KR20240026766A - Method for purifying vinyl acetate - Google Patents

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KR20240026766A
KR20240026766A KR1020220105037A KR20220105037A KR20240026766A KR 20240026766 A KR20240026766 A KR 20240026766A KR 1020220105037 A KR1020220105037 A KR 1020220105037A KR 20220105037 A KR20220105037 A KR 20220105037A KR 20240026766 A KR20240026766 A KR 20240026766A
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vinyl acetate
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김동민
이동준
김미경
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 (S1) 비닐 아세테이트 단량체(vinyl acetate monomer, VAM) 및 메탄올을 포함하는 반응 혼합물을 선분리탑에 공급하여 비닐 아세테이트 단량체를 포함하는 상부 스트림을 얻는 단계, (S2) 상기 선분리탑의 상부 스트림과 물을 단량체 회수탑에 공급하여 비닐 아세테이트 단량체가 풍부한 상부 스트림과 메탄올을 포함하는 하부 스트림으로 분리하는 단계, (S3) 상기 단량체 회수탑의 상부 스트림을 응축한 후 디켄터에서 유기상인 비닐 아세테이트 단량체-풍부층과 물의 수층으로 분리하는 단계, 및 (S4) 상기 디켄터에서 분리된 유기상을 단량체 정제탑으로 공급하여 하부에서 정제된 비닐 아세테이트 단량체를 수득하는 단계를 포함하는 비닐 아세테이트의 정제 방법을 제공한다.The present invention provides a step of (S1) supplying a reaction mixture containing vinyl acetate monomer (VAM) and methanol to a pre-separation tower to obtain a top stream containing vinyl acetate monomer, (S2) supplying a reaction mixture containing vinyl acetate monomer (VAM) and methanol to a pre-separation tower. Supplying the upper stream and water to a monomer recovery tower to separate them into an upper stream rich in vinyl acetate monomer and a lower stream containing methanol, (S3) condensing the upper stream of the monomer recovery tower and then producing vinyl acetate as an organic phase in a decanter. Providing a method for purifying vinyl acetate comprising the steps of separating a monomer-rich layer and an aqueous layer of water, and (S4) supplying the organic phase separated in the decanter to a monomer purification tower to obtain purified vinyl acetate monomer at the bottom. do.

Description

비닐 아세테이트의 정제 방법{METHOD FOR PURIFYING VINYL ACETATE}Method for purifying vinyl acetate {METHOD FOR PURIFYING VINYL ACETATE}

본 발명은 비닐 아세테이트의 정제 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에틸렌 비닐 알코올의 제조 공정에서 발생하는 미반응 비닐 아세테이트 단량체를 고순도로 회수하는 정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying vinyl acetate, and more specifically, to a method for recovering unreacted vinyl acetate monomers generated in the production process of ethylene vinyl alcohol with high purity.

에틸렌 비닐 알코올(ethylene vinyl alcohol, EVOH)은 가스 차단성, 내화학성, 기계적 강도 등의 특성이 우수하여 금속, 종이, 목재 등을 보호하기 위한 피복 재료, 식품 등의 포장 재료로서 널리 사용되고 있다.Ethylene vinyl alcohol (EVOH) has excellent properties such as gas barrier properties, chemical resistance, and mechanical strength, and is widely used as a coating material to protect metal, paper, wood, etc., and as a packaging material for food.

이러한 EVOH는 일반적으로 에틸렌 단량체 및 비닐 아세테이트 단량체(vinyl acetate monomer, VAM)의 공중합에 의해 얻어진 폴리에틸렌 비닐 아세테이트를 메탄올과 같은 알코올계 용매 중에서 가수분해하여 제조될 수 있다. 상기 공중합에서 단량체들의 상당량은 미반응 물질로 남게 되어, 사용된 용매와 함께 EVOH 반응기에서 분리되어야 한다.Such EVOH can be generally produced by hydrolyzing polyethylene vinyl acetate obtained by copolymerization of ethylene monomer and vinyl acetate monomer (VAM) in an alcohol-based solvent such as methanol. In this copolymerization, a significant amount of the monomers remain unreacted and must be separated in the EVOH reactor along with the solvent used.

