KR101251714B1 - Reactor for the hydroformylation of olefin and method for the hydroformylation using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 올레핀의 하이드로포밀화 장치 및 이를 이용한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벤투리가 결합된 노즐을 통하여 옥소 반응기의 내부로 올레핀, 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스, 및 촉매 조성물을 분사·공급함과 동시에 상기 노즐부의 독특한 확관 구조를 통하여 분사·공급된 올레핀, 합성가스 및 촉매조성물의 혼합 및 물질 전달을 촉진시켜 알데히드 제조 반응의 반응성을 개선시킨 하이드로포밀화 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 하이드로포밀화 반응성을 향상시켜 목적하는 알데히드를 높은 수율로 얻을 뿐 아니라 외부 펌프에 의한 순환 유속을 저감할 수 있어 반응기 운전비용을 절감하는 경제적 효과와 함께 옥소반응기 외부에서 반응기 내부로 반응혼합물을 재공급하는 공정을 제거하므로 반응 공정을 단축시키는 이점 또한 갖는다.The present invention relates to a hydroformylation apparatus for olefins and a method for hydroformylation of olefins using the same. More specifically, a synthesis gas including olefins, carbon monoxide, and hydrogen into an oxo reactor through a venturi-coupled nozzle, And a hydroformylation apparatus and method for improving the reactivity of the aldehyde production reaction by injecting and supplying the catalyst composition and promoting the mixing and mass transfer of the olefin, syngas and catalyst composition injected and supplied through the unique expansion structure of the nozzle unit. It is about. The present invention can improve the hydroformylation reactivity to obtain the desired aldehyde in high yield as well as to reduce the circulating flow rate by the external pump, thereby reducing the reactor operating cost and the reaction mixture from the outside of the oxo reactor into the reactor. It also has the advantage of shortening the reaction process by eliminating the process of refeeding.
올레핀, 합성가스, 하이드로포밀화, 벤투리, 분산판, 루프형 반응기, 확관 Olefin, Syngas, Hydroformylation, Venturi, Dispersion Plate, Loop Reactor, Expansion
Description
본 발명은 올레핀의 하이드로포밀화 장치 및 이를 이용한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벤투리가 결합된 노즐을 통하여 옥소 반응기의 내부로 올레핀, 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스, 및 촉매조성물을 분사·공급함과 동시에 상기 벤투리의 2단계 확관 구조를 통하여 분사·공급된 올레핀, 합성가스 및 촉매조성물의 혼합(mixing) 및 물질 전달을 촉진시켜 알데히드 제조 반응의 반응성을 개선시키고 반응 공정을 단축시킨 하이드로포밀화 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hydroformylation apparatus for olefins and a method for hydroformylation of olefins using the same. More specifically, a synthesis gas including olefins, carbon monoxide, and hydrogen into an oxo reactor through a venturi-coupled nozzle, And by injecting and supplying the catalyst composition and promoting the mixing and mass transfer of the olefin, syngas and catalyst composition injected and supplied through the two-stage expansion structure of the venturi to improve the reactivity of the aldehyde manufacturing reaction and react. A hydroformylation apparatus and method for shortening the process are provided.
일반적으로 옥소(OXO) 반응으로 잘 알려진 하이드로포르밀화(hydroformylation) 반응은 금속촉매와 리간드 존재 하에 각종 올레핀과 합성기체(Synthesis Gas, CO/H2)가 반응하여 올레핀에 탄소수가 하나 증가한 선형(linear, normal) 및 가지형(branched, iso) 알데히드가 생성되는 과정을 말한다. 이같은 옥소반응은 1938년 독일의 Otto Roelen에 의해 처음 발견되었으며, 2001년을 기준으로 세계적으로 약 8백 40만 톤의 각종 알데히드(알코올 유도체 포함)가 옥소 공정을 통해 생산 및 소비되고 있다(SRI 보고서, November 2002, 682. 700A).Hydroformylation reaction, commonly known as OXO, is a linear increase in the number of carbon atoms in an olefin due to the reaction of various olefins and syngas (CO / H 2 ) in the presence of metal catalysts and ligands. , normal) and branched (iso) aldehydes are produced. This oxo reaction was first discovered by Otto Roelen of Germany in 1938, and as of 2001, around 8.4 million tons of various aldehydes (including alcohol derivatives) are produced and consumed through the oxo process worldwide ( SRI Report). , November 2002 , 682. 700A).
상기 옥소반응에 의해 합성된 각종 알데히드는 산화 또는 환원 과정을 통해 알데히드 유도체인 산과 알코올로 변형된다. 뿐만 아니라 알돌(Aldol) 등의 축합반응 후 산화 또는 환원반응을 통하여 긴 알킬기가 포함된 다양한 산과 알코올로 변형되기도 한다. 이러한 알코올과 산은 용매, 첨가제, 및 각종 가소제의 원료 등으로 사용되고 있다.The various aldehydes synthesized by the oxo reaction are transformed into acids and alcohols which are aldehyde derivatives through oxidation or reduction. In addition, it may be transformed into various acids and alcohols containing long alkyl groups through oxidation or reduction reaction after condensation reaction such as Aldol. These alcohols and acids are used as raw materials for solvents, additives, and various plasticizers.
현재 옥소 공정에 사용되는 촉매는 주로 코발트(Co)와 로듐(Rh) 계열이고, 적용하는 리간드의 종류 및 CO 분압 등 운전 조건에 따라 생성되는 알데히드의 N/I 선택성 (ratio of linear (normal) to branched (iso) isomers)이 달라진다. 전 세계 70% 이상의 옥소 공장이 로듐계 촉매를 적용한 저압 옥소공정(Low Pressure OXO Process)을 채택하고 있다. Currently, the catalysts used in the oxo process are mainly cobalt (Co) and rhodium (Rh) series, and the N / I selectivity of the aldehyde produced according to the operating conditions such as the type of ligand applied and the CO partial pressure (ratio of linear (normal) to branched (iso) isomers) is different. More than 70% of the world's oxo plants employ a low pressure OXO process with a rhodium-based catalyst.
옥소 촉매의 중심금속으로는 코발트(Co)와 로듐(Rh) 외에도 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 니켈(Ni) 등의 적용이 가능하다. 그러나 각 금속들은 Rh ≫ Co > Ir, Ru > Os > Pt > Pd > Fe > Ni 등의 순으로 촉매활성을 보이는 것으로 알려져 있으므로 대부분의 공정 및 연구는 로듐과 코발트에 집중되고 있다. In addition to cobalt (Co) and rhodium (Rh), the core metals of the oxo catalyst are iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium (Os), platinum (Pt), palladium (Pd), iron (Fe) and nickel (Ni). ) Can be applied. However, since each metal is known to exhibit catalytic activity in the order of Rh >> Co> Ir, Ru> Os> Pt> Pd> Fe> Ni, most of the processes and researches are focused on rhodium and cobalt.
리간드로는 포스핀(Phosphine, PR3, R은 C6H5, 또는 n-C4H9), 포스핀 옥사이 드(Phosphine Oxide, O=P(C6H5)3), 포스파이트(Phosphite), 아민(Amine), 아미드(Amide) 또는 이소니트릴(Isonitrile) 등이 적용가능하다. 하이드로포밀화의 대표적인 예로 프로필렌으로부터 로듐계 촉매를 사용하여 옥탄올(2-에틸헥산올)을 제조하는 것이 있다. Ligands include phosphine (Phosphine, PR 3 , R for C 6 H 5 , or nC 4 H 9 ), phosphine oxide (Phosphine Oxide, O = P (C 6 H 5 ) 3 ), phosphite , Amines, amides or isonitrile and the like are applicable. A representative example of hydroformylation is the production of octanol (2-ethylhexanol) from propylene using a rhodium-based catalyst.
옥탄올은 DOP(Dioctyl Phathalate) 등의 PVC 가소제 원료로 주로 사용되며, 이외에 합성 윤활제, 계면활성제 등의 중간원료로 사용된다. 프로필렌은 합성가스(CO/H2)와 함께 촉매를 사용하는 옥소반응기로 투입되어, 노르말-부틸알데히드 및 이소-부틸알데히드를 생성하게 된다. 생성된 알데히드 혼합물은 촉매 혼합물과 함께 분리계로 보내져 탄화수소와 촉매 혼합물로 분리된 후 촉매 혼합물은 반응기로 순환되고 탄화수소 성분은 스트리퍼로 이송된다. 스트리퍼의 탄화수소는 새로 공급된 합성가스에 의해 스트리핑되어 미반응 프로필렌 및 합성가스는 옥소반응기로 회수되고 부틸알데히드는 분류탑으로 이송되어 노르말- 및 이소-부틸알데히드로 각각 분리된다. 분류탑저의 노르말-부틸알데히드는 알돌 축합 반응기로 도입되어 축합, 탈수반응에 의해 2-에틸헥산알을 생성한 후 수첨 반응기로 이송되며, 수소첨가에 의해 옥탄올(2-에틸헥산올)이 생성된다. 수첨 반응기 출구의 반응물은 분류탑으로 이송되며 연질/경질 말단을 분리 후 옥탄올 제품을 생산한다.Octanol is mainly used as a raw material for PVC plasticizers such as DOP (Dioctyl Phathalate), and is also used as an intermediate raw material for synthetic lubricants and surfactants. Propylene is fed to the oxo reactor using the catalyst along with syngas (CO / H 2 ) to produce normal-butylaldehyde and iso-butylaldehyde. The resulting aldehyde mixture is sent to the separation system together with the catalyst mixture to separate into hydrocarbon and catalyst mixture, then the catalyst mixture is circulated to the reactor and the hydrocarbon component is transferred to the stripper. The hydrocarbon of the stripper is stripped by freshly supplied syngas so that unreacted propylene and syngas are recovered to the oxo reactor and the butylaldehyde is sent to a fractionation tower to separate normal- and iso-butylaldehyde, respectively. The normal-butylaldehyde at the bottom of the fractionation column is introduced into the aldol condensation reactor to produce 2-ethylhexanal by condensation and dehydration, and then transferred to a hydrogenation reactor, whereby octanol (2-ethylhexanol) is produced by hydrogenation. do. The reactants at the outlet of the hydrogenation reactor are sent to the fractionation tower to produce the octanol product after separating the soft / hard ends.
