KR102308791B1 - 반응 혼합물로부터 포메이트(formate)를 수득하는 방법 - Google Patents

반응 혼합물로부터 포메이트(formate)를 수득하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응 혼합물(10)에서 포메이트를 수득하는 방법에 대한 것으로서, 상기 방법은 촉매로 작용하는 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ion)이 120℃ 미만의 온도에서 유기 물질과 접촉하여 수용액 중 포름산을 생성하며, 하기 단계들을 포함한다.
a) 역 삼투압을 이용하여 및/또는 증기(18)로서 반응 혼합물에서 포름산과 물의 혼합물을 분리하는 단계이며, 상기 증기(18)는 후속적으로 응축되는 것인, 단계,
b) 상기 포름산을 수산화물(24)과 수용액에서 반응시켜서 포메이트의 용액을 생산하는 단계.

Description

반응 혼합물로부터 포메이트(formate)를 수득하는 방법{Process for obtaining a formate from a reaction mixture}
본 발명은 반응 혼합물에서 포메이트를 수득하기 위한 방법에 대한 것으로서, 여기에서 촉매로 작용하는 폴리옥소메탈레이트 이온(polyoxometallate ion)이 유기 물질과 120℃ 미만의 온도에서 접촉하여 수용액 중 포름산을 생산한다.
이러한 반응 혼합물은 WO 2012/034839 A1으로부터 알려져 있다. WO 2012/034839 A1는 포름산을 촉매적으로 제조하는 방법에 대한 것으로서, 촉매로 사용되는 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ion) (일반 조성식 [PMoxVyO40]5- )이 120℃ 이하의 온도에서 수용액 중에서 알파-하이드록시알데히드(alpha-hydroxyaldehyde), 알파-하이드록시카르복실산(alpha-hydroxycarboxylic acid), 탄수화물(carbohydrate), 또는 글리코사이드(glycoside) 와 접촉하는 것으로서, 여기에서 6 < x < 11, 1 < y < 6, x + y = 12 이고, x 및 y는 각각 자연수(whole number)이다. 본 발명에 따른 방법에 있어서 이러한 용액은 또한 반응 혼합물로 사용될 수 있다. WO 2012/034839 A1에 따른 공정에 따라 생산된 포름산은, 특히 촉매와의 함께, 특히 염기와의 반응에 의해(특히 아민), 또는 스트리핑에 의해, 증류(distillation), 반응성 증류(reactive distillation) 또는 추출의 방법으로 용액으로부터 제거될 수 있다. 에테르 또는 아민이 추출을 위해 첨가될 수 있다. 그러나, 생산된 포름산이 공정의 수행 중에 반응 혼합물로부터 연속적으로 제거될 수 있는 공정은 제공되지 않았다.
US　2011/0098490　A1 및 WO2009/130387 A2에 포름산, 레불린산(levulinic acid) 및 선택적으로 퍼퍼럴(furfural)을 포함하는 수용액성 혼합물로부터 포메이트를 분리하거나 회수하는 공정이 개시되어 있다. 상기 혼합물은 액-액 추출에 제공되어 추출제(extracting agent), 포름산, 레불린산(levulinic acid) 및 선택적으로 퍼퍼럴(furfural) 및 물을 포함하는 유기상(organic phase)과 적어도 하나의 유기산을 포함하는 적어도 수상(aqueous phase)으로 된다. 상기 수상은 유기상으로부터 분리된다.
포름산은 유기상으로부터 증류에 의해 분리되며, 후속적인 중화반응에 의해 유기상으로부터 포메이트의 형태로 수득된다.
EP　0　038　317　B1에는 식물의 산성 가수분해물(acidic hydrolysates)로부터 필수적으로 퍼퍼럴(furfural), 포름산, 아세트산 및 다른 유기 화합물을 생산하는 방법이 개시되어 있다. 여기에서 가수분해물(hydrolysate)는 반응에 도입되어 200℃ 를 초과하는 온도에서 가열된다. . 퍼퍼럴(Furfural), 포름산(formic acid), 및 아세트산이 증류액으로서 수득되고, 이후 선택적으로 추출제로 추출된다. 그러나, 이러한 온도에서는, 예를 들어 일산화탄소와 물로의, 포름산의 분해가 이미 발생한다.
포름산이 형성되는 반응 혼합물에서 포메이트를 연속적으로 생산할 수 있는 방법에 대해서는 어느 문헌도 개시하고 있지 않다. "포메이트의 연속적인 생산"은 반응 혼합물에서 적어도 포름산이 생성되는 대부분의 시간 동안 포메이트의 생산이 일어난다는 의미로 이해된다. 본 발명의 목적은 포름산이 생성되는 동시에 포메이트가 생산되는 연속적인 반응이 가능한 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1항에 기재된 특징에 의해서 달성된다. 2항 내지 11항에 기재된 기술적 특징들은 본 발명의 구체적인 실시양태인 것이다.
본 발명에 따르면, 반응 혼합물에서 포메이트를 수득하는 방법에 대한 것이다. 상기 반응 혼합물에서
촉매로 사용되는 폴리옥소메탈레이트 이온(polyoxometallate ion)의 일반 조성식은 [PMoxVyO40]n- 인 것이며, 폴리옥소메탈레이트 이온(polyoxometallate ion)은 120 °C 미만의 온도에서 유기 물질(organic material)과 접촉하여 수용액 중 포름산을 형성한다. 여기에서 6　≤　x　≤　11, 1　≤　y　≤　6, x　+　y　=　12 및 3　<　n　<　10 이며, 여기에서 n, x 및 y 는 각각 자연수이다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, n = 3 + y이다. 그러나, 반응 혼합물에서 조건에 따라서, 예를 들어 pH 수치 및 전하(charge) n은 4 내지 9의 다른 정수값으로 산정될 수 있다. 이러한 측면에서, 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ion)은 또한 동일한 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ions)의 복수를 의미할 수 있다. 상기 공정은 다음의 단계들을 포함한다.
a) 역삼투에 의해 및/또는 증기(vapor)로서 반응 혼합물에서 포름산과 물의 혼합물을 분리하는 단계이며, 상기 증기(vapor)는 연속적으로 응축되는 것인, 단계;
b) 포름산을 수용액상에서 수산화물(hydroxide)와 반응시켜 포메이트 용액을 형성하는 단계.
이 공정의 가장 큰 장점은 포름산이 반응 혼합물에서 생산되는 실제 반응이 상기 증기 혼합물의 분리를 위해 방해 받지 않아도 되며 연속적으로 지속될 수 있다는 것이다.
본 발명은 아래 도면과 예시적인 실시양태를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 간단하게 고안된 방법을 도식화하여 묘사한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 공정에 대한 추가 실시양태를 도식화하여 묘사한 것이다.
본 발명에 따르면, 반응 혼합물에서 포메이트를 수득하는 방법에 대한 것이다. 상기 반응 혼합물에서
촉매로 사용되는 폴리옥소메탈레이트 이온(polyoxometallate ion)의 일반 조성식은 [PMoxVyO40]n- 인 것이며, 폴리옥소메탈레이트 이온(polyoxometallate ion)은 120 °C 미만의 온도에서 유기 물질(organic material)과 접촉하여 수용액 중 포름산을 형성한다. 여기에서 6　≤　x　≤　11, 1　≤　y　≤　6, x　+　y　=　12 및 3　<　n　<　10 이며, 여기에서 n, x 및 y 는 각각 자연수이다. 본 발명의 일 실시양태에 있어서, n = 3 + y이다. 그러나, 반응 혼합물에서 조건에 따라서, 예를 들어 pH 수치 및 전하(charge) n은 4 내지 9의 다른 정수값으로 산정될 수 있다. 이러한 측면에서, 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ion)은 또한 동일한 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ions)의 복수를 의미할 수 있다. 상기 공정은 다음의 단계들을 포함한다.
a) 역삼투에 의해 및/또는 증기(vapor)로서 반응 혼합물에서 포름산과 물의 혼합물을 분리하는 단계이며, 상기 증기(vapor)는 연속적으로 응축되는 것인, 단계;
b) 포름산을 수용액상에서 수산화물(hydroxide)와 반응시켜 포메이트 용액을 형성하는 단계.
상기 증기는 증류를 목적으로 한 냉각기(cooler), 예를 들어 레이빅 응축기(Leibig condenser)를 이용하여 응축될 수 있다. b) 단계에서의 포름산은 a) 단계에서 분리된 포름산과 물의 혼합물이다. 상기 포름산은 수산화물(hydroxide)과 반응하기 위해 포름산과 물의 혼합물에서 분리될 필요는 없다. b) 단계에서 수득된 상기 용액은 역삼투압에 의해 및/또는 물의 부분적인 또는 전체적인 증발에 의하여 물로부터 분리됨으로써 농축될 수 있다. c) 단계에서의 증발(evaporation)은 포메이트가 건조될 때까지 수행될 수 있다. 계면활성제나 다른 첨가제, 특히 술폰산(sulfonic acid), 특히 메테인 술폰산(methanesulfonic acid, 트리플루오로메탄술폰산(trifluoromethanesulfonic acid), 캄포르술폰산(camphorsulfonic acid), 톨루엔술폰산(toluenesulfonic acid), 특히 파라-톨루엔 술폰산(para-toluenesulfonic acid), 클로술폰산(chlorosulfonic acid), 자일렌술폰산(xylenesulfonic acid), 벤젠술폰산(benzenesulfonic acid) 또는 상기 산들 중 하나의 유도체, 특히 클로로벤젠 술폰산(chlorobenzenesulfonic acid), 특히 파라-클로로벤젠술폰산(para-chlorobenzene sulfonic acid), 또는 상기 산들의 염 또는 이들의 유도체 또는 수용액 중 상기 산들의 하나를 형성하는 다른 성분들이 상기 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. 이 과정에서 유기 물질, 특히 폐종이(waste paper), 목재(wood), 또는 박테리아(bacteria)와 같은 유기 물질들이 더 잘 반응할 수 있다. 따라서 더 나은 수율이 달성될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 제빙제(deicing agent)로 많은 양이 상업적으로 거래되고 있는 포메이트가 예를 들어 포름산으로부터의 분리를 통한 간접적인 방법에 비해서 더욱 간단하고 직접적인 방법에 의해 생산될 수 있다는 사실을 알게 되었다. 더 나아가 발명자는 제1 반응 단계에서 포메이트를 수득하기 위해 그것과 공비 혼합물 (azeotropic mixture) 을 형성하는 물로부터 포름산을 분리하는 것이 필수적인 것이 아니라는 것을 알게 되었다. 발명자들은 또한 120℃ 미만의 온도 조건에서 반응 혼합물로부터 포름산 증기-수증기 혼합물을 분리하는 것이 상당히 가능하다는 것을 알게 되었다. 여기에서 반응 혼합물은 유기 물질 및 촉매로 사용되는 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ion)을 포함하며, 이 둘 모두는 분리시 반응 혼합물에 잔존한다. 여기에서 상기 반응 혼합물은 포름산의 촉매적 생산을 위한 WO　2012/034839　A1에서 사용된 것과 같은 수용액일 수 있다. 이 공정의 가장 큰 장점은 포름산이 반응 혼합물에서 생산되는 실제 반응이 상기 증기 혼합물의 분리를 위해 방해 받지 않아도 되며 연속적으로 지속될 수 있다는 것이다. 포름산의 추가적인 생산은 반응 평형으로부터 포름산의 연속적인 제거에 의해 뒷받침된다.
본 발명에 따른 일 실시양태에 있어서, 추가적인 물 및/또는 c) 단계에서 분리된 물이 상기 반응 혼합물에 첨가되어 a) 단계에서 분리된 물을 보상한다. 이 경우, 공정이 진행되는 동안 반응 혼합물에서 포름산을 형성하는데 필요한 또는 바람직한 농도비가 유지된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 일 실시양태에 있어서, 상기 반응 혼합물에 추가적인 유기 물질이 첨가되어 반응한 유기 물질을 보상한다. 여기에서 추가적인 유기 물질은 반응 혼합물에 원래 포함되었던 유기 물질과 동일할 수 있다. 이에 의해 상기 포메이트의 연속적인 생산은 장기간에 걸쳐 연장될 수 있다.
a) 단계에 있어서 유기 물질과 촉매의 접촉을 유지하는 것 및/또는 증기로 분리되는 것은 15℃ 내지 119.5℃, 특히 40 내지 95℃, 특히 50 내지 85℃, 특히 55 내지 85℃, 특히 60 내지 83℃에서 일어날 수 있다. 이 온도에서, 상기 반응 혼합물에서의 상기 반응 온도는 충분히 높아서 포름산이 신속히 형성될 수 있다. 60 내지 83℃의 범위의 온도는 포름산과 물 사이의 증기압의 차이가 커지는 데 유리하며, 영기에서 상기 포름산은 높은 증기압을 갖는다. 이것은 포름산 증기-수증기 혼합물에서의 이 온도에서 분리된 포름산 증기압의 비율이 상대적으로 높게 한다. 100℃ 미만의 온도에서 효과적인 증발이 일어나게 하기 위해서는 반응 혼합물에 대해 가하여지는 압력의 저하가 필요하다. 본 발명의 방법에 따른 일 실시양태에 있어서, a) 단계에 따른 증기로의 분리는 따라서 대기압보다 낮은 압력에서 일어난다.
WO 2012/034839 A1에 개시된 바와 같이 유기 물질이 알파-하이드록시알데히드(alpha-hydroxyaldehyde), 알파-하이드록시카르복신산(alpha-hydroxycarboxylic acid), 탄수화물(carbohydrate), 또는 글리코사이드(glycoside) 일 수 있다. 알파-하이드록시알데히드(Alpha-hydroxyaldehydes), 탄수화물(carbohydrates), 및 글리코사이드(glycosides)는 전분(starch), 셀룰로오스 또는 헤미셀룰로오스(hemicellulose)와 같은 재생가능한 자원에 대량 포함되어 있다. 전분(starch), 셀룰로오스 또는 헤미셀룰로오스(hemicellulose)는 작물(crop)이나, 예를 들어 종이 생산과 같은, 산업적인 펄프화의 산물을 통해 대량으로 수득된다.
상기 알파-하이드록시알데하이드(alpha-hydroxyaldehyde), 알파-하이드록시카르복실산(alpha-hydroxycarboxylic acid), 탄수화물(carbohydrate) 또는 글리코사이드(glycoside)는 단당류, 특히 알도오즈(aldose), 이당류, 올리고당류 또는 다당류, 전분(starch), 셀룰루오스, 헤미셀룰루오스, 글루코오스, 수크로오스, 자일로오스, 셀로바이오스(cellobiose), 자일란(xylan), 헤테레오올리고당(hetereooligosaccharide), 헤테로다당류(heteropolysaccharide), 글리콜산(, glycolic acid) 또는 젖산(lactic acid)이거나, 또는 알파-하이드록시 알데하이드(alpha-hydroxy aldehyde) 알파 하이드록시카르복실산(alpha-hydroxycarboxylic acid), 탄수화물 또는 글리코사이드(glycoside) 함유 잔여물(residue), 또는, 특히 재생 가능한, 특히 미처리된 원료(untreated means)일 수 있다. 미처리된(untreated)의 의미는 미리 펄프화되지 않은 것이다. 잔여 물질(residues, residual material) 또는 재생 가능한 원료는 식물, 곰팡이 또는 박테리아 또는 식물, 곰팡이 또는 박테리아, 목재의 성분, 특히 목분(wood flour) 또는 대팻밥(wood shavings), 종이, 또는 폐종이, 조류(algae), 남세균(cyanobacteria) 또는 사일리지(silage) 일 수 있다. 상기 알파 하이드록시 알데하이드(alpha-hydroxy aldehyde), 알파하이드록시 카르복실산(alpha-hydroxycarboxylic acid), 탄수화물 또는 글리코사이드(glycoside)는 상기 성분 중 적어도 두 개의 혼합물을 포함하거나 적어도 상기 물질로부터 또는 혼합물로부터 형성될 수 있다. 상기 알파 하이드록시 알데하이드(alpha-hydroxyaldehyde), 상기 알파하이드록시 카르복실산(alpha-hydroxycarboxylic acid), 탄수화물 또는 글리코사이드(glycoside)는 또한 전술된 물질 중 적어도 둘 이상의 혼합물을 포함하거나, 전술된 물질 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물로부터 형성될 수 있다.
많은 원료(raw material)들은 부산물(byproducts), 예를 들어 종이 생산 및 목재 가공에서의 부산물로서 얻을 수 있다. 따라서, 이들은 본 발명에 따른 공정에 대해 더욱 바람직한 출발 원료로서 유용하다. 본 발명에 따른 상기 공정은 따라서 매우 낮은 비용으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 공정은 a) 단계에 따른 증기의 응축(condensation)이 상기 증기를 물, 수용액 또는 b) 단계에 따른 수용액, 즉, 수성 수산화물(hydroxide) 용액으로 도입함으로써 수행되는 경우 특히 낮은 장치 비용이 요구된다. 소망하는 포메이트는 수성 수산화물 용액의 경우에서 즉시 생성된다. 수산화물(hydroxide)은 암모늄 하이드록사이드(ammonium hydroxide), 알루미늄 하이드록사이드(aluminum hydroxide), 구리 하이드록사이드(copper hydroxide), 니켈 하이드록사이드(nickel hydroxide), 알칼리 토금속 하이드록사이드(alkaline earth metal hydroxide), 알칼리 금속 하이드록사이드(alkaline metal hydroxide), 칼슘 하이드록사이드(calcium hydroxide), 마그네슘 하이드록사이드(magnesium hydroxide), 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide), 포타슘 하이드록사이드(potassium hydroxide) 또는 세슘 하이드록사이드(cesium hydroxide)일 수 있다. 암모늄 하이드록사이드는 포름산과 반응되지 않은 암모늄 하이드록사이드가 증발에 의한 c) 단계 동안 또는c) 단계 이후에, 결과물인 암모늄 포메이트로부터 분리될 수 있는 점에서 특히 유리하다. 만일 b) 단계에서 수산화물이 포름산에 대한 화학양론적인 비율(stoichiometric ratio)로 사용되어 완전히 반응한 경우 또는 적어도 거의 완전히 반응한 경우에는 미반응 수산화물을 분리할 필요가 없다. 만일 수산화물이 포름산에 비해 아화학량론적인 양으로 사용된다면 수산화물의 완전한 반응이 달성될 수 있다. 여기에서 계획된 사용에 따라서, 상기 잔존된, 미반응의 포름산은 장애가 되지 않으며, c) 단계에서 물과 함께 분리될 수 있다. 수산화물의 거의 완전한 반응에 따라서 과량의 수산화물은 생산된 포메이트에 잔존되지만, 계획된 사용에 따른 저해 요인은 아니다.
도식화하여 묘사된 1에 따르면, 제1 용기(8)는 반응 혼합물(10)이 담겨있다. 상기 반응 혼합물(10)은 물, 촉매인 폴리옥소메탈레이트 이온(polyoxometallate ions), 유기 물질 및 촉매의 수단에 의해 유기 물질로부터 생산된 포름산이 포함되어 있다. 상기 반응 혼합물은 열 교환기 (16) 에 의해 78℃ 내지 82℃ 사이의 범위의 온도에서 유지된다. 상기 기질(substrate), 사용된 촉매, 사용된 촉매의 양 및 사용된 촉매의 산화 정도에 따라서 상기 반응 혼합물에 대한 열 공급을 높이거나 낮출 필요가 있다. 상기 반응 혼합물에서의 압력은 대기압 미만으로 충분히 낮추어 포름산 증기-수증기 혼합물(18)이 냉각기(20)에 의해 포름산-물 혼합물(22)로 응축되는데 이것은 제2 용기(23)에 저장된다. 유기 물질(12)이 상기 포름산 생산에 반응된 유기 물질을 보상하기 위해 추가적으로 첨가된다.
수산화물(24), 예를 들어 포타슘 하이드록사이드나 고상(solid) 포타슘 하이드록사이드의 형태로 수산화물이 제2 용기내의 포름산-물 혼합물(22)에 첨가된다. 상기 제2 용기(23)에서 이것은 포름산의 발열 중화에 영향을 미치며 포메이트를 생성한다. 발열 반응 때문에 만일 및 어느 정도 이것이 여전히 필요하다면, 상기 결과물인 포메이트-물 혼합물(26)은 열 교환기(16)에 의해 가열되어 수증기(14)가 생성되고, 냉각기(미도시)에서 응축된 후에 수증기(14)는 반응 혼합물(10)으로 회수된다. 포메이트 또는 농축된 포메이트 용액(28)은 제2 용기에 잔존하게 되며 이것은 제거되기 위해 이송 트롤리(transport trolley) 또는 탱크 트럭(30)으로 이송된다.
도 2에 따른 발명에 따른 방법의 추가적인 실시양태에 있어서, 반응 혼합물(10)의 일부는 상기 용기(8)에서 제거되고, 이것은 상기 반응 혼합물(10)을 포함하는데, 열 교환기(미도시)에 의해서 약 92℃ 내지 97℃의 온도 범위에서 유지되고, 제1 증류 용기(13)으로 이송된다. 거기에서 상기 반응 혼합물(10)이 열 교환기(미도시)에 의해서 약 78℃ 내지 82℃의 온도 범위에서 대기압 보다 낮게 유지되어 포름산 증기-수증기 혼합물(18)이 생성된다. 상기 포름산 증기-수증기 혼합물(18)은 상기 제1 증류 용기(13)으로부터 파이프를 통해 빠져나와서 냉각기(미도시)에서 포름산-물 혼합물(22)로 응축되고 제 2 용기(23)으로 전달된다. 상기 여분의 포름산을 포함하는 잔여물(19) 이외에 잔존된 물, 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ions), 및 유기 물질은 제1 용기의 반응 혼합물(10)으로 회수된다. 유기 물질(12)이 반응 혼합물(10)에 더 공급되어 상기 반응에서 반응된 유기 재료를 보상한다.
수산화물(24)이 제2 용기(23)의 포름산-물 혼합물(22)에 첨가되어 결과물의 중화반응 동안 포메이트가 생성된다. 이 중화반응은 발열반응이기 때문에 상기 포메이트-물 혼합물은 공정 중 가열된다. 상기 결과로 얻어진 수증기(14)는 냉각기(미도시)에 의해 응축된 이후 반응 혼합물(10)으로 회수된다. 상기 제2 용기(10)으로부터의 포메이트-물 혼합물은 제2 증류 용기(27)에 공급된다. 만일 및 어느 정도까지 필요한 경우에는 상기 포메이트-물 혼합물(26)은 히터(미도시)에 의해 가열되어 상기 포메이트-물 혼합물(26)을 함유하는 물(14)이 가능한 감압조건에서 수증기로 빠져나간다. 냉각기(미도시)에서 응축된 이후, 상기 물(14)은 반응 혼합물(10)에 공급된다. 상기 포메이트-물 혼합물(26)은 포메이트가 결정 형태로 존재할 때까지 상기 제2 증류 용기(27)에서 증발될 수 있다. 상기 남은 포메이트 또는 응축된 포메이트 용액(28)은 제거를 위해 제2 증류 용기(27)에서 이송 트롤리(transport trolley) 또는 탱크 트럭(tank truck)(30)으로 이송된다.
도 2에 따른 공정은 도 1에 따른 공정에 비해 설비 비용이 높다. 그러나, 포름산 증기-수증기 혼합물(18)의 증발 온도가 독립적으로 제1 용기(8)에서의 반응 온도에 따라 각각 독립적으로 선택되는 점에서 유리하다. 따라서, 제1 용기(8)에서 더 높은 온도 및 이에 따라 더 높은 반응 속도가 선택될 수 있으며, 최대 가능 비율을 갖는 포름산을 갖는 포름산 증기-수증기 혼합물(18)의 증발에 더 바람직하다.
8 제1 용기(first vessel)
10 반응 혼합물(reaction mixture)
12 추가 유기 물질(further organic material)
13 제1 증류 용기(first distillation vessel)
14 물 /수증기(water/water vapor)
16 열 교환기 (heat exchanger)
18 포름산 증기-수증기 혼합물 (formic acid vapor-water vapor mixture)
19 잔여물 (residue)
20 냉각기 (cooler)
22 포름산-물 혼합물(formic acid-water mixture)
23 제2 용기(second vessel)
24 수산화물 (hydroxide)
26 포메이트-물 혼합물 (formate-water mixture)
27 제2 증류 용기(second distillation vessel)
28 농축된 포메이트 용액 (concentrated formate solution)
30 탱크 트럭 (tank truck)

Claims (11)

  1. 반응 혼합물(10)에서 포메이트를 수득하는 방법이며, 여기에서 촉매로 사용되는 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ion)의 일반 조성식은 [PMoxVyO40]n- 인 것이며, 폴리옥소메탈레이트 이온 (polyoxometallate ion)은 120 °C 미만의 온도에서 유기 물질(organic material) 접촉하여 수용액 중에서 포름산을 형성하고, 여기에서 6　≤　x　≤　11, 1　≤　y　≤　6, x　+　y　=　12 및 3　<　n　<　10 이며, 여기에서 n, x 및 y 는 각각 자연수이고, 상기 공정은 다음의 단계들을 포함하며, 여기에서 상기 유기 물질은 알파-하이드록시알데하이드, 알파-하이드록시카르복실산, 탄수화물 또는 글리코사이드인 것인, 포메이트를 수득하는 방법:
    a) 역 삼투압을 이용하여 및/또는 증기(18)로서 반응 혼합물에서 포름산과 물의 혼합물을 분리하는 단계이며, 상기 증기(18)는 후속적으로 응축되는 것인, 단계,
    b) 상기 물로부터 분리되지 않은 포름산을 수산화물(24)과 수용액에서 반응시켜서 포메이트의 용액을 생산하는 단계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계에서 생성된 용액이 c) 단계에서 역삼투압의 방법 또는 부분적이거나 전체적인 물의 증발에 따라 물(14)을 분리함으로써 응축되는 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    추가적인 물이 반응 혼합물(10)에 투입되어 a) 단계에서 분리된 물을 보상하는 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 분리된 물이 반응 혼합물(10)에 투입되어 a) 단계에서 분리된 물을 보상하는 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    추가적인 유기 물질(12)이 반응 혼합물(10)에 투입되어 반응된 유기 물질을 보상하는 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    a) 단계에 따른 접촉의 유지 및/또는 증기(18)로서의 분리가 15℃ 내지 119.5℃의 온도에서 일어나는 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    a) 단계에 따른 증기(18)로서의 분리가 대기압에 비해 낮은 압력에서 일어나는 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    a) 단계에 따른 증기(18)의 응축이 상기 증기(18)를 물, 수용액 또는 b) 단계에 따른 수용액에 도입함으로써 일어나는 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수산화물(24)는 암모늄 하이드록사이드, 알루미늄 하이드록사이드, 구리 하이드록사이드, 니켈 하이드록사이드, 알칼리 토금속 하이드록사이드, 알칼리 금속 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드 또는 세슘 하이드록사이드인 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 b) 단계의 하이드록사이드(24)는 포름산에 대해 완전히 반응하는 화학양론적 비율(stoichiometric ratio)로 사용되는 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    n은 3+y인 것인, 포메이트를 수득하는 방법.
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