KR20170060349A - Preparation method of cyclohexanedimethanol - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시클로헥산디메탄올의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 시클로헥산디메탄올의 제조 방법에 따르면, 시클로헥산디메탄올의 트랜스 이성질체를 우세하게 생성할 수 있다. The present invention relates to a process for the production of cyclohexanedimethanol. According to the method for producing cyclohexanedimethanol, a trans isomer of cyclohexanedimethanol can predominantly be produced.

Description

시클로헥산디메탄올의 제조 방법{PREPARATION METHOD OF CYCLOHEXANEDIMETHANOL}PREPARATION METHOD OF CYCLOHEXANEDIMETHANOL < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 시클로헥산디메탄올의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the production of cyclohexanedimethanol.

시클로헥산디메탄올의 제조 방법으로는 디알킬 방향족 디카르복실레이트를 핵수소화하여 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 생성하고(제 1 반응) 이어서 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 에스테르기를 수소화하여 시클로헥산디메탄올을 생산(제 2 반응)하는 방법이 알려져 있다. The cyclohexanedimethanol is produced by nuclear hydrogenation of a dialkyl aromatic dicarboxylate to produce a dialkylcyclohexanedicarboxylate (first reaction), followed by hydrogenation of the ester group of the dialkylcyclohexanedicarboxylate A method of producing cyclohexanedimethanol (second reaction) is known.

각각의 반응에 적용되는 촉매로서 제 1 반응에는 팔라듐, 니켈, 루테늄, 로듐 등의 촉매가 유효하고(미국등록특허 제3,334,149호, 일본 특개소54(1979)-163554호, 일본 특개평6(1994)-192146호, 미국등록특허 제5,286,898호, 미국등록특허 제5,339,742호), 제 2 반응에는 동 크로마이트, 동 산화물/아연 산화물, 동 산화물/티탄 산화물, 동 산화물/철 산화물 또한 이들의 동계 촉매를 바륨, 마그네슘 및 아연 등의 산화물로 변성한 후에 환원 활성화한 촉매가 효과적인 것이 알려져 있다(미국등록특허 제3,334,149호, 일본 특개평6(1994)-192146호, 일본 특개평7(1995)-196549호, 미국등록특허 제5,334,779호, 미국등록특허 제4,929,777호). Catalysts such as palladium, nickel, ruthenium, rhodium and the like are effective for the first reaction as a catalyst to be applied to each reaction (see U.S. Patent No. 3,334,149, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54 (1979) -163554, Japanese Patent Laid- ) -192146, U.S. Patent No. 5,286,898, U.S. Patent No. 5,339,742), and the second reaction includes copper chromite, copper oxide / zinc oxide, copper oxide / titanium oxide, copper oxide / (Hereinafter, referred to as " catalysts ") have been known to be effective for reducing and activating oxides such as barium, magnesium and zinc and then reducing and activating them (US Pat. No. 3,334,149, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-192146, Japanese Patent Application Laid- U.S. Patent No. 5,334,779, U.S. Patent No. 4,929,777).

반응 방식으로는 고정상 연속식 반응 방식이 현탁 촉매 방식과 비교하여 생산성이나 수율 면에서 유리하다고 알려져 있다. 여기에서 고정상 연속식 반응 방식으로서는 성형 촉매를 내압 반응기에 충전하고 소정의 온도 및 수소 압력 하에서 수소 가스와 원료를 반응기 상부로 공급하여 반응 생성물을 하부로부터 뽑아내는 방법이나 반응기 하부로 수소 가스와 원료를 공급하고 상부로부터 반응 생성물을 뽑아내는 방법이 있다. 한편, 현탁 촉매 방식이라는 것은 분말 촉매를 디알킬 방향족 디카르복실레이트 또는 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트에 현탁하고 수소 가압 하에서 가열 반응 시키는 방식이다. 고정상 연속식 반응 방식의 예로서는 제 1 반응에 루테늄 지지 성형 촉매를 사용해서 디알킬 테레프탈레이트를 핵수소화하여 디알킬 1,4-시클로헥산 디카르복실레이트를 얻는 방법이 보고되어 있다(일본 특개소54(1979)-163554호, 일본 특개평6(1994)-192146호).As a reaction method, it is known that the fixed phase continuous reaction method is advantageous in terms of productivity and yield as compared with the suspension catalyst method. Here, the fixed-bed continuous reaction system includes a method in which a forming catalyst is charged into a pressure-resistant reactor and hydrogen gas and a raw material are supplied to the upper portion of the reactor at a predetermined temperature and hydrogen pressure to extract the reaction product from the bottom; And the reaction product is extracted from the upper part. On the other hand, the suspension catalyst system is a system in which a powder catalyst is suspended in a dialkylaromatic dicarboxylate or a dialkylcyclohexanedicarboxylate and heated under hydrogen pressure. As an example of the fixed bed continuous reaction system, there has been reported a method in which a dialkyl terephthalate is subjected to nuclear hydrogenation using a ruthenium supported shaping catalyst in the first reaction to obtain a dialkyl 1,4-cyclohexanedicarboxylate (Japanese Patent Laid-Open No. 54 (1979) -163554, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6 (1994) -192146).

