KR20210042802A - Method and Apparatus for Simultaneous Production of Three Esters by Reactive Distillation - Google Patents

Method and Apparatus for Simultaneous Production of Three Esters by Reactive Distillation Download PDF

Info

Publication number
KR20210042802A
KR20210042802A KR1020200107823A KR20200107823A KR20210042802A KR 20210042802 A KR20210042802 A KR 20210042802A KR 1020200107823 A KR1020200107823 A KR 1020200107823A KR 20200107823 A KR20200107823 A KR 20200107823A KR 20210042802 A KR20210042802 A KR 20210042802A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
distillation unit
reaction
distillation
boiling point
liquid
Prior art date
Application number
KR1020200107823A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102439734B1 (en
Inventor
이재우
장원준
모해리
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Publication of KR20210042802A publication Critical patent/KR20210042802A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102439734B1 publication Critical patent/KR102439734B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C67/52—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
    • C07C67/54—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation by distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08—Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for producing hexyl acetate, amyl acetate, and butyl acetate by upper and lower dividing wall reactive distillation. According to the present invention, three esterification reactions and separation can be performed simultaneously in one apparatus, and a space between upper and lower dividing walls has an energy saving effect due to the liquid vapor contact between a reactive distillation unit and a distillation unit. Thus, it is possible to save the investment costs of a reactive distillation boiler or a distillation unit condenser, which was required in the past.

Description

반응 증류에 의한 삼종 에스터의 동시 제조방법 및 장치{Method and Apparatus for Simultaneous Production of Three Esters by Reactive Distillation}Method and Apparatus for Simultaneous Production of Three Esters by Reactive Distillation {Method and Apparatus for Simultaneous Production of Three Esters by Reactive Distillation}

본 발명은 반응 증류에 의한 삼종 에스터의 동시 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아밀 알코올(amyl alcohol), 헥실 알코올(hexyl alcohol) 및 부틸 알코올(butanol)을 각각 초산(acetic acid)과 반응시켜 아밀 아세테이트(amyl acetate), 헥실 아세테이트(hexyl acetate) 및 부틸 아세테이트(butyl acetate)의 세가지 에스터 제품을 두 개의 증류탑 또는 하나 또는 두 개의 분리벽형 반응 증류탑에서 동시에 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for simultaneously preparing three kinds of esters by reactive distillation, and in more detail, amyl alcohol, hexyl alcohol, and butanol are respectively mixed with acetic acid and The present invention relates to a method and an apparatus for simultaneously preparing three ester products of amyl acetate, hexyl acetate and butyl acetate in two distillation columns or one or two dividing wall reaction distillation columns by reacting. .

공비(azeotrope)란 2개의 액체상 성분으로 이루어진 용액이 끓을 때 의약품 제조 공정에서 발생하는 폐알코올을 활용하여 유용의 제품을 생산하기 위해 에스터화 반응 증류 공정을 사용할 수 있다.Azeotrope is an esterification reaction distillation process to produce useful products by utilizing waste alcohol generated in the pharmaceutical manufacturing process when a solution consisting of two liquid components boils.

대표적으로 세 가지의 서로 다른 알코올인 아밀 알코올(amyl alcohol), 헥실 알코올(hexyl alcohol) 및 부틸 알코올(butanol)과 초산(acetic acid)을 활용하여 세가지 에스터 제품인 아밀 아세테이트(amyl acetate), 헥실 아세테이트(hexyl acetate) 및 부틸 아세테이트(butyl acetate)를 제조할 수 있는데 세가지 에스터화 반응을 살펴보면 하기의 반응식 1, 2 및 3과 같다.Representatively, using three different alcohols, amyl alcohol, hexyl alcohol, butanol and acetic acid, three ester products, amyl acetate and hexyl acetate, are used. Hexyl acetate) and butyl acetate can be prepared. Looking at the three esterification reactions are as shown in Schemes 1, 2, and 3 below.

[반응식 1][Scheme 1]

초산(AC) + 아밀 알코올(AmOH) ↔ 아밀 아세테이트(AmAC) + 물H2O)Acetic acid (AC) + amyl alcohol (AmOH) ↔ amyl acetate (AmAC) + water H 2 O)

[반응식 2][Scheme 2]

초산(AC) + 헥실 알코올(HexOH) ↔ 헥실 아세테이트(HexAC) + 물(H2O)Acetic acid (AC) + hexyl alcohol (HexOH) ↔ Hexyl acetate (HexAC) + water (H 2 O)

[반응식 3][Scheme 3]

초산(AC) + 부틸 알코올(BuOH) ↔ 부틸 아세테이트(BuAC) + 물(H2O)Acetic acid (AC) + butyl alcohol (BuOH) ↔ butyl acetate (BuAC) + water (H 2 O)

이때, 반응식 1, 2 및 3에 의해 세가지 에스터화 반응에서 공통으로 물이 생성되며 각 반응물과 생성물의 비점을 비교해보면 반응식 1, 2 및 3 모두 에스터 제품이 가장 높고, 물과 알코올 그리고 물과 아세테이트 공비혼합물이 가장 낮다. 따라서 상업적으로 직접 시퀀스(direct sequence) 방법이 가능한데, 반응 증류탑 하부에서 비점이 높은 헥실 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 부틸 아세테이트를 제조하고, 상부에서 비점이 낮은 물과의 공비혼합물이 생성되며, 유수 분리기를 통해 물만 선택적으로 분리되고 미반응된 알코올은 다시 반응 증류탑으로 보내진다. 생성된 에스터는 공비점이 존재하지 않기 때문에 증류탑으로 보내 비점 차이에 의해 하부에서 헥실 아세테이트, 상부에서 부틸 아세테이트 및 중간에서 아밀 아세테이트로 분리된다. At this time, water is generated in common in the three esterification reactions according to Reaction Schemes 1, 2, and 3, and comparing the boiling points of each reactant and product, the ester products are the highest in Reaction Schemes 1, 2, and 3, and water and alcohol, and water and acetate. The azeotropic mixture is the lowest. Therefore, a commercially direct sequence method is possible.Hexyl acetate, amyl acetate, and butyl acetate with high boiling points are prepared at the bottom of the reaction distillation column, and an azeotropic mixture with water with a low boiling point is generated at the top, and through an oil-water separator. Only water is selectively separated, and the unreacted alcohol is sent back to the reaction distillation column. Since the resulting ester does not have an azeotropic point, it is sent to the distillation column and separated into hexyl acetate at the bottom, butyl acetate at the top, and amyl acetate at the middle due to the difference in boiling point.

이와 같은 직접 시퀀스 방법은 하나의 반응 증류탑과 이 반응 증류탑에서 생산된 에스터를 분리하기 위한 증류탑을 포함하여 2개의 탑과 2개의 리보일러를 필요로 하므로 투자 측면과 에너지 측면에서 효율이 높지 않다. Such a direct sequence method requires two towers and two reboilers, including one reaction distillation column and a distillation column for separating the esters produced from the reaction distillation column, so the efficiency is not high in terms of investment and energy.

이러한 한계를 극복하기 위하여, 반응 증류 및 스팀(steam)을 이용하여 공정을 단순화하고 반응 효율을 높이는 3-머캅토프로피온산의 제조방법(한국등록특허 제10-1606824호)이 공개되어 있으나, 세가지 에스터를 동시에 제조하는 방법에 대해서는 아직까지 기술이 개발되지 않고 있는 실정이다.In order to overcome this limitation, a method for preparing 3-mercaptopropionic acid (Korean Patent No. 10-1606824) that simplifies the process and increases reaction efficiency using reactive distillation and steam has been disclosed, but three esters As for the method of manufacturing at the same time, the technology has not yet been developed.

이에 본 발명자들은 효율적이고 비용 효과적인 방식으로 에스터를 제조하는 방법을 개발하고자 예의 노력한 결과, 증류탑 하나의 장치로 세가지 에스터화 반응에 따른 에스터 제품의 분리가 가능한 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have made diligent efforts to develop a method for producing an ester in an efficient and cost-effective manner, and as a result, it has been confirmed that the ester product can be separated according to three esterification reactions with a single distillation column, and the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 에스터화 반응 및 분리의 효율을 극대화하기 위하여, 반응 증류탑 및 분리벽형 증류탑에서 반응 증류탑의 리보일러 또는 응축기만을 이용하여 증류탑에 에너지를 공급하는 분리벽형 구조를 이용한 세가지 에스터의 동시 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다.In order to maximize the efficiency of esterification and separation, it is an object of the present invention to simultaneously prepare three esters using a dividing wall structure in which energy is supplied to the distillation column using only the reboiler or condenser of the reactive distillation column in the reaction distillation column and the dividing wall distillation column. It is to provide a method and apparatus.

