KR100380017B1 - Manufacturing method of unsaturated carboxylic ester by continuous process - Google Patents

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KR100380017B1 KR10-1998-0061481A KR19980061481A KR100380017B1 KR 100380017 B1 KR100380017 B1 KR 100380017B1 KR 19980061481 A KR19980061481 A KR 19980061481A KR 100380017 B1 KR100380017 B1 KR 100380017B1
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Abstract

본 발명은 불포화 카르복실산 에스테르류를 연속적으로 제조하는 방법으로서, 양이온 교환 수지 촉매 존재 하에서 탄소수 1 내지 10개의 지방족 알코올과 불포화 카르복실산을 에스테르화 반응시킬 때, 반응물의 조성비를 변화시켜서 반응생성물이 적합한 조성을 갖도록 함으로써, 에스테르류의 반응 및 분리 공정을 최적화하여 불포화 카르복실산의 에스테르를 높은 수율로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for continuously producing unsaturated carboxylic acid esters, and when the esterification reaction of an aliphatic alcohol having 1 to 10 carbon atoms with an unsaturated carboxylic acid in the presence of a cation exchange resin catalyst, the reaction product is changed by changing the composition ratio of the reactants. By having this suitable composition, the present invention relates to a process for producing esters of unsaturated carboxylic acids in high yield by optimizing the reaction and separation processes of esters.

Description

연속 공정에 의한 불포화 카르복실산 에스테르류의 제조 방법Method for producing unsaturated carboxylic acid esters by a continuous process

본 발명은 불포화 카르복실산 에스테르류의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응 생성물의 조성을 최적화함으로써, 반응기에서 에스테르의 생성수율을 극대화하고 분리 공정에서 원활한 산 분리가 달성되게 하여 불포화 카르복실산 에스테르류를 높은 수율로 연속적으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing unsaturated carboxylic acid esters, and more particularly, by optimizing the composition of the reaction product, maximizing the yield of ester production in the reactor and smooth acid separation in the separation process to achieve the unsaturated carboxylic acid It relates to a process which can continuously produce esters in high yield.

일본 공개특허공보 제63-17844호에는 균일상(homogeneous) 액상 촉매 대신이상(heterogeneous) 수지 촉매를 사용하여 에스테르화 반응을 수행하는 경우 수지 촉매의 낮은 기계적 강도 및 열 저항성으로 인해 에스테르 제조 공정의 상업화시 수반되는 문제점을 개시하고 있을 뿐만 아니라, 생성된 반응 생성물 중 미반응 불포화 카르복실산, 물 및 해당 지방족 알코올도 알코올 및 에스테르를 공비 증류를 통하여 분리하는 경우, 물과 미반응 불포화 카르복실산 간의 강한 친화력으로 인하여 산분리 공비 증류탑의 탑 상부로 산이 토출되는 등의 많은 문제점이 있음을 지적하고 있다. 상기한 문제점을 해결하기 위하여 일본 공개특허공보 제49-41413호에는 물과 불포화 카르복실산 간의 친화력을 감소시키기 위하여 물과 더 큰 친화력을 갖는 유기 용매를 첨가하는 방법을 제시하고 있으나, 반응 후 유기 용매의 회수 및 분리를 위한 별도의 공정이 추가되어 경제적인 측면에서 바람직하지 못하다는 문제점이 있다. 또한, 산 분리탑 하부 내의 산의 비율을 감소시키기 위해 상대적으로 해당 지방족 알코올의 양을 증가시켜 에스테르화 반응을 정방향으로 유도하는 방법도 있으나, 이 방법은 반응 후, 과량으로 사용된 지방족 알코올의 정제 및 회수 공정에 많은 비용이 들고, 반응기 용량 및 유틸리티(utility) 사용도 증가하여 경제적인 면에서 불리하다는 문제점이 있다. 미국 특허 제4,464,229호에는 분리탑에서 반응 생성물의 분리 효율을 증가시키기 위하여 분리탑의 단수와 환류비를 증가시키는 방법을 개시하고 있으나, 탑 하부 조성 조건에서 산과 물이 동반 증류되는 경우 단수와 환류비와 관계없이 산이 탑 상부로 이동하여 분리 효율을 감소시킨다.Japanese Patent Laid-Open No. 63-17844 discloses the commercialization of an ester production process due to the low mechanical strength and heat resistance of the resin catalyst when the esterification reaction is carried out using a heterogeneous resin catalyst instead of a homogeneous liquid catalyst. Not only discloses the problems associated with the reaction, but also the unreacted unsaturated carboxylic acid, water and the corresponding aliphatic alcohol in the resulting reaction product, when the alcohol and the ester are separated through azeotropic distillation, It is pointed out that there are many problems such as the acid is discharged to the top of the tower of the acid separation azeotropic column due to the strong affinity. In order to solve the above problems, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 49-41413 proposes a method of adding an organic solvent having a greater affinity with water in order to reduce the affinity between water and unsaturated carboxylic acid. A separate process for the recovery and separation of the solvent is added, which is disadvantageous in terms of economics. In addition, in order to reduce the proportion of acid in the lower part of the acid separation column, there is also a method of increasing the amount of the corresponding aliphatic alcohol to induce the esterification reaction in the forward direction, but this method purifies the aliphatic alcohol used in excess after the reaction. And there is a problem in that the recovery process is expensive, the reactor capacity and the use of utility (economic) is also increased and economically disadvantageous. U.S. Patent No. 4,464,229 discloses a method for increasing the stage and reflux ratio of a separation column in order to increase the separation efficiency of the reaction product in the separation column, but the relationship between the stage and reflux ratio when the acid and water are distilled together under the column composition conditions The acid moves to the top of the tower, reducing the separation efficiency.

