KR20210015178A - Preparing method of dimethylolbutanal and preperation method of trimethylolpropane using the same - Google Patents
Preparing method of dimethylolbutanal and preperation method of trimethylolpropane using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210015178A KR20210015178A KR1020190093647A KR20190093647A KR20210015178A KR 20210015178 A KR20210015178 A KR 20210015178A KR 1020190093647 A KR1020190093647 A KR 1020190093647A KR 20190093647 A KR20190093647 A KR 20190093647A KR 20210015178 A KR20210015178 A KR 20210015178A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reaction
- dimethylolbutanal
- aldol reaction
- active ingredient
- present application
- Prior art date
Links
- YYKMQUOJKCKTSD-UHFFFAOYSA-N 2,2-bis(hydroxymethyl)butanal Chemical compound CCC(CO)(CO)C=O YYKMQUOJKCKTSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 35
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 143
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N Butyraldehyde Chemical compound CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 104
- JLIDVCMBCGBIEY-UHFFFAOYSA-N vinyl ethyl ketone Natural products CCC(=O)C=C JLIDVCMBCGBIEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 80
- 238000005575 aldol reaction Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims abstract description 32
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 50
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 19
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 11
- HSJKGGMUJITCBW-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybutanal Chemical compound CC(O)CC=O HSJKGGMUJITCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexan-1-ol Chemical compound CCCCC(CC)CO YIWUKEYIRIRTPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000005705 Cannizzaro reaction Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JGFZNNIVVJXRND-UHFFFAOYSA-N N,N-Diisopropylethylamine (DIPEA) Chemical compound CCN(C(C)C)C(C)C JGFZNNIVVJXRND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XIKVGYYSAJEFFR-UHFFFAOYSA-N 2-(hydroxymethyl)butanal Chemical compound CCC(CO)C=O XIKVGYYSAJEFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000000769 gas chromatography-flame ionisation detection Methods 0.000 description 1
- 238000001165 gas chromatography-thermal conductivity detection Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- YFTHZRPMJXBUME-UHFFFAOYSA-N tripropylamine Chemical compound CCCN(CCC)CCC YFTHZRPMJXBUME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/45—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by condensation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/132—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
- C07C29/136—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
- C07C29/14—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of a —CHO group
- C07C29/141—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of a —CHO group with hydrogen or hydrogen-containing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C31/18—Polyhydroxylic acyclic alcohols
- C07C31/22—Trihydroxylic alcohols, e.g. glycerol
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/78—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C45/80—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by liquid-liquid treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/78—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C45/81—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
- C07C45/82—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation by distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C47/00—Compounds having —CHO groups
- C07C47/02—Saturated compounds having —CHO groups bound to acyclic carbon atoms or to hydrogen
- C07C47/19—Saturated compounds having —CHO groups bound to acyclic carbon atoms or to hydrogen containing hydroxy groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C47/00—Compounds having —CHO groups
- C07C47/20—Unsaturated compounds having —CHO groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C47/21—Unsaturated compounds having —CHO groups bound to acyclic carbon atoms with only carbon-to-carbon double bonds as unsaturation
- C07C47/22—Acryaldehyde; Methacryaldehyde
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
본 출원은 디메틸올부탄알의 제조방법 및 이를 이용한 트리메틸올프로판의 제조방법에 관한 것이다.The present application relates to a method for preparing dimethylolbutanal and a method for preparing trimethylolpropane using the same.
트리메틸올프로판(trimethylolpropane, TMP)은 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 중 하나는 하기와 같이 n-부틸알데히드(n-BAL), 포름알데히드(FA)를 알칼리메탈(주로, NaOH) 촉매 하에 Cannizzaro 반응을 통해 이루어진다.Trimethylolpropane (TMP) can be prepared in a variety of ways, one of which is Cannizzaro by converting n-butylaldehyde (n-BAL) and formaldehyde (FA) into an alkali metal (mainly NaOH) catalyst as follows. It is done through reaction.
상업화 공정에서 주로 사용되는 Cannizzaro 반응에 의한 TMP 제조방법은, TMP 1mol 당 1mol의 메탈포르메이트(formate salt)가 부산물로 생성되어 효율적이지 못하다.The TMP production method by the Cannizzaro reaction, which is mainly used in the commercialization process, is not efficient because 1 mol of metal formate per mol of TMP is produced as a by-product.
트리메틸올프로판은 상온에서 백색 결정 물질이며, 알키드 수지, 포화 폴리에스테르, 합성 윤활유, 폴리우레탄 수지, 및 가소제 분야 등의 다양한 분야에서 원료 물질로서 널리 사용된다. 따라서, 산업적으로 중요한 원료 물질인 트리메틸올프로판을 경제적인 방법으로 생산하기 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다.Trimethylolpropane is a white crystalline substance at room temperature, and is widely used as a raw material in various fields such as alkyd resins, saturated polyesters, synthetic lubricants, polyurethane resins, and plasticizers. Therefore, research for producing trimethylolpropane, which is an industrially important raw material, in an economical manner has been continuously conducted.
본 출원은 디메틸올부탄알의 제조방법 및 이를 이용한 트리메틸올프로판의 제조방법을 제공한다.The present application provides a method for preparing dimethylolbutanal and a method for preparing trimethylolpropane using the same.
본 출원의 일 실시상태는,An exemplary embodiment of the present application,
n-부틸알데히드(n-BAL) 및 제1 포름알데히드(FA, formaldehyde)를 제1 알킬아민 촉매 하에 제1 알돌반응을 수행하여, 디메틸올부탄알(DMB, dimethylolbutanal)을 포함하는 제1 유효성분 및 에틸 아크롤레인(EA, ethyl acrolein)을 포함하는 부산물을 제조하는 단계;A first active ingredient comprising dimethylolbutanal (DMB) by performing a first aldol reaction with n-butylaldehyde (n-BAL) and a first formaldehyde (FA) under a first alkylamine catalyst And preparing a by-product including ethyl acrolein (EA);
증류공정을 수행하여 상기 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물을 분리시키는 단계; 및Separating by-products including the ethyl acrolein by performing a distillation process; And
상기 분리된 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물 및 제2 포름알데히드를 제2 알킬아민 촉매 하에 제2 알돌반응을 수행하여, 디메틸올부탄알(DMB, dimethylolbutanal)을 포함하는 제2 유효성분을 제조하는 단계를 포함하는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법을 제공한다.The step of preparing a second active ingredient including dimethylolbutanal (DMB) by performing a second aldol reaction with the separated ethyl acrolein-containing by-product and second formaldehyde under a second alkylamine catalyst. It provides a method for producing dimethylolbutanal containing.