본 발명의 다른 목적은 에스터화 반응 및 분리의 효율을 극대화하기 위하여, 하나의 분리벽형 반응 증류탑에서 반응 증류탑의 리보일러 또는 응축기만을 이용하여 증류탑에 에너지를 공급하는 분리벽형 구조를 이용한 세가지 에스터의 동시 제조방법 및 장치를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to maximize the efficiency of esterification and separation, in order to maximize the efficiency of the esterification reaction and separation, three esters simultaneously using a dividing wall type structure that supplies energy to the distillation column using only the reboiler or condenser of the reactive distillation column in one dividing wall type reaction distillation column. It is to provide a manufacturing method and apparatus.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세가지 알코올 및 초산을 반응 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류탑 내 액체와 반응 증류탑 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류탑 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계; 반응 증류탑 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계; 응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계; 수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류탑 내로 유입시키는 제4단계; 상기 제2단계에서 응축된 액체가 반응 증류탑 하부에서 에스터화 반응하여 순수한 에스터 혼합물을 생성시키는 제5단계; 상기 제5단계에서 생성된 에스터 혼합물이 증류탑으로 유입시키고 증류탑 하부의 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계; 증류탑 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품을 분리하는 제7단계; 중간 유출부 리보일러를 통해 응축된 액체의 온도를 비점까지 상승시키는 제8단계; 상기 제7단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류탑 상부의 응축기에 의해 분리하는 제9단계; 중간 유출부 리보일러와 증류탑 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제10단계; 및 증류탑 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제11단계를 포함하는 반응 증류탑과 중간 분리벽형 증류탑에서 세가지 에스터의 동시 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a first in which three alcohols and acetic acid are injected into the reaction distillation column, and the liquid in the reaction distillation column and the vapor generated by the reaction distillation column reboiler reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation column. step; A second step of condensing the vapor rising to the top of the reaction distillation column; A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator; A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation column; A fifth step in which the liquid condensed in the second step is esterified at the bottom of the reaction distillation column to produce a pure ester mixture; A sixth step of introducing the ester mixture produced in the fifth step into the distillation column and raising the temperature to the boiling point through a reboiler at the bottom of the distillation column; A seventh step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser on the top of the distillation column; An eighth step of raising the temperature of the condensed liquid to the boiling point through the intermediate outlet reboiler; A ninth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the seventh step by a condenser at the top of the distillation column; A tenth step of generating steam through the middle outlet reboiler and the distillation column lower reboiler; And an eleventh step of separating the ester product having the lowest boiling point by a condenser at the top of the distillation column. It provides a method for simultaneously producing three esters in a reaction distillation column and an intermediate dividing wall type distillation column.

본 발명은 또한, 세가지 알코올 및 초산을 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류부 내 액체와 증류부 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류부 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계; 반응 증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계; 응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계; 수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류부 내로 유입시키는 제4단계; 상기 제2단계에서 응축된 액체를 반응 증류부의 하부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 증류부의 하부로 유입시키는 제5단계; 상기 유입된 액체를 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계; 비점에 이른 증기를 증류부와 반응 증류부로 유입시키는 제7단계; 증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품을 분리하는 제8단계; 중간 유출부 리보일러를 통해 응축된 액체의 온도를 비점까지 상승시키는 제9단계; 상기 제8단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류부 상부의 응축기에 의해 분리하는 제10단계; 중간 유출부 리보일러와 증류부 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제11단계; 및 증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제12단계를 포함하는 하나의 분리벽형 반응 증류탑에서 세가지 에스터의 동시 제조방법을 제공한다.The present invention also includes a first step of injecting three alcohols and acetic acid into a distillation column, and allowing the liquid in the reaction distillation unit and the vapor generated by the distillation unit reboiler to reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation unit; A second step of condensing the vapor rising to the upper portion of the reaction distillation unit; A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator; A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation unit; A fifth step of introducing the liquid condensed in the second step into a lower portion of the distillation unit through an opening without a dividing wall from the lower portion of the reaction distillation unit; A sixth step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a distillation unit reboiler; A seventh step of introducing the steam reaching the boiling point into the distillation unit and the reaction distillation unit; An eighth step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser at the top of the distillation unit; A ninth step of raising the temperature of the condensed liquid to the boiling point through the intermediate outlet reboiler; A tenth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the eighth step by a condenser above the distillation unit; An eleventh step of generating steam through the middle outlet reboiler and the distillation lower reboiler; And a twelfth step of separating the ester product having the lowest boiling point by a condenser above the distillation unit.

본 발명은 또한, 세가지 알코올 및 초산을 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류부 내 액체와 증류부 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류부 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계; 반응 증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계; 응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계; 수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류부 내로 유입시키는 제4단계; 상기 제2단계에서 응축된 액체를 반응 증류부의 하부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 증류부의 하부로 유입시키는 제5단계; 상기 유입된 액체를 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계; 비점에 이른 증기를 증류부와 반응 증류부로 유입시키는 제7단계; 증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품을 분리하는 제8단계; 첫 번째 증류부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제9단계; 증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제10단계; 상기 제 10단계에서 응축된 액체를 증류부의 상부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 두 번째 증류부의 상부로 유입시키는 제11단계; 상기 유입된 액체를 두 번째 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제12단계; 상기 제8단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류부 상부의 응축기에 의해 분리하는 제13단계; 두 번째 증류부 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제14단계; 및 증류부 상부 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제15단계를 포함하는 하나의 분리벽형 반응 증류탑에서 세가지 에스터의 동시 제조방법을 제공한다.The present invention also includes a first step of injecting three alcohols and acetic acid into a distillation column, and allowing the liquid in the reaction distillation unit and the vapor generated by the distillation unit reboiler to reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation unit; A second step of condensing the vapor rising to the upper portion of the reaction distillation unit; A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator; A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation unit; A fifth step of introducing the liquid condensed in the second step into a lower portion of the distillation unit through an opening without a dividing wall from the lower portion of the reaction distillation unit; A sixth step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a distillation unit reboiler; A seventh step of introducing the steam reaching the boiling point into the distillation unit and the reaction distillation unit; An eighth step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser at the top of the distillation unit; A ninth step of generating steam through a reboiler of the first distillation unit; A tenth step of condensing the vapor rising to the top of the distillation unit; An eleventh step of introducing the liquid condensed in the tenth step into an upper portion of the second distillation unit through an opening without a dividing wall from the upper portion of the distillation unit; A 12th step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a second distillation unit reboiler; A thirteenth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the eighth step by a condenser above the distillation unit; A 14th step of generating steam through a lower reboiler of the second distillation unit; And a fifteenth step of separating the ester product having the lowest boiling point by an upper condenser of the distillation unit. It provides a method for simultaneously producing three esters in one dividing wall type reaction distillation column.

본 발명은 또한, 반응 증류탑 및 중간 분리벽형 증류탑을 포함하고, 상기 중간 분리벽형 증류탑은 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류탑의 하부에서 분리하는 수단; 상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 중간부에서 분리하는 수단; 및 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치를 제공한다.The present invention also includes a reactive distillation column and an intermediate dividing wall distillation column, wherein the intermediate dividing wall distillation column comprises a means for separating the ester product having the highest boiling point at the bottom of the distillation column; A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper portion at an intermediate portion; And a means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.

본 발명은 또한, 하나의 분리벽형 반응 증류탑이 반응 증류부, 증류부 및 이들 증류부 사이에서 혼합을 방지하는 상부 또는 하부 분리벽을 포함하고, 상기 증류부는 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류부의 하부에서 분리하는 수단; 상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 중간부에서 분리하는 수단; 및 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치를 제공한다.The present invention also includes a reaction distillation unit, a distillation unit, and an upper or lower dividing wall for preventing mixing between the distillation units, and the distillation unit transfers the ester product with the highest boiling point to the lower part of the distillation unit. Means for separating from; A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper portion at an intermediate portion; And a means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.

본 발명은 또한, 하나의 분리벽형 반응 증류탑이 반응 증류부, 증류부 및 이들 증류부 사이에서 혼합을 방지하는 여러 개의 상부 또는 하부 분리벽을 포함하고, 상기 증류부는 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류부의 하부에서 분리하는 수단; 상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 두 번째 증류부 하부에서 분리하는 수단; 및 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치를 제공한다.In the present invention, one dividing wall type reactive distillation column includes a reaction distillation unit, a distillation unit, and several upper or lower dividing walls to prevent mixing between the distillation units, and the distillation unit distills the ester product having the highest boiling point. Means for separating from the lower part of the wealth; A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper part at a lower portion of the second distillation unit; And a means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.

본 발명에 따른 반응 증류에 의한 헥실 아세테이트(hexyl acetate), 아밀 아세테이트(amyl acetate) 및 부틸 아세테이트(butyl acetate)의 제조방법 및 장치는 하나의 반응 증류탑 및 하나의 분리벽형 증류탑 또는 하나의 분리벽형 반응 증류탑에서 세 가지의 에스터화 반응 및 분리를 동시에 가능하게 한다. 하나의 분리벽형 반응 증류탑의 경우, 분리벽 사이의 공간이 반응 증류부와 증류부 사이의 액체 증기간의 접촉으로 인한 에너지 절감 효과가 있어 기존에 반드시 필요했던 반응 증류부 보일러 혹은 증류부 응축기의 투자비를 절약할 수 있다. 또한, 기존장치에 비해 장치 일원화로 인한 부지 사용 면적을 최소화할 수 있으며, 본 발명에 따라 기존에 설치된 반응 증류 시설의 최소 투자로 운전비를 절약할 수 있다.The method and apparatus for producing hexyl acetate, amyl acetate, and butyl acetate by reactive distillation according to the present invention include one reactive distillation column and one dividing wall distillation column or one dividing wall type reaction. It enables three esterification reactions and separations at the same time in the distillation column. In the case of a single dividing wall type reaction distillation column, the space between the dividing walls has an energy saving effect due to the contact between the reaction distillation unit and the liquid vapor between the distillation unit. You can save. In addition, compared to the existing equipment, it is possible to minimize the area of use of the site due to the unification of the equipment, and it is possible to save operating costs with the minimum investment of the reaction distillation facility previously installed according to the present invention.