일반적으로 EVOH 제조 공정에서 공중합 용액으로부터 미반응된 비닐 아세테이트 단량체의 회수에는 기상의 메탄올을 이용한 증류 방법이 사용되고 있다. 예컨대, 국내 등록특허 10-0508071호에서는 증류탑의 상부에는 공중합후 용액을 도입하고 그 하부에는 기상 메탄올을 도입하여, 상기 증류탑의 하부에서 비점이 높은 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(b.p 약 171℃)의 용액을 회수하고, 상부로부터 미반응 비닐 아세테이트 단량체 및 기상 메탄올을 함께 회수하는 과정을 개시하고 있다.Generally, in the EVOH production process, a distillation method using gaseous methanol is used to recover unreacted vinyl acetate monomer from the copolymerization solution. For example, in Domestic Patent No. 10-0508071, a post-copolymerization solution is introduced into the upper part of the distillation tower and gaseous methanol is introduced into the lower part, so that ethylene-vinyl acetate copolymer (b.p. about 171°C) with a high boiling point is formed at the lower part of the distillation tower. The process of recovering the solution and recovering unreacted vinyl acetate monomer and gaseous methanol together from the top is disclosed.

상기 증류탑의 상부에서 회수된 비닐 아세테이트 단량체는 다량의 메탄올을 포함하고 있으므로 이를 분리하는 과정이 필요하다. 상기 비닐 아세테이트 단량체(b.p 약 73℃)과 메탄올(b.p 약 65℃)은 공비 조성(azeotropic composition)을 이루며, 상기 공비 조성으로부터 비닐 아세테이트 단량체의 분리는 물을 투입하여 비닐 아세테이트 단량체와 물 사이에 발생하는 액-액 상평형을 이용한 증류 방법으로 수행되고 있다. 예컨대, 비닐 아세테이트 단량체 및 메탄올의 공비 혼합물이 도입된 증류탑에 물을 투입하는 경우, 물로 인해 비닐 아세테이트 단량체-메탄올의 공비가 깨지면서 상기 증류탑의 상부에서 비닐 아세테이트 단량체가 다수 포함된(VAM-rich) 스트림이 배출되고, 하부에서는 메탄올 및 물이 혼합된 스트림이 배출된다. Since the vinyl acetate monomer recovered from the top of the distillation column contains a large amount of methanol, a process of separating it is necessary. The vinyl acetate monomer (b.p. about 73°C) and methanol (b.p. about 65°C) form an azeotropic composition, and the separation of the vinyl acetate monomer from the azeotropic composition occurs between the vinyl acetate monomer and water by adding water. It is performed using a distillation method using liquid-liquid phase equilibrium. For example, when water is introduced into a distillation tower containing an azeotropic mixture of vinyl acetate monomer and methanol, the azeotrope of vinyl acetate monomer-methanol is broken by the water, resulting in a (VAM-rich) stream containing a large number of vinyl acetate monomers at the top of the distillation tower. is discharged, and a mixed stream of methanol and water is discharged from the bottom.

이후 증류탑의 하부로 배출된 메탄올 및 물은 증류에 의해 서로 분리되는데, 피드 내 메탄올의 함량이 높은 경우 메탄올을 분리하는데 많은 에너지가 소모되는 문제가 있다.Thereafter, the methanol and water discharged to the bottom of the distillation tower are separated from each other by distillation, but when the content of methanol in the feed is high, there is a problem that a lot of energy is consumed to separate the methanol.

KRKR 10-0508071 10-0508071 BB

본 발명은 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 에틸렌 비닐 알코올의 제조에서 발생한 미반응 비닐아세테이트 단량체(VAM) 및 메탄올을 분리할 때 상기 메탄올 함량이 높은 경우 미리 제거하여 공정에서 소모되는 에너지량을 감소시킬 수 있는 비닐 아세테이트 단량체의 정제 방법을 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the problems mentioned in the technology behind the invention. When separating unreacted vinyl acetate monomer (VAM) and methanol generated in the production of ethylene vinyl alcohol, if the methanol content is high, it is removed in advance. The aim is to provide a method for purifying vinyl acetate monomer that can reduce the amount of energy consumed in the process.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, According to one aspect of the present invention for solving the above problem,

(S1) 비닐 아세테이트 단량체(vinyl acetate monomer, VAM) 및 메탄올을 포함하는 반응 혼합물을 선분리탑에 공급하여 비닐 아세테이트 단량체를 포함하는 상부 스트림을 얻는 단계, (S1) supplying a reaction mixture containing vinyl acetate monomer (VAM) and methanol to a pre-separation tower to obtain a top stream containing vinyl acetate monomer,

(S2) 상기 선분리탑의 상부 스트림과 물을 단량체 회수탑에 공급하여 비닐 아세테이트 단량체가 풍부한 상부 스트림과 메탄올을 포함하는 하부 스트림으로 분리하는 단계, (S2) supplying the upper stream and water of the pre-separation tower to a monomer recovery tower to separate them into an upper stream rich in vinyl acetate monomer and a lower stream containing methanol,

(S3) 상기 단량체 회수탑의 상부 스트림을 응축한 후 디켄터에서 유기상인 비닐 아세테이트 단량체-풍부층과 물의 수층으로 분리하는 단계, 및 (S3) condensing the upper stream of the monomer recovery tower and then separating it into a vinyl acetate monomer-rich layer as an organic phase and an aqueous layer of water in a decanter, and

(S4) 상기 디켄터에서 분리된 유기상을 단량체 정제탑으로 공급하여 하부에서 정제된 비닐 아세테이트 단량체를 수득하는 단계를 포함하는 비닐 아세테이트의 정제 방법이 제공된다. (S4) A method for purifying vinyl acetate is provided, including the step of supplying the organic phase separated in the decanter to a monomer purification tower to obtain purified vinyl acetate monomer at the bottom.

추가로, 상기 선분리탑의 상부 스트림은 압축에 의해 승온되어 후단 증류탑의 하부에서 분리되는 스트림의 열교환에 사용될 수 있다.Additionally, the upper stream of the pre-separation tower can be heated by compression and used for heat exchange with the stream separated at the bottom of the downstream distillation tower.

본 발명에 따르면, 에틸렌 비닐 알코올(ethylene vinyl alcohol, EVOH)의 제조 공정에서 발생한 미반응 비닐 아세테이트 단량체 및 메탄올을 분리할 때 메탄올 함량이 높은 경우 선분리탑을 이용해 메탄올을 미리 제거하여 공정 전체에서 소모되는 에너지양을 감소시키며, 상기 선분리탑의 상부 스트림을 승온시켜 후단 증류탑의 하부에서 분리되는 스트림의 열교환에 사용함으로써 추가적인 에너지 감소에 기여할 수 있다.According to the present invention, when separating unreacted vinyl acetate monomer and methanol generated in the production process of ethylene vinyl alcohol (EVOH), if the methanol content is high, methanol is removed in advance using a pre-separation tower and consumed throughout the process. It reduces the amount of energy and can contribute to additional energy reduction by raising the temperature of the upper stream of the pre-separation tower and using it for heat exchange with the stream separated at the bottom of the downstream distillation tower.

도 1 내지 도 2는 각각 본 발명의 일 실시형태에 따라 선분리탑을 적용하여 비닐 아세테이트 단량체(vinyl acetate monomer, VAM)을 정제하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 1에 따른 비닐 아세테이트 단량체 정제 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
Figures 1 and 2 each schematically show the process of purifying vinyl acetate monomer (VAM) by applying a pre-separation tower according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 schematically shows the vinyl acetate monomer purification process according to Comparative Example 1.

본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concepts of terms to explain his invention in the best way. Based on the principle of definability, it must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본원에서 사용되는 '포함' 또는 '함유'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 또는 성분의 부가를 제외시키는 것은 아니다.As used herein, the meaning of 'comprising' or 'containing' specifies a specific characteristic, area, integer, step, operation, element, or ingredient, and the addition of another specific characteristic, area, integer, step, operation, element, or ingredient. It is not excluded.

본원에 사용된 용어 '상부'는 특별한 언급이 없는 한, 장치의 최상부로부터 아랫쪽으로 0 내지 5 %의 높의의 지점을 의미하며, 구체적으로 최상부(탑정)을 의미할 수 있다. 또한 용어 '하부'는 장치의 최상부로부터 아랫쪽으로 95 내지 100 %의 높이의 지점을 의미하며, 구체적으로 최하단(탑저)을 의미할 수 있다. As used herein, the term 'top' refers to a point of 0 to 5% height from the top of the device, unless otherwise specified, and may specifically mean the top (top). Additionally, the term 'bottom' refers to a point at a height of 95 to 100% from the top of the device, and may specifically mean the bottom (bottom of the tower).

본원에서 사용되는 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 스트림은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas), 액체(liquid) 및 고체(solid) 중 어느 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.The term 'stream' used herein may refer to the flow of fluid within a process, or may also refer to the fluid itself flowing within a pipe. Specifically, the stream may refer to both the fluid itself and the flow of the fluid flowing within the pipes connecting each device. Additionally, the fluid may include any one or more of gas, liquid, and solid.

본 발명의 일 실시형태는 에틸렌 비닐 알코올(ethylene vinyl alcohol, EVOH)의 제조 공정에서 발생하는 미반응 비닐 아세테이트 단량체(vinyl acetate monomer, VAM)를 고순도로 회수하는 정제 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a purification method for recovering unreacted vinyl acetate monomer (VAM) generated in the production process of ethylene vinyl alcohol (EVOH) with high purity.

이하에서는 본 발명의 정제 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the purification method of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1 내지 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 비닐 아세테이트 단량체의 정제 방법을 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 정제 방법은 선분리탑(10), 단량체 회수탑(100), 디켄터(20, 30), 단량체 정제탑(200) 및 메탄올 분리탑(300)을 포함하는 시스템을 이용하여 수행될 수 있다.1 to 2 schematically show a method for purifying vinyl acetate monomer according to an embodiment of the present invention. The purification method of the present invention includes a pre-separation tower (10), a monomer recovery tower (100), and a decanter (20, 30). ), a monomer purification tower (200), and a methanol separation tower (300).

도 1을 참조할 때, 본 발명의 일 실시형태에 따른 비닐 아세테이트 단량체의 정제 방법은 먼저 비닐 아세테이트 단량체(VAM) 및 메탄올을 포함하는 반응 혼합물을 준비하여 선분리탑(10)에 공급한다(S1).Referring to FIG. 1, in the method for purifying vinyl acetate monomer according to an embodiment of the present invention, a reaction mixture containing vinyl acetate monomer (VAM) and methanol is first prepared and supplied to the pre-separation tower 10 (S1) ).

상기 비닐 아세테이트 단량체 및 메탄올의 반응 혼합물은 EVOH의 제조 공정에서 회수된 공비 혼합물로서, 상기 반응 혼합물은 EVOH 제조에서 에틸렌 단량체와 비닐 아세테이트 단량체의 공중합후 용액을 증류탑의 상부에 도입하고 증류탑의 하부에는 메탄올을 도입하여, 상기 증류탑의 하부에서 비점이 높은 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체의 용액을 배출한 후, 상기 증류탑의 상부로부터 미반응 비닐 아세테이트 단량체 및 기상 메탄올을 함께 회수하여 준비할 수 있다.The reaction mixture of vinyl acetate monomer and methanol is an azeotropic mixture recovered in the EVOH production process. The reaction mixture is a copolymerization solution of ethylene monomer and vinyl acetate monomer in EVOH production, and then the solution is introduced into the upper part of the distillation tower, and methanol is added to the lower part of the distillation tower. By introducing a solution of ethylene-vinyl acetate copolymer with a high boiling point from the bottom of the distillation tower, unreacted vinyl acetate monomer and gaseous methanol can be recovered together from the top of the distillation tower.

상기 반응 혼합물은 메탄올을 전체 중량을 기준으로 80 내지 90 중량%, 상세하게는 85 내지 90 중량%를 포함할 수 있다. The reaction mixture may contain 80 to 90% by weight, specifically 85 to 90% by weight, of methanol based on the total weight.

상기 반응 혼합물에 포함된 비닐 아세테이트 단량체를 다시 EVOH의 제조에 재사용하기 위해서는 메탄올과 분리하여야 하는데, 반응 혼합물 내 메탄올 함량이 높은 경우 물을 이용한 공비 증류 과정에서 메탄올이 상부로 제거될 때 많은 에너지가 소모된다.In order to reuse the vinyl acetate monomer contained in the reaction mixture for the production of EVOH, it must be separated from methanol. If the methanol content in the reaction mixture is high, a lot of energy is consumed when methanol is removed to the top during azeotropic distillation using water. do.

