KR20140129008A - 알코올 합성 방법 - Google Patents

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KR20140129008A
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Abstract

알코올 생성물의 촉매 생산을 위한 방법으로서, 알코올 생성물에 함유된 케톤, 알데하이드 및 에스테르 화합물을 포함하는 부산물에 수소-함유 퍼지 가스로 수소화를 행한다.

Description

알코올 합성 방법{PROCESS FOR SYNTHESIS OF ALCOHOLS}
본 발명은 알코올 합성 가스로부터 알코올을 생산하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 케톤, 에스테르, 알데하이드 및 수소의 알코올로의 전환에서 활성인 하나 이상의 촉매의 존재하에 알코올에 존재하는 케톤, 알데하이드 및 에스테르의 전환에 의한 알코올의 정제에 관한 것이다.
수소와 탄소산화물을 포함하는 합성 가스로부터 알코올을 합성하는 동안 물, 알데하이드, 에스테르 및 케톤과 같은 부산물들이 자주 형성된다. 제조된 알코올의 비등점에 가까운 비등점을 가진 아세톤 및 메틸에틸케톤 같은 종들은 제거하기 어렵고, 결과적으로 이런 종들의 존재는 알코올 생성물의 정제를 위한 대형이며 고가인 증류 칼럼에 대한 요구에 기여할 것이다.
따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 H2, CO 및 CO2의 촉매 전환에 의한 알코올 생성물의 생산을 위한 방법을 제공하는 것으로서, 여기서 생산된 알코올 생성물은 알데하이드 및 케톤 불순물을 포함하는 옥소-화합물의 실질적으로 감소된 함량을 가진다.
따라서, 본 발명은
(a) 수소 및 일산화탄소를 포함하는 알코올 합성 가스를 제공하는 단계;
(b) 알코올 합성 가스를, 알코올 합성 가스를 하나 이상의 알코올로 전환시키는데 활성인 하나 이상의 촉매의 존재하에, 하나 이상의 알코올과 전환되지 않은 알코올 합성 가스를 포함하는 조 알코올 생성물 스트림으로 전환시키는 단계;
(c) 단계 (b)로부터 인출된 조 알코올 생성물을 냉각시키고, 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하는 가스상 및 알코올 합성 가스의 전환에서 형성된 하나 이상의 알코올과 케톤, 에스테르 및 알데하이드를 포함하는 부산물을 포함하는 액체 생성물로 분리하는 단계;
(d) 단계 (c)에서 얻어진 가스상의 일부를 퍼지하고, 단계 (a)로 잔류 가스상을 재순환시키는 단계;
(e) 단계 (a)에 나머지 가스상을 도입하기 전에 재순환된 잔류 가스상 생성물과 신선한 합성 가스를 혼합하여 알코올 합성 가스를 형성하는 단계; 및
(f) 단계 (c)에서 냉각 및 분리에 이어서, 액체상을 인출하고, 액체상에 상응하는 알코올로의 케톤, 에스테르 및 알데하이드 부산물의 두 단계 촉매 수소화를 행하는 단계
를 포함하며, 여기서 액체상은 단계 (d)로부터 퍼지된 가스상의 일부로 수소화되는, 알코올 생성물의 생산을 위한 방법을 제공한다.
알코올 합성 및 케톤, 에스테르 및 알데하이드의 수소화에 사용하기 위한 촉매는 본 분야에 이미 알려져 있다.
Cu-계 촉매에서 알코올은 다음 반응을 통해서 합성 가스로부터 생산된다:
n CO + 2n H2 = CnH2n+1OH + (n-1) H20 (1)
아세톤 및 메틸에틸케톤 등과 같은 옥소-화합물 부산물은 알코올 합성 동안 소량으로 형성된다.
이런 부산물들의 수소화는 구리, 니켈 및/또는 귀금속-계 촉매 상에서 가능하고, 예를 들어 다음 반응을 따른다:
메틸 포메이트: C2H402 + 2H2 = 2CH3OH
아세톤: C3H60 + H2 = C3H80
메틸에틸케톤: C4H80 + H2 = C3H80
수소화를 위한 특히 적합한 촉매는 Pt 및 Pd를 포함하는 귀금속을 함유한다. 10 wt% Ni-Cu 촉매 같은 비금속(base metal) 촉매가 본 분야에 언급되었다. 예를 들어, 미국특허 제5,243,095호는 케톤 수소화를 위한 Cu, Fe, Mn, Al 계 촉매를 개시하고, 미국특허 제3,925,490호는 Cu, Cr 촉매를 청구한다.
일반적으로, Cu-함유 수소화 촉매 중의 Cu 함량은 10-95 중량%, 바람직하게 40-70 중량%의 범위 내이다.
촉매는 펠릿, 압출물 또는 분말의 형태일 수 있다.
도 1의 도면은 본 발명의 구체예에 따른 방법의 간단한 흐름도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 일산화탄소와 수소를 포함하는 신선한 합성 가스(1)와 재순환 가스(2)를 혼합함으로써 알코올 합성 가스가 형성된다. 이와 같이 형성된 합성 가스(3)는 알코올 합성 반응기 시스템(4)으로 도입된다.
알코올 합성 반응기 시스템(4)으로부터의 조 알코올 생성물(5)은 메탄올, 전환되지 않은 알코올 합성 가스 및 미량의 케톤, 에스테르 및 알데하이드를 함유한다.
조 알코올 생성물(5)은 냉각된다(미도시). 다음에, 냉각된 생성물은 증기상과 액체상(7 및 8)으로 분리기에서 각각 분리된다. 가스상의 일부는 합성 루프에 축적된 불활성물의 양을 감소시키기 위하여 라인(9)을 통해서 퍼지된다(예를 들어, Ar, N2 및 CH4). 가스의 나머지 부분은 재순환 가스 스트림(2)을 형성한다.
액체 스트림(8)은 두 단계 수소화 반응기(10)를 지나간다. 액체상(8)에 함유된 케톤, 알데하이드 및 에스테르는 수소화 촉매의 존재하에 퍼지 가스(9)로 알코올로 수소화된다.

Claims (5)

  1. (a) 수소 및 일산화탄소를 포함하는 알코올 합성 가스를 제공하는 단계;
    (b) 알코올 합성 가스를, 알코올 합성 가스를 하나 이상의 알코올로 전환시키는데 활성인 하나 이상의 촉매의 존재하에, 하나 이상의 알코올과 전환되지 않은 알코올 합성 가스를 포함하는 조 알코올 생성물 스트림으로 전환시키는 단계;
    (c) 단계 (b)로부터 인출된 조 알코올 생성물을 냉각시키고, 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하는 가스상 및 알코올 합성 가스의 전환에서 형성된 하나 이상의 알코올과 케톤, 에스테르 및 알데하이드를 포함하는 부산물을 포함하는 액체 생성물로 분리하는 단계;
    (d) 단계 (c)에서 얻어진 가스상의 일부를 퍼지하고, 단계 (a)로 잔류 가스상을 재순환시키는 단계;
    (e) 단계 (a)에 나머지 가스상을 도입하기 전에 재순환된 잔류 가스상 생성물과 신선한 합성 가스를 혼합하여 알코올 합성 가스를 형성하는 단계; 및
    (f) 단계 (c)에서 냉각 및 분리에 이어서, 액체상을 인출하고, 액체상에 상응하는 알코올로의 케톤, 에스테르 및 알데하이드 부산물의 두 단계 촉매 수소화를 행하는 단계
    를 포함하며, 여기서 액체상은 단계 (d)로부터 퍼지된 가스상의 일부로 수소화되는, 알코올 생성물의 생산을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 수소화 촉매는 Cu-계 촉매인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 수소화 촉매의 Cu 함량은 10-95 중량%, 바람직하게 40-70 중량%의 범위 내인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 수소화 촉매는 귀금속-계 촉매인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 조 알코올의 수소화는 2 내지 15 MPa의 압력 및 20℃ 내지 120℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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