KR20220071689A - Process for manufacturing acrylic acid - Google Patents

Process for manufacturing acrylic acid Download PDF

Info

Publication number
KR20220071689A
KR20220071689A KR1020200159110A KR20200159110A KR20220071689A KR 20220071689 A KR20220071689 A KR 20220071689A KR 1020200159110 A KR1020200159110 A KR 1020200159110A KR 20200159110 A KR20200159110 A KR 20200159110A KR 20220071689 A KR20220071689 A KR 20220071689A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lactic acid
aqueous
heat exchanger
vaporized
acrylic acid
Prior art date
Application number
KR1020200159110A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김은교
김미경
신준호
김혜빈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020200159110A priority Critical patent/KR20220071689A/en
Publication of KR20220071689A publication Critical patent/KR20220071689A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/42Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C51/487Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by treatment giving rise to chemical modification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C57/00Unsaturated compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C57/02Unsaturated compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms with only carbon-to-carbon double bonds as unsaturation
    • C07C57/03Monocarboxylic acids
    • C07C57/04Acrylic acid; Methacrylic acid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

The present application relates to a process for manufacturing acrylic acid. The present invention is to provide a process for manufacturing acrylic acid, in which a diluent contains water, and vaporized steam, wherein the diluent includes at least vaporized steam. The present invention includes at least vaporized steam as the dilution solution, so that the residence time required for the dilution process can be reduced, and lactic acid oligomers can be decomposed into lactic acid monomers without additional heat.

Description

아크릴산의 제조 공정{PROCESS FOR MANUFACTURING ACRYLIC ACID}The manufacturing process of acrylic acid {PROCESS FOR MANUFACTURING ACRYLIC ACID}

본 출원은 아크릴산의 제조 공정에 관한 것이다.The present application relates to a process for the production of acrylic acid.

일반적으로 아크릴산은 프로필렌의 산화 탈수소 반응을 통하여 제조되었으며, 아크릴산은 고흡수성수지, 도료, 접착제 등의 원료가 되는 것으로 그 수요가 증가하고 있다. 특히 고흡수성 수지는 기저귀 등의 위생용품으로 사용되고 있다.In general, acrylic acid is produced through the oxidative dehydrogenation reaction of propylene, and acrylic acid is used as a raw material for super absorbent polymers, paints, adhesives, and the like, and its demand is increasing. In particular, superabsorbent polymers are used in hygiene products such as diapers.

지금까지 화학품의 상당수는, 석탄이나 석유 등의 화석 원료에서 유도되는 원료를 이용하여 제조되어 왔다. 그러나 최근, 지구 온난화 방지 및 환경보호의 관점에서 탄소원으로서 재활용 가능한 생물 유래 자원을 종래의 화석 원료의 대체로서 이용하는 것이 주목되어 있다. 예를 들면 옥수수나 밀 등의 전분계 바이오매스, 사탕수수 등의 당질계 바이오매스 및 유채의 짜고남은 찌꺼기나 볏짚 등의 셀룰로오스계 바이오매스 등의 바이오매스 자원을 원료로서 이용하는 방법의 개발이 시도되고 있다.Until now, many of the chemical products have been manufactured using the raw material derived from fossil raw materials, such as coal and petroleum. However, in recent years, from the viewpoint of preventing global warming and protecting the environment, attention has been paid to using recyclable biological resources as a carbon source as a substitute for conventional fossil raw materials. For example, the development of methods using biomass resources such as starch-based biomass such as corn and wheat, carbohydrate-based biomass such as sugar cane, and cellulosic biomass such as rapeseed or rice straw as raw materials has been attempted. have.

즉 최근 전통적인 석유 화학 기반의 제조 공정을 탈피하여, 친환경 원료를 기반으로 한 화학품을 제조함으로써 지속 가능성을 얻음과 동시에 환경 보호 관점에서 우수한 특징을 갖는 연구가 진행되고 있는 추세이다.In other words, research with excellent characteristics from the point of view of environmental protection while obtaining sustainability by manufacturing chemical products based on eco-friendly raw materials by breaking away from the traditional petrochemical-based manufacturing process is in progress.

젖산에서 다른 화학품을 제조하는 반응의 형식의 하나로서 젖산을 포함한 원료를 증발시키고 기체 상태에서 촉매와 접촉시키고 생성물을 얻는 기상 반응을 들 수 있다. 예를 들면 젖산을 이용하여 아크릴산을 제조하는 기술로서 고체 촉매를 이용하는 기상 탈수 방법이 알려져 있으며, 젖산의 탈수 반응은 주로 기상 반응으로 연구가 진행중에 있다.As one of the types of reaction for producing other chemical products from lactic acid, there is a gas phase reaction in which a raw material containing lactic acid is evaporated, contacted with a catalyst in a gaseous state, and a product is obtained. For example, a gas-phase dehydration method using a solid catalyst is known as a technology for producing acrylic acid using lactic acid, and research on the dehydration reaction of lactic acid is mainly in progress as a gas-phase reaction.

젖산은 물이 없는 상황에서 촉매 없이도 액상에서 에스테르화 반응이 일어나면서 중합을 하는 물질로, 젖산이 농축되어 고농도가 될수록 젖산 올리고머로 반응된다. 젖산이 올리고머화 되면서 탈수가 되므로 물 없이 젖산이 농축될수록 젖산의 올리고머화 반응이 일어난다. Lactic acid is a substance that polymerizes while esterification occurs in the liquid phase without a catalyst in the absence of water. As lactic acid is oligomerized and dehydrated, the oligomerization reaction of lactic acid occurs as lactic acid is concentrated without water.

젖산 올리고머가 아크릴산 제조를 위한 반응기로 투입되는 경우 반응기 내 파울링 발생, 반응 수율이 낮아지게 되므로, 아크릴산의 제조를 위해 젖산 올리고머의 함량을 줄일 수 있는 방법이 연구중에 있다.When the lactic acid oligomer is introduced into the reactor for the production of acrylic acid, fouling occurs in the reactor and the reaction yield is lowered. Therefore, a method for reducing the content of the lactic acid oligomer for the production of acrylic acid is being studied.

그 중, 젖산 올리고머의 함량을 낮추기 위해 젖산 수용액 상태로 기화 장치에 공급되나 기화 장치에서 비점이 낮은 물이 먼저 기화되고 젖산이 기화되어, 기화 중 액상에 젖산이 농축되면서 여전히 젖산 올리고머가 생성되는 문제가 발생하고 있다.Among them, in order to lower the content of lactic acid oligomer, it is supplied to the vaporizer in the form of an aqueous lactic acid solution, but water with a low boiling point is vaporized first in the vaporizer and lactic acid is vaporized. is occurring

또한, 기화한 젖산 수용액에 올리고머가 포함되지 않도록 비점 차이를 이용해 분리하는 증류탑을 사용할 수 있으나, 이 경우에도 마찬가지로 젖산의 올리고머화 반응이 일어남에 따라 젖산 올리고머가 농축되어 증류탑 하부의 온도가 높아지는 문제가 발생하고 있다.In addition, it is possible to use a distillation column that separates using the boiling point difference so that the vaporized lactic acid aqueous solution does not contain oligomers. is occurring

따라서 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 젖산 올리고머의 함량을 낮추고 생산되는 아크릴산의 수율을 높이는 연구가 진행되고 있다.Therefore, in order to solve this problem, research is being conducted to lower the content of lactic acid oligomer and increase the yield of acrylic acid produced.

국제공개 제2005-095320호International Publication No. 2005-095320

본 출원은 아크릴산의 제조 공정을 제공하고자 한다.The present application seeks to provide a process for preparing acrylic acid.

본 출원의 일 실시상태는 젖산 원료를 희석액으로 희석하여 제1 젖산 수용액을 준비하는 제1 단계; 상기 제1 단계의 수용액을 열 교환하여, 기화된 제2 젖산 증기 및 기화되지 않은 제3 젖산 수용액을 형성하는 제2 단계; 및 상기 기화되지 않은 제3 젖산 수용액을 상기 제1 단계의 수용액에 포함하는 제3 단계를 포함하는 아크릴산의 제조 공정으로,An exemplary embodiment of the present application is a first step of preparing a first aqueous lactic acid solution by diluting the lactic acid raw material with a diluent; a second step of heat exchanging the aqueous solution of the first step to form a second vaporized lactic acid vapor and a third non-vaporized aqueous lactic acid solution; and a third step of including the non-vaporized third aqueous lactic acid solution in the aqueous solution of the first step,

상기 희석액은 물; 및 기화된 스팀(steam)을 포함하며, 상기 희석액은 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공하고자 한다.The diluent is water; and vaporized steam, wherein the diluent includes at least vaporized steam.

본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 열 교환기에 투입되는 제1 젖산 수용액에 있어서, 젖산 올리고머를 분해하기 위한 희석 공정시, 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여, 희석 공정에 걸리는 체류 시간을 줄일 수 있고, 추가의 열량(가령 열교환기) 없이 젖산 올리고머를 젖산 단량체로 분해할 수 있는 특징을 갖게 된다.In the case of the manufacturing process of acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application, in the first aqueous lactic acid solution input to the heat exchanger, during the dilution process for decomposing the lactic acid oligomer, at least vaporized steam as a diluent, The residence time required for the dilution process can be reduced, and the lactic acid oligomer can be decomposed into lactic acid monomers without additional heat (eg, heat exchanger).

또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정은 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여, 생성되는 제1 젖산 수용액 자체의 온도의 증가로 인한 열 교환기의 기화 용량을 감소할 수 있어 경제적이며 높은 수율의 아크릴산을 제조할 수 있는 특징을 갖게 된다.In addition, the process for producing acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application includes at least vaporized steam as a diluent, thereby reducing the vaporization capacity of the heat exchanger due to an increase in the temperature of the generated first aqueous lactic acid solution itself. Therefore, it is economical and has the characteristics of producing acrylic acid with a high yield.

도 1은 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정의 과정을 표시한 개략도이다.
도 2는 본 출원의 비교예 1에 따른 아크릴산의 제조 공정의 과정을 표시한 개략도이다.
1 is a schematic view showing the process of the manufacturing process of acrylic acid according to the present application.
Figure 2 is a schematic diagram showing the process of the manufacturing process of acrylic acid according to Comparative Example 1 of the present application.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에 있어서, 'p 내지 q'는 'p 이상 q 이하'의 범위를 의미한다.In the present specification, 'p to q' means the range of 'p or more and q or less'.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 출원의 일 실시상태는 젖산 원료를 희석액으로 희석하여 제1 젖산 수용액을 준비하는 제1 단계; 상기 제1 단계의 수용액을 열 교환하여, 기화된 제2 젖산 증기 및 기화되지 않은 제3 젖산 수용액을 형성하는 제2 단계; 및 상기 기화되지 않은 제3 젖산 수용액을 상기 제1 단계의 수용액에 포함하는 제3 단계를 포함하는 아크릴산의 제조 공정으로,An exemplary embodiment of the present application is a first step of preparing a first aqueous lactic acid solution by diluting the lactic acid raw material with a diluent; a second step of heat exchanging the aqueous solution of the first step to form a second vaporized lactic acid vapor and a third non-vaporized aqueous lactic acid solution; and a third step of including the non-vaporized third aqueous lactic acid solution in the aqueous solution of the first step,

상기 희석액은 물; 및 기화된 스팀(steam)을 포함하며, 상기 희석액은 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공하고자 한다.The diluent is water; and vaporized steam, wherein the diluent includes at least vaporized steam.

본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 열 교환기에 투입되는 제1 단계의 수용액 중 제1 젖산 수용액에 있어서, 젖산 올리고머를 분해하기 위한 희석 공정시, 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여, 희석 공정에 걸리는 체류 시간을 줄일 수 있고, 추가의 열량(가령 열교환기) 없이 젖산 올리고머를 젖산 단량체로 분해할 수 있는 특징을 갖게 된다.In the case of the acrylic acid production process according to an exemplary embodiment of the present application, in the first aqueous lactic acid aqueous solution in the first step aqueous solution input to the heat exchanger, during the dilution process for decomposing the lactic acid oligomer, at least vaporized steam ( steam), so that the residence time required for the dilution process can be reduced, and the lactic acid oligomer can be decomposed into lactic acid monomers without additional heat (eg, heat exchanger).

또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정은 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여, 생성되는 제1 젖산 수용액 자체의 온도의 증가로 인한 열 교환기의 기화 용량을 감소할 수 있어 경제적이며 높은 수율의 아크릴산을 제조할 수 있는 특징을 갖게 된다.In addition, the process for producing acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application includes at least vaporized steam as a diluent, thereby reducing the vaporization capacity of the heat exchanger due to an increase in the temperature of the generated first aqueous lactic acid solution itself. Therefore, it is economical and has the characteristics of producing acrylic acid with a high yield.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 젖산 원료를 희석액으로 희석하여 제1 젖산 수용액을 준비하는 제1 단계를 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, a first step of preparing a first aqueous lactic acid solution by diluting the lactic acid raw material with a diluent is provided.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 젖산 원료는 물; 젖산; 및 젖산 올리고머를 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the lactic acid raw material is water; lactic acid; and lactic acid oligomers.

본 출원에 있어서, 상기 젖산은 Lactic acid로 카복시기, 하이드록시기, 메틸기, 수소의 네 원자단이 결합한 비대칭 탄소원자를 가지는 유기화합물로, D-젖산 및 L-젖산을 모두 포함하며, 단독의 젖산 단량체를 의미할 수 있다.In the present application, the lactic acid is lactic acid, which is an organic compound having an asymmetric carbon atom bonded to four atomic groups of a carboxy group, a hydroxyl group, a methyl group, and hydrogen, and includes both D-lactic acid and L-lactic acid, and is a single lactic acid monomer. can mean

본 출원에 있어서, 상기 젖산 올리고머는 젖산이 서로 반응하여 2량체, 3량체 등을 형성한 물질을 의미하며, 상기 젖산 올리고머는 젖산의 2량체 내지 100량체를 의미할 수 있다.In the present application, the lactic acid oligomer refers to a material in which lactic acid reacts with each other to form a dimer, a trimer, etc., and the lactic acid oligomer may refer to a dimer to 100mer of lactic acid.

젖산은 물이 없는 상황에서도 촉매 없이 액상에서 에스테르화 반응을 통하여 중합을 하는 물질로, 젖산의 중합 반응을 통해 형성된 물질을 통틀어 젖산 올리고머로 표현할 수 있다. 즉, 단독의 젖산 단량체를 제외하고는 젖산의 중합 반응을 통해 형성된 모든 물질을 젖산 올리고머로 정의할 수 있다.Lactic acid is a substance that polymerizes through an esterification reaction in a liquid phase without a catalyst even in the absence of water. That is, except for a single lactic acid monomer, all substances formed through a polymerization reaction of lactic acid may be defined as lactic acid oligomers.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 희석액은 물; 및 기화된 스팀(steam)을 포함하며, 상기 희석액은 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the diluent is water; and vaporized steam, wherein the diluent may include at least vaporized steam.

일반적으로 젖산에서 아크릴산을 제조하는 반응은 주로 기상의 반응으로 진행되고 있으며, 이에 따라 액상의 제1 단계의 수용액을 기상으로 기화하는 공정이 필요하다.In general, the reaction for producing acrylic acid from lactic acid mainly proceeds as a gas phase reaction, and accordingly, a process of vaporizing the aqueous solution of the liquid phase into the gas phase is required.

다만, 젖산의 경우 상온에서도 촉매 없이 액상에서 에스테르화 반응을 통하여 젖산 올리고머를 형성하는 물질로, 젖산 올리고머가 형성되는 경우 추후 아크릴산을 제조하기 위한 반응기 내부의 파울링 발생, 생성되는 아크릴산의 반응 수율 저감의 문제가 발생할 수 있는 바, 젖산 올리고머의 함량을 최대한 줄이는 방법이 연구되고 있다.However, in the case of lactic acid, lactic acid is a substance that forms lactic acid oligomers through esterification in a liquid phase without a catalyst even at room temperature. Since the problem of lactic acid oligomers may occur, a method of reducing the content of lactic acid oligomers as much as possible is being studied.

젖산 올리고머의 젖산 단량체로의 분해 속도는 온도가 낮으면 매우 느리게 진행되기 때문에 상온의 온도에서는 젖산 올리고머의 분해 속도가 매우 느리며, 이에 따라 희석 공정에서의 희석 베셀의 크기가 커지는 문제가 발생하며, 상기의 문제를 해결하기 위하여 희석 베셀의 온도를 올리는 경우 반응속도는 증가하게 되어 희석 베셀 크기 자체는 줄일 수 있으나, 열원 공급을 위한 열 교환기가 추가로 필요하여 경제성이 매우 떨어지는 문제가 발생하고 있다.Since the decomposition rate of lactic acid oligomers into lactic acid monomers proceeds very slowly at a low temperature, the decomposition rate of lactic acid oligomers is very slow at room temperature, thereby increasing the size of the dilution vessel in the dilution process. When the temperature of the dilution vessel is raised to solve the problem of

이에 본 출원에 따른 아크릴산을 제조하는 공정은 젖산 원료를 희석하는 단계에 있어, 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여, 젖산 올리고머를 짧은 시간 내에 효율적으로 분해하여 젖산 단량체를 형성하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the process for producing acrylic acid according to the present application includes at least vaporized steam as a diluent in the step of diluting the lactic acid raw material, and efficiently decomposes the lactic acid oligomer within a short time to form a lactic acid monomer. do it with

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계는 희석 베셀을 통하여 희석하는 공정을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the first step may include a step of diluting through a dilution vessel.

특히, 본 출원에 따른 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함함에 따라 제1 젖산 수용액 자체의 온도가 높아져 젖산 올리고머의 분해속도를 증가시킬 수 있으며, 분해 속도 증가로 인한 희석 베셀의 크기를 줄일 수 있으며, 추가의 열원이 필요하지 않는 특징을 갖게 된다.In particular, as the diluent according to the present application contains at least vaporized steam, the temperature of the first aqueous lactic acid solution itself increases, so that the decomposition rate of the lactic acid oligomer can be increased, and the size of the dilution vessel due to the increase in the decomposition rate can be reduced. and no additional heat source is required.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 희석 베셀 내부 압력은 2.0 bar 이상 10.0 bar 이하이며, 상기 희석 베셀 내부 온도는 100℃ 이상 250℃ 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, the dilution vessel internal pressure is 2.0 bar or more and 10.0 bar or less, and the dilution vessel internal temperature is 100° C. or more and 250° C. or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 희석 베셀 내부 압력은 2.0 bar 이상 10.0 bar 이하, 바람직하게는 2.5 bar 이상 9.5 bar 이하, 더욱 바람직하게는 4.0 bar 이상 7.0 bar 이하일 수 있다.In another exemplary embodiment, the internal pressure of the dilution vessel may be 2.0 bar or more and 10.0 bar or less, preferably 2.5 bar or more and 9.5 bar or less, and more preferably 4.0 bar or more and 7.0 bar or less.

상기와 같이 희석 베셀 내부 압력이 상기 범위를 가짐에 따라, 희석을 위해 투입된 젖산 원료의 액상을 유지할 수 있는 특징을 갖게 된다.As described above, as the internal pressure of the dilution vessel has the above range, the liquid phase of the lactic acid raw material input for dilution can be maintained.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 희석 베셀 내부 온도는 100℃ 이상 250℃ 이하, 바람직하게는 110℃ 이상 230℃ 이하, 더욱 바람직하게는 130℃ 이상 200℃ 이하일 수 있다.In another exemplary embodiment, the internal temperature of the dilution vessel may be 100°C or more and 250°C or less, preferably 110°C or more and 230°C or less, and more preferably 130°C or more and 200°C or less.

상기와 같이 희석 베셀의 내부 온도는 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함함에 따라 희석 베셀 내부의 온도를 상기 범위로 유지할 수 있으며, 이에 따라 추가의 열 공급원이 필요 없어 경제적으로 우수하고, 희석 베셀의 내부 온도를 상기 범위로 형성함에 따라 젖산 올리고머의 젖산 단량체로의 분해 속도가 우수한 특징을 갖게 된다.As described above, since the internal temperature of the dilution vessel contains at least vaporized steam as the diluent, the temperature inside the dilution vessel can be maintained within the above range, and thus an additional heat source is not required, so it is economically superior and dilution As the internal temperature of the vessel is formed within the above range, the decomposition rate of the lactic acid oligomer into the lactic acid monomer is excellent.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 희석 베셀의 공급 열량은 0 Gcal/hr인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, the amount of heat supplied to the dilute vessel is 0 Gcal/hr to provide a process for producing acrylic acid.

상기 희석 베셀의 공급 열량이라는 것은, 희석 베셀의 온도를 높이기 위하여 들어가는 외부에서 공급되는 열량을 의미할 수 있으며, 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정에서는 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여, 별도의 외부 열 교환기의 공급 없이 효율적으로 제1 젖산 수용액으로 희석할 수 있는 특징을 갖게 된다.The amount of heat supplied to the dilution vessel may mean the amount of heat supplied from the outside to increase the temperature of the dilution vessel. It has a feature that can be efficiently diluted with the first aqueous lactic acid solution without supply of a separate external heat exchanger.

즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계는 젖산 원료 상태에서 희석액으로 희석하는 단계로, 젖산 올리고머 형성의 평형 반응 중 생산되는 물의 함량을 높여 평형 반응을 이동시켜 올리고머를 최소화 하기 위한 단계를 의미할 수 있다. 이 때, 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여 젖산 올리고머의 분해 속도를 증가시킬 수 있고 이에 따라 희석 베셀의 크기 감소 및 추가의 열 교환기 공급이 없다는 것이 본 발명의 주된 특징이 된다.That is, in the exemplary embodiment of the present application, the first step is a step of diluting with a diluent in the raw lactic acid state, and to minimize the oligomer by increasing the content of water produced during the equilibrium reaction of lactic acid oligomer formation to move the equilibrium reaction It can mean steps. At this time, it is possible to increase the rate of decomposition of the lactic acid oligomer by including at least vaporized steam as the diluent, thereby reducing the size of the dilution vessel and providing no additional heat exchanger supply.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 희석된 제1 젖산 수용액의 온도는 100℃ 이상 250℃ 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, the temperature of the diluted first aqueous lactic acid solution is 100° C. or more and 250° C. or less to provide a process for producing acrylic acid.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 희석된 제1 젖산 수용액의 100℃ 이상 250℃ 이하, 바람직하게는 110℃ 이상 230℃ 이하, 더욱 바람직하게는 130℃ 이상 200℃ 이하일 수 있다.In another exemplary embodiment, the first diluted lactic acid aqueous solution may be at a temperature of 100°C or more and 250°C or less, preferably 110°C or more and 230°C or less, and more preferably 130°C or more and 200°C or less.

상기 제1 젖산 수용액의 경우, 기화된 스팀을 통하여 희석된 상태로 제1 젖산 수용액 자체의 온도가 상기와 같이 고온의 범위를 유지할 수 있으며, 이에 따라 이 후 공정인 열 교환기에 공급하여 기화시, 제1 젖산 수용액의 온도가 상기 범위를 만족하여 열 교환기의 기화 용량을 감소시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.In the case of the first aqueous lactic acid solution, the temperature of the first aqueous lactic acid solution itself can be maintained in the high temperature range as described above in a diluted state through vaporized steam, and accordingly, when it is supplied to a heat exchanger, which is a subsequent process, The temperature of the first aqueous lactic acid solution satisfies the above range and has a characteristic capable of reducing the vaporization capacity of the heat exchanger.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 젖산 수용액은 상기 제1 단계에서 젖산 원료를 희석액으로 희석하여 준비된 제1 젖산 수용액을 의미하는 것으로, 후술하는 열 교환기에서 기화되지 않은 제3 젖산 수용액의 액상 순환 흐름을 포함하지 않는 젖산 수용액을 의미할 수 있다. 즉, 후술하는 열 교환기에서 기화되지 않은 제3 젖산 수용액과 상기 제1 젖산 수용액의 합산 수용액은 상기와 같이 제1 단계의 수용액으로 표시할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the first aqueous lactic acid solution refers to the first aqueous lactic acid solution prepared by diluting the lactic acid raw material with a diluent in the first step, and the third aqueous lactic acid solution not vaporized in the heat exchanger to be described later. It may mean an aqueous lactic acid solution that does not contain a liquid circulating flow. That is, the combined aqueous solution of the third aqueous lactic acid solution and the first aqueous lactic acid solution that is not vaporized in the heat exchanger to be described later may be expressed as the aqueous solution of the first step as described above.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 젖산 수용액은 물; 및 젖산 원료를 포함하며, 상기 젖산 원료는 젖산; 및 젖산 올리고머를 포함하고, 상기 제1 젖산 수용액 100 중량부 기준 상기 젖산 원료 30 중량부 이상 70중량부 이하로 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, the first aqueous lactic acid solution is water; and a lactic acid raw material, wherein the lactic acid raw material is lactic acid; and a lactic acid oligomer, and provides a process for producing acrylic acid including 30 parts by weight or more and 70 parts by weight or less of the lactic acid raw material based on 100 parts by weight of the first aqueous lactic acid solution.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 젖산 수용액 100 중량부 기준 상기 젖산 원료 30 중량부 이상 70중량부 이하, 바람직하게는 35 중량부 이상 65 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 40 중량부 이상 55 중량부 이하를 포함할 수 있다.In another exemplary embodiment, based on 100 parts by weight of the first aqueous lactic acid solution, 30 parts by weight or more and 70 parts by weight or less, preferably 35 parts by weight or more and 65 parts by weight or less, more preferably 40 parts by weight or more 55 It may contain up to parts by weight.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 젖산 수용액 중 젖산:젖산 올리고머의 비율이 80:20 내지 95:5인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, the ratio of lactic acid: lactic acid oligomer in the first aqueous lactic acid solution is 80:20 to 95:5 to provide a process for producing acrylic acid.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 젖산 수용액 중 젖산:젖산 올리고머의 비율이 80:20 내지 95:5, 85:15 내지 93:7, 90:10 내지 93:7의 비율을 만족할 수 있다.In another exemplary embodiment, the ratio of lactic acid: lactic acid oligomer in the first aqueous lactic acid solution may satisfy a ratio of 80:20 to 95:5, 85:15 to 93:7, 90:10 to 93:7 .

상기와 같이 제1 젖산 수용액은 젖산 단량체의 함량이 높은 것으로, 본 출원에 따른 희석액을 통하여 젖산 올리고머를 효율적으로 분해하여 추후 아크릴산의 제조 공정에 있어 아크릴산의 수율을 높일 수 있고, 공급하는 젖산 원료에 대하여 낭비 없이 모두 아크릴산을 형성할 수 있어 경제성이 우수한 특징을 갖게 된다.As described above, the first aqueous lactic acid solution has a high content of lactic acid monomer, and by efficiently decomposing the lactic acid oligomer through the diluent according to the present application, it is possible to increase the yield of acrylic acid in the manufacturing process of acrylic acid in the future, and to supply lactic acid raw material All of the acrylic acid can be formed without waste, so it has excellent economical characteristics.

구체적으로 상기 제1 단계는 도 1에서 확인할 수 있으며, 희석 베셀(200)에 젖산 원료(1)와 기화된 스팀(7)을 투입하는 것을 확인할 수 있으며, 희석 단계에서 물(2)을 함께 포함할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 희석 후 젖산 수용액은 제1 젖산 수용액(3)으로 후술하는 단계인 열 교환기(100)에서 기화되지 않은 제3 젖산 수용액(6)의 액상 순환 흐름을 포함하지 않으며, 제1 젖산 수용액(3) 및 기화되지 않은 제3 젖산 수용액(6)을 모두 포함한 제1 단계의 수용액(4)은 열 교환기(100)로 투입됨을 확인할 수 있다.Specifically, the first step can be confirmed in FIG. 1 , and it can be confirmed that the lactic acid raw material (1) and vaporized steam (7) are input to the dilution vessel 200, and water (2) is included in the dilution step can confirm that it can be done. In addition, the aqueous lactic acid solution after dilution does not include the liquid circulation flow of the third aqueous lactic acid solution 6 that is not vaporized in the heat exchanger 100, which is a step to be described later as the first aqueous lactic acid solution 3, and the first aqueous lactic acid solution 3 And it can be confirmed that the aqueous solution 4 of the first step including all of the third aqueous lactic acid solution 6 that is not vaporized is fed into the heat exchanger 100 .

본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 순환 공정을 포함하는 경우로 최초의 정상 상태에서는 상기 제1 단계의 수용액은 상기 제1 젖산 수용액만을 포함하는 경우이나, 이 후 1 순환의 공정이 진행되는 경우, 상기 제1 단계의 수용액에는 상기 제1 젖산 수용액과 제3 젖산 수용액을 함께 포함할 수 있다.In the case of the production process of acrylic acid according to the present application, in the case of including a circulation process, the aqueous solution of the first step includes only the first aqueous lactic acid solution in the first steady state, but thereafter, the process of one cycle is performed. In this case, the aqueous solution of the first step may include the first aqueous lactic acid solution and the third aqueous lactic acid solution together.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계의 수용액을 열 교환하여, 기화된 제2 젖산 증기 및 기화되지 않은 제3 젖산 수용액을 형성하는 제2 단계를 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, there is provided a second step of heat exchanging the aqueous solution of the first step to form a second vaporized lactic acid vapor and a third non-vaporized lactic acid aqueous solution.

이 때, 상기 제2 단계는 열 교환기를 통하여 열 교환하는 공정을 포함할 수 있다.In this case, the second step may include a process of exchanging heat through a heat exchanger.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열 교환기는 강하막 증발기(falling film evaporator), 박막 증발기(wiped film evaporator), 서모사이펀(thermosyphon) 및 강제 순환 증발기(forced circulation evaporator)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있으며, 제1 단계의 수용액을 기화할 수 있으면 이에 한정되지 않는다.In an exemplary embodiment of the present application, the heat exchanger is selected from the group consisting of a falling film evaporator, a thin film evaporator, a thermosyphon and a forced circulation evaporator. It may be 1 or more, and if the aqueous solution of the first step can be vaporized, it is not limited thereto.

즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 단계는 제1 단계의 수용액을 기화하는 단계로, 젖산에서 아크릴산을 제조하는 반응은 주로 기상의 반응으로 진행되고 있으며, 이에 따라 액상의 제1 단계의 수용액을 기상으로 기화하는 공정에 관한 단계일 수 있다.That is, in the exemplary embodiment of the present application, the second step is a step of vaporizing the aqueous solution of the first step, and the reaction for producing acrylic acid from lactic acid is mainly conducted as a gas phase reaction, and thus the liquid first step It may be a step related to a process of vaporizing the aqueous solution of the step into a gas phase.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 단계의 수용액을 기화함에 따라, 상기 기화된 제2 젖산 증기 및 기화되지 않은 제3 젖산 수용액이 형성되며, 기화된 제2 젖산 증기는 기화되지 않은 제3 젖산 수용액에 비하여 젖산 올리고머의 함량이 낮게 유지된다.In the exemplary embodiment of the present application, as the aqueous solution of the first step is vaporized, the vaporized second lactic acid vapor and the third non-vaporized lactic acid aqueous solution are formed, and the vaporized second lactic acid vapor is a non-vaporized second 3 The content of lactic acid oligomer is maintained lower than that of the aqueous lactic acid solution.

본 출원은 젖산 올리고머의 함량이 낮은 희석된 제1 젖산 수용액을 사용하여, 기화된 제2 젖산 증기 상태에서도 젖산 올리고머의 함량이 낮게 유지되는 것을 특징으로 한다.The present application is characterized in that the content of the lactic acid oligomer is maintained low even in the vaporized second lactic acid vapor state by using the diluted first lactic acid aqueous solution having a low content of the lactic acid oligomer.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기화되지 않은 제3 젖산 수용액은 열 교환기에서 액상 순환 흐름을 통하여 다시 제1 단계의 수용액에 포함되며, 이에 따라 젖산 원료의 손실 없이, 아크릴산을 제조할 수 있는 특징을 갖게 된다.In the exemplary embodiment of the present application, the third aqueous lactic acid solution that has not been vaporized is included in the aqueous solution of the first step again through the liquid-phase circulation flow in the heat exchanger, so that acrylic acid can be produced without loss of lactic acid raw material will have characteristics.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열 교환기의 내부 압력은 0.05 bar 이상 2 bar 이하이며, 상기 열 교환기의 내부 온도는 150℃ 이상 300℃ 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, the internal pressure of the heat exchanger is 0.05 bar or more and 2 bar or less, and the internal temperature of the heat exchanger is 150°C or more and 300°C or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 열 교환기의 내부 압력은 0.05 bar 이상 2.0 bar 이하, 바람직하게는 0.1 bar 이상 2.0 bar 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 bar 이상 1.5 bar 이하일 수 있다.In another exemplary embodiment, the internal pressure of the heat exchanger may be 0.05 bar or more and 2.0 bar or less, preferably 0.1 bar or more and 2.0 bar or less, and more preferably 0.5 bar or more and 1.5 bar or less.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 열 교환기의 내부 온도는 150℃ 이상, 바람직하게는 185℃ 이상, 더욱 바람직하게는 200℃ 이상일 수 있으며, 300℃ 이하일 수 있다.In another exemplary embodiment, the internal temperature of the heat exchanger may be 150 °C or higher, preferably 185 °C or higher, more preferably 200 °C or higher, and 300 °C or lower.

상기 열 교환기의 압력을 상기 범위로 조정함에 따라 열 교환기의 온도를 상기의 범위로 적합하게 유지할 수 있고, 또한 추후 반응기와의 압력 차이를 줄일 수 있어 추후 공정을 위한 압축기의 용량을 적합하게 형성할 수 있는 특징을 갖게 된다. 또한 상기 열 교환기의 온도를 상기 범위로 조절함에 따라 열 교환기 내부에 포함되는 제1 젖산 수용액의 기화가 일어날 수 있으며, 젖산 원료의 분해가 일어나지 않아 아크릴산의 수율을 높일 수 있는 특징을 갖게 된다.By adjusting the pressure of the heat exchanger to the above range, the temperature of the heat exchanger can be properly maintained within the above range, and the pressure difference with the reactor can be reduced later to suitably form the capacity of the compressor for the subsequent process. have possible characteristics. In addition, as the temperature of the heat exchanger is adjusted within the above range, vaporization of the first aqueous lactic acid solution included in the heat exchanger may occur, and decomposition of the lactic acid raw material does not occur, thereby increasing the yield of acrylic acid.

특히, 본 출원에 따른 제1 젖산 수용액의 경우 기화된 스팀을 통하여 희석된 상태로 제1 젖산 수용액 자체의 온도가 전술한 바와 같이 고온의 범위를 유지할 수 있으며, 이에 따라 열 교환기에 공급하여 기화 시, 제1 단계의 수용액에 포함되는 제1 젖산 수용액의 온도가 상기 범위를 만족하여 열 교환기의 기화 용량을 감소하여 상기의 열 교환기 내부 온도를 형성할 수 있는 특징을 갖게 된다.In particular, in the case of the first aqueous lactic acid solution according to the present application, the temperature of the first aqueous lactic acid solution itself can be maintained in the high temperature range as described above in a diluted state through vaporized steam. , the temperature of the first aqueous lactic acid solution contained in the aqueous solution of the first step satisfies the above range, thereby reducing the vaporization capacity of the heat exchanger to form the internal temperature of the heat exchanger.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 열 교환기의 열량은 열 교환기에서의 기화량 대비 0.5Gcal/T 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, the amount of heat of the heat exchanger provides a process for producing acrylic acid that is 0.5 Gcal/T or less compared to the amount of vaporization in the heat exchanger.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 젖산 증기는 물; 및 젖산 원료를 포함하며, 상기 젖산 원료는 젖산; 및 젖산 올리고머를 포함하고, 상기 제2 젖산 증기 100 중량부 기준 상기 젖산 원료 10 중량부 이상 80중량부 이하로 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다.In an exemplary embodiment of the present application, the second lactic acid vapor is water; and a lactic acid raw material, wherein the lactic acid raw material is lactic acid; and a lactic acid oligomer, and provides a process for producing acrylic acid including 10 parts by weight or more and 80 parts by weight or less of the lactic acid raw material based on 100 parts by weight of the second lactic acid vapor.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 젖산 증기 100 중량부 기준 상기 젖산 원료 10 중량부 이상 80중량부 이하, 바람직하게는 30 중량부 이상 75 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 50 중량부 이상 60 중량부 이하일 수 있다.In another exemplary embodiment, based on 100 parts by weight of the second lactic acid vapor, 10 parts by weight or more and 80 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or more and 75 parts by weight or less, more preferably 50 parts by weight or more and 60 parts by weight or more It may be less than or equal to parts by weight.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 젖산 증기 중 젖산:젖산 올리고머의 비율이 100:0 내지 80:20인 것인 아크릴산의 제조 공정을 제공한다. 이 때, 비율이라는 것은 중량비를 의미할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, a ratio of lactic acid: lactic acid oligomer in the second lactic acid vapor is 100:0 to 80:20 to provide a process for producing acrylic acid. In this case, the ratio may mean a weight ratio.

또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 젖산 증기 중 젖산:젖산 올리고머의 비율이 100:0 내지 80:20, 바람직하게는 100:0 내지 90:10, 더욱 바람직하게는 100:0 내지 95:5의 범위를 만족할 수 있다.In another exemplary embodiment, the ratio of lactic acid:lactic acid oligomer in the second lactic acid vapor is 100:0 to 80:20, preferably 100:0 to 90:10, more preferably 100:0 to 95: 5 can be satisfied.

상기 제2 젖산 증기는 추후 아크릴산 제조 공정의 반응기로 포함되는 것으로, 상기 제1 단계를 거쳐 기화된 제2 젖산 증기 상태에서의 젖산 원료 및 젖산 원료에 포함되는 젖산의 비율이 상기 범위를 만족함에 따라 반응기로 투입되는 물의 양 및 투입 물량이 적합한 특징을 갖게 된다. The second lactic acid vapor is to be included as a reactor of the acrylic acid production process later, and as the ratio of the lactic acid raw material and the lactic acid contained in the lactic acid raw material in the second lactic acid vapor vaporized through the first step satisfies the above range, The amount and amount of water input to the reactor will have suitable characteristics.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 기화되지 않은 제3 젖산 수용액은 액상 흐름을 통하여 다시 제1 단계의 수용액에 포함될 수 있다. 다만, 상기 제1 젖산 수용액은 상기 기화되지 않은 제3 젖산 수용액을 포함하지 않는다. 상기 제1 젖산 수용액과 상기 제3 젖산 수용액은 혼합되어 혼합 젖산 수용액(제1 단계의 수용액)을 형성하며, 상기 혼합 젖산 수용액(제1 단계의 수용액)이 열 교환기의 내부로 투입될 수 있다.In the exemplary embodiment of the present application, the third aqueous lactic acid solution that is not vaporized may be included in the aqueous solution of the first step again through a liquid flow. However, the first aqueous lactic acid solution does not include the non-vaporized third aqueous lactic acid solution. The first aqueous lactic acid solution and the third aqueous lactic acid solution are mixed to form a mixed lactic acid aqueous solution (aqueous solution of the first step), and the mixed aqueous lactic acid solution (aqueous solution of the first step) may be introduced into the heat exchanger.

즉, 상기 기화되지 않은 제3 젖산 수용액은 액상 흐름을 통하여 다시 열 교환기로 공급되는 것으로, 본 출원에서 의미하는 제1 젖산 수용액과는 다른 의미로 사용되며, 제1 젖산 수용액과 제3 젖산 수용액이 섞여 본 출원에 따른 열 교환기로 투입되는 것을 의미할 수 있다.That is, the third aqueous lactic acid solution that is not vaporized is supplied back to the heat exchanger through the liquid flow, and is used in a different meaning from the first aqueous lactic acid solution in the present application, and the first aqueous lactic acid solution and the third aqueous lactic acid solution are It may mean mixing and input to the heat exchanger according to the present application.

상기 제3 젖산 수용액의 경우 농축된 젖산의 올리고머화 반응을 통해 젖산 올리고머를 형성하여 기화되지 않고 재 순환되는 것으로, 상기 제3 젖산 수용액 100 중량부 기준 젖산 올리고머는 90 중량부 이상 99 중량부 이하로 포함될 수 있다.In the case of the third aqueous lactic acid solution, a lactic acid oligomer is formed through an oligomerization reaction of concentrated lactic acid and is recycled without being vaporized. may be included.

최종적으로 상기 제3 젖산 수용액이 포함되는 제1 젖산 수용액에 물을 투입하여 희석하는 공정이 진행되므로, 평형 반응을 통하여 열 교환기 내로 투입되는 젖산 수용액 내의 젖산 올리고머의 함량을 최대한 낮출 수 있다.Finally, since the process of diluting by adding water to the first aqueous lactic acid solution containing the third aqueous lactic acid solution proceeds, the content of lactic acid oligomers in the lactic acid aqueous solution introduced into the heat exchanger through the equilibrium reaction can be reduced as much as possible.

본 발명 제조 공정은 특히 아크릴산의 합성에 유용하고 구체적으로 본 발명에서 얻어진 젖산을 포함한 증기 조성물을 탈수 촉매와 접촉시켜 아크릴산을 제조할 수 있다. 생성된 반응 가스는 냉각이나 포집액과의 접촉에 의해 포집 액화되고 추출 증류 결정화 등의 정제 공정을 거쳐 고순도의 아크릴산을 얻을 수 있다. 생성된 아크릴산은 흡수성 수지, 도료나 점착제 등의 원료로서 넓게 이용된다.The production process of the present invention is particularly useful for the synthesis of acrylic acid, and specifically, acrylic acid can be produced by contacting the vapor composition containing lactic acid obtained in the present invention with a dehydration catalyst. The generated reaction gas is collected and liquefied by cooling or contact with a collection liquid, and high-purity acrylic acid can be obtained through a purification process such as extractive distillation and crystallization. The produced acrylic acid is widely used as a raw material for water-absorbing resins, paints, adhesives, and the like.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

<< 제조예production example >>

이하에서 기재된 실시예 및 비교예는 아스펜테크사의 아스펜플러스로 모사되었다.Examples and comparative examples described below were simulated with Aspen Plus of Aspentech.

정제된 젖산 원료(젖산류 85%) 5T/h에 물을 6T/h로 희석하면 젖산 원료 40%의 젖산 수용액 11T/h가 된다. 젖산 원료와 물은 각각 희석 베셀에 투입되어 젖산 원료 내 포함된 올리고머가 분해되어 평형 조성이 되는 데 걸리는 시간만큼의 체류시간을 가지고 평형 조성의 젖산 수용액을 열 교환기에 투입한다.If water is diluted to 6T/h in 5T/h of purified lactic acid raw material (85% lactic acid), it becomes 11T/h of lactic acid aqueous solution containing 40% of lactic acid raw material. The lactic acid raw material and water are each put into the dilute vessel, and the lactic acid aqueous solution of the equilibrium composition is put into the heat exchanger with a residence time equal to the time it takes for the oligomers contained in the lactic acid raw material to decompose and become an equilibrium composition.

하기 실시예로는 물 투입량의 일부를 스팀(11.5bar, 200℃)으로 투입하고, 비교예로는 희석하는데 필요한 물을 40℃의 액상으로 투입하였다.In the following examples, a portion of the input amount of water was added as steam (11.5 bar, 200° C.), and as a comparative example, water required for dilution was added in a liquid phase of 40° C.

실시예Example 1 One

희석 베셀에 젖산 원료는 5T/h를 투입하고 물은 4.5T/h로 투입하며, 1.5T/h은 기화된 스팀을 투입한다. 희석 베셀에서 추가 열량은 공급하지 않고 희석 베셀 내의 용액이 기화되지 않고 액상을 유지할 수 있는 압력으로 유지해준다. 이후 희석된 젖산 원료를 열 교환기에 투입하여 젖산 증기를 만들었다.In the dilution vessel, 5T/h of lactic acid raw material is input, 4.5T/h of water is input, and 1.5T/h of vaporized steam is input. In the dilution vessel, no additional heat is supplied, and the solution in the dilution vessel is maintained at a pressure capable of maintaining the liquid phase without vaporization. Then, the diluted lactic acid raw material was put into a heat exchanger to make lactic acid vapor.

실시예Example 2 2

희석 베셀에 젖산 원료는 5T/h를 투입하고 물은 4T/h로 투입하며, 2T/h은 기화된 스팀을 투입한다. 희석 베셀에서 추가 열량은 공급하지 않고 희석 베셀 내의 용액이 기화되지 않고 액상을 유지할 수 있는 압력으로 유지해준다. 이후 희석된 젖산 원료를 열 교환기에 투입하여 젖산 증기를 만들었다.In the dilute vessel, 5T/h of lactic acid raw material is input, 4T/h of water is input, and 2T/h of vaporized steam is input. In the dilution vessel, no additional heat is supplied, and the solution in the dilution vessel is maintained at a pressure capable of maintaining the liquid phase without vaporization. Then, the diluted lactic acid raw material was put into a heat exchanger to make lactic acid vapor.

비교예comparative example 1 One

희석 베셀에 젖산 원료와 물을 각각 5T/h, 6T/h로 투입하고 40℃에서 유지하여 평형 조성이 될 때까지 체류시간을 가졌다. 희석된 젖산 원료는 열 교환기에 투입하여 젖산 증기를 만들었다.Lactic acid raw material and water were added at 5T/h and 6T/h, respectively, to the dilute vessel, and the residence time was maintained at 40°C until an equilibrium composition was reached. The diluted lactic acid raw material was fed into a heat exchanger to produce lactic acid vapor.

상기 비교예 1에 따른 운전 공정을 도 2에서 확인할 수 있었다. 구체적으로 상기 실시예와는 달리 기화된 스팀(7)을 희석 베셀(200)에 공급하지 않고, 희석액 100중량부 기준 물(2)을 100 중량부 사용한 것을 확인할 수 있었다.The operation process according to Comparative Example 1 was confirmed in FIG. 2 . Specifically, it was confirmed that 100 parts by weight of water 2 based on 100 parts by weight of the diluent was used without supplying the vaporized steam 7 to the dilution vessel 200, unlike in the above embodiment.

비교예comparative example 2 2

희석 베셀에 젖산 원료와 물을 각각 5T/h, 6T/h로 투입하고 희석 베셀에서 80℃로 승온하여 젖산의 올리고머 분해반응을 진행하고, 평형 조성이 될 때까지 체류시간을 가졌다. 희석된 젖산 원료는 열 교환기에 투입하여 젖산 증기를 만들었다.Lactic acid raw material and water were put into the dilution vessel at 5 T/h and 6 T/h, respectively, and the temperature was raised to 80° C. in the dilution vessel to proceed with oligomer decomposition of lactic acid, and a residence time was maintained until an equilibrium composition was reached. The diluted lactic acid raw material was fed into a heat exchanger to produce lactic acid vapor.

상기 실시예 1, 2, 비교예 1 및 2에 따른 희석 베셀의 물 투입량, 스팀 투입량, 압력, 온도, 공급열량 및 사용된 열 교환기 열량을 하기 표 1에 기재하였다.The water input amount, steam input amount, pressure, temperature, heat supply amount, and heat exchanger heat amount used in the diluted vessels according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 물 투입량 (T/h)Water input (T/h) 4.54.5 44 66 66 스팀 투입량 (T/h)Steam input (T/h) 1.51.5 22 00 00 희석 베셀 압력 (bar)Dilute vessel pressure (bar) 44 77 1.51.5 1.51.5 희석 베셀 온도 (℃)Dilute vessel temperature (°C) 140140 170170 4040 8080 희석 베셀 공급 열량 (Gcal/hr)Diluted Vessel Feed Calorie (Gcal/hr) 00 00 00 0.40.4 열 교환기 열량 (Gcal/hr)Heat Exchanger Calorie (Gcal/hr) 4.64.6 4.34.3 5.75.7 5.35.3

상기 표 1의 비교예 1은 희석 베셀에서 추가 열 공급 없이 40℃에서 평형 반응이 일어난 경우에 해당하는 것으로, 희석 단계에서의 체류시간이 오래 걸려 공정상 경제성이 떨어지며 또한, 열 교환기에 투입되는 젖산 원료 내의 젖산 올리고머의 함량이 높아 열 교환기의 열량 또한 높아짐을 확인할 수 있었다.Comparative Example 1 of Table 1 corresponds to the case where the equilibrium reaction occurred at 40° C. without additional heat supply in the dilution vessel, and the residence time in the dilution step is long, so economic feasibility is reduced in the process, and the lactic acid input to the heat exchanger It was confirmed that the content of lactic acid oligomer in the raw material was high, and thus the amount of heat of the heat exchanger was also increased.

상기 표 1의 비교예 2는 희석 베셀에서 체류 시간을 줄이기 위해, 희석 베셀에 별도의 열 교환기 또는 자켓을 통하여 추가의 열량(4Gcal/h)을 공급하여 80℃까지 온도를 높인 경우에 해당한다. 즉, 추가의 열량을 공급하기 위한 별도의 장치가 필요하다는 점에서 경제성이 떨어짐을 확인할 수 있고, 실시예 1 및 2와 같이 스팀을 공급하는 경우에 비하여, 희석 베셀의 온도가 올라가지 않아 평형 반응에 도달하는 속도가 실시예 1 및 2보다는 느림을 확인할 수 있었다.Comparative Example 2 of Table 1 corresponds to a case in which the temperature was raised to 80° C. by supplying an additional amount of heat (4 Gcal/h) to the dilution vessel through a separate heat exchanger or jacket in order to reduce the residence time in the dilution vessel. That is, it can be seen that economic efficiency is lowered in that a separate device for supplying an additional amount of heat is required, and compared to the case of supplying steam as in Examples 1 and 2, the temperature of the dilution vessel does not rise and thus the equilibrium reaction is not achieved. It was confirmed that the speed reached was slower than Examples 1 and 2.

상기 표 1의 실시예 1 및 2의 경우, 희석 베셀에 기화된 스팀을 투입하는 경우로 각각 희석 베셀의 온도를 140℃ 및 170℃로 유지하여, 평형 반응에 도달하는 속도가 우수하여, 희석 공정의 시간을 최소화할 수 있는 특징을 가짐을 알 수 있었다.In Examples 1 and 2 of Table 1, when vaporized steam is added to the dilution vessel, the temperature of the dilution vessel is maintained at 140° C. and 170° C., respectively, and the speed of reaching the equilibrium reaction is excellent, so the dilution process It was found that it has a characteristic that can minimize the time of

또한, 높아진 희석 베셀의 온도에 따라, 열 교환기에 투입되는 젖산 수용액의 온도 또한 고온에 해당하여, 열 교환기에서의 열량 또한 비교예 1 및 비교예 2보다 감소됨을 확인할 수 있었으며, 특히 비교예 1과 비교하여 약 25% 감소됨을 확인할 수 있었다.In addition, according to the increased temperature of the diluted vessel, the temperature of the aqueous lactic acid solution input to the heat exchanger also corresponds to a high temperature, so it can be confirmed that the amount of heat in the heat exchanger is also reduced compared to Comparative Examples 1 and 2, and in particular, Comparative Example 1 and In comparison, it was confirmed that the reduction was about 25%.

즉, 본 출원에 따른 아크릴산의 제조 공정의 경우, 열 교환기에 투입되는 제1 젖산 수용액에 있어서, 젖산 올리고머를 분해하기 위한 희석 공정시, 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여, 희석 공정에 걸리는 체류 시간을 줄일 수 있고, 추가의 열량(가령 열 교환기) 없이 젖산 올리고머를 젖산 단량체로 분해할 수 있는 특징을 갖게 됨을 확인할 수 있었다.That is, in the case of the production process of acrylic acid according to the present application, in the first aqueous lactic acid solution input to the heat exchanger, in the dilution process for decomposing the lactic acid oligomer, at least vaporized steam as a diluent is included in the dilution process It was confirmed that the residence time required for the reaction can be reduced, and the lactic acid oligomer can be decomposed into a lactic acid monomer without additional heat (eg, a heat exchanger).

또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조 공정은 희석액으로 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하여, 생성되는 제1 젖산 수용액 자체의 온도의 증가로 인한 열 교환기의 기화 용량을 감소할 수 있어 경제적이며 높은 수율의 아크릴산을 제조할 수 있는 특징을 갖게 됨을 확인할 수 있었다.In addition, the process for producing acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application includes at least vaporized steam as a diluent, thereby reducing the vaporization capacity of the heat exchanger due to an increase in the temperature of the generated first aqueous lactic acid solution itself. It was confirmed that it has the characteristics of being economical and capable of producing acrylic acid in high yield.

100: 열 교환기
200: 희석 베셀
1: 젖산 원료
2: 물
3: 제1 젖산 수용액
4: 제1 단계의 수용액(혼합 젖산 수용액)
5: 제2 젖산 증기
6: 제3 젖산 수용액(액상 순환)
7: 기화된 스팀
100: heat exchanger
200: dilution vessel
1: lactic acid raw material
2: water
3: First aqueous lactic acid solution
4: Aqueous solution of the first step (mixed lactic acid aqueous solution)
5: Secondary lactic acid vapor
6: Third aqueous lactic acid solution (liquid cycle)
7: Vaporized Steam

Claims (10)

젖산 원료를 희석액으로 희석하여 제1 젖산 수용액을 준비하는 제1 단계;
상기 제1 단계의 수용액을 열 교환하여, 기화된 제2 젖산 증기 및 기화되지 않은 제3 젖산 수용액을 형성하는 제2 단계; 및
상기 기화되지 않은 제3 젖산 수용액을 상기 제1 단계의 수용액에 포함하는 제3 단계;
를 포함하는 아크릴산의 제조 공정으로,
상기 희석액은 물; 및 기화된 스팀(steam)을 포함하며, 상기 희석액은 적어도 기화된 스팀(steam)을 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.
A first step of preparing a first aqueous lactic acid solution by diluting the lactic acid raw material with a diluent;
a second step of heat exchanging the aqueous solution of the first step to form a second vaporized lactic acid vapor and a third non-vaporized lactic acid aqueous solution; and
a third step of including the non-vaporized third aqueous lactic acid solution in the aqueous solution of the first step;
As a manufacturing process of acrylic acid comprising a,
The diluent is water; and vaporized steam, wherein the diluent contains at least vaporized steam.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 단계는 희석 베셀을 통하여 희석하는 공정을 포함하며,
상기 희석 베셀 내부 압력은 2.0 bar 이상 10.0 bar 이하이며, 상기 희석 베셀 내부 온도는 100℃ 이상 250℃ 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.
The method according to claim 1, wherein the first step comprises diluting through a dilution vessel,
The internal pressure of the dilution vessel is 2.0 bar or more and 10.0 bar or less, and the internal temperature of the dilution vessel is 100°C or more and 250°C or less.
청구항 2에 있어서, 상기 희석 베셀의 공급 열량은 0 Gcal/hr인 것인 아크릴산의 제조 공정.The process for producing acrylic acid according to claim 2, wherein the amount of heat supplied to the dilute vessel is 0 Gcal/hr. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 단계는 열 교환기를 통하여 열 교환하는 공정을 포함하며,
상기 열 교환기의 내부 압력은 0.05 bar 이상 2 bar 이하이며, 상기 열 교환기의 내부 온도는 150℃ 이상 300℃ 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.
The method according to claim 1, wherein the second step comprises a process of exchanging heat through a heat exchanger,
The internal pressure of the heat exchanger is 0.05 bar or more and 2 bar or less, and the internal temperature of the heat exchanger is 150°C or more and 300°C or less.
청구항 4에 있어서, 상기 열 교환기의 열량은 열 교환기에서의 기화량 대비 0.5Gcal/T 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.The process for producing acrylic acid according to claim 4, wherein the amount of heat in the heat exchanger is 0.5 Gcal/T or less compared to the amount of vaporization in the heat exchanger. 청구항 1에 있어서, 상기 희석된 제1 젖산 수용액의 온도는 100℃ 이상 250℃ 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정.The process for producing acrylic acid according to claim 1, wherein the temperature of the diluted first aqueous lactic acid solution is 100°C or more and 250°C or less. 청구항 1에 있어서, 상기 희석액 100 중량부 기준 상기 기화된 스팀(steam) 1 중량부 이상 80 중량부 이하인 것인 아크릴산의 제조 공정The process for producing acrylic acid according to claim 1, wherein the amount of the vaporized steam is 1 part by weight or more and 80 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the diluent. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 젖산 증기는 물; 및 젖산 원료를 포함하며,
상기 젖산 원료는 젖산; 및 젖산 올리고머를 포함하고,
상기 제2 젖산 증기 100 중량부 기준 상기 젖산 원료 10 중량부 이상 80중량부 이하로 포함하는 것인 아크릴산의 제조 공정.
The method according to claim 1, wherein the second lactic acid vapor is water; and lactic acid raw materials,
The lactic acid raw material is lactic acid; and lactic acid oligomers,
The manufacturing process of acrylic acid comprising 10 parts by weight or more and 80 parts by weight or less of the lactic acid raw material based on 100 parts by weight of the second lactic acid vapor.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 젖산 증기 중 젖산:젖산 올리고머의 비율이 100:0 내지 95:5인 것인 아크릴산의 제조 공정.The process according to claim 1, wherein the ratio of lactic acid to lactic acid oligomer in the second lactic acid vapor is 100:0 to 95:5. 청구항 4에 있어서, 상기 열 교환기는 강하막 증발기(falling film evaporator), 박막 증발기(wiped film evaporator), 서모사이펀(thermosyphon) 및 강제 순환 증발기(forced circulation evaporator)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것인 아크릴산의 제조 공정.The method according to claim 4, wherein the heat exchanger is a falling film evaporator (falling film evaporator), thin film evaporator (wiped film evaporator), thermosyphon (thermosyphon) and forced circulation evaporator (forced circulation evaporator) at least one selected from the group consisting of The manufacturing process of acrylic acid.
KR1020200159110A 2020-11-24 2020-11-24 Process for manufacturing acrylic acid KR20220071689A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200159110A KR20220071689A (en) 2020-11-24 2020-11-24 Process for manufacturing acrylic acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200159110A KR20220071689A (en) 2020-11-24 2020-11-24 Process for manufacturing acrylic acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220071689A true KR20220071689A (en) 2022-05-31

Family

ID=81780777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200159110A KR20220071689A (en) 2020-11-24 2020-11-24 Process for manufacturing acrylic acid

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220071689A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005095320A1 (en) 2004-04-02 2005-10-13 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Preparation of acrylic acid derivatives from alpha or beta-hydroxy carboxylic acids

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005095320A1 (en) 2004-04-02 2005-10-13 Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited Preparation of acrylic acid derivatives from alpha or beta-hydroxy carboxylic acids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6191696B2 (en) Method for producing isobutylene, method for producing methacrylic acid, and method for producing methyl methacrylate
Song et al. Conceptual design of water separation process in glycerol-based acrylic acid production
US20230159428A1 (en) Process for producing acrylic acid
KR20220071678A (en) Process for manufacturing acrylic acid
Wang et al. Sustainable production of γ-valerolactone and δ-valerolactone through the coupling of hydrogenation and dehydrogenation
KR20220071689A (en) Process for manufacturing acrylic acid
CN101108790A (en) Method for manufacturing dimethyl ether with solid acid catalysis methanol dehydration reaction
JP7460256B2 (en) Method for producing acrylic acid
JP7471735B2 (en) Method for producing acrylic acid
NO328297B1 (en) Process for the preparation of ethers, typically THF
US20230271914A1 (en) Process for preparing acrylic acid
KR20220071688A (en) Process for manufacturing acrylic acid
US20230174451A1 (en) Process for producing acrylic acid
JP5614618B2 (en) Manufacturing method of ETBE
CN116041163B (en) Method for preparing dimethyl ketene by isobutyric acid pyrolysis
KR20230097593A (en) Method for vaporizing lactic acid, and method for preparing acrylic acid from lactic acid
CN114456062A (en) Method for converting terephthalic acid into terephthalic acid diester through catalytic esterification
CN116808971A (en) Method and device for preparing 3-buten-1-ol from 1, 4-butanediol
DE102016114555A1 (en) Process for producing acrylic acid from an aqueous 3-hydroxypropanol solution
KR20160076997A (en) Method for High Yield Production of Anhydrosugar Alcohols Having High Purity Through Preventing Regeneration in Crystallization Process