미국 특허 제4,464,229호에는 불포화 카르복실산 에스테르류를 상업적으로 제조하는 경우, 경제성, 운전의 용이성 및 공정 단순화 등 여러 측면에서 고려해볼 때 반응기의 반응 및 분리 공정의 조건을 조절하여 분리탑으로 유입되는 반응생성물의 조성을 조절하는 것이 고수율로 불포화 카르복실산 에스테르류를 수득할 수 있는 가장 효과적인 방법이라고 개시하고 있다. 미국 특허 제5,645,696호에는 고정층 촉매 반응기를 이용하고 반응 생성물의 조성이 물 약 0 내지 1 중량%, 불포화 카르복실산 약 10 내지 15 중량%, 지방족 알코올 약 20 내지 26 중량% 및 불포화 카르복실산 에스테르 약 60 내지 65 중량%인 경우를 개시하고 있으나, 지방족 알코올의 조성이 10% 이상이어서, 연속 공정으로 운전시 산 분리탑에서의 에스테르 분리 효율은 크게 감소하고, 분리탑 상부 증기 조성 내 지방족 알코올의 비율이 증가하게 되어 반응기의 효율 개선에 의한 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.U.S. Patent No. 4,464,229 discloses that commercially prepared unsaturated carboxylic acid esters are introduced into a separation column by controlling the reaction and separation conditions of the reactor in consideration of economics, ease of operation and process simplification. It is disclosed that controlling the composition of the reaction product is the most effective way to obtain unsaturated carboxylic esters in high yield. U.S. Patent 5,645,696 uses a fixed bed catalytic reactor and the composition of the reaction product is about 0 to 1% by weight of water, about 10 to 15% by weight of unsaturated carboxylic acid, about 20 to 26% by weight of aliphatic alcohol and unsaturated carboxylic ester Although the case of about 60 to 65% by weight is disclosed, the composition of the aliphatic alcohol is 10% or more, so that the efficiency of ester separation in the acid separation column when operating in a continuous process is greatly reduced, Since the ratio is increased, there is a problem in that the effect of improving the efficiency of the reactor cannot be obtained.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양이온 교환 수지 촉매 존재 하에서 탄소수 1 내지 10개의 지방족 알코올과 불포화 카르복실산을 에스테르화 반응시킬 때, 반응 생성물이 적합한 조성을 갖도록 함으로써 반응 생성물의 분리 공정을 최적화하여 불포화 카르복실산 에스테르를 높은 수율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and when the esterification reaction of an aliphatic alcohol having 1 to 10 carbon atoms with an unsaturated carboxylic acid in the presence of a cation exchange resin catalyst, the reaction product has a suitable composition so that the reaction product is separated. It is an optimization to provide a process for producing unsaturated carboxylic esters in high yield.

도 1은 본 발명의 공정도.1 is a process diagram of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 촉매 반응기 2: 반응기내 촉매층1: catalytic reactor 2: catalyst bed in reactor

3: 반응기내 필터 4: 수 분리탑3: in-reactor filter 4: water separation column

5: 열 교환기 6: 산 분리탑5: heat exchanger 6: acid separation tower

7: 디캔터 8: 산 분리탑 리시버7: Decanter 8: Mountain Separator

9: 순환 펌프 10: 제1 응축기9: circulation pump 10: first condenser

11: 제2 응축기11: second condenser

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탄소수 1 내지 10개의 지방족 알코올과 불포화 카르복실산을 에스테르화 반응시키는 경우, 반응 생성물이 물 약 2 중량% 이하, 불포화 카르복실산 약 10 내지 13 중량%, 지방족 알코올 약 7 내지 10 중량% 및 불포화 카르복실산 에스테르 약 70 내지 80 중량%의 조성을 갖게함으로써, 산 분리탑에서 반응 생성물의 분리 효율을 증가시켜 높은 수율로 불포화 카르복실산 에스테르를 연속적으로 제조하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, when the esterification reaction of an aliphatic alcohol having 1 to 10 carbon atoms with an unsaturated carboxylic acid, the reaction product is about 2% by weight or less of water, about 10 to 13% by weight of unsaturated carboxylic acid , Having a composition of about 7 to 10% by weight of aliphatic alcohol and about 70 to 80% by weight of unsaturated carboxylic acid ester, thereby increasing the separation efficiency of the reaction product in an acid separation column to continuously produce unsaturated carboxylic acid ester in high yield. Provide a way to.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서는 불포화 카르복실산 에스테르를 높은 수율로 제조하기 위하여 반응물의 순환 방향이 위에서 아래로 향하는 고정층 촉매 반응기를 사용하고, 반응 생성물의 일부를 반응기 외부에 위치하는 열 교환기로 강제 순환시켜서 반응기에 필요한 열량을 간접적으로 공급하는 방식을 취한다. 이 방식에 의하여 반응물의 교반으로 인한 물리적 손상 및 직접 가열에 의한 촉매의 활성 저하 문제 등 종래의 촉매 사용에 따른 문제점들을 제거한다. 그리고 불포화 카르복실산 에스테르의 생성 반응과 분리를 연속적으로 수행할 경우, 반응기에서 에스테르의 생성 수율을 극대화함과 동시에 산 분리탑에서 미반응된 산과 생성된 에스테르를 효과적으로 분리하기 위한 반응 및 분리 조건을 사용한다.In the present invention, in order to prepare unsaturated carboxylic acid ester in high yield, a fixed bed catalytic reactor in which the circulation direction of the reactant is directed from top to bottom is used, and a part of the reaction product is forced to a heat exchanger located outside the reactor, thereby requiring the reactor. Indirectly supply calories. This method eliminates the problems associated with the use of conventional catalysts, such as physical damage due to the agitation of the reactants and degradation of the catalyst activity by direct heating. And when the reaction and separation of the unsaturated carboxylic acid ester is carried out continuously, the reaction and separation conditions for effectively separating the unreacted acid and the produced ester in the acid separation column while maximizing the yield of the ester in the reactor use.

본 발명의 주요 장치 및 공정도는 도 1에 도시되어 있고, 이하에서는 도 1을 기준으로 본 발명을 상세하게 설명한다. 통상의 강산성 양이온 교환 수지로 충전된 반응기(1)로는 불포화 카르복실산 및 탄소수 1 내지 10개의 지방족 알코올이 반응기 외부에서 혼합되어 파이프(12)를 통하여 유입되고, 산 분위기하에서 에스테르화 반응을 일으켜 상응하는 카르복실산 에스테르와 물을 생성한다.The main apparatus and process diagram of the present invention are shown in FIG. 1, and the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the reactor (1) filled with a conventional strongly acidic cation exchange resin, unsaturated carboxylic acid and aliphatic alcohol having 1 to 10 carbon atoms are mixed outside the reactor and introduced through the pipe (12), and an esterification reaction occurs under an acid atmosphere to produce a corresponding reaction. To produce carboxylic ester and water.

상기 불포화 카르복실산으로는 아크릴산, 메타크릴산 등이 사용될 수 있고, 상기 지방족 알코올로는 부탄올, 2-에틸-헥산올 등이 사용될 수 있다.Acrylic acid, methacrylic acid, and the like may be used as the unsaturated carboxylic acid, and butanol, 2-ethyl-hexanol, and the like may be used as the aliphatic alcohol.

상기 에스테르화 반응은 가역 반응으로서 반응의 평형이 정반응 쪽으로 향하도록 유지되어야 에스테르의 생성 수율을 증가시킬 수 있으므로, 반응에서 생성된 물은 반응기 상부와 연결된 수 분리탑에서 연속적으로 제거된다. 상기한 에스테르화 반응과 분리 공정을 연속적으로 수행함에 있어서는 반응기 내 반응 효율을 최적화하고, 산 분리탑에서는 유입된 반응 생성물 중 미반응 불포화 카르복실산은 탑 하부로, 불포화 카르복실산 에스테르는 최대한 많은 양을 탑 상부로 이동시켜 분리하는 조건을 확립하는 것이 불포화 카르복실산 에스테르를 높은 수율로 수득하는데 있어서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 이 중 반응기 내의 반응 효율은 반응에 사용된 촉매량, 반응 온도 및 불포화 카르복실산과 해당 지방족 알코올의 몰비 등에 의해 결정된다. 상기 촉매의 충진량은 3.5 리터 반응기 내에 촉매 젖은 중량 기준으로 1100 내지 1900 g이다. 촉매 충진량은 반응물의 체류 시간과 관계가 있는데, 반응물의 촉매 내 체류 시간은 반응물 단위 유량당 촉매량으로 나타낸다. 일반적으로 고정층 촉매 반응기에서는 반응물의 촉매 내 체류 시간이 생성물의 수율에 큰 영향을 미친다. 본 발명의 반응물의 체류 시간은 1.0 내지 2.0 시간이다.The esterification reaction is a reversible reaction, so that the equilibrium of the reaction must be maintained towards the forward reaction to increase the yield of the ester, so that the water produced in the reaction is continuously removed in a water separation column connected to the top of the reactor. In carrying out the above-mentioned esterification reaction and separation process continuously, the reaction efficiency in the reactor is optimized, and in the acid separation column, unreacted unsaturated carboxylic acid is introduced into the bottom of the reaction product and unsaturated carboxylic acid ester is as much as possible. Establishing the conditions for the separation by moving to the top of the column is one of the most important factors in obtaining unsaturated carboxylic acid esters in high yield. Of these, the reaction efficiency in the reactor is determined by the amount of catalyst used in the reaction, the reaction temperature and the molar ratio of the unsaturated carboxylic acid and the corresponding aliphatic alcohol. The amount of catalyst charged is 1100 to 1900 g by weight of catalyst in the 3.5 liter reactor. The amount of catalyst charge is related to the residence time of the reactants, where the residence time in the catalyst is expressed as the amount of catalyst per unit reactant flow rate. Generally, in fixed bed catalytic reactors, the residence time in the catalyst of the reactant has a great influence on the yield of the product. The residence time of the reactants of the present invention is 1.0 to 2.0 hours.

일정량으로 투입되는 반응물을 기준으로 하여 촉매 사용량이 적합한 범위 이상이 되면 반응물의 촉매층 내 체류 시간이 길어지게 되고, 이는 반응물 및/또는 생성물 간의 반응 기회를 증가시켜 반응물의 전환율을 향상시키지만, 길어진 체류시간의 영향으로 반응물의 반응 기회 뿐 아니라 부산물의 생성 기회도 증가시켜 결과적으로 에스테르의 생성 수율은 낮아지게 되고, 에스테르류의 제조에 대한 촉매의 단위 부피당 경제성이 떨어지게 된다. 촉매가 적합한 범위 이하의 양으로 충진될 경우 반응물의 촉매층 내 체류 시간이 짧아져 반응 평형에 도달하지 못하여 반응물의 전환율이 감소하여 에스테르 생성 수율도 낮아지게 된다.If the amount of catalyst used exceeds a suitable range based on the amount of reactants added, the residence time in the catalyst layer of the reactants becomes longer, which increases the reaction chance between the reactants and / or products, thereby improving the conversion rate of the reactants, but the longer residence time. In addition, the reaction yield of the reactants as well as the production of by-products increases, resulting in lower yields of esters, and less economical per unit volume of catalyst for the production of esters. When the catalyst is filled in an amount below the suitable range, the residence time in the catalyst layer of the reactants is shortened, so that the reaction equilibrium is not reached, and the conversion rate of the reactants is reduced, thereby lowering the yield of ester production.

상기 반응 온도는 60 내지 90℃, 바람직하게는 70 내지 80℃이다. 반응 온도가 90℃ 이상으로 운전되면 반응물의 활동도가 증가하여 부산물 생성이 증가하고, 60℃ 이하이면 반응 속도가 감소하여 반응 평형에 도달하는 시간이 느려져 전환율이 감소한다.The reaction temperature is 60 to 90 ℃, preferably 70 to 80 ℃. When the reaction temperature is operated above 90 ℃ the activity of the reactants increases to increase the by-products production, below 60 ℃ the reaction rate decreases to slow the time to reach the reaction equilibrium to decrease the conversion rate.

상기 반응 압력은 100 내지 150 토르(torr), 바람직하게는 100 내지 120 토르이다.The reaction pressure is 100 to 150 torr, preferably 100 to 120 torr.

반응 생성물 중의 일부는 반응에 따른 연속 단계인 산 분리탑으로 보내지고, 여기서는 미반응 산과 지방족 알코올, 물 및 생성 에스테르를 분리하는 단계로서, 해당 미반응 지방족 알코올, 물 및 에스테르는 각각의 이성분 또는 삼성분 공비 조성에 의한 증류로 산 분리탑의 탑정으로 분리된다. 이러한 산 분리탑의 분리 효율은 산 분리탑으로 유입되는 반응 생성물의 조성에 크게 의존하고, 반응 생성물의 조성은 위에서 열거한 반응기 내 반응물의 몰비에 의해 크게 영향을 받는다. 반응기 내로 유입되는 반응액 중 프레쉬(fresh) 해당 지방족 알코올 및 산의 몰비는 1.0 내지 1.8, 바람직하게는 1.1 내지 1.4로 유지되며 반응된다. 반응기 내로 지방족 알코올이 과량으로 유입되면 반응기 내의 부산물 생성의 기회도 증가하여 하기 반응식 1Some of the reaction products are sent to an acid separation column, which is a continuous step according to the reaction, where the unreacted acid and aliphatic alcohol, water and the resulting ester are separated, wherein the unreacted aliphatic alcohol, water and ester are each binary or Distillation by ternary azeotropy separates the column top of the acid separation tower. The separation efficiency of such an acid separation tower depends largely on the composition of the reaction product flowing into the acid separation column, and the composition of the reaction product is greatly influenced by the molar ratios of the reactants in the reactors listed above. The molar ratio of the fresh corresponding aliphatic alcohol and acid in the reaction solution introduced into the reactor is maintained at 1.0 to 1.8, preferably 1.1 to 1.4, and reacted. When an excess amount of aliphatic alcohol is introduced into the reactor, the opportunity for the formation of by-products in the reactor also increases, and the following reaction formula 1

[반응식 1]Scheme 1

에서 보는 바와 같이 에스테르 수율에 영향을 준다. 분리 공정에서 탑 상부의 증기조성에 지방족 알코올의 비율이 증가하면 생성된 에스테르의 선택도를 저하시켜 분리 효율을 감소시키고, 지방족 알코올 회수 및 정제 과정에 많은 에너지가 필요하게 되어 많은 비용이 소요된다. 반응기 내로 유입되는 산이 과량이면 지방족 알코올과 유사하게 하기 반응식 2As can be seen, the yield is affected. In the separation process, an increase in the ratio of aliphatic alcohol to the steam composition at the top of the column lowers the selectivity of the produced esters, thereby reducing the separation efficiency, and requires a lot of energy for aliphatic alcohol recovery and purification. Too much acid entering the reactor is analogous to aliphatic alcohols

[반응식 2]Scheme 2

에서 보는 바와 같이 생성된 에스테르와 반응하여 부산물을 생성시켜서 에스테르의 생성 수율을 감소시키고, 폴리머 생성이 증가하여 촉매 활성이 저하되고, 후속 공정에서 반응 생성물의 정제가 어려워지는 문제점이 있다.As can be seen by reacting with the produced esters to produce by-products to reduce the yield of the esters, the polymer production is increased, the catalytic activity is lowered, there is a problem that it is difficult to purify the reaction product in the subsequent process.