이에 본 발명에서는 메탄올을 미리 제거하기 위해, 상기 반응 혼합물을 선분리탑(10)에 공급하고 하부로 메탄올의 일부(12)를 선분리하여 배출하고, 상부에서는 비닐 아세테이트 단량체를 포함하는 스트림(11)을 얻는다.Accordingly, in the present invention, in order to remove methanol in advance, the reaction mixture is supplied to the pre-separation tower (10), a part of the methanol (12) is pre-separated and discharged at the bottom, and a stream (11) containing vinyl acetate monomer is discharged at the top. ) to get

상기 선분리탑(10)은 선택적인 가열 및 응축에 의해 반응 혼합물을 구성하는 성분들을 각각 분리할 수 있는 증류탑에 해당되며, 당해 분야에서 통상적으로 적용되는 재질, 크기 및 작동 방식으로 설계될 수 있으며 특별한 제한은 없다. 예컨대, 탑에 공급된 반응 혼합물은 탑의 하부에 연결된 재가열기에서 제공되는 열에 의해 가열되고 생성된 증기는 탑의 상부로 이동하여 배출되고, 배출된 증기는 탑의 상부에 부착된 응축기에서 부분적으로 또는 완전히 응축될 수 있다. 한편, 응축물의 일부는 탑으로 다시 순환될 수 있다.The pre-separation tower 10 corresponds to a distillation tower capable of separating the components constituting the reaction mixture by selective heating and condensation, and can be designed with materials, sizes, and operating methods commonly applied in the field. There are no special restrictions. For example, the reaction mixture supplied to the tower is heated by heat provided from a reboiler connected to the bottom of the tower, the generated vapor moves to the top of the tower and is discharged, and the discharged vapor is partially discharged from a condenser attached to the top of the tower. Or it can be completely condensed. Meanwhile, part of the condensate can be recycled back to the tower.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 선분리탑(10)은 0.5 내지 4 bar 또는 0.5 내지 3 bar의 압력(예컨대 1bar의 상압)에서 30 내지 90 ℃(예컨대 60 내지 65℃)의 온도로 운전될 수 있다. 상기 운전 조건을 만족할 때 반응 혼합물 내 높은 함량으로 포함된 메탄올의 대부분은 하부 스트림으로 배출되고, 상부에서는 비닐 아세테이트 단량체 및 잔여 메탄올이 공비 형태로 분리될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the line separation tower 10 is operated at a temperature of 30 to 90 ° C. (e.g., 60 to 65 ° C.) at a pressure of 0.5 to 4 bar or 0.5 to 3 bar (e.g., normal pressure of 1 bar). You can. When the above operating conditions are met, most of the methanol contained in a high content in the reaction mixture is discharged to the bottom stream, and vinyl acetate monomer and remaining methanol can be separated in an azeotropic form at the top.

상기 선분리탑의 하부로 배출되는 메탄올의 함량은 반응 혼합물에 포함된 메탄올의 10 내지 90 중량%, 상세하게는 50 내지 90 중량%일 수 있으며, 상기 함량의 메탄올을 피드로 공급된 반응 혼합물로부터 미리 제거함으로써 비닐 아세테이트 단량체를 정제하는 후단 공정에서 소모되는 에너지양을 감소시킬 수 있다.The content of methanol discharged from the bottom of the pre-separation tower may be 10 to 90% by weight, specifically 50 to 90% by weight, of the methanol contained in the reaction mixture, and the above content of methanol is extracted from the reaction mixture supplied as a feed. By removing it in advance, the amount of energy consumed in the later process of purifying vinyl acetate monomer can be reduced.

한편 상기 선분리탑의 상부 스트림(11)은 비닐 아세테이트 단량체-메탄올의 공비 혼합물 및 미량의 메틸 아세테이트, 아세트 알데하이드 등의 부산물을 포함할 수 있으며, 상기 비닐 아세테이트 단량체 및 메탄올은 1:2 내지 1:9 또는 1:3 내지 1:9의 중량비로 포함될 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않는다.Meanwhile, the upper stream 11 of the pre-separation tower may contain an azeotropic mixture of vinyl acetate monomer-methanol and trace amounts of by-products such as methyl acetate and acetaldehyde, and the vinyl acetate monomer and methanol are mixed in a ratio of 1:2 to 1:2. It may be included in a weight ratio of 9 or 1:3 to 1:9, but is not particularly limited thereto.

도 2를 참조할 때, 상기 선분리탑의 상부 스트림(11)은 단량체 회수탑(100)에 공급하기 전에 응축기를 통해 압축에 의해 승온될 수 있으며, 상기 승온된 스트림은 후단 증류탑의 하부에서 분리되는 스트림 중 하나 이상과 접촉하여 열교환될 수 있다.Referring to FIG. 2, the upper stream 11 of the pre-separation tower may be heated by compression through a condenser before being supplied to the monomer recovery tower 100, and the heated stream may be separated at the bottom of the downstream distillation tower. Heat may be exchanged by contact with one or more of the streams.

