KR20220005738A - Method for preparing adiponitrile - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아디포니트릴 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아디포니트릴을 제조함에 있어, 생산성을 증가시키고, 생산 비용을 절감할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing adiponitrile, and more particularly, to a method capable of increasing productivity and reducing production cost in producing adiponitrile.
아디포니트릴(adiponitrile)은 나일론의 원료인 헥사메틸렌디아민(hexamethylenediamine)의 합성을 위한 중간체로 사용되거나, 방수제제, 가황 촉진제 등의 제조 시에 활용되고 있다.Adiponitrile (adiponitrile) is used as an intermediate for the synthesis of hexamethylenediamine, a raw material of nylon, or used in the manufacture of waterproofing agents, vulcanization accelerators, and the like.
종래에는 이러한 아디포니트릴을 제조하기 위하여 부타디엔을 하이드로시안화 반응시키는 방법, 루테늄계 촉매를 이용하여 아크릴로니트릴 단량체를 이량화 반응시키는 방법 및 전기 분해를 통해 아크릴로니트릴 단량체를 이량화 반응시키는 방법 등이 사용되었다.Conventionally, in order to produce such adiponitrile, a method of hydrocyanation of butadiene, a method of dimerizing an acrylonitrile monomer using a ruthenium-based catalyst, a method of dimerizing an acrylonitrile monomer through electrolysis, etc. this was used
상기 부타디엔을 하이드로시안화 반응시키는 방법은, 1,3-부타디엔을 이중 하이드로시안화(hydrocyanation) 반응시켜 아디포니트릴을 제조하는 것이다. 구체적으로, 상기 1,3-부타디엔과 시안화수소(HCN)와 1차로 반응시켜 3-펜텐니트릴을 제조하고, 상기 3-펜텐니트릴을 정제하여 시안화수소와 2차로 반응시켜 아디포니트릴을 제조할 수 있다. 그러나, 이 경우, 상기 1차 반응 생성물에는 3-펜텐니트릴 외 2-메틸-3-부텐니트릴, 4-펜텐니트릴, 2-펜텐니트릴, 2-메틸-2-부텐니트릴 및 메틸글루타로니트릴 등의 부산물이 다량 발생하여 상기 1차 반응 생성물로부터 3-펜텐니트릴을 분리 정제하기 위한 복잡한 공정이 필요한 문제가 있다. 또한, 상기 1차 반응 및 2차 반응 시 0가 니켈 촉매 및 루이산 산 촉진제 등이 사용되는데, 상기 촉매를 재사용하기 위해서 분리하고 증류하여 회수한다. 그러나, 상기 촉매와 메틸글루타로니트릴과 같은 아크릴로니트릴 이량체의 분리가 어려워, 회수된 촉매 스트림 내 포함된 아크릴로니트릴 이량체로 인하여 반응기의 유효 면적을 감소시키고, 반응 효율성에 부정적인 영향을 미치는 문제가 있으며, 상기 촉매 스트림 내 아크릴로니트릴 이량체가 축적됨에 따라 촉매가 열적으로 분해되는 부가적인 문제가 따른다.The method for hydrocyanation of butadiene is to prepare adiponitrile by double hydrocyanation of 1,3-butadiene. Specifically, 3-pentenenitrile is prepared by first reacting the 1,3-butadiene with hydrogen cyanide (HCN), and the 3-pentenenitrile is purified and reacted with hydrogen cyanide secondarily to prepare adiponitrile. have. However, in this case, the primary reaction product includes 3-pentenenitrile, 2-methyl-3-butenenitrile, 4-pentenenitrile, 2-pentenenitrile, 2-methyl-2-butenenitrile, and methylglutaronitrile. There is a problem in that a large amount of by-products are generated and a complicated process for separating and purifying 3-pentenenitrile from the primary reaction product is required. In addition, a zero-valent nickel catalyst and a Lewis acid accelerator are used in the first reaction and the second reaction, and the catalyst is separated and recovered by distillation in order to reuse it. However, it is difficult to separate the catalyst from the acrylonitrile dimer such as methylglutaronitrile, and the effective area of the reactor is reduced due to the acrylonitrile dimer contained in the recovered catalyst stream, and the reaction efficiency is negatively affected. There is an additional problem of thermal decomposition of the catalyst as the acrylonitrile dimer accumulates in the catalyst stream.
또한, 루테늄계 촉매를 이용하여 아크릴로니트릴 단량체를 이량화 반응시키는 방법은, 촉매 중 루테늄계 화합물을 사용하여 아디포 니트릴을 제조하는 방법으로서, 이량화 반응을 일으키기 위한 수소의 첨가로 인해 아디포니트릴의 수율 및 선택도가 떨어지는 문제점이 있었다. 즉, 수소가 첨가됨에 따라 아크릴로니트릴 단량체의 이량화 반응과 더불어 수소화가 일어나 부산물인 프로피오니트릴이 다량으로 생성됨에 따라 아디포니트릴의 수율 및 선택도가 떨어지는 문제가 있었다.In addition, the method of dimerizing the acrylonitrile monomer using a ruthenium-based catalyst is a method of preparing adiponitrile using a ruthenium-based compound in the catalyst. There was a problem in that the yield and selectivity of the nitrile were lowered. That is, as hydrogen is added, hydrogenation occurs along with the dimerization reaction of the acrylonitrile monomer, and as a by-product propionitrile is produced in large amounts, there is a problem in that the yield and selectivity of adiponitrile are deteriorated.
또한, 상기 전기 분해를 통해 아크릴로니트릴 단량체를 이량화 반응시키는 방법은 전해액 내에서 아크릴로니트릴 단량체를 이량화 반응시키는 것으로서, 부반응이 쉽게 일어나고, 근본적으로 에너지 전환 효율이 낮고, 아디포니트릴의 수율 및 선택도가 낮은 문제가 있었다.In addition, the method of dimerizing the acrylonitrile monomer through the electrolysis is a dimerization reaction of the acrylonitrile monomer in the electrolyte, and a side reaction occurs easily, the energy conversion efficiency is fundamentally low, and the yield of adiponitrile and low selectivity.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 아크릴로니트릴 이량화를 통해 아크릴로니트릴 이량체를 포함하는 생성물을 제조하고, 상기 생성물을 수첨 반응시켜 아디포니트릴을 제조함에 있어서, 아디포니트릴의 수율을 향상시켰고, 상기 생성물의 분리, 정제 시 에너지 사용량을 절감하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved in the present invention is to prepare a product including an acrylonitrile dimer through acrylonitrile dimerization in order to solve the problems mentioned in the technology that is the background of the invention, and hydrogenate the product To provide a method for improving the yield of adiponitrile in manufacturing adiponitrile and reducing energy consumption during separation and purification of the product.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 이량화 반응기에 아크릴로니트릴 단량체 스트림, 촉매 스트림, 탄화수소계 용매 스트림 및 알코올계 용매 스트림을 공급하여 이량화 반응시켜 반응 생성물을 생성하는 단계; 상기 이량화 반응기 배출 스트림은 정제부로 공급되고, 상기 정제부에서 생성물을 포함하는 스트림을 분리하여 박막 증발 장치로 공급하는 단계; 상기 박막 증발 장치에서 농축된 생성물을 포함하는 액상 스트림을 분리하여 생성물 정제 컬럼으로 공급하는 단계; 상기 생성물 정제 컬럼 상부 배출 스트림으로부터 정제된 생성물을 분리하여 수첨 반응기로 공급하는 단계; 상기 수첨 반응기에서 생성물을 수첨 반응시켜 아디포니트릴을 제조하는 단계; 및 상기 수첨 반응기 배출 스트림을 아디포니트릴 분리 컬럼으로 공급하여 상부 배출 스트림으로부터 아디포니트릴을 분리하는 단계를 포함하는 것인 아디포니트릴 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problems, the present invention is a dimerization reaction by supplying an acrylonitrile monomer stream, a catalyst stream, a hydrocarbon-based solvent stream, and an alcohol-based solvent stream to a dimerization reactor to react with the reaction product creating a; The dimerization reactor discharge stream is supplied to a refining unit, separating the stream containing the product in the refining unit and supplying it to a thin film evaporation device; separating the liquid stream containing the product concentrated in the thin film evaporation device and supplying it to a product purification column; separating the purified product from the product purification column overhead effluent stream and feeding it to a hydrogenation reactor; preparing adiponitrile by hydrogenating the product in the hydrogenation reactor; and feeding the hydrogenation reactor effluent stream to an adiponitrile separation column to separate adiponitrile from the overhead effluent stream.
