KR20160047981A - 네오펜틸 글리콜 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 기재는 네오펜틸 글리콜 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 본 기재에 따르면 반응 도중 수소화 반응기의 고정층에서 분리될 수 있는 금속 입자를 제거함으로써 후속 공정에서 부반응을 억제하고 별도의 동력 없이도 계속적인 흐름이 만들어져 별도의 에너지가 들어가지 않거나 기존 배관의 큰 수정 없이도 재순환 공급배관으로부터 빼낸 소량의 액체만으로 계속적인 흐름을 만들 수 있어 매우 경제적인 제조장치 및 이를 이용한 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

Description

네오펜틸 글리콜 제조장치 및 제조방법{NEOPENTYL GLYCOL MANUFACTURING EQUIPMENT AND PREPARATION METHOD}
본 기재는 네오펜틸 글리콜 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 본 기재에 따르면 반응 도중 수소화 반응기의 고정층에서 분리될 수 있는 금속 입자를 제거함으로써 후속 공정에서 부반응을 억제하고 별도의 동력 없이도 계속적인 흐름이 만들어져 별도의 에너지가 들어가지 않거나 기존 배관의 큰 수정 없이도 재순환 공급배관으로부터 빼낸 소량의 액체만으로 계속적인 흐름을 만들 수 있어 매우 경제적인 제조장치 및 이를 이용한 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜의 제조방법에 관한 것이다.
네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol; NPG)은 녹는점이 129.13℃ 백색 결정 물질로 각종 합성수지의 중요한 중간체로 이용되고, 또한 각종 플라스틱 분체 도료, 합성 윤활유, 가소제, 계면활성제, 섬유 가공제 등의 원료로 산업상 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 NPG는 일반적으로 이소부티르알데히드와 포름알데히드를 알돌 축합 반응시켜 히드록시피브알데히드(hydroxypivaldehyde; HPA)를 만든 다음, 이 HPA를 하기 반응식 1과 같이 촉매 하에서 수소와 반응시켜 제조한다.
[반응식 1]
Figure pat00001
NPG를 제조하는 종래의 장치는 피드 배슬(feed vessel); 상기 피드 배슬로부터 히드록시피브알데히드를 수소화 반응기로 공급하는 원료공급배관; 수소를 상기 수소화 반응기에 공급하는 수소공급배관; 내부에 수소화 촉매를 포함하는 수소화 반응기; 및 상기 수소화 반응기로부터 제조된 네오펜틸 글리콜 생성물을 배출시키는 배출배관;을 포함하며 히드록시피브알데히드가 피드 배슬로부터 원료공급배관을 통해서 수소화 반응기로 투입되고, 또한 수소공급배관을 통해서 수소가 수소화 반응기로 투입되어 수소화 반응기 내부에 있는 수소화 촉매하에서 반응하여 네오펜틸 글리콜이 생성되고 생성된 네오펜틸 글리콜은 배출배관을 통해서 배출되고 또한, 생성된 네오펜틸 글리콜 일부는 다시 수소화 반응기로 투입된다.
여기서, 수소화 반응기 내 고정층에서 촉매 유래 금속입자가 분리되어 배출배관을 통해 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물 내에 ppm 단위의 일정량 이상 포함될 경우, 후속 공정에서 네오펜틸 글리콜의 분해 혹은 헤비(heavies) 성분들의 생성과 같은 부반응을 수행하는 문제가 있다.
