KR100250773B1 - Maximizing process efficiency for producing unsaturated carboxylic acid esters with its new apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 불포화 카르복실산 에스테르류의 개량된 제조 방법 및 이의 새로운 제조 장치(특허 출원 제94-12614호) 발명의 개량 발명으로, 종래 반응기의 장점을 보유하면서 에스테르화 반응 전환율을 극대화하기 위한 새로운 불포화 카르복실산 에스테르류의 제조 효율을 극대화시키는 제조 공정 및 이의 새로운 제조 장치에 관한 것이다.The present invention is an improved method for producing unsaturated carboxylic acid esters and a novel production apparatus thereof (Patent Application No. 94-12614), which is a novel method for maximizing esterification conversion while retaining the advantages of conventional reactors. The present invention relates to a manufacturing process for maximizing the production efficiency of unsaturated carboxylic acid esters and a novel production apparatus thereof.
에스테르화 반응에 적용된 기존 반응기(특허 출원 제94-12614호)는 반응액의 순환 방향이 위에서 아래로 흐르는 형태를 취하고 있는 전형적인 촉매 고정층 반응기이다. 이 반응기는 반응액의 일부를 강제 순환시키면서 반응기 옆에 설치되어 있는 열 교환기를 통해 반응에 필요한 열을 공급하는 간접 가열 방식을 취하고 있다. 이는 반응부와 가열부를 분리하여 반응액이 반응 온도에 도달하기 위해 필요한 열을 공급함으로써, 일본 공개 특허 공보 49-54326호의 진공 운전상의 어려움, 일본 공개 특허 공보 63-017844호에서 도출된 촉매의 물리적 손상 문제, 그리고 일본 공개 특허 공보 62-39150호의 직접 가열에 의한 촉매 손상 등 반응 공정상의 문제점을 해결하고 있다. 또한, 이 외에도 효율적 열전달에 의한 Utility 비용 감소 및 촉매 고정층 반응기 형태의 반응의 높은 전환율 유지와 투자비 및 전력 사용량 감축에 의한 운전비 절감 등의 장점을 보유하고 있다.The existing reactor (Patent Application No. 94-12614) applied to the esterification reaction is a typical catalytic fixed bed reactor in which the circulation direction of the reaction liquid flows from top to bottom. The reactor takes an indirect heating method in which a part of the reaction liquid is forcedly circulated while supplying heat for the reaction through a heat exchanger installed next to the reactor. This separates the reaction part from the heating part and supplies the heat required for the reaction liquid to reach the reaction temperature, thereby making it difficult to operate the vacuum in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 49-54326, the physical properties of the catalyst derived from Japanese Patent Laid-Open Publication No. 63-017844. The problem of the reaction process, such as a damage problem and catalyst damage by direct heating of Unexamined-Japanese-Patent No. 62-39150, is solved. In addition, it has advantages such as utility cost reduction due to efficient heat transfer, maintaining high conversion rate of the reaction in the form of a catalyst fixed bed reactor, and operating cost by reducing investment cost and power consumption.
효율 극대화를 위한 본 발명은 이러한 기존 반응기의 장점을 유지하면서 반응기의 효율을 극대화시키는 것을 목표로 하고 있다. 본 발명에서 고안된 효율 극대화 반응기의 개념은 근본적으로 플로우 모드(Flow Mode)의 변환에 의한 것이며 이로 인한 촉매 이용 효율 극대화, 원활해진 수분리로 인한 평형 반응의 정방향화 및 감압 운전 시의 운전의 용이함 등 기존 반응기에 비하여 여러가지 근본적인 장점을 보유하고 있다.The present invention for maximizing efficiency is aimed at maximizing the efficiency of the reactor while maintaining the advantages of the existing reactor. The concept of the efficiency maximization reactor devised in the present invention is basically due to the conversion of the flow mode, thereby maximizing the catalyst utilization efficiency, the forwarding of the equilibrium reaction due to the smooth water separation, and the ease of operation during the decompression operation. It has several fundamental advantages over conventional reactors.
일본 공개 특허 공보 소 56-20544에서는 수지 촉매 고정층 반응계에서 반응액을 아래에서 위로 보내는 형식을 언급한 바 있으나, 직접 가열 형식을 취함으로써, 촉매의 열에 의한 손상 및 과열에 의한 중합 및 (메타)아크릴산의 수분리 탑으로의 토출 등의 단점을 가지고 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 56-20544 mentioned a form in which the reaction liquid is sent from the bottom up in a resin catalyst fixed bed reaction system. However, by taking the direct heating form, the catalyst is damaged by heat and polymerization due to overheating and (meth) acrylic acid. Has disadvantages such as discharge to water separation tower.
본 발명은 불포화 카르복실산과 탄소수 1에서 12까지의 지방족 알코올을 강산성 양이온 교환 수지 촉매 하에서 연속적으로 반응시켜 대응하는 불포화 카르복실산 에스테르를 제조하는 방법에 있어서, 플로우 모드(Flow Mode) 변환에 의한 촉매 이용 효율 극대화, 원활해진 수분리로 인한 평형반응의 정방향화 및 감압 운전시의 운전의 용이함을 달성할 수 있는 새로운 카르복실산 에스테르류의 효율 극대화 제조 공정 및 이의 새로운 제조 장치를 개시한다.The present invention provides a method for producing a corresponding unsaturated carboxylic acid ester by continuously reacting an unsaturated carboxylic acid with an aliphatic alcohol having 1 to 12 carbon atoms under a strong acid cation exchange resin catalyst, the catalyst by flow mode conversion. Disclosed are a new process for maximizing the efficiency of the new carboxylic acid esters and a new manufacturing apparatus thereof, which can achieve the maximum utilization efficiency, the normalization of the equilibrium reaction due to the smooth water separation, and the ease of operation in the decompression operation.
도면 1은 본 발명의 반응기의 주요 장치 및 공정을 설명한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating the main apparatus and process of the reactor of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 촉매 반응기 2 : 반응기 내 촉매층1 catalytic reactor 2: catalyst layer in the reactor
3 : 반응기 내 필터(촉매 호울더) 4 : 수분리 탑3: filter in the reactor (catalyst holder) 4: water separation tower
5 : 열교환기 6 : 2차 수분리 베쎌5: heat exchanger 6: secondary water separation vacuum
7 : 순환펌프 1 8 : 순환펌프 27:
9 : 응축기 10 : 디켄터9: condenser 10: decanter
이하에서는 기존 반응기의 효율 극대화에 발명의 중점을 두고 도면에 도시되어 있는 불포화 카르복실산 에스테르류의 효율 극대화 제조 공정 및 제조 장치에 관하여 설명하고자 한다.Hereinafter will be described with respect to the maximization of the efficiency of the conventional reactor, the production process and the device for maximizing the efficiency of the unsaturated carboxylic acid esters shown in the drawings.
반응 장치 부분은 주장치로 촉매 반응기(1), 수분리탑(4), 열교환기(5), 2차 수분리 베쎌(6), 순환펌프(7, 8) 및 응축기(9)와 디켄터(10)로 구성되어 있다.The reactor unit is mainly composed of catalytic reactor (1), water separation tower (4), heat exchanger (5), secondary water separation vacuum (6), circulation pumps (7, 8), condenser (9) and decanter (10). It consists of).
외벽이 단열 되어 있는 반응기(1)는 양이온 교환수지 촉매(2)가 고정층 형상으로 충전되어 있으며, 반응기(1) 외부에 위치한 열교환기(5)를 통해 반응액이 반응 및 수분리에 필요한 열량을 공급 받는 간접 가열 방식을 취하고 있다. 즉, 직접적인 열 이송 매체는 반응기(1) 내 촉매층(2)을 아래에서 위로 흐르면서 열교환기(5)와 단열된 2차 수분리 베쎌(6) 사이를 순환하는 반응액인 것이다.Reactor (1) having an outer wall is filled with a cation exchange resin catalyst (2) in the form of a fixed bed, the heat of the reaction liquid through the heat exchanger (5) located outside the reactor (1) to the heat required for reaction and water separation Indirect heating is supplied. That is, the direct heat transfer medium is a reaction liquid which circulates between the
불포화 카르복실산과 탄소수 1에서 12까지의(지방족)알코올이 원료 공급라인(11)을 통해 반응기 하부로 유입된다. 반응기로 유입된 원료는 필터(3)을 거쳐 촉매와 접촉하여 에스테르화 반응이 진행되며, 이 때 반응액은 이온교환수지 촉매층(2)을 아래에서 위로 흐르는 방식을 취하게 된다. 반응기 내 필터(3)은 촉매와 반응액을 분리 함과 동시에 촉매(2)를 반응기(1)내에 지지하는 역할을 한다.Unsaturated carboxylic acid and C1-C12 (aliphatic) alcohol enter the bottom of the reactor through
에스테르화 반응으로 생성된 생성물 중 수분은 해당 (지방족)알코올 및 에스테르와 공비를 이루면서 파이프(12)를 통해 수분리탑(4)으로 자연 이송되므로, 반응계에서의 수분리는 반응기 상부에서 1차로 이루어진다.Moisture in the product produced by the esterification reaction is naturally transported to the
수분리 탑정에서 나온 기체들은 응축기(9)를 통해 액화되며 디켄터(10)를 거친 후 유기물층은 단독적으로 혹은 수분리 탑정(4)으로 공급되는 (지방족)알코올과 함께 파이프(19)를 통해 수분리탑(4)으로 환류되어 반응기(1)로부터 수분리탑(4)으로의 산의 토출을 막아준다. 물층의 일부는 해당 파이프(20)를 통해 반응계를 떠나 분리/정제계에 이송되어 사용되고 물층의 다른 일부는 수처리 공정에서 처리된다.Gases from the water separation column are liquefied through the condenser (9), and after passing through the decanter (10), the organic layer is separated through the pipe (19) alone or with (aliphatic) alcohol supplied to the water separation column (4). It is refluxed to the
기타 반응 생성물 및 미 반응 물질들은 순환펌프 2를 통해 열교환기(5)로 이송된다. 열교환기(5)는 전형적인 쉘 앤드 튜브 형식을 취하고 있으며 열매체, 혹은 스팀이 쉘측으로 유입(17), 유출(18)되면서 반응에 필요한 열량을 순환액에 공급한다. 열교환기(5)에서 충분한 열량을 얻은 반응액은 2차 수분리 베쎌(6)에서 액체와 기체가 디켄팅되어 기상물은 파이프(14)를 통해 반응기 상부에서 나온 기체와 함께 수분리탑(4)로 이송되고, 액상물은 파이프(15)를 거쳐 순환펌프 1을 통해 반응기 하부로 빠른 속도로 순환되며 그 중 일부가 본 발명 반응 공정의 생성물로 파이프(21)를 통해 반응계를 빠져 나와 분리 및 정제계로 이송된다.Other reaction products and unreacted materials are sent to the
또한 과열의 우려가 가장 높은 열교환기(5)의 하부에 중합 금지제를 투입함과 아울러 상승 효과를 주는 소량의 공기를 파이프(16)을 통해 공급하며 필요에 따라서는 원료 파이프(11)에 소량의 공기를 첨가할 수 있다.In addition, a polymerization inhibitor is introduced into the lower part of the
이와 같은 변환 Flow Mode를 가지게 되는 효율극대화 반응기는 기존 반응기의 장점을 그대로 수용하면서도, 기존 Flow Mode와 비교해 볼 때 에스테르화 반응의 가장 핵심적인 촉매반응, 평형반응 및 운전성 등에 장점을 가지게 된다. 다음은 기존 반응기와 비교한 본 발명의 각 주요 장점에 대한 설명이다.The efficiency maximization reactor having such a conversion flow mode accepts the advantages of the existing reactor as it is, but has advantages such as the most essential catalytic reaction, equilibrium reaction and operability compared to the conventional flow mode. The following is a description of each major advantage of the present invention compared to conventional reactors.
[Flow Mode의 변환으로 인한 촉매 이용 효율 극대화][Maximum Catalyst Utilization Efficiency by Conversion of Flow Mode]
일반적으로 N차 촉매 반응(자기촉매 반응류 제외)에서는 촉매를 고정층상에 위치시켜 얻어지는 Plug Flow Mode (Recycle Ratio=0)가 촉매를 물리적으로 유동화 시켜 얻어지는 Mixed Flow Mode (Recycle Ratio=∞)에 비해, 같은 유량을 도입하는 연속 공정의 경우, 단위 전환율이 높은 것으로 알려져 있다. 이는 각 Flow Mode의 특성에 의한 것이며 이러한 촉매 반응에서는 PFR(Plug Flow Reactor)쪽이 CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)보다 유리하게 적용되어 적은 촉매량으로 목표 전환율을 얻을 수 있다고 해석된다.In general, in the Nth-order catalytic reaction (except for the autocatalytic reaction flow), the plug flow mode (Recycle Ratio = 0) obtained by placing the catalyst on a fixed bed is compared to the mixed flow mode (Recycle Ratio = ∞) obtained by physically fluidizing the catalyst. In the case of the continuous process of introducing the same flow rate, the unit conversion rate is known to be high. This is due to the characteristics of each flow mode, and in this catalytic reaction, the PFR (Plug Flow Reactor) side is advantageously applied than the CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor), and it is interpreted that the target conversion rate can be obtained with a small amount of catalyst.
그러나 본 발명에서 다루고 있는 에스테르화 반응은 촉매 반응 뿐만 아니라 평형 반응이 전체 반응의 중요 인자로 작용한다. 그러므로 에스테르화 반응의 최적 반응기는 PFR의 특성을 최대한 살려 촉매 반응을 극대화 함과 동시에 수분 제거를 극대화시킴으로써 전체 반응이 정반응 쪽으로 가도록 설계되어야 한다. 기존 발명 반응기는 PFR Flow Mode를 유지하여 CSTR보다 우수한 촉매반응을 기반으로 하고 있으며 반응액을 Recycle시켜 단일 루프(loop)당 수분을 한번씩 제거하여 이러한 정반응 유도 조건을 부분적으로 만족시키고 있으나, 위로부터 아래 방향으로의 Flow Mode를 가짐으로 인해 촉매와 반응액과의 접촉이 비효율적으로 되어 Axial, Radial Distribution 문제 및 Channeling 등의 우려가 있다.However, in the esterification reaction dealing with the present invention, the equilibrium reaction as well as the catalytic reaction acts as an important factor of the overall reaction. Therefore, the optimal reactor for the esterification reaction should be designed to maximize the catalytic reaction by maximizing the properties of the PFR while maximizing the water removal and the whole reaction toward the forward reaction. Existing reactor is based on catalytic reaction superior to CSTR by maintaining PFR Flow Mode, and partially satisfies the conditions for inducing forward reaction by recycling the reaction solution once to remove moisture per single loop, but from top to bottom Due to the flow mode in the direction, contact between the catalyst and the reaction solution becomes inefficient, which may cause problems such as axial, radial distribution, and channeling.
그러므로 본 효율극대화 반응기에서는 반응액을 아래로부터 위로 보내는 Flooded Bed 형식을 취하여 촉매와 반응액과의 접촉의 극대화 및 Channeling 등이 극소화를 유도하였다. 이것이 기존 반응기와의 가장 근본적 차이점이라고 할 수 있다. 이와 같은 Upflow Mode의 형식은 Compressor의 용량 및 경제성 문제로 인해 극가압 공정에서는 적합치 않으나 본 에스테르화 공정과 같이 상압 및 감압이 적용되는 촉매고정층 반응기를 이용한 경우에는 최적의 Flow Mode이며 최적 순환비는 경제성을 고려하여 설정되어야 한다.Therefore, in this efficiency maximization reactor, the flooded bed type, which sends the reaction solution from the bottom up, maximizes the contact between the catalyst and the reaction solution and minimizes the channeling. This is the most fundamental difference from the existing reactor. This type of upflow mode is not suitable for extreme pressurization due to the capacity and economical issues of the compressor, but it is the best flow mode when using the catalyst fixed bed reactor to which atmospheric pressure and depressurization are applied like this esterification process. It should be set in consideration of.
[원활해진 수분리로 인한 평형반응의 정방향화][Forwarding Equilibrium Reaction Due to Smooth Water Separation]
에스테르화 반응에서는 감압하에 산과 알코올이 촉매반응을 거쳐 물과 에스테르를 생성한다. 이 때, 생성된 물은 끓어 오르려고 하는 상부 방향의 추진력(Driving Force)을 가지게 되는데 기존 반응기에서는 촉매층 내에서 생성된 수분의 이러한 흐름을 물리적으로 방해하며 하부 방향으로 강제로 밀어 내리는 강제 순환 방식을 취하고 있다. 이러한 수분의 반응 Driving Force와 역방향으로 반응액을 순환시키는 순환 방식은 수분리를 비효율적으로 하는 장애 요인중의 하나가 된다. 공장 현장에서는 진공을 수분리탑 상부에서 걸어주는 형식을 취하기 때문에 Upflow Mode를 취할 경우 수분리탑과 연결된 반응기내의 기체의 Driving Force가 탑 상부에서 진공을 거는 방향과 같으므로 더 원활하게 수분을 할 수 있으며, Downflow Mode에서의 윗방향으로의 기체 Driving Force를 강압적으로 밑으로 끌어내리는 효과를 제거하여 운전이 훨씬 원활하고 더 나은 수분 제거로 정방향 평형반응의 극대화를 달성한다. 이는 수분의 Driving Force와 Flow Mode와의 순방향 관계에 의함이며, 공장에서 증류탑 하부에 설치되어 있는 재비기의 원리를 응용/적용한 것이다.In the esterification reaction, acid and alcohol are catalyzed under reduced pressure to produce water and ester. At this time, the generated water has an upward driving force to boil. In the existing reactor, a forced circulation method that physically obstructs this flow of water generated in the catalyst bed and pushes it downward is forced. Getting drunk. This circulating method of circulating the reaction liquid in the reverse direction with the driving reaction of water is one of the obstacles to inefficient water separation. In the factory site, the vacuum is applied at the top of the water separation tower, so when the upflow mode is taken, the driving force of the gas in the reactor connected to the water separation tower is the same as the direction of the vacuum at the top of the tower, so that water can be moistened more smoothly. It eliminates the effect of forcibly lowering the gas driving force upward in the downflow mode, and the operation is much smoother and the moisture removal is maximized to maximize the forward equilibrium reaction. This is based on the forward relationship between the driving force of the water and the flow mode, and applied / applied the principle of reboiling installed at the bottom of the distillation column in the factory.
[감압운전시 운전의 용이함][Easy operation during decompression operation]
공장 생산 현장에서 필요 불가결한 조건 중의 하나는 운전의 용이함이다. 앞에서 서술되었듯이 기존 발명 반응기의 최적 순환비 고려 후 기존 Down Flow Mode로 감압 하에서 반응기로 반응액을 강제 순환을 시킬 경우 촉매층을 통과하는 액의 Head와 순환펌프 Suction측과의 Pressure Drop이 생겨 반응기 하부에 Vapor Pocket이 생길 우려가 크게 된다. 특히, 반응기 하부에 이러한 Vapor Pocket이 형성될 경우 원하는 유량을 Recycle 시킬 수 없을 뿐만 아니라, 이로 인해 전체 반응 Kinetics 등에 비정상적인 영향을 초래하게 된다. 본 발명에서 도출된 Upflow Mode를 사용할 경우에는 이와 같은 문제점이 근본적으로 해결된다. 즉, Flow Mode를 효율 극대화 방향인 Upflow로 변환할 경우에는 이와 같은 반응기 하부에 생길 우려가 있는 Vapor Pocket의 가능성을 배제하고 이로 인해 반응액의 순환되는 양을 원하는 최적 유량으로 보낼 수 있게 된다.One of the indispensable conditions at the factory production site is ease of operation. As described above, if the reaction liquid is forcedly circulated to the reactor under reduced pressure in the existing down flow mode after considering the optimum circulation ratio of the existing invention reactor, a pressure drop between the head of the liquid passing through the catalyst bed and the suction side of the circulating pump is generated. There is a big risk that Vapor Pocket will be formed. In particular, when such a vapor pocket is formed in the lower part of the reactor, the desired flow rate cannot be recycled, and this causes an abnormal influence on the overall reaction kinetics. This problem is fundamentally solved when using the upflow mode derived from the present invention. In other words, when converting the flow mode to Upflow, which is the direction for maximizing efficiency, it is possible to eliminate the possibility of Vapor Pocket, which may occur in the lower part of the reactor, and thus, it is possible to send the circulated amount of the reaction solution at the desired optimum flow rate.
[실시예 1]Example 1
실시예 1에서는 기존 반응기와의 Flow Mode 변환 비교 결과를 얻기 위하여 도면 1 및 발명의 구성 및 작용 부분에서 설명된 장치를 가지고 반응액을 촉매층의 아래에서 위로 흐르게 하면서 실험이 수행되었다.In Example 1, an experiment was performed while flowing the reaction liquid from the bottom of the catalyst layer with the apparatus described in FIG. 1 and the configuration and operation of the present invention to obtain a flow mode conversion comparison result with the existing reactor.
실험은 부틸아크릴레이트 반응 공정을 대상으로 실시하였으며, Rohm & Haas 사의 Amberlyst 39 강산성 양이온 교환 수지 촉매를 부틸아크릴레이트 합성 연속 공정 촉매로서 사용하였다.The experiment was carried out on the butyl acrylate reaction process, and the Amberlyst 39 strongly acid cation exchange resin catalyst of Rohm & Haas was used as the butyl acrylate synthesis continuous process catalyst.
실험에서 사용된 반응기는 유리 재질의 3.5L 반응기이고 젖은 부피 기준 2.0L의 수지 촉매가 충전되었다. 사용 촉매는 촉매 세척공정을 거친 후 부틸아크릴레이트 60%, 아크릴산 30% 그리고 부탄올 10%인 조제액으로 촉매내의 수분을 제거하였으며, 이와 같은 촉매 전처리를 거쳐서 본 실험이 수행되었다.The reactor used in the experiment was a 3.5L reactor made of glass and filled with a 2.0L resin catalyst by wet volume. After the catalyst was used, the catalyst was washed with 60% butyl acrylate, 30% acrylic acid, and 10% butanol to remove water from the catalyst. The experiment was carried out through the catalyst pretreatment.
수행된 실험의 반응 조건으로는 부탄올과 아크릴산의 몰비(BuOH:AA) 1.2인 반응액 1.3L가 반응기에 유입된 후, 반응기내 촉매온도를 72℃로 유지하면서 수분리탑에서 물이 처음 나오는 순간 부터를 반응시간으로 고려하였다. 반응액과 젖은 수지촉매와의 부피비는 0.65이었다.As the reaction conditions of the experiment performed, 1.3L of a reaction solution having a molar ratio (BuOH: AA) of butanol and acrylic acid (1.2) was introduced into the reactor, followed by the first instant of water from the water separation tower while maintaining the catalyst temperature in the reactor at 72 ° C. From was considered as reaction time. The volume ratio of the reaction solution and the wet resin catalyst was 0.65.
반응기의 온도는 반응기 내부에 유리 Thermowell을 설치하여 촉매층의 Axial 온도 Profile을 측정하였으며, 본 발명에 사용된 반응기에서는 촉매층의 온도 Profile이 거의 일정한 경향을 보이는 정온 운전이었음을 알 수 있었다. 부틸아크릴레이트 생성 반응의 열역학적 현상을 고려하여보면 약간의 발열을 동반하는 것으로 알려져 있으나 본 반응기의 촉매층 정온 운전에는 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 분석되었다. 또한, 반응액이 열교환기를 거치면서 Boiling State에 이르는 것을 육안으로 확인할 수 있었다.The temperature of the reactor was measured by installing a glass thermowell inside the reactor to measure the Axial temperature profile of the catalyst layer. In the reactor used in the present invention, it was found that the temperature profile of the catalyst layer was a constant temperature operation showing a nearly constant tendency. Considering the thermodynamic phenomenon of the butyl acrylate formation reaction, it is known to be accompanied by a slight exotherm, but it was analyzed that it does not have a significant effect on the catalyst bed constant temperature operation of the reactor. In addition, it was visually confirmed that the reaction solution reached the boiling state while passing through the heat exchanger.
생성된 수분은 수분리 탑에서 연속적으로 제거되었으며, 반응액은 계속 Recycle 시켜주면서 일부를 시간에 따라 Sampling하는 Semibatch 형태의 수행 방식을 취하였다. 반응기와 연결되어 있는 수분리 탑 탑상에서의 압력은 135Torr이었으며, 전체 Semibatch 반응시간은 300분이었다. 반응기 하부에서 순환되는 반응액은 30분 간격으로 Sampling 및 분석되었다.The produced water was continuously removed from the water separation tower, and the reaction solution was continuously recycled, and a semibatch-type execution method was performed in which some of the water was sampled over time. The pressure on the water separation tower tower connected to the reactor was 135 Torr, and the total semibatch reaction time was 300 minutes. The reaction solution circulated at the bottom of the reactor was sampled and analyzed at 30 minute intervals.
수분제거 및 반응실험 시, 70% 부탄올과 30%의 부틸아크릴레이트 용액에 용해된 아민류의 중합금지제인 PT(Phenothiazine)이 전체 반응기내 반응액 중량 기준 3000ppm이상이 되도록 반응기에 투입되었으며 소량의 공기가 열교환기 하부로 연속적으로 유입되었다.During the water removal and reaction experiment, PT (Phenothiazine), a polymerization inhibitor of amines dissolved in 70% butanol and 30% butyl acrylate solution, was introduced into the reactor so that the total amount of the reaction solution was 3000 ppm or more. Continuously flowed into the bottom of the heat exchanger.
이 실험은 아크릴산의 전환율에 초점을 두어 실시되었으며 반응 Batch시간 기준 각 90, 120, 150 및 180분일 때 아크릴산 기준 전환율이 각 79%, 86%, 88% 및 92%이었다.This experiment focused on the conversion of acrylic acid and the conversion rates based on acrylic acid were 79%, 86%, 88% and 92% at 90, 120, 150 and 180 minutes for each batch of reaction time.
기 언급된 바와 같이 반응기 하부에 Vapor Pocket의 형성으로 인한 운전상의 장애는 전혀 없었다.As mentioned earlier, there were no operational difficulties due to the formation of Vapor Pocket at the bottom of the reactor.
[실시예 2]Example 2
본 실시예 2에서는 반응기 및 열교환기 등 실시예 1에서 사용된 장치를 그대로 이용하는 한편 조제 반응액 및 촉매량, 반응 조건, 반응수행 방식, 중합 금지제의 투여 또한 동일하게 하여 실시예 1과의 비교 실험의 타당성을 높였다. 다만, 실시예 1과 다른 조건 및 장치는 실시예 1에 사용된 수분리 베쎌을 사용하지 않은 점과 불포화 카르복실산 에스테르류의 개량된 제조 방법 및 이의 새로운 제조 장치(특허 출원 제94-12614호)발명에 언급된 바와 같이 반응액을 촉매층 위에서 아래로 흐르게 하면서 순환시키는 방식의 실험이었다는 점이었다.In the present Example 2, the apparatus used in Example 1, such as a reactor and a heat exchanger, was used as it was, while the preparation of the reaction solution and the amount of catalyst, reaction conditions, the manner of carrying out the reaction, and the administration of the polymerization inhibitor were also the same. Increased the validity of However, the conditions and apparatus different from those of Example 1 are different from those of using the water separation vacuum used in Example 1, and the improved manufacturing method of unsaturated carboxylic acid esters and the new manufacturing apparatus thereof (Patent Application No. 94-12614). As mentioned in the present invention, the reaction solution was circulated while flowing down from above the catalyst bed.
실험 결과로는 아크릴산 기준 전환율이 반응 Batch시간 기준 각 90, 120, 180분일 때 각 72%, 78%, 85% 및 87%이었다.The experimental results were 72%, 78%, 85%, and 87% of acrylic acid conversion at 90, 120, and 180 minutes of reaction batch time.
감압 운전상에서 간헐적으로 촉매층과 반응기 하부 사이에 약간의 Vapor Pocket이 형성 되었으며, 촉매층 극하단의 반응액의 흐름을 살펴 본 결과, 액이 Channeling현상을 이루며 촉매층을 통과하는 것이 관찰되었다. 이는 반응액과 촉매층 간의 지역화 현상을 보여주고 있는 것이다.In the depressurization operation, some vapor pockets were formed intermittently between the catalyst bed and the bottom of the reactor. As a result of examining the flow of the reaction liquid at the lower end of the catalyst bed, it was observed that the fluid passed through the catalyst bed as a channeling phenomenon. This shows the localization phenomenon between the reaction solution and the catalyst bed.
Claims (9)
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