하이드로포밀화 반응은 연속, 반연속 또는 배치 식으로 수행될 수 있으며, 전형적인 하이드로포밀화 반응 공정은 기체 또는 액체 재순환 시스템이다. 하이드로포밀화 반응은 액상 및 기상으로 이루어진 출발물질들이 원활하게 접촉되도록 하여 반 응효율을 높이는 것이 중요하다. 이를 위해 종래에는 반응기 내에서 액상 및 기상 성분의 접촉이 골고루 되도록 교반을 해주는 연속 교반식 반응기(Continuous stirred tank reactor: CSTR)를 주로 사용하였다. 또한 미국등록특허 제5,763,678호는 일련의 루프(loop) 형태의 반응기를 적용하여 순환을 통해 교반을 대체하는 하이드로포밀화 방법을 개시하고 있다. 그러나 상기의 방법들은 하이드로포밀화 반응의 효율을 향상시키는데 한계가 있었으며, 단일 반응기만으로는 만족할 만한 알데히드 제품을 얻을 수 없기 때문에 일반적으로 반응 체류시간을 크게 주거나 두 개 이상의 반응기를 직렬로 연결하여야 한다.The hydroformylation reaction can be carried out continuously, semicontinuously or batchwise, and a typical hydroformylation process is a gas or liquid recycle system. The hydroformylation reaction is important to increase the reaction efficiency by the smooth contact between the starting materials consisting of liquid and gas phase. To this end, conventionally, a continuous stirred tank reactor (CSTR), which stirs the liquid and gaseous components in a reactor, is uniformly used. U.S. Patent No. 5,763,678 also discloses a hydroformylation process that replaces agitation through circulation by applying a series of loop shaped reactors. However, the above methods have limitations in improving the efficiency of the hydroformylation reaction, and since a satisfactory aldehyde product cannot be obtained with a single reactor, it is generally necessary to give a large reaction residence time or to connect two or more reactors in series.
이 같은 단점을 고려하여 본 발명자들은 노즐을 통하여 분사·공급하는 장치 및 이를 이용한 방법을 대한민국 특허출원 제10-2008-0050388호를 통하여 제시한 바 있다. 그러나, 상술한 종래 기술 또한 기·액의 전달 흐름을 원활히 한데 불과한 것으로 반응성을 개선시키기 충분하지 않았으며, 이를 개선하기 위하여 반응혼합물 중 일부는 옥소반응기 외부에서 반드시 반응기 내부로 장입시켜 반응을 촉진하는 공정을 수행하여야 하는 등 번거롭고 운전비용이 소요되는 단점이 있다. In view of such drawbacks, the present inventors have proposed an apparatus for spraying and supplying through a nozzle and a method using the same through Korean Patent Application No. 10-2008-0050388. However, the above-described prior art is also only a smooth flow of gas and liquid, which was not enough to improve the reactivity, and in order to improve the reaction, some of the reaction mixtures must be charged into the reactor from the outside of the oxo reactor to promote the reaction. There is a disadvantage in that it is cumbersome and requires a running cost such as a process to be performed.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 올레핀을 일산화탄소 및 수소와 반응시켜 알데히드를 제조하는 방법에 있어서, 확관 구조를 통하여 하이드로포밀화 반응의 효율을 향상시킴으로써 목적하는 알데히드를 높은 수율로 얻을 수 있는 구조를 갖는 올레핀의 하이드로포밀화 장치 및 이를 사용하여 반응성이 개선된 방법을 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is a method for producing an aldehyde by reacting olefins with carbon monoxide and hydrogen, it is possible to obtain the desired aldehyde in high yield by improving the efficiency of the hydroformylation reaction through the expansion structure It is an object of the present invention to provide a hydroformylation apparatus of an olefin having a structure and a method of improving reactivity using the same.
본 발명에서는, 상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 분사 수단으로서 벤투리가 결합된 노즐이 옥소반응기 내부 상단에 구비되는 올레핀의 하이드로포밀화 장치에 있어서, In the present invention, as a means for solving the above problems, in the hydroformylation apparatus of olefin in which a nozzle in which venturi is bonded as an injection means is provided at the upper end inside the oxo reactor,
상기 노즐은 상기 반응기 유입부의 하단에 일체로 형성되되 반응기 출구 측으로 갈수록 넓어지는 확장부로 이루어져 확관 형상을 구비하고,The nozzle is integrally formed at the lower end of the reactor inlet portion and consists of an expansion portion that is widened toward the reactor outlet side, and has a pipe shape.
상기 확관 상부에는 하나 이상의 홀(hole)이 형성되어 혼합 및 전달 촉진을 유도하는 것을 특징으로 하는 올레핀의 하이드로포밀화 장치를 제공한다. One or more holes are formed in the upper part of the expansion pipe to provide a hydroformylation apparatus of olefin, characterized in that it promotes mixing and delivery.
상기 옥소반응기는 벤투리-루프 반응기인 것이 바람직하다. The oxo reactor is preferably a venturi-loop reactor.
상기 노즐의 직경은 0.1 내지 500 mm이고, 상기 유입부의 직경은 노즐 직경의 1내지 10 배인 것이 바람직하다. 또한 상기 유입부는 이젝터에 벤투리 관이 결합되어 있는 것이 바람직하다. 상기 벤투리 관은 직관의 형태로 이루어진 유입부 및 하부로 확대되는 형상의 관으로 이루어진 확산부를 포함하는 것으로, 상기 유입부는 이젝터에 결합되어 있고 유입부의 직경은 확산부 입구의 직경과 동일하며 확산부 출구의 직경보다는 작다. 동시에 확산부의 출구 방향이 반응기 하부를 향하고 있는 것이 바람직하다. 상기 유입부의 직경은 0.2 내지 100 mm인 것이 바람직하고, 확산부 입구의 길이는 반응기 전체 길이의 1/50 내지 1/2인 것이 바람직하다. 확산부 입구의 직경은 유입부 직경과 동일하며 확산부 출구의 직경은 확산부 입구 직경의 0.1 내지 10배인 것이 바람직하다. 또한, 확산부의 길이는 유입부 길이의 0.1 내지 10배인 것이 바람직하고, 유입부와 확산부를 합한 전체 벤투리 관의 길이는 본체 길이의 0.01 내지 0.95 배인 것이 바람직하며, 0.05 내지 0.75 배인 것이 더욱 바람직하다. The diameter of the nozzle is 0.1 to 500 mm, the diameter of the inlet is preferably 1 to 10 times the diameter of the nozzle. In addition, the inlet is preferably a venturi tube is coupled to the ejector. The venturi tube includes an inlet formed in the form of a straight tube and a diffuser formed of a tube extending downward, wherein the inlet is coupled to the ejector and the diameter of the inlet is the same as the diameter of the inlet of the diffuser. Smaller than the diameter of the outlet. At the same time, it is preferable that the outlet direction of the diffusion portion is toward the bottom of the reactor. The diameter of the inlet is preferably 0.2 to 100 mm, and the length of the diffusion inlet is preferably 1/50 to 1/2 of the total length of the reactor. The diameter of the diffusion inlet is equal to the inlet diameter and the diameter of the diffusion outlet is preferably 0.1 to 10 times the diameter of the diffusion inlet. In addition, the length of the diffusion portion is preferably 0.1 to 10 times the length of the inlet portion, and the length of the entire venturi tube combined with the inlet portion and the diffusion portion is preferably 0.01 to 0.95 times the length of the body, and more preferably 0.05 to 0.75 times the length. .
상기 노즐 및 벤투리를 통하여 이미 반응기 내부로 재치된 올레핀 및 합성가스(CO/H2)가 혼합된 촉매 혼합용액을 벤투리 내로 순환에 의해 다시 인입시키기 위해서는 노즐로부터의 분사압이 상당한 점을 감안하여 상기 홀이 옥소반응기 하부를 향하도록 경사져 형성된 상방 경사면과 하방 경사면을 포함하도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 상기 상방 경사는 45°이상이고, 하방 경사는 15°이하인 것이 효과적인 인입 측면을 감안할 때 바람직하다.Considering the fact that the injection pressure from the nozzle is significant in order to introduce the catalyst mixture solution in which the olefin and the synthesis gas (CO / H 2 ), which are already placed into the reactor through the nozzle and the venturi, is circulated back into the venturi by circulation. Thus, the hole is preferably made to include an upper inclined surface and a lower inclined surface formed inclined to the lower side of the oxo reactor. At this time, the upper inclination is more than 45 °, the lower inclination is less than 15 ° is preferable in view of the effective inlet side.
