KR20220042456A - 1차 반응기로의 배기 반응기 재순환을 갖는 하이드로포밀화 시스템 - Google Patents

1차 반응기로의 배기 반응기 재순환을 갖는 하이드로포밀화 시스템 Download PDF

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카일 제이 잘먼
마르쿠스 휴즈
크리스토퍼 제이 비스초프
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오큐 케미컬스 코포레이션
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Abstract

본 발명은, (a) 올레핀 및 합성가스를 생성물 알데하이드로 전환시키도록 구성된, 촉매 공급물, 합성가스 공급물 및 올레핀 공급물이 제공되는 1차(primary) 반응기; (b) 상기 생성물 알데히드를, 조 알데히드 생성물 스트림, 및 합성 가스 및 미반응 올레핀을 함유하는 배기 스트림으로 분리하도록 구성된, 상기 1차 반응기로부터의 산출물을 수용하기 위해 상기 1차 반응기에 결합된 제1 액체 증기 분리기; (c) 상기 제1 액체 증기 분리기부터의 배기 스트림을 수용하기 위해 상기 제1 액체 증기 분리기에 결합된 배기 반응기로서, 상기 배기 반응기는 또한 상기 1차 반응기에 결합되고 상기 제1 반응기로 촉매를 제공하도록 구성되고, 상기 배기 반응기는 상기 제1 액체 증기 분리기부터의 배기 스트림 내의 미반응 올레핀을 추가 생성물 알데하이드로 전환시키도록 작동하는, 배기 반응기를 포함하는 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템에 관한 것이다. 제2 액체 증기 분리기는, 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 수용하기 위해 상기 배기 반응기에 결합되고 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 재순환 스트림뿐만 아니라 다른 배기 스트림으로 분리하도록 구성된다.

Description

1차 반응기로의 배기 반응기 재순환을 갖는 하이드로포밀화 시스템
본 발명은, 촉매가 있는 배기 반응기 및 상기 배기 반응기와 연관된 액체 증기 분리기로부터 1차 반응기로의 생성물 재순환을 이용하여 알데히드를 제조하기 위한 올레핀의 하이드로포밀화에 관한 것이다.
우선권 주장
본 출원은, 2020년 7월 6일에 출원된 미국 특허 출원 번호 16/920,856에 기초한다. 미국 특허 출원 번호 16/920,856은 2019년 8월 9일에 출원된 미국 가출원 번호 62/884,727에 기초한다. 전술한 출원의 우선권이 본원에서 주장되고, 그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
유기 리간드 및 일산화탄소와 착물 조합된 VIII족 금속(예: 로듐)의 존재 하에 올레핀을 일산화탄소 및 수소(합성 가스(synthesis gas 또는 syngas)로도 알려져 있음)와 반응시켜 올레핀을 하이드로포밀화하여 출발 올레핀보다 하나의 탄소 원자를 더 함유하는 카보닐 유도체를 제조하는 올레핀을 하이드로포밀화하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있으며("OXO" 공정으로 지칭됨) 큰 산업적 중요성을 갖는다:
RHC=CH2 + H2 + CO -> RH2C-CH2-CHO
상기 식에서, R은 유기 라디칼이다.
이용될 수 있는 상업적 올레핀 공급원료는 에틸렌, 프로필렌, 및 1- 및 2-부텐, 펜텐, 헥센 등이다. 일반적으로, C2(에틸렌) 내지 C6(헥센) 탄소 함량을 갖는 임의의 적합한 올레핀이 사용될 수 있다. 말단 올레핀의 올레핀계 탄소에 있는 단일 메틸 분지는 반응 속도를 10분의 1로 감소시키지만, 분지의 효과는 이중 결합으로부터의 거리가 증가할수록 감소한다. 다른 반응성을 나타내는 일부 C6 공급원료는 하기를 포함한다: 1-헥센; 4-메틸-1-펜텐; 2-헥센; 4-메틸-2-펜텐; 2-메틸-1-펜텐; 2-메틸-2-펜텐; 및 2,3-디메틸-2-부텐.
운루(Unruh) 등의 미국 특허 번호 5,367,106 (1994)는, 알데히드를 제조하기 위한 결합식 배기 반응기를 사용하는 OXO 공정을 개시한다. 밀러 등의 미국 특허 번호 9,695,098은 배기 반응기로부터 공통 생성물/촉매 분리기로의 생성물 재순환을 갖는 배기 반응기를 사용하는 하이드로포밀화 시스템을 개시하고 있다. 또한, 미야자와 등의 미국 특허 번호 5,105,018, 베커 등의 미국 특허 번호 9,067,876, 버닝 등의 미국 특허 번호 4,593,127 및 아이젠슈미트 등의 미국 특허 번호 9,688,598을 참조한다.
미반응 성분의 상당량이 다양한 스트림에 있기 때문에, 생성물 회수를 최대화하고 원료(raw material) 낭비를 최소화하는 방식으로 시스템을 작동하는 것이 중요하다. 자본 및 에너지 운영 비용은 마찬가지로 효율적인 운영에 중요하며, 자본 및 운영 비용을 줄이는 개선이 당업계에서 계속해서 필요하다.
본 발명은, 1차 반응기, 및 상기 1차 반응기로부터 미반응 올레핀 및 합성 가스를 수용하고 추가 생성물 알데히드를 생성하는 배기 반응기를 갖는, 올레핀 및 합성 가스로부터 알데히드를 제조하기 위한 하이드로포밀화 시스템에서의 개선에 관한 것이다. 상기 개선에는, 배기 반응기로부터의 산출물을 수용하고 상기 배기 반응기로부터의 촉매 및 추가 생성물 알데히드를 포함하는 액체 스트림을 1차 반응기로 회송(return)시키는 액체 증기 분리기가 포함된다.
세부 사항은 이후의 기재 및 첨부된 도면에 제공된다.
플래셔, 플래셔 예열기 및 상기 플래셔에 적합한 수용기 용기가 제거될 수 있기 때문에 더 낮은 자본 및 에너지 운영 비용을 포함한다는 본 발명의 이점이 하기의 논의로부터 이해될 것이다. 또한, 배기부(vent)를 통한 올레핀 가스 손실 지점이 감소하여 원료 비용을 줄이고 폐기 배출물을 감소시킨다. 본 발명의 시스템에서는, 촉매가 합성 가스 및 반응물 올레핀과 함께 가압 하에 남아 있기 때문에 촉매 수명이 연장되어 촉매 착물의 비활성화 및 침전을 감소시킨다.
본 발명은 하기와 같은 도면과 관련하여 설명된다.
도 1은, 액체 수용기를 통해 배기 반응기로부터 1차 반응기로의 액체 재순환을 갖는 본 발명의 시스템의 실시양태를 도시하는 개략도이다.
도 2a는 도 1의 시스템에 통합된 통합 배기 반응기/액체 증기 분리기의 입면 및 단면 개략도이다.
도 2b는 도 2a의 통합 배기 반응기/액체 증기 분리기의 단면에 대한 개략적인 평면도이다.
1차 반응기 또는 배기 반응기에서 사용되는 특정 하이드로포밀화 반응 조건 또는 2차 반응 공정은 본 발명에 중요하지 않으며, 광범위하게 변경될 수 있고, 사용되는 특정 반응기의 개별 요구를 충족시킬뿐만 아니라 원하는 특정 알데히드 생성물을 생성하기 위해 조정될 수 있음을 이해해야 한다.
VIII족 촉매 금속은 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 및 이들의 조합을 포함하며, 특히 로듐 및 루테늄, 특히 로듐은, 합성 가스와 올레핀의 반응을 통해 모 올레핀보다 탄소 원자가 하나 더 많은 올레핀의 알데히드 유도체를 형성하기 위한 촉매로서 유기금속 착물에 촉매로서 사용된다. 치환된 올레핀을 포함하여 광범위한 올레핀 공급원료가 사용될 수 있다. 본 발명은 2-20개의 탄소 원자의 올레핀의 하이드로포밀화에 광범위하게 적용될 수 있지만, 가장 유용한 적용례는 특히 2-8개의 탄소 원자의 알파-올레핀에 대한 것이다. 상기 시스템 및 공정은 에틸렌 및 프로필렌을 각각 프로피온알데히드 및 n-부티르알데히드로의 하이드로포밀화에 특히 적합하다. 본 발명에서는, 1차 반응기와 배기 반응기 모두에 동일한 촉매 착물과 올레핀이 사용된다. 촉매는 2개의 반응기 사이에서 연속적으로 순환되고, 1차 반응 공정에서 미전환된 올레핀은, 미반응 올레핀을 알데히드로 전환하기 위한 플러그 유동 또는 역혼합 반응기일 수 있는 배기 반응기로 도입된다.
하이드로포밀화 공정은 전형적으로, 초대기압에서, 전형적으로 수소와 일산화탄소 조합의 약 4 내지 20 기압의 분압 하에 약 0.5:1 내지 10:1 범위의 수소 대 일산화탄소의 몰비로 수행된다.
반응기의 하이드로포밀화 반응 온도는 일반적으로 80℃ 내지 170℃ 범위, 바람직하게는 약 120℃ 내지 약 140℃ 범위이다.
사용되는 액체 반응 매질 또는 촉매 용액은, (a) 촉매 착물, (b) 전형적으로, 촉매의 금속 성분을 착화하는 데 필요한 마운트 위에 착물을 형성하는 데 사용되는 과량의 유기 리간드, (c) 하이드로포밀화 생성물 알데히드와 그 자체의 바람직하지 않은 축합으로부터 전형적으로 발생하는 부산물과 함께 하는 하이드로포밀화 반응 생성물, (d) 일정량의 하이드로포밀화된 올레핀(상기 올레핀의 분자량에 따라 변하는 양)(반응 매질에서의 액체 올레핀의 비율은 일반적으로 에틸렌과 같은 저급 알칸보다 고분자량 올레핀에서 더 큼), 및 (e) 임의적으로, 불활성 반응 용매를 포함한다.
촉매 금속(catalytic metal)은, 수소 및 일산화탄소와 및 유기 리간드와 착물을 형성한다. 많은 유기 리간드가 사용될 수 있지만, 특히 중요한 것은 일배위자 또는 다배위자 트리오가노포스핀, 트리오가노포스파이트, 트리오가노아르신 또는 트리오가노스티빈을 포함하며, 이때 포스핀 및 포스파이트는 특히 산업적으로 중요하다. 트리페닐포스핀 및 트리페닐포스파이트로 예시되는 단순한 일배위자 포스핀 및 포스파이트가 산업적으로 일반적으로 사용된다. 그러나, 다배위자 리간드는, 일배위자 리간드와 함께 종종 사용되는 과량의 리간드가 필요하지 않다는 장점이 있다. 촉매 착물(catalytic complex)은 하이드로포밀화 반응기에서 동일 반응계에서 형성될 수 있거나 사전 형성될 수 있다.
하이드로포밀화 반응 매질에서 유지되는 촉매의 농도는 본 발명의 성공적인 사용에 중요하지 않다. 그러나, 전형적으로, 촉매 금속이 로듐이고 리간드가 트리페닐포스핀인 경우, 액체 반응 매질은, 중량 기준으로 약 0.01 내지 1.0%의 로듐 및 최대 약 20% 이상의 트리페닐포스핀을 함유할 것이며, 이 경우 이소-알데히드의 억제가 요망된다. 에틸렌 하이드로포밀화에서, 이소-알데히드 문제는 존재하지 않으며, 낮은 리간드 농도를 사용할 수 있다. 첨가된 불활성 반응 용매가 부재하는 경우, 예를 들어, 하이드로포밀화 프로필렌에서의 트리페닐포스핀 함량은 약 40%만큼 높을 수 있다.
반응 시스템에서 임의적으로 사용되는 불활성 용매는, 촉매 시스템 및 반응물 및 반응 생성물과 혼화성이고 휘발성이 낮으므로, 물론, 여전히 다른 명명된 요건을 충족하면서, 하이드로포밀화 반응 시스템에서 화학적으로 불활성이거나 그 시스템에서 그 자체가 불활성인 유도체를 형성하는 반응 생성물 및 이의 부산물을 쉽게 제거할 수 있는 한, 과도하게 중요하지 않다(즉, 적절한 용매는 반응기에서 수소화를 거친 다음 수소화된 형태로 추가 반응에 불활성일 수 있는 용매일 수 있음). 분자량은, 휘발성과 관련이 있다는 점을 제외하고는 반응 용매에서 중요한 요소가 아니고, 물론, 반응 생성물이 제거되는 동안 불활성 용매를 중질 말단물로 유지하는 것을 용이하게 하기 위해 고분자량이 바람직하다. 예를 들어, 알킬-치환된 벤젠; 피리딘 및 알킬-치환된 피리딘; 3차 아민; 디알킬디카복실레이트 및 트리오가노포스페이트와 같은 고비점 에스테르, 및 트리메틸올프로판 및 펜타에리트리톨과 같은 폴리올의 에스테르; 케톤; 부탄올과 같은 알코올; 아세토니트릴과 같은 니트릴; 및 등유, 광유, 사이클로헥산, 나프타 등과 같은 포화 탄화수소 및 비페닐과 같은 방향족을 모두 포함하는 탄화수소를 포함하는 많은 수의 임의의 불활성 액체를 사용하는 것이 이미 공지되어 있다. 특히 유용한 용매에는 트리페닐포스핀 옥사이드 및 폴리글리콜, 예를 들어, 약 500 이상의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜이 포함됨이 미국 특허 번호 4,151,209에 교시되어 있다.
도 1을 참조하면, 1차 OXO 반응기(12), 응축기(14), 주 OXO 반응기 생성물 분리기(16), 배기 반응기(18) 및 배기 반응기 액체 수용기(20)를 포함하는 하이드로포밀화 시스템(10)이 도시되어 있다.
또한 도 1에는, 본 발명에 의해 제거될 수 있는 점선 경계로 둘러싸인 통상적 시스템의 구성요소(component)가 도시되어 있다. 통상적 구성요소는 공급 라인(22), 플래셔 예열기(24), 플래셔(26), 및 플래셔 오버헤드 수신기(28)를 포함한다.
작동 시, 다양한 스트림의 유동은 도 1에서 화살표로 표시된 방향이다. 1차 OXO 반응기(12)에는 (13), (15) 및 (17)에서 촉매, 합성 가스 및 올레핀 반응물이 공급되어 반응하여 알데히드 함유 증기 생성물 스트림을 제공하고, 이는 라인(30)을 통해 반응기(12)를 나가고, 응축기(14)에 제공되고, 여기서 생성물이 냉각되고 라인(32)을 통해 분리기(16)에 제공된다. 분리기(16)에서, 액체는 (34)에서 조 생성물로서 시스템으로부터 회수되고, 증기 배기 스트림은 라인(36)을 통해 배기 반응기(18)로 제공된다.
임의적으로, 반응기(18)에는 화살표(19, 19a)로 표시된 바와 같이 최적의 작동을 위해 필요할 수 있는 추가 합성 가스 및 반응물 올레핀이 제공된다.
배기 반응기(18)는 1차 반응기로부터 배기 반응기(18)로 촉매를 제공하는 라인(38)을 통해 반응기(12)에 결합된다. 즉, 로듐-착물 촉매, 임의의 임의의 유리 유기인 리간드, 용매, 소량의 생성물 알데히드 및 임의의 액체 중질 최종 생성물을 함유하는 액체 촉매 용액의 일부는 1차 OXO 반응기로부터 연속적으로 회수된다. 액체 촉매 용액의 회수된 부분은, 분리기(16)로부터 오버헤드로 취해진 생성물로부터 분리된 비응축(non-condensed) 배기 가스와 혼합되는 플러그 유동 또는 역혼합 반응기일 수 있는 배기 반응기로 보내진다. 추가 합성 가스는 전형적으로 배기 반응기에서 액체 촉매 용액과 혼합하기 전에 배기 가스에 첨가된다.
배기 반응기(18)에서, 주 OXO 분리기(16)로부터의 반응물 올레핀은 추가 알데히드 생성물로 전환된다. 반응기(18)로부터의 산출물, 바람직하게는, 시스템에서 순환하는 증기, 용해된 가스, 용매 및 중질 말단물을 포함하는 전체 산출물은, 추가 냉각이 있거나 없이 라인(40)을 통해 수용기(20)에 제공된다. 시스템에서 순환하는 촉매, 조 알데히드 생성물, 용해된 가스, 용매 및 중질 말단물을 포함하는 수용기(20)로부터의 액체는 라인(42, 44)을 통해 1차 반응기(12)로 재순환된다. 오프가스는 (46)에서 배기된다. 따라서, 배기 반응기는 주 분리기(16)로부터 회수될 수 있다.
본 발명의 시스템은, 도 1에 도시된 점선으로 표시된 및/또는 점선 내의 항목을 전형적으로 포함하는 하이드로포밀화 시스템의 통상적인 작동과 상이하다. 특히, 통상적 실시는, 수용기(20)로부터 라인(22)(라인(42)은 통상의 시스템에는 존재하지 않음)을 통해 플래셔 예열기(24)로 액체 산출물을 제공하는 것을 포함한다. 예열기(24)는 라인(48)을 통해 플래셔(26)에 공급하며, 여기서 생성물 알데히드는 플래시되어 나가고(flash off), 시스템에서 순환하는 중질물과 촉매 및 임의의 용매를 포함한 나머지 액체는 라인(44, 50)을 통해 반응기(12)로 회송된다. 플래셔(26)로부터의 플래시된 증기는, 조 알데히드 생성물이 라인(54)을 통해 배출되고 배기 가스가 (56)에서 제거되는 플래셔 오버헤드 수용기(28)에 라인(52)을 통해 제공된다.
도 1에 도시된 실시양태에서, 생성물 분리기 또는 수용기는 상기 분리기 또는 수용기 이전에 냉각이 있거나 없는, 단순히 녹아웃 드럼일 수 있다. 냉각은 응축기(14)와 같은 별도의 응축기를 통해 제공되거나, 분리기 또는 수용기와 통합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시양태는, 도 1의 시스템(10)에 통합된 도 2a 및 2b에 도시된 통합된 배기 반응기/액체 증기 분리기를 포함한다. 도 2a에는, 배기 반응기(18) 및 별도의 액체 수용기(20) 대신 도 1의 시스템에서 사용되는 통합된 배기 반응기/액체 증기 분리기(180)가 입면 및 단면적으로 개략적으로 도시되어 있다. 배기 반응기/액체 증기 분리기(180)는 (184)로 표시된 복수의 튜브가 있는 쉘(182), 상부 튜브 시트(186), 하부 튜브 시트(188), 복수의 액체 배출 노즐(D1, D2, D3 및 D4)을 포함한다. 또한 배기 가스 출구 노즐(R)과 미스트 제거기(192)가 있는 배기 가스 출구 매니폴드(190)가 제공된다. 배기 반응기/액체 증기 분리기(180)는 본질적으로, 상단에 증기 분리 공간(disengaging space)이 있는 쉘 열 교환기 유형 반응기(튜브 측 반응기) 내의 튜브이다.
도 2b는, 상부 튜브 시트(186) 바로 위의 배기 반응기/액체 증기 분리기의 평면도로서, 쉘(182)의 주변부 주위에 균등하게 이격되어 있는 액체 배출 노즐(D1, D2, D3, D4)을 도시하고 있다.
배기 반응기/액체 증기 분리기(180)는 약 2 내지 4 범위, 바람직하게는 약 3의 길이 대 직경 비(L/D)를 갖고, H/L의 비가 약 0.1 내지 약 0.4, 바람직하게는 약 0.2가 되도록 하는, 반응기 내 액체 수준보다 높은 액체 분리 높이(H)를 정의한다.
배기 반응기/액체 증기 분리기(180)는 도 1의 시스템(10)에서 사용되며, 액체 촉매 용액을 수용하기 위해 라인(38)을 통해 주 OXO 반응기(12)에 결합되고, 배기 스트림을 수용하기 위해 라인(36)을 통해 분리기(16)에 결합된다. 임의적으로, 배기 반응기/액체 증기 분리기(180)는 화살표(19, 19a)로 표시된 추가 합성 가스 및 반응물 올레핀을 수용한다.
작동할 때, 배기 반응기/액체 증기 분리기(180)는, 노즐 D1, D2, D3 및 D4보다 약간 높은 액체 수준 L'를 유지하면서, 반응기의 튜브(184)에서 라인(36)을 통해 수용된 미반응 배기 가스를 반응시킨다. 배기 가스는 미스트 제거기(192)를 통과한 후 노즐(R)을 통해 회수된다. 배기 반응기/액체 증기 분리기(180)는 반응기(12)와 실질적으로 동일한 조건 하에, 즉, 주 반응기로의 재순환이 용이하도록 80℃ 내지 170℃, 바람직하게는 120℃ 내지 140℃의 온도, 및 4기압 내지 20기압의 일산화탄소 및 수소의 결합 부분압에서 작동된다. "실질적으로 동일한 온도" 및/또는 "실질적으로 동일한 압력"이 언급될 때, 그러한 언급에는 인용된 기기 구성요소 내의 또는 인용된 공정 단계의 일부로서의 매개변수 평균값의 10% 내에 포함되고, 여기서 압력은 절대 기준이고, 온도는 섭씨 단위 기준이다.
촉매, 조 알데히드 생성물, 용해된 가스, 용매, 및 시스템에서 순환하는 중질 말단물을 포함하는 액체는 노즐(D1-D4)를 통해 배기 반응기/액체 증기 분리기(180)로부터 회수되며 라인(42, 44)을 통해 1차 반응기(12)로 재순환된다. 따라서 배기 반응기/액체 증기 분리기(180)로부터의 생성물 알데히드는 주 분리기(16)로부터 회수될 수 있다.
예시적이고 바람직한 실시양태
본 발명의 제1 측면에서, 하기 실시양태 1이 제공된다:
(a) 올레핀 및 합성가스(syngas)를 생성물 알데하이드로 전환시키도록 구성된, 촉매 공급물(catalyst feed), 합성가스 공급물 및 올레핀 공급물이 제공되는 1차(primary) 반응기;
(b) 상기 생성물 알데히드를, 조(crude) 알데히드 생성물 스트림, 및 합성 가스 및 미반응 올레핀을 함유하는 배기(vent) 스트림으로 분리하도록 구성된, 상기 1차 반응기로부터의 산출물(output)을 수용하기 위해 상기 1차 반응기에 결합된 제1 액체 증기 분리기;
(c) 상기 제1 액체 증기 분리기부터의 배기 스트림을 수용하기 위해 상기 제1 액체 증기 분리기에 결합된 배기 반응기로서, 상기 배기 반응기는 또한 상기 1차 반응기에 결합되고 상기 제1 반응기로 촉매를 제공하도록 구성되고, 상기 배기 반응기는 상기 제1 액체 증기 분리기부터의 배기 스트림 내의 미반응 올레핀을 추가 생성물 알데하이드로 전환시키도록 작동하는, 배기 반응기; 및
(d) 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 수용하기 위해 상기 배기 반응기에 결합되고 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 재순환 스트림뿐만 아니라 다른 배기 스트림으로 분리하도록 구성된 제2 액체 증기 분리기로서, 상기 제2 액체 증기 분리기는 또한 상기 재순환 스트림을 상기 1차 반응기에 제공하기 위해 상기 1차 반응기에 결합되는, 제2 액체 증기 분리기
를 포함하는 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템으로서,
여기서, 상기 제2 액체 증기 분리기로부터의 촉매는 상기 1차 반응기로 재순환되고,
상기 제2 액체 증기 분리기로부터의 추가 생성물 알데히드는 상기 1차 반응기에 제공되며 상기 제1 액체 증기 분리기로부터의 조 알데하이드 생성물 스트림에서 회수되는,
알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 1의 시스템은, 하기 열거되는 실시양태 2 내지 15의 특징 중 어느 하나 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
실시양태 2.
실시양태 1에 있어서,
상기 배기 반응기로부터의 전체 산출물이 상기 제2 액체 증기 분리기에 제공되는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 3.
실시양태 1 또는 2에 있어서,
상기 시스템이 단일 조 알데하이드 생성물 배출구를 갖는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 4.
전술된 실시양태 중 어느 하나에 있어서,
상기 제1 액체 증기 분리기로부터의 배기 스트림이 생성물 알데히드, 합성 가스 및 미반응 올레핀을 포함하는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 5.
전술된 실시양태 중 어느 하나에 있어서,
추가 합성 가스가 배기 반응기에 제공되는, 알데하이드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 6.
전술된 실시양태 중 어느 하나에 있어서,
상기 1차 반응기 및 상기 제1 액체 증기 분리기에 결합된 응축기를 추가로 포함하는 알데하이드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 7.
실시양태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서,
상기 제2 액체 증기 분리기가 냉각기와 함께 제공되는, 알데하이드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 8.
실시양태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서,
상기 제2 액체 증기 분리기가 이와 연관되는 냉각기가 없는, 알데하이드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 9.
전술된 실시양태 중 어느 하나에 있어서,
상기 배기 반응기가 플러그 유동(plug flow) 반응기인, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 10.
실시양태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서,
상기 배기 반응기가 역혼합(back mixed) 반응기인, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 11.
실시양태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서,
상기 제2 증기 액체 분리기가 공통 쉘(common shell) 내에서 배기 반응기와 통합되는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 12.
실시양태 11에 있어서,
상기 1차 반응기, 상기 배기 반응기 및 상기 제2 액체 증기 분리기가 실질적으로 동일한 온도 및 실질적으로 동일한 압력에서 작동되는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 13.
전술된 실시양태 중 어느 하나에 있어서,
상기 올레핀 공급물이 프로필렌을 포함하고, 상기 알데히드 생성물이 부티르알데히드를 포함하는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 14.
전술된 실시양태 중 어느 하나에 있어서,
상기 촉매가 인 함유 리간드(phosphorous containing ligand) 및 일산화탄소와 착화된 VIII족 금속인, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
실시양태 15.
실시양태 14에 있어서,
상기 VIII족 금속이 로듐인, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
본 발명의 다른 실시양태에서, 하기 실시양태 16이 제공된다:
1차 반응기, 및 상기 1차 반응기로부터 미반응 올레핀 및 합성가스를 수용하고 추가 생성물 알데히드를 생성하는 배기 반응기를 갖는, 올레핀 및 합성 가스로부터 알데히드를 제조하기 위한 하이드로포밀화 시스템에 있어서, 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 수용하고, 촉매 및 추가 생성물 알데히드를 포함하는 액체 스트림을 상기 배기 반응기로부터 상기 1차 반응기로 회송시키는 액체 증기 분리기를 포함하는 것을 개선점으로 하는, 하이드로포밀화 시스템. 실시양태 16의 개선점은 실시양태 1 내지 15의 특징 중 어느 하나 또는 전부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 하기 실시양태 17이 제공된다:
(a) 촉매, 합성가스 및 올레핀을 1차 반응기에 공급하는 단계;
(b) 상기 1차 반응기에서 합성 가스 및 올레핀을 생성물 알데하이드로 전환시키는 단계;
(c) 상기 1차 반응기로부터의 생성물 알데히드, 미반응 합성가스 및 미반응 올레핀을 제1 액체 증기 분리기로 제공하는 단계;
(d) 상기 생성물 알데히드 및 미반응 올레핀을, 액체 조 알데히드 생성물 스트림, 및 미반응 합성가스 및 올레핀을 함유하는 증기 배기 스트림으로 분리하는 단계;
(e) 상기 제1 액체 증기 분리기로부터의 증기 배기 스트림 및 상기 1차 반응기로부터의 촉매를 배기 반응기로 공급하는 단계;
(f) 상기 제1 액체 증기 분리기로부터 수용된 증기 배기 스트림으로부터의 미반응 올레핀 및 합성 가스를 상기 배기 반응기에서 추가 생성물 알데하이드로 전환시키는 단계;
(g) 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 제2 액체 증기 분리기로 공급하는 단계;
(h) 상기 배기 반응기로부터의 산출물을, 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 스트림 및 오프가스(offgas) 스트림으로 분리하는 단계;
(i) 상기 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 스트림을 상기 제2 액체 증기 분리기로부터 상기 1차 반응기로 회송시키는 단계
를 포함하는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법으로서,
여기서, 상기 제2 액체 증기 분리기로부터의 촉매는 상기 1차 반응기로 재순환되고,
상기 제2 액체 증기 분리기로부터의 추가 생성물 알데히드는 상기 1차 반응기에 제공되며 상기 제1 액체 증기 분리기로부터의 조 알데하이드 생성물 스트림에서 회수되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 18.
실시양태 17에 있어서,
상기 배기 반응기로부터의 전체 산출물이 상기 제2 액체 증기 분리기로 제공되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 19.
실시양태 17 또는 18에 있어서,
생성물 알데히드가 단일 조 알데히드 생성물 배출구로 제공되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 20.
실시양태 17 내지 19 중 어느 하나에 있어서,
상기 배기 반응기에 추가의 합성가스를 제공하는 단계
를 추가로 포함하는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 21.
실시양태 17 내지 20 중 어느 하나에 있어서,
상기 1차 반응기 및 상기 제1 액체 증기 분리기에 결합된 응축기에서 미반응 합성가스, 생성물 알데히드 및 미반응 올레핀을 냉각하는 단계
를 추가로 포함하는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 22.
실시양태 17 내지 21 중 어느 하나에 있어서,
상기 배기 반응기로부터의 산출물을 냉각하는 단계
를 추가로 포함하는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 23.
실시양태 17 내지 21 중 어느 하나에 있어서,
상기 배기 반응기로부터의 산출물이 냉각 없이, 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 스트림, 및 오프가스 스트림으로 분리되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 24.
실시양태 17 내지 23 중 어느 하나에 있어서,
하이드로포밀화가, 상기 1차 반응기 및 배기 반응기에서 약 120℃ 내지 약 140℃의 온도를 유지하면서 상기 1차 반응기 및 배기 반응기에서 수행되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 25.
실시양태 24에 있어서,
하이드로포밀화가, 상기 1차 반응기 및 배기 반응기에서 약 122.5℃ 내지 약 137.5℃의 온도를 유지하면서 상기 1차 반응기 및 배기 반응기에서 수행되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
실시양태 26.
실시양태 17 내지 25 중 어느 하나에 있어서,
상기 1차 반응기, 배기 반응기 및 제2 액체 증기 분리기가 실질적으로 동일한 온도 및 실질적으로 동일한 압력에서 작동되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
플래셔, 플래셔 예열기 및 수용기 용기가 제거될 수 있기 때문에 더 낮은 자본 및 비용을 포함한다는 본 발명의 이점이 상기로부터 이해될 것이다. 또한, 배기부를 통한 올레핀 가스 손실 지점이 감소하여 운영 비용을 감소시킨다. 또한, 본 발명의 시스템에서는, 촉매가 합성 가스 및 반응물 올레핀과 함께 가압 하에 남아 있기 때문에 촉매 수명이 연장되어 촉매 착물의 비활성화 및 침전을 감소시킨다.
본 발명이 상세하게 기재되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서의 변형은 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 이러한 변형은 또한 본 발명의 일부로 간주되어야 한다. 전술한 논의, 본 발명의 배경기술 및 상세한 설명과 관련하여 상기에서 논의된 관련 기술 및 참고문헌을 고려할 때, 이들의 개시내용은 모두 본원에 참고로 인용되며, 추가 설명은 불필요한 것으로 간주된다. 또한, 본 발명의 측면 및 다양한 실시양태의 부분이 전체 또는 부분적으로 결합되거나 상호 교환될 수 있음을 전술한 논의로부터 이해해야 한다. 또한, 당업자는 전술한 설명이 단지 예시일 뿐이며 본 발명을 제한하려는 의도가 아님을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. (a) 올레핀 및 합성가스(syngas)를 생성물 알데하이드로 전환시키도록 구성된, 촉매 공급물(catalyst feed), 합성가스 공급물 및 올레핀 공급물이 제공되는 1차(primary) 반응기;
    (b) 상기 생성물 알데히드를, 조(crude) 알데히드 생성물 스트림, 및 합성 가스 및 미반응 올레핀을 함유하는 배기(vent) 스트림으로 분리하도록 구성된, 상기 1차 반응기로부터의 산출물(output)을 수용하기 위해 상기 1차 반응기에 결합된 제1 액체 증기 분리기;
    (c) 상기 제1 액체 증기 분리기부터의 배기 스트림을 수용하기 위해 상기 제1 액체 증기 분리기에 결합된 배기 반응기로서, 상기 배기 반응기는 또한 상기 1차 반응기에 결합되고 상기 제1 반응기로 촉매를 제공하도록 구성되고, 상기 배기 반응기는 상기 제1 액체 증기 분리기부터의 배기 스트림 내의 미반응 올레핀을 추가 생성물 알데하이드로 전환시키도록 작동하는, 배기 반응기; 및
    (d) 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 수용하기 위해 상기 배기 반응기에 결합되고 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 재순환 스트림뿐만 아니라 다른 배기 스트림으로 분리하도록 구성된 제2 액체 증기 분리기로서, 상기 제2 액체 증기 분리기는 또한 상기 재순환 스트림을 상기 1차 반응기에 제공하기 위해 상기 1차 반응기에 결합되는, 제2 액체 증기 분리기
    를 포함하는 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템으로서,
    여기서, 상기 제2 액체 증기 분리기로부터의 촉매는 상기 1차 반응기로 재순환되고,
    상기 제2 액체 증기 분리기로부터의 추가 생성물 알데히드는 상기 1차 반응기에 제공되며 상기 제1 액체 증기 분리기로부터의 조 알데하이드 생성물 스트림에서 회수되는,
    알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기 반응기로부터의 전체 산출물이 상기 제2 액체 증기 분리기에 제공되는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시스템이 단일 조 알데하이드 생성물 배출구를 갖는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체 증기 분리기로부터의 배기 스트림이 생성물 알데히드, 합성 가스 및 미반응 올레핀을 포함하는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 반응기 및 상기 제1 액체 증기 분리기에 결합된 응축기를 추가로 포함하는 알데하이드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배기 반응기가 플러그 유동(plug flow) 반응기인, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배기 반응기가 역혼합(back mixed) 반응기인, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 증기 액체 분리기가 공통 쉘(common shell) 내에서 배기 반응기와 통합되는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1차 반응기, 상기 배기 반응기 및 상기 제2 액체 증기 분리기가 실질적으로 동일한 온도 및 실질적으로 동일한 압력에서 작동되는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀 공급물이 프로필렌을 포함하고, 상기 알데히드 생성물이 부티르알데히드를 포함하는, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 촉매가 인 함유 리간드(phosphorous containing ligand) 및 일산화탄소와 착화된 VIII족 금속인, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 VIII족 금속이 로듐인, 알데히드 제조용 하이드로포밀화 시스템.
  13. 1차 반응기, 및 상기 1차 반응기로부터 미반응 올레핀 및 합성가스를 수용하고 추가 생성물 알데히드를 생성하는 배기 반응기를 갖는, 올레핀 및 합성 가스로부터 알데히드를 제조하기 위한 하이드로포밀화 시스템에 있어서,
    상기 배기 반응기로부터의 산출물을 수용하고, 촉매 및 추가 생성물 알데히드를 포함하는 액체 스트림을 상기 배기 반응기로부터 상기 1차 반응기로 회송시키는 액체 증기 분리기를 포함하는 것을 개선점으로 하는, 하이드로포밀화 시스템.
  14. (a) 촉매, 합성가스 및 올레핀을 1차 반응기에 공급하는 단계;
    (b) 상기 1차 반응기에서 합성 가스 및 올레핀을 생성물 알데하이드로 전환시키는 단계;
    (c) 상기 1차 반응기로부터의 생성물 알데히드, 미반응 합성가스 및 미반응 올레핀을 제1 액체 증기 분리기로 제공하는 단계;
    (d) 상기 생성물 알데히드 및 미반응 올레핀을, 액체 조 알데히드 생성물 스트림, 및 미반응 합성가스 및 올레핀을 함유하는 증기 배기 스트림으로 분리하는 단계;
    (e) 상기 제1 액체 증기 분리기로부터의 증기 배기 스트림 및 상기 1차 반응기로부터의 촉매를 배기 반응기로 공급하는 단계;
    (f) 상기 제1 액체 증기 분리기로부터 수용된 증기 배기 스트림으로부터의 미반응 올레핀 및 합성 가스를 상기 배기 반응기에서 추가 생성물 알데하이드로 전환시키는 단계;
    (g) 상기 배기 반응기로부터의 산출물을 제2 액체 증기 분리기로 공급하는 단계;
    (h) 상기 배기 반응기로부터의 산출물을, 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 스트림 및 오프가스(offgas) 스트림으로 분리하는 단계;
    (i) 상기 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 스트림을 상기 제2 액체 증기 분리기로부터 상기 1차 반응기로 회송시키는 단계
    를 포함하는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법으로서,
    여기서, 상기 제2 액체 증기 분리기로부터의 촉매는 상기 1차 반응기로 재순환되고,
    상기 제2 액체 증기 분리기로부터의 추가 생성물 알데히드는 상기 1차 반응기에 제공되며 상기 제1 액체 증기 분리기로부터의 조 알데하이드 생성물 스트림에서 회수되는,
    하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 배기 반응기에 추가의 합성가스를 제공하는 단계
    를 추가로 포함하는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 1차 반응기 및 상기 제1 액체 증기 분리기에 결합된 응축기에서 미반응 합성가스, 생성물 알데히드 및 미반응 올레핀을 냉각하는 단계
    를 추가로 포함하는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 배기 반응기로부터의 산출물을 냉각하는 단계
    를 추가로 포함하는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 배기 반응기로부터의 산출물이 냉각 없이, 추가 생성물 알데히드 및 촉매를 함유하는 액체 스트림, 및 오프가스 스트림으로 분리되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    하이드로포밀화가, 상기 1차 반응기 및 배기 반응기에서 약 120℃ 내지 약 140℃의 온도를 유지하면서 상기 1차 반응기 및 배기 반응기에서 수행되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    하이드로포밀화가, 상기 1차 반응기 및 배기 반응기에서 약 122.5℃ 내지 약 137.5℃의 온도를 유지하면서 상기 1차 반응기 및 배기 반응기에서 수행되는, 하이드로포밀화에 의한 올레핀 및 합성가스로부터의 알데히드 제조 방법.
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