KR100894785B1 - 고순도 2,6-디메틸나프탈렌 연속 결정화 분리정제 방법 및그 장치 - Google Patents

고순도 2,6-디메틸나프탈렌 연속 결정화 분리정제 방법 및그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디메틸나프탈렌 반응 혼합물로부터 고순도 2,6-디메틸나프탈렌을 연속적으로 결정화 분리ㆍ정제하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 o-자이렌과 부타디엔을 원료로 하여 디메틸나프탈렌을 합성하는 공정에서 얻어지는 2,6-디메틸나프탈렌을 포함하는 디메틸나프탈렌 반응 혼합액을 연속 흐름하에서 통관식 표면 긁게 결정화기를 사용하는 결정화 조작을 수행하여 고순도의 2,6-디메틸나프탈렌을 고수율로 분리ㆍ정제하는 공정 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법은 기존 분리 공정에 비해 에너지가 절약되는 동시에 공업적으로 연속적으로 연속 생산이 가능한 분리정제 방법을 제공한다.
연속 결정화 공정, 2,6-디메틸나프탈렌, 결정화, 통관식 표면 긁게 결정화기(Tube Scraped Surface Crystallizer), 디메틸나프탈렌 이성체,

Description

고순도 2,6-디메틸나프탈렌 연속 결정화 분리정제 방법 및 그 장치{Method and apparatus for the continuous crystallization separation and purification of high purity 2,6-dimethylnaphthalene}
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 2,6-디메틸나프탈렌의 연속 결정화 분리정제 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 통관식 표면 긁게 결정화 장치의 투시도 및 공정흐름과 냉매의 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 통관식 긁게 결정화 장치 투시도(a)와 내부 긁게의 단면 구조(b, c)를 나타낸 도면이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : DMN 혼합물 저장조 2, 9 : 1차 용매 혼합조
3 : 용매 저장조 4, 11 : 결정화기
5, 12 : 원심분리기 6. 13 : 스크루 컨베이어
7 : 결정 용융조 8 : 모액 저장조
14, 15 : 용매 저장조 16, 17 : 냉동기
본 발명은 디메틸나프탈렌 반응 혼합물으로부터 고순도 2,6-디메틸나프탈렌을 연속적으로 결정화 분리정제하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 o-자이렌과 부타디엔을 원료로 하여 디메틸나프탈렌을 합성하는 공정에서 얻어지는 2,6-디메틸나프탈렌을 포함하는 디메틸나프탈렌 반응 혼합물을 연속 흐름하에서 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 사용하는 결정화 조작을 수행하여 고순도의 2,6-디메틸나프탈렌을 고수율로 분리정제하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
2,6-나프탈렌디카르복실산(2,6-Naphthalene Dicarboxlic Acid, 이하 “2,6-NDA"라고 한다)은 기능성 고분자인 폴리에틸렌나프탈레이트(Poly ethylenenaphthalene, PEN) 수지의 단량체이며, 고분자 액정(Liquid crystal polymer)의 원료로 잘 알려져 있다. PEN 수지는 현재 널리 쓰이고 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 수지보다 내열성, 인장강도, 충격강도, 가스 차단성 등에서 앞서는 것으로 알려져 있다.
2,6-나프탈렌디카르복실산을 제조하기 위한 원료 물질로서는 여러 종류의 디알킬나프탈렌(Dialkylnaphthalene), 예를 들면 디메틸나프탈렌, 디에틸나프탈렌, 디프로필나프탈렌 및 디부틸나프탈렌 등이 알려져 있으나, 디메틸나프탈렌 (Dimethylnaphthalene, DMN)을 제외한 다른 알킬나프탈렌들은 2,6-나프탈렌디카르복실산을 제조하기 위한 산화반응의 반응성 및 선택성이 매우 낮아 경제성이 없어 거의 사용되고 있지 않는 실정이다.
특히, 디메틸나프탈렌을 사용하여 2,6-나프탈렌디카르복실산을 가장 효과적으로 제조하는 방법으로는 2,6-디메틸나프탈렌의 산화 반응에 의한 2,6-나프탈렌디카르복실산의 제조 방법이 가장 잘 알려져 있으며 가장 효과적인 반응 경로이다. 이에 따라, 좀더 효율적인 2,6-디메틸나프탈렌의 제조 방법에 대한 연구가 지속적으로 요구되어 왔다.
한편, 2,6-디메틸나프탈렌의 산화반응에 의해 2,6-나프탈렌디카르복실산을 제조하는 경우 원료인 2,6-디메틸나프탈렌의 순도에 의해 생성물의 품질이 크게 영향을 받으며, 미량의 불순물이 함유된 경우 제조된 2,6-나프탈렌디카르복실산의 물성(색도 등)이 크게 나빠지게 된다. 따라서, 2,6-나프탈렌디카르복실산의 제조를 위해서는 순수한 2,6-디메틸나프탈렌( 순도 99% 이상)이 필요하다. 따라서 상기 반응을 통해 생성된 일련의 혼합물들 중에서 2,6-디메틸나프탈렌의 분리를 통한 정제 과정은 반드시 필요하다.
현재 디메틸나프탈렌 이성질체들의 분리 및 정제에 널리 쓰이고 있는 방법에는, 착체 생성을 이용한 분리법, 흡착 분리법, 분별 재결정법 등이 있다. 특히, 분별 재결정법은 적당한 용매를 사용하여 결정화-재결정(crystallization- recrystallization)의 과정을 통해 비교적 낮은 비용으로 2,6-디메틸나프탈렌을 분리할 수 있다.
하지만 디메틸나프탈렌들은 일반적으로 공융성 혼합물을 형성하는 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 2,6-디메틸나프탈렌과 2,7-디메틸나프탈렌은 41.5 대 58.5 의 몰비로 이성분 공융성 혼합물을 형성하며, 2,6-디메틸나프탈렌과 2,3-디메틸나프탈렌은 47.5 대 52.5의 몰비로 이성분 공융성 혼합물을 형성한다. 이론적으로, 2,6-디메틸나프탈렌의 생성량은 물질 조성에 따라 결정되기 때문에, 재결정법에 의한 통상적인 2,6-디메틸나프탈렌의 분리 방법으로는 높은 분리 생성률을 얻을 수 없다. 또한 분리 과정이 번거롭고 많은 시간을 소요하며, 그 최종 순도가 비교적 낮아 실용적인 분리 공정으로 검토된 예는 거의 없었다.
또한, 디메틸나프탈렌 이성체의 경우 비점이 거의 262.0 ℃ 근처에서 매우 근사하여, 일반적인 증류에 의해서는 이 두 물질을 분리하는 것이 매우 곤란하다. 그러므로, 2,6-디메틸나프탈렌의 분리에는 높은 순도를 달성하는 데에 대한 어려움 및 낮은 회수량, 분리와 정제에서의 고비용 문제가 필연적으로 수반되는 것으로 알려져 있다.
한편, 2,6-디메틸나프탈렌의 분리 방법으로, EP 0 336 564 A1(1989)에 원료인 나프탈렌계 혼합물의 전처리 반응, 증류 및 가압 결정의 3 단계 공정으로 이루어진 분리 방법이 개시되어 있으나, 분리된 2,6-디메틸나프탈렌의 순도는 98%이하라고 보고되어, 2,6-나프탈렌디카르복실산의 제조 공정에 사용되는 순도의 요건에는 미치지 못하고 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 2,6-디메틸나프탈렌의 분리 정제 방법에 있어서 디메틸나프탈렌 반응 혼합물을 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 이용하여 1차 결정화 및 2차 결정화함으로써, 보다 경제적으로 고순도, 고효율의 2,6-디메틸나프탈렌을 연속적으로 분리 정제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 본 발명에 따른 2,6-디메틸나프탈렌을 분리 정제하는 방법에 사용되는 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 디메틸나프탈렌 반응 혼합물로부터 2,6-디메틸나프탈렌을 연속적으로 분리정제하는 방법에 있어서, 상기 방법은 디메틸나프탈렌 반응 혼합물을 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 이용하여 결정화 및 재결정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법에 관계한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 방법에서, 상기 1차 결정화 및 2차 결정화하는 단계는 2 이상의 다단계로 이루어질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 방법에 사용되는 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 제공하는 것이다.
이하에서 첨부 도면 등을 참조하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 방법은, o-자이렌과 부타디엔을 원료로 하 여 디메틸나프탈렌을 합성하는 공정에서 얻어지는 2,6-디메틸나프탈렌을 포함하는 디메틸나프탈렌 반응 혼합물을 연속 흐름하에서 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 사용하여 결정화 조작을 수행함으로써 고순도의 2,6-디메틸나프탈렌을 고수율로 분리 정제하는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 일구현예에 따른 상기 방법은, 디메틸나프탈렌 반응 혼합물로 2,7-디메틸나프탈렌이 0.2% 이하로 거의 함유하고 있지 않기 때문에 , 결정화 생성물의 수율 및 순도를 향상시키고, 에탄올 용매를 사용하여 분리효율을 향상시킨 2,6-디메틸나프탈렌의 연속 결정화 분리정제 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에서 사용되는 상기 디메틸나프탈렌 반응 혼합물 원료는 이성화 공정에서 얻어지는 디메틸나프탈렌의 10개 이성체, 고비점 및 저비점의 탄화수소를 포함한 혼합물로서 2,6-DMN, 1,6-DMN, 1,5-DMN 및 기타의 혼합물이 각각 다음 표 1에 나타낸 함량으로 포함되어 있다.
[표 1]
Figure 112006098502914-pat00001
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 2,6-디메틸나프탈렌의 연속 결정화 분리정제 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도1을 참고하면, 출발 원료인 2,6-DMN을 풍부하게 함유한 반응 혼합물은 이성화반응을 거쳐 DMN 혼합물 저장조(1)로 이송된다. DMN 혼합물 저장조로 유입된 2,6-DMN이 풍부한 DMN 반응 혼합물(A)은 펌프(P1)에 의해 용매와 혼합되기 위하여 용매 혼합조(2)로 이송된다. 이때 사용 가능한 용매는 탄소수가 1 내지 8인 알코올이 사용 가능하며 바람직하게는 에탄올을 사용하는 것이 좋다.
1차 결정화에 사용되는 용매는 2차 결정화에서 분리된 모액을 사용한다. 2차 결정화 후 분리된 모액은 저장조 (3)으로 이송되고 저장조(3)로부터 펌프(P3)에 의해 용매 혼합조로 이송된다(B). 용매혼합조의 온도는 60 ℃를 유지하여 용융상태를 유지한다. 혼합된 원료는 펌프(P2)에 의해 통관식 표면 긁게로 이루어진 제 1 결정화 장치(4)에 도입된다(C).
1차 결정화 장치(4)에는 펌프(P2)에 의해 상기 혼합된 원료가 연속적으로공급되고, 냉동기(16)로부터 차가운 냉매가 제 1결정화 장치 내벽으로 순환하면서 결정화는 이루어진다. 1차 결정화 과정을 통하여 생성된 결정과 모액은 결정화 장치에 직접 연결된 원심분리기(5)로 도입된다. 원심분리기에 의해 분리된 모액은 1차 모액 저장조(8)로 이송(E)되고 분리된 결정은 스크루 콘베이어(6)에 의해 1차 결정 용융조(7)로 옮겨진다(D).
1차 결정 용융조로 이송된 결정은 80 ℃로 유지되는 용융조에서 용융상태로 되고 펌프(P4)에 의해 2차 용매 혼합조(9)로 이송된다. 2차 결정화에 사용되는 용매는 순수한 용매 중간 저장조(14)로부터 라인 P를 따라 펌프(P9)에 의해 라인 G로 2차 용매 혼합조(9)로 이송된다. 2차 용매 혼합조의 온도는 60 ℃를 유지한다. 2차 용매 혼합조로부터 라인 H를 따라 펌프(P6)에 의해 용해된 원료는 제2 결정화 장치(11)로 이송된다. 제 2결정화 장치는 제1 결정화 장치와 같은 형태로 만들어 졌으며 단지 용매비에 따른 결정화 장치의 전체 용량과 크기가 다르다. 제2 결정화 장치의 냉각은 냉동기(17)에 의해 냉각된다.
제2결정화 장치를 거쳐 나온 2,6-DMN 결정을 포함한 액은 원심분리기(12)에 의해 모액과 2,6-DMN 결정으로 분리된다. 분리된 2,6-DMN 결정은 스크루 콘베이어(13)에 의해 2,6-DMN 결정을 얻는다. 이때 분리된 모액은 라인 J를 따라 2차 모액 저장조(3)로 이송된다. 모액 저장조에 유입된 모액의 일부는 1차 결정화에 사용되고 나머지는 1차 모액 저장조(8)로 이송된다. 1차 모액 저장조로 이송된 모액은 용매와 결정화 되고 남은 DMN 반응 혼합물을 분리하기 위하여 펌프(P5)를 통하여 용매 분리 칼럼으로 이송된다(M).
용매 분리 칼럼에서 탑저 제품으로 얻어진 DMN 반응 혼합물은 이성화 공정으로 펌프(P7)에 의해 라인 N으로 이송된다. 용매 분리 칼럼의 탑상부 물질인 용매는 라인 O를 따라 2차 용매 저장조(14)로 이송된다. 전체 공정에서 손실되는 용매는 1차 용매 저장조(15)에 받아 두었다가 손실만큼 펌프(P8)에 의해 라인 Q를 따라 2차 용매저장조로 이송된다.
도 2는 통관식 표면 긁게 결정화 장치의 투시도 및 냉매와 원료의 흐름을 나 타낸다. 냉매는 원료의 흐름과 반대 방향으로 순환하여 결정화 장치를 냉각시켜 2,6-DMN 결정을 형성시킨다. 1차 결정화에서 인입구의 원료의 온도는 50~ 60 ℃에서 출구의 온도 0~-10 ℃로 배출된다. 냉매의 입구 쪽의 온도는 -10~-15 ℃에서 배출되는 출구의 온도는 40 ~ 30 ℃이다. 2차 결정화에서는 1차 결정화 장치의 온도조건과 동일하다.
이와 같이 결정화 장치의 인입구의 원료의 온도를 50~60 ℃로, 출구의 온도를 0~-10 ℃로 하는 이유는 용매에 의한 DMN 반응 혼합물의 조성에 따른 용해도에 따라 결정의 순도와 수율을 최적 조건화에서 결정화를 수행하기 위함이며 인입구의 온도가 이 온도보다 높을 경우 용매의 증발이 발생하여 상대적인 공정의 이송 문제를 야기할 뿐만 아니라 냉각의 온도를 많이 하여야 하기 때문에 결정화에 사용되는 에너지 비용이 높아지게 된다. 또한 낮을 경우 충분히 용해되지 않기 때문에 결정화를 정상적으로 수행할 수 없어서 순도가 저하된다. 한편 결정화 장치의 출구의 온도를 상기의 온도 범위보다 높을 경우 결정화의 순도는 향상되지만 수율 저하를 초래한다. 또한 결정화 장치 출구 온도가 상기 범위보다 낮을 경우 상대적으로 본 발명에서 목표로 하는 순도를 얻을 수 없기 때문이다.
냉매의 입출구의 온도 범위를 상기의 범위로 하는 이유도 결정화의 원료의 입출구 온도 범위를 한정한 이유와 다르지 않다. 즉, 상기의 온도 범위에 결정화를 수행하는 충분한 수율과 순도를 얻기 위함이다.
그러나, 1차 결정화에 사용되는 모액에 포함된 전체 혼합물 중 용매비는 용매 3 ~ 4에 혼합물 1로 유지된다. 2차 결정화의 용매비는 에탄올 5 ~ 8에 혼합물 1 중량으로 혼합조에서 혼합되어 결정화 장치로 유입된다. 이러한 용매비와 결정화 장치의 온도는 순도와 수율에 대비하여 조절된다.
이와 같이 상기의 용매비 범위에서 결정화를 수행하는 이유는 주입되는 조성 변동에 따른 각 결정화 공정에서 본 발명에 얻기 위한 충분한 순도와 수율을 얻을 수 있는 범위에 있기 때문이다.
도 3에는 본 발명에 따른 통관식 긁게 결정화 장치의 투시도와 내부 긁게의 단면 구조를 나타내었다. 이러한 통관식 긁게 결정화 장치를 사용하는 이유는 연속식으로 결정화가 이루어지기 때문이며 또한 내부 구조의 긁개를 구조 b와 c의 형태로 제작된 것은 2,6-DMN 결정이 판상으로 서로 응집될 뿐만 아니라 결정이 찬 내부 벽면에 부착되는 것을 방지하기 위하여 도안되었다. 또한 충분한 냉각 효율을 증대시킬 뿐만 아니라 결정화 공정을 연속적으로 이송하는 수단이 된다.
생성된 2,6-DMN의 순도 및 수율은 하기 식 1 및 2와 같이 계산하였다.
[식 1]
Figure 112006098502914-pat00002
[식 2]
Figure 112006098502914-pat00003
본 발명에 사용된 DMN 반응 혼합물과 각 단계별 분리정제과정에서의 순도는 가스크로마토그라피를 사용하여 분석하였다.
본 발명의 다른 양상은, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 방법에 사용되는 통관식 표면 긁게 결정화 장치에 관한 것이다.
상기 통관식 표면 긁게 결정화 장치는 스탠리스 스틸(이밖에 다른 재질로 제작이 가능함)로 제작된 2중관 형식으로 된 결정화기(원료과 이송되는 내부 공정관과 냉매과 흘러가는 외부 자켓), 도면 3의 b와 같은 스프링형태의 부착 긁게 구조 폐달 또는 도면 3의 c와 같은 내부 긁게 스크루, 스크루와 폐달을 돌리게 하는 모터를 포함하여 이루어진다.
상기 통관식 표면 긁게 결정화 장치에서, 2중관으로 된 결정화기는 pipe로 관형으로 제작되어 쉽게 제작이 가능하며 연속적으로 결정화를 수행하는 장점을 가진다. 또한 이러한 통관식 결정화기는 입구와 출구의 온도 구배를 가지기 때문에 결정화에서 과포화도를 적절하게 조절하여 결정의 형태 및 분리에 있어서 순도 제어에 유리한 작용을 한다.
외부 자켓으로 냉매는 원료의 흐름과 반대 방향으로 흐르게 하여 냉매의 열전달 효율 및 결정화의 과포화도를 적절히 제어할 수 있다. 일반적인 냉각 결정화기는 열전달 면적을 높이기 위하여 내부에 draft tube나 baffle등을 설치하여 효율을 좋게 하고 있으나 이러한 것들은 대용량의 상용화 규모의 결정화 장치에서는 한계를 가지기 때문에 작은 결정화기를 여러개 두어 결정화 공정의 장치비 등으로 많은 비용이 소모되지만 통관식 결정화기에서 중요한 열전달 면적을 키우기 위하여 2중관 자켓 결정화기의 길이와 냉매의 열전달 효율과 상대적으로 적은 면적에 높은 열전달 효율을 낼　수 있기 때문에 큰 장점을 가진다.
모터가 부착된 내부 이송 스크루나 폐달은 간단하게 제작되어 저속으로 운전되며 일반적인 교반기가 부착된 결정화기에 비해 상대적 에너지 비용이 적게 소모될 뿐만 아니라 2,6-DMN 결정이 결정화기 벽면에 달라붙어 열전달 면적을 떨어뜨리는 것을 방지하는 효과도 있다.
내부 스크루는 도면 3에서와 같이 결정화기 내벽과의 거리는 장치크기에 따라 거의 1 cm 미만의 공간만을 허용하게 구성하고 있으며 입구측에서 출구측으로 결정과 모액을 이송하는 적절하게 스크루 타입으로 이루어져 있으며 또한 이러한 스크루는 결정화 내벽에 부착되는 2,6-DMN 결정을 적절하게 해소시켜 주어 열전달 효율을 좋게 한다.
이러한 스크루 끝에서 고분자 플라스틱 (예, 테프론)으로 보강하여 결정화기 내벽의 손상을 막을 수 있다. 페달 형태로 제작된 내부 긁게는 스크루와 같은 역할을 하게 만들어져 있으며 폐달 형태의 내부 스크루는 스프링 형태로 이루어져 있어 결정화기 내벽의 손상을 방지하게 제작되었다.
따라서, 체류시간과 결정성장 속도를 제어하기 위하여 결정화기의 부피, 열전달 효율, 결정성장 속도 등을 고려하여 도면 2에서와 같이 다단 흐름으로 구성하여 적은 공간에서 충분히 많은 양의 고순도 2,6-DMN을 연속적으로 생산할 수 있는 결정화 장치이다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 2,6-DMN의 분리 및 정제 공정 및 장치는 증류조작에서 사용하는 기화열의 약 1/5인 융해열을 이용하므로 에너지가 절약되고 단 순한 고액분리조작에 의하여 고순도의 2,6-DMN을 고수율로 분리할 수 있다.
이하에서 본 발명은 하기의 실시예를 통하여 보다 더 구체화 될 것이나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
2,6-DMN의 평균 조성이 42.53 중량%인 DMN 반응 혼합물을 1차 용매 혼합조로 15 kg/hr의 속도로 이송한다. 1차 결정화에 사용된 2차 결정화 분리 모액과 혼합되어 평균 용매비 4:1로 맞추어 진다. 혼합된 원료는 제1결정화 장치로 유입되어 결정화 되고 결정화 장치의 출구의 온도는 0 ℃이었다. 1차 결정화에서 원심분리를 통하여 얻어진 결정을 샘플하여 분석하여 표 2에 나타내었고 1차 결정화에서 얻어진 결정은 80 ℃ 용융조에서 용해되고 2차 용매 혼합조로 이송된다. 순수한 에탄올 용매는 1차 결정량에 맞추어 8:1의 비율로 2차 용매혼합조에서 용해되어 60 kg/hr의 유량으로 2차 결정화 장치로 이송하였다. 2차 결정화 장치의 출구온도는 0℃이었다. 2차 결정화를 통하여 얻어진 결정은 원심분리기를 통하여 순도 99.20 중량%, 수율 95.6%를 얻었다.
[표 2]
Figure 112006098502914-pat00004
실시예 2
본 실시예 2는 내부 긁게의 구조에 따른 결정화의 영향을 살펴 보기 위하여 실시예 1과 같은 방법으로 각각 다른 구조의 긁게를 사용하여 얻어진 결과의 평균값을 표 3에 도시하였다.
[표 3]
Figure 112006098502914-pat00005
비교예 1
본 발명의 통관식 표면 긁게 결정화기와 비교하기 위하여 일반적으로 사용되는 Batch 자켓 냉각 결정화를 수행하여 비교하였다. 냉각 결정화기는 첫 번째로 Baffle만 부착된 일반적인 자켓 결정화기를 장치를 사용하였고 두 번째로는 냉각 효율과 열전달 면적을 높이기 위하여 draft tube가 부착된 결정화기를 사용하여 비 교하였다.
2,6-DMN의 평균 조성이 42.05 중량%인 DMN 반응 혼합물을 1차 결정화기에 45 kg을 이송하였다. 1차 결정화에 사용된 2차 결정화 분리 모액과 혼합되어 평균 용매비 4:1로 맞추었다. 이송이 완료되면 10분간 교반하여 혼합 용해시켰으며 1차 결정화에 이송되어 용해된 총량은 225 kg이었다. 혼합된 원료는 제1결정화 장치로 유입되어 결정화 되고 결정화 온도는 0 ℃까지 냉각하여 결정화하였다. 결정화는 3시간 회분식 결정화 방법으로 이루어졌다. 1차 결정화에서 원심분리를 통하여 1차 결정을 얻었다. 순수한 에탄올 용매는 1차 결정량에 맞추어 8:1의 비율로 2차 용매혼합조에서 용해하였고 2차 결정화 장치로 이송하였다. 2차 결정화 온도는 0℃까지 냉각하여 결정화하고 원심분리기를 통하여 2차 결정을 수득하였다. 결정화를 수행한 결과는 표4에 나타내었다.
Figure 112006098502914-pat00006
이상에서 바람직한 구현예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있으므로, 이러한 다양한 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 사용한 2,6-DMN의 분리 및 정제 공정은 증류조작에서 사용하는 기화열의 약 1/5인 융해열을 이용하므로 에너지가 절약되고 단순한 고액분리조작에 의하여 고순도의 2,6-DMN을 고수율로 분리할 수 있다. 본 발명은 분리 및 정제 장치가 간단하고 조업이 단순하여 고정투자비와 생산비를 줄일 수 있어 경제적으로도 유용한 장점이 있다. 또한, 용액결정화공정을 부가적인 공정으로 행하여 고순도의 2,6-DMN을 효과적으로 분리해 낼 수 있는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 디메틸나프탈렌 반응 혼합물로부터 2,6-디메틸나프탈렌을 분리 정제하는 방법에 있어서, 상기 방법은 디메틸나프탈렌 반응 혼합물을 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 이용하여 1차 결정화 및 2차 결정화하는 단계를 포함하는 연속 공정으로 이루어지며, 상기 통관식 표면 긁게 결정화 장치의 냉매 흐름은 원료의 흐름과 반대 방향인 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법
  2. 제 1항에 있어서, 상기 1차 결정화 및 2차 결정화 단계는 2 이상의 다단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 결정화 및 2차 결정화 단계는 내벽에 부착하는 결정을 제거하고 원료와 생성된 결정을 연속적으로 이송할 수 있는 구조로 된 통관식 표면 긁게 결정화 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 결정화 및 2차 결정화 단계는 결정화 장치 입구측 원료의 입구측 온도가 50 ~ 60 ℃, 출구측 온도가 0 ~ -10 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 결정화 및 2차 결정화 단계는 결정화 장치로 순환하는 냉매의 입구측 온도가 -10 ~ -15 ℃, 출구측 온도가 30 ~ 40 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 방법은 1차 결정화에 사용되는 용매는 2차 결정화에 사용된 모액을 혼합하여 결정화하는 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법.
  8. 제 2 항에 있어서, 2,6-디메틸나프탈렌을 포함하는 디메틸나프탈렌 반응 혼합물과 용매가 결정화 장치로 유입되는 비율이 1차 결정화의 경우 3:1~4:1, 2차 결정화의 경우 5:1~8:1로 하는 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리 정제 방법.
  9. 제 1항 내지 제2항, 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 1차 결정화의 순도가 70~80 중량%이고, 2차 결정화의 순도가 99 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 2,6-디메틸나프탈렌의 분리정제 방법
  10. 원료가 이송되는 내부 공정관과 냉매가 흘러가는 외부자켓으로 이루어지는 2중관 형태의 통관식 자켓형의 결정화기와, 상기 결정화기의 내부에 구비되며 결정화기 내부벽에 부착된 결정을 긁어내기 위한 표면 긁게 내부 스크루 또는 스프링 페달과, 상기 결정화기의 외부에 구비되고 상기 스크루나 페달을 회전시키기 위한 모터를 포함하여 이루어지며, 상기 결정화기의 냉매 흐름은 원료의 흐름과 반대 방향인 것을 특징으로 하는 통관식 표면 긁게 결정화 장치
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