KR20200064619A - A Method for Manufacturing Dialkyl Terephthalate-based Composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 환류되어 다시 반응기로 투입되는 1차 알코올과 이전 공정에서 사용되지 않은 미반응 알코올의 온도를 제어함으로써 추가적인 가열에 소모되는 에너지를 줄여 경제적인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a dialkyl terephthalate-based composition, specifically, energy consumed for additional heating by controlling the temperature of primary alcohol that is refluxed and fed back into the reactor and unreacted alcohol that has not been used in the previous process. It relates to a method for producing an economical dialkyl terephthalate-based composition by reducing the.
프탈레이트계 가소제는 세계 가소제 시장의 92%를 차지하고 있으며(Mustafizur Rahman and Christopher S.Brazel "The plasticizer market: an assessment of traditional plasticizers and research trends to meet new challenges" Progress in Polymer Science 2004, 29, 1223-1248 참고), 주로 폴리염화비닐(이하, PVC라 함)에 유연성, 내구성, 내한성 등을 부여하고 용융 시 점도를 낮추어 가공성을 개선하기 위하여 사용되는 첨가물로서, PVC에 다양한 함량으로 투입되어 단단한 파이프와 같은 경질 제품에서부터 부드러우면서도 잘 늘어나 식품 포장재 및 혈액백, 바닥재 등에 사용될 수 있는 연질 제품에 이르기까지 그 어떤 재료보다도 실생활과 밀접한 연관성을 갖으며 인체와의 직접적인 접촉이 불가피한 용도로 널리 사용되고 있다.Phthalate plasticizers account for 92% of the global plasticizer market (Mustafizur Rahman and Christopher S.Brazel "The plasticizer market: an assessment of traditional plasticizers and research trends to meet new challenges" Progress in Polymer Science 2004, 29, 1223-1248 Note), mainly used to improve the processability by giving flexibility, durability, cold resistance, etc. to polyvinyl chloride (hereinafter referred to as PVC) and lowering the viscosity during melting. From hard products to soft, yet stretchable, soft products that can be used for food packaging, blood bags, flooring, etc., it has a close connection with real life than any other material and is widely used for direct contact with the human body.
그러나 프탈레이트계 가소제의 PVC와 상용성 및 뛰어난 연질 부여성에도 불구하고, 최근 프탈레이트계 가소제가 함유된 PVC 제품의 실생활 사용 시 제품 외부로 조금씩 유출되어 내분비계 장애(환경호르몬) 추정 물질 및 중금속 수준의 발암 물질로 작용할 수 있다는 유해성 논란이 제기되고 있다(N. R. Janjua et al. "Systemic Uptake of Diethyl Phthalate, Dibutyl Phthalate, and Butyl Paraben Following Whole-body Topical Application and Reproductive and Thyroid Hormone Levels in Humans" Environmental Science and Technology 2008, 42, 7522-7527 참조). 특히, 1960년대 미국에서 프탈레이트계 가소제 중 그 사용량이 가장 많은 디에틸헥실 프탈레이트(di-(2-ethylhexyl) phthalate, DEHP)가 PVC 제품외부로 유출된다는 보고가 발표된 이후로 1990년대에 들어 환경호르몬에 대한 관심이 더해져 프탈레이트계 가소제의 인체 유해성에 대한 다양한 연구를 비롯하여 범 세계적인 환경규제가 이루어지기 시작하였다.However, despite its compatibility with PVC and phthalate-based plasticizers, and excellent softness, recently, PVC products containing phthalate-based plasticizers leaked little by little to the outside of the product, resulting in endocrine system disorders (environmental hormone) and heavy metal levels. Controversy has been raised about the potential to act as a carcinogen (NR Janjua et al. "Systemic Uptake of Diethyl Phthalate, Dibutyl Phthalate, and Butyl Paraben Following Whole-body Topical Application and Reproductive and Thyroid Hormone Levels in Humans" Environmental Science and Technology 2008, 42, 7522-7527). In particular, the environmental hormone was introduced in the 1990s after reports of di-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), which is the most used phthalate plasticizer in the United States, leaked outside PVC products in the 1960s. With increasing interest in phthalate-based plasticizers, global environmental regulations have started to be implemented, including various studies on human health hazards.
이에 많은 연구진들은 프탈레이트계 가소제 유출로 인한 환경호르몬 문제 및 환경규제에 대응하고자, 프탈레이트계 가소제 제조시 사용되는 무수프탈산이 배제된 새로운 비프탈레이트계 대체 가소제를 개발하거나 프탈레이트계 가소제의 유출을 억제하여 인체 위해성을 현저히 줄임은 물론 환경기준에도 부합할 수 있는 유출억제 기술을 개발하고자 연구를 진행해 나가고 있다.In response, many researchers have developed a new non-phthalate-based alternative plasticizer that eliminates phthalic anhydride used in the production of phthalate-based plasticizers or suppresses the outflow of phthalate-based plasticizers to counter environmental hormone problems and environmental regulations caused by phthalate-based plasticizer spills. Research is underway to develop a spill control technology that can significantly reduce risks and meet environmental standards.
한편, 비프탈레이트계 가소제로서, 테레프탈레이트계 가소제는 프탈레이트계 가소제와 물성적인 측면에서 동등 수준일 뿐만 아니라, 환경적 문제에서 자유로운 물질로 각광 받고 있으며, 다양한 종류의 테레프탈레이트계 가소제가 개발되고 있는 실정이며, 물성이 우수한 테레프탈레이트계 가소제를 개발하는 연구는 물론 이러한 테레프탈레이트계 가소제를 제조하기 위한 설비에 관한 연구도 활발하게 진행되고 있으며, 공정 설계의 측면에서 보다 효율적이고 경제적이며 간소한 공정의 설계가 요구되고 있다.On the other hand, as a non-phthalate-based plasticizer, terephthalate-based plasticizers are not only at the same level in terms of physical properties as phthalate-based plasticizers, but are also in the spotlight as materials free from environmental problems, and various types of terephthalate-based plasticizers are being developed. In addition, research on developing terephthalate-based plasticizers having excellent physical properties as well as research on facilities for manufacturing such terephthalate-based plasticizers has been actively conducted, and more efficient, economical and simple process design in terms of process design Is required.
대표적인 테레프탈레이트계 가소제로는 디부틸 테레프탈레이트가 있으며, 디부틸 테레프탈레이트는 디옥틸 테레프탈레이트와 부틸 알코올을 에스터 교환 반응시켜 제조하고, 상기 디옥틸 테레프탈레이트는 테레프탈산과 옥탄올을 에스터화 반응시켜 제조하는 것이 일반적이다. 다만, 상기 디옥틸 테레프탈레이트의 제조 공정에서 생성되는 생성물인 물과, 반응물인 옥탄올은 에스터화 반응이 수행되는 온도에서 쉽게 증발한다는 문제점이 있었으며, 이를 해결하기 위하여 종래의 기술은 과량의 옥탄올을 사용하고, 증발된 옥탄올을 환류시켜 다시 반응기로 투입함과 동시에, 공정 시작 단계에서 이전 공정에서 사용하고 남은 미반응 옥탄올 또한 투입하여 사용하였다. 한편, 이러한 종래의 기술에서는 반응 중 증발된 옥탄올과 이전 공정에서 사용되지 않은 미반응 옥탄올을 다시 반응기로 투입하기 위해 옥탄올을 응축시켜야 하였는데, 응축 과정에서 과냉각된 이후에 다시 투입되는 옥탄올은 다시 가열되어야만 에스터화 반응이 수행될 수 있어 이중으로 에너지가 소모되는 문제점이 있다.Representative terephthalate plasticizers include dibutyl terephthalate, dibutyl terephthalate is prepared by transesterification of dioctyl terephthalate and butyl alcohol, and the dioctyl terephthalate is prepared by esterifying terephthalic acid and octanol. It is common to do. However, there is a problem that water, a product produced in the manufacturing process of the dioctyl terephthalate, and octanol, a reactant, are easily evaporated at a temperature at which the esterification reaction is performed. Was used, and refluxed octanol was introduced into the reactor again, and at the beginning of the process, the unreacted octanol remaining from the previous process was also used. On the other hand, in this conventional technique, the octanol evaporated during the reaction and the unreacted octanol, which was not used in the previous process, had to be condensed to input the octanol back into the reactor. Since the esterification reaction can be performed only when the silver is heated again, there is a problem in that energy is consumed.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다시 투입되는 미반응 알코올과 환류 알코올의 과냉각을 줄임으로써, 에너지적으로 경제적인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by reducing the supercooling of unreacted alcohol and reflux alcohol to be re-introduced, to provide an energy-efficient method for producing a dialkyl terephthalate-based composition.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 테레프탈산 및 탄소수가 7 내지 10인 1차 알코올을 반응기에 유입시키고 에스터화 반응시켜 알킬기의 탄소수가 7 내지 10인 디알킬 테레프탈레이트 및 물을 생성하는 단계(S1); 상기 반응 도중에 기화된 알코올 및 물 중에서, 응축 및 층분리를 통해 알코올을 선택적으로 분리하여 반응기로 재투입하는 단계(S2); 상기 반응이 종료된 후에 물 및 미반응한 상기 1차 알코올을 추출하는 단계(S3); 및 추출된 물 및 미반응 1차 알코올 중에서, 응축 및 층분리를 통해 미반응 1차 알코올을 선택적으로 분리하여 반응기로 재투입하는 단계(S4); 를 포함하며, 상기 S2 단계는 S1 단계가 수행되는 도중에 간헐적 또는 연속적으로 수행되고, 상기 S2 또는 S4 단계에서 반응기로 재투입되는 알코올의 온도는 60 내지 95℃로 제어되는 것인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a step of generating dialkyl terephthalate and water having 7 to 10 carbon atoms of an alkyl group by introducing terephthalic acid and a primary alcohol having 7 to 10 carbon atoms into a reactor and performing an esterification reaction (S1). ); In the alcohol and water vaporized during the reaction, the step of selectively separating the alcohol through condensation and layer separation to re-enter the reactor (S2); Extracting water and unreacted primary alcohol after the reaction is completed (S3); And, among the extracted water and unreacted primary alcohol, selectively unreacted primary alcohol through condensation and layer separation to re-enter the reactor (S4); Including, wherein the step S2 is performed intermittently or continuously while the step S1 is performed, and the temperature of the alcohol re-introduced into the reactor in the step S2 or S4 is controlled to be 60 to 95° C. The dialkyl terephthalate system Provides a method for preparing the composition.
본 발명의 제조방법에서는 종래의 제조방법보다 상대적으로 높은 온도의 알코올이 환류 및 재사용되기 때문에, 반응을 위한 온도 상승에 소모되는 에너지가 적어 경제적이다.In the manufacturing method of the present invention, since alcohol having a relatively higher temperature is refluxed and reused than the conventional manufacturing method, it is economical because less energy is consumed to increase the temperature for the reaction.
도 1은 본 발명의 실시예의 제조방법을 간략화한 도이다.1 is a simplified diagram of a manufacturing method of an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.
본 발명은 테레프탈산 및 탄소수가 7 내지 10인 1차 알코올을 반응기에 유입시키고 에스터화 반응시켜 알킬기의 탄소수가 7 내지 10인 디알킬 테레프탈레이트 및 물을 생성하는 단계(S1);The present invention is a step of generating a dialkyl terephthalate and water having 7 to 10 carbon atoms of an alkyl group by introducing terephthalic acid and a primary alcohol having 7 to 10 carbon atoms into a reactor and performing an esterification reaction (S1);
상기 반응 도중에 기화된 알코올 및 물 중에서, 응축 및 층분리를 통해 알코올을 선택적으로 분리하여 반응기로 재투입하는 단계(S2);In the alcohol and water vaporized during the reaction, the step of selectively separating the alcohol through condensation and layer separation to re-enter the reactor (S2);
상기 반응이 종료된 후에 물 및 미반응한 상기 1차 알코올을 추출하는 단계(S3); 및Extracting water and unreacted primary alcohol after the reaction is completed (S3); And
추출된 물 및 미반응 1차 알코올 중에서, 응축 및 층분리를 통해 미반응 1차 알코올을 선택적으로 분리하여 반응기로 재투입하는 단계(S4); 를 포함하며,A step of selectively separating unreacted primary alcohol through condensation and layer separation from the extracted water and unreacted primary alcohol and re-injecting it into the reactor (S4); It includes,
상기 S2 단계는 S1 단계가 수행되는 도중에 간헐적 또는 연속적으로 수행되고,The step S2 is performed intermittently or continuously while the step S1 is performed,
상기 S2 또는 S4 단계에서 반응기로 재투입되는 알코올의 온도는 60 내지 95℃로 제어되는 것인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법을 제공한다.Provided is a method for preparing a dialkyl terephthalate-based composition in which the temperature of the alcohol re-entered into the reactor in the step S2 or S4 is controlled to 60 to 95°C.
이하에서, 본 발명의 제조방법을 단계별로 자세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in detail step by step.
본 발명의 제조방법은 테레프탈산 및 탄소수가 7 내지 10인 1차 알코올을 반응기에 유입시키고 에스터화 반응시켜 알킬기의 탄소수가 7 내지 10인 디알킬 테레프탈레이트 및 물을 생성하는 단계(S1)를 포함한다.The manufacturing method of the present invention includes the step (S1) of introducing dialkyl terephthalate and water having 7 to 10 carbon atoms of the alkyl group by introducing terephthalic acid and primary alcohol having 7 to 10 carbon atoms into the reactor and performing an esterification reaction. .
상기 S1 단계는 반응기에 반응물인 테레프탈산과 탄소수가 7 내지 10인 1차 알코올을 투입하고, 반응시켜 생성물인 알킬기의 탄소수가 7 내지 10인 디알킬 테레프탈레이트 화합물을 얻는 단계이다.The step S1 is a step in which a reactant terephthalic acid and a primary alcohol having 7 to 10 carbon atoms are introduced into a reactor and reacted to obtain a dialkyl terephthalate compound having 7 to 10 carbon atoms of the product alkyl group.
상기 S1 단계의 에스터화 반응은 하기 반응식 1과 같이 진행될 수 있다: The esterification reaction of step S1 may be performed as shown in Scheme 1 below:
[반응식 1][Scheme 1]
. .
상기 반응식 1에서, R1는 탄소수가 7 내지 10인 1가 탄화수소기일 수 있다. 상기 에스터화 반응은 산 촉매 또는 금속 촉매 하에서 진행될 수 있고, 촉매가 사용되는 경우 반응시간이 단축될 수 있다.In Reaction Scheme 1, R 1 may be a monovalent hydrocarbon group having 7 to 10 carbon atoms. The esterification reaction may be carried out under an acid catalyst or a metal catalyst, and when the catalyst is used, the reaction time may be shortened.
상기 산 촉매로는 황산, 메탄설폰산 또는 p-톨루엔설폰산 등이 사용될 수 있으며, 금속 촉매로는 유기금속 촉매, 금속 산화물 촉매, 금속염 촉매 또는 금속 자체가 사용될 수 있고, 상기 금속 촉매의 금속 성분으로는 주석, 티탄, 지르코늄 등이 사용될 수 있으며, 티탄을 사용하는 것이 바람직하다. Sulfuric acid, methanesulfonic acid or p-toluenesulfonic acid may be used as the acid catalyst, and an organometallic catalyst, metal oxide catalyst, metal salt catalyst or metal itself may be used as the metal catalyst, and the metal component of the metal catalyst As tin, titanium, zirconium, etc. may be used, and it is preferable to use titanium.
상기 촉매는 이후에 촉매 중화 단계를 필요로 하는 촉매일 수 있으며, 상기 촉매 중화 단계는 본 발명의 제조방법이 모두 수행된 이후에 수행될 수 있다. 상기 촉매 중화는 소다회 또는 가성소다 수용액을 사용하여 수행될 수 있으며, 바람직하게는 소다회를 사용하여 수행되는 것일 수 있다.The catalyst may be a catalyst that requires a catalyst neutralization step afterwards, and the catalyst neutralization step may be performed after all the production methods of the present invention are performed. The catalyst neutralization may be performed using an aqueous soda ash or caustic soda solution, and preferably may be performed using soda ash.
상기 에스터화 반응의 생성물로 알킬의 탄소수가 7 내지 10인 디알킬 테레프탈레이트가 생성되며, 부산물로 물이 생성된다. 상기 물은 반응 도중에 증발되고 이후 S2 단계에서 배출된다. As a product of the esterification reaction, dialkyl terephthalate having 7 to 10 carbon atoms is produced, and water is produced as a by-product. The water is evaporated during the reaction and then discharged in step S2.
상기 에스터화 반응은 185 내지 220℃의 온도에서 진행될 수 있으며, 바람직하게는 185 내지 215℃, 더욱 바람직하게는 185 내지 210℃의 온도에서 진행될 수 있다. 따라서 S1 단계는 입액 후에 반응기의 온도를 상승시키는 승온 단계를 포함할 수 있다. The esterification reaction may be performed at a temperature of 185 to 220°C, preferably at a temperature of 185 to 215°C, more preferably at a temperature of 185 to 210°C. Therefore, the step S1 may include a temperature increase step of raising the temperature of the reactor after the deposit.
이와 같이 높은 온도에서 에스터화 반응이 수행될 경우, 반응에 필요한 H+ 이온의 형성이 용이할 수 있고, 반응 결과 생성되는 물이 증발하여 에스터화 반응의 화학 평형이 정반응 방향으로 이동하여 생성물의 최종 수득률이 높아질 수 있다는 이점이 있다. 반응기의 온도가 185℃ 보다 낮을 경우, 상술한 고온 반응의 기술적 이점이 충분히 나타나지 않을 수 있고, 온도가 220℃ 보다 높을 경우, 물 뿐만 아니라, 반응물인 탄소수가 7 내지 10인 1차 알코올이 지나치게 많이 증발함에 따라 반응물의 농도가 떨어져 반응 진행이 어려울 수 있다.When the esterification reaction is performed at such a high temperature, formation of H + ions necessary for the reaction may be easy, and water generated as a result of the reaction evaporates, and the chemical equilibrium of the esterification reaction moves in the positive reaction direction to finalize the product. There is an advantage that the yield can be high. When the temperature of the reactor is lower than 185°C, the technical advantages of the above-described high temperature reaction may not be sufficiently exhibited, and when the temperature is higher than 220°C, not only water, but also primary alcohols having 7 to 10 carbon atoms as reactants are excessively large. As it evaporates, the concentration of reactants may drop and reaction progress may be difficult.
상기 반응에 사용되는 반응기는 회분식 반응기일 수 있다. The reactor used for the reaction may be a batch reactor.
환류 단계(S2 단계)Reflux stage (S2 stage)
본 발명의 제조방법은 상기 반응 도중에 기화된 알코올 및 물 중에서, 응축 및 층분리를 통해 알코올을 선택적으로 분리하여 반응기로 재투입하는 단계(S2)를 포함한다.The manufacturing method of the present invention includes the step (S2) of re-injection into the reactor by selectively separating the alcohol through condensation and layer separation in alcohol and water vaporized during the reaction.
상기 S2 단계에서는 물과 알코올의 혼합 기체를 응축시킨 후에, 층을 분리하여 알코올만을 반응기로 재투입할 수 있다. 상기 S2 단계는 S1 단계가 수행되는 도중에 간헐적 또는 연속적으로 수행될 수 있다. In step S2, after condensing the mixed gas of water and alcohol, the layers are separated and only alcohol can be re-introduced into the reactor. The step S2 may be performed intermittently or continuously while the step S1 is performed.
상기 S1 단계에서 설명한 바와 같이, 일반적으로 185℃ 이상의 높은 온도에서 진행되는 디알킬 테레프탈레이트계 조성물 제조 공정에서는 부산물인 물뿐만 아니라, 반응물인 알코올도 함께 증발하는 문제가 있어, 통상적으로는 테레프탈산에 비해 과량의 알코올을 사용하고, 증발된 물과 알코올을 응축시킨 후 알코올만을 분리하여 다시 반응기로 환류시키는 방안으로 공정의 경제성을 확보하였다. As described in step S1, in the process of preparing a dialkyl terephthalate-based composition, which is generally performed at a high temperature of 185° C. or higher, there is a problem of evaporating not only water as a by-product, but also alcohol as a reactant, compared to terephthalic acid. The process economy was secured by using excess alcohol, condensing the evaporated water and alcohol, and then separating only the alcohol and refluxing it back to the reactor.
그러나 상기 방안 역시 응축 및 분리되어 반응기로 재투입되는 알코올이 응축 단계에서 과냉각되기 때문에, 알코올의 온도를 다시 높이기 위해 추가적으로 에너지가 소모되는 또 다른 문제점이 있다. 이러한 불필요한 에너지의 손실은 전체 공정의 크기가 증가할수록, 다시 가열하여야 하는 알코올의 양이 많아지기 때문에 더욱 증가하며, 따라서 공정의 경제성을 위해서는 반드시 최소화하여야 하는 부분이다.However, since the above method also condenses and separates and the alcohol that is re-entered into the reactor is supercooled in the condensation step, there is another problem that additional energy is consumed in order to increase the temperature of the alcohol again. The loss of unnecessary energy increases more as the size of the entire process increases, and the amount of alcohol to be heated again increases, so it is a part that must be minimized for economic efficiency of the process.
이에 본 발명의 발명자들은 응축 및 분리되어 반응기로 재투입되는 알코올의 온도를 미리 적절한 범위로 제어한 후 반응기에 투입함으로써 알코올을 추가적으로 가열하기 위해 소모되는 에너지를 최소화할 수 있는 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법을 제안하고자 한다.Accordingly, the inventors of the present invention control the temperature of the alcohol that is condensed and separated and re-entered into the reactor in advance to a suitable range, and then input to the reactor to dialkyl terephthalate-based composition capable of minimizing the energy consumed to further heat the alcohol I would like to propose a manufacturing method of.
구체적으로, 본 발명의 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법 중 상기 S2 단계에서 반응기로 재투입되는 알코올의 온도는 60 내지 95℃로 제어되는 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 70 내지 95℃로 제어되는 것일 수 있다. 상기 온도가 이보다 낮을 경우, 알코올을 다시 가열하기 위해 사용되는 에너지의 감소량이 지나치게 적어 본 발명의 기술적 이점이 없고, 이보다 높을 경우에는 알코올의 응축이 제대로 되지 않고, 응축 후의 물 및 알코올의 층 분리가 명확하지 않아, 물과 알코올의 분리 및 알코올의 재투입이 어렵다는 문제점이 있다. Specifically, in the method for preparing the dialkyl terephthalate-based composition of the present invention, the temperature of the alcohol re-introduced into the reactor in step S2 may be controlled to 60 to 95°C, and more specifically, to 70 to 95°C. It can be. If the temperature is lower than this, the amount of energy used to heat the alcohol again is too small, and thus there is no technical advantage of the present invention, and when it is higher, the condensation of the alcohol is not properly performed, and the separation of the layer of water and alcohol after condensation Since it is not clear, there is a problem that it is difficult to separate water from alcohol and to re-enter alcohol.
상기 알코올의 온도 조절은 응축 시에 수행되는 것일 수 있다. 예컨대, 기체 상태의 알코올 응축 시 응축기에 사용되는 냉각수의 유량을 조절하여 응축되는 알코올의 온도를 조절할 수 있다. 상기 유량은 통상의 기술자가 목적하는 온도 값에 따라, 사용되는 냉각수의 온도에 따라, 또는 응축기의 열교환기 설계에 따라 본 발명의 목적을 달성하기 위한 범위 내에서 적절하게 선택할 수 있다.The temperature control of the alcohol may be performed during condensation. For example, when condensing gaseous alcohol, the temperature of the condensed alcohol can be controlled by controlling the flow rate of the cooling water used in the condenser. The flow rate may be appropriately selected within a range for achieving the object of the present invention according to the temperature value desired by a person skilled in the art, the temperature of the cooling water used, or the heat exchanger design of the condenser.
상기 분리는 응축된 알코올 및 물의 밀도차에 의해 수행된다. 탄소수 7 내지 10의 알코올의 밀도는 물보다 낮아 알코올이 상층부에, 물이 하층부에 위치하게 되며, 이와 같이 분리된 층을 배출하거나, 반응기로 재투입한다. 예컨대 옥탄올의 밀도는 해당 온도범위에서 약 780 내지 810kg/m3이고, 물의 밀도는 960 내지 990kgm/m3이므로, 밀도가 낮은 옥탄올은 상층부에서 환류되어 반응기로 재투입되고, 밀도가 높은 물은 하층부에서 배출된다.The separation is performed by the density difference between condensed alcohol and water. The density of alcohol having 7 to 10 carbon atoms is lower than that of water, and the alcohol is located in the upper layer and the lower layer, and the separated layer is discharged or re-entered into the reactor. For example, since the density of octanol is about 780 to 810kg/m 3 in the temperature range, and the density of water is 960 to 990kgm/m 3 , octanol with low density is refluxed in the upper portion and re-entered into the reactor, and water with high density Is discharged from the lower layer.
미반응 1차 알코올 재사용 단계(S3 및 S4)Reuse of unreacted primary alcohol (S3 and S4)
디알킬 테레프탈레이트와 물을 생성하는 에스터화 반응이 종료되더라도, 화학 평형을 위해 반응물인 1차 알코올 중 일부가 반응하지 않은 채로 반드시 잔존하게 된다. 따라서 상기 잔존하는 미반응 1차 알코올을 수거하여 다음 공정에서 다시 반응물로 사용할 경우, 전체 공정에 소모되는 비용을 감축할 수 있다. Even if the esterification reaction to produce dialkyl terephthalate and water is terminated, for chemical equilibrium, some of the reactant primary alcohols must remain unreacted. Therefore, when the remaining unreacted primary alcohol is collected and used as a reactant again in the next process, the cost consumed in the entire process can be reduced.
잔존하는 상기 미반응 1차 알코올은 반응 종료 후에 반응기 내 기체 상태로 존재하고, 생성물인 물 역시 반응기 내 기체 상태로 존재하기 때문에 미반응 1차 알코올 및 물은 혼합 기체의 상태로 존재한다. 따라서, 미반응 1차 알코올을 다음 공정에서 다시 사용하기 위해서는 상기 혼합물 중에서 미반응 1차 알코올 혼합물을 선택적으로 분리할 필요가 있다. 상기 분리는 앞서 S2 단계에서 수행한 바와 같이 응축 및 층분리를 통해 수행될 수 있다. The unreacted primary alcohol and water are present in the state of a mixed gas because the remaining unreacted primary alcohol is present in the gas state in the reactor after the reaction is over, and the product water is also present in the gas state in the reactor. Therefore, in order to use the unreacted primary alcohol again in the next step, it is necessary to selectively separate the unreacted primary alcohol mixture from the mixture. The separation may be performed through condensation and layer separation as previously performed in step S2.
상기 S2 단계에서와 마찬가지로, S4 단계에서 재투입되는 미반응 1차 알코올 역시 에스터화 반응을 위해 상술한 온도 범위로 가열되어야 하기 때문에, 상기 미반응 1차 알코올의 온도 또한 미리 제어할 경우, 추가적으로 가열하기 위해 소모되는 에너지를 절감할 수 있다. As in the step S2, since the unreacted primary alcohol re-introduced in the step S4 must also be heated to the above-mentioned temperature range for the esterification reaction, additional heating is performed when the temperature of the unreacted primary alcohol is also controlled in advance. In order to reduce the energy consumed.
따라서, 본 발명의 제조방법 중 상기 S4 단계에서 재투입되는 미반응 1차 알코올의 온도는 60 내지 95℃로 제어되는 것일 수 있으며, 구체적으로는 70 내지 95℃로 제어되는 것일 수 있다. 재투입되는 미반응 1차 알코올의 상기 온도 범위 밖일 경우, 상기 S2 단계에서 서술한 문제점이 동일하게 발생할 수 있다.Therefore, the temperature of the unreacted primary alcohol re-introduced in the step S4 of the manufacturing method of the present invention may be controlled to 60 to 95°C, and specifically, may be controlled to 70 to 95°C. When the temperature of the re-injected unreacted primary alcohol is outside the above temperature range, the problems described in the step S2 may be the same.
상기 온도 제어는 S2 또는 S4 단계에서 수행될 수 있으며, S4 단계에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 온도 제어가 S4 단계에서 수행되는 경우, S2 단계에서 수행되는 경우보다 더 많은 에너지를 절감할 수 있다.The temperature control may be performed in step S2 or S4, and preferably performed in step S4. When the temperature control is performed in step S4, more energy can be saved than in the step S2.
상기 S2 또는 S4 단계에서 반응기로 재투입되는 1차 알코올의 온도는 다양한 방법을 통해 제어될 수 있다. 구체적으로는 응축시 냉각수 유량 조절을 통해서 제어될 수 있다. 상기 유량은 통상의 기술자가 목적하는 온도 값에 따라, 사용되는 냉각수의 온도에 따라, 또는 응축기의 열교환기 설계에 따라 본 발명의 목적을 달성하기 위한 범위 내에서 적절하게 선택할 수 있다.The temperature of the primary alcohol re-introduced into the reactor in the step S2 or S4 can be controlled through various methods. Specifically, it can be controlled by adjusting the flow rate of the cooling water during condensation. The flow rate may be appropriately selected within a range for achieving the object of the present invention according to the temperature value desired by a person skilled in the art, the temperature of the cooling water used, or the heat exchanger design of the condenser.
본 발명의 반응물인 탄소수가 7 내지 10인 1차 알코올은 1-헵탄올, 2-메틸헥실 알코올, 3-메틸헥실 알코올, 2-에틸펜틸 알코올, 3-에틸펜틸 알코올, 1-옥탄올, 2-메틸헵틸 알코올, 3-메틸헵틸 알코올, 2-에틸헥실 알코올 등일 수 있으며, 바람직하게는 2-에틸헥실 알코올이다.The primary alcohol having 7 to 10 carbon atoms as a reactant of the present invention is 1-heptanol, 2-methylhexyl alcohol, 3-methylhexyl alcohol, 2-ethylpentyl alcohol, 3-ethylpentyl alcohol, 1-octanol, 2 -Methylheptyl alcohol, 3-methylheptyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, and the like, and preferably 2-ethylhexyl alcohol.
본 발명의 제조방법에서 사용되는 반응기는 회분식 반응기일 수 있다.The reactor used in the production method of the present invention may be a batch reactor.
실시예Example
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위한 바람직한 실시예를 제시한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are provided to help understanding of the present invention. The following examples are only intended to illustrate the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
본 발명의 실시예에서는 시뮬레이션을 통해 S2 및 S4 단계에서 반응기로 재투입되는 알코올의 온도를 조절하고, 이에 따라 반응기 가열에 소모되는 총 열량이 어떻게 변화하는 지를 확인하였다. 탄소수 7 내지 10의 알코올로는 2-에틸헥실 알코올을 사용하여 디옥틸 테레프탈레이트(DOTP)를 포함하는 디알킬 테레프탈레이트계 조성물을 제조하는 공정에 대해 시뮬레이션을 수행하였다. 반응기로는 회분식 반응기를 선택하였고, 시뮬레이션 프로그램은 AspenTech사의 Aspen Batch Modeler를 사용하였다. 본 실시예의 공정을 간략화하여 도 1로 나타내었다.In the embodiment of the present invention, the temperature of the alcohol re-introduced into the reactor in the steps S2 and S4 is controlled through simulation, and thus, it is confirmed how the total amount of heat consumed in heating the reactor changes. Simulation was performed on a process of preparing a dialkyl terephthalate-based composition containing dioctyl terephthalate (DOTP) using 2-ethylhexyl alcohol as an alcohol having 7 to 10 carbon atoms. As a reactor, a batch reactor was selected, and Aspen Batch Modeler from AspenTech was used for the simulation program. The process of this example is simplified and shown in FIG. 1.
재사용 알코올 및 분리되어 반응기로 재투입되는 알코올의 온도를 각기 달리하여, 총 11개의 실시예 및 1개의 비교예를 실시하였으며, 각 실시예와 비교예의 재사용 알코올 및 분리되어 반응기로 재투입되는 알코올의 온도를 아래 표 1로 정리하였다.The temperature of the re-used alcohol and the alcohol to be re-entered into the reactor was different, and a total of 11 examples and 1 comparative example were carried out, and the re-used alcohol of each example and the comparative example and the alcohol to be re-entered into the reactor separately The temperature is summarized in Table 1 below.
실험예 - 소모된 열량 확인Experimental Example-Checking calories consumed
상기 실시예 1 내지 11, 및 비교예 1에 대해서 반응물인 테레프탈산(TPA) 1톤 당 연간 소모된 총 열량을 계산하였으며, 이를 인덱스화하였다. 상기 인덱스화는 10130을 최소값으로 하여 정규화함으로써 수행하였다. 그 결과 값을 하기 표 2로 정리하였다.For Examples 1 to 11 and Comparative Example 1, the total amount of heat consumed per ton of the reactant terephthalic acid (TPA) was calculated, and indexed. The indexing was performed by normalizing 10130 to the minimum value. The results are summarized in Table 2 below.
상기 표 2로부터 본 발명의 제조방법을 통해 디알킬 테레프탈레이트계 조성물을 제조할 경우, 많은 양의 연간 에너지를 절감할 수 있음을 확인하였다. 가장 적은 에너지가 소모된 실시예 1과 가장 많은 에너지가 소모된 비교예 1의 연간 소모 에너지를 비교할 경우, TPA 1톤 공정을 기준으로 연간 93GJ에 해당하는 에너지를 절감할 수 있었으며, 일반적으로 0.5Gcal의 가열을 수행하기 위해 1톤의 스팀이 필요하다는 점을 고려할 때 연간 약 44.5 톤의 스팀을 절감할 수 있다는 것을 확인하였다. 이는 1톤 공정을 기준으로 한 것이므로, 실제 많은 양의 디알킬 테레프탈레이트계 조성물을 제조하는 공정에 적용될 경우, 본 발명의 제조방법을 통해 연간 상당한 양의 에너지를 절감할 수 있음을 확인할 수 있었다.From Table 2, it was confirmed that when preparing the dialkyl terephthalate-based composition through the manufacturing method of the present invention, a large amount of annual energy can be saved. When comparing the annual consumed energy of Example 1 in which the least energy was consumed and Comparative Example 1 in which the most energy was consumed, it was possible to reduce energy equivalent to 93 GJ per year based on the TPA 1-ton process, and in general, 0.5 Gcal. Considering that 1 ton of steam is required to perform heating, it has been confirmed that about 44.5 tons of steam can be saved per year. Since this is based on a 1 ton process, it was confirmed that when applied to a process for producing a large amount of dialkyl terephthalate-based composition, a significant amount of energy can be saved annually through the manufacturing method of the present invention.
Claims (6)
상기 반응 도중에 기화된 알코올 및 물 중에서, 응축 및 층분리를 통해 알코올을 선택적으로 분리하여 반응기로 재투입하는 단계(S2);
상기 반응이 종료된 후에 물 및 미반응한 상기 1차 알코올을 추출하는 단계(S3); 및
추출된 물 및 미반응 1차 알코올 중에서, 응축 및 층분리를 통해 미반응 1차 알코올을 선택적으로 분리하여 반응기로 재투입하는 단계(S4); 를 포함하며,
상기 S2 단계는 S1 단계가 수행되는 도중에 간헐적 또는 연속적으로 수행되고,
상기 S2 또는 S4 단계에서 반응기로 재투입되는 알코올의 온도는 60 내지 95℃로 제어되는 것인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법.
Introducing terephthalic acid and a primary alcohol having 7 to 10 carbon atoms into the reactor and esterifying to generate dialkyl terephthalate and water having 7 to 10 carbon atoms in the alkyl group (S1);
In the alcohol and water vaporized during the reaction, the step of selectively separating the alcohol through condensation and layer separation to re-enter the reactor (S2);
Extracting water and unreacted primary alcohol after the reaction is completed (S3); And
A step of selectively separating unreacted primary alcohol through condensation and layer separation from the extracted water and unreacted primary alcohol and re-injecting it into the reactor (S4); It includes,
The step S2 is performed intermittently or continuously while the step S1 is performed,
The method of preparing a dialkyl terephthalate-based composition wherein the temperature of the alcohol re-introduced into the reactor in step S2 or S4 is controlled to 60 to 95°C.
상기 반응기로 재투입되는 알코올의 온도는 70 내지 95℃로 제어되는 것인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법.
According to claim 1,
The method of preparing a dialkyl terephthalate-based composition wherein the temperature of the alcohol re-introduced into the reactor is controlled at 70 to 95°C.
상기 S4 단계에서 반응기로 재투입되는 알코올의 온도가 60 내지 95℃로 제어되는 것인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법.
According to claim 1,
The method of preparing a dialkyl terephthalate-based composition wherein the temperature of the alcohol re-introduced into the reactor in step S4 is controlled to 60 to 95°C.
상기 반응기로 재투입되는 알코올의 온도는 상기 응축시 냉각수 유량 조절을 통해서 제어되는 것인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법.
According to claim 1,
The temperature of the alcohol to be re-entered into the reactor is controlled by controlling the flow rate of cooling water during the condensation.
상기 탄소수가 7 내지 10인 1차 알코올은 2-에틸헥실 알코올인 것인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing a dialkyl terephthalate-based composition wherein the primary alcohol having 7 to 10 carbon atoms is 2-ethylhexyl alcohol.
상기 반응기는 회분식 반응기인 것인 디알킬 테레프탈레이트계 조성물의 제조방법.According to claim 1,
The reactor is a batch reactor, a method for producing a dialkyl terephthalate-based composition.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003238479A (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-27 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing higher alcohol terephthalic acid ester |
KR20080034920A (en) * | 2005-08-12 | 2008-04-22 | 이스트만 케미칼 컴파니 | Production of di-(2-ethylhexyl) terephthalate |
KR100871776B1 (en) * | 2004-12-31 | 2008-12-05 | 주식회사 효성 | Recycling of Acetic Acid in Oxidation Reaction of Dimethylnaphthalene |
KR20140115977A (en) * | 2013-03-21 | 2014-10-01 | 창 춘 플라스틱스 컴퍼니, 리미티드 | Method for producing di(2-ethylhexyl) terephthalate |
KR101543808B1 (en) * | 2007-01-30 | 2015-08-11 | 이스트만 케미칼 캄파니 | Production of terephthalic acid di-esters |
KR101733814B1 (en) * | 2008-12-16 | 2017-05-08 | 바스프 에스이 | Production of carboxylic acid esters by stripping with alcohol vapor |
-
2018
- 2018-11-29 KR KR1020180150925A patent/KR102506500B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003238479A (en) * | 2002-02-13 | 2003-08-27 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing higher alcohol terephthalic acid ester |
KR100871776B1 (en) * | 2004-12-31 | 2008-12-05 | 주식회사 효성 | Recycling of Acetic Acid in Oxidation Reaction of Dimethylnaphthalene |
KR20080034920A (en) * | 2005-08-12 | 2008-04-22 | 이스트만 케미칼 컴파니 | Production of di-(2-ethylhexyl) terephthalate |
KR101543808B1 (en) * | 2007-01-30 | 2015-08-11 | 이스트만 케미칼 캄파니 | Production of terephthalic acid di-esters |
KR101733814B1 (en) * | 2008-12-16 | 2017-05-08 | 바스프 에스이 | Production of carboxylic acid esters by stripping with alcohol vapor |
KR20140115977A (en) * | 2013-03-21 | 2014-10-01 | 창 춘 플라스틱스 컴퍼니, 리미티드 | Method for producing di(2-ethylhexyl) terephthalate |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Mustafizur Rahman and Christopher S. Brazel "The plasticizer market: an assessment of traditional plasticizers and research trends to meet new challenges" Progress in Polymer Science 2004, 29, 1223-1248 |
N. R. Janjua et al. "Systemic Uptake of Diethyl Phthalate, Dibutyl Phthalate, and Butyl Paraben Following Whole-body Topical Application and Reproductive and Thyroid Hormone Levels in Humans" Environmental Science and Technology 2008, 42, 7522-7527 |
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