또한, 본 출원의 다른 실시상태는,In addition, another exemplary embodiment of the present application,
상기 디메틸올부탄알의 제조방법에 따라 디메틸올부탄알을 제조하는 단계; 및Preparing dimethylolbutanal according to the method for producing dimethylolbutanal; And
금속 촉매 하에서 수소화 반응시켜 트리메틸올프로판(TMP)을 제조하는 단계Hydrogenation reaction under a metal catalyst to prepare trimethylolpropane (TMP)
를 포함하는 것인 트리메틸올프로판의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing trimethylolpropane comprising a.
본 출원의 일 실시상태에 따른 디메틸올부탄알의 제조방법은, n-부틸알데히드(n-BAL) 및 포름알데히드의 알돌반응 후 생성되는 부산물인 에틸 아크롤레인을 증류공정을 이용하여 분리시킬 수 있다.In the method for preparing dimethylolbutanal according to an exemplary embodiment of the present application, ethyl acrolein, a by-product generated after the aldol reaction of n-butylaldehyde (n-BAL) and formaldehyde, may be separated using a distillation process.
특히, 상기 증류공정을 이용하여 분리된 에틸 아크롤레인을 이용하고, 추가의 알돌반응을 수행하여 디메틸올부탄알을 제조할 수 있으므로, 제조되는 디메틸올부탄알을 포함하는 유효성분의 수율을 높일 수 있는 특징이 있다.In particular, since ethyl acrolein separated using the distillation process can be used and dimethylolbutanal can be prepared by performing an additional aldol reaction, it is possible to increase the yield of the active ingredient including the prepared dimethylolbutanal. There are features.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따라 제조된 디메틸올부탄알을 수소화 반응의 원료로 사용하여 트리메틸올프로판을 높은 효율로 얻을 수 있다.In addition, trimethylolpropane can be obtained with high efficiency by using dimethylolbutanal prepared according to an exemplary embodiment of the present application as a raw material for a hydrogenation reaction.
이하, 본 출원에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present application will be described in more detail.
본 출원에 있어서, '수율'은 반응에서 실제 생산되는 생산물의 양을, 이론상 기대할 수 있는 최대 생산량으로 나눈 값으로 정의된다.In the present application,'yield' is defined as a value obtained by dividing the amount of the product actually produced in the reaction by the maximum production amount that can be expected in theory.
또한, 본 출원에 있어서, '전환율(%)'은 반응물이 생성물로 전환하는 비율을 말하며, 예컨대, n-BAL 전환율은 하기의 식으로 정의될 수 있다.In addition, in the present application, the'conversion rate (%)' refers to the rate at which the reactant is converted to a product, and for example, the n-BAL conversion rate may be defined by the following equation.
전환율(%) = [(반응한 n-BAL의 몰수)/(공급된 n-BAL의 몰수)]×100Conversion rate (%) = [(number of moles of reacted n-BAL)/(number of moles of supplied n-BAL)]×100
TMP를 제조하는 Cannizzaro 반응의 경우, n-BAL이 반응을 통해 TMP가 생성되면서 포르메이트 염이 부산물로 함께 생성된다. 그러나, 본 출원의 일 실시상태에 따른 트리메틸올프로판의 제조방법에 있어서는, 알돌반응 후 DMB를 추출 방식으로 분리한 다음, 수소화 공정을 거쳐 TMP가 생성되는 것이므로, 부산물이 거의 생성되지 않는다.In the case of the Cannizzaro reaction to prepare TMP, the formate salt is also produced as a by-product as TMP is generated through the reaction of n-BAL. However, in the manufacturing method of trimethylolpropane according to an exemplary embodiment of the present application, since the DMB is separated by an extraction method after the aldol reaction, and then TMP is generated through a hydrogenation process, almost no by-products are generated.
수소화법에 의하여 TMP를 제조하는 공정은 하기 반응식으로 표시될 수 있다.The process of producing TMP by the hydrogenation method can be represented by the following reaction formula.
상기 반응식에서, 에틸 아크롤레인(EA, ethyl acrolein)은 n-부틸알데히드(n-BAL) 및 포름알데히드(FA, formaldehyde)의 알돌반응 후 생성되는 부산물로서, 종래에는 별도로 분리되어 제거되었다.In the above reaction scheme, ethyl acrolein (EA) is a by-product produced after the aldol reaction of n-butylaldehyde (n-BAL) and formaldehyde, and conventionally, it has been separated and removed.
이에, 본 출원에서는 상기 에틸 아크롤레인을 별도로 분리시킨 후 이를 재활용하여 디메틸올부탄알을 포함하는 유효성분의 수율을 향상시키고자 하였다.Accordingly, in the present application, the ethyl acrolein is separated and then recycled to improve the yield of active ingredients including dimethylolbutanal.
본 출원의 일 실시상태에 따른 디메틸올부탄알의 제조방법은, n-부틸알데히드(n-BAL) 및 제1 포름알데히드(FA, formaldehyde)를 제1 알킬아민 촉매 하에 제1 알돌반응을 수행하여, 디메틸올부탄알(DMB, dimethylolbutanal)을 포함하는 제1 유효성분 및 에틸 아크롤레인(EA, ethyl acrolein)을 포함하는 부산물을 제조하는 단계; 증류공정을 수행하여 상기 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물을 분리시키는 단계; 및 상기 분리된 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물 및 제2 포름알데히드를 제2 알킬아민 촉매 하에 제2 알돌반응을 수행하여, 디메틸올부탄알(DMB, dimethylolbutanal)을 포함하는 제2 유효성분을 제조하는 단계를 포함한다.The method for preparing dimethylolbutanal according to an exemplary embodiment of the present application is to perform a first aldol reaction under a first alkylamine catalyst with n-butylaldehyde (n-BAL) and a first formaldehyde (FA). , Preparing a by-product including a first active ingredient and ethyl acrolein (EA) containing dimethylolbutanal (DMB, dimethylolbutanal); Separating by-products including the ethyl acrolein by performing a distillation process; And performing a second aldol reaction of the separated ethyl acrolein-containing by-product and second formaldehyde under a second alkylamine catalyst to prepare a second active ingredient including dimethylolbutanal (DMB). Includes.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 알돌반응 및 제2 알돌반응이 수행되는 반응기는 알돌반응에 사용될 수 있는 반응기인 경우 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 반응기는 자켓 타입(jacket type) 반응기일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present application, the reactor in which the first aldol reaction and the second aldol reaction are performed is not particularly limited if the reactor can be used for the aldol reaction. For example, the reactor may be a jacket type reactor, but is not limited thereto.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 알돌반응시키는 공정에서 상기 반응기에는 n-부틸알데히드, 제1 포름알데히드 및 제1 알킬아민 촉매가 동시에 투입될 수 있고, 이들 중 일부가 먼저 반응기에 투입될 수도 있다. 예컨대, 반응 효율을 보다 향상시키기 위해서는 n-부틸알데히드 및 제1 포름알데히드를 반응기에 먼저 투입한 후에 제1 알킬아민 촉매를 반응기에 천천히 투입하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 n-부틸알데히드, 제1 포름알데히드 및 제1 알킬아민 촉매를 반응기에 투입한 후, 교반하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 n-부틸알데히드, 제1 포름알데히드 및 제1 알킬아민 촉매를 반응기에 투입한 후, 반응과 동시에 교반하는 단계가 수행될 수 있다. 즉, 반응과 교반이 동시에 수행될 수 있다. 