KR20070009104A - Co-production method of carboxylic acid and its ester compound - Google Patents

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Abstract

Provided is a method for co-producing carboxylic acid and a ester compound, which enhances yield and selectivity of the ester compound by using alcohol as a catalyst and reactant and produces the products in a rapid, simple, and economical manner. The method for co-producing carboxylic acid and a ester compound comprises a step of subjecting a primary aldehyde compound to oxidation in the presence of an oxidizer and alcohol. The aldehyde compound has 1-20 carbon atoms. The oxidizer is oxygen. The alcohol has 1-10 carbon atoms. A mole number of the alcohol is 5-200% based on the mole number of the primary aldehyde compound. The reaction is performed at a temperature of 10-100‹C under a pressure of 1-10 atmospheres.

Description

카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법{Co-production method of carboxylic acid and its ester compound}Co-production method of carboxylic acid and its ester compound

도 1은 종래의 방법에 의한 카르복실산 및 에스테르 화합물의 제조 방법의 일구현예를 나타낸 공정도이다.1 is a process chart showing one embodiment of a method for producing a carboxylic acid and an ester compound by a conventional method.

도 2는 본 발명의 제조방법에 의한 카르복실산 및 에스테르 화합물의 제조방법을 나타낸 공정도이다.Figure 2 is a process chart showing a method for producing a carboxylic acid and ester compound according to the production method of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 알데히드 11 : 산소10: aldehyde 11: oxygen

20 : 카르복실산 21 : 알코올20: carboxylic acid 21: alcohol

31 : 에스테르 화합물 40 : 1차 알데히드 화합물31: ester compound 40: primary aldehyde compound

41 : 알코올 42 : 산화제41: alcohol 42: oxidizing agent

44 : 물 48 : 카르복실산44: water 48: carboxylic acid

52 : 에스테르 화합물 100 : 반응기52 ester compound 100 reactor

110 : 저비점 불순물 제거 칼럼 120 : 고비점 불순물 제거 칼럼110: low boiling point impurity removal column 120: high boiling point impurity removal column

200 : 에스테르화 반응기 210, 220, 230, 240 : 증류 칼럼200: esterification reactor 210, 220, 230, 240: distillation column

300 : 반응기 350 : 반응 증류 칼럼300 reactor 350 reaction distillation column

400 : 1차 저비점 제거 칼럼 410 : 카르복실산 컷 칼럼400: primary low boiling point removal column 410: carboxylic acid cut column

420 : 2차 저비점 제거 칼럼 430 : 에스테르 화합물 증류 칼럼420: secondary low boiling point removal column 430: ester compound distillation column

본 발명은 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 카르복실산 및 에스테르 화합물을 동시에 신속하고 간단하면서도 보다 경제적으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the parallel production of carboxylic acid and ester compounds, and more particularly, to a process for producing carboxylic acid and ester compounds simultaneously, quickly and simply and more economically.

카르복실산과 에스테르 화합물은 화학 공업에서 매우 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 카르복실산의 하나인 2-에틸헥사노익산은 페인트 및 잉크 등의 코팅용 건조제, PVC 열안정제, 그리고 윤활유 및 가소제의 원료로 사용된다. 또, 상기 2-에틸헥사노익산과 알코올을 반응시켜 생성되는 에스테르 화합물은 가소제로 사용될 수 있다.Carboxylic acid and ester compounds are used in a wide variety of applications in the chemical industry. For example, 2-ethylhexanoic acid, one of carboxylic acids, is used as a raw material for coating desiccants such as paints and inks, PVC heat stabilizers, and lubricants and plasticizers. In addition, the ester compound produced by reacting the 2-ethylhexanoic acid with an alcohol may be used as a plasticizer.

일반적으로 에스테르 화합물은 그 화합물을 제조할 수 있는 알코올 및 카르복실산을 별도로 구입하여 이들을 반응시켜 얻거나, 자체적으로 카르복실산을 생산하고 이것을 알코올과 반응시켜 얻었다. 그러나, 이러한 경우에도 카르복실산의 제조 공정과 에스테르 화합물의 제조 공정을 별도로 갖추어야 한다.In general, ester compounds are obtained by separately purchasing alcohols and carboxylic acids from which the compounds can be prepared and reacting them, or by producing carboxylic acids on their own and reacting them with alcohols. However, even in this case, a process for producing a carboxylic acid and a process for preparing an ester compound should be provided separately.

종래의 일반적인 방법을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 적절한 알데히드(10)와 산소(11)를 반응기(100)에 함께 주입하여 반응을 시킨 후 반응 생성물(12)을 각각 저비점 불순물 제거 칼럼(110)과 고비점 불순물 제거 칼럼(120)에 통과시킴으로써 카르복실산(20)을 얻는다. 상기 카르복실산(20)을 알코올(21)과 함께 에스테르화 반응기(200)에 투입하여 에스테르 화합물로 반응시킨 후 여러 단계의 정제 칼럼(210, 220, 230, 240)을 거친 후 원하는 순도의 에스테르 화합물(31)을 수득하게 된다.A conventional general method is described with reference to FIG. 1 as follows. First, the appropriate aldehyde 10 and oxygen 11 are injected together into the reactor 100 for reaction, and then the reaction product 12 is passed through the low boiling point impurity removing column 110 and the high boiling point impurity removing column 120, respectively. The carboxylic acid 20 is obtained. The carboxylic acid 20 was added to the esterification reactor 200 together with the alcohol 21 to react with an ester compound, followed by several stages of purification columns 210, 220, 230, and 240, followed by ester of desired purity. Compound (31) is obtained.

따라서, 상기와 같은 종래의 제조 방법에서는 카르복실산과 그의 에스테르 화합물을 제조하기 위하여 독립적인 반응 장치 및 독립적인 정제 공정이 필요하였으며, 장치비 및 운전비용이 많이 들 뿐만 아니라 공정 변수의 상호 간섭으로 인해 운전이 불편하고 관리가 어려운 단점이 발생하였다.Therefore, in the conventional manufacturing method as described above, an independent reaction apparatus and an independent purification process were required to prepare the carboxylic acid and its ester compound, and because of the high equipment cost and operating cost, and due to mutual interference of process variables, This inconvenience and difficult management was a disadvantage.

1994년 루마니아 특허 제108,680호에서는 2-에틸헥산올과 2-에틸헥사노익산을 몰비 1 : 1 내지 1 : 5, 온도 120 ℃ 내지 170 ℃, 반응시간 1 시간 내지 10 시간의 조건 하에서 1 % 내지 10 %의 황산 촉매를 사용한 에스테르화 반응을 통해 95 % 내지 98 %의 수율을 달성했다고 개시하였다. 그러나, 이 방법도 카르복실산을 외부로부터 공급하는 구성을 취하고 있으므로 카르복실산을 제품으로 얻을 수 없다. 또한, 강산인 수용성 황산 촉매를 사용함에 따라 반응기 재질의 부식 문제와 황산 촉매 중의 수분, 중화 및 세척 공정을 통해 폐수가 다량 발생하는 문제점 때문에 산업적 응용이 쉽지 않았다.In 1994, Romania Patent No. 108,680 discloses 2-ethylhexanol and 2-ethylhexanoic acid in a molar ratio of 1: 1 to 1: 5, temperature of 120 ° C. to 170 ° C., and reaction time of 1% to 10 hours. It was disclosed that a yield of 95% to 98% was achieved through esterification with 10% sulfuric acid catalyst. However, this method also has a configuration in which carboxylic acid is supplied from the outside, so that carboxylic acid cannot be obtained as a product. In addition, the use of a water-soluble sulfuric acid catalyst, which is a strong acid, was not easy for industrial application due to the problem of corrosion of the reactor material and a large amount of waste water through the water, neutralization and washing process in the sulfuric acid catalyst.

따라서, 카르복실산과 그의 에스테르 화합물을 간단한 공정으로 동시에 얻을 수 있는 제조 방법에 대한 요구가 높았지만 종래에는 이러한 제조 방법에 관하여 알려진 바가 없었다.Therefore, there is a high demand for a production method capable of simultaneously obtaining a carboxylic acid and its ester compound in a simple process, but there is no known method for such a production method.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 카르복실산과 에스테르 화합물을 동 시에 신속하고 간단하면서도 보다 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for producing a carboxylic acid and an ester compound at the same time quick, simple and more economical.

본 발명은 상기 기술적 과제를 이루기 위하여 1차 알데히드 화합물을 산화제와 알코올의 존재 하에서 산화 반응시키는 단계를 포함하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법을 제공한다.The present invention provides a method for combining carboxylic acid and ester compound comprising the step of oxidizing the primary aldehyde compound in the presence of an oxidizing agent and alcohol in order to achieve the above technical problem.

상기 알데히드 화합물의 몰 수를 기준으로 상기 알코올의 몰수는 5 % 내지 200 %인 것이 바람직하다. 또한, 상기 알코올의 탄소수는 1 개 내지 10 개인 것이 바람직하다.The number of moles of the alcohol is preferably 5% to 200% based on the number of moles of the aldehyde compound. Moreover, it is preferable that carbon number of the said alcohol is 1-10.

또한, 상기 산화제는 산소인 것이 바람직하다.In addition, the oxidant is preferably oxygen.

또한, 상기 반응이 10 ℃ 내지 100 ℃의 온도에서 1 내지 10기압의 압력으로 수행되는 것이 바람직하다.In addition, the reaction is preferably carried out at a pressure of 1 to 10 atm at a temperature of 10 ℃ to 100 ℃.

상기 반응 결과물을 증류 칼럼에 도입하고, 반응 증류에 의하여 탑저에서 카르복실산 및 에스테르 화합물을 수득하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the reaction product is further introduced into a distillation column, and further comprising the step of obtaining a carboxylic acid and an ester compound at the bottom by reaction distillation.

상기 증류 칼럼의 단수 또는 이론 단수는 3단 내지 30단인 것이 바람직하다.The number of stages or theoretical stages of the distillation column is preferably 3 to 30 stages.

상기 증류 칼럼의 입구 온도는 5 ℃ 내지 150 ℃이고 압력은 0.2 바 내지 2 바인 것이 바람직하다.The inlet temperature of the distillation column is preferably from 5 ° C to 150 ° C and the pressure is from 0.2 bar to 2 bar.

상기 증류 칼럼의 탑정의 온도는 80 ℃ 내지 120 ℃인 것이 바람직하고, 탑저의 온도는 125 ℃ 내지 240 ℃인 것이 바람직하다. 또한, 상기 탑정 및 탑저의 절대 압력은 0.1 바 내지 1.1 바인 것이 바람직하다.It is preferable that the temperature of the top of the said distillation column is 80 degreeC-120 degreeC, and it is preferable that the temperature of a tower bottom is 125 degreeC-240 degreeC. In addition, the absolute pressure of the column top and the column bottom is preferably 0.1 bar to 1.1 bar.

이하에서는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 1차 알데히드 화합물을 산화제와 알코올의 존재 하에서 산화시키는 단계를 포함하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 산화제 및 알코올의 존재 하에서 1차 알데히드 화합물을 산화시킴으로써 카르복실산 및 에스테르 화합물을 병산(竝産)하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a process for the co-oxidation of carboxylic acid and ester compounds comprising the step of oxidizing a primary aldehyde compound in the presence of an oxidizing agent and an alcohol. That is, the present invention relates to a method of co-acidifying a carboxylic acid and an ester compound by oxidizing a primary aldehyde compound in the presence of an oxidizing agent and an alcohol.

반응기 내에서 상기 1차 알데히드 화합물은 산화제에 의하여 산화되어 카르복실산을 생성하고 이 산화 반응에서 알코올 화합물이 촉매 작용을 한다. 상기 산화 반응에서 생성된 상기 카르복실산은 알코올과 반응하여 에스테르 화합물을 생성하게 된다.In the reactor, the primary aldehyde compound is oxidized by an oxidizing agent to produce carboxylic acid, in which the alcohol compound catalyzes. The carboxylic acid produced in the oxidation reaction reacts with alcohol to produce an ester compound.

상기 1차 알데히드 화합물은 탄소수 1 내지 20 개의 알데히드 화합물로서 알데히드 작용기(-CHO)가 붙어있는 탄소에 다른 탄소가 없거나(포름알데히드) 하나만 붙어 있으면 되고 특별히 한정되지는 않는다. 이러한 1차 알데히드 화합물의 예를 들면, 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 노말부티르알데히드, 이소부티르알데히드, 펜탄알, 헥산알, 2-에틸헥산알, 노말옥탄알, 노난알, 2-프로필헵탄알 등일 수 있지만 여기에 한정되는 것은 아니다.The primary aldehyde compound is an aldehyde compound having 1 to 20 carbon atoms, and the carbon to which the aldehyde functional group (-CHO) is attached does not have any other carbon (formaldehyde) or only one is attached, and is not particularly limited. Examples of such primary aldehyde compounds include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, normal butyraldehyde, isobutyraldehyde, pentanal, hexanal, 2-ethylhexanal, normaloctanal, nonanal, and 2-propyl. Heptane or the like, but is not limited thereto.

상기 산화제는 산화작용을 하면서 자신은 환원되는 물질이면 되고, 예를 들면 산소를 들 수 있지만 여기에 한정되는 것은 아니다. 상기 산화제로는 순수한 산소를 사용할 수도 있고, 산소와 불활성 기체의 혼합 기체를 이용할 수도 있다.The oxidant may be a substance which is itself reduced while oxidizing, and examples thereof include oxygen, but are not limited thereto. Pure oxygen may be used as the oxidant, or a mixed gas of oxygen and an inert gas may be used.

상기 알코올은 탄소수 1 개 내지 10 개의 알코올이 바람직하다. 상기 알코올은 용매 역할도 하지만 산소에 의한 알데히드의 산화 반응에 있어서 산화 반응의 선택도를 높이는 반응 촉매로서 작용한다. 또, 상기 알코올은 급격한 온도 변화를 막을 수 있는 기능도 한다.The alcohol is preferably an alcohol having 1 to 10 carbon atoms. The alcohol also acts as a solvent, but acts as a reaction catalyst to increase the selectivity of the oxidation reaction in the oxidation reaction of aldehyde by oxygen. The alcohol also functions to prevent sudden temperature changes.

상기 알코올의 함량은 상기 1차 알데히드 화합물의 몰 수를 기준으로 5 % 내지 200 %일 수 있으며, 10 % 내지 80 %인 것이 바람직하다. 알코올의 함량이 1차 알데히드 화합물의 몰 수의 5 %에 미달하면 1차 알데히드 화합물의 산화 반응을 촉진하는 작용이 미약하고 용매로서의 역할도 미흡해진다. 또, 알코올의 함량이 1차 알데히드 화합물의 몰수의 200 %를 넘으면 반응물의 농도가 너무 낮아져 반응 속도가 느려지고 반응물의 온도를 올리는 데 필요한 에너지가 많이 들어 비경제적이다.The alcohol content may be 5% to 200% based on the number of moles of the primary aldehyde compound, preferably 10% to 80%. When the content of alcohol is less than 5% of the number of moles of the primary aldehyde compound, the action of promoting the oxidation reaction of the primary aldehyde compound is weak and its role as a solvent is insufficient. In addition, when the content of alcohol exceeds 200% of the number of moles of the primary aldehyde compound, the concentration of the reactant is too low, the reaction rate is slowed down and the energy required to raise the temperature of the reactant is uneconomical.

상기 반응의 온도는 10 ℃ 내지 100 ℃인 것이 바람직하고, 20 ℃ 내지 80 ℃인 것이 더욱 바람직하다. 상기 반응 온도가 10 ℃에 미달하면 전환율이 낮아지는 단점이 있고, 상기 반응 온도가 100 ℃를 넘으면 산소가 용액에 잘 녹지 않게 되어 반응속도가 느려지고 전환율 및 선택도가 낮아지는 단점이 있다.It is preferable that it is 10 degreeC-100 degreeC, and, as for the temperature of the said reaction, it is more preferable that it is 20 degreeC-80 degreeC. If the reaction temperature is less than 10 ℃ there is a disadvantage that the conversion rate is lowered, if the reaction temperature exceeds 100 ℃ oxygen does not dissolve well in the solution has a disadvantage that the reaction rate is slow and conversion and selectivity is low.

상기 반응의 압력은 1 기압 내지 10 기압이 바람직하고, 1 기압 내지 8 기압이 더욱 바람직하다. 상기 반응압력이 1 기압에 미달하면 생성물 중의 카르복실산이 충분히 생성되지 않는 단점이 있고, 상기 반응 압력이 8 기압을 넘으면 반응 생성 속도를 향상시키는 효과가 포화되어 비경제적이다.The pressure of the reaction is preferably from 1 atmosphere to 10 atmospheres, more preferably from 1 atmosphere to 8 atmospheres. If the reaction pressure is less than 1 atm, there is a disadvantage in that the carboxylic acid in the product is not sufficiently produced, if the reaction pressure exceeds 8 atm, the effect of improving the reaction production rate is saturated and uneconomical.

상기 반응은 1 시간 내지 10 시간 동안 수행하는 것이 바람직하고, 2 내지 8 시간 동안 반응시키는 것이 더욱 바람직하다. 상기 반응 시간이 1 시간에 미달하면 반응이 미진하여 생성물을 충분히 얻을 수 없고, 상기 반응 시간이 10 시간을 초과하면 반응이 거의 완결되어 더 이상 반응이 진행되지 않으므로 경제적으로 불리하 다.The reaction is preferably carried out for 1 to 10 hours, more preferably for 2 to 8 hours. If the reaction time is less than 1 hour, the reaction is insufficient to obtain a sufficient product. If the reaction time is more than 10 hours, the reaction is almost completed and the reaction is not proceeded further.

상기 반응기는 회분식 반응기(batch reactor)일 수도 있고, 반회분식 반응기(semi-batch reactor)일 수도 있으며, 연속식 반응기(continuous reactor)일 수도 있다. 특히, 상기 연속식 반응기는 연속교반탱크 반응기(continuous stirred tank reactor: CSTR)일 수 있다.The reactor may be a batch reactor, may be a semi-batch reactor, or may be a continuous reactor. In particular, the continuous reactor may be a continuous stirred tank reactor (CSTR).

상기 반응기가 회분식 반응기인 경우에는 상기 반응물을 앞서 언급한 바와 같은 비율로 한 번에 넣고 입구를 밀폐한 후 교반시키면서 반응시키고, 상기 반응기가 연속식 반응기인 경우에는 반응물을 반응기 내로 앞서 언급한 바와 같은 비율의 유량으로 공급하면서 연속적으로 반응시킨다.If the reactor is a batch reactor, the reactants are added at the same time as mentioned above, the inlet is sealed and reacted with stirring, and if the reactor is a continuous reactor, the reactants are introduced into the reactor as described above. The reaction is carried out continuously while feeding at a rate of flow rate.

상기 반응의 결과물에는, 원료로 공급된 1차 알데히드 화합물이 거의 대부분 카르복실산으로 전환되어 존재하지만, 원료로 공급된 알코올은 촉매로만 작용할 뿐 반응으로 인한 소모는 거의 없다. 즉, 반응물의 온도가 낮기 때문에 에스테르 화합물로의 축합 반응은 많이 일어나지 않으며 따라서 물과 에스테르 화합물의 함량은 그리 높지 않다. 그러므로, 에스테르 화합물을 충분히 얻기 위해서는 상기 반응 결과물을 적절한 반응 조건에서 계속 반응시켜야 한다.In the result of the reaction, almost all of the primary aldehyde compound supplied as a raw material is converted into carboxylic acid, but the alcohol supplied as the raw material serves only as a catalyst and consumes little by the reaction. That is, the condensation reaction to the ester compound does not occur much because the temperature of the reactants is low, and therefore the content of water and ester compound is not so high. Therefore, in order to obtain an ester compound sufficiently, the reaction product must be continuously reacted under appropriate reaction conditions.

카르복실산과 알코올 화합물이 반응하여 에스테르 화합물을 생성하기 위해서는 상기 반응기에서의 온도보다 높은 반응 온도가 필요할 뿐만 아니라, 반응 생성물의 하나인 물을 시스템으로부터 효과적으로 제거해 주어야 반응 평형 근접에 따른 반응 속도의 저하를 막을 수 있어 짧은 시간에 많은 양의 에스테르 화합물을 수득할 수 있다.In order for the carboxylic acid and the alcohol compound to react to form an ester compound, not only a reaction temperature higher than the temperature in the reactor is required but also water must be effectively removed from the system to reduce the reaction rate due to the proximity of the reaction equilibrium. It can be prevented and a large amount of ester compound can be obtained in a short time.

상기 생성물 중에서 물을 제거하고, 추가적인 반응을 일으키기 위해 반응 증류(reactive distillation)를 이용하여 반응시킨다.Water is removed from the product and reacted using reactive distillation to cause further reactions.

반응증류란 가역 반응에 있어서 반응과 동시에 반응 생성물을 증류에 의해 계외로 배출함으로써 반응물의 전화율과 수율을 높이는 단위조작을 말한다. 즉, 반응 생성물을 반응과 동시에 증류 칼럼을 통해 제거해 줌으로써 반응 평형에 도달하지 못하게 하고, 이로 인하여 반응물이 계속 생성물로 전환되도록 하는 원리이다.Reaction distillation refers to a unit operation for increasing the conversion rate and yield of a reactant by simultaneously discharging the reaction product out of the system by distillation in a reversible reaction. In other words, the reaction product is removed through the distillation column at the same time as the reaction to prevent the reaction equilibrium is reached, thereby allowing the reactant to continue to convert to the product.

이러한 반응 증류 방법은 주로 가역 반응이 일어나는 반응들에 주로 사용되며, 이러한 반응들로는 산과 알코올 화합물의 반응에 의해 에스테르 화합물과 물이 생성되는 에스테르화 반응, 알데히드 화합물과 알코올 화합물의 반응에 의해 아세탈 화합물과 물이 생성되는 아세탈 반응, 그리고 아민과 유기산의 염과 가성소다(NaOH)와의 반응에 의해 아민 화합물과 유기산의 나트륨염이 생기는 반응 등에 이용될 수 있다.This reaction distillation method is mainly used for reactions in which a reversible reaction occurs. These reactions include esterification reactions in which an ester compound and water are produced by reaction of an acid and an alcohol compound, an acetal compound and an alcohol compound by reaction of an aldehyde compound and an alcohol compound. It can be used for the acetal reaction in which water is produced, and the reaction in which the sodium salt of the amine compound and the organic acid is formed by the reaction of the salt of amine, organic acid and sodium hydroxide (NaOH).

이러한 반응 증류를 일으키기 위해 상기 반응기 내의 반응 혼합물을 증류 칼럼에 도입한다. 상기 반응 혼합물은 기체 형태로 증류 칼럼에 넣을 수도 있고, 액체 형태로 증류 칼럼에 넣을 수도 있다.The reaction mixture in the reactor is introduced into a distillation column to cause this reactive distillation. The reaction mixture may be placed in the distillation column in gaseous form or in the distillation column in liquid form.

상기 증류 칼럼은 증류 공정에 흔히 사용되는 통상의 증류 칼럼일 수 있다. 기-액 평형이 일어나도록 하기 위한 장치로서 내부에 트레이(tray)가 구비될 수도 있고, 패킹(packing)이 구비될 수도 있고, 트레이와 패킹을 모두 구비할 수도 있다. 상기 트레이는 버블캡(bubble cap) 트레이, 밸브(valve) 트레이, 시브(sieve) 트레이 등일 수 있지만 여기에 한정되는 것은 아니다. 상기 패킹은 랜덤 패킹 (random packing)일 수도 있고, 스트럭쳐드 패킹(structured packing)일 수도 있으며 스트럭쳐드 패킹인 것이 더욱 바람직하나 여기에 한정되는 것은 아니다.The distillation column may be a conventional distillation column commonly used in the distillation process. As a device for causing gas-liquid equilibrium, a tray may be provided inside, a packing may be provided, or both the tray and the packing may be provided. The tray may be a bubble cap tray, a valve tray, a sieve tray, or the like, but is not limited thereto. The packing may be random packing, structured packing or more preferably structured packing, but is not limited thereto.

상기 트레이 또는 패킹의 단수 또는 이론단수는 3 단 내지 30 단인 것이 바람직하다. 상기 단수 또는 이론단수가 3 단보다 작은 경우는 기-액 평형이 잘 형성되지 않아 물질의 분리 및 반응이 충분히 일어나지 않는 단점이 있고, 상기 단수 또는 이론 단수가 30 단 보다 많은 경우는 칼럼의 크기가 필요 이상으로 크게 되어 비경제적이다.The number of stages or theoretical stages of the tray or packing is preferably 3 to 30 stages. When the number of stages or theoretical stages is smaller than three stages, gas-liquid equilibrium is not well formed, and the separation and reaction of materials do not occur sufficiently. When the number of stages or theoretical stages is more than 30 stages, the size of the column is Larger than necessary, uneconomical.

반응기의 상기 반응 혼합물은 상기 증류 칼럼의 측면으로 도입될 수도 있고, 상기 증류 칼럼의 탑저부 근방으로 도입될 수도 있다.The reaction mixture of the reactor may be introduced into the side of the distillation column, or may be introduced near the bottom of the distillation column.

상기 증류 칼럼의 입구 온도는 5 ℃ 내지 150 ℃이고 압력은 0.2 바 내지 2 바인 것이 바람직하다. 만일 상기 칼럼의 입구 온도가 5 ℃에 미달하면 반응 속도가 너무 느리게 되고 분리도 잘 일어나지 않게 되고, 상기 칼럼의 입구 온도가 150 ℃를 초과하면 칼럼 내의 온도 역전이 일어날 수 있어 바람직하지 않다. 또, 만일 상기 칼럼의 입구 압력이 0.2 바에 미달하면 칼럼 탑저부의 온도가 낮아지게 되어 반응 속도가 느려질 수가 있고, 상기 칼럼의 입구 압력이 2 바를 초과하면 탑저부의 온도가 높아지게 되어 산업적인 적용이 가능한 스팀 공급이 어려워지게 되고 장치 비용이 상승하는 문제점이 있다.The inlet temperature of the distillation column is preferably from 5 ° C to 150 ° C and the pressure is from 0.2 bar to 2 bar. If the inlet temperature of the column is less than 5 ° C., the reaction rate is too slow and the separation is difficult to occur. If the inlet temperature of the column exceeds 150 ° C., temperature reversal in the column may occur, which is not preferable. In addition, if the inlet pressure of the column is less than 0.2 bar, the temperature of the column bottom may be lowered, and the reaction rate may be slowed. If the inlet pressure of the column exceeds 2 bar, the temperature of the top of the column may be increased. Possible steam supply becomes difficult and the cost of the device rises.

증류 칼럼 내로 도입된 반응 혼합물은 기-액 평형에 의해 미반응 카르복실산의 일부와 물은 탑정으로 이동하고, 생성물인 에스테르 화합물은 탑저로 이동한다. 상기 알코올은 수소결합으로 인해 끓는점이 높기 때문에 역시 탑저로 이동한다.The reaction mixture introduced into the distillation column moves some of the unreacted carboxylic acid and water to the top by gas-liquid equilibrium, and the ester compound, the product, to the bottom. The alcohol also moves to the bottom because the boiling point is high due to hydrogen bonding.

상기 증류칼럼의 탑정에서 수집되는 기체는 수증기와 미반응 카르복실산의 혼합물로서 응축기에서 냉각시킴으로써 응축시킨 후 유수 분리기에서 상분리를 통해 분리한다. 다시 말해, 상기 유수 분리기에서 응축된 물과 미반응 카르복실산은 두 상으로 분리되므로, 물 층은 외부로 배출하여 제거하고, 미반응 카르복실산은 탑정으로 환류시킨다. 이 때, 물질 수지 및 에너지 수지를 고려하여 상기 미반응 카르복실산의 일부를 시스템의 외부로 배출할 수도 있다.The gas collected at the top of the distillation column is condensed by cooling in a condenser as a mixture of water vapor and unreacted carboxylic acid and then separated by phase separation in an oil / water separator. In other words, since the condensed water and the unreacted carboxylic acid in the oil / water separator are separated into two phases, the water layer is discharged to the outside, and the unreacted carboxylic acid is refluxed to the column top. At this time, a part of the unreacted carboxylic acid may be discharged to the outside of the system in consideration of the material resin and the energy resin.

탑정의 온도는 80℃ 내지 120 ℃인 것이 바람직하고, 탑정의 절대 압력(absolute pressure)은 0.1 바(bar) 내지 1.1 바인 것이 바람직하다. 만일 탑정의 온도가 80 ℃에 미달하면 수분이 탑저로 내려갈 우려가 있고, 상기 탑정의 온도가 120 ℃를 초과하면 불필요하게 온도가 높아 비경제적이다. 탑정의 절대 압력이 0.1 바에 미달하면 설비비가 많이 들고, 탑정의 절대 압력이 1.1 바를 초과하면 내압 설계가 필요함에 따라 투자비 및 장치비가 많이 든다.The temperature of the column top is preferably 80 ° C to 120 ° C, and the absolute pressure of the column top is preferably 0.1 bar to 1.1 bar. If the temperature of the tower top is less than 80 ° C., there is a fear that the water drops to the bottom. If the temperature of the tower top exceeds 120 ° C., the temperature is unnecessarily high and uneconomical. If the absolute pressure of the column top is less than 0.1 bar, the equipment cost is high. If the absolute pressure of the column top exceeds 1.1 bar, the investment cost and equipment cost are high as the pressure resistant design is required.

한편, 탑저를 포함하여 상기 증류 칼럼의 하부에서는 반응기에서 생성된 카르복실산이 존재하는데 상기 카르복실산과 상기 알코올이 반응하여 상기 에스테르 화합물과 물을 생성하게 된다. 상기 증류 칼럼 내에서는 물이 증류에 의해 탑상부로 전달되어 제거되므로 상기 반응의 반응물은 반응 평형에 접근하지 못하고 이러한 열역학적 효과에 의해 생성물로 신속히 전환된다.On the other hand, there is a carboxylic acid produced in the reactor at the bottom of the distillation column, including the bottom, the carboxylic acid and the alcohol reacts to produce the ester compound and water. In the distillation column, water is transferred to and removed from the column by distillation, so that the reactants of the reaction do not approach the reaction equilibrium and are quickly converted to the product by this thermodynamic effect.

상기 반응, 즉 알코올과 카르복실산이 반응하여 에스테르 화합물을 생성하는 반응에는, 예를 들면 테트라 이소프로필 티타네이트, 테트라 노말부틸 티타네이트, 또는 테트라 2-에틸헥실 티타네이트 등의 루이스산계 촉매를 사용할 수도 있고 상 기와 같은 루이스산계 촉매 없이 무촉매로 반응시킬 수도 있다. 이와 같이 무촉매로 반응시키는 경우 추후에 촉매를 분리하는 공정이 불필요한 장점이 있다.For example, a Lewis acid catalyst such as tetra isopropyl titanate, tetra normal butyl titanate, or tetra 2-ethylhexyl titanate may be used for the reaction, that is, a reaction in which an alcohol and a carboxylic acid react to form an ester compound. It may be reacted without a Lewis acid catalyst as described above. As such, when the reaction is performed without a catalyst, a process of separating the catalyst later is unnecessary.

상기 증류 칼럼의 탑저부에 리보일러를 더 포함할 수 있다. 상기 리보일러는 상기 탑저부의 반응 혼합물을 가열함으로써 상기 증류 칼럼에 증류를 위한 에너지를 공급하는 역할을 수행한다.A reboiler may be further included at the bottom of the distillation column. The reboiler serves to supply energy for distillation to the distillation column by heating the reaction mixture at the bottom of the column.

탑저의 온도는 125℃ 내지 240 ℃인 것이 바람직하고, 탑저의 절대 압력은 0.1 바 내지 1.1 바인 것이 바람직하다. 만일 탑저의 온도가 125 ℃에 미달하면 칼럼 전체의 온도가 낮아 반응 및 분리가 비효율적으로 수행될 우려가 있고, 상기 탑저의 온도가 240 ℃를 초과하면 탑저의 알코올과 에스테르 화합물이 탑정으로 올라갈 우려가 있어 바람직하지 않다. 탑저의 절대 압력이 0.1 바에 미달하면 설비비가 많이 들고, 탑저의 절대 압력이 1.1 바를 초과하면 내압 설계가 필요함에 따라 투자비 및 장치비가 많이 든다.It is preferable that the temperature of a column bottom is 125 degreeC-240 degreeC, and it is preferable that the absolute pressure of a column bottom is 0.1 bar-1.1 bar. If the temperature of the bottom of the column is lower than 125 ° C., the temperature of the entire column may be low and reaction and separation may be inefficiently performed. If the temperature of the column exceeds 240 ° C., the alcohol and ester compounds of the column may rise to the top of the column. It is not desirable. If the bottom pressure is less than 0.1 bar, the equipment cost is high, and if the top pressure is more than 1.1 bar, the investment pressure and equipment cost are high as the pressure resistant design is required.

이러한 과정을 통해 탑저에는 카르복실산과 에스테르 화합물의 혼합물이 존재하게 된다. 따라서, 카르복실산과 에스테르 화합물을 분리하기 위해서는 탑저 제품을, 예를 들면 증류와 같은, 별도의 분리기술을 이용할 수 있다.Through this process, a mixture of carboxylic acid and ester compound is present at the bottom. Thus, in order to separate the carboxylic acid and the ester compound, a separate separation technique such as distillation can be used for the bottom product.

본 발명의 제조방법에 따라 카르복실산 및 에스테르 화합물로 전환되는 1차 알데히드 화합물의 선택도는 93 % 내지 99 %인 것이 바람직하다. 상기 선택도가 93 %보다 낮으면 투입하는 1차 알데히드 화합물의 양에 비해 수득하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 양이 적으므로 경제적으로 불리하다. 상기 선택도가 99 %보다 높게 생산하는 것은 매우 어렵다.It is preferable that the selectivity of the primary aldehyde compound converted to the carboxylic acid and the ester compound according to the preparation method of the present invention is 93% to 99%. When the selectivity is lower than 93%, the amount of the carboxylic acid and ester compound obtained is small compared to the amount of the primary aldehyde compound to be added, which is economically disadvantageous. It is very difficult to produce the selectivity higher than 99%.

상기 선택도는 하기 수학식 1에 의하여 계산할 수 있다.The selectivity may be calculated by the following Equation 1.

[수학식 1][Equation 1]

선택도(%) = (생성된 카르복실산 및 에스테르 화합물(몰)) / (반응한 1차 알데히드 화합물(몰)) × 100.Selectivity (%) = (produced carboxylic acid and ester compound in moles) / (reacted primary aldehyde compound in moles) × 100.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상기 제조 방법의 일구현예를 설명한다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the manufacturing method. However, this is illustrative and does not limit the scope of the present invention.

도 2에 보인 바와 같이 1차 알데히드 화합물(40), 산화제(42), 및 알코올(41)을 반응기(300)에 투입한다. 상기 반응기(300)는 도 2에 보인 바와 같이 CSTR일 수 있다. 상기 반응기(300)에서 반응되고 남은 미반응의 1차 알데히드 화합물(40), 알코올, 및 생성된 카르복실산은 반응 증류를 위한 증류 칼럼(350)으로 공급된다(43).As shown in FIG. 2, the primary aldehyde compound 40, the oxidizing agent 42, and the alcohol 41 are introduced into the reactor 300. The reactor 300 may be a CSTR as shown in FIG. 2. The unreacted primary aldehyde compound 40, the alcohol, and the resulting carboxylic acid which have been reacted in the reactor 300 are fed to a distillation column 350 for reactive distillation (43).

끓는점이 높은 에스테르 화합물 및 알코올은 카르복실산과 함께 증류 칼럼의 하방으로 내려가며, 물과 일부 카르복실산은 탑정으로 증발된다. 이는 공비 증류(azeotropic distillation)에 의한 것이다.High boiling ester compounds and alcohols descend with the carboxylic acid down the distillation column, and water and some carboxylic acids are evaporated to the top. This is by azeotropic distillation.

탑정으로 모인 수증기 및 카르복실산은 응축기에서 응축된 후 유수 분리기에서 상분리를 통해 분리될 수 있다. 물은 계 외부로 배출하여 제거하고 카르복실산은 물질 수지 및 에너지 수지를 고려하여 탑정으로 환류시킨다. 상기 카르복실산의 양이 탑정으로의 환류에 필요한 양보다 많은 경우는 반응기로 순환시킬 수도 있고 계 외부로 배출할 수도 있다.The water vapor and carboxylic acid gathered in the column top can be condensed in a condenser and then separated through phase separation in an oil / water separator. Water is discharged to the outside of the system to remove it, and the carboxylic acid is refluxed to the column top in consideration of the material resin and the energy resin. When the amount of the carboxylic acid is greater than the amount required for reflux to the column top, it may be circulated to the reactor or discharged to the outside of the system.

한편, 알코올은 탑저로 내려오면서 미반응 카르복실산과 계속적으로 반응하 여 물과 에스테르 화합물을 형성한다. 이 때, 물은 상대적으로 끓는점이 낮기 때문에 신속히 증발하여 탑정으로 이동하여 제거되므로 반응 평형으로의 접근이 차단되고 이로 인하여 상기 반응의 속도가 빠르게 유지된다.On the other hand, the alcohol descends to the bottom and continuously reacts with the unreacted carboxylic acid to form ester compounds with water. At this time, since the water has a relatively low boiling point, it evaporates rapidly and moves to the top of the column, thereby removing access to the reaction equilibrium, thereby maintaining the speed of the reaction rapidly.

탑저로 내려오는 도중에 미반응 알코올은 전부 반응하여 에스테르 화합물로 전환된다. 탑저에서는 리보일러를 이용하여 상기 증류 칼럼(350)의 작동에 필요한 에너지를 공급한다.On the way down to the bottom, all unreacted alcohol reacts and is converted into an ester compound. The tower bottom uses a reboiler to supply energy for the operation of the distillation column 350.

상기 탑저 제품(45)을 이용하여, 예를 들면 증류와 같은 분리기술을 이용하여 이를 분리함으로써 상기 카르복실산 및 에스테르 화합물을 얻을 수 있다. 상기 분리 방법은 도 2에 나타낸 바와 같이 4 개의 분리 장치를 이용한다.The carboxylic acid and ester compounds can be obtained using the bottom product 45, for example by separating them using separation techniques such as distillation. The separation method uses four separation devices as shown in FIG.

먼저, 1차 저비점 제거 컬럼(400)을 통해 에스테르 화합물 및 카르복실산보다 끓는점이 낮은 물질을 제거한다(46). 그런 후, 카르복실산 컷 칼럼(410)을 통해 카르복실산을 탑정으로 분리해 낸다(48). 상기 카르복실산 컷 칼럼(410)의 탑저 제품(49)에는 에스테르 화합물 및 불순물만 남게 된다. 따라서, 상기 카르복실산 컷 칼럼(410)의 탑저 제품(49)을 2차 저비점 제거 칼럼(420)에 넣어 저비점 불순물을 제거하고(50), 에스테르 화합물 증류 칼럼(430)을 통해 에스테르 화합물(52)을 생산하게 된다.First, a material having a lower boiling point than the ester compound and the carboxylic acid is removed through the first low boiling point removal column 400 (46). The carboxylic acid is then separated off the column via carboxylic acid cut column 410 (48). Only the ester compound and impurities remain in the bottom product 49 of the carboxylic acid cut column 410. Therefore, the bottom product 49 of the carboxylic acid cut column 410 is placed in the second low boiling point removal column 420 to remove low boiling impurities (50), and the ester compound (52) through the ester compound distillation column (430). ) Will be produced.

따라서, 도 2에 나타낸 본 발명의 일구현예에 따르면 카르복실산(46)과 에스테르 화합물(52)을 동시에 생산하는 것이 가능하게 된다.Therefore, according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 2, it is possible to simultaneously produce the carboxylic acid 46 and the ester compound 52.

상기 구현예에서 분리를 위한 증류 칼럼(400, 410, 420, 430)은 경우에 따라 서로 순서가 바뀔 수 있고 증류 이외의 다른 방법을 이용하여 분리할 수도 있으며 여기에 한정되지 않는다.In the above embodiment, the distillation columns 400, 410, 420, and 430 for separation may be reversed with each other in some cases, and may be separated using other methods than distillation, but are not limited thereto.

이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and effects of the present invention will be described in more detail with specific examples and comparative examples, but these examples are only intended to more clearly understand the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1><Example 1>

500 mL의 스테인레스 스틸 316 재질의 고압 반응기에 2-에틸헥산알 110 g 및 2-에틸헥산올 55 g을 넣고 질소를 충분히 흘려 계기 압력이 4 바가 되었을 때 반응기의 온도를 25 ℃로 맞춘 후에 산소를 100 mL/분으로 서서히 주입하면서 교반하여 반응을 수행하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응기 내부 압력이 서서히 증가하였다. 약 6시간이 경과한 후 반응기의 내부 압력이 8 바가 되었고 반응을 종료하였다.110 g of 2-ethylhexanal and 55 g of 2-ethylhexanol were added to a 500 mL stainless steel 316 high-pressure reactor. When nitrogen was sufficiently flown to adjust the temperature of the reactor to 25 ° C, oxygen was released. The reaction was carried out by stirring while slowly injecting at 100 mL / min. As the reaction progressed, the pressure inside the reactor gradually increased. After about 6 hours, the internal pressure of the reactor became 8 bar and the reaction was terminated.

<실시예 2><Example 2>

1000 mL 유리 반응기에 2-에틸헥산알 300 g과 2-에틸헥산올 50 g을 넣고 반응기 온도를 25 ℃로 유지하면서 산소를 분당 180 mL/분으로 서서히 주입하면서 교반하여 반응을 수행하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응기 내부 압력이 서서히 증가하였다. 반응기의 내부 압력이 6 바가 되었을 때 반응을 종료하였다.300 g of 2-ethylhexanal and 50 g of 2-ethylhexanol were added to a 1000 mL glass reactor, and the reaction was performed while slowly injecting oxygen at 180 mL / min per minute while maintaining the reactor temperature at 25 ° C. As the reaction progressed, the pressure inside the reactor gradually increased. The reaction was terminated when the internal pressure of the reactor reached 6 bar.

<실시예 3><Example 3>

1000 mL 유리 반응기에 2-에틸헥산알 300 g과 이소부탄올 225 g을 넣고 반응기 온도를 25 ℃로 유지하면서 산소를 분당 180 mL/분의 유량으로 서서히 주입하면서 교반하여 반응을 수행하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응기 내부 압력이 서서히 증가하였다. 반응기의 내부 압력이 6 바가 되었을 때 반응을 종료하였다.300 g of 2-ethylhexanal and 225 g of isobutanol were added to a 1000 mL glass reactor, and the reaction was performed by slowly injecting oxygen at a flow rate of 180 mL / min per minute while maintaining the reactor temperature at 25 ° C. As the reaction progressed, the pressure inside the reactor gradually increased. The reaction was terminated when the internal pressure of the reactor reached 6 bar.

<실시예 4><Example 4>

500 mL의 스테인레스 스틸 316 재질의 고압 반응기에 2-에틸헥산알 110 g 및 2-에틸헥산올 55 g을 넣고 질소를 충분히 흘려 계기 압력이 4 바가 되었을 때 반응기의 온도를 25 ℃로 맞춘 후에 산소를 100 mL/분으로 서서히 주입하면서 교반하여 반응을 수행하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응기 내부 압력이 서서히 증가하였다. 3시간이 경과한 후 반응 온도를 80 ℃로 올렸다. 총 반응시간이 약 6시간이 되었을 때 반응기의 내부 압력이 8 바가 되었고 반응을 종료하였다.110 g of 2-ethylhexanal and 55 g of 2-ethylhexanol were added to a 500 mL stainless steel 316 high-pressure reactor. When nitrogen was sufficiently flown to adjust the temperature of the reactor to 25 ° C, oxygen was released. The reaction was carried out by stirring while slowly injecting at 100 mL / min. As the reaction progressed, the pressure inside the reactor gradually increased. After 3 hours had elapsed, the reaction temperature was raised to 80 ° C. When the total reaction time was about 6 hours, the internal pressure of the reactor became 8 bar and the reaction was terminated.

<실시예 5>Example 5

500 mL의 스테인레스 스틸 316 재질의 고압 반응기에 2-에틸헥산알 55 g 및 2-에틸헥산올 110 g을 넣고 질소를 충분히 흘려 계기 압력이 4 바가 되었을 때 반응기의 온도를 25 ℃로 맞춘 후에 산소를 100 mL/분으로 서서히 주입하면서 교반하여 반응을 수행하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응기 내부 압력이 서서히 증가하였다. 약 6시간이 경과한 후 반응기의 내부 압력이 8 바가 되었고 반응을 종료하였다.55 g of 2-ethylhexanal and 110 g of 2-ethylhexanol were added to a 500 mL stainless steel 316 high-pressure reactor. When nitrogen gas was flowed sufficiently to adjust the temperature of the reactor to 25 ° C, oxygen was released. The reaction was carried out by stirring while slowly injecting at 100 mL / min. As the reaction progressed, the pressure inside the reactor gradually increased. After about 6 hours, the internal pressure of the reactor became 8 bar and the reaction was terminated.

<비교예 1>Comparative Example 1

500 mL의 스테인레스 스틸 316 재질의 고압 반응기에 2-에틸헥산알 165 g을 넣고 질소를 충분히 흘려 계기 압력이 4 바가 되었을 때 반응기의 온도를 25 ℃로 맞춘 후에 산소를 150 mL/분으로 서서히 주입하면서 교반하여 반응을 수행하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응기 내부 압력이 서서히 증가하였다. 약 5시간이 경과한 후 반응기의 내부 압력이 8 바가 되었고 반응을 종료하였다.Into a 500 mL stainless steel 316 high pressure reactor, 165 g of 2-ethylhexanal was added with enough nitrogen to give a pressure of 4 bar and the reactor temperature was adjusted to 25 ° C. The reaction was carried out by stirring. As the reaction progressed, the pressure inside the reactor gradually increased. After about 5 hours, the internal pressure of the reactor became 8 bar and the reaction was terminated.

<비교예 2>Comparative Example 2

500 mL의 스테인레스 스틸 316 재질의 고압 반응기에 2-에틸헥산알 160 g을 넣고 질소를 충분히 흘려 계기 압력이 4 바가 되었을 때 반응기의 온도를 25 ℃로 맞춘 후에 산소를 100 mL/분으로 서서히 주입하면서 교반하여 반응을 수행하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응기 내부 압력이 서서히 증가하였다. 4시간이 경과한 후 반응 온도를 60 ℃로 올렸다. 총 반응시간이 약 6시간이 되었을 때 반응기의 내부 압력이 6 바가 되었고 반응을 종료하였다.Put 160 g of 2-ethylhexanal into 500 mL of stainless steel 316 high pressure reactor, and when nitrogen flows to 4 bar, set the temperature of the reactor to 25 ° C and slowly inject oxygen at 100 mL / min. The reaction was carried out by stirring. As the reaction progressed, the pressure inside the reactor gradually increased. After 4 hours, the reaction temperature was raised to 60 ° C. When the total reaction time was about 6 hours, the internal pressure of the reactor became 6 bar and the reaction was terminated.

<비교예 3>Comparative Example 3

1000 mL 유리 반응기에 2-에틸헥산알 300 g을 넣고 반응기 온도를 25 ℃로 유지하면서 산소를 분당 180 mL/분의 유량으로 서서히 주입하면서 교반하여 반응을 수행하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응기 내부 압력이 서서히 증가하였다. 반응기의 내부 압력이 6 바가 되었을 때 반응을 종료하였다.300 g of 2-ethylhexanal was added to a 1000 mL glass reactor, and the reaction was performed while slowly injecting oxygen at a flow rate of 180 mL / min per minute while maintaining the reactor temperature at 25 ° C. As the reaction progressed, the pressure inside the reactor gradually increased. The reaction was terminated when the internal pressure of the reactor reached 6 bar.

상기 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 3의 반응 생성물을 분석하여 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다.The reaction products of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were analyzed to obtain results as shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

반 응 물Reaction 생 성 물(%)Product (%) 전환율 (%)% Conversion 선택도 (%)Selectivity (%) 알데히드 (g)Aldehyde (g) 용 매 (g)Solvent (g) 알코올Alcohol 알데 히드Aldehyde 카르복실산Carboxylic acid 기타Etc 실시예 1Example 1 2-에틸헥산알 (110)2-ethylhexanal (110) 2-에틸헥산올 (55)2-ethylhexanol (55) 32.5032.50 1.061.06 62.1062.10 4.344.34 98.498.4 93.293.2 실시예 2Example 2 2-에틸헥산알 (300)2-ethylhexanal (300) 2-에틸헥산올 (50)2-ethylhexanol (50) 32.0232.02 0.270.27 63.7363.73 3.983.98 99.699.6 93.893.8 실시예 3Example 3 2-에틸헥산알 (300)2-ethylhexanal (300) 이소부탄올 (225)Isobutanol (225) 40.1840.18 1.151.15 55.3755.37 3.303.30 98.198.1 93.993.9 실시예 4Example 4 2-에틸헥산알 (110)2-ethylhexanal (110) 2-에틸헥산올 (55)2-ethylhexanol (55) 30.5930.59 0.290.29 64.1064.10 5.025.02 99.699.6 91.991.9 실시예 5Example 5 2-에틸헥산알 (55)2-ethylhexanal (55) 2-에틸헥산올 (110)2-ethylhexanol (110) 64.4064.40 4.154.15 30.7130.71 0.740.74 88.388.3 97.797.7 비교예 1Comparative Example 1 2-에틸헥산알 (165)2-ethylhexanal (165) -- 0.530.53 0.000.00 85.2885.28 14.1914.19 99.499.4 85.285.2 비교예 2Comparative Example 2 2-에틸헥산알 (160)2-ethylhexanal (160) -- 0.510.51 14.3014.30 72.3372.33 12.8612.86 85.785.7 84.484.4 비교예 3Comparative Example 3 2-에틸헥산알 (300)2-ethylhexanal (300) -- 0.520.52 0.600.60 84.6084.60 14.2814.28 99.499.4 84.684.6

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 알코올과 함께 반응시킨 실시예 1 내지 5의 경우에는 전환율은 물론 선택도도 대단히 우수한 것을 알 수 있다. 그러나, 알데히드만을 반응시킨 비교예 1 내지 3의 경우는 전환율이 미흡하거나 선택도가 열등한 것을 알 수 있다.As can be seen in Table 1, in the case of Examples 1 to 5 reacted with alcohol, it can be seen that the conversion and the selectivity are very excellent. However, in the case of Comparative Examples 1 to 3 in which only aldehyde was reacted, it was found that the conversion rate was insufficient or the selectivity was inferior.

<실시예 6><Example 6>

반응 온도 제어 시스템이 구비된 1000 mL 유리 반응기와 상기 반응기의 상부에 직경 직경 3 cm, 높이 21 cm의 증류 칼럼이 설치된 시스템을 이용하여 실험하였다. 상기 증류 칼럼은 직경 4 mm, 높이 4 mm인 라식링(Rashig ring) 타입의 충진물을 채워 패킹하였다. 상기 반응기에 2-에틸헥산올 156.3 g, 이소부티릭산 422.9 g을 투입한 후 반응 온도를 230 ℃로 가열하면서 3시간 동안 반응을 진행하였다. The experiment was conducted using a 1000 mL glass reactor equipped with a reaction temperature control system and a distillation column with a diameter of 3 cm and a height of 21 cm at the top of the reactor. The distillation column was packed with 4 mm diameter and 4 mm high Rashik ring type packings. 156.3 g of 2-ethylhexanol and 422.9 g of isobutyric acid were added to the reactor, and the reaction was performed for 3 hours while heating the reaction temperature to 230 ° C.

<실시예 7><Example 7>

반응 시간을 6시간으로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 6과 동일한 방법으 로 반응을 수행하였다.The reaction was carried out in the same manner as in Example 6, except that the reaction time was 6 hours.

<비교예 4><Comparative Example 4>

반응 온도 제어 시스템이 구비되어 있지만 증류 칼럼이 갖춰지지 않은 1000 mL 유리 반응기에 딘-스탁(Dean-Stark) 장치만을 부착하여 실험을 수행하였다. 상기 반응기에 2-에틸헥산올 156.3 g, 이소부티릭산 422.9 g을 투입한 후 반응 온도를 230 ℃로 가열하면서 6시간 동안 반응을 진행하였다.Experiments were performed by attaching only Dean-Stark apparatus to a 1000 mL glass reactor equipped with a reaction temperature control system but without a distillation column. 156.3 g of 2-ethylhexanol and 422.9 g of isobutyric acid were added to the reactor, and the reaction was performed for 6 hours while heating the reaction temperature to 230 ° C.

상기 실시예 6 및 7, 비교예 4의 반응 생성물을 분석하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The reaction products of Examples 6 and 7, Comparative Example 4 were analyzed and the results are shown in Table 2 below.

[표 2]TABLE 2

실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 비교예 4Comparative Example 4 알코올 전환율 (%)Alcohol conversion rate (%) 95.895.8 99.399.3 90.590.5 에스테르 수율 (%)Ester Yield (%) 95.895.8 99.399.3 90.590.5 반응 생성물 조성 (%)Reaction product composition (%) 알코올Alcohol 1.991.99 0.360.36 4.084.08 카르복실산Carboxylic acid 51.1351.13 51.6351.63 52.7952.79 에스테르ester 46.8846.88 48.0148.01 17.8317.83 기 타Other 0.000.00 0.000.00 25.325.3

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 반응 증류를 거친 실시예 6 및 7의 경우는 카르복실산이 부산물을 생성하지 않으면서 알코올과 반응하여 에스테르 화합물로 전환된 반면, 반응 증류를 거치지 않은 비교예 4의 경우는 에스테르 화합물이 생성되었지만 상당한 양의 부산물이 함께 발생함을 알 수 있다.As can be seen in Table 2, in Examples 6 and 7 subjected to reactive distillation, the carboxylic acid was converted into an ester compound by reacting with alcohol without producing byproducts, whereas Comparative Example 4 was not subjected to reactive distillation. It can be seen that in some cases ester compounds have been produced but a significant amount of by-products occur together.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although described in detail with respect to preferred embodiments of the present invention as described above, those of ordinary skill in the art, without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims Various modifications may be made to the invention. Therefore, changes in the future embodiments of the present invention will not be able to escape the technology of the present invention.

본 발명의 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법은 카르복실산과 에스테르 화합물을 단일 공정에서 제조할 수 있게 할 뿐만 아니라 알코올을 촉매 겸 반응물로 이용함으로써 에스테르 화합물의 수율 및 선택도를 높일 수 있다. 따라서, 카르복실산 및 에스테르 화합물을 신속하고 간단하면서도 보다 경제적으로 제조할 수 있게 하는 효과가 있다.The combined method of the carboxylic acid and the ester compound of the present invention enables not only to prepare the carboxylic acid and the ester compound in a single process but also to increase the yield and selectivity of the ester compound by using alcohol as a catalyst and a reactant. Therefore, there is an effect that allows the production of carboxylic acid and ester compounds quickly, simply and more economically.

Claims (16)

1차 알데히드 화합물을 산화제와 알코올의 존재 하에서 산화 반응시키는 단계를 포함하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.A method of co-addition of carboxylic acid and ester compound comprising the step of oxidizing the primary aldehyde compound in the presence of an oxidizing agent and alcohol. 제 1 항에 있어서, 상기 알데히드 화합물의 탄소수가 1 내지 20인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 1, wherein the aldehyde compound has 1 to 20 carbon atoms. 제 1 항에 있어서, 상기 산화제가 산소인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 1, wherein the oxidant is oxygen. 제 1 항에 있어서, 상기 알코올의 탄소수가 1 개 내지 10 개인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 1, wherein the alcohol has 1 to 10 carbon atoms. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 알데히드 화합물의 몰 수를 기준으로 상기 알코올의 몰 수가 5 % 내지 200 %인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 1, wherein the molar number of the alcohol is 5% to 200% based on the mole number of the primary aldehyde compound. 제 1 항에 있어서, 상기 반응이 10 ℃ 내지 100 ℃의 온도 및 1 내지 10 기압의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병 산 방법.The method of claim 1, wherein the reaction is carried out at a temperature of 10 ℃ to 100 ℃ and a pressure of 1 to 10 atm. 제 1 항에 있어서, 상기 반응이 1 내지 10 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out for 1 to 10 hours. 제 1 항에 있어서, 산화시킨 상기 반응물을 증류 칼럼에 도입하고, 반응 증류(reactive distillation)에 의하여 탑저에서 카르복실산 및 에스테르 화합물을 수득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The carboxylic acid and ester according to claim 1, further comprising introducing the oxidized reactant into a distillation column and obtaining carboxylic acid and ester compounds at the bottom by reactive distillation. Combined method of compound. 제 8 항에 있어서, 상기 증류 칼럼의 입구 온도가 5 ℃ 내지 150 ℃이고 압력이 0.2 바(bar) 내지 2 바인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 8, wherein the inlet temperature of the distillation column is 5 ° C to 150 ° C and the pressure is 0.2 bar to 2 bar. 제 8 항에 있어서, 상기 증류 칼럼이 내부에 트레이 또는 패킹을 갖는 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.9. The process according to claim 8, wherein the distillation column has a tray or packing therein. 제 8 항에 있어서, 상기 증류 칼럼의 단수 또는 이론 단수가 3 단 내지 30 단인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 8, wherein the number of stages or theoretical numbers of the distillation column is from 3 to 30 stages. 제 8 항에 있어서, 상기 증류 칼럼의 탑정의 온도가 80 ℃ 내지 120 ℃이고, 탑정의 압력이 0.1 바 내지 1.1 바인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 8, wherein the temperature of the column top of the distillation column is 80 ° C to 120 ° C and the pressure of the column top is 0.1 bar to 1.1 bar. 제 8 항에 있어서, 상기 증류 칼럼의 탑저의 온도가 125 ℃ 내지 240 ℃이고, 탑저의 압력이 0.1 바 내지 1.1 바인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 8, wherein the temperature of the bottom of the distillation column is 125 ° C to 240 ° C, and the pressure of the column bottom is 0.1 bar to 1.1 bar. 제 8 항에 있어서, 상기 증류 칼럼의 탑정의 증류액(distillate)에서 물을 제거하고, 나머지 증류액을 탑정으로 환류하는 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.10. The method according to claim 8, wherein water is removed from the distillate of the top of the distillation column and the remaining distillate is refluxed to the top of the distillation column. 제 1 항에 있어서, 카르복실산 및 에스테르 화합물로 전환되는 반응물의 선택도가 93 % 내지 99 %인 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 1, wherein the selectivity of the reactants converted to carboxylic acid and ester compounds is 93% to 99%. 제 1 항에 있어서, 상기 생성물로부터 카르복실산 및 에스테르 화합물을 각각 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카르복실산 및 에스테르 화합물의 병산 방법.The method according to claim 1, further comprising the step of separating the carboxylic acid and the ester compound from the product, respectively.
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