KR102482504B1 - Method for the preparation of t-butyl methacrylate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법에 관한 발명으로, t-부틸 메타크릴레이트 제조공정 중 물을 첨가하여 t-부틸 메타크릴레이트를 포함하는 용액 및 미반응 메타크릴산을 포함하는 용액으로 분리시키는 공정을 포함함으로써, 목적 생성물인 t-부틸 메타크릴레이트와 재순환 될 수 있는 반응물인 메타크릴산을 고순도 및 고효율로 수득, 회수할 수 있으며, 나아가, 메타크릴산과 공비를 형성하는 부산물과도 분리될 수 있어 t-부틸 메타크릴레이트 및 메타크릴산 각각의 정제가 용이하다.The present invention relates to a method for producing t-butyl methacrylate, and a solution containing t-butyl methacrylate and a solution containing unreacted methacrylic acid by adding water during the manufacturing process of t-butyl methacrylate By including a step of separating the target product, t-butyl methacrylate, and methacrylic acid, a reactant that can be recycled, in high purity and high efficiency, can be obtained and recovered, and furthermore, by-products that form azeotropes with methacrylic acid can also be separated, making it easy to purify each of t-butyl methacrylate and methacrylic acid.

Description

t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법{Method for the preparation of t-butyl methacrylate}Method for preparing t-butyl methacrylate {Method for the preparation of t-butyl methacrylate}

본 발명은 t-부틸 메타크릴레이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing t-butyl methacrylate.

t-부틸 메타크릴레이트는 접착제, 피복수지 또는 도료 분산액 등 다양한 산업분야에서 사용되는 폴리머의 출발물질로써 널리 이용되고 있다. 이러한, t-부틸 메타크릴레이트는 일반적인 에스테르 화합물을 합성하는 방법인 산과 알코올의 에스테르화 방법이나, 에스테르 교환법을 통해서는 합성이 용이하지 않아 통상적으로 강산성 촉매를 이용하여 메타크릴산과 이소부틸렌의 부가반응에 의해 합성하는 방법이 이용되어 왔으며, 상기의 방법은 미국 등록특허 제3031495호 및 미국 등록특허 제3082246호에 개시되어 있다.t-Butyl methacrylate is widely used as a starting material for polymers used in various industrial fields such as adhesives, coating resins or paint dispersions. Such t-butyl methacrylate is not easy to synthesize through the esterification method of acid and alcohol, which is a method of synthesizing a general ester compound, or the transesterification method, so addition of methacrylic acid and isobutylene is usually performed using a strong acid catalyst. A method of synthesis by reaction has been used, and the method is disclosed in US Patent Registration No. 3031495 and US Patent Registration No. 3082246.

또한, 산 촉매로써 상기와 같이 황산 등의 균일계산 촉매를 사용하기도 하나, 이외에도 가용성 산, 예를 들어 광산, 알킬 설폰산, 아릴 설폰산 또는 불용성 촉매, 예컨대 설폰산기 함유 이온 교환 수지를 사용하여 합성하는 방법도 제안되어 왔다.In addition, as an acid catalyst, a homogeneous catalyst such as sulfuric acid may be used as described above, but in addition, soluble acids such as mineral acids, alkyl sulfonic acids, aryl sulfonic acids, or insoluble catalysts such as sulfonic acid group-containing ion exchange resins may be used. Methods of doing so have also been proposed.

상기 합성 방법은 구체적으로 강산의 조건에서 메타크릴산과 이소부틸렌을 반응시켜 생성물 및 미반응 메타크릴산을 포함하는 혼합액을 제조하고, 상기 혼합액을 비점 차이를 이용한 증류 공정을 통해 최종산물인 t-부틸 메타크릴레이트와 미반응 메타크릴산 그리고 불순물 등을 분리하여 정제하는 단계를 거치고, 이 때 미반응 메타크릴산은 다시 반응계로 재순환하여 사용할 수 있다.The synthesis method specifically reacts methacrylic acid and isobutylene under strong acid conditions to prepare a mixed solution containing a product and unreacted methacrylic acid, and distills the mixed solution through a distillation process using a difference in boiling point to obtain the final product, t- It goes through a step of separating and purifying butyl methacrylate, unreacted methacrylic acid, and impurities, and at this time, unreacted methacrylic acid can be recycled back to the reaction system for use.

그러나, 종래의 합성방법을 이용하여 t-부틸 메타크릴레이트를 합성하는 반응 공정에서 생산물인 t-부틸 메타크릴레이트 이외에도 부산물로 디이소부틸렌(Diisobutylene, DIBs), 트리이소부틸렌(Triisobutylene, TIBs) 등의 이소부틸렌 올리고머가 많이 생성되는 문제가 있으며, 특히 이중에서도 트리이소부틸렌은 목적 생성물인 t-부틸 메타크릴레이트보다는 비점이 높지만, 미반응 메타크릴산과 공비를 형성하기 때문에 증류공정을 거치더라도 분리가 쉽지 않아 이로 인해 t-부틸 메타크릴레이트 및 메타크릴산의 수율 및 회수율이 떨어지는 문제가 발생한다. 즉, 상기 혼합액에 증류 공정 적용 시, 반응생성물인 t-부틸 메타크릴레이트의 순도 및 수율을 높이고자 하면, 반응기로 재순환 될 메타크릴산의 순도가 떨어지거나, 회수율이 떨어질 수 있고, 반대로 메타크릴산의 순도 및 회수율을 높이고자하면 생성물인 t-부틸 메타크릴레이트 내 메타크릴산, 트리이소부틸렌 등의 부산물의 함량이 증가하여 순도가 떨어지거나, 수율이 떨어지는 문제가 있다. However, in addition to t-butyl methacrylate, which is a product in the reaction process of synthesizing t-butyl methacrylate using a conventional synthesis method, diisobutylene (DIBs) and triisobutylene (TIBs) are used as by-products. There is a problem in that a lot of isobutylene oligomers such as ) are produced. In particular, triisobutylene has a higher boiling point than the target product t-butyl methacrylate, but since it forms an azeotrope with unreacted methacrylic acid, the distillation process is required. It is not easy to separate even if passed through, which causes a problem in that the yield and recovery of t-butyl methacrylate and methacrylic acid are lowered. That is, when the distillation process is applied to the mixed solution, when trying to increase the purity and yield of t-butyl methacrylate, which is a reaction product, the purity of methacrylic acid to be recycled to the reactor may decrease or the recovery rate may decrease, and conversely, methacrylic acid In order to increase the purity and recovery rate of the acid, the content of by-products such as methacrylic acid and triisobutylene in the product t-butyl methacrylate increases, resulting in low purity or low yield.

이 중, 메타크릴산의 회수율을 높이는 경우, 전술한 바와 같이 t-부틸 메타크릴레이트 내 메타크릴산 등이 증가할 수 있고, t-부틸 메타크릴레이트 내 메타크릴산의 증가는 산 함량(Acid content)을 증가시키는 문제를 가져올 수 있다.Among them, when the recovery rate of methacrylic acid is increased, as described above, methacrylic acid in t-butyl methacrylate may increase, and the increase in methacrylic acid in t-butyl methacrylate may increase the acid content (Acid content) can lead to problems.

또한, t-부틸 메타크릴레이트의 수율을 높이는 경우, 전술한 것과 같이 반응기로 재순환 될 메타크릴산 내 트리이소부틸렌의 함량이 증가할 수 있고, 반응기로 재순환될 메타크릴산의 불순물의 함량을 낮추기 위해 상기 트리이소부틸렌을 제거하기 위한 공정을 추가로 도입할 수 있다. 그러나, 상기 트리이소부틸렌 제거 공정은 고온의 조건이 필요하기 때문에 트리이소부틸렌을 제거하는 공정을 진행하는 경우 메타크릴산이 고온에 노출되는 시간이 길어질 수 있고, 이에 따라, 중합방지제 존재 하에서도 증류공정 중 메타크릴산의 중합체가 생성되는 문제가 발생할 수 있다. 메타크릴산이 중합되면, 반응기로 재순환될 메타크릴산의 회수율을 떨어뜨릴 뿐 아니라, 증류탑의 도관 및 펌프, 컬럼 등이 오염되고 중합체가 스케일로 침적되어 폐색될 수 있으며 증류탑 트레이 등에 피복되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 메타크릴산 내 트리이소부틸렌 농도가 증가하면 메타크릴산 정제 공정에서 공비로 인한 메타크릴산의 손실이 발생한다.In addition, when the yield of t-butyl methacrylate is increased, the content of triisobutylene in methacrylic acid to be recycled to the reactor may increase as described above, and the content of impurities in methacrylic acid to be recycled to the reactor In order to lower it, a process for removing the triisobutylene may be additionally introduced. However, since the triisobutylene removal process requires high temperature conditions, when the triisobutylene removal process is performed, the time for methacrylic acid to be exposed to high temperatures may be prolonged, and thus, even in the presence of a polymerization inhibitor During the distillation process, a problem in which polymers of methacrylic acid are produced may occur. When methacrylic acid is polymerized, it not only reduces the recovery rate of methacrylic acid to be recycled to the reactor, but also causes problems such as contamination of distillation column conduits, pumps, columns, etc., polymer deposits with scale and blockage, and coating of distillation column trays. can In addition, when the concentration of triisobutylene in methacrylic acid increases, methacrylic acid is lost due to azeotrope in the methacrylic acid purification process.

이와 같이, 종래의 합성방법은 반응 이후 목적 생성물 및 미반응물을 회수하는 과정에서 많은 손실량을 발생시키고, 증류탑 장치를 오염시킬 수 있어 결과적으로는 t-부틸 메타크릴레이트의 제조공정의 효율이 떨어지고, 비용 측면에서도 고비용이 들어가는 문제가 있다.As such, the conventional synthesis method causes a large amount of loss in the process of recovering the target product and unreacted material after the reaction, and may contaminate the distillation tower device, resulting in a decrease in the efficiency of the manufacturing process of t-butyl methacrylate, In terms of cost, there is also a problem of high cost.

따라서, 상기의 문제점을 해결하고, 반응 이후 목적 생성물인 t-부틸 메타크릴레이트 및 미반응 메타크릴산의 분리를 용이하게 하여 각각 고순도의 t-부틸 메타크릴레이트 및 메타크릴산을 높은 효율로 회수할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, it solves the above problems and facilitates the separation of the target product t-butyl methacrylate and unreacted methacrylic acid after the reaction to recover high-purity t-butyl methacrylate and methacrylic acid with high efficiency, respectively There is a need for research on how to do this.

US 3031495AUS 3031495A US 3082246AUS 3082246A

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, t-부틸 메타크릴레이트를 제조하는 과정에서 목적 생성물인 t-부틸 메타크릴레이트와 미반응 메타크릴산을 용이하게 분리하여 고순도의 t-부틸 메타크릴레이트 및 메타크릴산을 높은 효율로 회수할 수 있는 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and in the process of preparing t-butyl methacrylate, the target product t-butyl methacrylate and unreacted methacrylic acid are easily separated to obtain high purity t - To provide a method for producing t-butyl methacrylate capable of recovering butyl methacrylate and methacrylic acid with high efficiency.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로서, 1) 산성 조건 하에서 이소부틸렌과 메타크릴산을 반응시켜 t-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸렌 올리고머, 메타크릴산을 포함하는 크루드 생성물을 얻는 단계; 2) 상기 크루드 생성물에 물을 첨가하여 크루드 생성물을 수층 및 유기층으로 분리하는 단계; 및 3) 상기 유기층을 증류하여 t-부틸 메타크릴레이트를 수득하는 단계;를 포함하는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법을 제공한다.The present invention is to solve the above problems, 1) reacting isobutylene and methacrylic acid under acidic conditions to produce a crude product containing t-butyl methacrylate, isobutylene oligomer, and methacrylic acid obtaining; 2) adding water to the crude product to separate the crude product into an aqueous layer and an organic layer; And 3) distilling the organic layer to obtain t-butyl methacrylate; provides a method for producing t-butyl methacrylate that includes.

본 발명의 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법은 이소부틸렌과 메타크릴산을 반응시켜 크루드 생성물을 생성한 이후 증류 공정 전 물을 첨가하여 크루드 생성물을 수층, 유기층으로 분리하는 단계를 거침으로써, t-부틸 메타크릴레이트 및 트리이소부틸렌을 포함하는 유기층의 혼합물과 메타크릴산을 포함하는 수층의 혼합물을 분리한 상태로 각각 증류 공정을 거칠 수 있고, 이로 인해 목적생성물 및 반응물의 손실량을 최소화할 수 있고, 고순도의 t-부틸 메타크릴레이트(목적 생성물) 및 메타크릴산(재순환시킬 미반응물)을 높은 효율로 회수할 수 있다. 아울러 상기와 같이 목적생성물 및 반응물의 손실량을 최소화할 수 있기 때문에 제조 공정 상 효율이 개선되는 효과가 있으며, 경제적인 측면에서도 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.In the method for producing t-butyl methacrylate of the present invention, isobutylene and methacrylic acid are reacted to produce a crude product, and then water is added before distillation to separate the crude product into an aqueous layer and an organic layer. As a result, the mixture of the organic layer containing t-butyl methacrylate and triisobutylene and the mixture of the aqueous layer containing methacrylic acid can be subjected to a distillation process separately, thereby reducing the amount of loss of the target product and the reactant can be minimized, and high-purity t-butyl methacrylate (target product) and methacrylic acid (unreacted material to be recycled) can be recovered with high efficiency. In addition, since the amount of loss of the target product and the reactant can be minimized as described above, there is an effect of improving efficiency in the manufacturing process, and there is an effect of reducing manufacturing cost in terms of economy.

또한, 본 발명의 상기 제조방법에 따르면, t-부틸 메타크릴레이트 내 메타크릴산의 함량이 낮아 t-부틸 메타크릴레이트(목적 생성물)의 산 농도를 최소화할 수 있고, 메타크릴산에 혼합된 트리이소부틸렌, 디이소부틸렌과 같은 이소부틸렌 올리고머의 함량이 낮아 메타크릴산 정제 시 트리이소부틸렌과 같은 부산물 제거 공정을 추가하지 않아도 되므로 증류공정에서 고온에 노출되는 시간을 줄임으로써 메타크릴산의 중합을 방지할 수 있다.In addition, according to the production method of the present invention, the content of methacrylic acid in t-butyl methacrylate is low, so the acid concentration of t-butyl methacrylate (target product) can be minimized, and mixed with methacrylic acid Since the content of isobutylene oligomers such as triisobutylene and diisobutylene is low, there is no need to add a by-product removal process such as triisobutylene when refining methacrylic acid, reducing the time exposed to high temperatures in the distillation process. Polymerization of acrylic acid can be prevented.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단계 2) 내지 단계 3)을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing steps 2) to 3) according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 발명은 고순도의 t-부틸 메타크릴레이트 및 고순도의 메타크릴산을 고효율로 수득 또는 회수할 수 있는 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법을 제공하는 것으로 회분식에 의한 방법으로 1회 진행도 가능하나, 바람직하게는 연속적 방법에 의해 수행되는 것일 수 있다. 본 발명의 제조방법을 연속적 방법에 따라 수행하는 경우 미반응된 메타크릴산을 반응기로 재순환시켜 반응에 다시 참가시킴으로써 공정 효율이 더욱 개선될 수 있다.The present invention provides a method for producing t-butyl methacrylate capable of obtaining or recovering high-purity t-butyl methacrylate and high-purity methacrylic acid with high efficiency. , preferably by a continuous method. When the production method of the present invention is performed according to a continuous method, process efficiency can be further improved by recycling unreacted methacrylic acid to the reactor to participate in the reaction again.

본 발명의 일 실시예에 따른 t-부틸 메타크릴레이트의 제조 방법은,The method for producing t-butyl methacrylate according to an embodiment of the present invention,

1) 산성 조건 하에서 이소부틸렌과 메타크릴산을 반응시켜 t-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸렌 올리고머, 메타크릴산을 포함하는 크루드 생성물을 얻는 단계;1) reacting isobutylene with methacrylic acid under acidic conditions to obtain a crude product containing t-butyl methacrylate, isobutylene oligomer and methacrylic acid;

2) 상기 크루드 생성물에 물을 첨가하여 크루드 생성물을 수층 및 유기층으로 분리하는 단계; 및2) adding water to the crude product to separate the crude product into an aqueous layer and an organic layer; and

3) 상기 유기층을 증류하여 t-부틸 메타크릴레이트를 수득하는 단계;3) distilling the organic layer to obtain t-butyl methacrylate;

를 포함한다.includes

이하, 각 단계 별로 상세하게 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.

단계 1)Step 1)

본 발명의 단계 1)은 산성 조건 하에서 이소부틸렌과 메타크릴산을 반응시켜 t-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸렌 올리고머, 메타크릴산을 포함하는 크루드 생성물을 얻는 단계로, 이소부틸렌과 메타크릴산의 부가반응에 의해 목적 생성물인 t-부틸 메타크릴레이트가 포함된 크루드 생성물을 얻을 수 있다.Step 1) of the present invention is a step of reacting isobutylene with methacrylic acid under acidic conditions to obtain a crude product containing t-butyl methacrylate, isobutylene oligomer, and methacrylic acid, A crude product containing the desired product, t-butyl methacrylate, can be obtained by the addition reaction of methacrylic acid.

본 발명에서 '이소부틸렌'은 특별히 '이소부틸렌 올리고머' 또는 '이소부틸렌 중합체'로 기재하지 않는 한, 단량체 형태의 이소부틸렌을 의미하는 것일 수 있다.In the present invention, 'isobutylene' may mean isobutylene in monomeric form unless specifically described as 'isobutylene oligomer' or 'isobutylene polymer'.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기의 메타크릴산 및 이소부틸렌의 반응은 통상적으로 공지된 반응으로 실시할 수 있으며, 일례로 액상, 또는 기상 및 액상의 반응물로 상기 반응을 수행할 수 있다.The reaction of methacrylic acid and isobutylene according to an embodiment of the present invention may be performed by a conventionally known reaction, and for example, the reaction may be performed with a liquid phase, or a gaseous and liquid reactant.

상기 단계 1)에서 산성 조건은 산 촉매 또는 산성의 이온 교환 수지를 이용하여 조성할 수 있으며, 이 때 산 촉매는 특별히 한정되지는 않으나, 일례로 무기 또는 유기의 강산, 예컨대 황산, 인산 및 폴리 인산, 설폰산, p-톨루엔 설폰산 및 벤젠설폰산과 같은 아릴설폰산, 도데실 벤젠설폰산 및 메탄 설폰산과 같은 알킬 설폰산 또는 이들의 혼합물을 적용할 수 있으며, 산성의 이온 교환 수지를 적용하는 경우에는 적당한 반응 속도를 얻기 위해 표면적이 큰 다공질의 수지이면 특별히 한정되지는 않으나, 일례로 설폰산기를 함유하는 이온 교환 수지를 적용할 수 있다. 상기 이온 교환 수지는 건조형, 함수형 등 특별히 제한되지는 않으며, 반응 생성물의 수율을 향상시키기 위하여 탈수 처리한 후 사용할 수 있다. 상기 탈수 방법으로는 공지의 방법을 사용할 수 있으며, 예컨대 감압 하 가온하는 방법, 탄화수소계 용제를 이용하여 공비 탈수하는 방법 또는 극성 용제로 세척하는 방법을 적용할 수 있으며, 이들에 한정되지는 않고, 상기 이온교환수지의 함수율을 효과적으로 낮출 수 있는 방법이라면 어느 것이라도 가능하다.The acidic condition in step 1) may be created using an acid catalyst or an acidic ion exchange resin. In this case, the acid catalyst is not particularly limited, but examples include inorganic or organic strong acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, and polyphosphoric acid. , sulfonic acid, aryl sulfonic acids such as p-toluene sulfonic acid and benzene sulfonic acid, alkyl sulfonic acids such as dodecyl benzene sulfonic acid and methane sulfonic acid, or mixtures thereof, and when acidic ion exchange resins are applied It is not particularly limited as long as it is a porous resin with a large surface area in order to obtain an appropriate reaction rate, but, for example, an ion exchange resin containing a sulfonic acid group can be applied. The ion exchange resin is not particularly limited, such as a dry type or a water-containing type, and may be used after dehydration in order to improve the yield of the reaction product. A known method may be used as the dehydration method, and for example, a method of heating under reduced pressure, a method of azeotropic dehydration using a hydrocarbon-based solvent, or a method of washing with a polar solvent may be applied, but is not limited thereto, Any method capable of effectively lowering the water content of the ion exchange resin is possible.

본 발명의 단계 1)에서 조성되는 산성 조건은 구체적으로 반응기 내 pH가 1 내지 3인 환경일 수 있으며, 상기의 pH조건에서 메타크릴산과 이소부틸렌의 반응성이 극대화되어 반응 효율을 향상시킬 수 있다.The acidic conditions formed in step 1) of the present invention may be specifically an environment in which the pH in the reactor is 1 to 3, and the reactivity of methacrylic acid and isobutylene is maximized under the above pH conditions to improve reaction efficiency. .

또한, 상기 단계 1)에서 필요에 따라 용제를 더 첨가할 수 있으며, 이 때 용제는 메타크릴산 및 이소부틸렌, 나아가서는 이들의 반응 생성물에 대해서 상용성이 우수하고, 향후 반응 생성물 및 미반응물 정제 시 영향을 미치지 않는 것이 바람직하며, 반응 생성물 그 자체도 용제로 사용할 수 있다. 상기 용제는 특별히 한정되지는 않으나 일례로 n-헥산, 벤젠, 클로로포름, 염화메틸렌 등의 저비점 용제, 이소프로필 벤젠, 디에틸 벤젠, 아밀 벤젠 등의 고비점 용제를 사용할 수 있다. 상기 단계 1)에서 용제를 더 첨가하는 경우 반응물이 보다 균일하게 혼합되어 반응이 원활하게 이루어질 수 있고, 반응물의 응고점을 낮출 수 있어 저온 조건에서도 반응물이 응고되는 현상이 방지되어 반응이 용이하게 진행될 수 있으며, 반응열의 제거가 용이하여 반응 생성물의 선택성이 향상될 수 있다.In addition, in step 1), a solvent may be further added as needed, and at this time, the solvent has excellent compatibility with methacrylic acid and isobutylene, and furthermore, their reaction products, and future reaction products and unreacted materials. It is preferable not to affect the purification, and the reaction product itself can also be used as a solvent. The solvent is not particularly limited, but for example, a low boiling point solvent such as n-hexane, benzene, chloroform, and methylene chloride, and a high boiling point solvent such as isopropyl benzene, diethyl benzene, and amyl benzene may be used. When a solvent is further added in step 1), the reactants can be more uniformly mixed and the reaction can be smoothly performed, and the solidification point of the reactants can be lowered, so that the reaction can be easily performed by preventing the solidification of the reactants even under low temperature conditions. In addition, it is easy to remove the reaction heat, so that the selectivity of the reaction product can be improved.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이소부틸렌 및 메타크릴산은 1:5 내지 1:20의 중량비(이소부틸렌:메타크릴산)로 투입하여 반응을 진행할 수 있다. 이소부틸렌의 중량비가 상기 범위보다 낮으면 반응물인 이소부틸렌의 함량이 너무 작아 반응생성물인 t-부틸 메타크클레이트 크루드 생성물의 절대 생성량이 감소하며, 이소부틸렌의 중량비가 상기 범위보다 높으면 이소부틸렌 간의 반응비율이 높아져 반응생성물의 선택성이 떨어질 수 있고, 미반응 메타크릴산이 증가하여 반응물의 전환율이 떨어지는 문제가 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the isobutylene and methacrylic acid may be added at a weight ratio of 1:5 to 1:20 (isobutylene:methacrylic acid) to proceed with the reaction. When the weight ratio of isobutylene is lower than the above range, the content of isobutylene as a reactant is too small, and the absolute amount of t-butyl methacrylate crude product produced as a reaction product is reduced, and the weight ratio of isobutylene is greater than the above range. If the reaction ratio between isobutylene is high, the selectivity of the reaction product may decrease, and the conversion rate of the reactant may decrease due to the increase in unreacted methacrylic acid.

또한 상기 단계 1)은 -20 내지 50 ℃, 바람직하게는 -10 내지 20 ℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 반응 시간은 0.1 내지 6시간 바람직하게는 0.2 내지 4시간일 수 있다. 반응 시 압력은 상압, 감압, 과압 등 어느 조건에서도 자유로이 반응을 수행할 수 있으나 바람직하게는 과압일 수 있다. 여기에서 과압은 구체적으로 상압(1기압)을 초과하는 압력을 의미할 수 있다. 본 발명의 상기 단계 1)은 전술한 반응 조건에서 반응 효율이 개선될 수 있다.In addition, step 1) may be performed at a temperature of -20 to 50 °C, preferably -10 to 20 °C, and the reaction time may be 0.1 to 6 hours, preferably 0.2 to 4 hours. During the reaction, the reaction may be freely performed under any conditions such as normal pressure, reduced pressure, or overpressure, but may preferably be overpressure. Here, the overpressure may specifically mean a pressure exceeding normal pressure (1 atm). In the above step 1) of the present invention, the reaction efficiency can be improved under the above reaction conditions.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필요에 따라 메타크릴산 또는 t-부틸 메타크릴레이트의 중합을 회피 또는 감소시키기 위하여 중합 억제제를 추가로 첨가하여 중합 억제제 존재 하에서 실시할 수 있으며, 상기 중합 억제제는 일례로 하이드로퀴논, 하이드로퀴논 모노메틸에테르, p-벤조퀴논, p-니트로소페놀, 페노티아진, N-옥실 화합물, 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-옥실-피페리딘 및 메틸렌 블루를 사용할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, in order to avoid or reduce the polymerization of methacrylic acid or t-butyl methacrylate, if necessary, a polymerization inhibitor may be additionally added to carry out the polymerization in the presence of a polymerization inhibitor, and the polymerization Inhibitors include, for example, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, p-benzoquinone, p-nitrosophenol, phenothiazine, N-oxyl compounds, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-1 -Oxyl-piperidine and methylene blue may be used.

상기 단계 1)의 반응 이후 크루드 생성물을 얻을 수 있으며, 상기 크루드 생성물은 전술한 바와 같이 목적색성물인 t-부틸 메타크릴레이트(TBMA), 부산물의 일종인 이소부틸렌(IB)으로부터 유래되는 이소부틸렌 올리고머(IB oligomer) 및 상기 단계 1)의 반응에 참가하지 않은 미반응물의 일종인 메타크릴산(MAA)을 포함하는 것일 수 있다. 이 중 이소부틸렌 올리고머는 예컨대 디이소부틸렌(DIBs), 트리이소부틸렌(TIBs) 또는 이들의 혼합물 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 화합물 이외에도 t-부탄올이 부산물로 생성되어 크루드 생성물에 포함될 수 있으며, 상기 단계 1)에 참가하지 않은 미반응물로써 메타크릴산뿐 아니라 이소부틸렌도 크루드 생성물에 포함될 수 있다. After the reaction of step 1), a crude product can be obtained. As described above, the crude product is derived from t-butyl methacrylate (TBMA), which is a target color, and isobutylene (IB), which is a by-product. It may include isobutylene oligomer (IB oligomer) and methacrylic acid (MAA), which is a kind of unreacted material that did not participate in the reaction of step 1). Among them, the isobutylene oligomer may include, for example, diisobutylene (DIBs), triisobutylene (TIBs), or a mixture thereof. In addition to the above compounds, t-butanol may be produced as a by-product and included in the crude product, and methacrylic acid and isobutylene may also be included in the crude product as unreacted substances not participating in step 1).

단계 2)Step 2)

본 발명의 일 실시예에 따른 단계 2)는 상기 크루드 생성물에 물을 첨가하여 크루드 생성물을 수층 및 유기층으로 분리하는 단계로, 구체적으로 상기 단계 2)는 상기 크루드 생성물에 물을 첨가하고 교반 및 정치하여 수층 및 유기층으로 층분리가 이루어지게 함으로써 수층 및 유기층으로 분리하는 것이다.Step 2) according to an embodiment of the present invention is a step of adding water to the crude product to separate the crude product into an aqueous layer and an organic layer. Specifically, step 2) is to add water to the crude product, Stirring and standing still to separate the aqueous layer and the organic layer, thereby separating the aqueous layer and the organic layer.

본 발명에서 단계 2)는 크루드 생성물로부터 수층에 혼합된 메타크릴산을 추출함과 동시에 유기층에 혼합된 t-부틸 메타크릴레이트를 추출하는 것일 수 있다.In the present invention, step 2) may be to extract methacrylic acid mixed in the aqueous layer from the crude product and simultaneously extract t-butyl methacrylate mixed in the organic layer.

본 명세서에서 추출은 주로 액체 상태의 용매를 사용하여 고체 또는 액체 상태의 혼합물 속에서 특정 성분을 용해하여 분리하는 조작 방법을 의미한다.In this specification, extraction refers to a method of dissolving and separating a specific component in a solid or liquid mixture using a liquid solvent.

본 발명의 일 실시예에 따라 정제를 위한 증류 공정을 거치기 전에 상기 단계 2)를 실시하는 경우 메타크릴산이 포함된 용액과 목적생성물인 t-부틸 메타크릴레이트가 포함된 용액을 분리한 후 개별적으로 증류 공정을 거칠 수 있으며, 이 때 상기 단계 2)의 물은 메타크릴산을 추출하기 위한 추출용매로 적용되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when step 2) is performed before the distillation process for purification, the solution containing methacrylic acid and the solution containing t-butyl methacrylate, the target product, are separated and then individually It may undergo a distillation process, and in this case, the water of step 2) may be applied as an extraction solvent for extracting methacrylic acid.

나아가, 메타크릴산과 공비를 형성하여 증류 공정 적용 시 정제가 용이하지 않았던 트리이소부틸렌과 같은 부산물 역시 t-부틸 메타크릴레이트가 포함된 크루드 생성물의 유기층에 함께 포함됨에 따라 상기 단계 2)에서 메타크릴산이 포함된 수층과 분리할 수 있다. 이에 따라 크루드 생성물을 바로 증류공정을 거칠 때와 달리 메타크릴산과 공비를 형성하는 문제점을 해결할 수 있으므로 효과적으로 정제가 이루어져 고순도를 가지는 메타크릴산의 회수율을 높일 수 있는 이점이 있다. Furthermore, by-products such as triisobutylene, which formed an azeotrope with methacrylic acid and were not easy to purify when the distillation process was applied, are also included in the organic layer of the crude product containing t-butyl methacrylate, so in step 2) It can be separated from the aqueous layer containing methacrylic acid. Accordingly, unlike when the crude product is directly subjected to a distillation process, it is possible to solve the problem of forming an azeotrope with methacrylic acid, so there is an advantage in that the recovery rate of high-purity methacrylic acid can be increased by effective purification.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 2)에서 염기성 화합물을 더 첨가할 수 있으며, 구체적으로 상기 단계 2)는 크루드 생성물에 물 및 염기성 화합물을 첨가하여 크루드 생성물을 수층 및 유기층으로 분리하는 것으로 이루어질 수 있다. 염기성 화합물을 물과 함께 첨가하는 경우 염기성 수용매가 형성될 수 있으므로 물에 대한 메타크릴산의 용해도 측면에서 최적의 pH를 형성할 수 있고, 이에 따라 메타크릴산의 용해도를 더 높일 수 있어 추출 효율이 향상될 수 있다. 또한, 추출 효율이 향상됨에 따라 첨가되는 물의 사용량도 줄일 수 있으므로 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention, a basic compound may be further added in step 2), and specifically, in step 2), water and a basic compound are added to the crude product to separate the crude product into an aqueous layer and an organic layer. It can be done by doing When a basic compound is added together with water, a basic aqueous medium can be formed, so an optimal pH can be formed in terms of the solubility of methacrylic acid in water, and thus the solubility of methacrylic acid can be further increased, so that the extraction efficiency is improved. can be improved In addition, since the amount of water added can be reduced as the extraction efficiency is improved, there is an effect of reducing manufacturing cost.

여기에서 상기 염기성 화합물은, 물의 pH를 높일 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지는 않으며, 일례로 수산화나트륨(NaOH), 수산화리튬(LiOH), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 암모니아수(NH4OH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화바륨(Ba(OH)2), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 및 아민류 염기성 화합물(예: 트리에틸아민(TEA))로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있다.Here, the basic compound is not particularly limited as long as it is a compound that can increase the pH of water, and examples thereof include sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), ammonia water (NH 4 OH), Potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), barium hydroxide (Ba(OH) 2 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), and amine-type basic compounds such as At least one compound selected from the group consisting of ethylamine (TEA)) may be used.

상기 염기성 화합물을 더 첨가하는 경우 상기 물 및 염기성 화합물이 첨가된 크루드 생성물의 pH는 8 내지 14일 수 있으며, 바람직하게는 12 내지 14일 수 있다. 상기 pH 조건에서 물에 대한 메타크릴산의 용해도가 극대화되어 추출효율이 더욱 개선될 수 있는 효과가 있다.When the basic compound is further added, the pH of the crude product to which the water and the basic compound are added may be 8 to 14, preferably 12 to 14. Under the above pH condition, the solubility of methacrylic acid in water is maximized, so that the extraction efficiency can be further improved.

또한, 상기 염기성 화합물은 상기 크루드 생성물 내 포함된 메타크릴산과의 몰비(염기성 화합물:메타크릴산)가 0.5:1 내지 5.0:1이 되는 양을 첨가할 수 있다. 즉, 상기 염기성 화합물과 상기 크루드 생성물 내 포함된 메타크릴산의 몰비는 0.5:1 내지 5.0:1인 것일 수 있으며, 바람직하게는 0.5:1 내지 3.0:1, 보다 바람직하게는 1:1 내지 2:1인 것일 수 있다. 상기의 몰비를 만족할 때 메타크릴산의 용해도가 향상될 수 있는 최적의 pH가 형성될 수 있어 추출 효율이 더욱 개선되는 효과가 있다. 상기 염기성 화합물과 상기 크루드 생성물 내 포함된 메타크릴산의 몰비가 낮은 경우에는 추출 횟수를 반복하여 추출 효율을 더욱 개선시킬 수 있다.In addition, the basic compound may be added in an amount such that the molar ratio (basic compound:methacrylic acid) with methacrylic acid included in the crude product is 0.5:1 to 5.0:1. That is, the molar ratio of the basic compound and methacrylic acid contained in the crude product may be 0.5:1 to 5.0:1, preferably 0.5:1 to 3.0:1, more preferably 1:1 to 5.0:1. It may be 2:1. When the above molar ratio is satisfied, an optimal pH at which the solubility of methacrylic acid can be improved can be formed, which has the effect of further improving extraction efficiency. When the molar ratio of the basic compound and methacrylic acid contained in the crude product is low, the extraction efficiency may be further improved by repeating the number of extractions.

또한, 상기 단계 2)에서 물은 상기 크루드 생성물 1 부피비 기준으로 1 내지 30 부피비가 되는 양으로 첨가하는 것일 수 있으며, 바람직하게는 8 내지 25 부피비, 보다 더 바람직하게는 10 내지 20 부피비가 되는 양으로 첨가하는 것일 수 있다.In addition, in step 2), water may be added in an amount of 1 to 30 volume ratio based on 1 volume ratio of the crude product, preferably 8 to 25 volume ratio, and more preferably 10 to 20 volume ratio. It may be added in quantity.

상기 단계 2)에서 상기 부피비를 벗어나 물이 1 부피비 미만으로 첨가되는 경우에는 물의 첨가량이 너무 작아 크루드 생성물 내 존재하는 메타크릴산을 충분히 용해시킬 수 없어 크루드 생성물의 층분리가 진행되더라도 수층 내 메타크릴산과 유기층 내 메타크릴산의 비율이 동등 수준이거나 수층 내 메타크릴산의 함량비율이 더 낮을 수 있는 등 메타크릴산의 추출 효율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 물의 첨가량이 30 부피비를 초과하는 경우에는 메타크릴산이 충분히 용해될 수 있는 양을 초과하여 과량의 물이 첨가되어 비효율적이고, 메타크릴산의 정제를 위해 후술하는 증류공정을 진행할 때 수층에 포함된 과량의 물을 제거하기 위해 정제 시간이 더욱 오래 걸리고, 정제 비용이 더 많이 소요되는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 전체적인 제조 공정의 효율을 떨어뜨리는 문제가 발생할 수 있다. In step 2), when water is added at a volume ratio of less than 1 outside the volume ratio, the amount of water added is too small to sufficiently dissolve methacrylic acid present in the crude product. Problems in the extraction efficiency of methacrylic acid may occur, such as that the ratio of methacrylic acid and methacrylic acid in the organic layer may be at an equal level or the content ratio of methacrylic acid in the aqueous layer may be lower. In addition, when the amount of water added exceeds 30 volume ratio, an excess amount of water is added in excess of the amount in which methacrylic acid can be sufficiently dissolved, which is inefficient, and included in the water layer when performing the distillation process described later for purifying methacrylic acid In order to remove the excessive amount of water, a longer purification time and higher purification costs may occur. That is, a problem of reducing the efficiency of the entire manufacturing process may occur.

또한 상기 단계 2)는 1 내지 90 ℃, 바람직하게는 1 내지 60 ℃, 보다 더 바람직하게는 10 내지 45℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 온도가 90 ℃를 초과하는 경우에는 추출용매로 적용되는 물의 끓는점에 가깝거나, 물의 끓는점보다 높아 물이 증기화됨으로써 메타크릴산을 용해시켜 추출하는 작업이 불가능해지는 문제가 발생할 수 있고, 1 ℃ 미만인 경우에는 물의 어는 점보다 낮아 고체화됨으로써 메타크릴산을 추출하는 작업이 불가능해지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기의 수치범위가 적절하고, 바람직한 수치범위를 만족하는 경우 추출효율이 더욱 향상되는 효과가 있다.In addition, step 2) may be performed at a temperature of 1 to 90 °C, preferably 1 to 60 °C, and more preferably 10 to 45 °C. If the temperature exceeds 90 ℃, it is close to the boiling point of water applied as an extraction solvent, or higher than the boiling point of water, so that water vaporizes, which may cause a problem that it is impossible to dissolve methacrylic acid and extract it, and less than 1 ℃ In the case of solidification lower than the freezing point of water, a problem may occur in which the operation of extracting methacrylic acid becomes impossible. Therefore, when the above numerical range is appropriate, and the preferred numerical range is satisfied, the extraction efficiency is further improved.

한편, 상기 크루드 생성물은 물을 첨가하고 0.5 내지 4 시간 동안 교반한 이후 0.5 내지 6시간 동안 정치시킴으로써 수층 및 유기층으로 층분리가 이루어지도록 한 후, 상기 크루드 생성물의 수층 및 유기층을 분리하는 것일 수 있다.On the other hand, the crude product is separated into an aqueous layer and an organic layer by adding water, stirring for 0.5 to 4 hours, and then allowing to stand for 0.5 to 6 hours, and then separating the aqueous layer and organic layer of the crude product. can

이 때, 물을 첨가하고 교반 과정을 거쳐 혼합함으로써 물과 메타크릴산의 상용성이 향상되어 층분리 후 수층에 포함되는 메타크릴산의 함량비율이 증가하는 등 추출효율이 개선될 수 있다. 또한, 공정 상 효율 및 추출 효율 측면에서 상기 교반시간 및 정치시간을 충족하는 것이 바람직하다.At this time, by adding water and mixing through stirring, the compatibility of water and methacrylic acid is improved, and extraction efficiency may be improved, such as increasing the content ratio of methacrylic acid included in the water layer after layer separation. In addition, it is preferable to satisfy the stirring time and stationary time in terms of process efficiency and extraction efficiency.

또한, 상기 단계 2)의 분리하는 단계는 층분리가 이루어진 크루드 생성물의 수층 및 유기층을 액체-액체 분리공정을 통해 분리하는 단계일 수 있다. 상기 분리공정은 통상적으로 액체-액체를 분리할 수 있는 방법이라면 한정되지 않고 적용될 수 있다.In addition, the separating step of step 2) may be a step of separating the aqueous layer and the organic layer of the crude product in which the layers are separated through a liquid-liquid separation process. The separation process may be applied without limitation as long as it is a method capable of separating liquid-liquid in general.

본 발명에서 상기 크루드 생성물의 수층은 물과 상용성이 우수한 메타크릴산을 포함하는 용액일 수 있으며, 일례로 다량의 메타크릴산과 소량의 t-부탄올을 포함할 수 있다. 또한, 상기 크루드 생성물의 유기층은 목적생성물인 다량의 t-부틸 메타크릴레이트 및 부산물을 포함하는 용액일 수 있으며, 일례로 t-부틸 메타크릴레이트 및 디이소부틸렌, 트리이소부틸렌 등과 같은 이소부틸렌 올리고머를 포함할 수 있으며, 소량의 t-부탄올 등도 포함할 수 있다.In the present invention, the aqueous layer of the crude product may be a solution containing methacrylic acid having excellent compatibility with water, and may include, for example, a large amount of methacrylic acid and a small amount of t-butanol. In addition, the organic layer of the crude product may be a solution containing a large amount of t-butyl methacrylate as the target product and by-products, for example, t-butyl methacrylate and diisobutylene, triisobutylene, etc. An isobutylene oligomer may be included, and a small amount of t-butanol may also be included.

상기 단계 2)에서 수층 및 유기층을 분리 공정을 거침으로써 후술하는 단계 3) 등에서와 같이 수층 및 유기층 각각의 증류 공정을 통해 정제할 때 정제 효율이 월등히 개선되고, 고순도의 t-부틸 메타크릴레이트 및 메타크릴산을 높은 회수율로 회수할 수 있다.In step 2), by subjecting the aqueous layer and the organic layer to a separation process, the purification efficiency is significantly improved when the water layer and the organic layer are purified through distillation processes, respectively, as in step 3) described later, and high-purity t-butyl methacrylate and Methacrylic acid can be recovered with a high recovery rate.

본 발명의 개략적인 단계 및 각 진행과정은 도 1에서도 나타내고 있다. 구체적으로, 도 1의 가장 왼쪽의 화합물들은 상기 단계 1)의 반응으로 제조된 크루드 생성물을 나타내는 것이고, 상기 크루드 생성물에 물을 첨가하면 메타크릴산과 t-부탄올을 포함하는 수층 및 t-부틸 메타크릴레이트와, 이소부틸렌 올리고머, t-부탄올 및 미반응 메타크릴산, 이소부틸렌이 포함된 유기층으로 층분리가 이루어진다(도 1의 중간 단계 참조). 이후 후술하는 단계 3)에서와 같이 수층 및 유기층을 각각 증류 또는 추가 추출 및 증류를 거쳐 고순도의 t-부틸 메타크릴레이트와 메타크릴산을 고효율로 회수할 수 있다.The schematic steps and each process of the present invention are also shown in FIG. Specifically, the leftmost compounds in FIG. 1 represent the crude product prepared by the reaction of step 1), and when water is added to the crude product, an aqueous layer containing methacrylic acid and t-butanol and t-butyl Layer separation is performed into an organic layer containing methacrylate, isobutylene oligomer, t-butanol, unreacted methacrylic acid, and isobutylene (refer to the intermediate step of FIG. 1). Subsequently, as in step 3) to be described later, the aqueous layer and the organic layer may be subjected to distillation or additional extraction and distillation, respectively, to recover high-purity t-butyl methacrylate and methacrylic acid with high efficiency.

단계 3)step 3)

본 발명의 일 실시예에 따른 단계 3)은 상기 크루드 생성물의 유기층을 증류하여 t-부틸 메타크릴레이트를 수득하는 단계일 수 있으며, 구체적으로 증류 공정을 통해 크루드 생성물의 유기층으로부터 t-부틸 메타크릴레이트를 정제하는 공정일 수 있다.Step 3) according to an embodiment of the present invention may be a step of obtaining t-butyl methacrylate by distilling the organic layer of the crude product, and specifically, t-butyl from the organic layer of the crude product through a distillation process. It may be a process of purifying methacrylate.

상기 단계 3)의 증류방법은 t-부틸 메타크릴레이트 제조 분야에서 공지된 방법이라면 제한 없이 적용가능하며, 일례로, 증류탑에 투입하여 고온, 저압의 조건에서 증류를 수행할 수 있다. 상기 증류 조건은 t-부틸 메타크릴레이트를 최적의 수율로 수득할 수 있는 조건이라면 특별히 한정되지는 않으나 일례로 증류탑 상부 운전조건으로 50 내지 150℃의 온도, 4.0 내지 101.3 kPa의 압력 범위, 및 증류탑 하부 운전조건으로 80 내지 161℃의 온도, 4.0 내지 101.3 kPa의 압력 범위 에서 수행될 수 있다.The distillation method of step 3) can be applied without limitation as long as it is a method known in the field of t-butyl methacrylate production, and for example, it can be introduced into a distillation column to perform distillation under conditions of high temperature and low pressure. The distillation conditions are not particularly limited as long as t-butyl methacrylate can be obtained in optimum yield, but for example, as an upper operating condition of the distillation column, a temperature of 50 to 150 ° C., a pressure range of 4.0 to 101.3 kPa, and a distillation column It may be carried out at a temperature of 80 to 161 ° C. and a pressure range of 4.0 to 101.3 kPa as a lower operating condition.

상기 증류 공정을 통해 발생하는 탑 바닥액은 실질적으로 t-부틸 메타크릴레이트 및 고비등점 성분이 수득될 수 있고, 경우에 따라 반복적인 증류 공정을 거쳐 목적 생성물인 t-부틸 메타크릴레이트의 수율 및/또는 순도를 높일 수 있다.The bottom liquid generated through the distillation process can substantially obtain t-butyl methacrylate and high-boiling components, and in some cases, through repeated distillation processes, the yield and / or purity can be increased.

또한, 본 발명에서 적용될 수 있는 증류탑은 특별히 한정되지는 않으며, 일례로 헤리팍, 마그마혼, 케스케이드 미니링 등의 충전물을 충전한 충전탑(packing column) 타입 또는 트레이를 가지는 트레이 증류탑(tray column)타입이 적용될 수 있고, 이 때 트레이로는 다공판형(sieve tray), 밸브형(valve tray), 버블캡형(bubble cap tray), 듀얼 플로우형(dual flow tray) 등이 적용될 수 있다.In addition, the distillation column that can be applied in the present invention is not particularly limited, and is, for example, a packing column type filled with fillers such as Heripak, Magma Horn, and Cascade mini-ring, or a tray column having trays. A type may be applied, and at this time, as the tray, a sieve tray, a valve tray, a bubble cap tray, a dual flow tray, and the like may be applied.

단계 3a)Step 3a)

본 발명의 일 실시예에 따르면 본 발명은 상기 단계 2) 이후 수행되는 단계 3a)를 더 포함할 수 있으며, 단계 3a)는 상기 단계 2) 이후 상기 크루드 생성물의 수층에서 메타크릴산을 분리하여 상기 단계 1)로 재순환시키는 단계로, 구체적으로 상기 크루드 생성물의 수층을 증류하여 메타크릴산을 회수하고, 회수된 메타크릴산을 상기 단계 1)로 재순환시키는 단계일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the present invention may further include step 3a) performed after step 2), and step 3a) separates methacrylic acid from the water layer of the crude product after step 2) As a step of recycling to step 1), specifically, the water layer of the crude product may be distilled to recover methacrylic acid, and the recovered methacrylic acid may be recycled to step 1).

상기 단계 3a)의 메타크릴산 분리 방법은 바람직하게는 증류 공정을 적용할 수 있으며, 이 때 증류 방법은 상기 단계 3)에서 전술한 증류 방법이 동일하게 적용될 수 있고, 증류 조건은 일례로 증류탑 상부 기준으로 30 내지 100℃의 온도, 4.0 내지 101.3 kPa의 압력 범위 및 하부 기준으로 80 내지 161℃의 온도, 4.0 내지 101.3 kPa의 압력 범위에서 수행될 수 있다.The methacrylic acid separation method of step 3a) may preferably apply a distillation process, and in this case, the distillation method described above in step 3) may be equally applied, and the distillation conditions are, for example, the top of the distillation column. It may be carried out at a temperature of 30 to 100 ° C., a pressure range of 4.0 to 101.3 kPa as a standard, and a temperature of 80 to 161 ° C., a pressure range of 4.0 to 101.3 kPa as a lower standard.

상기 단계 3) 및 단계 3a)는 상기 단계 2) 이후라면 특별히 순서가 한정되지는 않으며, 단계 3)과 상기 단계 3a)가 동시에 수행할 수 있으며, 동시에 수행되는 경우에는 각각 독립적인 증류탑에서 증류공정이 수행할 수 있고, 단계 3a)가 상기 단계 3) 이후 또는 단계 3) 이전에 수행할 수도 있다. 상기 단계의 순서는 공정 중에 적절하게 선택하여 수행할 수 있다.The order of step 3) and step 3a) is not particularly limited as long as it is after step 2), and step 3) and step 3a) can be performed simultaneously, and in the case of simultaneous distillation in independent distillation columns, respectively This may be performed, and step 3a) may be performed after step 3) or before step 3). The sequence of the steps may be appropriately selected and performed during the process.

또한, 상기 단계 3a)에서 메타크릴산을 포함하는 크루드 생성물의 수층은 필요에 따라 메타크릴산의 순도를 높이기 위하여 상기 단계 3a-1)과 같이 곧바로 증류 공정을 거치지 않고 추가적으로 추출 공정을 거친 이후 증류 공정을 수행할 수 있다. In addition, the aqueous layer of the crude product containing methacrylic acid in step 3a) is not directly distilled as in step 3a-1) to increase the purity of methacrylic acid, but additionally extracted after A distillation process may be performed.

추가적인 추출 공정을 거치는 경우 상기 단계 3a)는 구체적으로 3a-1) 상기 수층에 탄화수소 용매를 첨가하여 상기 수층을 수용성 분획 및 유기 분획으로 분리하는 단계; 및 3a-2) 상기 유기 분획을 증류하여 메타크릴산을 수득하고, 수득된 메타크릴산을 상기 단계 1)로 재순환시키는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 단계 2)에서 염기성 화합물을 사용하는 경우에는 수층에 산을 투입하여 pH를 1에서 5 범위로 조절한 후 탄화수소 용매로 추출하는 과정을 포함한다.In the case of undergoing an additional extraction process, step 3a) may specifically include: 3a-1) adding a hydrocarbon solvent to the aqueous layer to separate the aqueous layer into a water-soluble fraction and an organic fraction; and 3a-2) distilling the organic fraction to obtain methacrylic acid, and recycling the obtained methacrylic acid to step 1). In the case of using a basic compound in step 2), an acid is added to the aqueous layer to adjust the pH in the range of 1 to 5, followed by extraction with a hydrocarbon solvent.

또한, 상기 단계 3a-1)는 보다 구체적으로 상기 수층에 탄화수소 용매를 첨가하여 교반한 후 정치시켜 상기 크루드 생성물의 수층이 수용성 분획 및 유기 분획으로 층분리가 이루어지도록 하는 단계, 상기 층분리가 이루어진 수용성 분획 및 유기 분획을 분리하는 단계로 이루어질 수 있고, 상기 단계 3a-2)는 보다 구체적으로 상기 수용성 분획은 제거하고, 상기 유기 분획은 증류하여 메타크릴산을 회수하여 상기 단계 1)로 재순환시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 단계 3a-1)은 적어도 한 번 이상 수행될 수 있으며, 반복적으로 수행되는 것도 본 발명의 범위에 포함된다. 또한, 상기 단계 3a-1)이 반복적으로 수행되는 경우에는 분리된 수용성 분획 및 유기 분획 중 메타크릴산이 포함된 유기 분획을 대상으로 반복적으로 수행되는 것일 수 있다. In addition, step 3a-1) is more specifically a step of adding a hydrocarbon solvent to the aqueous layer, stirring, and then allowing the aqueous layer of the crude product to separate into a water-soluble fraction and an organic fraction; It may consist of a step of separating the water-soluble fraction and the organic fraction formed, and in step 3a-2), more specifically, the water-soluble fraction is removed, and the organic fraction is distilled to recover methacrylic acid and recycled to the step 1). steps may be included. In addition, the above step 3a-1) may be performed at least once, and being performed repeatedly is also included in the scope of the present invention. In addition, when step 3a-1) is repeatedly performed, it may be repeatedly performed on an organic fraction containing methacrylic acid among the separated water-soluble fraction and organic fraction.

여기에서 상기 탄화수소 용매는 메타크릴산을 용해시킬 수 있는 용매라면 특별히 한정되지는 않으나 일례로 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 및 노난을 사용할 수 있다.Here, the hydrocarbon solvent is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving methacrylic acid, but pentane, hexane, heptane, octane and nonane may be used as an example.

상기 단계 3a-1) 및 3a-2)와 같이 크루드 생성물의 수층을 대상으로 추가적인 추출공정을 적어도 한번 이상 추가적으로 수행함으로써 메타크릴산의 추출효율이 더욱 개선되어 고순도의 메타크릴산을 높은 효율로 회수할 수 있는효과가 있고, 경우에 따라서는 메타크릴산의 전량을 완전 추출할 수 있어 매우 고순도의 메타크릴산을 고효율로 회수할 수 있는 이점이 있다.As in steps 3a-1) and 3a-2), the extraction efficiency of methacrylic acid is further improved by additionally performing an additional extraction process targeting the aqueous layer of the crude product at least once, thereby producing high-purity methacrylic acid with high efficiency. There is an effect that can be recovered, and in some cases, the entire amount of methacrylic acid can be completely extracted, so there is an advantage that very high purity methacrylic acid can be recovered with high efficiency.

상기 단계 3a-2)의 증류 방법은 단계 3)에서 전술한 증류 방법과 동일한 증류 방법으로 수행될 수 있으며, 증류 조건은 일례로 상부 기준으로 34 내지 151℃의 온도, 4.0 내지 101.3 kPa의 압력 범위 및 하부 기준으로 80 내지 161℃의 온도, 4.0 내지 101.3 kPa의 압력 범위에서 수행될 수 있다.The distillation method of step 3a-2) may be performed by the same distillation method as the distillation method described above in step 3), and the distillation conditions are, for example, a temperature of 34 to 151 ° C. and a pressure range of 4.0 to 101.3 kPa based on the upper part. And it may be carried out at a temperature of 80 to 161 ° C. and a pressure range of 4.0 to 101.3 kPa on a lower basis.

실시예Example

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

하기 실시예 및 비교예들에서는 상용 공정모사 프로그램 ASPEN PLUS를 이용하여 본 발명에 따른 증류 공정을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션에 이용된 증류탑은 듀얼 플로우형(dual flow tray)이며 이론단수 20단 및 후술하는 온도 및 압력 조건 하에서 각각 진행되었다.In the following Examples and Comparative Examples, the distillation process according to the present invention was simulated using a commercial process simulation program, ASPEN PLUS. The distillation column used in the simulation was a dual flow tray, and was carried out under the theoretical number of 20 stages and the temperature and pressure conditions described later.

제조예 1Preparation Example 1

a) Crude t-부틸 메타크릴레이트의 제조a) Preparation of crude t-butyl methacrylate

설폰산기를 함유하는 양이온 교환수지(Purolite 社, CT-251)로 충진된 온도 조절이 가능한 이중관 형태의 반응기에 이소부틸렌 및 메타크릴산을 1:9의 중량비로 연속적으로 투입하여 8℃의 반응 온도, 3 kPa(3±1 kPa)의 반응 압력에서 공간체류시간을 30분으로 하여 반응하였다. Reaction at 8℃ by continuously adding isobutylene and methacrylic acid at a weight ratio of 1:9 to a temperature-controllable double-tube reactor filled with cation exchange resin (Purolite, CT-251) containing a sulfonic acid group The reaction was performed at a temperature and a reaction pressure of 3 kPa (3 ± 1 kPa) with a space residence time of 30 minutes.

b) Crude t-부틸 메타크릴레이트의 분리b) Separation of crude t-butyl methacrylate

조제된 curde t-부틸 메타크릴레이트(크루드 생성물) 100 ml에 물 100 ml를 첨가하여 20 ℃의 온도에서 1 시간 동안 교반한 후 동일한 온도를 유지하면서 1 시간 동안 정치시켜 수층 및 유기층으로 층분리된 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다. 이 때 t-부틸 메타크릴레이트 용액은 t-부틸 메타크릴레이트뿐 아니라 미반응 메타크릴산 및 반응 부산물을 모두 포함하는 용액이다.100 ml of water was added to 100 ml of the prepared curde t-butyl methacrylate (crude product), stirred at a temperature of 20 ° C for 1 hour, and then allowed to stand for 1 hour while maintaining the same temperature to separate the aqueous layer and the organic layer. A t-butyl methacrylate solution was prepared. At this time, the t-butyl methacrylate solution is a solution containing both unreacted methacrylic acid and reaction by-products as well as t-butyl methacrylate.

제조예 2Preparation Example 2

상기 제조예 1에서 물을 첨가하여 30 ℃의 온도에서 교반 및 정치시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다.A t-butyl methacrylate solution was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that water was added, stirred and allowed to stand at a temperature of 30 °C.

제조예 3Preparation Example 3

상기 제조예 1에서 물을 첨가하여 40 ℃의 온도에서 교반 및 정치시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다.A t-butyl methacrylate solution was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that water was added, stirred and allowed to stand at a temperature of 40 °C.

제조예 4Production Example 4

상기 제조예 1에서 물을 500ml 첨가하고, 30 ℃의 온도에서 교반 및 정치시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다.A t-butyl methacrylate solution was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 500 ml of water was added, and the mixture was stirred and allowed to stand at a temperature of 30 °C.

제조예 5Preparation Example 5

상기 제조예 1에서 물을 1000ml 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다.A t-butyl methacrylate solution was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 1000 ml of water was added.

제조예 6Preparation Example 6

상기 제조예 5에서 30 ℃의 온도에서 교반 및 정치시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다.A t-butyl methacrylate solution was prepared in the same manner as in Preparation Example 5, except for stirring and standing at a temperature of 30 °C.

제조예 7Preparation Example 7

상기 제조예 5에서 40 ℃의 온도에서 교반 및 정치시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다.A t-butyl methacrylate solution was prepared in the same manner as in Preparation Example 5, except for stirring and standing at a temperature of 40 °C.

제조예 8Preparation Example 8

상기 제조예 5에서 물을 첨가할 때, NaOH 용액을 반응 후 조제된 크루드 생성물에 존재하는 메타크릴산 대비 NaOH의 몰비가 1:1이 되는 양으로 더 첨가하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다.When water was added in Preparation Example 5, the NaOH solution was added in an amount such that the molar ratio of NaOH to methacrylic acid in the crude product prepared after the reaction was 1: 1, in the same manner as t -A butyl methacrylate solution was prepared.

제조예 9Preparation Example 9

상기 제조예 1에서 물을 2000ml 첨가한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 t-부틸 메타크릴레이트 용액을 제조하였다.A t-butyl methacrylate solution was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that 2000 ml of water was added.

비교제조예 1Comparative Preparation Example 1

상기 제조예 1에서 단계 b)를 생략하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 Crude t-부틸 메타크릴레이트를 제조하였다.Crude t-butyl methacrylate was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except for omitting step b).

실험예 1: 메타크릴산(MAA)의 추출률Experimental Example 1: Extraction rate of methacrylic acid (MAA)

상기 제조예 1 내지 9에서 제조된 t-부틸 메타크릴레이트 용액 중 수층에 존재하는 메타크릴산의 중량을 Agilent 社의 7890B Gas Chromatography로 표 1의 측정 조건으로 측정하였고, 메타크릴산의 추출률을 아래의 식으로 산출하여 하기 표 2에 나타내었다. The weight of methacrylic acid present in the aqueous layer of the t-butyl methacrylate solutions prepared in Preparation Examples 1 to 9 was measured under the measurement conditions of Table 1 with Agilent's 7890B Gas Chromatography, and the extraction rate of methacrylic acid was It was calculated by the formula and shown in Table 2 below.

OvenOven Equilibration Time: 1.0 min
# Rate(℃/min) Final Temp.(℃) Hold Time(min) Final Time
Initial 40 6.0 6.0
Ramp 1 10.0 70 1.6 10.6
Ramp 2 25.0 200 5.0 22.0
Off
Equilibration Time: 1.0 min
# Rate(℃/min) Final Temp.(℃) Hold Time(min) Final Time
Initial 40 6.0 6.0
Ramp 1 10.0 70 1.6 10.6
Ramp 2 25.0 200 5.0 22.0
Off
InletInlet Mode: Split(10:1)
Heater: 230 ℃
Pressure: 11.541 psi
Mode: Split(10:1)
Heater: 230 ℃
Pressure: 11.541 psi
ColumnColumn HP-INNOWax(19095N-126, 60 m x 530 μm x 1 μm)
Flow: 10 mL/min
Mode: Constant Flow
HP-INNOWax (19095N-126, 60 m x 530 μm x 1 μm)
Flow: 10 mL/min
Mode: Constant Flow
Detector(FID)Detector(FID) Heater: 260 ℃
Air Flow: 350 mL/min
H2 Fuel Flow: 35 mL/min
Makeup Flow(Conbined): 25 mL/min
Mode: Column + Makeup = Constant
Makeup Gas Type: He
Heater: 260 ℃
Air Flow: 350 mL/min
H2 Fuel Flow: 35 mL/min
Makeup Flow (Conbined): 25 mL/min
Mode: Column + Makeup = Constant
Makeup Gas Type: He
InjectorInjector Sample Volume: 10 μL
Syringe Size: 0.2 μL
Sample Volume: 10 µL
Syringe Size: 0.2 μL

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018040276215-pat00001
Figure 112018040276215-pat00001

*Crude TBMA: Crude t-부틸 메타크릴레이트*Crude TBMA: Crude t-butyl methacrylate

*MAA: 메타크릴산*MAA: methacrylic acid

물 첨가 후 교반 및 정치 시 온도(℃)Temperature when stirring and standing after adding water (℃) Crude TBMA:물의 부피비Crude TBMA: Water Volume Ratio 염기성 화합물 추가 여부Addition of basic compound MAA 추출률(%)MAA extraction rate (%) 제조예 1Preparation Example 1 2020 1:11:1 XX 12.012.0 제조예 2Preparation Example 2 3030 1:11:1 XX 17.817.8 제조예 3Preparation Example 3 4040 1:11:1 XX 23.523.5 제조예 4Preparation Example 4 3030 1:51:5 XX 46.046.0 제조예 5Preparation Example 5 2020 1:101:10 XX 77.777.7 제조예 6Preparation Example 6 3030 1:101:10 XX 78.378.3 제조예 7Preparation Example 7 4040 1:101:10 XX 79.079.0 제조예 8Preparation Example 8 2020 1:101:10 99.099.0 제조예 9Preparation Example 9 2020 1:201:20 XX 91.891.8 비교제조예 1Comparative Preparation Example 1 -- -- XX --

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 크루드 t-부틸 메타크릴레이트를 증류하기 이전에 물을 첨가하여 t-부틸 메타크릴레이트와 메타크릴산을 먼저 분리할 수 있고, 이 때 염기성 화합물을 물과 함께 첨가하는 제조예 8이 첨가하지 않은 나머지 제조예에 비해 메타크릴산의 추출률이 우수한 것을 확인할 수 있으며 또한 물의 부피비가 많을수록 메타크릴산의 추출률이 향상되는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 2 above, before distilling crude t-butyl methacrylate, water may be added to separate t-butyl methacrylate and methacrylic acid, at which time the basic compound is mixed with water It can be seen that the extraction rate of methacrylic acid is excellent compared to the rest of Preparation Examples in which Preparation Example 8 is added and is not added, and it can be confirmed that the extraction rate of methacrylic acid is improved as the volume ratio of water increases.

실시예 1 내지 7 및 실시예 9Examples 1 to 7 and Example 9

상기 제조예 1 내지 7 및 제조예 9의 t-부틸 메타크릴레이트 용액 중 수층을 분리하여 증류탑의 상부 온도 30℃ 및 압력 4 kPa, 하부 온도 105℃ 및 압력 12 kPa인 조건에서 증류 공정을 시뮬레이션으로 수행하였고, 상기 제조예 1 내지 7 및 9의 t-부틸 메타크릴레이트 용액 중 유기층을 분리하여 상부 온도 18.7℃ 및 압력 8.0 kPa, 하부 온도 93℃ 및 압력 10.6 kPa인 조건에서 비점이 낮은 성분(이소부틸렌, 이소부틸렌 올리고머, t-부탄올 등)을 제거하고, 증류탑의 상부 온도 50.3℃ 및 압력 4.0 kPa, 하부 온도 99℃ 및 압력 12.0 kPa의 조건에서 증류하여 t-부틸 메타크릴레이트를 회수하고, 유기층에 남아있는 메타크릴산은 증류탑의 상부 온도 41℃ 및 압력 10.6 kPa, 하부 온도 99℃ 및 압력 10.6 kPa의 조건에서 회수하는 공정을 시뮬레이션으로 수행하였으며 t-부틸 메타크릴레이트와 메타크릴산의 최종 순도는 각각 99.8%와 99.9% 수준이다.The water layer of the t-butyl methacrylate solutions of Preparation Examples 1 to 7 and Preparation Example 9 was separated to simulate the distillation process under conditions of a temperature of 30 ° C and a pressure of 4 kPa at the top of the distillation column, a temperature at the bottom of the distillation column of 105 ° C and a pressure of 12 kPa It was carried out, and the organic layer of the t-butyl methacrylate solutions of Preparation Examples 1 to 7 and 9 was separated to obtain a component with a low boiling point (iso butylene, isobutylene oligomer, t-butanol, etc.) are removed, and t-butyl methacrylate is recovered by distillation under conditions of a temperature of 50.3 ° C. and a pressure of 4.0 kPa at the top of the distillation column, a temperature at the bottom of the distillation column at 99 ° C. and a pressure of 12.0 kPa, , The process of recovering the methacrylic acid remaining in the organic layer under conditions of a temperature of 41 ° C and a pressure of 10.6 kPa at the top of the distillation column, a temperature at the bottom of the distillation column of 99 ° C and a pressure of 10.6 kPa was performed by simulation, and the final result of t-butyl methacrylate and methacrylic acid was obtained. The purity is 99.8% and 99.9%, respectively.

실시예 8Example 8

상기 제조예 8의 t-부틸 메타크릴레이트 용액 중 수층을 분리하여 증류탑의 상부 온도 30℃ 및 압력 4.0 kPa, 하부 온도 105℃ 및 압력 12 kPa 인 조건에서 증류 공정을 시뮬레이션으로 수행하였고, 상기 제조예 8의 t-부틸 메타크릴레이트 용액 중 유기층을 분리하여 상부 온도 18.7℃ 및 압력 8.0 kPa, 하부 온도 93℃ 및 압력 10.6 kPa 인 조건에서 비점이 낮은 성분(이소부틸렌, 이소부틸렌 올리고머, t-부탄올 등)을 제거하고 증류탑의 상부 온도 50.3℃ 및 4.0 kPa, 하부 온도 106.3℃ 및 압력 12.0 kPa 의 조건에서 증류하여 t-부틸 메타크릴레이트를 회수하는 공정을 시뮬레이션으로 수행하였으며 t-부틸 메타크릴레이트와 메타크릴산의 최종 순도는 각각 99.8%와 99.9% 수준이다.The water layer in the t-butyl methacrylate solution of Preparation Example 8 was separated, and the distillation process was simulated under conditions of a temperature of 30 ° C and a pressure of 4.0 kPa at the top of the distillation column, a temperature at the bottom of the distillation column of 105 ° C and a pressure of 12 kPa. In the t-butyl methacrylate solution of 8, the organic layer was separated to obtain components with low boiling points (isobutylene, isobutylene oligomer, t- butanol, etc.) and recovering t-butyl methacrylate by distillation under conditions of a temperature of 50.3 ° C and 4.0 kPa at the top of the distillation tower, a temperature at the bottom of the distillation column of 106.3 ° C and a pressure of 12.0 kPa, and a process of recovering t-butyl methacrylate was performed by simulation, and t-butyl methacrylate The final purity of and methacrylic acid is 99.8% and 99.9%, respectively.

실시예 8의 경우 수층 내 메타크릴산의 추출율이 현저하게 높아 별도로 유기층 내 메타크릴산을 추가적으로 회수하는 증류 공정을 진행하지 않았다.In the case of Example 8, the extraction rate of methacrylic acid in the aqueous layer was remarkably high, and a separate distillation process for additionally recovering methacrylic acid in the organic layer was not performed.

비교예 1Comparative Example 1

상기 비교제조예 1에서 제조된 Crude t-부틸 메타크릴레이트를 증류탑의 상부 온도 18.7℃ 및 압력 8.0 kPa, 증류탑의 하부 온도 93℃ 및 압력 10.6 kPa 인 조건에서 비점이 낮은 성분(이소부틸렌, 이소부틸렌 올리고머, t-부탄올 등)을 제거하고 증류탑의 상부 온도 50.3℃ 및 압력 4.0 kPa, 하부 온도 99℃ 및 압력 12.0 kPa 의 조건에서 증류하여 t-부틸 메타크릴레이트를 회수하고 메타크릴산은 증류탑의 상부 온도 41℃ 및 압력 10.6 kPa, 하부 온도 99℃ 및 압력 10.6 kPa 의 조건인 증류 공정을 시뮬레이션으로 수행하였으며 t-부틸 메타크릴레이트와 메타크릴산의 최종 순도는 각각 99.8%와 99.9% 수준이다.Crude t-butyl methacrylate prepared in Comparative Preparation Example 1 was prepared under the condition that the temperature at the top of the distillation column was 18.7 ° C. and the pressure was 8.0 kPa, and the temperature at the bottom of the distillation column was 93 ° C. and the pressure was 10.6 kPa. butylene oligomer, t-butanol, etc.) is removed, and t-butyl methacrylate is recovered by distillation under conditions of a temperature of 50.3° C. and a pressure of 4.0 kPa at the top of the distillation column, a temperature at the bottom of the distillation column at 99° C. and a pressure of 12.0 kPa, and methacrylic acid is recovered from the distillation column. The distillation process under conditions of an upper temperature of 41 ° C and a pressure of 10.6 kPa, a lower temperature of 99 ° C and a pressure of 10.6 kPa was simulated, and the final purities of t-butyl methacrylate and methacrylic acid were 99.8% and 99.9%, respectively.

실험예 2: 메타크릴산(MAA) 및 t-부틸 메타크릴레이트(TBMA)의 회수율Experimental Example 2: Recovery of methacrylic acid (MAA) and t-butyl methacrylate (TBMA)

상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1에서 증류공정을 수행한 후의 t-부틸메타크릴레이트 및 메타크릴산의 회수율을 각각 아래 수학식 2 및 3으로 산출하여 하기 표 3에 기재하였다.The recoveries of t-butyl methacrylate and methacrylic acid after performing the distillation process in Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 were calculated by Equations 2 and 3 below, respectively, and are shown in Table 3 below.

아래 수학식 2 및 3에서 MAA 및 TBMA의 중량은 Agilent 社의 7890B Gas Chromatography를 사용하여 표 1의 분석 방법으로 상기 언급된 유기층, 수층, 정제 후 t-부틸메타크릴레이트 및 정제 후 메타크릴산을 정량하여 계산하였다.In Equations 2 and 3 below, the weights of MAA and TBMA were determined by the above-mentioned organic layer, aqueous layer, t-butyl methacrylate after purification and methacrylic acid after purification by the analysis method of Table 1 using Agilent's 7890B Gas Chromatography. It was calculated by quantification.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112018040276215-pat00002
Figure 112018040276215-pat00002

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018040276215-pat00003
Figure 112018040276215-pat00003

물 첨가 후 교반 및 정치 시 온도(℃)Temperature when stirring and standing after adding water (℃) Crude TBMA:물의 부피비Crude TBMA: Water Volume Ratio 염기성 화합물 추가 여부Addition of basic compound MAA 회수율(%)MAA recovery rate (%) TBMA 회수율(%)TBMA recovery rate (%) 실시예 1Example 1 2020 1:11:1 XX 94.8894.88 94.6494.64 실시예 2Example 2 3030 1:11:1 XX 95.4195.41 96.3096.30 실시예 3Example 3 4040 1:11:1 XX 95.8295.82 97.1797.17 실시예 4Example 4 3030 1:51:5 XX 95.3895.38 96.2096.20 실시예 5Example 5 2020 1:101:10 XX 96.9596.95 98.4798.47 실시예 6Example 6 3030 1:101:10 XX 96.9896.98 98.5098.50 실시예 7Example 7 4040 1:101:10 XX 97.0197.01 98.5298.52 실시예 8Example 8 2020 1:101:10 98.0098.00 98.9798.97 실시예 9Example 9 2020 1:201:20 XX 97.6497.64 98.8598.85 비교예 1Comparative Example 1 -- -- XX 93.1093.10 78.8078.80

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 크루드 t-부틸 메타크릴레이트를 증류 정제하기 이전에 물을 첨가하여 t-부틸 메타크릴레이트와 메타크릴산을 먼저 분리한 이후 각각 증류 정제 공정을 거친 실시예 1 내지 9가 물을 첨가하는 공정을 거치치 않은 비교예 1에 비해 메타크릴산(MAA) 및 t-부틸 메타크릴레이트(TBMA)의 회수율이 현저하게 우수한 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 3, prior to distillation and purification of crude t-butyl methacrylate, water was added to first separate t-butyl methacrylate and methacrylic acid, followed by distillation and purification, respectively. Example 1 It can be seen that the recoveries of methacrylic acid (MAA) and t-butyl methacrylate (TBMA) are remarkably excellent compared to Comparative Example 1 in which the to 9 did not undergo the process of adding water.

나아가, 실시예 1 내지 3을 참조하면, 동일 조건에서 교반 및 정치 시 온도 즉, MAA의 추출온도가 높을수록 MAA와 TBMA의 회수율이 높아지는 것을 확인할 수 있으며, 실시예 2, 4, 6 및 9를 참조하면, 첨가하는 물의 부피비가 크면 MAA와 TBMA의 회수율이 높아지는 것을 확인할 수 있다.Furthermore, referring to Examples 1 to 3, it can be confirmed that the recovery rate of MAA and TBMA increases as the temperature when stirring and standing still under the same conditions, that is, the extraction temperature of MAA increases, and Examples 2, 4, 6 and 9 Referring to, it can be confirmed that the recovery rate of MAA and TBMA increases when the volume ratio of the added water is high.

또한, 염기성 화합물을 첨가한 실시예 8은 염기성 화합물을 첨가하지 않은 다른 실시예 및 비교예에 비해 MAA와 TBMA의 회수율이 더욱 높은 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that the recovery rate of MAA and TBMA is higher in Example 8, in which the basic compound is added, compared to other Examples and Comparative Examples in which the basic compound is not added.

Claims (10)

1) 산성 조건 하에서 이소부틸렌과 메타크릴산을 반응시켜 t-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸렌 올리고머, 메타크릴산을 포함하는 크루드 생성물을 얻는 단계;
2) 상기 크루드 생성물에 물을 첨가하여 크루드 생성물을 수층 및 유기층으로 분리하는 단계; 및
3) 상기 유기층을 증류하여 t-부틸 메타크릴레이트를 수득하는 단계;를 포함하고,
상기 단계 2)에서 염기성 화합물을 더 첨가하는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
1) reacting isobutylene with methacrylic acid under acidic conditions to obtain a crude product containing t-butyl methacrylate, isobutylene oligomer and methacrylic acid;
2) adding water to the crude product to separate the crude product into an aqueous layer and an organic layer; and
3) distilling the organic layer to obtain t-butyl methacrylate;
A method for producing t-butyl methacrylate in which a basic compound is further added in step 2).
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 염기성 화합물과 상기 크루드 생성물 내 메타크릴산의 몰비(염기성 화합물:메타크릴산)는 0.5:1 내지 5.0:1인 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
According to claim 1,
The molar ratio of the basic compound and methacrylic acid in the crude product (basic compound: methacrylic acid) is 0.5: 1 to 5.0: 1. Method for producing t-butyl methacrylate.
제1항에 있어서,
상기 염기성 화합물은 수산화나트륨(NaOH), 수산화리튬(LiOH), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 암모니아수(NH4OH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화바륨(Ba(OH)2), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 및 아민류 염기성 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함하는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
According to claim 1,
The basic compound is sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), ammonia water (NH 4 OH), potassium hydroxide (KOH), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), barium hydroxide (Ba (OH) 2 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) and at least one compound selected from the group consisting of amine basic compounds Preparation of t-butyl methacrylate method.
제1항에 있어서,
상기 이소부틸렌 올리고머는 디이소부틸렌 및 트리이소부틸렌 중 1종 이상을 포함하는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
According to claim 1,
The isobutylene oligomer is a method for producing t-butyl methacrylate comprising at least one of diisobutylene and triisobutylene.
제1항에 있어서,
상기 단계 2)에서, 상기 물은 상기 크루드 생성물의 1 부피비를 기준으로 1.0 내지 30.0 부피비가 되는 양으로 첨가하는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
According to claim 1,
In step 2), the water is added in an amount of 1.0 to 30.0 volume ratio based on 1 volume ratio of the crude product.
제1항에 있어서,
상기 단계 2)에서, 상기 물은 상기 크루드 생성물의 1 부피비를 기준으로 8.0 내지 25.0 부피비가 되는 양으로 첨가하는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
According to claim 1,
In step 2), the water is added in an amount of 8.0 to 25.0 volume ratio based on 1 volume ratio of the crude product.
제1항에 있어서,
상기 단계 2)는 1 내지 90 ℃의 온도에서 수행되는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
According to claim 1,
The step 2) is a method for producing t-butyl methacrylate that is carried out at a temperature of 1 to 90 ℃.
제1항에 있어서,
상기 단계 2) 이후,
3a) 상기 수층에서 메타크릴산을 분리하여 상기 단계 1)로 재순환시키는 단계;를 더 포함하는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
According to claim 1,
After step 2) above,
3a) separating methacrylic acid from the aqueous layer and recycling it to step 1); a method for producing t-butyl methacrylate that further comprises.
제9항에 있어서,
상기 단계 3a)는,
3a-1) 상기 수층에 탄화수소 용매를 첨가하여 상기 수층을 수용성 분획 및 유기 분획으로 분리하는 단계; 및
3a-2) 상기 유기 분획을 증류하여 메타크릴산을 수득하고, 수득된 메타크릴산을 상기 단계 1)로 재순환시키는 단계;를 포함하는 것인 t-부틸 메타크릴레이트의 제조방법.
According to claim 9,
In step 3a),
3a-1) adding a hydrocarbon solvent to the aqueous layer to separate the aqueous layer into a water-soluble fraction and an organic fraction; and
3a-2) distilling the organic fraction to obtain methacrylic acid, and recycling the obtained methacrylic acid to step 1).
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