시클로헥산디메탄올의 트랜스 이성질체의 비율을 향상시키는 방법으로는 일반적으로 반응 온도를 높이는 방법과 제조된 시클로헥산디메탄올을 결정화시켜 분리하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 시클로헥산디메탄올의 트랜스 이성질체의 비율을 높이기 위해 반응 온도를 높이면 원치 않는 부반응이 많이 발생하여 시클로헥산디메탄올의 제조 비용이 필요 이상으로 증가하게 되는 문제를 초래한다. 그리고, 시클로헥산디메탄올을 결정화시킬 경우에는 일반적으로 트랜스 이성질체의 회수율이 20% 내외로 낮아 이때 사용되는 용매로 인해 제조 비용이 상승되고, 환경 오염이 유발되는 등의 문제가 초래된다. As a method for improving the ratio of trans isomers of cyclohexanedimethanol, generally, a method of raising the reaction temperature and a method of crystallizing cyclohexanedimethanol produced by crystallization are known. However, when the reaction temperature is increased to increase the ratio of the trans isomer of cyclohexane dimethanol, undesired side reactions occur more frequently, resulting in a problem that the production cost of cyclohexane dimethanol increases more than necessary. When cyclohexanedimethanol is crystallized, the recovery of the trans isomer is generally as low as about 20%, resulting in an increase in production cost due to the solvent used at this time, and environmental pollution is caused.

본 발명은 종래의 기술적 한계를 극복하기 위한 것으로서 각종 고분자 수지의 원료로서 유용한 시클로헥산디메탄올의 트랜스 이성질체를 종래 기술에 비해 높은 비율로 생산하는 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is intended to overcome the technical limitations of the prior art and to provide a method for producing a trans isomer of cyclohexanedimethanol, which is useful as a raw material for various polymer resins, at a higher ratio than the prior art.

본 발명의 일 구현예의 제조 방법에 따라 제조된 시클로헥산디메탄올을 이용해 고분자 수지 제품을 제조하면, 제품의 품질 측면에서 고분자 수지의 융점을 높일 수 있으며, 제품의 생산 측면에서 더 낮은 온도 조건에서 동일한 트랜스 비율의 제품을 생산할 수 있어 부반응 생성 비율을 낮출 수 있다. The production of a polymer resin product using cyclohexane dimethanol produced according to the production method of one embodiment of the present invention can increase the melting point of the polymer resin in terms of product quality, Trans-product can be produced, and the side reaction generation ratio can be lowered.

발명의 일 구현예에 따르면, 원료로서 트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99 몰%인 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 사용하여 트랜스 이성질체의 비율이 증가된 시클로헥산디메탄올을 제조할 수 있다. According to one embodiment of the invention, cyclohexanedimethanol having an increased proportion of the trans isomer can be prepared using a dialkyl cyclohexanedicarboxylate in which the ratio of the trans isomer as the starting material is 30 to 99 mol%.

본 발명의 일 구현예의 시클로헥산디메탄올의 제조 방법에 따르면 기존의 시클로헥산디메탄올의 제조 방법을 채용하되, 원료로서 트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99 몰%인 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 사용하여 생성되는 시클로헥산디메탄올의 트랜스 이성질체의 비율을 증가시킬 수 있다. According to the process for producing cyclohexanedimethanol in one embodiment of the present invention, the conventional process for producing cyclohexane dimethanol is employed, and a dialkylcyclohexanedicarboxylate in which the ratio of the trans isomer as the starting material is 30 to 99 mol% To increase the proportion of the trans isomer of cyclohexanedimethanol produced using the method.

만일 원료로 트랜스 이성질체의 비율이 30 몰% 미만인 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 사용하면 생성되는 시클로헥산디메탄올의 트랜스 이성질체의 비율이 증가되는 효과는 거의 나타나지 않는다. 그리고, 트렌스 이성질체의 비율이 99 몰%를 초과하는 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트는 공업적으로 제조가 어렵기 때문에 사용하는 것이 사실상 불가능하다. If the dialkylcyclohexanedicarboxylate having a ratio of the trans isomer as the starting material is less than 30 mol%, the effect of increasing the ratio of the trans isomer of the cyclohexanedimethanol produced is scarcely shown. The dialkylcyclohexane dicarboxylate having a ratio of the trans isomer of more than 99 mol% is industrially difficult to manufacture and therefore practically impossible to use.

트랜스 이성질체의 시클로헥산디메탄올이 보다 우세하게 생성되도록 하기 위해서는 트랜스 이성질체의 비율이 높은 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 사용하는 것이 유리하다. 이에 따라 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트로는 트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99 몰%, 바람직하게는 35 내지 99 몰%, 더욱 바람직하게는 40 내지 99 몰%인 것을 사용할 수 있다. It is advantageous to use a dialkylcyclohexanedicarboxylate with a high proportion of the trans isomer so that the trans isomeric cyclohexanedimethanol is more predominantly produced. Accordingly, as the dialkylcyclohexane dicarboxylate, the ratio of the trans isomer is from 30 to 99 mol%, preferably from 35 to 99 mol%, more preferably from 40 to 99 mol%.

상기 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 구체적인 예로는 2개의 알킬 그룹이 각각 탄소수 1 내지 12의 직쇄 알킬, 탄소수 3 내지 12의 분지쇄 알킬 및 탄소수 5 내지 12의 시클로알킬로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 화합물이 사용될 수 있다. 이 중에서도 2개의 알킬 그룹이 각각 탄소수 1 내지 4의 직쇄 알킬 및 탄소수 3 내지 4의 분지쇄 알킬 중 어느 하나인 화합물이 사용될 수 있다. 이러한 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 시클로헥산 디카르복실레이트 및 디에틸시클로헥산 디카르복실레이트 등을 들 수 있다. Specific examples of the dialkylcyclohexane dicarboxylate include any one selected from the group consisting of straight alkyl of 1 to 12 carbon atoms, branched alkyl of 3 to 12 carbon atoms, and cycloalkyl of 5 to 12 carbon atoms, Phosphorus compounds can be used. Of these, compounds in which the two alkyl groups are either straight chain alkyl of 1 to 4 carbon atoms or branched alkyl of 3 to 4 carbon atoms may be used. Specific examples of such a compound include dimethylcyclohexanedicarboxylate and diethylcyclohexanedicarboxylate.

상기 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트는 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 다양한 방법을 통해 제공될 수 있다. The dialkyl cyclohexanedicarboxylate may be provided through various methods known to those skilled in the art.

일 예로, 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트는 루테늄 지지 성형 촉매를 사용하여 디알킬 방향족 디카르복실레이트를 핵수소화함으로써 얻을 수 있다. As an example, dialkyl cyclohexanedicarboxylate can be obtained by nuclear hydrogenation of a dialkylaromatic dicarboxylate using a ruthenium supported shaping catalyst.

출발 원료인 디알킬 방향족 디카르복실레이트는 방향족 디카르복실산을 탄소수 1 내지 12의 지방족 혹은 지환족 알콜로 에스테르화하여 얻은 디에스테르 화합물일 수 있다. 이러한 디알킬 방향족 디카르복실레이트의 구체적인 예로는 디메틸 테레프탈레이트 및 디에틸 테레프탈레이트 등을 들 수 있다. The dialkyl aromatic dicarboxylate as a starting material may be a diester compound obtained by esterifying an aromatic dicarboxylic acid with an aliphatic or alicyclic alcohol having 1 to 12 carbon atoms. Specific examples of such dialkyl aromatic dicarboxylates include dimethyl terephthalate and diethyl terephthalate.

상기 루테늄 지지 성형 촉매로는 방향족 고리의 수소화 촉매로 알려진 루테늄 지지 성형 촉매의 태블릿(tablet), 펠릿(pellet), 원주형, 구형 등의 성형물이 모두 사용 가능하다. 이때, 지지체로는 알루미나, 실리카, 티타니아, 마그네시아 및/또는 지르코니아 등이 예시될 수 있다. 이러한 지지체에 지지되는 루테늄의 함량은 전체 성형 촉매 중량에 대해 0.05 내지 10 중량%로 조절될 수 있으며, 이러한 범위 내에서 경제적이며 양호한 활성을 나타내는 안정한 성형 촉매를 얻을 수 있다. 이러한 성형 촉매는 그대로 사용될 수 있지만 사용하기 전에 환원 처리 등의 적절한 활성화 처리를 통상의 방법에 따라 실시한 후 사용될 수 있다. As the ruthenium supporting forming catalyst, a tablet, a pellet, a columnar, a spherical or the like of ruthenium supported catalyst known as a catalyst for hydrogenating an aromatic ring can be used. At this time, examples of the support include alumina, silica, titania, magnesia and / or zirconia. The content of ruthenium supported on such a support can be adjusted to 0.05 to 10% by weight based on the weight of the whole shaped catalyst, and a stable shaped catalyst exhibiting economical and good activity within this range can be obtained. Such a shaped catalyst can be used as it is, but an appropriate activation treatment such as a reduction treatment before use can be carried out according to a conventional method.

디알킬 방향족 디카르복실레이트의 핵수소화 반응은 촉매를 충전한 고정상 반응 장치의 상부 또는 하부로 수소 가스와 함께 원료를 공급하는 방식에 의해 진행될 수 있다.Nuclear hydrogenation of a dialkylaromatic dicarboxylate can be carried out by feeding a raw material together with hydrogen gas to the upper or lower part of a fixed-bed reactor equipped with a catalyst.

상기 핵수소화 반응은 수소의 분압이 높을수록 용이하게 진행되므로, 핵수소화 반응의 수소 분압은 필요 이상의 특수 내압 설비가 요구되지 않는 범위 내에서 충분히 높게 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 핵수소화 반응의 수소 분압은 5 내지 100 kgf/cm2 정도로 조절될 수 있다. 또한, 상기 핵수소화 반응은 적절한 반응 속도를 나타내면서 부반응을 억제하기 위해 약 80 내지 200℃의 온도 범위에서 진행될 수 있다. Since the nuclear hydrogenation reaction proceeds more easily with a higher partial pressure of hydrogen, the hydrogen partial pressure of the nuclear hydrogenation reaction can be adjusted to a sufficiently high level within a range that does not require a special pressure resistant equipment more than necessary. Specifically, the hydrogen partial pressure of the nuclear hydrogenation reaction may be adjusted to about 5 to 100 kgf / cm 2 . In addition, the nucrohydrogenation reaction may be carried out at a temperature ranging from about 80 to 200 ° C in order to suppress the side reaction while exhibiting a proper reaction rate.

이와 같이 제조된 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트에서 트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99 몰%인 분획을 취하여 본 발명의 일 구현예에 따른 시클로헥산디메탄올의 제조 방법에 사용할 수 있다. 물론, 상기와 같이 제조된 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99몰%라면 별도의 추출 공정 없이 그대로 본 발명의 일 구현예에 따른 시클로헥산디메탄올의 제조 방법에 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 구현예에 따른 시클로헥산디메탄올의 제조 방법에 사용될 원료는 상술한 방법에 의하여만 준비되는 것은 아니며, 기존 제조 업체로부터 구매하거나 혹은 당 기술 분야에 알려진 다양한 방법을 통해 준비될 수 있다. 기존 제조 업체에서 판매하는 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 경우에는 트랜스 이성질체의 비율이 10 내지 30 몰% 정도로 낮으므로, 이성화 반응 혹은 재결정 등의 방식을 통해 트랜스 이성질체의 비율을 높여 본 발명의 일 구현예에 따른 시클로헥산디메탄올의 제조 방법의 원료로 사용될 수 있다. The fractions having a trans isomer ratio of 30 to 99 mol% in the dialkyl cyclohexane dicarboxylate thus prepared can be used in the process for producing cyclohexane dimethanol according to an embodiment of the present invention. Of course, if the ratio of the trans isomer of the dialkyl cyclohexanedicarboxylate thus prepared is 30 to 99 mol%, it can be used as a process for preparing cyclohexanedimethanol according to an embodiment of the present invention . However, the raw materials to be used in the process for producing cyclohexane dimethanol according to one embodiment of the present invention are not prepared by the above-mentioned method, but may be purchased from existing manufacturers or prepared by various methods known in the art . In the case of dialkylcyclohexane dicarboxylates sold by existing manufacturers, the proportion of trans isomers is as low as about 10 to 30 mol%, so that the proportion of trans isomers is increased through a method such as isomerization or recrystallization, Can be used as a raw material for the production method of cyclohexane dimethanol according to the embodiment.

한편, 발명의 일 구현예에 따른 시클로헥산디메탄올의 제조 방법은 고정상 연속 반응 방식 또는 현탁 촉매 방식 등 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 다양한 방식에 의해 실시될 수 있다. 이 중에서도 시클로헥산디메탄올의 생산성을 향상시키기 위해 고정상 연속 반응 방식이 채용될 수 있다. Meanwhile, the method for producing cyclohexane dimethanol according to one embodiment of the present invention can be carried out by various methods known in the technical field of the present invention such as a fixed phase continuous reaction system or a suspension catalyst system. Among these, a fixed phase continuous reaction system may be employed to improve the productivity of cyclohexane dimethanol.

도 1에 나타낸 고정상 연속식 반응 설비를 이용하여 고정상 연속 반응 방식으로 시클로헥산디메탄올을 생산할 수 있다. 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 수소화 반응은 고온 및 고압에서 진행되므로 상기 고정상 연속식 반응 설비는 고온 및 고압에 충분히 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. Cyclohexanedimethanol can be produced in a fixed phase continuous reaction system using the fixed phase continuous reaction equipment shown in FIG. Since the hydrogenation reaction of dialkyl cyclohexane dicarboxylate proceeds at a high temperature and a high pressure, the fixed phase continuous reaction system should be designed to withstand high temperatures and high pressures.

구체적으로, 상기 고정상 연속식 반응 설비는 원료를 보관하는 원료 보관 용기, 고압의 원료 및 수소 가스를 일정하게 공급할 수 있는 펌프, 촉매가 충전될 수 있는 고정상 연속식 반응기, 반응 결과 생성되는 시클로헥산디메탄올과 수소 가스를 분리하는 분리기로 구성될 수 있다. 상기 고정상 연속식 반응 설비는 필요에 따라, 반응 부산물로 발생된 알코올 등을 분리할 수 있는 2차 분리기를 구비할 수도 있다. Specifically, the fixed-bed continuous-type reaction equipment includes a raw material storage container for storing raw materials, a pump capable of constantly supplying hydrogen gas and a raw material of high pressure, a fixed-bed continuous reactor capable of charging a catalyst, a cyclohexane di And a separator for separating methanol and hydrogen gas. The fixed-bed continuous-type reaction equipment may have a secondary separator which can separate alcohol generated as a reaction by-product, if necessary.

상기 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 수소화하는 단계에서는 동을 함유하는 촉매가 사용된다. 이러한 촉매로는 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 다양한 촉매가 모두 사용 가능하며, 비제한적인 예로, 동크롬(copper chromium; CuCr)과 같은 촉매가 사용 가능하다. 이러한 촉매는 촉매 활성 향상과 촉매의 신터링(sintering) 방지를 위해 촉진제로서 바륨(Ba) 및/또는 망간(Mn) 등의 산화물을 함유할 수 있다. 또한, 촉매로는 촉매의 강도 유지를 위해 각종 바인더를 첨가하여 성형 처리한 것을 사용할 수도 있다. 상기 동을 함유하는 촉매는 반응 시작 시 급격한 발열을 억제하고 양호한 촉매 활성을 발현하기 위해 통상의 방법에 따라 예비 환원 처리된 후 사용될 수 있다.In the step of hydrogenating the dialkylcyclohexanedicarboxylate, a catalyst containing copper is used. As such a catalyst, various catalysts known in the technical field of the present invention can be used, and as a non-limiting example, a catalyst such as copper chromium (CuCr) can be used. Such a catalyst may contain an oxide such as barium (Ba) and / or manganese (Mn) as a promoter for improving catalyst activity and preventing sintering of the catalyst. As the catalyst, a catalyst obtained by adding various binders to maintain the strength of the catalyst may be used. The copper-containing catalyst may be used after preliminary reduction treatment according to a conventional method to suppress rapid heat generation at the start of the reaction and to exhibit good catalytic activity.

상기 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 수소화하는 단계는 적절한 반응 속도를 나타내며 고비점의 에스테르 화합물의 생성, 분해 반응이나 축합 반응 등의 부반응을 억제하고 이로 인해 촉매의 수명을 연장시킬 수 있도록 약 200 내지 280℃의 온도에서 진행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상술한 효과를 보다 효과적으로 담보하기 위해 상기 반응 온도는 약 200 내지 270℃ 혹은 약 200 내지 260℃로 조절될 수 있다. The step of hydrogenating the dialkylcyclohexanedicarboxylate exhibits an appropriate reaction rate and is effective in suppressing the side reactions such as formation of a high boiling point ester compound, decomposition reaction or condensation reaction and thereby prolonging the lifetime of the catalyst. Lt; RTI ID = 0.0 > 280 C. < / RTI > More specifically, the reaction temperature may be adjusted to about 200 to 270 ° C or about 200 to 260 ° C to more effectively ensure the above-mentioned effects.

상기 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 수소화 반응은 수소의 분압이 높을수록 용이하게 진행되므로, 수소화 반응의 수소 분압은 필요 이상의 특수 내압 설비가 요구되지 않는 범위 내에서 충분히 높게 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 수소화 반응의 수소 분압은 150 내지 300 kgf/cm2 정도로 조절될 수 있다. 만일 상기 수소화 반응의 수소 분압이 상술한 범위 미만이면 실용적인 반응 속도를 나타내는 것이 곤란하고, 고비점의 에스테르 화합물이 생성되어 촉매의 수명이 짧아지는 문제가 발생될 수 있다. 그리고, 상기 수소화 반응의 수소 분압이 상술한 범위를 초과하면 특수한 내압 설비가 필요하게 되어 경제적이지 못하다. 보다 경제적으로 부반응 없이 시클로헥산디메탄올을 제조하기 위해, 상기 수소화 반응의 수소 분압은 200 내지 250 kgf/cm2 정도로 조절될 수 있다. 이러한 수소화 반응이 진행되는 반응기의 압력은 수소 분압에 원료 및 생성물의 분압 및 부수적으로 생성되는 메탄 가스 등의 분압이 더해진 압력이지만, 수소의 압력이 매우 높기 때문에 원료, 생성물 및 그 외 가스의 분압은 거의 무시할 수 있는 수준이다. 따라서, 반응기의 압력은 실질적으로 수소 압력과 동일하다고 할 수 있다. Since the hydrogenation reaction of the dialkylcyclohexane dicarboxylate proceeds easily with a higher partial pressure of hydrogen, the hydrogen partial pressure of the hydrogenation reaction can be adjusted to a sufficiently high level within a range in which a special pressure resistant equipment is not required. Specifically, the hydrogen partial pressure of the hydrogenation reaction may be adjusted to about 150 to 300 kgf / cm 2 . If the hydrogen partial pressure of the hydrogenation reaction is less than the above-mentioned range, it is difficult to exhibit a practical reaction rate, and a high boiling point ester compound may be generated and the life of the catalyst may be shortened. If the hydrogen partial pressure of the hydrogenation reaction exceeds the above-mentioned range, special pressure-resistant equipment becomes necessary, which is not economical. In order to produce cyclohexanedimethanol without side reactions more economically, the hydrogen partial pressure of the hydrogenation reaction can be adjusted to about 200 to 250 kgf / cm 2 . The pressure of the reactor in which the hydrogenation reaction progresses is a pressure in which hydrogen partial pressure is added to the partial pressure of the raw material and the product and the partial pressure of methane gas or the like generated incidentally. However, since the hydrogen pressure is very high, the partial pressures of the raw materials, It is almost negligible. Thus, the pressure of the reactor can be said to be substantially equal to the hydrogen pressure.

상기 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트는 통상 액체이기 때문에 이의 수소화 반응에는 반응 용매가 필요하지 않다. 다만, 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 융점이 높아 취급이 곤란하거나 혹은 반응열의 제거를 용이하게 하기 위해 적당한 용매가 사용될 수 있다. Since the dialkylcyclohexanedicarboxylate is usually a liquid, a reaction solvent is not required for its hydrogenation reaction. However, since the dialkylcyclohexanedicarboxylate has a high melting point, it may be difficult to handle, or a suitable solvent may be used in order to facilitate removal of the heat of reaction.

상기 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 수소화하는 단계는 촉매를 충전한 고정상 연속식 반응기의 상부 혹은 하부로 수소 가스와 함께 원료를 공급하여 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 수소화 반응시킬 수 있다. The step of hydrogenating the dialkylcyclohexanedicarboxylate can be carried out by hydrogenating the dialkylcyclohexanedicarboxylate by feeding a raw material together with hydrogen gas to the upper or lower portion of the fixed-bed continuous reactor packed with the catalyst.

이때, 상기 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 송액 송도(F/V; F는 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트의 공급속도(L/hr)를 나타내고, V는 반응기의 촉매상의 용적(L)를 나타낸다)는 0.1 내지 5/hr의 범위로 조절될 수 있다. (F / V; F represents the feeding rate (L / hr) of the dialkyl cyclohexane dicarboxylate; V represents the volume (L) of the catalyst in the reactor; ) Can be adjusted in the range of 0.1 to 5 / hr.

그리고, 수소 가스의 공급 속도는 반응 조건 하에서의 공탑선 속도로 5 내지 30 cm/sec의 범위로 조절될 수 있다. 본 명세서에서 공탑선 속도는 일반적으로 받아들여지고 있는 의미를 가지고, 단탑식 반응기의 경우 수소 가스의 유량(cm3/sec)을 튜브형 또는 통형 반응기의 단면적(cm2)으로 나눈 값으로 정의되고, 멀티 튜브형 반응기의 경우 수소 가스의 유량(cm3/sec)을 복수 튜브의 총 단면적(cm2)으로 나눈 값으로 정의된다. The supply rate of the hydrogen gas can be adjusted in the range of 5 to 30 cm / sec at the freeboard line speed under the reaction conditions. In the present specification, the common-line speed has a generally accepted meaning and is defined as the value obtained by dividing the flow rate (cm 3 / sec) of the hydrogen gas in the case of a single-column reactor by the cross-sectional area (cm 2 ) of the tubular or tubular reactor, In the case of a tubular reactor, it is defined as a value obtained by dividing the flow rate (cm 3 / sec) of the hydrogen gas by the total cross-sectional area (cm 2 ) of the plurality of tubes.

상술한 범위의 속도로 수소 가스와 원료를 공급함으로써 수소화 반응의 속도를 적절한 수준으로 조절하고, 부산물의 생성을 효과적으로 억제하여 촉매의 수명을 연장하며, 촉매의 활성, 강도 및 내구성도 양호한 수준으로 유지하면서 경제적으로 수소화 반응을 진행할 수 있다. By controlling the rate of the hydrogenation reaction to an appropriate level by supplying the hydrogen gas and the raw material at the above-mentioned range, it is possible to effectively suppress the production of by-products to prolong the lifetime of the catalyst and maintain the activity, strength and durability of the catalyst at a satisfactory level The hydrogenation reaction can be carried out economically.

이와 같이 높은 트렌스 이성질체의 비율을 갖는 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 수소화하여 높은 트렌스 이성질체의 비율을 갖는 시클로헥산디메탄올을 제공할 수 있다. 이러한 선택적 구조를 가지는 시클로헥산디메탄올은 다양한 고분자의 공단량체로 사용되어 원하는 물성을 개선하는데 유용하게 사용될 것으로 기대된다. The dialkylcyclohexanedicarboxylate having such a high proportion of the trans isomer can be hydrogenated to provide cyclohexanedimethanol having a high proportion of the trans isomer. Cyclohexanedimethanol having such an optional structure is expected to be useful as a comonomer for various polymers to improve desired physical properties.

본 발명의 일 구현예의 시클로헥산디메탄올의 제조 방법에 따르면, 적은 에너지를 이용하여 고효율로 시클로헥산디메탄올의 트랜스 이성질체를 우세하게 생성할 수 있다. According to the method for producing cyclohexanedimethanol in one embodiment of the present invention, a trans isomer of cyclohexanedimethanol can be predominantly produced with high efficiency using a small energy.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 시클로헥산디메탄올의 제조 방법을 실시할 수 있는 고정상 연속식 반응 설비를 모식적으로 나타낸 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a fixed-bed continuous reactor capable of carrying out the process for producing cyclohexanedimethanol according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. However, this is provided as an example of the invention, and the scope of the invention is not limited thereto in any sense.

비교예Comparative Example 1:  One: 시클로헥산디메탄올의Cyclohexanedimethanol 제조 Produce

시클로헥산디메탄올을 제조하기 위해 도 1과 같은 고정상 연속식 반응 설비가 이용되었다. 상기 고정상 연속식 반응 설비는 원료를 보관하는 원료 보관 용기, 고압의 원료 및 수소를 공급하는 펌프, 동크롬(copper chromium; CuCr) 촉매로 충전된 고정상 연속식 반응기, 시클로헥산디메탄올과 수소를 분리하는 분리기로 구성된다. 이러한 고정상 연속식 반응 설비를 이용하여 하기 표 1에 기재된 조건 하에서 트랜스 이성질체의 비율이 20 몰%인 1,4-디메틸 시클로헥산 디카르복실레이트를 수소화하여 시클로헥산디메탄올을 생성하였다. In order to produce cyclohexanedimethanol, a fixed phase continuous reaction equipment as shown in Fig. 1 was used. The fixed-bed continuous-type reaction equipment includes a raw material storage container for storing raw materials, a pump for supplying high-pressure raw material and hydrogen, a fixed bed continuous reactor packed with copper chromium (CuCr) catalyst, a cyclohexanedimethanol- . Using this fixed-bed continuous reaction equipment, 1,4-dimethylcyclohexanedicarboxylate having a trans isomer ratio of 20 mol% was hydrogenated under the conditions shown in Table 1 to produce cyclohexanedimethanol.

비교예Comparative Example 2:  2: 시클로헥산디메탄올의Cyclohexanedimethanol 결정화 공정 Crystallization process

트랜스 이성질체의 비율이 67 몰%인 시클로헥산디메탄올을 40℃의 온도에서 2 시간 동안 결정화하여 트랜스 이성질체의 비율이 94 몰%인 시클로헥산디메탄올을 얻었다. 그러나, 위 결정화 공정의 수율은 23%로 나타나 트랜스 이성질체의 비율이 높은 시클로헥산디메탄올의 얻기 위해 상업적으로 적용하기 어렵다는 것을 확인할 수 있었다. Cyclohexanedimethanol having a ratio of trans isomers of 67 mol% was crystallized at a temperature of 40 DEG C for 2 hours to obtain cyclohexanedimethanol having a trans isomer ratio of 94 mol%. However, the yield of the stoichiometric crystallization process was 23%, confirming that it was difficult to apply commercially to obtain cyclohexanedimethanol having a high ratio of trans isomers.

실시예Example 1:  One: 시클로헥산디메탄올의Cyclohexanedimethanol 제조 Produce

트랜스 이성질체의 비율이 60 몰%인 1,4-디메틸 시클로헥산 디카르복실레이트를 비교예 1과 동일한 조건에서 수소화하여 시클로헥산디메탄올을 생성하였다.1,4-dimethylcyclohexanedicarboxylate having a trans isomer ratio of 60 mol% was hydrogenated under the same conditions as in Comparative Example 1 to produce cyclohexanedimethanol.

실시예Example 2:  2: 시클로헥산디메탄올의Cyclohexanedimethanol 제조 Produce

트랜스 이성질체의 비율이 50 몰%인 1,4-디메틸 시클로헥산 디카르복실레이트를 비교예 1과 동일한 조건에서 수소화하여 시클로헥산디메탄올을 생성하였다.1,4-dimethylcyclohexanedicarboxylate in which the ratio of the trans isomer was 50 mol% was hydrogenated under the same conditions as in Comparative Example 1 to produce cyclohexanedimethanol.

실시예Example 3:  3: 시클로헥산디메탄올의Cyclohexanedimethanol 제조 Produce

트랜스 이성질체의 비율이 40 몰%인 1,4-디메틸 시클로헥산 디카르복실레이트를 비교예 1과 동일한 조건에서 수소화하여 시클로헥산디메탄올을 생성하였다.1,4-dimethylcyclohexanedicarboxylate having a trans isomer ratio of 40 mol% was hydrogenated under the same conditions as in Comparative Example 1 to produce cyclohexanedimethanol.

시험예Test Example : : 시클로헥산디메탄올의Cyclohexanedimethanol 구조 확인 Structure verification

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 시클로헥산디메탄올의 구조는 가스 크로마토그래피(gas chromatography)를 통해 확인하였다. 그리고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. The structures of cyclohexanedimethanol prepared according to the above Examples and Comparative Examples were confirmed by gas chromatography. The results are shown in Table 1.

원료의 트렌스 이성질체 비율The ratio of the trans isomer of the raw material 촉매catalyst 반응
온도
reaction
Temperature
반응압력
[kgf/cm2]
Reaction pressure
[kgf / cm 2 ]
공탑선 속도의 수소 가스 공급 속도Hydrogen gas supply rate at full tower speed CHDM의 트랜스 이성질체 비율Trans isomer ratio of CHDM
비교예 1Comparative Example 1 20 몰%20 mol% CuCrCuCr 210℃210 ℃ 203.9203.9 7 cm/sec7 cm / sec 65 몰%65 mol% 실시예 1Example 1 60 몰%60 mol% CuCrCuCr 210℃210 ℃ 203.9203.9 7 cm/sec7 cm / sec 72 몰%72 mol% 실시예 2Example 2 50 몰%50 mol% CuCrCuCr 210℃210 ℃ 203.9203.9 7 cm/sec7 cm / sec 70 몰%70 mol% 실시예 3Example 3 40 몰%40 mol% CuCrCuCr 210℃210 ℃ 203.9203.9 7 cm/sec7 cm / sec 67 몰%67 mol%

Claims (5)

트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99 몰%인 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 수소화하는 단계를 포함하는 시클로헥산디메탄올의 제조 방법.
Hydrogenating a dialkylcyclohexanedicarboxylate having a trans isomer ratio of from 30 to 99 mol%.
제 1 항에 있어서, 상기 수소화 단계는 트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99 몰%인 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 200 내지 280℃에서 수소화하는, 시클로헥산디메탄올의 제조 방법.
The process according to claim 1, wherein the hydrogenation step comprises hydrogenating the dialkylcyclohexanedicarboxylate having a ratio of the trans isomer of from 30 to 99 mol% at 200 to 280 캜.
제 1 항에 있어서, 상기 수소화 단계는 트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99 몰%인 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 150 내지 300 kgf/cm2의 수소 압력 하에서 수소화하는, 시클로헥산디메탄올의 제조 방법.
The process according to claim 1, wherein the hydrogenation step comprises hydrogenating the dialkylcyclohexanedicarboxylate having a ratio of the trans isomer of from 30 to 99 mol% under a hydrogen pressure of from 150 to 300 kgf / cm 2 to produce cyclohexanedimethanol Way.
제 1 항에 있어서, 상기 수소화 단계는 트랜스 이성질체의 비율이 30 내지 99 몰%인 디알킬 시클로헥산 디카르복실레이트를 공탑선 속도의 수소 가스 공급 속도가 5 내지 30 cm/sec인 조건 하에서 수소화하는, 시클로헥산디메탄올의 제조 방법.
The process according to claim 1, wherein the hydrogenation step comprises hydrogenating the dialkylcyclohexanedicarboxylate having a ratio of the trans isomer of from 30 to 99 mol% at a hydrogen gas feed rate of from 5 to 30 cm / sec , Cyclohexanedimethanol.
제 1 항에 있어서, 상기 수소화 단계는 동을 함유하는 촉매 하에서 진행되는, 시클로헥산디메탄올의 제조 방법.
The process according to claim 1, wherein the hydrogenation step proceeds under a catalyst containing copper.
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