KR100540822B1 - 이소부티릭산의 정제방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이소부티릭산의 정제방법에 관한 것으로
이소부티릭산의 정제방법에 있어서, 이소부티릭산 제조공정 중 반응공정에서 발생하는 생성물과 이소부티릭산을 사용하는 가소제 제조공정 중 이소부티릭산 증발기의 탑상부 생성물을 일정비율로 혼합한 혼합생성물을 저장탱크에 공급하는 원료공급단계; 상기 원료공급단계에서 공급된 혼합생성물을 저비점 제거 증류컬럼을 이용하여 중류하는 제1정제단계; 및 상기 제1정제단계에서 수득된 혼합생성물을 고비점 제거 증류컬럼을 이용하여 증류하는 제2정제단계;를 포함하여 이루어지며, 본 발명에 의한 이소부티릭산의 정제방법에 의하여 이소부티릭산과 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제를 제조하는 2개의 공정이 각각 있는 경우, 각 공정의 독립적인 운전 조건에 의해 이소부티릭산을 각 공정에서 회수하고 정제하는 공정에 비해, 두 개의 독립적인 제조공정에서 나오는 이소부티릭산을 포함하는 혼합물을 하나의 탱크에서 섞어, 정제 공정의 공급물로 사용하기 때문에 전체적으로 볼 때 두 개의 증류컬럼의 사용을 줄여서 전체 공정을 단순화 할 수 있음과 아울러 운전의 용이성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이소부티릭산, 가소제, 디이소프로필 케톤, 정제, 증류, 증발

Description

이소부티릭산의 정제방법{Purification Method for Isobutyric Acid}
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5의 이소부티릭산의 정제공정을 포함하는 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정과 이소부티릭산의 생산공정이 결합된 공정을 나타낸 개략적인 모식도이다.
도 2는 통상적인 이소부티릭산의 생산 및 정제공정과, 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정을 함께 나타낸 개략적인 모식도이다.
* 도면의 주요한 부호에 대한 간단한 설명 *
1: 이소부티릭산 합성용 반응기
2: 이소부티릭산 정제컬럼용 공급물 탱크
3: 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼
4: 이소부티릭산 제품 증류컬럼 5: 가소제 합성 반응기
6: 이소부티릭산 증발기 7: 가소제 정제 장치들
8: 알코올 공급 도관 9: 이소부티릭산 공급 도관
10: 가소제 반응 생성물 이송 도관 11: 이소부티릭산 증발기 탑저부 생성물
12: 이소부티릭산 증발기 탑상부 생성물
13: 가소제 제품 이송 도관 14: 이소부티르알데히드 공급 도관
15: 산소 공급 도관
16: 이소부티릭산 반응 생성물 이송 도관
17: 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼 공급 도관
18: 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼 탑저부 생성물
19: 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼 탑상부 생성물
20: 이소부티릭산 제품 증류컬럼 탑상부 생성물
21: 이소부티릭산 제품 증류컬럼 탑저부 생성물
22: 제 2의 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼
23: 제 2의 이소부티릭산 제품 증류컬럼
24: 제 2의 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼 탑저부 생성물
25: 제 2의 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼 탑상부 생성물
26: 제 2의 이소부티릭산 제품 증류컬럼 탑상부 생성물
27: 제 2의 이소부티릭산 제품 증류컬럼 탑저부 생성물
본 발명은 이소부티릭산의 정제방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 이소부티릭산 제조공정 중의 반응기에서 얻어지는 반응 혼합물과 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정 중의 이소부티릭산을 포함하는 증발기의 탑상부 생성물을 저장탱크에 혼합하여 정제 컬럼의 공급물로 하여 탑상부로 저비점 부산물을 분리하고 탑저부로 고비점 부산물을 각각 분리함으로써 99.5 중량% 이상의 고순도 의 이소부티릭산을 연속식으로 수득하는 이소부티릭산의 정제 방법에 관한 것이다.
이소부티릭산은 일반적으로 가소제, 식품첨가제, 향료 및 각종 화학제품 제조에 사용되는 중간원료로써 매우 유용한 화학 물질이다.
본 발명의 반응물로 사용되어지는 이소부티릭산의 반응 생성물은 이소부티르알데히드와 산소의 반응에 의해 생성되어지며, 반응 생성물에서 나오는 부산물로는 아세톤, 이소프로필 알코올, 과산화물 등이 생성되고 있음을 미합중국특허 특허번호 제 4,350,829호, 일본국 특허공고공보 공고번호 제 55-13223호, 55-13225호, 및 55-17311호 등에 언급되어 있으나, 이소부티릭산의 반응 생성물을 연속식 증류를 사용하여 정제하는 공정에 관한 특허는 아직까지 알려진 바가 없다.
일반적으로 이소부티릭산의 합성반응에서 나오는 혼합물을 정제하기 위해서는, 저비점 성분들을 제거하는 저비점 성분 제거 증류컬럼과, 미량의 무기물들을 포함하는 고비점 성분들을 제거하는 고비점 성분 제거 증류컬럼 등이 필요하게 되는데, 도 2의 상단부의 이소부티릭산의 생산공정에서 알 수 있는 바와 같이 이소부티르알데히드(14)와 산소(15)를 이소부티릭산 합성용 반응기(1)에서 반응을 시킨 후에 이를 이송도관(16)을 통하여 이소부티릭산 정제컬럼용 공급물 탱크(2)에 저장 하고, 이를 다시 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼 공급도관(17)을 통하여 저비점 제거 증류컬럼(3)으로 도입되어 탑상부로 저비점 부산물(19)들이 제거되고난 후 남은 탑저부 생성물(18)이 이소부티릭산 제품 증류컬럼(4), 즉 고비점 제거 증류컬럼으로 도입되어 탑상부로 정제된 이소부티릭산(20)이 얻어지게 되는 공정이다.
또한, 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제를 제조하는 공정에서 반응 의 선택도를 높이기 위해 유기산이 과량으로 들어가게 되는데, 이 경우 미반응된 이소부티릭산과 함께 디이소프로필 케톤과 반응의 생성수로 얻어지는 수분등의 부반응물이 수~수십 중량% 생성되게 된다. 따라서 상기 생성물에서 이소부티릭산을 회수하여 재사용하기 위해서는 정제과정이 필요하게 된다.
특히 상기 부반응물인 디이소프로필 케톤은 비점이 124℃로, 이소부티릭산의 비점인 154℃와 큰 차이가 없고, 또한 회수된 반응물 내에는 이소부티릭산보다 저비점인 디이소프로필 케톤뿐만 아니라 고비점 부산물들도 존재하기 때문에 저비점 부산물들과 고비점 부산물들을 제거하는 각각의 증류컬럼이 필요하게 된다.
이에 따라 일반적인 가소제 생산공정은 도 2의 하단부에서 알 수 있는 바와 같이, 알코올(8)과 이소부티릭산(9)을 가소제 합성반응기(5)에 공급하여 반응일 일으킨 후에 이를 이소부티릭산 증발기(6)에 공급하여, 여기에서의 탑상부 생성물(12)을 별도의 저비점 제거 증류컬럼(22)과 고비점 제거 증류컬럼(23)을 통하여 정제함으로써 미반응된 이소부티릭산을 회수하게 되고, 탑저부 생성물(11)을 가소제 정제장치들(7)을 통하여 가소제를 생산하게 되는 공정이다.
따라서, 이소부티릭산의 생산공정과 가소제 생산공정이 동시에, 혹은 이시에 이루어지는 경우 각각의 정제공정이 유사함에도 불구하고 이를 각각 별도로 정제함으로써 공정이 중복되고, 많은 설치비용과 아울러 공정상의 불편을 초래하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 이소부티릭산 제조공정 중의 반응기에서 얻어지는 반응 혼합물과 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정 중의 이소부티릭산을 포함하는 증발기의 탑상부 생성물을 저장탱크에 혼합하여 정제 컬럼의 공급물로 사용함으로써, 정제 공정을 단순화시키고, 제조공정에 필요한 장치 수를 줄여서 경제적으로 정제할 수 있는 이소부티릭산의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
이소부티릭산의 정제방법에 있어서, 이소부티릭산 제조공정 중 반응공정에서 발생하는 생성물과 이소부티릭산을 사용하는 가소제 제조공정 중 이소부티릭산 증발기의 탑상부 생성물을 일정비율로 혼합한 혼합생성물을 저장탱크에 공급하는 원료공급단계; 상기 원료공급단계에서 공급된 혼합생성물을 저비점 제거 증류컬럼을 이용하여 증류하는 제1정제단계; 및 상기 제1정제단계에서 수득된 혼합생성물을 고비점 제거 증류컬럼을 이용하여 증류하는 제2정제단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법을 제공한다.
상기 이소부티릭산 제조공정 중 반응공정에서 발생하는 생성물과 상기 이소부티릭산을 사용하는 가소제 제조공정 중 증발기의 탑상부 생성물의 비율은 무게 비율로 1:2 내지 10:1 이 될 수 있다. 상기 원료공급단계의 이소부티릭산 제조공정에서 얻어지는 생성물은, 수분은 0.0 내지 5.0 중량%, 아세톤은 0.0 내지 5.0 중 량%, 이소프로필 포르메이트는 0.0 내지 7.0 중량%, 이소프로필 알코올은 0.0 내지 5.0 중량%, 이소프로필 이소부티레이트는 0.0 내지 5.0 중량%, 이소부티릭산은 80.0 내지 98.0 중량%, 그리고 고비점 성분들은 0.0 내지 5.0 중량%이 될 수 있다. 상기 원료공급단계의 이소부티릭산을 사용하는 가소제 제조공정 중 증발기의 탑상부 생성물은 수분은 0.0 내지 8.0중량%, 디이소프로필 케톤은 0.0 내지 40.0 중량%, 이소부티릭산 50.0 내지 98.0 중량%, 그리고 고비점 성분들은 0.0 내지 5.0 중량%이 될 수 있다.
상기 제1 및 제2 정제단계의 증류컬럼을 통해 정제된 이소부티릭산은, 수분 함량이 없거나 0.1 중량% 이하, 저비점과 고비점 성분들을 합한 함량이 없거나 0.4 중량% 미만, 이소부티릭산의 순도가 99.5 중량% 이상, 그리고 이소부티릭산의 색도가 아파(APHA) 10 이하로 될 수 있다. 상기 제1 및 제2 정제단계의 증류컬럼의 단수는 각각 10단 이상, 증류컬럼의 탑상부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 조절할 수 있는 장치가 설치되고, 그리고 증류컬럼의 탑저부 용액의 액위를 일정하게 제어하면서 운전될 수 있다. 상기 제1 및 제2 정제단계의 증류컬럼의 혼합생성물이 들어가는 노즐의 위치는 각각 중간 단에서 상하로 ±4단 사이에 설치되어 증류가 수행될 수 있다.
상기 저비점 제거 증류컬럼의 압력 조건은 300 내지 1013 mb, 탑저부의 온도는 120 내지 155℃, 탑상부의 온도는 70 내지 100℃ 로 될 수 있으며, 상기 고비점 제거 증류컬럼의 압력 조건은 150 내지 1013 mb, 탑저부의 온도는 110 내지 155℃, 탑상부의 온도는 95 내지 153℃로 될 수 있다.
상기 가소제 제조공정 중 가소제는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 방법에 의하여 정제된 이소부티릭산을 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 공급물로서 사용되는 반응 혼합물 중, 이소부티릭산 제조공정에서 얻어지는 반응 혼합물은 수분, 아세톤, 이소프로필 알코올, 이소프로필 포르메이트, 이소프로필 이소부티레이트, 이소부티릭산, 그 밖의 저비점 성분들과 고비점 성분들을 포함한다. 상기 반응 혼합물은 수분 0.0 내지 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.0 내지3.0 중량%, 아세톤 0.0 내지 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.0 내지 3.0 중량%, 이소프로필 포르메이트 0.0 내지 7.0 중량%, 보다 바람직하게는 1.0 내지 5.0 중량%, 이소프로필 알코올 0.0 내지 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.0 내지 3.0 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.0 내지 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.0 내지 2.0 중량%, 이소부티릭산 80.0 내지 98.0 중량%, 보다 바람직하게는 85.0 내지 97.0 중량%, 그리고 고비점 성분들 0.0 내지 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.0 내지 3.0 중량%를 포함한다.
본 발명에서 공급물로 사용되는 반응 혼합물 중, 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정 중의 디이소프로필 케톤과 이소부티릭산을 포함하는 증발기의 탑상부 생성물은 수분, 디이소프로필 케톤, 이소부티릭산, 그 밖의 저비점 성분들과 고비점 성분들을 포함한다. 상기 반응 혼합물 내 수분은 0.0 내지 8.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.0 내지 5.0 중량%, 디이소프로필 케톤은 0.0 내지 40.0 중량%, 보다 바람직하게는 10.0 내지 30.0 중량%, 이소부티릭산은 50.0 내지 98.0 중량%, 보다 바람직하게는 65.0 내지 95.0 중량%, 그리고 고비점 성분들은 0.0 내지 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.0 내지 3.0 중량%를 포함한다.
본 발명에서 공급물로 사용되는 반응 혼합물을 만드는 데 있어서, 이소부티릭산 제조공정에서 얻어지는 반응 혼합물과 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정 중의 디이소프로필 케톤과 이소부티릭산을 포함하는 증발기의 탑상부 생성물의 섞는 비율이 무게 비율로 1:2 내지 10:1, 보다 바람직하게는 1:1 내지 7:1 이다.
상기 본 발명의 증류 방법에 사용되는 증류장치는 다단 증류장치로서 통상적으로 사용되는 증류장치를 사용할 수 있다. 본 발명의 저비점 제거 증류컬럼과 고비점 제거 증류컬럼의 경우, 공급물이 들어가는 노즐의 위치는 중간 단에서 상하로 ±4단 사이, 보다 바람직하게는 중간 단에서 상하로 ±2단 사이에 설치하며, 탑상부의 생성물은 열교환기를 거쳐 나오며, 탑저부의 생성물은 케틀에서 열교환기를 거쳐 펌프로 빼 내어 준다.
본 발명은 두 증류 장치 운전의 경우, 탑상부의 온도가 일정하게 유지되도록 충분한 환류를 시키고, 탑저부로 탑저부 용액의 액위를 일정하게 제어하면서 탑저부와 탑상부의 생성물을 수득하는 정제 방법을 사용한다.
본 발명의 저비점 제거 증류컬럼의 경우, 압력 조건은 300 내지 1013 mb 사이, 보다 바람직하게는 600 내지 1013 mb 사이이며, 증류컬럼의 탑저부의 온도 조건은 120 내지 155℃, 보다 바람직하게는 123 내지 155℃ 사이이며, 탑상부의 온도 는 70 내지 100℃ 사이, 보다 바람직하게는 85 내지 96℃ 사이이다.
본 발명의 고비점 제거 증류컬럼의 경우, 압력 조건은 150 내지 1013 mb 사이, 보다 바람직하게는 300 내지 600 mb 사이이며, 증류컬럼의 탑저부의 온도 조건은 110 내지 155℃ 사이, 보다 바람직하게는 123 내지 155℃ 사이이며, 탑상부의 온도는 95 내지 153℃ 사이, 보다 바람직하게는 113 내지 140℃ 사이이다.
본 발명은 각각의 증류컬럼을 10단 이상, 보다 바람직하게는 15단 이상의 단수를 가지는 체판형 증류컬럼을 사용한다.
본 발명에 의한 공정의 내용을 도면을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 이소부티릭산의 합성용 반응기(1)로부터 생성된 반응생성물과 이소부티릭산을 사용하는 가소제 생산공정중의 이소부티릭산 증발기(6)의 탑상부 생성물(12)이 이소부티릭산 정제컬럼용 저장탱크(2)에 공급되고, 이들의 공급 비율은 상기에서 설명한 바와 같다.
상기 공급물탱크(2)로부터 제공된 원료는 상기 설명한 조건을 충족하는 이소부티릭산 저비점 제거 증류컬럼(3)을 통하여 저비점 성분들(19)이 탑상부을 통하여 제거되고, 남은 탑저부 생성물(18)이 다시 상기 설명한 조건을 충족하는 이소부티릭산 제품 증류컬럼(4) 즉, 고비점 제거 증류컬럼을 통해 탑상부로 정제된 이소부티릭산(20)이 얻어지게 되는 것이다.
이하 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<준비단계 1-1 : 실시예 1 내지 2에 사용되는 원료의 준비>
저비점 제거 증류컬럼의 공급물은 이소부티릭산 제조공정 중 반응공정에서 발생하는 혼합생성물과 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정 중의 증발기의 탑상부 생성물을 저장탱크에 4:1의 비율로 혼합하여 사용하였다.
상기 원료의 조성은 수분 1.12 중량%, 아세톤 1.38 중량%, 이소프로필 포르메이트 3.39 중량%, 이소프로필 알코올 0.18 중량%, 디이소프로필 케톤 5.11 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.24 중량%, 이소부티릭산 88.21 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.37 중량%로 구성되어 있었다.
<준비단계 1-2 : 저비점 성분의 제거>
상기 준비단계 1-1에서 준비된 시료를 직경 50mm인 25단짜리 올더쇼(Oldershaw) 컬럼에서 13단에 설치된 공급물 노즐에 투입하고, 1013 mb의 압력, 탑저부의 온도 154℃, 탑상부의 온도 97℃인 조건에서 유기층을 환류하고, 환류비가 2인 조건에서 공급물을 분당 10.0g의 유량으로 흘려 주고, 저비점 성분 제거 증류컬럼의 탑저부 생성물을 분당 8.77g으로 수득하였으며, 상기 생성물의 조성을 분석하였다.
이 때의 조성은 수분 0.06 중량%, 아세톤 0.00 중량%, 이소프로필 포르메이트 0.00 중량%, 이소프로필 알코올 0.00 중량%, 디이소프로필 케톤 0.00 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.00 중량%, 이소부티릭산 99.70 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.24 중량%로 구성되어 있었다. 이 때 탑저부 생성물의 색도는 아파(APHA) 100 이상이었다 .
상기 아파(APHA) 색도는 미국 표준 시험 방법인 ASTM D-1209에 따라 백금-코 발트 함유 표준 용액을 규정대로 묽혀서 네슬러 시험관에 넣고 시료 용액과 색의 크기를 비교하는 색도에 관한 측정 방법이고 본 발명에서는 로비본드 PFX-틴토미터(Lovibond PFX-Tintometer)라는 모델의 색도계를 사용하여 색도를 측정하였다.
[실시예 1]
상기 준비단계 1-2에서 얻어진 탑저부 생성물을 제품 증류의 공급물로 하고 직경 50mm인 25단짜리 올더쇼(Oldershaw) 컬럼에서 13단에 설치된 공급물 노즐에 투입하고, 1013 mb의 압력, 탑저부의 온도 156℃, 탑상부의 온도 152℃인 조건에서 환류비가 0.33인 조건에서 공급물을 분당 4.38g의 유량으로 흘려 주고, 제품 증류컬럼의 탑상부 생성물을 분당 4.35g으로 수득하였으며, 상기 생성물의 조성을 분석하였다.
이 때의 조성은 수분 0.08 중량%, 아세톤 0.00 중량%, 이소프로필 포르메이트 0.00 중량%, 이소프로필 알코올 0.00 중량%, 디이소프로필 케톤 0.00 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.00 중량%, 이소부티릭산 99.82 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.10 중량%로 구성되어 있었으며, 이때의 색도는 아파(APHA) 4이었다.
[실시예 2]
상기 준비단계 1-2에서 얻어진 탑저부 생성물을 제품 증류의 공급물로 하고 직경 50mm인 25단짜리 올더쇼(Oldershaw) 컬럼에서 13단에 설치된 공급물 노즐에 투입하고, 600 mb의 압력, 탑저부의 온도 141℃, 탑상부의 온도 133℃인 조건에서 환류비가 0.33인 조건에서 공급물을 분당 11.83g의 유량으로 흘려 주고, 제품 증류컬럼의 탑상부 생성물을 분당 11.74g으로 수득하였으며, 상기 생성물의 조성을 분석하였다.
이 때의 조성은 수분 0.08 중량%, 아세톤 0.00 중량%, 이소프로필 포르메이트 0.00 중량%, 이소프로필 알코올 0.00 중량%, 디이소프로필 케톤 0.00 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.00 중량%, 이소부티릭산 99.76 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.16 중량%로 구성되어 있었으며, 이때의 색도는 아파(APHA) 5이었다.
<준비단계 2-1 : 실시예 3 내지 5에 사용되는 원료의 준비>
저비점 제거 증류컬럼의 공급물은 이소부티릭산 제조공정 중 반응공정에서 발생하는 혼합생성물과 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정 중의 증발기의 탑상부 생성물을 저장탱크에 4.2:1의 비율로 혼합하여 사용하였다.
상기 원료의 조성은 수분 0.93 중량%, 아세톤 0.70 중량%, 이소프로필 포르메이트 2.01 중량%, 이소프로필 알코올 1.09 중량%, 디이소프로필 케톤 7.08 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.16 중량%, 이소부티릭산 87.11 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.92 중량%로 구성되어 있었다.
<준비단계 2-2 : 저비점 성분의 제거>
상기 준비단계 2-1에서 준비된 시료를 직경 50mm인 25단짜리 올더쇼(Oldershaw) 컬럼에서 13단에 설치된 공급물 노즐에 투입하고, 600 mb의 압력, 탑저부의 온도 139℃, 탑상부의 온도 85℃인 조건에서 유기층을 환류하고, 환 류비가 2인 조건에서 공급물을 분당 10.5g의 유량으로 흘려 주고, 저비점 성분 제거 증류컬럼의 탑저부 생성물을 분당 9.08g으로 수득하였으며, 상기 생성물의 조성을 분석하였다.
이 때의 조성은 수분 0.07 중량%, 아세톤 0.00 중량%, 이소프로필 포르메이트 0.00 중량%, 이소프로필 알코올 0.00 중량%, 디이소프로필 케톤 0.04 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.00 중량%, 이소부티릭산 99.79 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.10 중량%로 구성되어 있었으며, 이 때 탑저부 생성물의 색도는 아파(APHA) 100 이상이었다.
[실시예 3]
상기 준비단계 2-2에서 얻어진 탑저부 생성물을 제품 증류의 공급물로 하고 직경 50mm인 25단짜리 올더쇼(Oldershaw) 컬럼에서 13단에 설치된 공급물 노즐에 투입하고, 150 mb의 압력, 탑저부의 온도 110℃, 탑상부의 온도 96℃인 조건에서 환류비가 0.33인 조건에서 공급물을 분당 18.12g의 유량으로 흘려 주고, 제품 증류컬럼의 탑상부 생성물을 분당 17.99g으로 수득하였으며, 상기 생성물의 조성을 분석하였다.
이 때의 조성은 수분 0.08 중량%, 아세톤 0.00 중량%, 이소프로필 포르메이트 0.00 중량%, 이소프로필 알코올 0.00 중량%, 디이소프로필 케톤 0.04 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.00 중량%, 이소부티릭산 99.72 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.16 중량%로 구성되어 있었으며, 이 때의 색도는 아파(APHA) 4 이었다.
[실시예 4]
상기 준비단계 2-2에서 얻어진 탑저부 생성물을 제품 증류의 공급물로 하고 직경 50mm인 25단짜리 올더쇼(Oldershaw) 컬럼에서 13단에 설치된 공급물 노즐에 투입하고, 300 mb의 압력, 탑저부의 온도 123℃, 탑상부의 온도 113℃인 조건에서 환류비가 0.33인 조건에서 공급물을 분당 14.55g의 유량으로 흘려 주고, 제품 증류컬럼의 탑상부 생성물을 분당 14.43g으로 수득하였으며, 상기 생성물의 조성을 분석하였다.
이 때의 조성은 수분 0.08 중량%, 아세톤 0.00 중량%, 이소프로필 포르메이트 0.00 중량%, 이소프로필 알코올 0.00 중량%, 디이소프로필 케톤 0.05 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.00 중량%, 이소부티릭산 99.77 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.10 중량%로 구성되어 있었으며, 이 때의 색도는 아파(APHA) 5 이었다.
[실시예 5]
준비단계 2-2에서 얻어진 탑저부 생성물을 제품 증류의 공급물로 하고 직경 50mm인 25단짜리 올더쇼(Oldershaw) 컬럼에서 13단에 설치된 공급물 노즐에 투입하고, 600 mb의 압력, 탑저부의 온도 140℃, 탑상부의 온도 128℃인 조건에서 환류비가 0.33인 조건에서 공급물을 분당 12.43g의 유량으로 흘려 주고, 제품 증류컬럼의 탑상부 생성물을 분당 12.33g으로 수득하였으며, 상기 생성물의 조성을 분석하였다.
이 때의 조성은 수분 0.08 중량%, 아세톤 0.00 중량%, 이소프로필 포르메이 트 0.00 중량%, 이소프로필 알코올 0.00 중량%, 디이소프로필 케톤 0.07 중량%, 이소프로필 이소부티레이트 0.00 중량%, 이소부티릭산 99.75 중량%, 기타 저비점과 고비점 부산물 0.10 중량%로 구성되어 있었으며, 이 때의 색도는 아파(APHA) 4 이었다.
상기 준비단계 1 내지 2 및 실시예 1 내지 5의 생성물의 조성을 하기의 표 1　및　표 ２에 정리하였다.
생성물의　조성（중량％） 준비단계 １－１ 준비단계 １－２ 실시예１ 실시예２
수분 １．１２ ０．０６ ０．０８ ０．０８
아세톤 １．３８
이소프로필　포르메이트 ３．３９
이소프로필　알코올 ０．１８
디이소프로필　케톤 ５．１１
이소프로필　이소부틸레이트 ０．２４
이소부티릭산 ８８．２１ ９９．７０ ９９．８２ ９９．７６
기타　부산물 ０．３７ ０．２４ ０．１０ ０．１６
APHA １００이상 ４ ５
생성물의　조성（중량％） 준비단계 ２－１ 준비단계 ２－２ 실시예３ 실시예４ 실시예５
수분 ０．９３ ０．０７ ０．０８ ０．０８ ０．０８
아세톤 ０．７
이소프로필　포르메이트 ２．０１
이소프로필　알코올 １．０９
디이소프로필　케톤 ７．０８ ０．０４ ０．０４ ０．０５ ０．０７
이소프로필　이소부틸레이트 ０．１６
이소부티릭산 ８７．１１ ９９．７９ ９９．７２ ９９．７７ ９９．７５
기타　부산물 ０．９２ ０．１０ ０．１６ ０．１０ ０．１０
APHA １００이상 ４ ５ ４
상기의 표 1　및　２에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의한 이소부티릭 산의 정제방법에 의하여 순도 99.5 중량% 이상인 고순도의 이소부티릭산을 수득할 수 있음을 알 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 이소부티릭산의 정제방법은, 이소부티릭산과 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제를 함께 제조하는 경우, 이소부티릭산 제조공정 중 반응공정에서 발생하는 혼합생성물과 이소부티릭산을 과량으로 사용하는 가소제 제조공정 중의 증발기의 탑상부 생성물을 저장탱크에 일정 비율로 혼합함으로써, 두 가지 혼합생성물을 정제하는데 있어 필요한 네 개의 컬럼 대신에 두 개의 컬럼만을 사용하여 이소부티릭산의 순도가 99.5 중량% 이상이고, 수분의 함량이 0.1 중량% 이하이고 색도가 아파(APHA) 10이하인 고순도의 이소부티릭산을 높은 회수율과 경제적이고 안정적으로 연속 증류를 통해 수득할 수 있는 효과가 있는 유용한 발명인 것이다.
상기에서 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (9)

  1. 이소부티릭산의 정제방법에 있어서,
    이소부티릭산 제조공정 중 반응공정에서 발생하는 생성물과 이소부티릭산을 사용하는 가소제 제조공정 중 증발기의 탑상부 생성물을 일정비율로 혼합한 혼합생성물을 저장탱크에 공급하는 원료공급단계;
    상기 원료공급단계에서 공급된 혼합생성물을 저비점 제거 증류컬럼을 이용하여 증류하는 제1정제단계; 및
    상기 제1정제단계에서 수득된 혼합생성물을 고비점 제거 증류컬럼을 이용하여 증류하는 제2정제단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이소부티릭산 제조공정 중 반응공정에서 발생하는 생성물과 상기 이소부티릭산을 사용하는 가소제 제조공정 중 증발기의 탑상부 생성물의 비율이 무게 비율로 1:2 내지 10:1 인 것을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정제단계의 증류컬럼을 통해 정제된 이소부티릭산이, 수분 함량이 없거나 0.1 중량% 이하, 저비점과 고비점 성분들을 합한 함량이 없거나 0.4 중량% 미만, 이소부티릭산의 순도가 99.5 중량% 이상, 그리고 이소부티릭산의 색도가 아파(APHA) 10 이하인 것을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2정제단계의 증류컬럼의 단수가 각각 10 내지 50단이며, 증류컬럼의 탑상부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 조절할 수 있는 장치가 설치되고, 그리고 증류컬럼의 탑저부 용액의 액위를 일정하게 제어하면서 운전하는 것을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2정제단계의 증류컬럼의 혼합생성물이 들어가는 노즐의 위치가 각각 중간 단에서 상하로 ±4단 사이에 설치하여 증류를 수행하는 것을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저비점 제거 증류컬럼의 압력 조건이 300 내지 1013 mb, 탑저부의 온도가 120 내지 155℃, 탑상부의 온도가 70 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고비점 제거 증류컬럼의 압력 조건이 150 내지 1013 mb, 탑저부의 온도가 110 내지 155℃, 탑상부의 온도가 95 내지 153℃인 것을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가소제 제조공정 중 가소제는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디이소부티레이트인 것을 특징으로 하는 이소부티릭산의 정제방법.
  9. 삭제
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