본 발명의 아디포니트릴 제조방법에 따르면, 아크릴로니트릴 이량화를 통해 디시아노부텐을 포함하는 생성물을 제조하고, 상기 생성물을 수첨 반응시켜 아디포니트릴을 제조함으로써, 적은 비용으로 높은 수율의 아디포니트릴을 제조할 수 있다.According to the adiponitrile manufacturing method of the present invention, a product containing dicyanobutene is prepared through acrylonitrile dimerization, and adiponitrile is produced by hydrogenating the product, thereby producing adiponitrile with high yield at low cost. Nitriles can be prepared.
또한, 상기 아디포니트릴을 제조함에 있어서, 생성물의 분리 및 정제 시 열교환이 가능하도록 공정을 설계하여 에너지 사용량을 절감시킬 수 있다.In addition, in preparing the adiponitrile, it is possible to reduce energy consumption by designing a process to enable heat exchange during separation and purification of the product.
도 1은 일 실시예의 아디포니트릴 제조방법의 공정을 도시한 것이다.
도 2 내지 3은 각각 일 실시예에서 아디포니트릴 제조 공정 내 열교환 흐름을 확대하여 도시한 것이다.
도 4는 비교예의 아디포니트릴 제조방법의 공정을 도시한 것이다.Figure 1 shows the process of the adiponitrile manufacturing method of an embodiment.
2 to 3 are enlarged views of the heat exchange flow in the adiponitrile manufacturing process in one embodiment, respectively.
Figure 4 shows the process of the adiponitrile manufacturing method of the comparative example.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선을 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 description and claims of the present invention should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor must properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 라인(배관) 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 라인 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas) 및 액체(liquid) 등을 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'stream' may mean a flow of a fluid in a process, and may also mean a fluid itself flowing in a line (pipe). Specifically, the 'stream' may mean both the fluid itself and the flow of the fluid flowing within a line connecting each device. In addition, the fluid may refer to gas and liquid.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 하기 도 1을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1 to help the understanding of the present invention.
본 발명에 따르면, 아디포니트릴 제조방법이 제공된다. 상기 아디포니트릴 제조방법은 이량화 반응기(100)에 아크릴로니트릴 단량체 스트림, 촉매 스트림, 탄화수소계 용매 스트림 및 알코올계 용매 스트림을 공급하여 이량화 반응시켜 반응 생성물을 생성하는 단계; 상기 이량화 반응기(100) 배출 스트림은 정제부(200)로 공급되고, 상기 정제부(200)에서 생성물을 포함하는 스트림을 분리하여 박막 증발 장치(300)로 공급하는 단계; 상기 박막 증발 장치(300)에서 농축된 생성물을 포함하는 액상 스트림을 분리하여 생성물 정제 컬럼(400)으로 공급하는 단계; 상기 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림으로부터 정제된 생성물을 분리하여 수첨 반응기(500)로 공급하는 단계; 상기 수첨 반응기(500)에서 생성물을 수첨 반응시켜 아디포니트릴을 제조하는 단계; 및 상기 수첨 반응기(500) 배출 스트림을 아디포니트릴 분리 컬럼(600)으로 공급하여 상부 배출 스트림으로부터 아디포니트릴을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.According to the present invention, a method for preparing adiponitrile is provided. The adiponitrile manufacturing method includes the steps of supplying an acrylonitrile monomer stream, a catalyst stream, a hydrocarbon-based solvent stream, and an alcohol-based solvent stream to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이량화 반응기(100)에 아크릴로니트릴 단량체 스트림, 촉매 스트림, 탄화수소계 용매 스트림 및 알코올계 용매 스트림을 공급하여 이량화 반응시켜 반응 생성물을 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an acrylonitrile monomer stream, a catalyst stream, a hydrocarbon-based solvent stream, and an alcohol-based solvent stream may be supplied to the
상기 아크릴로니트릴 단량체의 이량화 반응은 아크릴로니트릴을 알코올계 용매와 같은 양성자 주개 용매와 탄화수소계 용매와 같은 불활성 용매를 포함하는 용매 내에서 반응시켜 이량화시켜 반응 생성물을 제조하는 공정일 수 있다. 이 때, 상기 반응 생성물은 생성물, 미반응된 아크릴로니트릴 단량체, 촉매, 알코올계 용매 및 탄화수소계 용매를 포함할 수 있다.The dimerization reaction of the acrylonitrile monomer may be a process for preparing a reaction product by dimerizing acrylonitrile by reacting it in a solvent including a proton donor solvent such as an alcohol-based solvent and an inert solvent such as a hydrocarbon-based solvent. . In this case, the reaction product may include a product, an unreacted acrylonitrile monomer, a catalyst, an alcohol-based solvent and a hydrocarbon-based solvent.
상기 탄화수소계 용매는 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 헥산, 시클로헥산, 클로로벤젠, 자일렌, 에틸벤젠 및 큐멘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 탄화수소계 용매는 톨루엔일 수 있다.The hydrocarbon-based solvent may include, for example, at least one selected from the group consisting of benzene, toluene, hexane, cyclohexane, chlorobenzene, xylene, ethylbenzene, and cumene. As a specific example, the hydrocarbon-based solvent may be toluene.
상기 알코올계 용매는 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올 및 시클로헥산 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 알코올 용매는 에탄올 또는 이소프로필 알코올일 수 있다. The alcohol-based solvent may include, for example, at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and cyclohexane alcohol. As a specific example, the alcohol solvent may be ethanol or isopropyl alcohol.
