KR20030066340A - Continuous method for preparing aromatic carbonate and reaction equipment for the same - Google Patents

Continuous method for preparing aromatic carbonate and reaction equipment for the same Download PDF

Info

Publication number
KR20030066340A
KR20030066340A KR1020030002772A KR20030002772A KR20030066340A KR 20030066340 A KR20030066340 A KR 20030066340A KR 1020030002772 A KR1020030002772 A KR 1020030002772A KR 20030002772 A KR20030002772 A KR 20030002772A KR 20030066340 A KR20030066340 A KR 20030066340A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reaction
reactor
carbonate
boiling point
catalyst
Prior art date
Application number
KR1020030002772A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100536185B1 (en
Inventor
우부곤
곽자훈
홍무호
홍미정
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to JP2003565944A priority Critical patent/JP2005517003A/en
Priority to AU2003206228A priority patent/AU2003206228A1/en
Priority to PCT/KR2003/000237 priority patent/WO2003066569A1/en
Priority to CNA038033062A priority patent/CN1628090A/en
Priority to EP03703489.9A priority patent/EP1480939B1/en
Priority to US10/502,435 priority patent/US7417161B2/en
Publication of KR20030066340A publication Critical patent/KR20030066340A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100536185B1 publication Critical patent/KR100536185B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/06Preparation of esters of carbonic or haloformic acids from organic carbonates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/08Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C69/00Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C69/96Esters of carbonic or haloformic acids

Abstract

PURPOSE: Provided are a method for continuously and economically producing an aromatic carbonate, which is suitable for commercial production, and a reaction device for the method. CONSTITUTION: The method for continuously producing an aromatic carbonate by using a heterogeneous catalyst, comprises the steps of (i) injecting a dialkyl carbonate or alkyl aryl carbonate and an aromatic hydroxy compound into the reactor(1) injected with a heterogeneous catalyst; (ii) filtrating the reaction liquid obtained in the step(i) to isolate the heterogeneous catalyst; (iii) cycling the filtrated reaction liquid while applying the heat from the outside of the reactor; (iv) distilling a reaction byproduct vaporized with the heat of the step(iii) and ingredients with low boiling point, and condensing effective ingredients having relatively high boiling point to recover the reactor; and (v) extracting the high boiling ingredients which are final reactants, from the reaction liquid at intermediate time of the cycling step.

Description

아로마틱 카보네이트 연속 제조 방법 및 이를 위한 반응장치{CONTINUOUS METHOD FOR PREPARING AROMATIC CARBONATE AND REACTION EQUIPMENT FOR THE SAME}Aromatic carbonate continuous manufacturing method and a reaction apparatus therefor {CONTINUOUS METHOD FOR PREPARING AROMATIC CARBONATE AND REACTION EQUIPMENT FOR THE SAME}

본 발명은 아로마틱 카보네이트의 제조를 위한 반응장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 특히 불균일매 촉매를 이용하는 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법 및 이를 위한 반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a reaction apparatus for producing an aromatic carbonate and a manufacturing method using the same, and more particularly to a continuous method for producing an aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst and a reaction apparatus for the same.

아로마틱 카보네이트는 독성이 강한 포스겐(phosgene) 가스를 사용하지 않는 아로마틱 폴리카보네이트와 여러 종류의 이소시아네이트(isocyanate)를 제조할 때 원료로 사용되며, 주로 다이알킬 카보네이트와 아로마틱 하이드록시 화합물의 트랜스에스테르 반응에 의하여 합성된다. 이때 주로 이용되는 반응원료의 예로는 다이메틸 카보네이트(dimethyl carbonate)와 페놀을 들 수 있다.Aromatic carbonates are used as raw materials for the production of aromatic polycarbonates and various types of isocyanates that do not use toxic phosgene gas, mainly by transesterification of dialkyl carbonates and aromatic hydroxy compounds. Are synthesized. At this time, examples of the reaction raw material mainly used include dimethyl carbonate and phenol.

그러나 상기 트랜스에스테르 반응은 가역반응으로서 반응의 평형 상수가 매우 작아서 반응 후 전환율이 매우 낮고, 또한 그 반응 속도도 상당히 느려 상업적 생산에 이용되기에는 많은 어려움이 존재한다.However, the transester reaction is a reversible reaction, so the equilibrium constant of the reaction is very small, the conversion after the reaction is very low, and the reaction rate is also very slow, there are many difficulties to be used in commercial production.

이러한 문제들을 해결하기 위하여, 여러 가지 노력들이 선행되어왔다. 그 중 반응 촉매의 성능을 향상시켜 반응 속도를 증대시키려는 노력들이 있어 왔다. 미국특허 제4,182,726호는 AlCl3와 같은 AlX3, UX3, TiX3, VOX3, VX3, ZnX2, FeX3및 SnX3계열의 반응 촉매를 사용하는 공정을 개시하였다. 상기에서 X는 할로겐족 원소들을 의미한다.In order to solve these problems, various efforts have been made. Among them, efforts have been made to increase the reaction rate by improving the performance of the reaction catalyst. U.S. Patent No. 4,182,726 discloses discloses a process using a catalyst of AlX 3, UX 3, TiX 3 , VOX 3, VX 3, ZnX 2, FeX 3 and SnX 3 series, such as AlCl 3. In the above, X means halogen group elements.

또한 미국특허 제4,045,464호는 반응 촉매로, 루이스 산(Lewis acids)이나 티타늄 테트라페네이트(titanium tetraphenate)와 같은 Ti계 화합물을 개시하였다. 그리고 미국특허 제4,552,704호는 부틸틴옥사이드하이드록사이드(butyltin oxide hydroxide)와 같은 Ti 및 Sn계 반응 촉매에 대해 개시하였으며, 미국특허 제4,554,110호는 반응 촉매로, 폴리머릭 틴(polymeric tin) 화합물을 개시하였고, 미국특허 제4,609,501호는 최소한 한 가지의 루이스 산(Lewis acids)과 한 가지의 프로틱 산(protic acid)를 혼합한 반응 촉매를 개시하였다.In addition, US Patent No. 4,045,464 discloses a Ti-based compound such as Lewis acids or titanium tetraphenate as a reaction catalyst. In addition, US Patent No. 4,552,704 discloses a Ti and Sn-based reaction catalyst such as butyltin oxide hydroxide, US Patent No. 4,554,110 is a reaction catalyst, the polymer tin (polymeric tin) compound US Patent No. 4,609,501 discloses a reaction catalyst in which at least one Lewis acid and one protic acid are mixed.

상기 종래 기술들은 DMC(dimethyl carbonate)로부터 DPC(diphenyl carbonate)를 제조하는 효율성을 증대시키기 위하여 반응 공정에 의한 반응성 향상 보다는 반응 촉매에 의한 반응 속도 향상에 노력을 기울였다고 볼 수 있다. 그러나 상기의 특허들에서 제안된 촉매들은 모두 균일계 촉매로서 반응물에 일정 비율로 섞어서 사용해야 하고, 비록 반응 중 발생하는 메탄올 등의 반응 부산물을 반응계로부터 연속적으로 제거하는 공정을 적용했음에도 불구하고, 실시예들에 나타난 반응 속도는 높지 않았다.The conventional techniques can be seen that the effort was made to improve the reaction rate by the reaction catalyst rather than improving the reactivity by the reaction process in order to increase the efficiency of producing diphenyl carbonate (DPC) from dimethyl carbonate (DMC). However, all of the catalysts proposed in the above patents should be used as a homogeneous catalyst by mixing the reactants in a certain ratio, even though a process of continuously removing reaction by-products such as methanol generated during the reaction from the reaction system is applied. The reaction rate shown in the field was not high.

한편, 반응 촉매로 불균일계 촉매를 사용하려는 시도도 있었는데, 미국특허 제5,354,923호는 표면적(surface area)이 20 ㎡/g 이상인 파우더(powder) 상의 촉매를 사용하여 교반형 반응기를 사용하였고, 미국특허 제5,565,605호는 티타노알루미노 포스페이트(titanoalumino phosphate)와 같은 불균일계 촉매를 반응에 사용하고 있다.On the other hand, there have been attempts to use heterogeneous catalysts as reaction catalysts. U.S. Patent No. 5,354,923 uses a stirred reactor using a catalyst on powder having a surface area of 20 m 2 / g or more, and U.S. Patent No. 5,565,605 uses heterogeneous catalysts such as titanoalumino phosphate in the reaction.

그러나 이제까지의 불균일계 촉매는 분체(powder)상으로 반응물과 함께 반응 및 분리 공정을 거치게 되어 장치 및 파이프 내벽에 달라붙어 문제를 일으키고, 촉매 분리 시에도 고 비점의 반응 생성물과 상존하여 분리 후 재사용에 문제점을 내포하고 있다.However, until now, heterogeneous catalysts have been reacted and separated together with reactants in powder form, causing them to stick to the inner wall of equipment and pipes, causing problems. There is a problem.

반응 촉매 개발과 함께 독특한 반응공정 고안에 의한 DPC 제조 효율성 증대에 대한 노력들도 있어 왔다. 미국특허 제5,210,268호는 다단 층 증류탑을 반응기로 이용하여 고 비점의 반응물을 탑의 상층부에 균일계 촉매와 함께 주입하고 저 비점의 반응물은 탑의 하부에서 가열 기화시켜 비점이 다른 두 반응물을 향류 접촉시켜 아로마틱 카보네이트를 합성하였다. 또한 미국특허 제5,426,207호는 직렬로 연결된 3 개의 반응기를 이용하는 반응 공정을 개시하였고, 미국특허 제5,523,451호는 직렬로 연결된 다수의 버블 탑(bubble column)을 반응기로 응용된 공정을 개시하였다. 또한 미국특허 제6,057,470호는 반응 증류(reaction distillation) 기법을 이용한 반응 공정을 개시하고 있다.Along with the development of reaction catalysts, efforts have been made to increase the efficiency of DPC manufacturing by designing unique reaction processes. U.S. Patent No. 5,210,268 uses a multi-stage distillation column as a reactor to inject a high-boiling reactant with a homogeneous catalyst in the upper layer of the tower, and the low-boiling reactant is heat vaporized at the bottom of the column to countercurrently contact the two reactants with different boiling points. To synthesize an aromatic carbonate. U. S. Patent No. 5,426, 207 also discloses a reaction process using three reactors connected in series, and U. S. Patent No. 5,523, 451 discloses a process in which a plurality of bubble columns connected in series are applied to the reactor. U. S. Patent No. 6,057, 470 also discloses a reaction process using a reaction distillation technique.

그러나 상기 공정들은 균일계 촉매를 사용하거나 또는 파우더 상의 촉매를 사용하여 촉매 분리에 많은 어려움이 존재하고, 연속운전 시 계속하여 일정량의 촉매를 반응계에 공급하여야 하는 경제성의 문제점들이 존재한다.However, these processes have a lot of difficulties in separating the catalyst using a homogeneous catalyst or a powdered catalyst, and there are economic problems in that a constant amount of catalyst must be continuously supplied to the reaction system during continuous operation.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점들을 고려하여, 앞에서 언급한 통상적인 모든 문제점들을 해결할 수 있고, 상업 생산에 적합하고 경제적인 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법 및 이를 위한 반응장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and aims to provide a continuous production method of an aromatic carbonate which is capable of solving all the above-mentioned conventional problems and is suitable for commercial production, and a reaction apparatus therefor.

본 발명의 다른 목적은 불균일계 촉매 하에 다이알킬 카보네이트와 아로마틱 하이드록시 화합물을 반응시켜 아로마틱 카보네이트를 제조함에 있어서, 반응 및 분리 공정을 거치지 않아서 촉매 및 반응물이 장치 및 파이프 내벽에 달라붙어 문제를 일으키지 않으며, 고 비점의 반응 생성물과 촉매가 상존하지 않는 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법 및 이를 위한 반응장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to prepare an aromatic carbonate by reacting a dialkyl carbonate with an aromatic hydroxy compound under a heterogeneous catalyst, and does not undergo a reaction and separation process so that the catalyst and reactants do not cause problems due to sticking to the inner wall of the device and the pipe. To provide a continuous method for producing an aromatic carbonate in which a high boiling point reaction product and a catalyst do not exist, and a reaction apparatus therefor.

본 발명의 또 다른 목적은 불균일 촉매를 사용하여 다이알킬 카보네이트와 아로마틱하이드록시 화합물을 반응시켜 아로마틱 카보네이트를 제조함으로써, 연속적으로 새로운 촉매를 반응기에 주입하여야 하는 균일계 촉매 사용 공정에서 있을 수 있는 비용 발생 및 촉매 분리공정을 최소화할 수 있는 경제적인 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법 및 이를 위한 반응장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to produce an aromatic carbonate by reacting a dialkyl carbonate with an aromatic hydroxy compound using a heterogeneous catalyst, thereby incurring costs in the process of using a homogeneous catalyst that requires continuous injection of new catalyst into the reactor. And to provide a continuous method of producing an economical aromatic carbonate that can minimize the catalyst separation process and a reaction apparatus for the same.

도 1은 본 발명에 따른 반응 장치를 도시한 구성도.1 is a block diagram showing a reaction apparatus according to the present invention.

본 발명은 상기 목적들을 달성하기 위하여, 연속 제조방법은 불균일계 촉매가 반응기에 투입된 상태에서 다이알킬 카보네이트 또는 알킬 아릴 카보네이트와 아로마틱 하이드록시 화합물을 반응기 내로 주입하는 혼합단계; 상기 혼합단계에서 생성된 반응액을 필터링하여 불균일계 촉매만 걸러내는 필터링단계; 상기 필터링단계에서 필터링된 반응액을 순환시키되, 반응기의 외측에서 열을 가하면서 순환되도록 하는 순환단계; 상기 순환단계에서 가해진 열에 의해 기화된 반응 부산물 및 저 비점 성분을 증류하고 증류시 상대적으로 비점이 높은 유효 성분들은 응축하여 상기 반응기로 회수하는 증류단계; 및 상기 반응액 중에서 최종 반응물인 고 비점 성분을 상기 순환단계의 중간에서 추출하는 취출단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a continuous production process comprising a mixing step of injecting a dialkyl carbonate or an alkyl aryl carbonate and an aromatic hydroxy compound into the reactor while the heterogeneous catalyst is added to the reactor; A filtering step of filtering only the heterogeneous catalyst by filtering the reaction solution generated in the mixing step; A circulation step of circulating the reaction liquid filtered in the filtering step, while circulating while applying heat from the outside of the reactor; A distillation step of distilling the reaction by-products and the low boiling point component vaporized by the heat applied in the circulation step and condensing the active ingredients having a relatively high boiling point upon distillation and recovering them to the reactor; And a extraction step of extracting the high boiling point component, which is the final reactant, from the reaction solution in the middle of the circulation step.

또한 본 발명에 따른 반응장치는 자체 내부에 위치하며 불균일계 촉매 유출을 방지하고 반응액만을 유출시키기 위한 필터가 설비된 반응기; 상기 반응기의 필터가 설비된 측에 연결되어 설비되는 순환펌프; 상기 순환펌프와 상기 반응기 사이에 연결되어 설비되고, 상기 반응액 순환펌프로부터 반응액을 공급받아 반응액을 원하는 반응온도까지 상승시키고 기화시키기 위한 열교환기; 및 상기 반응기 상부에 연결되어 설비되고, 상기 반응기 및 열교환기에서 생성된 기화된 반응물을 공급받아 고비점 성분과 저비점 성분을 분리시켜서 고비점 성분은 응축시켜 상기 반응기로 회수시키고, 저비점 성분은 기상으로 유출하기 위한 증류탑을 포함한다.In addition, the reactor according to the present invention is located in the reactor itself is equipped with a filter for preventing the heterogeneous catalyst outflow and only the reaction liquid outflow; A circulation pump connected to the side of the reactor in which the filter is installed; A heat exchanger connected between the circulating pump and the reactor, the heat exchanger configured to receive a reaction liquid from the reaction liquid circulation pump to raise and vaporize the reaction liquid to a desired reaction temperature; And a high boiling point component and a low boiling point component which are connected to an upper portion of the reactor and are supplied with vaporized reactants generated in the reactor and the heat exchanger to condense and recover the high boiling point component to the reactor, and the low boiling point component is vaporized. A distillation column for effluent.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명은 다이알킬 카보네이트(dialkyl carbonate)와 페놀과 같은 아로마틱 하이드록시 화합물(aromatic hydroxy compound)을 원료로 사용하여 아로마틱 카보네이트(aromatic carbonate) 또는 그 혼합물을 제조하는 불균일계 촉매를 이용하는 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법 및 이를 위한 반응장치에 관한 것으로, 반응 중 발생하는 반응 부산물을 제거하기 위하여 증류탑이 장착된 루프(loop)형 순환 반응기를 이용하고, 반응 촉매로서 실리카에 담지된 불균일계 촉매들을 사용하는데 특징이 있다.The present invention is a continuous production of an aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst for producing an aromatic carbonate or a mixture thereof using an aromatic hydroxy compound such as dialkyl carbonate and phenol as a raw material. The present invention relates to a method and a reactor therefor, wherein a loop-type circulating reactor equipped with a distillation column is used to remove reaction by-products generated during a reaction, and a heterogeneous catalyst supported on silica is used as a reaction catalyst. have.

본 발명에 따른 아로마틱 카보네이트를 연속으로 제조하는 방법은, 불균일계 촉매가 반응기에 투입된 상태에서 다이알킬 카보네이트 또는 알킬 아릴 카보네이트와 아로마틱 하이드록시 화합물을 반응기 내로 각각 또는 혼합하여 연속적으로 주입하는 혼합단계와, 혼합단계에서 생성된 반응액을 필터링하여 불균일계 촉매만 걸러내는 필터링단계와, 필터링단계에서 필터링된 반응액을 순환시키되, 반응기의 외측에서 열을 가하면서 순환되도록 하는 순환단계와, 이 순환단계에서 가해진 열에 의해 기화된 반응 부산물 및 저 비점 성분을 증류하고 증류시 상대적으로 비점이 높은 유효 성분들은 응축하여 상기 반응기로 회수하는 증류단계와, 상기 반응액 중에서 최종 반응물인 고 비점 성분을 추출하는 취출단계를 포함한다.The method for continuously preparing the aromatic carbonate according to the present invention includes a mixing step of continuously injecting dialkyl carbonate or alkyl aryl carbonate and an aromatic hydroxy compound into the reactor while the heterogeneous catalyst is added to the reactor, A filtering step for filtering only the heterogeneous catalyst by filtering the reaction solution generated in the mixing step, and a circulation step for circulating the filtered reaction solution in the filtering step, while circulating while applying heat from the outside of the reactor, in this circulation step The distillation step of distilling the reaction by-product and the low boiling point component evaporated by the applied heat and condensing the active ingredients having a relatively high boiling point during distillation, and extracting the high boiling point component as the final reactant from the reaction solution It includes.

여기서 혼합단계에 사용되는 불균일계 촉매로서 전이금속산화물(transition metal oxide)을 사용한다.Here, a transition metal oxide is used as the heterogeneous catalyst used in the mixing step.

불균일계 촉매는 실리카 등의 담체를 이용하게 되며, 이 담체는 크기가 1 내지 20mm 되는 구형, 원통형, 링(ring)형 등의 형상으로 형성된다. 이때 실리카의 비표면적은 20 내지 500 ㎡/g, 더 좋기로는 100 내지 300 ㎡/g 이고, 공극률은 0.25 내지 0.8 ㎤/g, 더 좋게는 0.4 내지 0.75 ㎤/g 이 적당하다.The heterogeneous catalyst uses a carrier such as silica, and the carrier is formed in a spherical, cylindrical, ring, or the like shape having a size of 1 to 20 mm. At this time, the specific surface area of the silica is 20 to 500 m 2 / g, more preferably 100 to 300 m 2 / g, and the porosity is 0.25 to 0.8 cm 3 / g, more preferably 0.4 to 0.75 cm 3 / g.

이러한 담체에 전이금속산화물을 담지하게 되는 데, 예를 들면 MoO3, Ga2O3, V2O5, PbO, ZrO2, TiO2, CdO, Fe2O3, CuO, MgO, Y2O3, Mn3NiO, ZnO, Nd2O3, Co2O3, RuO2, Nb2O5, Cr2O3등을 1 종 이상 선택하여 담지하는 것이 바람직하다.Transition metal oxides are supported on such a carrier, for example, MoO 3 , Ga 2 O 3 , V 2 O 5 , PbO, ZrO 2 , TiO 2 , CdO, Fe 2 O 3 , CuO, MgO, Y 2 O It is preferable to select and support 3 , Mn 3 NiO, ZnO, Nd 2 O 3 , Co 2 O 3 , RuO 2 , Nb 2 O 5 , Cr 2 O 3 , and the like.

이렇게 투입되는 촉매는 생산하고자 하는 아로마틱 카보네이트의 양을 조절하여 투입하게 된다. 즉, 일정 양의 촉매에 의하여 정해진 체류시간 동안 제조되는 아로마틱 카보네이트 양을 실험적으로 결정한 후 생산에 필요한 불균일계 촉매의 양을 결정하게 된다.The catalyst is added to adjust the amount of aromatic carbonate to be produced. That is, the amount of heterogeneous catalyst required for production is determined after experimentally determining the amount of aromatic carbonate prepared for a predetermined residence time by a certain amount of catalyst.

그리고 혼합단계에서 생성된 반응액은 필터링단계를 거치면서 촉매와 분리된다.The reaction solution generated in the mixing step is separated from the catalyst through the filtering step.

순환단계에서는 혼합단계에서 생성된 반응액의 양이 일정량 이상이 되면 촉매로부터 분리된 반응액을 상기한 혼합단계로 재투입하여 순환시키게 된다. 특히 이 순환단계에서 반응기의 외부에서 순환하게 되는 반응액에 열을 가하게 되는 데, 이러한 가열에 의해 발생되는 반응 부산물 및 저 비점 성분은 증류단계를 거치게 되는 것이다. 이때, 가열에 의한 반응액의 온도는 반응기의 압력에 의하여 달라질 수 있지만 바람직하게는 100℃ 내지 300℃, 보다 바람직하게는 150℃ 내지 250℃가 적당한다.In the circulation step, when the amount of the reaction solution generated in the mixing step is a predetermined amount or more, the reaction solution separated from the catalyst is reintroduced into the above mixing step and circulated. In particular, in this circulation step, heat is applied to the reaction liquid which is circulated outside the reactor, and reaction by-products and low boiling point components generated by such heating are subjected to a distillation step. At this time, the temperature of the reaction solution by heating may vary depending on the pressure of the reactor, preferably 100 ° C to 300 ° C, more preferably 150 ° C to 250 ° C.

또한 증류단계를 거치면서, 반응 부산물인 알킬 알코올과 상대적으로 비점이 낮은 알킬 카보네이트들은 응축되지 않으며, 응축단계를 거치면서 응축된다.In addition, during the distillation step, the reaction products of the alkyl alcohol and the relatively low boiling alkyl carbonates are not condensed, but are condensed through the condensation step.

응축단계는 반응 부산물인 알킬 알코올과 상대적으로 비점이 낮은 알킬 카보네이트들이 냉각용 열교환기를 통과하도록 하여 응축시키는 단계로서, 응축온도는 10℃ 내지 50℃정도가 적당하다. 이때 발생되는 응축물은 전량 또는 일부분이 증류단계로 환류하거나 외부로 취출된다.The condensation step is a step of condensing the alkyl alcohol carbonate as a reaction by-product and alkyl carbonates having a relatively low boiling point to pass through the cooling heat exchanger. The condensation temperature is about 10 ° C. to 50 ° C. The condensate generated at this time is refluxed or taken out to the distillation step in whole or in part.

한편, 취출단계에서는 순환되는 반응액의 일부를 취출하는 단계이며, 반응기수위 조절에 의하여 반응기의 외부로 취출된다.On the other hand, in the extraction step is a step of taking out a part of the circulating reaction solution, it is taken out of the reactor by controlling the reactor level.

이 때 취출되는 최종 반응물은 고 비점 성분인 아로마틱 카보네이트 반응물이며, 이 반응물은 증류 또는 결정화 등의 통상적인 정제 공정을 거치게 된다.At this time, the final reactant taken out is an aromatic carbonate reactant having a high boiling point component, which is subjected to a conventional purification process such as distillation or crystallization.

이상과 같은 제조방법을 실현하기 위한 본 발명에 따른 반응장치는 촉매의 크기가 1 내지 20 mm 정도 되는 불균일계 촉매를 이용한 아로마틱 카보네이트 제조에 매우 적합한 반응장치로서, 촉매가 충전되어 있는 필터가 장착된 반응기와 반응 중 필요한 열을 공급하는 열 교환기 부분이 연결되고, 반응도중의 반응액은 촉매 충전 부분과 열 교환기를 순환 펌프에 의하여 순환되며, 부산물 등은 반응기에 연결된 증류탑을 통하여 제거되는 루프형 반응장치이다.The reaction apparatus according to the present invention for realizing the above production method is a reactor suitable for the production of aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst having a catalyst size of about 1 to 20 mm, and is equipped with a filter filled with a catalyst. The reactor and the heat exchanger section for supplying the necessary heat during the reaction are connected, and the reaction liquid during the reaction is circulated by the circulation pump with the catalyst charge part and the heat exchanger, the by-products, etc. are removed through a distillation tower connected to the reactor Device.

도 1을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하면, 본 발명의 루프형 촉매 충전 반응장치는 촉매가 충전되는 반응기(1)와, 반응기(1)의 하부에 설치되는 촉매와 반응액을 필터링하는 필터(1a)와, 파이프(8)를 통해 반응기(1)의 하부 및 상부에 연결되는 열교환기(3)와, 반응기(1)에서 열교환기(3)로 반응액이 순환되도록 하는 순환펌프(4)와, 열교환기(3)와 순환펌프(4) 사이에 설치되어 순환되는 반응액의 일부를 외부로 배출되도록 하는 수위조절기와, 상기 반응기(1)의 상부에 연결되는 증류탑(2)과, 증류탑(2)의 상측에 연결 설치되는 냉각용 열교환기(5)와, 이 냉각용 열교환기(5)에 연결되어 냉각시 발생된 응축물을 전량 또는 일부분을 증류탑(2)으로 환류하거나 외부로 취출되도록 하는 분기관(11,12)을 포함한다.In more detail with reference to Figure 1, the loop type catalyst charging reactor of the present invention is a filter (1a) for filtering the catalyst and the reaction liquid installed in the reactor 1, the lower portion of the reactor (1) And a heat exchanger (3) connected to the lower and upper portions of the reactor (1) through a pipe (8), and a circulation pump (4) for circulating the reaction liquid from the reactor (1) to the heat exchanger (3); , A water level regulator installed between the heat exchanger 3 and the circulation pump 4 to discharge a part of the circulating reaction to the outside, a distillation tower 2 connected to the upper portion of the reactor 1, and a distillation tower ( 2) the cooling heat exchanger (5) connected to the upper side of the installation, and connected to the cooling heat exchanger (5) so that all or part of the condensate generated during cooling can be refluxed or taken out to the distillation column (2). It includes branch pipes (11, 12).

여기서 반응기(1)의 상부에는 원료가 반응기(1)의 내부로 연속적으로 공급될 수 있도록 복수의 파이프(2a,2b)가 연결 설치된다.Here, a plurality of pipes 2a and 2b are connected to the upper portion of the reactor 1 so that raw materials can be continuously supplied into the reactor 1.

이 복수의 파이프(2a,2b)는 계산된 양의 다이알킬 카보네이트 또는 알킬 아릴 카보네이트와, 아로마틱 하이드록시 화합물을 반응기 내로 각각 또는 혼합하여 연속적으로 주입한다.These plurality of pipes 2a, 2b continuously inject a calculated amount of dialkyl carbonate or alkyl aryl carbonate and aromatic hydroxy compound into the reactor, respectively or in combination.

반응기(1)의 내측 하부에 설치되는 필터(1a)는 유체 분리에 사용되는 통상적인 필터로서, 불균일계 촉매는 유출시키지 않고 반응액만 원활히 유출되도록 한다. 따라서 필터(1a)는 불균일계 촉매의 크기보다 작은 메쉬눈을 가진다. 필터(1a)의 메쉬눈은 0.1 내지 15mm 정도이다.The filter 1a installed in the inner lower part of the reactor 1 is a conventional filter used for fluid separation, so that only the reaction solution is allowed to flow out smoothly without flowing out the heterogeneous catalyst. Thus, the filter 1a has a mesh eye smaller than the size of the heterogeneous catalyst. The mesh eye of the filter 1a is about 0.1 to 15 mm.

수위 조절기는 반응기(1)에서 발생된 반응액의 일부를 외부로 취출시킴으로써 반응기(1)내의 반응액 수위를 일정하게 유지한다. 이때, 사용되는 수위조절기는 통상적으로 화학공정에 사용되는 어떤 형태의 것도 무방하다.The level controller keeps the level of the reaction liquid in the reactor 1 constant by taking out a part of the reaction liquid generated in the reactor 1 to the outside. At this time, the level controller used may be of any type commonly used in chemical processes.

이 수위 조절기를 통하여 반응기(1)에서 원하는 아로마틱 카보네이트를 포함한 고 비점 성분(최종 반응물)은 파이프를 통하여 취출시키거나 필터(1a)가 설치된 측의 반응기(1)로부터 직접 취출시킬 수 있다.Through this water level regulator, the high boiling point component (final reactant) containing the desired aromatic carbonate in the reactor 1 can be taken out through a pipe or directly from the reactor 1 on the side where the filter 1a is installed.

상기한 증류탑(2)은 반응기(1)와 상측관(2a) 및 하측관(2b)으로 연결되며, 상측관(2a)은 열교환기(3)에 의해 기화된 반응 부산물 및 저 비점 성분을 증류탑(2)으로 유도하고, 하측관(2b)은 증류탑(2)에서 상대적으로 비점이 높은 유효 성분들이 응축된 후에 반응기(1)로 회수되도록 한다.The distillation column (2) is connected to the reactor (1) and the upper tube (2a) and the lower tube (2b), the upper tube (2a) is a distillation column of the reaction by-products and low boiling point vaporized by the heat exchanger (3) Guided to (2), the lower tube (2b) allows the relatively high boiling point active ingredients in the distillation column (2) to be recovered to the reactor (1) after condensation.

냉각용 열교환기(5)는 증류탑(2)의 상측과 연결됨과 동시에 분기관(11,12)과도 연결됨으로써, 증류탑(2)에서 응축되지 않은 반응 부산물인 알킬 알코올과 상대적으로 비점이 낮은 알킬 카보네이트들이 유입된 후 냉각에 의해 응축되고, 이 응축물은 전량 또는 일부분이 파이프(11)을 통하여 증류탑(2)로 환류되거나, 전량 또는 일부분이 파이프(12)를 통하여 취출된다.The cooling heat exchanger 5 is connected to the upper side of the distillation column 2 and also to the branch pipes 11 and 12 so that the alkyl carbonate, which is a non-condensed reaction product in the distillation column 2, is relatively low in boiling point. After the inflow, condensation is carried out by cooling, and all or part of the condensate is refluxed through the pipe 11 to the distillation column 2 or the whole or part is taken out through the pipe 12.

이와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 반응장치의 작용은 다음과 같다.The operation of the reactor according to the present invention configured as described above is as follows.

먼저 반응기(1)의 내부로 불균일계 촉매를 투입한다. 투입된 불균일계 촉매는 필터(1a) 상부에 놓여지게 된다. 투입되는 촉매의 양은 생산하고자 하는 아로마틱 카보네이트의 양에 의하여 결정된다. 즉, 일정 양의 촉매에 의하여 정해진 체류시간 동안 제조되는 아로마틱 카보네이트 양을 실험적으로 결정한 후 생산에 필요한 불균일계 촉매의 양을 결정할 수 있다.First, a heterogeneous catalyst is introduced into the reactor 1. The introduced heterogeneous catalyst is placed on top of the filter 1a. The amount of catalyst introduced is determined by the amount of aromatic carbonate to be produced. That is, the amount of heterogeneous catalyst required for production may be determined after experimentally determining the amount of aromatic carbonate prepared for a predetermined residence time by a certain amount of catalyst.

촉매 투입 후, 다이알킬 카보네이트 또는 알킬 아릴 카보네이트와 아로마틱 하이드록시 화합물을 반응기(1)의 내부로 투입한다. 그러면 반응기(1)의 내부에서 화학반응이 발생되고, 반응기(1)에 반응액이 수위를 높여가며 쌓이게 된다.After the addition of the catalyst, dialkyl carbonate or alkyl aryl carbonate and aromatic hydroxy compound are introduced into the reactor 1. Then, a chemical reaction occurs inside the reactor 1, and the reaction liquid is accumulated in the reactor 1 while raising the water level.

반응기(1)에 반응액의 양이 일정량 이상이 되면 순환 펌프(4)를 이용하여 반응액이 반응기(1), 파이프(8) 및 열교환기(3)을 거치도록 순환시킨다.When the amount of the reaction liquid in the reactor 1 exceeds a predetermined amount, the reaction liquid is circulated through the reactor 1, the pipe 8, and the heat exchanger 3 using the circulation pump 4.

순환되는 반응액의 일부는 반응기 수위 조절에 의하여 파이프(9)를 통해 반응계 밖으로 유출된다.A part of the circulating reaction liquid flows out of the reaction system through the pipe 9 by controlling the reactor level.

반응액이 순환되는 동안 열교환기(3)을 이용하여 원하는 반응 온도까지 승온시키고, 반응 부산물인 알킬 알코올과 같은 비점이 비교적 낮은 성분의 기화열을 제공하여, 반응 부산물의 원활한 추출이 가능하도록 한다.While the reaction solution is circulated, the heat exchanger 3 is used to raise the reaction temperature to a desired reaction temperature, and a boiling point of a relatively low boiling point component such as alkyl alcohol, which is a reaction byproduct, is provided to enable smooth extraction of the reaction byproduct.

열 교환기(3)에 의하여 기화된 반응 부산물 및 저 비점 성분은 상측관을 통해 증류탑(2)로 유입되어 증류탑(2)에서 상대적으로 비점이 높은 유효 성분들은 응축되어 하측관을 통해 반응기(1)로 회수된다.The reaction by-products and the low boiling point components vaporized by the heat exchanger (3) enter the distillation column (2) through the upper side pipe, and the active ingredients having a relatively high boiling point in the distillation column (2) are condensed and passed through the lower side of the reactor (1). Is recovered.

또한 반응 부산물인 알킬 알코올과 상대적으로 비점이 낮은 알킬 카보네이트들은 응축되지 않고 기상으로 파이프(10)을 통하여 냉각용 열교환기(5)로 유입되어 냉각에 의해 응축되고, 이 응축물은 전량 또는 일부분이 파이프(11)을 통하여 증류탑(2)로 환류되거나, 전량 또는 일부분이 파이프(12)를 통하여 취출된다.Also, by-product alkyl alcohol and relatively low boiling alkyl carbonate are not condensed, but enter the cooling heat exchanger 5 through the pipe 10 in the gas phase without condensation and condensation by cooling. It is refluxed to the distillation column 2 through the pipe 11, or all or part is taken out through the pipe 12.

취출된 아로마틱 카보네이트 반응물은 증류 또는 결정화 등의 통상적인 정제 공정을 거치게 된다.The extracted aromatic carbonate reactant is subjected to a conventional purification process such as distillation or crystallization.

상술한 바와 같은 불균일계 촉매를 이용한 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법 및 이를 위한 반응장치를 이용하여 아로마틱 카보네이트를 제조할 수 있다.The aromatic carbonate may be manufactured using a continuous production method of the aromatic carbonate using the heterogeneous catalyst as described above, and a reaction apparatus therefor.

본 발명에 의하여 제조되는 아로마틱 카보네이트는 독성이 강한 포스겐(phosgene) 가스를 사용하지 않는 아로마틱 폴리카보네이트와 여러 종류의 이소시아네이트(isocyanate) 제조 시 원료로 사용되고, 다이알킬 카보네이트와 아로마틱 하이드록시 화합물 사이의 트랜스에스테르 반응(transesterfication)에 의하여 합성된다.The aromatic carbonate prepared by the present invention is used as a raw material for the production of various kinds of isocyanates and aromatic polycarbonates which do not use toxic phosgene gas, and is a transester between dialkyl carbonate and aromatic hydroxy compound. It is synthesized by transesterfication.

상기 트랜스에스테르 반응은 평형 반응으로 반응에 의하여 생성되는 비점이 상대적으로 낮은 부산물을 연속적으로 제거함으로써 높은 반응성을 얻을 수 있다. 본 발명으로부터 제공되는 반응장치는 앞에서 밝힌 연속적인 반응 부산물 제거에 적합한 장치로서, 실제 반응 실험을 통하여 전환율, 선택도 등의 반응성이 높게 나타난다.The transester reaction may be achieved in a balanced reaction by continuously removing by-products having a relatively low boiling point generated by the reaction. The reactor provided from the present invention is a device suitable for the removal of the continuous reaction by-products described above, and the reactivity such as conversion, selectivity, etc. is high through actual reaction experiments.

또한 반응장치는 반응 촉매로서 불균일계 촉매를 사용함으로써, 연속적으로새로운 촉매를 반응기(1)에 주입하여야 하는 균일계 촉매 사용 공정에서 있을 수 있는 비용 발생 및 촉매 분리공정을 최소화하는 경제적인 장치이다.In addition, the reaction apparatus is an economic apparatus that minimizes the cost incurred in the process of using a homogeneous catalyst and a catalyst separation process by using a heterogeneous catalyst as a reaction catalyst, thereby continuously injecting a new catalyst into the reactor 1.

아로마틱 카보네이트는 다이알킬 카보네이트(dialkyl carbonate) 들로부터 제조되는 데, 다이알킬 카보네이트는 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.Aromatic carbonate is prepared from dialkyl carbonates, which can be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1의 식에서, R은 알킬기이다. 여기서의 알킬기의 예는 메틸(methyl), 에틸(ethyl), 프로필(propyl), 부틸(butyl), 시클로헥실(cyclohexyl) 등의 일반적인 알킬기이다.In the formula (1), R is an alkyl group. Examples of the alkyl group here are general alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl and cyclohexyl.

이들 다이알킬 카보네이트는 ArOH(여기에서 Ar은 아로마틱기)로 표시되는 아로마틱 하이드록시 화합물과 트랜스 에스테르 반응(transesterification)에 의하여 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 알킬 아릴 카보네이트(alkyl aryl carbonate)로 합성되고 반응 부산물로 알킬 알코올이 생성된다.These dialkyl carbonates are synthesized by alkyl aryl carbonates represented by the following formula (2) or (3) by transesterification with an aromatic hydroxy compound represented by ArOH (where Ar is an aromatic group). Reaction byproducts result in alkyl alcohols.

[화학식 2][Formula 2]

[화학식 3][Formula 3]

상기 화학식 2, 및 3의 식에서, 각각의 Ar은 탄소 수가 5 내지 30의 아로마틱기이다.In the formulas (2) and (3), each Ar is an aromatic group having 5 to 30 carbon atoms.

본 발명에서 고안된 반응 공정과 관계 있는 전형적인 반응식들은 하기 반응식 1∼3과 같이 표현될 수 있다.Typical schemes related to the reaction process devised in the present invention can be represented as in the following schemes 1-3.

[반응식 1]Scheme 1

[반응식 2]Scheme 2

[반응식 3]Scheme 3

상기 반응식 1, 2, 및 3의 식에서, R은 알킬 그룹이고, Ar은 아로마틱기이다.In the formulas 1, 2, and 3, R is an alkyl group, and Ar is an aromatic group.

상기에서 나타낸 반응들은 반응 평형이 존재하는 가역 반응으로 반응 중 생성되는 반응 부산물을 반응계 밖으로 추출함에 의하여 높은 반응 전환율을 얻을 수 있고, 근본적으로 반응 속도가 느리기 때문에 효율적인 반응 촉매를 사용하여 반응의 속도를 증대시킬 수 있다.The above reactions are reversible reactions in which equilibrium exists and high reaction conversion can be obtained by extracting the reaction by-products generated during the reaction out of the reaction system, and since the reaction rate is fundamentally slow, the reaction rate is increased by using an efficient reaction catalyst. You can increase it.

이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것이 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, an Example is for illustrating this invention and is not limited only to these.

[실시예]EXAMPLE

하기 실시예에서 나타내는 수치들은 하기의 수학식에 의하여 산출되었다.The numerical values shown in the following examples were calculated by the following equations.

[수학식 1][Equation 1]

[수학식 2][Equation 2]

[수학식 3][Equation 3]

[수학식 4][Equation 4]

실시예 1Example 1

원료인 다이알킬 카보네이트로 다이메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC)를 사용하였고, 아로마틱 하이드록시 화합물로는 페놀을 사용하였다. 원료인 다이메틸 카보네이트(DMC) 와 페놀을 몰비가 3:1이 되도록 미리 섞어 정량 고압 펌프를 이용하여 33.3 g/분의 유량으로 연속적으로 반응기에 주입하였다.Dialkyl carbonate (dimethyl carbonate, DMC) was used as a raw material dialkyl carbonate, and phenol was used as an aromatic hydroxy compound. The raw material dimethyl carbonate (DMC) and phenol were premixed so that the molar ratio was 3: 1 and continuously injected into the reactor at a flow rate of 33.3 g / min using a quantitative high pressure pump.

반응 온도는 160 ℃이었고, 반응 압력은 4 기압으로 유지하였다. 이때 순환 펌프에 의하여 순환되는 반응액의 유량은 6.0 L/분으로 유지하였다. 반응은 12 시간 이상 같은 조건으로 연속적으로 진행되었고, 이 때 사용된 촉매는 직경 3 mm의 실리카에 타이타니아(TiO2)를 담지 시킨 불균일계 촉매로서 반응기에 충전된 촉매량은 1200 g이었다.The reaction temperature was 160 ° C. and the reaction pressure was maintained at 4 atmospheres. At this time, the flow rate of the reaction liquid circulated by the circulation pump was maintained at 6.0 L / min. The reaction proceeded continuously under the same conditions for more than 12 hours, and the catalyst used was a heterogeneous catalyst in which titania (TiO 2 ) was supported on silica having a diameter of 3 mm, and the amount of catalyst charged in the reactor was 1200 g.

반응 결과 메틸 페닐 카보네이트(methyl phenyl carbonate, MPC)의 수율(yield)은 21.7 중량%이었고, 다이페닐 카보네이트(diphenyl carbonate, DPC)의 수율 0.34 중량%이었다. 이 때 사용된 촉매의 생산성은 92.6 MPC(g)/촉매(kg)·hr이었다.As a result of the reaction, the yield of methyl phenyl carbonate (MPC) was 21.7 wt%, and the yield of diphenyl carbonate (DPC) was 0.34 wt%. The productivity of the catalyst used at this time was 92.6 MPC (g) / catalyst (kg) hr.

실시예 2∼7Examples 2-7

상기 실시예 1과 같은 형식의 연속 반응을 실시하되, 반응 조건들을 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 변화시켰다. 반응 결과도 표 1에 함께 나타내었다.A continuous reaction of the same type as in Example 1 was carried out, but the reaction conditions were changed as shown in Table 2 below. The reaction results are also shown in Table 1.

구 분division 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 반응조건Reaction condition 온도(℃)Temperature (℃) 160160 170170 160160 170170 160160 180180 압력(kg)Pressure (kg) 44 55 4.54.5 5.55.5 4.54.5 4.54.5 몰비Molar ratio 33 33 55 55 55 55 feed rate(g/min)feed rate (g / min) 11.511.5 11.511.5 11.511.5 11.511.5 22.422.4 33.333.3 반응결과Response result phenol molar전환률(%)phenol molar conversion (%) 18.4618.46 20.5920.59 24.9524.95 26.6426.64 18.8218.82 11.7911.79 MPC수율(중량%)MPC yield (% by weight) 21.0821.08 32.2932.29 39.3039.30 41.9841.98 29.6529.65 18.5518.55 DPC수율(중량%)DPC yield (wt%) 0.540.54 0.690.69 0.720.72 0.750.75 0.540.54 0.360.36 total feed량(g/h)total feed amount (g / h) 690690 690690 690690 690690 13441344 19981998 phenol feed량(g/h)Phenolic Feed Amount (g / h) 178.2178.2 178.2178.2 119.3119.3 119.3119.3 232.3232.3 345.3345.3 MPC yield(g/h)MPC yield (g / h) 53.253.2 59.359.3 48.148.1 51.351.3 70.670.6 65.865.8 촉매 생산성(MPC g/촉매 kg·h)Catalyst productivity (MPC g / catalyst kg · h) 44.344.3 49.449.4 40.140.1 42.842.8 58.958.9 54.854.8

실시예 8Example 8

도 1에 나타난 반응장치를 사용하여 다이페닐 카보네이트(DPC)를 합성하기 위하여, 상기 실시예 1∼7과 같이 제조된 반응 생성물을 증류 장치를 이용하여 상당량의 다이메틸 카보네이트(DMC)를 제거한 후, 반응물 50 리터를 일정한 조성으로 확보하였다. 이때 반응물의 조성은 극미량의 메탄올, 34.44 중량%의 다이메틸 카보네이트(DMC), 13.92 중량%의 메틸페닐 카보네이트, 51.64 중량%의 페놀과 0.01 중량%의 다이페닐 카보네이트(DPC)이었다.In order to synthesize diphenyl carbonate (DPC) using the reaction apparatus shown in Figure 1, after removing a considerable amount of dimethyl carbonate (DMC) by using a distillation apparatus for the reaction product prepared in Examples 1-7, 50 liters of the reaction was obtained in a constant composition. The composition of the reaction was trace amounts of methanol, 34.44 wt% dimethyl carbonate (DMC), 13.92 wt% methylphenyl carbonate, 51.64 wt% phenol and 0.01 wt% diphenyl carbonate (DPC).

본 다이페닐 카보네이트 합성 시 사용된 촉매는 직경 3 mm의 실리카에 타이타니아(TiO2)를 담지 시킨 불균일계 촉매로서 반응기에 충전 된 촉매량은 1200 g 이었다. 앞에서 밝힌 조성의 반응물은 정량펌프를 사용하여 1592 g/hr의 일정한 유량으로 반응기에 연속적으로 주입되었다. 이때 반응 온도는 173 ℃로 유지하였고,반응압력은 550 mbar로 유지하였다.The catalyst used in synthesizing diphenyl carbonate was a heterogeneous catalyst in which titania (TiO 2 ) was supported on silica having a diameter of 3 mm. The catalyst amount charged in the reactor was 1200 g. The reactants of the above-mentioned composition were continuously injected into the reactor at a constant flow rate of 1592 g / hr using a metering pump. At this time, the reaction temperature was maintained at 173 ℃, the reaction pressure was maintained at 550 mbar.

반응이 연속적으로 진행되는 동안 반응기 상부에 위치한 파이프(12)를 통하여 메탄올 0.2 중량%, 다이메틸 카보네이트(DMC) 43.59 중량%, 메틸페닐 카보네이트(MPC) 2.68 중량%, 페놀 53.52 중량%와 극미량의 다이페닐 카보네이트(DPC)의 조성을 가진 반응 부산물 및 미반응물이 1274 g/hr의 일정 유량으로 토출되었고, 반응기 하단에 위치한 파이프(9)를 통하여 318 g/hr의 일정 유량으로 다량의 다이페닐 카보네이트(DPC)를 포함한 반응 생성물이 제조되었다.Through the pipe 12 located at the top of the reactor during the reaction, 0.2 wt% methanol, 43.59 wt% dimethyl carbonate (DMC), 2.68 wt% methylphenyl carbonate (MPC), 53.52 wt% phenol and trace amounts of diphenyl Reaction by-products and unreacted products having a composition of carbonate (DPC) were discharged at a constant flow rate of 1274 g / hr, and a large amount of diphenyl carbonate (DPC) at a constant flow rate of 318 g / hr through a pipe (9) located at the bottom of the reactor. The reaction product was prepared.

이때 제조된 반응 생성물의 조성은 DMC가 1.49 중량%, MPC가 26.52 중량%, 페놀이 30.9 중량%, DPC는 41.09 중량%이었다. 본 반응 시, 촉매 생산성은 111 DPC g/촉매 kg·hr이었다.The composition of the reaction product was 1.49% by weight of DMC, 26.52% by weight of MPC, 30.9% by weight of phenol, 41.09% by weight of DPC. In this reaction, the catalyst productivity was 111 DPC g / kg kg hr.

실시예 9Example 9

실시예 1과 같은 반응장치를 사용하였고, 같은 조성의 반응물을 반응기에 연속적으로 주입시키며 반응하였다. 본 실시예에서는 촉매의 생산성 향상을 위하여 주입되는 반응물의 유량을 2750 g/hr로 증가시켰다.The same reactor as in Example 1 was used, and reactants of the same composition were continuously injected into the reactor. In this example, the flow rate of reactant injected is increased to 2750 g / hr to improve the productivity of the catalyst.

반응 온도는 165 ℃로 유지하였고, 반응압력은 550 mbar로 유지하였다. 반응이 연속적으로 진행되는 동안 반응기(1) 상부에 위치한 분기관(12)을 통하여 메탄올 0.23 중량%, 다이메틸 카보네이트(DMC) 47.95 중량%, 메틸페닐 카보네이트(MPC) 1.09 중량%, 페놀 50.73 중량%와 극미량의 다이페닐 카보네이트(DPC)의 조성을 가진 반응 부산물 및 미반응물이 2094 g/hr의 일정 유량으로 토출되었고, 반응기 하단에 위치한 파이프(9)를 통하여 656 g/hr의 일정 유량으로 다량의 다이페닐 카보네이트(DPC)를 포함한 반응 생성물이 제조되었다.The reaction temperature was maintained at 165 ℃, the reaction pressure was maintained at 550 mbar. During the continuous reaction, 0.23 wt% methanol, 47.95 wt% dimethyl carbonate (DMC), 1.09 wt% methylphenyl carbonate (MPC) and 50.73 wt% phenol were passed through a branch tube 12 located above the reactor 1. Reaction by-products and unreacted products having a composition of trace amounts of diphenyl carbonate (DPC) were discharged at a constant flow rate of 2094 g / hr, and a large amount of diphenyl at a constant flow rate of 656 g / hr through a pipe (9) located at the bottom of the reactor. Reaction products including carbonate (DPC) were prepared.

이때 제조된 반응 생성물의 조성은 DMC 가 2.74 중량%, MPC가 28.65중량%, 페놀이 40.57중량%, DPC는 28.04중량%이었다. 본 반응 시, 촉매 생산성은 142 DPC g/촉매 kg·hr이었다.At this time, the composition of the prepared reaction product was 2.74 wt% of DMC, 28.65 wt% of MPC, 40.57 wt% of phenol, and 28.04 wt% of DPC. In this reaction, the catalyst productivity was 142 DPC g / kg kg hr.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 제조방법 및 이를 위한 반응장치는 불균일계 촉매 하에 다이알킬 카보네이트와 아로마틱 하이드록시 화합물을 반응시켜 아로마틱 카보네이트를 제조함에 있어서, 반응 및 분리 공정을 거치지 않아서 촉매 및 반응물이 장치 및 파이프 내벽에 달라붙어 문제를 일으키지 않으면서, 고 비점의 반응 생성물과 촉매가 상존하지 않는 아로마틱 카보네이트를 경제적으로 연속하여 제조할 수 있다.As described above, the production method and the reaction apparatus for the same according to the present invention do not undergo a reaction and separation process in the preparation of the aromatic carbonate by reacting the dialkyl carbonate and the aromatic hydroxy compound under a heterogeneous catalyst, so that the catalyst and the reactant are It is possible to economically and continuously produce aromatic carbonates in which high boiling point reaction products and catalysts do not exist without sticking to the device and the pipe inner wall and causing problems.

Claims (9)

불균일계 촉매가 반응기에 투입된 상태에서 다이알킬 카보네이트 또는 알킬 아릴 카보네이트와 아로마틱 하이드록시 화합물을 반응기 내로 주입하는 혼합단계;A mixing step of injecting a dialkyl carbonate or an alkyl aryl carbonate and an aromatic hydroxy compound into the reactor while the heterogeneous catalyst is introduced into the reactor; 상기 혼합단계에서 생성된 반응액을 필터링하여 불균일계 촉매만 걸러내는 필터링단계;A filtering step of filtering only the heterogeneous catalyst by filtering the reaction solution generated in the mixing step; 상기 필터링단계에서 필터링된 반응액을 순환시키되, 반응기의 외측에서 열을 가하면서 순환되도록 하는 순환단계;A circulation step of circulating the reaction liquid filtered in the filtering step, while circulating while applying heat from the outside of the reactor; 상기 순환단계에서 가해진 열에 의해 기화된 반응 부산물 및 저 비점 성분을 증류하고 증류시 상대적으로 비점이 높은 유효 성분들은 응축하여 상기 반응기로 회수하는 증류단계; 및A distillation step of distilling the reaction by-products and the low boiling point component vaporized by the heat applied in the circulation step and condensing the active ingredients having a relatively high boiling point upon distillation and recovering them to the reactor; And 상기 반응액 중에서 최종 반응물인 고 비점 성분을 상기 순환단계의 중간에서 추출하는 취출단계Extraction step of extracting the high boiling point component of the final reactant in the reaction step in the middle of the circulation step 를 포함하는 불균일계 촉매를 이용한 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법.Continuous production method of the aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증류단계에서 상기 반응 부산물인 알킬 알코올과 상대적으로 비점이 낮은 알킬 카보네이트들이 냉각용 열교환기를 통과하도록 하여 응축시켜, 전량 또는 일부분이 증류단계로 환류하거나 외부로 취출되도록 하는 응축단계를 더욱 포함하는 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법.The distillation step further comprises a condensation step of condensing the alkyl alcohol carbonate and the relatively low boiling point alkyl carbonate by passing through the cooling heat exchanger in the distillation step, so that all or part of the reaction is refluxed or taken out to the outside Continuous process for preparing carbonates. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 냉각용 열교환기에서 가해지는 온도범위는 10℃ 내지 50℃인 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법.Temperature range applied in the cooling heat exchanger is 10 ℃ to 50 ℃ a continuous manufacturing method of aromatic carbonate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 순환단계에서 가해지는 열의 온도범위는 150℃ 내지 250℃인 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법.The temperature range of the heat applied in the circulation step is 150 ℃ to 250 ℃ continuous manufacturing method of aromatic carbonate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불균일계 촉매는 전이금속산화물이 1 내지 20 mm 크기의 담체에 담지된 담지 촉매인 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법.The heterogeneous catalyst is a continuous method of producing an aromatic carbonate is a supported catalyst in which a transition metal oxide is supported on a carrier of 1 to 20 mm size. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전이금속 산화물이 MoO3, Ga2O3, V2O5, PbO, ZrO2, TiO2, CdO, Fe2O3, CuO, MgO, Y2O3, Mn3NiO, ZnO, Nd2O3, Co2O3, RuO2, Nb2O5, 및 Cr2O3으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법.The transition metal oxide is MoO 3 , Ga 2 O 3 , V 2 O 5 , PbO, ZrO 2 , TiO 2 , CdO, Fe 2 O 3 , CuO, MgO, Y 2 O 3 , Mn 3 NiO, ZnO, Nd 2 A method for continuously preparing at least one aromatic carbonate selected from the group consisting of O 3 , Co 2 O 3 , RuO 2 , Nb 2 O 5 , and Cr 2 O 3 . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 담체의 형상은 구형, 원통형, 링(ring)형 등의 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법.Shape of the carrier is a continuous manufacturing method of aromatic carbonate is formed in any one of the shape, such as spherical, cylindrical, ring (ring). 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 담체의 비표면적은 20 내지 500 ㎡/g 이고, 공극률은 0.25 내지 0.8 ㎤/g 인 아로마틱 카보네이트의 연속 제조방법.The specific surface area of the carrier is 20 to 500 m 2 / g, the porosity is 0.25 to 0.8 cm 3 / g continuous method of producing an aromatic carbonate. 자체 내부에 위치하며 불균일계 촉매 유출을 방지하고 반응액만을 유출시키기 위한 필터가 설비된 반응기;A reactor located within itself and equipped with a filter for preventing the heterogeneous catalyst outflow and for discharging only the reaction liquid; 상기 반응기의 필터가 설비된 측에 연결되어 설비되는 순환펌프;A circulation pump connected to the side of the reactor in which the filter is installed; 상기 순환펌프와 상기 반응기 사이에 연결되어 설비되고, 상기 반응액 순환펌프로부터 반응액을 공급받아 반응액을 원하는 반응온도까지 상승시키고 기화시키기 위한 열교환기; 및A heat exchanger connected between the circulating pump and the reactor, the heat exchanger configured to receive a reaction liquid from the reaction liquid circulation pump to raise and vaporize the reaction liquid to a desired reaction temperature; And 상기 반응기 상부에 연결되어 설비되고, 상기 반응기 및 열교환기에서 생성된 기화된 반응물을 공급받아 고비점 성분과 저비점 성분을 분리시켜서 고비점 성분은 응축시켜 상기 반응기로 회수시키고, 저비점 성분은 기상으로 유출하기 위한 증류탑It is connected to the upper part of the reactor and is supplied with vaporized reactants generated from the reactor and the heat exchanger to separate the high boiling point component and the low boiling point component to condense and recover the high boiling point component to the reactor, and the low boiling point component flows out into the gas phase. Distillation tower 을 포함하는 아로마틱 카보네이트의 제조를 위한 반응장치.Reactor for the production of aromatic carbonate comprising a.
KR10-2003-0002772A 2002-02-05 2003-01-15 Continuous method for preparing aromatic carbonate and reaction equipment for the same KR100536185B1 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003565944A JP2005517003A (en) 2002-02-05 2003-02-03 Continuous production method of aromatic carbonate using heterogeneous catalyst and reaction apparatus thereof
AU2003206228A AU2003206228A1 (en) 2002-02-05 2003-02-03 Continuous method for preparing aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst and a reaction apparatus for the same
PCT/KR2003/000237 WO2003066569A1 (en) 2002-02-05 2003-02-03 Continuous method for preparing aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst and a reaction apparatus for the same
CNA038033062A CN1628090A (en) 2002-02-05 2003-02-03 Continuous method for preparing aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst and a reaction apparatus for the same
EP03703489.9A EP1480939B1 (en) 2002-02-05 2003-02-03 Continuous method for preparing aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst and a reaction apparatus for the same
US10/502,435 US7417161B2 (en) 2002-02-05 2003-02-03 Continuous method for preparing aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst and a reaction apparatus for the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20020006585 2002-02-05
KR1020020006585 2002-02-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030066340A true KR20030066340A (en) 2003-08-09
KR100536185B1 KR100536185B1 (en) 2005-12-12

Family

ID=32220610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0002772A KR100536185B1 (en) 2002-02-05 2003-01-15 Continuous method for preparing aromatic carbonate and reaction equipment for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100536185B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100668043B1 (en) * 2005-06-14 2007-01-15 한국과학기술연구원 Production method of ethylene carbonate using loop reactor
KR20210011820A (en) * 2019-07-23 2021-02-02 한국과학기술원 Apparatus and method for simultaneous manufacturing two types of esters by energy efficient reactive distillation

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101119777B1 (en) * 2006-09-11 2012-03-23 주식회사 엘지화학 Method and Apparatus for the Production of DiarylCarbonates
KR101042069B1 (en) 2006-11-09 2011-06-16 주식회사 엘지화학 Method for preparing aromatic carbonate and reaction equipment for the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100668043B1 (en) * 2005-06-14 2007-01-15 한국과학기술연구원 Production method of ethylene carbonate using loop reactor
KR20210011820A (en) * 2019-07-23 2021-02-02 한국과학기술원 Apparatus and method for simultaneous manufacturing two types of esters by energy efficient reactive distillation

Also Published As

Publication number Publication date
KR100536185B1 (en) 2005-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5210268A (en) Process for continuously producing an aromatic carbonate
US5334742A (en) Process for the continuous preparation of diaryl carbonates from dialkyl carbonates
JP4292210B2 (en) Industrial production method of high purity diphenyl carbonate
JP4224103B2 (en) Method for industrial production of aromatic carbonates
EP1775280B1 (en) Industrial process for producing aromatic carbonate
KR101143244B1 (en) Method and apparatus for production of alkyl aryl ether and diaryl carbonate
WO2006006568A1 (en) Process for producing aromatic carbonate on industrial scale
EP0572870B1 (en) Process for the production of organic carbonates with at least one aromatic ester group
JPH03291257A (en) Continuous production of aromatic carbonates
US7417161B2 (en) Continuous method for preparing aromatic carbonate using a heterogeneous catalyst and a reaction apparatus for the same
EP0591923B1 (en) Continuous production of aromatic carbonates
US5523451A (en) Process for the continuous preparation of aryl carbonates
JP4292211B2 (en) Industrial production method of high purity diaryl carbonate
EP0684221B1 (en) Process for preparing carbonate esters
DE102010042937A1 (en) Process for the preparation of diaryl carbonates from dialkyl carbonates
KR100536185B1 (en) Continuous method for preparing aromatic carbonate and reaction equipment for the same
US6057470A (en) Reaction distillation apparatus and reaction distillation method
EP1669339B1 (en) Method for preparing bisphenol a
JPH06157410A (en) Continuous production of aromatic carbonates
KR100305125B1 (en) Manufacturing Method of Diaryl Carbonate
KR101042069B1 (en) Method for preparing aromatic carbonate and reaction equipment for the same
JP2733035B2 (en) Method for producing carbonate ester
JP2733034B2 (en) Method for producing carboxylic acid ester
JPH09173819A (en) Plate column type reaction device and reaction method using it
DE4316428A1 (en) Process for the continuous production of aryl carbonates

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121011

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131018

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141017

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150923

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191016

Year of fee payment: 15