에서, 시클로알킬기는 탄소 원자수가 6이며, 이러한 경우 본원에 기재된 분리 방법은 특히 시클로헥산으로부터 시클로헥산올 및/또는 시클로헥사논을 분리하는 것, 및 시클로헥사논과 시클로헥산으로부터 시클로헥산올을 분리하는 것과 관련되어 있다.
또다른 실시양태에서, 시클로알킬기는 탄소 원자수가 12이며, 이러한 경우 본원에 기재된 분리 방법은 특히 시클로도데칸으로부터 시클로도데칸올 및/또는 시클로도데카논을 분리하는 것, 및 시클로도데카논과 시클로도데칸으로부터 시클로도데칸올을 분리하는 것과 관련되어 있다.
따라서, 이에 따라 분리하고자 하는 혼합물은, 예를 들면 시클로알칸올 및 시클로알칸; 또는 시클로알카논 및 시클로알칸; 또는 시클로알칸올, 시클로알카논 및 시클로알칸을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은 액체-액체 분리를 포함하며, 여기서 액체 상들 중 하나는 이온성 액체계 상이고, 다른 하나는 이온성 액체계 상에 실질적으로 비혼화성인 유기 탄화수소계 상과 같은 비극성 용매 상이다. 본원에서 사용되는 용어 "실질적으로 비혼화성"은 별도의 두 상이 형성될 정도로 비혼화성임을 의미한다. 따라서, 본 발명의 방법은 이온성 액체계 상 및 비극성 용매 상 중에서의 분리하고자 하는 성분/성분들, 즉 분리가능한 성분(들)의 상이한 상대 용해도/용해도들에 의존한다. 특히, 분리가능한 성분 또는 각각의 분리가능한 성분이 이온성 액체계 상에 더 많이 용해되는 식으로 이온성 액체계 상 및 비극성 용매 상 사이에 분리가능한 성분이 분배될 것이다.
일단 접촉시키고 나면, 비극성 용매 중 알코올 및/또는 케톤 (예를 들면, 시클로알칸 중 시클로알칸올 및/또는 시클로알카논)을 포함하는 혼합물과 이온성 액체(들)는 본원에서 "분리 혼합물"로서 지칭된다. 본원에서 사용되는 용어 "접촉"은 비극성 용매 중 알코올 및/또는 케톤을 포함하는 상기 혼합물과 이온성 액체(들)를 합하여 분리 혼합물을 형성함을 의미한다. 비극성 용매 중 알코올 및/또는 케톤을 포함하는 상기 혼합물과 이온성 액체(들)는 상기 접촉에 적합한 컨테이너 (즉, 반응 용기)에서 접촉시킬 수 있다.
전형적으로, 이온성 액체(들)를 비극성 용매 중 알코올 및/또는 케톤을 포함하는 상기 혼합물 전반에 완전하게 분산시키기 위해, 분리 혼합물을 소정의 시간 동안 강하게 진탕하거나 혼합하거나 교반한다 (이하에서 접촉 시간이라 칭함). 접촉 시간이 너무 짧은 경우, 이온성 액체(들)가 비극성 용매 중 알코올 및/또는 케톤을 포함하는 상기 혼합물 전반에 완전하게 분산되지 않을 것이며, 분리가능한 성분(들)의 분리가 불충분할 것임, 즉 분리 혼합물 중에 존재하는 분리가능한 성분(들)의 단지 적은 부분만 분리될 것임은 자명할 것이다. 분리 혼합물의 접촉 시간을 증가시키는 경우, 이온성 액체(들)와 비극성 용매 중 알코올 및/또는 케톤을 포함하는 상기 혼합물의 분산이 증가할 것이며, 분리의 효율이 증가할 것이다. 즉, 분리 혼합물 중 대부분의 분리가능한 성분(들)이 분리될 것이다. 접촉 시간에 따른 이러한 분리 효율의 증가는, 사용되는 분리 조건 (예를 들면, 이온성 액체의 종류 및 온도 등)에 대해 분리가능한 성분(들)의 전체 양 중 가능한 최대 부분이 분리될 때까지, 즉 최대한 분리될 때까지 일어날 것이다. 이후, 분리 혼합물을 임의의 장시간 동안 접촉시켜도 분리가능한 성분(들)의 분리에 이점을 전혀 제공하지 않을 것이다. 따라서, 본원에서 사용되는 접촉 시간은 바람직하게는 30초 초과, 더 바람직하게는 60초 초과, 및 전형적으로는 5분 이하일 것이나, 보다 긴 시간이 사용되어 만족스러운 결과를 얻을 수 있다.
강하게 진탕하거나 혼합하거나 교반한 후, 분리 혼합물을 또다른 시간 동안 정치시킨다 (이하에서 "정치 시간"이라 칭함). 정치 시간 동안, 분리 혼합물은 이온성 액체계 상 및 비극성 용매계 상으로 분리될 것이다. 정치 시간은 이온성 액체계 상 및 비극성 용매계 상이 완전하게 분리되도록 충분하게 길어야 하며, 완전하게 분리될 때 계는 평형 상태라 기재된다. 정치 시간은 바람직하게는 1분 초과, 더 바람직하게는 2분 초과, 및 전형적으로는 10분 이하이나, 보다 긴 시간이 사용되어 만족스러운 결과를 얻을 수 있다.
비극성 용매 중 알코올 및/또는 케톤, 특히 시클로알칸 중에서 시클로알칸올 및 시클로알카논 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물은 분리 처리 전의 산화 단계에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기한 바와 같은 시클로알칸 (예컨대, 시클로헥산)의 산화의 경우, 산화 단계는 공기만을 사용하여 산화시키거나 코발트 또는 다른 전이금속 촉매의 존재하에 산화시키고, 이어서 생성 시클로헥실 히드로퍼옥사이드를 열 분해시키거나 다른 촉매적 방식을 통해 분해시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 목적을 위해, 산화 단계 이어서 시클로헥실 히드로퍼옥사이드 분해 단계 이어서 분리 또는 접촉 단계는 산화 및 분리 순환과정으로 정의된다. 복수의 산화 및 분리 순환과정을 사용할 수 있다. 이러한 예에서, 분리로 생성된 시클로알칸계 상 또는 분획물을 추가의 산화를 위해 재순환시킬 수 있다.
또한, 분리 단계에 이어서, 이온성 액체계 상을 비극성 용매계 상으로부터 물리적으로 분리할 수 있다. 이러한 물리적 분리는 임의의 적합한 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 이온성 액체계 상에서 분리가능한 성분(들), 예를 들면 시클로알칸올 및/또는 시클로알카논을 제거할 수 있어서, 상기 이온성 액체(들)를 재순환시켜, 예를 들어 추가의 분리 단계에서 재사용할 수 있다.
액체-액체 추출 접촉 및 분리를 위한 상업적 설비는 일반적으로 단계식 및 연속식 (시차) 접촉인 두 카테고리로 분류될 수 있다. 전형적으로, 단계식 작업은 일반적으로 혼합기-정치기로 공지된 장치에서의 혼합 단계, 이어서 상 분리 또는 정치 단계를 포함한다. 작업은 순차적 회분식으로 수행될 수 있으며, 이러한 경우 동일한 용기에서 혼합 및 정치 작업을 교호로 수행하는 것이 통상적이다. 또한, 작업은 연속식 흐름으로 수행될 수 있으며, 이를 위해 혼합 및 정치 단계는 통상적으로 별도의 용기에서 수행되나, 항상 그러한 것은 아니다. 연속식 흐름 시스템에서, 필요 혼합 시간 및 정치 시간은 적합한 크기의 설비 용량(volume) 또는 보류량(holdup)에 의해 수득된다. 당업자에게 공지된 상업적 혼합 설비의 예에는 인라인(in-line) 정적 혼합기, 제트 혼합기, 분사기(injector), 오리피스 또는 혼합 노즐, 밸브, 원심분리 펌프, 교반 라인 혼합기, 충전된 관, 기계적 교반 용기, 가스 또는 증기 교반 용기 및 순환 흐름 루프가 있는 용기가 포함된다. 당업자에게 공지된 상업적 정치 설비의 예에는 중력 정치기, 디캔터, 원심분리 사이클론, 원심분리기, 콜레서(coalescer)와 같은 정치기 보조장치, 분리 막 및 전기장 장치 (유화 및 분산을 전기적으로 수행하기 위함)가 포함된다. 단계를 생성하기 위해, 임의의 유형의 혼합기 및 정치기를 조합할 수 있다. 단계는 추가의 분리 효율이 달성되도록 다단계 케스케이드로 배열될 수 있다. 다단계 배열에서는, 역류(counter-current flow), 공류(co-current flow), 교차류(cross-current flow) 및 단계식 흐름 등과 같은 다양한 액체 흐름 공정도가 이용될 수 있다. 교호 혼합 및 정치 요소로 이루어진 컴팩트형 설비가 구성될 수 있다.
연속식 (시차) 접촉 설비는 통상적으로 단계들 사이에서 액체들을 서로로부터 반복적으로 완전하게 분리하지 않고 불용성 액체를 다단계 역류 접촉시키기 위해 배열된다. 그러나, 이는 또한 공류 또는 교차류로 배열될 수 있다. 액체들은 설비 전반에서 서로 연속 접촉하게 유지된다. 역류는 중력 또는 원심분리력과 함께 액체들의 밀도 차이에 의해 유지된다. 당업자에게 공지된 상업적 설비는 분무탑, 충전탑 또는 다공판탑(sieve tray tower)과 같은 중력작동 추출기; 회전 교반기를 구비한 탑, 회전 디스크 접촉장치(rotary-disk contactor), 믹스코(Mixco) (올드슈-러쉬톤(Oldshue-Rushton)) 다중혼합기 컬럼, 샤이벨(Scheibel) 컬럼, 쿠니(Kuhni) 접촉 컬럼, 액체 펄스 탑 및 왕복 판 컬럼과 같은 기계적 교반을 포함하는 중력작동 추출기; 및 원심분리 추출기를 포함한다.
본 발명의 분리 공정은 아디프산 또는 카프로락탐의 제조에서 하나 이상의 분리 단계를 형성할 수 있다. 이러한 공정의 분리 단계는 전통적으로 증류에 의해 수행된다.
실시양태 (a)에서, 분리가능한 성분은 시클로알카논이며, 이를 시클로알칸으로부터 분리한다. 이온성 액체(들)는 시클로알카논과 시클로알칸의 혼합물과 접촉시킨다. 이러한 실시양태에서, 이온성 액체(들) 및 시클로알카논과 시클로알칸의 혼합물은 분리 혼합물 (a)라 한다. 이러한 실시양태의 공정은 액체-액체 분리를 포함하며, 여기서 액체 상들 중 하나는 이온성 액체계 상이고, 다른 하나는 이온성 액체계 상에 실질적으로 비혼화성인 시클로알칸계 상이다. 이러한 실시양태에서, 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알카논의 분포 계수는 1.5 초과, 바람직하게는 3 초과이다.
실시양태 (b)에서, 분리가능한 성분은 시클로알칸올이며, 이를 시클로알칸으로부터 분리한다. 이온성 액체(들)는 시클로알칸올과 시클로알칸의 혼합물과 접촉시킨다. 이러한 실시양태에서, 이온성 액체(들) 및 시클로알칸올과 시클로알칸의 혼합물은 분리 혼합물 (b)라 한다. 이러한 실시양태의 공정은 액체-액체 분리를 포함하며, 여기서 액체 상들 중 하나는 이온성 액체계 상이고, 다른 하나는 이온성 액체계 상에 실질적으로 비혼화성인 시클로알칸계 상이다. 이러한 실시양태에서, 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알칸올의 분포 계수는 1.5 초과, 바람직하게는 3 초과이다.
실시양태 (c)에서, 분리가능한 성분은 시클로알칸올이며, 이를 시클로알카논과 시클로알칸의 혼합물로부터 분리한다. 이온성 액체(들)는 시클로알칸올, 시클로알카논 및 시클로알칸의 혼합물과 접촉시킨다. 이러한 실시양태에서, 이온성 액체(들), 및 시클로알칸올, 시클로알카논 및 시클로알칸의 혼합물은 분리 혼합물 (c)라 한다. 이러한 실시양태의 공정은 액체-액체 분리를 포함하며, 여기서 액체 상들 중 하나는 이온성 액체계 상이고, 다른 액체 상은 이온성 액체계 상에 실질적으로 비혼화성인 시클로알칸계 상이다. 이러한 실시양태의 공정에 따른 시클로알카논과 시클로알칸으로부터의 시클로알칸올의 분리는, 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알칸올의 분포 계수가 1을 초과하고 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알카논의 분포 계수가 1 미만인 경우에 달성될 수 있다. 이러한 실시양태는 카프로락탐 제조를 위한 시클로헥사논으로부터의 시클로헥산올의 분리에 적용된다. 이러한 실시양태에서, 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알칸올의 분포 계수는 1.5 초과, 바람직하게는 3 초과이다.
실시양태 (d)에서, 분리가능한 성분들은 시클로알카논과 시클로알칸올의 혼합물이며, 이들은 시클로알칸으로부터 분리된다. 이온성 액체(들)는 시클로알칸올, 시클로알카논 및 시클로알칸의 혼합물과 접촉시킨다. 이러한 실시양태에서, 이온성 액체(들), 및 시클로알칸올, 시클로알카논 및 시클로알칸의 혼합물은 분리 혼합물 (d)라 한다. 이러한 실시양태의 공정은 액체-액체 분리를 포함하며, 액체 상들 중 하나는 이온성 액체계 상이고, 다른 하나는 이온성 액체계 상에 실질적으로 비혼화성인 시클로알칸계 상이다. 이러한 실시양태에서, 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알칸올 및 시클로알카논의 분포 계수는 1.5 초과, 바람직하게는 3 초과이다.
각각의 실시양태 (a) 내지 (d)에서, 분리하고자 하는 혼합물은 시클로알칸올, 시클로알카논 및 시클로알칸 성분이 아닌 물질을 또한 함유할 수 있다. 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 이러한 다른 물질의 분포 계수에 따라, 이러한 다른 물질은 시클로알칸계 상 중에서 유지되거나, 분리가능한 성분과 함께 이온성 액체계 상으로 분리될 것이다. 특히, 시클로헥실히드로퍼옥사이드 (CHHP)가 시클로헥산올, 시클로헥사논 및 시클로헥산의 분리 혼합물 중에 존재할 수 있다. 이러한 상황 하에서, CHHP는 시클로헥산올 및/또는 시클로헥사논과 함께 이온성 액체계 상으로 분리될 것이다.
실시양태 (a) 내지 (d)의 공정이 상기 시클로알칸올, 시클로알카논 및 시클로헥산을 각각 알코올, 케톤 및 비극성 용매로 대체한 일반적인 경우에 또한 적용될 수 있음은 자명할 것이다.
본 발명의 이온성 액체(들)는 단일 이온성 액체 또는 2종 이상의 이온성 액체들의 혼합물, 즉 2종, 3종, 4종, 5종 및 6종 등의 상이한 이온성 액체들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 전형적으로, 1종 또는 2종, 전형적으로는 단지 1종의 이온성 액체가 사용된다.
바람직하게는, 이온성 액체(들)는 1-알킬피리디늄, 알킬 또는 폴리알킬피리디늄, 포스포늄 (PR4 +), 알킬 또는 폴리알킬포스포늄, 이미다졸륨, 알킬 또는 폴리알킬이미다졸륨, 암모늄 (NR4 +), 알킬 또는 폴리알킬암모늄, 알킬 또는 폴리알킬피라졸륨, 알킬 또는 폴리알킬피롤리디늄, 알킬 또는 폴리알킬아제피늄, 알킬옥소늄 또는 알킬술포늄 중 1종 이상으로부터 선택되는 양이온을 포함한다.
포스포늄 및 암모늄 양이온의 각각의 R 기는 별도로 수소, 히드록실, 알킬, 알킬 에테르, 알킬 에스테르, 알킬 아미드, 알킬 카르복실산 또는 술포네이트로 이루어진 치환기의 군으로부터 선택될 수 있다.
더 바람직하게는, 이온성 액체(들)는 1-알킬피리디늄, 알킬 또는 폴리알킬피리디늄, 이미다졸륨, 알킬 또는 폴리알킬이미다졸륨 중 1종 이상으로부터 선택되는 양이온을 포함한다.
2종 이상의 이온성 액체들의 혼합물이 사용되는 경우, 혼합물 중에 존재하는 각각의 이온성 액체의 양이온은 동일하거나 상이할 수 있다.
바람직하게는, 이온성 액체(들)의 음이온은 할라이드, 바람직하게는 클로라이드, 브로마이드 또는 요오다이드, 니트레이트, 알킬술페이트 또는 알킬 폴리알콕시술페이트, 예컨대 메탄술포네이트, 트리플루오로메탄술포네이트 및 수소술포네이트, 금속의 옥소음이온, 및 질소, 인, 붕소, 규소, 셀레늄, 텔루륨 및 할로겐을 기재로 하는 음이온 중 1종 이상으로부터 선택된다. 적합한 음이온은 비스(트리플루오로메틸술포닐)아미드 (NTf2 -), 테트라플루오로보레이트 (BF4 -), 트리플루오로메틸술포닐 (Tf-), 메톡시에틸술포네이트, 2-메톡시에틸술포네이트, 에톡시에틸술포네이트, 2-에톡시에틸술포네이트, (메톡시프로폭시)프로필술포네이트, 1-(1-메톡시프로폭시)프로필술포네이트, (메톡시에톡시)에틸술포네이트, 1-(1-메톡시에톡시)에틸술포네이트, 메틸(디에톡시)에틸술포네이트, 1-메틸(디에톡시)에틸술포네이트, 카르복실레이트, 포르메이트, 아세테이트, 디시안이미드 및 트리플루오로메탄술포네이트를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
더 바람직하게는, 이온성 액체(들)의 음이온은 알킬술페이트 또는 알킬 폴리알콕시술페이트, 비스(트리플루오로메틸술포닐)아미드 (NTf2 -) 및 테트라플루오로보레이트 (BF4 -) 중 1종 이상으로부터 선택된다.
2종 이상의 이온성 액체들의 혼합물이 사용되는 경우, 혼합물 중에 존재하는 각각의 이온성 액체의 음이온은 동일하거나 상이할 수 있다.
바람직하게는, 이온성 액체(들)는 하나 이상의 C2-C6 알킬기를 포함할 것이다. C2-C6 알킬기는 이온성 액체(들)의 음이온 또는 양이온의 치환기일 수 있다. 더 바람직하게는, C2-C6 알킬기는 이온성 액체(들)의 양이온의 치환기이다. 이온성 액체(들)가 단일 이온성 액체로 이루어진 경우, 존재하는 단일 이온성 액체는 바람직하게는 하나 이상의 C2-C6 알킬 치환기를 함유한다. 이온성 액체(들)가 2종 이상의 이온성 액체들로 이루어진 경우, 바람직하게는 존재하는 이온성 액체들 중 적어도 하나가 하나 이상의 C2-C6 알킬 치환기를 함유하며, 더 바람직하게는 존재하는 이온성 액체들 중 2종 이상이 하나 이상의 C2-C6 알킬 치환기를 함유한다. 즉, 존재하는 이온성 액체들 중 2종, 3종, 4종 및 5종 등의 이온성 액체가 하나 이상의 C2-C6 알킬 치환기를 함유한다. 가장 바람직하게는, 적어도 하나의 이온성 액체인 모든 이온성 액체가 하나 이상의 C2-C6 알킬 치환기를 함유한다.
본 발명의 이온성 액체(들)는 바람직하게는 N-에틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-에틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-부틸-N-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 브로마이드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 2-에톡시에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시프로폭시)프로필술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-메틸(디에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N-(부틸-4-술폰산)피롤리디늄 트리플루오로메탄술포네이트 또는 이들의 혼합물로 이루어지 군으로부터 선택된다
가장 바람직하게는, 이온성 액체(들)는 N-부틸-N-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드 또는 N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시프로폭시)프로필술포네이트이다.
특히 알코올이 시클로알칸올 (특히, 시클로헥산올)이고 비극성 용매가 시클로알칸 (특히, 시클로헥산)인 경우 비극성 용매로부터 알코올을 분리하는데 가장 적합한 이온성 액체는, N-에틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-에틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-부틸-N-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 브로마이드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 2-에톡시에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시프로폭시)프로필술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-메틸(디에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N-(부틸-4-술폰산)피롤리디늄 트리플루오로메탄술포네이트 또는 이들의 혼합물이다.
특히 알코올이 시클로알칸올 (특히, 시클로헥산올)이고 케톤이 시클로알카논 (특히, 시클로헥사논)이고 비극성 용매가 시클로알칸 (특히, 시클로헥산)인 경우 비극성 용매와 케톤의 혼합물로부터 알코올을 분리하는데 가장 적합한 이온성 액체는, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 브로마이드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 2-에톡시에틸술포네이트 또는 이들의 혼합물이다.
특히 케톤이 시클로알카논 (특히, 시클로헥사논)이고 비극성 용매가 시클로알칸 (특히, 시클로헥산)인 경우 비극성 용매로부터 케톤을 분리하는데 가장 적합한 이온성 액체는, N-에틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-에틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-부틸-N-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시프로폭시)프로필술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-메틸(디에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N-(부틸-4-술폰산)피롤리디늄 트리플루오로메탄술포네이트 또는 이들의 혼합물이다.
특히 알코올이 시클로알칸올 (특히, 시클로헥산올)이고 케톤이 시클로알카논 (특히, 시클로헥사논)이고 비극성 용매가 시클로알칸 (특히, 시클로헥산)인 경우 비극성 용매로부터 알코올과 케톤의 혼합물을 분리하는데 가장 적합한 이온성 액체는, N-에틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-에틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-부틸-N-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시프로폭시)프로필술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-메틸(디에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N-(부틸-4-술폰산)피롤리디늄 트리플루오로메탄술포네이트 또는 이들의 혼합물이다.
본원에서 사용되는 용어 "이온성 액체"는 100℃ 미만에서 액체인 이온성 화합물을 말한다.
액체-액체 분리와 관련하여 본원에서 사용되는 용어 "분포 계수"는 비극성 용매계 상 중 분리가능한 성분의 농도로 나눈 이온성 액체계 상 중 분리가능한 성분의 농도를 말한다. 이들 농도는 분리 혼합물을 강하게 교반한 다음 정치시킨 후에, 즉 평형에 도달하였을 때 측정한다.
본 발명을 하기 실시예로 더 예시하였다. 실시예가 단지 예시의 목적을 위한 것이며 상기한 본 발명을 제한하려는 것이 아님은 자명할 것이다. 세부사항의 변형은 본 발명의 범위에서 벗어남 없이 만들어질 수 있다.
(i) 시클로헥산올/시클로헥사논/시클로헥산
일반적인 방법을 사용하여 시클로헥산으로부터 시클로헥산올과 시클로헥사논을 분리하고 생성 분포 계수를 계산하는 것을 통해 본 발명을 예시하였다. 이러한 예를 단순화하기 위해, 같은 부피의 시클로헥산 및 이온성 액체를 사용하였다. 그러나, 실제로 사용되는 이온성 액체의 부피는 바람직하게는 시클로헥산의 부피의 작은 분율임을 알아야 한다. 또한, 분포 계수는 부피와 무관하기 때문에 등부피 실험에 대해 수득된 데이터는 이온성 액체 및 시클로헥산의 등부피가 아닐 수 있는 상업적인 적용에 상응할 것임을 알아야 한다. 모든 실시예를 위해 사용된 일반적인 방법은 다음과 같았다.
스톡 용액: 시클로헥산 (분자량이 84 gmol-1임) 10 g 중 시클로헥산올 (분자량이 100 gmol-1임) 250 mg 및 시클로헥사논 (분자량이 98 gmol-1임) 250 mg.
방법: 스톡 용액 1 mL (0.8 g) (시클로헥산올 및 시클로헥사논 각각 20 mg)를 이온성 액체 1 mL에 첨가하고, 강하게 교반하였다. 정치 시간 및 완전한 상 분리 후, 상부 층 3 방울을 바이알에 넣고, 에틸렌 클로라이드로 충전하였다. 기체 크로마토그래피 분석을 사용하여, 각각의 액체 상 중 분리가능한 성분의 몰 수를 수득하였다. 이어서, 분리 분포 계수를 계산하였다.
또한, 각각의 층에서 Hnmr (수소 핵 자기 공명)을 측정하였다. 모든 경우 시클로헥산 또는 시클로헥사논 층은 5 몰％ 미만의 이온성 액체를 함유하였으며, 대부분의 경우 시클로헥산계 층 중 이온성 액체의 양은 검출불가능했다.
하기 표 1A 내지 1C는 물 및 DMSO (디메틸 술폭사이드)에 대해 비교한 특정 실시예의 결과를 나타내며, D는 분포 계수이다.
Figure 112009015925296-PCT00003
Figure 112009015925296-PCT00004
Figure 112009015925296-PCT00005
이들 이온성 액체에서의 시클로헥산올 및 시클로헥사논의 분포 계수의 차이는 시클로헥산올의 분리 효율을 나타낸다. 따라서, 이들 이온성 액체는 시클로헥산으로부터의 시클로헥산올의 분리, 및 시클로헥사논과 시클로헥산의 혼합물로부터의 시클로헥산올의 분리에 효과적이다.
(ii) 옥탄올/옥타논/옥탄
이온성 액체를 사용한 옥탄으로부터의 옥탄올 및 2-옥타논의 추출을 연구하기 위해, 상응하는 일련의 실험을 수행하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, IL/옥탄 분포 계수는 옥탄 중 기재의 농도로 나눈 IL 중 기재의 농도로 계산하였다.
Figure 112009015925296-PCT00006
이들 이온성 액체에서의 옥탄올 및 2-옥타논의 분포 계수의 차이는 옥탄으로부터의 옥탄올 및/또는 2-옥타논의 분리가능성 (실시예 15) 및 2-옥타논과 옥탄의 혼합물로부터의 옥탄올의 분리가능성 (실시예 16 내지 18)을 나타낸다.

Claims (31)

1종 이상의 이온성 액체를 비극성 용매 및 알코올 및 케톤 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물과 접촉시키는 것을 포함하는, 비극성 용매로부터 알코올을 분리하거나 비극성 용매로부터 케톤을 분리하거나 케톤과 비극성 용매의 혼합물로부터 알코올을 분리하거나 비극성 용매로부터 알코올과 케톤의 혼합물을 분리하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 알코올이 시클로알칸올이고, 상기 케톤이 시클로알카논이고, 상기 비극성 용매가 시클로알칸인 방법.
제2항에 있어서, 시클로알칸으로부터 시클로알카논을 분리하는 방법.
제2항에 있어서, 시클로알카논과 시클로알칸의 혼합물로부터 시클로알칸올을 분리하는 방법.
제2항에 있어서, 시클로알칸으로부터 시클로알카논과 시클로알칸올의 혼합물을 분리하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온성 액체를 시클로알칸 중에서 시클로알칸올 및 시클로알카논 중 적어도 하나를 포함하는 혼합물과 접촉시켰을 때 별도 의 두 상이 형성되며, 제1 상은 이온성 액체계이고 제2 상은 시클로알칸계인, 시클로알칸으로부터 시클로알칸올 또는 시클로알카논 또는 이들의 혼합물을 분리하거나 시클로알카논과 시클로알칸으로부터 시클로알칸올을 분리하는 방법.
제6항에 있어서, 별도의 두 상이 평형에 도달하게 하고, 평형에서 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알칸올의 분포 계수가 1.5를 초과하는, 시클로알카논과 시클로알칸으로부터 시클로알칸올을 분리하는 방법.
제7항에 있어서, 상기 분포 계수가 3을 초과하는, 시클로알카논과 시클로알칸으로부터 시클로알칸올을 분리하는 방법.
제6항에 있어서, 별도의 두 상이 평형에 도달하게 하고, 평형에서 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알칸올의 분포 계수가 1을 초과하며, 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알카논의 분포 계수가 1 미만인, 시클로알카논과 시클로알칸으로부터 시클로알칸올을 분리하는 방법.
제6항에 있어서, 별도의 두 상이 평형에 도달하게 하고, 평형에서 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알칸올의 분포 계수가 1.5를 초과하는, 시클로알칸으로부터 시클로알칸올을 분리하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 분포 계수가 3을 초과하는, 시클로알칸으로부터 시클로알칸올을 분리하는 방법.
제6항에 있어서, 별도의 두 상이 평형에 도달하게 하고, 평형에서 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알카논의 분포 계수가 1.5를 초과하는, 시클로알칸으로부터 시클로알카논을 분리하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 분포 계수가 3을 초과하는, 시클로알칸으로부터 시클로알카논을 분리하는 방법.
제6항에 있어서, 두 상 계가 평형에 도달하게 하고, 평형에서 이온성 액체계 상과 시클로알칸계 상 사이에서의 시클로알카논의 분포 계수가 1.5를 초과하는, 시클로알칸으로부터 시클로알카논과 시클로알칸올의 혼합물을 분리하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 분포 계수가 3을 초과하는, 시클로알칸으로부터 시클로알카논과 시클로알칸올을 분리하는 방법.
제2항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시클로알칸올, 상기 시클로알카논 및 상기 시클로알칸의 탄소 원자수가 각각 3 내지 20인 방법.
제2항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 시클로알칸올이 시클로헥산올이고, 시클로알카논이 시클로헥사논이고, 시클로알칸이 시클로헥산인 방법.
제2항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 시클로알칸올이 시클로도데칸올이고, 시클로알카논이 시클로도데카논이고, 시클로알칸이 시클로도데칸인 방법.
제2항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 단계 전에 시클로알칸의 산화 단계, 이어서 시클로헥실 히드로퍼옥사이드 분해 단계를 더 포함하며, 상기 산화 단계, 분해 단계 및 접촉 단계가 하나의 산화 및 분리 순환과정으로 정의되는 방법.
제19항에 있어서, 상기 분리로 생성된 시클로알칸계 상 또는 분획물을 산화를 위해 재순환시키는, 복수의 산화 및 분리 순환과정을 포함하는 방법.
제20항에 있어서, 평형에 도달한 후, 시클로알칸계 상으로부터 1종 이상의 이온성 액체계 상을 물리적으로 분리하고, 상기 1종 이상의 이온성 액체로부터 시클로알칸올 및/또는 시클로알카논을 분리하고, 상기 1종 이상의 이온성 액체를 재순환시키는 방법.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온성 액체가 2종 이상의 이온성 액체의 혼합물로 이루어진 방법.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온성 액체의 양이온이 1-알킬피리디늄, 알킬 또는 폴리알킬피리디늄, 포스포늄, 알킬 또는 폴리알킬포스포늄, 이미다졸륨, 알킬 또는 폴리알킬이미다졸륨, 암모늄, 알킬 또는 폴리알킬암모늄, 알킬 또는 폴리알킬피라졸륨, 알킬 또는 폴리알킬피롤리디늄, 알킬 또는 폴리알킬아제피늄, 알킬옥소늄 또는 알킬술포늄 중 하나 이상으로부터 선택되는 방법.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온성 액체의 음이온이 할라이드 (클로라이드, 브로마이드 또는 요오다이드), 니트레이트, 알킬술페이트 또는 알킬 폴리알콕시술페이트, 예컨대 메탄술포네이트, 트리플루오로메탄술포네이트 및 수소술포네이트, 금속의 옥소음이온 및 질소, 인, 붕소, 규소, 셀레늄, 텔루륨, 할로겐을 기재로 하는 음이온 중 하나 이상으로부터 선택되는 방법.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온성 액체들 중 적어도 하나의 이온성 액체가 하나 이상의 C2-C6 알킬기를 포함하며, 알킬기는 상기 1종 이상의 이온성 액체의 음이온 또는 양이온에 존재할 수 있는 방법.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온성 액체가 N-에틸피리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-에틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-부틸-N-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 2-메톡시에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 브로마이드, N-메틸-N'-에틸이미다졸륨 2-에톡시에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시프로폭시)프로필술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-메틸(디에톡시)에틸술포네이트, N-메틸-N-(부틸-4-술폰산)피롤리디늄 트리플루오로메탄술포네이트 또는 이들의 혼합물인 방법.
제26항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온성 액체가 N-부틸-N-메틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)아미드인 방법.
제26항에 있어서, 상기 1종 이상의 이온성 액체가 N-메틸-N'-부틸이미다졸륨 1-(1-메톡시프로폭시)프로필술포네이트인 방법.
비극성 용매로부터 알코올 및/또는 케톤을 분리하거나 비극성 용매 중 알코올과 케톤의 혼합물에서 케톤으로부터 알코올을 분리하기 위해 1종 이상의 이온성 액체를 사용하는 방법.
제29항에 있어서, 상기 알코올이 시클로알칸올이고, 상기 케톤이 시클로알카논인 방법.
제29항에 있어서, 상기 알코올이 시클로알칸올이고, 상기 케톤이 시클로알카논이고, 상기 비극성 용매가 시클로알칸인 방법.
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