상기 아크릴로니트릴 이량화 반응에 있어서, 탄화수소계 용매, 알코올계 용매 및 촉매는 약 10:3:1의 부피비로 이량화 반응기(100)에 공급될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the acrylonitrile dimerization reaction, the hydrocarbon-based solvent, the alcohol-based solvent and the catalyst may be supplied to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크릴로니트릴 이량화 반응은 0 ℃ 내지 100 ℃, 30 ℃ 내지 80 ℃ 또는 40 ℃ 내지 80 ℃의 온도 및 1 bar 내지 5 bar, 1 bar 내지 4 bar 또는 1 bar 내지 3 bar의 압력 범위에서 수행될 수 있다. 상기 온도 및 압력 범위에서 아크릴로니트릴 이량화 반응을 수행하는 경우, 반응 생성물 내 생성물의 전환율을 증가시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the acrylonitrile dimerization reaction is performed at a temperature of 0 °C to 100 °C, 30 °C to 80 °C or 40 °C to 80 °C and 1 bar to 5 bar, 1 bar to 4 bar or 1 It can be carried out in the pressure range of bar to 3 bar. When the acrylonitrile dimerization reaction is performed in the above temperature and pressure range, the conversion rate of the product in the reaction product may be increased.
상기 아크릴로니트릴 단량체를 이량화 반응시킴으로써, 디시아노부텐(dicyanobutenes, DCBs)을 포함하는 생성물을 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 디시아노부텐은 시스-1,4-디시아노-1-부텐(cis-1,4-dicyano-1-butene, C-DC1B), 트랜스-1,4-디시아노-1-부텐(trans-1,4-dicyano-1-butene, T-DC1B) 및 1,4-디시아노-2-부텐(1,4-dicyano-2-butene, DC2B)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.By dimerizing the acrylonitrile monomer, a product containing dicyanobutene (dicyanobutenes, DCBs) may be prepared. Specifically, the dicyanobutene is cis-1,4-dicyano-1-butene (cis-1,4-dicyano-1-butene, C-DC1B), trans-1,4-dicyano-1-butene (trans-1,4-dicyano-1-butene, T-DC1B) and 1,4-dicyano-2-butene (1,4-dicyano-2-butene, DC2B) at least one selected from the group consisting of may include
상기 촉매는 포스피나이트(phosphinite) 및 포스포나이트(phosphonite)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매는 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.The catalyst may include at least one selected from the group consisting of phosphinite and phosphonite. For example, the catalyst may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 8의 사이클로알킬기를 나타내고, R1 내지 R3은 각각 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 아미노기 또는 알콕시기를 나타내며, n 및 m은 각각 독립적으로 1 내지 2의 정수이다. 예를 들어, 상기 화학식 1에서, R은 메틸기, 에틸기, 이소프로필기 또는 사이클로헥실기일 수 있다.In
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크릴로니트릴 단량체의 이량화 반응을 통해 생성된 반응 생성물은 미반응 단량체, 용매 및 촉매를 분리하여 회수하기 위하여 정제부(200)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 상기 정제부(200)는 미반응물 분리 컬럼(210) 및 촉매 분리 컬럼(220)을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the reaction product generated through the dimerization reaction of the acrylonitrile monomer may be supplied to the
상기 반응 생성물을 포함하는 이량화 반응기(100) 배출 스트림은 미반응물 분리 컬럼(210)으로 공급될 수 있다. 상기 미반응물 분리 컬럼(210)에서 하부 배출 스트림으로서 생성물, 촉매 및 탄화수소계 용매의 일부를 분리하고, 상부 배출 스트림으로서 아크릴로니트릴 단량체, 알코올계 용매 및 상기 하부 배출 스트림으로 배출된 탄화수소계 용매 이외의 나머지를 분리할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미반응물 분리 컬럼(210) 하부 배출 스트림 내 탄화수소계 용매의 함량은 1 중량% 내지 80 중량%, 20 중량% 내지 70 중량% 또는 40 중량% 내지 70 중량%일 수 있다. 이와 같이, 상기 미반응물 분리 컬럼(210)에서 반응 생성물 내 알코올계 용매 및 탄화수소계 용매의 전량을 상부로 분리하지 않고, 탄화수소계 용매의 일부를 하부로 유출시킴으로써, 후술하는 촉매 분리가 용이할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the content of the hydrocarbon-based solvent in the unreacted
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미반응물 분리 컬럼(210)의 운전 온도는 20 ℃ 내지 150 ℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 미반응물 분리 컬럼(210)의 운전 온도는 40 ℃ 내지 130 ℃, 50 ℃ 내지 120 ℃ 또는 55 ℃ 내지 100 ℃일 수 있다. 상기 미반응물 분리 컬럼(210)의 운전 온도를 상기 범위로 제어함으로써, 상부로 생성물 및 촉매가 증류되지 않고, 미반응물인 미반응 아크릴로니트릴 단량체, 알코올계 용매 및 탄화수소계 용매를 선택적으로 증류하여 이량화 반응기(100)로 순환시켜 재사용할 수 있다. 또한, 상기 범위 내로 미반응물 분리 컬럼(210)을 운전함으로써 탄화수소계 용매의 전량을 미반응물 분리 컬럼(210)의 상부로 분리하지 않고, 일부를 미반응물 분리 컬럼(210)의 하부로 유출시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the operating temperature of the unreacted
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미반응물 분리 컬럼(210) 하부 배출 스트림은 생성물, 촉매 및 탄화수소계 용매를 포함하며, 상기 미반응물 분리 컬럼(210) 하부 배출 스트림은 생성물 및 촉매와 탄화수소계 용매를 분리하기 위하여 촉매 분리 컬럼(220)으로 공급될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the unreacted
상기 촉매 분리 컬럼(220)에서는 촉매를 선택적으로 용해시키기 위한 별도의 추출제를 이용하여 촉매를 분리할 수 있다. 구체적으로, 상기 촉매 분리 컬럼(220)으로는 별도의 추출제가 공급되고, 상기 추출제는 촉매 및 탄화수소계 용매를 선택적으로 용해시켜 촉매 분리 컬럼(220) 상부로부터 분리될 수 있고, 상기 촉매 분리 컬럼(220) 하부 배출 스트림으로부터 생성물을 분리할 수 있으며, 상기 생성물을 포함하는 촉매 분리 컬럼(220) 하부 배출 스트림은 후술하는 박막 증발 장치(300)로 공급될 수 있다. 이 때, 상기 미반응물 분리 컬럼(210) 하부 배출 스트림은 생성물 및 촉매와 더불어 탄화수소계 용매를 1 중량% 내지 80 중량%, 구체적으로는 40 중량% 내지 70 중량%를 포함하고 있다. 이로 인해 촉매의 분리가 더욱 용이할 수 있다.The
상기 추출제는 예를 들어, 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 포화 탄화수소 및 헥센 등의 불포화 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 추출제는 헥센일 수 있다. The extractant may include, for example, at least one selected from the group consisting of saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, and heptane and unsaturated hydrocarbons such as hexene. As a specific example, the extractant may be hexene.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정제부(200)는 상기 촉매 분리 컬럼(220) 상부 배출 스트림으로부터 촉매를 분리하여 이량화 반응에 재사용하기 위해 촉매 회수 컬럼(230)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 촉매 회수 컬럼(230)에서는 촉매 분리 컬럼(220) 상부 배출 스트림을 공급받아, 촉매와 탄화수소계 용매 및 추출제를 각각 분리할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 촉매 회수 컬럼(230)에서는 하부 배출 스트림으로부터 촉매 및 탄화수소계 용매를 분리하고, 이량화 반응기(100)로 순환시켜 재사용할 수 있고, 상부 배출 스트림으로부터 추출제를 분리하여 상기 촉매 분리 컬럼(220)으로 순환시켜 재사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
상기 촉매 회수 컬럼(230)의 운전 온도는 30 ℃ 내지 200 ℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매 회수 컬럼(230)의 운전 온도는 30 ℃ 내지 180 ℃, 40 ℃ 내지 180 ℃ 또는 40 ℃ 내지 160 ℃일 수 있다. 상기 촉매 회수 컬럼(230)의 운전 온도를 상기 범위로 제어함으로써, 상부로 촉매 및 탄화수소계 용매가 증류되지 않고, 추출제를 선택적으로 증류하여 각각 이량화 반응기(100) 및 촉매 분리 컬럼(220)으로 순환시켜 재사용할 수 있다. 이 때, 상기 촉매 회수 컬럼(230)으로 공급되는 촉매 분리 컬럼(220) 상부 배출 스트림은 촉매와 더불어 탄화수소계 용매를 포함하고 있기 때문에 촉매 회수 컬럼(230)에서 촉매보다 비점이 낮은 탄화수소계 용매를 촉매와 함께 하부 배출 스트림으로서 분리함으로써, 촉매 회수 컬럼(230)을 비교적 저온으로 운전하면서도 촉매를 효과적으로 분리할 수 있어 에너지 사용량을 절감할 수 있다.The operating temperature of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 촉매 분리 컬럼(220) 하부 배출 스트림은 생성물을 분리하기 위하여 박막 증발 장치(300)(thin film Evaporator)로 공급될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
상기 박막 증발 장치(300)는 촉매 분리 컬럼(220) 하부 배출 스트림을 공급받아, 상부 배출 스트림으로부터 잔여 추출제 및 경질 부산물(Lights)를 분리하여 상기 촉매 분리 컬럼(220)으로 순환시킬 수 있고, 하부 배출 스트림으로부터 생성물을 분리하여 생성물 정제 컬럼(400)으로 공급할 수 있다. The thin
상기 박막 증발 장치(300)의 운전 온도는 160 ℃ 내지 270 ℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 박막 증발 장치(300)의 운전 온도는 160 ℃ 내지 240 ℃, 160 ℃ 내지 210 ℃ 또는 160 ℃ 내지 190 ℃일 수 있다. 상기 범위 내의 비교적 저온으로 박막 증발 장치(300)를 운전함으로써, 열매체유보다 온도가 낮은 수준의 가열 매체를 사용할 수 있어, 유틸리티 비용을 절감할 수 있고, 상기 박막 증발 장치(300)를 가열하기 위한 가열 매체로서 공정 내 스트림을 이용하거나, 상기 가열 매체를 공정 내 스트림의 폐열을 이용하여 가열할 수 있다. 이를 통해, 아디포니트릴을 제조하는데 있어 에너지 사용량을 절감할 수 있다.The operating temperature of the thin
또한, 상기 박막 증발 장치(300)의 운전 압력은 20 torr 내지 500 torr일 수 있다. 예를 들어, 상기 박막 증발 장치(300)의 운전 압력은 20 torr 내지 300 torr, 20 torr 내지 200 torr 또는 20 torr 내지 100 torr일 수 있다.In addition, the operating pressure of the thin
상기 박막 증발 장치(300)는 통상적으로 사용되는 박막 증발기의 종류를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 박막 증발 장치(300)는 몸체부 및 상기 몸체부의 외주면을 둘러싸는 형태로 몸체부의 외측면에 구비된 가열부를 포함할 수 있다. The
상기 몸체부는 상기 촉매 분리 컬럼(220) 하부 배출 스트림의 증발이 이루어지는 상부 및 하부를 밀폐시킨 원통 형상 부재일 수 있다. 상기 몸체부의 내부는 20 torr 내지 500 torr의 압력, 예를 들어, 진공 상태로 유지시킬 수 있다. 여기서, 상기 몸체부는 외부의 진공 펌프와 연결라인을 통해 연결되어, 상기 진공펌프에 의해 상기 몸체부 내부에서 증발 과정을 진공 상태에서 수행할 수 있다.The body portion may be a cylindrical member that seals the upper and lower portions of the
상기 몸체부의 상단 일측에는 상기 촉매 분리 장치와 연결되며, 상기 촉매 분리 장치 하부 배출 스트림을 몸체부 내부로 공급하기 위한 유입구가 구비될 수 있다.An inlet for supplying an exhaust stream from a lower portion of the catalyst separation device to the inside of the body may be provided at an upper end of the body portion connected to the catalyst separation device.
또한, 상기 몸체부의 상단 타측에는 상기 유입구를 통해 공급된 촉매 분리 장치 하부 배출 스트림이 가열부의 가열에 의해 증발되면서 변환된 기상 스트림을 상기 촉매 분리 장치로 공급하기 위한 기상 배출구가 구비될 수 있다.In addition, a gaseous outlet for supplying a gaseous stream converted while a lower exhaust stream of the catalyst separation device supplied through the inlet is evaporated by heating of the heating part to the catalyst separation device may be provided at the other upper side of the upper end of the body.
또한, 상기 몸체부의 하단에는 상기 유입구를 통해 공급된 촉매 분리 장치 하부 배출 스트림 중 증발되지 않고, 농축된 액상의 스트림을 후술하는 생성물 정제 컬럼(400)으로 공급하기 위한 액상 배출구가 구비될 수 있다.In addition, the lower end of the body portion may be provided with a liquid phase outlet for supplying a non-evaporated, non-evaporated, concentrated liquid stream from the exhaust stream supplied through the inlet to the
상기 가열부는 상기 몸체부의 외주면을 둘러싸도록 상기 몸체부의 외측면에 결합 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 가열부는 내측에 유체가 흐를 수 있는 공간을 가지는 가열몸체, 상기 가열몸체의 일측에 구비되며 가열 매체가 공급되는 유입구 및 상기 가열몸체의 타측에 구비되며 가열 매체가 배출되는 배출구가 구비될 수 있다. 이 때, 가열 매체는 가열부에 구비된 유입구로 공급되어 배출구로 배출되는 과정에서 몸체부로 열을 전달하여, 상기 몸체부 내부로 공급되는 촉매 분리 컬럼(220) 하부 배출 스트림을 가열시킬 수 있다.The heating unit may be coupled and installed on the outer surface of the body to surround the outer peripheral surface of the body. Specifically, the heating unit is provided with a heating body having a space inside which a fluid can flow, an inlet provided on one side of the heating body and supplied with a heating medium, and an outlet provided on the other side of the heating body and through which the heating medium is discharged. can be In this case, the heating medium may be supplied to the inlet provided in the heating unit and transferred to the body in the process of being discharged through the outlet, thereby heating the lower discharge stream of the
또한, 상기 박막 증발 장치(300)에 있어서, 추가적인 부재에 대해서는 구체적으로 설명하지 않았으나, 필요에 따라서 적절히 구비될 수 있다.In addition, in the thin
하나의 예로서, 상기 가열 매체는 공정 내 스트림일 수 있다. 구체적으로, 증류 컬럼을 이용하여 생성물을 분리할 경우, 생성물과 잔여 추출제 및 경질 부산물을 분리하기 위하여 고온, 예를 들어, 200 ℃ 이상의 고온으로 운전해야 하는데, 본 발명과 같이 박막 증발 장치(300)를 이용하여 생성물을 분리하는 경우 증류 컬럼 대비 낮은 압력에서 운전이 가능하여, 상기 박막 증발 장치(300)에서 배출되는 액상 스트림은 160 ℃ 내지 190 ℃의 온도로 배출될 수 있어 공정 내 고온의 스트림과 열교환이 가능할 수 있다.As an example, the heating medium may be an in-process stream. Specifically, when the product is separated using a distillation column, it must be operated at a high temperature, for example, at a high temperature of 200 ° C. or higher, in order to separate the product, the residual extractant, and the light by-product. ), it is possible to operate at a lower pressure compared to the distillation column, so that the liquid stream discharged from the thin
상기 박막 증발 장치(300)의 가열부에서 사용되는 가열 매체는 후술하는 생성물 정제 컬럼(400)의 상부 배출 스트림일 수 있다. 구체적으로, 상기 가열 매체로서, 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림이 가열부의 유입구를 통해 공급되고, 배출구를 통해 배출될 수 있다. 이러한 과정에서 상기 박막 증발 장치(300) 내부의 촉매 분리 장치 하부 배출 스트림이 가열되고, 상기 생성물 정제 컬럼(400)의 상부 배출 스트림이 냉각될 수 있다. 상기 가열부를 통과한 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림의 일부 스트림은 생성물 정제 컬럼(400)으로 환류되고, 나머지 스트림은 수첨 반응기(500)로 공급할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 상기 가열부를 통과한 가열 매체는 별도의 가열기를 이용하여 추가로 가열될 수 있고, 상기 가열부를 통과한 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림은 별도의 냉각기를 이용하여 추가로 냉각될 수 있다.The heating medium used in the heating part of the thin
다른 하나의 예로서, 상기 가열 매체는 열매체유 및 스팀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가열 매체는 열매체유보다 낮은 온도 수준의 스팀을 사용할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 박막 증발 장치(300)를 이용하여 생성물을 분리하기 때문에, 생성물과 잔여 추출제 및 경질 부산물을 분리하기 위하여 상술한 이유로, 160 ℃ 내지 190 ℃의 비교적 낮은 온도로 운전할 수 있어, 열매체유보다 온도가 낮은 수준의 가열 매체를 이용함으로써, 유틸리티 비용을 절감할 수 있다. As another example, the heating medium may include at least one selected from the group consisting of thermal oil and steam. For example, the heating medium may use steam at a temperature level lower than that of the thermal oil. Specifically, in the present invention, since the product is separated using the thin
상기 박막 증발 장치(300)의 가열부에서 사용되는 가열 매체를 가열하기 위한 수단으로서 공정 내 스트림을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 박막 증발 장치(300)의 가열부로 공급되는 가열 매체는 가열된 후 상기 가열부의 유입구로 공급되고, 배출구를 통해 배출되며, 상기 배출구를 통해 배출되는 가열 매체는 공정 내 스트림과 열교환기(700)에서 열교환을 통해 가열된 후, 상기 가열부의 유입구로 다시 공급될 수 있다.The in-process stream may be used as a means for heating the heating medium used in the heating part of the thin
상기 가열부의 배출구를 통해 배출되는 가열 매체는 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림과 열교환기(700)에서 열교환 후 상기 가열부의 유입구를 통해 공급될 수 있다. 구체적으로, 상기 열교환기(700)에서 가열 매체와 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림과 열교환을 통해 상기 가열 매체가 가열되고, 상기 생성물 정제 컬럼(400)상부 배출 스트림은 냉각될 수 있다. 상기 가열된 가열 매체는 가열부의 유입구로 공급되고, 배출구로 배출되며, 상기 열교환기(700)를 통과하고 다시 가열부로 유입구로 공급되며 순환할 수 있다. 또한, 상기 냉각된 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림의 일부 스트림은 상기 생성물 정제 컬럼(400)으로 환류되고, 나머지 스트림은 수첨 반응기(500)로 공급될 수 있다. 또한, 필요에 따라서 상기 열교환기(700)를 통과한 가열 매체는 별도의 가열기를 이용하여 추가로 가열될 수 있고, 상기 열교환기(700)를 통과한 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림은 별도의 냉각기를 이용하여 추가로 냉각될 수 있다.The heating medium discharged through the outlet of the heating unit may be supplied through the inlet of the heating unit after heat exchange with the upper discharge stream of the
이와 같이, 공정 내 스트림을 이용하여 상기 박막 증발 장치(300)의 가열부로 공급되는 가열 매체를 가열하거나, 상기 공정 내 스트림을 상기 가열 매체로서 사용함으로써, 아디포니트릴을 제조하는데 있어 에너지 사용량을 절감할 수 있다.In this way, by using the in-process stream to heat the heating medium supplied to the heating unit of the thin
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막 증발 장치(300)에서 배출되는 농축된 생성물을 포함하는 액상 스트림을 생성물 정제 컬럼(400)으로 공급하여, 상기 액상 스트림으로부터 고비점 물질을 분리하여 제거하고, 고비점 물질이 제거된 생성물을 상부 배출 스트림으로부터 분리하여 수첨 반응기(500)로 공급할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the liquid stream containing the concentrated product discharged from the thin
상기 생성물 정제 컬럼(400)의 운전 온도는 180 ℃ 내지 350 ℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 생성물 정제 컬럼(400)의 운전 온도는 190 ℃ 내지 330 ℃ 또는 200 ℃ 내지 300 ℃일 수 있다. 상기 범위 내의 온도로 생성물 정제 컬럼(400)을 운전함으로써, 생성물과 고비점 물질을 효과적으로 분리할 수 있다.The operating temperature of the
상기 수첨 반응기(500)에서는 상기 분리 및 정제 단계를 거친 생성물을 수소 및 수소화 촉매의 존재 하에 수첨 반응시켜 아디포니트릴을 제조할 수 있다. 상기 수소화 촉매는 선택적 수소화가 가능한 촉매로서, 예를 들어, 팔라듐, 백금, 구리 및 니켈로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 촉매는 감마 알루미나, 활성탄 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 담지체에 담지시켜 사용할 수 있다.In the
상기 수첨 반응기(500)의 운전 온도는 예를 들어, 50 ℃ 내지 200 ℃, 60 ℃ 내지 170 ℃ 또는 60 ℃ 내지 140 ℃일 수 있다. 상기 수첨 반응기(500)는 상기 범위의 온도로 운전됨으로써 액상으로 수첨 반응이 진행될 수 있다. 구체적으로, 상기 수첨 반응기(500)에서는 상기 생성물로서 포함된 디시아노부텐에 있어서, 부텐의 이중 결합을 끊어 포화 탄화수소로 전환함으로써, 아디포니트릴을 제조할 수 있다.The operating temperature of the
상기 수첨 반응기(500) 배출 스트림은 디시아노부텐을 포함하는 생성물의 수첨 반응을 통해 생성된 아디포니트릴을 포함하는 스트림으로서, 아디포니트릴 분리 컬럼(600)으로 공급될 수 있다. 상기 아디포니트릴 분리 컬럼(600)에서는 하부 배출 스트림으로부터 고비점 물질을 제거하고, 상부 배출 스트림으로부터 고순도의 아디포니트릴을 분리할 수 있다.The discharge stream from the
상기 아디포니트릴 분리 컬럼(600)의 운전 온도는 240 ℃ 내지 350 ℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 아디포니트릴 분리 컬럼(600)의 운전 온도는 240 ℃ 내지 350 ℃, 250 ℃ 내지 320 ℃ 또는 260 ℃ 내지 300 ℃일 수 있다. 상기 범위 내의 온도로 아디포니트릴 분리 컬럼(600)을 운전함으로써, 고순도의 아디포니트릴을 분리하여 회수할 수 있다.The operating temperature of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 아디포니트릴 제조방법은, 필요한 경우, 증류 컬럼(미도시), 컨덴서(미도시), 리보일러(미도시), 밸브(미도시), 펌프(미도시), 분리기(미도시) 및 혼합기(미도시) 등의 장치를 추가적으로 더 사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the adiponitrile manufacturing method, if necessary, a distillation column (not shown), a condenser (not shown), a reboiler (not shown), a valve (not shown), a pump (not shown) , a separator (not shown) and a mixer (not shown) may be additionally used.
이상, 본 발명에 따른 아디포니트릴 제조방법을 기재 및 도면에 도시하였으나, 상기의 기재 및 도면의 도시는 본 발명을 이해하기 위한 핵심적인 구성만을 기재 및 도시한 것으로, 상기 기재 및 도면에 도시한 공정 및 장치 이외에, 별도로 기재 및 도시하지 않은 공정 및 장치는 본 발명에 따른 아디포니트릴 제조방법을 실시하기 위해 적절히 응용되어 이용될 수 있다.As mentioned above, the adiponitrile manufacturing method according to the present invention has been shown in the description and drawings, but the description and drawings above describe and show only the essential components for understanding the present invention, and the description and drawings shown in the description and drawings In addition to the process and apparatus, processes and apparatus not separately described and not shown may be appropriately applied and used for carrying out the method for preparing adiponitrile according to the present invention.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
실시예 1Example 1
도 1에 도시된 공정 흐름도에 대하여, Aspen 사의 Aspen Plus 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다. With respect to the process flow diagram shown in FIG. 1, the process was simulated using Aspen Plus simulator of Aspen Corporation.
구체적으로, 이량화 반응기(100)에 단량체로서 아크릴로니트릴 단량체 9.5 ton/hr, 용매로서 이소프로필 알코올 3.1 ton/hr 및 톨루엔 33.9 ton/hr를 공급하고, 촉매로서 이소프로필 디페닐포스피나이트(Isopropyl diphenylphosphinite)를 공급하여 아크릴로니트릴 단량체의 이량화 반응을 수행하였다.Specifically, 9.5 ton/hr of acrylonitrile monomer as a monomer, 3.1 ton/hr of isopropyl alcohol and 33.9 ton/hr of toluene as a solvent are supplied to the
반응이 완료된 이량화 반응기(100) 배출 스트림을 정제부(200)의 미반응물 분리 컬럼(210)으로 공급하고, 미반응 아크릴로니트릴 단량체, 이소프로필 알코올 및 톨루엔의 일부를 포함하는 상부 배출 스트림을 이량화 반응기(100)로 순환시키고, 생성물, 촉매 및 톨루엔의 나머지를 포함하는 하부 배출 스트림은 촉매 분리 컬럼(220)으로 공급하였다. 이 때, 상기 이량화 반응기(100)의 운전 온도는 60 ℃로 제어하였고, 상기 미반응물 분리 컬럼(210)의 상부 온도는 42.3 ℃로, 하부 온도는 91.4 ℃로 제어하였다. The reaction-completed
상기 촉매 분리 컬럼(220)에서 추출제로서 헥센을 투입하여 촉매, 톨루엔 및 추출제를 포함하는 상부 배출 스트림은 촉매 회수 컬럼(230)으로 공급하고, 생성물을 포함하는 하부 배출 스트림을 박막 증발 장치(300)로 공급하였다. In the
상기 촉매 회수 컬럼(230)에서 추출제를 포함하는 상부 배출 스트림은 촉매 분리 컬럼(220)으로 순환시키고, 촉매 및 톨루엔을 포함하는 하부 배출 스트림은 이량화 반응기(100)로 순환시켰다.In the
상기 박막 증발 장치(300)에서 가열에 의해 증발되면서 변환된 기상 스트림은 응축기에서 응축시킨 후 촉매 분리 컬럼(220)으로 순환시키고, 농축된 액상 스트림은 생성물 정제 컬럼(400)으로 공급하였다. 이 때, 상기 박막 증발 장치(300)의 가열부로 공급되는 가열 매체는 스팀을 사용하였으며, 상기 스팀을 유입구를 통해 공급하고, 배출구로 배출시켰다.The gaseous stream converted while being evaporated by heating in the thin
상기 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림은 수첨 반응기(500)로 공급하여 수첨 반응시키고, 상기 수첨 반응기(500) 배출 스트림을 아디포니트릴 분리 컬럼(600)으로 공급하여, 상기 아디포니트릴 분리 컬럼(600) 상부 배출 스트림으로부터 아디포니트릴을 분리하였다. The output stream from the
이 때, 상기 박막 증발 장치(300) 및 생성물 정제 컬럼(400)에 관련한 스트림의 압력, 온도 및 조성은 하기 표 1에 나타내었고, 상기 박막 증발 장치(300)의 가열 매체를 가열하기 위한 열량(H1)과 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림을 응축 시 얻을 수 있는 열량(H2)을 하기 표 2에 나타내었다.At this time, the pressure, temperature and composition of the stream related to the thin
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에 있어서, 상기 박막 증발 장치(300)의 가열 매체로서 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.In Example 1, it was carried out in the same manner as in Example 1, except that the
구체적으로, 하기 도 2와 같이 상기 박막 증발 장치(300)의 가열 매체로서 218 ℃의 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림을 가열부의 유입구를 통해 공급하고, 배출구로 배출시킨 후, 일부 스트림은 상기 생성물 정제 컬럼(400)으로 환류시키고, 나머지 스트림은 수첨 반응기(500)로 공급하였다.Specifically, as shown in FIG. 2 below, as a heating medium of the thin
실시예 3Example 3
상기 실시예 1에 있어서, 상기 박막 증발 장치(300)의 가열 매체로서 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림을 하기 도 3과 같이 열교환기(700)로 공급하고, 상기 열교환기(700)에서 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림과 열교환을 통해 생산한 스팀을 상기 박막 증발 장치(300)의 가열부의 유입구를 통해 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.In Example 1, the
비교예comparative example
비교예 1Comparative Example 1
도 1에 도시된 공정 흐름도에 대하여, Aspen 사의 Aspen Plus 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다. With respect to the process flow diagram shown in FIG. 1, the process was simulated using Aspen Plus simulator of Aspen Corporation.
구체적으로, 이량화 반응기(100)에 단량체로서 아크릴로니트릴 단량체 9.5 ton/hr, 용매로서 이소프로필 알코올 3.1 ton/hr 및 톨루엔 33.9 ton/hr를 공급하고, 촉매로서 이소프로필 디페닐포스피나이트(Isopropyl diphenylphosphinite)를 공급하여 아크릴로니트릴 단량체의 이량화 반응을 수행하였다.Specifically, 9.5 ton/hr of acrylonitrile monomer as a monomer, 3.1 ton/hr of isopropyl alcohol and 33.9 ton/hr of toluene as a solvent are supplied to the
반응이 완료된 이량화 반응기(100) 배출 스트림을 정제부(200)의 미반응물 분리 컬럼(210)으로 공급하고, 미반응 아크릴로니트릴 단량체, 이소프로필 알코올 및 톨루엔의 일부를 포함하는 상부 배출 스트림을 이량화 반응기(100)로 순환시키고, 생성물, 촉매 및 톨루엔의 나머지를 포함하는 하부 배출 스트림은 촉매 분리 컬럼(220)으로 공급하였다. 이 때, 상기 이량화 반응기(100)의 운전 온도는 60 ℃로 제어하였고, 상기 미반응물 분리 컬럼(210)의 상부 온도는 42.3 ℃로, 하부 온도는 91.4 ℃로 제어하였다.The reaction-completed
상기 촉매 분리 컬럼(220)에서 추출제로서 헥센을 투입하여 촉매, 톨루엔 및 추출제를 포함하는 상부 배출 스트림은 촉매 회수 컬럼(230)으로 공급하고, 생성물을 포함하는 하부 배출 스트림을 생성물 분리 컬럼(800)으로 공급하였다.In the
상기 촉매 회수 컬럼(230)에서 추출제를 포함하는 상부 배출 스트림은 촉매 분리 컬럼(220)으로 순환시키고, 촉매 및 톨루엔을 포함하는 하부 배출 스트림은 이량화 반응기(100)로 순환시켰다.In the
상기 생성물 분리 컬럼(800)에서 상부 배출 스트림은 촉매 분리 컬럼(220)으로 순환시키고, 하부 배출 스트림은 생성물 정제 컬럼(400)으로 공급하였다.The overhead effluent stream from the
상기 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림은 수첨 반응기(500)로 공급하여 수첨 반응시키고, 상기 수첨 반응기(500) 배출 스트림을 아디포니트릴 분리 컬럼(600)으로 공급하여, 상기 아디포니트릴 분리 컬럼(600) 상부 배출 스트림으로부터 아디포니트릴을 분리하였다.The output stream from the
이 때, 상기 박막 증발 장치(300) 및 생성물 정제 컬럼(400)에 관련한 스트림의 압력, 온도 및 조성은 하기 표 1에 나타내었고, 상기 생성물 분리 컬럼(800)하부 배출 스트림을 가열하기 위한 열량(H1)과 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림을 응축 시 얻을 수 있는 열량(H2)을 하기 표 2에 나타내었다.At this time, the pressure, temperature and composition of the stream related to the thin
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 박막 증발 장치(300)를 이용하여 생성물을 분리하는 실시예 1의 경우, 181 ℃로 운전이 가능할 수 있으며, 이 경우, 218 ℃의 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림 대비 37 ℃ 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 박막 증발 장치(300)에서 가열 매체를 가열하기 위한 열량과 상기 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림의 응축 시 회수되는 열량이 동일하기 때문에, 실시예 2 및 실시예 3과 같이, 상기 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림을 박막 증발 장치(300)의 가열 매체로서 사용하거나, 상기 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림을 이용하여 상기 가열 매체를 가열하기 위한 열량을 전량 대체할 수 있다는 것을 알 수 있다.Referring to Tables 1 and 2, in the case of Example 1 in which the product is separated using the thin
이와 비교하여, 상기 박막 증발 장치(300) 대신 생성물 분리 컬럼(800)으로서 증류 컬럼을 사용한 비교예 1의 경우, 상기 생성물 분리 컬럼(800) 하부 배출 스트림의 온도가 220 ℃로, 218 ℃의 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림과 비교하여 높기 때문에, 상기 생성물 정제 컬럼(400) 상부 배출 스트림을 이용하여 생성물 분리 컬럼(800) 하부 배출 스트림을 가열하는 것은 불가능하다는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 열교환이 불가능하기 때문에, 상기 생성물 분리 컬럼(800) 하부 배출 스트림을 가열하기 위한 1.4 Gcal/hr의 열량이 추가로 필요하기 때문에 에너지 사용량이 증가하는 문제가 있다.In comparison, in Comparative Example 1 in which a distillation column is used as the
100: 이량화 반응기
200: 정제부
210: 미반응물 분리 컬럼
220: 촉매 분리 컬럼
230: 촉매 회수 컬럼
300: 박막 증발 장치
310: 몸체부
320: 가열부
330: 유입구
340: 배출구
400: 생성물 정제 컬럼
500: 수첨 반응기
600: 아디포니트릴 분리 컬럼
700: 열교환기
800: 생성물 분리 컬럼100: dimerization reactor
200: refining unit
210: unreacted material separation column
220: catalyst separation column
230: catalyst recovery column
300: thin film evaporation device
310: body portion
320: heating unit
330: inlet
340: outlet
400: product purification column
500: hydrogenation reactor
600: adiponitrile separation column
700: heat exchanger
800: product separation column
Claims (13)
상기 이량화 반응기 배출 스트림은 정제부로 공급되고, 상기 정제부에서 생성물을 포함하는 스트림을 분리하여 박막 증발 장치로 공급하는 단계;
상기 박막 증발 장치에서 농축된 생성물을 포함하는 액상 스트림을 분리하여 생성물 정제 컬럼으로 공급하는 단계;
상기 생성물 정제 컬럼 상부 배출 스트림으로부터 정제된 생성물을 분리하여 수첨 반응기로 공급하는 단계;
상기 수첨 반응기에서 생성물을 수첨 반응시켜 아디포니트릴을 제조하는 단계; 및
상기 수첨 반응기 배출 스트림을 아디포니트릴 분리 컬럼으로 공급하여 상부 배출 스트림으로부터 아디포니트릴을 분리하는 단계를 포함하는 것인 아디포니트릴 제조방법.supplying an acrylonitrile monomer stream, a catalyst stream, a hydrocarbon-based solvent stream, and an alcohol-based solvent stream to a dimerization reactor to perform a dimerization reaction to produce a reaction product;
The dimerization reactor discharge stream is supplied to a refining unit, separating the product-containing stream in the refining unit and supplying it to a thin film evaporation device;
separating the liquid stream containing the product concentrated in the thin film evaporation device and supplying it to a product purification column;
separating the purified product from the product purification column overhead effluent stream and feeding it to a hydrogenation reactor;
preparing adiponitrile by hydrogenating the product in the hydrogenation reactor; and
feeding the hydrogenation reactor effluent stream to an adiponitrile separation column to separate adiponitrile from the overhead effluent stream.
상기 정제부는 미반응물 분리 컬럼 및 촉매 분리 컬럼을 포함하는 것인 아디포니트릴 제조방법.According to claim 1,
The purification unit adiponitrile manufacturing method comprising an unreacted material separation column and a catalyst separation column.
상기 이량화 반응기 배출 스트림은 정제부의 미반응물 분리 컬럼으로 공급되고, 상기 미반응물 분리 컬럼에서 상부 배출 스트림을 상기 이량화 반응기로 공급하고, 생성물, 촉매 및 탄화수소계 용매를 포함하는 하부 배출 스트림을 촉매 분리 컬럼으로 공급하고,
상기 촉매 분리 컬럼 상부 배출 스트림으로부터 촉매 및 탄화수소계 용매를 분리하고, 생성물을 포함하는 하부 배출 스트림을 박막 증발 장치로 공급하는 것인 아디포니트릴 제조방법.3. The method of claim 2,
The dimerization reactor effluent stream is supplied to an unreacted material separation column of the refining unit, and a top effluent stream from the unreacted material separation column is supplied to the dimerization reactor, and a bottom effluent stream comprising a product, a catalyst and a hydrocarbon-based solvent is catalyzed. fed to the separation column,
A method for producing adiponitrile, wherein the catalyst and hydrocarbon-based solvent are separated from the catalytic separation column overhead stream, and the bottom effluent stream containing the product is supplied to a thin film evaporation device.
상기 촉매 분리 컬럼 상부 배출 스트림은 촉매 및 탄화수소계 용매를 포함하는 스트림으로서 촉매 회수 컬럼으로 공급하고,
상기 촉매 회수 컬럼에서 하부 배출 스트림으로부터 촉매 및 탄화수소계 용매를 회수하여 이량화 반응기로 공급하는 것인 아디포니트릴 제조방법.4. The method of claim 3,
The catalytic separation column overheads stream is supplied to the catalyst recovery column as a stream comprising a catalyst and a hydrocarbon-based solvent,
A method for producing adiponitrile by recovering a catalyst and a hydrocarbon-based solvent from the bottom discharge stream from the catalyst recovery column and supplying it to a dimerization reactor.
상기 생성물은 디시아노부텐을 포함하는 것인 아디포니트릴 제조방법.According to claim 1,
The product is a method for producing adiponitrile comprising dicyanobutene.
상기 박막 증발 장치의 운전 온도는 160 ℃ 내지 270 ℃이고, 운전 압력은 20 torr 내지 500 torr인 아디포니트릴 제조방법.According to claim 1,
The operating temperature of the thin film evaporation device is 160 ℃ to 270 ℃, the operating pressure is 20 torr to 500 torr adiponitrile manufacturing method.
상기 생성물 정제 컬럼의 운전 온도는 180 ℃ 내지 350 ℃인 아디포니트릴 제조방법.According to claim 1,
The operating temperature of the product purification column is 180 ℃ to 350 ℃ adiponitrile production method.
상기 박막 증발 장치는 몸체부 및 상기 몸체부의 외주면을 둘러싸는 형태로 몸체부의 외측면에 구비된 가열부를 포함하며,
상기 가열부는 내측에 유체가 흐를 수 있는 공간을 가지는 가열몸체, 상기 가열몸체의 일측에 구비되며 가열 매체가 공급되는 유입구 및 상기 가열몸체의 타측에 구비되며 가열 매체가 배출되는 배출구를 포함하는 것인 아디포니트릴 제조방법.According to claim 1,
The thin film evaporation device includes a body portion and a heating portion provided on the outer surface of the body portion in a form surrounding the outer peripheral surface of the body portion,
The heating unit includes a heating body having a space inside which a fluid can flow, an inlet provided on one side of the heating body and supplied with a heating medium, and an outlet provided on the other side of the heating body and through which the heating medium is discharged. Method for preparing adiponitrile.
상기 가열 매체로서, 공정 내 스트림이 가열부의 유입구를 통해 공급되고, 배출구를 통해 배출되는 것인 아디포니트릴 제조방법.9. The method of claim 8,
As the heating medium, the in-process stream is supplied through the inlet of the heating unit and discharged through the outlet.
상기 가열 매체로서, 생성물 정제 컬럼 상부 배출 스트림이 가열부의 유입구를 통해 공급되고, 배출구를 통해 배출되며, 상기 가열부를 통과한 생성물 정제 컬럼 상부 배출 스트림의 일부 스트림은 생성물 정제 컬럼으로 환류되고, 나머지 스트림은 수첨 반응기로 공급하는 것인 아디포니트릴 제조방법.10. The method of claim 9,
As the heating medium, a product purification column overheads stream is fed through the inlet of the heating unit and discharged through the outlet, a portion of the product purification column overheads stream passing through the heating unit is refluxed to the product purification column, and the remaining stream A method for producing adiponitrile by supplying it to a silver hydrogenation reactor.
상기 가열부의 배출구를 통해 배출되는 가열 매체는 공정 내 스트림과 열교환기에서 열교환 후 상기 가열부의 유입구를 통해 공급되는 것인 아디포니트릴 제조방법.9. The method of claim 8,
The heating medium discharged through the outlet of the heating unit is a method for producing adiponitrile that is supplied through the inlet of the heating unit after heat exchange with the in-process stream in the heat exchanger.
상기 가열 매체는 열매체유 및 스팀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 아디포니트릴 제조방법.12. The method of claim 11,
The heating medium is a method for producing adiponitrile comprising at least one selected from the group consisting of thermal oil and steam.
상기 가열부의 배출구를 통해 배출되는 가열 매체는 생성물 정제 컬럼 상부 배출 스트림과 열교환기에서 열교환 후 상기 가열부의 유입구를 통해 공급되는 것인 아디포니트릴 제조방법.12. The method of claim 11,
The heating medium discharged through the outlet of the heating unit is supplied through the inlet of the heating unit after heat exchange with the product purification column upper discharge stream in a heat exchanger.
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JPH05286918A (en) | 1992-04-03 | 1993-11-02 | Ube Ind Ltd | Production of acrylonitrile dimer |
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