KR102377034B1 - 아릴 카보네이트의 제조를 위한 통합된 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
일 구현예에서, 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법은, 디알킬 카보네이트 및 미반응 알칸올을 포함하는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 생성시키는 단계; 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 증류 컬럼 및 투과증발(pervaporation) 유닛을 포함하는 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 정제하여, 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림 및 제1 정제 알칸올 스트림을 제공하는 단계; 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림과 방향족 알코올을 제2 에스테르교환 촉매의 존재하에 알킬 아릴 카보네이트 반응기에서 반응시켜, 알칸올 생성물 및 미반응 디알킬 카보네이트를 포함하는 알칸올 생성물 스트림, 및 알킬 아릴 카보네이트 및 미반응 방향족 알코올을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 및 상기 알칸올 생성물 스트림을 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 정제하는 단계;를 포함한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2015년 3월 23일자로 출원된 유럽특허출원 제 15382136 호의 이익을 주장한다. 상기 관련 출원은 본 명세서에 인용에 의해 그 전체가 포함된다.
본 개시는 일반적으로 알킬아릴 카보네이트 및 디아릴 카보네이트와 같은 아릴 카보네이트를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 아릴 카보네이트를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
디페닐 카보네이트(DPC)와 같은 디아릴 카보네이트는 폴리카보네이트의 제조에서 중요한 반응물이다. 폴리카보네이트는 비스페놀 A(BPA)와 같은 방향족 디하이드록시 화합물과, DPC와 같은 디아릴 카보네이트의 중합에 의해 제조될 수 있다. 폴리카보네이트는 물리적 및 광학적 특성 측면에서 가치가 있는 유용한 재료이다. 폴리카보네이트에 대한 용도가 증가함에 따라, 디아릴 카보네이트의 효율적인 제조가 더욱 중요하게 되었다. 포스겐-프리(phosgene-free) 공정은, 먼저, 에스테르 교환 촉매의 존재하에 디메틸 카보네이트(DMC)와 같은 디알킬 카보네이트를 페놀과 같은 방향족 알코올과 반응시켜서, 알킬 아릴 카보네이트(예를 들어, 페닐 메틸 카보네이트(PMC)) 및 지방족 1가 알코올(알칸올)(예를 들어, 메탄올 또는 에탄올)을 생성시키는 단계를 포함한다. 제2 단계에서는, 2 분자의 알킬 아릴 카보네이트가 불균등화(disproportionation) 반응을 겪어서, 1 분자의 디아릴 카보네이트(예를 들어, DPC) 및 1 분자의 출발물질 디알킬 카보네이트(예를 들어, DMC)를 생성시킨다.
디알킬 카보네이트 출발물질을 생산하기 위한 포스겐-프리 산업 공정은 알칸올의 산화적 카르보닐화, 알킬 니트레이트 카르보닐화, CO2로부터의 직접 합성, 및 알코올의 에폭사이드 카르보닐화를 포함한다. 에폭사이드 카르보닐화 공정에 있어서, 알킬렌 옥사이드(예를 들어, 에틸렌 옥사이드)를 촉매의 존재하에서 이산화탄소와 반응시켜 알킬렌 카보네이트(예를 들어, 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트)를 생성시키고, 그 다음, 이를 알칸올(예를 들어, 메탄올 또는 에탄올)로 에스테르 교환 반응시켜서, 디알킬 카보네이트(예를 들어, 디메틸 카보네이트) 및 알킬렌 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜)을 생성시키는데, 이것은 그 자체가 가치있는 부산물이 될 수 있다.
이러한 포스겐-프리 산업 공정을 개발하고 개선하기 위한 집중적인 노력에도 불구하고, 고품질의 디아릴 카보네이트(특히, DPC)를 생성시키면서도 감소된 에너지 소비를 갖는, 디아릴 카보네이트를 제조하기 위한 방법 및 장치가 계속해서 요구되고 있다. 이러한 방법 및 장치가 더 낮은 투자 비용으로 채용될 수 있다면 더 유리할 것이다.
본원은 아릴 카보네이트의 제조를 위한 통합된 방법 및 장치를 개시한다.
일 구현예에 있어서, 알킬 아릴 카보네이트의 제조 방법은 하기의 단계들을 포함한다: 디알킬 카보네이트 반응기에서 제1 에스테르 교환 촉매의 존재하에 알킬렌 카보네이트 및 알칸올을 반응시킴으로써, 디알킬 카보네이트 및 미반응 알칸올을 포함하는 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림, 및 알킬렌 글리콜 및 미반응 알칸올을 포함하는 알킬렌 글리콜 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 증류 컬럼 및 투과 증발 유닛을 포함하는 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 상기 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림을 정제함으로써, 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림 및 제1 정제 알칸올 스트림을 제공하는 단계; 알킬 아릴 카보네이트 반응기에서 제2 에스테르 교환 촉매의 존재하에 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림과 방향족 알코올을 반응시킴으로써, 알칸올 생성물 및 미반응 디알킬 카보네이트를 포함하는 알칸올 생성물 스트림, 및 알킬 아릴 카보네이트 및 미반응 방향족 알코올을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 및 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 상기 알칸올 생성물 스트림을 정제하는 단계.
또 다른 구현예에서, 알킬 아릴 카보네이트의 제조 방법은 하기의 단계들을 포함한다: 일산화탄소, 산소 및 알칸올을 촉매의 존재하에서 반응기에서 반응시킴으로써, 디알킬 카보네이트 및 물을 포함하는 미정제 디알킬 카보네이트 스트림, 및 상기 디알킬 카보네이트 및 미반응 알칸올을 포함하는 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림을 생성시키는 단계; 회수 구역에서, 상기 미정제 디알킬 카보네이트 스트림으로부터, 물을 포함하는 물 스트림, 및 상기 디알킬 카보네이트를 포함하는 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 회수하는 단계; 증류 컬럼 및 투과 증발 유닛을 포함하는 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 상기 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림을 정제함으로써, 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림 및 제1 정제 알칸올 스트림을 제공하는 단계; 알킬 아릴 카보네이트 반응기에서 에스테르 교환 촉매의 존재하에 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림, 상기 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합과, 방향족 알코올을 반응시킴으로써, 알칸올 생성물 및 미반응 디알킬 카보네이트를 포함하는 알칸올 생성물 스트림, 및 상기 알킬 아릴 카보네이트 및 미반응 방향족 알코올을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 및 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 상기 알칸올 생성물 스트림을 정제하는 단계.
또 다른 구현예에서, 알킬 아릴 카보네이트의 제조 장치는 디알킬 카보네이트 반응기, 디알킬 카보네이트 정제 구역, 알킬 아릴 카보네이트 반응성 증류 컬럼을 포함한다. 상기 디알킬 카보네이트 반응기는 반응물 입구, 및 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 출구(디알킬 카보네이트 정제 구역의 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 입구와 유체연통됨)를 포함한다. 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역은 증류 컬럼(투과 증발 유닛과 유체연통됨), 상기 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 입구, 제1 정제 디알킬 카보네이트 출구, 및 제1 정제 알칸올 출구를 포함한다. 상기 알킬 아릴 카보네이트 반응성 증류 컬럼은 방향족 알코올 입구, 제1 정제된 디알킬 카보네이트 입구(상기 디알킬 카보네이트 정제 구역의 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 출구와 유체연통됨), 알칸올 생성물 출구(상기 디알킬 카보네이트 정제 구역의 입구와 유체연통됨), 및 알킬 아릴 카보네이트 출구를 포함한다.
앞에서 설명된 특징들 및 다른 특징들은 다음의 도면들 및 상세한 설명에 의해 예시된다.
다음은 도면들에 대한 간략한 설명으로서, 유사한 요소들은 동일 번호로 표시되어 있으며, 이 도면들은 본 명세서에 개시된 예시적 구현예들을 예시하기 위한 것이지 이를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 에폭사이드 카르보닐화 및 에스테르 교환 공정의 일 구현예의 예시이다.
도 2는 알칸올 카르보닐화 공정의 일 구현예의 예시이다.
도 3은 디알킬 카보네이트의 제조를 위한 알킬렌 카보네이트 에스테르 교환 공정을 사용하는 디아릴 제조 공정의 일 구현예의 예시이다.
도 4는 디알킬 카보네이트의 제조를 위한 알칸올 카르보닐화 공정을 이용하는 디아릴 제조 공정의 일 구현예의 예시이다.
도 1은 에폭사이드 카르보닐화 및 에스테르 교환 공정의 일 구현예의 예시이다.
도 2는 알칸올 카르보닐화 공정의 일 구현예의 예시이다.
도 3은 디알킬 카보네이트의 제조를 위한 알킬렌 카보네이트 에스테르 교환 공정을 사용하는 디아릴 제조 공정의 일 구현예의 예시이다.
도 4는 디알킬 카보네이트의 제조를 위한 알칸올 카르보닐화 공정을 이용하는 디아릴 제조 공정의 일 구현예의 예시이다.
아릴 알킬 카보네이트를 제조하는 공정에 있어서, 일반적으로 고압 증류 방법을 사용하여, 예를 들어 미국특허 제 8,049,028 호에 기재된 바와 같이, 디아릴 생성 전에 미반응 알칸올을 분리한다. 예를 들어, 고압 증류 방법은, 알칸올(예를 들어, 메탄올 및 에탄올)과 디메틸 카보네이트를 분리하는데 일반적으로 사용되는데, 이는 이들이 63 ℃ 및 1 bar(abs) 또는 100 kPa(kiloPascal)(abs)에서 공비 혼합물을 형성하기 때문이다(여기서, 약어 "abs"는 절대 압력을 지칭하거나, 또는 완벽한 진공을 기준 0으로 하는 압력을 지칭한다). 그러나, 고압 증류는 에너지 집약적이고 비효율적인 공정(예를 들어, 고품질 스팀에 의존함)일 수 있으며, 이는 높은 운전 비용을 초래할 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 알킬 아릴 카보네이트의 제조를 위한 방법 및 장치는 공정의 전체 효율을 향상시킬 수 있는 것으로 밝혀졌는데(에너지 소비량 및 초기 자본 비용의 절감을 포함), 증류 컬럼 및 투과 증발 유닛을 포함하는 정제 구역을 통한 디알킬 카보네이트로부터의 미반응 알칸올의 분리 공정을 포함한다. 또한, 본 방법은, 디알킬 카보네이트 공정 및 알킬 아릴 카보네이트 공정으로부터의 미반응 알칸올의 회수를 단일 회수 시스템으로 병합시킴으로써, 디알킬 카보네이트 제조 공정 및 알킬 아릴 카보네이트 제조 공정의 통합을 제공할 수 있다. 달리 표현하면, 디알킬 카보네이트 생성 반응기 및 알킬 아릴 카보네이트 생성 반응기로부터의 스트림들은 단일 디알킬 카보네이트 정제 구역으로 보내질 수 있다. 이 유닛으로부터 얻어진 결과물은, 알킬 아릴 카보네이트의 제조에 직접 사용될 수 있는 디알킬 카보네이트-풍부 스트림 및 정제된 알칸올일 수 있다. 알칸올의 순도는 디알킬 카보네이트 정제 구역의 운전 조건을 조절함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 생성물을 분리하고 미반응된 반응물을 재순환시키는 데 필요한 분리 유닛의 수를 줄일 수 있다. 아릴 카보네이트의 제조에 사용될 때, 본 발명의 전체 공정은 더욱 효율적일 수 있고, 비용(예를 들어, 자본 비용, 운전 비용, 유지 비용 등)을 감소시킬 수 있다.
정제된 디알킬 카보네이트 스트림(46)을 생성하기 위한 에폭사이드 카르보닐화 및 에스테르 교환 반응 공정(10)이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 공정(10)에서, 알킬렌 옥사이드 스트림(12)은 촉매의 존재하에 반응기 구역(20)에서 이산화탄소 스트림(14)과 반응하여 알킬렌 카보네이트 스트림(22)을 생성할 수 있다. 그 다음, 알킬렌 카보네이트 스트림(22)은 에스테르 교환 촉매의 존재하에 제2 반응기 구역(30)에서 알칸올 스트림(24)과 에스테르 교환 반응을 일으켜, 디알킬 카보네이트, 알킬렌 글리콜 및 미반응 알칸올을 함유하는 미정제 알킬 카보네이트 스트림(32)을 생성한다. 에스테르 교환 반응의 수율은 평형 전환에 의해 제한될 수 있기 때문에, 몰 과량의 알칸올 스트림(24)이 이 열역학적 한계를 극복하기 위해 사용될 수 있다. 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(32)에 존재하는 미반응 알칸올은 미반응 알칸올 스트림(42)으로서 분리 구역(40)으로부터 회수될 수 있고, 디알킬 카보네이트 제조 공정으로 재순환될 수 있다. 선택적으로(optionally), 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(32)에 존재하는 알킬렌 글리콜은 알킬렌 글리콜 스트림(44)에서 회수되어, 정제된 디알킬 카보네이트 스트림(46)을 디아릴 카보네이트 제조 공정에 제공할 수 있다.
정제된 디알킬 카보네이트 스트림(76)을 제조하기 위한 알칸올 카르보닐화 공정(50)이 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 알칸올 카르보닐화 공정(50)에서, 일산화탄소 스트림(52)은 반응기 구역(60)에서 촉매(예를 들어, 염화 구리)의 존재하에 알칸올 스트림(54) 및 산소를 함유하는 스트림(56)과 반응함으로써, 디알킬 카보네이트, 미반응 알칸올 및 물을 함유하는 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(62)을 생성할 수 있다. 알칸올 카르보닐화 공정(50) 후에, 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(62)에 존재하는 미반응 알칸올은 분리 구역(70)에서 미반응 알칸올 스트림(72)으로서 회수될 수 있고, 다시 디알킬 카보네이트 제조 공정으로 재순환될 수 있다. 선택적으로(optionally), 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(62)에 존재하는 물은 분리 구역(70)에서 물 스트림(74)으로부터 회수되어, 정제된 디알킬 카보네이트 스트림(76)을 디아릴 카보네이트 제조 공정에 제공할 수 있다.
이들 방법 중 하나에 의해 제조된 디알킬 카보네이트는 디아릴 카보네이트 제조 공정에서 디아릴 카보네이트로 전환될 수 있다. 디아릴 카보네이트 제조 공정에서, 디알킬 카보네이트는 에스테르 교환 촉매의 존재하에 방향족 알코올과 반응하여 알킬 아릴 카보네이트 및 알칸올을 생성시킬 수 있다. 알킬 아릴 카보네이트의 불균등화(disproportionation)를 통해 디아릴 카보네이트를 생성시킬 수 있다. 디알킬 카보네이트의 에스테르 교환 반응에서 알칸올과 디알킬 카보네이트의 공비 혼합물이 또한, 발생한다.
본 명세서에 개시된 구성요소, 공정 및 장치의 더욱 완벽한 이해는 도 3 및 4를 참조하여 얻을 수 있는데, 이때, 도 3 및 4는 간편함 및 본 개시의 용이한 예시에 기초하는 개략적인 표현이며, 따라서, 장치 또는 그 구성요소의 상대적인 크기 및 치수를 나타내고자 하거나, 및/또는, 예시적 구현예의 범위를 한정 또는 제한하고자 의도된 것은 아니다.
명료성을 위해 하기의 설명에서 특정 용어가 사용되었지만, 이들 용어는 도면에서 예시를 위해 선택된 구현예의 특정 구조만을 언급하려는 것이지, 본 개시의 범위를 한정하거나 제한하려는 것은 아니다. 다양한 공급물, 생성물 및 재순환 스트림이 첨부된 도면에 나타나 있다. 또한, 주목되어야 하는 바와 같이, 당해 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바에 따르면, 특정 컬럼의, 예를 들어, "상단부", "중간", "하단부" 또는 "측면부"인 것으로 본 명세서에 기재된 바와 같은 다양한 스트림/라인의 위치는 상대적이며, 이는 재료가 도입되거나 회수되는 실제 위치가 특정 컬럼에서 유지되는 조건에 의존하기 때문이다. 예를 들어, 컬럼의 "하단부"에 들어가는 스트림은 실제로는, 섬프(sump)보다 여러 단 높은 위치(컬럼의 리보일러 포함)에서 들어갈 수 있고, 컬럼의 "상단부"를 빠져나가는 라인/스트림은 실제로는, 최상부 단보다 여러 단 낮은 위치(컬럼의 응축기 포함)에서 빠져나갈 수 있다. 따라서, 본 명세서에서의 그러한 용어는 다양한 컬럼 및 라인/스트림에 관한 일반적인 방향을 기술하기 위한 용이한 참조를 위해 포함되며, 이러한 용어는 하나의 정확한 위치로 제한하려는 것이 아니다. 또한, 설명의 목적으로, 도면 및 그 설명이 반응 용기 또는 혼합 용기와 같은 단일 용기를 묘사할 수 있지만, 적합한 경우 직렬 또는 병렬로 다수의 용기를 사용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 각각의 라인의 흐름 방향은 각각의 도면에 표시되어 있다. 다양한 밸브, 히터, 펌프, 열교환기, 피팅(fitting) 등이, 설계를 특정 설치에 적응시키는 경우, 도시된 공급/재순환 라인과 함께, 선택적으로(optionally) 포함될 수 있다.
도면의 반응기 및 유닛은 반응물 및/또는 생성물을 포함하는 스트림을 수송하는 일련의 공급/재순환 라인에 의해 상호 연결될 수 있다. 인식되는 바와 같이, 반응 공급물의 온도, 압력 및 몰비와 같은, 도면에 도시된 반응기 및 유닛의 조건은, 과도한 실험 없이 생성물의 농도를 감소시키거나 달리 조절하도록 선택 및 최적화될 수 있다. 도면에 도시된 장치는, 본 명세서에 개시된 구현예에 따라 디아릴 카보네이트(예를 들어, DPC)를 생성하는 방법에 따라 사용될 수 있다. 공정의 설명이 연속 공정에 관한 것이지만, 임의의 하나 이상의 단계는 회분 방식(batch-wise)으로 수행될 수 있다.
도 3은 디알킬 카보네이트의 제조를 위한 알킬렌 카보네이트 에스테르 교환 공정을 이용하는 시스템(200)을 개략적으로 도시한다. 시스템(200)은 3개의 반응기(210, 240 및 280), 2개의 분리된 공비 혼합물 스트림들의 정제를 위한 디알킬 카보네이트 정제 구역(260), 및 선택적인(optional) 알킬렌 글리콜 정제 유닛(230)을 포함한다.
도 4는 디알킬 카보네이트의 제조를 위한 알칸올 카르보닐화 공정을 이용하는 시스템(300)을 개략적으로 도시한다. 시스템(300)은 2개의 반응기(340 및 380), 2개의 분리된 공비 혼합물 스트림들의 정제를 위한 디알킬 카보네이트 정제 구역(360), 및 선택적인(optional) 물 회수 구역(330)을 포함한다.
유리하게는, 디알킬 카보네이트 정제 구역(260, 360)은 디알킬 카보네이트 생산 설비 및 알킬 아릴 카보네이트 또는 디아릴 카보네이트 생산 설비로부터 알칸올을 회수할 수 있다. 주목되는 바와 같이, 반응기(210, 240, 280, 340 및 380)는 각각 하나 이상의 반응성 증류 컬럼을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 정류 구역(rectification section), 및 화학 반응이 발생할 수 있는 반응 구역을 포함한다. 일반적으로, 컬럼의 반응 구역은, 적어도 하나의 반응성 증류 단(stage)을 제공하기 위한 패킹 또는 고정된 내부 구조물("내부 구조물(internal)"은 본 명세서에서 기체와 액체가 실제로 서로 접촉하게 되는 증류 컬럼 내의 부품을 지칭함)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 컬럼의 반응 구역은 5 개 이상의, 예를 들어 5 내지 60 개의 반응 단(reactive stage), 및 구체적으로 10 개 이상의, 예를 들어 10 내지 40 개의 증류 단(distillation stage)을 제공할 수 있다. 공지된 덤프 패킹(dumped packing) 및/또는 배열 패킹(arranged packing)이 사용될 수 있다. 특히, 큰 표면적, 양호한 젖음성 및 액상의 체류 시간을 갖는 패킹, 예를 들어, 노볼락스 링(Novolax rings), CY 패킹이 사용될 수 있다. 트레이 컬럼과 같은 고정된 내부 구조물도 사용할 수 있으며, 구체적인 예에는 체 트레이(sieve tray), 밸브 트레이(valve tray) 및 버블캡 트레이(bubble-cap tray)가 포함된다.
알킬렌 글리콜 정제 유닛(230)은 고압 증류 컬럼을 포함할 수 있다. 물 회수 구역(330)은 하나 이상의 증류 컬럼을 포함할 수 있다. 그러한 컬럼은 동시 화학 반응을 일으키지 않으면서, 끓는점에 기초한 물질의 분리를 수행할 수 있다.
디알킬 카보네이트 정제 구역(260, 360)은 증류 컬럼(270, 370) 및 투과 증발 유닛(290, 390)을 포함할 수 있다. 증류 컬럼(270, 370)은 대기 압력에서 명목상 운전될 수 있고, 투과 증발 유닛(290, 390)에 공급물 스트림을 제공할 수 있으며, 투과 증발 유닛(290, 390)은, 물질전달 선택 장벽 장치(예를 들어, 막)를 통한 물질전달 차이에 기초하여, 공급 혼합물의 화학종을 분리할 수 있다.
시스템(200)의 운전에 있어서, 알킬렌 카보네이트 스트림(202)은 알킬렌 카보네이트(예를 들어, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 등)를 포함하고, 알칸올 스트림(204)은, 신선하거나, 재순환되거나, 또는 이들의 조합일 수 있는 알칸올(예를 들어, 메탄올, 에탄올, 등)을 포함한다. 알킬렌 카보네이트 스트림(202) 및 알칸올 스트림(204)은 반응성 증류 컬럼일 수 있는 디알킬 카보네이트 반응기(210)에 연속적으로 공급될 수 있다. 에스테르 교환 반응은 알킬렌 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜) 및 디알킬 카보네이트(예를 들어, 디메틸 카보네이트)를 제조하기 위해 촉매의 존재하에서 수행될 수 있다. 촉매가 균질한 경우, 촉매는 알킬렌 카보네이트 또는 알칸올과 함께 공급될 수 있거나, 또는 둘 다와 상이한 위치에서 공급될 수 있다. 촉매가 불균질인 경우, 촉매는 디알킬 카보네이트 반응기(210)의 원하는 위치에 원하는 양으로 패킹될(packed) 수 있다. 일 구현예에서, 촉매는 촉매 베드(catalyst bed) 상에 고정화된 불균질 촉매(heterogeneous catalyst)이다.
고비점 온도를 갖는 반응 혼합물(즉, 디올을 함유하는 알킬렌 글리콜 생성물 스트림(212))은 디알킬 카보네이트 반응기(210)의 하단부로부터 액체 형태로 연속적으로 배출될 수 있고, 저비점 반응 혼합물(즉, 디알킬 카보네이트 생성물 및 미반응 알칸올을 함유하는 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림(206))은 디알킬 카보네이트 반응기(210)의 상부로부터 기체 형태로 연속적으로 배출될 수 있다.
디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림(206)은 디알킬 카보네이트 정제 구역(260)으로 공급될 수 있는데, 이때, 증류 컬럼(270)의 입구, 투과 증발 유닛(290)의 입구, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합의 위치에서 공급될 수 있다. 디알킬 카보네이트 정제 구역(260)은 하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 증류 컬럼(270) 및 투과 증발 유닛(290)을 포함할 수 있다. 디알킬 카보네이트 정제 구역(260)은 공비 혼합물 스트림(알칸올 생성물 스트림(224) 및 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림(206))을, 알칸올을 주성분으로 함유하는 제1 정제 알칸올 스트림(291), 및 디알킬 카보네이트를 주성분으로 함유하는 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234)으로 분리할 수 있다. 제1 정제 알칸올 스트림(291)은 선택적으로(optionally), 디알킬 카보네이트 반응기(210)로 재순환될 수 있다. 상기 시스템(200)은 선택적으로(optionally), 추가 디알킬 카보네이트의 공급원을 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)에 제공할 수 있는 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림(242)을 포함할 수 있다. 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림(242)은 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234)과 혼합되거나 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)에 개별적으로 공급될 수 있다.
시스템(300)의 운전에 있어서, 디알킬 카보네이트 반응기 구역(310)은, 알칸올 카르보닐화 공정에서, 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림(306) 및 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(304)을 제공하는데 사용될 수 있다. 디알킬 카보네이트 반응기 구역은 하나 이상의 반응기 및 하나 이상의 분리 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 디알킬 카보네이트 반응기 구역(310)은 디알킬 카보네이트 반응기(312) 및 2개의 분리 컬럼(314 및 315)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 스트림이 디알킬 카보네이트 반응기로 들어갈 수 있으며, 도 4는 디알킬 카보네이트 반응기(312)로 들어가는 스트림(302)을 도시한다. 반응물 스트림(302)은 일산화탄소, 알칸올 및 산소를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 일산화탄소, 알칸올 및 산소는 개별적 스트림으로서 디알킬 카보네이트 반응기(312)로 유입될 수 있다. 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림(306)은 디알킬 카보네이트 정제 구역(360)에 공급될 수 있는데, 이때, 증류 컬럼(370)의 입구, 투과 증발 유닛(390)의 입구, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합의 위치로 공급될 수 있다. 디알킬 카보네이트 정제 구역(360)은 공비 혼합물 스트림(알칸올 생성물 스트림(324) 및 디알킬 카보네이트 공비 혼합물 스트림(306))을, 알칸올을 주성분으로 함유하는 제1 정제 알칸올 스트림(391), 및 디알킬 카보네이트를 주성분으로 함유하는 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(334)으로 분리할 수 있다. 제1 정제 알칸올 스트림(391)은 선택적으로(optionally), 디알킬 카보네이트 반응기 구역(310)으로 재순환될 수 있다.
알킬 아릴 카보네이트(예를 들어, 메틸 페닐 카보네이트)를 제조하는 반응은 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240,340)에서 수행될 수 있으며, 이는, 예를 들어, 알킬 아릴 반응성 증류 컬럼일 수 있다. 방향족 알코올 공급물 스트림(222,322)은 에스테르 교환 촉매 및 방향족 알코올(예를 들어, 페놀)을 포함할 수 있으며, 이는 신선하거나, 재순환되거나, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 방향족 알코올을 함유하는 방향족 알코올 생성물 스트림(236, 336)은, 신선한 방향족 알코올 공급물에 더하여 또는 그 대신에, 디아릴 카보네이트 반응기(280,380)로부터 재순환될 수 있다. 알킬 아릴 카보네이트, 디알킬 카보네이트의 제조를 위한 또 다른 출발 물질이 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234,334)에 제공될 수 있으며, 이는 디알킬 카보네이트 정제 구역(260,360)으로부터 재순환될 수 있다.
제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234, 334)은, 예를 들어 리보일러에 직접 공급되는 것을 포함하여, 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)의 하단부에 공급될 수 있다. 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234, 334)은 액체, 증기 또는 2상(예를 들어, 액체 및 증기)일 수 있다. 방향족 알코올 공급 스트림(222, 322)은, 예를 들어, 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)의 중간 구역 내로, 또는 반응성 증류 구역의 상단부 또는 그 근처의 위치로, 액체로서 공급될 수 있다. 방향족 알코올 공급 스트림(222, 322) 및 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234, 334)의 공급 속도는, 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340) 내로 도입되는 디알킬 카보네이트 대 방향족 알코올의 몰비가 0.1 내지 10, 구체적으로는 0.5 내지 5, 더욱 구체적으로는 0.5 내지 3이 될 수 있도록, 설정될 수 있다. 디알킬 카보네이트는 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234, 334)을 통해 과량으로 제공될 수 있는데, 이는, 디알킬 카보네이트가 반응물 및 스트리핑 작용제(stripping agent) 둘 다로서 작용할 수 있고, 그 결과, 에스테르 교환 반응에서 생성된 알칸올의 제거가 용이해지기 때문이다. 이러한 제거는 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)에서 알킬 아릴 카보네이트의 생성 속도를 증가시킬 수 있다.
에스테르 교환 반응은 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)에서, 예를 들어, 100 ℃ 이상의 온도, 예를 들어 130 ℃ 이상의 온도, 또는 140 ℃ 이상의 온도, 또는 100 ℃ 내지 300 ℃의 온도, 또는 110 ℃ 내지 270 ℃의 온도, 또는 120 ℃ 내지 250 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)의 상단부에서의 운전 압력은 0.5 bar(g)(50 kPa(g)) 이상, 예를 들어 2 bar(g)(200 kPa(g)) 이상, 또는 3 bar(g)(300 kPa(g)) 이상일 수 있다(여기서, 약어 "g"는 게이지 압력을 지칭하며, 또는 해수면 대기압을 기준 0으로 하는 압력을 지칭한다). 반응 생성물 및 미반응 출발물질은, 알칸올 생성물 스트림(224,324) 및 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림(226,326)을 통해, 연속적 방식으로 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)로부터 제거될 수 있다. 알칸올 생성물 스트림(224, 324)은 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)의 상단부로부터 배출될 수 있다. 알칸올 생성물 스트림(224,324)은 미반응 디알킬 카보네이트, 및 에스테르 교환 반응에서 생성된 알칸올뿐만 아니라, 방향족 알코올과 같은 다른 반응물 및 부산물을 포함할 수 있다.
알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)는 정류 구역(rectification section) 및 반응 구역을 가질 수 있다. 정류 구역은, 반응물들 중 적어도 하나의 공급 지점 위의 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)의 상부 구역이고, 예를 들어 패킹(packing) 또는 트레이(tray)를 포함할 수 있다. 화학 반응은 일반적으로 정류 구역에서 발생하지 않는 것으로 생각된다. 정류 구역의 존재는 알칸올 생성물 스트림(224,324) 중의 방향족 알코올의 양에 영향을 미칠 수 있다. 대안적으로, 알칸올 생성물 스트림(224,324)은 선택적으로(optionally), 처리 및 회수를 위해, 선택적(optional) 정류 컬럼(미도시)으로 먼저 전달될 수 있다.
정류 구역 및 선택적(optional) 정류 컬럼은 또한, 예를 들어 3개 이상의, 구체적으로 5개 이상의, 더욱 구체적으로 5개 내지 50개의 증류 단을 제공하기 위한 패킹 또는 고정된 내부 구조물을 구비할 수 있다. 예를 들어, 공지된 덤프 패킹 및/또는 배열 패킹이 사용될 수 있다.
선택적(optional) 정류 컬럼(미도시)의 온도 프로파일은 10 ℃ 이상, 예를 들어 50 ℃ 이상, 또는 10 ℃ 내지 200 ℃, 또는 50 ℃ 내지 110 ℃일 수 있다. 선택적(optional) 정류 컬럼의 운전 압력은 0.1 bar(g)(10 kPa(g)) 이상, 예를 들어 0.5 bar(g)(50 kPa(g)) 이상, 또는 0.1 bar(g) 내지 10 bar(g)(10 kPa(g) 내지 1000 kPa(g)), 또는 0.5 bar(g) 내지 3 bar(g)(50 kPa(g) 내지 300 kPa(g))일 수 있다.
알칸올 생성물 스트림(224,324)은 에스테르 교환 공정에서 생성된 알칸올과 디알킬 카보네이트의 공비 혼합물을 포함할 수 있고, 뿐만 아니라, 미량 또는 더 많은 양의 방향족 알코올을 포함할 수 있다. 알칸올 생성물 스트림(224, 324)은 디알킬 카보네이트 정제 구역(260, 360)에 공급될 수 있으며, 여기서 알칸올은 제1 정제 알칸올 스트림(291,391)에서 회수될 수 있고, 디알킬 카보네이트는 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234, 334)에서 회수될 수 있다.
예를 들어, 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)의 하단부로부터(예를 들어, 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)가 알킬 아릴 반응성 증류 컬럼을 포함하는 경우에는 리보일러로부터) 인출될 수 있는 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림(226, 326)은, 하나 이상의 미반응 출발 물질, 알킬 아릴 에테르, 및 촉매와 조합하여, 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240,340)에서 생성된 알킬 아릴 카보네이트를 포함할 수 있다. 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림(226,326)은 디아릴 카보네이트의 제조에 사용하기에 적합할 수 있다. 그러나, 본원에 기재된 바와 같이 제조된 알킬 아릴 카보네이트는 다른 목적, 예를 들어, 용매로서 또는 다른 화합물 또는 폴리머의 제조에서 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
디아릴 카보네이트(예를 들어, DPC)의 제조에서, 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림(226,326)은 반응성 증류 컬럼일 수 있는 디아릴 카보네이트 반응기(280, 380)의 입구로 공급될 수 있으며, 그 결과, 알킬 아릴 카보네이트의 불균등화에 의해 디아릴 카보네이트(예를 들어, 디페닐 카보네이트)가 생성될 수 있다. 디아릴 카보네이트 반응기(280,380)는 원하는 디아릴 카보네이트 생성물 쪽으로 반응을 더 진행시키는데 효과적인 조건 하에서 운전될 수 있고, 이 때, 생성물로부터 다른 물질을 분리하여 재순환시킬 수 있다. 잔류 촉매, 미반응 알킬 아릴 카보네이트, 및 고비점 부산물과 함께 생성된 디아릴 카보네이트를 포함하는 디아릴 카보네이트 생성물 스트림(238, 338)은 디아릴 카보네이트 반응기(280,380)의 하단부에서 제거될 수 있다. 디아릴 카보네이트 생성물 스트림(238, 338)은 추가적인 정제가 필요한 경우 선택적으로(optionally) 추가로 정제될 수 있다. 또한, 할로겐을 함유하지 않는 출발 물질 및 촉매를 사용하여 본 공정에서의 반응을 수행하기 때문에, 본 공정에서 생성된 디알킬 카보네이트는 할로겐을 함유하지 않도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 디아릴 카보네이트 생성물 스트림(238, 338)은 97 wt% 이상, 또는 99 wt% 이상, 또는 99.9 wt% 이상의 농도를 가질 수 있고, 이 때, 할로겐 함량은, 중량 기준으로, 0.5 ppm(parts per million) 이하, 또는 0.1 ppm이하, 또는 1 ppb(part per billion) 이하일 수 있다.
미반응 방향족 알코올 출발 물질, 디알킬 카보네이트, 및 부산물 알킬 아릴 에테르를 포함하는 방향족 알코올 생성물 스트림(236, 336)은 디아릴 카보네이트 반응기(280,380)의 상단부로부터 제거될 수 있다. 일 구현예에서, 방향족 알코올 생성물 스트림(236, 336)은 별도로, 또는 방향족 알코올 공급물 스트림(222, 322)과 혼합되어, 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)로 재순환될 수 있다.
디아릴 카보네이트 반응기(280,380)는 90 ℃ 이상, 예를 들면, 100 ℃ 이상, 또는, 110 ℃ 이상, 또는 100 ℃ 내지 140 ℃, 또는 120 ℃ 내지 250 ℃, 또는 110 ℃ 내지 240 ℃의 온도에서 운전될 수 있다. 디아릴 카보네이트 반응기(280,380)의 운전 압력은 10 mbar(g) (1 kPa(g)) 이상일 수 있으며, 예를 들어, 50 mbar(g) (5 kPa(g)) 이상, 또는, 100 mbar(g) (10 kPa(g)) 이상, 또는 50 mbar(g) 내지 3 bar(g) (5 kPa(g) 내지 300 kPa(g)), 또는 50 mbar(g) 내지 1 bar(g) (5 kPa(g) 내지 100 kPa(g)), 또는 200 mbar(g) 내지 900 mbar(g) (20 kPa(g) 내지 90 kPa(g))일 수 있다.
도 3에서 기술한 바와 같이, 디알킬 카보네이트 반응기(210)로부터의 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림(206) 및 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)로부터의 알칸올 생성물 스트림(224) 둘 모두를 동일한 정제 공정으로 향하게 할 수 있으며, 특히 디알킬 카보네이트 정제 구역(260)으로 향하게 할 수 있는데, 거기에서 디알킬 카보네이트 및 알칸올이 제1 정제 알칸올 스트림(291) 및 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234)으로 분리된다. 선택적으로(optionally), 시스템(200)에서, 알킬렌 글리콜 생성물 스트림(212)은 알킬렌 글리콜 정제 유닛(230)으로 공급될 수 있고, 이는 고압 증류 컬럼일 수 있으며, 여기서 미반응 알칸올은 정제 알킬렌 글리콜 스트림(212)으로부터 분리되고 제2 정제 알칸올 스트림(208)으로 재순환될 수 있으며, 예를 들어, 디알킬 카보네이트 반응기(210)에 공급될 수 있다.
도 2에 기술한 바와 같이, 물이 알칸올 카르보닐화 공정에서 생성되기 때문에, 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(304)은 디알킬 카보네이트, 미반응 알칸올, 및 물을 포함할 수 있다. 도 4는, 선택적인(optional) 물 회수 구역(330)을 통해 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(304)을 통과시킴으로써, 물이 선택적으로(optionally) 물 스트림(316)으로 회수될 수 있음을 도시한다. 물 회수 구역(330)은 분리 장치, 예를 들어, 증류 컬럼(320) 및 증류 컬럼(350)을 포함할 수 있고, 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림(342)을 알킬 아릴 제조 반응기(340) 및 물 스트림(316)에 제공할 수 있다.
미정제 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림(304)으로부터 선택적으로(optionally) 물을 회수하는 것과 더불어, 물 회수 구역(330)은 디알킬 정제 구역 (360)으로부터 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(334)의 일부 또는 전부를 선택적으로(optionally) 수용할 수 있고(도 4에 점선으로 도시됨), 이 추가적인 스트림으로부터 물을 제거할 수 있다. 이러한 방식으로, 물 회수 구역(330)은 디알킬 카보네이트 및 물을 함유하는 하나 이상의 스트림으로부터 물을 제거하는데 사용될 수 있고, 알킬 아릴 제조 칼럼(340)에 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림(342)을 공급할 수 있다.
알칸올 카르보닐화 공정은 디알킬 카보네이트 및 알칸올을 포함할 수 있는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림(306)을 생성할 수 있다. 이 스트림은 알칸올을 회수하고 디알킬 카보네이트를 정제하기 위해 분리 공정을 거칠 수 있다. 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림(306)은 디알킬 카보네이트 정제 구역(360)으로 보내질 수 있는데, 여기에서 제1 정제 알칸올 스트림(391) 및 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(334)으로 분리될 수 있다. 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(334)은 알킬 아릴 카보네이트 반응기(340)에 직접 공급되거나, 물 회수 구역(330)으로 재순환되거나, 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(304)과 결합되거나, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합일 수 있다. 별도의 스트림으로서 또는 미정제 디알킬 카보네이트 스트림(304)과 결합된 스트림으로서, 물 회수 구역(330)으로 재순환될 때, 스트림에 존재할 수 있는 물은 알킬 아릴 카보네이트 반응기(340)에 디알킬 카보네이트를 공급하기 전에 제거될 수 있으며, 이는 알킬 아릴 카보네이트 전환율을 향상시킬 수 있다.
일 구현예에서, 디알킬 카보네이트 정제 구역(260, 360)은 증류 컬럼(270, 370) 및 투과증발 유닛(290, 390)을 포함할 수 있다. 증류 컬럼(270, 370)은 스트리핑 구역 및 농축 구역을 포함하는 연속 다단 증류 컬럼을 포함할 수 있다. 연속 다단 증류 컬럼은 각각의 스트리핑 구역 및 농축 구역에서 내부 구조물(internal)(즉, 기체 및 액체가 실제로 서로 접촉하게 되는 증류 칼럼 중의 부분)로서 트레이 또는 패킹을 포함할 수 있다. 트레이의 예는 버블-캡(bubble-cap) 트레이, 체 트레이, 리플(ripple) 트레이, 밸러스트(ballast) 트레이, 밸브 트레이, 역류 트레이, 유니프랙스(Unifrax) 트레이, 슈퍼프랙(Superfrac) 트레이, 맥스프랙(Maxfrac) 트레이, 이중 흐름 트레이, 그리드 플레이트 트레이, 터보그리드 플레이트 트레이, 키텔(Kittel) 트레이 등을 포함할 수 있다. 패킹의 예는 랜덤 패킹(예를 들어, 래쉬그(Raschig) 링, 레싱(Lessing) 링, 폴(Pall) 링, 베를(Berl) 안장, 인타록스(Intalox) 안장, 딕슨(Dixon) 패킹, 맥마혼(McMahon) 패킹 또는 헬리-팩(Heli-Pak)), 또는 구조화된 패킹(예를 들어, 멜라팩(Mellapak), 젬팩(Gempak), 테크노-팩(Techno-pack), 플렉시팩(Flexipac), 슐저(Sulzer) 패킹, 굿롤(Goodroll) 패킹 또는 글릿쉬그리드(Glitschgrid))을 포함할 수 있다. 트레이 부분 및 패킹으로 충전된 부분을 모두 갖는 다단 증류 컬럼이 또한 사용될 수 있다. 연속 다단 증류 컬럼의 스트리핑 구역 및 농축 구역 둘 모두의 내부 구조물은 트레이일 수 있다. 그 각각이 체 부분과 하강관(downcomer) 부분을 갖는 체 트레이(sieve tray)들이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 체 부분에 평방 미터 당 150 내지 1200 개의 구멍(구멍/m2), 또는 체 부분에 200 내지 1100 구멍/m2, 또는 250 내지 1000 구멍/m2을 갖는 체 트레이가 사용될 수 있으며, 여기서 각 체 트레이의 구멍 당 단면적은 0.5 내지 5 평방 센티미터(cm2), 또는 0.7 내지 4 cm2, 또는 0.9 내지 3 cm2이다. 증류 컬럼(260)은 대기압에서, 또는 대기압 근처에서, 예를 들어, 0.8 바(abs) 내지 1.2 바(abs)에서 운전될 수 있다.
투과증발 유닛(290, 390)은 막 또는 유사한 물질전달 선택적 배리어(barrier) 장치를 포함할 수 있다. 선택적 배리어는 임의의 형상, 예를 들어, 평판형, 원뿔형, 원통형, 튜브형, 나선형, 등등으로 배열될 수 있다. 선택적 배리어는 물결모양(undulation), 주름(corrugation), 플리츠 주름(pleat), 선택적 배리어의 물질전달 표면적을 증가시키는 다른 형태, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 선택적 배리어는 인라인 필터로서 배열될 수 있는데, 이것은 선택적 배리어에 의해 분리되는 잔류물 공동(retentate cavity) 및 투과물 공동(permeate cavity)을 형성한다. 일 구현예에서, 선택적 배리어는 나선형으로 감겨진 시트로 배열될 수 있는데, 이것은 선택적 배리어를 이격시키고 감겨진 선택적 배리어의 인접한 층들 사이에서 투과물 및/또는 잔류물 흐름을 허용하는 스페이서(spacer) 층을 더 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 선택적 배리어는 튜브 벽으로서 배열될 수 있는데, 여기에서 튜브는 튜브 벽을 통과하는 투과물의 물질전달을 허용하는 다공성 코어를 가질 수 있다(예를 들어, 투과물은 다공성 코어 내로 통과할 수 있고, 반면에 잔류물은 코어 외부에 남아 있거나, 또는 그 반대의 경우도 있을 수 있다).
선택적 배리어는 임의의 흐름 구성으로, 예를 들어, 교차흐름(cross-flow), 데드엔드(dead-end) 흐름, 향류(counter-flow), 병류(co-flow), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 교차흐름 구성에서 공급물 흐름은 선택적 배리어의 표면에 접선방향(tangential)일 수 있다(예를 들어, 실린더를 형성하는 나선형으로 감겨진 막(이때, 공급물 흐름은 막의 표면을 가로 질러 이 실런더를 통해 축 방향으로 형성됨)). 또 다른 흐름 구성에서 공급물 흐름의 방향은 선택적 배리어의 표면에 수직일 수 있다. 선택적 배리어는 선택적 배리어의 측면 상에 배치된 스페이서 층에 인접할 수 있는데, 이는, 정제 유닛을 통한 연속 흐름을 허용할 수 있는 흐름 통로(예를 들어, 투과물 흐름 통로, 잔류물 흐름 통로, 또는 양자 모두)의 흐름 단면적을 증가시킬 수 있다. 스페이서 층은, 선택적 배리어 및 개방 체적에 기계적 지지를 제공할 수 있는 다공성 기재를 포함할 수 있으며, 그에 따라, 스페이서 층을 통한 흐름 통로를 제공할 수 있다. 선택적 배리어 0.5 마이크로미터(㎛) 미만, 예를 들어, 0.01 ㎛ 내지 0.4 ㎛, 또는 0.05 ㎛ 내지 0.15 ㎛의 두께(가장 짧은 치수를 따라 측정됨)를 갖는 선택층(selective layer)을 포함할 수 있다.
투과증발 유닛은, 공급물 스트림의 성분들을 선택적 배리어를 통해 투과시키고 증발시킴으로써, 공급물 스트림의 성분들을 분리할 수 있다. 유리하게도, 투과증발 유닛은 그들의 휘발성의 차이(예를 들어, 증류)에 의존하기보다는 선택적 배리어를 통한 개별 성분들의 물질전달 속도의 차이에 기초하여 공급물 스트림을 분리할 수 있다. 공급물 스트림의 개별 성분들의 물질전달 속도는 선택적 배리어의 양쪽 측면 상의 액체 공급물 및 증기 투과물 중의 화학종의 화학적 포텐셜 차이의 함수일 수 있다.
선택적 배리어는 공비 알칸올 및 디알킬 카보네이트 혼합물을 분리할 수 있는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 선택적 배리어는 세라믹 물질, 폴리머 물질, 소수성 물질, 친수성 물질, 나노-다공성 물질(예를 들어, 100 나노미터 이하의 기공 크기를 가짐), 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 선택적 배리어는 폴리아크릴로니트릴 지지층을 포함할 수 있으며, 여기서 폴리아크릴로니트릴은 5,000 내지 100,000 달톤, 구체적으로, 20,000 내지 60,000 달톤의 수평균 분자량을 가질 수 있다. 지지층은 40 내지 80 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 지지층은 500 Å 미만의 기공 크기를 가질 수 있다.
선택적 배리어는 폴리(비닐 알코올)(PVA) 및 폴리(아크릴산)(PAA) (예를 들어, 폴리(메타크릴산)) 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 선택층을 포함할 수 있다. PVA는 폴리스티렌 또는 폴리카보네이트 표준시료에 기초하여 20,000 내지 200,000 달톤, 구체적으로, 96,000 내지 115,000 달톤의 수평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다. PAA는 폴리스티렌 또는 폴리카보네이트 표준시료에 기초하여 90,000 내지 300,000, 구체적으로, 90,000 내지 250,000 달톤의 수평균 분자량을 가질 수 있다. PVA 대 PAA의 중량비는 0.1~10 : 1일 수 있다. 선택층은 지방족 디알데히드, 이염기산(diacid), 디할로겐 화합물, 에피클로로히드린, 올레핀계 알데히드, 붕산, 술폰아미드알데히드, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 가교될 수 있다. 선택적 배리어는 PERVAPTM 1137 막(Sulzer Chemtech Ltd.(Switzerland)로부터 상업적으로 입수 가능)과 같은 친유기물성(친-메탄올성) 막을 포함할 수 있다. 분리층은 1 내지 80 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
투과증발 유닛(290, 390)은 세라믹, 금속, 등등을 포함하는 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다. 투과증발 유닛(290, 390)은 보유 링(retention ring), 클립, 홀더, 튜브 시트, 다공성 스페이서, 배플, 등등과 같은 내부 특징물(internal feature)을 포함할 수 있다. 내부 특징물들은 선택적 배리어를 지지할 수 있다. 내부 특징물들은 투과증발 유닛(290,390)를 통과하는 흐름 방향을 제어할 수 있다. 투과증발 유닛(290, 390)의 사용은 공비 알칸올 및 디알킬 카보네이트 혼합물을 분리할 때 열 에너지에 대한 필요성을 감소시킬 수 있고, 따라서 알킬 아릴 카보네이트 생산 설비의 자본 및/또는 운전 비용을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 투과증발 유닛(290, 390)은 스팀을 사용하지 않고 공비 알칸올 및 디알킬 카보네이트 혼합물을 알칸올 풍부 스트림과 디알킬 카보네이트 풍부 스트림으로 분리할 수 있다.
투과증발 유닛(290,390)의 효과적인 운전 조건은, 유닛 내 내부 특징물의 형태, 막의 형태, 선택적 배리어의 유형, 투과증발 공급물 스트림(228, 328)의 조성 및 유속, 분리를 통해 수득되는 디알킬 카보네이트, 및/또는 알칸올의 순도, 등등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 투과증발 유닛(290, 390)의 온도는 150 ℃ 내지 250 ℃, 또는 170 ℃ 내지 230 ℃, 또는 180 ℃ 내지 220 ℃일 수 있다. 투과증발 유닛(290, 390)의 압력은 유닛 내의 조성 및 투과증발 유닛(290)의 온도에 따라 변할 수 있다. 투과증발 유닛(290, 390)의 증기상 구역(예를 들어, 투과물 공동(cavity) 또는 투과물 출구)은 선택적 배리어를 통한 화학종의 물질전달 속도를 증가시키기 위해 진공 상태에서 운전될 수 있는데, 예를 들어, 투과물 공동, 투과물 출구, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 0.01 바(abs) 내지 1 바(abs)(1 kPa(abs) 내지 100 kPa(abs))에서, 또는, 0.01 바(abs) 내지 0.25 바(abs)(1 kPa(abs) 내지 25 kPa(abs))에서 유지될 수 있다. 투과증발 유닛(290, 390)의 액상 부분은 투과증발 유닛(290, 390)의 잔류물 공동 내에 선택적으로 잔류될 수 있는 디알킬 카보네이트를 함유할 수 있으며, 잔류물 출구 스트림(232, 332)을 통해 증류 컬럼(270, 370)으로 회귀될 수 있다.
디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림(206) 및 알칸올 생성물 스트림(224)(도 3) 또는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림(306) 및 알칸올 생성물 스트림(324)(도 4)을 디알킬 카보네이트 정제 구역(260,360)에 공급할 때, 스트림들은 분리되어 공급되거나, 또는 유닛에 들어가기 전에 결합될 수 있다. 임의의 공급물 스트림은 기체 형태, 액체 형태, 또는 2 상 형태로 공급될 수 있다. 일 구현예에서, 공급물(들)은 디알킬 카보네이트 정제 구역(260, 360)의 공급물 입구 부근의 액체 온도에 가까운 온도, 예를 들어, 1 내지 10 ℃ 이내로, 가열 또는 냉각된다. 공급물(들)이 증류 컬럼(270, 370)에 도입되는 위치는 스트리핑 구역과 농축 구역 사이에 있을 수 있다. 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240, 340)는 증류물을 가열하기 위한 리보일러 및 환류 장치를 구비할 수 있다.
디알킬 카보네이트 정제 구역(260, 360)을 나오는, 제1 정제 알칸올 스트림(291, 391) 중 알칸올의 농도는, 80 wt% 이상, 또는 85 wt% 이상, 또는 90 wt% 이상일 수 있다. 디알킬 카보네이트 정제 구역(260, 360)을 나오는, 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234, 334) 중 디알킬 카보네이트의 농도는, 97 wt% 이상, 또는 99 wt% 이상, 또는 99.9 wt% 이상일 수 있다. 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234,334) 중 미반응 알칸올의 함량은 3 wt% 이하, 또는 1 wt% 이하, 또는 0.1 wt% 이하일 수 있다.
상기에 기술된 방법 및 공정은 알킬렌 카보네이트, 알칸올, 및 방향족 알코올 출발 물질로부터 다양한 디알킬 카보네이트 및 디아릴 카보네이트의 제조에 사용될 수 있다.
알킬렌 카보네이트의 예는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 1,3-디옥사시클로헥사-2-온, 1,3-디옥사시클로헵타-2-온, 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 포함된다. 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트는 조달의 용이함으로 인해 특히 유리할 수 있으며, 에틸렌 카보네이트가 바람직하다.
사용될 수 있는 알칸올은 선형 및 분지형 C1-12 지방족 알코올 및 C4-8 고리형 지방족 알코올의 모든 이성체를 포함하며, 이들 각각은 비치환되거나, 1 내지 3 개의 할로겐, C1-6 알콕시, 시아노, C1-6 알콕시카르보닐, C6-12 아릴옥시카르보닐, C1-6 아실옥시, 또는 니트로기로 치환될 수 있고, 단, 임의의 치환된 탄소의 원자가가 초과되지 않아야 한다. 알칸올의 예는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 알릴 알코올, 1-부탄올, 2-부탄올, 3-부텐-1-올, 아밀 알코올, 1-헥산올, 2-헥산올, 3-헥산올, 1-헵탄올, 2-헵탄올, 3-헵탄올, 및 4-헵탄올, 시클로펜탄올, 시클로헥산올, 시클로헵탄올, 시클로옥탄올, 3-메틸시클로펜탄올, 3-에틸시클로펜탄올, 3-메틸시클로헥산올, 2-에틸시클로헥산올(이성체), 2,3-디메틸시클로헥산올, 1,3-디에틸시클로헥산올, 3-페닐시클로헥산올, 벤질 알코올, 2-펜에틸알코올, 및 3-페닐프로판올을 포함한다. 특정 구현예에서, 알칸올은 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 또는 3-부탄올이다. 에탄올 또는 메탄올을 사용할 수 있지만, 메탄올이 바람직하다.
알킬렌 카보네이트와 알칸올의 양 사이의 비율은 에스테르 교환 촉매의 유형 및 양 및 반응 조건에 따라 달라질 수 있다. 알킬렌 카보네이트 전환율을 증가시키기 위해, 알칸올은 알킬렌 카보네이트의 몰 수의 2 배 초과로 사용될 수 있는데, 예를 들어, 알칸올 대 알킬렌 카보네이트의 몰비는 2 내지 20, 구체적으로는, 3 내지 15, 더욱 구체적으로는, 5 내지 12일 수 있다.
에스테르 교환은 균질(homogeneous) 촉매 또는 불균질(heterogeneous) 촉매의 존재하에 수행될 수 있다. 촉매의 예는 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 및 바륨과 같은 알칼리 금속 및 알칼리토 금속; 수소화물, 수산화물, 알콕사이드, 아릴옥사이드, 및 아미드와 같은, 알칼리 금속 및 알칼리토 금속의 염기 화합물; 카보네이트, 바이카보네이트, 및 유기산 염과 같은, 알칼리 금속 및 알칼리토 금속의 염기 화합물; 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리헥실아민, 및 벤질디에틸아민과 같은 3차 아민; N-알킬피롤, N-알킬인돌, 옥사졸, N-알킬이미다졸, N-알킬피라졸, 옥사디아졸, 피리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 아크리딘, 페난트롤린, 피리미딘, 피라진, 및 트리아진과 같은 함질소 헤테로방향족 화합물; 디아조바이시클로운데센(DBU) 및 디아조바이시클로노넨(DBN)와 같은 고리형 아미딘; 트리부틸메톡시주석, 디부틸디에톡시주석, 디부틸페녹시주석, 디페닐메톡시주석, 디부틸주석 아세테이트, 트리부틸주석 클로라이드, 및 주석 2-에틸헥사노에이트와 같은 주석 화합물; 디메톡시아연, 디에톡시아연, 에틸렌디옥시아연 및 디부톡시아연과 같은 아연 화합물; 알루미늄 트리메톡사이드, 알루미늄 트리이소프로폭사이드, 및 알루미늄 트리부톡사이드와 같은 알루미늄 화합물; 테트라메톡시티타늄, 테트라에톡시티타늄, 테트라부톡시티타늄, 디클로로디메톡시티타늄, 테트라이소프로폭시티타늄, 티타늄 아세테이트, 및 티타늄 아세틸아세토네이트와 같은 티타늄 화합물; 트리메틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리부틸포스핀, 트리페닐포스핀, 트리부틸메틸포스포늄 할라이드, 트리옥틸부틸포스포늄 할라이드, 및 트리페닐메틸포스포늄 할라이드와 같은 인 화합물; 지르코늄 할라이드, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 지르코늄 알콕사이드, 및 지르코늄 아세테이트와 같은 지르코늄 화합물; 납 및 납 함유 화합물(예를 들어, PbO, PbO2, 및 Pb3O4와 같은 납 산화물, PbS, Pb2S3, 및 PbS2와 같은 납 황화물, 및 Pb(OH)2, Pb3O2(OH)2, Pb2[PbO2(OH)2], 및 Pb2O(OH)2와 같은 납 수산화물)을 포함한다. 구체적으로, 언급된 촉매는 티탄 화합물(예를 들어, 티타늄 테트라페녹사이드, 티타늄 이소프로필레이트, 티타늄 테트라클로라이드), 유기 주석 화합물, 및 구리, 납, 아연, 철, 및 지르코늄의 화합물, 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 사용되는 촉매의 양은 알킬렌 카보네이트와 알칸올의 총 중량을 기준으로 0.005 내지 20 wt%, 구체적으로, 0.01 내지 10 wt%일 수 있다.
알킬 아릴 카보네이트의 에스테르 교환 반응을 위한 방향족 알코올은 C6-12 방향족 알코올을 포함하는데, 이 C6-12 방향족 알코올은 치환되지 않거나, 1 내지 3 개의 할로겐, C1-6 알콕시, 시아노, C1-6 알콕시카르보닐, C6-12 아릴옥시카르보닐, C1-6 아실옥시, 또는 니트로기로 치환될 수 있으며, 단, 임의의 치환된 탄소의 원자가가 초과되지 않아야 한다. 그 예는 페놀, o-, m- 또는 p-크레졸, o-, m- 또는 p-클로로페놀, o-, m- 또는 p-메톡시페놀, 2,6-디메틸페놀, 2,4-디메틸페놀, 3,4-디메틸페놀, 1-나프톨 및 2-나프톨을 포함한다. 페놀이 구체적으로 언급될 수 있다. 이 에스테르 교환 반응에 사용되는 촉매는 디알킬 카보네이트를 제조하는 공정에서 상기 기재된 것들을 포함한다. 구체적으로, 언급되는 촉매는 티타늄 화합물(예를 들어, 티타늄 테트라페녹사이드, 티타늄 이소프로필레이트, 티타늄 테트라클로라이드), 유기 주석 화합물, 및 구리, 납, 아연, 철, 및 지르코늄의 화합물, 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다.
일 구현예에서, 알킬렌 카보네이트는 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트이고, 알칸올은 메탄올 또는 에탄올이며, 방향족 알코올은 페놀이다.
생성된 디아릴 카보네이트는 폴리카보네이트를 제조하는데 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 디히드록시 화합물은, 카보네이트 공급원으로서 디페놀 카보네이트와 같은 디아릴 카보네이트와의 반응물로서 사용될 수 있다.
일반적으로, 용융 중합 공정에서, 폴리카보네이트는 에스테르 교환 촉매의 존재하에 디히드록시 반응물 및 디아릴 카보네이트를 용융 상태로 공반응시킴으로써 제조될 수 있다. 반응은 통상적인 중합 장치에서 수행될 수 있으며, 그 예는 연속 교반 반응기(CSTR), 플러그 흐름(plug flow) 반응기, 와이어 습윤 낙하 중합기, 자유 낙하 중합기, 와이핑된 필름(wiped film) 중합기, 반버리 믹서(BANBURY mixer), 단일 또는 이중 스크류 압출기, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 휘발성 1가 페놀은 용융된 반응물로부터 증류에 의해 제거되고, 폴리머는 용융 잔류물로서 분리된다. 용융 중합은 회분 공정 또는 연속 공정으로서 수행될 수 있다. 어느 경우에나, 사용된 용융 중합 조건은 2 개 이상의 별개의 반응 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 출발 물질인 디히드록시 방향족 화합물 및 디아릴 카보네이트가 올리고머성 폴리카보네이트로 전환되는 제1 반응 단계 및 제1 반응 단계에서 형성된 올리고머성 폴리카보네이트가 고분자량 폴리카보네이트로 전환되는 제2 반응 단계를 포함할 수 있다. 이러한 "단계적" 중합 반응 조건은 연속 중합 시스템에서 사용되기에 특히 적합한데, 여기서 출발 단량체는 제1 반응 용기에서 올리고머화되고, 제1 반응 용기에서 형성된 올리고머성 폴리카보네이트는 하나 이상의 하류 반응기로 연속적으로 전달되며, 여기에서 올리고머성 폴리카보네이트가 고분자량 폴리카보네이트로 전환된다. 전형적으로, 올리고머화 단계에서, 생성된 올리고머성 폴리카보네이트는 1,000 내지 7,500 달톤의 수평균 분자량을 갖는다. 하나 이상의 후속 중합 단계에서, 폴리카보네이트의 수평균 분자량(Mn)은 8,000 내지 25,000 달톤(폴리카보네이트 표준시료를 사용)으로 증가된다. 전형적으로, 용매는 이 공정에서 사용되지 않고, 반응물인 디히드록시 방향족 화합물 및 디아릴 카보네이트는 용융 상태에 있다. 반응 온도는 100 ℃ 내지 350 ℃, 구체적으로는, 180 ℃ 내지 310 ℃일 수 있다. 압력은, 반응의 초기 단계에서는 대기압, 대기압 초과, 또는 대기압 내지 15 torr의 압력 범위일 수 있으며, 이후 단계에서는 감소된 압력, 예를 들어, 0.2 내지 15 torr일 수 있다. 반응 시간은 일반적으로 0.1 시간 내지 10 시간이다.
에스테르 교환 촉매(들)가 용융 중합에 사용될 수 있다. 폴리카보네이트의 용융 에스테르 교환 중합 제조에 사용되는 에스테르 교환 촉매는 제1 촉매 및 제2 촉매 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있으며, 여기에서 제1 촉매는 알칼리 이온 및 알칼리토 이온 중 적어도 하나의 공급원을 포함하고, 제2 촉매는 4차 암모늄 화합물, 4차 포스포늄 화합물, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 제2 촉매는 감소된 금속염 농도를 가질 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 제1 촉매 및 제2 촉매라는 용어는 첨가 순서를 나타내기 위해 사용된 것이 아니고, 단순히 두 촉매를 구별하기 위해 사용된 것이다.
제1 촉매는 알칼리 이온 및 알칼리토 이온 중 하나 또는 둘 모두의 공급원을 포함한다. 이들 이온의 공급원은 수산화마그네슘 및 수산화칼슘과 같은 알칼리토 수산화물을 포함한다. 알칼리 금속 이온의 공급원은 알칼리 금속 수산화물(예를 들어, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합)을 포함할 수 있다. 알칼리토 금속 수산화물의 예는 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이다. 알칼리토 및 알칼리 금속 이온의 다른 가능한 공급원은 카르복실산의 염, 에틸렌 디아민 테트라아세트산의 유도체, 비휘발성 무기산의 염(들)을 포함한다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 제1 에스테르 교환 촉매는 인산의 혼합 알칼리 금속염(들)(예를 들어, NaKHPO4, CsNaHPO4, CsKHPO4, 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합)을 포함할 수 있다. 제1 촉매는 KNaHPO4를 포함할 수 있으며, 여기서 Na 대 K의 몰비는 0.5 내지 2이다. 제1 촉매는 전형적으로, 사용된 디히드록시 화합물 1 몰당 1x10-2 내지 1x10-8 몰, 구체적으로는, 1x10-4 내지 1x10-7 몰의 금속 수산화물을 제공하기에 충분한 양으로 사용된다.
제2 촉매는 4차 암모늄 화합물, 4차 포스포늄 화합물, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함한다. 4차 암모늄 화합물은, (R4)4N+X- 구조의 유기 암모늄 화합물(들)일 수 있는데, 여기서 각 R4는 동일하거나 상이하며, C1-20 알킬, C4-20 시클로알킬, 또는 C4-20 아릴이고; X-는 유기 또는 무기 음이온이고, 예를 들어, 히드록사이드, 할라이드, 카르복실레이트, 술포네이트, 술페이트, 포르메이트, 카보네이트, 또는 바이카보네이트이다. 4차 포스포늄 화합물은, (R5)4P+X- 구조의 유기 포스포늄 화합물(들)일 수 있는데, 여기서 각 R5는 동일하거나 상이하며, C1-20 알킬, C4-20 시클로알킬, 또는 C4-20 아릴이고; X-는 유기 또는 무기 음이온이고, 예를 들어, 히드록사이드, 페녹사이드, 할라이드, 카르복실레이트(예를 들어, 아세테이트 또는 포르메이트), 술포네이트, 술페이트, 포르메이트, 카보네이트, 또는 바이카보네이트이다. X-가 카보네이트 또는 술페이트와 같은 다가 음이온인 경우, 4차 암모늄 및 포스포늄 구조에서 양전하 및 음전하가 적절히 균형잡힌 것으로 이해된다. 예를 들어, 각 R5가 독립적으로 메틸기이고 X-가 카보네이트인 경우, X-는 2(CO3 -2)를 나타내는 것으로 이해된다. 사용된 제2 촉매(예를 들어, 유기 암모늄 또는 포스포늄 염)의 양은 전형적으로, 반응 혼합물 중의 디히드록시 화합물의 총 몰 당 1 x 10-2 내지 1 x 10-5, 구체적으로는, 1 x 10-3 내지 1 x 10-4 몰일 것이다.
구현예에 따른, 전술된 공정 및 장치는, 다음의 비제한적인 실시예에 의해 추가적으로 예시된다. 주목되는 바와 같이, 아래의 실시예는, 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 부분적으로는 생산 시설에 대한 컴퓨터 시뮬레이션에 기초를 두고 있다.
실시예
이 실시예에서는 전술한 도 3를 참조하여, 5.77 톤/h의 에틸렌 카보네이트(EC)가 알킬렌 카보네이트 스트림(202)에 의해 디알킬 카보네이트 반응기(210)로 공급되는데, 이것은 중간 위치에 있는, 반응성 또는 촉매성 증류 컬럼일 수 있으며, 반면에 시간당 3.78 톤(ton/h)의 메탄올 풍부 스트림이 알칸올 스트림(204)에 의해 컬럼의 하부 구역으로 공급된다. 알칸올 스트림(204)은 신선한(fresh) 메탄올과, 메탄올 및 DMC를 포함하는 제1 정제 알칸올 스트림(291)을 통해 재순환된 메탄올이 합쳐진 스트림이다. 알칸올 스트림(204)은 83.7 wt%의 메탄올 및 16.2 wt%의 DMC를 포함한다. 에틸렌 카보네이트와 메탄올 사이의 반응은 수산화칼륨의 존재하에 수행된다. 5.74 톤/h의 알킬렌 글리콜 생성물 스트림(212)(70.8 wt%의 에틸렌 글리콜, 29.1 wt%의 메탄올)이 산출되며, 이를 컬럼의 바닥으로부터 회수하고, 알킬렌 글리콜 정제 유닛(230)으로 보내, 에틸렌 글리콜 및 미반응 메탄올을 회수한다.
그런 후, 55.7 톤/h의 페놀 풍부 스트림(페놀 75.4 wt%, DMC 19.2 wt%, 아니솔 1.3 wt%, 방향족 알코올 공급 스트림(222))이 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)에 공급되는데, 이것은 중간 위치에 있는, 반응성 또는 촉매성 증류 컬럼일 수 있다. 이와 함께, 47.7 ton/h의 DMC 풍부 스트림(97.1 wt%의 DMC, 2.9 wt%의 아니솔, 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234))이 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)에, 방향족 알코올 공급 스트림(222)의 공급 지점 아래의 위치에서, 공급된다. DMC 및 페놀의 에스테르 교환 반응은 적합한 촉매의 존재하에 이 반응성 컬럼에서 수행된다.
57.4 톤/h의 하단부 생성물(알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림(226))이 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)로부터 회수되었으며, 이것은 29.0 wt%의 PMC 및 4.3 wt%의 DPC, 51.9 wt%의 페놀, 10.1 wt%의 DMC, 1.3 wt%의 아니솔, 및 촉매를 함유하였다. 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림(226)은 디아릴 카보네이트 반응기(280)에 공급되는데, 이것은 반응성 또는 촉매성 증류 컬럼일 수 있다. 디아릴 카보네이트 반응기(280)의 하단부 구역에서는, PMC 불균등화 반응이 일어난다. 페놀 풍부 스트림이 그 오버헤드(방향족 알코올 생성물 스트림(236))로부터 얻어지고 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)로 재순환되며, 이때, DPC 풍부 생성물(디아릴 카보네이트 생성물 스트림(238))은 정제 공정으로 보내진다.
디알킬 카보네이트 반응기(210)(디알킬 카보네이트 스트림(206)) 및 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)(알칸올 생성물 스트림(224))로부터의 증류물 스트림은 단일의 디알킬 카보네이트 정제 구역(260)에서 처리된다. 투과증발 유닛(290)은, 투과물 출구(제1 정제 알칸올 스트림(291))로부터 83.1 wt%의 메탄올(나머지는 DMC임)을 포함하는 상단부 생성물로서 4.35 톤/h 스트림을 회수하는데, 이것은 디알킬 카보네이트 반응기(210)로 재순환될 수 있다. 디알킬 카보네이트 정제 구역(260)으로부터의 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림(234)은, DMC 풍부 공급물 스트림으로서, 알킬 아릴 카보네이트 반응기(240)로 되돌려 보내진다. 투과증발 유닛(290)은, 투과물 출구에서의 0.1 bar(abs) 내지 0.25 bar(abs)(1 kPa(abs) 내지 25 kPa(abs))의 투과물 출구 압력 및 잔류물 출구에서의 90 ℃ 내지 220 ℃의 온도에서 운전될 수 있다.
이하에, 알킬 아릴 카보네이트를 제조하는 본 방법 및 이를 제조하는 시스템의 일부 구현예가 기재된다.
구현예 1: 알킬렌 카보네이트와 알칸올을 제1 에스테르교환 촉매의 존재하에 디알킬 카보네이트 반응기에서 반응시켜, 디알킬 카보네이트 및 미반응 알칸올을 포함하는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림, 및 알킬렌 글리콜 및 미반응 알칸올을 포함하는 알킬렌 글리콜 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 증류 컬럼 및 투과증발(pervaporation) 유닛을 포함하는 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 정제하여, 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림 및 제1 정제 알칸올 스트림을 제공하는 단계; 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림과 방향족 알코올을 제2 에스테르교환 촉매의 존재하에 알킬 아릴 카보네이트 반응기에서 반응시켜, 알칸올 생성물 및 미반응 디알킬 카보네이트를 포함하는 알칸올 생성물 스트림, 및 알킬 아릴 카보네이트 및 미반응 방향족 알코올을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 및 상기 알칸올 생성물 스트림을 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 정제하는 단계;를 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 2: 구현예 1에 있어서, 상기 제1 정제 알칸올 스트림을 상기 디알킬 카보네이트 반응기로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 3: 구현예 1 또는 2에 있어서, 알킬렌 글리콜 정제 유닛에서 상기 알킬렌 글리콜 생성물 스트림을 정제하여, 정제 알킬렌 글리콜 스트림 및 제2 정제 알칸올 스트림을 제공하는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 4: 구현예 3에 있어서, 상기 제2 정제 알칸올 스트림을 상기 디알킬 카보네이트 반응기로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 5: 일산화탄소, 산소 및 알칸올을 촉매의 존재하에 반응기에서 반응시켜, 디알킬 카보네이트 및 물을 포함하는 미정제 디알킬 카보네이트 스트림, 및 상기 디알킬 카보네이트 및 미반응 알칸올을 포함하는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 생성시키는 단계; 회수 구역에서, 상기 미정제 디알킬 카보네이트 스트림으로부터, 물을 포함하는 물 스트림, 및 상기 디알킬 카보네이트를 포함하는 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 회수하는 단계; 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을, 증류 컬럼 및 투과증발 유닛을 포함하는 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 정제하여, 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림 및 제1 정제 알칸올 스트림을 제공하는 단계; 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림, 상기 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합, 및 방향족 알코올을, 에스테르교환 촉매의 존재하에 알킬 아릴 카보네이트 반응기에서 반응시켜, 알칸올 생성물 및 미반응 디알킬 카보네이트를 포함하는 알칸올 생성물 스트림, 및 알킬 아릴 카보네이트 및 미반응 방향족 알코올을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 및 상기 알칸올 생성물 스트림을 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 정제하는 단계;를 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 6: 구현예 5에 있어서, 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 상기 미정제 디알킬 카보네이트 스트림과 배합하여 배합 스트림을 형성하는 단계, 및 상기 물 스트림을 상기 배합 스트림으로부터 상기 물 회수 구역에서 회수하여 상기 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 생성시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 7: 구현예 1 내지 구현예 6 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 디아릴 카보네이트 반응기에서 반응시켜, 디아릴 카보네이트를 포함하는 디아릴 카보네이트 생성물 스트림, 및 상기 방향족 알코올 및 상기 디알킬 카보네이트를 포함하는 방향족 알코올 생성물 스트림을 불균등화( disproportionation)에 의해 생성시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 8: 구현예 7에 있어서, 방향족 디히드록시 화합물 및 상기 디아릴 카보네이트를 촉매의 존재하에 중합하여 폴리카보네이트를 제조하는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 9: 구현예 1 내지 구현예 8 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 방향족 알코올 생성물 스트림을 상기 알킬 아릴 카보네이트 반응기로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 10: 구현예 1 내지 구현예 9 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 투과증발 유닛은 1 kPa(abs) 내지 100 kPa(abs)의 투과물 출구 압력을 포함하는, 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 11: 구현예 1 내지 구현예 10 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 디알킬 카보네이트 반응기, 상기 알킬 아릴 카보네이트 반응기, 상기 디아릴 카보네이트 반응기, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합이 반응성 증류 컬럼인, 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 12: 구현예 1 내지 구현예 4 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 디알킬 카보네이트 반응기는 65 ℃ 내지 150 ℃의 제1 온도에서 유지되는 제1 반응성 증류 컬럼이고, 상기 제1 반응성 증류 칼럼의 제1 상단부에서의 제1 압력이 50 내지 300 kPa(g)로 유지되며, 상기 알킬 아릴 카보네이트 반응기는 120 ℃ 내지 270 ℃의 제2 온도로 유지되는 제2 반응성 증류 칼럼이고, 상기 제2 반응성 증류 컬럼의 제2 상단부의 제2 압력은 200 내지 700 kPa(g)에서 유지되는, 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 13: 구현예 1 내지 구현예 12 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 알킬렌 카보네이트가 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트이고, 상기 알칸올이 메탄올 또는 에탄올이고, 상기 디알킬 카보네이트가 디메틸 카보네이트 또는 디에틸 카보네이트이고, 상기 방향족 알코올이 페놀이고, 상기 알킬 아릴 카보네이트는 메틸 페닐 카보네이트 또는 에틸 페닐 카보네이트인, 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 14: 구현예 7 내지 구현예 8 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 디아릴 카보네이트가 금속 화합물을 포함하며, 상기 금속 화합물은 500 ppb 이하의 몰리브덴; 33 ppb 이하의 바나듐; 33 ppb 이하의 크롬; 75 ppb 이하의 티타늄; 375 ppb 이하의 니오븀; 33 ppb 이하의 니켈; 10 ppb 이하의 지르코늄; 및 10 ppb 이하의 철;을 포함하는(모두 상기 디아릴 카보네이트와 상기 금속 화합물의 총 중량을 기준으로 함), 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
구현예 14: 다음을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트의 제조 장치: 디알킬 카보네이트 반응기, 디알킬 카보네이트 정제 구역, 알킬 아릴 카보네이트 반응성 증류 컬럼. 상기 디알킬 카보네이트 반응기는 반응물 입구, 및 디알킬 카보네이트 정제 구역의 디알킬 카보네이트 공비혼합물 입구와 유체 연통하는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 출구를 포함한다. 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역은 투과증발 유닛과 유체 연통하는 증류 컬럼, 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 입구, 제1 정제 디알킬 카보네이트 출구, 및 제1 정제 알칸올 출구를 포함한다. 상기 알킬 아릴 카보네이트 반응성 증류 컬럼은, 방향족 알코올 입구, 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역의 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 출구와 유체 연통하는 제1 정제 디알킬 카보네이트 입구, 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역의 입구와 유체 연통하는 알칸올 생성물 출구, 및 알킬 아릴 카보네이트 출구를 포함한다.
구현예 15: 구현예 14에 있어서, 상기 디알킬 카보네이트 반응기가 알킬렌 카보네이트 에스테르교환 반응기를 포함하고, 알킬렌 카보네이트 및 알칸올의 운반을 위한 하나 이상의 입구를 포함하는 장치.
구현예 16: 구현예 14에 있어서, 상기 디알킬 카보네이트 반응기가 알칸올 카르보닐화 반응기를 포함하고, 산소, 일산화탄소, 및 알칸올의 운반을 위한 하나 이상의 입구를 포함하는 장치.
구현예 17: 구현예 14 내지 구현예 16 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 알킬 아릴 카보네이트 출구와 유체 연통하는 알킬 아릴 카보네이트 입구를 포함하는 디아릴 카보네이트 반응성 증류 칼럼, 방향족 알코올 카보네이트 출구, 및 디아릴 카보네이트 출구를 더 포함하는 장치.
구현예 18: 구현예 14 내지 구현예 17 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 방향족 알코올 출구가 상기 알킬 아릴 카보네이트 반응성 증류 컬럼의 입구와 유체 연통하는 장치.
구현예 19: 구현예 14 내지 구현예 18 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 제1 정제 알칸올 출구가 상기 디알킬 카보네이트 반응기의 입구와 유체 연통하는 장치.
구현예 20: 구현예 1 내지 구현예 19 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 투과증발 유닛이 투과물 및 잔류물 공동을 분리하는 선택층(막으로도 지칭됨)을 포함하는 선택적 배리어를 포함하는 방법 또는 장치.
구현예 21: 구현예 20에 있어서, 상기 막이 폴리머, 세라믹, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 포함하는 장치.
구현예 22: 구현예 20 또는 구현예 21에 있어서, 상기 선택층이 폴리(비닐 알코올)(PVA) 및 폴리(아크릴산)(PAA) 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 방법 또는 장치. PVA는 20,000 내지 200,000 달톤의 Mn, 또는 96,000 내지 115,000 달톤의 Mn을 가질 수 있다. PAA는 90,000 내지 300,000, 또는 90,000 내지 250,000 달톤의 Mn을 가질 수 있다. PVA 대 PAA의 중량비는 0.1 내지 10 : 1일 수 있다.
구현예 23: 구현예 20 내지 구현예 22 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 선택층이 지방족 디알데히드, 이염기산, 디할로겐 화합물, 에피클로로히드린, 올레핀계 알데히드, 붕산, 술폰아미드알데히드, 또는 이들 중 하나 이상을 포함하는 조합으로 가교되는 방법 또는 장치.
구현예 24: 구현예 20 내지 구현예 23 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 선택층이 친유기성(친메탄올성) 막을 포함하는 방법 또는 장치.
구현예 25: 구현예 20 내지 구현예 24 중 어느 한 구현예에 있어서, 상기 분리층이 1 내지 80 ㎛의 두께를 갖는 방법 또는 장치.
일반적으로, 구현예들은 본 명세서에 개시된 임의의 적절한 구성 요소들을 대안적으로 포함(예를 들어, 포함)하거나, 이들로 이루어지거나, 이들로 본질적으로 이루어질 수 있다. 상기 구현예들은 추가로, 또는 대안적으로, 구현예의 기능 및/또는 목적의 달성에 필수적인 것이 아닌, 선행 기술 조성물에 사용된 임의의 성분, 재료, 요소, 보조제 또는 종을 결여시키거나, 또는 실질적으로 포함하지 않도록 형성될 수 있다.
본원에 사용된 미량은 생성물 총 중량을 기준으로 0.01 wt% 미만의 양이다. 본 명세서에 개시된 모든 범위는 종점들을 포함하고, 종점들은 서로 독립적으로 조합될 수 있다(예를 들어, "25 wt% 까지, 더욱 구체적으로는, 5 wt% 내지 20 wt%"의 범위는 종점들 및 "5 wt% 내지 25wt%"의 범위의 모든 중간 값들을 포함한다. "조합"은 블렌드, 혼합물, 합금, 반응 생성물, 등등을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "제1", "제2", 등의 용어는 임의의 순서, 양, 또는 중요성을 나타내지 않고, 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 본원에서 단수 용어는 양의 제한을 나타내지 않으며, 본원에서 달리 지시되거나 문맥에 명백하게 반대되지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "또는"은 달리 명시하지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 접미사 "(들)"은, 그 용어의 하나 또는 그 이상을 포함하는, 수식되는 용어의 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 의도된다(예를 들어, 필름(들)은 하나 이상의 필름들을 포함함). 본 명세서 전체에 걸쳐 "하나의 구현예", "다른 구현예", "일 구현예", 등은 그 구현예와 관련하여 기술된 특정 요소(예를 들어, 특징, 구조, 및/또는 특성)가 본원에 기술된 적어도 하나의 구현예에 포함되며, 다른 구현예들에 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있음을 의미한다. 또한, 기재된 요소들은 다양한 구현예들에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있음을 이해해야 한다.
특정 구현예들이 설명되었지만, 현재 예상하지 못하거나 예상할 수 없는 대안, 수정, 변형, 개선, 및 실질적인 균등물이 출원인 또는 통상의 기술자에게 발생할 수 있다. 따라서, 출원된 바와 같은 그리고 보정될 수 있는 바와 같은 첨부된 청구항은 그러한 모든 대안, 수정, 변형, 개선, 및 실질적 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.
Claims (15)
- 알킬렌 카보네이트와 알칸올을 제1 에스테르교환 촉매의 존재하에 디알킬 카보네이트 반응기에서 반응시켜 디알킬 카보네이트 및 미반응 알칸올을 포함하는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림, 및 알킬렌 글리콜 및 미반응 알칸올을 포함하는 알킬렌 글리콜 생성물 스트림을 생성시키는 단계;
상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 증류 컬럼 및 투과증발(pervaporation) 유닛을 포함하는 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 정제하는 단계로서, 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 정제하는 단계가 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 상기 증류 컬럼 또는 상기 투과증발 유닛 중 적어도 하나로 향하게 하는 단계; 및 투과증발 공급물 스트림을 상기 증류 컬럼으로부터 상기 투과증발 유닛으로 향하게 하고 잔류물 출구 스트림을 상기 투과증발 유닛으로부터 상기 증류 컬럼으로 회귀시켜 상기 증류 컬럼으로부터 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 제공하고 상기 투과증발 유닛으로부터 제1 정제 알칸올 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 단계;
상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림과 방향족 알코올을 제2 에스테르교환 촉매의 존재하에 알킬 아릴 카보네이트 반응기에서 반응시켜 알칸올 생성물 및 미반응 디알킬 카보네이트를 포함하는 알칸올 생성물 스트림, 및 알킬 아릴 카보네이트 및 미반응 방향족 알코올을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 및
상기 알칸올 생성물 스트림을 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역의 상기 증류 컬럼으로 향하게 하는 단계;를 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 제1 정제 알칸올 스트림을 상기 디알킬 카보네이트 반응기로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 디알킬 카보네이트 반응기는 제1 반응성 증류 컬럼이고, 상기 제1 반응성 증류 컬럼은 65 ℃ 내지 150 ℃의 제1 온도로 유지되고, 상기 제1 반응성 증류 컬럼의 제1 상단부에서의 제1 압력은 50 kPa(g) 내지 300 kPa(g)로 유지되며,
상기 알킬 아릴 카보네이트 반응기는 제2 반응성 증류 컬럼이고, 상기 제2 반응성 증류 컬럼은 120 ℃ 내지 270 ℃의 제2 온도로 유지되고, 상기 제2 반응성 증류 컬럼의 제2 상단부에서의 제2 압력은 200 kPa(g) 내지 700 kPa(g)로 유지되는,
알킬 아릴 카보네이트 제조 방법. - 일산화탄소, 산소 및 알칸올을 촉매의 존재하에 반응기에서 반응시켜 디알킬 카보네이트 및 물을 포함하는 미정제 디알킬 카보네이트 스트림, 및 상기 디알킬 카보네이트 및 미반응 알칸올을 포함하는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 생성시키는 단계;
회수 구역에서, 상기 미정제 디알킬 카보네이트 스트림으로부터 물을 포함하는 물 스트림, 및 상기 디알킬 카보네이트를 포함하는 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 회수하는 단계;
상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 증류 컬럼 및 투과증발 유닛을 포함하는 디알킬 카보네이트 정제 구역에서 정제하는 단계로서, 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 정제하는 단계가 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 스트림을 상기 증류 컬럼 또는 상기 투과증발 유닛 중 적어도 하나로 향하게 하는 단계; 및 투과증발 공급물 스트림을 상기 증류 컬럼으로부터 상기 투과증발 유닛으로 향하게 하고 잔류물 출구 스트림을 상기 투과증발 유닛으로부터 상기 증류 컬럼으로 회귀시켜 상기 증류 컬럼으로부터 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 제공하고 상기 투과증발 유닛으로부터 제1 정제 알칸올 스트림을 제공하는 단계를 포함하는 단계;
상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림, 상기 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 조합, 및 방향족 알코올을 에스테르교환 촉매의 존재하에 알킬 아릴 카보네이트 반응기에서 반응시켜 알칸올 생성물 및 미반응 디알킬 카보네이트를 포함하는 알칸올 생성물 스트림, 및 알킬 아릴 카보네이트 및 미반응 방향족 알코올을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 생성시키는 단계; 및
상기 알칸올 생성물 스트림을 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역의 상기 증류 컬럼으로 향하게 하는 단계;를 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법. - 제 4 항에 있어서, 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 상기 미정제 디알킬 카보네이트 스트림과 배합하여 배합 스트림을 형성하는 단계, 및 상기 물 스트림을 상기 배합 스트림으로부터 상기 물 회수 구역에서 회수하여 상기 제2 정제 디알킬 카보네이트 스트림을 생성시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 알킬 아릴 카보네이트 생성물 스트림을 디아릴 카보네이트 반응기에서 반응시켜, 디아릴 카보네이트를 포함하는 디아릴 카보네이트 생성물 스트림, 및 상기 방향족 알코올 및 상기 디알킬 카보네이트를 포함하는 방향족 알코올 생성물 스트림을 불균등화(disproportionation)에 의해 생성시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 방향족 알코올 생성물 스트림을 상기 알킬 아릴 카보네이트 반응기로 재순환시키는 단계를 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투과증발 유닛은 1 kPa(abs) 내지 100 kPa(abs)의 투과물 출구 압력을 포함하는, 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 알킬렌 카보네이트는 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트이고, 상기 알칸올은 메탄올 또는 에탄올이고, 상기 디알킬 카보네이트는 디메틸 카보네이트 또는 디에틸 카보네이트이고, 상기 방향족 알코올은 페놀이며, 상기 알킬 아릴 카보네이트는 메틸 페닐 카보네이트 또는 에틸 페닐 카보네이트인, 알킬 아릴 카보네이트 제조 방법.
- 반응물 입구, 및 디알킬 카보네이트 정제 구역의 디알킬 카보네이트 공비혼합물 입구와 유체연통되는 디알킬 카보네이트 공비혼합물 출구를 포함하는 디알킬 카보네이트 반응기;
투과증발 유닛과 유체연통되는 증류 컬럼, 상기 디알킬 카보네이트 공비혼합물 입구, 제1 정제 디알킬 카보네이트 출구, 및 제1 정제 알칸올 출구를 포함하는 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역; 및
방향족 알코올 입구, 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역의 상기 제1 정제 디알킬 카보네이트 출구와 유체연통되는 제1 정제 디알킬 카보네이트 입구, 상기 디알킬 카보네이트 정제 구역의 입구와 유체연통되는 알칸올 생성물 출구, 및 알킬 아릴 카보네이트 출구를 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 반응성 증류 컬럼;을 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 장치. - 제 10 항에 있어서, 상기 디알킬 카보네이트 반응기는 알킬렌 카보네이트 에스테르교환 반응기를 포함하고 알킬렌 카보네이트 및 알칸올의 전달을 위한 하나 이상의 입구를 포함하거나; 또는 상기 디알킬 카보네이트 반응기는 알칸올 카르보닐화 반응기를 포함하고 산소, 일산화탄소 및 알칸올의 전달을 위한 하나 이상의 입구를 포함하는, 알킬 아릴 카보네이트 제조 장치.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 알킬 아릴 카보네이트 출구와 유체연통되는 알킬 아릴 카보네이트 입구, 방향족 알코올 카보네이트 출구, 및 디아릴 카보네이트 출구를 포함하는 디아릴 카보네이트 반응성 증류 컬럼을 더 포함하는 알킬 아릴 카보네이트 제조 장치.
- 제 12 항에 있어서, 상기 방향족 알코올 카보네이트 출구는 상기 알킬 아릴 카보네이트 반응성 증류 컬럼의 입구와 유체연통되는, 알킬 아릴 카보네이트 제조 장치.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 제1 정제 알칸올 출구는 상기 디알킬 카보네이트 반응기의 입구와 유체연통되는, 알킬 아릴 카보네이트 제조 장치.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 투과증발 유닛은 투과물 공동(permeate cavity)을 잔류물 공동(retentate cavity)으로부터 분리하는 막을 포함하는, 알킬 아릴 카보네이트 제조 장치.
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