도 1은 에스터화 반응물과 생성물 사이의 액-액 평형(Liquid-liquid equilibrium)에 의해 순도 99%이상의 물 성분 분리가 가능한 8성분계 최소공비점을 가지는 혼합물의 반응 및 분리를 위한 전체 공정 도면으로 반응 증류탑, 분리벽형 증류탑을 포함한다.
도 2는 에스터화 반응물과 생성물 사이의 액-액 평형(Liquid-liquid equilibrium)에 의해 순도 99%이상의 물 성분 분리가 가능한 8성분계 최소공비점을 가지는 혼합물의 반응 및 분리를 위한 전체 공정 도면으로 반응 증류탑, 분리벽형 증류탑, 증기 재압축 컴프레서와 증기 재압축 열교환기를 포함한다.
도 3은 에스터화 반응물과 생성물 사이의 액-액 평형(Liquid-liquid equilibrium)에 의해 순도 99% 이상의 물 성분 분리가 가능한 8성분계 최소공비점을 가지는 혼합물의 반응 및 분리를 위한 전체 공정 도면으로 반응 증류부, 증류부 그리고 이들 사이에 상부 분리벽이 설치된 분리벽형 반응 증류탑을 포함한다.
도 4는 에스터화 반응물과 생성물 사이의 액-액 평형(Liquid-liquid equilibrium)에 의해 순도 99% 이상의 물 성분 분리가 가능한 8성분계 최소공비점을 가지는 혼합물의 반응 및 분리를 위한 전체 공정 도면으로 반응 증류부, 증류부 그리고 이들 사이에 상부 분리벽이 설치된 분리벽형 반응 증류탑 및 증기 재압축 컴프레서와 증기 재압축 열교환기를 포함한다.
도 5는 에스터화 반응물과 생성물 사이의 액-액 평형(liquid-liquid equilibrium)에 의해 순도 99% 이상의 물 성분 분리가 가능한 8성분계 최소공비점을 가지는 혼합물의 반응 및 분리를 위한 전체 공정 도면으로 반응 증류부, 두 개의 분리된 증류부, 반응 증류부와 첫 번째 증류부 사이에 설치된 상부분리벽, 두 개의 증류부 사이에 설치된 하부분리벽을 포함한 분리벽형 반응 증류탑을 포함한다.1 is an overall process diagram for reaction and separation of a mixture having an 8-component minimum azeotropic point capable of separating water components with a purity of 99% or more by liquid-liquid equilibrium between an esterification reactant and a product. It includes a distillation column and a dividing wall type distillation column.
2 is an overall process diagram for reaction and separation of a mixture having an 8-component minimum azeotropic point capable of separating water components with a purity of 99% or more by liquid-liquid equilibrium between an esterification reactant and a product. It includes a distillation column, a dividing wall type distillation column, a steam recompression compressor and a steam recompression heat exchanger.
3 is an overall process diagram for reaction and separation of a mixture having an 8-component minimum azeotropic point capable of separating water components with a purity of 99% or more by liquid-liquid equilibrium between an esterification reactant and a product. It includes a distillation unit, a distillation unit, and a dividing wall type reaction distillation column having an upper partition wall between them.
FIG. 4 is an overall process diagram for reaction and separation of a mixture having an 8-component minimum azeotropic point capable of separating water components with a purity of 99% or more by liquid-liquid equilibrium between an esterification reactant and a product. It includes a distillation unit, a distillation unit, and a dividing wall type reaction distillation column having an upper separation wall therebetween, a steam recompression compressor, and a steam recompression heat exchanger.
5 is an overall process diagram for the reaction and separation of a mixture having an 8-component minimum azeotropic point capable of separating water components with a purity of 99% or more by liquid-liquid equilibrium between an esterification reactant and a product. And a dividing wall type reactive distillation column including a distillation unit, two separate distillation units, an upper separation wall installed between the reaction distillation unit and the first distillation unit, and a lower separation wall installed between the two distillation units.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by an expert skilled in the art to which the present invention belongs. In general, the nomenclature used in this specification is well known and commonly used in the art.

본 발명의 일 실시예에서, 아밀 알코올(amyl alcohol), 헥실 알코올(hexyl alcohol) 및 부틸 알코올(butanol)을 각각 초산(acetic acid)과 반응시켜 아밀 아세테이트(amyl acetate), 헥실 아세테이트(hexyl acetate) 및 부틸 아세테이트(Butyl acetate)의 세가지 에스터 제품을 반응증류탑과 중간 분리벽형 증류탑 또는 하나의 분리벽형 반응 증류탑에서 반응 및 분리하였다.In an embodiment of the present invention, amyl alcohol, hexyl alcohol, and butanol are reacted with acetic acid, respectively, to obtain amyl acetate and hexyl acetate. And three ester products of butyl acetate were reacted and separated in a reaction distillation column, an intermediate dividing wall distillation column, or one dividing wall reaction distillation column.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 세가지 알코올 및 초산을 반응 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류탑 내 액체와 반응 증류탑 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류탑 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계; 반응 증류탑 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계; 응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계; 수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류탑 내로 유입시키는 제4단계; 상기 제2단계에서 응축된 액체가 반응 증류탑 하부에서 에스터화 반응하여 순수한 에스터 혼합물을 생성시키는 제5단계; 상기 제5단계에서 생성된 에스터 혼합물이 증류탑으로 유입시키고 증류탑 하부의 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계; 증류탑 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품을 분리하는 제7단계; 중간 유출부 리보일러를 통해 응축된 액체의 온도를 비점까지 상승시키는 제8단계; 상기 제7단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류탑 상부의 응축기에 의해 분리하는 제9단계; 중간 유출부 리보일러와 증류탑 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제10단계; 및 증류탑 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제11단계를 포함하는 반응 증류탑과 중간 분리벽형 증류탑에서 세가지 에스터의 동시 제조방법에 관한 것이다.Accordingly, in one aspect, the present invention is a first step of injecting three alcohols and acetic acid into the reaction distillation column, and allowing the liquid in the reaction distillation column and the vapor generated by the reaction distillation column reboiler to reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation column. ; A second step of condensing the vapor rising to the top of the reaction distillation column; A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator; A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation column; A fifth step in which the liquid condensed in the second step is esterified at the bottom of the reaction distillation column to produce a pure ester mixture; A sixth step of introducing the ester mixture produced in the fifth step into the distillation column and raising the temperature to the boiling point through a reboiler at the bottom of the distillation column; A seventh step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser on the top of the distillation column; An eighth step of raising the temperature of the condensed liquid to the boiling point through the intermediate outlet reboiler; A ninth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the seventh step by a condenser at the top of the distillation column; A tenth step of generating steam through the middle outlet reboiler and the distillation column lower reboiler; And an eleventh step of separating the ester product having the lowest boiling point by a condenser above the distillation column. It relates to a method for simultaneously producing three esters in a reaction distillation column and an intermediate dividing wall type distillation column.

본 발명에 있어서, 상기 반응 증류탑과 중간 분리벽형 증류탑 사이의 파이프 라인 또는 증류탑의 개구부를 통해 증기 및 액체를 교환시킬 수 있다.In the present invention, vapor and liquid may be exchanged through a pipeline between the reaction distillation column and the intermediate dividing wall distillation column or through an opening of the distillation column.

본 발명에 있어서, 상기 중간 분리벽형 증류탑의 개구부가 하부 개구부인 경우, 상부 분리벽 내에 열전 달을 위해 높은 온도의 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하고, 상기 중간 분리벽형 증류탑의 개구부가 상부 개구부인 경우, 하부 분리벽 내에 열 전달을 위해 높은 온도의 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하여 중간 분리벽형 증류탑 내 또는 반응 증류탑과 중간 분리벽형 증류탑 간의 열 전달을 조절할 수 있다.In the present invention, when the opening of the intermediate dividing wall distillation column is a lower opening, a liquid, gas, cooling liquid and electric coil of high temperature are installed in the upper dividing wall for heat transfer, and the opening of the intermediate dividing wall distillation column is In the case of the upper opening, a high temperature liquid, gas, cooling liquid, and electric coil may be installed in the lower dividing wall for heat transfer to control heat transfer in the intermediate dividing wall distillation column or between the reaction distillation column and the intermediate dividing wall distillation column.

본 발명은 다른 관점에서, 세가지 알코올 및 초산을 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류부 내 액체와 증류부 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류부 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계; 반응 증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계; 응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계; 수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류부 내로 유입시키는 제4단계; 상기 제2단계에서 응축된 액체를 반응 증류부의 하부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 증류부의 하부로 유입시키는 제5단계; 상기 유입된 액체가 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계; 비점에 이른 증기를 증류부와 반응 증류부로 유입시키는 제7단계; 증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품이 분리하는 제8단계; 중간 유출부 리보일러를 통해 응축된 액체의 온도를 비점까지 상승시키는 제9단계; 상기 제8단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류부 상부의 응축기에 의해 분리하는 제10단계; 중간 유출부 리보일러와 증류부 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제11단계; 및 증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제12단계를 포함하는 하나의 분리벽형 반응 증류탑에서 세가지 에스터의 동시 제조방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention is a first step of injecting three alcohols and acetic acid into a distillation column, and allowing the liquid in the reaction distillation unit and the vapor generated by the distillation unit reboiler to reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation unit; A second step of condensing the vapor rising to the upper portion of the reaction distillation unit; A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator; A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation unit; A fifth step of introducing the liquid condensed in the second step into a lower portion of the distillation unit through an opening without a dividing wall from the lower portion of the reaction distillation unit; A sixth step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a distillation unit reboiler; A seventh step of introducing the steam reaching the boiling point into the distillation unit and the reaction distillation unit; An eighth step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser at the top of the distillation unit; A ninth step of raising the temperature of the condensed liquid to the boiling point through the intermediate outlet reboiler; A tenth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the eighth step by a condenser above the distillation unit; An eleventh step of generating steam through the middle outlet reboiler and the distillation lower reboiler; And a twelfth step of separating the ester product having the lowest boiling point by a condenser above the distillation unit. It relates to a method for simultaneously producing three esters in one dividing wall type reaction distillation column.

본 발명에 있어서, 상기 세가지 알코올은 아밀 알코올, 헥실 알코올 및 부틸 알코올이고, 상기 세가지 에스터는 아밀 아세테이트, 헥실 아세테이트 및 부틸 아세테이트인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the three alcohols may be amyl alcohol, hexyl alcohol and butyl alcohol, and the three esters may be amyl acetate, hexyl acetate and butyl acetate, but are not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 세가지 에스터는 밸브, 파이프, 튜브, 펌핑 및 컴프레싱을 포함하는 장치에서 제조할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the three esters may be manufactured in a device including valves, pipes, tubes, pumping and compression, but are not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 반응 증류부와 증류부 사이의 개구부를 통해 증기 및 액체를 교환시킬 수 있다. In the present invention, vapor and liquid may be exchanged through an opening between the reactive distillation unit and the distillation unit.

본 발명에 있어서, 상기 개구부가 하부 개구부인 경우, 상부 분리벽 내에 열 전달을 위해 높은 온도의 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하고, 상기 개구부가 상부 개구부인 경우, 하부 분리벽 내에 열 전달을 위해 높은 온도의 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하여 반응 증류부와 증류부 간의 열 전달을 조절할 수 있다.In the present invention, when the opening is a lower opening, a liquid, gas, cooling liquid, and electric coil of high temperature are installed in the upper partition wall for heat transfer, and when the opening is the upper opening, heat in the lower partition wall Heat transfer between the reaction distillation unit and the distillation unit can be controlled by installing a high temperature liquid, gas, cooling liquid, and electric coil for transfer.

본 발명은 다른 관점에서, 세가지 알코올 및 초산을 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류부 내 액체와 증류부 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류부 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계; 반응 증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계; 응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계; 수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류부 내로 유입시키는 제4단계; 상기 제2단계에서 응축된 액체를 반응 증류부의 하부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 증류부의 하부로 유입시키는 제5단계; 상기 유입된 액체를 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계; 비점에 이른 증기를 증류부와 반응 증류부로 유입시키는 제7단계; 증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품을 분리하는 제8단계; 첫 번째 증류부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제9단계; 증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제10단계; 상기 제 10단계에서 응축된 액체를 증류부의 상부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 두 번째 증류부의 상부로 유입시키는 제11단계; 상기 유입된 액체를 두 번째 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제12단계; 상기 제8단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류부 상부의 응축기에 의해 분리하는 제13단계; 두 번째 증류부 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제14단계; 및 증류부 상부 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제15단계를 포함하는 하나의 분리벽형 반응 증류탑에서 세가지 에스터의 동시 제조방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention is a first step of injecting three alcohols and acetic acid into a distillation column, and allowing the liquid in the reaction distillation unit and the vapor generated by the distillation unit reboiler to reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation unit; A second step of condensing the vapor rising to the upper portion of the reaction distillation unit; A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator; A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation unit; A fifth step of introducing the liquid condensed in the second step into a lower portion of the distillation unit through an opening without a partition wall from the lower portion of the reaction distillation unit; A sixth step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a distillation unit reboiler; A seventh step of introducing the steam reaching the boiling point into the distillation unit and the reaction distillation unit; An eighth step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser at the top of the distillation unit; A ninth step of generating steam through a reboiler of the first distillation unit; A tenth step of condensing the vapor rising to the top of the distillation unit; An eleventh step of introducing the liquid condensed in the tenth step into an upper portion of the second distillation unit through an opening without a partition wall from the upper portion of the distillation unit; A 12th step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a second distillation unit reboiler; A thirteenth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the eighth step by a condenser above the distillation unit; A 14th step of generating steam through a lower reboiler of the second distillation unit; And a fifteenth step of separating the ester product having the lowest boiling point by an upper condenser of the distillation unit.

본 발명에 있어서, 상기 세가지 알코올은 아밀 알코올, 헥실 알코올 및 부틸 알코올이고, 상기 세가지 에스터는 아밀 아세테이트, 헥실 아세테이트 및 부틸 아세테이트인 것을 특징으로 할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the three alcohols may be amyl alcohol, hexyl alcohol and butyl alcohol, and the three esters may be amyl acetate, hexyl acetate and butyl acetate, but are not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 세가지 에스터는 밸브, 파이프, 튜브, 펌핑 및 컴프레싱을 포함하는 장치에서 제조할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the three esters may be manufactured in a device including valves, pipes, tubes, pumping and compression, but are not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 두 개의 증류부 사이의 개구부를 통해 증기 및 액체를 교환시킬 수 있다. In the present invention, vapor and liquid may be exchanged through an opening between the two distillation units.

본 발명에 있어서, 상기 개구부가 하부 개구부인 경우, 상부 분리벽 내에 열 전달을 위해 높은 온도의 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하고, 상기 개구부가 상부 개구부인 경우, 하부 분리벽 내에 열 전달을 위해 높은 온도의 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하여 두 개의 증류부 간의 열 전달을 조절할 수 있다.In the present invention, when the opening is a lower opening, a liquid, gas, cooling liquid, and electric coil of high temperature are installed in the upper partition wall for heat transfer, and when the opening is the upper opening, heat in the lower partition wall Heat transfer between the two distillation units can be controlled by installing high temperature liquids, gases, cooling liquids and electric coils for transfer.

본 발명은 또 다른 관점에서, 반응 증류탑 및 중간 분리벽형 증류탑을 포함하고, 상기 중간 분리벽형 증류탑은 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류탑의 하부에서 분리하는 수단; 상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 중간부에서 분리하는 수단; 및 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치에 관한 것이다.In another aspect, the present invention includes a reactive distillation column and an intermediate dividing wall distillation column, wherein the intermediate dividing wall distillation column includes means for separating the ester product having the highest boiling point at the bottom of the distillation column; A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper portion at an intermediate portion; And a means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.

본 발명은 또 다른 관점에서, 하나의 분리벽형 반응 증류탑이 반응 증류부, 증류부 및 이들 증류부 사이에서 혼합을 방지하는 상부 또는 하부 분리벽을 포함하고, 상기 증류부는 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류부의 하부에서 분리하는 수단; 상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 중간부에서 분리하는 수단; 및 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치에 관한 것이다.In another aspect of the present invention, one dividing wall type reactive distillation column includes a reaction distillation unit, a distillation unit, and an upper or lower dividing wall for preventing mixing between the distillation units, and the distillation unit provides an ester product having the highest boiling point. Means for separating at the bottom of the distillation unit; A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper portion at an intermediate portion; And a means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.

본 발명은 또 다른 관점에서, 하나의 분리벽형 반응 증류탑이 반응 증류부, 증류부 및 이들 증류부 사이에서 혼합을 방지하는 여러 개의 상부 또는 하부 분리벽을 포함하고, 상기 증류부는 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류부의 하부에서 분리하는 수단; 상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 두 번째 증류부 하부에서 분리하는 수단; 및 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치에 관한 것이다.In another aspect, the present invention includes a reaction distillation unit, a distillation unit, and a plurality of upper or lower dividing walls for preventing mixing between the distillation units, and the distillation unit includes an ester having the highest boiling point. Means for separating the product from the bottom of the distillation unit; A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper part at a lower portion of the second distillation unit; And a means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.

본 발명에 있어서, 상기 세가지 에스터의 동시 제조장치는 (a) 반응물 주입구, 에스터화 반응이 일어나는 반응 증류부, 반응 증류부와 증류부 사이에 혼합을 방지하기 위한 분리벽, 두 개의 증류부 사이에 혼합을 방지하기 위한 분리벽; (b) 상기 (a)단계에서 비점 차이에 의해 상부 응축기로 이동하는 반응 증류부 상부 유출구, 응축된 혼합물에서 물을 제거하기 위한 유수 분리기, 물이 제거된 유분이 다시 반응 증류부로 투입되는 환류 투입구; (c) 상기 (a)단계에서 비점 차이에 의해 반응 증류부의 하부로 하강한 액체가 분리벽 하부에서 증류부로 이동하는 반응 증류부 하부 유출구; (d) 상기 (c)단계에서 유입된 액체를 비점까지 상승시키기 위한 증류부 리보일러; (e) 상기 (d)단계에서 생성된 증기와 상부 응축액체간에 상평형이 일어나는 증류부, 증기의 응축을 유도하는 상부 응축기 및 증류부 상부 유출구; (f) 상기 (e)단계에서 응축되어 증류부의 하부로 하강한 액체가 분리벽 상부에서 두 번째 증류부로 이동하는 증류부 상부 유출구 및 상기 (e)단계에서 상, 하부 유출구를 통해 유출되는 제품들을 제외한 에스터 제품이 유출되는 두 번째 증류부 중간 유출구를 포함할 수 있다.In the present invention, the apparatus for simultaneously producing the three esters includes (a) a reactant inlet, a reaction distillation unit in which an esterification reaction occurs, a separation wall for preventing mixing between the reaction distillation unit and the distillation unit, and between the two distillation units. A dividing wall to prevent mixing; (b) The upper outlet of the reaction distillation unit that moves to the upper condenser due to the difference in boiling point in the step (a), an oil-water separator to remove water from the condensed mixture, and a reflux inlet through which the oil from which the water is removed is introduced into the reaction distillation unit again. ; (c) a lower outlet of the reaction distillation unit through which the liquid descending from the lower portion of the reaction distillation unit to the distillation unit is moved from the lower part of the dividing wall due to the difference in boiling point in the step (a); (d) a distillation unit reboiler for raising the liquid introduced in step (c) to a boiling point; (e) a distillation unit in which phase equilibrium occurs between the vapor generated in step (d) and the upper condensate liquid, an upper condenser for inducing condensation of the vapor, and an upper outlet of the distillation unit; (f) the upper outlet of the distillation unit where the liquid condensed in step (e) and descending from the top of the distillation unit moves to the second distillation unit, and the products flowing out through the upper and lower outlets in the step (e). It may include an outlet in the middle of the second distillation section through which the excluded ester product is discharged.

본 발명에 있어서, 상기 세가지 에스터의 동시 제조장치는 반응 여부에 따라 크게 반응 증류부, 증류부 및 이들 증류부 사이에서 혼합을 방지하는 상부 또는 하부 분리벽을 포함할 수 있다. 본 발명에서 생성되는 에스터의 열역학적 성질에 따라, 상부 분리벽을 하부 분리벽으로 변경하여 설치할 수 있다.In the present invention, the apparatus for simultaneously producing the three esters may largely include a reaction distillation unit, a distillation unit, and an upper or lower partition wall for preventing mixing between the distillation units depending on whether or not they are reacted. Depending on the thermodynamic properties of the ester produced in the present invention, it can be installed by changing the upper partition wall to the lower partition wall.

상부 분리벽이 설치된 경우, 반응 증류부는 화학반응을 유도하는 촉매가 있는 반응부; 상평형을 유도하는 트레이; 반응 증류부의 상부 증기를 응축시키는 반응 증류부 응축기와 펌프; 응축된 액체에서 유분과 수분을 분리하는 유수 분리기; 및 응축된 액체가 반응 증류부의 하부에서 분리벽이 없는 증류부의 하부로 유입이 가능하게 하는 분리벽 개구부를 포함할 수 있다. When the upper partition wall is installed, the reaction distillation unit includes a reaction unit having a catalyst for inducing a chemical reaction; A tray for inducing phase equilibrium; A reaction distillation unit condenser and a pump for condensing the upper vapor of the reaction distillation unit; An oil-water separator for separating oil and water from the condensed liquid; And a dividing wall opening allowing the condensed liquid to flow from the bottom of the reaction distillation unit to the lower part of the distillation unit without the dividing wall.

증류부는 반응 증류부에서 유입된 응축 액체의 온도를 비점까지 상승시키기 위한 증류부 리보일러; 증류부로 유입된 일부 증기를 증류부 상부에서 액체로 응축시키기 위한 증류부 응축기와 펌프; 에스터를 제외한 일부 증기 혼합물이 반응 증류부로 유입되는 분리벽 개구부; 및 액체와 증기의 상평형을 유도하는 트레이를 포함할 수 있다.The distillation unit includes a distillation unit reboiler for increasing the temperature of the condensed liquid introduced from the reaction distillation unit to a boiling point; A distillation unit condenser and a pump for condensing some of the vapors introduced into the distillation unit into a liquid at the top of the distillation unit; A dividing wall opening through which some vapor mixtures excluding esters flow into the reaction distillation unit; And a tray for inducing a phase equilibrium between the liquid and the vapor.

하부 분리벽이 설치된 경우, 반응 증류부는 화학반응을 유도하는 촉매가 있는 반응부; 생성된 에스터와 물 그리고 미반응 공비 혼합물의 온도를 비점까지 상승시키기 위한 반응 증류부 리보일러; 상평형을 유도하는 트레이; 반응 증류부의 상부 증기와 증류부의 상부 증기를 혼합하여 응축시키는 반응 증류부 응축기와 펌프; 응축된 액체에서 유분과 수분을 분리하는 유수 분리기; 및 응축된 액체가 반응 증류부의 상부에서 분리벽이 없는 증류부의 상부로 유입이 가능하게 하는 분리벽 개구부를 포함할 수 있다.When the lower partition wall is installed, the reaction distillation unit includes a reaction unit having a catalyst for inducing a chemical reaction; A reaction distillation unit reboiler for raising the temperature of the resulting ester, water, and unreacted azeotrope to a boiling point; A tray for inducing phase equilibrium; A reaction distillation unit condenser and a pump for mixing and condensing the upper vapor of the reaction distillation unit and the upper vapor of the distillation unit; An oil-water separator for separating oil and water from the condensed liquid; And a dividing wall opening allowing the condensed liquid to flow from the upper portion of the reaction distillation unit to the upper portion of the distillation unit without the dividing wall.

증류부는 반응 증류부에서 유입된 응축 액체의 온도를 비점까지 상승시키기 위한 증류부 리보일러; 에스터를 제외한 일부 증기 혼합물이 유입되는 분리벽 개구부; 및 액체와 증기의 상평형을 유도하는 트레이를 포함할 수 있다.The distillation unit includes a distillation unit reboiler for increasing the temperature of the condensed liquid introduced from the reaction distillation unit to a boiling point; A dividing wall opening through which some vapor mixtures excluding esters are introduced; And a tray for inducing a phase equilibrium between the liquid and the vapor.

본 발명에 있어서, 에스터화 반응물과 생성물 사이에 액-액 평형(Liquid-liquid equilibrium)에 의해 순도 99%이상의 물 성분 분리가 가능한 8성분계 최소공비점을 가지는 혼합물은 헥실 아세테이트, 아밀 아세테이트, 부틸 아세테이트, 헥실 알코올, 아밀 알코올, 부틸 알코올, 물 및 초산에서 선택될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, a mixture having an 8-component minimum azeotropic point capable of separating water components with a purity of 99% or more by liquid-liquid equilibrium between the esterification reactant and the product is hexyl acetate, amyl acetate, butyl acetate , Hexyl alcohol, amyl alcohol, butyl alcohol, water and acetic acid may be selected, but is not limited thereto.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are for illustrative purposes only, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

[실시예][Example]

하기 작성된 실시예 1 내지 3은 AspenplusTM을 이용하여 전산공정모사에 의해 진행되었다.Examples 1 to 3 prepared below were carried out by computational process simulation using Aspenplus TM.

실시예 1: 반응 증류탑을 포함하는 2개의 증류탑을 활용한 헥실 알코올, 아밀 알코올 및 부틸 알코올의 에스터화 반응 및 분리Example 1: Esterification reaction and separation of hexyl alcohol, amyl alcohol and butyl alcohol using two distillation columns including reactive distillation columns

반응물 초산의 공급 유량은 150kmol/hr이고 아밀 알코올, 헥실 알코올 및 부틸 알코올의 공급 유량은 각각 50kmol/hr이다. 헥실 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 부틸 아세테이트 세가지 제품의 순도와 회수율은 99% 이상으로 증류부 하부, 상부 및 중간부에서 각각 분리된다. 본 공정의 효율성을 검증하기 위해 하기 표와 같이 두 개의 탑을 이용한 두 개의 에스터 제품을 생산하는 공정을 조합하여 제품 생성량을 기준으로 에너지 소모량을 계산하였다. 가장 낮은 에너지 소모를 보인 1+2 번 공정과 단지 50kW 정도의 차이가 나며, 두 개의 탑을 일원화하였기 때문에 투자비와 운영비 모두를 고려했을 때 하나의 탑으로 세 개의 에스터를 생산하는 공정에 이점이 있다고 할 수 있다.The feed flow rate of the reactant acetic acid is 150 kmol/hr, and the feed flow rate of amyl alcohol, hexyl alcohol and butyl alcohol is 50 kmol/hr, respectively. The purity and recovery rate of the three products of hexyl acetate, amyl acetate and butyl acetate is 99% or more and are separated from the bottom, top and middle of the distillation section. In order to verify the efficiency of this process, energy consumption was calculated based on the product generation amount by combining the process of producing two ester products using two towers as shown in the following table. It is only 50kW difference from the 1+2 process, which shows the lowest energy consumption, and since the two towers are unified, there is an advantage in the process of producing three esters with one tower when considering both investment and operating costs. can do.

번호number 공정fair 반응물(kmol/hr)Reactant (kmol/hr) 생성물(kmol/hr)Product (kmol/hr) 소모 에너지[kW]Energy consumption [kW] HexOHHexOH AmOHAmOH BuOHBuOH AcAc HexACHexAC AmACAmAC BuACBuAC 1One 반응 증류탑 + 증류탑Reaction distillation column + distillation column 5050 2525 7575 5050 2525 3,9463,946 22 반응 증류탑 + 증류탑Reaction distillation column + distillation column 2525 5050 7575 2525 5050 4,9224,922 1+21+2 5050 5050 5050 150150 5050 5050 5050 8,8688,868 33 반응 증류탑 + 증류탑Reaction distillation column + distillation column 2525 5050 7575 2525 5050 3,2033,203 44 반응 증류탑 + 증류탑Reaction distillation column + distillation column 2525 5050 7575 2525 5050 6,1206,120 3+43+4 5050 5050 5050 150150 5050 5050 5050 9,3239,323 55 반응 증류탑Reaction distillation tower 5050 5050 5050 1,5061,506 66 분리벽형 반응 증류탑Dividing wall type reaction distillation column 5050 5050 100100 5050 5050 4,7564,756 5+65+6 5050 5050 5050 150150 5050 5050 5050 6,2626,262 77 반응 증류탑Reaction distillation tower 5050 5050 5050 1,5061,506 88 분리벽형 반응 증류탑 (증기 재압축) Dividing wall reaction distillation column (steam recompression) 5050 5050 100100 5050 5050 2,9122,912 7+87+8 5050 5050 5050 150150 5050 5050 5050 4,4184,418 99 반응 증류탑 + 분리벽형 형 증류탑Reaction distillation column + dividing wall type distillation column 5050 5050 5050 150150 5050 5050 5050 8,9198,919 1010 반응 증류탑 + 분리벽형 증류탑 (증기 재압축) Reaction distillation column + dividing wall distillation column (steam recompression) 5050 5050 5050 150150 5050 5050 5050 6,3486,348 1111 단일 벽을 사용한 분리벽형 반응 증류탑Dividing wall type reaction distillation column using single wall 5050 5050 5050 150150 5050 5050 5050 14,03214,032 1212 두 개의 벽을 사용한 분리벽형 반응 증류탑Dividing wall reaction distillation column using two walls 5050 5050 5050 150150 5050 5050 5050 50,97950,979

실시예 2: 상부 분리벽이 있는 1개의 증류탑을 활용한 헥실 알코올, 아밀 알코올 및 부틸 알코올의 에스터화 반응 및 분리Example 2: Esterification reaction and separation of hexyl alcohol, amyl alcohol and butyl alcohol using one distillation column with an upper partition wall

반응물 초산의 공급 유량은 150kmol/hr이고 아밀 알코올, 헥실 알코올 및 부틸 알코올의 공급 유량은 각각 50kmol/hr이다. 헥실 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 부틸 아세테이트 세가지 제품의 순도와 회수율은 99% 이상으로 증류부 하부, 상부 및 중간부에서 각각 분리된다. 반응 증류부에서 485kmol/hr의 유량의 액체와 증류부에서 335kmol/hr의 유량의 증기가 분리벽 개구부에서 교환된다. 반응 증류부와 증류부 사이에서 교환되는 증기 및 액체 흐름의 주성분은 아밀 아세테이트와 부틸 아세테이트로 헥실 아세테이트를 주요 스트림으로 교환하는 것보다 열역학적 성질에 의해 더 많은 에너지 감소를 일으킨다. 증류부로부터 반응 증류부 하부로 유입되는 증기 스트림은 반응 증류부에 열을 제공하기 때문에 하나의 리보일러로서 반응 증류부에 필요한 열을 공급할 수 있다.The feed flow rate of the reactant acetic acid is 150 kmol/hr, and the feed flow rate of amyl alcohol, hexyl alcohol and butyl alcohol is 50 kmol/hr, respectively. The purity and recovery rate of the three products of hexyl acetate, amyl acetate and butyl acetate is 99% or more and are separated from the bottom, top and middle of the distillation section. Liquid at a flow rate of 485 kmol/hr in the reaction distillation unit and vapor at a flow rate of 335 kmol/hr in the distillation unit are exchanged at the opening of the separation wall. The main components of the vapor and liquid stream exchanged between the reactive distillation and distillation units cause more energy reduction by thermodynamic properties than the exchange of hexyl acetate for the main stream with amyl acetate and butyl acetate. Since the vapor stream flowing from the distillation unit to the lower portion of the reaction distillation unit provides heat to the reaction distillation unit, heat required for the reaction distillation unit can be supplied as a single reboiler.

실시예 3: 상부 분리벽과 하부 분리벽이 있는 1개의 증류탑을 활용한 헥실 알코올, 아밀 알코올 및 부틸 알코올의 에스터화 반응 및 분리Example 3: Esterification reaction and separation of hexyl alcohol, amyl alcohol, and butyl alcohol using one distillation column with an upper partition wall and a lower partition wall

반응물 초산의 공급 유량은 150kmol/hr이고 아밀 알코올, 헥실 알코올 및 부틸 알코올의 공급 유량은 각각 50kmol/hr이다. 헥실 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 부틸 아세테이트 세가지 제품의 순도와 회수율은 99% 이상으로 증류부 하부, 상부 및 중간부에서 각각 분리된다. 반응 증류부에서 460kmol/hr의 유량의 액체와 증류부에서 311kmol/hr의 유량의 증기가 분리벽 개구부에서 교환된다. 증류부로부터 반응 증류부 하부로 유입되는 증기 스트림은 반응 증류부에 열을 제공하기 때문에 하나의 리보일러로서 반응 증류부에 필요한 열을 공급할 수 있다.The feed flow rate of the reactant acetic acid is 150 kmol/hr, and the feed flow rate of amyl alcohol, hexyl alcohol and butyl alcohol is 50 kmol/hr, respectively. The purity and recovery rate of the three products of hexyl acetate, amyl acetate and butyl acetate is 99% or more and are separated from the bottom, top and middle of the distillation section. Liquid at a flow rate of 460 kmol/hr in the reaction distillation unit and vapor at a flow rate of 311 kmol/hr in the distillation unit are exchanged at the opening of the separation wall. Since the vapor stream flowing from the distillation unit to the lower portion of the reaction distillation unit provides heat to the reaction distillation unit, heat required for the reaction distillation unit can be supplied as a single reboiler.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above, a specific part of the present invention has been described in detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. will be. Accordingly, it will be said that the practical scope of the present invention is defined by the claims and their equivalents.

1: 반응 증류부, 2: 증류부, 3: 유수 분리기, 4: 분리벽, 5: 증기 재압축 컴프레서, 6: 증기 재압축 열교환기, 11: 반응 증류부 트레이, 12: 반응 증류부 응축기, 13: 반응 증류부 환류 펌프, 14: 반응 증류부 리보일러, 15: 리보일러 펌프, 21: 증류부 트레이, 22: 증류부 응축기, 23: 증류부 환류 펌프, 24: 증류부 리보일러, 25: 리보일러 펌프, 26: 중간 유출부 리보일러, 27: 리보일러 펌프, 28: 두 번째 증류부 리보일러1: reaction distillation unit, 2: distillation unit, 3: oil-water separator, 4: separation wall, 5: steam recompression compressor, 6: steam recompression heat exchanger, 11: reaction distillation unit tray, 12: reaction distillation unit condenser, 13: reaction distillation unit reflux pump, 14: reaction distillation unit reboiler, 15: reboiler pump, 21: distillation unit tray, 22: distillation unit condenser, 23: distillation unit reflux pump, 24: distillation unit reboiler, 25: Reboiler pump, 26: middle outlet reboiler, 27: reboiler pump, 28: second distillation reboiler

Claims (15)