상기 교반하는 단계의 교반속도는 150rpm 내지 350rpm일 수 있고, 더 바람직하게는 200rpm 내지 300rpm일 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, in the process of reacting the first aldol, n-butylaldehyde, the first formaldehyde, and the first alkylamine catalyst may be simultaneously introduced into the reactor, some of which are first introduced into the reactor. It could be. For example, in order to further improve the reaction efficiency, it is preferable to first introduce n-butylaldehyde and first formaldehyde into the reactor, and then slowly introduce the first alkylamine catalyst into the reactor. In addition, the step of stirring after the n-butylaldehyde, the first formaldehyde and the first alkylamine catalyst are added to the reactor may be further included. In addition, after the n-butylaldehyde, the first formaldehyde, and the first alkylamine catalyst are added to a reactor, a step of stirring simultaneously with the reaction may be performed. That is, the reaction and stirring can be performed simultaneously. The stirring speed of the stirring step may be 150rpm to 350rpm, more preferably 200rpm to 300rpm.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 알돌반응 수행시, 상기 n-부틸알데히드 : 제1 포름알데히드의 몰비는 1 : (3 ~ 5) 일 수 있고, 1 : (3.5 ~ 4.5) 일 수 있다. 상기 제1 알돌반응 수행시, 상기 n-부틸 알데히드에 대한 제1 포름알데히드의 몰비가 3 미만인 경우에는 n-BAL 전환율이 감소하여, 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물을 분리시키기 위한 증류공정 후 부산물에 n-BAL 비율이 증가할 수 있다. 이와 같은 경우에는 제2 알돌반응 수행을 위한 제2 포름알데히드의 함량을 증가시켜야 하므로 추가의 공정비용이 발생할 수 있다. 또한, 상기 제1 알돌반응 수행시, 상기 n-부틸 알데히드에 대한 제1 포름알데히드의 몰비가 5를 초과하는 경우에는 부산물인 EA는 적게 생성되고 유효성분의 수율이 증가할 수 있으나, 제1 포름알데히드의 과량 사용으로 인한 포름알데히드 처리 공정에서의 에너지 및 비용이 증가할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, when the first aldol reaction is performed, the molar ratio of the n-butylaldehyde: the first formaldehyde may be 1: (3 ~ 5), and 1: (3.5 ~ 4.5). have. When the first aldol reaction is carried out, when the molar ratio of the first formaldehyde to the n-butyl aldehyde is less than 3, the n-BAL conversion rate decreases, and the by-product after the distillation process for separating the by-product including ethyl acrolein n -BAL rate may increase. In this case, since the content of the second formaldehyde for performing the second aldol reaction must be increased, additional processing costs may occur. In addition, when the first aldol reaction is performed, when the molar ratio of the first formaldehyde to the n-butyl aldehyde exceeds 5, the by-product EA is generated less and the yield of the active ingredient may increase, but the first form The energy and cost of the formaldehyde treatment process can be increased due to the excessive use of aldehydes.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 n-부틸알데히드 : 제1 알킬아민 촉매의 몰비는 1 : (0.1 ~ 0.3) 일 수 있고, 1 : (0.1 ~ 0.2) 일 수 있다. 상기 n-부틸알데히드 1몰 기준으로 제1 알킬아민 촉매가 0.1몰 미만인 경우에는 반응속도가 늦어져서 반응시간이 증가할 수 있고, 0.3몰을 초과하는 경우에는 많은 양의 촉매를 사용하기 때문에 경제성이 떨어질 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, the molar ratio of the n-butylaldehyde: the first alkylamine catalyst may be 1: (0.1 ~ 0.3), and 1: (0.1 ~ 0.2). When the first alkylamine catalyst is less than 0.1 mol based on 1 mol of n-butylaldehyde, the reaction rate may be slowed to increase the reaction time, and when it exceeds 0.3 mol, a large amount of catalyst is used, so economical efficiency is achieved. It can fall.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 알돌반응은 50℃ 내지 90℃의 온도에서 수행될 수 있고, 60℃ 내지 80℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 알돌반응시키는 공정의 온도가 50℃ 미만인 경우에는 전환율이 감소하고 반응속도가 느려져서 총 반응시간이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 상기 알돌반응시키는 공정의 온도가 90℃를 초과하는 경우에는 수율이 감소할 수 있으며, 과량의 에너지 사용으로 인한 경제성이 감소할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, the first aldol reaction may be performed at a temperature of 50°C to 90°C, and may be performed at a temperature of 60°C to 80°C. When the temperature of the aldol reaction process is less than 50° C., the conversion rate decreases and the reaction rate becomes slow, so that the total reaction time may increase. In addition, when the temperature of the aldol reaction process exceeds 90° C., the yield may decrease, and economy due to the use of excessive energy may decrease.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 알킬아민 촉매 및 제2 알킬아민 촉매는 각각 탄소수 3 내지 20의 알킬아민을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 알킬아민 촉매 및 제2 알킬아민 촉매는 각각 트리메틸아민(trimethylamine), 트리에틸아민(triethylamine, TEA), 트리프로필아민(tripropylamine) 및 다이이소프로필에틸아민(diisopropylethylamine) 중 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 트리에틸아민을 포함할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, the first alkylamine catalyst and the second alkylamine catalyst may each include an alkylamine having 3 to 20 carbon atoms. More specifically, the first alkylamine catalyst and the second alkylamine catalyst are one of trimethylamine, triethylamine (TEA), tripropylamine, and diisopropylethylamine, respectively. It may contain more than a species, and preferably may contain triethylamine.
본 출원의 일 실시상태는, 증류공정을 수행하여 상기 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물을 분리시키는 단계를 포함한다. 상기 부산물은 에틸 아크롤레인 이외에 물을 더 포함할 수 있다.An exemplary embodiment of the present application includes the step of separating the by-product including the ethyl acrolein by performing a distillation process. The by-product may further include water in addition to ethyl acrolein.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 증류공정은 40℃ 내지 60℃의 온도조건에서 수행될 수 있고, 45℃ 내지 55℃의 온도조건에서 수행될 수 있다. 상기 증류공정의 온도조건을 만족하는 경우에, 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물을 분리하기 위한 증류공정시 부산물 내 에틸 아크롤레이의 비율을 최대한으로 높일 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, the distillation process may be performed at a temperature condition of 40°C to 60°C, and may be performed at a temperature condition of 45°C to 55°C. When the temperature condition of the distillation process is satisfied, the ratio of ethyl acrolein in the by-product can be maximized during the distillation process for separating the by-product including ethyl acrolein.