상기한 반응 조건하에서 산 분리탑에서의 분리 공정을 효율적으로 수행하기 위한 최적 반응 생성물의 조성은 물 약 0 내지 2 중량%, 지방족 알코올 약 7 내지 10 중량%, 불포화 카르복실산 약 10 내지 13 중량% 및 불포화 카르복실산 에스테르 약 75 내지 83 중량%이다. 미반응 지방족 알코올이 10 중량%를 초과하는 조성을 가진 반응 생성물이 산 분리탑으로 유입되면, 산 분리탑 내에서 미반응 불포화 카르복실산과 반응 생성물의 분리는 원활히 이루어지나, 탑 상부에서 불포화 카르복실산 에스테르의 비율은 현격히 감소하고 지방족 알코올의 비율이 증가하게 된다. 따라서, 최종적으로 얻어지는 불포화 카르복실산 에스테르의 양은 감소하고, 반응기 효율이 증가하더라도 에스테르의 생산성은 낮아진다. 또한, 반응 생성물 조성 중 불포화 카르복실산이 13 중량%를 초과하여 존재하면 분리탑 내에서 미반응 산과 반응 생성물의 분리 효율이 감소하여 탑 상부에 미반응 산이 토출될 가능성이 증가하게 된다. 산 분리탑에서 미반응 산을 분리하지 못한 에스테르는 제품으로 얻어지는 마지막 단계에까지 산이 동반되어 에스테르의 순도를 저하시킴으로써, 별도의 분리공정을 거쳐야 되는 등 공정상의 경제성을 악화시킨다. 따라서, 고정층 촉매 반응기를 사용하여 연속 공정에 의한 불포화 카르복실산 에스테르류의 제조 공정에 있어서, 본 발명에서 얻어진 반응 생성물의 조성은 반응기와 분리탑을 연계시 최적의 효율을 보이고 있음을 알 수 있다.Under the above reaction conditions, the optimum reaction product composition for efficiently carrying out the separation process in the acid separation column is about 0 to 2% by weight of water, about 7 to 10% by weight of aliphatic alcohol, about 10 to 13% by weight of unsaturated carboxylic acid. % And about 75 to 83 weight percent unsaturated carboxylic ester. When a reaction product having a composition of more than 10% by weight of unreacted aliphatic alcohol is introduced into the acid separation column, separation of the unreacted unsaturated carboxylic acid and the reaction product in the acid separation column is performed smoothly, but the unsaturated carboxylic acid at the top of the column is The proportion of esters is significantly reduced and the proportion of aliphatic alcohols is increased. Thus, the amount of unsaturated carboxylic acid ester finally obtained decreases, and the productivity of the ester decreases even if the reactor efficiency increases. In addition, the presence of more than 13% by weight of unsaturated carboxylic acid in the reaction product composition reduces the separation efficiency of the unreacted acid and the reaction product in the separation column increases the possibility of discharge of the unreacted acid on the top of the column. The esters that do not separate the unreacted acid from the acid separation column deteriorate the economics of the process, such as having to undergo a separate separation process by accompanying the acid to the last step to obtain the product to reduce the purity of the ester. Therefore, in the process of producing unsaturated carboxylic acid esters by a continuous process using a fixed bed catalytic reactor, it can be seen that the composition of the reaction product obtained in the present invention shows the optimum efficiency when linking the reactor and the separation column. .

본 발명의 공정을 도 1을 기준으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the process of the present invention with reference to Figure 1 as follows.

반응기(1)는 통상의 양이온 교환 수지(2)가 고정층 형태로 충진되어 있고 반응기 하부엔 촉매 호울더로 필터(3)가 내장되어 있다. 외벽이 단열된 반응기(1)로 반응 생성물 중 일부가 반응기 외부에 위치한 열 교환기(5)를 거치면서 반응에 필요한 열량을 공급받는 간접 가열방식을 취한다. 반응물로 사용되는 불포화 카르복실산과 탄소수 1 내지 10개의 지방족 알코올은 파이프(12)를 통해 반응기(1)로 유입된다. 반응기(1)로 유입된 반응물은 촉매층(2)과 접촉하여 에스테르화 반응을 일으키고, 상응하는 불포화 카르복실산 에스테르와 물을 생성하게 된다. 에스테르화 반응은 가역 반응으로서 정반응으로의 반응성을 높이기 위해서는 생성된 수분을 반응기(1) 내에서 효율적으로 제거해 주어야 한다. 따라서, 반응기에 부착된 수 분리탑(4)에서 반응에서 생성된 수분이 제거되는데, 생성된 수분은 지방족 알코올 및 에스테르와 공비 조성을 이루며 파이프(16)를 통해 수 분리탑(4)으로 이송되어진다. 이송된 기체는 제1 응축기(10)를 거쳐 액화된 후, 디캔터(decanter)(7)에서 유기층과 물층으로 분리된다. 이 중 유기층은 파이프(19)를 거쳐 수 분리탑(4) 상층으로 공급되는 지방족 알코올과 함께 수 분리탑(4) 상층으로 환류되고, 파이프(17)를 통해 반응기로 이송되어 반응기로부터 수 분리탑(4)으로의 산의 토출을 방지한다. 수 분리탑(4)으로 이송된 기체에는 미반응 불포화 카르복실산이 함유되어 있지않다. 물층은 파이프(20)를 통해 리시버(8)로 이송된다. 반응기 탑저물(반응 생성물 및 미반응 물질)은 파이프(13 및 14)를 거쳐 순환 펌프(9)를 통해 일부는 열 교환기(5)로 이송되고, 열 교환기(5)에서 반응에 필요한 열량을 공급받은 후, 파이프(15)를 거쳐 반응기(1) 상부로 공급된다. 열 교환기의 열 매체는 파이프(26)를 통해 유입된 후, 반응기 순환액에 열량을 공급하고 파이프(27)를 통해 유출된다. 반응기(1) 탑저물의 일부는 순환 펌프(9)를 거쳐 파이프(18)를 통해 산 분리탑(6) 하부로 유입된다. 산 분리탑(6)은 이론 단수 30단 이상의 다공 트레이를 사용한다. 산 분리탑(6)에 유입되는 물질은 물, 지방족 알코올, 불포화 카르복실산 및 불포화 카르복실산 에스테르로 구성되어 있다. 이 중 물, 에스테르 및 지방족 알코올들이 각각의 공비 조성에 의해 산 분리탑(6) 상부로 이동하게 된다. 유입된 반응 생성물 중 불포화 카르복실산을 포함한 상부로 분리되지 않은 물질이 산 분리탑(6) 하부에 남게 되고, 이러한 방법으로 반응 생성물과 미반응 카르복실산의 분리가 수행된다. 산 분리탑(6) 상부로 산의 토출되는 것을 억제하기 위하여 증류액의 환류를 실시하고, 반응기(1)로부터 유입되는 반응 생성물의 조성비를 일정하게 유지시켰다. 산 분리탑(6) 상부로 이동한 기체는 제2 응축기(11)를 거쳐 액화된 후, 파이프(28)를 통해 리시버(8)로 이송되고, 여기서 유기층과 물층으로 분리된다. 유기층과 물층의 일부는 다시 각각 파이프(21 및 22)를 거쳐 산 분리탑(6) 상부로 환류되어 산 분리탑(6) 하부에서 상부로의 산의 토출을 방지한다. 환류된 후 남은 유기층과 물층은 각각 파이프(23 및 24)를 통해 후 정제계로 이송된다. 산 분리탑(6) 하부의 미반응 불포화 카르복실산을 포함한 용액은 파이프(25)를 통해 반응기(1)로 순환되어 재사용하게 된다.The reactor 1 is filled with a conventional cation exchange resin 2 in the form of a fixed bed, and a filter 3 is built into the catalyst holder at the bottom of the reactor. The outer wall of the reactor (1) is indirect heating method in which a part of the reaction product is supplied with the amount of heat required for the reaction through the heat exchanger (5) located outside the reactor. Unsaturated carboxylic acids and aliphatic alcohols having 1 to 10 carbon atoms used as reactants enter the reactor (1) via a pipe (12). The reactant introduced into the reactor 1 is brought into contact with the catalyst bed 2 to cause an esterification reaction, producing a corresponding unsaturated carboxylic acid ester and water. The esterification reaction is a reversible reaction and in order to increase the reactivity to the forward reaction, the generated water must be efficiently removed in the reactor 1. Accordingly, the water generated in the reaction is removed in the water separation tower 4 attached to the reactor, and the water generated is azeotropic with the aliphatic alcohol and ester and is transferred to the water separation tower 4 through the pipe 16. . The conveyed gas is liquefied via the first condenser 10 and then separated into an organic layer and a water layer in a decanter 7. Of these, the organic layer is refluxed with the aliphatic alcohol supplied to the upper portion of the water separation tower 4 through the pipe 19 to the upper portion of the water separation tower 4, and is transferred to the reactor through the pipe 17 to be separated from the reactor. Discharge of acid to (4) is prevented. The gas sent to the water separation tower 4 does not contain unreacted unsaturated carboxylic acid. The water layer is transferred to the receiver 8 via a pipe 20. The reactor bottoms (reaction products and unreacted materials) are passed through pipes 13 and 14 to a heat exchanger 5, in part via a circulation pump 9, to supply the heat required for the reaction in the heat exchanger 5. After receiving, the pipe 15 is supplied to the upper portion of the reactor 1. The heat medium of the heat exchanger enters through pipe 26 and then supplies heat to the reactor circulating fluid and exits through pipe 27. A portion of the bottoms of the reactor 1 enter the bottom of the acid separation tower 6 via a pipe 18 via a circulation pump 9. The acid separation column 6 uses a porous tray of 30 or more stages in theory. The material flowing into the acid separation column 6 is composed of water, aliphatic alcohol, unsaturated carboxylic acid and unsaturated carboxylic acid ester. Among them, water, ester and aliphatic alcohols are moved to the top of the acid separation tower 6 by the respective azeotropic composition. In the introduced reaction product, material not separated to the top including unsaturated carboxylic acid remains at the bottom of the acid separation column 6, and in this way, separation of the reaction product and unreacted carboxylic acid is performed. The reflux of the distillate was performed in order to suppress the discharge of acid to the top of the acid separation tower 6, and the composition ratio of the reaction product flowing in from the reactor 1 was kept constant. The gas moved to the top of the acid separation tower 6 is liquefied through the second condenser 11 and then transferred to the receiver 8 through the pipe 28, where it is separated into an organic layer and a water layer. Some of the organic layer and the water layer are again refluxed through the pipes 21 and 22 to the top of the acid separation tower 6 to prevent discharge of acid from the bottom of the acid separation tower 6 to the top. The organic layer and the water layer remaining after reflux are transferred to the post purification system through pipes 23 and 24, respectively. The solution containing the unreacted unsaturated carboxylic acid under the acid separation tower 6 is circulated through the pipe 25 to the reactor 1 for reuse.

상기 반응기(1) 및 산 분리탑(6)에는 불포화 카르복실산 에스테르의 생성 반응과 미반응 카르복실산 분리시, 중합 방지를 위하여 중합 금지제인 PT(phenothiazine)를 소량으로 공기와 함께 투입한다.In the reactor 1 and the acid separation column 6, PT (phenothiazine), which is a polymerization inhibitor, is introduced together with air in a small amount in order to prevent polymerization during the reaction of the unsaturated carboxylic acid ester and the separation of the unreacted carboxylic acid.

다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한 것이다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예 1, 2 및 3은 반응 및 분리 공정을 연계 수행시 에스테르류 생성 반응 및 분리 공정의 최적화를 가질 수 있는 실험 조건내의 결과들이다.The following presents preferred examples and comparative examples to aid in understanding the invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the present invention is not limited to the following examples. Examples 1, 2 and 3 below are results within experimental conditions that may have optimization of ester production reactions and separation processes when linking the reaction and separation processes.

실시예 1Example 1

본 실험은 부틸 아크릴레이트 제조 공정을 대상으로 하였다. 반응에는 3.5 리터 용량의 초자 반응기를 사용하였다. 열 교환기는 쉘 앤드 튜브 형식의 초자로 제작되었다. 3.5 리터 초자 반응기에는 젖은 부피 2.0 리터의 강산성 양이온 교환수지 촉매(Rohm & Hass 사의 Amberlyst 39)를 충진시켰다. 촉매로는 여분의 산을 제거하기 위한 세척 공정과 부틸 아크릴레이트 60%, 아크릴산 30% 및 부탄올 10%의 혼합액을 이용한 수분 제거 공정으로 전처리 작업을 수행하였다. 반응기는 수 분리탑 상부 압력이 110 토르, 산 분리탑 상부 압력이 190 토르가 되도록 감압 운전하였다. 부탄올 및 아크릴산의 몰비가 1.32(부탄올/아크릴산=1.32)가 되도록 혼합한 후, 반응물 1.3 내지 1.5 리터를 반응기에 유입시킨 후, 반응 생성물을 약 2시간 정도 순환시키고, 반응 온도를 약 75℃로 승온한 후, 반응물을 400 g/시간으로 연속적으로 반응기에 유입시켰다. 산 분리탑 하부로부터 순환되어 반응기에 유입되는 순환액의 조성은 물 약 2%, 부탄올 약 8%, 부틸 아크릴레이트 약 63% 및 아크릴산 약 27%이고, 유량은 약 580 g/시간이었다. 반응액의 순환 도중 생성된 수분은 수 분리탑으로 연속적으로 제거되었고, 반응액은 촉매층을 지나 열 교환기로 연속 순환하였다. 이중 일부 반응액은 산 분리탑 하부로 이송되는데, 일정시간 경과 후부터 산 분리탑으로 유입되기 시작하였다. 반응기 내 온도를 75℃로 승온하고, 이 온도에서 운전하였다. 상기의 조건으로 5 시간 이상 연속 운전을 수행한 후, 반응 생성물을 산 분리탑으로 약 960 g/시간의 유량으로 유입하였으며, 산 분리탑은 하부 온도 약 85℃ 및 상부 온도 약 58℃를 유지하며 운전하였다. 또한, 리시버의 유기층과 물층의 분리탑으로의 환류비는 탑 상부의 기체 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 1(환류액/탑 상부 기체)이 되도록 운전하였다. 반응 생성물과 분리된 산 분리탑 하부의 미반응 불포화 카르복실산은 반응기로 순환시켰다. 산 분리탑을 거쳐 리시버에 액화된 용액의 미반응 불포화 카르복실산 존재 여부는 NaOH 용액을 이용한 적정을 통해 확인하고, 용액 중 불포화 카르복실산의 함유량이 20 내지 50 ppm 이하이면 분리가 안정적으로 이루어진 것으로 판단하였다. PT를 부틸 아크릴레이트 70% 및 부탄올 30% 혼합액에 용해시킨 후, 반응기와 산 분리탑에 투입하였는데, 반응기에는 반응액 중량을 기준으로 2000 내지 2500 ppm 이상이 되도록 투입하고, 소량의공기를 열 교환기 하부에서 동시에 유입시켰다. 산 분리탑에는 소량의 공기도 함께 탑 상부 기체의 중량을 기준으로 1000 ppm 이상이 되도록 유입하였다.This experiment involved the butyl acrylate manufacturing process. The reaction used a 3.5 liter capacity vitreous reactor. The heat exchanger is made of shell-and-tube type porcelain. The 3.5 liter vitreous reactor was charged with a wet volume of 2.0 liters of strongly acidic cation exchange resin catalyst (Amberlyst 39 from Rohm & Hass). As a catalyst, pretreatment was performed by a washing process for removing excess acid and a water removal process using a mixture of 60% butyl acrylate, 30% acrylic acid, and 10% butanol. The reactor was operated under reduced pressure such that the top pressure of the water separation tower was 110 Torr and the top pressure of the acid separation tower was 190 Torr. After mixing so that the molar ratio of butanol and acrylic acid is 1.32 (butanol / acrylic acid = 1.32), 1.3 to 1.5 liters of the reactant is introduced into the reactor, the reaction product is circulated for about 2 hours, and the reaction temperature is raised to about 75 ° C. The reaction was then introduced into the reactor at 400 g / hour continuously. The composition of the circulating fluid circulated from the bottom of the acid separation column into the reactor was about 2% water, about 8% butanol, about 63% butyl acrylate and about 27% acrylic acid, and the flow rate was about 580 g / hour. Water generated during the circulation of the reaction solution was continuously removed by a water separation column, and the reaction solution was continuously circulated through a catalyst bed to a heat exchanger. Some of the reaction liquid is transferred to the lower part of the acid separation tower, and after a certain time, it began to flow into the acid separation tower. The temperature in the reactor was raised to 75 ° C. and operated at this temperature. After the continuous operation for 5 hours or more under the above conditions, the reaction product was introduced into the acid separation column at a flow rate of about 960 g / hour, and the acid separation column was maintained at a lower temperature of about 85 ° C and an upper temperature of about 58 ° C. Drive. In addition, the reflux ratio of the organic layer and the water layer of the receiver to the separation column was operated to be 0.5 to 1 (reflux liquid / tower top gas) based on the weight of the gas at the top of the tower. Unreacted unsaturated carboxylic acid under the acid separation column separated from the reaction product was circulated to the reactor. The presence of unreacted unsaturated carboxylic acid in the solution liquefied in the receiver via an acid separation column is confirmed by titration using a NaOH solution, and the separation is stable when the content of the unsaturated carboxylic acid in the solution is 20 to 50 ppm or less. It was judged that. PT was dissolved in a mixture of 70% butyl acrylate and 30% butanol, and then charged into a reactor and an acid separation tower. The reactor was charged with 2000 to 2500 ppm or more based on the weight of the reaction solution, and a small amount of air was exchanged. It was introduced simultaneously at the bottom. A small amount of air was also introduced into the acid separation tower so as to be 1000 ppm or more based on the weight of the tower upper gas.

상기 반응 조건에서 반응 생성물의 조성은 물 약 0.5%, 부탄올 약 9%, 부틸아크릴레이트 약 77%, 아크릴산 약 12%, 디부틸에테르 약 175 ppm, 다이머산 약 0.8% 및 다이머산 에스테르 약 0.70%였고, 산 분리탑 상부의 기체 조성은 물 약 40%, 부탄올 약 9% 및 부틸 아크릴레이트 약 51%였고, 아크릴산의 전환율은 약 60%였다.Under the reaction conditions, the composition of the reaction product was about 0.5% water, about 9% butanol, about 77% butyl acrylate, about 12% acrylic acid, about 175 ppm dibutyl ether, about 0.8% dimer acid, and about 0.70% dimer acid ester. The gas composition at the top of the acid separation tower was about 40% water, about 9% butanol and about 51% butyl acrylate, and the conversion of acrylic acid was about 60%.

실시예 2Example 2

반응물인 부탄올 및 아크릴산의 몰비가 1.24(부탄올/아크릴산=1.24)이고, 산 분리탑 하부에서 재순환되는 순환액의 조성이 물 약 2%, 부탄올 약 7%, 부틸 아크릴레이트 약 66% 및 아크릴산 약 25%이고, 유량이 약 530 g/시간인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 동일한 방법으로 에스테르류 반응을 수행하였다. 또한, 반응 생성물을 약 940 g/시간의 유량으로 산 분리탑으로 유입하고, 산 분리탑은 하부 온도 약 87℃, 상부 온도 약 57℃를 유지하며 운전하는 것을 제외하고는 산 분리탑의 운전을 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.The reactant butanol and acrylic acid has a molar ratio of 1.24 (butanol / acrylic acid = 1.24), and the composition of the circulating fluid recycled at the bottom of the acid separation column is about 2% water, about 7% butanol, about 66% butyl acrylate and about 25% acrylic acid. % And the ester reaction was carried out in the same manner under the same conditions as in Example 1 except that the flow rate was about 530 g / hour. In addition, the reaction product is introduced into the acid separation column at a flow rate of about 940 g / hour, and the acid separation column is operated while maintaining the lower temperature of about 87 ℃ and the upper temperature of about 57 ℃. It was carried out in the same manner as in Example 1.

이 경우 반응기가 평형에 도달하였을 때 반응 생성물의 조성은 물 약 0.7%, 부탄올 약 9%, 부틸 아크릴레이트 약 75.9%, 아크릴산 약 13%, 디부틸에테르 약 117 ppm, 다이머산 약 0.9% 및 다이머산 에스테르 0.45%였고, 산 분리탑 상부의 기체 조성은 물 약 41%, 부탄올 약 8% 및 부틸 아크릴레이트 약 51%였고, 아크릴산의 전환율은 약 57%였다.In this case, when the reactor reached equilibrium, the composition of the reaction product was about 0.7% water, about 9% butanol, about 75.9% butyl acrylate, about 13% acrylic acid, about 117 ppm dibutyl ether, about 0.9% dimer acid, and dimer The acid ester was 0.45%, the gas composition at the top of the acid separation column was about 41% water, about 8% butanol and about 51% butyl acrylate, and the conversion of acrylic acid was about 57%.

실시예 3Example 3

반응물인 부탄올 및 아크릴산의 몰비가 1.37(부탄올/아크릴산=1.37)이고, 산 분리탑 하부에서 재순환되는 순환액의 조성이 물 약 2%, 부탄올 약 7%, 부틸 아크릴레이트 약 71% 및 아크릴산 약 20%이고, 유량이 약 560 g/시간인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 동일한 방법으로 에스테르류 반응을 수행하였다. 또한, 반응 생성물을 약 980 g/시간의 유량으로 산 분리탑으로 유입하고, 산 분리탑은 하부 온도 약 84℃, 상부 온도 약 50℃를 유지하며 운전하는 것을 제외하고는 산 분리탑의 운전을 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.The reactant butanol and acrylic acid has a molar ratio of 1.37 (butanol / acrylic acid = 1.37), and the composition of the circulating fluid recycled at the bottom of the acid separation column is about 2% water, about 7% butanol, about 71% butyl acrylate and about 20 acrylic acid. %, And the ester reaction was carried out in the same manner under the same conditions as in Example 1 except that the flow rate was about 560 g / hour. In addition, the reaction product is introduced into the acid separation column at a flow rate of about 980 g / hour, and the acid separation tower is operated while maintaining the lower temperature of about 84 ℃ and the upper temperature of about 50 ℃. It was carried out in the same manner as in Example 1.

이 경우 반응기가 평형에 도달하였을 때 반응 생성물의 조성은 물 약 0.4%, 부탄올 약 10%, 부틸 아크릴레이트 약 75.7%, 아크릴산 약 12%, 디부틸에테르 약 200 ppm, 다이머산 약 1.0% 및 다이머산 에스테르 0.85%였고, 산 분리탑 상부의 기체 조성은 물 38%, 부탄올 약 12% 및 부틸 아크릴레이트 약 50%였고, 아크릴산의 전환율은 약 63%였다.In this case, when the reactor reaches equilibrium, the composition of the reaction product is about 0.4% water, about 10% butanol, about 75.7% butyl acrylate, about 12% acrylic acid, about 200 ppm dibutyl ether, about 1.0% dimer acid and dimer The acid ester was 0.85%, the gas composition at the top of the acid separation column was 38% water, about 12% butanol and about 50% butyl acrylate, and the conversion of acrylic acid was about 63%.

비교예 1Comparative Example 1

반응물인 부탄올 및 아크릴산의 몰비가 1.5(부탄올/아크릴산=1.5)이고, 산 분리탑 하부에서 재순환되는 순환액의 조성이 물 약 1%, 부탄올 약 12%, 부틸 아크릴레이트 약 65% 및 아크릴산 약 21%이고, 유량이 약 540 g/시간인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 동일한 방법으로 에스테르류 반응을 수행하였다. 또한, 반응 생성물을 약 940 g/시간의 유량으로 산 분리탑으로 유입하고, 산 분리탑은 하부 온도 약 87℃, 상부 온도 약 57℃를 유지하며 운전하는 것을 제외하고는산 분리탑의 운전을 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.The reactant butanol and acrylic acid has a molar ratio of 1.5 (butanol / acrylic acid = 1.5), and the composition of the circulating fluid recycled at the bottom of the acid separation column is about 1% water, about 12% butanol, about 65% butyl acrylate and about 21 acrylic acid. %, And the ester reaction was carried out in the same manner under the same conditions as in Example 1 except that the flow rate was about 540 g / hour. In addition, the reaction product is introduced into the acid separation column at a flow rate of about 940 g / hour, and the acid separation column is operated except that the operation is performed while maintaining the lower temperature of about 87 ℃, the upper temperature of about 57 ℃. It carried out in the same manner as in Example 1.

이 경우 반응기가 평형에 도달하였을 때 반응 생성물의 조성은 물 약 0.8%, 부탄올 약 13%, 부틸 아크릴레이트 약 73%, 아크릴산 약 11%, 디부틸에테르 약 308 ppm, 다이머산 약 0.6% 및 다이머산 에스테르 1.0%였고, 산 분리탑 상부의 기체 조성은 물 약 39%, 부탄올 약 22% 및 부틸 아크릴레이트 약 39%였고, 아크릴산의 전환율은 약 67%였다.In this case, when the reactor reached equilibrium, the composition of the reaction product was about 0.8% water, about 13% butanol, about 73% butyl acrylate, about 11% acrylic acid, about 308 ppm dibutyl ether, about 0.6% dimer acid, and dimer. The acid ester was 1.0%, the gas composition at the top of the acid separation column was about 39% water, about 22% butanol and about 39% butyl acrylate, and the conversion of acrylic acid was about 67%.

비교예 2Comparative Example 2

반응물인 부탄올 및 아크릴산의 몰비가 1.0(부탄올/아크릴산=1,0)이고, 산 분리탑 하부에서 재순환되는 순환액의 조성이 물 약 2%, 부탄올 약 5%, 부틸 아크릴레이트 약 64% 및 아크릴산 약 30%이고, 유량이 약 550 g/시간인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건에서 동일한 방법으로 에스테르류 반응을 수행하였다. 또한, 반응 생성물을 약 970 g/시간의 유량으로 산 분리탑으로 유입하고, 산 분리탑은 하부 온도 약 89℃, 상부 온도 약 56℃를 유지하며 운전하는 것을 제외하고는 산 분리탑의 운전을 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.The molar ratio of butanol and acrylic acid as reactants is 1.0 (butanol / acrylic acid = 1,0), and the composition of the circulating fluid recycled at the bottom of the acid separation column is about 2% water, about 5% butanol, about 64% butyl acrylate and acrylic acid The ester reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the flow rate was about 30% and the flow rate was about 550 g / hour. In addition, the reaction product is introduced into the acid separation column at a flow rate of about 970 g / hour, and the acid separation column is operated while maintaining the lower temperature of about 89 ℃ and the upper temperature of about 56 ℃. It was carried out in the same manner as in Example 1.

이 경우 반응기가 평형에 도달하였을 때 반응 생성물의 조성은 물 약 0.8%, 부탄올 약 8%, 부틸 아크릴레이트 약 73%, 아크릴산 약 16%, 디부틸에테르 약 100 ppm, 다이머산 약 1.75% 및 다이머산 에스테르 0.37%였고, 산 분리탑 상부의 기체조성은 물 약 42%, 부탄올 약 7%, 부틸 아크릴레이트 약 50.9% 및 아크릴산 약 0.1%였고, 아크릴산의 전환율은 약 54%였다.In this case, when the reactor reached equilibrium, the composition of the reaction product was about 0.8% water, about 8% butanol, about 73% butyl acrylate, about 16% acrylic acid, about 100 ppm dibutyl ether, about 1.75% dimer acid, and dimer. The acid ester was 0.37%, the gas composition on the top of the acid separation column was about 42% water, about 7% butanol, about 50.9% butyl acrylate and about 0.1% acrylic acid, and the conversion rate of acrylic acid was about 54%.

상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 2에서 보는 바와 같이 에스테르류 생성 반응 및 분리 공정을 연계하여 수행하는 경우, 본 발명의 반응 생성물의 조성이 최적화되는 경우 반응 생성물의 조성이 최적화되지 않는 경우보다 분리탑 상부 증기 조성 중의 지방족 알코올의 비율이 감소하고, 미반응 산의 토출이 감소하는 등의 분리탑의 효율이 매우 향상된 것을 볼 수 있다.As described in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, when the ester production reaction and the separation process are performed in combination, when the composition of the reaction product of the present invention is optimized, the composition of the reaction product is not optimized. It can be seen that the efficiency of the separation column is greatly improved such that the proportion of aliphatic alcohol in the vapor composition at the top of the separation column is reduced, and the discharge of unreacted acid is reduced.

본 발명의 불포화 카르복실산 에스테르류를 연속적으로 제조하는 방법은 양이온 교환 수지 촉매 존재 하에서 탄소수 1 내지 10개의 지방족 알코올과 불포화 카르복실산을 에스테르화 반응시킬 때, 반응물의 조성비를 변화시켜서 반응 생성물이 적합한 조성을 갖게 함으로써, 에스테르류의 반응 및 분리 공정을 최적화시킬 수 있어 불포화 카르복실산을 에스테르화를 높은 수율로 제조할 수 있다.The method for continuously producing unsaturated carboxylic acid esters of the present invention, when esterifying a C1-10 aliphatic alcohol and an unsaturated carboxylic acid in the presence of a cation exchange resin catalyst, changes the composition ratio of the reactants to produce a reaction product. By having a suitable composition, the reaction and separation process of esters can be optimized, and unsaturated carboxylic acid can be manufactured in high yield.

Claims (4)

양이온 교환 수지 촉매 존재 하에서 탄소수 1 내지 10개의 지방족 알코올 및 불포화 카르복실산을 반응시켜 불포화 카르복실산 에스테르를 연속적으로 제조하는 방법에 있어서,In the method of continuously producing an unsaturated carboxylic ester by reacting an aliphatic alcohol having 1 to 10 carbon atoms and an unsaturated carboxylic acid in the presence of a cation exchange resin catalyst, 반응 온도 70 내지 80℃,Reaction temperature 70 to 80 ° C, 반응 압력 100 내지 150 토르(torr);Reaction pressure 100 to 150 torr; 반응기 내 지방족 알코올 : 불포화 카르복실산의 몰비 1.1:1 내지 1.4:1;Molar ratio of aliphatic alcohol to unsaturated carboxylic acid in the reactor: 1.1: 1 to 1.4: 1; 반응물의 체류 시간 1.0 내지 2.0 시간;Residence time of the reactants 1.0 to 2.0 hours; 수 분리탑의 상부 압력 110토르; 및110 Torr top pressure of water separation tower; And 산 분리탑의 하부 온도 80 내지 90℃, 산 분리탑의 상부 온도 50 내지 60℃에서 환류비 0.5 내지 1Reflux ratio 0.5 to 1 at the lower temperature of the acid separation tower of 80 to 90 ℃, the upper temperature of the acid separation tower of 50 to 60 ℃ 로 운전되는 것을 특징으로 하는 불포화 카르복실산 에스테르의 제조 방법.Method for producing an unsaturated carboxylic acid ester, characterized in that the operation. 제1항에 있어서, 상기 탄소수 1 내지 10개의 지방산 알코올은 부탄올 또는 2-에틸-헥산올인 것인 불포화 카르복실산 에스테르의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the C1-10 fatty acid alcohol is butanol or 2-ethyl-hexanol. 제1항에 있어서, 상기 불포화 카르복실산은 아크릴산 또는 메타크릴산인 것인 불포화 카르복실산 에스테르의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the unsaturated carboxylic acid is acrylic acid or methacrylic acid. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 반응 생성물의 조성이 물 0 내지 2 중량%, 불포화 카르복실산 10 내지 13 중량%, 지방족 알코올 7 내지 10 중량% 및 불포화 카르복실산 에스테르 75 내지 83 중량%;The composition of the reaction product is 0 to 2% by weight of water, 10 to 13% by weight of unsaturated carboxylic acid, 7 to 10% by weight of aliphatic alcohol and 75 to 83% by weight of unsaturated carboxylic ester; 산 분리탑 상부의 증기 조성이 물 38 내지 41 중량%, 지방족 알코올 7 내지 13 중량% 및 불포화 카르복실산 에스테르 46 내지 53 중량%The vapor composition at the top of the acid separation column is 38-41 wt% water, 7-13 wt% aliphatic alcohol and 46-53 wt% unsaturated carboxylic ester 가 되도록 운전되는 것인 불포화 카르복실산 에스테르의 제조 방법.It is operated to be a method for producing an unsaturated carboxylic ester.
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