KR101349106B1 - Method for preparing glycol ester using reactive distillation - Google Patents

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김동욱
함진수
김설아
최정업
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최현철
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing glycol ester using glycol ether and carboxylic acid and, more specifically, to a method for manufacturing glycol ester which increases the conversion rate of glycol ether at low temperature and pressure conditions, minimizes reflux amount by using a reactive distillation tower and reduces the product amount of impurities. The present invention reduces the loss of glycol ester to an upper part of the reactive distillation tower by injecting excessive carboxylic acid as compared to the mole number of glycol ether and conveniently separating glycol ester and carboxylic acid under pressurization conditions and simplifies a rear end separation column process without a separate azeotropic distillation apparatus. [Reference numerals] (R-100) First reactor; (V-100) First distillation tower; (V-200) Second distillation tower; (V-300) Third distillation tower; (V-400) Fourth distillation tower

Description

반응증류를 이용한 글리콜 에스테르의 제조방법{Method for preparing glycol ester using reactive distillation}Method for preparing glycol ester using reactive distillation

본 발명은 촉매가 충진된 반응 증류탑을 이용하여 글리콜 에테르와 카르복실산으로부터 글리콜 에스테르를 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for the continuous preparation of glycol esters from glycol ethers and carboxylic acids using a catalytic distillation column packed with a catalyst.

구체적으로 유입반응물 중 카르복실산을 글리콜 에테르 몰수 대비 과량(excess)으로 주입함으로써, 후단의 공비증류 장치의 구비없이 고순도 전자용 글리콜 에스테르를 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것이다. Specifically, the present invention relates to a method for continuously preparing high-purity glycol esters for electronics without having an azeotropic distillation unit in the rear by injecting carboxylic acid in an inflow reactant in an excess relative to the number of moles of glycol ether.

일반적으로, 글리콜 에스테르는 페인트, 잉크, 접착제, 세정제 등의 용제로 그 사용범위가 넓다. 글리콜 에테르와 카르복실산을 반응시켜 글리콜 에스테르를 제조하거나 정제하는 방법에 대해서 많은 연구가 진행되어 왔다.In general, glycol esters are solvents such as paints, inks, adhesives, cleaning agents, and the like. Many studies have been conducted on the preparation or purification of glycol esters by reacting glycol ethers with carboxylic acids.

미합중국 특허 제 5,618,973호에서는 벤젠 설폰산을 사용하여 글리콜 에테르와 카르복실산을 부가 반응시켜 글리콜 에스테르를 제조한 후, 공비용제 (Azeotroping Solvent)인 사이클로헥산을 사용하여 정제하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법을 사용할 경우, 생성물과 촉매의 분리가 필요하며, 공비용제를 사용하므로 공비용제의 정제가 필요하여 공정이 복잡해지게 된다.U.S. Patent No. 5,618,973 discloses a process for the addition of glycol ethers and carboxylic acids using benzene sulfonic acid to prepare glycol esters, followed by purification using cyclohexane, an azeotroping solvent. When this method is used, separation of the product and the catalyst is required, and since the use of the co-agent requires purification of the non-co-agent, the process is complicated.

미합중국 특허 제 5,202,463호에서도 공비용제 (Azeotroping Solvent)로 MIBK (Methyl Isobutyl Ketone)를 사용하여 생성물을 정제하는 방법에 대해 개시하고 있다.U.S. Patent No. 5,202,463 also discloses a process for purifying the product using Methyl Isobutyl Ketone (MIBK) as an azeotroping solvent.

이와 같이 벤젠 설폰산 등을 촉매로 이용하게 되면 촉매분리 등 후처리가 복잡하고, 공비용제를 이용하여 제품을 정제하게 되면 공비용제의 정제가 필요하며, 공정운전도 용이하지 않고, 반응물인 글리콜 에테르 및 카르복실산, 생성물인 글리콜 에스테르의 손실이 발생하게 된다.As such, when benzene sulfonic acid is used as a catalyst, post-treatment such as catalyst separation is complicated, and when the product is purified using a non-conjugating agent, purification of the non-conjugating agent is required, and process operation is not easy, and a glycol ether as a reactant is required. And loss of the carboxylic acid, the glycol ester as the product.

또한 글리콜 에스테르 중 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)를 생산하기 위해서는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)와 초산(Acetic acid;AA)을 균일상의 산성촉매 하에서 에스테르화 반응을 진행하여 얻는다. 하지만 에스테르화 반응 자체가 평형반응이므로 반응 조건으로 얻을 수 있는 전환율에는 한계가 있다. In addition, in order to produce propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) in the glycol ester, propylene glycol mono methyl ether (PM) and acetic acid (AA) are uniformly acidic. Obtained by carrying out esterification reaction under a catalyst. However, since the esterification reaction itself is an equilibrium reaction, there is a limit in the conversion rate that can be obtained under the reaction conditions.

이 경우 반응 전환율을 높이기 위해 반응기 및 증류탑의 운전온도를 높여야 한다. 또한 초산(Acetic acid:AA)의 끓는점 근처(118℃)에서 재질의 고온 부식성이 존재하므로 PM을 과량(excess)으로 주입하여 AA 함량을 낮추는 것이 일반적이다. In this case, it is necessary to increase the operating temperature of the reactor and the distillation column in order to increase the reaction conversion rate. In addition, since high temperature corrosiveness of the material exists near the boiling point (Acetic acid: AA) of acetic acid (AA), it is common to lower the AA content by injecting PM in excess.

하지만, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)를 과량으로 주입할 경우, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)/물(Water)간의 최소 공비점 외에 미전환된 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)/물(Water)간의 최소 공비점이 추가로 존재하여 증류경계(Distillation Boundary)가 형성되고 증류탑 상부로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA) 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)의 손실이 발생하게 된다. 따라서, 증류탑 내로 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)를 회수하고 생성 부산물인 물을 분리하기 위한 공비증류 기술을 활용하게 되어, 후단의 순수한 PMA를 회수하는 공정 및 미 반응물과 물을 분리하는 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.However, in case of injecting excessive amount of propylene glycol mono methyl ether (PM), in addition to the minimum azeotropy point between propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) / water (Water) There is an additional minimum azeotropy between the converted propylene glycol mono methyl ether (PM) / water to form a distillation boundary and propylene glycol monomethyl ether acetate to the top of the column. Loss of mono methyl ether acetate (PMA) and propylene glycol mono methyl ether (PM) occurs. Therefore, the process of recovering the pure PMA at the back and the unreacted substance is made by utilizing an azeotropic distillation technique for recovering propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) into the distillation column and separating water as a byproduct. There is a problem that the process of separating the water and the complexity.

미국 등록특허 US4544453United States Patent US4544453 미국 등록특허 US5618973United States Patent US5618973

본 발명은 반응기 및 반응증류탑을 이용하여 낮은 온도와 압력조건에서 글리콜 에테르의 전환율을 높이며, 글리콜 에테르와 물의 최소공비점 발생을 억제하고 별도의 공비증류 장치(디켄더(Decanter) 및 공비용제 주입/회수시설) 없이 후단 분리 공정을 간편하게 하는 전자용 글리콜 에스테르를 제조함을 목적으로 한다. The present invention increases the conversion rate of glycol ether at low temperature and pressure conditions using a reactor and a reaction distillation column, suppresses the occurrence of minimum azeotropic point of glycol ether and water, and separate azeotropic distillation apparatus (Decanter and azeotrope injection / It is an object of the present invention to prepare an electronic glycol ester which simplifies the rear end separation process without a recovery facility.

또한, 카르복실산을 상압 이상의 가압조건 하 분리하고 글리콜 에테르의 유입량을 줄임으로써 불순물의 생성을 억제하는 고순도의 전자용 글리콜 에스테르를 제공함을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a high-purity electronic glycol ester that suppresses the formation of impurities by separating carboxylic acids under pressurization conditions above atmospheric pressure and reducing the amount of glycol ether introduced.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 글리콜 에테르와 카르복실산을 제 1반응기 및 제 1증류탑을 이용하여 반응시키는 단계; 제 1증류탑의 상부로 미반응물 및 생성수를 산출하고, 하부로는 미반응 카르복실산 및 불순물이 포함된 글리콜 에스테르를 산출시키는 단계; 미반응물과 생성수를 제 2증류탑을 이용하여 분리하고, 미반응물을 제 1반응기 또는 제 1증류탑으로 재순환(Recycle)시키는 단계 및; 제 1증류탑의 하부로 산출된 미반응 카르복실산을 가압조건하 제 3증류탑을 이용하여 분리하는 단계;를 포함하고, 제 1반응기로 유입되는 카르복실산은 글리콜 에테르의 몰수보다 과량(excess)로 주입되며, 제 1증류탑은 반응 증류탑인 것을 특징으로 하는 글리콜 에스테르의 제조방법일 수 있다. The present invention to achieve the above object, the step of reacting a glycol ether and carboxylic acid using a first reactor and a first distillation column; Calculating an unreacted substance and generated water to an upper portion of the first distillation column, and a glycol ester including an unreacted carboxylic acid and impurities to a lower portion of the first distillation column; Separating unreacted material and product water using a second distillation column and recycling the unreacted material to a first reactor or a first distillation column; And separating the unreacted carboxylic acid calculated at the bottom of the first distillation column using a third distillation column under pressurized conditions, wherein the carboxylic acid introduced into the first reactor is in excess of the number of moles of glycol ether. Injected, the first distillation column may be a method for producing a glycol ester, characterized in that the reaction distillation column.

본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법에 의하면, 낮은 운전온도와 압력하에서 반응물의 전환율을 증가시키고, 환류 물량을 획기적으로 감소시킴과 아울러 마일드(mild)한 반응조건에서도 불순물의 생성량을 줄일 수 있다.According to the preparation method of the glycol ester according to the present invention, it is possible to increase the conversion rate of the reactants under low operating temperature and pressure, to dramatically reduce the amount of reflux and to reduce the amount of impurities even under mild reaction conditions.

본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법은 카르복실산을 과량(excess)으로 주입하여, 글리콜 에테르와 생성수의 공비점을 존재하지 않게 함으로써, 후단 분리공정을 간편하게 하고, 가압조건 하 운전되는 칼럼을 통해 카르복실산을 용이하게 분리함으로써 고순도 전자용 글리콜 에스테르를 제공할 수 있다. In the method for preparing a glycol ester according to the present invention, by injecting an excess of carboxylic acid (excess), the azeotropy point of the glycol ether and the produced water does not exist, thereby simplifying the post-stage separation process and operating the column operated under pressurized conditions. By easily separating the carboxylic acid through it can provide a high purity electronic glycol ester.

도 1은 본 발명에 따른 글리콜 에스테르 제조방법 공정의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 촉매가 충진된 반응 증류탑의 모식도이다.
1 is a schematic diagram of a process for producing a glycol ester according to the present invention.
2 is a schematic diagram of a reaction distillation column packed with a catalyst according to the present invention.

이하 본 발명에 대해서 실시예 및 도면을 통해 보다 상세히 설명하겠지만, 본 발명의 요지에 국한된 실시 예에 지나지 않는다. 한편 본 발명은 이하의 실시 예에서 제시하는 공정조건에 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 목적을 달성하기에 필요한 조건의 범위 안에서 임의로 선택할 수 있음은 당업자에게 자명하다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and drawings, but is only an embodiment limited to the gist of the present invention. On the other hand, the present invention is not limited to the process conditions presented in the following Examples, it will be apparent to those skilled in the art can be arbitrarily selected within the range of conditions necessary to achieve the object of the present invention.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 발명은 글리콜 에테르와 카르복실산을 제 1반응기 및 제 1증류탑을 이용하여 반응시키는 단계; 제 1증류탑의 상부로 미반응물 및 생성수를 산출하고, 하부로는 미반응 카르복실산 및 불순물이 포함된 글리콜 에스테르를 산출시키는 단계; 미반응물과 생성수를 제 2증류탑을 이용하여 분리하고, 미반응물을 제 1반응기 또는 제 1증류탑으로 재순환(Recycle)시키는 단계 및; 제 1증류탑의 하부로 산출된 미반응 카르복실산을 가압조건 하 제 3증류탑을 이용하여 분리하는 단계;를 포함하고, 제 1반응기로 유입되는 카르복실산은 글리콜 에테르의 몰수보다 과량(excess)로 주입되며, 제 1증류탑은 반응 증류탑인 것을 특징으로 하는 글리콜 에스테르의 제조방법일 수 있다. The present invention comprises the steps of reacting a glycol ether and carboxylic acid using a first reactor and a first distillation column; Calculating an unreacted substance and generated water to an upper portion of the first distillation column, and a glycol ester including an unreacted carboxylic acid and impurities to a lower portion of the first distillation column; Separating unreacted material and product water using a second distillation column and recycling the unreacted material to a first reactor or a first distillation column; And separating the unreacted carboxylic acid calculated at the bottom of the first distillation column by using a third distillation column under pressurized conditions, wherein the carboxylic acid introduced into the first reactor is in excess of the number of moles of glycol ether. Injected, the first distillation column may be a method for producing a glycol ester, characterized in that the reaction distillation column.

본 발명에 따른 글리콜 에테르와 카르복실산이 만나는 에스테르화 반응은 평형 반응으로써 전환율을 높이기 위한 설계를 하기 위해서는 반응증류탑에 글리콜 에테르와 카르복실산을 유입하기 전에 소정의 반응기를 구비하는 것이 바람직하다.In the esterification reaction in which the glycol ether and the carboxylic acid meet according to the present invention, it is preferable to equip the reactor with a predetermined reactor before the glycol ether and the carboxylic acid are introduced into the reaction distillation column in order to design a conversion to increase the conversion rate.

하기는 글리콜 에테르의 일례인, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol monomethyl ether;PM)와 카르복실산의 일례인 초산(Acetic acid;AA)의 에스테르화 반응이다.The following is an esterification reaction of propylene glycol monomethyl ether (PM), which is an example of glycol ether, and acetic acid (AA), which is an example of carboxylic acid.

Figure 112013075473701-pat00001
Figure 112013075473701-pat00001

화학식(1)(1)

본 발명에 따른 상기 에스테르화 반응은 제 1증류탑(V-100)에 반응물이 유입되기전에 평형에 도달할 수 있다.The esterification reaction according to the present invention may reach equilibrium before the reactants are introduced into the first distillation column (V-100).

비 제한적인 일 실시예로서, 본 발명에 따른 제 1반응기(R-100)는 촉매가 충진된 고정층 반응기(Fixed bed reactor;FBR)일 수 있다.As a non-limiting example, the first reactor (R-100) according to the present invention may be a fixed bed reactor (FBR) filled with a catalyst.

보다 상세하게는, 본 발명에 따른 제 1반응기(R-100)는 불균일상(heterogeneous)의 촉매가 충진된 고정층 반응기(Fixed bed reactor;FBR) 일 수 있다. More specifically, the first reactor (R-100) according to the present invention may be a fixed bed reactor (FBR) filled with a heterogeneous catalyst.

또한, 불균일상(heterogeneous)의 촉매를 사용함으로써, 촉매의 수명이 다할 때까지 촉매의 보충이 필요 없으며, 부식에 대한 내성이 낮은 재질로 반응기 및 하기 후단의 반응 증류탑의 설계가 가능하고, 잔사 촉매의 제거를 위한 중화장비가 별도로 필요하지 않게 된다. In addition, by using a heterogeneous catalyst, it is not necessary to replenish the catalyst until the life of the catalyst is exhausted, and it is possible to design a reactor and a reactive distillation column of the following stage with a material having low resistance to corrosion, and a residue catalyst. No neutralization equipment is required for the removal of

더욱이, 균일(homogeneous) 촉매를 사용하여 운전할 때보다, 온도가 낮은 조건에서 운전이 가능하며, 불순물의 생성량이 최소화된다. Moreover, it is possible to operate at lower temperatures than when operating with a homogeneous catalyst, and the amount of generation of impurities is minimized.

본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법에 있어서, 제 1증류탑(V-100)은 제 1반응기(R-100)를 통과한 글리콜 에테르와 카르복실산을 반응시킴과 동시에 상부로는 미반응물 및 생성수를 산출하고, 하부로는 미반응 카르복실산 및 불순물이 포함된 글리콜 에스테르를 산출할 수 있는 모든 반응 증류탑의 형태를 포함할 수 있다.In the preparation method of the glycol ester according to the present invention, the first distillation column (V-100) reacts the glycol ether and the carboxylic acid which have passed through the first reactor (R-100) and at the same time, the unreacted substance and the product at the top. The number may be calculated and at the bottom may include all types of reactive distillation columns capable of yielding unreacted carboxylic acids and glycol esters containing impurities.

즉, 본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법에 있어서, 제 1증류탑(V-100)은 상부로는 미반응물 및 생성수를 산출하고, 탑의 하부로는 미반응 카르복실산과 불순물을 포함하는 글리콜 에스테르를 산출하는 반응 증류탑 일 수 있다. That is, in the preparation method of the glycol ester according to the present invention, the first distillation column (V-100) calculates unreacted matter and generated water at the top, and glycol containing unreacted carboxylic acid and impurities at the bottom of the tower. It may be a reaction distillation column to produce an ester.

비 제한적으로, 도 2에서 도시된 바와 같이 반응과 분리가 동시에 수행되게 하기 위하여, 촉매가 담지된 칼럼(Column)형태로써, Structured packing, Bale type packing 등 칼럼(Column)내에 충진 가능한 모든 형태의 packing을 포함하는 반응 증류탑 일 수 있다. Non-limiting, in order to perform the reaction and separation at the same time, as shown in Figure 2, in the form of a column loaded with a catalyst, all types of packing that can be filled in the column (Structured packing, Bale type packing, etc.) It may be a reaction distillation column comprising a.

구체적으로, 제 1증류탑(V-100)은 도 2에서 도시된 바와 같이 촉매가 담지된 반응 지역(reactive zone)에서 반응이 일어남과 동시에 반응 지역(reactive zone) 위아래에 있는 정류부(Rectifying zone)와 회수부(Stripping zone)에서 생성물과 미반응물의 분리가 진행될 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 2, the first distillation tower V-100 is formed with a rectifying zone located above and below the reactive zone while the reaction occurs in the reactive zone in which the catalyst is supported. Separation of the product and the unreacted material may proceed in the stripping zone.

일반적으로, 글리콜 에스테르를 생산하기 위한 에스테르화 반응은 상기 화학식(1)과 같은 평형반응이므로 반응조건에서 얻을 수 있는 전환율에는 한계가 있다. In general, the esterification reaction for producing the glycol ester is an equilibrium reaction, such as the formula (1), there is a limit to the conversion that can be obtained under the reaction conditions.

하지만, 본 발명에 따른 제 1증류탑(V-100)은 생성물이 생성되자마자 칼럼(Column)에 의해 분리되어 칼럼(Column) 촉매층에서 생성물의 분압이 낮아지게 되므로, 르샤틀리에 원리에 따라 생성물의 생성속도가 증가하게 되며 전환율은 극대화될 수 있다. However, since the first distillation column V-100 according to the present invention is separated by a column as soon as the product is produced, the partial pressure of the product in the column catalyst layer is lowered. The production rate is increased and the conversion rate can be maximized.

이때, 반응물인 글리콜 에테르를 한계 반응물로 하여, 전환율을 정의하면 다음과 같다. In this case, the glycol ether as a reactant is defined as the limiting reactant, and the conversion is defined as follows.

총괄 글리콜 에테르 전환율(%) = [반응기 유입 글리콜 에테르양 - 반응증류 유출 글리콜 에테르양] / [반응기 유입 글리콜 에테르양] x 100Overall glycol ether conversion (%) = [reactor inlet glycol ether amount-reaction distillate outflow glycol ether] / [reactor inlet glycol ether amount] x 100

수식 (1)Equation (1)

본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법에 있어서 글리콜 에테르의 전환율이 증가될수록, 재순환(Recycle)물량이 상당량 줄어들게 되어 공급량을 효율적으로 조절할 수 있다. In the preparation method of the glycol ester according to the present invention, as the conversion rate of the glycol ether is increased, the recycle amount is reduced considerably, so that the supply amount can be efficiently controlled.

또한 전환율이 증가될수록, 제 1증류탑(V-100) 상부로의 글리콜 에테르의 손실이 줄면서, 미전환된 글리콜 에테르와 생성수의 최소 공비점이 존재하지 않게 된다. In addition, as the conversion rate increases, the loss of glycol ether to the top of the first distillation column (V-100) decreases, and there is no minimum azeotropy point of the unconverted glycol ether and the produced water.

따라서, 제 1증류탑(V-100) 상부에서의 글리콜 에스테르의 손실을 최소화할 수 있으며, 비 제한적인 일례로써, 제 1증류탑(V-100)으로부터 생성되는 글리콜 에스테르 중 상부로 손실되는 글리콜 에스테르의 비율은 0wt% 초과 내지 1.0wt% 이하, 바람직하게는 0wt%초과 내지 0.5wt%이하일 수 있다.Therefore, the loss of the glycol ester in the upper part of the first distillation column (V-100) can be minimized. As a non-limiting example, the glycol ester lost in the upper part of the glycol ester produced from the first distillation column (V-100) can be reduced. The ratio may be greater than 0 wt% and less than or equal to 1.0 wt%, preferably greater than 0 wt% and less than or equal to 0.5 wt%.

또한, 본 발명에 따른 제 1증류탑(V-100)의 하부로는 미반응 카르복실산과 불순물이 포함되어 있는 글리콜 에스테르가 산출될 수 있다.In addition, a glycol ester containing unreacted carboxylic acid and impurities may be calculated as a lower portion of the first distillation column V-100 according to the present invention.

상기 불순물에는 본 발명에 따른 목적 생성물인 글리콜 에스테르 외 다른 물질을 포함할 수 있으며, 비 제한적으로 불순물내에는 금속류를 포함할 수 있다. The impurities may include other materials other than glycol ester, which is the target product according to the present invention, and may include metals in the impurities without limitation.

비 제한적인 일례로써, 제 1증류탑(V-100)의 하부로 산출되는 글리콜 에스테르에 포함되어 있는 불순물의 함량은 0wt% 초과 내지 1.0wt% 이하, 바람직하게는 0wt% 초과 내지 0.5wt% 이하일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다.As a non-limiting example, the content of impurities contained in the glycol ester produced at the bottom of the first distillation column (V-100) may be more than 0 wt% to 1.0 wt% or less, preferably more than 0 wt% to 0.5 wt% or less. However, it is not limited thereto.

본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법은 제 1증류탑(V-100)의 상부로 산출된 미반응물 중 글리콜 에테르의 양을 최소화함으로써, 생성수과 글리콜 에테르의 최소공비점을 생성하지 않게하여 별도의 공비용제나 공비증류 장치를 구비할 필요가 없고, 미전환된 글리콜 에테르 및 공비용제를 회수하는 후단 분리공정이 불필요해지는 장점이 있다.Method for preparing a glycol ester according to the present invention by minimizing the amount of glycol ether in the unreacted product calculated at the top of the first distillation column (V-100), so as not to generate a minimum azeotropic point of the generated water and glycol ether separate There is no need to provide a cost-effective or azeotropic distillation apparatus, and there is an advantage in that a post-separation process for recovering unconverted glycol ether and an unexpanded cost is unnecessary.

또한, 상기 미반응물과 생성수는 제 2증류탑(V-200)을 이용하여 분리될 수 있으며, 제 2증류탑(V-200)으로부터 분리된 미반응물은 제 1반응기(R-100) 또는 제 1증류탑(V-100)으로 재순환(Recycle)될 수 있다. In addition, the unreacted material and the product water may be separated using the second distillation tower (V-200), and the unreacted material separated from the second distillation tower (V-200) may be the first reactor (R-100) or the first. It may be recycled to the distillation column (V-100).

제 1반응기(R-100)로 재순환(Recycle)된 미반응물은 카르복실산이 대부분이며 미량의 글리콜 에테르가 포함될 수도 있다. The unreacted material recycled to the first reactor (R-100) is mostly carboxylic acid and may contain a small amount of glycol ether.

상기 재순환(Recycle)된 카르복실산은 다시 제 1반응기(R-100) 및; 제1 증류탑(V-100)에서 글리콜 에테르와 반응하여 글리콜 에스테르를 제조할 수 있다. The recycled carboxylic acid is again the first reactor (R-100) and; The glycol ester may be prepared by reacting with glycol ether in the first distillation column (V-100).

본 발명에 따른 제 1증류탑(V-100)의 하부로 산출된 미반응 카르복실산은 고순도 전자용 글리콜 에스테르를 제조함에 있어서, 제한물질로 작용하며 이를 분리하기 위해서는 별도의 증류탑을 구비할 수 있다.The unreacted carboxylic acid calculated as the lower portion of the first distillation column (V-100) according to the present invention serves as a limiting substance in preparing a high purity electron glycol ester, and may be provided with a separate distillation column to separate it.

즉, 본 발명에 따른 제 1증류탑(V-100)의 하부로 산출된 미반응 카르복실산은 가압조건 하 제 3증류탑(V-300)을 이용하여 분리할 수 있으며,여기서 가압 조건이란 상압 이상의 압력조건을 의미한다.That is, the unreacted carboxylic acid calculated at the bottom of the first distillation tower (V-100) according to the present invention may be separated by using the third distillation tower (V-300) under the pressurized condition, wherein the pressurized condition is a pressure equal to or higher than the normal pressure. Means condition.

통상적으로 끓는점이 비슷한 두 물질을 분리하기 위해서는 감압 하에 증류하여야 상대 휘발도 차이가 커져서 분리가 용이하나, 본 발명에 따른 글리콜 에스테르와 카르복실산의 경우 압력을 증가시킬수록 분리가 잘 이루어질 수 있다.In general, in order to separate two substances having similar boiling points, distillation under reduced pressure increases the difference in relative volatilization, so that the separation is easy. However, in the case of the glycol ester and the carboxylic acid according to the present invention, the separation may be performed by increasing the pressure.

상기 가압조건은 본 발명에 따른 글리콜 에스테르와 카르복실산을 분리할 수 있는 상압 이상의 압력조건이면 무방하나, 다만 압력이 증가 될수록 제 3증류탑(V-300)의 탑 하부온도가 증가함에 따라 발생할 수 있는 글리콜 에스테르의 고온 열분해 문제를 고려하여 압력을 설정할 수 있다. The pressurization condition may be any pressure condition above normal pressure capable of separating the glycol ester and the carboxylic acid according to the present invention. However, as the pressure increases, the lower temperature of the tower of the third distillation tower (V-300) may increase. The pressure can be set in consideration of the high temperature pyrolysis problem of the glycol ester.

비 제한적인 일례로써, 상기 압력 조건은 1 내지 4.0bar, 바람직하게는 1.1 내지 2.0bar일 수 있다. As a non-limiting example, the pressure condition may be 1 to 4.0 bar, preferably 1.1 to 2.0 bar.

본 발명에 따른 제 3증류탑(V-300)에 의해서 미반응 카르복실산과 불순물이 포함된 글리콜 에스테르를 분리할 수 있고, 이에 따라 고순도 전자용 글리콜 에스테르를 제조할 수 있으며, 제 1반응기(R-100)로 카르복실산을 글리콜 에테르 몰수 대비 과량(excess)으로 주입하는 본 발명의 설계가 달성될 수 있다.The third distillation column (V-300) according to the present invention can separate the unreacted carboxylic acid and the glycol ester containing impurities, thereby preparing a high-purity electronic glycol ester, and the first reactor (R- 100), the design of the present invention can be achieved injecting carboxylic acid in excess of the number of moles of glycol ether.

통상적인 글리콜 에테르의 과량주입하에 운전되는 글리콜 에스테르의 제조방법의 경우, 반응기를 통과한 글리콜 에테르와 생성수가 최소공비점을 생성하여, 글리콜 에스테르와 생성수의 최소공비점과 함께 증류경계(Distillation Boundary)를 형성하여 증류탑 상부로 글리콜 에스테르 및 글리콜 에테르의 손실이 발생하게 된다.In the conventional method for preparing glycol esters operated under excessive injection of glycol ethers, the glycol ether and the water produced through the reactor produce a minimum azeotropic point, and the distillation boundary with the minimum azeotropic point of the glycol ester and water produced. ), Loss of glycol esters and glycol ethers occurs on top of the distillation column.

또한, 카르복실산을 과량(excess)으로 주입하고자 하는 경우, 반응기 또는 증류 칼럼(Column)에서 운전온도에 따른 카르복실산의 부식이 문제되며, 후단 분리공정에서 카르복실산과 글리콜 에스테르의 분리를 통한 고순도 제품의 생산에 제한이 있을 수 있다.In addition, when the carboxylic acid is to be injected in excess (excess), corrosion of the carboxylic acid according to the operating temperature in the reactor or distillation column (Column) is a problem, through the separation of the carboxylic acid and glycol ester in the subsequent separation process There may be restrictions on the production of high purity products.

하지만, 본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법은 낮은 온도에서 운전되는 제 1반응기(R-100) 및 제 1증류탑(V-100)을 통과하는 글리콜 에테르의 미반응량을 최소화하여 증류경계 생성을 억제함과 아울러, 가압조건 하 제 3증류탑(V-300)을 운전하여 제 1 증류탑(V-100)의 하부로 산출된 미반응 카르복실산을 유용하게 제거함으로써, 고순도 전자용 글리콜 에스테르 제조에 문제가 될 수 있는 카르복실산의 초기 과량주입을 가능하게 할 수 있다.However, the method for preparing a glycol ester according to the present invention minimizes the unreacted amount of glycol ether passing through the first reactor (R-100) and the first distillation column (V-100) operated at a low temperature to produce distillation boundary. In addition to suppressing, by operating the third distillation column (V-300) under the pressurized condition to effectively remove the unreacted carboxylic acid calculated in the lower portion of the first distillation column (V-100), to prepare a high-purity electronic glycol ester It may enable initial overdose of carboxylic acids which may be a problem.

즉, 본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법은 초기 유입되는 반응물 중 카르복실산을 글리콜 에테르의 몰수 대비 과량(excess)으로 주입하여 운전할 수 있다.That is, the method for preparing a glycol ester according to the present invention may be operated by injecting a carboxylic acid in an initial flowing reactant in an excess relative to the number of moles of the glycol ether.

여기서, 과량주입란, 제 1반응기(R-100)로 유입되는 반응물인 글리콜 에테르와 카르복실산의 몰비를 조정함에 있어서, 카르복실산의 몰수를 글리콜 에테르의 몰수보다 과량(excess)으로 하는 것을 의미한다. Here, the excessive injection means that the number of moles of carboxylic acid is greater than the number of moles of glycol ether in adjusting the molar ratio of glycol ether and carboxylic acid which are reactants flowing into the first reactor (R-100). do.

비 제한적인 일례로써, 상기 카르복실산의 과량주입양이 글리콜 에테르 1몰 대비, 1.01 내지 1.5몰, 바람직하게는 1.1 내지 1.3몰인 글리콜 에스테르의 제조방법일 수 있다.As a non-limiting example, the excessive injection amount of the carboxylic acid may be a method for producing a glycol ester of 1.01 to 1.5 moles, preferably 1.1 to 1.3 moles, relative to 1 mole of the glycol ether.

본 발명에 따라 제 3증류탑(V-300)을 통과한 글리콜 에스테르는 불순물이 포함될 수 있으며 이를 제거하기 위해 제 4증류탑(V-400)을 구비할 수 있다. According to the present invention, the glycol ester passed through the third distillation tower (V-300) may include impurities and may be provided with a fourth distillation tower (V-400) to remove them.

본 발명에 따른 제 4증류탑(V-400)은 글리콜 에스테르내에 포함되어 있는 불순물로부터 순수한 글리콜 에스테르를 분리하는 역할을 하는 모든 형태를 포함한다.The fourth distillation column (V-400) according to the present invention includes all forms that serve to separate the pure glycol ester from impurities contained in the glycol ester.

일례로써, 본 발명에 따른 제 4증류탑(V-400)은 탑 상부로는 순수한 글리콜 에스테르를 분리하며, 탑의 하부로는 무거운 불순물을 분리해 낼 수 있다. As an example, the fourth distillation column (V-400) according to the present invention can separate the pure glycol ester to the top of the tower, it can separate the heavy impurities to the bottom of the tower.

본 발명에 따른 글리콜 에테르와 카르복실산으로부터 글리콜 에스테르를 제조하는 방법에 있어서, 상기 글리콜 에테르는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 모든 글리콜 에테르를 포함한다.In the process for preparing glycol esters from glycol ethers and carboxylic acids according to the invention, the glycol ethers comprise all glycol ethers for achieving the object of the invention.

비 제한적인 일 예로써, 본 발명에 따른 글리콜 에테르는 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 다이에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르 등이 있다.As a non-limiting example, the glycol ethers according to the present invention include ethylene glycol mono butyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono butyl ether and the like.

보다 구체적인 일례로써, 상기 글리콜 에테르는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 (Propylene glycol monomethyl ether;PM)인 글리콜 에스테르의 제조방법일 수 있다.As a more specific example, the glycol ether may be a method for preparing a glycol ester which is propylene glycol monomethyl ether (PM).

본 발명에 따른 글리콜 에테르와 카르복실산으로부터 글리콜 에스테르를 제조하는 방법에 있어서, 상기 카르복실산은 본 발명에 따른 글리콜 에스테르를 생성할 수 있는 모든 카르복실산을 포함할 수 있다.In the process for preparing glycol esters from glycol ethers and carboxylic acids according to the invention, the carboxylic acids may comprise all carboxylic acids capable of producing glycol esters according to the invention.

비 제한적인 일 실시예로서, 상기 카르복실산은 프로피오닉산, 아이소-부티릭산, 노말-부티릭산 등 일 수 있으며, 보다 구체적인 일례로써, 상기 카르복실산은 초산(Acetic acid;AA)인 글리콜 에스테르의 제조방법일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. In one non-limiting embodiment, the carboxylic acid may be propionic acid, iso-butyric acid, normal-butyric acid, and the like, and in more specific example, the carboxylic acid may be a glycol ester of acetic acid (AA). It may be a manufacturing method, but is not limited thereto.

즉, 본 발명에 따른 글리콜 에테르가 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol monomethyl ether;PM)이고, 카르복실산이 초산(Acetic acid;AA)일 경우, 제조되는 글리콜 에스테르는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate;PMA)일 수 있다.That is, when the glycol ether according to the present invention is propylene glycol monomethyl ether (PM), and the carboxylic acid is acetic acid (AA), the glycol ester prepared is propylene glycol monomethyl ether acetate (Propylene). glycol monomethyl ether acetate (PMA).

상기와 같이 제조되는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate;PMA)는 제1반응기 및; 제1,2,3,4증류탑으로부터 제조될 수 있으며, 초산(Acetic acid;AA)의 함량이 낮은 고순도의 전자용 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate;PMA)일 수 있다.  Propylene glycol monomethyl ether acetate (PMA) prepared as described above comprises a first reactor; It may be prepared from the first, second, third and fourth distillation columns, and may be a high purity electronic propylene glycol monomethyl ether acetate (PMA) having a low content of acetic acid (AA).

상기 초산의 함량은 본 발명에 따른 전자용 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate;PMA)를 만족하는 모든 범위를 포함하며, 비 제한적인 일례로써, 초산의 함량이 20wtppm이하인 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate:PMA)일 수 있다.The content of acetic acid includes all ranges satisfying the electronic propylene glycol monomethyl ether acetate (PMA) according to the present invention, and as a non-limiting example, the content of acetic acid is less than 20wtppm propylene glycol mono Methyl ether acetate (Propylene glycol monomethyl ether acetate: PMA) may be.

또한, 본 발명에 따라 생성된 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate;PMA) 중 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르는 0.1wt% 이하, 바람직하게는 0.05wt% 이하 일수 있으며, 금속류 함량이 20ppb 이하, 바람직하게는 10ppb이하 일 수 있다.In addition, the propylene glycol monomethyl ether in the propylene glycol monomethyl ether acetate (PMA) produced according to the present invention may be 0.1wt% or less, preferably 0.05wt% or less, and metals content 20ppb or less It may be preferably 10 ppb or less.

본 발명에 따른 제 1반응기(R-100)의 반응온도는 상기 카르복실산이 부식되지 않는 저온의 모든 온도조건을 포함하며, 바람직하게는 60 내지 90℃, 더욱 바람직하게는 70 내지 80℃일 수 있다.The reaction temperature of the first reactor (R-100) according to the present invention includes all the temperature conditions of the low temperature that the carboxylic acid is not corroded, preferably 60 to 90 ℃, more preferably 70 to 80 ℃ have.

본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법에 있어서, 제 1증류탑(V-100)의 탑 하부온도와 탑 상부 압력은 본 발명에 의한 글리콜 에스테르를 제조하기 위한 모든 온도와 압력조건을 포함한다.In the preparation method of the glycol ester according to the present invention, the column bottom temperature and the column top pressure of the first distillation column (V-100) include all temperature and pressure conditions for producing the glycol ester according to the present invention.

비 제한적인 일 실시예로서, 본 발명에 따른 상기 제 1증류탑(V-100)의 탑 하부온도는 80C내지 110℃, 바람직하게는 90 내지 100℃일 수 있고, 압력은 0.13 내지 0.27bar, 바람직하게는 0.13 내지 0.2bar인 글리콜 에스테르의 제조방법일 수 있다. As a non-limiting embodiment, the tower bottom temperature of the first distillation column (V-100) according to the present invention may be 80C to 110 ℃, preferably 90 to 100 ℃, the pressure is 0.13 to 0.27bar, preferably Preferably it may be a method for producing a glycol ester of 0.13 to 0.2 bar.

이하 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 실시예에 대하여 설명하나, 하기 실시예에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 지식을 가진자가 용이하게 도출해 낼 수 있는 실시범위를 포함한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following examples, and the scope of the present invention can be easily derived by those skilled in the art. It includes.

[ [ 실시예Example 1] 제  1] Article 1반응기1 reactor 및 제  And 1증류탑을1 distillation tower 사용했을 경우  When used PMPM :  : AAAA of 몰비에At the mole ratio 따른 총괄 전환율 실험  Overall conversion rate experiment

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)와 초산(Acetic acid;AA)을 1 : 1.3의 몰비로 섞어 원료로 사용한다. 고정층 반응기(Fixed bed reactor;FBR)에서 1차로 반응시키면 52.14%의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)가 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)로 전환된다. 이때 생성된 생성물을 증류탑의 중간부분에 촉매가 충진된 반응증류탑 역할을 수행하는 제 1증류탑으로 연속적으로 주입한다. 이때 제 1증류탑의 운전조건은 상부압력을 0.173319bar, 탑하부의 온도를 98℃로 유지하면서 연속적으로 원료를 주입한다. 도 2에 도시된 탑 상부의 환류비(Reflux)는 1.6을 유지한다. 생성물을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)는 99.9% 이상이 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)로 전환되었다.Propylene glycol mono methyl ether (PM) and acetic acid (AA) are mixed in a molar ratio of 1: 1.3 and used as raw materials. Primary reaction in a fixed bed reactor (FBR) converts 52.14% of propylene glycol mono methyl ether (PM) to propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) do. At this time, the resulting product is continuously injected into the first distillation column which serves as a reaction distillation column packed with a catalyst in the middle portion of the distillation column. At this time, the operating conditions of the first distillation column is the upper pressure of 0.173319 bar, the temperature of the lower part of the tower to 98 ℃ Continuously inject raw materials while maintaining. Reflux at the top of the tower shown in FIG. 2 is maintained at 1.6. As a result of gas chromatography analysis, more than 99.9% of propylene glycol mono methyl ether (PM) was converted to propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA).

[ [ 실시예Example 2] 제  2] Article 1반응기1 reactor 및 제 1 증류탑을 사용했을 경우  And when the first distillation column is used PMPM :  : AAAA of 몰비에At the mole ratio 따른 총괄 전환율 실험 Overall conversion rate experiment

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)와 초산(Acetic acid;AA)을 1 : 1.18의 몰비로 섞어 원료로 사용한다. 고정층 반응기(Fixed bed reactor;FBR)에서 1차로 반응시키면 49.42%의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)가 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)로 전환된다. 이때 생성된 생성물을 증류탑의 중간부분에 촉매가 충진된 반응증류탑 역할을 수행하는 제 1증류탑으로 연속적으로 주입한다 이때 제 1증류탑의 운전조건은 상부압력을 0.173319bar, 탑하부의 온도를 98℃로 유지하면서 연속적으로 원료를 주입한다. 도 2에 도시된 탑 상부의 환류비(Reflux)는 2.0을 유지한다. 생성물을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)는 고정층 반응기에서 원료 비율을 낮추었음에도 99.9% 이상이 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)로 전환되었다. Propylene glycol mono methyl ether (PM) and acetic acid (AA) are mixed at a molar ratio of 1: 1.18 and used as raw materials. Primary reaction in a fixed bed reactor (FBR) converts 49.42% of propylene glycol mono methyl ether (PM) to propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) do. At this time, the produced product is continuously injected into the first distillation column, which serves as a reaction distillation column in which a catalyst is charged in the middle portion of the distillation column. Continuously inject raw materials while maintaining. Reflux at the top of the tower shown in FIG. 2 remains 2.0. As a result of gas chromatography analysis, propylene glycol mono methyl ether (PM) contained at least 99.9% of propylene glycol mono methyl ether acetate; PMA).

[[ 비교예Comparative Example 1]  One] 고정층Fixed bed 반응기만을 사용하였을 경우  When using only reactor PMPM :  : AAAA of 몰비에At the mole ratio 따른 총괄 전환율 Overall conversion rate

실시예 1에서 고정층 반응기에 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)와 초산(Acetic acid;AA)을 1 : 1.3의 몰비로 섞어 연속적으로 주입한다. 생성물을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)는 52.14%만 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)로 전환되었다.  In Example 1, propylene glycol mono methyl ether (PM) and acetic acid (AA) were mixed and injected into the fixed bed reactor in a molar ratio of 1: 1.3. As a result of gas chromatography analysis, only 52.14% of propylene glycol mono methyl ether (PM) was converted to propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA).

[[ 비교예Comparative Example 2]  2] 고정층Fixed bed 반응기만을 사용하였을 경우  When using only reactor PMPM :  : AAAA of 몰비에At the mole ratio 따른 총괄 전환율 Overall conversion rate

실시예 2에서 고정층 반응기(Fixed bed reactor;FBR)에 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)와 초산(Acetic acid;AA)을 1 : 1.18의 몰비로 섞어 연속적으로 주입한다. 생성물을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)는 49.42%만 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)로 전환되었다. In Example 2, propylene glycol mono methyl ether (PM) and acetic acid (AA) were mixed and mixed in a fixed bed reactor (FBR) in a molar ratio of 1: 1.18. As a result of gas chromatography analysis, only 49.42% of propylene glycol mono methyl ether (PM) was converted to propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA).

<반응기 및 반응 증류탑을 통한 글리콜 에테르의 전환율>Conversion of Glycol Ethers through Reactors and Reaction Distillation Columns 운전driving PM : AA
몰비
PM: AA
Mole ratio
반응기
PM 전환율(%)
Reactor
PM conversion rate (%)
반응증류탑PM 전환율(%)Reaction Distillation Tower PM Conversion (%) 총괄
PM 전환율(%)
General
PM conversion rate (%)
실시예 1Example 1 1 : 1.301: 1.30 52.1452.14 > 99.90> 99.90 > 99.90> 99.90 실시예 2Example 2 1 : 1.181: 1.18 49.4249.42 > 99.90> 99.90 > 99.90> 99.90 비교예 1Comparative Example 1 1 : 1.301: 1.30 52.1452.14 -- 52.1452.14 비교예 2Comparative Example 2 1 : 1.181: 1.18 49.4249.42 -- 49.4249.42

표 1에서 보는 바와 같이 고정층 반응기(Fixed bed reactor;FBR)만을 사용하였을 때는 평형반응에 의해 글리콜 에테르의 전환율이 제한되어 글리콜 에스테르로 완전히 전환시킬 수 없었으나, 본 발명에 따른 제 1반응기 및 제 1증류탑을 설계함으로써, 총괄 전환율을 증가시킬 수 있다. As shown in Table 1, when only a fixed bed reactor (FBR) was used, conversion of the glycol ether was limited due to the equilibrium reaction, and thus it was not possible to completely convert the glycol ether into the glycol ester. By designing the distillation column, the overall conversion can be increased.

[[ 실시예Example 3]  3] AAAA 를 과량으로 사용하였을 경우, 상부로 손실되는 When used in excess, the loss to the top PMAPMA 비율 및 하부 PMA내 불순물 함량 Ratio and impurity content in the lower PMA

실시예 2의 초산(Acetic acid;AA) 과량 조건에서 제 1증류탑 상부 및 하부 조성을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과, 표 3에서와 같이 상부로 손실되는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)의 비율은 0.01wt%, 하부로 분리되는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)의 순도는 98.5wt%, 나머지 성분은 초산(Acetic acid;AA) 1.2wt%, 불순물 0.3wt%로 확인되었다.As a result of gas chromatography analysis of the upper and lower compositions of the first distillation column under excess acetic acid (AA) of Example 2, propylene glycol mono methyl ether lost to the top as shown in Table 3. Acetate (PMA) ratio is 0.01wt%, Purity of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) separated to the bottom is 98.5wt%, the remaining components are acetic acid (AA) 1.2wt % And impurities 0.3wt%.

[[ 비교예Comparative Example 3]  3] PMPM 을 과량으로 사용하였을 경우, 상부로 손실되는 When used in excess, the loss to the top PMAPMA 비율 및 하부 PMA내 불순물 함량 Ratio and impurity content in the lower PMA

실시예 3에서 제 1 반응기에 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)와 초산(Acetic acid;AA)을 1.4:1의 몰비로 섞어 연속적으로 주입한다. 제 1 반응기의 생성물은 제 1 증류탑으로 주입되고, 제 1 반응기 및 제 1 증류탑을 통과한 생성물은 초산(Acetic acid;AA) 기준으로 98% 이상의 총괄 전환율을 얻었다. 이때, 제 1증류탑의 운전조건은 실시예 3과 동일하다. 제 1증류탑 상부 및 하부 조성을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과, 표 3과 같이 상부로 손실되는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)의 몰비는 7.0wt%, 하부로 분리되는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)의 순도는 96.1wt%, 나머지 성분은 초산(Acetic acid;AA) 1.4wt%, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM) 0.1wt%, 불순물 2.4wt%로 확인되었다. In Example 3, propylene glycol mono methyl ether (PM) and acetic acid (AA) were continuously injected into the first reactor in a molar ratio of 1.4: 1. The product of the first reactor was injected into the first distillation column, and the product passed through the first reactor and the first distillation column obtained a total conversion of 98% or more based on acetic acid (AA). At this time, the operating conditions of the first distillation column is the same as in the third embodiment. As a result of analyzing the top and bottom compositions of the first distillation column by gas chromatography, as shown in Table 3, the molar ratio of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) lost to the top was 7.0 wt% The purity of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) is 96.1 wt%, the remaining components are 1.4 wt% of acetic acid (AA), and propylene glycol mono methyl ether (PM). ) 0.1wt%, impurities were found to 2.4wt%.

<AA/PM 몰비에 따른 상부 PMA 손실률 및 하부 PMA내 불순물 함량><Upper PMA Loss Rate and Impurity Content in Lower PMA According to AA / PM Molar Ratio> 운전driving PM : AA 몰비PM: AA molar ratio 총괄 전환율(%)Overall conversion rate (%) 상부 PMA 손실률(wt%)Upper PMA Loss Rate (wt%) 하부 PMA 내 불순물 함량(wt%)Impurity Content in Lower PMA (wt%) 실시예 3Example 3 1 : 1.181: 1.18 99.999.9 0.010.01 0.30.3 비교예 3Comparative Example 3 1.4 : 11.4: 1 98.098.0 7.07.0 2.42.4

상기 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 제 1반응기로 유입되는 초산(Acetic acid;AA)의 몰수를 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)보다 과량(excess)으로 주입할 경우 제 1증류탑 상부로의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)의 손실률이 감소하며, 제 1증류탑 하부로 산출되는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)에 포함되어 있는 불순물 함량이 감소됨을 알 수 있다.As shown in Table 2, when the number of moles of acetic acid (AA) introduced into the first reactor according to the present invention is injected in excess of propylene glycol mono methyl ether (PM) The loss rate of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) at the top of the first distillation column is reduced, and the propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) produced at the bottom of the first distillation column is reduced. It can be seen that the impurity content contained in) decreases.

[[ 실시예Example 4] 제  4] Article 3증류탑의3 distillation tower 가압조건에 따른 글리콜 에스테르 내  In glycol esters under pressurized conditions AAAA 함량 content

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)와 초산(Acetic acid;AA)이 95:5 몰비로 섞여있는 원료를 1.1 bar에서 가압분리 한다. 이때 제 3증류탑 하부 온도는 150℃, 탑 상부 환류비(Reflux)는 65.0을 유지한다. 탑 하부 조성을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)내에 초산(Acetic acid;AA) 함량은 20wtppm으로 확인되었다.A mixture of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) and acetic acid (AA) in a 95: 5 molar ratio is autoclaved at 1.1 bar. At this time, the temperature of the bottom of the third distillation column is 150 ° C, and the tower top reflux ratio (Reflux) is maintained at 65.0. The column bottom composition was analyzed by gas chromatography. The content of acetic acid (AA) in propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) was found to be 20wtppm.

[[ 실시예Example 5] 제  5] Article 3증류탑의3 distillation tower 가압조건에 따른 글리콜 에스테르 내  In glycol esters under pressurized conditions AAAA 함량 content

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)와 초산(Acetic acid;AA)이 95:5 몰비로 섞여있는 원료를 2.0 bar에서 가압분리 한다. 이때 탑 하부 온도는 172℃, 탑 상부 환류비(Reflux)는 33.0을 유지한다. 탑 하부 조성을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)내에 초산(Acetic acid;AA) 함량은 관찰되지 않았다. A mixture of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) and acetic acid (AA) in a 95: 5 molar ratio is pressure-separated at 2.0 bar. At this time, the tower bottom temperature is 172 ℃, the tower top reflux ratio (Reflux) is maintained at 33.0. Acetic acid (AA) content was not observed in propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA).

[[ 실시예Example 6] 제  6] Article 3증류탑의3 distillation tower 가압조건에 따른 글리콜 에스테르 내  In glycol esters under pressurized conditions AAAA 함량 content

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)와 초산(Acetic acid;AA)이 95:5 몰비로 섞여있는 원료를 4.0 bar에서 가압분리 한다. 이때 탑 하부 온도는 200℃, 탑 상부 환류비(Reflux)는 30.0을 유지한다. 탑 하부 조성을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)내에 초산(Acetic acid;AA) 함량은 관찰되지 않았다. A mixture of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) and acetic acid (AA) in a 95: 5 molar ratio is autoclaved at 4.0 bar. At this time, the tower bottom temperature is 200 ℃, tower top reflux ratio (Reflux) is maintained at 30.0. Acetic acid (AA) content was not observed in propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA).

[[ 비교예Comparative Example 4] 제  4] Article 3증류탑의3 distillation tower 압력조건 변화에 따른 글리콜 에스테르 내  Glycol esters with varying pressure conditions AAAA 함량 content

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)와 초산(Acetic acid;AA)이 95:5 몰비로 섞여있는 원료를 0.5 bar에서 분리한다. 이때 탑 하부 온도는 128℃, 탑 상부 환류(Reflux)비는 85.0을 유지한다. 탑 하부 조성을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)내에 초산(Acetic acid;AA) 함량은 95wtppm으로 확인되었다.A mixture of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) and acetic acid (AA) in a 95: 5 molar ratio is separated at 0.5 bar. At this time, the tower bottom temperature is maintained at 128 ℃, tower top reflux ratio of 85.0. The column bottom composition was analyzed by gas chromatography. The content of acetic acid (AA) in propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) was 95 wtppm.

[[ 비교예Comparative Example 5] 제  5] Article 3증류탑의3 distillation tower 압력조건 변화에 따른 글리콜 에스테르 내  Glycol esters with varying pressure conditions AAAA 함량 content

프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)와 초산(Acetic acid;AA)이 95:5 몰비로 섞여있는 원료를 0.3bar에서 분리한다. 이때 탑 하부 온도는 116℃, 탑 상부 환류비(Reflux)는 120.0을 유지한다. 탑 하부 조성을 가스 크로마토그라피로 분석한 결과 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)내에 초산(Acetic acid;AA) 함량은 323wtppm으로 확인되었다.A mixture of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) and acetic acid (AA) in a 95: 5 molar ratio is separated at 0.3 bar. At this time, the tower bottom temperature is maintained at 116 ℃, tower top reflux (Reflux) is 120.0. The column bottom composition was analyzed by gas chromatography, and the acetic acid (AA) content in propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) was found to be 323 wtppm.

<제 3증류탑의 압력조건에 따른 환류(Reflux)비 및 PMA내 AA함량><Reflux Ratio and AA Contents in PMA According to Pressure Conditions of Third Distillation Column> 운전driving PMA : AA 몰비PMA: AA molar ratio 압력 조건(bar)Pressure condition (bar) 탑 상부 환류비
(Reflux ratio)
Tower upper reflux ratio
(Reflux ratio)
PMA 내 AA함량AA content in PMA
실시예 4Example 4 95 : 595: 5 1.11.1 65.065.0 20wtppm20wtppm 실시예 5Example 5 95 : 595: 5 22 33.033.0 -- 실시예 6Example 6 95 : 595: 5 44 30.030.0 -- 비교예 4Comparative Example 4 95 : 595: 5 0.50.5 85.085.0 95wtppm95wtppm 비교예 5Comparative Example 5 95 : 595: 5 0.30.3 120.0120.0 323wtppm323wtppm

표 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 제 3증류탑의 압력조건을 상압 이상으로 설정하여 운전하는 경우 생성물인 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)에 초산(Acetic acid;AA)의 함량이 적어 전자용 PMA의 제조에 효과적이며, 탑상부에서 콘덴서를 통해 돌아오는 환류비(Reflux)가 감소될 수 있다. As shown in Table 3, when operating the pressure condition of the third distillation column according to the present invention at normal pressure or more to acetic acid (Acetic acid) in the product propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA); A small amount of AA) is effective in the manufacture of electronic PMA, and the reflux returning through the capacitor from the top of the column can be reduced.

상기와 같은 실시예 및 비교예를 통해 본 발명에 따른 글리콜 에스테르의 제조방법은 작은 원료 몰비에서도 99.9%이상의 글리콜 에테르 전환이 가능해져서 이로 인해 표 4에서 보는 바와 같이 재순환(Recycle) 물량이 반응증류 기술을 활용하지 않는 기존 PMA 제조공정의 1/3 이하로 줄어들게 되어 장치 규모 및 Utility 사용량이 낮아지는 장점이 존재한다. According to the examples and comparative examples as described above, the method for preparing glycol ester according to the present invention enables conversion of glycol ether of 99.9% or more even at a small raw material molar ratio, and as a result, recycle quantity (recycle) is shown in Table 4. It is reduced to less than one-third of the existing PMA manufacturing process that does not utilize the device, and there is an advantage of lowering device size and utility usage.

<재순환(Recycle) 물량에 따른 총괄 전환율 비교><Comprehensive Conversion Rate Comparison by Recycle Volume> 운전driving AA:PM 몰비AA: PM molar ratio 총괄 전환율(%)Overall conversion rate (%) SKI PMA 공정 재순환(Recycle) 물량 기준Based on recycling volume of SKI PMA process SKI PMA 공정SKI PMA Process 1 : 1.181: 1.18 99.9099.90 1 배1 times 기존 PMA 공정Existing PMA Process 1 : 1.181: 1.18 90.00 (가정)90.00 (Home) 3.3 배3.3 times

또한 초산(Acetic acid;AA)을 과량(excess)으로 사용할 경우, 글리콜 에테르를 과량(excess)으로 사용하는 기존의 공정보다 산성(More Acidic) 분위기 하에서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)의 손실율은 최소화되고 불순물의 함량도 줄어든다. 반응물의 과량으로 주입되는 몰비가 낮음에도 불구하고 오히려 총괄 전환율이 높아지면서 미전환 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)의 함량도 최소화되며 고가의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol mono methyl ether;PM)의 이용률을 극대화할 수 있어 경제적인 운전조건을 설정할 수 있다.In addition, when acetic acid (AA) is used in excess, the conventional process using glycol ether in excess is used. In an acidic atmosphere, the loss rate of propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) is minimized and the content of impurities is reduced. In spite of the low molar ratio injected into the reactants, the overall conversion rate is higher, so the content of unconverted propylene glycol mono methyl ether (PM) is minimized and expensive propylene glycol monomethyl ether (PM) is minimized. The utilization rate of methyl ether (PM) can be maximized and economical operating conditions can be set.

더욱이, 제 3증류탑의 가압 분리조건으로 인하여 탑 하부에서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol mono methyl ether acetate;PMA)내에 초산(Acetic acid;AA) 함량은 본 발명에 따른 전자용 PMA를 제조하기 위한 제한조건을 충분히 만족할 수 있다.
Furthermore, the acetic acid (AA) content in propylene glycol mono methyl ether acetate (PMA) at the bottom of the column due to the pressure separation conditions of the third distillation column to prepare an electronic PMA according to the present invention. Can satisfy the constraints.

Claims (15)

글리콜 에테르와 카르복실산을 제 1반응기 및 제 1증류탑을 이용하여 반응시키는 단계;
상기 제 1증류탑의 상부로 미반응물 및 생성수를 산출하고, 하부로는 미반응 카르복실산 및 불순물이 포함된 글리콜 에스테르를 산출시키는 단계;
상기 미반응물과 상기 생성수를 제 2증류탑을 이용하여 분리하고, 상기 미반응물을 상기 제 1반응기 또는 상기 제 1증류탑으로 재순환(Recycle)시키는 단계 및;
상기 제 1증류탑의 하부로 산출된 상기 미반응 카르복실산을 가압조건하 제 3증류탑을 이용하여 분리하는 단계;를 포함하고,
상기 제 1반응기로 유입되는 상기 카르복실산은 상기 글리콜 에테르의 몰수보다 과량(excess)로 주입되며,
상기 제 1증류탑은 반응 증류탑인 것을 특징으로 하는 글리콜 에스테르의 제조방법.
Reacting the glycol ether and the carboxylic acid using a first reactor and a first distillation column;
Calculating unreacted material and generated water to an upper portion of the first distillation column, and calculating a glycol ester including an unreacted carboxylic acid and impurities to a lower portion of the first distillation column;
Separating the unreacted material and the produced water using a second distillation column, and recycling the unreacted material to the first reactor or the first distillation column;
And separating the unreacted carboxylic acid calculated at the bottom of the first distillation column using a third distillation column under pressurized conditions.
The carboxylic acid introduced into the first reactor is injected in excess of the number of moles of the glycol ether,
The first distillation column is a method for producing a glycol ester, characterized in that the reaction distillation column.
제 1항에 있어서,
상기 제 1증류탑으로부터 생성되는 상기 글리콜 에스테르 중 상부로 손실되는 비율이 0wt% 초과 내지 1.0wt% 이하인 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
Method of producing a glycol ester of the ratio of the loss to the top of the glycol ester produced from the first distillation column is more than 0wt% to 1.0wt% or less.
제 1항에 있어서,
상기 제 1증류탑의 탑 하부온도는 80 내지 110℃이고, 압력은 0.13 내지 0.27bar인 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
The tower bottom temperature of the first distillation column is 80 to 110 ℃, the pressure is 0.13 to 0.27 bar the preparation method of the glycol ester.
제1항에 있어서,
상기 제1 증류탑의 하부로 분리되는 상기 글리콜 에스테르에 포함된 상기 불순물의 함량은 0wt% 초과 내지 1.0wt% 이하인 글리콜 에스테르의 제조방법 .
The method of claim 1,
Method for producing a glycol ester of the impurity content contained in the glycol ester separated to the bottom of the first distillation column is more than 0wt% to 1.0wt% or less.
제 1항에 있어서,
상기 카르복실산의 과잉주입양(excess)이 글리콜 에테르 1몰 대비 1.01 내지 1.5몰인 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
Excess injection of the carboxylic acid (excess) is a method for producing a glycol ester of 1.01 to 1.5 mol relative to 1 mol of glycol ether.
제 1항에 있어서,
상기 제 1반응기는 불균일 촉매가 충진된 고정층 촉매 반응기(Fixed Bed Reactor;FBR)인 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
Wherein the first reactor is a fixed bed reactor (FBR) filled with a heterogeneous catalyst.
제 1항에 있어서,
상기 제 1반응기의 반응온도가 60 내지 90℃인 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
Process for producing a glycol ester of the reaction temperature of the first reactor is 60 to 90 ℃.
제 1항에 있어서,
상기 제 3증류탑으로부터 분리된 상기 미반응 카르복실산을 상기 제 2증류탑으로 유입시키는 단계;를 더 포함하는 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method of claim 1,
Introducing the unreacted carboxylic acid separated from the third distillation column into the second distillation column;
제 8항에 있어서,
상기 제 3증류탑으로부터 분리된 상기 글리콜 에스테르내 포함된 상기 불순물을 제 4증류탑을 이용하여 분리하는 단계;를 더 포함하는 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method of claim 8,
And separating the impurities contained in the glycol ester separated from the third distillation column using a fourth distillation column.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 글리콜 에테르는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(Propylene glycol monomethyl ether;PM)인 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The glycol ether is a propylene glycol monomethyl ether (Propylene glycol monomethyl ether; PM) method for producing a glycol ester.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 카르복실산은 초산(Acetic acid;AA)인 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method according to any one of claims 1 to 9,
The carboxylic acid is acetic acid (AA) method for producing a glycol ester.
제 9항에 있어서,
상기 제 4증류탑을 이용해 분리된 상기 글리콜 에스테르는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate:PMA)인 글리콜 에스테르의 제조방법.
The method of claim 9,
The glycol ester separated using the fourth distillation column is propylene glycol monomethyl ether acetate (PMA).
제 12항에 있어서,
상기 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate:PMA)는 초산(Acetic acid;AA)의 함유량이 20wtppm 이하인 글리콜 에스테르의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The propylene glycol monomethyl ether acetate (PMA) is a method of producing a glycol ester having a content of acetic acid (AA) 20wtppm or less.
제 12항에 있어서,
상기 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol monomethyl ether acetate:PMA) 중 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르는 0.1wt% 이하 및 금속류 함량이 20ppb 이하인 글리콜 에스테르의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Propylene glycol monomethyl ether acetate (PMA) of the propylene glycol monomethyl ether in the production method of the glycol ester is 0.1wt% or less and metals content 20ppb or less.
제 1항 내지 제 9항 및 제 12항 내지 제 14항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 글리콜 에테르의 전환율이 99%이상인 것을 특징으로 하는 글리콜 에스테르의 제조방법.

The method according to any one of claims 1 to 9 and 12 to 14,
Method for producing a glycol ester, characterized in that the conversion of the glycol ether is 99% or more.

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