또한, 상기 증류공정은 120mbar 초과 230mbar 미만의 압력조건에서 수행될 수 있고, 150mbar 내지 210mbar의 압력조건에서 수행될 수 있다. 상기 증류공정의 압력조건이 120mbar 이하인 경우에는 H2O가 과량 증류될 수 있고 heavy 성분이 증류될 수 있어서 부산물 내 에틸 아크롤레인의 함량이 낮을 수 있다. 또한, 상기 증류공정의 압력조건이 230mbar 이상인 경우에는 전체 증류 양이 적을 수 있다.In addition, the distillation process may be performed under a pressure condition of more than 120 mbar and less than 230 mbar, and may be performed under a pressure condition of 150 mbar to 210 mbar. When the pressure condition of the distillation process is less than 120mbar, H 2 O may be distilled excessively and heavy components may be distilled, so that the content of ethyl acrolein in the by-product may be low. In addition, when the pressure condition of the distillation process is 230 mbar or more, the total amount of distillation may be small.
본 출원의 일 실시상태는, 상기 분리된 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물 및 제2 포름알데히드를 제2 알킬아민 촉매 하에 제2 알돌반응을 수행하여, 디메틸올부탄알(DMB, dimethylolbutanal)을 포함하는 제2 유효성분을 제조하는 단계를 포함한다.An exemplary embodiment of the present application is to perform a second aldol reaction with the separated ethyl acrolein-containing by-product and second formaldehyde under a second alkylamine catalyst, and thus a second product containing dimethylolbutanal (DMB). 2 It includes the step of preparing an active ingredient.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 알돌반응 수행시, 상기 에틸 아크롤레인 : 제2 포름알데히드 : 제2 알킬아민 촉매의 몰비는 1 : (10 ~ 15) : (0.05 ~ 0.5) 일 수 있고, 1 : (10 ~ 13) : (0.05 ~ 0.3) 일 수 있다. 특히, 상기 에틸 아크롤레인을 기준으로 상기 제2 포름알데히드의 몰비가 10 미만인 경우에는 유효성분의 수율이 감소할 수 있고, 15를 초과하는 경우에는 더 이상 유효성분의 수율이 증가하지 않으므로 원재료비가 상승할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, when performing the second aldol reaction, the molar ratio of the ethyl acrolein: second formaldehyde: second alkylamine catalyst may be 1: (10 ~ 15): (0.05 ~ 0.5), and , 1: (10 ~ 13): can be (0.05 ~ 0.3). In particular, when the molar ratio of the second formaldehyde based on the ethyl acrolein is less than 10, the yield of the active ingredient may decrease, and when it exceeds 15, the yield of the active ingredient no longer increases, so the raw material cost increases. I can.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 알돌반응은 30℃ 내지 40℃의 온도조건에서 수행될 수 있고, 32℃ 내지 38℃의 온도조건에서 수행될 수 있다. 상기 제2 알돌반응의 온도조건이 30℃ 미만인 경우에는 반응속도가 하락할 수 있고, 40℃를 초과하는 경우에는 더 이상 유효성분의 수율이 증가하지 않으므로 에너지절감 측면에서 바람직하지 않다.In the exemplary embodiment of the present application, the second aldol reaction may be performed under a temperature condition of 30°C to 40°C, and may be performed under a temperature condition of 32°C to 38°C. When the temperature condition of the second aldol reaction is less than 30°C, the reaction rate may decrease, and when it exceeds 40°C, the yield of the active ingredient no longer increases, which is not preferable in terms of energy saving.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 알돌반응을 수행한 후, 상기 제2 유효성분을 상기 부산물이 분리된 후의 제1 유효성분에 투입하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, after performing the second aldol reaction, the step of injecting the second active ingredient into the first active ingredient after the by-product is separated may be further included.
또한, 상기 제2 유효성분을 상기 부산물이 분리된 후의 제1 유효성분에 투입하는 단계 이후에, 알코올 용매를 이용하여 추출공정을 수행하여, 상기 디메틸올부탄알을 분리시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, after the step of injecting the second active ingredient into the first active ingredient after the by-product is separated, the step of separating the dimethylolbutanal by performing an extraction process using an alcohol solvent may be further included. I can.
상기 알코올 용매는 탄소수 2 내지 10의 알코올 용매일 수 있다. 구체적으로, 상기 알코올 용매는 탄소수 6 내지 8의 알코올 용매일 수 있고, 바람직하게는 탄소수 8의 알코올 용매일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 알코올 용매는 2-에틸헥사놀(2-ethylhexanol, 2-EH)일 수 있다.The alcohol solvent may be an alcohol solvent having 2 to 10 carbon atoms. Specifically, the alcohol solvent may be an alcohol solvent having 6 to 8 carbon atoms, preferably an alcohol solvent having 8 carbon atoms. In the exemplary embodiment of the present specification, the alcohol solvent may be 2-ethylhexanol (2-EH).
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 유효성분 및 제2 유효성분의 총중량 : 알코올 용매의 중량비는 1 : (0.3 ~ 1.5) 일 수 있고, 1 : (0.5 ~ 1.3) 일 수 있다. 상기 알코올 용매의 중량비가 0.3 미만인 경우에는 추출효율이 감소할 수 있고, 1.5를 초과하는 경우에는 추출효율은 증가할 수 있으나, 용매의 사용량이 증가하므로 사용된 용매를 처리하는 비용이 증가하게 되어 바람직하지 않다.In the exemplary embodiment of the present application, the total weight of the first active ingredient and the second active ingredient: the weight ratio of the alcohol solvent may be 1: (0.3 ~ 1.5), and 1: (0.5 ~ 1.3). If the weight ratio of the alcohol solvent is less than 0.3, the extraction efficiency may decrease, and if it exceeds 1.5, the extraction efficiency may increase, but since the amount of the solvent increases, the cost of treating the used solvent increases. Not.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 추출하는 단계에서 추출온도는 25℃ 내지 90℃가 바람직하고, 구체적으로는 30℃ 내지 70℃가 바람직하다. 상기 추출 온도를 만족하는 경우에 추출 수율을 증가시킬 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the extraction temperature in the extracting step is preferably 25°C to 90°C, and specifically, 30°C to 70°C. When the extraction temperature is satisfied, the extraction yield can be increased.
본 출원의 일 실시상태에 따른 디메틸올부탄알의 제조방법에서, 최종적으로 제조되는 모노메틸올부탄알(MMB), 디메틸올부탄알(DMB) 및 TMP를 포함하는 유효성분의 수율은 95% 이상일 수 있고, 97% 이상일 수 있다.In the method for producing dimethylolbutanal according to an exemplary embodiment of the present application, the yield of the active ingredient including monomethylolbutanal (MMB), dimethylolbutanal (DMB) and TMP that is finally prepared is 95% or more. Can be, and can be more than 97%.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 트리메틸올프로판의 제조방법은, 상기 디메틸올부탄알의 제조방법에 따라 디메틸올부탄알을 제조하는 단계; 및 금속 촉매 하에서 수소화 반응시켜 트리메틸올프로판(TMP)을 제조하는 단계를 포함한다.In addition, a method for producing trimethylolpropane according to an exemplary embodiment of the present application includes the steps of preparing dimethylolbutanal according to the method for producing dimethylolbutanal; And hydrogenation reaction under a metal catalyst to produce trimethylolpropane (TMP).
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 금속 촉매는 구리계 금속 촉매일 수 있다. 상기 구리계 금속 촉매는 수소화 반응에 이용되는 촉매라면 제한되지 않는다.In the exemplary embodiment of the present application, the metal catalyst may be a copper-based metal catalyst. The copper-based metal catalyst is not limited as long as it is a catalyst used in the hydrogenation reaction.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리메틸올프로판의 제조방법에 사용되는 반응기는 배치 타입(Batch type)의 수소화 반응기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the exemplary embodiment of the present application, the reactor used in the method for producing trimethylolpropane may be a batch type hydrogenation reactor, but is not limited thereto.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 수소화 반응의 반응 온도는 80℃ 내지 150℃일 수 있고, 바람직하게는 100℃ 내지 140℃일 수 있고, 더 바람직하게는 110℃ 내지 130℃일 수 있다. 상기 수소화 반응의 반응 압력은 20bar 내지 70bar일 수 있다. 바람직하게는 25bar 내지 50bar일 수 있다. 상기 수소화 반응의 반응 온도 및 반응 압력이 전술한 범위를 만족하는 경우에 높은 수율로 트리메틸올프로판을 제조할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the reaction temperature of the hydrogenation reaction may be 80°C to 150°C, preferably 100°C to 140°C, and more preferably 110°C to 130°C. The reaction pressure of the hydrogenation reaction may be 20 bar to 70 bar. Preferably it may be from 25 bar to 50 bar. When the reaction temperature and the reaction pressure of the hydrogenation reaction satisfy the above-described range, trimethylolpropane can be prepared in a high yield.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 수소화 반응시 디메틸올부탄알 1몰을 기준으로 수소(H2)의 몰비가 1 내지 3일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 2일 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, in the hydrogenation reaction, the molar ratio of hydrogen (H 2 ) based on 1 mole of dimethylolbutanal may be 1 to 3, preferably 1 to 2.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리메틸올프로판을 제조하는 단계는 트리메틸올프로판을 70% 이상의 수율로 제조할 수 있고, 75% 이상의 수율로 제조할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, in the step of preparing trimethylolpropane, trimethylolpropane may be prepared in a yield of 70% or more, and may be prepared in a yield of 75% or more.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리메틸올프로판의 제조방법은 트리메틸올프로판을 수소화 반응에 의해 제조한 후, 정제하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, the method for producing trimethylolpropane may further include preparing trimethylolpropane by hydrogenation and then purifying it.
이하, 본 출원을 구체적으로 설명하기 위해 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 출원에 따른 실험예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실험예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실험예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, in order to describe the present application in detail, an experimental example will be described in detail. However, the experimental examples according to the present application may be modified in various different forms, and the scope of the present application is not interpreted as being limited to the experimental examples described below. Experimental examples of the present application are provided to more completely describe the present application to those of ordinary skill in the art.
<< 실험예Experimental example >>
<< 실험예Experimental example 1> 1>
1) 제1 1) first 알돌반응Aldol reaction
온도조절이 가능한 1L 반응기에 n-BAL(n-butylaldehyde) 100g과 42% 포르말린(formalin) 400g을 투입한 후(n-BAL : FA의 몰비는 1 : 4), 염기 촉매인 TEA 15g을 천천히 적가하여 반응을 시작하였다. 이 때, 반응온도는 70℃로 조절하였다.After adding 100 g of n-BAL (n-butylaldehyde) and 400 g of 42% formalin (n-BAL: FA molar ratio is 1: 4) into a 1L reactor capable of temperature control, 15 g of TEA as a base catalyst is slowly added dropwise. To start the reaction. At this time, the reaction temperature was adjusted to 70 ℃.
약 3시간 후 반응물을 샘플링하여, GC 분석, FA 분석, 수분 분석을 실시하여, 반응물의 조성을 확인하고 전환율 및 수율을 계산하였다.After about 3 hours, the reaction product was sampled, GC analysis, FA analysis, and moisture analysis were performed to confirm the composition of the reaction product and calculate the conversion rate and yield.
2) 증류공정2) Distillation process
반응기 내부 온도를 50℃로 낮추고, 150mbar로 감압하여 증류공정을 수행하였다. 증류공정 종료 후, Light한 성분을 샘플링하여, GC 분석, FA 분석, 수분 분석을 실시하여, 반응물의 조성을 확인하였다.The temperature inside the reactor was lowered to 50° C. and reduced to 150 mbar to perform a distillation process. After the completion of the distillation process, the light components were sampled, and GC analysis, FA analysis, and moisture analysis were performed to confirm the composition of the reactants.
3) 제2 3) second 알돌반응Aldol reaction
Light한 성분의 조성을 확인한 뒤, EA : FA : TEA의 몰비를 1 : 10 : 0.1의 비율로 조절하고 알돌반응을 추가적으로 수행하였다. 이 때, 반응온도는 35℃로 조절하였다.After confirming the composition of the light component, the molar ratio of EA: FA: TEA was adjusted to a ratio of 1: 10: 0.1, and the aldol reaction was additionally performed. At this time, the reaction temperature was adjusted to 35 ℃.
약 3시간 후 반응을 중단하고, 반응물을 샘플링하여 GC 분석, FA 분석, 수분 분석을 실시하여, 반응물의 조성을 확인하고 총 전환율 및 수율을 계산하였다.After about 3 hours, the reaction was stopped, and the reaction product was sampled to perform GC analysis, FA analysis, and moisture analysis, to confirm the composition of the reaction product, and calculate the total conversion and yield.
<< 실험예Experimental example 2> 2>
실험예 1에서, 상기 증류공정시 180mbar로 감압하여 증류공정을 수행한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 동일하게 수행하였다.In Experimental Example 1, it was carried out in the same manner as in Experimental Example 1, except that the distillation process was performed by reducing the pressure to 180 mbar during the distillation process.
<< 실험예Experimental example 3> 3>
실험예 1에서, 상기 증류공정시 120mbar로 감압하여 증류공정을 수행하였다. 하기 표 1에 기재한 바와 같이, 증류공정 종료 후, Light한 성분 내 EA 함량이 67.0 중량%로서 그 함량이 적어서 제2 알돌반응은 수행하지 않았다.In Experimental Example 1, during the distillation process, the distillation process was performed by reducing the pressure to 120 mbar. As shown in Table 1 below, after the distillation process was completed, the content of EA in the light component was 67.0% by weight, and the content was small, so the second aldol reaction was not performed.
<< 실험예Experimental example 4> 4>
실험예 1에서, 상기 증류공정시 230mbar로 감압하여 증류공정을 수행하였다. 하기 표 1에 기재한 바와 같이, 증류공정 종료 후, Light한 성분 내 EA 함량이 76.2 중량%로서 그 함량이 적어서 제2 알돌반응은 수행하지 않았다.In Experimental Example 1, during the distillation process, the distillation process was performed by reducing the pressure to 230 mbar. As shown in Table 1 below, after the distillation process was completed, the content of EA in the light component was 76.2% by weight, which was low, so the second aldol reaction was not performed.
<< 실험예Experimental example 5> 5>
실험예 2에서, 상기 제2 알돌반응시 EA : FA : TEA의 몰비를 1 : 4 : 0.1의 비율로 조절한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1과 동일하게 수행하였다.In Experimental Example 2, the second aldol reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1, except that the molar ratio of EA: FA: TEA was adjusted to a ratio of 1:4:0.1.
<< 실험예Experimental example 6> 6>
온도조절이 가능한 1L 반응기에 n-BAL(n-butylaldehyde) 100g과 42% 포르말린(formalin) 400g을 투입한 후(n-BAL : FA의 몰비는 1 : 4), 염기 촉매인 TEA 15g을 천천히 적가하여 반응을 시작하였다. 이 때, 반응온도는 70℃로 조절하였다.After adding 100 g of n-BAL (n-butylaldehyde) and 400 g of 42% formalin (n-BAL: FA molar ratio is 1: 4) into a 1L reactor capable of temperature control, 15 g of TEA as a base catalyst is slowly added dropwise. To start the reaction. At this time, the reaction temperature was adjusted to 70 ℃.
약 3시간 후 반응물을 샘플링하여, GC 분석, FA 분석, 수분 분석을 실시하여, 반응물의 조성을 확인하고 전환율 및 수율을 계산하였다.After about 3 hours, the reaction product was sampled, GC analysis, FA analysis, and moisture analysis were performed to confirm the composition of the reaction product and calculate the conversion rate and yield.
<< 실험예Experimental example 7> 7>
1) 제1 1) first 알돌반응Aldol reaction
온도조절이 가능한 1L 반응기에 n-BAL(n-butylaldehyde) 100g과 42% 포르말린(formalin) 200g을 투입한 후(n-BAL : FA의 몰비는 1 : 2), 염기 촉매인 TEA 15g을 천천히 적가하여 반응을 시작하였다. 이 때, 반응온도는 70℃로 조절하였다.After adding 100 g of n-BAL (n-butylaldehyde) and 200 g of 42% formalin (n-BAL: FA molar ratio is 1: 2) to a 1L reactor capable of temperature control, 15 g of TEA as a base catalyst is slowly added dropwise To start the reaction. At this time, the reaction temperature was adjusted to 70 ℃.
약 3시간 후 반응물을 샘플링하여, GC 분석, FA 분석, 수분 분석을 실시하여, 반응물의 조성을 확인하고 전환율 및 수율을 계산하였다.After about 3 hours, the reaction product was sampled, GC analysis, FA analysis, and moisture analysis were performed to confirm the composition of the reaction product and calculate the conversion rate and yield.
2) 2) 상분리공정Phase separation process
반응기 내부 온도를 상온으로 낮춘 다음, 분리된 두 층 중에서 유기 용액층을 따로 분취하였다. 샘플링하여, GC 분석, FA 분석, 수분 분석을 실시하여, 반응물의 조성을 확인하였다.After lowering the internal temperature of the reactor to room temperature, the organic solution layer was separated from the two separated layers. By sampling, GC analysis, FA analysis, and moisture analysis were performed to confirm the composition of the reactants.
<< 실험예Experimental example 8> 8>
1) 제1 1) first 알돌반응Aldol reaction
온도조절이 가능한 1L 반응기에 n-BAL(n-butylaldehyde) 100g과 42% 포르말린(formalin) 200g을 투입한 후(n-BAL : FA의 몰비는 1 : 2), 염기 촉매인 TEA 15g을 천천히 적가하여 반응을 시작하였다. 이 때, 반응온도는 70℃로 조절하였다.After adding 100 g of n-BAL (n-butylaldehyde) and 200 g of 42% formalin (n-BAL: FA molar ratio is 1: 2) to a 1L reactor capable of temperature control, 15 g of TEA as a base catalyst is slowly added dropwise. To start the reaction. At this time, the reaction temperature was adjusted to 70 ℃.
약 3시간 후 반응물을 샘플링하여, GC 분석, FA 분석, 수분 분석을 실시하여, 반응물의 조성을 확인하고 전환율 및 수율을 계산하였다.After about 3 hours, the reaction product was sampled, GC analysis, FA analysis, and moisture analysis were performed to confirm the composition of the reaction product and calculate the conversion rate and yield.
2) 증류공정2) Distillation process
반응기 내부 온도를 50℃로 낮추고, 180mbar로 감압하여 증류공정을 수행하였다. 증류공정 종료 후, Light한 성분을 샘플링하여, GC 분석, FA 분석, 수분 분석을 실시하여, 반응물의 조성을 확인하였다.The temperature inside the reactor was lowered to 50° C., and the pressure was reduced to 180 mbar to perform a distillation process. After the completion of the distillation process, the light components were sampled, and GC analysis, FA analysis, and moisture analysis were performed to confirm the composition of the reactants.
상기 실험예 1 내지 8의 반응 중간 및 반응 종결 후 샘플을 분취하여 수분 분석, FA 분석, GC(gas chromatography) 분석을 실시하였다. 각 성분의 함량은 GC의 factor를 적용한 뒤, H2O와 FA를 포함하여 100%로 계산하였다. 용액 내 수분함량(중량%)은 Karl-fischer titrator(Metrohm, 870KF Titrino plus)를 사용하여 분석하며, 용액 내 FA 함량(중량%)은 GC-TCD(영린, ACME6100)를, DMB, TMP를 포함한 유기물의 함량은 GC-FID(Agilent, 7890)를 사용하여 분석하였다.Samples were collected in the middle of the reaction of Experimental Examples 1 to 8 and after completion of the reaction to perform moisture analysis, FA analysis, and gas chromatography (GC) analysis. The content of each component was calculated as 100% including H 2 O and FA after applying the factor of GC. The moisture content (% by weight) in the solution is analyzed using a Karl-fischer titrator (Metrohm, 870KF Titrino plus), and the FA content (% by weight) in the solution includes GC-TCD (Youngrin, ACME6100), including DMB and TMP. The content of organic matter was analyzed using GC-FID (Agilent, 7890).
[표 1][Table 1]
상기 제1 알돌공정의 n-BAL 전환율 및 유효성분 수율은 각각 하기 수학식 1 및 2로부터 계산하였다.The n-BAL conversion rate and the active ingredient yield of the first Aldol process were calculated from Equations 1 and 2, respectively.
[수학식 1][Equation 1]
n-BAL 전환율(%) = [(반응 전 n-BAL 몰수 - 반응 후 n-BAL 몰수) / 반응 전 n-BAL 몰수] × 100n-BAL conversion rate (%) = [(n-BAL moles before reaction-n-BAL moles after reaction) / n-BAL moles before reaction] × 100
[수학식 2][Equation 2]
유효성분 수율(%) = [반응 후 (MMB + DMB + TMP)의 총 몰수 / 반응 전 n-BAL 몰수] × 100Active ingredient yield (%) = [Total number of moles after reaction (MMB + DMB + TMP) / number of n-BAL moles before reaction] × 100
또한, 상기 제2 알돌공정의 EA 전환율 및 유효성분 수율은 각각 하기 수학식 3 및 4로부터 계산하였다.In addition, the EA conversion rate and the active ingredient yield of the second Aldol process were calculated from Equations 3 and 4, respectively.
[수학식 3][Equation 3]
EA 전환율(%) = [(반응 전 EA 몰수 - 반응 후 EA 몰수) / 반응 전 EA 몰수] × 100EA conversion rate (%) = [(Number of moles of EA before reaction-Number of moles of EA after reaction) / Number of moles of EA before reaction] × 100
[수학식 4][Equation 4]
유효성분 수율(%) = [반응 후 (MMB + DMB + TMP)의 총 몰수 / 반응 전 EA 몰수] × 100Active ingredient yield (%) = [Total moles after reaction (MMB + DMB + TMP) / EA moles before reaction] × 100
상기 실험예 1~2 및 실험예 6의 결과를 비교하였을 때, 본 출원의 일 실시상태에 따른 디메틸올부탄알의 제조방법은, n-부틸알데히드(n-BAL) 및 포름알데히드의 알돌반응 후 생성되는 부산물인 에틸 아크롤레인을 증류공정을 이용하여 분리시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 특히, 상기 증류공정을 이용하여 분리된 에틸 아크롤레인을 이용하고, 추가의 알돌반응을 수행하여 디메틸올부탄알을 제조할 수 있으므로, 제조되는 디메틸올부탄알을 포함하는 유효성분의 수율을 높일 수 있는 특징이 있다.When comparing the results of Experimental Examples 1 to 2 and Experimental Example 6, the method for preparing dimethylolbutanal according to an exemplary embodiment of the present application is after the aldol reaction of n-butylaldehyde (n-BAL) and formaldehyde. It can be seen that ethyl acrolein, a by-product produced, can be separated using a distillation process. In particular, since ethyl acrolein separated using the distillation process can be used and dimethylolbutanal can be prepared by performing an additional aldol reaction, it is possible to increase the yield of the active ingredient including the prepared dimethylolbutanal. There are features.
또한, 실험예 1~2와 실험예 5의 결과를 비교하였을 때, 상기 제2 알돌반응 수행시, 상기 에틸 아크롤레인 : 제2 포름알데히드 : 제2 알킬아민 촉매의 몰비가 1 : (10 ~ 15) : (0.05 ~ 0.5) 일 때, 유효성분의 수율을 보다 증가시킬 수 있는 특징이 있음을 확인할 수 있다.In addition, when comparing the results of Experimental Examples 1 to 2 and Experimental Example 5, when performing the second aldol reaction, the molar ratio of the ethyl acrolein: second formaldehyde: second alkylamine catalyst was 1: (10 to 15) : When (0.05 ~ 0.5), it can be confirmed that there is a characteristic that can further increase the yield of the active ingredient.
또한, 실험예 1~2와 실험예 3~4의 결과를 비교하였을 때, 상기 증류공정을 120mbar 초과 230mbar 미만의 압력조건에서 수행하는 경우에, 부산물 내 에틸 아크롤레인의 함량이 높고, 전체 증류 양이 많으므로, 보다 효과적인 증류공정이 수행될 수 있음을 확인할 수 있다.In addition, when comparing the results of Experimental Examples 1 to 2 and Experimental Examples 3 to 4, when the distillation process is performed under a pressure condition of more than 120 mbar and less than 230 mbar, the content of ethyl acrolein in the by-product is high, and the total amount of distillation is Since there are many, it can be seen that a more effective distillation process can be performed.
또한, 실험예 1~2와 실험예 7~8의 결과를 비교하였을 때, 상기 제1 알돌반응 수행시, 상기 n-부틸알데히드 : 제1 포름알데히드의 몰비가 1 : (3 ~ 5) 인 경우에 제1 알돌공정의 n-BAL 전환율이 높고, 이에 따라 유효성분의 수율이 증가됨을 확인할 수 있다.In addition, when comparing the results of Experimental Examples 1 to 2 and Experimental Examples 7 to 8, when the first aldol reaction is performed, the molar ratio of the n-butylaldehyde: first formaldehyde is 1: (3 to 5) It can be seen that the n-BAL conversion rate of the first aldol process is high, and thus the yield of the active ingredient is increased.
또한, 실험예 3~4 및 7~8에서는 증류공정 또는 상분리 공정 이후의 Light한 성분 내 EA 함량이 낮아서 제2 알돌공정을 수행하기는 어려웠다.In addition, in Experimental Examples 3 to 4 and 7 to 8, it was difficult to perform the second aldol process because the EA content in the light component after the distillation process or the phase separation process was low.
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 디메틸올부탄알의 제조방법은, n-부틸알데히드(n-BAL) 및 포름알데히드의 알돌반응 후 생성되는 부산물인 에틸 아크롤레인을 증류공정을 이용하여 분리시킬 수 있다.As described above, in the method for preparing dimethylolbutanal according to an exemplary embodiment of the present application, ethyl acrolein, a by-product produced after the aldol reaction of n-butylaldehyde (n-BAL) and formaldehyde, is distilled using a distillation process. Can be separated.