상기 분사 수단과 옥소반응기 출구 사이에는 올레핀 및 합성가스의 흐름을 전환하기 위하여 장착되는 분산판이 구비되며, 상기 분산판은 반응기 직경의 0.5 내지 0.9 배이고, 벤투리 및 반응기 출구의 1/3 내지 2/3 사이에 위치하며, 반응기 출구에 대하여 평편하거나, 볼록하거나 오목한 형태인 것이 바람직하다. A dispersion plate is provided between the injection means and the oxo reactor outlet to switch the flow of olefins and syngas, the dispersion plate being 0.5 to 0.9 times the diameter of the reactor and 1/3 to 2 / of the venturi and reactor outlet. It is preferably located between three and is flat, convex or concave with respect to the reactor outlet.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치를 이용한 하이드로포밀화 방법에 있어서, 상기 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치로는 상술한 장치를 이용하여 반응기 내부에 촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계; 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하는 제 2 단계; 및 분사된 올레핀과 합성 가스의 혼합 및 물질 전달을 촉진시키면서 반응을 수행하여 반응혼합물을 생성시키는 제 3 단계;를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 방법을 제공한다. In another aspect of the present invention, in the hydroformylation method using a hydroformylation reaction apparatus of an olefin, the hydroformylation reaction apparatus of an olefin is used as a catalyst in the reactor using the above-described apparatus. A first step of charging a mixed solution; A second step of injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the catalyst mixture solution charged in the reactor; And a third step of carrying out the reaction while promoting the mixing and mass transfer of the injected olefin and the synthesis gas to produce a reaction mixture.
상기 촉매 혼합용액은 금속-카르보닐 착물 촉매, 리간드 및 용매로 이루어지며, 상기 금속-카르보닐 착물 촉매의 농도는 용매 함량 기준 10 내지 2000 ppm이고, 상기 리간드의 농도는 용매 함량 기준 1 내지 30 wt%인 것이 바람직하다. The catalyst mixture solution is composed of a metal-carbonyl complex catalyst, a ligand and a solvent. The concentration of the metal-carbonyl complex catalyst is 10 to 2000 ppm based on the solvent content, and the concentration of the ligand is 1 to 30 wt% based on the solvent content. It is preferable that it is%.
상기 분사되는 올레핀 및 합성가스의 몰비는 95:5 내지 5:95이고, 상기 합성가스 CO 대 H2의 혼합 몰비는 5:95 내지 70:30인 것이 바람직하다. The molar ratio of the injected olefin and syngas is 95: 5 to 5:95, and the mixed molar ratio of syngas CO to H 2 is 5:95 to 70:30.
상기 올레핀 및 합성가스는 각각 5 내지 200 bar의 압력하에 5 내지 40 m/s의 분사 선속도로 노즐을 통하여 옥소반응기 내부에 분사 및 공급되는 것이 바람직하다. The olefin and syngas are preferably injected and supplied into the oxo reactor through a nozzle at a spray linear velocity of 5 to 40 m / s under a pressure of 5 to 200 bar, respectively.
상기 제 3 단계에서는 반응혼합물을 분당 반응기 장입 용량의 0.01 내지 10 배로 반응기 내부 상단의 노즐로 공급하여 반응혼합물을 혼합 및 물질 전달을 촉진하는 것이 바람직하다. In the third step, it is preferable to supply the reaction mixture to the nozzle at the upper end of the reactor at 0.01 to 10 times the reactor charging capacity per minute to promote the mixing and mass transfer of the reaction mixture.
상기 제 3 단계와 동시에 혹은 순차적으로 올레핀 및 합성가스의 분사, 혼합, 또는 전달 흐름을 전환하면서 반응을 수행하여 반응혼합물을 생성시키는 제 4단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제 3 단계 및 4 단계의 반응은 각각 50 내지 200 ℃의 온도 및 5 내지 100 bar의 압력에서 수행되는 것이 바람직하다. It is preferable to further include a fourth step of producing a reaction mixture by performing the reaction while switching the injection, mixing, or delivery flow of olefins and syngas simultaneously or sequentially with the third step. The reaction of the third and fourth steps is preferably carried out at a temperature of 50 to 200 ℃ and a pressure of 5 to 100 bar, respectively.
나아가, 상기 제 4 단계의 반응혼합물의 일부를 촉매 혼합용액 및 알데히드로 분리하는 단계; 및 상기 분리된 촉매 혼합용액을 순환 흐름에 공급하고, 알데히드를 회수하는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다. Furthermore, separating a portion of the reaction mixture of the fourth step catalyst mixture solution and aldehyde; And supplying the separated catalyst mixture solution to a circulating stream and recovering aldehydes. It is preferable to further include.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용하는 것이 바람직한 올레핀의 예로는, 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-트리데센, 1-테트라데센, 1-펜타데 센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-노나데센, 1-에이코센, 2-부텐, 2-메틸프로펜, 2-펜텐, 2-헥센, 2-헵텐, 2-에틸헥센, 2-옥텐, 스티렌, 3-페닐-1-프로펜, 1,4-헥사디엔, 1,7-옥타디엔, 3-사이클로헥실-1-부텐, 알릴아세테이트, 알릴부티레이트, 메틸메타크릴레이트, 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 알릴에틸에테르, n-프로필-7-옥테노에이트, 3-부텐니트릴, 5-헥센아미드, 4-메틸스티렌, 4-이소프로필스티렌 등이 있다.Examples of olefins which are preferably used in the present invention include ethylene, propylene, butene, 1-hexene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-undecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1 -Pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene, 1-eicosene, 2-butene, 2-methylpropene, 2-pentene, 2-hexene, 2- Heptene, 2-ethylhexene, 2-octene, styrene, 3-phenyl-1-propene, 1,4-hexadiene, 1,7-octadiene, 3-cyclohexyl-1-butene, allyl acetate, allylbutyrate , Methyl methacrylate, vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, allyl ethyl ether, n-propyl-7-octenoate, 3-butenenitrile, 5-hexenamide, 4-methylstyrene, 4-isopropylstyrene, etc. have.
본 발명에 따르는 전형적인 공정은 프로필렌을 로듐 촉매를 사용하여 노르말- 및 이소-부틸알데히드로 하이드로포밀화하는 반응을 포함한다.Typical processes according to the present invention include the reaction of propylene with normal- and iso-butylaldehyde hydroformylation using a rhodium catalyst.
본 발명에 따라 제조된 알데히드는 수소첨가되어 용매 및 가소제 제조용 등으로 사용될 수 있는 상응하는 알코올로 전환될 수 있다.The aldehydes prepared according to the invention can be hydrogenated and converted into the corresponding alcohols which can be used for the production of solvents and plasticizers and the like.
올레핀의 하이드로포밀화 반응에는 로듐(Rh), 코발트(Co), 이리듐(Ir) 등의 VIII족 전이금속을 주성분으로 한 균일상 촉매가 사용될 수 있고, 리간드로는 하이드라이드(H-), 카르보닐(CO), 트리페닐포스핀(TPP) 등이 이용될 수 있으나, 이들에 한정되지 않고 당 기술분야에 알려져 있는 것을 사용할 수 있다. 로듐 촉매는 고가이기는 하지만 코발트나 이리듐 촉매보다 하이드로포밀화 공정에 안정된 반응조건을 제공하며 우수한 촉매활성 및 높은 선택도로 대부분의 상업화된 공정이 이를 채택하고 있다.To the hydroformylation reaction, a rhodium (Rh), cobalt (Co), iridium (Ir) VIII group transition may be used is a homogeneous catalyst composed mainly of metal, a ligand such as an olefin is hydride (H -), carboxylic Carbonyl (CO), triphenylphosphine (TPP) and the like can be used, but is not limited to these may be used in the art. Although rhodium catalysts are expensive, they provide more stable reaction conditions for hydroformylation processes than cobalt or iridium catalysts, and most commercialized processes employ them with good catalytic activity and high selectivity.
출발물질로 사용되는 올레핀은 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스와 함께 옥소반응기에 마련되어 있는 노즐을 통하여 분사·공급된다. 상기 노즐은 옥소반응기 내부의 상단에 마련되는 것이 바람직하다.The olefins used as starting materials are injected and supplied through a nozzle provided in an oxo reactor together with a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen. The nozzle is preferably provided at the upper end inside the oxo reactor.
옥소반응기에 마련되는 상기 노즐의 바람직한 직경은 반응기의 크기에 따라 달라질 수 있는데, 0.1 mm 내지 100 cm일 수 있으며, 바람직하게는 1 mm 내지 50 cm이다. 노즐은 2개 이상의 복수 개로 구성될 수도 있다.The preferred diameter of the nozzle provided in the oxo reactor may vary depending on the size of the reactor, and may be 0.1 mm to 100 cm, preferably 1 mm to 50 cm. The nozzle may be composed of two or more pieces.
올레핀 및 합성가스는 각각 1 내지 200 bar의 공급 압력으로 노즐을 통하여 옥소반응기에 분사·공급된다. 옥소반응기에 공급되는 올레핀 : 합성가스의 몰비는 약 95 : 5 내지 5 : 95 이며, 바람직하게는 75 : 25 내지 25 : 75이다. 상기 하이드로포밀화 반응은 온도 50 내지 200 ℃, 바람직하게는 50 내지 150 ℃, 압력은 5 내지 100 bar, 바람직하게는 5 내지 50 bar에서 행해진다.Olefin and syngas are each injected and supplied to the oxo reactor through a nozzle at a feed pressure of 1 to 200 bar. The molar ratio of olefin: synthetic gas supplied to the oxo reactor is about 95: 5 to 5:95, preferably 75:25 to 25:75. The hydroformylation reaction is carried out at a temperature of 50 to 200 ℃, preferably 50 to 150 ℃, pressure is 5 to 100 bar, preferably 5 to 50 bar.
종래의 연속 교반식 반응기(CSTR)를 이용한 하이드로포밀화 공정과 달리 노즐 및 벤투리를 갖춘 연속반응기를 이용하는 본 발명은 하이드로포밀화 반응에서 기-액 접촉을 원활하게 함으로써 반응효율을 증대할 수 있다.Unlike the conventional hydroformylation process using a continuous stirred reactor (CSTR), the present invention using a continuous reactor equipped with a nozzle and a venturi can increase the reaction efficiency by smoothing the gas-liquid contact in the hydroformylation reaction. .
특히, 노즐 및 벤투리를 갖춘 연속반응기(벤투리-루프 반응기)를 사용할 경우, 노즐을 통하여 출발물질인 올레핀과 합성가스(CO+H2)를 벤투리 내에 분사하여 기-액 접촉을 원활하게 할 수 있다.In particular, when using a continuous reactor (venturi-loop reactor) equipped with a nozzle and a venturi, the starting material olefin and syngas (CO + H 2 ) are injected into the venturi to facilitate gas-liquid contact through the nozzle. can do.
이와 더불어 상기 노즐부의 독특한 확관(aspiration) 구조를 통하여 분사·공급된 올레핀, 합성가스 및 촉매조성물의 혼합(mixing) 및 물질 전달을 촉진시켜 알데히드 제조 반응의 반응성을 극대화할 수 있다. In addition, it is possible to maximize the reactivity of the aldehyde production reaction by promoting the mixing and mass transfer of the olefin, syngas and catalyst composition injected and supplied through the unique aspiration structure of the nozzle unit.
구체적으로 상기 노즐부의 확관 구조는 다음과 같다: Specifically, the expansion structure of the nozzle unit is as follows:
<1차 확관 구조 > <1st expansion structure >
노즐에 결합되는 유입부 및 반응기 하부의 출구를 향하고 있는 확산부를 포함하고 상기 유입부의 직경이 확산부 직경보다 작게끔 한다. 상기 유입부는 이젝터에 결합되어 있고 일정한 길이를 갖고 직경이 일정한 튜브 형태이며 유입부의 출구 직경은 확산부의 입구 직경과 동일하며 확산부 출구 직경보다는 작다. An inlet coupled to the nozzle and a diffuser directed towards the outlet of the bottom of the reactor, the diameter of the inlet being smaller than the diameter of the diffuser. The inlet is coupled to the ejector and has a constant length, a tube of constant diameter, the outlet diameter of the inlet is the same as the inlet diameter of the diffuser and is smaller than the outlet diameter of the diffuser.
<2차 <2nd 확관Expansion 구조> Structure
상기 1차 확관 구조중 유입부 출구로부터 이어지는 확산부 상부에 하나 이상의 홀(hole)을 구비한다. 특히, 상기 홀은 옥소 반응기 하부를 향하도록 경사져 형성된 상방 경사면과 하방 경사면을 포함하여 이루어진다. 이때 상기 상방 경사면은 수평 기준으로 45°이상이고, 하방 경사면은 15°이하의 경우 노즐로부터 홀로 역류하는 흐름을 방지할 수 있어 바람직한 것이다. At least one hole is provided in an upper part of the diffusion part leading from the inlet part outlet of the primary expansion pipe structure. In particular, the hole includes an upwardly inclined surface and a downwardly inclined surface formed to be inclined toward the lower portion of the oxo reactor. At this time, the upper inclined surface is 45 ° or more on the horizontal basis, the lower inclined surface is preferable because it can prevent the flow back to the hole from the nozzle when less than 15 °.
즉, 이같은 확관 구조를 이용하여 반응혼합물을 분당 반응기 장입 용량의 0.01 내지 10배로 노즐부 내로 순환시켜 반응혼합물의 혼합 및 물질 전달을 촉진할 수 있 으므로 종래 반응기 상부에서 반응에 참여하지 않은 혼합기체 상을 순환 배관을 통하여 혼합기체 공급 배관으로 공급하여 노즐을 통해 반응기 내부로 주입할 필요가 없는 이점을 갖게 된다. That is, by using the expansion structure, the reaction mixture can be circulated into the nozzle unit at 0.01 to 10 times the reactor charging capacity per minute to promote the mixing and mass transfer of the reaction mixture, so that the reaction gas phase does not participate in the reaction in the conventional reactor. It is supplied to the mixed gas supply pipe through the circulation pipe has the advantage that it does not need to be injected into the reactor through the nozzle.
한편, 본 발명의 하이드로포밀화 반응은 순환식 반응기를 사용하여 생성물(반응혼합물)의 일부를 반응물(출발물질)로 재사용할 수 있다. 옥소반응기 하부로부터 회수되는 반응혼합물은 알데히드, 미전환된 올레핀 및 촉매용액 등을 함유한다. 상기 반응혼합물로부터 분리장치를 이용하여 목적물질인 알데히드를 분리할 수 있다. 분리된 알데히드는 회수되고, 반응혼합물로부터 알데히드가 분리된 촉매혼합물은 옥소반응기에 마련된 노즐을 통하여 다시 옥소반응기 내부로 분사·공급된다.Meanwhile, in the hydroformylation reaction of the present invention, a part of the product (reaction mixture) can be reused as a reactant (starting material) using a circulating reactor. The reaction mixture recovered from the bottom of the oxo reactor contains aldehydes, unconverted olefins and catalyst solutions. From the reaction mixture, an aldehyde, which is a target substance, can be separated using a separator. The separated aldehyde is recovered, and the catalyst mixture from which the aldehyde is separated from the reaction mixture is injected and supplied back into the oxo reactor through a nozzle provided in the oxo reactor.
본 발명을 명확히 이해하고 용이하게 수행할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 방법을 이용하는 바람직한 형태의 공정을 첨부된 개략적인 도면에 의해 설명한다. 도 1에는 당업자라면 용이하게 인식할 수 있는 밸브, 온도측정장치, 압력조절장치 등과 같은 공장에서 실제 사용되는 여러 가지 표준항목의 장치가 생략되었다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order that the present invention may be clearly understood and easily carried out, preferred forms of processes using the method of the present invention will be described by the accompanying schematic drawings. In FIG. 1, various standard items actually used in a factory, such as a valve, a temperature measuring device, and a pressure regulating device, which can be easily recognized by those skilled in the art, are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 과정을 도식적으로 보여준다. 올레핀(예를 들어, 프로필렌)과 합성가스(일산화탄소+수소)는 각각 올레핀 공급배관(10) 및 합성가스 공급배관(11)을 통해 내부에 촉매용액이 장입되어 있는 옥소반응기(100)의 상부에 마련되어 있는 노즐(20)에 공급된다.1 schematically shows the hydroformylation process of an olefin according to one embodiment of the invention. The olefin (for example, propylene) and the synthesis gas (carbon monoxide + hydrogen) are respectively formed in the upper portion of the
기-액 반응의 효율을 증대시키기 위해 옥소반응기(100) 내부에는 노즐(20) 및 상기 노즐에 결합되어 벤투리(30)가 설치되어 있으며, 공급된 올레핀 및 합성가스는 노즐(20)을 통하여 벤투리(30) 내로 연속적으로 분사·공급된다. 이와 같이 옥소반응기(100)는 내부에 기-액 반응의 효율을 높이기 위한 목적으로 노즐 또는 노즐 및 벤투리가 구비된 반응기일 수 있으며, 바람직하게는 벤투리-루프(venturi-loop) 반응기일 수 있다. In order to increase the efficiency of the gas-liquid reaction, the inside of the
상기 벤투리 관은 공지된 대로 반응기 상부를 향하고 있는 유입부와 반응기 하부를 향하고 있는 확산부를 포함하는 것으로, 상기 유입부의 직경은 확산부의 직경보다 작고 분사 수단에 결합되어 있으며, 상기 유입부에 위치한 확관 상부에는 하나 이상의 홀(60)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 홀(60)은 노즐로부터 역류를 방지할 정도의 각도를 각각 갖춘 상방 경사면(61)과 하방 경사면(62)을 포함하여 이루어진다. The venturi tube comprises an inlet pointing to the top of the reactor and a diffusion pointing towards the bottom of the reactor as is known, wherein the diameter of the inlet is smaller than the diameter of the diffusion and is coupled to the injection means, and the expansion pipe located in the inlet. It is preferable to have one or
상기 유입부의 직경은 노즐의 직경의 1 내지 10 배인 것이 바람직하고, 확산부의 직경은 유입부 직경의 2 내지 10 배인 것이 바람직하다. 또한 벤투리 관의 길이는 반응기 본체 길이의 0.01 내지 0.95 배인 것이 바람직하다.The diameter of the inlet is preferably 1 to 10 times the diameter of the nozzle, and the diameter of the diffusion is preferably 2 to 10 times the diameter of the inlet. In addition, the length of the venturi tube is preferably 0.01 to 0.95 times the length of the reactor body.
반응원료인 혼합가스는 상기 노즐부를 거치면서 반응기 내부로 분사되는데, 이렇게 분사되는 혼합가스는 미세기포를 형성하면서 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사된다. 노즐부에서의 촉매용액의 빠른 유속에 의해 합성가스는 미세기포로 되며, 혼합가스의 미세기포가 올레핀 및 촉매 혼합용액과 접촉하게 되므 로 이에 따라 기-액의 접촉면적이 넓어 충분한 반응 면적을 제공하게 된다. 벤투리 관은 반응기 내의 촉매용액에 잠겨 있으며, 노즐 부위에서 촉매용액과 합성가스가 혼합되어 벤투리 관을 통해 내려와 반응기 내의 촉매용액으로 혼합될 뿐 아니라 1차 확관 구조와 2차 확관 구조로서 홀을 통하여 혼합 및 물질 전달을 용이하게 한다. The mixed gas, which is a reaction raw material, is injected into the reactor while passing through the nozzle unit. The mixed gas is injected into the catalyst mixed solution charged into the reactor while forming micro bubbles. The high velocity of the catalyst solution at the nozzle makes the synthesis gas microbubbles, and the microbubbles of the mixed gas come into contact with the olefin and the catalyst mixed solution, thus providing a sufficient reaction area due to the large contact area of the gas-liquid. do. The venturi tube is immersed in the catalyst solution in the reactor, and the catalyst solution and the synthesis gas are mixed at the nozzle portion and descended through the venturi tube to be mixed with the catalyst solution in the reactor, and the hole is formed as a primary expansion structure and a secondary expansion structure. To facilitate mixing and mass transfer.
또한 상기 벤투리 관 및 반응기의 출구 사이에 장착되는 분산판에 의하여 분사되는 올레핀 및 혼합가스의 흐름이 전환될 수도 있다. 이러한 반응원료 흐름의 전환에 의하여 반응원료의 반응기 내에서의 체류 시간이 길어지고, 이에 따라 반응효율이 향상된다. 이러한 반응원료 흐름의 전환은 분산판의 위치 및 형태에 따라 결정되는 것으로, 이에 따라 반응 효율을 조절할 수 있다. 상기 분산판은 벤투리 및 반응기 출구의 1/3 내지 2/3 사이에 위치하는 것이 바람직하고, 1/2 사이에 위치하는 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 분산판은 이에 제한되는 것은 아니나, 스테인리스 스틸, 또는 테플론 등의 재질로 제조될 수 있다. 또한, 상기 분산판의 크기는 반응기 직경의 0.5 내지 0.9 배일 수 있다.In addition, the flow of olefin and mixed gas injected by a dispersion plate mounted between the venturi tube and the outlet of the reactor may be switched. This change in the reaction raw material flow lengthens the residence time of the reaction raw material in the reactor, thereby improving the reaction efficiency. The conversion of the reaction raw material flow is determined according to the position and shape of the dispersion plate, thereby controlling the reaction efficiency. The dispersion plate is preferably located between 1/3 and 2/3 of the venturi and reactor outlet, more preferably between 1/2. In addition, the dispersion plate is not limited thereto, but may be made of a material such as stainless steel or Teflon. In addition, the size of the dispersion plate may be 0.5 to 0.9 times the diameter of the reactor.
옥소 반응기 내부로 분사된 올레핀 및 합성가스는 촉매의 존재하에서 하이드로포밀화 반응을 하여 반응혼합물을 생성하게 된다. 반응혼합물은 목적물질인 알데히드(예를 들어, 노르말- 및 이소-부틸알데히드) 이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매용액 등을 포함한다.The olefin and syngas injected into the oxo reactor undergo a hydroformylation reaction in the presence of a catalyst to produce a reaction mixture. The reaction mixture includes unconverted olefins, reaction by-products, catalyst solutions, and the like, in addition to the target aldehydes (eg, normal- and iso-butylaldehydes).
알데히드가 함유된 반응혼합물은 순환펌프(40)를 사용하여 재순환 배관(12)를 통해 회수된 후, 재순환 배관(13)을 통해 반응기에 마련된 노즐(20)로 순환되는데, 순환되는 반응혼합물의 일부는 알데히드를 분리하기 위해 재순환 배관(13)으로부터 분기되는 분리배관(17)을 통하여 촉매/알데히드 분리장치(50)로 유도될 수 있다.The reaction mixture containing the aldehyde is recovered through the
알데히드를 분리하기 위한 촉매/알데히드 분리장치(50)는 반응혼합물로부터 알데히드를 분리할 수 있는 수단이라면 그 종류가 제한되지 않는다. 회수된 알데히드는 알데히드 회수배관(18)을 통하여 분리 회수 장치 (미도시)로 보내지며, 통상의 증류장치 등으로 처리하여 다양한 알데히드 및 축합 생성물을 분리, 회수할 수 있다.The catalyst /
예를 들어, 프로필렌으로부터 부틸알데히드를 생성하는 하이드로포밀화 공정에서는 옥소반응기로부터 회수된 부틸알데히드는 분류탑으로 이송되어 노르말- 및 이소-부틸알데히드로 각각 분리된다. 분류탑 저의 n-부틸알데히드는 알돌 축합 반응기와 수소화 반응을 거쳐 옥탄올(2-에틸헥산올)이 생성된다.For example, in a hydroformylation process that produces butylaldehyde from propylene, the butylaldehyde recovered from the oxo reactor is sent to a fractionation tower to separate normal- and iso-butylaldehyde, respectively. The n-butylaldehyde in the fractionation column is hydrogenated with an aldol condensation reactor to produce octanol (2-ethylhexanol).
반응혼합물로부터 목적물질인 알데히드가 회수되고 남은 촉매혼합물은 촉매용액 재순환 배관(19)을 거쳐 옥소반응기(100)의 재순환 배관(15)으로 공급된다.The target aldehyde is recovered from the reaction mixture and the remaining catalyst mixture is supplied to the
이렇게 재순환된 촉매혼합물과 합류된 반응기의 반응혼합물은 열교환기(70)를 거쳐 올레핀 공급배관(10) 및 합성가스 공급배관(11)을 통해 공급되는 올레핀 및 합성가스와 함께 옥소반응기(100)에 마련되어 있는 노즐(20)을 통해 옥소반응기(100) 내 부로 분사·공급된다. 목적물질이 분리된 촉매혼합물의 재순환은 연속적으로 수행될 수 있다. The reaction mixture of the reactor mixed with the recycled catalyst mixture is passed through the
경우에 따라, 재순환되는 반응혼합물의 일부를 배출하여 촉매를 재생시키거나, 새로운 촉매용액 또는 재활성화된 촉매용액을 반응혼합물의 재순환 스트림에 부가할 수 있다. 재순환 배관(15 및 16)의 사이에는 열교환기(70)가 구비될 수 있으나 그 위치는 순환 사이클 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 열교환기(70)는 옥소반응기(100)로 재순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다.In some cases, a portion of the recycled reaction mixture may be withdrawn to regenerate the catalyst, or fresh catalyst solution or reactivated catalyst solution may be added to the recycle stream of the reaction mixture. A
본 발명은 또한 반응기 내부에 촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계; 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하는 제 2 단계; 및 분사된 올레핀과 합성 가스에 대한 혼합 및 물질 전달을 촉진시키는 제 3 단계;를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것이다.The present invention also provides a first step of charging the catalyst mixture solution in the reactor; A second step of injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the catalyst mixture solution charged in the reactor; And a third step of promoting mixing and mass transfer of the injected olefin and synthesis gas.
상기 제 1 단계는 반응기 내부에 촉매 혼합용액을 장입하는 단계로써, 상기 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액은 일반적으로 하이드로포밀화 반응에 사용되는 것으로, 금속-카르보닐 착물 촉매 및 리간드를 포함할 수 있다.The first step is to charge the catalyst mixture solution in the reactor, the catalyst mixture solution charged in the reactor is generally used in the hydroformylation reaction, and will include a metal-carbonyl complex catalyst and ligand Can be.
금속-카르보닐 착물 촉매는 당 업계에 일반적으로 사용되는 것이면 제한 없이 사용 할 수 있는데, 예를 들면 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 또는 니켈(Ni) 등의 전이금속을 중심금속으로 하는 촉매를 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트카보닐[Co2(CO)8], 아세틸아세토네이토디카보닐로듐 [Rh(AcAc)(CO)2], 아세틸아세토네이토카보닐트리페닐포스핀로듐 [Rh(AcAc)(CO)(TPP)], 하이드리도카보닐트리 (트리페닐포스핀) 로듐[HRh(CO)(TPP)3], 아세틸아세토네이토디카보닐이리듐[Ir(AcAc)(CO)2] 및 하이드리도카보닐트리(트리페닐포스핀)이리듐[HIr(CO)(TPP)3]로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 착물 촉매를 사용할 수 있다. Metal-carbonyl complex catalysts can be used without limitation as long as they are generally used in the art, for example, cobalt (Co), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium (Os), A catalyst using a transition metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), iron (Fe), or nickel (Ni) as a center metal can be used. Specifically, cobalt carbonyl [Co 2 (CO) 8 ], acetylacetonatodicarbonyldium [Rh (AcAc) (CO) 2 ], acetylacetonatocarbonyltriphenylphosphinedium [Rh (AcAc) ( CO) (TPP)], hydridocarbonyltri (triphenylphosphine) rhodium [HRh (CO) (TPP) 3 ], acetylacetonatodicarbonyliridium [Ir (AcAc) (CO) 2 ] and hydrido One or more complex catalysts selected from the group consisting of carbonyltri (triphenylphosphine) iridium [HIr (CO) (TPP) 3 ] can be used.
또한 상기 리간드로는 삼치환 포스핀(Phosphine), 포스핀 옥사이드(Phosphine Oxide), 아민(Amine), 아미드(Amide), 또는 이소니트릴(Isonitrile) 등을 사용할 수 있고, 삼치환 포스핀을 사용하는 것이 바람직하다. 삼치환 포스핀은 이에 제한되는 것은 아니나, 트리아릴 포스핀, 트리아릴포스파이트, 알킬디아릴포스핀 등이 있고, 보다 구체적으로는 트리페닐포스핀, 트리톨릴포스핀, 트리페닐포스파이트 및 n-부틸디페닐포스핀 등을 사용할 수 있다.The ligand may be a tri-substituted phosphine, a phosphine oxide, an amine, an amide, or an isonitrile, or may be a tri-substituted phosphine, . The tri-substituted phosphines include, but are not limited to, triaryl phosphine, triaryl phosphite, alkyldiaryl phosphine, and more specifically triphenyl phosphine, tritolyl phosphine, triphenyl phosphite, and n -Butyldiphenylphosphine and the like can be used.
로듐 촉매는 고가이기는 하지만 코발트나 이리듐 촉매보다 하이드로포밀화 공정에 안정된 반응 조건을 제공하며 우수한 촉매활성 및 높은 선택도를 제공하는 장점으로 인하여 대부분의 상업화된 공정에서 사용하고 있고, 본 발명에서도 로듐 촉매를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한 촉매의 활성, 안정성 및 가격 면에서 트리 페닐포스핀(TPP)을 리간드로 포함하는 것이 보다 바람직하다.Although rhodium catalysts are expensive, they provide more stable reaction conditions for hydroformylation processes than cobalt or iridium catalysts and are used in most commercialized processes due to the advantages of excellent catalytic activity and high selectivity. It is more preferable to use. In addition, it is more preferable to include triphenylphosphine (TPP) as a ligand in view of activity, stability and price of the catalyst.
상기 촉매 혼합 용액에 사용되는 용매는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 프로판 알데히드, 부틸 알데히드, 펜틸 알데히드, 또는 발러 알데히드 등의 알데히드류; 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세토페논, 또는 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 펜탄올, 옥탄올, 텐산올 등의 알콜류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족류; 테트라하이드로푸란, 디메톡시에탄, 디옥산 등의 에테르류; 및 헵탄 등의 파라핀 탄화수소를 사용할 수 있다. 바람직하게는 원료로 사용되는 올레핀으로부터 하이드로포밀화 반응을 통해 생성되는 알데히드를 원료로 사용하는 것이다. 예를들면, 프로필렌이 원료일 경우에는 부틸알데히드를 사용하며, 부틸렌이 원료일 경우에는 펜틸알데히드를 사용하는 것이다.Examples of the solvent used in the catalyst mixture solution include, but are not limited to, aldehydes such as propanaldehyde, butylaldehyde, pentylaldehyde, and valeraldehyde; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetophenone, or cyclohexanone; Alcohols such as ethanol, pentanol, octanol, and pentanol; Aromatics such as benzene, toluene and xylene; Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethane and dioxane; And paraffin hydrocarbons such as heptane. Preferably, the aldehyde produced through the hydroformylation reaction from the olefin used as the raw material is used as the raw material. For example, propylene is used when propylene is a raw material, and pentyl aldehyde is used when butylene is a raw material.
또한 상기 촉매 혼합 용액의 농도는 금속카보닐 착물 촉매의 경우는 10 내지 2000 ppm, 리간드의 경우는 1~30 wt% 인 것이 바람직하다.In addition, the concentration of the catalyst mixture solution is preferably 10 to 2000 ppm for the metal carbonyl complex catalyst and 1 to 30 wt% for the ligand.
상기 제 2 단계는 반응 원료인 올레핀 및 합성가스를 반응기 내부에 공급하는 단계로써, 반응원료인 혼합가스는 분사 수단에 의하여 촉매 혼합용액에 분사된다. 분사되는 혼합가스는 미세기포를 형성하게 되고, 혼합가스의 미세기포가 올레핀 및 촉매 혼합용액과 접촉하게 되므로 기-액 접촉 표면적이 넓어 충분한 반응 면적을 제공하게 된다.The second step is to supply the olefin and the synthesis gas as the reaction raw material into the reactor, the mixed gas as the reaction raw material is injected into the catalyst mixture solution by the injection means. The injected mixed gas forms micro bubbles, and the micro bubbles of the mixed gas come into contact with the olefin and catalyst mixed solution, thereby providing a sufficient reaction area due to the wide gas-liquid contact surface area.
올레핀 및 합성가스의 분사 단계는 노즐이 장착된 이젝터 및 이에 결합된 벤투리 관을 사용하여 수행될 수 있다.Injection of olefins and syngas may be performed using an ejector equipped with a nozzle and a venturi tube coupled thereto.
본 발명에서 사용 가능한 올레핀은 이에 제한되는 것은 아니나, 탄소수 2 내지 20의 올레핀을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-트리데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-노나데센, 1-에이코센, 2-부텐, 2-메틸프로펜, 2-펜텐, 2-헥센, 2-헵텐, 2-에틸헥센, 2-옥텐, 스티렌, 3-페닐-1-프로펜 또는 4-이소프로필스티렌 등이 있으며, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 또는 1-옥텐인 것이 보다 바람직하다. The olefins usable in the present invention are not limited thereto, but olefins having 2 to 20 carbon atoms may be used, more specifically ethylene, propylene, butene, 1-hexene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1 -Undecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene, 1-eicosene, 2-butene, 2- Methylpropene, 2-pentene, 2-hexene, 2-heptene, 2-ethylhexene, 2-octene, styrene, 3-phenyl-1-propene or 4-isopropylstyrene, ethylene, propylene, 1 It is more preferable that it is -butene or 1-octene.
하이드로포밀화 반응의 또 다른 출발물질인 합성가스는 일산화탄소와 수소의 혼합 기체로서, CO : H2 의 혼합 몰비는 이에 제한되는 것은 아니나, 5:95 내지 70:30인 것이 바람직하고, 40:60 내지 60:40인 것이 보다 바람직하며, 50:50 내지 40:60인 것이 가장 바람직하다.Syngas, another starting material of the hydroformylation reaction, is a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, and the mixing molar ratio of CO: H 2 is not limited thereto, but is preferably 5:95 to 70:30, and 40:60. It is more preferable that it is to 60:40, and it is most preferable that it is 50: 50-40: 60.
상기 올레핀 및 합성가스의 몰비는 95:5 내지 5:95인 것이 바람직하고, 75:25 내지 25:75인 것이 보다 바람직하다.The molar ratio of the olefin to the synthesis gas is preferably 95: 5 to 5:95, and more preferably 75:25 to 25:75.
또한 상기 올레핀 및 합성가스는 각각 5 내지 200 bar의 압력으로 분사되는 것이 바람직하다. 또한 상기 올레핀 및 합성가스의 분사되는 선속도는 5 내지 40 m/s인 것이 바람직하다.In addition, the olefin and the synthesis gas is preferably injected at a pressure of 5 to 200 bar, respectively. In addition, the linear velocity of the olefin and the synthesis gas is preferably 5 to 40 m / s.
상기 제 3 단계는 분사된 올레핀과 합성 가스에 대한 혼합 및 물질 전달을 촉진시 키는 단계로써, 도 1에 도시한 2단계 확관 구조에 의하여 분사된 올레핀과 합성 가스에 대한 혼합 및 물질 전달을 촉진시키게 되고, 이에 따라 반응 효율이 향상된다. 즉, 상술한 확관 구조를 이용하여 반응혼합물을 분당 반응기 장입 용량의 0.01 내지 10배로 노즐부 내로 재공급하여 반응혼합물의 혼합 및 물질 전달을 촉진할 수 있다. The third step is to promote the mixing and mass transfer of the injected olefin and synthesis gas, and to promote the mixing and mass transfer of the injected olefin and synthesis gas by the two-stage expansion structure shown in FIG. This improves the reaction efficiency. That is, by using the expansion structure described above, the reaction mixture may be re-supplied into the nozzle unit at 0.01 to 10 times the reactor charging capacity per minute to promote mixing and mass transfer of the reaction mixture.
본 발명에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 방법에서, 상기 제 3 단계와 동시에 혹은 순차적으로 올레핀 및 합성가스의 분사, 혼합 또는 전달 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 단계(제 4 단계)를 추가하는 것이 바람직한데, 이러한 반응원료 흐름의 전환에 의하여 반응원료의 반응기 내에서의 체류 시간이 길어지고, 이에 따라 반응효율이 극대화된다. 올레핀 및 합성가스가 노즐이 장착된 이젝터 및 이에 결합된 벤투리 관을 통하여 분사되는 경우 상기 벤투리 및 반응기의 출구 사이에 분산판을 장착하여 달성될 수 있다.In the hydroformylation method of an olefin according to the present invention, it is preferable to add a step (fourth step) of carrying out the reaction while switching injection, mixing or delivery flow of the olefin and syngas simultaneously or sequentially with the third step. However, the conversion of the reaction raw material flow lengthens the residence time of the reaction raw material in the reactor, thereby maximizing the reaction efficiency. Olefin and syngas can be achieved by mounting a dispersion plate between the outlet of the venturi and the reactor when the nozzle is injected through the ejector equipped with the nozzle and the venturi tube coupled thereto.
상기 반응은 50 내지 200 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하고, 50 내지 150℃의 온도에서 수행되는 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 반응은 5 내지 100 bar의 압력에서 수행되는 것이 바람직하고, 5 내지 50 bar의 압력에서 수행되는 것이 보다 바람직하다.The reaction is preferably carried out at a temperature of 50 to 200 ℃, more preferably carried out at a temperature of 50 to 150 ℃. In addition, the reaction is preferably carried out at a pressure of 5 to 100 bar, more preferably carried out at a pressure of 5 to 50 bar.
그런 다음 반응혼합물을 회수하고, 반응기 내부에 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.It is then preferred to further include the step of recovering the reaction mixture and feeding it into the reactor to circulate the reaction mixture.
반응기 출구를 통하여 배출되는 반응혼합물은 회수되어, 반응기 내부로 공급되는 순환 시스템에 의하여 반응원료가 반응혼합물과 충분히 혼합되어 반응 효율이 향상된다. 반응 혼합물은 목적물질인 알데히드(노르말- 및 이소-부틸알데히드) 이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매 혼합용액 등을 포함하고 있다.The reaction mixture discharged through the reactor outlet is recovered, and the reaction raw material is sufficiently mixed with the reaction mixture by a circulation system supplied into the reactor, thereby improving the reaction efficiency. The reaction mixture contains unconverted olefins, reaction by-products, and catalyst mixed solution in addition to the target aldehydes (normal- and iso-butylaldehyde).
이러한 순환 시스템은 반응기 출구 및 반응기의 분사 수단에 결합되어 있는 순환 배관 및 이에 결합된 순환 펌프에 의하여 달성될 수 있다. 순환되는 반응혼합물의 유량은 반응기 장입 촉매 용량에 따라 달라질 수 있으며, 분당 순환되는 반응혼합물의 유량은 반응기 장입 용량의 0.01 내지 10 배인 것이 바람직하다. 예를 들어 설명하면 반응기 장입 촉매 용량이 10 리터일 경우 분당 순환되는 반응혼합물의 유량은 0.1 ~ 100 L/min이 바람직하다.Such a circulation system can be achieved by circulation piping coupled to the reactor outlet and injection means of the reactor and a circulation pump coupled thereto. The flow rate of the circulating reaction mixture may vary depending on the reactor charge catalyst capacity, and the flow rate of the reaction mixture circulated per minute is preferably 0.01 to 10 times the reactor charge capacity. For example, when the reactor charge catalyst capacity is 10 liters, the flow rate of the reaction mixture circulated per minute is preferably 0.1 to 100 L / min.
또한 반응물의 순환단계에서 있어서, 상기 순환되는 반응혼합물의 일부를 분리하여 촉매 혼합용액 및 알데히드로 분리하는 단계와 상기 분리된 촉매 혼합용액을 순환흐름에 공급하고, 알데히드는 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In the circulating step of the reactant, the method may further include separating a part of the circulated reaction mixture to separate the catalyst mixture solution and the aldehyde, and supplying the separated catalyst mixture solution to the circulation flow, and recovering the aldehyde. can do.
순환되는 반응혼합물의 일부를 분리하여 촉매 혼합용액 및 알데히드로 분리하고, 촉매 혼합용액을 순환흐름에 재공급하게 된다.A portion of the circulating reaction mixture is separated to separate the catalyst mixture solution and the aldehyde, and the catalyst mixture solution is resupplied to the circulation stream.
구체적으로 상기 하이드로포밀화 방법의 출발물질인 올레핀이 프로필렌인 경우, 반응혼합물에는 부틸알데히드, 보다 구체적으로는 노르말-부틸알데히드 및 이소-부틸알데히드가 포함되어 있고, 반응혼합물은 촉매/알데히드 분리장치로 보내져 알데히드 및 촉매 혼합물로 분리된 후 촉매 혼합물은 반응기로 순환되고 알데히드 성분은 분류탑으로 이송되어 노르말- 및 이소-부틸알데히드로 각각 분리된다.Specifically, when the olefin which is a starting material of the hydroformylation method is propylene, the reaction mixture includes butyl aldehyde, more specifically, normal-butylaldehyde and iso-butylaldehyde, and the reaction mixture is a catalyst / aldehyde separation device. After being sent to separate the aldehyde and catalyst mixture, the catalyst mixture is circulated to the reactor and the aldehyde component is sent to the fractionation tower to separate normal- and iso-butylaldehyde, respectively.
이때, 분류탑 저의 노르말-부틸알데히드는 알돌 축합 반응기로 도입되어 축합, 탈수반응에 의해 2-에틸헥산알을 생성한 후 수첨 반응기로 이송되게 된다. At this time, the normal-butylaldehyde in the fractionation column is introduced into the aldol condensation reactor to produce 2-ethylhexanal by condensation and dehydration, and then transferred to the hydrogenation reactor.
본 발명은 하이드로포밀화 반응성을 향상시켜 목적하는 알데히드를 높은 수율로 얻을 뿐 아니라 외부 펌프에 의한 순환 유속을 저감할 수 있어 반응기 운전비용을 절감하는 경제적 효과와 함께 반응기 내 반응하지 않은 혼합기체를 노즐을 통하여 반응기 내부로 재공급할 필요가 없다는 이점 또한 갖는다.The present invention can improve the hydroformylation reactivity to obtain the desired aldehyde in a high yield, as well as to reduce the circulation flow rate by the external pump to reduce the reactor operating cost, and the economical effect of reducing the reactor operating nozzle in the reactor It also has the advantage that there is no need to refeed through the reactor.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, which are intended to help a specific understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the Examples.
<< 실시예Example 1: One: 비교예Comparative example 1과 순환 유량이 동일한 경우(분당 2.0 리터)> 1 and circulating flow rate equal (2.0 liters per minute)>
도 1 및 도 2에서와 같이 3 리터 용량의 벤투리-루프 반응기(100)를 제작하여 설치하였다. 반응기(100)는 외부 열교환기(70) 대신 열 매체유를 자켓에 흘려 반응기 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하였다. 1 and 2, a venturi-
벤투리-루프 반응기(100)에 장착된 노즐(20)의 직경은 1.7 mm, 유입부의 직경은 8.0 mm, 길이는 50 mm이고 확산부 직경은 25 mm, 길이는 200 mm 이었으며 노즐부 상부로부터 70 mm 위치에 3개의 홀(60)을 120° 간격으로 동일면 상에 배치하였다. 상기 홀(60)은 상방 경사면(61)의 경사각이 45°이고, 하방 경사면(62)의 경사각이 15°이었다. The diameter of the
정제된 n-부틸알데히드 800 g에 트리페닐포스핀(TPP) 48 g(용매 함량 기준 6 wt%에 해당), 로듐트리페닐포스핀아세틸아세톤네이트카르보닐(ROPAC) 무게로 0.8 g(용매 함량 기준 1000 ppm에 해당)을 녹여 n-부틸알데히드 촉매 용액을 제조하였다. To 800 g of purified n-butylaldehyde, 48 g of triphenylphosphine (TPP) (corresponding to 6 wt% of solvent content), 0.8 g of rhodium triphenylphosphine acetylacetonate carbonyl (ROPAC) weight (based on solvent content) 1000 ppm) was dissolved to prepare an n-butylaldehyde catalyst solution.
이렇게 제조된 촉매용액을 반응기(100)에 투입하고 외부 순환펌프(40)를 가동하여 촉매용액을 분당 1.5 리터의 속도로 천천히 순환시키면서 반응기(100) 상부의 노즐(20)을 통해 정제된 질소 가스로 전체 시스템을 3회 퍼징(purging)하였다. The catalyst solution thus prepared was introduced into the
외부 순환 펌프(40)를 분당 2.0 리터의 속도로 계속 유지시키는 동시에 벤투리-루프 반응기(100) 외부의 자켓에 열매체유를 흘려 반응기(100) 내부 온도를 90 ℃로 승온시켜 유지하였다. 온도가 90 ℃로 안정화되면 프로필렌을 12 g/min의 유속으로 반응기(100)의 내부 압력이 16.2 bar가 될 때까지 공급하였다. The
공급 후 5 분간 벤투리-루프 반응기(100)의 내부 온도가 90 ℃로 유지되는 것을 확인하고 18.8 bar의 공급압력으로 미리 설정된 합성 가스(일산화탄소와 수소의 몰 비가 50:50인 혼합기체)를 반응기의 노즐 목 부분(20)으로 공급함과 동시에 반응을 시작하였다. Confirm that the internal temperature of the venturi-
반응기(100)와 연결된 자동 온도 제어 장치(미도시)를 통해 벤투리-루프 반응기(100)의 내부 온도를 90 ℃로 유지시키면서 시간에 따라 반응기(100)로 공급되는 합성가스의 유량을 측정하였다. 2시간 동안 반응을 시킨 후 혼합가스를 차단 후, 외부순환펌프(40) 가동을 즉시 중단하고 반응기(100) 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 전체 촉매용액과 생성물의 혼합물을 분리배관(17)으로 회수하여 무게를 측정해 보니 반응 후 전체 용액의 무게는 1,302 g이었고, 따라서 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 482 g이었다. 또한 혼합가스 공급배관에 설치된 적산 유량계를 통해 소모된 전체 혼합 가스량을 측정해보니 반응 중 합성 가스의 최대 소모속도는 분당 5.7 리터이었다.The flow rate of the syngas supplied to the
<< 실시예Example 2: 2: 비교예Comparative example 2와 순환 유량이 동일한 경우(분당 1.5 리터)> 2 and circulating flow rate equal (1.5 liters per minute)>
순환 유량만 분당 1.5 리터로 줄인 것 이외에 다른 조건과 방법은 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다. Other conditions and methods were performed in the same manner as in Example 1 except that only the circulation flow rate was reduced to 1.5 liters per minute.
2시간 반응 후 수득한 촉매용액과 생성물의 혼합물 총 무게는 1,271 g이었고 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 469 g이었다. 반응 중 합성 가스의 최대 소모속도는 분당 5.5 리터이었다. The total weight of the mixture of the catalyst solution and the product obtained after the reaction for 2 hours was 1,271 g and the weight of the butylaldehyde produced by the reaction was 469 g. The maximum consumption rate of the synthesis gas during the reaction was 5.5 liters per minute.
<< 비교예Comparative example 1> 1>
도 3에서 보듯이, 외부순환펌프(40)의 순환유량을 분당 2.0 리터로 늘리고 확관 상부에 홀(60)을 전혀 구비하지 않은 벤투리-루프 반응기(100')를 사용한 것을 제외하고 다른 조건과 방법은 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다. As shown in FIG. 3, the flow rate of the
2시간 반응 후 수득한 촉매용액과 생성물의 혼합물 총 무게는 1,265 g이었고 반응 에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 465 g이었다. 반응 중 합성 가스의 최대 소모속도는 분당 5.4 리터이었다. The total weight of the mixture of catalyst solution and product obtained after 2 hours of reaction was 1,265 g and the weight of butylaldehyde produced by the reaction was 465 g. The maximum consumption rate of the synthesis gas during the reaction was 5.4 liters per minute.
<< 비교예Comparative example 2> 2>
순환 유량을 분당 1.5 리터로 낮춘 것을 제외하고 다른 조건과 방법은 비교예 1과 동일한 실험을 반복하였다. Other conditions and methods were repeated in the same experiment as in Comparative Example 1 except that the circulation flow rate was lowered to 1.5 liters per minute.
2시간 반응 후 수득한 촉매용액과 생성물의 혼합물 총 무게는 1,207 g이었고 반응 후 만들어진 부틸알데히드의 무게는 405 g이었고, 반응 중 합성 가스의 최대 소모속도는 분당 3.9 리터이었다. The total weight of the mixture of catalyst solution and product obtained after 2 hours of reaction was 1,207 g, the weight of butylaldehyde produced after the reaction was 405 g, and the maximum consumption rate of the synthesis gas during the reaction was 3.9 liters per minute.
<< 비교예Comparative example 3> 3>
실시예 1의 벤투리-루프 반응기 대신 동일한 용량을 갖는 3 리터의 오토클레이브 반응기를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법 및 절차로 합성가스를 공급하면서 교반 장치 내를 1000 rpm 유지하면서 2 시간 동안 반응을 수행하였다. 2 hours while maintaining 1000 rpm in a stirring apparatus while supplying syngas with the same method and procedure as Example 1, except that a 3 liter autoclave reactor having the same capacity was used instead of the Venturi-loop reactor of Example 1. Reaction was carried out.
2시간 반응 후 수득한 촉매용액과 생성물의 혼합물 총 무게는 1,201 g이었고, 반응 후 만들어지는 부틸알데히드의 무게는 403 g이었고, 반응 도중 합성가스의 최대 소모속도는 분당 3.9 리터이었다. The total weight of the mixture of the catalyst solution and the product obtained after the reaction for 2 hours was 1,201 g, the weight of butylaldehyde produced after the reaction was 403 g, and the maximum consumption rate of the syngas during the reaction was 3.9 liters per minute.
실시예 1-2 및 비교예 1-3의 구성 및 측정 결과들을 하기 표 1로서 정리하였다. The configuration and measurement results of Example 1-2 and Comparative Example 1-3 are summarized as Table 1 below.
(노즐 상부로부터 70 mm 위치)Three
(70 mm position from the top of the nozzle)
(노즐 상부로부터 70 mm 위치)Three
(70 mm position from the top of the nozzle)
생성량(g)Butylaldehyde
Production amount (g)
상기 표 1에서 살펴본 바와 같이, 확관 상부에 별도의 홀이 구비되지 않은 비교예1,2 혹은 오토클레이트 반응기를 사용한 비교예 3의 경우보다, 확관 상부에 홀을 구비한 벤투리-루프 반응기를 사용하되 순환 펌프의 순환 유량이 비교예 1 대비 1/4 저감된 실시예 1의 경우에 촉매용액과 생성물의 혼합물 총 무게 및 부틸알데히드 무게, 합성가스의 최대 소모속도 등의 모든 측정 항목에서 반응속도가 높고 효율이 높음을 알 수 있었다. 특히 순환유량을 1/4 저감한 실시예 2의 경우, 순환 유량을 줄이지 않은 비교예 1에 비해 동등 내지는 더 높은 반응 효율을 보임을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, the Venturi-loop reactor having a hole in the upper part of the expansion pipe than Comparative Example 1, 2 or the comparative example 3 using the autoclave reactor having no separate hole in the upper part of the expansion pipe was used. In the case of Example 1, in which the circulation flow rate of the circulation pump was reduced by 1/4 compared to Comparative Example 1, the reaction rate was measured in all measurement items such as the total weight of the mixture of the catalyst solution and the product, the butylaldehyde weight, and the maximum consumption rate of the synthesis gas. Was high and the efficiency was high. Particularly, in the case of Example 2 in which the circulation flow rate was reduced by 1/4, it was confirmed that the reaction efficiency was equal to or higher than that of Comparative Example 1 in which the circulation flow rate was not reduced.
상기에서 본 발명은 기재된 구체 예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.While the invention has been described in detail above with reference to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the scope and spirit of the invention, and such modifications and variations fall within the scope of the appended claims. It is natural.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 과정을 보여주는 개략적인 공정도이다.1 is a schematic process diagram showing a hydroformylation process of an olefin according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 올레핀의 하이드로포밀화 장치 중 확관 현상을 도시한 노즐부의 확대단면도이다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a nozzle unit showing expansion phenomenon in a hydroformylation apparatus of an olefin of the present invention. FIG.
도 3은 종래 기술에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 과정을 보여주는 개략적인 대비 공정도이다. 3 is a schematic contrast process diagram illustrating the hydroformylation process of olefins according to the prior art.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10,10': 올레핀 공급배관10,10 ': olefin feed piping
11,11': 합성가스 공급배관11,11 ': Syngas supply piping
12, 13, 14, 15, 16, 12', 13', 14', 15', 16': 재순환배관12, 13, 14, 15, 16, 12 ', 13', 14 ', 15', 16 ': recirculation piping
17, 17': 분리배관 17, 17 ': Separate piping
18, 18': 알데히드 회수배관18, 18 ': aldehyde recovery piping
19, 19': 촉매용액 공급배관19, 19 ': catalyst solution supply pipe
20, 20': 노즐20, 20 ': nozzle
30, 30': 벤투리30, 30 ': Venturi
40, 40': 외부 순환펌프40, 40 ': External circulation pump
50, 50': 촉매/알데히드 분리장치50, 50 ': catalyst / aldehyde separator
60 : 홀(hole)60: hole
61 : 상방 경사면61: upward slope
62 : 하방 경사면62: downward slope
70, 70': 열교환기70, 70 ': heat exchanger
100, 100': 옥소반응기100, 100 ': oxo reactor
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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