KR공개특허 제2006-0103504호(공개일 2006.10.02)
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 반응 도중 수소화 반응기의 고정층에서 분리될 수 있는 금속 입자를 제거함으로써 후속 공정에서 부반응을 억제하고 별도의 동력 없이도 계속적인 흐름이 만들어져 별도의 에너지가 들어가지 않거나 기존 배관의 큰 수정 없이도 재순환 공급배관으로부터 빼낸 소량의 액체만으로 계속적인 흐름을 만들 수 있어 매우 경제적인 제조장치 및 이를 이용한 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 히드록시피브알데히드 용액이 저장된 피드 배슬(feed vessel); 상기 피드 배슬로부터 히드록시피브알데히드 용액을 수소화 반응기로 공급하는 원료공급배관; 수소를 상기 수소화 반응기에 공급하는 수소공급배관; 내부에 수소화 촉매를 포함하는 수소화 반응기; 상기 수소화 반응기로부터 제조된 네오펜틸 글리콜 생성물을 배출시키는 배출배관; 및 상기 배출배관으로부터 네오펜틸 글리콜 생성물을 상기 수소화 반응기로 재순환시키는 재순환 배관;을 포함하는 네오펜틸 글리콜의 제조장치로서,
상기 재순환배관에 연결된 리퀴드 스트림(liquid stream) 공급배관을 포함하고,
상기 리퀴드 스트림 공급배관 상에 스트레이너(strainer) 및 필터(filter)가 구비된 것을 특징으로 하는 네오펜틸 글리콜 제조장치를 제공한다.
또한 본 기재는 상술한 제조장치를 이용하여 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜을 제조하는 방법을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 기재에 따르면 반응 도중 수소화 반응기의 고정층에서 분리될 수 있는 금속 입자를 제거함으로써 후속 공정에서 부반응을 억제하고 별도의 동력 없이도 계속적인 흐름이 만들어져 별도의 에너지가 들어가지 않거나 기존 배관의 큰 수정 없이도 재순환 공급배관으로부터 빼낸 소량의 액체만으로 계속적인 흐름을 만들 수 있어 매우 경제적인 제조장치 및 이를 이용한 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 기재에 따른 네오펜틸 글리콜의 제조장치를 개략적으로 도시한 공정도이다.
이하 본 기재를 하기 도 1의 네오펜틸글리콜 제조공정의 개략 공정도를 바탕으로 보다 상세하게 설명한다.
본 기재의 네오펜틸 글리콜의 제조장치는 히드록시피브알데히드 용액이 저장된 피드 배슬(feed vessel, 1); 상기 피드 배슬(1)로부터 히드록시피브알데히드 용액을 수소화 반응기(7)로 공급하는 원료공급배관(2); 수소(4)를 상기 수소화 반응기(7)에 공급하는 수소공급배관(5); 내부에 수소화 촉매를 포함하는 수소화 반응기(7); 상기 수소화 반응기(7)로부터 제조된 네오펜틸 글리콜 생성물을 배출시키는 배출배관(8); 및 상기 배출배관(8)으로부터 네오펜틸 글리콜 생성물을 상기 수소화 반응기(7)로 재순환시키는 재순환 배관(11);을 포함하는 네오펜틸 글리콜의 제조장치로서, 상기 재순환배관(11)에 연결된 리퀴드 스트림(liquid stream) 공급배관(12)을 포함하고, 상기 리퀴드 스트림 공급배관(12) 상에 스트레이너(strainer, 13) 및 필터(filter, 14)가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 기재의 네오펜틸 글리콜의 제조장치는 일례로 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜 제조장치일 수 있다.
여기서 용어 "촉매유래 금속입자 프리(free)"란 달리 특정하지 않는 한, 수소화 반응기(7) 내 고정층 베드 촉매로부터 금속입자가 분리될 경우 이를 배출 및 전달 속도에 영향을 미치지 않고 효율적으로 여과해내는 것을 지칭한다.
참고로, 후속 공정에 촉매유래 금속입자가 존재시 부반응 결과로서, 네오펜틸 글리콜이 증류 공정 내 고온 하에 구리 등의 금속입자에 의해 열 분해되거나 혹은 여러 헤비(heavies) 성분들을 생성시킬 수 있다.
상기 원료공급배관은 프리-히터(pre-heater, 3)가 설치되고, 바람직하게는 피드 배슬(1)에서 공급되는 히드록시피브알데히드 용액을 25 내지 160℃, 또는 50 내지 80℃로 유지시켜 수소화 반응기(7)에 공급하고, 이 경우 히드록시피브알데히드가 결정화되는 것을 막으면서 부산물 생성을 최소화하는 효과가 있다.
상기 히드록시피브알데히드 용액은 일례로 히드록시피브알데히드 10 내지 50중량%, 네오펜틸 글리콜 20 내지 80중량% 및 물 10 내지 30중량%를 포함할 수 있고, 이 경우 반응성이 저하되지 않으면서도 가열을 최소화할 수 있어 부산물 생성을 억제하는 효과가 있다.
또 다른 일례로, 상기 히드록시피브알데히드 용액은 히드록시피브알데히드 10 내지 30 중량%, 네오펜틸 글리콜 45 내지 70 중량% 및 물 0 내지 20 중량%를 포함할 수 있고, 이 경우 반응성이 저하되지 않으면서 반응열을 최소화할 수 있어 부산물 생성을 억제하는 효과가 있다.
상기 히드록시피브알데히드 용액은 일례로 피드 배슬(feed vessel, 1)에서 미리 준비될 수 있고, 이 경우 전체 제조공정이 안정적으로 운전될 수 있으며 작업이 용이한 효과가 있다.
상기 네오펜틸 글리콜의 제조장치에서 수소공급배관(5)은 상기 원료공급 배관(2)과 연결되어 있고, 이 경우 수소화 반응수율 및 히드록시피브알데히드 전환율이 우수한 효과가 있다.
상기 네오펜틸 글리콜의 제조장치는 상기 배출배관(8)으로부터 일부 네오펜틸 글리콜 생성물을 상기 수소화 반응기(7)로 재순환시키는 재순환 배관(11)을 포함함으로써 제열이 용이하고 경제적이면서 공정효율이 좋은 효과가 있다.
상기 재순환 배관(11)은 일례로 원료공급배관(2)과 연결되어 합체될 수 있다.
상기 네오펜틸 글리콜 제조장치는 상기 배출배관(8)으로부터 일부 네오펜틸 글리콜 생성물을 피드 배슬(1)에 공급하는 네오펜틸 글리콜 회수배관(미도시)을 더 포함할 수 있고, 이 경우 히드록시피브알데히드의 액화가 용이하고, 경제적이면서 공정효율이 좋은 효과가 있다.
상기 재순환 배관(11)과 원료공급배관(2)이 연결되는 부위와, 수소화 반응기(7)의 입구 사이에 일례로 스테틱 믹서(미도시)가 설치될 수 있고, 이 경우 반응물 사이의 열 전달 및 교반(mixing) 효과를 높이고 반응기로 도입시 촉매층으로의 분산 효과를 극대화함으로써 네오펜틸 글리콜의 수율을 높이는 효과가 있다.
상기 리퀴드 스트림(liquid stream)은 일례로, 생성된 네오펜틸 글리콜(NPG) 또는 원료에 포함된 여러 물질일 수 있으며 반응물인 히드록시피브알데하이드를 포함하지 않거나 미량 포함할 수 있다.
상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)은 일례로, 상기 재순환배관(11)이 처음 꺾어지는 지점 이전에 연결되어 리퀴드 스트림을 공급할 수 있다.
상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)은 일례로 재순환공급배관(11)에서 분기되어 나온 것일 수 있고, 이 경우 기존 배관의 큰 수정 없이도 재순환공급배관(11)으로부터 빼낸 소량의 리퀴드만으로 계속적인 흐름을 만들 수 있어 경제적인 효과가 있다.
상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)은 일례로 재순환배관(11)과의 연결부위에 밸브(13)를 더 포함할 수 있고, 이 경우 리퀴드 스트림의 유량을 필요에 따라 조절할 수 있다.
상기 리퀴드 스트림은 일례로 연속적 또는 간헐적으로 재순환배관(11)에 공급될 수 있다.
상기 스트레이너(14)는 이에 한정하는 것은 아니나, 일례로 통수부를 구성하는 타공망의 평균 공경이 0.01-1mm, 혹은 0.1-1mm이고, 외부망은 10 내지 300 메쉬, 혹은 10 내지 200 메쉬의 망목 구조를 갖는 스크린 타입(screen type)을 사용하는 것이 배출 속도 등을 지연시킴 없이 여과 공정을 효율적으로 수행할 수 있어 바람직하다.
상기 필터는 이에 한정하는 것은 아니나, 일례로 평균 공경 2.0 ㎛, 여과 면적 2000 cm2; 평균 공경 1.0 ㎛, 여과 면적 2000 cm2; 및 평균 공경 0.2 ㎛, 여과 면적 1800 cm2의 3개의 필터를 큰 필터 공경 순서로 직렬 연결한 것을 사용하는 것이 배출 속도 등을 지연시킴 없이 여과 공정을 효율적으로 수행할 수 있어 바람직하다.
상기 스트레이너와 필터는 순차 구비되는 것이 여과 효율 면에서 바람직하다.
구체적인 예로, 상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물은, 스트레이너(14)와 필터(15)를 통과시키면서 연속 여과시(50℃, 수소 가압 3kgf/cm2 조건), 여과 개시로부터 1 시간 후의 여과 속도와 10 시간 후의 여과 속도의 비율이 0.85 내지 1.00, 혹은 0.90 내지 1.00을 유지할 수 있다.
여기서 상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)으로 배출되는 상기 네오펜틸 글리콜 생성물은 고형분 농도 1.0 중량% 이하인 것이 바람직하다.
상기 수소화 반응기(7) 상단에는 디스트리뷰터(distributor, 6)가 설치될 수 있고, 이 경우 반응수율, 히드록시피브알데히드 전환율 및 네오펜틸 글리콜 선택도가 우수한 효과가 있다.
상기 배출배관(8)에는 펌프(pump, 9)와 열교환기(10)가 설치될 수 있고, 이 경우 수소화 반응에서 발생하는 열을 용이하게 제어하는 효과가 있다.
상기 펌프(9)와 열교환기(10)는 일례로 재순환 배관(11) 이전에 위치할 수 있고, 이 경우 공정효율이 높고 부산물 생성이 적은 효과가 있다.
상기 펌프(9)는 일례로 상기 열교환기(10) 이전에 위치하고, 이 경우 공정효율이 높고 배관 막힘 현상을 줄이는 효과가 있다.
상기 배출배관(8)은 일례로 상기 열교환기(10)까지 모서리 없이 다운슬로프(downslope)로 이어지는 다운슬로프 배출배관일 수 있고, 이 경우 배관(line)의 막힘 현상이 방지되어 시간 및 장비 트러블이 해결되며, 배관이 막혀 가동이 중단되는 일이 없어 생산량이 증대되고, 일정 기간 반응을 중단하였다가 재가동하였을 때에도 별도의 배관 청소(line cleaning) 작업이 필요 없으며, 별도의 동력 없이도 계속적인 흐름이 만들어져 별도의 에너지가 불필요한 효과가 있다.
상기 스트라이너(9)와 필터(15)를 통과한 리퀴드 스트림 공급배관(12)은 일례로 네오펜틸 글리콜 증류장치(16)와 연결될 수 있고, 이 경우 촉매유래 금속입자가 프리(free) 상태이므로 증류의 고온 하에서 네오펜틸 글리콜이 분해되거나 혹은 기타 부반응에 의해 헤비 성분이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 수소화 반응기(7)는 일례로 고정층 반응기(fixed bed reactor)이고, 이 경우 작업이 용이하며, 네오펜틸 글리콜 생산 에너지가 절약되며, 정제 설비가 간단하고 정제 비용이 적은 효과가 있다.
상기 고정층 반응기는 일례로 Ni계 촉매 혹은 Cu계 촉매일 수 있고, Cu계 촉매인 경우, 촉매의 성능이 우수하고 수명이 긴 효과가 있다.
상기 구리계 촉매는 일례로 CuO/BaO 촉매이고, 이 경우 촉매의 성능이 우수하고 수명이 긴 효과가 있다.
상기 CuO/BaO 촉매는 일례로 CuO를 10 내지 50 중량%로 포함하고 BaO를
50 내지 90 중량%로 포함하는 CuO/BaO 촉매이고, 바람직하게는 CuO를 30 내지 50 중량%로 포함하고 BaO를 50 내지 70 중량%로 포함하는 CuO/BaO 촉매이며, 보다 바람직하게는 CuO를 35 내지 45 중량%로 포함하고 BaO를 55 내지 65 중량%로 포함하는 CuO/BaO 촉매이고, 이 범위 내에서 촉매의 성능이 우수하고 수명이 긴 효과가 있다.
또 다른 일례로, 상기 CuO/BaO 촉매는 CuO를 60 내지 99 중량%로 포함하고 BaO를 1 내지 40 중량%로 포함하는 CuO/BaO 촉매이고, 바람직하게는 CuO를 80 내지 95 중량%로 포함하고 BaO를 5 내지 20 중량%로 포함하는 CuO/BaO 촉매이며, 보다 바람직하게는 CuO를 85 내지 90 중량%로 포함하고 BaO를 10 내지 15 중량%로 포함하는 CuO/BaO 촉매이고, 이 범위 내에서 촉매의 성능이 우수하고 수명이 긴 효과가 있다.
상기 CuO/BaO 촉매는 일례로 ICP 분석을 통해 금속 및 금속산화물 함량을 측정할 수 있다.
상기 구리계 촉매는 일례로 규소산화물 또는 알루미늄산화물 지지체를 포함할 수 있고, 이 경우 촉매의 성능 및 물성이 좋고 촉매의 활성이 장시간 유지되는 효과가 있다.
상기 구리계 촉매는 바람직하게 CuO/BaO/SiO 촉매일 수 있다.
상기 CuO/BaO/SiO 촉매는 일례로 (CuO)x(BaO)y(SiO)z(x, y, z는 중량%이고, x:y:z=10~50:0~20:40~90, 10~50:1~20:40~89 또는 29~50:1~10:40~70)인 촉매일 수 있다. 상기 x와 y의 합은 바람직하게는 x, y 및 z의 총합(100 중량%)을 기준으로 20 내지 50 (중량%), 또는 30 내지 50 (중량%)이고, 이 범위 내에서 촉매의 성능이 뛰어나고 수명이 긴 효과가 있다.
상기 피드 배슬(1)은 일례로 알돌축합 반응장치(미도시)와 연결될 수 있고, 이 경우 압돌축합 반응장치(미도시)로부터 제조된 히드록시피브알데히드를 직접 공급받을 수 있어 생산효율 및 경제성이 우수한 효과가 있다.
본 기재에 따른 네오펜틸 글리콜 제조방법은, 상술한 제조 장치를 이용하여, 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜을 제조하는 것을 포함하여 구성된다.
일례로, 상기 제조 장치 중 반응액 스트림 공급배관으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물은, 스트레이너(14)와 필터(15)를 통과시키면서 연속 여과시(50℃, 수소 가압 3kgf/cm2 조건), 여과 개시로부터 1 시간 후의 여과 속도와 10 시간 후의 여과 속도의 비율이 0.85 내지 1.00, 혹은 0.90 내지 1.00을 유지할 수 있다.
즉, 본 기재에 따른 재순환 배관(11)에 연결된 리퀴드 스트림 공급배관(12)을 포함하고, 상기 리퀴드 스트림 공급배관(12) 상에 스트레이너(14)와 필터(15)가 구비된 장치를 사용하는 경우 수소화 반응기(7) 내 고정층에서 분리될 수 있는 금속 입자를 효율적으로 여과해낼 수 있고, 별도의 에너지 동력이 필요하지 않아 경제적으로 네오펜틸 글리콜을 제조할 수 있으며, 수득된 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜은 증류 등의 정제 공정을 통해 정제할 수 있다.
이하, 본 기재의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 기재를 예시하는 것일 뿐 본 기재를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
하기 도 1에 나타낸 바와 같이, 배관(2,5,8,11,12)에 의해 순차적으로 연결된 피드배슬(1), 프리히터(3), 수소원(4), 디스트리뷰터(6), 수소화 반응기(7), 펌프(9), 열교환기(10), 배출밸브(13), 스트라이너(14), 및 필터(15)를 포함하는 제조장치를 이용하여 네오펜틸 글리콜을 제조하였다.
상기 제조장치에서 5 L 용량의 피드 배슬(1)에 히드록시피브알데히드 10 내지 50중량%, 네오펜틸 글리콜 20 내지 80중량% 및 물 10 내지 30중량%를 투입한 다음, 이를 50 내지 100 ℃로 유지하면서 원료공급배관(2)을 통해 3 g/분의 유량으로 수소화 반응기(7)로 이송시켰다. 이와 동시에 수소(4)를 수소공급배관(5)을 통해 원료공급배관(2)에 투입하여 히드록시피브알데히드 용액과 혼합하였고, 수소화 반응 후 생성된 네오펜틸 글리콜 생성물의 일부는 배출배관(8)을 통해 배출하고, 펌프(9) 및 열 교환기(10)를 거쳐 재순환배관(11)을 통해 재순환시켰다. 이때 수소화 반응기(7)에 고정된 촉매는 CuO/BaO/SiO(CuO:BaO:SiO 중량비=40:5:55) 촉매이었고, 반응온도와 반응압력은 각각 130 ℃, 35 bar이었다.
24 시간 연속적으로 운전한 후에 상기 수소화 반응기(7)로부터 생성된 네오펜틸 글리콜 생성물을 배출밸브(13)을 열어 재순환 배관(11)으로부터 일부 재순환물을 리퀴드 스트림 공급배관(12)으로 이송하였고, 리퀴드 스트림으로서 수소 가스를 이용하여 통수부를 구성하는 타공망의 평균 공경이 0.1-1.0mm이고, 외부망은 10 내지 300 메쉬의 망목 구조를 갖는 스크린 타입(screen type)인 스트레이너(14)와 평균 공경 2.0 ㎛, 여과 면적 2000 cm2; 평균 공경 1.0 ㎛, 여과 면적 2000 cm2; 및 평균 공경 0.2 ㎛, 여과 면적 1800 cm2의 3개의 필터를 큰 필터 공경 순서로 직렬 연결한 필터(15)를 순차적으로 통과시켰으며, 이때 상기 재순환물은 고형분 농도가 1.0 중량% 미만이었다.
상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물은, 스트레이너(14)와 필터(15)를 통과시키면서 연속 여과시(50℃, 수소 가압 3kgf/cm2 조건), 여과 개시로부터 1 시간 후의 여과 속도와 10 시간 후의 여과 속도의 비율이 0.85 내지 1.00이었다.
또한, 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물의 조성을 가스 크로마토그래피(HP-1, Agilent사, 측정조건: 70℃/3min-10℃/min-280℃/35min ℃)를 이용하여 측정한 결과, 네오펜틸 글리콜(NPG) 67.1%, 및 히드록시피발릭산 네오펜틸글리콜 에스테르(HPNE)를 포함하는 헤비 생성물(heavies) 5.7%임을 알 수 있었다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 스트라이너(14)를 통수부를 구성하는 타공망의 평균 공경이 0.1-5mm이고, 외부망은 10 내지 200 메쉬의 망목 구조를 갖는 스크린 타입(screen type) 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 실험을 반복하였다.
그 결과, 상기 재순환물은 고형분 농도가 1.3중량%이었고, 상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물은, 스트레이너(14)와 필터(15)를 통과시키면서 연속 여과시(50℃, 수소 가압 3kgf/cm2 조건), 여과 개시로부터 1 시간 후의 여과 속도와 10 시간 후의 여과 속도의 비율이 0.9 내지 1.00이었으며, 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물의 조성을 가스 크로마토그래피(HP-1, Agilent사, 측정조건: 70℃/3min-10℃/min-280℃/35min ℃)를 이용하여 측정한 결과, NPG 66.5%, HPNE를 포함하는 heavies 6.0%임을 알 수 있었다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 필터(15)를 통수부를 구성하는 타공망의 평균 공경이 0.01-1.0 mm 이고, 외부망은 10 내지 500 메쉬의 망목 구조를 갖는 스크린 타입(screen type)제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 실험을 반복하였다.
그 결과, 상기 재순환물은 고형분 농도가 0.5 미만 중량% 이었고, 상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물은, 스트레이너(14)와 필터(15)를 통과시키면서 연속 여과시(50℃, 질소 가압 3.0kgf/cm2 조건), 여과 개시로부터 1 시간 후의 여과 속도와 10 시간 후의 여과 속도의 비율이 0.3 내지 0.85이었으며, 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물의 조성을 가스 크로마토그래피(HP-1, Agilent사, 측정조건: 70℃/3min-10℃/min-280℃/35min ℃)를 이용하여 측정한 결과, NPG 67.9%, HPNE를 포함 하는 heavies 675.1%임을 알 수 있었다.
비교예 1
상기 실시예 1에서, 스트라이너(14)와 필터(15)를 모두 통과시키지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 실험을 반복하였다.
그 결과, 상기 재순환물은 고형분 농도가 8 중량%이었고, 상기 리퀴드 스트림 공급배관(12)으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물의 조성을 가스 크로마토그래피(HP-1, Agilent사, 측정조건: 70℃/3min-10℃/min-280℃/35min ℃)를 이용하여 측정한 결과, NPG 67.0%, HPNE를 포함 하는 heavies 5.9%임을 알 수 있었다.
비교예 2
상기 실시예 1에서, 스트라이너(14)를 통과시킨 다음 필터(15)를 통과시키지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 실험을 반복하였다.
그 결과, 상기 재순환물은 고형분 농도가 5.6중량%이었고, 상기 가스 스트림 공급배관(12)으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물은, 스트레이너(14)와 필터(15)를 통과시키면서 연속 여과시(50℃, 수소 가압 3.0kgf/cm2 조건), 여과 개시로부터 1 시간 후의 여과 속도와 10 시간 후의 여과 속도의 비율이 0.9 내지 1.0이었으며, 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물의 조성을 가스 크로마토그래피(HP-1, Agilent사, 측정조건: 70℃/3min-10℃/min-280℃/35min ℃)를 이용하여 측정한 결과, NPG 65.9 %, HPNE를 포함 하는 heavies 5.8 %임을 알 수 있었다.
비교예 3
상기 실시예 1에서, 스트라이너(14)를 통과시키지 않고 필터(15)를 통과시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 실험을 반복하였다.
그 결과, 상기 재순환물은 고형분 농도가 1.7중량%이었고, 상기 가스 스트림 공급배관(12)으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물은, 스트레이너(14)와 필터(15)를 통과시키면서 연속 여과시(50℃, 수소 가압 3.0kgf/cm2 조건), 여과 개시로부터 1 시간 후의 여과 속도와 10 시간 후의 여과 속도의 비율이 0.85 내지 1.0이었으며, 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물의 조성을 가스 크로마토그래피(HP-1, Agilent사, 측정조건: 70℃/3min-10℃/min 280℃/35min ℃)를 이용하여 측정한 결과, NPG 67.3%, HPNE를 포함 하는 heavies 5.4%임을 알 수 있었다.
제조예 1 내지 2
상기 실시예 1에서 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물과 상기 비교예 1에서 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물을 각각 3내지 15단의 증류 컬럼에 투입하고 100 내지 200 도씨 온도 조건 하에 증류 공정을 수행하였다.
결과 수득된 최종 제품을 GC분석한 결과, 실시예 1에서 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물을 사용한 경우 NPG 분해율 및 heavies 생성율이 1% 미만의 결과를 제공함으로써 네오펜틸 글리콜의 분해라던가 혹은 기타 헤비 성분의 생성을 전혀 관찰할 수 없었다.
한편, 비교예 1에서 수득된 네오펜틸 글리콜 생성물을 사용한 경우에는 NPG 7.9%, heavies 7.8% 결과를 제공함으로써 네오펜틸 글리콜이 0.9% 분해되었고, PNE를 포함하는 헤비 성분이 1.9% 정도 증가함을 관찰할 수 었다.
따라서, 본 기재의 의한 실시예 1 내지 3은 비교예 1 내지 3 대비 후속 공정에서 부반응을 억제하기에 충분한 정도로 수소화 반응기(7) 내 고정층에서 분리될 수 있는 금속 입자를 효율적으로 여과해낼 수 있고, 별도의 에너지 동력이 필요하지 않아 경제적으로 네오펜틸 글리콜을 제조할 수 있다.
1: 피드 배슬(feed vessel)
4: 수소원
7: 수소화 반응기
12: 리퀴드 스트림 공급배관
14: 스트라이너(strainer)
15: 필터

Claims (15)

  1. 히드록시피브알데히드 용액이 저장된 피드 배슬(feed vessel); 상기 피드 배슬로부터 히드록시피브알데히드 용액을 수소화 반응기로 공급하는 원료공급배관; 수소를 상기 수소화 반응기에 공급하는 수소공급배관; 내부에 수소화 촉매를 포함하는 수소화 반응기; 상기 수소화 반응기로부터 제조된 네오펜틸 글리콜 생성물을 배출시키는 배출배관; 및 상기 배출배관으로부터 네오펜틸 글리콜 생성물을 상기 수소화 반응기로 재순환시키는 재순환 배관;을 포함하는 네오펜틸 글리콜의 제조장치로서,
    상기 재순환배관에 연결된 리퀴드 스트림(liquid stream) 공급배관을 포함하고,
    상기 리퀴드 스트림 공급배관 상에 스트레이너(strainer) 및 필터(filter)가 구비된 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 원료공급배관은 프리-히터(pre-heater)가 설치되는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수소공급배관은 상기 원료공급배관과 연결되는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 재순환 배관은 원료공급배관과 연결되는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜의 제조장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 네오펜틸 글리콜 제조장치는 상기 배출배관으로부터 일부 네오펜틸 글리콜 생성물을 피드 배슬에 공급하는 네오펜틸 글리콜 회수배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 리퀴드 스트림(liquid stream)은 네오펜틸 글리콜 생성물, 원료에 포함된 물질, 및 히드록시피브알데히드 중에서 1이상을 포함하는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 스트레이너는 통수부를 구성하는 타공망의 평균 공경이 0.01-1mm이고, 외부망은 10 내지 100 메쉬의 망목 구조를 갖는 스크린 타입(screen type)인 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 필터는 평균 공경 2.0 ㎛, 여과 면적 2000 cm2; 평균 공경 1.0 ㎛, 여과 면적 2000 cm2; 및 평균 공경 0.2 ㎛, 여과 면적 1800 cm2의 3개의 필터를 큰 필터 공경 순서로 직렬 연결한 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 수소화 반응기 상단에는 디스트리뷰터(distributor)가 설치되는
    것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 재순환 배관은 펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 재순환 배관은 열교환기가 설치되는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 수소화 반응기는 고정층 반응기(fixed bed reactor)인 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조장치.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 제조장치를 이용하여, 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜을 제조하는 것을 포함하는
    네오펜틸 글리콜 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제조 도중, 제조장치의 반응액 스트림 공급배관으로 배출되는 네오펜틸 글리콜 생성물은, 스트레이너와 필터를 통과시키면서 연속 여과시(50℃, 수소 가압 3kgf/cm2 조건), 여과 개시로부터 1 시간 후의 여과 속도와 10 시간 후의 여과 속도의 비율이 0.85 내지 1.00을 유지하는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 촉매유래 금속입자 프리(free) 네오펜틸 글리콜은 정제 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    네오펜틸 글리콜 제조방법.
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