특히, 상기 증류공정을 이용하여 분리된 에틸 아크롤레인을 이용하고, 추가의 알돌반응을 수행하여 디메틸올부탄알을 제조할 수 있으므로, 제조되는 디메틸올부탄알을 포함하는 유효성분의 수율을 높일 수 있는 특징이 있다.In particular, since ethyl acrolein separated using the distillation process can be used and dimethylolbutanal can be prepared by performing an additional aldol reaction, it is possible to increase the yield of the active ingredient including the prepared dimethylolbutanal. There are features.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 따라 제조된 디메틸올부탄알을 수소화 반응의 원료로 사용하여 트리메틸올프로판을 높은 효율로 얻을 수 있다.In addition, trimethylolpropane can be obtained with high efficiency by using dimethylolbutanal prepared according to an exemplary embodiment of the present application as a raw material for a hydrogenation reaction.
Claims (10)
증류공정을 수행하여 상기 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물을 분리시키는 단계; 및
상기 분리된 에틸 아크롤레인을 포함하는 부산물 및 제2 포름알데히드를 제2 알킬아민 촉매 하에 제2 알돌반응을 수행하여, 디메틸올부탄알(DMB, dimethylolbutanal)을 포함하는 제2 유효성분을 제조하는 단계를 포함하는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.A first active ingredient comprising dimethylolbutanal (DMB) by performing a first aldol reaction with n-butylaldehyde (n-BAL) and a first formaldehyde (FA) under a first alkylamine catalyst And preparing a by-product including ethyl acrolein (EA);
Separating the by-product including the ethyl acrolein by performing a distillation process; And
The step of preparing a second active ingredient including dimethylolbutanal (DMB) by performing a second aldol reaction with the separated ethyl acrolein-containing by-product and second formaldehyde under a second alkylamine catalyst. The method for producing dimethylolbutanal containing.
상기 n-부틸알데히드 : 제1 포름알데히드의 몰비는 1 : (3 ~ 5)인 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.The method of claim 1, wherein when performing the first aldol reaction,
The n-butylaldehyde: the molar ratio of the first formaldehyde is 1: (3 ~ 5) is a method for producing dimethylolbutanal.
상기 n-부틸알데히드 : 제1 알킬아민 촉매의 몰비는 1 : (0.1 ~ 0.3)인 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.The method of claim 1, wherein when performing the first aldol reaction,
The n-butylaldehyde: the molar ratio of the first alkylamine catalyst is 1: (0.1 ~ 0.3) of the method for producing dimethylolbutanal.
상기 에틸 아크롤레인 : 제2 포름알데히드 : 제2 알킬아민 촉매의 몰비는 1 : (10 ~ 15) : (0.05 ~ 0.5)인 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.The method according to claim 1, when performing the second aldol reaction,
The ethyl acrolein: second formaldehyde: second alkylamine catalyst has a molar ratio of 1: (10 ~ 15): (0.05 ~ 0.5) of the method for producing dimethylolbutanal.
상기 제2 유효성분을 상기 부산물이 분리된 후의 제1 유효성분에 투입하는 단계를 추가로 포함하는 것인 디메틸올부탄알의 제조방법.The method according to claim 1, after performing the second aldol reaction,
The method for producing dimethylolbutanal further comprising the step of adding the second active ingredient to the first active ingredient after the by-product is separated.
금속 촉매 하에서 수소화 반응시켜 트리메틸올프로판(TMP, trimethylolpropane)을 제조하는 단계
를 포함하는 것인 트리메틸올프로판의 제조방법.Producing dimethylolbutanal according to the method for producing dimethylolbutanal of any one of claims 1 to 9; And
Hydrogenation reaction under a metal catalyst to prepare trimethylolpropane (TMP)
The method for producing trimethylolpropane comprising a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190093647A KR20210015178A (en) | 2019-08-01 | 2019-08-01 | Preparing method of dimethylolbutanal and preperation method of trimethylolpropane using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190093647A KR20210015178A (en) | 2019-08-01 | 2019-08-01 | Preparing method of dimethylolbutanal and preperation method of trimethylolpropane using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210015178A true KR20210015178A (en) | 2021-02-10 |
Family
ID=74561407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190093647A KR20210015178A (en) | 2019-08-01 | 2019-08-01 | Preparing method of dimethylolbutanal and preperation method of trimethylolpropane using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20210015178A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3956306A (en) | 1971-10-21 | 1976-05-11 | Ciba-Geigy Corporation | Triazolylthiophosphoric acid esters |
-
2019
- 2019-08-01 KR KR1020190093647A patent/KR20210015178A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3956306A (en) | 1971-10-21 | 1976-05-11 | Ciba-Geigy Corporation | Triazolylthiophosphoric acid esters |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1858903B1 (en) | Diarylphenoxy aluminum compounds | |
WO1991004242A1 (en) | Improved guerbet process | |
JP2003525876A (en) | Method for producing trimethylol alkane | |
KR102245931B1 (en) | Preparing method of dimethylolbutanal and preperation method of trimethylolpropane using the same | |
KR102224243B1 (en) | Trimethylolpropane manufacturing device and method using thereof | |
EP0343468B1 (en) | Method of producing e7, z9-alkadien-1-ols and their hydroxy-protected derivatives | |
TWI422567B (en) | Method for producing di-trimethylolpropane | |
EP3015446B1 (en) | Method for producing allyl alcohol and allyl alcohol produced thereby | |
KR20200058291A (en) | Preparing method of dimethylolbutanal and preperation method of trimethylolpropane using the same | |
KR20210015178A (en) | Preparing method of dimethylolbutanal and preperation method of trimethylolpropane using the same | |
DE2103686C3 (en) | Process for the preparation of α-hydroxy-γ-lactones | |
KR102359896B1 (en) | Preparing method of dimethylolbutanal and preparation method of trimethylolpropane using the same | |
JP2829116B2 (en) | Process for producing unsaturated ketone from acetone and paraformaldehyde | |
JPH09502197A (en) | Method for producing 2-ethyl-1,3-hexanediol | |
KR101846755B1 (en) | Process for producing neopentyl glycol | |
KR101662875B1 (en) | Method for preparing Neophentylglycol | |
KR20020064670A (en) | Production of dimethylolcarboxylic acid | |
TWI585074B (en) | Method of preparing di-trimethylolpropane | |
EP1028952A1 (en) | Vinyl ether derivatives | |
JPS584703B2 (en) | Production method of unsaturated alcohol ester | |
EP2943457B1 (en) | Production of methacrylic acid | |
CN116178124A (en) | Method for synthesizing cinnamaldehyde by catalyzing ethanol with copper | |
KR101209572B1 (en) | Potassium organocarbonyltrifluoroborate derivatives and method for producing the same | |
JP3814642B2 (en) | Method for producing dipentaerythritol | |
CN115385784A (en) | Preparation method of 1- (4-chlorphenyl) -2-cyclopropyl-1-acetone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal |