KR20220089611A - 알파-메틸스타이렌의 제조방법 - Google Patents

알파-메틸스타이렌의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220089611A
KR20220089611A KR1020210114921A KR20210114921A KR20220089611A KR 20220089611 A KR20220089611 A KR 20220089611A KR 1020210114921 A KR1020210114921 A KR 1020210114921A KR 20210114921 A KR20210114921 A KR 20210114921A KR 20220089611 A KR20220089611 A KR 20220089611A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
methylstyrene
alpha
reactor
reaction product
reaction
Prior art date
Application number
KR1020210114921A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102697567B1 (ko
Inventor
정재권
고동현
황선환
강전한
한상진
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
Publication of KR20220089611A publication Critical patent/KR20220089611A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102697567B1 publication Critical patent/KR102697567B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • C07C1/24Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms by elimination of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation
    • C07C5/10Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of aromatic six-membered rings
    • C07C5/11Partial hydrogenation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C15/00Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts
    • C07C15/40Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts substituted by unsaturated carbon radicals
    • C07C15/42Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts substituted by unsaturated carbon radicals monocyclic
    • C07C15/44Cyclic hydrocarbons containing only six-membered aromatic rings as cyclic parts substituted by unsaturated carbon radicals monocyclic the hydrocarbon substituent containing a carbon-to-carbon double bond
    • C07C15/46Styrene; Ring-alkylated styrenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/132Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/09Purification; Separation; Use of additives by fractional condensation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법은, 산(acid) 촉매 하에, 반응기 내에서 디메틸벤질알코올 용액을 탈수 반응시켜 알파메틸스타이렌을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 탈수 반응 이후의 반응 생성물은 제1 알파-메틸스타이렌을 포함하는 제1 반응 생성물; 및 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물을 포함하며, 상기 탈수 반응시 반응기 내부의 온도는 135℃ 이상이고, 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 상기 산 촉매의 함량은 100ppm 내지 1,500ppm 이며, 상기 제2 반응 생성물을 상기 반응기로부터 분리시킨 후, 상기 제2 반응 생성물 내에 포함된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 분리시켜 상기 반응기로 재순환시키는 단계를 포함한다.

Description

알파-메틸스타이렌의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING OF ALPHA-METHYLSTYRENE}
본 출원은 2020년 12월 21일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2020-0179516호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 출원은 알파-메틸스타이렌의 제조방법에 관한 것이다.
알파-메틸스타이렌(alpha-methylstyrene, AMS)은 ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)와 같은 특정 공중합체 및 신규 중합체의 제조에서 첨가제로 다양하게 사용되고 있다.
이러한 알파-메틸스타이렌은 페놀 제조공정의 부산물로 생성되는데, 일반적으로 큐멘을 원료로 이용하여 산화 및 클리비지 공정 등을 통해 페놀과 알파-메틸스타이렌을 제조하고 있다. 보다 구체적으로, 기존의 알파-메틸스타이렌은 산 촉매 하에 큐멘 과산화물의 클리비지(cleavage) 반응의 부산물로 제조되었다. 이는 큐멘 과산화물 반응물에 함유되어있는 디메틸벤질알코올(DMBA)이 알파-메틸스타이렌과 물로 전환되는 것이다.
그러나, 종래의 알파-메틸스타이렌의 제조방법에 따르면, 알파-메틸스타이렌이 페놀 제조공정의 부산물로 제조되기 때문에 생성량이 적을 뿐만 아니라, 생성되는 알파-메틸스타이렌의 수율 또한 70% 내지 80% 정도에 불과하다는 문제점이 있다.
따라서, 당 기술분야에서는 제조되는 알파-메틸스타이렌의 수율을 증가시킬 수 있는 알파-메틸스타이렌의 제조방법에 대한 연구가 필요하다.
대한민국 특허 등록 공보 제10-0367444호
본 출원은 알파-메틸스타이렌의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는,
산(acid) 촉매 하에, 반응기 내에서 디메틸벤질알코올 용액을 탈수 반응시켜 알파-메틸스타이렌을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 탈수 반응 이후의 반응 생성물은 제1 알파-메틸스타이렌을 포함하는 제1 반응 생성물; 및 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물을 포함하며,
상기 탈수 반응시 반응기 내부의 온도는 135℃ 이상이고,
상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 상기 산 촉매의 함량은 100ppm 내지 1,500ppm 이며,
상기 제2 반응 생성물을 상기 반응기로부터 분리시킨 후, 상기 제2 반응 생성물 내에 포함된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 분리시켜 상기 반응기로 재순환시키는 단계를 포함하는 것인 알파-메틸스타이렌의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법은, 제조되는 알파-메틸스타이렌의 선택도를 향상시킬 수 있고, 제조되는 알파-메틸스타이렌의 수율을 증가시킬 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법의 공정도를 개략적으로 나타낸 도이다.
이하, 본 출원에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법은, 산(acid) 촉매 하에, 반응기 내에서 디메틸벤질알코올 용액을 탈수 반응시켜 알파-메틸스타이렌을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 탈수 반응 이후의 반응 생성물은 제1 알파-메틸스타이렌을 포함하는 제1 반응 생성물; 및 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물을 포함하며, 상기 탈수 반응시 반응기 내부의 온도는 135℃ 이상이고, 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 상기 산 촉매의 함량은 100ppm 내지 1,500ppm 이며, 상기 제2 반응 생성물을 상기 반응기로부터 분리시킨 후, 상기 제2 반응 생성물 내에 포함된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 분리시켜 상기 반응기로 재순환시키는 단계를 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법은, 산(acid) 촉매 하에, 반응기 내에서 디메틸벤질알코올 용액을 탈수 반응시켜 알파-메틸스타이렌을 제조하는 단계를 포함한다.
전술한 바와 같이, 종래에는 큐멘을 원료로 이용하여 산화 및 클리비지 공정 등을 통해 페놀과 알파-메틸스타이렌을 제조함으로써, 페놀 제조공정의 부산물로서 알파-메틸스타이렌을 제조하였다. 보다 구체적으로, 종래에는 출발물질인 큐멘을 산화시켜 큐멘 과산화물과 큐밀 알코올의 혼합물을 제조하고, 상기 큐멘 과산화물과 큐밀 알코올의 혼합물을 클리비지 반응시켜서, 큐멘 과산화물로부터 페놀 및 아세톤을 제조하고, 큐밀 알코올로부터 알파-메틸스타이렌을 제조하였다. 그러나, 이러한 종래기술은 큐멘으로부터 페놀을 제조하는 것을 주목적으로 하는 것으로서, 상기 알파-메틸스타이렌은 페놀 제조공정의 부산물로 제조되기 때문에 생성량이 적을 뿐만 아니라, 생성되는 알파-메틸스타이렌의 수율 또한 70% 내지 80% 정도에 불과하다는 문제점이 있다.
그러나, 본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸 스타이렌의 제조방법은, 전술한 종래기술과 같이 큐멘을 산화시켜 큐멘 과산화물과 큐밀 알코올의 혼합물을 제조한 후, 이로부터 추가적인 반응을 통하여 알파-메틸스타이렌을 제조하는 방법과는 달리, 디메틸벤질알코올 용액을 직접 탈수 반응시켜 알파-메틸스타이렌을 제조함으로써, 알파-메틸스타이렌의 수율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 알파-메틸스타이렌의 선택도를 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 산 촉매는 액체 산 촉매 또는 고체 산 촉매일 수 있다. 상기 액체 산 촉매는 염산, 황산 또는 질산일 수 있고, 황산인 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 고체 산 촉매는 6족 금속 산화물에 의해 개질된 4족 금속 산화물, 황산화된 전이금속 산화물, 세륨 옥사이드와 4족 금속 산화물의 혼합된 금속 산화물, 및 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 상기 산 촉매의 함량은 100ppm 내지 1,500ppm 일 수 있고, 150ppm 내지 500ppm 일 수 있다. 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 상기 산 촉매의 함량이 1,500ppm을 초과하는 경우에는 생성되는 알파-메틸스타이렌이 알파-메틸스타이렌 다이머 형태로 전환되어 알파-메틸스타이렌의 수율이 낮아질 수 있다. 또한, 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 상기 산 촉매의 함량이 100ppm 미만인 경우에도 알파-메틸스타이렌의 수율이 낮아질 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 디메틸벤질알코올 용액 내에서 디메틸벤질알코올의 함량은 8 중량% 내지 90 중량% 일 수 있고, 20 중량% 내지 35 중량% 일 수 있다. 상기 디메틸벤질알코올 용액 내에서 디메틸벤질알코올의 함량이 8 중량% 미만이거나 90 중량%를 초과하는 경우에는, 알파-메틸스타이렌을 제조하기 위한 반응시간이 증가하게 되어, 반응물의 반응기 내에서의 체류시간이 증가할 수 있다. 이와 같이, 반응물의 반응기 내에서의 체류시간이 증가하는 경우에는 알파-메틸스타이렌이 알파-메틸스타이렌 다이머로 전환되는 부반응이 더 많이 수행될 수 있어서, 알파-메틸스타이렌의 수율이 낮아질 수 있다. 또한, 상기 체류시간을 줄이기 위해서는 투입되는 산 촉매의 함량을 증가시켜야 하는 문제점이 발생할 수도 있다. 또한, 알코올이 존재할 때, 알파-메틸스타이렌이 알파-메틸스타이렌 다이머로 전환되는 부반응이 더 가속화될 수 있으므로, 디메틸벤질알코올의 함량이 과도하게 높은 경우에는 알파-메틸스타이렌의 선택도가 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 디메틸벤질알코올 용액은 디메틸벤질알코올 이외에, 아세토페논, 큐밀하이드로퍼옥사이드, 알파-메틸스타이렌, 큐멘, 다이큐밀퍼옥사이드, 알파-메틸스타이렌 다이머, 물 등을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 디메틸벤질알코올 용액 총중량을 기준으로, 디메틸벤질알코올 28.6 중량%, 아세토페논 0.2 중량%, 큐밀하이드로퍼옥사이드 1.0 중량%, 알파-메틸스타이렌 0.01 중량%, 큐멘 67.0 중량%, 다이큐밀퍼옥사이드 0.2 중량%, 알파-메틸스타이렌 다이머 0.02 중량%, 및 물 2.97 중량%를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 탈수 반응 이후의 반응 생성물은 제1 알파-메틸스타이렌을 포함하는 제1 반응 생성물; 및 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물을 포함한다. 상기 디메틸벤질알코올이 탈수 반응을 통하여 알파-메틸스타이렌으로 전환될 때 물이 생성되며, 상기 반응기 내부온도에 의하여 물과 일부의 알파-메틸스타이렌 및 미반응물이 함께 증발된다. 즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 반응 생성물은 상기 반응기 내부온도에 의하여 물과 일부의 알파-메틸스타이렌 및 미반응물이 함께 증발된 것을 나타낸 것이다. 본 출원의 일 실시상태에서는, 제조되는 알파-메틸스타이렌의 수율을 향상시키기 위하여, 상기 물과 함께 증발되는 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물에서, 물을 제거하고 상기 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 상기 반응기에 재순환시키고자 하였다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 미반응물은 미반응된 디메틸벤질알코올 용액, 산 촉매 등을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 반응 생성물 내에 포함된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 분리시키는 방법은, 상기 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물을 상기 반응기로부터 분리시킨 후, 증류탑 및 응축기(condenser)에 순차적으로 투입시키는 공정을 포함할 수 있다.
상기 증류탑은 당 기술분야에서 사용되는 증류탑을 이용할 수 있다. 상기 증류탑은 단증류탑을 이용할 수 있고, 상기 단증류탑을 이용하여 후술하는 응축기로 제2 반응 생성물을 이동시킬 수 있다.
상기 응축기는 당 기술분야에서 사용되는 응축기를 이용할 수 있다. 예를 들어, 수냉식 응축기, 공냉식 응축기, 증발식 응축기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 응축기 내부는 0℃ 내지 50℃의 온도, 바람직하게는 0℃ 내지 20℃의 온도, 0.1 kgf/cm2 내지 1.0 kgf/cm2의 압력을 만족할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 반응 생성물을 상기 반응기로부터 분리시킨 후, 증류탑 및 응축기(condenser)에 순차적으로 투입시키는 공정에 의하여, 액화된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물과 물은 트랩(trap)에서 2단으로 나뉘게 된다. 또한, 상기 물은 따로 분리시키고, 상기 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물은 상기 반응기로 재순환시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 탈수 반응시 반응기 내부의 온도는 135℃ 이상일 수 있고, 138℃ 이상일 수 있으며, 150℃ 이하일 수 있다. 상기 탈수 반응시 반응기 내부의 온도가 135℃ 미만인 경우에는, 흡열반응인 탈수 반응이 용이하게 수행되기 어려울 수 있다. 또한, 상기 탈수 반응시 반응기 내부의 온도가 150℃를 초과하는 경우에는, 큐멘 및 알파-메틸스타이렌의 끓는점이 각각 152.4℃ 및 166℃이므로, 큐멘의 증발이 많아질 수 있고, 반응기 내부의 산 촉매의 농도가 짙어지는 효과가 발생하여, 알파-메틸스타이렌의 수율이 낮아질 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 탈수 반응시 반응기 내부의 압력은 400torr 내지 700torr 일 수 있고, 450torr 내지 650torr 일 수 있다. 상기 탈수 반응시 반응기 내부의 압력이 낮아지면 반응물 및 생성물의 끓는점이 낮아져서 증류탑으로 증발하는 알파-메틸스타이렌 및 미반응물이 더 많아질 수 있다. 이는 반응기 내부에서 산 촉매의 농도가 짙어지는 효과가 발생하여, 상대적으로 알파-메틸스타이렌이 알파-메틸스타이렌 다이머로 전환되는 양이 많아져서, 알파-메틸스타이렌의 수율이 낮아질 수 있다. 따라서, 전술한 탈수 반응시 반응기 내부의 압력을 만족하는 경우에, 생성되는 알파-메틸스타이렌의 수율을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 반응기는 연속교반탱크반응기(Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR) 이고, 상기 탈수 반응은 15분 내지 60분 동안 수행될 수 있고, 25분 내지 50분 동안 수행될 수 있다. 상기 반응기 내의 체류시간이 길어질 경우에는 알파-메틸스타이렌이 알파-메틸스타이렌 다이머로 전환되는 반응이 더 많이 발생하여, 알파-메틸스타이렌의 수율이 낮아질 수 있고, 동일 시간 내에 생성되는 알파-메틸스타이렌의 양이 적어질 수 있다. 따라서, 전술한 탈수 반응이 수행되는 시간을 만족하는 경우에, 생성되는 알파-메틸스타이렌의 수율을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 알파-메틸스타이렌을 포함하는 제1 반응 생성물과 상기 재순환된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 상기 반응기로부터 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법의 공정도를 하기 도 1에 개략적으로 나타내었다. 하기 도 1과 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법은, 산(acid) 촉매(10) 하에, 반응기(30) 내에서 디메틸벤질알코올 용액(20)을 탈수 반응시켜 알파-메틸스타이렌을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 탈수 반응 이후의 반응 생성물은 제1 알파-메틸스타이렌을 포함하는 제1 반응 생성물; 및 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물(50)을 포함하며, 상기 탈수 반응시 반응기(30) 내부의 온도는 135℃ 이상이고, 상기 제2 반응 생성물(50)을 상기 반응기(30)로부터 분리시킨 후, 상기 제2 반응 생성물(50) 내에 포함된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물(90)을 분리시켜 상기 반응기(30)로 재순환시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 제2 반응 생성물(50) 내에 포함된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물(90)을 분리시키는 방법은, 상기 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물(50)을 상기 반응기(30)로부터 분리시킨 후, 증류탑(60) 및 응축기(condenser)(70)에 순차적으로 투입시키는 공정을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법은, 디메틸벤질알코올의 전환율을 향상시킬 수 있고, 제조되는 알파-메틸스타이렌의 수율을 증가시킬 수 있는 특징이 있다.
이하, 본 출원을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 출원에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예>
<실시예 1>
연속교반탱크반응기(Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR)에 디메틸벤질알코올 용액 300g과 황산 0.0225g을 투입하였다. 상기 디메틸벤질알코올 용액은 디메틸벤질알코올 28.6 중량%, 아세토페논 0.2 중량%, 큐밀하이드로퍼옥사이드 1.0 중량%, 알파-메틸스타이렌 0.01 중량%, 큐멘 67.0 중량%, 다이큐밀퍼옥사이드 0.2 중량%, 알파-메틸스타이렌 다이머 0.02 중량%, 및 물 2.97 중량%를 포함하는 용액을 이용하였다. 상기 황산의 함량은 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 약 262ppm 이었다.
반응기 내 체류시간 30분을 기준으로 하였고, 반응물은 10 g/min으로 투입하였으며, 황산은 0.00075 g/min으로 투입하여 탈수 반응을 수행하였다. 이 때, 상기 반응기의 내부온도는 140.4℃ 였고, 반응기의 내부압력은 550torr 이었으며, 반응기의 교반속도는 450rpm 이었다.
하기 도 1의 공정도와 같이, 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물을 반응기로부터 1.17 ml/min으로 분리하여, 증류탑 및 응축기에 순차적으로 투입하였다. 상기 증류탑의 온도는 94.5℃ 였고, 응축기의 온도는 5℃ 였다. 응축기를 통하여 분리된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 상기 반응기로 0.68 ml/min으로 재순환시켰다.
또한, 하기 도 1의 공정도의 도면부호 40과 같이, 상기 반응기로부터 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 반응생성물을 9.5 g/min으로 배출하였다.
<실시예 2>
상기 반응기의 내부온도를 140.8℃로 조절하고, 반응기의 내부압력을 650torr로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
이 때, 반응기로부터 분리되는 제2 반응 생성물의 유량은 0.95 ml/min 이었고, 반응기로 재순환되는 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물의 유량은 0.55 ml/min 이었으며, 최종적인 반응생성물의 배출량은 9.6 g/min 이었다.
<비교예 1>
상기 반응기의 내부온도를 128.5℃로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
이 때, 반응기로부터 분리되는 제2 반응 생성물의 유량은 0.7 ml/min 이었고, 반응기로 재순환되는 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물의 유량은 0.5 ml/min 이었으며, 최종적인 반응생성물의 배출량은 9.8 g/min 이었다.
<비교예 2>
상기 반응기의 내부온도를 133.4℃로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
이 때, 반응기로부터 분리되는 제2 반응 생성물의 유량은 1.50 ml/min 이었고, 반응기로 재순환되는 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물의 유량은 1.17 ml/min 이었으며, 최종적인 반응생성물의 배출량은 9.7 g/min 이었다.
<비교예 3>
상기 반응기의 내부온도를 137.2℃로 조절하고, 황산 투입량을 0.00572 g/min으로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 상기 황산의 함량은 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 약 2,000ppm 이었다.
이 때, 반응기로부터 분리되는 제2 반응 생성물의 유량은 1.03 ml/min 이었고, 반응기로 재순환되는 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물의 유량은 0.65 ml/min 이었으며, 최종적인 반응생성물의 배출량은 9.6 g/min 이었다.
<비교예 4>
상기 반응기의 내부온도를 128℃로 조절하고, 황산 투입량을 0.002808 g/min으로 조절하며, 디메틸벤질알코올 용액(디메틸벤질알코올 93.6 중량%, 큐밀하이드로퍼옥사이드 0.84 중량%, 큐멘 3.42 중량%, 다이큐밀퍼옥사이드 0.89 중량%, 알파-메틸스타이렌 다이머 0.39 중량%, 및 물 0.86 중량%를 포함하는 용액)을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 상기 황산의 함량은 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 약 300ppm 이었다.
이 때, 반응기로부터 분리되는 제2 반응 생성물의 유량은 0.74 ml/min 이었고, 반응기로 재순환되는 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물의 유량은 0.41 ml/min 이었으며, 최종적인 반응생성물의 배출량은 9.7 g/min 이었다.
<비교예 5>
상기 반응기의 내부온도를 135℃로 조절하고, 황산 투입량을 0.000858 g/min으로 조절하며, 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물의 재순환 공정을 배제한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 상기 황산의 함량은 상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 약 300ppm 이었다.
<실험예>
실시예 및 비교예에서 제조되는 알파-메틸스타이렌을 포함하는 반응생성물을 분석하여 하기 표 1에 나타내었다. 상기 알파-메틸스타이렌을 포함하는 반응생성물의 분석은 액체 크로마토그래피(high-performance liquid chromatography, HPLC)로 수행하였다.
<HPLC 분석 조건>
- Column: Lichrosorb RP-18 (4.6m × 0.2mm × 10㎛) 및 Guard Column
- Eluent: 이동상 A/이동상 B= 97/3 (v/v, %) 3분까지
이동상 A/이동상 B= 10/90(v/v, %) 3분에서 24분까지
이동상 A/이동상 B= 97/3 (v/v, %) 24분에서 30분까지
- Flow rate: 1 mL/min
- Column temp.: 40℃
- Run time: 30min
- Injection Volume: 10㎕
본 출원에 있어서, '수율(%)'은 생성물인 알파-메틸스타이렌의 몰수를, 원료인 디메틸벤질알코올의 몰수로 나눈 값으로 정의된다. 예컨대, 수율은 하기의 식으로 표시될 수 있다.
수율(%) = [(생성된 알파-메틸스타이렌의 몰수)/(공급된 디메틸벤질알코올의 몰수)]×100
본 출원에 있어서, '전환율(conversion, %)'은 반응물이 생성물로 전환하는 비율을 말하며, 예컨대, 디메틸벤질알코올의 전환율은 하기의 식으로 정의될 수 있다.
전환율(%) = [(반응한 디메틸벤질알코올의 몰수)/(공급된 디메틸벤질알코올의 몰수)]×100
본 출원에 있어서, '선택도(%)'는 알파-메틸스타이렌의 변화량을 디메틸벤질알코올의 변화량으로 나눈 값으로 정의된다. 예컨대, 선택도는 하기의 식으로 표시될 수 있다.
선택도(%) = [(생성된 알파-메틸스타이렌의 몰수)/(반응한 디메틸벤질알코올의 몰수)]×100
[표 1]
Figure pat00001
디메틸벤질알코올 용액 내에 포함된 큐밀하이드로퍼옥사이드는 황산 촉매 하에서 디메틸벤질알코올과 산소가 생성될 수 있고, 상기 큐밀하이드로퍼옥사이드에 의하여 생성된 디메틸벤질알코올이 황산 촉매 하에서 알파-메틸스타이렌이 추가로 생성될 수 있으므로, 상기 알파-메틸스타이렌의 선택도는 실시예 2의 결과와 같이 100%를 초과할 수도 있다.
상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법의 구성을 만족하지 않는 경우에는, 알파-메틸스타이렌이 알파-메틸스타이렌 다이머로 전환되는 부반응이 더 가속화되어 알파-메틸스타이렌의 선택도 및 수율이 감소함을 확인할 수 있다.
따라서, 본 출원의 일 실시상태에 따른 알파-메틸스타이렌의 제조방법은, 제조되는 알파-메틸스타이렌의 선택도를 향상시킬 수 있고, 제조되는 알파-메틸스타이렌의 수율을 증가시킬 수 있는 특징이 있다.
10: 산(acid) 촉매
20: 디메틸벤질알코올 용액
30: 반응기
40: 알파-메틸스타이렌 및 미반응물
50: 제2 반응 생성물
60: 증류탑
70: 응축기
80: 트랩(trap)
90: 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물
100: 물(H2O)

Claims (7)

  1. 산(acid) 촉매 하에, 반응기 내에서 디메틸벤질알코올 용액을 탈수 반응시켜 알파-메틸스타이렌을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 탈수 반응 이후의 반응 생성물은 제1 알파-메틸스타이렌을 포함하는 제1 반응 생성물; 및 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물을 포함하며,
    상기 탈수 반응시 반응기 내부의 온도는 135℃ 이상이고,
    상기 디메틸벤질알코올 용액의 디메틸벤질알코올의 총중량을 기준으로, 상기 산 촉매의 함량은 100ppm 내지 1,500ppm 이며,
    상기 제2 반응 생성물을 상기 반응기로부터 분리시킨 후, 상기 제2 반응 생성물 내에 포함된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 분리시켜 상기 반응기로 재순환시키는 단계를 포함하는 것인 알파-메틸스타이렌의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 산 촉매는 염산, 황산 또는 질산인 것인 알파-메틸스타이렌의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 디메틸벤질알코올 용액 내에서 디메틸벤질알코올의 함량은 8 중량% 내지 90 중량%인 것인 알파-메틸스타이렌의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 탈수 반응시 반응기 내부의 압력은 400torr 내지 700torr인 것인 알파-메틸스타이렌의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 반응기는 연속교반탱크반응기(Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR) 이고,
    상기 탈수 반응은 15분 내지 60분 동안 수행되는 것인 알파-메틸스타이렌의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 반응 생성물 내에 포함된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 분리시키는 방법은,
    상기 수증기(H2O), 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 포함하는 제2 반응 생성물을 상기 반응기로부터 분리시킨 후, 증류탑 및 응축기(condenser)에 순차적으로 투입시키는 공정을 포함하는 것인 알파-메틸스타이렌의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 알파-메틸스타이렌을 포함하는 제1 반응 생성물과 상기 재순환된 제2 알파-메틸스타이렌 및 미반응물을 상기 반응기로부터 분리시키는 단계를 더 포함하는 것인 알파-메틸스타이렌의 제조방법.
KR1020210114921A 2020-12-21 2021-08-30 알파-메틸스타이렌의 제조방법 KR102697567B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200179516 2020-12-21
KR20200179516 2020-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220089611A true KR20220089611A (ko) 2022-06-28
KR102697567B1 KR102697567B1 (ko) 2024-08-23

Family

ID=81748386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210114921A KR102697567B1 (ko) 2020-12-21 2021-08-30 알파-메틸스타이렌의 제조방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11858874B2 (ko)
EP (1) EP4043420B1 (ko)
JP (1) JP7464211B2 (ko)
KR (1) KR102697567B1 (ko)
CN (1) CN114981232A (ko)
WO (1) WO2022139117A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2951510B2 (ja) * 1992-09-11 1999-09-20 アリステック ケミカル コーポレイション クメンヒドロペルオキシドの二段階分解
KR100367444B1 (ko) 1994-03-01 2003-05-23 일라인터내쇼날리미티드 공업용큐멘하이드로퍼옥사이드를페놀,아세톤및알파-메틸스티렌으로산성분리시키는방법
KR20120059875A (ko) * 2010-12-01 2012-06-11 주식회사 엘지화학 알파 메틸 스티렌의 제조방법
KR101804596B1 (ko) * 2010-06-09 2017-12-04 어드밴식스 레진즈 앤드 케미컬즈 엘엘씨 큐멘 하이드로퍼옥사이드의 분해 방법
KR101997814B1 (ko) * 2015-12-22 2019-07-08 주식회사 엘지화학 스타이렌과 알파메틸스타이렌의 동시 제조 방법 및 장치

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2029945A5 (ko) * 1969-01-28 1970-10-23 Progil
JPS62164637A (ja) 1986-01-14 1987-07-21 Mitsui Petrochem Ind Ltd α−アルキルスチレン類の製造方法
JPS6317833A (ja) * 1986-07-11 1988-01-25 Mitsui Toatsu Chem Inc メチルフエニルカルビノ−ル類の脱水方法
US5254751A (en) 1992-09-14 1993-10-19 General Electric Company Method for the decomposition of cumene hydroperoxide by acidic catalyst to phenol and acetone
KR100349071B1 (ko) 2000-02-02 2002-08-14 삼성종합화학주식회사 생성물 순환 방식을 이용한 신디오탁틱 스티렌계 중합체의제조방법
WO2004009522A1 (en) * 2002-07-19 2004-01-29 Sunoco, Inc. (R & M) Decomposition of cumene oxidation product
US6984761B2 (en) 2002-12-16 2006-01-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Co-production of phenol, acetone, α-methylstyrene and propylene oxide, and catalyst therefor
JP4228742B2 (ja) 2003-03-26 2009-02-25 住友化学株式会社 α−メチルスチレンの製造方法
EP2295474A1 (en) 2009-09-11 2011-03-16 Total Petrochemicals Research Feluy Process for recycling product streams separated from a hydrocarbon-containing feed stream.
KR101537204B1 (ko) 2012-05-08 2015-07-22 론자 아게 (론자 엘티디.) 2-(2,3-디메틸페닐)-1-프로파날의 제조 방법
RU2565764C1 (ru) 2014-08-08 2015-10-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ" Способ получения фенола и ацетона
RU2581586C2 (ru) 2014-08-08 2016-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение ЕВРОХИМ" Способ получения фенола и ацетона и полимерное покрытие для реактора
CN105669367B (zh) 2016-03-10 2017-09-19 张殿豪 一种提高过氧化氢异丙苯分解收率的方法
CN108794294B (zh) 2017-04-27 2020-12-11 中国科学院大连化学物理研究所 流化床气体分布器、应用其的反应器及生产对二甲苯联产低碳烯烃的方法
US10252958B2 (en) 2017-05-26 2019-04-09 Saudi Arabian Oil Company Process for xylene production with energy optimization
US10035742B1 (en) 2017-05-26 2018-07-31 Saudi Arabian Oil Company Process for maximizing xylenes production from heavy aromatics for use therein
JP7098749B2 (ja) 2018-04-13 2022-07-11 アーチャー-ダニエルズ-ミッドランド カンパニー アルファ-,ベータ-ジヒドロキシカルボニル化合物のアルファ-アミノ酸への脱水及びアミノ化

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2951510B2 (ja) * 1992-09-11 1999-09-20 アリステック ケミカル コーポレイション クメンヒドロペルオキシドの二段階分解
KR100367444B1 (ko) 1994-03-01 2003-05-23 일라인터내쇼날리미티드 공업용큐멘하이드로퍼옥사이드를페놀,아세톤및알파-메틸스티렌으로산성분리시키는방법
KR101804596B1 (ko) * 2010-06-09 2017-12-04 어드밴식스 레진즈 앤드 케미컬즈 엘엘씨 큐멘 하이드로퍼옥사이드의 분해 방법
KR20120059875A (ko) * 2010-12-01 2012-06-11 주식회사 엘지화학 알파 메틸 스티렌의 제조방법
KR101997814B1 (ko) * 2015-12-22 2019-07-08 주식회사 엘지화학 스타이렌과 알파메틸스타이렌의 동시 제조 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN114981232A (zh) 2022-08-30
US20230034930A1 (en) 2023-02-02
JP7464211B2 (ja) 2024-04-09
JP2023510675A (ja) 2023-03-15
EP4043420A1 (en) 2022-08-17
EP4043420A4 (en) 2023-01-04
US11858874B2 (en) 2024-01-02
EP4043420B1 (en) 2024-10-09
KR102697567B1 (ko) 2024-08-23
WO2022139117A1 (ko) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3959381A (en) Phenol and cyclohexanone manufacture
US6455712B1 (en) Preparation of oxirane compounds
EP0569248B1 (en) Improved process for the co-production of propylene oxide and styrene monomer
KR101534360B1 (ko) 액상 수소화에 의한 이소프로판올의 제조 방법
CA1097375A (en) Process for preparing resorcinol
US4282383A (en) Process for the autoxidation of cyclohexylbenzene to form cyclohexylbenzene hydroperoxide
US4273623A (en) Process for recovery of resorcin
KR102697567B1 (ko) 알파-메틸스타이렌의 제조방법
EP0322245B1 (en) Process for preparation of resorcinol
CN111718289A (zh) 用于制备有机过氧化物的方法
JP5642314B2 (ja) クミルアルコールの製造方法およびフェノール、アセトン、およびアルファメチルスチレンの製造方法
US8003827B2 (en) Method for producing phenol and acetone
US4282382A (en) Production of cyclohexylbenzene hydroperoxide
WO2001066500A1 (en) Method of producing cumene hydroperoxide, phenol and acetone
CA1070328A (en) Process for the preparation of cycloalkanones and cycloalkanols
US5003113A (en) Process of producing isopropylnaphthols
US5334771A (en) Peroxidation of secondary carbon in alkanes and cycloalkanes
JPH0112737B2 (ko)
JPH02778A (ja) ジイソプロピルベンゼンのヒドロペルオキシデーション
CN108633275B (zh) 用于纯化酚的方法
SK14342000A3 (sk) Spôsob výroby fenolu
JP2508700B2 (ja) ヒドロキシナフタレンの製造方法
JPH0234332B2 (ko)
JPS6348254B2 (ko)
JPS63258826A (ja) ヒドロキシ芳香族炭化水素の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant