KR20230154507A - The methods for recovering acetic acid and dimethylformamide by using pressure swing distillation - Google Patents

The methods for recovering acetic acid and dimethylformamide by using pressure swing distillation Download PDF

Info

Publication number
KR20230154507A
KR20230154507A KR1020220053969A KR20220053969A KR20230154507A KR 20230154507 A KR20230154507 A KR 20230154507A KR 1020220053969 A KR1020220053969 A KR 1020220053969A KR 20220053969 A KR20220053969 A KR 20220053969A KR 20230154507 A KR20230154507 A KR 20230154507A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dimethylformamide
acetic acid
dmf
vacuum distillation
distillation column
Prior art date
Application number
KR1020220053969A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강신영
나유진
홍영주
Original Assignee
한국석유공업 주식회사
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 한국석유공업 주식회사 filed Critical 한국석유공업 주식회사
Priority to KR1020220053969A priority Critical patent/KR20230154507A/en
Priority to PCT/KR2023/004626 priority patent/WO2023214694A1/en
Priority to TW112116118A priority patent/TW202344493A/en
Publication of KR20230154507A publication Critical patent/KR20230154507A/en

Links

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
    • C07C51/43Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation
    • C07C51/44Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C231/00Preparation of carboxylic acid amides
    • C07C231/22Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C231/24Separation; Purification
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C233/00Carboxylic acid amides
    • C07C233/01Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms
    • C07C233/02Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms having nitrogen atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to carbon atoms of unsubstituted hydrocarbon radicals
    • C07C233/03Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms having nitrogen atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to carbon atoms of unsubstituted hydrocarbon radicals with carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C53/00Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
    • C07C53/08Acetic acid

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 폐용제로부터 아세트산과 디메틸포름아미드를 분리하여 회수하는 방법에 관한 것으로, 물, 아세트산, 및 디메틸포름아미드를 포함하는 폐용제를 약진공 증류탑에 투입하여, 약진공 증류탑 탑정으로 물을 분리하고 약진공 증류탑 탑저로 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물 얻는 단계(S11); 상기 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물을 고진공 증류탑에 투입하여, 고진공 증류탑 탑정으로 디메틸포름아미드를 회수하고 고진공 증류탑 탑저로 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S12); 상기 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 상압 증류탑에 투입하여, 상압 증류탑 탑정으로 아세트산을 회수하고 상압 증류탑 탑저로 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S13); 및 상기 제 2 공비 조성에서 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 0.4 내지 0.9가 되도록 상기 상압 증류탑 탑저로 얻어지는 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물의 일부를 배출하고 나머지를 상기 고진공 증류탑 또는 상기 약진공 증류탑에 투입하여 순환시키는 단계(S14);를 포함하는 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for separating and recovering acetic acid and dimethylformamide from waste solvents. Waste solvents containing water, acetic acid, and dimethylformamide are introduced into a weak vacuum distillation tower, and water is separated at the top of the weak vacuum distillation tower. and obtaining a mixture containing acetic acid and dimethylformamide at the bottom of a weak vacuum distillation tower (S11); The mixture containing acetic acid and dimethylformamide is introduced into a high vacuum distillation tower, dimethylformamide is recovered at the top of the high vacuum distillation tower, and a mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a first azeotropic composition is added to the bottom of the high vacuum distillation tower. Obtaining step (S12); A mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having the first azeotropic composition is introduced into an atmospheric distillation column, acetic acid is recovered at the top of the atmospheric distillation column, and acetic acid, dimethylformamide, and acetic acid having a second azeotropic composition are added to the bottom of the atmospheric distillation column. and obtaining a mixture containing dimethylacetamide (S13); and acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a second azeotropic composition obtained from the bottom of the atmospheric distillation tower so that the ratio of dimethylformamide/(dimethylformamide + dimethylacetamide) in the second azeotropic composition is 0.4 to 0.9. It provides a method for recovering acetic acid and dimethylformamide, including a step (S14) of discharging a part of the mixture and circulating the remainder in the high vacuum distillation column or the weak vacuum distillation column.

Description

압력스윙증류를 이용한 초산과 디메틸포름아미드의 회수 방법{THE METHODS FOR RECOVERING ACETIC ACID AND DIMETHYLFORMAMIDE BY USING PRESSURE SWING DISTILLATION}Method for recovering acetic acid and dimethylformamide using pressure swing distillation {THE METHODS FOR RECOVERING ACETIC ACID AND DIMETHYLFORMAMIDE BY USING PRESSURE SWING DISTILLATION}

본 발명은 폐용제로부터 유용한 성분의 회수방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고진공 조건과 상압 조건에서의 초산(AA)과 디메틸포름아미드(DMF) 및 디메틸아세트아미드(DMAc)의 공비 조성 차이를 이용하여, 초산과 디메틸포름아미드 각각의 성분을 회수하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for recovering useful components from waste solvents, and more specifically, using the difference in azeotropic composition of acetic acid (AA), dimethylformamide (DMF), and dimethylacetamide (DMAc) under high vacuum conditions and normal pressure conditions. Thus, it relates to a method of recovering each component of acetic acid and dimethylformamide.

폴리이미드 필름 제조 시 발생하는 폐용제(또는 DMF 폐액)에 포함된 구성 성분과 성분 별 전형적인 조성은 하기 표 1과 같다. The components contained in the waste solvent (or DMF waste liquid) generated during polyimide film production and the typical composition of each component are shown in Table 1 below.

water AA
(acetic acid)
AA
(acetic acid)
3MP
(3-methylpyridine)
3MP
(3-methylpyridine)
DMF
(Dimethyl formamide)
DMF
(Dimethyl formamide)
끓는점, ℃Boiling point, ℃ 100100 118118 143-144143-144 153153 조성비, %Composition cost, % 1010 1818 22 7070

상기 폐용제를 높은 단수를 가진 증류탑에 투입하여, 탑정으로 물과 3MP를 제거할 수 있으며, 탑저로는 초산 20 %, DMF 80 %의 혼합물을 얻을 수 있다.By putting the waste solvent into a distillation tower with a high number of stages, water and 3MP can be removed at the top of the tower, and a mixture of 20% acetic acid and 80% DMF can be obtained at the bottom of the tower.

AA와 DMF는 최대 온도 공비를 형성하는데, 문헌에 따르면, 상압 조건에서 공비 온도는 159 ℃이고 이때의 공비 조성은 AA 26 %, DMF 74 %이다.AA and DMF form the maximum temperature azeotrope. According to the literature, the azeotrope temperature at normal pressure is 159°C, and the azeotrope composition at this time is 26% AA and 74% DMF.

따라서 탑저에서 얻어진 AA와 DMF 혼합물을 다시 일반적인(Conventional) 증류탑에 투입할 경우, 탑정으로 DMF의 일부가 회수되며, 탑저로 AA 26%, DMF 74%의 공비 혼합물이 얻어진다. 이렇게 얻어진 공비 혼합물은 일반적인 증류탑에 다시 투입하더라도 탑정과 탑저로 동일한 조성의 공비 혼합물이 얻어질 뿐이다.Therefore, when the mixture of AA and DMF obtained at the bottom of the tower is put back into a conventional distillation column, part of the DMF is recovered at the top of the tower, and an azeotropic mixture of 26% AA and 74% DMF is obtained at the bottom of the tower. Even if the azeotropic mixture obtained in this way is re-injected into a general distillation column, an azeotropic mixture of the same composition is obtained at the top and bottom of the column.

공비 혼합물을 분리할 수 있는 방법으로는 추출 증류(Extractive Distillation), 공비제 첨가 증류(Azeotropic Distillation), 압력 스윙 증류(Pressure Swing Distillation) 등이 제시되고 있으며, 공비 혼합물의 특성에 따라 이들 중 효율적인 방법을 선택하여 공비 혼합물 분리에 사용할 수 있다. 다만, 이러한 선택이 이 모든 경우에 가능한 것은 아니며, 선택된 방법으로 공비 혼합물의 분리가 가능하더라도 경제적이지 않을 수 있다.Methods for separating azeotropic mixtures include Extractive Distillation, Azeotropic Distillation, and Pressure Swing Distillation. Depending on the characteristics of the azeotropic mixture, one of these methods is efficient. can be used to separate azeotropic mixtures by selecting . However, this choice is not possible in all cases, and even if separation of the azeotrope is possible with the selected method, it may not be economical.

특히 초산과 DMF의 분리를 위한 기술로서, 일본공개특허 제 2002-363150 호는 아세트산과 공비하지만 디메틸포름아미드와는 공비하지 않는 톨루엔을 공비제로 이용하여 아세트산과 디메틸포름아미드를 분리하는 방법을 제시하고 있고, 한국공개특허 제 10-2010-0130219 호는 트리라우릴아민을 함유하는 추출용 매질에 카르복시산과 3급 아미드를 포함하는 용액을 접촉시켜 3급 아미드 포함 용액으로부터 카르복시산을 제거하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 상기와 같은 종래 기술은 제 3의 성분이 필요하여 경제성이 낮고 분리 공정의 효율성이 충분치 않아 이를 보완하는 분리 기술이 필요한 실정이다.In particular, as a technology for the separation of acetic acid and DMF, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-363150 proposes a method of separating acetic acid and dimethylformamide using toluene, which is azeotropic with acetic acid but not with dimethylformamide, as an azeotrope. In addition, Korean Patent Publication No. 10-2010-0130219 proposes a method of removing carboxylic acid from a solution containing tertiary amide by contacting a solution containing carboxylic acid and tertiary amide with an extraction medium containing trilaurylamine, there is. However, the above-described prior art requires a third component, which results in low economic feasibility and the efficiency of the separation process is not sufficient, so a separation technology that complements this is needed.

일본공개특허 제 2002-363150 호 (2002.12.18 공개)Japanese Patent Publication No. 2002-363150 (published on December 18, 2002) 한국공개특허 제 10-2010-0130219 호 (2010.12.10 공개)Korean Patent Publication No. 10-2010-0130219 (published on December 10, 2010)

본 발명의 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, The method for recovering acetic acid and dimethylformamide of the present invention was devised to solve the above problems,

물, 아세트산, 및 디메틸포름아미드를 포함하는 폐용제를 약진공 증류탑에 투입하여, 약진공 증류탑 탑정으로 물을 분리하고 약진공 증류탑 탑저로 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물 얻는 단계(S11);Injecting a waste solvent containing water, acetic acid, and dimethylformamide into a weak vacuum distillation tower, separating water at the top of the weak vacuum distillation tower, and obtaining a mixture containing acetic acid and dimethylformamide at the bottom of the weak vacuum distillation tower (S11);

상기 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물을 고진공 증류탑에 투입하여, 고진공 증류탑 탑정으로 디메틸포름아미드를 회수하고 고진공 증류탑 탑저로 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S12);The mixture containing acetic acid and dimethylformamide is introduced into a high vacuum distillation tower, dimethylformamide is recovered at the top of the high vacuum distillation tower, and a mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a first azeotropic composition is added to the bottom of the high vacuum distillation tower. Obtaining step (S12);

상기 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 상압 증류탑에 투입하여, 상압 증류탑 탑정으로 아세트산을 회수하고 상압 증류탑 탑저로 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S13); 및A mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having the first azeotropic composition is introduced into an atmospheric distillation column, acetic acid is recovered at the top of the atmospheric distillation column, and acetic acid, dimethylformamide, and acetic acid having a second azeotropic composition are added to the bottom of the atmospheric distillation column. and obtaining a mixture containing dimethylacetamide (S13); and

상기 제 2 공비 조성에서 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 0.4 내지 0.9가 되도록 상기 상압 증류탑 탑저로 얻어지는 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물의 일부를 배출하고 나머지를 상기 고진공 증류탑 또는 상기 약진공 증류탑에 투입하여 순환시키는 단계(S14);를 포함하는 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a second azeotropic composition obtained from the bottom of the atmospheric distillation tower so that the ratio of dimethylformamide / (dimethylformamide + dimethylacetamide) in the second azeotropic composition is 0.4 to 0.9. The purpose is to provide a method for recovering acetic acid and dimethylformamide, including a step (S14) of discharging a part of the mixture and circulating the remainder in the high vacuum distillation column or the weak vacuum distillation column.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.In addition to the clear objectives described above, the present invention may also aim to achieve other objectives that can be easily derived by a person skilled in the art from this objective and the overall description of the present specification.

본 발명의 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,The method for recovering acetic acid and dimethylformamide of the present invention is to achieve the objectives described above,

물, 아세트산, 및 디메틸포름아미드를 포함하는 폐용제를 약진공 증류탑에 투입하여, 약진공 증류탑 탑정으로 물을 분리하고 약진공 증류탑 탑저로 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물 얻는 단계(S11);Injecting a waste solvent containing water, acetic acid, and dimethylformamide into a weak vacuum distillation tower, separating water at the top of the weak vacuum distillation tower, and obtaining a mixture containing acetic acid and dimethylformamide at the bottom of the weak vacuum distillation tower (S11);

상기 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물을 고진공 증류탑에 투입하여, 고진공 증류탑 탑정으로 디메틸포름아미드를 회수하고 고진공 증류탑 탑저로 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S12);The mixture containing acetic acid and dimethylformamide is introduced into a high vacuum distillation tower, dimethylformamide is recovered at the top of the high vacuum distillation tower, and a mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a first azeotropic composition is added to the bottom of the high vacuum distillation tower. Obtaining step (S12);

상기 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 상압 증류탑에 투입하여, 상압 증류탑 탑정으로 아세트산을 회수하고 상압 증류탑 탑저로 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S13); 및A mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having the first azeotropic composition is introduced into an atmospheric distillation column, acetic acid is recovered at the top of the atmospheric distillation column, and acetic acid, dimethylformamide, and acetic acid having a second azeotropic composition are added to the bottom of the atmospheric distillation column. and obtaining a mixture containing dimethylacetamide (S13); and

상기 제 2 공비 조성에서 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 0.4 내지 0.9가 되도록 상기 상압 증류탑 탑저로 얻어지는 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물의 일부를 배출하고 나머지를 상기 고진공 증류탑 또는 상기 약진공 증류탑에 투입하여 순환시키는 단계(S14);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a second azeotropic composition obtained from the bottom of the atmospheric distillation tower so that the ratio of dimethylformamide / (dimethylformamide + dimethylacetamide) in the second azeotropic composition is 0.4 to 0.9. A step (S14) of discharging a part of the mixture and injecting the remainder into the high vacuum distillation column or the weak vacuum distillation column for circulation.

그리고, 상기 제 2 공비 조성에서 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 0.6 내지 0.8일 수 있다.And, in the second azeotropic composition, the ratio of dimethylformamide/(dimethylformamide + dimethylacetamide) may be 0.6 to 0.8.

또한, 상기 폐용제는 3-메틸피리딘을 포함할 수 있다.Additionally, the waste solvent may include 3-methylpyridine.

또한, 상기 약진공 증류탑의 탑저 압력이 700 torr 이하, 600 torr 이하, 또는 500 torr 이하일 수 있다.Additionally, the bottom pressure of the weak vacuum distillation column may be 700 torr or less, 600 torr or less, or 500 torr or less.

또한, 상기 고진공 증류탑의 탑저 압력이 200 torr 이하, 150 torr 이하, 또는 100 torr 이하일 수 있다.Additionally, the bottom pressure of the high vacuum distillation column may be 200 torr or less, 150 torr or less, or 100 torr or less.

또한, 상기 상압 증류탑의 탑저 압력이 700 내지 1200 torr, 700 내지 1000 torr, 또는 700 내지 900 torr일 수 있다.Additionally, the pressure at the bottom of the atmospheric distillation column may be 700 to 1200 torr, 700 to 1000 torr, or 700 to 900 torr.

또한, 상기 고진공 증류탑 탑정 회수물은 디메틸포름아미드에 대하여 순도 99.5 % 이상을 만족할 수 있다.In addition, the product recovered from the top of the high vacuum distillation tower may satisfy a purity of 99.5% or more with respect to dimethylformamide.

그리고, 상기 고진공 증류탑 탑정 회수물은 수분이 200 ppm 이하, 150 ppm 이하, 또는 100 ppm 이하일 수 있다.In addition, the water recovered from the top of the high vacuum distillation tower may have a moisture content of 200 ppm or less, 150 ppm or less, or 100 ppm or less.

그리고, 상기 고진공 증류탑 탑정 회수물은 초산을 미포함하는 것일 수 있다.In addition, the recovered product from the top of the high vacuum distillation tower may not contain acetic acid.

또한, 상기 상압 증류탑 탑정 회수물은 아세트산에 대하여 순도 99.5 % 이상을 만족할 수 있다.In addition, the recovered product from the top of the atmospheric distillation column may satisfy a purity of 99.5% or more with respect to acetic acid.

그리고, 상기 상압 증류탑 탑정 회수물은 수분 함량이 1 wt% 이하, 0.8 wt% 이하, 또는 0.6 wt% 이하일 수 있다.In addition, the atmospheric distillation tower top recovery may have a moisture content of 1 wt% or less, 0.8 wt% or less, or 0.6 wt% or less.

또한, 상기 약진공 증류탑은 강제순환형 리보일러를 구비할 수 있다.Additionally, the weak vacuum distillation column may be equipped with a forced circulation type reboiler.

또한, 상기 상압 증류탑은 강제순환형 리보일러를 구비할 수 있다.Additionally, the atmospheric distillation column may be equipped with a forced circulation type reboiler.

본 발명에 따른 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법에 따르면 압력스윙증류를 통해 폐용제로부터 고순도의 디메틸포름아미드를 회수할 수 있는 동시에 디메틸포름아미드 또는 불순물이 섞이지 않은 아세트산 또는 아세트산 수용액을 경제적으로 회수할 수 있다.According to the recovery method of acetic acid and dimethylformamide according to the present invention, high-purity dimethylformamide can be recovered from waste solvents through pressure swing distillation, and at the same time, acetic acid or acetic acid aqueous solution without dimethylformamide or impurities can be economically recovered. You can.

도 1은 AA와 DMF 및 AA와 DMAc의 압력에 따른 공비 조성 변화 그래프이다.
도 2는 압력에 따른 DMAc와 DMF의 끓는점 변화 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 DMF 폐액으로부터 DMF를 회수하기 위한 공정도이다.
도 4는 오일 바쓰(Oil Bath) 내 체류시간에 따른 온도 별 DMF 열분해반응 속도를 측정한 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 DMF 폐액으로부터 물과 3-메틸피리딘을 제거하기 위한 증류 실험 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증류탑과 상압 증류탑을 연계한 증류 실험 공정도이다.
도 7은 DMF 열분해반응 속도를 반영한 DMF 수율 예측 계산 Tool을 나타낸 것이다.
도 8은 DMF/(DMF+DMAc)의 비율에 따른 DMF 회수율 산출 결과이다.
Figure 1 is a graph of changes in azeotropic composition according to pressure of AA and DMF and AA and DMAc.
Figure 2 is a graph of the boiling point change of DMAc and DMF according to pressure.
Figure 3 is a process diagram for recovering DMF from DMF waste liquid according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the results of measuring the DMF thermal decomposition reaction rate at each temperature according to residence time in the oil bath.
Figure 5 is a distillation experiment process diagram for removing water and 3-methylpyridine from DMF waste liquid according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a distillation experiment process diagram linking a vacuum distillation column and an atmospheric distillation column according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows a DMF yield prediction calculation tool reflecting the DMF thermal decomposition reaction rate.
Figure 8 shows the results of calculating the DMF recovery rate according to the ratio of DMF/(DMF+DMAc).

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

다만, 아래는 특정 실시예들을 예시하여 상세히 설명하는 것일 뿐, 본 발명은 다양하게 변경될 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있기 때문에, 예시된 특정 실시예들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, the following is only a detailed description of specific embodiments, and since the present invention can be changed in various ways and have various forms, the present invention is not limited to the specific embodiments exemplified. The present invention should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 설명되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the following description, many specific details, such as specific components, are provided, but this is provided to facilitate a more general understanding of the present invention, and it is known in the art that the present invention can be practiced without these specific details. It will be self-evident to those who have the knowledge. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

그리고, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Additionally, the terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

본 출원에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In this application, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In this application, terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.

본 출원에서, '포함하다', '함유하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소(또는 구성성분) 등이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.In the present application, terms such as 'include', 'contain', or 'have' are intended to refer to the presence of features, components (or components), etc. described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or This does not mean that components, etc. do not exist or cannot be added.

본 명세서에 있어서 %는 wt%일 수 있다.In this specification, % may mean wt%.

도 1과 같이 압력에 따른 아세트산(AA)와 디메틸포름아미드(DMF)의 공비혼합물의 조성비 변화 특성을 고려할 때, 저압력 증류탑 탑저에서의 압력은 200 torr 이하로, 고압력 증류탑 탑저에서의 압력을 700 torr 이상으로 운전할 경우, 압력스윙증류에 필요한 공비 조성간 차이(AA 기준으로 5% 이상)를 확보하여, 원활하게 AA와 DMF 각각을 회수할 수 있을 것으로 기대할 수 있다. 따라서, 압력스윙증류의 개념을 기반으로 도 3과 같이 DMF 폐액으로부터의 DMF와 AA의 회수 공정의 구성도를 도출할 수 있다.Considering the composition ratio change characteristics of the azeotropic mixture of acetic acid (AA) and dimethylformamide (DMF) according to pressure as shown in Figure 1, the pressure at the bottom of the low-pressure distillation tower is 200 torr or less, and the pressure at the bottom of the high-pressure distillation tower is 700 torr. When operating at torr or higher, it can be expected that AA and DMF can be smoothly recovered by securing the difference in azeotropic composition (more than 5% based on AA) required for pressure swing distillation. Therefore, based on the concept of pressure swing distillation, a diagram of the recovery process of DMF and AA from DMF waste liquid can be derived as shown in FIG. 3.

하지만, AA와 DMF 혼합물을 압력스윙증류 공정에 투입하여 각각의 유용한 성분을 회수하고자 할 때, 고압력 증류탑 내 온도가 155 ℃ 이상이 되는 구간에서 발생하는 DMF의 열분해와 열분해 산물인 디메틸아세트아미드(DMAc) 및 수분의 생성으로 인해, 탑정으로 회수되는 DMF와 AA 각각의 제품 규격 충족 여부와 이들의 경제적 회수 가능성이 불확실하였다.However, when the AA and DMF mixture is put into a pressure swing distillation process to recover each useful component, the thermal decomposition of DMF occurs in the section where the temperature in the high-pressure distillation tower exceeds 155 ℃, and the thermal decomposition product, dimethylacetamide (DMAc) ) and the generation of moisture, it was unclear whether the DMF and AA recovered to the top met the product specifications and their economic recovery potential.

도 4에서 보는 바와 같이, 열민감물질인 DMF는 약 100 ℃에서 열분해가 시작되며 온도가 높을수록 열분해가 증가하며 온도가 10 ℃ 증가할 때 마다 열분해 정도가 2 배 증가하는 경향을 보인다. 하기 반응식 1과 같이 DMF는 디메틸아민(Dimethylamine, DMA)과 일산화탄소(CO)로 열분해되고, 디메틸아민은 다시 주변의 아세트산과 결합하여 디메틸아세트아미드(DMAc)와 수분을 생성시킨다. 이때 수분 생성량은 DMAc 생성량의 18/87 = 20.7% 로 간접 산출할 수 있다.As shown in Figure 4, DMF, a heat-sensitive material, begins to thermally decompose at about 100°C, and as the temperature increases, thermal decomposition increases, and the degree of thermal decomposition tends to double with each 10°C increase in temperature. As shown in Scheme 1 below, DMF is thermally decomposed into dimethylamine (DMA) and carbon monoxide (CO), and dimethylamine combines with surrounding acetic acid to generate dimethylacetamide (DMAc) and moisture. At this time, the moisture production amount can be indirectly calculated as 18/87 = 20.7% of the DMAc production amount.

[반응식 1][Scheme 1]

고진공 증류탑의 내부 온도는 대부분 110 ℃ 이하로 DMF의 열분해가 거의 발생하지 않아, 수분 생성이 거의 없지만, 상대적으로 내부 온도가 크게 높은 상압 증류탑 내에서 열분해로 생성되는 수분은 상압 증류탑 탑정으로 회수되는 초산의 수분 함량을 수천 ppm 증가시킬 뿐만 아니라, 상압 증류탑 탑저 스트림(도 3의 순환 스트림)의 수분 함량도 수십 ppm에 이르게 할 수 있다. 이러한 순환 스트림에 동반되는 수분은 미량이지만, 고진공 증류탑의 탑정으로 회수되는 DMF의 수분 함량 증가의 주요 원인이 되어, DMF의 수분 규격 충족을 어렵게 할 수 있다.The internal temperature of the high-vacuum distillation column is mostly below 110 ℃, so thermal decomposition of DMF rarely occurs, so there is little moisture generated. However, in the atmospheric distillation column, where the internal temperature is relatively high, the moisture generated by thermal decomposition is acetic acid recovered at the top of the atmospheric distillation column. In addition to increasing the moisture content of several thousand ppm, the moisture content of the atmospheric distillation tower bottom stream (circulating stream in FIG. 3) can also reach tens of ppm. Although the amount of moisture accompanying this circulating stream is small, it can be a major cause of the increase in moisture content of DMF recovered at the top of the high vacuum distillation column, making it difficult to meet the moisture specifications of DMF.

본 발명은 압력스윙증류에서 발생하는 이러한 열분해로 인한 문제점들을 명확히 확인함과 동시에 이를 극복할 수 있는 방안들을 도출한 후, AA와 DMF를 포함한 DMF 폐액으로부터 DMF 제품 규격 '순도 99.5 % 이상, 수분 함량 200 ppm 이하'를 충족하는 DMF와, 역시 AA 제품 규격들 중 하나인 규격 '순도 99.5% 이상, 수분 함량 1 % 이하'를 충족하는 AA를 경제적이고 높은 수율로 회수할 수 있는 압력스윙증류 공정의 구성과 운전 조건 및 방법을 제시하고자 한다.The present invention clearly identified the problems caused by thermal decomposition occurring in pressure swing distillation and at the same time derived ways to overcome them, and then developed DMF product specifications 'purity of 99.5% or more, moisture content' from DMF waste liquid including AA and DMF. A pressure swing distillation process that can recover DMF that satisfies ‘200 ppm or less’ and AA that satisfies ‘purity of 99.5% or more, moisture content of 1% or less’, which is also one of the AA product standards, at an economical and high yield. We would like to present the configuration and operating conditions and methods.

본 발명의 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법은, 물, 아세트산, 및 디메틸포름아미드를 포함하는 폐용제를 약진공 증류탑에 투입하여, 약진공 증류탑 탑정으로 물을 분리하고 약진공 증류탑 탑저로 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물 얻는 단계(S11); 상기 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물을 고진공 증류탑에 투입하여, 고진공 증류탑 탑정으로 디메틸포름아미드를 회수하고 고진공 증류탑 탑저로 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S12); 상기 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 상압 증류탑에 투입하여, 상압 증류탑 탑정으로 아세트산을 회수하고 상압 증류탑 탑저로 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S13); 및 상기 제 2 공비 조성에서 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 0.4 내지 0.9가 되도록 상기 상압 증류탑 탑저로 얻어지는 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물의 일부를 배출하고 나머지를 상기 고진공 증류탑 또는 상기 약진공 증류탑에 투입하여 순환시키는 단계(S14);를 포함하는 것을 특징으로 한다. The recovery method of acetic acid and dimethylformamide of the present invention involves adding waste solvents containing water, acetic acid, and dimethylformamide to a weak vacuum distillation column, separating water at the top of the weak vacuum distillation column, and acetic acid and acetic acid at the bottom of the weak vacuum distillation column. Obtaining a mixture containing dimethylformamide (S11); The mixture containing acetic acid and dimethylformamide is introduced into a high vacuum distillation tower, dimethylformamide is recovered at the top of the high vacuum distillation tower, and a mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a first azeotropic composition is added to the bottom of the high vacuum distillation tower. Obtaining step (S12); A mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having the first azeotropic composition is introduced into an atmospheric distillation column, acetic acid is recovered at the top of the atmospheric distillation column, and acetic acid, dimethylformamide, and acetic acid having a second azeotropic composition are added to the bottom of the atmospheric distillation column. and obtaining a mixture containing dimethylacetamide (S13); and acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a second azeotropic composition obtained from the bottom of the atmospheric distillation tower so that the ratio of dimethylformamide/(dimethylformamide + dimethylacetamide) in the second azeotropic composition is 0.4 to 0.9. A step (S14) of discharging a part of the mixture contained therein and circulating the remainder by inputting it into the high vacuum distillation column or the weak vacuum distillation column.

이하, 도 3을 참조하여 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIG. 3.

먼저, 물, 아세트산, 및 디메틸포름아미드를 포함하는 폐용제를 약진공 증류탑에 투입하여, 약진공 증류탑 탑정으로 물을 분리하고 약진공 증류탑 탑저로 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물 얻는다(S11).First, the waste solvent containing water, acetic acid, and dimethylformamide is introduced into a weak vacuum distillation tower, water is separated at the top of the weak vacuum distillation tower, and a mixture containing acetic acid and dimethylformamide is obtained at the bottom of the weak vacuum distillation tower (S11) .

본 발명의 처리대상인 폐용제는 물, 아세트산, 및 디메틸포름아미드를 포함하는 것으로, 3-메틸피리딘(3MP)을 더 포함할 수 있으며 예컨대 반도체와 디스플레이용 폴리이미드 필름 제조 시 발생하는 폐용제일 수 있다.The waste solvent to be treated in the present invention contains water, acetic acid, and dimethylformamide, and may further include 3-methylpyridine (3MP). For example, it may be a waste solvent generated during the manufacture of polyimide films for semiconductors and displays. .

단계 S11은 본 발명의 분리 대상인 카르복실산과 아미드 화합물 외 물질을 제거하는 단계일 수 있으며, 구체적으로 상기 단계 S12 이전에 물, 카르복실산, 및 아미드 화합물을 포함하는 폐용제를 증류탑에 투입하여, 증류탑 탑정으로 물과 3-메틸피리딘을 분리하고 증류탑 탑저로 카르복실산과 아미드 화합물을 포함하는 혼합물을 얻는 단계일 수 있다.Step S11 may be a step of removing substances other than carboxylic acid and amide compounds, which are the separation targets of the present invention. Specifically, before step S12, a waste solvent containing water, carboxylic acid, and amide compounds is added to the distillation tower, This may be a step of separating water and 3-methylpyridine at the top of the distillation tower and obtaining a mixture containing carboxylic acid and an amide compound at the bottom of the distillation tower.

이때 상기 약진공 증류탑의 탑저 압력은 700 torr 이하, 600 torr 이하, 또는 500 torr 이하일 수 있다. 고진공 증류탑과 마찬가지로, 약진공 증류탑 내에서 열분해로 생성되는 수분의 대부분은 탑정으로 올라가지만, 일부가 탑저 스트림으로 휩쓸려 나가서 고진공 증류탑 탑정으로 올라가 DMF의 수분 함량에 영향을 줄 수 있는데, 약진공 증류탑의 탑저 압력이 700 torr 이하 또는 상기 탑저 압력 범위 이하에서는 AA 20 %, DMF 80 %의 조성을 가지는 탑저 스트림의 온도가 150 ℃를 넘지 않기 때문에, 탑저 스트림에서의 수분 함량이 40 ppm 이하이고 이로 인한 고진공 증류탑 탑정 스트림인 DMF에서의 수분 함량 증가분은 50 ppm 이하이므로, 수분 규격 충족이 가능한 범위이다.At this time, the bottom pressure of the weak vacuum distillation column may be 700 torr or less, 600 torr or less, or 500 torr or less. Like the high vacuum distillation column, most of the moisture generated by thermal decomposition in the weak vacuum distillation column rises to the top of the column, but some is swept into the bottom stream and rises to the top of the high vacuum distillation column, which may affect the moisture content of DMF. When the bottom pressure is 700 torr or less or below the above bottom pressure range, the temperature of the bottom stream with a composition of 20% AA and 80% DMF does not exceed 150 ℃, so the moisture content in the bottom stream is 40 ppm or less, which results in a high vacuum distillation column. The increase in moisture content in DMF, the top stream, is less than 50 ppm, so it is within the range where it is possible to meet moisture standards.

다음으로, 상기 단계 S11에 의해 약진공 증류탑 탑저로 회수한 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물을 고진공 증류탑에 투입하여, 고진공 증류탑 탑정으로 디메틸포름아미드를 회수하고 고진공 증류탑 탑저로 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는다(S12).Next, the mixture containing acetic acid and dimethylformamide recovered at the bottom of the weak vacuum distillation column in step S11 is introduced into the high vacuum distillation column, dimethylformamide is recovered at the top of the high vacuum distillation column, and a mixture having a first azeotropic composition is used at the bottom of the high vacuum distillation column. A mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide is obtained (S12).

이때 상기 고진공 증류탑의 탑저 압력은 200 torr 이하, 150 torr 이하, 또는 100 torr 이하일 수 있다. 상기 범위의 압력 하의 공비 조성비가 상압 하에서의 공비 조성비와 충분한 차이를 나타내어 압력 스윙 증류에 의한 성분 분리를 가능케 한다. 하한은 특별히 한정되지 않으나, 공정의 효율성 및 경제성을 고려하여야 한다.At this time, the bottom pressure of the high vacuum distillation column may be 200 torr or less, 150 torr or less, or 100 torr or less. The azeotropic composition ratio under pressure in the above range is sufficiently different from the azeotropic composition ratio under normal pressure to enable component separation by pressure swing distillation. The lower limit is not particularly limited, but the efficiency and economic feasibility of the process should be considered.

상기 고진공 증류탑 탑정 회수물은 디메틸포름아미드에 대하여 순도 99.5 % 이상을 만족할 수 있다. 이와 함께, 상기 고진공 증류탑 탑정 회수물은 수분이 200 ppm 이하, 150 ppm 이하, 또는 100 ppm 이하일 수 있고, 상기 고진공 증류탑 탑정 회수물은 초산을 미포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 고진공 증류탑 탑정 회수물은 DMAc 함량이 0.5 wt% 미만, 0.3 wt% 미만, 또는 0.1 wt% 미만일 수 있다.The recovered product from the top of the high vacuum distillation tower may satisfy a purity of 99.5% or more with respect to dimethylformamide. In addition, the water recovered from the top of the high vacuum distillation tower may have a moisture content of 200 ppm or less, 150 ppm or less, or 100 ppm or less, and the water recovered from the top of the high vacuum distillation tower may not contain acetic acid. Additionally, the high vacuum distillation tower top recovery may have a DMAc content of less than 0.5 wt%, less than 0.3 wt%, or less than 0.1 wt%.

상기 고진공 증류탑 탑저로는 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는다. 아세트산, 디메틸포름아미드 및 디메틸아세트아미드를 모두 포함하는 공비 혼합물의 조성비는 도 1에 도시되어 있는 DMF와 AA 공비 혼합물의 그래프와 DMAc AA 공비 혼합물의 그래프로부터 산출 가능하다. 예를 들면, 100 torr에서 DMF와 AA 공비 혼합물의 아세트산 비율은 34 %이고 DMAc와 AA 공비 혼합물의 아세트산 비율은 28 %인데, DMF와 DMAc의 비율이 80:20 인 공비혼합물의 아세트산의 비율은 (34x80+28x20)/100 = 32.8 % 정도이다.At the bottom of the high vacuum distillation tower, a mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a first azeotropic composition is obtained. The composition ratio of the azeotrope containing all of acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide can be calculated from the graph of the DMF and AA azeotrope and the graph of the DMAc AA azeotrope shown in Figure 1. For example, at 100 torr, the acetic acid proportion of the DMF and AA azeotrope is 34% and the acetic acid proportion of the DMAc and AA azeotrope is 28%, and the acetic acid proportion of the DMF and DMAc azeotrope of 80:20 is ( 34x80+28x20)/100 = approximately 32.8%.

다음으로, 상기 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 상압 증류탑에 투입하여, 상압 증류탑 탑정으로 아세트산을 회수하고 상압 증류탑 탑저로 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는다(S13).Next, a mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having the first azeotropic composition is introduced into an atmospheric distillation column, acetic acid is recovered at the top of the atmospheric distillation column, and acetic acid and dimethyl having a second azeotropic composition are added to the bottom of the atmospheric distillation column. A mixture containing formamide and dimethylacetamide is obtained (S13).

이때 상기 상압 증류탑의 탑저 압력이 700 내지 1200 torr, 700 내지 1000 torr, 또는 700 내지 900 torr일 수 있다. 고진공 증류탑 다음에 위치한 상압 증류탑의 경우, 탑저 압력이 클수록 고진공 증류탑과의 압력차가 커지므로 초산과 디메틸포름아미드의 분리가 용이하지만, 탑저 압력이 1000 torr 또는 상기 범위를 초과하면, 도 2에서 보는 바와 같이 DMF의 끓는 점은 165 ℃, DMF와 AA의 공비 온도는 170 ℃ 를 넘어서면서 상압 대비 DMF의 열분해 속도가 2 배 이상 증가하여, 상압 증류탑 탑정으로 회수되는 아세트산의 수분 함량이 크게 증가하여 규격(1 % 이하) 충족이 어려울 수 있다.At this time, the bottom pressure of the atmospheric distillation column may be 700 to 1200 torr, 700 to 1000 torr, or 700 to 900 torr. In the case of the normal pressure distillation column located after the high vacuum distillation column, the larger the column bottom pressure, the larger the pressure difference with the high vacuum distillation column, making it easier to separate acetic acid and dimethylformamide. However, when the column bottom pressure exceeds 1000 torr or the above range, as shown in Figure 2 Likewise, the boiling point of DMF is 165 ℃, and the azeotropic temperature of DMF and AA exceeds 170 ℃, and the thermal decomposition rate of DMF increases more than twice compared to normal pressure, and the moisture content of acetic acid recovered at the top of the normal pressure distillation column increases significantly, meeting the standard ( 1% or less) may be difficult to meet.

상기 상압 증류탑 탑정 회수물은 아세트산에 대하여 순도 99.5 % 이상을 만족할 수 있고 디메틸포름아미드는 미포함인 것일 수 있으며, 수분 함량이 1 wt% 이하, 0.8 wt% 이하, 또는 0.6 wt% 이하일 수 있다.The atmospheric distillation tower top recovery may satisfy a purity of 99.5% or more with respect to acetic acid, may not contain dimethylformamide, and may have a moisture content of 1 wt% or less, 0.8 wt% or less, or 0.6 wt% or less.

상기 상압 증류탑의 탑저로는 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는다. 도 1에서 보는 바와 같이, 상압(760 torr)에서 DMF와 AA 공비 혼합물의 아세트산 비율은 26 %이고 DMAc와 AA 공비 혼합물의 아세트산 비율은 21 %인데, DMF와 DMAc의 비율이 80:20 인 공비혼합물의 아세트산의 비율은 (26x80+21x20)/100 = 25.0 % 정도이다.At the bottom of the atmospheric distillation column, a mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a second azeotropic composition is obtained. As shown in Figure 1, at normal pressure (760 torr), the acetic acid ratio of the azeotrope of DMF and AA is 26%, and the acetic acid ratio of the azeotrope of DMAc and AA is 21%, and the azeotrope of DMF and DMAc is 80:20. The proportion of acetic acid is about (26x80+21x20)/100 = 25.0%.

다음으로, 상기 제 2 공비 조성에서 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 0.4 내지 0.9가 되도록 상기 상압 증류탑 탑저로 얻어지는 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물의 일부를 배출하고(배출 스트림) 나머지를 상기 고진공 증류탑 또는 상기 약진공 증류탑에 투입하여(순환 스트림) 순환시킨다(S14).Next, acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacet having a second azeotropic composition obtained from the bottom of the atmospheric distillation column so that the ratio of dimethylformamide/(dimethylformamide + dimethylacetamide) in the second azeotropic composition is 0.4 to 0.9. A part of the mixture containing amide is discharged (discharge stream), and the remainder is circulated by inputting it into the high vacuum distillation column or the weak vacuum distillation column (circulating stream) (S14).

이는 상압 증류탑 탑저로 얻은 제 2 공비 조성을 가지는 혼합물의 일부를 상기 고진공 증류탑 또는 약진공 증류탑에 투입하여 재순환시키는 것이다. 따라서, 단계 S11 또는 S12에서 증류탑에 투입되는 피드와 함께 혼합되어 투입될 수 있다. 이때, 순환비율에 따라 제 2 공비 조성을 조절할 수 있는데 특히 상기 제 2 공비 조성에서 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 0.4 내지 0.9가 되도록 조절할 필요가 있다.This is to recycle a part of the mixture having the second azeotropic composition obtained from the bottom of the atmospheric distillation tower by putting it into the high vacuum distillation tower or the weak vacuum distillation tower. Therefore, it may be mixed with the feed introduced into the distillation column in step S11 or S12. At this time, the second azeotropic composition can be adjusted according to the circulation ratio. In particular, the ratio of dimethylformamide/(dimethylformamide + dimethylacetamide) in the second azeotropic composition needs to be adjusted to be 0.4 to 0.9.

디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 상기 범위 미만인 경우, 진공 증류탑 탑정으로 회수되는 DMF 중 DMAc 함량이 증가하여, DMF 순도 규격(99.5 % 이상)의 충족이 매우 어렵다. 반면, 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 상기 범위를 초과할 경우, 제 2 공비 조성을 가지는 상압 증류탑 탑저 스트림이 재순환되지 않고 배출되는 비율이 증가하여, DMF 폐액 제공 업체에서 요구하는 DMF 회수율 목표(90 % 이상)의 달성이 어렵다.If the ratio of dimethylformamide/(dimethylformamide + dimethylacetamide) is less than the above range, the DMAc content in the DMF recovered at the top of the vacuum distillation tower increases, making it very difficult to meet the DMF purity standard (99.5% or more). On the other hand, when the ratio of dimethylformamide / (dimethylformamide + dimethylacetamide) exceeds the above range, the ratio of the normal pressure distillation tower bottom stream with the second azeotropic composition being discharged without being recycled increases, so that the DMF waste solution provider It is difficult to achieve the required DMF recovery rate target (over 90%).

한편, 상압 증류탑과 약진공 증류탑의 경우, DMF와 같은 열민감 물질에 적합한 강제순환형 리보일러(Reboiler)를 구비할 수 있다. 이러한 설비는 상압 증류탑과 약진공 증류탑의 리보일링 구간에서 DMF가 열분해되면서 생성되는 수분이 탑정으로 올라 가지 못하고 탑저 스트림에 휩쓸려 나가는 비율을 줄일 수 있기 때문에, 강제순환형 리보일러 사용이 바람직하다.Meanwhile, in the case of an atmospheric distillation column and a weak vacuum distillation column, a forced circulation type reboiler suitable for heat-sensitive materials such as DMF can be provided. Since these facilities can reduce the rate at which moisture generated as DMF is thermally decomposed in the reboiling section of the normal pressure distillation tower and the weak vacuum distillation tower cannot rise to the top of the tower and are swept away to the bottom stream, it is preferable to use a forced circulation type reboiler.

한편, 순환 스트림을 전량 고진공 증류탑에 투입할 경우, 순환 스트림에 함유된 미량의 수분은 전량 고진공 증류탑의 탑정 스트림으로 가게 되어 있는데, 순환 스트림의 일부 또는 전부를 약진공 증류탑으로 투입할 경우, 순환 스트림에 함유된 미량의 수분이 고진공 증류탑 탑정으로 가는 비율을 줄 일 수 있다. 따라서 순환스트림의 일부 또는 전부를 약진공 증류탑에 투입하는 것이 DMF의 수분 함량 규격 충족을 위하여 바람직하다.On the other hand, when the entire circulating stream is input into the high vacuum distillation column, the trace amount of moisture contained in the circulating stream goes to the top stream of the high vacuum distillation column. However, when part or all of the circulating stream is input into the weak vacuum distillation column, the circulating stream It can reduce the rate at which a trace amount of moisture contained in goes to the top of the high vacuum distillation tower. Therefore, it is desirable to inject part or all of the circulating stream into a weak vacuum distillation column to meet the moisture content specifications of DMF.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

[실시예][Example]

제조예 1-1 내지 1-4: DMF의 열분해로 인한 DMAc 및 수분 생성 확인Preparation Examples 1-1 to 1-4: Confirmation of DMAc and moisture production due to thermal decomposition of DMF

회전 증발기의 Water Bath에 실리콘 오일을 채운 후, Bath 온도를 110 ℃로 유지한 상태에서, 혼합액 100 g(AA산 26 g, DMF 74 g)이 채워진 250 cc 둥근 플라스크를 회전형 증발기에 장착한 후, 60 rpm 조건에서 30분 간격으로 샘플 채취하여, 혼합액의 성분 변화를 분석하였다(제조예 1-1).After filling the water bath of the rotary evaporator with silicone oil, maintaining the bath temperature at 110 ℃, attach a 250 cc round flask filled with 100 g of mixed solution (26 g of AA acid, 74 g of DMF) to the rotary evaporator. , samples were collected at 30-minute intervals under 60 rpm conditions, and changes in the components of the mixed solution were analyzed (Preparation Example 1-1).

동일한 실험을 Bath 온도 120 ℃(제조예 1-2), 135 ℃(제조예 1-3), 및 150 ℃(제조예 1-4)에서 반복 수행하였으며, 그 결과는 도 4와 같다. 온도가 상승함에 따라 DMAc의 비율이 급격히 상승하는 것을 알 수 있다.The same experiment was repeated at bath temperatures of 120°C (Preparation Example 1-2), 135°C (Preparation Example 1-3), and 150°C (Preparation Example 1-4), and the results are shown in FIG. 4. It can be seen that the ratio of DMAc increases rapidly as the temperature increases.

제조예 2-1: DMF 폐액으로부터 물과 3-메틸피리딘(3MP) 제거Preparation Example 2-1: Removal of water and 3-methylpyridine (3MP) from DMF waste solution

컬럼 내경 25 mm, 이론단수 45 단, 5 리터 가열 플라스크를 가진 미국 B/R社 9600 Packed Column을, 도 5와 같이 구성하여, DMF 폐액으로부터 물과 3MP를 제거하는 연속 증류 실험을 수행하였다.A 9600 Packed Column from B/R, USA, with a column inner diameter of 25 mm, number of theoretical plates, 45 stages, and a 5 liter heating flask was configured as shown in Figure 5, and a continuous distillation experiment was performed to remove water and 3MP from DMF waste liquid.

실제 DMF 폐액(수분 17.5 %, AA 15.8 %, DMF 64.8 %, 3MP 1.8 %, DMAc 0.1 %)을 500 cc/h의 유량으로 증류 장치의 T2 위치에 투입하였으며, 압력은 450 torr, 환류비(Reflux Ratio)는 4로 고정한 상태에서 탑저로 배출되는 스트림(無水 AA-DMF 혼합물)에서의 3MP 함량이 500 ppm 정도에서 유지되도록 히팅맨틀의 부하를 조절하였다.Actual DMF waste liquid (moisture 17.5%, AA 15.8%, DMF 64.8%, 3MP 1.8%, DMAc 0.1%) was introduced into the T2 position of the distillation device at a flow rate of 500 cc/h, the pressure was 450 torr, and the reflux ratio was ) was fixed at 4, and the load on the heating mantle was adjusted so that the 3MP content in the stream (water-free AA-DMF mixture) discharged to the bottom of the tower was maintained at about 500 ppm.

DMF 폐액의 투입 개시 시점으로부터 25 시간 경과 시점에 연속 증류 장치는 정상상태에 도달하였고 이때 탑정으로 약 100 cc/h 의 3MP 폐수가 지속적으로 배출되었고 탑저 온도(T5)는 150 ℃, 탑저로는 약 400 cc/h의 수분 30 ppm 및 AA-DMF 혼합물(AA 19.1 %, DMF 80.1 %, 3MP 500 ppm, DMAc 0.7 %)이 안정적으로 얻어졌다.At 25 hours from the start of the injection of DMF waste liquid, the continuous distillation device reached a steady state. At this time, approximately 100 cc/h of 3MP wastewater was continuously discharged from the top of the tower, the tower bottom temperature (T5) was 150 ℃, and the tower bottom was about 400 cc/h of moisture 30 ppm and AA-DMF mixture (AA 19.1 %, DMF 80.1 %, 3MP 500 ppm, DMAc 0.7 %) were stably obtained.

제조예 2-2: DMF 폐액으로부터 물과 3-메틸피리딘(3MP) 제거Preparation Example 2-2: Removal of water and 3-methylpyridine (3MP) from DMF waste solution

상기 제조예 2-1과 동일한 방법으로 운전하되, 증류 장치의 진공 펌프를 끄고 상압으로 조건을 변경하여 운전하였다. 압력 변경 후 10 시간 경과 시점에서 정상 상태에 도달하였고 이때 탑저 온도(T5)는 160 ℃, 탑저로 약 400 cc/h의 수분 60 ppm 및 AA-DMF 혼합물(AA 18.8 %, DMF 79.6 %, 3MP 500 ppm, DMAc 1.5 %)이 안정적으로 얻어졌다. 이를 통해 증류 실험 장치의 탑저 온도가 높아지면, 탑저 스트림에서의 DMAc 함량과 수분 함량 모두 증가하는 경향을 확인하였다.It was operated in the same manner as Preparation Example 2-1, except that the vacuum pump of the distillation apparatus was turned off and the conditions were changed to normal pressure. A steady state was reached 10 hours after the pressure change. At this time, the temperature at the bottom of the tower (T5) was 160 ℃, about 400 cc/h of moisture at the bottom of the tower was 60 ppm, and the AA-DMF mixture (AA 18.8%, DMF 79.6%, 3MP 500 ppm, DMAc 1.5%) was reliably obtained. Through this, it was confirmed that as the bottom temperature of the distillation experiment device increases, both the DMAc content and the moisture content in the bottom stream tend to increase.

제조예 3: 진공과 상압 연계 증류 실험으로 DMF와 AA 회수Preparation Example 3: Recovery of DMF and AA through vacuum and normal pressure coupled distillation experiment

컬럼 내경 25 mm, 이론단수 45 단, 5 리터 가열 플라스크를 가진 미국 B/R社 9600 Packed Column 2 세트를, 도 6과 같이 구성하여, 무수 AA-DMF 혼합물로부터 DMF와 AA를 각각 회수하는 압력 스윙 증류 실험을 수행하였다.Pressure swing to recover DMF and AA from an anhydrous AA-DMF mixture, respectively, by constructing two sets of 9600 Packed Columns of the US company B/R with a column inner diameter of 25 mm, number of theoretical plates, 45 stages, and a 5 liter heating flask as shown in Figure 6. Distillation experiments were performed.

상기 제조예 2-1에서 탑저 스트림으로 얻어진 수분 30 ppm 및 AA-DMF 혼합물(수분 30 ppm, AA 19.1 %, DMF 80.1 %, 3MP 500 ppm, DMAc 0.7 %)을 180 cc/h 의 유량으로 진공 증류 장치의 T3 위치에 투입하였으며, 진공은 100 torr, 환류비(Reflux Ratio)를 3으로 고정한 상태에서 탑정으로 배출되는 DMF 스트림에 AA가 포함되지 않는 범위에서, 탑저로 배출되는 스트림(진공 공비 혼합물)에서의 AA 함량이 가능한 높게 유지되도록 히팅맨틀의 부하를 조절하였다.Vacuum distillation of 30 ppm moisture and AA-DMF mixture (30 ppm moisture, 19.1 % AA, 80.1 % DMF, 500 ppm 3MP, 0.7 % DMAc) obtained as the bottom stream in Preparation Example 2-1 at a flow rate of 180 cc/h. It was put into the T3 position of the device, and the vacuum was set at 100 torr and the Reflux Ratio was fixed at 3. As long as the DMF stream discharged from the top does not contain AA, the stream discharged from the bottom (vacuum azeotrope) The load on the heating mantle was adjusted to keep the AA content as high as possible.

진공 증류 장치의 탑저로 배출되는 진공 공비 혼합물을 상압 증류 장치의 T2 위치에 투입하였으며, 환류비(Reflux Ratio)를 8로 고정한 상태에서 탑저로 배출되는 스트림(상압 공비 혼합물)에서의 AA 함량이 가능한 낮게 유지되도록 히팅맨틀의 부하를 조절하였다.The vacuum azeotrope discharged from the bottom of the vacuum distillation device was introduced into the T2 position of the atmospheric distillation device, and the AA content in the stream discharged from the bottom of the column (atmospheric pressure azeotrope) was kept as low as possible while the Reflux Ratio was fixed at 8. The load on the heating mantle was adjusted to maintain.

실시예 1: DMF/(DMF+DMAc)에 따른 회수율 및 순도 변화Example 1: Change in recovery rate and purity according to DMF/(DMF+DMAc)

상기 제조예 3에 따른 상압 증류 장치의 탑저 스트림(상압 공비 혼합물) 중, 260 cc/h를 진공 증류 장치의 T3 위치로 순환되도록 하고 나머지는 배출 스트림으로 배출하였다. Of the bottom stream (atmospheric pressure azeotrope) of the atmospheric distillation apparatus according to Preparation Example 3, 260 cc/h was circulated to the T3 position of the vacuum distillation apparatus, and the remainder was discharged as an exhaust stream.

실험 개시 시점부터 20 시간 경과 후, 상압 공비 혼합물에서의 DMF/(DMF+ DMAc)=0.84, 배출 스트림의 발생량은 30 cc/h에서 안정화 되었으며, 진공증류 장치의 탑정 온도(T1)는 89 ℃로 안정화되면서 탑정으로 순도 규격을 충족하는 DMF가 125 cc/h의 유속으로 회수되었으며, DMF의 회수율은 약 86 % 였다. 한편, 상압 증류 장치의 탑정 온도(T1)는 114 ℃로 안정화되면서 탑정으로 DMF 포함 없이 수분만 포함되고 순도 규격을 충족하는 AA가 25 cc/h의 유속으로 회수되었다.After 20 hours from the start of the experiment, DMF/(DMF+ DMAc)=0.84 in the normal pressure azeotrope, the amount of discharge stream was stabilized at 30 cc/h, and the top temperature (T1) of the vacuum distillation device was stabilized at 89 ℃. As a result, DMF that met the purity standards was recovered at the top of the tower at a flow rate of 125 cc/h, and the recovery rate of DMF was about 86%. Meanwhile, the top temperature (T1) of the atmospheric distillation device was stabilized at 114°C, and AA, which contained only water and did not contain DMF and met the purity standard, was recovered at a flow rate of 25 cc/h.

실시예 2: DMF/(DMF+DMAc)에 따른 회수율 및 순도 변화Example 2: Change in recovery rate and purity according to DMF/(DMF+DMAc)

상기 제조예 3에 따른 상압 증류 장치의 탑저 스트림(상압 공비 혼합물) 중, 진공 증류 장치의 T3 위치로의 순환량을 310 cc/h로 조정하고 나머지는 배출 스트림으로 배출하였다. Of the bottom stream (atmospheric pressure azeotrope) of the atmospheric distillation apparatus according to Preparation Example 3, the circulation amount to the T3 position of the vacuum distillation apparatus was adjusted to 310 cc/h, and the remainder was discharged as an exhaust stream.

순환량 조정 시점부터 17 시간 경과 후, 상압 공비 혼합물에서의 DMF/(DMF+ DMAc=0.74, 배출 스트림의 발생량은 20 cc/h에서 안정화 되었으며, 진공증류 장치의 탑정 온도(T1)는 89 ℃로 계속 안정화되면서, 탑정으로 순도 규격을 충족하는 DMF가 130 cc/h의 유속으로 회수되었으며, DMF의 회수율은 약 91 % 였다. 한편, 상압 증류 장치의 탑정 온도(T1)는 계속 114 ℃로 안정화되면서 탑정으로는 DMF 포함 없이 수분만 포함되고 순도 규격을 충족하는 AA가 30 cc/h의 유속으로 회수되었다.After 17 hours from the time of circulation amount adjustment, DMF/(DMF+ DMAc=0.74 in the normal pressure azeotropic mixture, the amount of discharged stream was stabilized at 20 cc/h, and the top temperature (T1) of the vacuum distillation device continued to stabilize at 89 ℃. As a result, DMF that meets the purity standard was recovered at a flow rate of 130 cc/h to the top of the tower, and the recovery rate of DMF was about 91%. Meanwhile, the top temperature (T1) of the atmospheric distillation device continued to stabilize at 114 ℃ and was recovered to the top of the tower. AA, which contained only water and did not contain DMF and met the purity standard, was recovered at a flow rate of 30 cc/h.

실시예 3: DMF/(DMF+DMAc)에 따른 회수율 및 순도 변화Example 3: Change in recovery rate and purity according to DMF/(DMF+DMAc)

상기 제조예 3에 따른 상압 증류 장치의 탑저 스트림(상압 공비 혼합물) 중, 진공 증류 장치의 T3 위치로의 순환량을 330 cc/h로 조정하고 나머지는 배출 스트림으로 배출하였다. Of the bottom stream (atmospheric pressure azeotrope) of the atmospheric distillation apparatus according to Preparation Example 3, the circulation amount to the T3 position of the vacuum distillation apparatus was adjusted to 330 cc/h, and the remainder was discharged as an exhaust stream.

순환량 조정 시점부터 15 시간 경과 후, 상압 공비 혼합물에서의 DMF/(DMF+ DMAc=0.60, 배출 스트림의 발생량은 10 cc/h에서 안정화 되었으며, 진공증류 장치의 탑정 온도(T1)는 89 ℃로 계속 안정화되면서 탑정으로 순도 규격을 충족하는 DMF가 140 cc/h의 유속으로 회수되었으며, DMF의 회수율은 약 95 % 였다. 한편, 상압 증류 장치의 탑정 온도(T1)는 계속 115 ℃로 안정화되면서 탑정으로는 DMF 포함 없이 수분만 포함되고 순도 규격을 충족하는 AA가 30 cc/h의 유속으로 회수되었다.After 15 hours from the time of circulation amount adjustment, DMF/(DMF+ DMAc=0.60 in the normal pressure azeotropic mixture, the amount of discharged stream was stabilized at 10 cc/h, and the top temperature (T1) of the vacuum distillation device continued to stabilize at 89 ℃. DMF meeting the purity standards was recovered at the top of the tower at a flow rate of 140 cc/h, and the recovery rate of DMF was about 95%. Meanwhile, the top temperature (T1) of the atmospheric distillation device continued to stabilize at 115 ℃ and AA containing only water without DMF and meeting the purity standard was recovered at a flow rate of 30 cc/h.

실시예 4: DMF/(DMF+DMAc)에 따른 회수율 및 순도 변화Example 4: Change in recovery rate and purity according to DMF/(DMF+DMAc)

상기 제조예 3에 따른 상압 증류 장치의 탑저 스트림(상압 공비 혼합물) 중, 진공 증류 장치의 T3 위치로의 순환량을 350 cc/h로 조정하고 나머지는 배출 스트림으로 배출하였다. Of the bottom stream (atmospheric pressure azeotrope) of the atmospheric distillation apparatus according to Preparation Example 3, the circulation amount to the T3 position of the vacuum distillation apparatus was adjusted to 350 cc/h, and the remainder was discharged as an exhaust stream.

순환량 조정 시점부터 18 시간 경과 후, 상압 공비 혼합물에서의 DMF/(DMF+ DMAc=0.39, 배출 스트림의 발생량은 10 cc/h 미만에서 안정화 되었으며, 진공증류 장치의 탑정 온도(T1)는 89 ℃로 계속 안정화되었으나, 탑정으로 DMAc 함량이 증가하여 순도 규격을 미충족하는 DMF가 140 cc/h의 유속으로 회수되었으며, DMF의 회수율은 약 97 % 였다. 한편, 상압 증류 장치의 탑정 온도(T1)는 115 ℃에서 계속 안정화되면서, 탑정으로는 DMF 포함 없이 수분만 포함된 AA가 30 cc/h의 유속으로 회수되었다.After 18 hours from the time of circulation amount adjustment, DMF/(DMF+ DMAc=0.39 in the normal pressure azeotropic mixture, the amount of discharged stream was stabilized at less than 10 cc/h, and the top temperature (T1) of the vacuum distillation device continued at 89 ℃. Although stabilized, DMF that did not meet the purity standard due to the increase in DMAc content at the top was recovered at a flow rate of 140 cc/h, and the recovery rate of DMF was about 97%. Meanwhile, the top temperature (T1) of the atmospheric distillation device was 115 ℃. As it continued to stabilize, AA containing only water and no DMF was recovered at a flow rate of 30 cc/h at the top.

상기 실시예 1 내지 4에 따른 상압 공비 혼합물에서의 DMF/(DMF+DMAc)에 따른 DMF 중 DMAc 함량, DMF 회수율, AA 중 DMF 함량은 표 2와 같다.The DMAc content in DMF, DMF recovery rate, and DMF content in AA according to DMF/(DMF+DMAc) in the normal pressure azeotropic mixtures according to Examples 1 to 4 are shown in Table 2.

순환량Circulating amount DMF/(DMF+DMAc)DMF/(DMF+DMAc) DMF 중
DMAc 함량
During DMF
DMAc content
DMF
회수율
DMF
recovery rate
AA 중
DMF 함량
Among AA
DMF content
실시예 1Example 1 260 cc/h260 cc/h 0.840.84 0.1% 미만Less than 0.1% 86 %86% 미검출Not detected 실시예 2Example 2 310 cc/h310 cc/h 0.740.74 0.1 %0.1% 91 %91% 미검출Not detected 실시예 3Example 3 330 cc/h330 cc/h 0.600.60 0.3 %0.3% 95 %95% 미검출Not detected 실시예 4Example 4 350 cc/h350 cc/h 0.390.39 0.5 %0.5% 97 %97% 미검출Not detected

이를 통해 상압 공비 혼합물에서의 DMF/(DMF+DMAc)의 비율이 낮으면, DMF의 회수율이 높아지는 장점이 있지만, DMAc의 함량이 증가하는 단점이 있고, 특히 DMF/(DMF+DMAc)의 비율이 0.4 미만으로 낮아질 경우, DMF 제품의 규격(순도 99.5 % 이상)을 미충족하였다.Through this, if the ratio of DMF/(DMF+DMAc) in the normal pressure azeotrope is low, there is an advantage of increasing the recovery rate of DMF, but there is a disadvantage of increasing the content of DMAc, especially when the ratio of DMF/(DMF+DMAc) is lowered. If it falls below 0.4, the DMF product specifications (purity of 99.5% or higher) are not met.

실시예 5: DMF/(DMF+DMAc)의 비율에 따른 DMF 회수율 예측Example 5: Prediction of DMF recovery rate according to the ratio of DMF/(DMF+DMAc)

도 3과 같은 DMF폐액으로부터의 아세트산과 디메틸포름아미드 회수 공정을 모델링한 후, DMF 열분해반응 속도를 반영하여 DMF 수율 예측 계산 Tool을 마이크로소프트 엑셀로 만들었으며, 이의 형태는 도 7에서 보는 바와 같다. 그리고 이 Tool을 사용하여 DMF/(DMF+DMAc)의 비율에 따른 DMF 회수율을 산출하였으며, 그 결과는 도 8과 같다.After modeling the acetic acid and dimethylformamide recovery process from DMF waste liquid as shown in Figure 3, a DMF yield prediction calculation tool was created in Microsoft Excel by reflecting the DMF thermal decomposition reaction rate, and its form is as shown in Figure 7. And using this tool, the DMF recovery rate was calculated according to the ratio of DMF/(DMF+DMAc), and the results are shown in Figure 8.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. Of course it is possible. Accordingly, the scope of the present invention should not be construed as limited to the above embodiments, but should be determined by the claims described below as well as equivalents to these claims.

Claims (9)

물, 아세트산, 및 디메틸포름아미드를 포함하는 폐용제를 약진공 증류탑에 투입하여, 약진공 증류탑 탑정으로 물을 분리하고 약진공 증류탑 탑저로 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물 얻는 단계(S11);
상기 아세트산과 디메틸포름아미드를 포함하는 혼합물을 고진공 증류탑에 투입하여, 고진공 증류탑 탑정으로 디메틸포름아미드를 회수하고 고진공 증류탑 탑저로 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S12);
상기 제 1 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 상압 증류탑에 투입하여, 상압 증류탑 탑정으로 아세트산을 회수하고 상압 증류탑 탑저로 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물을 얻는 단계(S13); 및
상기 제 2 공비 조성에서 디메틸포름아미드/(디메틸포름아미드+디메틸아세트아미드)의 비율이 0.4 내지 0.9가 되도록 상기 상압 증류탑 탑저로 얻어지는 제 2 공비 조성을 가지는 아세트산, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드를 포함하는 혼합물의 일부를 배출하고 나머지를 상기 고진공 증류탑 또는 상기 약진공 증류탑에 투입하여 순환시키는 단계(S14);를 포함하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.
Injecting a waste solvent containing water, acetic acid, and dimethylformamide into a weak vacuum distillation tower, separating water at the top of the weak vacuum distillation tower, and obtaining a mixture containing acetic acid and dimethylformamide at the bottom of the weak vacuum distillation tower (S11);
The mixture containing acetic acid and dimethylformamide is introduced into a high vacuum distillation tower, dimethylformamide is recovered at the top of the high vacuum distillation tower, and a mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a first azeotropic composition is added to the bottom of the high vacuum distillation tower. Obtaining step (S12);
A mixture containing acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having the first azeotropic composition is introduced into an atmospheric distillation column, acetic acid is recovered at the top of the atmospheric distillation column, and acetic acid, dimethylformamide, and acetic acid having a second azeotropic composition are added to the bottom of the atmospheric distillation column. and obtaining a mixture containing dimethylacetamide (S13); and
Acetic acid, dimethylformamide, and dimethylacetamide having a second azeotropic composition obtained from the bottom of the atmospheric distillation tower so that the ratio of dimethylformamide / (dimethylformamide + dimethylacetamide) in the second azeotropic composition is 0.4 to 0.9. A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, comprising a step (S14) of discharging a part of the mixture and circulating the remainder in the high vacuum distillation column or the weak vacuum distillation column.
청구항 1에 있어서,
상기 폐용제는 3-메틸피리딘을 포함하는 것을 특징으로 하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.
In claim 1,
A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, wherein the spent solvent contains 3-methylpyridine.
청구항 1에 있어서,
상기 약진공 증류탑의 탑저 압력이 700 torr 이하인 것을 특징으로 하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.
In claim 1,
A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, characterized in that the bottom pressure of the weak vacuum distillation column is 700 torr or less.
청구항 1에 있어서,
상기 고진공 증류탑의 탑저 압력이 200 torr 이하인 것을 특징으로 하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.
In claim 1,
A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, characterized in that the bottom pressure of the high vacuum distillation column is 200 torr or less.
청구항 1에 있어서,
상기 상압 증류탑의 탑저 압력이 700 내지 1200 torr인 것을 특징으로 하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.
In claim 1,
A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, characterized in that the bottom pressure of the atmospheric distillation column is 700 to 1200 torr.
청구항 1에 있어서,
상기 고진공 증류탑 탑정 회수물은 디메틸포름아미드에 대하여 순도 99.5 % 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.
In claim 1,
A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, characterized in that the recovered product from the top of the high vacuum distillation column satisfies a purity of 99.5% or more with respect to dimethylformamide.
청구항 1에 있어서,
상기 상압 증류탑 탑정 회수물은 아세트산에 대하여 순도 99.5 % 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.
In claim 1,
A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, characterized in that the recovered product from the top of the atmospheric distillation column satisfies a purity of 99.5% or more with respect to acetic acid.
청구항 1에 있어서,
상기 약진공 증류탑은 강제순환형 리보일러를 구비하는 것을 특징으로 하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.
In claim 1,
A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, characterized in that the weak vacuum distillation column is equipped with a forced circulation type reboiler.
청구항 1에 있어서,
상기 상압 증류탑은 강제순환형 리보일러를 구비하는 것을 특징으로 하는, 아세트산과 디메틸포름아미드의 회수 방법.

In claim 1,
A method for recovering acetic acid and dimethylformamide, characterized in that the atmospheric distillation column is equipped with a forced circulation type reboiler.

KR1020220053969A 2022-05-02 2022-05-02 The methods for recovering acetic acid and dimethylformamide by using pressure swing distillation KR20230154507A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220053969A KR20230154507A (en) 2022-05-02 2022-05-02 The methods for recovering acetic acid and dimethylformamide by using pressure swing distillation
PCT/KR2023/004626 WO2023214694A1 (en) 2022-05-02 2023-04-05 Method for recovering acetic acid and dimethylformamide using pressure swing distillation
TW112116118A TW202344493A (en) 2022-05-02 2023-04-28 The methods for recovering acetic acid and dimethylformamide by using pressure swing distillation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220053969A KR20230154507A (en) 2022-05-02 2022-05-02 The methods for recovering acetic acid and dimethylformamide by using pressure swing distillation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230154507A true KR20230154507A (en) 2023-11-09

Family

ID=88646637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220053969A KR20230154507A (en) 2022-05-02 2022-05-02 The methods for recovering acetic acid and dimethylformamide by using pressure swing distillation

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR20230154507A (en)
TW (1) TW202344493A (en)
WO (1) WO2023214694A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002363150A (en) 2001-06-01 2002-12-18 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Method and apparatus for separating acetic acid and dimethylformamide by distillation
KR20100130219A (en) 2008-03-20 2010-12-10 테이트 앤드 라일 테크놀러지 리미티드 Removal of acids from tertiary amide solvents

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002348270A (en) * 2001-05-28 2002-12-04 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Method for separating carboxylic acid and dimethyl amide by distillation and apparatus therefor
JP4271423B2 (en) * 2002-10-29 2009-06-03 株式会社カネカ Method and apparatus for separating dimethylamide compound and carboxylic acid by distillation
JP2005060241A (en) * 2003-08-12 2005-03-10 Kaneka Corp Method for purifying solvent and apparatus used therefor
WO2022019507A1 (en) * 2020-07-24 2022-01-27 한국석유공업 주식회사 Method for recovering carboxylic acids and amide compounds by using pressure swing distillation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002363150A (en) 2001-06-01 2002-12-18 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Method and apparatus for separating acetic acid and dimethylformamide by distillation
KR20100130219A (en) 2008-03-20 2010-12-10 테이트 앤드 라일 테크놀러지 리미티드 Removal of acids from tertiary amide solvents

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023214694A1 (en) 2023-11-09
TW202344493A (en) 2023-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100690034B1 (en) Method for production of acrylic acid
EP2550247B1 (en) Purification method of 2,3,3,3-tetrafluoropropene
AU2015203733B2 (en) Method for recycling methanol in the process of preparing dimethyl oxalate from synthesis gas
US4349416A (en) Process and device for the separation of mixtures which form an azeotrope
US8524047B2 (en) Method of dehydrating tolylenediamine and dehydrator
KR100733400B1 (en) Azeotropic Distillation Process for Separating Acetic Acid, Methyl Acetate and Water
KR20230154507A (en) The methods for recovering acetic acid and dimethylformamide by using pressure swing distillation
EP3954674A1 (en) Azeotropic or azeotropic-like composition comprising hydrogen fluoride and 1,1,2-trifluoroethane, 1-chloro-2,2-difluoroethane, or 1,2-dichloro-1-fluoroethane
US20170247313A1 (en) Breaking a Methanol/Methyl Methacrylate Azeotrope Using Pressure Swing Distillation
KR101984280B1 (en) Preparation method of (meth)acrylic acid
EP0509449B1 (en) Azeotropic mixture of hydrogen fluoride and 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane and process for purification of 1,1,1-trifluoro-2-chloroethane
EP3793985B1 (en) Process for preparing dioxolane
KR102080287B1 (en) Process for continuous recovering (meth)acrylic acid
KR20140145885A (en) Method For Preparing Polycarbonate
JPS6232182B2 (en)
EP2409971B1 (en) Method for separating hexafluoropropylene oxide from hexafluoropropylene
KR19980042222A (en) Production Method of Ethylamines
EP0778254A1 (en) Process for producing pentafluoroethane
US6494996B2 (en) Process for removing water from aqueous methanol
KR101628287B1 (en) Process for continuous recovering (meth)acrylic acid and apparatus for the process
JP4658104B2 (en) Acrylic acid production method
KR20160032994A (en) Process for recovering (meth)acrylic acid and apparatus for the process
KR101842095B1 (en) Process and apparatus for refining acetic acid
BERG et al. The separation of isopropyl ether from methyl ethyl ketone by extractive distillation
KR101828000B1 (en) Process for recovering (meth)acrylic acid and apparatus for the process

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal