KR100725003B1 - 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을분리하는 방법 - Google Patents

디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을분리하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 고체 촉매의 존재하에서 디에틸벤젠 이성질체 혼합물, 또는 상기 혼합물이 포함된 에틸벤젠 제조공정의 부산물로 이루어진 원료 혼합물을 이성화반응시켜 원료중의 1,2-디에틸벤젠의 함량을 높이는 반응공정; 상기 반응공정에서 생성된 탄소수 6∼11의 방향족 계열의 불순물을 증류과정을 통해 제거시키는 제거공정; 상기 제거공정을 통해 정제된 원료를 NaY 흡착제와 접촉시켜 원료중에 함유된 1,2-디에틸벤젠을 선택적으로 흡착시켜 얻어진 흡착물을 탈착제로 탈착시켜 추출물류를 얻고, 상기 흡착제와의 접촉물로부터 비흡착된 물질인 라피네이트를 형성시키는 연속모사 이동층 흡착분리공정; 및 상기 추출물류는 증류과정을 거쳐 1,2-디에틸벤젠으로 생산되며, 상기 라피네이트는 반응공정 및 흡착분리공정으로 재순환되는 순환공정을 포함하는 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 1,2-디에틸벤젠의 함량이 낮은 디에틸벤젠 이성질체 혼합물을 원료로 사용하는 경우에도 이성화반응을 통한 농축공정 및 흡착제가 충전된 연속 모사 이동층(simulated moving bed) 흡착분리공정을 통해 고순도의 1,2-디에틸벤젠을 경제적으로 얻을 수 있다.
디에틸벤젠, 이성질체, 이성화반응, 연속모사 이동층, 흡착분리

Description

디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법{Process for separating 1,2-diethylbenzene from a mixture of diethylbenzene isomers}
도 1은 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 1,2-디에틸벤젠의 흡착분리공정을 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 9에 따라 NaY 흡착제에 충전된 고정층 흡착컬럼에서 디에틸벤젠 이성질체 혼합물의 파과곡선(breakthrough curves)을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 이성화반응을 통해 혼합물내의 1,2-디에틸벤젠을 농축시킨 다음, 이를 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 통해 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 선택적으로 분리하는 방법에 관한 것이다.
디에틸벤젠의 이성질체로는 1,2-디에틸벤젠(또는 오르소-디에틸벤젠), 1,3- 디에틸벤젠(또는 메타-디에틸벤젠) 및 1,4-디에틸벤젠(또는 파라-디에틸벤젠)의 3가지가 존재하며, 이는 상업화 되어 있는 에틸벤젠 제조공정의 부산물로 생성된다. 특히, 1,2-디에틸벤젠은 정밀화학제품 및 원료로 사용되는 화합물로서 상기 부산물로 생성된 이성질체 혼합물 중에는 약 2∼4중량%의 함량으로 포함되어 있다. 한편, 상기 각각의 이성질체의 끊는점은 1,2-디에틸벤젠은 183℃, 1,3-디에틸벤젠은 181℃ 및 1,4-디에틸벤젠은 184℃로서 끊는점의 차이가 매우 작아 일반적인 증류법에 의해서는 상기 이성질체 화합물의 분리가 불가능하다. 또한, 결정화 방법을 사용할 경우에는 공융점(eutectic point)의 형성으로 고순도의 1,2-디에틸벤젠을 제조하기가 매우 어렵다.
따라서, 현재까지 상기 1,2-디에틸벤젠은 복잡한 합성공정을 통해 고순도 제품으로 제조되고 있지만, 상기 합성법을 통한 제조방법은 다단계의 반응단계 및 분리단계를 거쳐야 하기 때문에 경제적으로 불리한 단점이 있다.
한편, 탄화수소 혼합물로부터 각각의 탄화수소종들을 분리하는데 특정한 결정성 알루미노실리케이트를 사용함은 분리기술 분야에서 널리 공지된 사실이다. 특히, X형 및 Y형 제올라이트는 탄화수소 이성질체를 제각기 분리하기 위한 많은 방법에 사용되어 왔다. 특히, 연속 모사 이동층 흡착분리공정은 1960년대에 그 개념이 정립되어, 이후 UOP사 등이 파라자일렌 또는 메타자일렌, 노르말 파라핀 및 에틸벤젠 등을 제조하는데 활용한 공정이다.
상기 모사 이동층 흡착분리공정은 도 1에 나타낸 것과 같이 4가지 영역(zone)으로 이루어져 있는데, 제1탈착영역은 탈착제가 주입되어 강하게 흡착된 성분을 탈착시켜 추출물류(extract)를 생산하며, 제2정제영역은 상대적으로 약하게 흡착된 성분을 탈착시키고, 흡착제 사이 사이의 빈 공간에 머물고 있는 불순물을 씻어주는 역할을 하며, 제3흡착영역은 원료가 주입되어 흡착되는 영역으로서, 상대적으로 흡착력이 약한 성분은 탈착제와 함께 라피네이트(raffinate)를 형성하며, 제4완충영역은 불순물이 상기 제1탈착영역으로 유입되지 않도록 네트(net) 유체속도가 0보다 작게 유지되는 완충 영역이다.
예를 들어, 미국 특허 제3,636,121호는 제1흡착영역, 제2흡착영역 및 이성화영역으로 이루어진 X형 또는 Y형 제올라이트가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 통해 탄소수 8의 방향족 화합물로부터 파라-자이렌 및 에틸벤젠을 분리하는 방법을 개시하고 있고, 미국 특허 제3,997,620호는 X형 또는 Y형 제올라이트가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 통해 탄소수 8의 방향족 화합물로부터 파라-자이렌을 분리하는 방법을 개시하고 있으며, 미국 특허 제4,306,107호는 Y형 제올라이트가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 통해 메타-자이렌 성분, 파라-자이렌과 오르소-자이렌의 혼합성분, 및 에틸벤젠 성분을 각각 분리하는 방법을 개시하고 있다.
또한, 미국 특허 제3,998,901호는 X형 또는 Y형 제올라이트가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 통해 자이렌 이성질체 혼합물 및 에틸벤젠을 포함한 공급용액으로부터 에틸벤젠을 분리하는 방법을 개시하고 있고, 미국 특허 제4,283,587호는 알킬아민 유도체로 처리된 X형 또는 Y형 제올라이트가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 통해 방향족 이성질체 혼합물로부터 파라-이성질체 화합물을 분리하는 방법을 개시하고 있으며, 미국 특허 제5,336,837호는 고압의 조건하에 운반체로서 CO2 또는 프로판을 이용하여 실리케이트가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 통해 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 파라-디에틸벤젠을 분리하는 방법을 개시하고 있다.
상술한 바와 같이, 결정성 알루미노실리케이트가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 통해 방향족 화합물의 이성질체 혼합물로부터 특정 이성질체 화합물을 분리하는 다양한 방법이 연구되고 있지만, 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법은 개시된바 없다.
전술한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명자들이 광범위한 연구를 거듭한 결과, 고체 촉매를 이용한 이성화 반응을 통해 이성질체 혼합물 내의 1,2-디에틸벤젠을 일정수준으로 농축한 다음, 연속 모사 이동층 흡착분리공정을 이용하여 경제적으로 고순도의 1,2-디에틸벤젠을 얻을 수 있는 방법을 발견하였으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 고순도의 1,2-디에틸벤젠을 경제적으로 분리하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 고체 촉매의 존재하에서 디에틸벤젠 이성질체 혼합물, 또는 상기 혼합물이 포함된 에틸벤젠 제조공정의 부산물로 이루어진 원료 혼합물을 이성화반응시켜 원료중의 1,2-디에틸벤젠의 함량을 높 이는 반응공정; 상기 반응공정에서 생성된 탄소수 6∼11의 방향족 계열의 불순물을 증류과정을 통해 제거시키는 제거공정; 상기 제거공정을 통해 정제된 원료를 NaY 흡착제와 접촉시켜 원료중에 함유된 1,2-디에틸벤젠을 선택적으로 흡착시켜 얻어진 흡착물을 탈착제로 탈착시켜 추출물류를 얻고, 상기 흡착제와의 접촉물로부터 비흡착된 물질인 라피네이트를 형성시키는 연속모사 이동층 흡착분리공정; 및 상기 추출물류는 증류과정을 거쳐 1,2-디에틸벤젠으로 생산되며, 상기 라피네이트는 반응공정 및 흡착분리공정으로 재순환되는 순환공정을 포함한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 1,2-디에틸벤젠은 고체 촉매를 이용한 이성화반응을 통해 원료내 1,2-디에틸벤젠의 함량을 높이는 반응공정 및 상기 반응공정을 통해 농축된 1,2-디에틸벤젠을 효율적으로 분리하는 연속 이동식 모사 흡착분리공정을 통해 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 경제적으로 얻을 수 있으며, 더욱 경제적인 운전을 위해 상기 흡착분리공정에서 생성된 라피네이트는 다시 반응공정 및 흡착분리공정으로 재순환된다. 본 발명에 따르면, 상기 이성화반응을 수행하지 않은 상태에서도 연속 이동식 모사 흡착분리공정만으로 고순도 1,2-디에틸벤젠을 얻을 수 있으나, 후단의 흡착분리공정의 생산성을 증대시키기 위해서 상기 반응공정을 전단에서 수행하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 1,2-디에틸벤젠의 흡착분리공정을 개략적으로 나타낸 공정 흐름도로서, 공급원료를 이성화반응을 통해 1,2-디에틸벤젠의 함량을 높이는 반응공정, 상기 반응으로부터 생성된 탄소수 6∼11의 방향족 계열의 불순물을 2개의 증류탑을 통해 제거시키는 제거공정, 상기 제거공정을 통해 정제된 원료로부터 1,2-디에틸벤젠을 흡착시켜 얻은 흡착물을 탈착제로 탈착시켜 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 흡착분리공정, 및 상기 흡착분리공정에서 분리된 1,2-디에틸벤젠으로부터 고순도의 최종 제품을 얻고, 비흡착된 라피네이트류 및 탈착제는 상기 반응공정으로 재순환시키는 순환공정으로 이루어진다.
본 발명의 공급원료는 디에틸벤젠 이성질체 혼합물, 또는 상기 혼합물이 포함된 에틸벤젠 제조공정의 부산물로 이루어진 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 반응공정에서 사용되는 촉매로는 실리카/알루미나의 몰비가 5∼100인 제올라이트를 알루미나 또는 실리카 바인더로 성형한 후 500℃ 이상의 온도에서 소성하여 얻은 고체 촉매가 바람직하다. 상기 촉매의 존재하에서 수소를 주입하면서 공급원료를 반응시킬 경우 디에틸벤젠의 이성화반응과 함께 일어나는 분해반응(cracking reaction)을 통해 총 디에틸벤젠의 손실이 발생하며 탄소수 6∼11의 방향족 계열의 부반응물이 생성되는데, 상기 방향족 화합물의 대부분은 후단 공정인 흡착분리공정에서 사용되는 제올라이트 흡착제에 강하게 흡착되므로, 이를 증류과정을 통해 제거하는 것이 제품의 회수율 및 생산성 측면에서 바람직하다.
상기 반응공정의 반응온도는 매우 중요한 요소로서 본 발명에 따른 반응온도는 350℃ 내지 400℃가 바람직하며, 이 때 상기 반응온도가 350℃ 미만이면 1,2-디에틸벤젠의 조성 증가량이 미미하며, 상기 반응온도가 400℃를 초과하면 1,2-디에 틸벤젠의 조성은 증가되나 총 디에틸벤젠의 손실량도 함께 증가된다.
상기 반응공정의 공간속도는 시간당 1.5 내지 4가 바람직하며, 이 때 상기 공간속도가 시간당 1.5미만인 경우 크래킹 반응이 증가하여 디에틸벤젠 손실량이 증가하고 1,2-디에틸벤젠의 조성도 감소되며, 상기 공간속도가 시간당 4를 초과하는 경우 디에틸벤젠의 손실량은 감소하나, 1,2-디에틸벤젠의 조성이 크게 증가하지 않는다.
상기 반응공정의 반응압력은 200psig 내지 400psig가 바람직하며, 이 때 상기 반응압력이 200psig 미만이면 1,2-디에틸벤젠의 조성 증가폭이 줄어드는 대신 손실량이 감소하고, 400psig를 초과하면 크래킹 반응이 증가되어 손실량이 늘어난다.
이밖에 수소 주입유량 등도 반응수율 및 1,2-디에틸벤젠의 조성에 영향을 미치는 변수로서, 수소 주입유량이 증가되면 크래킹 반응이 증가되는 경향이 있다.
한편, 상기 흡착분리공정에서 사용되는 흡착제로는 1,2-디에틸벤젠에 대한 흡착성능이 우수한 NaY 제올라이트가 바람직하다. 특히, 상기 연속 이동층 흡착분리공정의 바람직한 운전조건을 도출하기 위해서는 상기 NaY 흡착제의 흡착특성을 평가해야 하는데, 분리하고자 하는 원료중의 성분별 흡착제에 대한 친화도의 서열 및 흡착제가 가지고 있는 흡착 능력을 평가하는 것이 기본적으로 필요하다. 상기 흡착특성을 평가하기 위하여 고정층 흡착계를 활용한 원료에 대한 파과실험(breakthrough test)을 통해 파과곡선을 얻는 것이 필요하다. 동일한 NaY 흡착제라고 할지라도 바인더 함량에 따라 상기 흡착특성이 다르므로 파과실험이 요 구된다. 상기 파과실험을 통해 상기 특성값을 알아내는 방법은 많은 문헌에 개시되어 있다(D. M. Ruthven, Principles of adsorption & adsorption process, John Wiley & Sons, 1984; 및 Frank L. Slejko, Adsorption technology: A step-by-step approach to process evaluation and application, Dekker, 1985 등).
상기 흡착분리공정에서 사용되는 탈착제로는 전통적인 증류법으로 분리가 용이한 탄소수 6∼9의 방향족 화합물을 포함한다.
상기 연속 모사 이동층 흡착분리장치의 각 유체의 흐름은 탈착제/추출물류/원료/라피네이트로 구성된 각 포트(port)가 모든 흡착컬럼을 돌아 원래의 위치로 돌아오는 싸이클 주기에 맞추어 제4영역의 네트(net) 흐름이 0보다 작게 유지되어야 하며, 흡착능력을 고려한 원료주입 유량 설정이 필요한데, 이 변수들에 대한 정보는 파과실험으로부터 얻는다.
전술한 방법을 사용하여 얻은 연속 모사 이동층 흡착분리 장치의 운전조건을 하기 표 1에 나타내었다.
운전조건
총 흡착컬럼 수 24
공정운전온도 180℃
공정운전압력 4.5kg/㎠g
싸이클 주기 80분
원료 유량 1∼1.3ℓ/시간
탈착제 유량 2∼4ℓ/시간
추출물류 유량 0.7∼0.8ℓ/시간
라피네이트 유량 4∼4.4ℓ/시간
순환 유량 8ℓ/시간
컬럼배치
영역 1 6개의 컬럼
영역 2 8개의 컬럼
영역 3 7개의 컬럼
영역 4 3개의 컬럼
상기 흡착분리공정에서의 공정온도는 50℃ 내지 200℃가 바람직하며, 이 때상기 공정온도가 50℃ 미만이면 물질전달 속도가 낮아져 흡탈착 거동이 느려지며, 200℃를 초과하면 흡착제와 흡착질간의 물질전달이 활발해지나, 총 흡착능력은 감소한다. 따라서, 상기 공정온도는 공정의 성능에 영향을 미치지만 제품의 순도 등에 미치는 영향은 미미하다.
한편, 상기 흡착분리공정에서의 공정압력은 2kg/㎠g 내지 15kg/㎠g가 바람직하며, 이 때 상기 공정압력이 2kg/㎠g 미만이면 운전온도를 매우 낮게 가져가야 하므로 생산량의 감소를 초래할 수 있으며, 상기 공정압력이 15kg/㎠g를 초과하면 고압의 설비를 갖추어야 하므로 투자비가 증대한다.
또한, 상기 연속 모사 이동층 흡착분리공정에 사용되는 장치는 원하는 제품의 순도를 위해 컬럼의 배치를 자유롭게 변경할 수 있으며, 상기 표 4에 나타낸 공정운전조건은 참고자료이다. 이 때, 상기 운전조건 중 싸이클 주기를 작게 할 경우 각 유량이 증가되어 생산성이 향상되나, 너무 작게 할 경우 회수율이 떨어지므로, 장치의 규격을 감안한 적절한 싸이클 주기를 찾는 것이 공정 최적화에 도움이 된다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 공정에 따라 99중량% 이상의 고순도 1,2-디에틸벤젠을 경제적인 공정을 통해 얻을 수 있다.
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼3
이성화 반응공정에서 반응 온도에 따른 반응성능을 알아보기 위하여 40g의 촉매를 실험용 반응기에 채운 후 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 운전 변수는 반응압력 220psig, 수소주입 유량 232cc/분 및 원료기준 공간속도 2hr-1이었으며, 상기 실험으로부터 얻은 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
성분/반응조건 실시예 1 실시예 2 실시예 3
반응온도(℃) 300 350 370
1,2-디에틸벤젠(중량%) 4.26 9.28 12.70
1,3-디에틸벤젠(중량%) 65.02 70.30 71.49
1,4-디에틸벤젠(중량%) 30.73 20.42 15.81
디에틸벤젠 손실(%) 2.07 46.62 60.14
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 반응온도가 높을수록 크래킹 반응이 증가하여 총 디에틸벤젠의 손실량이 증가하나, 디에틸벤젠 중 1,2-디에틸벤젠의 상대적 조성은 증가하는 것으로 나타나, 적정한 온도선정이 필요함을 알 수 있었다. 또한, 연속 이동식 모사 흡착분리장치의 경우 원료 중 1,2-디에틸벤젠의 함량이 높을수록 생산성이 좋아지므로 총 디에틸벤젠 손실량을 허용하는 한도 내에서 온도는 높일수록 좋다는 결론을 얻을 수 있다.
실시예 4∼6
반응온도 350℃, 반응압력 390psig 및 수소주입유량 232cc/분의 조건하에서 원료기준 공간속도 변화에 따른 반응성능 실험을 수행하였으며, 이로부터 얻은 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
성분/반응조건 실시예 4 실시예 5 실시예 6
공간속도(hr-1) 1.5 2 4
1,2-디에틸벤젠(중량%) 18.44 11.94 6.31
1,3-디에틸벤젠(중량%) 65.63 70.75 72.70
1,4-디에틸벤젠(중량%) 15.93 17.31 20.99
디에틸벤젠 손실(%) 70.94 60.15 27.03
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 반응물의 공간속도가 낮을수록 크래킹 반응이 증가하지만 디에틸벤젠 중 1,2-디에틸벤젠의 상대적 농도는 증가함을 알 수 있었다. 따라서, 증류를 통하여 불순물을 제거하여 1,2-디에틸벤젠을 10중량% 이상 농축하기 위해서는 350℃에서 약 2hr-1 이하의 공간속도로 수행하여야 하며, 1.5hr-1 이하로 낯출 경우 약 20중량%까지 농축을 할 수 있음을 알 수 있었다.
실시예 7∼8
반응압력이 반응성능에 미치는 영향을 평가하기 위하여 반응온도 350℃, 수소 주입유량 232cc/분 및 원료기준 공간속도 2hr-1에서 반응압력 220/390psig 두 경우에 대하여 반응실험을 수행하였으며, 이로부터 얻은 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
성분/반응조건 실시예 7 실시예 8
반응압력(psig) 220 390
1,2-디에틸벤젠(중량%) 10.43 11.94
1,3-디에틸벤젠(중량%) 71.00 70.75
1,4-디에틸벤젠(중량%) 18.58 17.31
디에틸벤젠 손실(%) 51.06 60.15
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 반응압력이 낮은 경우에 총 디에틸벤젠의 손실량이 상대적으로 낮았으며, 1,2-디에틸벤젠의 상대적인 조성은 반응압력이 높은 경우에 비하여 약간 감소하나 큰 차이는 없음을 알 수 있었다. 따라서, 반응압력은 1,2-디에틸벤젠의 상대조성이 크게 감소하지 않는 한 총 디에틸벤젠의 손실량 측면에서 볼 때 될 수 있는 한 감소시키는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
실시예 9
본 발명의 NaY 흡착제의 흡착능력과 디에틸벤젠의 흡착제에 대한 친화도의 서열을 평가하고자 파과 실험을 수행하였다. 파과실험에 사용된 원료는 흡착제에 대한 친화도가 거의 없는 노말헵탄(normal heptane)을 디에틸벤젠 혼합물과 부피비율 1:1 로 혼합제조한 것으로서, 이렇게 제조된 원료의 조성은 1,2-디에틸벤젠 2.38중량%, 1,3-디에틸벤젠 31.98중량% 및 1,4-디에틸벤젠 10.44중량%이다. 본 실험에서는 NaY가 120cc 충전된 고정층 흡착컬럼을 사용하였으며, 상기 컬럼에 장착된 NaY 흡착제는 평균 0.7㎜ 크기의 구형으로서, 장착 전 200℃, 질소 분위기 하에서 12시간 건조시킨 것을 사용하였다. 파과실험는 180℃의 운전온도 및 0.5cc/분의 원료주입 속도 하에서 수행되었으며, 상기 고정층 흡착컬럼의 출구로 나오는 유체는 약 30분 간격으로 채취하여 가스크로마토그라피로 분석하였다.
도 3은 상기 실험의 결과로 얻은 파과곡선으로서, 디에틸벤젠 이성질체 각각에 대한 NaY 흡착제에 대한 친화도는 1,2-디에틸벤젠 > 1,3-디에틸벤젠 1,4-디에틸벤젠 순서인 것으로 나타나, 본 발명에서 생산하고자 하는 1,2-디에틸벤젠은 추출물류로 생산이 될 수 있음을 알 수 있었다. 또한 본 파과곡선으로부터 본 발명에서 사용한 NaY 흡착제는 흡착제 충전부피의 약 18%에 해당하는 흡착성능을 가지고 있음을 확인하였으며, 이를 연속 모사 이동층 흡착분리 공정의 운전변수를 결정 하는데 활용하였다.
실시예 10∼11
본 실험에서는 탈착제로 파라자일렌을 사용하고, 1,2-디에틸벤젠 6.5중량%, 1,3-디에틸벤젠 61중량% 및 1,4-디에틸벤젠 30중량% 조성의 원료를 사용하여, 내경이 3.81㎝이고 부피가 550㎤인 스테인레스 재질의 컬럼 24개가 장착된 연속 모사 이동층 흡착분리 장치의 실제 운전을 통해 1,2-디에틸벤젠을 얻었으며, 이의 순도 및 회수율을 계산하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
운전조건 실시예 10 실시예 11
원료 유량(ℓ/시간) 1.26 1.2
탈착제 유량(ℓ/시간) 3.6 3.6
추출물류 유량(ℓ/시간) 0.74 0.72
순환 유량(ℓ/시간) 8 8
1,2-디에틸벤젠 순도(중량%) 99.55 99.11
회수율(중량%) 88.0 88.8
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 적절한 원료 및 탈착제 유량, 및 순환유량과 사이클 주기를 갖을 경우 NaY가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리 장치를 가지고 99중량% 이상의 고순도 1,2-디에틸벤젠의 생산이 가능하였다.
본 발명에 따르면, 에틸벤젠 제조공정의 부산물, 또는 디에틸벤젠의 이성질체 혼합물을 공급원료로 이용하여 NaY 흡착제가 충전된 연속 모사 이동층 흡착분리 공정을 통해 고순도 1,2-디에틸벤젠을 얻을 수 있었다. 특히, 상기 연속 모사 이동층 흡착분리공정 전단에 이성화반응공정을 설치할 경우 1,2-디에틸벤젠의 생산성을 더욱 증대시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 고체 촉매의 존재하에서 디에틸벤젠 이성질체 혼합물, 또는 상기 혼합물을 포함하는 에틸벤젠 제조공정의 부산물로 이루어진 원료 혼합물을 이성화반응시켜 원료중의 1,2-디에틸벤젠의 함량을 높이는 반응공정;
    상기 반응공정에서 생성된 탄소수 6∼11의 방향족 계열의 불순물을 증류과정을 통해 제거시키는 제거공정;
    상기 제거공정을 통해 정제된 원료를 NaY 흡착제와 접촉시켜 원료중에 함유된 1,2-디에틸벤젠을 선택적으로 흡착시켜 얻어진 흡착물을 탈착제로 탈착시켜 추출물류를 얻고, 상기 흡착제와의 접촉물로부터 비흡착된 물질인 라피네이트를 형성시키는 연속모사 이동층 흡착분리공정; 및
    상기 추출물류는 증류과정을 거쳐 1,2-디에틸벤젠으로 생산되며, 상기 라피네이트는 반응공정 및 흡착분리공정으로 재순환되는 순환공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고체 촉매는 실리카/알루미나 몰비가 5∼100인 제올라이트 계열의 화합물인 것을 특징으로 하는 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응공정은 반응온도 350∼400℃, 반응압력 200∼400psig 및 공간속도 1.5∼4hr-1의 조건하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탈착제는 탄소수 6∼9의 방향족 화합물인 것을 특징으로 하는 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 흡착분리공정은 온도 50∼200℃ 및 압력 2∼15kg/㎠g의 조건하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 디에틸벤젠 이성질체 혼합물로부터 1,2-디에틸벤젠을 분리하는 방법.
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