KR20020023133A - 이소프탈로니트릴 정제방법 - Google Patents

Abstract

m-크실렌을 암모니아 및 산소함유 기체와 촉매의 존재하에서 반응시켜 생성된 기체로부터 이소프탈로니트릴을 분리하는 방법에서, 상기 기체는 이소프탈로니트릴보다 낮은 비등점을 갖는 유기용매와 접촉하고; 포집단계에서 이소프탈로니트릴이 포집된 액체가 증류되어 탑 상부에서 이소프탈로니트릴 및 유기용매를 회수하고 및 탑 하부에서는 이소프탈로니트릴 보다 높은 비등점을 갖는 탑 불순물을 분리하고; 또한 유기용매는 정제탑 상부에서 회수되고 고순도의 액화된 이소프탈로니트릴은 정제탑 하부에서 회수된다. 따라서, 이소프탈로니트릴의 손실 및 감압하의 증류과정에서 축합장치로부터 이동하는 이소프탈로니트릴에 의해 야기되는 플러깅 현상을 방지할 수 있고, 또한 고순도 이소프탈로니트릴을 장시간동안 일정하게 고수율로 생산할 수 있다.

Description

이소프탈로니트릴 정제방법{METHOD OF PURIFYING ISOPHTHALONITRILE}

본 발명은 촉매의 존재하에서 m-크실렌과 암모니아 및 산소함유 기체의 반응에서 생긴 기체로부터 이소프탈로니트릴을 분리하는 것을 포함하는 이소프탈로니트릴 정제방법에 관계한다. 이소프탈로니트릴은 합성수지 및 농약류 제조원료 또한 아민과 이소시아네이트 등의 화합물을 제조하기 위한 중간물질로서 유용하다.

촉매의 존재하에서, 암모니아 및 산소함유 기체와 유기-치환체 함유 탄소고리 혹은 헤테로고리 화합물을 제조하는 방법을 가암모니아 산화반응이라고 하며 일반적으로 기체-고체 유동화 촉매법을 통해 니트릴 화합물을 제조하는데 이용된다.

가암모니아 산화만응을 통해 생성한 기체로부터 니트릴 화합물을 분리하는 각종 방법은 이미 공지되었다. 예를 들어, 화학공학지(Nov. 1971, pp.53-55)에서는이소프탈로니트릴을 제조하기 위해 m-크실렌의 가암모니아 산화반응을 통해 생성된 기체를 스크러버에 공급하여 물로 냉각한 뒤 수득된 이소프탈로니트릴을 필터에 보내고, 이를 통해 이소프탈로니트릴 결정을 분리하고, 다시 결정들을 탈수건조하여 최종 생성물을 수득하는 이소프탈로니트릴 침적방법을 발표한다.

프로세스 핸드북(1976년 발행, 일본석유연구소 저)에서는 반응 생성된 기체에 함유된 이소프탈로니트릴을 유기용매로 포집하고 포집된 액체를 용매회수탑으로 전달하여 탑 상부에서 용매를 분리하고 이소프탈로니트릴 원액은 하부에서 회수하여 정제탑으로 보내고 여기서 정제된 이소프탈로니트릴를 탑 상부에서 회수할 수 있는 MGC-뱃저 이소프탈로니트릴법을 소개한다.

화학공학지에서 설명한 방법 즉, 이소프탈로니트릴을 생산하기 위해 m-크실렌의 가암모니아 산화반응을 통해 생성된 기체는 스크러버에 공급 및 물로 냉각하는 방법에서는 상기 반응시 발생된 부산물 역시 이소프탈로니트릴이 침적되어 있다. 따라서, 고순도 이소프탈로니트릴을 수득하려면 별도의 정제단계가 필요하다.

유기용매로 포집하는 프로세스 핸드북에서 설명한 방법은 고순도 이소프탈로니트릴을 수득할 수 있다. 그러나, 이 방법은 다음과 같은 문제점을 갖는다. (1) 이소프탈로니트릴 같은 정화형 고융점 재료는 감압 하에 증류분리되고 증류탑 상부에서 제거하면 축합온도 및 용융온도가 고감압시 서로 근접하기 때문에 이소프탈로니트릴은 과냉각으로 인해 응고된다. (2) 고온 조작시, 이소프탈로니트릴의 증기압이 높고 이소프탈로니트릴이 감압배출장치로 이동하여 결정석출을 일으키고 플러깅을 야기한다. (3) 이것을 방지하기 위해, 축합부와 갑압배출장치 사이에 스크러버를 설치해야한다. (4) 대체로, 가암모니아 산화반응시 발생한 고비등점 부산물, 촉매, 금속성분 등의 불순물이 존재하는 곳에서 이소프탈로니트릴은 열에 불안정하고 부적절한 변화 혹은 열화를 쉽게 겪는다. 따라서, 이소프탈로니트릴이 증류동안 고온에 노출되면 다량의 이소프탈로니트릴이 손실된다.

도 1은 본 발명에 따른 이소프탈로니트릴 정제방법의 한 구현예를 도시한 흐름도로서; A는 가암모니아 산화반응기; B는 이소프탈로니트릴 포집탑; C는 고비등점 불순물 분리탑; 및 D는 정제탑을 나타낸다.

따라서, 본 발명의 목적은 공업적으로 유리한 방식으로 장기간 일정하게 고수율을 유지하면서 고순도 이소프탈로니트릴을 제조하고 또한, 가암모니아 산화반응에서 생성된 이소프탈로니트릴의 증류를 거친 정제과정에서, 이소프탈로니트릴 손실을 최소화하고 또한 축합부에서 감압배출장치에로 이소프탈로니트릴 결정이 석출됨으로써 일어나는 플러깅 현상을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 문제를 해결하기 위한 시도로서, 발명자는 이소프탈로니트릴 제조방법의 측면에 촛점을 맞추어 광범위하게 연구하였으며 이소프탈로니트릴보다 낮은 비등점을 갖는 유기용매에 의해 가암모니아 산화반응을 통해 생성된 기체에 함유된 이소프탈로니트릴을 포집하고; 고비등점 불순물을 제1 증류단계에서 제거하고; 및 제2 증류단계에서 유기용매를 분리 및 탑 하부에서 이소프탈로니트릴을 회수하는 단계적 방법에 따를 경우 이소프탈로니트릴의 열화를 억제하고 또한 감압배출장치 내에서 이소프탈로니트릴 결정이 석출되는 것을 방지하는 특수장치를 사용하지 않아도 되는 것을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견에 기초하여 달성된 것이다.

따라서, 본 발명은 m-크실렌을 촉매의 존재하에서 암모니아 및 산소함유 기체와 반응하도록 하여 생성한 기체로부터 이소프탈로니트릴을 분리하는 것을 포함하는 이소프탈로니트릴 정제방법을 제공하고, 이 방법은;

(a) 이소프탈로니트릴보다 낮은 비등점을 갖는 유기용매와 기체를 접촉시켜 유기용매 내의 이소프탈로니트릴을 포집하는 단계;

(b) 포집단계에서 얻은 이소프탈로니트릴에서 액체를 증류시키고, 탑 상부에서 이소프탈로니트릴 및 유기용매를 회수하고 또한 이소프탈로니트릴 보다 높은 비등점을 갖는 탑 불순물을 탑의 하단에서 분리하는 것으로된 고비등점 불순물 분리단계; 및

(c) 고비등점 불순물 분리단계에서 수득한 이소프탈로니트릴 및 유기용매를 정제하여 탑 상부에서 유기용매를 회수하고 탑 하부에서 고순도의 액화된 이소프탈로니트릴을 회수하는 정제단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이소프탈로니트릴 정제방법에 관계한다.

본 발명에서, m-크실렌과 암모니아 및 산소함유 기체 간의 반응이 유도되는 가암모니아 산화반응시 일본특개평 11(1999)-209332에서 발표된 V-Cr-B-Mo 산화물 함유 촉매 및 일본특개평 11(1997)-71561에서 발표된 Fe-Sb-V 산화물 함유 촉매 등의 공지촉매를 사용할 수 있다.

가암모니아 산화반응에 사용되는 산소함유 기체는 통상 공기 특히 산소농축된 공기이다. 질소나 이산화탄소 기체 같은 희석제 또한 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 산소는 몰량을 기준으로 원료인 m-크실렌의 적어도 3배 바람직하게는 4-100배의 양으로 사용된다. 산소의 양이 하한값 이하이면 이소프탈로니트릴의 수율이 감소하고 상한값 이상이면 시공간 수율이 감소한다.

가암모니아 산화반응을 공기로 수행하면 반응기에 공급될 원료 기체에 함유된 m-크실렌의 농도는 0.2-10부피% 바람직하게는 0.5-5부피% 이다. 농도가 하한값 이하이면 이소프탈로니트릴 수율이 감소하고 이 농도가 상한값 이상이면 시공간 수율은 감소한다.

공업용 암모니아를 원료로 사용하기도 한다. 암모니아는 m-크실렌의 2-20배 바람직하게는 6-15배에 달하는 몰량으로 사용된다. 암모니아의 양이 하한값 이하이면 이소프탈로니트릴 수율이 감소하고 상한값 이상이면 시공간 수율이 감소한다.

가암모니아 산화반응으로 다량의 반응열이 발생하므로, 반응은 반응기의 온도구배가 균일하게 되도록 기체상-유동방식으로 실행하는 것이 바람직하며 각종 유동탑 반응기를 사용할 수 있다. 암모니아를 m-크실렌과 함께 혼합물 형태로 공급하기도 한다. 이 경우에서, 산소함유 기체의 일부를 상기 암모니아 및 m-크실렌의 혼합물에 첨가할 수 있으며 혼합물의 조성이 폭발범위에 포함되지 않도록 주의하고 결과로 나온 혼합물을 반응기에 공급한다.

가암모니아 산화반응의 온도는 300 내지 500℃ 바람직하게는 330-470℃ 이다. 반응온도가 하한값 이하이면 전환율이 감소하며 온도가 상한값 이상이면 이산화탄소 및 시안화수소 가스 같은 부산물 형성이 증가하고 따라서 이소프탈로니트릴의 수율이 감소한다. 가암모니아 산화반응은 상압, 감압 혹은 가압조건에서 실행되며 바람직하게는 상압 내지 0.2MPa 까지의 압력이 바람직하다. 반응가스 및 촉매간의 접촉시간은 반응온도, 공급된 암모니아 혹은 산소함유 기체 대 공급된 m-크실렌의 몰비 같은 조건에 따라 변화하나 통상 0.3-30초 정도이다.

본 발명에서, 우선적으로 포집단계에서 가암모니아 산화반응을 통해 생성 및 반응기의 출구를 통해 공급되는 기체는 이소프탈로니트릴 포집탑으로 공급되어 상기 반응기체를 유기용매와 접촉시키고 그 결과 용매에 이소프탈로니트릴이 용해된다. 따라서, 미반응된 암모니아 및 시안화수소, 이산화탄소, 증기, 일산화탄소, 질소 및 산소 같은 기체들이 분리된다.

사용되는 유기용매는 알킬벤젠, 헤테로고리 화합물, 방향족 니트릴 및 헤테로고리 니트릴 중에서 선택된 적어도 한 종류의 용매이고 이소프탈로니트릴보다 낮은 비등점을 갖는다. 바람직하게, 유기용매는 고용해도로 이소프탈로니트릴을 용해하면서 이 이소프탈로니트릴에 대해 불활성이다. 저비등점 유기용매는 잔류기체를 함유한 용매의 양을 증가시킨다.

유기용매의 예로는 m-크실렌, 쉐도쿠멘, 메시틸렌, 에틸벤젠, 메틸피리딘, 벤조니트릴, m-톨루니트릴 및 시아노피리딘 등을 포함한다. 이들 화합물은 단독으로 혹은 혼합물 형태로 사용된다. 이 중에서, m-톨루니트릴은 본 발명에서 가장 적합하다.

이소프탈로니트릴 포집탑의 조작에서, 가암모니아 산화반응을 통해 생성된 기체는 탑 하부의 액상부에 공급한다. 포집탑은 상기 탑 하부의 액상 온도가 하부액의 비등점보다 낮은 조건하에서 조작된다. 이소니트릴 포집탑의 압력은 상압, 감압 혹은 승압이며 통상 상압 내지 가암모니아 산화반응 압력까지가 이용된다. 유기용매에 흡수되지 않은 성분들 즉, 암모니아, 시안화수소, 이산화탄소, 증기, 일산화탄소, 질소 및 산소 등은 탑 상부에서 방출되고 유기용매에 흡수된 이소프탈로니트릴은 탑 하부에서 취하여 고비등점 불순물 제거단계로 보낸다.

고비등점 불순물 분리단계에서, 유기용매에 흡수된 이소프탈로니트릴은 고비등점 불순물 분리탑에서 증류단계를 거친다. 따라서, 고비등점 불순물은 이소프탈로니트릴로부터 분리 및 탑하부에서 제거되고 이소프탈로니트릴 및 유기용매은 탑 상부에서 회수된다.

회수된 이소프탈로니트릴 및 유기용매는 정제단계로 보내진다. 이소프탈로니트릴 보다 낮은 비등점을 가진 유기용매 및 불순물은 분리하여 탑 상부에서 제거하고 액상의 이소프탈로니트릴은 탑 하부에서 회수한다.

고비등점 불순물 분리탑으로부터 정제탑으로의 공급은 기체 혹은 응축액 형태로 수행된다. 그러나, 에너지 절감 측면에서 발생증기 같은 기체 상태로의 공급이 바람직하다.

가암모니아 산화반응시에 발생된 고비등점 부산물, 가암모니아 산화반응 촉매 및 금속 성분같은 불순물이 존재하면, 이소프탈로니트릴은 열에 불안정하고 쉽게 열화되어 아미드화, 중합반응 등을 일으키게 된다. 이러한 달갑지 않은 변화는 증류단계시 이소프탈레이트의 일부 양적 손실을 가져오며 이 손실은 이소프탈로니트릴 원액이 고온 내지 처리온도 범위에서 취급되는 동안 시간변화에 비례하여 증가한다. 따라서, 고수율로 이소프탈로니트릴을 수득하기 위해 고비등점 불순물 분리가 가능한 신속히 및 저온에서 실행되도록 하는 것이 요구된다.

본 발명에 따르면, 이소프탈로니트릴은 고비등점 불순물 분리단계에서 고비등점 불순물로부터 우선적으로 분리한다. 따라서, 이소프탈로니트릴이 고비등점 불순물과 가열접촉하는 기간을 단축할 수 있다. 또한, 증류작업은 고감압 상태에서 실행되므로 고비등점 불순물 분리단계의 온도가 저하되고 및 이소프탈로니트릴의 열화를 방지할 수 있게 된다.

각 탑에서, 증류반응은 감압하에 실행된다. 압력은 이소프탈로니트릴이 탑에 침적되지 않도록 사전결정한다.

일반적으로, 정화될 고융점 물질을 증류처리할 때 증류탑의 내부온도는 상기 물질의 융점보다 낮지 않은 온도까지 승온시켜 결정석출로 인한 플러깅 현상을 방지한다. 또한, 정화될 고융점 물질 및 이 물질을 용해시키기에 충분한 양의 용매를 함께 증류탑에 넣어 조작온도가 물질의 융점보다 높지않은 경우에도 결정석출 현상이 발생하지 않도록 한다. 증류탑의 이소프탈로니트릴 농도분포는 공급된 액체의 조성, 하부 잔류물의 증류 및 분리조건, 기상-액상 평형조건 등에 따라 결정되며 온도 프로파일은 조작압력에 따라 변화한다. 용매내 이소프탈로니트릴의 용해도가 온도에 의해서만 유일하게 결정되므로 조작압력이 이소프탈로니트릴이 증류탑에서 침적 혹은 침적되지 않는 것에 영향을 미친다. 예를 들어, 이소프탈로니트릴의 정제는 약 4.2kPa 이하 값의 정제탑 내부압력으로 목표물을 포집할 유기용매 역할을 할 m-톨루니트릴을 사용함으로써 증류탑 내에, 이소프탈로니트릴의 융점보다 높지않은 온도이고 또한 이소프탈로니트릴의 농도가 m-톨루니트릴 내의 이소프탈로니트릴의 용해도를 초과하는 영역이 생긴다. 이 영역에서, 이소프탈로니트릴이 석출되어 탑을 플러깅(plugging)한다. 이소프탈로니트릴 및 유기용매를 고비등점 불순물 분리탑에서 정제탑으로 증기형태로써 공급하는 경우 정제탑 상부의 압력증가는 고비등점 불순물 분리탑의 하부온도가 더 증가해야하고 이것은 열화된 이소프탈로니트릴의 양적 증가를 유도한다. 증류탑의 조작온도는 이소프탈로니트릴이 증류탑에 석출되지 않는 범위 내에서 고감압으로 제어된다. 구체적으로, m-톨루니트릴이 이소프탈로니트릴 포집을 위한 유기용매로 사용될 경우 증류탑의 압력은 약 5-10kPa 가 바람직하다.

본 발명의 방법에 따르면, 축합장치 및 감압-배출장치 사이에 스크러버를 설치할 필요가 없다. 이것은 이소프탈로니트릴이 증류탑 내에서 이들을 용해시키기에 충분한 양의 용매와 접촉하고, 또한 실질적으로 용매를 다량 함유하는 축합부의 저온에 의해 야기된 이소프탈로니트릴의 증기압은 감압-배출장치에 대한 이소프탈로니트릴의 이동을 방해하지 않기 때문이다.

본 발명의 방법에 따르면, 이소프탈로니트릴 보다 높은 비등점을 갖고 가암모니아 산화반응에서 발생한 기체에 함유된 불순물은 고비등점 불순물 분리장치로 제거하므로 이들 불순물이 정제탑 내로 이동하지 않는다. 따라서, 이소프탈로니트릴은 한정된 시간동안만 이소프탈로니트릴의 열화를 촉진하는 물질이 함께 존재하는 조건에서 고온처리된다; 즉, 이소프탈로니트릴이 고비등점 분리탑에 구속될 때만 열화에 의한 이소프탈로니트릴 손실의 감소가 유도될 수 있다.

본 발명의 방법을 다음의 도 1을 참조하여 더 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 이소프탈로니트릴 정제방법의 한 구현예를 도시하는 흐름도이다.

도 1에서, 가암모니아 반응기(A)를 이소프탈로니트릴 포집탑(B)에 제공한다. 포집탑 상부에 플레이트 혹은 충전층을 포함하는 흡수부가 설치되고 유기용매가 상기 포집탑 상부로 유입된다. 기체를 유기용매와 접촉시켜 이소프탈로니트릴 및 생성기체에 함유된 고비등점 불순물이 용매내에 포집되게 한다. 유기용매에 흡수되지 않은 성분들 즉; 암모니아, 시안화수소, 이산화탄소, 증기, 일산화탄소, 질소 및 산소 같은 성분들이 탑 상부로부터 방출된다.

이소프탈로니트릴 함유 유기액상은 고비등점 불순물 분리탑(C)으로 전달되며 여기에서 이소프탈로니트릴과 유기용매가 상부로부터 회수되고 고비등점 불순물은 하부에서 방출된다. 회수된 이소프탈로니트릴과 유기용매는 정제탑(D)에 전달된다. 유기용매는 탑 상부로부터 회수되고 이소프탈로니트릴은 하부에서 회수된다.

하기 실시예에서 설명한 대로, 본 발명에 있어서 이소프탈로니트릴이 가암모니아 산화반응을 통해 생성된 기체로부터 포집되는 용액의 증류반응을 통해 이소프탈로니트릴을 분리 및 정제하는 과정에서, 열화로 인한 이소프탈로니트릴 손실 - 그렇지 않은 경우 증류탑 하부에서 발생하는 손실 - 을 억제할 수 있고 또한 정제탑 상부에서 이소프탈로니트릴의 이동을 억제할 수 있다.

따라서 본 발명의 방법에 따르면, 감압하에서의 증류반응시 축합장치에서 감압 배출장치로의 플러깅 방지를 위한 특별한 장치를 사용할 필요가 없고 또한 고품질의 이소프탈로니트릴을 장시간동안 일정하게 고수율로 제조할 수 있다.

또한 본 발명에서, 고비등점 불순물 분리탑에서 정제탑으로의 공급이 수행되고 공급된 물질이 증기 형태로써 에너지절감 측면에서 공업적으로 유리한 장점을 갖는다.

실시예

본 발명을 다음의 실시예 및 비교예를 통하여 좀 더 상세히 설명하나, 이것은 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.

<가암모니아 산화반응용 촉매의 제조>

5산화바나듐(V₂O₅)(229g)을 물(500mL)에 첨가하여 혼합물을 수득하고 옥살산 분취물(477g)을 80-90℃ 에서 교반하면서 상기 혼합물에 첨가하여 바나듐 화합물을 용해하여 옥살산 바나듐 용액을 수득한다. 또다른 옥살산 분취물(963g)은 물(400mL)에 첨가하고, 그 결과로 얻은 혼합물을 50-60℃로 가열하였다. 이 혼합물에, 크롬 산화 무수물(CrO₃)(252g)을 물(200mL)에 넣어서 된 용액을 충분히 교반하면서 첨가하여 성분들을 용해하고 이에 따라 옥살산 크롬액을 수득한다. 수득된 용액들을 50-60℃ 에서 혼합하여 V-Cr-함유 용액을 제조하였다. V-Cr-함유 용액에 포스포몰리브덴산(H₃(PMo₁₂O₄₀)·20H₂0)(41.1g)을 물(100mL)에 용해하여 된 용액 및 아세트산칼륨(CH₃COOK)(4.0g)을 물(100mL)에 용해하여 된 용액을 첨가하였다. 계속해서, 20 중량% 수성 실리카졸 (0.02중량% Na₂O)(2,500g)을 첨가하여 슬러리를 수득하였다.

붕산(H₃BO₃)(78g)을 슬러리에 첨가하고 결과로 나온 혼합물을 가열 농축하여 액상량이 약 3,800g 정도가 되게 하였다. 촉매성분을 함유한 농축된 혼합물을 분무식 건조기를 써서 건조하고 유입온도 및 유출온도를 각각 250℃ 및 130℃ 으로 유지하였다. 건조된 혼합물은 다시 130 에서 12시간 동안 건조기로 추가 건조하고 그결과로 수득된 혼합물을 다시 400℃ 에서 0.5시간 및 550℃ 에서 8시간 동안 공기흐름하에 소성처리했고 이 결과, 유동탑에서 사용될 촉매를 수득했다. 수득된 촉매는 원자비율이 다음과 같았고, 유효한 촉매성분 함량은 50중량% 이었다.: V:Cr:B:Mo:P:Na:K = 1:1:0.5:0.086:0.007:0.009:0.009:0.020

실시예 1

가암모니아 산화반응; 유기용매 내 이소프탈로니트릴의 포집; 및 이소프탈로니트릴 분리 및 정제를 위한 증류처리를 도 1에서의 공정흐름도에 근거하여 실행하였다.

상술한 방식으로 제조된 촉매 (6L)를 가암모니아 산화반응기(A)에 충전하였다. 공기, m-크실렌(MX), 또한 암모니아를 혼합 및 350℃ 까지 예열한 후, 결과로 나온 혼합물을 반응기에 공급했다. 다음의 공급조건에 따랐다: MX 공급량 350g/Hr; NH₃/MX 몰비 11: O₂/MX 몰비 5.4; 및 SV 630Hr^-1. 반응온도 및 압력은 각각 420 및 0.2 MPa-G 이었다.

반응을 통해 생성되고 및 반응기 상부로부터 공급되는 기체는 이소프탈로니트릴 포집탑(B) 속에 공급하였고 이에 따라 생성기체에 함유된 이소프탈로니트릴은 용매 역할을 하는 m-톨루니트릴에 포집되었다.

SUS 304로 제작된 이소프탈로니트릴 포집탑의 상부에 컨덴서를 하부에 기포발생 유입구를 설치하였다. 탑의 본체는 100mmø 내경 및 800mm의 높이로 되고 본체 저부(450mm)에는 증기가열을 할 수 있도록 2중관 구조물이 장착된다.

구체적으로, 상술한 가암모니아 산화반응을 통해 생성된 기체는 포집탑에 충전 및 175℃ 로 가열된 m-톨루니트릴(2kg)을 이용하여 2시간동안 포집과정을 거쳐 성분들을 포집하였다. 포집종료후, 액체는 다음의 조성으로 된 것으로 확인되었다: 즉, m-톨루니트릴 (73.5중량%), 이소프탈로니트릴 (25중량%); 시아노벤즈아미드 (1중량%) 및 기타 성분들 (0.5중량%).

상술한 액체는 고비등점 불순물 분리탑(C)의 중간단 플레이트에 공급되고 고비등점 불순물 분리탑(c)에서 실행된 증류처리에서 발생한 기체를 정제탑(D)에 공급했다. 고비등점 불순물 분리탑(C)에서의 증류처리는 상부압 8kPa 및 상부온도 164℃ 와 하부온도 204℃ 에서 실행되었고 정제단(D)에서의 증류처리는 상부압 6kPa 및 상부온도 120℃ 와 하부온도 183℃ 에서 실행되었다. 정제탑 하부에서 회수되었던 상기 정제된 이소프탈로니트릴은 99.93% 정도의 순도를 갖는다. 고비등점 불순물이 제거된 증류분 중에 함유된 이소프탈로니트릴을 포함한 이 것의 회수율은 98% 이었다. 다시 말하여, 고비등점 불순물은 회수되지 못한 2%의 이소프탈로니트릴에 함유되었다.

비교예 1

실시예 1의 방법에 따라 가암모니아 산화반응에서 생성된 기체를 포집한 액체를 수득했다. 액체는 증류시켜 정제했다. 요약하면, 액체는 제1탑에서 증류하고 유기용매 및 저비등점 증류분을 분리했다. 제1탑의 하부액을 제2 증류탑에 공급했고 이에 따라 하부에 잔류하는 고비등점 불순물을 제거하여 상부로부터 이소프탈로니트릴을 회수했다. 2차 증류처리는 상부압 4 kPa, 상부온도 173 및 하부온도 191에서 실행했다. 그러나, 다량의 이소프탈로니트릴이 축합장치에서 감압-배출장치까지의 영역에 떨어져 관을 막히게 하고 연속의 작업을 방해하였다.

비교예 2

비교예 2에서는 앞서의 막힘현상을 방지하고 연속작업을 실행하기 위하여 제2 증류탑에 설치된 응축장치 및 감압-배출장치 사이의 관에 스크러버를 설치하였다. 정제된 이소프탈로니트릴은 99.95% 정도의 순도를 나타냈다. 그러나 이소프탈로니트릴의 회수율은 94% 이었으며 나머지 6% 중 2%의 미회수 이소프탈로니트릴은 스크러버로 수거하였다. 다시 말하여, 4%의 미회수 이소프탈로니트릴에 고비등점 불순물이 함유되었다.

본 발명에 따른 이소프탈로니트릴 정제방법에 의하여 생성된 고순도의 이소프탈로니트릴은 합성수지 및 농약류 제조원료와, 아민과 이소시아네이트 등의 화합물을 제조하기 위한 중간물질로서 유용하게 사용된다.

Claims (5)

1. m-크실렌을 촉매의 존재하에서 암모니아 및 산소함유 기체와 반응시켜 생성된 기체로부터 이소프탈로니트릴을 분리하는 것을 포함하는 이소프탈로니트릴 정제방법으로서;

   (a) 이소프탈로니트릴보다 낮은 비등점을 갖는 유기용매와 기체를 접촉시켜 유기용매 내의 이소프탈로니트릴을 포집하는 단계;

   (b) 포집단계에서 얻은 이소프탈로니트릴에서 액체를 증류시키고, 이에 따라

   이소프탈로니트릴 및 유기용매를 탑 상부에서 회수하고 또한 이소프탈로니트릴 보다 높은 비등점을 갖는 탑 불순물을 탑의 하부에서 분리하는 것으로된 고비등점 불순물 분리단계; 및

   (c) 고비등점 불순물 분리단계에서 수득한 이소프탈로니트릴 및 유기용매를 정제하여 탑 상부에서 유기용매를 회수하고 탑 하부에서 고순도의 액화된 이소프탈로니트릴을 회수하는 정제단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이소프탈로니트릴 정제방법.
2. 제1항에 있어서,

   고비등점 불순물 분리단계에서 얻은 이소프탈로니트릴 및 유기용매는 증기 형태로 정제단계에서 이용되는 정제탑에 공급되는 것을 특징으로 하는 이소프탈로니트릴 정제방법.
3. 제1항에 있어서,

   이소프탈로니트릴 포집을 위한 유기용매는 알킬벤젠, 헤테로고리 화합물, 방향족 니트릴 및 헤테로고리 니트릴 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물이고 또한 이소프탈로니트릴 보다 낮은 비등점을 갖는 것을 특징으로 하는 이소프탈로니트릴 정제방법.
4. 제3항에 있어서,

   이소프탈로니트릴 포집을 위한 유기용매는 m-크실렌, 쉐도쿠멘, 메시틸렌, 에틸벤젠, 메틸피리딘, 벤조니트릴, m-톨루니트릴 및 시아노피리딘 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 이소프탈로니트릴 정제방법.
5. 제4항에 있어서,

   m-톨루니트릴이 이소프탈로니트릴 포집을 위한 유기용매로 사용되고 또한 정제단계는 5-10kPa의 압력을 사용하는 것을 특징으로 하는 이소프탈로니트릴 정제방법.