KR20110128967A - A method for the hydroformylation of olefin having excellent n/i ratio - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for hydroformylating olefin and an apparatus for the same are provided to easily separate products and a catalyst using a filter and to omit a catalyst separating process of high temperature. CONSTITUTION: An apparatus for hydroformylating olefin includes a loop type reactor(100). The loop type reactor includes a spraying unit(20), a reactor outlet(40), and a venturi pipe(30). The spraying unit is mounted at the upper side of the reactor. The spraying unit sprays olefin and synthesized gas(CO/H_2) into a hetero catalyst mixed solution which is arranged in the reactor. The reactor outlet is arranged at the lower side of the reactor. The reaction mixture of the olefin and the synthesized gas is discharged through the reactor outlet. The venturi pipe is mounted between the spraying unit and the reactor outlet. The flow of the olefin and the synthesized gas circulates through the venturi pipe.

Description

반응 선택성이 우수한 올레핀의 하이드로포밀화 방법 {A method for the hydroformylation of olefin having excellent N/I ratio}A method for the hydroformylation of olefin having excellent N / I ratio}

본 발명은 반응 선택성이 우수한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하이드로포밀화 반응장치로서 고압 반응이 가능하고 반응 효율을 높일 수 있는 루프형 반응기를 사용함과 동시에 하이드로포밀화 반응 촉매로서 활성이 상대적으로 낮은 헤테로 촉매를 사용함으로써 촉매의 비활성화에 비교적 자유로운 점을 감안하여 CO 분압을 자유로이 조절가능하고 N/I 선택성이 조절가능한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hydroformylation method of olefins having excellent reaction selectivity. More specifically, as a hydroformylation reaction apparatus, a hydroformylation reaction catalyst is used while using a loop type reactor capable of high pressure reaction and improving reaction efficiency. The present invention relates to a hydroformylation method of an olefin having a freely adjustable CO partial pressure and an N / I selectivity in view of the relatively free activity of the catalyst by using a relatively low activity hetero catalyst.

일반적으로 옥소(OXO)반응으로 잘 알려진 하이드로포르밀화 (hydroformylation) 반응은 금속촉매와 리간드의 존재 하에서 각종 올레핀과 합성기체(Synthesis Gas, CO/H2)가 반응하여 올레핀에 탄소수가 하나 증가한 선형(linear, normal) 및 가지형(branched, iso) 알데히드(aldehyde)가 생성되는 과정을 말한다. 옥소반응은 1938년 독일의 Otto Roelen에 의해 처음 발견되었으며, 2001년을 기준으로 세계적으로 약 8백 40만 톤의 각종 알데히드(알코올 유도체 포함)가 옥소 공정을 통해 생산 및 소비되고 있다(SRI 보고서, November 2002, 682. 700A).Hydroformylation reaction, commonly known as OXO reaction, is a linear increase in the number of carbon atoms in the olefin due to the reaction of various olefins and syngas (CO / H 2 ) in the presence of metal catalysts and ligands. linear, normal) and branched (iso) aldehydes are produced. The oxo reaction was first discovered by Otto Roelen of Germany in 1938, and as of 2001, around 8.4 million tonnes of various aldehydes (including alcohol derivatives) are produced and consumed through the oxo process worldwide ( SRI report , November 2002 , 682. 700 A).

옥소반응에 의해 합성된 각종 알데히드는 산화 또는 환원 과정을 통해 알데히드 유도체인 산과 알코올로 변형된다. 뿐만 아니라 알돌(Aldol) 등의 축합반응 후 산화 또는 환원반응을 통하여 긴 알킬기가 포함된 다양한 산과 알코올로 변형되기도 한다. 이러한 알코올과 산은 용매, 첨가제, 및 각종 가소제의 원료 등으로 사용되고 있다.Various aldehydes synthesized by the oxo reaction are transformed into aldehyde derivatives acid and alcohol through oxidation or reduction. In addition, after the condensation reaction such as Aldol (Aldol) may be transformed into various acids and alcohols containing a long alkyl group through oxidation or reduction reaction. Such alcohols and acids are used as solvents, additives, and raw materials for various plasticizers.

현재 옥소 공정에 사용되는 촉매는 주로 코발트(Co)와 로듐(Rh) 계열이고, 적용하는 리간드의 종류 및 CO 분압 등 운전 조건에 따라 생성되는 알데히드의 N/I 선택성 (ratio of linear (normal) to branched (iso) isomers)이 달라진다. 현재 전 세계 70% 이상의 옥소 공장이 로듐계 촉매를 적용한 저압 옥소공정(Low Pressure OXO Process)을 채택하고 있다. Currently, the catalysts used in the oxo process are mainly cobalt (Co) and rhodium (Rh) series, and the N / I selectivity of the aldehyde produced according to the operating conditions such as the type of ligand applied and the CO partial pressure (ratio of linear (normal) to branched (iso) isomers) is different. More than 70% of the world's oxo plants employ a low pressure OXO process with rhodium-based catalysts.

옥소 촉매의 중심금속으로는 코발트(Co)와 로듐(Rh) 외에도 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 니켈(Ni) 등의 적용이 가능하다. 그러나 각 금속들은 Rh ≫ Co > Ir, Ru > Os > Pt > Pd > Fe > Ni 등의 순으로 촉매활성을 보이는 것으로 알려져 있으므로 대부분의 공정 및 연구는 로듐과 코발트에 집중되고 있다. In addition to cobalt (Co) and rhodium (Rh), the core metals of the oxo catalyst are iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium (Os), platinum (Pt), palladium (Pd), iron (Fe) and nickel (Ni). ) Can be applied. However, since each metal is known to exhibit catalytic activity in the order of Rh >> Co> Ir, Ru> Os> Pt> Pd> Fe> Ni, most of the processes and researches are focused on rhodium and cobalt.

리간드로는 포스핀(Phosphine, PR3, R은 C6H5, 또는 n-C4H9), 포스핀 옥사이드(Phosphine Oxide, O=P(C6H5)3), 포스파이트(Phosphite), 아민(Amine), 아미드(Amide) 또는 이소니트릴(Isonitrile) 등이 적용가능하다.Ligands include phosphine (Phosphine, PR 3 , R for C 6 H 5 , or nC 4 H 9 ), phosphine oxide (Phosphine Oxide, O = P (C 6 H 5 ) 3 ), phosphite, Amine, Amide or Isonitrile are applicable.

하이드로포밀화의 대표적인 예로 프로필렌으로부터 로듐계 촉매를 사용하여 옥탄올(2-에틸헥산올)을 제조하는 것이 있다. A representative example of hydroformylation is the production of octanol (2-ethylhexanol) from propylene using a rhodium-based catalyst.

옥탄올은 DOP(Dioctyl Phathalate) 등의 PVC 가소제 원료로 주로 사용되며, 이외에 합성 윤활제, 계면활성제 등의 중간원료로 사용된다. 프로필렌은 합성가스(CO/H2)와 함께 촉매를 사용하는 옥소반응기로 투입되어, 노르말-부틸알데히드 및 이소-부틸알데히드를 생성하게 된다. 생성된 알데히드 혼합물은 촉매 혼합물과 함께 분리계로 보내져 탄화수소와 촉매 혼합물로 분리된 후 촉매 혼합물은 반응기로 순환되고 탄화수소 성분은 스트리퍼로 이송된다. 스트리퍼의 탄화수소는 새로 공급된 합성가스에 의해 스트리핑되어 미반응 프로필렌 및 합성가스는 옥소반응기로 회수되고 부틸알데히드는 분류탑으로 이송되어 노르말- 및 이소-부틸알데히드로 각각 분리된다. 분류탑저의 노르말-부틸알데히드는 알돌축합 반응기로 도입되어 축합, 탈수반응에 의해 2-에틸헥산알을 생성한 후 수첨반응기로 이송되며, 수소첨가에 의해 옥탄올(2-에틸헥산올)이 생성된다. 수첨반응기 출구의 반응물은 분류탑으로 이송되며 연질/경질 말단을 분리 후 옥탄올 제품을 생산한다.Octanol is mainly used as a raw material for PVC plasticizers such as DOP (Dioctyl Phathalate), and is also used as an intermediate raw material for synthetic lubricants and surfactants. Propylene is fed to the oxo reactor using the catalyst along with syngas (CO / H 2 ) to produce normal-butylaldehyde and iso-butylaldehyde. The resulting aldehyde mixture is sent together with the catalyst mixture to a separation system to separate the hydrocarbon and catalyst mixture, after which the catalyst mixture is circulated to the reactor and the hydrocarbon components are sent to the stripper. The hydrocarbon of the stripper is stripped by freshly supplied syngas so that unreacted propylene and syngas are recovered to the oxo reactor and the butylaldehyde is sent to a fractionation tower to separate normal- and iso-butylaldehyde, respectively. The normal-butylaldehyde at the bottom of the fractionation column is introduced into an aldol condensation reactor to produce 2-ethylhexanal by condensation and dehydration, and then transferred to a hydrogenation reactor, whereby octanol (2-ethylhexanol) is produced by hydrogenation. do. The reactants at the outlet of the hydroreactor are sent to the fractionation tower to produce the octanol product after separating the soft / hard ends.

하이드로포밀화 반응은 연속, 반연속 또는 배치식으로 수행될 수 있으며, 전형적인 하이드로포밀화 반응 공정은 기체 또는 액체 재순환 시스템이다. 하이드로포밀화 반응은 액상 및 기상으로 이루어진 출발물질들이 원활하게 접촉되도록 하여 반응효율을 높이는 것이 중요하다. 이를 위해 종래에는 반응기 내에서 액상 및 기상 성분의 접촉이 골고루 되도록 교반해주는 연속 교반식 반응기(Continuous stirred tank reactor: CSTR)를 주로 사용하였다. 도 1은 연속 교반식 반응기(CSTR)를 사용하여 올레핀의 하이드로포밀화 공정을 수행하는 공정도로서, 촉매용액 재순환 배관(18')을 재순환 배관 (14' 및 15')의 사이에 연결하여 촉매분리기(17')에서 알데히드를 제거하고 남은 촉매용액 또는 재활성화된 촉매용액을 반응기 시스템으로 도입하는 예를 보여주고 있다. 즉, 올레핀(예를 들면, 프로필렌)과 합성가스는 각각 올레핀 공급배관(10') 및 합성 가스 공급배관(11')을 통해 내부에 촉매용액이 장입되어 있는 옥소 반응기(100')의 상부에 마련되어 있는 노즐(20')에 공급된다. The hydroformylation reaction can be carried out continuously, semicontinuously or batchwise, and a typical hydroformylation reaction process is a gas or liquid recycle system. In the hydroformylation reaction, it is important to improve the reaction efficiency by smoothly contacting the starting materials consisting of liquid and gas phase. To this end, conventionally, a continuous stirred tank reactor (CSTR), which stirs the liquid and gaseous components in a reactor, is uniformly used. 1 is a process chart for performing a hydroformylation process of an olefin using a continuous stirred reactor (CSTR), by connecting a catalyst solution recirculation pipe 18 'between the recirculation pipes 14' and 15 '. An example of introducing the remaining catalyst solution or reactivated catalyst solution after removing aldehyde from 17 'into the reactor system is shown. That is, the olefin (for example, propylene) and the synthesis gas are respectively placed on the upper portion of the oxo reactor 100 'in which the catalyst solution is charged through the olefin supply pipe 10' and the synthesis gas supply pipe 11 ', respectively. It is supplied to the nozzle 20 'provided.

기-액 반응의 효율을 증대시키기 위해 옥소 반응기(100') 내부에는 노즐(20') 및 상기 노즐에 결합되어 임펠러(30')가 구비되어 있고, 공급된 올레핀 및 합성가스는 노즐(20')을 통하여 옥소 반응기(100') 내로 연속적으로 분사 및 공급된다. 옥소 반응기(100') 내부로 분사된 올레핀 및 합성가스는 촉매의 존재 하에서 하이드로포밀화 반응을 하여 반응혼합물을 생성하게 된다. 반응혼합물은 목적물질인 알데히드(예를 들면, 노르말- 및 이소-부틸알데히드)이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매용액 등을 포함한다.In order to increase the efficiency of the gas-liquid reaction, the inside of the oxo reactor 100 'is equipped with a nozzle 20' and an impeller 30 'coupled to the nozzle, and the supplied olefin and syngas are supplied to the nozzle 20'. ) And continuously injected into the oxo reactor 100 '. The olefin and syngas injected into the oxo reactor 100 'undergo a hydroformylation reaction in the presence of a catalyst to produce a reaction mixture. The reaction mixture includes unconverted olefins, reaction by-products, catalyst solutions, and the like, in addition to the target aldehydes (eg, normal- and iso-butylaldehyde).

알데히드가 포함된 반응혼합물은 순환펌프(50')를 사용하여 재순환 배관(12')을 통해 회수된 후, 재순환 배관(13', 14', 15', 16')을 통해 반응기에 마련된 노즐(20')로 순환된다. 이때, 순환되는 반응혼합물의 일부는 알데히드를 분리하기 위해 재순환 배관으로부터 분리배관(17')을 통하여 촉매/알데히드 분리장치(70')로 유도될 수 있다.The reaction mixture containing the aldehyde is recovered through the recirculation pipe 12 'by using the circulation pump 50', and then the nozzles provided in the reactor through the recirculation pipes 13 ', 14', 15 ', 16'. 20 '). At this time, a part of the circulating reaction mixture may be introduced into the catalyst / aldehyde separator 70 'from the recirculation pipe through the separation pipe 17' to separate the aldehyde.

회수된 알데히드를 알데히드 회수배관(19')을 통하여 분리 회수 장치 등(미도시)으로 보내지며, 통상의 증류장치 등으로 처리하여 다양한 알데히드 및 축합 생성물을 분리·회수할 수 있다. 반응 혼합물로부터 목적물질인 알데히드가 회수되고 남은 촉매 혼합물은 촉매 용액 재순환 배관(18')을 거쳐 옥소반응기(100')의 재순환 배관(15')으로 공급된다.The recovered aldehyde is sent to a separation recovery device or the like (not shown) through the aldehyde recovery pipe 19 ', and various aldehydes and condensation products can be separated and recovered by treatment with a conventional distillation device or the like. The target aldehyde is recovered from the reaction mixture and the remaining catalyst mixture is supplied to the recirculation pipe 15 'of the oxo reactor 100' via the catalyst solution recirculation pipe 18 '.

이렇게 재순환된 촉매 혼합물과 합류된 반응기의 반응 혼합물은 열 교환기(60')를 거쳐 올레핀 공급배관(10') 및 합성가스 공급배관(11')을 통해 공급되는 올레핀 및 합성 가스와 함께 옥소 반응기(100')에 마련되어 있는 노즐(20')을 통해 옥소반응기(100') 내부로 분사 및 공급된다. 더불어, 상기 재순환 배관(15'및 16')의 사이에는 열교환기(60')가 구비될 수 있으나, 그 위치는 순환 사이클 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 열교환기(60')는 옥소 반응기(100')로 재순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다. 그러나 상기 방법의 경우 반응 촉매로서 로듐/트리페닐포스핀과 같은 저압 옥소 공정용 Homogeneous 촉매를 사용하므로 활성이 높아 고압 반응이 어려우며, 촉매의 비활성화로 인하여 CO 분압을 낮게 유지하여야 하는 등 반응 공정상의 어려움과 더불어, N/I 선택성은 89∼92 %로 노르말-부틸알데히드 및 이소-부틸알데히드의 시장 상황에 맞추어 임의로 선택성을 조절하기 어려운 실정이다. The reaction mixture of the reactor combined with the recycled catalyst mixture is then combined with the olefin and synthesis gas supplied via the heat exchanger 60 'through the olefin feed line 10' and the syngas feed line 11 '. It is injected and supplied into the oxo reactor 100 'through the nozzle 20' provided in the 100 '. In addition, a heat exchanger 60 'may be provided between the recirculation pipes 15' and 16 ', but the position is not limited to a specific position on the circulation cycle. The heat exchanger 60 'serves to maintain the reaction mixture recycled to the oxo reactor 100' at a temperature suitable for the hydroformylation reaction conditions. However, in the case of the above method, a high pressure reaction is difficult due to high activity because of using a low-molecular pressure catalyst such as rhodium / triphenylphosphine for low pressure oxo process, and the CO partial pressure is low due to deactivation of the catalyst. In addition, the N / I selectivity is 89 to 92%, it is difficult to arbitrarily adjust the selectivity in accordance with the market conditions of normal-butyl aldehyde and iso-butyl aldehyde.

또한 미국등록특허 제5,763,678호는 일련의 루프(loop) 형태의 반응기를 적용하여 순환을 통해 교반을 대체하는 하이드로포밀화 방법을 개시하고 있다. 그러나 이또한 여전히 90% 정도의 N/I 선택성을 가지고 있어 선택성을 조절하기 어려우며, 하이드로포밀화 반응의 효율을 향상시키는데 한계가 있어 단일 반응기만으로는 만족할 만한 알데히드 제품을 얻을 수 없기 때문에 일반적으로 반응 체류시간을 크게 주거나 2 이상의 반응기를 직렬로 하여야만 하는 등의 단점을 갖는다.U. S. Patent No. 5,763, 678 also discloses a hydroformylation method in which a series of loop-type reactors are applied to replace agitation through circulation. However, this still has 90% N / I selectivity, making it difficult to control the selectivity, and there is a limit to improving the efficiency of the hydroformylation reaction, and thus, the reaction residence time is generally not satisfactory with a single reactor alone. It has a disadvantage such as to give a large or to have two or more reactors in series.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 올레핀을 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스와 반응시켜 알데히드를 제조하는 하이드로포밀화 방법에 있어서, 하이드로포밀화 반응의 효율을 향상시킬 수 있는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치 및 이를 이용하여 효과적인 반응 선택성을 갖는 올레핀의 하이드로포밀화 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, in the hydroformylation method for producing an aldehyde by reacting olefin with a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen, it is possible to improve the efficiency of the hydroformylation reaction An apparatus for hydroformylation of olefins present and a method for hydroformylation of olefins having effective reaction selectivity using the same.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 올레핀을 하이드로포밀화하는 방법에 있어서, 벤투리가 구비된 루프형 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계; 반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하되 CO 분압을 0.5~20 mol% 범위 내로 조절하는 제 2 단계; 및 상기 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 제 3 단계;를 포함하는 반응 선택성이 우수한 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것이다.
The present invention provides a means for solving the above problems, a method for hydroformylating an olefin, comprising the steps of: charging a heterocatalyst mixed solution in a loop reactor equipped with a venturi; Injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into a heterocatalyst mixed solution charged in the reactor, while controlling a CO partial pressure within a range of 0.5 to 20 mol%; And a third step of carrying out the reaction while switching the injection flow of the olefin and the synthesis gas.

본 발명에 사용되는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치는 반응기 상부에 장착되어 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사하는 분사 수단; 반응기 하부에 위치하여 올레핀 및 합성가스의 반응혼합물이 배출되는 반응기 출구; 및 상기 분사 수단과 반응기 출구 사이에 장착되고, 올레핀 및 합성가스의 흐름을 순환하는 벤투리가 구비된 루프형 반응기를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치를 제공한다.
The hydroformylation reaction apparatus for olefins used in the present invention includes: injection means for injecting olefins and syngas (CO / H 2 ) into a catalyst mixture solution charged in the reactor; A reactor outlet located at the bottom of the reactor to discharge the reaction mixture of olefin and syngas; And a loop type reactor equipped between the injection means and the reactor outlet and having a venturi for circulating a flow of olefins and syngas.

구체적으로는 반응기 하부의 출구 및 반응기 상부에 장착된 분사 수단에 연결되고, 반응기 출구로부터 반응혼합물을 회수하여 반응기 상부에 장착된 분사 수단으로 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 순환 배관을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.Specifically, the apparatus further includes a circulation pipe connected to the outlet of the reactor bottom and the injection means mounted on the upper part of the reactor, and recovering the reaction mixture from the outlet of the reactor and supplying the reaction mixture to the injection means mounted on the upper part of the reactor to circulate the reaction mixture. desirable.

상기 순환 배관의 어느 한 곳에서 분리되어 반응혼합물을 순환 흐름으로부터 분리하는 분리배관; 상기 분리배관과 연결되며, 반응 혼합물을 기화하기 위한 기화기; 상기 기화기와 연결되어 기화기로부터 배출된 알데히드 생성물 함유 촉매 혼합용액에 부산물이 생성되는 것을 방지하고, 더불어 순환하는 반응 혼합물의 반응열을 제어하기 위한 열 교환기; 상기 열 교환기와 연결되어 촉매 혼합용액을 반응기 내로 공급하는 순환 펌프; 순환 배관의 어느 한 곳과 연결되어 촉매 혼합용액을 순환배관으로 공급하는 촉매 혼합용액 공급배관; 및 상기 촉매/알데히드 분리장치에 연결되어 알데히드를 회수하는 알데히드 회수배관을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
A separation pipe separating at any one of the circulation pipe to separate the reaction mixture from the circulation flow; A vaporizer connected to the separation pipe for vaporizing the reaction mixture; A heat exchanger connected to the vaporizer to prevent the formation of by-products in the aldehyde product-containing catalyst mixed solution discharged from the vaporizer, and to control the reaction heat of the circulating reaction mixture; A circulation pump connected to the heat exchanger to supply a catalyst mixed solution into the reactor; A catalyst mixed solution supply pipe connected to one of the circulation pipes to supply the catalyst mixed solution to the circulation pipe; And an aldehyde recovery piping connected to the catalyst / aldehyde separator for recovering aldehydes.

이때 상기 분사 수단은 노즐이 장착된 이젝터를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 노즐의 직경은 0.1 내지 1000 mm인 것이 바람직하다. At this time, the injection means preferably comprises an ejector equipped with a nozzle, the diameter of the nozzle is preferably 0.1 to 1000 mm.

또한 상기 분사 수단은 이젝터에 결합된 벤투리 관을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 벤투리 관은 이젝터에 결합되는 유입부 및 반응기 출구를 향하고 있는 확산부를 포함하는 것으로, 상기 유입부의 직경은 확산부의 직경보다 작은 것이 바람직하고, 상기 분산판은 벤투리 및 반응기 출구의 1/3 내지 2/3 사이에 위치하는 것이 바람직하며, 상기 분산판은 형태가 평편한 형태, 반응기 출구에 대하여 볼록한 형태, 또는 오목한 형태인 것이 바람직하다.In addition, the injection means preferably comprises a venturi tube coupled to the ejector. The venturi tube includes an inlet coupled to the ejector and a diffuser directed toward the reactor outlet, wherein the diameter of the inlet is preferably smaller than the diameter of the diffuser and the dispersion plate is one third of the venturi and reactor outlet. It is preferably located between 2 and 2/3, and the dispersion plate is preferably flat in shape, convex with respect to the reactor outlet, or concave.

더불어, 상기 반응기(100) 내부 CO 분압은 0.5~20 mol% 범위 내로 비교적 자유롭게 조절할 수 있다.
In addition, the partial pressure of CO inside the reactor 100 may be adjusted relatively freely within a range of 0.5 to 20 mol%.

본 발명은 상기 장치를 이용함과 더불어 촉매로서 헤테로 촉매를 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다. 즉, 상기 벤투리-루프형 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계; 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하는 제 2 단계; 및 상기 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 순환시키면서 반응을 수행하는 제 3 단계;를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 방법을 제공한다. 이때 상기 반응기(100) 내부 CO 분압은 0.5~20 mol% 범위 내로 비교적 자유롭게 조절하는 것을 기술적 특징으로 한다. The present invention is characterized by the use of the above apparatus and the use of a heterocatalyst as a catalyst. That is, a first step of charging a heterocatalyst mixed solution into the venturi-loop reactor; A second step of injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the catalyst mixture solution charged in the reactor; And a third step of carrying out the reaction while circulating the injection stream of the olefin and the syngas. In this case, the partial pressure of CO inside the reactor 100 is controlled to be relatively freely controlled within a range of 0.5 to 20 mol%.

이같은 CO 분압 조절은 반응기내 촉매로서 헤테로 촉매를 사용함에 기인한 것으로, 본 발명에 이용하기 적절한 헤테로 촉매로는 Zeolite Y 또는 MCM-41, MCM-48, SBA-15 등의 지지체에 캡슐화되거나 anchoring된 HRh(CO)(PPh3)3 형태의 촉매를 들 수 있으며, 그 이유는 지지체에서 촉매인 Rh이 떨어져나가는 Rh leaching이 거의 없으며 다른 헤테로 촉매에 비해 비교적 활성이 높다는 장점이 있다.
This CO partial pressure control is due to the use of a heterocatalyst as a catalyst in the reactor. Suitable heterocatalysts for use in the present invention include zeolite Y or encapsulated or anchored in a support such as MCM-41, MCM-48 or SBA-15. HRh (CO) (PPh 3 ) 3 type catalyst, which has the advantage that there is little Rh leaching of the catalyst Rh falling from the support and relatively high activity compared to other hetero catalysts.

한편, 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 반응기와 촉매를 함께 사용함으로써 하기 실시예에서 규명된 바와 같이, N/I 선택성이 75∼98 %에 달하기 때문에, 본 발명의 히드로포밀화 시스템의 일례를 도시한 도 2에서 보듯이, 종래 상용화되어 있는 연속 교반식 반응기(CSTR)를 적용한 도 1에선 반드시 필요로 하는 촉매 분리기(70')를 구비하지 않아도 무방한 기술적 특징을 함께 갖는다. 물론, 상기 제 3 단계 이후에 반응혼합물을 회수하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
On the other hand, according to the present invention, since the N / I selectivity reaches 75 to 98% as shown in the following examples by using the reactor and the catalyst as described above, an example of the hydroformylation system of the present invention As shown in FIG. 2, in FIG. 1 to which a conventional commercially available continuous stirred reactor (CSTR) is applied, a catalyst separator 70 ′, which is not necessarily required, is provided. Of course, it is preferable to further include the step of recovering the reaction mixture after the third step.

이하, 본 발명에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 살펴본다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.

우선, 본 발명에서는 반응기(100) 상부에 장착되어 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 반응기(100) 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사하는 분사 수단(20); 반응기(100) 하부에 위치하여 올레핀 및 합성가스의 반응혼합물이 배출되는 반응기 출구(40); 및 상기 분사 수단(20)과 반응기 출구(40) 사이에 장착되고, 올레핀 및 합성가스의 흐름을 순환하는 벤투리(30)가 구비된 루프형 반응기(100)를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치를 제공한다.First, in the present invention, the injection means 20 is mounted on top of the reactor 100 for injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the catalyst mixture solution charged in the reactor 100; A reactor outlet 40 positioned below the reactor 100 through which a reaction mixture of olefin and syngas is discharged; And a loop type reactor 100 mounted between the injection means 20 and the reactor outlet 40 and having a venturi 30 for circulating a flow of olefins and syngas. Provide a device.

상기 분사 수단(20)은 올레핀 및 합성가스를 반응기 내부로 분사할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면 노즐이 장착된 이젝터를 사용할 수 있고, 이젝터에 장착된 노즐은 고압으로 옥소반응기 내부로 공급되는 올레핀 및 합성가스의 분사 단면적을 작게 하여 속도를 상승시키는 역할을 한다. 상기 노즐의 직경은 옥소 반응기의 크기에 따라 달라질 수 있는데, 일반적으로 0.1 내지 1000 mm인 것이 바람직하다.The injection means 20 is not particularly limited as long as it can inject olefin and syngas into the reactor. For example, an ejector equipped with a nozzle may be used, and the nozzle mounted on the ejector serves to increase the speed by reducing the injection cross-sectional area of olefin and synthesis gas supplied into the oxo reactor at high pressure. The diameter of the nozzle may vary depending on the size of the oxo reactor, which is generally preferably 0.1 to 1000 mm.

또한 상기 이젝터에는 벤투리 관(30)이 결합되어 있는 것이 바람직하다. 상기 벤투리 관(30)은 공지된 대로 유입부(30a) 및 확산부(30b)를 포함하는 것으로, 상기 유입부(30a)의 직경은 확산부(30b)의 직경보다 작고(0.1 내지 10000 mm), 분사 수단(20)에 결합되어 있고, 확산부(30b)는 반응기 (100)하부를 향하고 있는 것이 바람직하다. 상기 유입부(30a)의 직경은 노즐의 직경의 1배 내지 10배인 것이 바람직하고, 확산부(30b)의 직경은 유입부(30a) 직경의 2배 내지 10배인 것이 바람직하다. 또한 벤투리 관(30)의 길이는 반응기(100) 전체 길이의 0.2 배 내지 0.8배인 것이 바람직하다.In addition, the ejector tube 30 is preferably coupled to the ejector. The venturi tube 30 includes an inlet portion 30a and a diffusion portion 30b as is known, and the diameter of the inlet portion 30a is smaller than the diameter of the diffusion portion 30b (0.1 to 10000 mm). ), It is preferably coupled to the injection means 20, and the diffusion portion 30b is directed toward the bottom of the reactor 100. The diameter of the inlet portion 30a is preferably 1 to 10 times the diameter of the nozzle, and the diameter of the diffusion portion 30b is preferably 2 to 10 times the diameter of the inlet portion 30a. In addition, the length of the venturi tube 30 is preferably 0.2 times to 0.8 times the total length of the reactor 100.

반응원료인 혼합가스는 상기 분사 수단(20) 및 이에 결합된 벤투리 관(30)을 거치면서 반응기(100) 내부로 분사되는데, 이렇게 분사되는 혼합가스는 미세기포를 형성하면서 반응기(100) 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사된다. 벤투리 관(30)은 반응기(100) 내의 촉매용액에 잠겨 있으며, 노즐 부위에서 촉매용액과 합성가스가 혼합되어 벤투리 관(30)을 통해 내려와 반응기(100) 내의 촉매용액으로 혼합된다.The mixed gas, which is a reaction raw material, is injected into the reactor 100 through the injection means 20 and the venturi tube 30 coupled thereto, and the mixed gas is injected into the reactor 100 while forming micro bubbles. It is injected into the catalyst mixture solution charged in. The venturi tube 30 is immersed in the catalyst solution in the reactor 100, the catalyst solution and the synthesis gas is mixed at the nozzle portion is descended through the venturi tube 30 and mixed with the catalyst solution in the reactor 100.

노즐부위에서의 촉매용액의 빠른 유속에 의해 합성가스는 미세기포로 되며, 혼합가스의 미세기포가 올레핀 및 촉매 혼합용액과 접촉하게 되므로 이에 따라 기-액의 접촉면적이 넓어 충분한 반응 면적을 제공하게 된다. Due to the high flow rate of the catalyst solution at the nozzle area, the synthesis gas becomes microbubbles, and the microbubbles of the mixed gas come into contact with the olefin and the catalyst mixed solution, thereby providing a sufficient reaction area due to the wide contact area of the gas-liquid. .

또한 상기 벤투리 관(30) 및 반응기 출구(40) 사이에 장착되는 분산판(미도시)에 의하여 분사되는 올레핀 및 혼합가스의 흐름이 전환되는 것이 보다 바람직하다. 이러한 반응원료 흐름의 전환에 의하여 반응원료의 반응기 내에서의 체류 시간이 길어지고, 이에 따라 반응효율이 향상된다. 이러한 반응원료 흐름의 전환은 분산판의 위치 및 형태에 따라 결정되는 것으로, 이에 따라 반응 효율을 조절할 수 있다. 이때 분산판은 벤투리(30) 및 반응기 출구(40)의 1/3 내지 2/3 사이에 위치하는 것이 바람직하고, 1/2 사이에 위치하는 것이 더욱더 바람직하다. In addition, it is more preferable that the flow of the olefin and the mixed gas injected by the distribution plate (not shown) mounted between the venturi tube 30 and the reactor outlet 40 is switched. This change in the reaction raw material flow lengthens the residence time of the reaction raw material in the reactor, thereby improving the reaction efficiency. The conversion of the reaction raw material flow is determined according to the position and shape of the dispersion plate, thereby controlling the reaction efficiency. The dispersion plate is preferably located between 1/3 and 2/3 of the venturi 30 and the reactor outlet 40, even more preferably between 1/2.

또한 상기 분산판의 형태는 평편하거나, 혹은 반응기 출구에 대하여 볼록한 형태 또는 오목한 형태일 수 있으며, 크기는 반응기(100) 직경의 0.5 배 내지 0.9 배일 수 있다.
In addition, the shape of the dispersion plate may be flat or convex or concave with respect to the outlet of the reactor, the size may be 0.5 to 0.9 times the diameter of the reactor (100).

또한, 상기 하이드로포밀화 반응장치는 상기 반응기 하부의 출구(40) 및 반응기 상부에 장착된 분사수단(20)에 연결되고, 반응기 출구(40)로부터 반응혼합물을 회수하여 반응기 상부에 장착된 분사 수단(20)으로 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 순환 배관(12,13,14,16)을 차례로 포함한다.In addition, the hydroformylation reactor is connected to the outlet 40 of the reactor bottom and the injection means 20 mounted on the reactor top, and the injection means mounted on the reactor by recovering the reaction mixture from the reactor outlet 40 And circulating piping (12, 13, 14, 16) to supply to (20) to circulate the reaction mixture.

반응원료인 올레핀 및 합성가스가 헤테로촉매 혼합용액의 존재 하에서 반응하여 반응 생성물인 알데히드를 생성한다. 이에 따라 반응기 내부에는 상기 반응 생성물, 헤테로촉매 혼합 용액, 미전환된 올레핀, 합성 가스 및 기타 반응 부산물 등을 포함하는 반응혼합물이 존재하게 되고, 상기 반응혼합물을 반응기 하부(40)에서 회수하여 반응기의 상부의 분사 수단(20)에 공급하여 순환시킨다. 순환되는 반응 혼합물이 반응원료와 함께 분사되면서 반응혼합물과 충분히 혼합되어 반응 효율이 향상된다. 이러한 순환은 순환 배관(12)에 구비되는 순환 펌프(50)에 의하여 조절될 수 있다.The reaction raw material olefin and syngas are reacted in the presence of a heterocatalyst mixed solution to produce an aldehyde as a reaction product. Accordingly, a reaction mixture including the reaction product, heterocatalyst mixed solution, unconverted olefin, synthesis gas, and other reaction by-products is present in the reactor, and the reaction mixture is recovered from the reactor bottom 40 to It is supplied to the upper injection means 20 and circulated. As the circulated reaction mixture is sprayed together with the reaction raw materials, the reaction mixture is sufficiently mixed with the reaction mixture to improve the reaction efficiency. This circulation may be controlled by the circulation pump 50 provided in the circulation pipe 12.

더불어, 종래 도 1에 도시한 연속 교반식 반응 장치(CSTR)내에서 0.5 내지 3 mol%인데 반해, 상기 반응기(100) 내부 CO 분압은 0.5 내지 20 mol% 범위 내로 비교적 자유롭게 조절할 수 있으므로 N/I 선택성을 조절하는데 용이한 것이다. In addition, in the conventional continuous stirred reactor (CSTR) shown in Figure 1, while 0.5 to 3 mol%, the partial pressure of CO inside the reactor 100 can be controlled relatively freely within the range of 0.5 to 20 mol% N / I It is easy to adjust the selectivity.

또한 상기 순환 배관에는 열 교환기(60)가 구비될 수 있고, 그 위치는 순환 배관 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 열 교환기(60)는 반응기(100)로 순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다. 촉매 혼합 용액의 재순환은 연속적으로 수행될 수 있고, 경우에 따라 재순환되는 반응혼합물의 일부를 배출하여 촉매를 재생시키거나, 새로운 촉매용액 또는 재활성화된 촉매용액을 반응혼합물의 재순환 흐름에 부가할 수 있다.
In addition, the circulation pipe may be provided with a heat exchanger 60, the position is not limited to a specific position on the circulation pipe. The heat exchanger 60 serves to maintain the reaction mixture circulated to the reactor 100 at a temperature suitable for the hydroformylation reaction conditions. Recirculation of the catalyst mixture solution may be carried out continuously, and in some cases, a portion of the recycled reaction mixture may be discharged to regenerate the catalyst, or fresh catalyst solution or reactivated catalyst solution may be added to the recycle stream of the reaction mixture. have.

본 발명은 또한 상술한 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계; 반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하되 CO 분압을 0.5 내지 20 mol% 범위 내로 조절하는 제 2 단계; 및 상기 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 제 3 단계; 를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 방법에 관한 것이다.
The present invention also provides a first step of charging a heterocatalyst mixed solution in the reactor described above; Injecting olefin and synthesis gas (CO / H 2 ) into a heterocatalyst mixed solution charged in the reactor, while controlling a CO partial pressure within a range of 0.5 to 20 mol%; And a third step of performing the reaction while switching the injection flow of the olefin and syngas. It relates to a hydroformylation method of an olefin comprising a.

상기 제 1 단계는 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 단계로써, 상기 반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액은 일반적으로 하이드로포밀화 반응에 사용되는 것으로, 금속-카르보닐 착물 촉매 및 리간드를 포함할 수 있다.The first step is to charge a heterocatalyst mixed solution in the reactor, the heterocatalyst mixed solution loaded in the reactor is generally used in the hydroformylation reaction, the metal-carbonyl complex catalyst and ligand It may include.

금속-카르보닐 착물 촉매는 당업계에 일반적으로 사용되는 것이면 제한없이 사용할 수 있는데, 예를 들면 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 또는 니켈(Ni) 등의 전이금속을 중심금속으로 하는 촉매를 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트카보닐[Co2(CO)8], 아세틸아세토네이토디카보닐로듐 [Rh(AcAc)(CO)2], 아세틸아세토네이토카보닐트리페닐포스핀로듐 [Rh(AcAc)(CO)(TPP)], 하이드리도카보닐트리(트리페닐포스핀) 로듐[HRh(CO) (TPP)3], 아세틸아세토네이토디카보닐이리듐[Ir(AcAc)(CO)2] 및 하이드리도카보닐트리(트리페닐포스핀)이리듐[HIr(CO)(TPP)3]로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 착물 촉매를 Zeolite Y 또는 MCM-41, MCM-48, SBA-15 등의 지지체에 캡슐화 내지는 anchoring화하여 사용할 수 있다.Metal-carbonyl complex catalysts can be used without limitation as long as they are generally used in the art, for example, cobalt (Co), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium (Os), platinum A catalyst using a transition metal such as (Pt), palladium (Pd), iron (Fe), or nickel (Ni) as a center metal can be used. Specifically, cobalt carbonyl [Co 2 (CO) 8 ], acetylacetonatodicarbonyldium [Rh (AcAc) (CO) 2 ], acetylacetonatocarbonyltriphenylphosphinedium [Rh (AcAc) ( CO) (TPP)], hydridocarbonyltri (triphenylphosphine) rhodium [HRh (CO) (TPP) 3 ], acetylacetonatodicarbonyliridium [Ir (AcAc) (CO) 2 ] and hydrido One or more complex catalysts selected from the group consisting of carbonyltri (triphenylphosphine) iridium [HIr (CO) (TPP) 3 ] are encapsulated in a support such as Zeolite Y or MCM-41, MCM-48, SBA-15, etc. Or anchoring can be used.

로듐 촉매는 고가이기는 하지만 코발트나 이리듐 촉매보다 하이드로포밀화 공정에 안정된 반응 조건을 제공하며 우수한 촉매활성 및 높은 선택도를 제공하는 장점으로 인하여 대부분의 상업화된 공정에서 사용하고 있고, 본 발명에서도 로듐 촉매를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한 촉매의 활성화 형태인 하이드리도카보닐트리(트리페닐포스핀) 로듐[HRh(CO)(TPP)3] 착물을 상기 지지체에 캡슐화 내지는 anchoring하여 사용하면 homogeneous 촉매에서 일반적으로 Rh 촉매의 안정화를 위해 촉매의 100 mol 이상 과량으로 들어가는 TPP의 사용이 불필요하므로 추가적인 비용의 손실을 막을 수 있다.
Although rhodium catalysts are expensive, they provide more stable reaction conditions for hydroformylation processes than cobalt or iridium catalysts and are used in most commercialized processes due to the advantages of excellent catalytic activity and high selectivity. It is more preferable to use. In addition, when the hydridocarbonyltri (triphenylphosphine) rhodium [HRh (CO) (TPP) 3 ] complex, which is an active form of the catalyst, is encapsulated or anchored to the support, it is generally used to stabilize the Rh catalyst in a homogeneous catalyst. The use of TPP entering an excess of 100 mol or more of the catalyst is unnecessary, thus avoiding additional cost loss.

상기 촉매 혼합 용액에 사용되는 용매는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 프로판 알데히드, 부틸 알데히드, 펜틸 알데히드, 또는 발러 알데히드 등의 알데히드류; 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세토페논, 또는 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 펜탄올, 옥탄올, 텐산올 등의 알콜류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족류; 테트라하이드로푸란, 디메톡시에탄, 디옥산 등의 에테르류; 및 헵탄 등의 파라핀 탄화수소를 사용할 수 있다. 바람직하게는 원료로 사용되는 올레핀으로부터 하이드로포밀화 반응을 통해 생성되는 알데히드를 원료로 사용하는 것이다. 예를 들면, 프로필렌이 원료일 경우에는 부틸알데히드를 사용하며, 부틸렌이 원료일 경우에는 펜틸알데히드를 사용하는 것이다.The solvent used in the catalyst mixed solution is not limited thereto, for example, aldehydes such as propane aldehyde, butyl aldehyde, pentyl aldehyde, or baler aldehyde; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetophenone, or cyclohexanone; Alcohols such as ethanol, pentanol, octanol and tensanol; Aromatics such as benzene, toluene and xylene; Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethane and dioxane; And paraffin hydrocarbons such as heptane. Preferably, the aldehyde produced through the hydroformylation reaction from the olefin used as the raw material is used as the raw material. For example, propylene aldehyde is used when propylene is a raw material, and pentyl aldehyde is used when butylene is a raw material.

또한 상기 촉매 혼합 용액의 농도는 금속카보닐 착물 촉매의 경우는 10 내지 2000 ppm, 리간드의 경우는 1 wt% 이하인 것이 바람직하다.
In addition, the concentration of the catalyst mixture solution is preferably 10 to 2000 ppm for the metal carbonyl complex catalyst and 1 wt% or less for the ligand.

상기 제 2 단계는 반응 원료인 올레핀 및 합성가스를 반응기 내부에 공급하는 단계로써, 반응원료인 혼합가스는 분사 수단에 의하여 촉매 혼합용액에 분사된다. 분사되는 혼합가스는 미세기포를 형성하게 되고, 혼합가스의 미세기포가 올레핀 및 촉매 혼합용액과 접촉하게 되므로 기-액 접촉 표면적이 넓어 충분한 반응 면적을 제공하게 된다.The second step is to supply the olefin and the synthesis gas as the reaction raw material into the reactor, the mixed gas as the reaction raw material is injected into the catalyst mixture solution by the injection means. The injected mixed gas forms micro bubbles, and the micro bubbles of the mixed gas come into contact with the olefin and catalyst mixed solution, thereby providing a sufficient reaction area due to the wide gas-liquid contact surface area.

올레핀 및 합성가스의 분사 단계는 노즐이 장착된 이젝터 및 이에 결합된 벤투리 관을 사용하여 수행될 수 있다.Injection of olefins and syngas may be performed using an ejector equipped with a nozzle and a venturi tube coupled thereto.

본 발명에서 사용 가능한 올레핀은 이에 제한되는 것은 아니나, 탄소수 2 내지 20의 올레핀을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-트리데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-노나데센, 1-에이코센, 2-부텐, 2-메틸프로펜, 2-펜텐, 2-헥센, 2-헵텐, 2-에틸헥센, 2-옥텐, 스티렌, 3-페닐-1-프로펜 또는 4-이소프로필스티렌 등이 있으며, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 또는 1-옥텐인 것이 보다 바람직하다. The olefins usable in the present invention are not limited thereto, but olefins having 2 to 20 carbon atoms may be used, more specifically ethylene, propylene, butene, 1-hexene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1 -Undecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene, 1-eicosene, 2-butene, 2- Methylpropene, 2-pentene, 2-hexene, 2-heptene, 2-ethylhexene, 2-octene, styrene, 3-phenyl-1-propene or 4-isopropylstyrene, ethylene, propylene, 1 It is more preferable that it is -butene or 1-octene.

하이드로포밀화 반응의 또 다른 출발물질인 합성가스는 일산화탄소와 수소의 혼합 기체로서, CO:H2의 혼합비율은 이에 제한되는 것은 아니나, 5:95 내지 70:30 인 것이 바람직하고, 40:60 내지 60:40인 것이 보다 바람직하며, 50:50 내지 40:60인 것이 가장 바람직하다.Syngas, another starting material of the hydroformylation reaction, is a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, and the mixing ratio of CO: H 2 is not limited thereto, but is preferably 5:95 to 70:30, and 40:60. It is more preferable that it is to 60:40, and it is most preferable that it is 50: 50-40: 60.

상기 올레핀 및 합성가스의 몰비는 95:5 내지 5:95인 것이 바람직하고, 75:25 내지 25:75인 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 올레핀 및 합성가스는 각각 5 내지 200bar의 압력으로 분사되는 것이 바람직하다. 또한 상기 올레핀 및 합성가스의 분사되는 선속도는 5 m/s 내지 40m/s인 것이 바람직하다.
It is preferable that it is 95: 5-5: 95, and, as for the molar ratio of the said olefin and syngas, it is more preferable that it is 75: 25-25: 75. In addition, the olefin and the synthesis gas is preferably injected at a pressure of 5 to 200 bar, respectively. In addition, the linear velocity of the olefin and the synthesis gas is preferably 5 m / s to 40 m / s.

상기 제 3 단계는 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 단계로써, 이러한 반응원료 흐름의 전환에 의하여 반응원료의 반응기 내에서의 체류 시간이 길어지고, 이에 따라 반응효율이 향상된다. 올레핀 및 합성가스가 노즐이 장착된 이젝터 및 이에 결합된 벤투리 관을 통하여 분사되는 경우 상기 벤투리 및 반응기의 출구 사이에 분산판을 장착하여 달성될 수 있다.The third step is to perform the reaction while switching the injection flow of the olefin and synthesis gas, the residence time of the reaction raw material in the reactor is increased by the conversion of the reaction raw material flow, thereby improving the reaction efficiency . Olefin and syngas can be achieved by mounting a dispersion plate between the outlet of the venturi and the reactor when the nozzle is injected through the ejector equipped with the nozzle and the venturi tube coupled thereto.

상기 반응은 50 내지 200 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하고, 50 내지 150 ℃의 온도에서 수행되는 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 반응은 5 내지 100 bar의 압력에서 수행되는 것이 바람직하고, 5 내지 50 bar의 압력에서 수행되는 것이 보다 바람직하다.
The reaction is preferably carried out at a temperature of 50 to 200 ℃, more preferably carried out at a temperature of 50 to 150 ℃. In addition, the reaction is preferably carried out at a pressure of 5 to 100 bar, more preferably carried out at a pressure of 5 to 50 bar.

본 발명에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 방법에서, 상기 제 3 단계 이후에 반응혼합물을 회수하고, 반응기 내부에 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 반응기 출구를 통하여 배출되는 반응혼합물은 회수되어, 반응기 내부로 공급되는 순환 시스템에 의하여 반응원료가 반응혼합물과 충분히 혼합되어 반응 효율이 향상된다. 반응 혼합물은 목적물질인 알데히드(노르말- 및 이소-부틸알데히드) 이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매 혼합용액 등을 포함하고 있다.In the hydroformylation method of the olefin according to the present invention, it is preferable to further include the step of recovering the reaction mixture after the third step and feeding the reaction mixture to circulate the reaction mixture. The reaction mixture discharged through the reactor outlet is recovered, and the reaction raw material is sufficiently mixed with the reaction mixture by a circulation system supplied into the reactor, thereby improving the reaction efficiency. The reaction mixture contains unconverted olefins, reaction by-products, and catalyst mixed solution in addition to the target aldehydes (normal- and iso-butylaldehyde).

이러한 순환 시스템은 반응기 출구 및 반응기의 분사 수단에 결합되어 있는 순환 배관 및 이에 결합된 순환 펌프에 의하여 달성될 수 있다. 순환되는 반응혼합물의 유량은 반응기에 장입되는 촉매용액의 함량에 따라 달라질 수 있으며, 분당 순환되는 반응혼합물의 유량은 반응기 장입 용량의 0.01 내지 20 배인 것이 바람직하다. 예를 들어 설명하면 반응기 장입 촉매량이 10리터일 경우 분당 순환되는 반응혼합물의 유량은 0.1 ~ 200 L/분이 바람직하다.Such a circulation system can be achieved by circulation piping coupled to the reactor outlet and injection means of the reactor and a circulation pump coupled thereto. The flow rate of the circulating reaction mixture may vary depending on the content of the catalyst solution charged into the reactor, and the flow rate of the reaction mixture circulated per minute is preferably 0.01 to 20 times the reactor charging capacity. For example, when the amount of the reactor charged catalyst is 10 liters, the flow rate of the reaction mixture circulated per minute is preferably 0.1 to 200 L / min.

구체적으로 상기 하이드로포밀화 방법의 출발물질인 올레핀이 프로필렌인 경우, 반응혼합물에는 부틸알데히드, 보다 구체적으로는 최대 99%의 노르말-부틸알데히드 및 최소 1%의 이소-부틸알데히드가 포함되어 있고, 대다수의 노르말-부틸알데히드는 알돌축합 반응기로 도입되어 축합, 탈수반응에 의해 2-에틸헥산알을 생성한 후 수첨반응기로 이송되며, 수소첨가에 의해 옥탄올(2-에틸헥산올)을 생성할 수 있다.Specifically, when the olefin which is the starting material of the hydroformylation method is propylene, the reaction mixture contains butylaldehyde, more specifically, up to 99% of normal-butylaldehyde and at least 1% of iso-butylaldehyde, and most of them The normal-butylaldehyde is introduced into the aldol condensation reactor to produce 2-ethylhexanal by condensation and dehydration, and then transferred to a hydrogenation reactor, whereby hydrogenated to produce octanol (2-ethylhexanol). have.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 과정을 도식적으로 보여준다. 도 2에는 당업자라면 용이하게 인식할 수 있는 밸브, 온도측정장치, 압력 조절장치 등과 같은 공장에서 실제 사용되는 여러가지 표준항목의 장치가 생략되었다. 2 schematically shows the hydroformylation process of an olefin according to one embodiment of the invention. In FIG. 2, various standard items actually used in a factory, such as a valve, a temperature measuring device, a pressure regulating device, etc., which can be easily recognized by those skilled in the art, are omitted.

올레핀(예를 들면, 프로필렌)과 합성가스는 각각 올레핀 공급배관(10) 및 합성 가스 공급배관(11)을 통해 내부에 촉매용액이 장입되어 있는 옥소 반응기(100)의 상부에 마련되어 있는 노즐(20)에 공급된다.The olefin (for example, propylene) and the syngas are nozzles 20 provided in the upper portion of the oxo reactor 100 in which the catalyst solution is charged through the olefin supply pipe 10 and the synthesis gas supply pipe 11, respectively. Is supplied.

기-액 반응의 효율을 증대시키기 위해 옥소 반응기(100) 내부에는 노즐(20) 및 상기 노즐에 결합되어 벤투리(30)가 구비되어 있고, 공급된 올레핀 및 합성가스는 노즐(20)을 통하여 벤투리(30) 내로 연속적으로 분사 및 공급된다. 옥소 반응기(100) 내부로 분사된 올레핀 및 합성가스는 촉매의 존재하에서 하이드로포밀화 반응을 하여 반응혼합물을 생성하게 된다. 반응혼합물은 목적물질인 알데히드(예를 들면, 노르말- 및 이소-부틸알데히드)이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매용액 등을 포함한다.In order to increase the efficiency of the gas-liquid reaction, the inside of the oxo reactor 100 is provided with a nozzle 20 and a venturi 30 coupled to the nozzle, and the supplied olefin and syngas are supplied through the nozzle 20. Continuously sprayed and supplied into the venturi 30. The olefin and syngas injected into the oxo reactor 100 undergo a hydroformylation reaction in the presence of a catalyst to produce a reaction mixture. The reaction mixture includes unconverted olefins, reaction by-products, catalyst solutions, and the like, in addition to the target aldehydes (eg, normal- and iso-butylaldehyde).

알데히드가 포함된 반응혼합물은 순환펌프(50)를 사용하여 재순환 배관(12)을 통해 회수된 후, 재순환 배관(13, 14, 15, 16)을 통해 반응기에 마련된 노즐(20)로 순환된다. 회수된 알데히드는 통상의 증류장치 등으로 처리하여 다양한 알데히드 및 축합 생성물을 분리, 회수할 수 있다. 반응 혼합물로부터 목적물질인 알데히드가 회수되고 남은 촉매 혼합물은 촉매 용액 재순환 배관(18)을 거쳐 옥소반응기(100)의 재순환 배관(15)으로 공급된다.
The reaction mixture containing the aldehyde is recovered through the recirculation pipe 12 using the circulation pump 50, and then circulated to the nozzle 20 provided in the reactor through the recirculation pipes 13, 14, 15, and 16. The recovered aldehyde may be treated with a conventional distillation apparatus or the like to separate and recover various aldehydes and condensation products. The aldehyde, which is a target substance, is recovered from the reaction mixture, and the remaining catalyst mixture is supplied to the recirculation pipe 15 of the oxo reactor 100 via the catalyst solution recirculation pipe 18.

이렇게 재순환된 촉매 혼합물과 합류된 반응기의 반응 혼합물은 열교환기(60)를 거쳐 올레핀 공급배관(10) 및 합성가스 공급배관(11)을 통해 공급되는 올레핀 및 합성 가스와 함께 옥소 반응기(100)에 마련되어 있는 노즐(20)을 통해 옥소 반응기(100) 내부로 분사 및 공급된다. 단지 본 발명에 사용되는 촉매가 슬러리 타입인 점을 감안할 때 반응기 노즐 상단 또는 순환 라인 중 생성물과 분리되는 단순한 멤브레인 필터와 같은 필터 타입의 촉매 분리기(80)가 구비된다. The reaction mixture of the reactor combined with the recycled catalyst mixture is passed to the oxo reactor 100 together with the olefin and the synthesis gas supplied through the olefin feed pipe 10 and the syngas feed pipe 11 via a heat exchanger 60. It is injected and supplied into the oxo reactor 100 through the nozzle 20 provided. Given that the catalyst used in the present invention is of the slurry type, a catalyst type catalyst separator 80 is provided, such as a simple membrane filter that separates the product from the top of the reactor nozzle or from the circulation line.

또한, 재순환 배관(15 및 16)의 사이에는 열교환기(60)가 구비될 수 있으나, 그 위치는 순환 사이클 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 열교환기(60)는 옥소 반응기(100)로 재순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다.In addition, a heat exchanger 60 may be provided between the recirculation piping 15 and 16, but the position is not limited to a specific position on the circulation cycle. The heat exchanger 60 serves to maintain the reaction mixture recycled to the oxo reactor 100 at a temperature suitable for the hydroformylation reaction conditions.

본 발명에 따르면, 반응장치로서 고압 반응이 가능하고 반응 효율을 높일 수 있는 루프형 반응기를 사용함과 동시에 반응 촉매로서 활성이 상대적으로 낮은 헤테로 촉매를 사용함으로써 촉매의 비활성화에 비교적 자유롭기 때문에 CO 분압을 자유로이 조절할 수 있으므로 N/I 선택성이 조절 가능하며 생성물과 촉매를 필터로 비교적 용이하게 분리가 가능하므로 고온의 복잡한 촉매 분리 공정을 거칠 필요가 없는 우수한 효과를 갖는다. According to the present invention, the CO partial pressure can be freely used because the reactor is relatively free of deactivation of the catalyst by using a loop type reactor capable of high pressure reaction and increasing the reaction efficiency and a hetero catalyst having relatively low activity as the reaction catalyst. N / I selectivity is adjustable because it can be controlled, and the product and catalyst can be separated relatively easily by a filter, thereby having an excellent effect of not having to undergo a high temperature complex catalyst separation process.

도 1은 종래 기술에 따른 연속 교반식 반응장치(CSTR) 및 호모 촉매 사용시 올레핀의 하이드로포밀화 공정에 사용되는 반응장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 벤투리-루프형 장치 및 헤테로 촉매 사용시 올레핀의 하이드로포밀화 공정에 사용되는 반응장치를 도시한 개략도이다.
1 is a schematic diagram showing a reactor used in the hydroformylation process of an olefin when using a continuous stirred reactor (CSTR) and a homo catalyst according to the prior art.
Figure 2 is a schematic diagram showing the reactor used in the hydroformylation process of the olefin when the venturi-loop type apparatus of the present invention and a hetero catalyst are used.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, which are intended to help a specific understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the Examples.

이하 비교예 1 및 실시예1-3은 본 발명에 의한 벤투리-루프형 반응기+헤테로 촉매 사용한 예와 종래의 CSTR 반응기+호모 촉매를 사용한 예를 각각 실험하여 CO 분압 조건 및 N/I 선택성 결과를 관찰한다.
In Comparative Examples 1 and 1-3, the CO partial pressure conditions and the N / I selectivity results of the examples using the venturi-loop reactor + hetero catalyst according to the present invention and the example using the conventional CSTR reactor + homo catalyst were respectively tested. Observe.

<< 비교예Comparative example 1-3>  1-3>

도 1에서와 같이 3리터 용량의 CSTR 반응기를 제작하여 설치하였다. 반응기는 외부 열교환기 대신 열매체유를 자켓에 흘려 반응기 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하였다. 정제된 톨루엔 800 g에 트리페닐포스핀(TPP) 48 g, 로듐트리페닐포스핀아세틸아세톤네이트카르보닐(ROPAC)를 무게로 0.8 g 녹여 촉매 용액을 제조하였다. 용매로 톨루엔이 사용된 이유는 생성된 알데히드의 N/I 선택성 분석을 용이하게 하기 위함이다. 이렇게 제조된 촉매용액을 반응기에 투입하고 순환펌프를 가동하여 촉매용액을 분당 2리터의 속도로 천천히 순환시키면서 반응기 상부의 노즐을 통해 정제된 질소 가스로 전체 시스템을 3회 퍼징하였다.
As shown in FIG. 1, a CSTR reactor having a 3 liter capacity was manufactured and installed. The reactor flowed the heat medium oil to the jacket instead of the external heat exchanger to maintain a constant temperature inside the reactor. A catalyst solution was prepared by dissolving 48 g of triphenylphosphine (TPP) and 0.8 g of rhodium triphenylphosphine acetylacetonate carbonyl (ROPAC) in 800 g of purified toluene. The reason why toluene is used as the solvent is to facilitate N / I selectivity analysis of the generated aldehyde. The catalyst solution thus prepared was introduced into the reactor and the circulation pump was operated to purge the whole system three times with purified nitrogen gas through the nozzle at the top of the reactor while circulating the catalyst solution slowly at a rate of 2 liters per minute.

외부 순환 펌프를 분당 2리터의 속도로 계속 유지시키는 동안 반응기 외부의 자켓에 열매체유를 흘려 반응기 내부의 온도를 90 ℃로 승온시켜 유지하였다. 온도가 90 ℃로 안정화되면 프로필렌을 12 g/min의 유속으로 반응기의 내부 압력이 16.2 bar가 될 때까지 공급하였다. 공급 후 5분간 반응기의 내부 온도가 90 ℃로 유지되는 것을 확인하고, 18.8 bar의 공급압력으로 미리 설정된 합성가스를 CO 분압이 2.5 mol%가 되도록 주입하여 반응을 시작하였다. While maintaining the external circulation pump at a rate of 2 liters per minute, the heat medium oil was flowed into the jacket outside the reactor to maintain the temperature inside the reactor at 90 ° C. When the temperature stabilized at 90 ° C., propylene was fed at a flow rate of 12 g / min until the internal pressure of the reactor was 16.2 bar. 5 minutes after the supply was confirmed that the internal temperature of the reactor was maintained at 90 ℃, the reaction was started by injecting a synthesis gas preset at a supply pressure of 18.8 bar so that the CO partial pressure is 2.5 mol%.

반응기의 내부 온도를 90 ℃로 유지시키면서 교반장치의 rpm을 1000으로 유지하여 시간에 따라 반응기로 공급되는 합성가스의 유량을 측정하였다. 최대 유량은 분당 3.9 리터였다. 1.5 시간 동안 반응시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 전체 촉매용액과 생성물의 혼합물을 분리배관으로 회수하여 무게를 측정해 보니 반응 전체 용액의 무게는 1.210g이었고, 따라서 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 361g이었다. 가스 크로마토그래피를 통해 생성된 알데히드의 N/I 선택성을 측정한 결과 89.7 %이었다.
While maintaining the internal temperature of the reactor at 90 ℃ to maintain the rpm of the stirring apparatus to 1000 to measure the flow rate of the synthesis gas supplied to the reactor over time. Maximum flow rate was 3.9 liters per minute. After reacting for 1.5 hours, the mixed gas was shut off, and the circulating pump was immediately stopped, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, and the mixture of the total catalyst solution and the product was recovered in a separate pipe and weighed. The total weight of the reaction solution was 1.210 g, so the butylaldehyde produced by the reaction was 361 g. The N / I selectivity of the aldehydes produced by gas chromatography was 89.7%.

CO 분압이 0.5 mol%, 3.5 mol%가 되도록 합성가스의 비율을 조절하여 주입한 것을 제외하고는 동일한 절차에 따라 실험을 실시하고 그 결과를 표 1에 함께 정리하였다. The experiments were conducted according to the same procedure except that the CO partial pressure was injected by adjusting the ratio of the synthesis gas to 0.5 mol% and 3.5 mol%, and the results are summarized together in Table 1.

구분division 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 4Comparative Example 4 CO 농도 (%)CO concentration (%) 2.52.5 0.50.5 3.53.5 부틸알데히드 생성량 (g)Butylaldehyde production amount (g) 361361 340340 375375 합성가스 소모속도 (L/min)Syngas consumption rate (L / min) 3.73.7 3.53.5 3.83.8 N/I 선택성 (%)N / I selectivity (%) 89.789.7 91.391.3 88.188.1

<시효실험><Aging test>

상기 반응과 동일한 촉매를 CSTR 반응기에 주입하여 일산화탄소의 기상 몰비가 하기표 2에 기재된 바와 같이 되도록 일산화탄소와 질소를 주입하여 반응기 내 압력은 18.8 bar가 되도록 유지하고 120 ℃에서 하기 표 2에 기재된 시간에 따라 시효 실험을 실시한 후 온도를 상온으로 낮추고 내부 기체를 제거한 후 상기 방법과 동일한 방법으로 촉매활성 실험을 수행하였으며 그 결과를 하기표 2에 나타내었다. The same catalyst as the above reaction was injected into the CSTR reactor to inject carbon monoxide and nitrogen such that the gaseous molar ratio of carbon monoxide was as shown in Table 2 below, maintaining the pressure in the reactor to be 18.8 bar and at 120 ° C. at the time shown in Table 2 below. According to the aging experiment after the temperature was lowered to room temperature and the internal gas was removed and the catalytic activity experiment was carried out in the same manner as the above method and the results are shown in Table 2.

이때 각 조건의 촉매활성은 시효 실험을 실시하지 않은 촉매 용액(Fresh catalyst solution)의 촉매 활성을 100으로 하여 상대적인 값으로 나타내었으며, 촉매 활성은 2시간 반응시키는 동안 생성된 부틸알데히드의 무게를 기준으로 하여 측정하였다. At this time, the catalytic activity of each condition was expressed as a relative value with the catalyst activity of the fresh catalyst solution not subjected to the aging experiment as 100, and the catalytic activity was based on the weight of the butylaldehyde produced during the reaction for 2 hours. It was measured by.

구분division CO 기상분압, Mol%CO gas partial pressure, Mol% 촉매 활성 (%)Catalytic activity (%) FreshFresh 50 hr50 hr 200 hr200 hr 350 hr350 hr 500 hr500 hr 비교예 1Comparative Example 1 2.52.5 100100 9595 9191 9090 8888 비교예 2Comparative Example 2 0.50.5 100100 9999 9898 9999 9797 비교예 3Comparative Example 3 3.53.5 100100 8686 7878 7373 6767

<< 실시예Example 1-4> 1-4>

도 2에서와 같이 3리터 용량의 벤투리-루프 반응기를 제작하여 설치하였다. 반응기는 외부 열교환기 대신 열매체유를 자켓에 흘려 반응기 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하였다. 벤투리-루프 반응기에 장착된 노즐의 직경은 1.7 mm, 확관의 지름은 8.0 mm, 길이는 200 mm 였다. A venturi-loop reactor with a 3 liter capacity was constructed and installed as in FIG. The reactor flowed the heat medium oil to the jacket instead of the external heat exchanger to maintain a constant temperature inside the reactor. The diameter of the nozzle mounted in the venturi-loop reactor was 1.7 mm, the diameter of the expansion pipe was 8.0 mm, and the length was 200 mm.

정제된 톨루엔 800 g에 미리 제조한 Zeolite-Y 지지체에 촉매 HRh(CO)(PPh3)3를 phosphotungstic acid로 anchoring한 heterogeneous 촉매(촉매 함량 0.5% w/w) 4.0 g을 투입하여 촉매 용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 촉매용액을 반응기에 투입하고 순환펌프를 가동하여 촉매용액을 분당 2리터의 속도로 천천히 순환시키면서 반응기 상부의 노즐을 통해 정제된 질소 가스로 전체 시스템을 3회 퍼징하였다.
A catalyst solution was prepared by adding 4.0 g of a heterogeneous catalyst (catalyst content 0.5% w / w) anchored with phosphotungstic acid catalyst HRh (CO) (PPh 3 ) 3 to a zeolite-Y support prepared in advance in 800 g of purified toluene. It was. The catalyst solution thus prepared was introduced into the reactor and the circulation pump was operated to purge the whole system three times with purified nitrogen gas through the nozzle at the top of the reactor while circulating the catalyst solution slowly at a rate of 2 liters per minute.

외부 순환 펌프를 분당 2리터의 속도로 계속 유지시키는 동안 반응기 외부의 자켓에 열매체유를 흘려 반응기 내부의 온도를 90 ℃로 승온시켜 유지하였다. 온도가 90 ℃로 안정화되면 프로필렌을 12 g/min의 유속으로 반응기의 내부 압력이 33 bar가 될 때까지 공급하였다. 공급 후 5분간 벤투리-루프 반응기의 내부 온도가 90 ℃로 유지되는 것을 확인하고, 40 bar의 공급압력으로 미리 설정된 합성가스를 CO 분압이 2.5 mol%가 되도록 주입하여 반응기의 노즐 목 부분(도 1의 10)을 공급함과 동시에 반응을 시작하였다. While maintaining the external circulation pump at a rate of 2 liters per minute, the heat medium oil was flowed into the jacket outside the reactor to maintain the temperature inside the reactor at 90 ° C. When the temperature stabilized at 90 ° C., propylene was fed at a flow rate of 12 g / min until the internal pressure of the reactor was 33 bar. 5 minutes after the supply, confirm that the internal temperature of the venturi-loop reactor is maintained at 90 ° C., and the pre-set synthesis gas is injected at a supply pressure of 40 bar so that the CO partial pressure is 2.5 mol%. The reaction was started simultaneously with feeding 10).

반응기와 연결된 자동 온도제어 장치를 통해 벤투리-루프 반응기의 내부 온도를 90 ℃로 유지시키면서 시간에 따라 반응기로 공급되는 합성가스의 유량을 측정하였다. 최대 유량은 분당 2.8 리터였다. 2 시간 동안 반응시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮추 후에 압력을 해제하고 전체 촉매용액과 생성물의 혼합물을 분리배관으로 회수하여 무게를 측정해 보니 반응 전체 용액의 무게는 1.168g이었고, 따라서 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 364g이었다. 생성된 부틸알데히드의 N/I 선택성은 92.1%였다.
The flow rate of the syngas supplied to the reactor was measured over time while maintaining the internal temperature of the venturi-loop reactor through a thermostat connected to the reactor at 90 ° C. Maximum flow rate was 2.8 liters per minute. After reacting for 2 hours, the mixed gas was shut off, the circulating pump was stopped immediately, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, and the mixture of the total catalyst solution and the product was recovered in a separate pipe and weighed. The total weight of the reaction solution was 1.168 g, and thus the weight of butylaldehyde produced by the reaction was 364 g. The N / I selectivity of the resulting butylaldehyde was 92.1%.

CO 분압이 0.5 mol%, 10 mol%, 20 mol%가 되도록 합성가스의 비율을 조절하여 주입한 것을 제외하고는 동일한 절차에 따라 실험을 실시하였고, 얻어진 결과를 하기 표 3에 함께 정리하였다. The experiment was carried out according to the same procedure except that the CO partial pressure was injected to adjust the ratio of the synthesis gas to 0.5 mol%, 10 mol%, 20 mol%, the results obtained are summarized together in Table 3 below.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 CO 농도 (%)CO concentration (%) 2.52.5 0.50.5 1010 2020 부틸알데히드 생성량 (g) Butylaldehyde production amount (g) 364364 347347 418418 443443 합성가스 소모속도 (L/min)Syngas consumption rate (L / min) 2.82.8 2.52.5 3.13.1 3.43.4 N/I 선택성 (%)N / I selectivity (%) 92.392.3 95.195.1 87.087.0 82.582.5

<시효 실험>Aging Experiment

상기 반응과 동일한 촉매를 벤투리-루프 반응기에 주입하여 일산화탄소의 기상 몰비가 하기 표 4에 기재된 대로 되도록 일산화탄소 및 질소를 주입하여 반응기 내 압력을 40 bar가 되도록 유지하고 120 ℃에서 하기 표 4에 기재된 시간에 따라 시효 실험을 실시한 후 상기 방법과 동일한 방법으로 촉매 활성 실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기표 4에 나타내었다. The same catalyst as the above reaction was introduced into a venturi-loop reactor to inject carbon monoxide and nitrogen such that the gaseous molar ratio of carbon monoxide was as shown in Table 4 below, maintaining the pressure in the reactor at 40 bar and After the aging experiment was performed over time, the catalytic activity experiment was performed in the same manner as the above method, and the results are shown in Table 4 below.

구분division CO 기상분압, Mol%CO gas partial pressure, Mol% 촉매 활성 (%)Catalytic activity (%) FreshFresh 50 hr50 hr 200 hr200 hr 350 hr350 hr 500 hr500 hr 실시예 1Example 1 2.52.5 100100 9898 9797 9696 9797 실시예 3Example 3 1010 100100 9494 9292 9090 9191 실시예 4Example 4 2020 100100 8989 8989 8787 8787

상기 표 1 내지 4에서 보듯이, 본 발명에 따라 하이드로포밀화 반응장치로서 고압 반응이 가능하고 반응 효율을 높일 수 있는 루프형 반응기를 사용하고 동시에 하이드로포밀화 반응 촉매로서 활성이 상대적으로 낮은 헤테로 촉매를 사용하는 실시예 1 내지 4의 경우 촉매의 비활성화에 비교적 자유롭기 때문에 CO 분압을 자유로이 조절할 수 있어, 비교예 1 내지 3 대비 N/I 선택성이 조절가능하며 생성물과 촉매를 필터로 비교적 용이하게 분리가 가능하므로 고온의 복잡한 촉매 분리 공정을 거칠 필요가 없는 우수한 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Tables 1 to 4 above, a hetero catalyst having a relatively low activity as a hydroformylation reaction catalyst is used as a hydroformylation reaction apparatus, and a loop type reactor capable of high pressure reaction and improving reaction efficiency according to the present invention. In the case of Examples 1 to 4 using the catalyst, the CO partial pressure can be freely adjusted because it is relatively free of deactivation of the catalyst, and thus the N / I selectivity can be adjusted compared to Comparative Examples 1 to 3, and the product and the catalyst can be easily separated by a filter. Since it was possible to confirm that it has an excellent effect that does not need to go through a high temperature complex catalyst separation process.

10,10' : 올레핀 공급배관 11,11' : 합성가스 공급배관
12,12',13,13',14,14',15,15',16,16' : 순환 배관
17,17' : 분리배관 18' : 촉매용액 공급배관
19' : 알데히드 회수배관
20,20' : 이젝터 20a, 20a' : 노즐
30 : 벤투리 관 30' : 임펠러
30a : 유입부 30b : 확산부
40, 40' : 반응기 출구 50, 50' : 순환펌프
60,60' : 열 교환기 70' : 촉매/알데히드 분리장치
80 : 멤브레인 필터 100, 100' : 옥소반응기
10,10 ': Olefin supply piping 11,11': Syngas supply piping
12,12 ', 13,13', 14,14 ', 15,15', 16,16 ': circulation pipe
17,17 ': Separation pipe 18': Catalyst solution supply pipe
19 ': Aldehyde recovery piping
20,20 ': Ejector 20a, 20a': Nozzle
30: Venturi tube 30 ': impeller
30a: inlet 30b: diffusion
40, 40 ': reactor outlet 50, 50': circulation pump
60,60 ': Heat exchanger 70': Catalyst / aldehyde separator
80: membrane filter 100, 100 ': oxo reactor

Claims (16)

반응기 상부에 장착되어 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액 내에 분사하는 분사 수단;
반응기 하부에 위치하여 올레핀 및 합성가스의 반응혼합물이 배출되는 반응기 출구; 및
상기 분사 수단과 반응기 출구 사이에 장착되고, 올레핀 및 합성가스의 흐름을 순환하기 위한 벤투리 관; 이 구비된 루프형 반응기를 포함하여 이루어지는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
Injection means mounted on the reactor to inject olefin and syngas (CO / H 2 ) into the heterocatalyst mixed solution charged in the reactor;
A reactor outlet located at the bottom of the reactor to discharge the reaction mixture of olefin and syngas; And
A venturi tube mounted between the injection means and the reactor outlet for circulating a flow of olefins and syngas; It consists of a loop reactor equipped with
Hydroformylation reactor of olefins.
제 1 항에 있어서,
상기 분사 수단은 직경이 0.1 내지 1000mm 범위 내인 노즐이 장착된 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 1,
The injection means is characterized in that it comprises an ejector equipped with a nozzle having a diameter in the range of 0.1 to 1000mm
Hydroformylation reactor of olefins.
제 1항에 있어서,
상기 벤투리 관은 상부로부터의 유입부와 반응기 출구를 향하고 있는 확산부로 이루어지며, 상기 유입부의 직경이 확산부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 1,
The venturi tube consists of an inlet from the top and a diffuser directed toward the reactor outlet, the diameter of the inlet being smaller than the diameter of the diffuser.
Hydroformylation reactor of olefins.
제 3 항에 있어서,
상기 벤투리 관의 유입부 직경은 0.1 내지 10000 mm 범위 내인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 3, wherein
Inlet diameter of the venturi tube is characterized in that in the range of 0.1 to 10000 mm
Hydroformylation reactor of olefins.
제 1 항에 있어서,
상기 벤투리 관의 길이는 반응기 전체 길이의 0.2 배 내지 0.8배인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 1,
The length of the venturi tube is characterized in that 0.2 to 0.8 times the total length of the reactor
Hydroformylation reactor of olefins.
제 1 항에 있어서,
상기 벤투리 및 반응기 출구의 1/3 내지 2/3 사이에 반응기 직경의 0.5 배 내지 0.9 배 크기의 분산판이 더 위치하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 1,
Between the venturi and 1/3 to 2/3 of the reactor outlet is characterized in that the dispersion plate of 0.5 to 0.9 times the size of the reactor is further located
Hydroformylation reactor of olefins.
제 2 항에 있어서,
상기 노즐 상단 또는 순환 라인 중에 생성물과 촉매를 분리하기 위한 필터 타입의 촉매 분리기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 2,
A filter type catalyst separator for separating the product and the catalyst in the nozzle top or the circulation line is further provided.
Hydroformylation reactor of olefins.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 벤투리가 구비된 루프형 반응기 내부에 헤테로촉매 혼합용액을 장입하는 제 1 단계;
반응기 내부에 장입되어 있는 헤테로촉매 혼합용액 내에 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 분사하되 CO 분압을 0.5 내지 20 mol% 범위 내로 조절하는 제 2 단계; 및
상기 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 제 3 단계;를 포함하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
A first step of charging a heterocatalyst mixed solution in a loop reactor equipped with the venturi of any one of claims 1 to 7;
Injecting olefin and synthesis gas (CO / H 2 ) into a heterocatalyst mixed solution charged in the reactor, while controlling a CO partial pressure within a range of 0.5 to 20 mol%; And
And a third step of performing the reaction while switching the injection flow of the olefin and syngas.
Hydroformylation of Olefin.
제 8 항에 있어서,
상기 헤테로 촉매 혼합용액은 금속-카르보닐 착물 촉매 및 리간드와 그 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
The method of claim 8,
The heterocatalyst solution is a metal-carbonyl complex catalyst And a ligand and a support thereof.
Hydroformylation of Olefin.
제 9 항에 있어서,
상기 촉매 혼합 용액의 농도는 금속카보닐 착물 촉매 10 내지 2000 ppm, 리간드 1 wt% 이하인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
The method of claim 9,
The concentration of the catalyst mixture solution is characterized in that the metal carbonyl complex catalyst 10 to 2000 ppm, ligand 1 wt% or less
Hydroformylation of Olefin.
제 8 항에 있어서,
상기 올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-트리데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-노나데센, 1-에이코센, 2-부텐, 2-메틸프로펜, 2-펜텐, 2-헥센, 2-헵텐, 2-에틸헥센, 2-옥텐, 스티렌, 3-페닐-1-프로펜 또는 4-이소프로필스티렌인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
The method of claim 8,
The olefin is ethylene, propylene, butene, 1-hexene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-undecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene, 1-eicosene, 2-butene, 2-methylpropene, 2-pentene, 2-hexene, 2-heptene, 2-ethylhexene, 2-octene , Styrene, 3-phenyl-1-propene or 4-isopropylstyrene
Hydroformylation of Olefin.
제 8 항에 있어서,
상기 혼합가스(CO:H2)는 CO:H2의 혼합비율이 5:95 내지 70:30인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
The method of claim 8,
The mixed gas (CO: H 2 ) is characterized in that the mixing ratio of CO: H 2 is 5:95 to 70:30
Hydroformylation of Olefin.
제 8 항에 있어서,
상기 분사되는 올레핀 및 합성가스의 몰비는 95:5 내지 5:95인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
The method of claim 8,
The molar ratio of the olefin and the synthesis gas is injected is characterized in that 95: 5 to 5:95
Hydroformylation of Olefin.
제 8 항에 있어서,
상기 올레핀 및 합성가스는 각각 5 내지 200 bar의 압력으로 옥소반응기 내부에 분사 및 공급되는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
The method of claim 8,
The olefin and the synthesis gas are respectively injected and supplied into the oxo reactor at a pressure of 5 to 200 bar
Hydroformylation of Olefin.
제 8 항에 있어서,
상기 올레핀 및 합성가스의 분사되는 선속도는 5 m/s 내지 40m/s인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
The method of claim 8,
The linear velocity injected of the olefin and the synthesis gas is characterized in that 5 m / s to 40 m / s
Hydroformylation of Olefin.
제 8 항에 있어서,
상기 제 3 단계의 반응은 50 내지 200 ℃의 온도 및 5 내지 100 bar의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법.
The method of claim 8,
The reaction of the third step is characterized in that it is carried out at a temperature of 50 to 200 ℃ and a pressure of 5 to 100 bar
Hydroformylation of Olefin.
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