다음 단계를 포함하는 반응 증류탑과 중간 분리벽형 증류탑을 이용한 세가지 에스터의 동시 제조방법:
세가지 알코올 및 초산을 반응 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류탑 내 액체와 반응 증류탑 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류탑 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계;
반응 증류탑 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계;
응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계;
수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류탑 내로 유입시키는 제4단계;
상기 제2단계에서 응축된 액체가 반응 증류탑 하부에서 에스터화 반응하여 순수한 에스터 혼합물을 생성시키는 제5단계;
상기 제5단계에서 생성된 에스터 혼합물이 증류탑으로 유입시키고 증류탑 하부의 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계;
증류탑 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품을 분리하는 제7단계;
중간 유출부 리보일러를 통해 응축된 액체의 온도를 비점까지 상승시키는 제8단계;
상기 제7단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류탑 상부의 응축기에 의해 분리하는 제9단계;
중간 유출부 리보일러와 증류탑 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제10단계; 및
증류탑 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제11단계.
Simultaneous preparation method of three esters using a reaction distillation column and an intermediate dividing wall distillation column including the following steps:
A first step of injecting three alcohols and acetic acid into the reaction distillation column, and allowing the liquid in the reaction distillation column and the vapor generated by the reaction distillation column reboiler to reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation column;
A second step of condensing the vapor rising to the top of the reaction distillation column;
A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator;
A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation column;
A fifth step in which the liquid condensed in the second step is esterified at the bottom of the reaction distillation column to produce a pure ester mixture;
A sixth step of introducing the ester mixture produced in the fifth step into the distillation column and raising the temperature to the boiling point through a reboiler at the bottom of the distillation column;
A seventh step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser on the top of the distillation column;
An eighth step of raising the temperature of the condensed liquid to the boiling point through the intermediate outlet reboiler;
A ninth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the seventh step by a condenser at the top of the distillation column;
A tenth step of generating steam through the middle outlet reboiler and the distillation column lower reboiler; And
The eleventh step of separating the ester product with the lowest boiling point by the condenser on the top of the distillation column.
 다음 단계를 포함하는 하나의 분리벽형 반응 증류탑을 이용한 세가지 에스터의 동시 제조방법:
세가지 알코올 및 초산을 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류부 내 액체와 증류부 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류부 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계;
반응 증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계;
응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계;
수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류부 내로 유입시키는 제4단계;
상기 제2단계에서 응축된 액체를 반응 증류부의 하부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 증류부의 하부로 유입시키는 제5단계;
상기 유입된 액체가 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계;
비점에 이른 증기를 증류부와 반응 증류부로 유입시키는 제7단계;
증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품이 분리하는 제8단계;
중간 유출부 리보일러를 통해 응축된 액체의 온도를 비점까지 상승시키는 제9단계;
상기 제8단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류부 상부의 응축기에 의해 분리하는 제10단계;
중간 유출부 리보일러와 증류부 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제11단계; 및
증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제12단계.
Simultaneous preparation method of three esters using one dividing wall reaction distillation column including the following steps:
A first step of injecting three alcohols and acetic acid into the distillation column, and allowing the liquid in the reaction distillation unit and the vapor generated by the distillation unit reboiler to reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation unit;
A second step of condensing the vapor rising to the upper portion of the reaction distillation unit;
A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator;
A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation unit;
A fifth step of introducing the liquid condensed in the second step into a lower portion of the distillation unit through an opening without a partition wall from the lower portion of the reaction distillation unit;
A sixth step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a distillation unit reboiler;
A seventh step of introducing the steam reaching the boiling point into the distillation unit and the reaction distillation unit;
An eighth step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser at the top of the distillation unit;
A ninth step of raising the temperature of the condensed liquid to the boiling point through the intermediate outlet reboiler;
A tenth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the eighth step by a condenser above the distillation unit;
An eleventh step of generating steam through the middle outlet reboiler and the distillation lower reboiler; And
The 12th step of separating the ester product with the lowest boiling point by the condenser at the top of the distillation section.
 다음 단계를 포함하는 2개의 분리벽형 반응 증류탑을 이용한 세가지 에스터의 동시 제조방법:
세가지 알코올 및 초산을 증류탑으로 주입시키고, 반응 증류부 내 액체와 증류부 리보일러에 의해 발생한 증기가 반응 증류부 내에서 에스터 반응과 상평형에 도달되도록 하는 제1단계;
반응 증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제2단계;
응축된 액체를 유수 분리기를 이용하여 유분과 수분을 분리하는 제3단계;
수분과 분리된 유분을 다시 반응 증류부 내로 유입시키는 제4단계;
상기 제2단계에서 응축된 액체를 반응 증류부의 하부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 증류부의 하부로 유입시키는 제5단계;
상기 유입된 액체를 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제6단계;
비점에 이른 증기를 증류부와 반응 증류부로 유입시키는 제7단계;
증류부 상부의 응축기에 의해 비점이 가장 높은 에스터 제품을 분리하는 제8단계;
첫 번째 증류부 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제9단계;
증류부 상부로 올라오는 증기를 응축시키는 제10단계;
응축된 액체를 증류부의 상부에서 분리벽이 없는 개구부를 통해 두 번째 증류부의 상부로 유입시키는 제11단계;
상기 유입된 액체를 두 번째 증류부 리보일러를 통해 온도를 비점까지 상승시키는 제12단계;
상기 제8단계에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 증류부 상부의 응축기에 의해 분리하는 제13단계;
두 번째 증류부 하부 리보일러를 통해 증기를 생성시키는 제14단계; 및
증류부 상부 응축기에 의해 비점이 가장 낮은 에스터 제품을 분리하는 제15단계.
Simultaneous preparation method of three esters using two dividing wall type reaction distillation columns including the following steps:
A first step of injecting three alcohols and acetic acid into the distillation column, and allowing the liquid in the reaction distillation unit and the vapor generated by the distillation unit reboiler to reach the ester reaction and phase equilibrium in the reaction distillation unit;
A second step of condensing the vapor rising to the upper portion of the reaction distillation unit;
A third step of separating oil and water from the condensed liquid using an oil-water separator;
A fourth step of introducing water and the separated oil back into the reaction distillation unit;
A fifth step of introducing the liquid condensed in the second step into a lower portion of the distillation unit through an opening without a partition wall from the lower portion of the reaction distillation unit;
A sixth step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a distillation unit reboiler;
A seventh step of introducing the steam reaching the boiling point into the distillation unit and the reaction distillation unit;
An eighth step of separating the ester product having the highest boiling point by a condenser at the top of the distillation unit;
A ninth step of generating steam through a lower reboiler of the first distillation unit;
A tenth step of condensing the vapor rising to the top of the distillation unit;
An eleventh step of introducing the condensed liquid from the top of the distillation unit to the top of the second distillation unit through an opening without a dividing wall;
A 12th step of raising the temperature of the introduced liquid to a boiling point through a second distillation unit reboiler;
A thirteenth step of separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated in the eighth step by a condenser above the distillation unit;
A 14th step of generating steam through a lower reboiler of the second distillation unit; And
The 15th step of separating the ester product with the lowest boiling point by the upper condenser of the distillation unit.
 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세가지 알코올은 아밀 알코올, 헥실 알코올 및 부틸 알코올이고, 상기 세가지 에스터는 아밀 아세테이트, 헥실 아세테이트 및 부틸 아세테이트인 것을 특징으로 하는 세가지 에스터의 동시 제조방법.
The simultaneous preparation of three esters according to any one of claims 1 to 3, wherein the three alcohols are amyl alcohol, hexyl alcohol and butyl alcohol, and the three esters are amyl acetate, hexyl acetate and butyl acetate. Way.
 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세가지 에스터는 밸브, 파이프, 튜브, 펌핑 및 컴프레싱을 포함하는 장치에서 제조하는 것을 특징으로 하는 세가지 에스터의 동시 제조방법.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the three esters are prepared in a device comprising a valve, a pipe, a tube, pumping and compression.
 제1항에 있어서, 상기 반응 증류탑과 중간 분리벽형 증류탑 사이의 파이프 라인 또는 중간 분리벽형 증류탑의 개구부를 통해 증기 및 액체를 교환시키는 것을 특징으로 하는 세가지 에스터의 동시 제조방법.
The method of claim 1, wherein the vapor and liquid are exchanged through a pipeline between the reaction distillation column and the intermediate dividing wall distillation column or through an opening of the intermediate dividing wall distillation column.
 제2항에 있어서, 상기 반응 증류부와 증류부 사이의 개구부를 통해 증기 및 액체를 교환시키는 것을 특징으로 하는 세가지 에스터의 동시 제조방법.
The method of claim 2, wherein vapor and liquid are exchanged through an opening between the reactive distillation unit and the distillation unit.
 제3항에 있어서, 상기 반응 증류부와 첫 번째 증류부 사이의 개구부 및 첫 번째 증류부와 두 번째 증류부 사이의 개구부 사이를 통해 증기 및 액체를 교환시키는 것을 특징으로 하는 세가지 에스터의 동시 제조방법.
The method of claim 3, wherein vapor and liquid are exchanged through an opening between the reactive distillation unit and the first distillation unit and between the first distillation unit and the second distillation unit. .
 제6항에 있어서, 상기 중간 분리벽형 증류탑의 개구부가 하부 개구부인 경우, 상부 분리벽 내에 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하고, 상기 중간 분리벽형 증류탑의 개구부가 상부 개구부인 경우, 하부 분리벽 내에 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하여 중간 분리벽형 증류탑 내 또는 반응 증류탑과 중간 분리벽형 증류탑 간의 열 전달을 조절하는 것을 특징으로 하는 세가지 에스터의 동시 제조방법.
The method of claim 6, wherein when the opening of the intermediate dividing wall type distillation column is a lower opening, a liquid, gas, cooling liquid, and electric coil are installed in the upper dividing wall, and when the opening of the intermediate dividing wall type distillation column is an upper opening, the lower part A method for simultaneously producing three esters, characterized in that a liquid, gas, cooling liquid, and electric coil are installed in the dividing wall to control heat transfer in an intermediate dividing wall distillation column or between a reaction distillation column and an intermediate dividing wall distillation column.
 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 개구부가 하부 개구부인 경우, 상부 분리벽 내에 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하고, 상기 개구부가 상부 개구부인 경우, 하부 분리벽 내에 액체, 기체, 냉각 액체 및 전기 코일을 설치하여 반응 증류부와 증류부 간의 열 전달을 조절하는 것을 특징으로 하는 세가지 에스터의 동시 제조방법.
The method according to claim 7 or 8, wherein when the opening is a lower opening, liquid, gas, cooling liquid and electric coil are installed in the upper partition wall, and when the opening is the upper opening, liquid and gas are installed in the lower partition wall. , A method for simultaneously producing three esters, characterized in that heat transfer between the reaction distillation unit and the distillation unit is controlled by installing a cooling liquid and an electric coil.
 반응 증류탑 및 중간 분리벽형 증류탑을 포함하고, 상기 중간 분리벽형 증류탑은 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류탑의 하부에서 분리하는 수단;
상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 중간부에서 분리하는 수단; 및
비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치.
A reaction distillation column and an intermediate dividing wall distillation column, wherein the intermediate dividing wall distillation column comprises: means for separating an ester product having a highest boiling point at a lower portion of the distillation column;
A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper portion at an intermediate portion; And
A device for simultaneous production of three esters, including means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.
 하나의 분리벽형 반응 증류탑이 반응 증류부, 증류부 및 이들 증류부 사이에서 혼합을 방지하는 상부 또는 하부 분리벽을 포함하고, 상기 증류부는 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류부의 하부에서 분리하는 수단;
상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 중간부에서 분리하는 수단; 및
비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치.
One dividing wall type reaction distillation column includes a reaction distillation unit, a distillation unit, and an upper or lower dividing wall for preventing mixing between the distillation units, and the distillation unit includes means for separating the ester product having the highest boiling point from the lower part of the distillation unit;
A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper portion at an intermediate portion; And
A device for simultaneous production of three esters, including means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.
 하나의 분리벽형 반응 증류탑이 반응 증류부, 두 개의 분리된 증류부 및 이들 증류부 사이에서 혼합을 방지하는 상부 또는 하부 분리벽을 포함하고, 상기 증류부는 비점이 가장 높은 에스터 제품을 증류부의 하부에서 분리하는 수단;
상기 상부에서 분리된 에스터 제품을 제외한 에스터 제품 중 상대적으로 높은 비점의 에스터 제품을 두 번째 증류부 하부에서 분리하는 수단; 및
비점이 가장 낮은 에스터 제품을 상부에서 분리하는 수단을 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치.
One dividing wall type reactive distillation column includes a reaction distillation unit, two separate distillation units, and an upper or lower dividing wall that prevents mixing between the distillation units, and the distillation unit transfers the ester product with the highest boiling point at the bottom of the distillation unit. Means for separating;
A means for separating an ester product having a relatively high boiling point among ester products excluding the ester product separated from the upper part at a lower portion of the second distillation unit; And
A device for simultaneous production of three esters, including means for separating the ester product with the lowest boiling point from the top.
 제12항에 있어서, 상부 분리벽이 설치된 경우, 상기 반응 증류부는
화학반응을 유도하는 촉매가 있는 반응부;
상평형을 유도하는 트레이;
반응 증류부의 상부 증기를 응축시키는 반응 증류부 응축기와 펌프;
응축된 액체에서 유분과 수분을 분리하는 유수 분리기; 및
응축된 액체가 반응 증류부의 하부에서 분리벽이 없는 증류부의 하부로 유입이 가능하게 하는 분리벽 개구부를 포함하고,
상기 증류부는
반응 증류부에서 유입된 응축 액체의 온도를 비점까지 상승시키기 위한 증류부 리보일러;
증류부로 유입된 일부 증기를 증류부 상부에서 액체로 응축시키기 위한 증류부 응축기와 펌프;
에스터를 제외한 일부 증기 혼합물이 반응 증류부로 유입되도록 하는 분리벽 개구부; 및
액체와 증기의 상평형을 유도하는 트레이를 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치.
The method of claim 12, wherein when an upper separation wall is installed, the reaction distillation unit
A reaction unit having a catalyst for inducing a chemical reaction;
A tray for inducing phase equilibrium;
A reaction distillation unit condenser and a pump for condensing the upper vapor of the reaction distillation unit;
An oil-water separator for separating oil and water from the condensed liquid; And
It includes a dividing wall opening for allowing the condensed liquid to flow from the bottom of the reaction distillation unit to the bottom of the distillation unit without distillation walls,
The distillation unit
A distillation unit reboiler for raising the temperature of the condensed liquid introduced from the reaction distillation unit to a boiling point;
A distillation unit condenser and a pump for condensing some of the vapors introduced into the distillation unit into a liquid at the top of the distillation unit;
A dividing wall opening through which some vapor mixtures excluding esters flow into the reaction distillation unit; And
A device for simultaneous production of three esters, including a tray for inducing the phase equilibrium of liquid and vapor.
 제12항에 있어서, 하부 분리벽이 설치된 경우, 상기 반응 증류부는
화학반응을 유도하는 촉매가 있는 반응부;
생성된 에스터와 물 그리고 미반응 공비 혼합물의 온도를 비점까지 상승시키기 위한 반응 증류부 리보일러;
상평형을 유도하는 트레이;
반응 증류부의 상부 증기와 증류부의 상부 증기를 혼합하여 응축시키는 반응 증류부 응축기와 펌프;
응축된 액체에서 유분과 수분을 분리하는 유수 분리기; 및
응축된 액체가 반응 증류부의 상부에서 분리벽이 없는 증류부의 상부로 유입이 가능하게 하는 분리벽 개구부를 포함하고,
상기 증류부는
반응 증류부에서 유입된 응축 액체의 온도를 비점까지 상승시키기 위한 증류부 리보일러;
에스터를 제외한 일부 증기 혼합물이 유입되도록 하는 분리벽 개구부; 및
액체와 증기의 상평형을 유도하는 트레이를 포함하는 세가지 에스터의 동시 제조장치.The method of claim 12, wherein when a lower separation wall is installed, the reaction distillation unit
A reaction unit having a catalyst for inducing a chemical reaction;
A reaction distillation unit reboiler for raising the temperature of the resulting ester, water, and unreacted azeotrope to a boiling point;
A tray for inducing phase equilibrium;
A reaction distillation unit condenser and a pump for mixing and condensing the upper vapor of the reaction distillation unit and the upper vapor of the distillation unit;
An oil-water separator for separating oil and water from the condensed liquid; And
It includes a dividing wall opening for allowing the condensed liquid to flow from the upper portion of the reaction distillation unit to the upper portion of the distillation unit without distillation walls,
The distillation unit
A distillation unit reboiler for raising the temperature of the condensed liquid introduced from the reaction distillation unit to a boiling point;
A dividing wall opening through which some vapor mixtures excluding esters are introduced; And
A device for simultaneous production of three esters, including a tray for inducing the phase equilibrium of liquid and vapor.
KR1020200107823A 2019-10-10 2020-08-26 Method and Apparatus for Simultaneous Production of Three Esters by Reactive Distillation KR102439734B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20190125037 2019-10-10
KR1020190125037 2019-10-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210042802A true KR20210042802A (en) 2021-04-20
KR102439734B1 KR102439734B1 (en) 2022-09-02

Family

ID=75743377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200107823A KR102439734B1 (en) 2019-10-10 2020-08-26 Method and Apparatus for Simultaneous Production of Three Esters by Reactive Distillation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102439734B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113230682A (en) * 2021-05-08 2021-08-10 北京化工大学 Double-partition-wall reaction rectification structure and design method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050096477A (en) * 2004-03-30 2005-10-06 학교법인 동아대학교 A fractionation system using three distillation columns and its fractionation method
KR101583145B1 (en) * 2013-07-18 2016-01-07 주식회사 엘지화학 Distillation device
KR20160036965A (en) * 2014-09-26 2016-04-05 한화케미칼 주식회사 Dividing wall column and method of purificaiton for neopentyl glycol using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050096477A (en) * 2004-03-30 2005-10-06 학교법인 동아대학교 A fractionation system using three distillation columns and its fractionation method
KR101583145B1 (en) * 2013-07-18 2016-01-07 주식회사 엘지화학 Distillation device
KR20160036965A (en) * 2014-09-26 2016-04-05 한화케미칼 주식회사 Dividing wall column and method of purificaiton for neopentyl glycol using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113230682A (en) * 2021-05-08 2021-08-10 北京化工大学 Double-partition-wall reaction rectification structure and design method

Also Published As

Publication number Publication date
KR102439734B1 (en) 2022-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2430585C (en) Adsorber system to replace water column in a polyester process
KR101640654B1 (en) Manufacturing device for alkanol
CN102271774A (en) Dividing wall column with a heat pump
DK2644241T3 (en) Heat integrated distillation apparatus
EP3214062B1 (en) Distillation method for the separation of n-butanal and iso-butanal
JP2000218134A (en) Method and apparatus for producing heavy oxygen water
CN205730426U (en) A kind of rectifying column
CN111437619A (en) Multi-tower differential pressure energy-saving anhydrous alcohol distillation system and anhydrous alcohol energy-saving production method
CN115215727B (en) High energy efficiency preparation method of alkali metal alkoxide
KR102439734B1 (en) Method and Apparatus for Simultaneous Production of Three Esters by Reactive Distillation
CN108479653B (en) Integral microchannels reaction unit and the method for preparing two-(2- chloroethyl) di-phosphate esters using the device
JPH09299702A (en) Distillation method
CN111659150A (en) Device and method for refining low-carbon alcohol by using dividing wall tower
KR20210027082A (en) Complex Heat Exchange Type Fractionation Distillation Device of Multi-Component Azeotropic Mixture and Fractionation Distillation Method Using the Same
CN206666416U (en) Piece-rate system for low carbon mixed alcohol
US5296103A (en) Method for the fractional distillation of liquid mixtures and apparatus for carrying out the method
KR102257110B1 (en) Apparatus and method for simultaneous manufacturing two types of esters by energy efficient reactive distillation
CN204447369U (en) A kind of tandem heater of acrylic acid dehydrating tower
CN212818177U (en) Multi-tower differential pressure energy-saving anhydrous alcohol distillation system
JP2003080002A (en) Distillation apparatus and distilling method
JPH11315051A (en) Distiller for 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol isobutyrates and their distillation
KR0122429B1 (en) Method and its new apparatus for producing unsaturated carboxylic acid esters
CN208346101U (en) A kind of processing industrial waste oil has the rectifying column of side stripper
CN220695902U (en) Device for recovering ethanol in traditional Chinese medicine extraction
JP2019172665A (en) Method for producing unsaturated carboxylic ester

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant