KR20210005034A - 노르말 부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 공급물의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
노르말 부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 제조 방법이 개시된다. 본 방법은 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-알킬 알켄알을 포함하는 공급물을 수소화하여, 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 2-알킬 알칸올, 미반응 노르말 부티르알데하이드, 미반응 아이소-부티르알데하이드와, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 포함하는 조 생성물 스트림을 형성하는 단계; 조 생성물 스트림을 분리하여, 조 생성물 스트림보다 높은 농도의 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 미반응 노르말 부티르알데하이드 및 미반응 아이소-부티르알데하이드를 갖는 혼합 부탄올 스트림; 및 조 생성물 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 갖는 조 2-알킬 알칸올 스트림을 생성하는 단계; 혼합 부탄올 스트림을 분리하여, 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 노르말 부탄올을 갖는 정제된 노르말 부탄올 스트림; 및 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 아이소-부탄올을 갖는 조 아이소-부탄올 스트림을 생성하는 단계; 조 아이소-부탄올 스트림을 제1 폴리싱 수소화 반응기에 공급하고, 여기서, 미반응 아이소-부티르알데하이드의 적어도 일부를 아이소-부탄올로 전환하여 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 생성하는 단계; 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림보다 높은 농도의 아이소-부탄올을 갖는 정제된 아이소-부탄올 스트림; 및 경질 폐기물 스트림(light waste stream)을 생성하는 단계; 조 2-알킬 알칸올 스트림을 분리하여, 조 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 갖는 중간체 2-알킬 알칸올 스트림; 및 중질 폐기물 스트림(heavy waste stream)을 생성하는 단계; 중간체 2-알킬 알칸올 스트림을 제2 폴리싱 수소화 반응기에 공급하고, 여기서, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상의 적어도 일부를 2-알킬 알칸올로 전환하여 중간체 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올을 갖는 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림을 생성하는 단계; 및 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올을 갖는 정제된 2-알킬 알칸올 스트림; 및 중간체 폐기물 스트림을 생성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-알킬 알켄알을 포함하는 공급물을 수소화함으로써 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올을 생성하는 것에 관한 것이다. 더욱 더 구체적으로 그러나 배타적이지는 않게, 본 발명은 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-에틸 헥센알을 포함하는 공급물을 수소화함으로써 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-에틸 헥산올을 생성하는 것, 또는 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-프로필 헵텐알을 포함하는 공급물을 수소화함으로써 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-프로필 헵탄올을 생성하는 것에 관한 것이다.
2-알킬 알칸올, 예를 들어 2-에틸 헥산올 및 2-프로필 헵탄올의 생성은 산업적으로 대규모로 일어난다. 이러한 생성은 알데하이드의 알돌 축합 및 탈수에 의해 2-알킬 알켄알을 생성한 후에 2-알킬 알칸올로 수소화함으로써 일어날 수 있다. 수소화는 전형적으로 중간체 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올을 통해 진행된다. 예를 들어, 노르말 부티르알데하이드는 알돌화 및 탈수를 거쳐 2-에틸 헥센알을 형성할 수 있으며, 이는 2-에틸-헥산올로 수소화될 수 있다. 다른 예로서, 노르말 발레르알데하이드는 알돌화 및 탈수를 거쳐 2-프로필 헵텐알을 형성할 수 있으며, 이는 2-프로필-헵탄올로 수소화될 수 있다. 일반적으로, 수소화 반응은 완료되지 않으며, 조(crude) 생성물은 중간체 2-알킬 알칸알 및 2-알킬 알칸올 및 다른 부산물, 예를 들어 알데하이드, 에테르, 에스테르 및 다수의 시재료로부터 생성된 중질물을 함유할 것이다.
노르말-부탄올 및 아이소-부탄올의 생성이 또한 산업적으로 대규모로 일어난다. 이러한 생성은 노르말 부티르알데하이드 및 아이소 부티르알데하이드의 수소화에 의해 일어날 수 있다.
상기 공정에서 사용되는 부티르알데하이드 또는 발레르알데하이드는, 예를 들어 옥소 공정을 사용하여 올레핀의 하이드로포르밀화에 의해 생성될 수 있다.
미국 특허 출원 공개 제2016075621호는 n-부탄올, 아이소부탄올, 및 2-에틸헥산올을 포함하는 옥소-알코올의 동시 생성을 위한 방법 및 시스템을 개시한다. 이 방법은 프로필렌 스트림 및 합성가스(syngas) 스트림을 제공하는 단계; 프로필렌 스트림 및 합성가스 스트림을 하이드로포르밀화하여 노르말 부티르알데하이드 및 아이소-부티르알데하이드를 포함하는 제1 알데하이드 스트림을 제공하는 단계; 노르말 부티르알데하이드의 적어도 일부분을 알돌화하여 2-에틸헥센알을 포함하는 제2 알데하이드 스트림을 제공하는 단계; 및 제1 알데하이드 스트림 및 제2 알데하이드 스트림의 적어도 일부분을 동시에 수소화하여 n-부탄올, 아이소부탄올 및 2-에틸헥산올을 포함하는 알코올 스트림을 제공하는 단계를 포함하며; 수소화 단계는 단일 수소화 반응기 내에서 수행된다.
미국 특허 출원 공개 제2016075621호에 기재된 바와 같이, 노르말 부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 생성에서의 단일의 조합된 수소화 단계가 수소화 단계의 비용을 감소시킬 수 있다는 점에서 바람직할 수 있다. 특히, 조합된 수소화에 의해 장비 비용이 감소될 수 있다. 그러나, 그러한 조합된 수소화 단계는 조합된 수소화로부터 생성된 조 생성물 스트림이 생성된 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 사양에 맞는(on-spec) 생성물 스트림을 경제적인 방식으로 생성하도록 분리될 수 있는 경우에만 상업적으로 실행가능할 것이다. 따라서, 조 생성물 스트림으로부터 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올을 분리하기 위한 효율적이고 효과적인 정제 계획에 대한 필요성이 존재한다. 원하는 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올에 더하여, 조 생성물 스트림은 또한 조합된 수소화 단계에서 발생하는 각각의 상이한 수소화로부터의 부산물 및 미반응 반응물을 함유할 것이다. 한 가지 잠재적인 문제는 한 반응의 부산물이 결국 다른 반응들 중 하나의 생성물의 최종 생성물 스트림이 되는 교차 오염(cross-contamination)의 가능성이다. 따라서, 조 생성물 스트림의 정제는 전문적인 해결책이 필요한 특별한 문제이다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 노르말 부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 제조 방법이 제공되며, 이 방법은
a. 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-알킬 알켄알을 포함하는 공급물을 수소화하여, 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 2-알킬 알칸올, 미반응 노르말 부티르알데하이드, 미반응 아이소-부티르알데하이드와, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 포함하는 조 생성물 스트림을 형성하는 단계;
b. 조 생성물 스트림을 분리하여, 조 생성물 스트림보다 높은 농도의 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 미반응 노르말 부티르알데하이드 및 미반응 아이소-부티르알데하이드를 갖는 혼합 부탄올 스트림; 및 조 생성물 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 갖는 조 2-알킬 알칸올 스트림을 생성하는 단계;
c. 혼합 부탄올 스트림을 분리하여, 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 노르말 부탄올을 갖는 정제된 노르말 부탄올 스트림; 및 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 아이소-부탄올을 갖는 조 아이소-부탄올 스트림을 생성하는 단계;
d. 조 아이소-부탄올 스트림을 제1 폴리싱 수소화 반응기에 공급하고, 여기서, 미반응 아이소-부티르알데하이드의 적어도 일부를 아이소-부탄올로 전환하여 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 생성하는 단계;
e. 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림보다 높은 농도의 아이소-부탄올을 갖는 정제된 아이소-부탄올 스트림; 및 경질 폐기물 스트림(light waste stream)을 생성하는 단계;
f. 조 2-알킬 알칸올 스트림을 분리하여, 조 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 갖는 중간체 2-알킬 알칸올 스트림; 및 중질 폐기물 스트림(heavy waste stream)을 생성하는 단계;
g. 중간체 2-알킬 알칸올 스트림을 제2 폴리싱 수소화 반응기에 공급하고, 여기서, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상의 적어도 일부를 2-알킬 알칸올로 전환하여 2-알킬 알칸올을 포함하는 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림을 생성하는 단계; 및
h. 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올을 갖는 정제된 2-알킬 알칸올 스트림; 및 중간체 폐기물 스트림을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 유리하게는 상기의 분리를 2개의 병행 세트(parallel set)의 분리로 분할한다. 각각의 병행 세트의 분리에서, 폴리싱 수소화가 포함되는데, 이는 생성물 스트림의 교차 오염을 일으키지 않으면서 원하는 생성물의 수율을 증가시킨다. 일부 분리 단계가 이미 일어난 후에 폴리싱 수소화를 수행함으로써, 폴리싱 수소화 반응기의 크기가 또한 감소될 수 있다. 폴리싱 수소화 반응기는, 단계 (a)의 수소화에서 미반응 노르말 부티르알데하이드, 미반응 아이소-부티르알데하이드와, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상의 약간의 슬립(slip)이 용인될 수 있으며, 따라서 단계 (a)에서의 수소화 장비의 크기가 경제적으로 유지되게 할 수 있다는 추가의 이점을 갖는다.
단계 (a)의 수소화는 임의의 적합한 조건 하에서 수행될 수 있다. 촉매가 일반적으로 사용될 것이다. 임의의 적합한 촉매가 사용될 수 있다. 일반적으로, 촉매의 활성 성분은 VI 족 내지 X 족으로부터의 금속에 기초할 것이다. 적합한 예에는 구리, 니켈, 망간, 아연, 코발트, 팔라듐, 루테늄 및 철이 포함된다. 촉매는 지지될 수 있다. 임의의 적합한 지지체가 사용될 수 있다. 적합한 지지체에는 알루미나, 실리카 또는 규조토가 포함된다. 특히 적합한 촉매는 지지된 구리 크로마이트 촉매일 수 있다. 촉매는 또한 선택성을 향상시키기 위한 촉진제를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 촉진제가 사용될 수 있다. 바륨이 적합한 촉진제일 수 있다.
수소화는 액체상 또는 증기상에서 수행될 수 있다. 임의의 적합한 구성이 사용될 수 있으며, 반응기는 임의의 적합한 조건 하에서 작동될 수 있다. 선택되는 특정 조건은 선택되는 촉매에 좌우될 것이지만, 수소화는 약 60℃ 내지 약 300℃, 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도 및 100 ㎪ 내지 약 15 MPa의 압력에서 수행될 수 있다.
액체상 수소화가 사용되는 경우, 이는 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 한 가지 배열에서, 이는 패킹된 촉매층에 걸쳐 하향유동(downflow)으로 수행될 수 있다. 반응열을 제거하기 위해, 다량의 재순환된 냉각된 생성물이 공급물과 혼합될 수 있다. 적합한 방법의 한 가지 예가 본 명세서에 참고로 포함된 영국 특허 제1362071호에 기재되어 있다. 대안적인 배열에서, 하나 이상의 열 교환기가 반응열을 제거하기 위해 사용될 수 있다.
액체상 반응에 니켈 촉매가 사용되는 경우, 온도는 약 10 내지 약 30 bara의 압력에서 약 150℃ 미만일 수 있다. 액체상 반응에 구리 크로마이트 촉매가 사용되는 경우, 온도는 약 15 내지 약 30 bara의 압력에서 약 100℃ 내지 약 200℃일 수 있다.
가스상 수소화가 사용되는 경우, 이는 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 사용될 수 있는 전형적인 가스상 수소화는 본 명세서에 참고로 포함된, 문헌[Hydrocarbon Processing, March 1983, pages 67 to 74]에 기재된 것이다.
가스상 반응에 니켈 촉매가 사용되는 경우, 온도는 대기압 내지 약 5 bara의 압력에서 약 100℃ 내지 약 150℃일 수 있다. 가스상 반응에 구리 크로마이트 촉매가 사용되는 경우, 온도는 대기압 내지 약 5 bara의 압력에서 약 135℃ 내지 약 170℃일 수 있다. 가스상 반응에 촉진된 구리 촉매가 사용되는 경우, 온도는 약 5 bara 내지 약 30 bara의 압력에서 약 100℃ 내지 약 250℃일 수 있다. 가스상 반응에 구리 아연 촉매가 사용되는 경우, 온도는 약 100℃ 내지 약 270℃일 수 있다.
이러한 수소화에서, 불포화 알데하이드의 대부분이 수소화될 것이다. 불포화 2-알킬 알켄알의 대부분이 원하는 2-알킬 알칸올로 전환될 것이다. 그러나, 일부 부분 수소화 생성물이 또한 형성될 것이다. 따라서, 2-알킬 알켄올 및 2-알킬 알칸알 중 하나 또는 둘 모두가 형성될 수 있다. 중질물, 예를 들어 C8 알킬 알켄알이 사용되는 경우의 C12, C16, C20 화합물 및 C10 알킬 알켄알이 사용되는 경우의 C15, C20, C25 화합물이 또한 수소화 동안 생성될 것이다. 생성되는 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올인 경우에 수소화에서 펜탄올이 또한 형성될 수 있는데, 이는 노르말 발레르알데하이드의 알돌화로부터의 2-프로필 헵텐알의 생성에서 미반응 반응물로서 존재할 수 있는 노르말 발레르알데하이드의 수소화 또는 칸니차로(Cannizzaro) 유형 반응으로 인한 것이다.
바람직하게는 단계 (b)에서 조 생성물 스트림을 분리하는 것은, 바람직하게는 조 생성물 분리 컬럼에서의, 증류를 포함한다. 조 생성물 분리 컬럼은 바람직하게는 상부에서 경질 생성물을 생성하고 하부에서 중질 생성물을 생성하도록 작동된다. 조 생성물 분리 컬럼은 바람직하게는 노르말 부탄올보다 더 중질인 임의의 성분이 중질 생성물에, 즉 조 2-알킬 알칸올 스트림에 우선적으로 함유되도록 작동된다. 따라서, 조 생성물 분리 컬럼은 노르말 부탄올 미만을 커트(cut)한다고 말할 수 있다. 따라서, 조 2-알킬 알칸올 스트림은 바람직하게는 노르말 부탄올보다 중질인 성분을 조 생성물 스트림보다 높은 농도로 갖는다.
생성되는 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올인 경우, 조 생성물 분리 컬럼은 바람직하게는 펜탄올보다 경질인 임의의 성분이 경질 생성물에, 즉, 혼합 부탄올 스트림에 우선적으로 함유되도록 작동되며, 따라서 조 생성물 분리 컬럼은 노르말 부탄올과 펜탄올 사이를 커트하도록 작동된다고 말할 수 있다. 따라서, 혼합 부탄올 스트림은 바람직하게는 펜탄올보다 경질인 성분을 조 생성물 스트림보다 높은 농도로 갖는다. 펜탄올과 노르말 부탄올 사이의 커트는 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올인 경우에 특히 유리할 수 있는데, 그 이유는 수소화 반응을 위한 2-프로필 헵텐알을 생성하기 위한 노르말 발레르알데하이드의 상류 알돌화로부터의 미반응 발레르알데하이드로 인한 단계 (a)의 수소화에서의 발레르알데하이드의 존재 때문이다.
생성되는 2-알킬 알칸올이 2-에틸 헥산올인 경우, 조 생성물 분리 컬럼은 바람직하게는 아이소-부틸 부티레이트보다 경질인 임의의 성분이 경질 생성물에, 즉, 혼합 부탄올 스트림에 우선적으로 함유되도록 작동되며, 따라서 조 생성물 분리 컬럼은 노르말 부탄올과 아이소-부틸 부티레이트 사이를 커트하도록 작동된다고 말할 수 있다. 따라서, 혼합 부탄올 스트림은 바람직하게는 아이소-부틸 부티레이트보다 경질인 성분을 조 생성물 스트림보다 높은 농도로 갖는다.
바람직하게는, 단계 (c)에서 혼합 부탄올 스트림을 분리하는 것은 바람직하게는 혼합 부탄올 분리 컬럼에서의 증류를 포함한다. 조 아이소-부탄올 스트림은 바람직하게는 측면 인출(side draw)로서 취해진다. 측면 인출 아래에서, 혼합 부탄올 분리 컬럼은 바람직하게는 아이소-부탄올 및 노르말 부탄올을 분리하도록 작동하며, 이때 정제된 노르말 부탄올 스트림은 바람직하게는 혼합 부탄올 분리 컬럼의 하부에서 또는 그 부근에서 취해진다. 정제된 노르말 부탄올 스트림은 바람직하게는, 노르말 부탄올 사양을 충족시킬 수 있도록 최소 분율의 아이소-부탄올을 함유한다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림은 99.7 중량% 이상의 노르말 부탄올을 함유한다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림의 색도(APHA)는 5 이하이다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림은 0.1 중량% 이하의 물을 함유한다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림은 0.05 중량% 이하의 알데하이드(전형적으로, 부티르알데하이드로서)를 함유한다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림의 산도는 0.03 mg KOH/g 이하이다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림의 황산 색도(sulphuric acid colour)(APHA)는 20 이하이다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림의 20℃/20℃ 비중은 0.809 내지 0.812의 범위이다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림의 증류 범위(97% 부피)는 117 내지 119℃이다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림은 0.3 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 중량% 이하의 아이소-부탄올을 함유한다. 그러한 특성을 갖는 정제된 노르말 부탄올 스트림이 특히 상업적으로 유리할 수 있다. 상업적으로 유리한 정제된 노르말 부탄올 스트림을 생성하는 데 있어서 노르말 부탄올 함량 및 아이소-부탄올 함량이 특히 중요할 수 있다. 황산 색도(APHA)가 또한 중요한 파라미터일 수 있다. 바람직하게는, 정제된 노르말 부탄올 스트림 내의 노르말 부탄올의 수율은 조 생성물 스트림과 비교하여 95% 이상, 더욱 바람직하게는 99% 이상이다.
혼합 부탄올 분리 컬럼의 상부 섹션에서, 측면 인출보다 위에서, 아이소-부탄올은 바람직하게는 미반응 아이소-부티르알데하이드, 미반응 노르말 부티르알데하이드 및 물로부터 분리된다. 따라서, 단계 (c)에서 혼합 부탄올 스트림을 분리하는 것은 바람직하게는 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 미반응 아이소-부티르알데하이드 및 미반응 노르말 부티르알데하이드를 갖는 부티르알데하이드 스트림을 생성하는 것을 추가로 포함한다. 부티르알데하이드 스트림은 바람직하게는 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 물을 갖는다. 부티르알데하이드 스트림은 혼합 부탄올 분리 컬럼의 상부에서 또는 그 부근에서 회수되는 것이 바람직하다. 부티르알데하이드 스트림 내의 미반응 아이소-부티르알데하이드 및 미반응 노르말 부티르알데하이드는 전형적으로 프로필렌의 하이드로포르밀화를 위해 상류 옥소 섹션에서 생성되는 것과 유사한 노르말 대 아이소(n/i) 비를 갖는다. 일반적으로 (옥소 반응에 사용되는 조건에 따라), n/i 비는 1 내지 30 사이에서 변한다. 정제된 아이소-부탄올 스트림은 단지 매우 작은 분율의 노르말 부탄올, 예를 들어 0.5 중량% 미만의 노르말 부탄올만 함유하는 것이 바람직하며, 따라서 미반응 노르말 부티르알데하이드는 조 아이소-부탄올로부터 주로 분리되는 것이 바람직하다. 그러한 방식으로, 미반응 노르말 부티르알데하이드는 제1 폴리싱 수소화 반응기에서 수소화되지 않을 것이며, 궁극적으로 정제된 아이소-부탄올 스트림의 오염을 야기하지 않을 것이다. 부티르알데하이드 스트림은 바람직하게는 물 풍부 상을 제거하도록 경사분리되고(decanted), 후속하여 단계 (a)의 수소화로 재순환되거나 또는 이 공정으로부터 제거된다. 예를 들어, 생성되는 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올인 경우에, 혼합 부탄올 스트림 중의 임의의 발레르알데하이드는 아이소-부탄올에 매우 가깝게 비등할 것이며 조 아이소-부탄올 스트림 내에 축적될 가능성이 있다. 충분한 물이 존재하는 경우, 물은 조 아이소-부탄올 스트림으로부터 경사분리될 수 있다. 혼합 부탄올 분리 컬럼은, 예를 들어, 분리벽형 컬럼 또는 통상적인 컬럼으로서 설계될 수 있다. 분리벽형 컬럼은 측면 인출이 공급물 트레이에 가까운 경우에 유익할 수 있다.
발레르알데하이드 및 부티르알데하이드와 같은 알데하이드는 다수의 다른 불포화 성분과 마찬가지로 아이소-부탄올 생성물의 색도 또는 황산 색도 사양에 기여할 수 있다. 낮은 색도/황산 색도/알데하이드 함량은 아이소-부탄올 생성물의 일반적인 사양이며, 따라서 정제된 아이소-부탄올 스트림 내의 불포화 성분의 수준을 최소화하는 것이 바람직하다. 이를 달성하는 데 도움을 주기 위해, 조 아이소-부탄올 스트림은 제1 폴리싱 수소화 반응기로 전달되며, 여기서 불포화 성분은 수소로 포화된다. 예를 들어, 이전 단계에서 분리되지 않은 임의의 부티르알데하이드가 부탄올로 전환될 것이다. 예를 들어, 임의의 발레르알데하이드가 펜탄올로 전환된다. 이러한 단계를 수행하는 것이 특히 바람직할 수 있는데, 그 이유는 비점이 가깝기 때문에, 아이소부탄올로부터 예를 들어 발레르알데하이드와 같은 알데하이드를 분리하는 것이 어려울 수 있기 때문이다. 정제된 아이소-부탄올 스트림에 대해 특정된 매우 낮은 수준의 알데하이드가 전형적으로 존재한다. 그러나, 정제된 아이소-부탄올 스트림에 대해 특정된 불순물의 총 수준은 더 클 가능성이 있으며, 따라서 정제된 아이소-부탄올 스트림에서 발레르알데하이드보다 많은 양의 펜탄올 또는 노르말 부티르알데하이드보다 많은 양의 노르말 부탄올이 용인될 수 있다. 따라서, 제1 폴리싱 수소화 반응기에서 알데하이드를 알칸올로, 예를 들어, 발레르알데하이드를 펜탄올로 또는 노르말 부티르알데하이드를 노르말 부탄올로 전환시키는 것이 정제된 아이소-부탄올 스트림에 대해 요구되는 사양을 달성하는 데 유리할 수 있다. 예로서, 생성되는 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올인 경우와 같이, 발레르알데하이드가 조 생성물 스트림에 존재하는 경우, 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림 내의 주성분은 바람직하게는 아이소-부탄올, 펜탄올 및 매우 작은 분율의 물이다.
제1 폴리싱 수소화 반응기에 사용되는 반응기, 조건 및/또는 촉매는 단계 (a)의 수소화에 사용되는 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 일반적으로 제1 폴리싱 수소화 반응기에서의 수소화는 액체상에서 수행될 것이다. 이는 패킹된 촉매층에 걸쳐 수행될 수 있다. 촉매층에 걸친 유동은 상향유동(upflow) 또는 하향유동일 수 있다. 임의의 적합한 촉매가 사용될 수 있다. 한 가지 배열에서, 촉매의 활성 성분은 니켈일 수 있다. 팔라듐 또는 루테늄이 또한 활성 성분으로서 사용될 수 있다. 촉매는 지지될 수 있다. 임의의 적합한 지지체가 사용될 수 있다. 적합한 지지체에는 알루미나, 실리카 또는 규조토가 포함된다. 촉진제가 사용될 수 있다. 일반적으로, 반응열을 제거하기 위해, 냉각된 생성물을 재순환시켜 공급물과 혼합할 필요는 없을 것이다. 수소화는 임의의 적합한 조건에서 수행될 수 있다. 한 가지 배열에서, 제2 수소화는 약 80℃ 내지 약 150℃의 온도 및 약 10 내지 약 35 bara의 압력에서 수행될 수 있다.
제1 폴리싱 수소화 반응기가 단계 (c)의 분리의 상류에 있는 기능 플로우시트(functioning flowsheet)가 형성될 것이지만, 제1 폴리싱 수소화 반응기는 본 발명에서와 같이 단계 (c)의 분리의 하류에 있는 것이 유리하다. 제1 폴리싱 수소화 반응기가 단계 (c)의 상류에 있다면, 제1 폴리싱 수소화 반응기에서 발레르알데하이드의 수소화에 의해 생성된 펜탄올은 결국 정제된 노르말 부탄올 스트림에 있게 될 것이다. 이로 인해 정제된 노르말 부탄올 스트림이 사양에 맞지 않게 될 수 있다. 따라서, 제1 폴리싱 수소화 반응기를 본 발명에서와 같이 위치시켜서, 펜탄올이 결국 정제된 노르말 부탄올 스트림에 있게 될 위험성을 경감시키는 것이 유리하다. 더욱이, 본 발명에서와 같이, 단계 (c) 분리의 하류에 제1 폴리싱 수소화 반응기를 배치함으로써, 제1 폴리싱 수소화 반응기는 혼합 부탄올 스트림에서 조합된 노르말 및 아이소-부탄올 유동을 취급하도록 크기설정될 필요가 없다. 대신에, 조 아이소-부탄올 스트림만이 제1 폴리싱 수소화 반응기에 공급되며, 따라서 제1 폴리싱 수소화 반응기는 혼합 부탄올 스트림을 공급받은 경우보다 낮은 공급 속도를 취급하며 따라서 더 작고 덜 고가일 수 있다. 조 아이소 부탄올 스트림에서의 알데하이드 농도는 또한 혼합 부탄올 스트림에서보다 높을 것인데, 그 이유는 존재하는 노르말 부탄올에 의해 혼합 부탄올 스트림이 희석되고, 따라서 제1 폴리싱 수소화 반응기가 단계 (c) 후에 위치될 때 제1 폴리싱 수소화 반응기에서 반응 속도가 더 높을 것이기 때문이다. 따라서, 더 적은 촉매 및 잠재적으로 더 낮은 온도가 제1 폴리싱 수소화 반응기에서 사용될 수 있어서, 그의 작동은 더 비용 효과적이다.
폴리싱된 아이소-부탄올 스트림은 아이소-부탄올을 포함한다. 미반응 노르말 부티르알데하이드 중 적어도 일부는 제1 폴리싱 수소화 반응기에서 노르말 부탄올로 수소화될 수 있다. 따라서, 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림은 노르말 부탄올을 포함할 수 있다.
폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 분리하는 것은 바람직하게는 하부 스트림으로서의 정제된 아이소-부탄올 스트림 내의 사양에 맞는 아이소-부탄올, 및 상부에서의 경질 폐기물 스트림을 생성하도록 작동되는 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼에 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 공급하는 것을 포함한다. 경질 폐기물 스트림은 바람직하게는 물 풍부 스트림이다. 경질 폐기물 스트림은 예를 들어 물 및 에테르를 바람직하게는 포함한다. 정제된 아이소-부탄올 스트림은 폴리싱된 노르말 부탄올 스트림보다 높은 농도의 노르말 부탄올을 가질 수 있다. 정제된 아이소-부탄올 스트림은 바람직하게는 99.5 중량% 이상의 아이소-부탄올을 함유한다. 정제된 아이소-부탄올 스트림은 바람직하게는 0.5 중량% 이하의 노르말 부탄올을 함유한다. 정제된 아이소-부탄올 스트림의 황산 색도(APHA)는 바람직하게는 20 이하, 더욱 바람직하게는 10 이하이다. 정제된 아이소-부탄올 스트림은 바람직하게는 0.05 중량% 이하의 물을 함유한다. 정제된 아이소-부탄올 스트림의 산도는 바람직하게는 0.03 mg KOH/g 이하이다. 정제된 아이소-부탄올 스트림의 20℃/20℃ 비중은 바람직하게는 0.801 내지 0.804의 범위이다. 그러한 특성을 갖는 정제된 아이소-부탄올 스트림이 특히 상업적으로 유리할 수 있다. 상업적으로 유리한 정제된 아이소-부탄올 스트림을 생성하는 데 있어서 아이소-부탄올 함량이 특히 중요할 수 있다. 황산 색도(APHA)가 또한 중요한 파라미터일 수 있다. 바람직하게는, 정제된 아이소-부탄올 스트림 내의 아이소-부탄올의 수율은 조 생성물 스트림과 비교하여 95% 이상, 더욱 바람직하게는 99% 이상이다.
조 생성물 스트림은 제1 폴리싱 수소화 반응기에서 펜탄올로 전환될 수 있는 발레르알데하이드를 포함할 수 있다. 이는 특히 생성되는 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올인 경우일 수 있다. 바람직하게는 조 생성물 스트림 내의 발레르알데하이드의 질량 유량은 조 생성물 스트림 내의 아이소부탄올의 질량 유량의 0.5% 이하이다. 그러한 경우에, 정제된 아이소-부탄올 스트림 내의 펜탄올의 수준은 정제된 아이소-부탄올 스트림이 사양에 맞게 유지되기에 충분히 낮을 수 있다. 아이소-부탄올 및 펜탄올의 상대적인 비점으로 인해, 경질 폐기물 스트림과는 대조적으로 펜탄올은 일반적으로 정제된 아이소-부탄올 스트림에서 생성될 것임이 이해될 것이다.
그러나, 발레르알데하이드의 수준은 정제된 아이소-부탄올 스트림 내의 펜탄올의 수준이 허용불가능하게 높거나, 그렇지 않으면 펜탄올을 회수하고자 하는 요구가 있도록 하는 수준일 수 있다. 따라서, 단계 (e)는 바람직하게는 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림보다 높은 농도의 아이소-부탄올 및 노르말 부탄올을 갖는 정제된 아이소-부탄올 스트림; 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림보다 높은 농도의 펜탄올을 갖는 조 펜탄올 스트림; 및 경질 폐기물 스트림을 생성하는 것을 포함한다. 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 분리하는 것은 바람직하게는 측면 인출로서의 정제된 아이소-부탄올 스트림 내의 사양에 맞는 아이소-부탄올, 하부에서의 조 펜탄올 스트림, 및 상부에서의 경질 폐기물 스트림을 생성하도록 작동되는 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼에 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 공급하는 것을 포함한다. 경질 폐기물 스트림은 바람직하게는 물 풍부 스트림이다. 경질 폐기물 스트림은 예를 들어 물 및 에테르를 바람직하게는 포함한다. 물 및 펜탄올의 농도에 따라, 측면 인출의 최적 위치는 상부에서 하부까지 변할 수 있다. 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼은 분리벽형 컬럼 또는 통상적인 컬럼으로서 설계될 수 있다. 분리벽형 컬럼은 측면 인출이 공급물 트레이에 가까운 경우에 유익할 수 있다. 일 실시 형태에서, 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼은 2개의 컬럼으로 나누어질 수 있는데, 조 펜탄올 스트림은 제1 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼의 하부에서 생성되고, 제1 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼으로부터의 오버헤드 스트림은 제2 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼으로 전달되며, 여기서, 경질 폐기물 스트림이 상부에서 생성되고 정제된 아이소-부탄올 스트림이 하부에서 생성된다. 다른 실시 형태에서, 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼은 2개의 컬럼으로 나누어질 수 있는데, 경질 폐기물 스트림은 제1 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼의 상부에서 생성되고, 제1 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼으로부터의 하부 스트림은 제2 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼으로 전달되며, 여기서, 정제된 아이소-부탄올 스트림이 상부에서 생성되고 조 펜탄올 스트림이 하부에서 생성된다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 정제된 아이소-부탄올 스트림이 허용불가능하게 높은 농도의 펜탄올을 함유하는 경우, 정제된 아이소-부탄올 스트림은 단계 (b)에서의 조 생성물 스트림의 분리로 전적으로 또는 부분적으로 재순환될 수 있다. 단계 (b)의 분리가 바람직하게는 펜탄올과 노르말 부탄올 사이를 커트함에 따라, 과량의 펜탄올이 제거될 수 있다. 본 방법에서 허용가능하지 않게 높은 수준의 아이소-부탄올 축적(building up)을 방지하기 위해, 바람직하게는 아이소-부탄올의 퍼지 스트림이 재순환으로부터 제거된다.
조 2-알킬 알칸올 스트림을 분리하여, 조 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 갖는 중간체 2-알킬 알칸올 스트림; 및 중질 폐기물 스트림을 생성하는 단계는, 중질 폐기물 스트림의 제거를 가능하게 한다면, 임의의 적합한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리는 제1 증류 구역에서 증류에 의해 수행될 수 있다. 제1 증류 구역에서의 증류는 임의의 적합한 수단에 의해 수행될 수 있다. 한 가지 배열에서, 이는 예를 들어 약 20 내지 약 50개의 이론단(theoretical stage)을 갖는 환류 증류 컬럼일 수 있는 조 2-알킬 알칸올 분리 컬럼을 사용하여 수행될 수 있다. 한 가지 배열에서, 조 2-알킬 알칸올 분리 컬럼은 체(sieve) 또는 밸브 트레이를 포함할 수 있다. 한 가지 다른 배열에서, 구조화된 패킹이 사용될 수 있다. 증류는 임의의 적합한 조건에서 수행될 수 있다. 한 가지 배열에서, 조 2-알킬 알칸올 분리 컬럼 상부 압력은 약 0.05 bara 내지 약 0.5 bara의 범위 내에 있을 것이다. 하부 온도는 일반적으로 약 175℃ 미만으로 유지될 것이다. 중질 폐기물 스트림은 2-알킬 알칸올이 C8 2-알킬 알칸올인 경우 C12, C16 및 C20 화합물을 포함할 수 있고, 2-알킬 알칸올이 C10 2-알킬 알칸올인 경우 C15, C20 및 C25 화합물을 포함할 수 있다.
중간체 2-알킬 알칸올 스트림은 제2 폴리싱 수소화 반응기로 전달되며, 여기서, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상의 적어도 일부는 2-알킬 알칸올로 전환되어 중간체 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올을 갖는 2-알킬 알칸올을 포함하는 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림을 생성한다. 불포화 알데하이드의 대부분이 바람직하게는 단계 (a)의 수소화에서 수소화되었기 때문에, 이러한 제2 수소화는 바람직하게는 일반적으로 임의의 부분적인 수소화를 완료하는 것에 관한 것이다. 물론, 임의의 수소화되지 않은 불포화 알데하이드가 제2 폴리싱 수소화 반응기로의 공급물에 남아있는 경우, 이는 수소화될 것이다. 제2 폴리싱 수소화 반응기에 사용되는 반응기, 조건 및/또는 촉매는 단계 (a)의 수소화에 사용되는 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 제2 폴리싱 수소화 반응기에서의 수소화는 액체상에서 수행된다. 이는 패킹된 촉매층에 걸쳐 수행될 수 있다. 촉매층에 걸친 유동은 상향유동 또는 하향유동일 수 있다. 임의의 적합한 촉매가 사용될 수 있다. 한 가지 배열에서, 촉매의 활성 성분은 니켈일 수 있다. 팔라듐 또는 루테늄이 또한 활성 성분으로서 사용될 수 있다. 촉매는 지지될 수 있다. 임의의 적합한 지지체가 사용될 수 있다. 적합한 지지체에는 알루미나, 실리카 또는 규조토가 포함된다. 촉진제가 사용될 수 있다. 일반적으로, 반응열을 제거하기 위해, 냉각된 생성물을 재순환시켜 공급물과 혼합할 필요는 없을 것이다. 수소화는 임의의 적합한 조건에서 수행될 수 있다. 한 가지 배열에서, 제2 폴리싱 수소화 반응기에서의 수소화는 약 80℃ 내지 약 150℃의 온도 및 약 10 내지 약 35 bara의 압력에서 수행될 수 있다.
폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올을 갖는 정제된 2-알킬 알칸올 스트림; 및 중간체 폐기물 스트림을 생성하는 단계는, 중간체 폐기물 스트림의 제거를 가능하게 한다면, 임의의 적합한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리는 제2 증류 구역에서 수행되는 증류에 의해 수행될 수 있다. 제2 증류 구역에서의 증류는 임의의 적합한 수단에 의해 수행될 수 있다. 이 수단은 제1 증류 구역에서 사용되는 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 한 가지 배열에서, 이는 예를 들어 약 20 내지 약 50개의 이론단을 갖는 환류 증류 컬럼일 수 있는 폴리싱된 2-알킬 알칸올 분리 컬럼을 사용하여 수행될 수 있다. 한 가지 배열에서, 폴리싱된 2-알킬 알칸올 분리 컬럼은 체 또는 밸브 트레이를 포함할 수 있다. 한 가지 다른 배열에서, 구조화된 패킹이 사용될 수 있다. 증류는 임의의 적합한 조건에서 수행될 수 있다. 한 가지 배열에서, 폴리싱된 2-알킬 알칸올 분리 컬럼 상부 압력은 약 0.05 bara 내지 약 0.5 bara의 범위 내에 있을 것이다. 하부 온도는 일반적으로 약 175℃ 미만으로 유지될 것이다. 중간체 폐기물 스트림은 예를 들어 부틸 부티레이트를 포함할 수 있다. 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올인 경우, 중간체 폐기물 스트림은 예를 들어 펜탄올을 바람직하게는 포함할 수 있다.
정제된 2-알킬 알칸올 스트림은 바람직하게는 제2 증류 구역의 하부 또는 그 부근으로부터 회수된다. 한 가지 배열에서, 정제된 2-알킬 알칸올 스트림은 바람직하게는 98% 이상, 더욱 바람직하게는 99% 이상, 또는 더욱 더 바람직하게는 99.5% 이상의 2-알킬 알칸올을 가질 것이다. 정제된 2-알킬 알칸올 스트림의 색도(APHA)는 바람직하게는 5 이하이다. 정제된 2-알킬 알칸올 스트림은 바람직하게는 0.05 중량% 이하의 물을 함유한다. 정제된 2-알킬 알칸올 스트림은 바람직하게는 0.01 중량% 이하의 알데하이드(전형적으로, 2-알킬 알칸알)를 함유한다. 정제된 2-알킬 알칸올 스트림은 바람직하게는 0.01 중량% 이하의 (예를 들어, 정제된 2-에틸 헥산올 스트림 중의 아세트산으로서의) 산을 함유한다. 바람직하게는, 정제된 2-알킬 알칸올 스트림의 황산 색도(APHA)는 10 이하이다. 바람직하게는, 정제된 2-알킬 알칸올 스트림의 20℃/20℃ 비중은 0.831 내지 0.834의 범위이다. 바람직하게는, 정제된 2-알킬 알칸올 스트림의 증류 범위(97% 부피)는 183 내지 186℃이다. 그러한 특성을 갖는 정제된 2-알킬 알칸올 스트림이 특히 상업적으로 유리할 수 있다. 상업적으로 유리한 정제된 2-알킬 알칸올 스트림을 얻는 데 있어서 2-알킬 알칸올 함량이 특히 중요할 수 있다. 바람직하게는, 정제된 2-알킬 알칸올 스트림 내의 2-알킬 알칸올의 수율은 조 생성물 스트림과 비교하여 95% 이상, 더욱 바람직하게는 97% 이상, 더욱 더 바람직하게는 99% 이상이다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 노르말 부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 제조 방법이 제공되며, 이 방법은
(a) 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-알킬 알켄알을 포함하는 공급물을 수소화하여, 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 2-알킬 알칸올, 미반응 노르말 부티르알데하이드, 미반응 아이소-부티르알데하이드와, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 포함하는 조 생성물 스트림을 형성하는 단계; 및
(b) 조 생성물 스트림 내의 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 2-알킬 알칸올을 분리하는 단계를 포함하며, 여기서, 분리하는 단계는 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 미반응 노르말 부티르알데하이드 및 미반응 아이소-부티르알데하이드가 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상으로부터 분리되는 제1 분리 공정, 노르말 부탄올이 아이소-부탄올로부터 분리되는 제2 분리 공정 및 2-알킬 알칸올이 정제되는 제3 분리 공정을 포함하고, 제2 분리 공정 및 제3 분리 공정은 병행되며, 제2 분리 공정은 미반응 노르말 부티르알데하이드 및 미반응 아이소-부티르알데하이드의 적어도 일부를 노르말 부탄올 및 아이소-부탄올로 수소화하는 단계를 포함하고, 제3 분리 공정은 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상의 적어도 일부를 2-알킬 알칸올로 수소화하는 단계를 포함한다.
조 생성물 스트림이 펜탄올을 포함하는 경우, 제1 분리는 바람직하게는 노르말 부탄올을 제2 분리 공정으로 보내고 펜탄올을 제2 분리 공정으로 보낸다.
이들 분리는, 분리를 달성하게 한다면, 임의의 적합한 수단에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 분리는 증류에 의해 수행된다. 바람직하게는, 분리는 컬럼에서 수행된다. 증류는 임의의 적합한 수단에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는 증류는 증류 컬럼에서 수행된다. 예를 들어, 증류 컬럼은 환류 증류 컬럼일 수 있다. 증류 컬럼은 약 20 내지 약 50개의 이론단을 가질 수 있다.
공정이 제1 성분을 제2 성분으로부터 분리한다고 말할 때, 제1 성분의 대부분은 제1 스트림으로 들어가고 제2 성분의 대부분은 별개의 제2 스트림으로 들어가는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 제1 성분의 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 99 중량% 이상은 제1 스트림으로 들어가고, 제2 성분의 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 99 중량% 이상은 별개의 제2 스트림으로 들어간다.
바람직하게는 2-알킬 알켄알은 2-에틸 헥센알이고, 2-알킬 알칸올은 2-에틸 헥산올이고, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 미반응 2-에틸 헥센알, 2-에틸 헥산알 또는 2-에틸 헥센올 중 하나 이상이다. 바람직하게는 2-알킬 알켄알은 2-프로필 헵텐알이고, 2-알킬 알칸올은 2-프로필 헵탄올이고, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 미반응 2-프로필 헵텐알, 2-프로필 헵탄알 또는 2-프로필 헵텐올 중 하나 이상이다. 이 공정은, 예를 들어 둘 모두의 공정을 수행할 수 있는 단일 플랜트가 구축될 수 있기 때문에, 그러한 분리에 특히 유리할 수 있다. 따라서, 수익을 최대화하기 위해 시장 조건에 따라 두 공정 사이에서 전환될 수 있는 플랜트가 구축될 수 있다. 플랜트를 작동시키는 방법이 제공될 수 있는데, 여기서 플랜트는 제1 기간 동안에는 2-알킬 알켄알이 2-에틸 헥센알이고 2-알킬 알칸올이 2-에틸 헥산올이고 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상이 미반응 2-에틸 헥센알, 2-에틸 헥산알 또는 2-에틸 헥센올 중 하나 이상인 본 발명의 방법에 따라 작동되고, 플랜트는 제2 기간 동안에는 2-알킬 알켄알이 2-프로필 헵텐알이고 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올이고 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상이 미반응 2-프로필 헵텐알, 2-프로필 헵탄알 또는 2-프로필 헵텐올 중 하나 이상인 본 발명의 방법에 따라 작동된다. 제1 기간은 제2 기간 이전 또는 이후에 있을 수 있다.
바람직하게는, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 둘 이상이다. 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 및 2-알킬 알켄올이다. 더욱 바람직하게는, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상이다. 가장 바람직하게는, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 2-알킬 알칸알 및 2-알킬 알켄올이다. 단계 (a)의 수소화는 2-알킬 알켄알을 적어도 부분적으로 수소화할 가능성이 있으며, 따라서 초기 반응물, 즉 2-알킬 알켄알보다 부분 수소화 생성물, 즉 2-알킬 알칸알 및 2-알킬 알켄올이 조 생성물 스트림 내에 존재할 가능성이 크다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 일 태양은 본 발명의 다른 태양에 관하여 기재된 임의의 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제2 태양은 본 발명의 제1 태양에 관하여 기재된 임의의 특징을 포함할 수 있으며, 그 반대도 성립한다.
노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-알킬 알켄알을 포함하는 공급물은 단일 스트림으로서 또는 다수의 스트림으로 수소화에 공급될 수 있다. 공급물은 옥소 유닛으로부터 생성될 수 있으며, 옥소 유닛으로부터의 생성물의 적어도 일부가 알돌화 유닛으로 보내져서 2-알킬 알켄알을 생성한다. 따라서, 본 방법은 옥소 유닛에서 합성가스를 하나 이상의 알켄과 반응시켜 알데하이드 혼합물을 생성하는 단계, 알데하이드 중 적어도 일부를 수소화로 전달하는 단계, 및 알데하이드의 적어도 일부를 알돌화로 전달하여 2-알킬 알켄알을 생성한 후, 2-알킬 알켄알을 수소화로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 알켄은 프로펜을 포함하고, 알데하이드는 노르말 및 아이소-부티르알데하이드이고, 2-알킬 알켄알은 2-에틸 헥센알이거나, 또는 알켄은 프로펜 및 부텐을 포함하고, 알데하이드는 노르말 및 아이소-부티르알데하이드 및 발레르알데하이드이고, 2-알킬 알켄알은 2-프로필 헵텐알이다.
본 발명은 이제 단지 예로서 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-프로필 헵탄올의 생성을 위한 전반적인 공정의 블록 흐름도이고;
도 2는 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-에틸 헥산올의 생성을 위한 전반적인 공정의 블록 흐름도이고;
도 3은 본 발명에 따른 공정의 개략도이고;
도 4는 본 발명에 따른 공정의 개략도이고;
도 5는 본 발명에 따른 공정의 개략도이고;
도 6은 본 발명에 따른 공정의 개략도이다.
도면은 도식적이며 환류 드럼, 펌프, 진공 펌프, 온도 센서, 압력 센서, 압력 릴리프 밸브, 제어 밸브, 유동 제어기, 레벨 제어기, 보유 탱크, 저장 탱크 등과 같은 추가 장비 항목이 상업용 플랜트에서 필요할 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 그러한 보조 장비 항목의 제공은 본 발명의 어떠한 부분도 형성하지 않으며 통상적인 화학 공학 관행에 따른다.
도 1은 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-프로필 헵탄올의 생성을 위한 전반적인 공정의 블록 흐름도이고;
도 2는 노르말-부탄올, 아이소-부탄올 및 2-에틸 헥산올의 생성을 위한 전반적인 공정의 블록 흐름도이고;
도 3은 본 발명에 따른 공정의 개략도이고;
도 4는 본 발명에 따른 공정의 개략도이고;
도 5는 본 발명에 따른 공정의 개략도이고;
도 6은 본 발명에 따른 공정의 개략도이다.
도면은 도식적이며 환류 드럼, 펌프, 진공 펌프, 온도 센서, 압력 센서, 압력 릴리프 밸브, 제어 밸브, 유동 제어기, 레벨 제어기, 보유 탱크, 저장 탱크 등과 같은 추가 장비 항목이 상업용 플랜트에서 필요할 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 그러한 보조 장비 항목의 제공은 본 발명의 어떠한 부분도 형성하지 않으며 통상적인 화학 공학 관행에 따른다.
도 1에서, 합성 가스(1001), 프로필렌(1002) 및 부텐(1003)이 옥소 유닛(1004)에 공급된다. 옥소 유닛(1004)으로부터의 생성물은 분리기(1014)에서 노르말 및 아이소-부티르알데하이드를 포함하는 스트림(1005) 및 발레르알데하이드를 포함하는 스트림(1006)으로 분리된다. 발레르알데하이드를 포함하는 스트림(1006)은 알돌화 유닛(1007)에 공급된다. 알돌화 유닛(1007)에서, 발레르알데하이드는 알돌화되어 2-프로필 헵텐알을 생성한다. 2-프로필 헵텐알을 포함하는 알돌화 유닛(1007)의 생성물은 수소화 반응기(1008)에 공급된다. 노르말 및 아이소-부티르알데하이드를 포함하는 스트림(1005)은 수소화 반응기(1008)에 직접 공급된다. 따라서, 수소화 반응기(1008)에서, 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-프로필 헵텐알을 포함하는 공급물이 수소화되어, 노르말-부탄올, 아이소-부탄올, 2-프로필 헵탄올, 미반응 노르말 부티르알데하이드, 미반응 아이소-부티르알데하이드, 미반응 2-프로필 헵텐알, 2-프로필 헵탄알 및 2-프로필 헵텐올을 포함하는 조 생성물 스트림(1015)을 형성한다. 생성물 스트림(1015)은 분리기(1009)에 공급되어, 정제된 아이소-부탄올 스트림(1010), 정제된 노르말 부탄올 스트림(1011) 및 정제된 2-프로필 헵탄올 스트림(1012)을 생성한다. 분리기(1009)는, 예를 들어, 도 3 내지 도 6과 관련하여 후술되는 분리 방식들 중 임의의 것일 수 있다.
도 2에서, 합성 가스(1101) 및 프로필렌(1102)이 옥소 유닛(1104)에 공급된다. 옥소 유닛(1104)으로부터의 생성물은 분리기(1114)에서 노르말 및 아이소-부티르알데하이드를 포함하는 스트림(1105) 및 노르말 부티르알데하이드를 포함하는 스트림(1106)으로 분리된다. 노르말 부티르알데하이드를 포함하는 스트림(1106)은 알돌화 유닛(1107)에 공급된다. 알돌화 유닛(1107)에서, 노르말 부티르알데하이드는 알돌화되어 2-에틸 헥센알을 생성한다. 2-에틸 헥센알을 포함하는 알돌화 유닛(1107)의 생성물은 수소화 반응기(1108)에 공급된다. 노르말 및 아이소-부티르알데하이드를 포함하는 스트림(1105)은 수소화 반응기(1108)에 직접 공급된다. 따라서, 수소화 반응기(1108)에서, 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-에틸 헥센알을 포함하는 공급물이 수소화되어, 노르말-부탄올, 아이소-부탄올, 2-에틸 헥산올, 미반응 노르말 부티르알데하이드, 미반응 아이소-부티르알데하이드, 미반응 2-에틸 헥센알, 2-에틸 헥산알 및 2-에틸 헥센올을 포함하는 조 생성물 스트림(1115)을 형성한다. 생성물 스트림(1115)은 분리기(1109)에 공급되어, 정제된 아이소-부탄올 스트림(1110), 정제된 노르말 부탄올 스트림(1111) 및 정제된 2-에틸 헥산올 스트림(1112)을 생성한다. 분리기(1109)는, 예를 들어, 도 3 내지 도 6과 관련하여 후술되는 분리 방식들 중 임의의 것일 수 있다.
도 3에서는, 상기 수소화 반응기(1008) 또는 수소화(1108)에서 수행되는 것과 같은 수소화로부터의 조 생성물 스트림(1)이 조 생성물 분리 컬럼(101)에 공급된다. 조 생성물 분리 컬럼(101)은 오버헤드로 들어가는 노르말 부탄올과, 하부로 들어가는 부틸 부티레이트 또는 존재하는 경우 펜탄올과 같은 더 중질의 성분들 사이를 커트하도록 작동된다. 따라서, 혼합 부탄올 스트림(2)은 조 생성물 분리 컬럼(101)의 상부로부터 생성되고, 조 2-알킬 알칸올 스트림(3)은 조 생성물 분리 컬럼(101)의 하부로부터 생성된다.
혼합 부탄올 스트림(2)은 혼합 부탄올 분리 컬럼(102)에 공급되며, 이 컬럼은 상부로부터 부티르알데하이드 스트림(4)을 생성하고 하부로부터 정제된 노르말 부탄올 스트림(6)을 생성하고 측면 인출로서 조 아이소-부탄올 스트림(5)을 생성하도록 작동된다. 부티르알데하이드 스트림에서 제거되지 않은 부티르알데하이드 및 존재하는 경우 수소화로부터의 발레르알데하이드와 같은 미반응 알데하이드가 조 아이소-부탄올 스트림(5) 내에 있을 것이다. 조 아이소-부탄올 스트림(5)은 제1 폴리싱 반응기(103)에 공급되며, 여기서 미반응 알데하이드가 상응하는 알칸올로 수소화된다. 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림(7)은 제1 폴리싱 반응기(103)를 떠나서, 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104)에 공급된다. 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104)의 상부로부터 경질 폐기물 스트림(8)이 생성되고, 하부로부터 정제된 아이소-부탄올 스트림(9)이 생성된다.
조 2-알킬 알칸올 스트림(3)은 형성될 수 있는 임의의 중질 성분을 제거하도록 작동되는 조 2-알킬 알칸올 분리 컬럼(105)의 형태의 제1 증류 구역에 공급된다. 이러한 중질 성분이 중질 폐기물 스트림(11)으로 제거되는 한편, 중간체 2-알킬 알칸올 스트림(10)이 조 2-알킬 알칸올 분리 컬럼의 상부로부터 제거된다. 이어서, 중간체 2-알킬 알칸올 스트림(10)은 제2 폴리싱 반응기(106)로 전달된다. 이러한 제2 폴리싱 반응기(106)에서, 중간체 2-알킬 알칸올 스트림(10)은 수소와 접촉된다. 일반적으로, 이러한 제2 폴리싱 반응기(106)는 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 및 2-알킬 알켄올이 원하는 2-알킬 알칸올로 전환될 수 있게 하여, 생성물의 순도를 개선할 것이다. 예를 들어, 2-알킬 알칸올이 2-에틸 헥산올인 경우, 제2 폴리싱 반응기(106)는 2-에틸 헥센알, 2-에틸 헥센올 및 2-에틸 헥산알이 원하는 2-에틸 헥산올로 전환될 수 있게 하여, 생성물의 순도를 개선할 것이다. 제2 폴리싱 반응기(106)를 떠나는 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림(12)은 폴리싱된 2-알킬 알칸올 분리 컬럼(107)의 형태의 제2 증류 구역에 공급되며, 여기서, 헵탄 또는 펜탄올과 같은 경질물이 분리되어 중간체 폐기물 스트림(13)으로 제거되고 생성물 2-알킬 알칸올이 정제된 2-알킬 알칸올 스트림(14)으로 회수된다. 이러한 실시 형태에서, 정제된 2-알킬 알칸올 스트림(14)은 바람직하게는 산 색도가 20 APHA 미만, 더욱 바람직하게는 10 APHA 미만일 것이다.
도 4에는, 도 3에서의 공정의 변형이 도시되어 있다. 도 4의 동일한 도면 부호는 도 3의 동일한 항목을 지칭하며, 다시 설명하지 않는다. 도 4에서는, 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104)이 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104)의 하부로부터 조 펜탄올 스트림(90) 및 재순환 조 펜탄올 스트림(91)을 생성하도록 작동된다. 재순환 조 펜탄올 스트림(91)은 조 생성물 분리 컬럼(101)에 다시 공급된다. 이러한 실시 형태에서 조 생성물 분리 컬럼(101)은 노르말 부탄올과 펜탄올 사이를 커트하도록 작동되기 때문에, 재순환 조 펜탄올 스트림(91) 내의 펜탄올은 조 생성물 분리 컬럼(101)에 의해 조 2-알킬 알칸올 스트림(3)으로 분리될 것이다. 이는 높은 수준의 발레르알데하이드가 조 생성물 스트림(1)에 존재하는 경우에 유리할 수 있다. 그러한 스트림 내의 발레르알데하이드는 혼합 부탄올 스트림(2) 및 조 아이소-부탄올 스트림(5)에서 제1 폴리싱 반응기(103)로 이동할 것이며, 여기서 반응하여 펜탄올을 형성할 것이다. 도 3의 공정에서는, 펜탄올이 정제된 아이소-부탄올 스트림(9)을 오염시킬 것인 반면, 도 4의 공정에서는, 폴리싱된 아이소-부탄올 컬럼(104)에서 펜탄올이 분리된다. 재순환 조 펜탄올 스트림(91)을 조 생성물 분리 컬럼(101)으로 재순환시키는 것은 조 생성물 분리 컬럼(101)에서 노르말 부탄올과 펜탄올 사이의 커트를 이용하여 펜탄올을 조 2-알킬 알칸올 스트림(3) 내로 보내고, 그로부터, 이는 폴리싱된 2-알킬 알칸올 컬럼(107) 내의 중간체 폐기물 스트림(13)으로 곧바로 분리될 것인 반면, 재순환 조 펜탄올 스트림(91) 내의 임의의 아이소-부탄올은 혼합 부탄올 스트림(2)으로 보내지고, 따라서 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104)으로부터의 정제된 아이소-부탄올 스트림(9)에서 생성물로서 회수될 수 있다. 조 펜탄올 스트림(90)은 재순환 루프에서 성분들이 축적되는 것을 방지하기 위한 퍼지의 역할을 한다.
도 5에는, 도 4에서의 공정의 변형이 도시되어 있다. 도 5의 동일한 도면 부호는 도 3 및 도 4의 동일한 항목을 지칭하며, 다시 설명하지 않는다. 도 5에서는, 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104)이 2개의 컬럼으로 분할된다. 제1 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104a)에서는, 조 펜탄올 스트림(90) 및 재순환 조 펜탄올 스트림(91)이 하부에서 생성되고, 상부 스트림(80)이 제2 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104b)으로 전달되며, 이로부터 정제된 아이소-부탄올 스트림(9)이 하부에서 생성되고 경질 폐기물 스트림(8)이 상부에서 생성된다.
도 6에는, 도 4에서의 공정의 변형이 도시되어 있다. 도 6의 동일한 도면 부호는 도 3 및 도 4의 동일한 항목을 지칭하며, 다시 설명하지 않는다. 도 6에서는, 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104)이 2개의 컬럼으로 분할된다. 제1 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104c)에서는, 경질 폐기물 스트림(8)이 상부로부터 생성되고, 하부 스트림(81)이 제2 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104d)으로 전달되며, 이로부터 정제된 아이소-부탄올 스트림(9)이 상부에서 생성되고 조 펜탄올 스트림(90) 및 재순환 조 펜탄올 스트림(91)이 하부에서 생성된다.
본 발명을 이제 첨부된 비제한적인 실시예를 참조하여 설명할 것이다.
실시예 1
제안된 정제 계획이 까다로운 조건 하에서도 여전히 사양에 맞는 제품을 생성할 수 있음을 보여주기 위해 예상되는 것보다 상당히 더 많은 부산물을 함유하는 조 생성물 스트림(1)을 사용하여, 2-알킬 알켄알이 2-에틸 헥센알이고 2-알킬 알칸올이 2-에틸 헥산올인 도 3의 공정의 시뮬레이션을 수행한다. 0.64 중량%의 물, 371 ppmw의 아이소-부티르알데하이드, 749 ppmw의 노르말 부티르알데하이드, 14.4 중량%의 아이소부탄올, 23.0 중량%의 노르말 부탄올, 96 ppmw의 다이부틸에테르, 136 ppmw의 IN-부틸부티레이트, 856 ppmwt의 NN-부틸부티레이트, 0.28 중량%의 2-에틸 헥산알, 59 중량%의 2-에틸 헥산올, 1.25 중량%의 C12 중질물 및 1.16 중량%의 C16 중질물의 조 생성물 스트림(1)을 조 생성물 분리 컬럼(101)으로 보낸다. 조 생성물 분리 컬럼(101)을 작동시켜 n-부탄올과 IN-부틸부티레이트 사이를 커트한다.
생성된 혼합 부탄올 스트림(2)을 혼합 부탄올 분리 컬럼(102)으로 보낸다. 혼합 부탄올 분리 컬럼(102)을 작동시켜, 하부에서 0.1 중량%의 아이소-부탄올 및 385 ppmw의 다이부틸에테르를 갖는 정제된 노르말 부탄올 스트림(6)을 생성하고, 측면 인출로서 695 ppmw의 노르말 부탄올을 함유하는 조 아이소부탄올 스트림(5)을 생성한다. 혼합 부탄올 분리 컬럼(102)의 오버헤드 생성물로서 생성된 부티르알데하이드 스트림(4)을 응축시키고 40℃로 냉각하여, 액체를 물 풍부 상 및 유기상으로 경사분리한다. 유기상은 환류에 사용되며, 대략 57.4 중량%의 알데하이드 및 33.4 중량%의 아이소-부탄올을 함유하고, 물로 포화된다. 조 아이소부탄올 스트림(5)을 제1 폴리싱 반응기(103)에 공급하는데, 여기서 전체 알데하이드의 99%가 상응하는 알칸올로 전환된다. 이어서, 폴리싱된 아이소부탄올 스트림(7)을 폴리싱된 아이소부탄올 분리 컬럼(104)으로 보낸다. 폴리싱된 아이소부탄올 분리 컬럼(104)을 작동시켜, 상부에서 생성되는 경질 폐기물 스트림(8)에 6.5 중량%의 물을 제공한다. 정제된 아이소부탄올 스트림(9)은 0.1 중량% 미만의 노르말 부탄올, 약 20 ppm의 다이부틸에테르 및 별도의 20 ppm의 물을 함유한다.
조 생성물 분리 컬럼(101)의 하부에서 생성된 조 2-에틸 헥산올 스트림(3)을 조 2-에틸 헥산올 분리 컬럼(105)에 공급한다. 조 2-에틸 헥산올 분리 컬럼(105)을 작동시켜 160℃의 하부 온도 및 0.2 bara의 압력을 제공하는데, 이는 조 2-에틸 헥산올 분리 컬럼(105)에 공급된 모든 C12 및 C16 성분을 함유하는, 조 2-에틸 헥산올 분리 컬럼(105)의 하부에서 생성된 중질 폐기물 스트림(11)을 산출한다. 따라서, 중질 폐기물 스트림(11)은 77 중량%의 C12 및 C16 성분을 함유하였으며, 나머지는 2-에틸 헥산올이었다. 오버헤드에서 생성된 중간체 2-에틸 헥산올 스트림(10)을 응축시키고 제2 폴리싱 반응기(106)로 전달하며, 여기서 모든 나머지 불포화 성분의 99%가 포화된다. 폴리싱된 2-에틸 헥산올 스트림을 폴리싱된 2-에틸 헥산올 분리 컬럼(107)으로 전달한다. 폴리싱된 2-에틸 헥산올 분리 컬럼(113)을 작동시켜, 폴리싱된 2-에틸 헥산올 분리 컬럼(107)으로부터 상부 생성물로서 생성된 중간체 폐기물 스트림(13) 중의 약 50 중량%의 2-에틸 헥산올, 및 폴리싱된 2-에틸 헥산올 분리 컬럼(107)으로부터 하부 생성물로서 생성된 정제된 2-에틸 헥산올 스트림(14) 중의 100 ppmw의 NN-부틸부티레이트를 제공한다. 아이소부탄올, 노르말 부탄올 및 2-에틸 헥산올에 대한 각각의 수율은 조 생성물 분리 컬럼(101)에 공급된 조 생성물 스트림에 대하여 97.5%, 99.7% 및 99.0%이다.
실시예 2
제안된 정제 계획이 까다로운 조건 하에서도 여전히 사양에 맞는 제품을 생성할 수 있음을 보여주기 위해 예상되는 것보다 상당히 더 많은 부산물을 함유하는 조 생성물 스트림(1)을 사용하여, 2-알킬 알켄알이 2-프로필 헵텐알이고 2-알킬 알칸올이 2-프로필 헵탄올인 도 6의 공정의 시뮬레이션을 수행한다. 0.33 중량%의 물, 330 ppmw의 아이소-부티르알데하이드, 667 ppmw의 노르말 부티르알데하이드, 425 ppmw의 노르말 발레르알데하이드, 12.8 중량%의 아이소-부탄올, 20.0 중량%의 노르말 부탄올, 0.86 중량%의 2-메틸부탄올, 1.45 중량%의 노르말 펜탄올, 762 ppmw의 NN-부틸부티레이트, 389 ppmw의 2-에틸 헥산올, 60.7 중량%의 2-프로필 헵탄올, 2.86 중량%의 2-프로필 헵텐올, 796 ppmw의 C12 중질물 및 0.216 중량%의 C20 중질물의 조 생성물 스트림(1)을 조 생성물 분리 컬럼(101)으로 보낸다. 조 생성물 분리 컬럼(101)을 작동시켜 n-부탄올과 2-메틸 부탄올 사이를 커트한다.
생성된 혼합 부탄올 스트림(2)을 혼합 부탄올 분리 컬럼(102)으로 보낸다. 혼합 부탄올 분리 컬럼(102)을 작동시켜, 하부에서 100 ppmw의 아이소-부탄올, 13 ppmw의 발레르알데하이드 및 17 ppmw의 2-메틸부탄올을 갖는 정제된 노르말 부탄올 스트림(6)을 생성하고, 측면 인출로서 382 ppmw의 노르말 부탄올을 함유하는 조 아이소부탄올 스트림(5)을 생성한다. 혼합 부탄올 분리 컬럼(102)의 오버헤드 생성물로서 생성된 부티르알데하이드 스트림(4)을 응축시키고 40℃로 냉각하여, 액체를 물 풍부 상 및 유기상으로 경사분리한다. 유기상은 환류에 사용되며, 대략 59 중량%의 C4 알데하이드, 2.1 중량%의 C5 알데하이드, 18.7 중량%의 물 및 30.6 중량%의 아이소-부탄올을 함유한다. 조 아이소-부탄올 스트림(5)을 제1 폴리싱 반응기(103)에 공급하는데, 여기서 전체 알데하이드의 99.9%가 상응하는 알칸올로 전환된다. 이어서, 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림(7)을 제1 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104C)으로 보낸다. 제1 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104c)을 작동시켜 경질 폐기물 스트림(8)에 19 중량%의 물을 제공한다. 펜탄올을 여전히 함유하는 하부 스트림(81)을 제2 폴리싱된 아이소-부탄올 분리 컬럼(104d)으로 보낸다. 제2 폴리싱된 아이소부탄올 분리 컬럼(104d)을 작동시켜 50 중량%의 펜탄올을 함유하는 조 펜탄올 스트림(90)을 하부에서 제공한다. 이 실시예에서는, 펜탄올을 재순환시키지 않는다. 제2 폴리싱된 아이소부탄올 분리 컬럼(104d)의 상부로부터 얻어진 정제된 아이소-부탄올 스트림은 33 ppmw의 발레르알데하이드, 5 ppmw의 물 및 415 ppmw의 노르말 부탄올을 함유한다.
조 생성물 분리 컬럼(101)의 하부에서 생성된 조 2-프로필 헵탄올 스트림(3)을 조 2-프로필 헵탄올 분리 컬럼(105)에 공급한다. 조 2-프로필 헵탄올 분리 컬럼(105)을 작동시켜 160℃의 하부 온도 및 85 mbara의 압력을 제공하는데, 이는 조 2-프로필 헵탄올 분리 컬럼(105)에 공급된 모든 C12 및 C20 성분을 함유하는, 조 2-프로필 헵탄올 분리 컬럼(105)의 하부에서 생성된 중질 폐기물 스트림(11)을 산출한다. 따라서, 중질 폐기물 스트림(11)은 66 중량%의 C12 및 C20 성분을 함유하였으며, 나머지는 2-프로필 헵탄올이었다. 오버헤드에서 생성된 중간체 2-프로필 헵탄올 스트림(10)을 응축시키고 제2 폴리싱 반응기(106)로 전달하며, 여기서 모든 나머지 불포화 성분의 99%가 포화된다. 폴리싱된 2-프로필 헵탄올 스트림(12)을 폴리싱된 2-프로필 헵탄올 분리 컬럼(107)으로 전달한다. 폴리싱된 2-프로필 헵탄올 분리 컬럼(107)을 작동시켜, 폴리싱된 2-프로필 헵탄올 분리 컬럼(107)으로부터 상부 생성물로서 생성된 중간체 폐기물 스트림(13) 중의 약 55 중량%의 2-프로필 헵탄올, 및 폴리싱된 2-프로필 헵탄올 분리 컬럼(107)으로부터 하부 생성물로서 생성된 정제된 2-프로필 헵탄올 스트림(14) 중의 0.1 중량% 미만의 2-프로필 헵탄올을 제공한다. 아이소-부탄올, 노르말 부탄올 및 2-프로필 헵탄올에 대한 각각의 수율은 조 생성물 분리 컬럼(101)에 공급된 조 생성물 스트림(1)에 대하여 95.4%, 99.3% 및 95.0%이다.
상기 실시 형태들은 어떠한 제한적인 의미가 아니라 단지 예로서 설명되었으며, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.
Claims (9)
- 노르말 부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 제조 방법으로서,
(a) 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-알킬 알켄알을 포함하는 공급물을 수소화하여, 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 2-알킬 알칸올, 미반응 노르말 부티르알데하이드, 미반응 아이소-부티르알데하이드와, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 포함하는 조(crude) 생성물 스트림을 형성하는 단계;
(b) 조 생성물 스트림을 분리하여, 조 생성물 스트림보다 높은 농도의 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 미반응 노르말 부티르알데하이드 및 미반응 아이소-부티르알데하이드를 갖는 혼합 부탄올 스트림; 및 조 생성물 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 갖는 조 2-알킬 알칸올 스트림을 생성하는 단계;
(c) 혼합 부탄올 스트림을 분리하여, 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 노르말 부탄올을 갖는 정제된 노르말 부탄올 스트림; 및 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 아이소-부탄올을 갖는 조 아이소-부탄올 스트림을 생성하는 단계;
(d) 조 아이소-부탄올 스트림을 제1 폴리싱 수소화 반응기에 공급하고, 여기서, 미반응 아이소-부티르알데하이드의 적어도 일부를 아이소-부탄올로 전환하여 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 생성하는 단계;
(e) 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림보다 높은 농도의 아이소-부탄올을 갖는 정제된 아이소-부탄올 스트림; 및 경질 폐기물 스트림(light waste stream)을 생성하는 단계;
(f) 조 2-알킬 알칸올 스트림을 분리하여, 조 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 갖는 중간체 2-알킬 알칸올 스트림; 및 중질 폐기물 스트림(heavy waste stream)을 생성하는 단계;
(g) 중간체 2-알킬 알칸올 스트림을 제2 폴리싱 수소화 반응기에 공급하고, 여기서, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상의 적어도 일부를 2-알킬 알칸올로 전환하여 중간체 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올을 갖는 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림을 생성하는 단계; 및
(h) 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 2-알킬 알칸올 스트림보다 높은 농도의 2-알킬 알칸올을 갖는 정제된 2-알킬 알칸올 스트림; 및 중간체 폐기물 스트림을 생성하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 2-알킬 알칸알 및 2-알킬 알켄올을 포함하는, 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 (c)에서 혼합 부탄올 스트림을 분리하는 것은 혼합 부탄올 스트림보다 높은 농도의 미반응 아이소-부티르알데하이드 및 미반응 노르말 부티르알데하이드를 갖는 부티르알데하이드 스트림을 생성하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조 생성물 스트림은 펜탄올을 포함하고, 단계 (e)는 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림을 분리하여, 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림보다 높은 농도의 아이소-부탄올을 갖는 정제된 아이소-부탄올 스트림; 폴리싱된 아이소-부탄올 스트림보다 높은 농도의 펜탄올을 갖는 조 펜탄올 스트림; 및 경질 폐기물 스트림을 생성하는 것을 포함하는, 방법.
- 노르말 부탄올, 아이소-부탄올 및 2-알킬 알칸올의 제조 방법으로서,
(a) 노르말 부티르알데하이드, 아이소-부티르알데하이드 및 2-알킬 알켄알을 포함하는 공급물을 수소화하여, 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 2-알킬 알칸올, 미반응 노르말 부티르알데하이드, 미반응 아이소-부티르알데하이드와, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상을 포함하는 조 생성물 스트림을 형성하는 단계; 및
(b) 조 생성물 스트림 내의 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 2-알킬 알칸올을 분리하는 단계를 포함하며, 여기서, 분리하는 단계는 노르말 부탄올, 아이소-부탄올, 미반응 노르말 부티르알데하이드 및 미반응 아이소-부티르알데하이드가 2-알킬 알칸올과, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상으로부터 분리되는 제1 분리 공정, 노르말 부탄올이 아이소-부탄올로부터 분리되는 제2 분리 공정, 및 2-알킬 알칸올이 정제되는 제3 분리 공정을 포함하고, 제2 분리 공정 및 제3 분리 공정은 병행되며, 제2 분리 공정은 미반응 아이소-부티르알데하이드의 적어도 일부를 아이소-부탄올로 수소화하는 단계를 포함하고, 제3 분리 공정은 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상의 적어도 하나를 2-알킬 알칸올로 수소화하는 단계를 포함하는, 방법. - 제5항에 있어서, 조 생성물 스트림은 펜탄올을 포함하고, 제1 분리는 노르말 부탄올을 제2 분리 공정으로 보내고 펜탄올을 제2 분리 공정으로 보내는, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 분리는 컬럼에서 수행되는, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 2-알킬 알켄알은 2-에틸 헥센알이고, 2-알킬 알칸올은 2-에틸 헥산올이고, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 미반응 2-에틸 헥센알, 2-에틸 헥산알 또는 2-에틸 헥센올 중 하나 이상인, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 2-알킬 알켄알은 2-프로필 헵텐알이고, 2-알킬 알칸올은 2-프로필 헵탄올이고, 미반응 2-알킬 알켄알, 2-알킬 알칸알 또는 2-알킬 알켄올 중 하나 이상은 미반응 2-프로필 헵텐알, 2-프로필 헵탄알 또는 2-프로필 헵텐올 중 하나 이상인, 방법.
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