KR101411133B1 - A method for the hydroformylation of olefin having excellent N/I ratio - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응 선택성이 우수한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것으로, 하이드로포밀화 반응장치로서 고압 반응이 가능하고 반응 효율을 높일 수 있는 루프형 반응기를 사용함과 동시에 하이드로포밀화 반응 촉매로서 활성이 상대적으로 낮은 헤테로 촉매를 사용함으로써 촉매의 비활성화에 비교적 자유롭기 때문에 CO 분압을 자유로이 조절할 수 있어 N/I 선택성이 조절가능하며 생성물과 촉매를 필터로 비교적 용이하게 분리가 가능하므로 고온의 복잡한 촉매 분리 공정을 거칠 필요가 없는 우수한 효과를 갖는다. The present invention relates to a process for hydroformylation of olefins which is excellent in reaction selectivity and which uses a loop type reactor capable of high pressure reaction and high reaction efficiency as a hydroformylation reaction apparatus, , It is possible to control the CO partial pressure freely and to control the N / I selectivity. Since the product and the catalyst can be separated by the filter relatively easily, it is possible to perform a complicated catalyst separation process at a high temperature And has an excellent effect that is not necessary.

Description

반응 선택성이 우수한 올레핀의 하이드로포밀화 방법 {A method for the hydroformylation of olefin having excellent N/I ratio}[0002] A method for hydroformylation of an olefin having excellent reactivity selectivity is known,

본 발명은 반응 선택성이 우수한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하이드로포밀화 반응장치로서 고압 반응이 가능하고 반응 효율을 높일 수 있는 루프형 반응기를 사용함과 동시에 하이드로포밀화 반응 촉매로서 활성이 상대적으로 낮은 헤테로 촉매를 사용함으로써 촉매의 비활성화에 비교적 자유로운 점을 감안하여 CO 분압을 자유로이 조절가능하고 N/I 선택성이 조절가능한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for hydroformylation of olefins which is excellent in reaction selectivity and more specifically to a process for the hydroformylation reaction using a loop reactor capable of high pressure reaction and high reaction efficiency, In which the CO partial pressure is freely adjustable and the N / I selectivity can be controlled, in view of the fact that the catalyst is relatively free from deactivation by using a relatively low activity of the hetero catalyst.

일반적으로 옥소(OXO)반응으로 잘 알려진 하이드로포르밀화 (hydroformylation) 반응은 금속촉매와 리간드의 존재 하에서 각종 올레핀과 합성기체(Synthesis Gas, CO/H2)가 반응하여 올레핀에 탄소수가 하나 증가한 선형(linear, normal) 및 가지형(branched, iso) 알데히드(aldehyde)가 생성되는 과정을 말한다. 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).A hydroformylation reaction, commonly known as an oxo (OXO) reaction, involves the reaction of various olefins with a synthesis gas (CO / H 2 ) in the presence of a metal catalyst and a ligand, linear, normal, branched and iso aldehyde are produced. The oxo reaction was first discovered by Otto Roelen in Germany in 1938 and around 8.4 million tons of various aldehydes (including alcohol derivatives) are produced and consumed worldwide through the oxo process in 2001 ( SRI report , November 2002 , 682 , 700A).

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.Various aldehydes synthesized by oxo reaction are converted to aldehyde derivatives, acid and alcohol, through oxidation or reduction processes. 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. 현재 전 세계 70% 이상의 옥소 공장이 로듐계 촉매를 적용한 저압 옥소공정(Low Pressure OXO Process)을 채택하고 있다. The catalysts used in the present oxo process are mainly cobalt (Co) and rhodium (Rh) series, and the ratio of linear (normal) to aldehyde generated by the operating conditions such as the type of ligand and CO partial pressure branched (iso) isomers). Currently, over 70% of the world's oxo plants are adopting the Low Pressure OXO Process, which uses rhodium-based catalysts.

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. As the central metal of the oxo catalyst, iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium (Os), platinum (Pt), palladium (Pd), iron (Fe), nickel ) Can be applied. However, since each of the metals is known to exhibit catalytic activity in the order of Rh> Co> Ir, Ru> Os> Pt> Pd> Fe> Ni, most processes and research are concentrated on rhodium and cobalt.

리간드로는 포스핀(Phosphine, PR3, R은 C6H5, 또는 n-C4H9), 포스핀 옥사이드(Phosphine Oxide, O=P(C6H5)3), 포스파이트(Phosphite), 아민(Amine), 아미드(Amide) 또는 이소니트릴(Isonitrile) 등이 적용가능하다.Examples of the ligand include phosphine (Phosphine, PR 3 , R is C 6 H 5 or nC 4 H 9 ), phosphine oxide (O = P (C 6 H 5 ) 3 ), phosphite, Amine, amide or isonitrile are applicable.

하이드로포밀화의 대표적인 예로 프로필렌으로부터 로듐계 촉매를 사용하여 옥탄올(2-에틸헥산올)을 제조하는 것이 있다. 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 알돌축합 반응기로 도입되어 축합, 탈수반응에 의해 2-에틸헥산알을 생성한 후 수첨반응기로 이송되며, 수소첨가에 의해 옥탄올(2-에틸헥산올)이 생성된다. 수첨반응기 출구의 반응물은 분류탑으로 이송되며 연질/경질 말단을 분리 후 옥탄올 제품을 생산한다.Octanol is mainly used as PVC plasticizer raw material such as DOP (Dioctyl Phathalate), and is also used as an intermediate raw material for synthetic lubricants and surfactants. Propylene is introduced into the oxo reactor using a catalyst together with syngas (CO / H 2 ) to produce n-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 stripper's hydrocarbons are stripped by the freshly supplied syngas so that unreacted propylene and syngas are recovered in the oxo reactor and the butylaldehyde is transferred to the column and separated into normal and iso-butylaldehyde, respectively. The n-butylaldehyde in the bottom of the column is introduced into the aldol condensation reactor and condensed and dehydrated to produce 2-ethylhexanoic acid, which is then transferred to a hydrogenation reactor and octanol (2-ethylhexanol) is produced by hydrogenation do. The reactants at the outlet of the hydrogenation reactor are transported to the fractionation column and after separating the soft / hard ends, produce the octanol product.

하이드로포밀화 반응은 연속, 반연속 또는 배치식으로 수행될 수 있으며, 전형적인 하이드로포밀화 반응 공정은 기체 또는 액체 재순환 시스템이다. 하이드로포밀화 반응은 액상 및 기상으로 이루어진 출발물질들이 원활하게 접촉되도록 하여 반응효율을 높이는 것이 중요하다. 이를 위해 종래에는 반응기 내에서 액상 및 기상 성분의 접촉이 골고루 되도록 교반해주는 연속 교반식 반응기(Continuous stirred tank reactor: CSTR)를 주로 사용하였다. 도 1은 연속 교반식 반응기(CSTR)를 사용하여 올레핀의 하이드로포밀화 공정을 수행하는 공정도로서, 촉매용액 재순환 배관(18')을 재순환 배관 (14' 및 15')의 사이에 연결하여 촉매분리기(17')에서 알데히드를 제거하고 남은 촉매용액 또는 재활성화된 촉매용액을 반응기 시스템으로 도입하는 예를 보여주고 있다. 즉, 올레핀(예를 들면, 프로필렌)과 합성가스는 각각 올레핀 공급배관(10') 및 합성 가스 공급배관(11')을 통해 내부에 촉매용액이 장입되어 있는 옥소 반응기(100')의 상부에 마련되어 있는 노즐(20')에 공급된다. The hydroformylation reaction can be carried out continuously, semicontinuously or batchwise, and a typical hydroformylation process is a gas or liquid recirculation system. It is important that the hydroformylation reaction improves the reaction efficiency by allowing smooth contact of liquid and gaseous starting materials. For this purpose, a continuous stirred tank reactor (CSTR) has been used, which conventionally stirs the liquid and vapor components in the reactor uniformly. FIG. 1 is a flow chart for performing a hydroformylation process of an olefin using a continuous stirred tank reactor (CSTR), in which a catalyst solution recycle line 18 'is connected between recycle lines 14' and 15 ' (17 ') to remove aldehyde and introduce the remaining catalyst solution or reactivated catalyst solution into the reactor system. That is, the olefin (for example, propylene) and the syngas are respectively supplied to the upper portion of the oxo reactor 100 'through which the catalyst solution is loaded through the olefin feed pipe 10' and the synthesis gas feed pipe 11 ' Is supplied to the nozzle 20 'provided.

기-액 반응의 효율을 증대시키기 위해 옥소 반응기(100') 내부에는 노즐(20') 및 상기 노즐에 결합되어 임펠러(30')가 구비되어 있고, 공급된 올레핀 및 합성가스는 노즐(20')을 통하여 옥소 반응기(100') 내로 연속적으로 분사 및 공급된다. 옥소 반응기(100') 내부로 분사된 올레핀 및 합성가스는 촉매의 존재 하에서 하이드로포밀화 반응을 하여 반응혼합물을 생성하게 된다. 반응혼합물은 목적물질인 알데히드(예를 들면, 노르말- 및 이소-부틸알데히드)이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매용액 등을 포함한다.In order to increase the efficiency of the gas-liquid reaction, a nozzle 20 'and an impeller 30' are provided in the oxo reactor 100 '. The supplied olefin and synthesis gas are supplied to the nozzle 20' ) Into the oxo reactor 100 '. The olefin and synthesis gas injected into the oxo reactor 100 'undergo a hydroformylation reaction in the presence of a catalyst to produce a reaction mixture. The reaction mixture includes unconverted olefins, reaction by-products and catalyst solutions in addition to the objective aldehydes (e.g., normal- and iso-butylaldehyde).

알데히드가 포함된 반응혼합물은 순환펌프(50')를 사용하여 재순환 배관(12')을 통해 회수된 후, 재순환 배관(13', 14', 15', 16')을 통해 반응기에 마련된 노즐(20')로 순환된다. 이때, 순환되는 반응혼합물의 일부는 알데히드를 분리하기 위해 재순환 배관으로부터 분리배관(17')을 통하여 촉매/알데히드 분리장치(70')로 유도될 수 있다.The reaction mixture containing the aldehyde is recovered through the recycle line 12 'using the circulation pump 50' and then passed through the recycle line 13 ', 14', 15 ', 16' 20 '). At this time, a part of the circulating reaction mixture may be led to the catalyst / aldehyde separation unit 70 'from the recycle line through the separation line 17' to separate the aldehyde.

회수된 알데히드를 알데히드 회수배관(19')을 통하여 분리 회수 장치 등(미도시)으로 보내지며, 통상의 증류장치 등으로 처리하여 다양한 알데히드 및 축합 생성물을 분리·회수할 수 있다. 반응 혼합물로부터 목적물질인 알데히드가 회수되고 남은 촉매 혼합물은 촉매 용액 재순환 배관(18')을 거쳐 옥소반응기(100')의 재순환 배관(15')으로 공급된다.The recovered aldehyde is sent to a separation and recovery device (not shown) through an aldehyde recovery pipe 19 ', and can be separated and recovered by treating with various kinds of aldehydes and condensation products by a conventional distillation apparatus or the like. The aldehyde as the target material is recovered from the reaction mixture, and the remaining catalyst mixture is supplied to the recycle pipe 15 'of the oxo reactor 100' through the catalyst solution recycle line 18 '.

이렇게 재순환된 촉매 혼합물과 합류된 반응기의 반응 혼합물은 열 교환기(60')를 거쳐 올레핀 공급배관(10') 및 합성가스 공급배관(11')을 통해 공급되는 올레핀 및 합성 가스와 함께 옥소 반응기(100')에 마련되어 있는 노즐(20')을 통해 옥소반응기(100') 내부로 분사 및 공급된다. 더불어, 상기 재순환 배관(15'및 16')의 사이에는 열교환기(60')가 구비될 수 있으나, 그 위치는 순환 사이클 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 열교환기(60')는 옥소 반응기(100')로 재순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다. 그러나 상기 방법의 경우 반응 촉매로서 로듐/트리페닐포스핀과 같은 저압 옥소 공정용 Homogeneous 촉매를 사용하므로 활성이 높아 고압 반응이 어려우며, 촉매의 비활성화로 인하여 CO 분압을 낮게 유지하여야 하는 등 반응 공정상의 어려움과 더불어, N/I 선택성은 89∼92 %로 노르말-부틸알데히드 및 이소-부틸알데히드의 시장 상황에 맞추어 임의로 선택성을 조절하기 어려운 실정이다. The reaction mixture of the reactor thus combined with the recycled catalyst mixture is passed through the heat exchanger 60 'and the olefin and synthesis gas fed through the olefin feed line 10' and the synthesis gas feed line 11 ' Is injected and supplied into the oxo reactor 100 'through the nozzle 20' provided in the reactor 100 '. In addition, a heat exchanger 60 'may be provided between the recycle lines 15' and 16 ', but the location thereof is not limited to a specific position on the circulation cycle. The heat exchanger 60 'serves to maintain the reaction mixture recycled to the oxo reactor 100' at a temperature suitable for the hydroformylation reaction conditions. However, in the case of the above method, since a homogeneous catalyst for low-pressure oxo processing such as rhodium / triphenylphosphine is used as a reaction catalyst, high-pressure reaction is difficult due to its high activity, and difficulty in the reaction process such as low CO partial pressure due to inactivation of the catalyst , N / I selectivity is 89 to 92%, and it is difficult to arbitrarily control the selectivity in accordance with the market conditions of n-butylaldehyde and iso-butylaldehyde.

또한 미국등록특허 제5,763,678호는 일련의 루프(loop) 형태의 반응기를 적용하여 순환을 통해 교반을 대체하는 하이드로포밀화 방법을 개시하고 있다. 그러나 이또한 여전히 90% 정도의 N/I 선택성을 가지고 있어 선택성을 조절하기 어려우며, 하이드로포밀화 반응의 효율을 향상시키는데 한계가 있어 단일 반응기만으로는 만족할 만한 알데히드 제품을 얻을 수 없기 때문에 일반적으로 반응 체류시간을 크게 주거나 2 이상의 반응기를 직렬로 하여야만 하는 등의 단점을 갖는다.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, it still has a N / I selectivity of about 90%, which makes it difficult to control the selectivity and has limitations in improving the efficiency of the hydroformylation reaction. As a single reactor can not obtain a satisfactory aldehyde product, Or two or more reactors must be connected in series.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 올레핀을 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스와 반응시켜 알데히드를 제조하는 하이드로포밀화 방법에 있어서, 하이드로포밀화 반응의 효율을 향상시킬 수 있는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치 및 이를 이용하여 효과적인 반응 선택성을 갖는 올레핀의 하이드로포밀화 방법을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a process for producing aldehydes by reacting olefins with a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen to improve the efficiency of the hydroformylation reaction And a process for the hydroformylation of an olefin having an effective reaction selectivity using the same.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 올레핀을 하이드로포밀화하는 방법에 있어서, 벤투리가 구비된 루프형 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계; 반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하되 CO 분압을 0.5~20 mol% 범위 내로 조절하는 제 2 단계; 및 상기 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 제 3 단계;를 포함하는 반응 선택성이 우수한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것이다.
As a means for solving the above problems, the present invention provides a method for hydroformylating an olefin, comprising the steps of: charging a heterogeneous catalyst mixture solution into a loop reactor equipped with a venturi; A second step of injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the heterogeneous catalyst mixed solution charged in the reactor and adjusting the CO partial pressure to within a range of 0.5 to 20 mol%; And a third step of performing a reaction while changing the injection flow of the olefin and the syngas. The present invention also relates to a process for hydroformylation of an olefin having excellent reaction selectivity.

본 발명에 사용되는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치는 반응기 상부에 장착되어 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사하는 분사 수단; 반응기 하부에 위치하여 올레핀 및 합성가스의 반응혼합물이 배출되는 반응기 출구; 및 상기 분사 수단과 반응기 출구 사이에 장착되고, 올레핀 및 합성가스의 흐름을 순환하는 벤투리가 구비된 루프형 반응기를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치를 제공한다.
The apparatus for hydroformylation of olefins used in the present invention comprises injection means for injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the catalyst mixture solution charged in the reactor, A reactor outlet located downstream of the reactor and through which a reaction mixture of olefin and synthesis gas is discharged; And a loop type reactor mounted between the injection means and the reactor outlet and equipped with a venturi circulating a flow of olefin and synthesis gas.

구체적으로는 반응기 하부의 출구 및 반응기 상부에 장착된 분사 수단에 연결되고, 반응기 출구로부터 반응혼합물을 회수하여 반응기 상부에 장착된 분사 수단으로 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 순환 배관을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.More specifically, the apparatus further comprises a circulation pipe connected to the outlet of the lower portion of the reactor and the injection means mounted on the upper portion of the reactor, for collecting the reaction mixture from the reactor outlet and supplying the same to the injection means mounted on the upper portion of the reactor to circulate the reaction mixture desirable.

상기 순환 배관의 어느 한 곳에서 분리되어 반응혼합물을 순환 흐름으로부터 분리하는 분리배관; 상기 분리배관과 연결되며, 반응 혼합물을 기화하기 위한 기화기; 상기 기화기와 연결되어 기화기로부터 배출된 알데히드 생성물 함유 촉매 혼합용액에 부산물이 생성되는 것을 방지하고, 더불어 순환하는 반응 혼합물의 반응열을 제어하기 위한 열 교환기; 상기 열 교환기와 연결되어 촉매 혼합용액을 반응기 내로 공급하는 순환 펌프; 순환 배관의 어느 한 곳과 연결되어 촉매 혼합용액을 순환배관으로 공급하는 촉매 혼합용액 공급배관; 및 상기 촉매/알데히드 분리장치에 연결되어 알데히드를 회수하는 알데히드 회수배관을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
A separation pipe separating the reaction mixture from the circulation flow at any one of the circulation pipes; A vaporizer connected to the separation pipe for vaporizing the reaction mixture; A heat exchanger connected to the vaporizer to prevent generation of by-products in the aldehyde product-containing catalyst mixture solution discharged from the vaporizer, and to control a reaction heat of the circulating reaction mixture; A circulation pump connected to the heat exchanger to supply the catalyst mixture solution into the reactor; A catalyst mixture solution supply pipe connected to one of the circulation pipes for supplying the catalyst mixture solution to the circulation pipe; And an aldehyde recovery pipe connected to the catalyst / aldehyde separation unit for recovering aldehyde.

이때 상기 분사 수단은 노즐이 장착된 이젝터를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 노즐의 직경은 0.1 내지 1000 mm인 것이 바람직하다. Preferably, the injection means includes an ejector having a nozzle, and the diameter of the nozzle is preferably 0.1 to 1000 mm.

또한 상기 분사 수단은 이젝터에 결합된 벤투리 관을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 벤투리 관은 이젝터에 결합되는 유입부 및 반응기 출구를 향하고 있는 확산부를 포함하는 것으로, 상기 유입부의 직경은 확산부의 직경보다 작은 것이 바람직하고, 상기 분산판은 벤투리 및 반응기 출구의 1/3 내지 2/3 사이에 위치하는 것이 바람직하며, 상기 분산판은 형태가 평편한 형태, 반응기 출구에 대하여 볼록한 형태, 또는 오목한 형태인 것이 바람직하다.It is also preferable that the injection means includes a venturi tube coupled to the ejector. The venturi tube preferably includes an inlet coupled to the ejector and a diffuser facing the reactor outlet, wherein the diameter of the inlet is preferably less than the diameter of the diffuser, and the diffuser has a venturi and a 1/3 To 2/3, and it is preferable that the dispersion plate has a flat shape, a convex shape with respect to the reactor outlet, or a concave shape.

더불어, 상기 반응기(100) 내부 CO 분압은 0.5~20 mol% 범위 내로 비교적 자유롭게 조절할 수 있다.
In addition, the partial pressure of CO in the reactor 100 may be relatively freely adjusted within a range of 0.5 to 20 mol%.

본 발명은 상기 장치를 이용함과 더불어 촉매로서 헤테로 촉매를 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다. 즉, 상기 벤투리-루프형 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계; 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하는 제 2 단계; 및 상기 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 순환시키면서 반응을 수행하는 제 3 단계;를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 방법을 제공한다. 이때 상기 반응기(100) 내부 CO 분압은 0.5~20 mol% 범위 내로 비교적 자유롭게 조절하는 것을 기술적 특징으로 한다. The present invention is characterized by using the above apparatus and using a hetero catalyst as a catalyst. That is, the first step of charging the heterotrophic catalyst mixed solution into the venturi-loop reactor; A second step of injecting olefin and synthesis gas (CO / H 2 ) into the catalyst mixture solution charged in the reactor; And a third step of carrying out the reaction while circulating the injection stream of the olefin and the synthesis gas. The present invention also provides a method for hydroformylation of olefins. At this time, the partial pressure of CO in the reactor 100 is relatively freely adjusted within a range of 0.5 to 20 mol%.

이같은 CO 분압 조절은 반응기내 촉매로서 헤테로 촉매를 사용함에 기인한 것으로, 본 발명에 이용하기 적절한 헤테로 촉매로는 Zeolite Y 또는 MCM-41, MCM-48, SBA-15 등의 지지체에 캡슐화되거나 anchoring된 HRh(CO)(PPh3)3 형태의 촉매를 들 수 있으며, 그 이유는 지지체에서 촉매인 Rh이 떨어져나가는 Rh leaching이 거의 없으며 다른 헤테로 촉매에 비해 비교적 활성이 높다는 장점이 있다.
Such control of the CO partial pressure is due to the use of a heterogeneous catalyst as a catalyst in the reactor. Suitable hetero-catalysts suitable for use in the present invention are encapsulated or anchored in a support such as Zeolite Y or MCM-41, MCM-48 or SBA-15 HRh (CO) (PPh 3 ) 3 type catalysts because there is almost no Rh leaching in which the catalyst Rh is released from the support, and it is relatively active compared to other hetero catalysts.

한편, 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 반응기와 촉매를 함께 사용함으로써 하기 실시예에서 규명된 바와 같이, N/I 선택성이 75∼98 %에 달하기 때문에, 본 발명의 히드로포밀화 시스템의 일례를 도시한 도 2에서 보듯이, 종래 상용화되어 있는 연속 교반식 반응기(CSTR)를 적용한 도 1에선 반드시 필요로 하는 촉매 분리기(70')를 구비하지 않아도 무방한 기술적 특징을 함께 갖는다. 물론, 상기 제 3 단계 이후에 반응혼합물을 회수하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
On the other hand, according to the present invention, since the N / I selectivity reaches 75-98% as described in the following examples by using the above-described reactor and catalyst together, an example of the hydroformylation system of the present invention As shown in FIG. 2, the catalyst separator 70 ', which is not necessarily required in FIG. 1 to which the conventionally-used continuous stirred tank reactor (CSTR) is applied, also has technical features. Of course, it is preferable to further include a step of recovering the reaction mixture after the third step.

이하, 본 발명에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 살펴본다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG.

우선, 본 발명에서는 반응기(100) 상부에 장착되어 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 반응기(100) 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사하는 분사 수단(20); 반응기(100) 하부에 위치하여 올레핀 및 합성가스의 반응혼합물이 배출되는 반응기 출구(40); 및 상기 분사 수단(20)과 반응기 출구(40) 사이에 장착되고, 올레핀 및 합성가스의 흐름을 순환하는 벤투리(30)가 구비된 루프형 반응기(100)를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치를 제공한다.First, in the present invention, injection means 20 mounted on the reactor 100 for injecting olefin and synthesis gas (CO / H 2 ) into the catalyst mixture solution charged in the reactor 100; A reactor outlet 40 located below the reactor 100 and through which a reaction mixture of olefin and synthesis gas is discharged; And a loop reactor (100) mounted between the injector means (20) and the reactor outlet (40) and having a venturi (30) circulating the flow of olefin and syngas, Device.

상기 분사 수단(20)은 올레핀 및 합성가스를 반응기 내부로 분사할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 노즐이 장착된 이젝터를 사용할 수 있고, 이젝터에 장착된 노즐은 고압으로 옥소반응기 내부로 공급되는 올레핀 및 합성가스의 분사 단면적을 작게 하여 속도를 상승시키는 역할을 한다. 상기 노즐의 직경은 옥소 반응기의 크기에 따라 달라질 수 있는데, 일반적으로 0.1 내지 1000 mm인 것이 바람직하다.The injection means 20 is not particularly limited as long as it can inject the olefin and the synthesis gas into the reactor. For example, an ejector equipped with a nozzle can be used, and the nozzle mounted on the ejector serves to increase the speed by reducing the injection cross-sectional area of the olefin and the syngas fed into the oxo reactor at high pressure. The diameter of the nozzle may vary depending on the size of the oxo reactor, and it is generally preferably 0.1 to 1000 mm.

또한 상기 이젝터에는 벤투리 관(30)이 결합되어 있는 것이 바람직하다. 상기 벤투리 관(30)은 공지된 대로 유입부(30a) 및 확산부(30b)를 포함하는 것으로, 상기 유입부(30a)의 직경은 확산부(30b)의 직경보다 작고(0.1 내지 10000 mm), 분사 수단(20)에 결합되어 있고, 확산부(30b)는 반응기 (100)하부를 향하고 있는 것이 바람직하다. 상기 유입부(30a)의 직경은 노즐의 직경의 1배 내지 10배인 것이 바람직하고, 확산부(30b)의 직경은 유입부(30a) 직경의 2배 내지 10배인 것이 바람직하다. 또한 벤투리 관(30)의 길이는 반응기(100) 전체 길이의 0.2 배 내지 0.8배인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the venturi pipe 30 is coupled to the ejector. The venturi tube 30 includes an inlet portion 30a and a diffusion portion 30b as known in the art and the diameter of the inlet portion 30a is smaller than the diameter of the diffusion portion 30b , And the diffusion unit 30b is connected to the injection unit 20, and the diffusion unit 30b is directed to the lower part of the reactor 100. [ The diameter of the inflow portion 30a is preferably 1 to 10 times the diameter of the nozzle and the diameter of the diffusion portion 30b is preferably 2 to 10 times the diameter of the inflow portion 30a. The length of the venturi tube 30 is preferably 0.2 to 0.8 times the entire length of the reactor 100.

반응원료인 혼합가스는 상기 분사 수단(20) 및 이에 결합된 벤투리 관(30)을 거치면서 반응기(100) 내부로 분사되는데, 이렇게 분사되는 혼합가스는 미세기포를 형성하면서 반응기(100) 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사된다. 벤투리 관(30)은 반응기(100) 내의 촉매용액에 잠겨 있으며, 노즐 부위에서 촉매용액과 합성가스가 혼합되어 벤투리 관(30)을 통해 내려와 반응기(100) 내의 촉매용액으로 혼합된다.The mixed gas as the reaction raw material is injected into the reactor 100 through the injection means 20 and the venturi pipe 30 connected to the injector 20. The mixed gas injected in this manner is injected into the reactor 100 Is injected into the catalyst mixture solution. The venturi tube 30 is submerged in the catalyst solution in the reactor 100 and the catalyst solution and the syngas are mixed at the nozzle portion through the venturi tube 30 and mixed into the catalyst solution in the reactor 100.

노즐부위에서의 촉매용액의 빠른 유속에 의해 합성가스는 미세기포로 되며, 혼합가스의 미세기포가 올레핀 및 촉매 혼합용액과 접촉하게 되므로 이에 따라 기-액의 접촉면적이 넓어 충분한 반응 면적을 제공하게 된다. The syngas becomes a microcapsule due to the rapid flow rate of the catalyst solution at the nozzle site, and the minute bubbles of the gas mixture come into contact with the olefin and the catalyst mixture solution, thereby providing a sufficient contact area of the gas- .

또한 상기 벤투리 관(30) 및 반응기 출구(40) 사이에 장착되는 분산판(미도시)에 의하여 분사되는 올레핀 및 혼합가스의 흐름이 전환되는 것이 보다 바람직하다. 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. 이때 분산판은 벤투리(30) 및 반응기 출구(40)의 1/3 내지 2/3 사이에 위치하는 것이 바람직하고, 1/2 사이에 위치하는 것이 더욱더 바람직하다. Further, it is more preferable that the flow of the olefin and the mixed gas injected by the dispersing plate (not shown) mounted between the venturi pipe 30 and the reactor outlet 40 is switched. By the change of the flow of the reaction raw material, the residence time of the reaction raw material in the reactor becomes longer, thereby improving the reaction efficiency. The conversion of the reaction raw material stream is determined according to the position and shape of the dispersing plate, and thus the reaction efficiency can be controlled. At this time, it is preferable that the dispersion plate is located between 1/3 and 2/3 of the venturi 30 and the reactor outlet 40, and more preferably, it is located between 1/2.

또한 상기 분산판의 형태는 평편하거나, 혹은 반응기 출구에 대하여 볼록한 형태 또는 오목한 형태일 수 있으며, 크기는 반응기(100) 직경의 0.5 배 내지 0.9 배일 수 있다.
The shape of the dispersing plate may be flat or convex or concave with respect to the outlet of the reactor, and the size may be 0.5 to 0.9 times the diameter of the reactor 100.

또한, 상기 하이드로포밀화 반응장치는 상기 반응기 하부의 출구(40) 및 반응기 상부에 장착된 분사수단(20)에 연결되고, 반응기 출구(40)로부터 반응혼합물을 회수하여 반응기 상부에 장착된 분사 수단(20)으로 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 순환 배관(12,13,14,16)을 차례로 포함한다.The hydroformylation reactor is connected to an outlet 40 at the lower portion of the reactor and the injection means 20 mounted at the upper portion of the reactor. The reaction mixture is recovered from the reactor outlet 40, (12, 13, 14, 16) for circulating the reaction mixture through the circulation pipe (20).

반응원료인 올레핀 및 합성가스가 헤테로촉매 혼합용액의 존재 하에서 반응하여 반응 생성물인 알데히드를 생성한다. 이에 따라 반응기 내부에는 상기 반응 생성물, 헤테로촉매 혼합 용액, 미전환된 올레핀, 합성 가스 및 기타 반응 부산물 등을 포함하는 반응혼합물이 존재하게 되고, 상기 반응혼합물을 반응기 하부(40)에서 회수하여 반응기의 상부의 분사 수단(20)에 공급하여 순환시킨다. 순환되는 반응 혼합물이 반응원료와 함께 분사되면서 반응혼합물과 충분히 혼합되어 반응 효율이 향상된다. 이러한 순환은 순환 배관(12)에 구비되는 순환 펌프(50)에 의하여 조절될 수 있다.The olefin and the synthesis gas, which are the raw materials for the reaction, react in the presence of the heterogeneous catalyst mixture solution to produce aldehyde as a reaction product. Accordingly, a reaction mixture including the reaction product, the hetero- catalyzed mixed solution, the unconverted olefin, the synthesis gas, and other reaction by-products is present in the reactor, and the reaction mixture is recovered in the lower part of the reactor 40, To the upper injection means 20 and circulated. The circulating reaction mixture is injected with the reaction raw material and sufficiently mixed with the reaction mixture to improve the reaction efficiency. This circulation can be controlled by the circulation pump 50 provided in the circulation pipe 12.

더불어, 종래 도 1에 도시한 연속 교반식 반응 장치(CSTR)내에서 0.5 내지 3 mol%인데 반해, 상기 반응기(100) 내부 CO 분압은 0.5 내지 20 mol% 범위 내로 비교적 자유롭게 조절할 수 있으므로 N/I 선택성을 조절하는데 용이한 것이다. In addition, since the CO partial pressure in the reactor 100 is relatively freely adjustable within the range of 0.5 to 20 mol%, while the conventional CSTR (CSTR) shown in FIG. 1 is 0.5 to 3 mol% It is easy to control selectivity.

또한 상기 순환 배관에는 열 교환기(60)가 구비될 수 있고, 그 위치는 순환 배관 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 열 교환기(60)는 반응기(100)로 순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다. 촉매 혼합 용액의 재순환은 연속적으로 수행될 수 있고, 경우에 따라 재순환되는 반응혼합물의 일부를 배출하여 촉매를 재생시키거나, 새로운 촉매용액 또는 재활성화된 촉매용액을 반응혼합물의 재순환 흐름에 부가할 수 있다.
Further, the circulation pipe may be provided with a heat exchanger (60), and its position is not limited to a specific position on the circulation pipe. The heat exchanger 60 serves to maintain the reaction mixture circulated to the reactor 100 at a temperature suitable for hydroformylation reaction conditions. Recirculation of the catalyst mixture solution can be continuously carried out and the catalyst can be regenerated by discharging a part of the reaction mixture which is recycled in some cases or a new catalyst solution or reactivated catalyst solution can be added to the recycle stream of the reaction mixture have.

본 발명은 또한 상술한 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계; 반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하되 CO 분압을 0.5 내지 20 mol% 범위 내로 조절하는 제 2 단계; 및 상기 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 제 3 단계; 를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것이다.
The present invention also provides a process for producing a heterogeneous catalyst, comprising: a first step of charging a hetero- A second step of injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the heterogeneous catalyst mixed solution charged in the reactor and controlling the partial pressure of CO within the range of 0.5 to 20 mol%; And a third step of performing a reaction while switching the injection flow of the olefin and the synthesis gas; ≪ / RTI > to a process for the hydroformylation of olefins.

상기 제 1 단계는 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 단계로써, 상기 반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액은 일반적으로 하이드로포밀화 반응에 사용되는 것으로, 금속-카르보닐 착물 촉매 및 리간드를 포함할 수 있다.The first step is a step of charging the hetero-catalyst mixed solution into the inside of the reactor. The hetero- catalytic mixed solution charged in the reactor is generally used for the hydroformylation reaction. The metal-carbonyl complex catalyst and the ligand .

금속-카르보닐 착물 촉매는 당업계에 일반적으로 사용되는 것이면 제한없이 사용할 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 Zeolite Y 또는 MCM-41, MCM-48, SBA-15 등의 지지체에 캡슐화 내지는 anchoring화하여 사용할 수 있다.The metal-carbonyl complex catalyst can be used without limitation as long as it is commonly used in the art. Examples of the catalyst include cobalt (Co), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium (Os) A catalyst containing a transition metal such as palladium (Pt), palladium (Pd), iron (Fe), or nickel (Ni) as a central metal may be used. Specifically, there may be mentioned cobalt carbonyl [Co 2 (CO) 8 ], acetylacetonato dicarbonyl rhodium [Rh (AcAc) (CO) 2 ], acetylacetonato carbonyl triphenylphosphine rhodium [Rh (CO) (TPP) 3 ], acetylacetonatedicarbonyl iridium [Ir (AcAc) (CO) 2 ], and hydrido At least one complex catalyst selected from the group consisting of carbonyl tri (triphenylphosphine) iridium [HIr (CO) (TPP) 3 ] is encapsulated in a support such as Zeolite Y or MCM-41, MCM-48, SBA-15 Or anchoring.

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 활성화 형태인 하이드리도카보닐트리(트리페닐포스핀) 로듐[HRh(CO)(TPP)3] 착물을 상기 지지체에 캡슐화 내지는 anchoring하여 사용하면 homogeneous 촉매에서 일반적으로 Rh 촉매의 안정화를 위해 촉매의 100 mol 이상 과량으로 들어가는 TPP의 사용이 불필요하므로 추가적인 비용의 손실을 막을 수 있다.
The rhodium catalyst is used in most commercialized processes because it provides stable reaction conditions for the hydroformylation process rather than cobalt or iridium catalyst and provides excellent catalytic activity and high selectivity. Is more preferable. In addition, encapsulating or anchoring the hydridocarbonyltri (triphenylphosphine) rhodium [HRh (CO) (TPP) 3 ] complex, which is an active form of the catalyst, on the support can be used to stabilize the Rh catalyst generally in a homogeneous catalyst The use of TPP in excess of 100 mol of the catalyst is unnecessary, thus avoiding additional cost loss.

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. 예를 들면, 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; Aromatic compounds 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 a raw material. For example, butylaldehyde is used when propylene is a raw material, and pentylaldehyde is used when butylen is a raw material.

또한 상기 촉매 혼합 용액의 농도는 금속카보닐 착물 촉매의 경우는 10 내지 2000 ppm, 리간드의 경우는 1 wt% 이하인 것이 바람직하다.
The concentration of the catalyst mixture solution is preferably 10 to 2000 ppm in the case of the metal carbonyl complex catalyst and 1 wt% or less in the case of 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 a step of supplying an olefin and a synthesis gas as reaction materials into the reactor, and the mixed gas as a reaction raw material is injected into the catalyst mixture solution by the injection means. The injected mixed gas forms fine bubbles, and the minute bubbles of the mixed gas are brought into contact with the olefin and the catalyst mixed solution, so that the gas-liquid contact surface area is wide, thereby providing a sufficient reaction area.

올레핀 및 합성가스의 분사 단계는 노즐이 장착된 이젝터 및 이에 결합된 벤투리 관을 사용하여 수행될 수 있다.The step of injecting the olefin and the syngas can be carried out 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 can be used. More specifically, olefins having 1 to 20 carbon atoms such as ethylene, propylene, butene, 1-hexene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene, 1-eicosene, 2-butene, 2-pentadecene, 2-hexene, 2-hexene, 2-octene, styrene, 3-phenyl-1-propene or 4-isopropylstyrene, and ethylene, propylene, 1 -Butene, or 1-octene.

하이드로포밀화 반응의 또 다른 출발물질인 합성가스는 일산화탄소와 수소의 혼합 기체로서, CO:H2의 혼합비율은 이에 제한되는 것은 아니나, 5:95 내지 70:30 인 것이 바람직하고, 40:60 내지 60:40인 것이 보다 바람직하며, 50:50 내지 40:60인 것이 가장 바람직하다.The synthesis gas, which is another starting material of the hydroformylation reaction, is a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen. The mixing ratio of CO: H 2 is not limited thereto, but it is preferably 5:95 to 70:30, More preferably 60:40 to 50:50, and most preferably 50:50 to 40:60.

상기 올레핀 및 합성가스의 몰비는 95:5 내지 5:95인 것이 바람직하고, 75:25 내지 25:75인 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 올레핀 및 합성가스는 각각 5 내지 200bar의 압력으로 분사되는 것이 바람직하다. 또한 상기 올레핀 및 합성가스의 분사되는 선속도는 5 m/s 내지 40m/s인 것이 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. The olefin and the synthesis gas are preferably injected at a pressure of 5 to 200 bar, respectively. The linear velocity of the injected olefin and the syngas is preferably 5 m / s to 40 m / s.

상기 제 3 단계는 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 단계로써, 이러한 반응원료 흐름의 전환에 의하여 반응원료의 반응기 내에서의 체류 시간이 길어지고, 이에 따라 반응효율이 향상된다. 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.The third step is a step of performing the reaction while switching the injection flow of the olefin and the synthesis gas. By changing the flow of the reaction raw material, the residence time of the reaction raw material in the reactor is lengthened, . Olefin and syngas can be achieved by mounting a diffuser between the venturi and the outlet of the reactor when injected through a nozzle mounted ejector and a venturi tube connected 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 ° C, and more preferably at a temperature of 50 to 150 ° C. Further, the reaction is preferably carried out at a pressure of 5 to 100 bar, more preferably at a pressure of 5 to 50 bar.

본 발명에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 방법에서, 상기 제 3 단계 이후에 반응혼합물을 회수하고, 반응기 내부에 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 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.In the method of hydroformylation of olefins according to the present invention, it is preferable that the step further comprises the step of recovering the reaction mixture after the third step and feeding the reaction mixture into the reactor to circulate the reaction mixture. The reaction mixture discharged through the outlet of the reactor is recovered and the reaction material is sufficiently mixed with the reaction mixture by the circulation system supplied into the reactor to improve the reaction efficiency. The reaction mixture contains unconverted olefins, reaction by-products and catalyst mixture solutions 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 반응기에 장입되는 촉매용액의 함량에 따라 달라질 수 있으며, 분당 순환되는 반응혼합물의 유량은 반응기 장입 용량의 0.01 내지 20 배인 것이 바람직하다. 예를 들어 설명하면 반응기 장입 촉매량이 10리터일 경우 분당 순환되는 반응혼합물의 유량은 0.1 ~ 200 L/분이 바람직하다.This circulation system can be achieved by circulating piping coupled to the reactor outlet and the injecting means of the reactor and the circulation pump coupled thereto. The flow rate of the circulated reaction mixture may vary depending on the content of the catalyst solution charged into the reactor, and the flow rate of the reaction mixture circulated per minute is preferably 0.01 to 20 times the reactor charging capacity. For example, the flow rate of the reaction mixture circulated per minute is preferably 0.1 to 200 L / min when the reactor loading catalyst amount is 10 liters.

구체적으로 상기 하이드로포밀화 방법의 출발물질인 올레핀이 프로필렌인 경우, 반응혼합물에는 부틸알데히드, 보다 구체적으로는 최대 99%의 노르말-부틸알데히드 및 최소 1%의 이소-부틸알데히드가 포함되어 있고, 대다수의 노르말-부틸알데히드는 알돌축합 반응기로 도입되어 축합, 탈수반응에 의해 2-에틸헥산알을 생성한 후 수첨반응기로 이송되며, 수소첨가에 의해 옥탄올(2-에틸헥산올)을 생성할 수 있다.Specifically, when the olefin which is the starting material of the hydroformylation process is propylene, the reaction mixture contains butylaldehyde, more specifically up to 99% of n-butylaldehyde and at least 1% of iso-butylaldehyde, Butylaldehyde is introduced into the aldol condensation reactor and is condensed and dehydrated to produce 2-ethylhexanoic acid. The 2-ethylhexanoic acid is then transferred to a hydrogenation reactor, which can produce octanol (2-ethylhexanol) by hydrogenation have.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 과정을 도식적으로 보여준다. 도 2에는 당업자라면 용이하게 인식할 수 있는 밸브, 온도측정장치, 압력 조절장치 등과 같은 공장에서 실제 사용되는 여러가지 표준항목의 장치가 생략되었다. Figure 2 schematically illustrates the hydroformylation process of olefins according to one embodiment of the present invention. In FIG. 2, various standard items used in factories such as a valve, a temperature measuring device, a pressure regulating device, and the like which can be easily recognized by those skilled in the art have been omitted.

올레핀(예를 들면, 프로필렌)과 합성가스는 각각 올레핀 공급배관(10) 및 합성 가스 공급배관(11)을 통해 내부에 촉매용액이 장입되어 있는 옥소 반응기(100)의 상부에 마련되어 있는 노즐(20)에 공급된다.The olefin (for example, propylene) and the syngas are supplied through the olefin supply pipe 10 and the syngas supply pipe 11, respectively, to the nozzles 20 .

기-액 반응의 효율을 증대시키기 위해 옥소 반응기(100) 내부에는 노즐(20) 및 상기 노즐에 결합되어 벤투리(30)가 구비되어 있고, 공급된 올레핀 및 합성가스는 노즐(20)을 통하여 벤투리(30) 내로 연속적으로 분사 및 공급된다. 옥소 반응기(100) 내부로 분사된 올레핀 및 합성가스는 촉매의 존재하에서 하이드로포밀화 반응을 하여 반응혼합물을 생성하게 된다. 반응혼합물은 목적물질인 알데히드(예를 들면, 노르말- 및 이소-부틸알데히드)이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매용액 등을 포함한다.In order to increase the efficiency of the gas-liquid reaction, a nozzle 20 and a venturi 30, which are coupled to the nozzle, are provided in the oxo reactor 100. The supplied olefin and the synthesis gas are supplied through the nozzle 20 Is continuously injected and supplied into the Venturi (30). The olefin and synthesis gas injected into the oxo reactor 100 undergo hydroformylation reaction in the presence of a catalyst to produce a reaction mixture. The reaction mixture includes unconverted olefins, reaction by-products and catalyst solutions in addition to the objective aldehydes (e.g., normal- and iso-butylaldehyde).

알데히드가 포함된 반응혼합물은 순환펌프(50)를 사용하여 재순환 배관(12)을 통해 회수된 후, 재순환 배관(13, 14, 15, 16)을 통해 반응기에 마련된 노즐(20)로 순환된다. 회수된 알데히드는 통상의 증류장치 등으로 처리하여 다양한 알데히드 및 축합 생성물을 분리, 회수할 수 있다. 반응 혼합물로부터 목적물질인 알데히드가 회수되고 남은 촉매 혼합물은 촉매 용액 재순환 배관(18)을 거쳐 옥소반응기(100)의 재순환 배관(15)으로 공급된다.
The reaction mixture containing the aldehyde is recovered through the recycle line 12 using the circulation pump 50 and then circulated through the recycle line 13, 14, 15, 16 to the nozzle 20 provided in the reactor. The recovered aldehyde can be treated with a conventional distillation apparatus or the like to separate and recover various aldehydes and condensation products. The aldehyde as a target material is recovered from the reaction mixture and the remaining catalyst mixture is supplied to the recycle line 15 of the oxo reactor 100 via the catalyst solution recycle line 18.

이렇게 재순환된 촉매 혼합물과 합류된 반응기의 반응 혼합물은 열교환기(60)를 거쳐 올레핀 공급배관(10) 및 합성가스 공급배관(11)을 통해 공급되는 올레핀 및 합성 가스와 함께 옥소 반응기(100)에 마련되어 있는 노즐(20)을 통해 옥소 반응기(100) 내부로 분사 및 공급된다. 단지 본 발명에 사용되는 촉매가 슬러리 타입인 점을 감안할 때 반응기 노즐 상단 또는 순환 라인 중 생성물과 분리되는 단순한 멤브레인 필터와 같은 필터 타입의 촉매 분리기(80)가 구비된다. The reaction mixture of the recycled catalyst mixture and the combined reactor is passed through the heat exchanger 60 and the olefin and synthesis gas fed through the olefin feed pipe 10 and the synthesis gas feed pipe 11 to the oxo reactor 100 And is injected and supplied into the oxo reactor 100 through the nozzle 20 provided. In view of the fact that the catalyst used in the present invention is of a slurry type, there is provided a filter separator 80 of a filter type, such as a simple membrane filter which separates the product from the upper part of the reactor nozzle or the circulation line.

또한, 재순환 배관(15 및 16)의 사이에는 열교환기(60)가 구비될 수 있으나, 그 위치는 순환 사이클 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 열교환기(60)는 옥소 반응기(100)로 재순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다.Further, a heat exchanger 60 may be provided between the recirculation pipes 15 and 16, but the position thereof is not limited to a specific position on the circulation cycle. The heat exchanger 60 serves to maintain the reaction mixture recycled to the oxo reactor 100 at a temperature suitable for hydroformylation reaction conditions.

본 발명에 따르면, 반응장치로서 고압 반응이 가능하고 반응 효율을 높일 수 있는 루프형 반응기를 사용함과 동시에 반응 촉매로서 활성이 상대적으로 낮은 헤테로 촉매를 사용함으로써 촉매의 비활성화에 비교적 자유롭기 때문에 CO 분압을 자유로이 조절할 수 있으므로 N/I 선택성이 조절 가능하며 생성물과 촉매를 필터로 비교적 용이하게 분리가 가능하므로 고온의 복잡한 촉매 분리 공정을 거칠 필요가 없는 우수한 효과를 갖는다. According to the present invention, since a loop type reactor capable of high pressure reaction and high reaction efficiency is used as a reaction device and a hetero catalyst having a relatively low activity is used as a reaction catalyst, the CO partial pressure can be freely The N / I selectivity can be controlled and the product and the catalyst can be separated relatively easily by the filter, so that it is not necessary to carry out a complicated catalyst separation process at a high temperature.

도 1은 종래 기술에 따른 연속 교반식 반응장치(CSTR) 및 호모 촉매 사용시 올레핀의 하이드로포밀화 공정에 사용되는 반응장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 벤투리-루프형 장치 및 헤테로 촉매 사용시 올레핀의 하이드로포밀화 공정에 사용되는 반응장치를 도시한 개략도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing a conventional continuous stirred reactor (CSTR) and a reactor used in the hydroformylation of olefins in the use of a homogeneous catalyst;
2 is a schematic diagram showing the venturi-loop apparatus of the present invention and the reaction apparatus used in the hydroformylation process of olefins in the use of a heterogeneous catalyst.

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, but the present invention is not limited by the examples in order to facilitate a specific understanding of the invention.

이하 비교예 1 및 실시예1-3은 본 발명에 의한 벤투리-루프형 반응기+헤테로 촉매 사용한 예와 종래의 CSTR 반응기+호모 촉매를 사용한 예를 각각 실험하여 CO 분압 조건 및 N/I 선택성 결과를 관찰한다.
Comparative Example 1 and Example 1-3 were carried out in the same manner as in Example 1, except that the benzuryl-loop reactor + hetero catalyst according to the present invention and the conventional CSTR reactor + homocatalyst were used. .

<< 비교예Comparative Example 1-3>  1-3>

도 1에서와 같이 3리터 용량의 CSTR 반응기를 제작하여 설치하였다. 반응기는 외부 열교환기 대신 열매체유를 자켓에 흘려 반응기 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하였다. 정제된 톨루엔 800 g에 트리페닐포스핀(TPP) 48 g, 로듐트리페닐포스핀아세틸아세톤네이트카르보닐(ROPAC)를 무게로 0.8 g 녹여 촉매 용액을 제조하였다. 용매로 톨루엔이 사용된 이유는 생성된 알데히드의 N/I 선택성 분석을 용이하게 하기 위함이다. 이렇게 제조된 촉매용액을 반응기에 투입하고 순환펌프를 가동하여 촉매용액을 분당 2리터의 속도로 천천히 순환시키면서 반응기 상부의 노즐을 통해 정제된 질소 가스로 전체 시스템을 3회 퍼징하였다.
As shown in FIG. 1, a CSTR reactor having a capacity of 3 liters was prepared and installed. Instead of the external heat exchanger, the reactor was fed with heat medium oil in a jacket so that the internal temperature of the reactor could be kept constant. 0.8 g of triphenylphosphine (TPP) 48 g and rhodium triphenylphosphine phosphineacetyl acetonate carbonyl (ROPAC) were dissolved in 800 g of purified toluene to prepare a catalyst solution. The reason why toluene is used as a solvent is to facilitate N / I selectivity analysis of the generated aldehyde. The catalyst solution thus prepared was charged into the reactor and the circulating pump was operated to circulate the catalyst solution slowly at a rate of 2 liters per minute while the entire system was purged three times with purified nitrogen gas through the upper nozzle of the reactor.

외부 순환 펌프를 분당 2리터의 속도로 계속 유지시키는 동안 반응기 외부의 자켓에 열매체유를 흘려 반응기 내부의 온도를 90 ℃로 승온시켜 유지하였다. 온도가 90 ℃로 안정화되면 프로필렌을 12 g/min의 유속으로 반응기의 내부 압력이 16.2 bar가 될 때까지 공급하였다. 공급 후 5분간 반응기의 내부 온도가 90 ℃로 유지되는 것을 확인하고, 18.8 bar의 공급압력으로 미리 설정된 합성가스를 CO 분압이 2.5 mol%가 되도록 주입하여 반응을 시작하였다. While maintaining the external circulation pump at a rate of 2 liters per minute, the temperature inside the reactor was raised to 90 캜 by flowing thermal oil through the jacket outside the reactor. When the temperature stabilized at 90 DEG C, propylene was fed at a flow rate of 12 g / min until the internal pressure of the reactor reached 16.2 bar. The reaction was started by confirming that the internal temperature of the reactor was maintained at 90 ° C for 5 minutes after the supply, and a pre-set synthesis gas at a supply pressure of 18.8 bar was injected to a CO partial pressure of 2.5 mol%.

반응기의 내부 온도를 90 ℃로 유지시키면서 교반장치의 rpm을 1000으로 유지하여 시간에 따라 반응기로 공급되는 합성가스의 유량을 측정하였다. 최대 유량은 분당 3.9 리터였다. 1.5 시간 동안 반응시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 전체 촉매용액과 생성물의 혼합물을 분리배관으로 회수하여 무게를 측정해 보니 반응 전체 용액의 무게는 1.210g이었고, 따라서 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 361g이었다. 가스 크로마토그래피를 통해 생성된 알데히드의 N/I 선택성을 측정한 결과 89.7 %이었다.
While maintaining the internal temperature of the reactor at 90 占 폚, the rpm of the stirring apparatus was maintained at 1000 to measure the flow rate of the synthesis gas supplied to the reactor over time. The maximum flow rate was 3.9 liters per minute. After 1.5 hours of reaction, the mixture gas was shut off, the circulation pump was immediately stopped, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, and the mixture of the total catalyst solution and the product was recovered by separation piping and weighed The total weight of the reaction solution was 1.210 g, and thus the weight of the butylaldehyde produced by the reaction was 361 g. The N / I selectivity of the aldehyde produced through gas chromatography was 89.7%.

CO 분압이 0.5 mol%, 3.5 mol%가 되도록 합성가스의 비율을 조절하여 주입한 것을 제외하고는 동일한 절차에 따라 실험을 실시하고 그 결과를 표 1에 함께 정리하였다. The experiment was carried out in the same procedure except that the proportion of the synthesis gas was adjusted so that the CO partial pressure was 0.5 mol% and 3.5 mol%, and the results are summarized in Table 1.

구분division 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 4Comparative Example 4 CO 농도 (%)CO concentration (%) 2.52.5 0.50.5 3.53.5 부틸알데히드 생성량 (g)Production of butylaldehyde (g) 361361 340340 375375 합성가스 소모속도 (L/min)Synthetic gas consumption rate (L / min) 3.73.7 3.53.5 3.83.8 N/I 선택성 (%)N / I selectivity (%) 89.789.7 91.391.3 88.188.1

<시효실험><Aging Test>

상기 반응과 동일한 촉매를 CSTR 반응기에 주입하여 일산화탄소의 기상 몰비가 하기표 2에 기재된 바와 같이 되도록 일산화탄소와 질소를 주입하여 반응기 내 압력은 18.8 bar가 되도록 유지하고 120 ℃에서 하기 표 2에 기재된 시간에 따라 시효 실험을 실시한 후 온도를 상온으로 낮추고 내부 기체를 제거한 후 상기 방법과 동일한 방법으로 촉매활성 실험을 수행하였으며 그 결과를 하기표 2에 나타내었다. Carbon monoxide and nitrogen were injected such that the vapor-phase molar ratio of carbon monoxide was as shown in Table 2 below, and the pressure in the reactor was maintained at 18.8 bar. At 120 ° C, After the aging test, the temperature was lowered to room temperature, and the internal gas was removed. Then, the catalytic activity test was performed in the same manner as the above method. The results are shown in Table 2 below.

이때 각 조건의 촉매활성은 시효 실험을 실시하지 않은 촉매 용액(Fresh catalyst solution)의 촉매 활성을 100으로 하여 상대적인 값으로 나타내었으며, 촉매 활성은 2시간 반응시키는 동안 생성된 부틸알데히드의 무게를 기준으로 하여 측정하였다. At this time, the catalytic activity of each condition was expressed as a relative value based on the catalytic activity of the catalyst solution (fresh catalyst solution) in which the aging test was not performed, and the catalytic activity was determined based on the weight of the butylaldehyde produced during the reaction for 2 hours Respectively.

구분division CO 기상분압, Mol%CO gas partial pressure, Mol% 촉매 활성 (%)Catalyst activity (%) FreshFresh 50 hr50 hr 200 hr200 hr 350 hr350 hr 500 hr500 hr 비교예 1Comparative Example 1 2.52.5 100100 9595 9191 9090 8888 비교예 2Comparative Example 2 0.50.5 100100 9999 9898 9999 9797 비교예 3Comparative Example 3 3.53.5 100100 8686 7878 7373 6767

<< 실시예Example 1-4> 1-4>

도 2에서와 같이 3리터 용량의 벤투리-루프 반응기를 제작하여 설치하였다. 반응기는 외부 열교환기 대신 열매체유를 자켓에 흘려 반응기 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하였다. 벤투리-루프 반응기에 장착된 노즐의 직경은 1.7 mm, 확관의 지름은 8.0 mm, 길이는 200 mm 였다. As shown in FIG. 2, a 3 liter capacity venturi-loop reactor was prepared and installed. Instead of the external heat exchanger, the reactor was fed with heat medium oil in a jacket so that the internal temperature of the reactor could be kept constant. The diameter of the nozzles mounted on the Venturi-loop reactor was 1.7 mm, the diameter of the dilatation was 8.0 mm, and the length was 200 mm.

정제된 톨루엔 800 g에 미리 제조한 Zeolite-Y 지지체에 촉매 HRh(CO)(PPh3)3를 phosphotungstic acid로 anchoring한 heterogeneous 촉매(촉매 함량 0.5% w/w) 4.0 g을 투입하여 촉매 용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 촉매용액을 반응기에 투입하고 순환펌프를 가동하여 촉매용액을 분당 2리터의 속도로 천천히 순환시키면서 반응기 상부의 노즐을 통해 정제된 질소 가스로 전체 시스템을 3회 퍼징하였다.
4.0 g of a heterogeneous catalyst (catalyst content 0.5% w / w) anchoring catalyst HRh (CO) (PPh 3 ) 3 to phospholithic acid was added to a Zeolite-Y support previously prepared in 800 g of purified toluene to prepare a catalyst solution Respectively. The catalyst solution thus prepared was charged into the reactor and the circulating pump was operated to circulate the catalyst solution slowly at a rate of 2 liters per minute while the entire system was purged three times with purified nitrogen gas through the upper nozzle of the reactor.

외부 순환 펌프를 분당 2리터의 속도로 계속 유지시키는 동안 반응기 외부의 자켓에 열매체유를 흘려 반응기 내부의 온도를 90 ℃로 승온시켜 유지하였다. 온도가 90 ℃로 안정화되면 프로필렌을 12 g/min의 유속으로 반응기의 내부 압력이 33 bar가 될 때까지 공급하였다. 공급 후 5분간 벤투리-루프 반응기의 내부 온도가 90 ℃로 유지되는 것을 확인하고, 40 bar의 공급압력으로 미리 설정된 합성가스를 CO 분압이 2.5 mol%가 되도록 주입하여 반응기의 노즐 목 부분(도 1의 10)을 공급함과 동시에 반응을 시작하였다. While maintaining the external circulation pump at a rate of 2 liters per minute, the temperature inside the reactor was raised to 90 캜 by flowing thermal oil through the jacket outside the reactor. When the temperature stabilized at 90 deg. C, propylene was fed at a flow rate of 12 g / min until the internal pressure of the reactor reached 33 bar. After confirming that the internal temperature of the venturi-loop reactor was kept at 90 ° C for 5 minutes after the supply, a pre-set synthesis gas at a supply pressure of 40 bar was injected so that the CO partial pressure became 2.5 mol% 1, 10) and the reaction was started.

반응기와 연결된 자동 온도제어 장치를 통해 벤투리-루프 반응기의 내부 온도를 90 ℃로 유지시키면서 시간에 따라 반응기로 공급되는 합성가스의 유량을 측정하였다. 최대 유량은 분당 2.8 리터였다. 2 시간 동안 반응시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮추 후에 압력을 해제하고 전체 촉매용액과 생성물의 혼합물을 분리배관으로 회수하여 무게를 측정해 보니 반응 전체 용액의 무게는 1.168g이었고, 따라서 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 364g이었다. 생성된 부틸알데히드의 N/I 선택성은 92.1%였다.
The flow rate of the syngas fed to the reactor was measured over time while maintaining the internal temperature of the venturi-loop reactor at 90 ° C through an automatic temperature control device connected to the reactor. The maximum flow rate was 2.8 liters per minute. After the reaction was completed for 2 hours, the mixed gas was shut off, the circulation pump was immediately stopped, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, and the mixture of the entire catalyst solution and the product was recovered by separation piping and weighed The total weight of the reaction solution was 1.168 g, and thus the weight of butylaldehyde produced by the reaction was 364 g. The N / I selectivity of the resulting butylaldehyde was 92.1%.

CO 분압이 0.5 mol%, 10 mol%, 20 mol%가 되도록 합성가스의 비율을 조절하여 주입한 것을 제외하고는 동일한 절차에 따라 실험을 실시하였고, 얻어진 결과를 하기 표 3에 함께 정리하였다. The experiment was carried out according to the same procedure except that the CO partial pressure was adjusted to 0.5 mol%, 10 mol%, and 20 mol%, respectively, and the results were summarized in Table 3 below.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 CO 농도 (%)CO concentration (%) 2.52.5 0.50.5 1010 2020 부틸알데히드 생성량 (g) Production of butylaldehyde (g) 364364 347347 418418 443443 합성가스 소모속도 (L/min)Synthetic gas consumption rate (L / min) 2.82.8 2.52.5 3.13.1 3.43.4 N/I 선택성 (%)N / I selectivity (%) 92.392.3 95.195.1 87.087.0 82.582.5

<시효 실험><Aging Test>

상기 반응과 동일한 촉매를 벤투리-루프 반응기에 주입하여 일산화탄소의 기상 몰비가 하기 표 4에 기재된 대로 되도록 일산화탄소 및 질소를 주입하여 반응기 내 압력을 40 bar가 되도록 유지하고 120 ℃에서 하기 표 4에 기재된 시간에 따라 시효 실험을 실시한 후 상기 방법과 동일한 방법으로 촉매 활성 실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기표 4에 나타내었다. The same catalyst as the above reaction was injected into a Venturi-loop reactor, carbon monoxide and nitrogen were injected so that the vapor-phase molar ratio of carbon monoxide was as shown in Table 4, and the pressure in the reactor was maintained at 40 bar. After performing the aging test according to time, the catalyst activity test was carried out in the same manner as the above-mentioned method, and the results are shown in Table 4 below.

구분division CO 기상분압, Mol%CO gas partial pressure, Mol% 촉매 활성 (%)Catalyst activity (%) FreshFresh 50 hr50 hr 200 hr200 hr 350 hr350 hr 500 hr500 hr 실시예 1Example 1 2.52.5 100100 9898 9797 9696 9797 실시예 3Example 3 1010 100100 9494 9292 9090 9191 실시예 4Example 4 2020 100100 8989 8989 8787 8787

상기 표 1 내지 4에서 보듯이, 본 발명에 따라 하이드로포밀화 반응장치로서 고압 반응이 가능하고 반응 효율을 높일 수 있는 루프형 반응기를 사용하고 동시에 하이드로포밀화 반응 촉매로서 활성이 상대적으로 낮은 헤테로 촉매를 사용하는 실시예 1 내지 4의 경우 촉매의 비활성화에 비교적 자유롭기 때문에 CO 분압을 자유로이 조절할 수 있어, 비교예 1 내지 3 대비 N/I 선택성이 조절가능하며 생성물과 촉매를 필터로 비교적 용이하게 분리가 가능하므로 고온의 복잡한 촉매 분리 공정을 거칠 필요가 없는 우수한 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Tables 1 to 4, the hydroformylation reaction apparatus according to the present invention uses a loop type reactor capable of high-pressure reaction and high reaction efficiency, and at the same time, has a relatively low activity as a hydroformylation catalyst , The CO partial pressure can be controlled freely, so that the N / I selectivity can be controlled compared to Comparative Examples 1 to 3, and the product and the catalyst can be relatively easily separated by the filter It is confirmed that it is not necessary to carry out a complicated catalyst separation process at a high temperature.

10,10' : 올레핀 공급배관 11,11' : 합성가스 공급배관
12,12',13,13',14,14',15,15',16,16' : 순환 배관
17,17' : 분리배관 18' : 촉매용액 공급배관
19' : 알데히드 회수배관
20,20' : 이젝터 20a, 20a' : 노즐
30 : 벤투리 관 30' : 임펠러
30a : 유입부 30b : 확산부
40, 40' : 반응기 출구 50, 50' : 순환펌프
60,60' : 열 교환기 70' : 촉매/알데히드 분리장치
80 : 멤브레인 필터 100, 100' : 옥소반응기
10, 10 ': olefin supply pipe 11, 11': synthesis gas supply pipe
12,12 ', 13,13', 14,14 ', 15,15', 16,16 ': circulating piping
17, 17 ': Separation piping 18': Catalyst solution supply piping
19 ': Aldehyde recovery piping
20, 20 ': ejector 20a, 20a': nozzle
30: Venturi tube 30 ': Impeller
30a: Inflow section 30b: Diffusion section
40, 40 ': reactor outlet 50, 50': circulation pump
60,60 ': heat exchanger 70': catalyst / aldehyde separator
80: Membrane filter 100, 100 ': Oxo reactor

Claims (16)

벤투리-루프 하이드로포밀화 반응기 상부에 장착되어 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액 내에 분사하는 분사 수단;
반응기 하부에 위치하여 올레핀 및 합성가스의 반응혼합물이 배출되는 반응기 출구; 및
상기 분사 수단과 반응기 출구 사이에 장착되고, 올레핀 및 합성가스의 흐름을 순환하기 위한 벤투리 관; 이 구비된 루프형 반응기를 포함하여 이루어지고,
상기 벤투리 관 및 반응기 출구의 1/3 내지 2/3 사이에 반응기 직경의 0.5 배 내지 0.9 배 크기의 분산판이 더 위치하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
Injecting means mounted on the venturi-loop hydroformylation reactor for injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the hetero- catalytic mixed solution charged in the reactor;
A reactor outlet located downstream of the reactor and through which a reaction mixture of olefin and synthesis gas is discharged; And
A venturi tube mounted between the injection means and the reactor outlet for circulating the flow of olefin and syngas; And a loop type reactor provided with the reactor,
Characterized in that the dispersion plate is located between the third and the third of the outlet of the venturi tube and the reactor at a size of 0.5 to 0.9 times the diameter of the reactor
A device for the hydroformylation of olefins.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 벤투리 관은 상부로부터의 유입부와 반응기 출구를 향하고 있는 확산부로 이루어지며, 상기 유입부의 직경이 확산부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method according to claim 1,
Wherein the venturi tube comprises an inlet portion from the top and a diffusion portion facing the reactor outlet, the diameter of the inlet portion being smaller than the diameter of the diffusion portion
A device for the hydroformylation of olefins.
제 3 항에 있어서,
상기 벤투리 관의 유입부 직경은 0.1 내지 10000 mm 범위 내인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 3,
Characterized in that the inlet diameter of the venturi tube is in the range of 0.1 to 10000 mm
A device for the hydroformylation of olefins.
제 1 항에 있어서,
상기 벤투리 관의 길이는 반응기 전체 길이의 0.2 배 내지 0.8배인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method according to claim 1,
Wherein the length of the venturi tube is 0.2 to 0.8 times the total length of the reactor
A device for the hydroformylation of olefins.
삭제delete 삭제delete 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 벤투리가 구비된 루프형 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계;
반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하되 CO 분압을 0.5 내지 20 mol% 범위 내로 조절하는 제 2 단계; 및
상기 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 제 3 단계;를 포함하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
A first step of charging the heterotrophic catalyst mixed solution into the loop type reactor equipped with the venturi of any one of claims 1 to 5;
A second step of injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the heterogeneous catalyst mixed solution charged in the reactor and controlling the partial pressure of CO within the range of 0.5 to 20 mol%; And
And a third step of performing a reaction while switching the injection flow of the olefin and the synthesis gas
A process for the hydroformylation of olefins.
제 8 항에 있어서,
상기 헤테로 촉매 혼합용액은 금속-카르보닐 착물 촉매 및 리간드와 그 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
9. The method of claim 8,
The heterocatalyst mixed solution is a metal-carbonyl complex catalyst And a ligand and a support therefor.
A process for the hydroformylation of olefins.
제 9 항에 있어서,
상기 촉매 혼합 용액의 농도는 금속카보닐 착물 촉매 10 내지 2000 ppm, 리간드 1 wt% 이하인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the concentration of the catalyst mixture solution is 10 to 2000 ppm of a metal carbonyl complex catalyst and 1 wt% or less of a ligand
A process for the hydroformylation of olefins.
제 8 항에 있어서,
상기 올레핀은 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 및 4-이소프로필스티렌 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
9. The method of claim 8,
The olefin is at least one member selected from the group consisting of ethylene, propylene, butene, 1-hexene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-undecene, 1-tridecene, Butene, 2-pentene, 2-hexene, 2-heptene, 2-ethylhexene, 2-octene, 1-heptadecene, 1-octadecene, , Styrene, 3-phenyl-1-propene and 4-isopropylstyrene.
A process for the hydroformylation of olefins.
제 8 항에 있어서,
상기 합성가스(CO:H2)는 CO:H2의 혼합비율이 5:95 내지 70:30의 몰비인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
9. The method of claim 8,
The synthesis gas (CO: H 2 ) is characterized in that the mixing ratio of CO: H 2 is a molar ratio of 5:95 to 70:30
A process for the hydroformylation of olefins.
제 8 항에 있어서,
상기 분사되는 올레핀 및 합성가스의 몰비는 95:5 내지 5:95인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the molar ratio of the injected olefin to the synthesis gas is from 95: 5 to 5:95
A process for the hydroformylation of olefins.
제 8 항에 있어서,
상기 올레핀 및 합성가스는 각각 5 내지 200 bar의 압력으로 옥소반응기 내부에 분사 및 공급되는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the olefin and the syngas are respectively injected and supplied into the oxo reactor at a pressure of 5 to 200 bar
A process for the hydroformylation of olefins.
제 8 항에 있어서,
상기 올레핀 및 합성가스의 분사되는 선속도는 5 m/s 내지 40m/s인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the linear velocity of the injection of the olefin and the synthesis gas is 5 m / s to 40 m / s
A process for the hydroformylation of olefins.
제 8 항에 있어서,
상기 제 3 단계의 반응은 50 내지 200 ℃의 온도 및 5 내지 100 bar의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the reaction of the third step is carried out at a temperature of 50 to 200 DEG C and a pressure of 5 to 100 bar
A process for the hydroformylation of olefins.
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