예시적으로 설명하면, 상기 선분리탑(10)의 상부에서 비닐 아세테이트 단량체 및 잔여 메탄올이 공비 형태로 포함된 스트림(11)이 약 60℃에서 분리된 후, 상기 선분리탑의 상부에 부착된 응축기에서 3 내지 7 bar, 상세하게는 4 내지 6 bar로 압축되어 130 내지 190 ℃, 상세하게는 140 내지 180 ℃로 승온될 수 있다. To illustrate, the stream 11 containing vinyl acetate monomer and residual methanol in azeotropic form is separated at about 60°C at the top of the pre-separation tower 10, and then attached to the top of the pre-separation tower. It may be compressed in a condenser to 3 to 7 bar, specifically 4 to 6 bar, and raised to 130 to 190°C, specifically 140 to 180°C.

상기 승온된 스트림은 단량체 회수탑(100), 단량체 정제탑(200) 또는 메탄올 분리탑(300)의 각각의 하부에 연결된 재가열기로 이동하여, 상기 후단 증류탑의 하부에서 분리되는 스트림을 열교환에 의해 예열시킬 수 있다. The heated stream moves to a reheater connected to the bottom of each of the monomer recovery tower 100, monomer purification tower 200, or methanol separation tower 300, and heat exchanges the stream separated at the bottom of the downstream distillation tower. It can be preheated.

이러한 열교환에 의해서 비닐 아세테이트 단량체 회수 및 정제, 그리고 잔여 메탄올의 회수 단계에서 소모되는 에너지의 감소에 기여함으로써 전체 공정의 에너지 사용량을 줄일 수 있다.This heat exchange contributes to reducing the energy consumed in the recovery and purification steps of vinyl acetate monomer and the recovery of residual methanol, thereby reducing the energy usage of the entire process.

한편 상기 열교환에 따른 승온 범위는 증류탑의 종류, 운전 조건, 잠열 전환율 등에 따라 달라질 수 있다.Meanwhile, the temperature increase range due to the heat exchange may vary depending on the type of distillation column, operating conditions, latent heat conversion rate, etc.

이어서, 상기 선분리탑의 상부에서 분리된 비닐 아세테이트 단량체 및 잔여 메탄올을 포함하는 스트림(11)을 단량체 회수탑(100)에 공급하여, 비닐 아세테이트 단량체가 풍부한 상부 스트림과 메탄올을 포함하는 하부 스트림으로 분리한다.Next, the stream 11 containing the vinyl acetate monomer and residual methanol separated at the top of the pre-separation tower is supplied to the monomer recovery tower 100, and is converted into an upper stream rich in vinyl acetate monomer and a lower stream containing methanol. Separate.

상기 단량체 회수탑(100)은 물을 이용한 공비 증류에 의해 비닐 아세테이트 단량체와 잔여 메탄올을 분리할 수 있는 증류탑에 해당되며, 당해 분야에서 통상적으로 적용되는 재질, 크기 및 작동 방식으로 설계될 수 있으며 특별한 제한은 없다. The monomer recovery tower 100 corresponds to a distillation tower capable of separating vinyl acetate monomer and residual methanol by azeotropic distillation using water, and can be designed with materials, sizes, and operating methods commonly applied in the field, and can be designed with special There are no limits.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 단량체 회수탑(100)은 0.5 내지 4 bar 또는 0.5 내지 3 bar의 압력(예컨대 1bar의 상압)에서 40 내지 90℃ 또는 50 내지 85℃의 온도로 운전될 수 있다. 상기 운전 조건을 만족할 때 물로 인해 메탄올-비닐 아세테이트 단량체의 공비가 깨지고 새로운 물-비닐 아세테이트 단량체의 공비 혼합물이 형성되고 상기 메탄올은 물에 대한 용해도가 높아 비중이 높은 물에 의해 회수탑(100)의 하부로 이동하고, 상기 비닐 아세테이트 단량체는 물과 공비 혼합물 형태로 회수탑(100)의 상부로 이동하여 분리될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the monomer recovery tower 100 may be operated at a temperature of 40 to 90°C or 50 to 85°C at a pressure of 0.5 to 4 bar or 0.5 to 3 bar (for example, normal pressure of 1 bar). . When the above operating conditions are met, the azeotrope of the methanol-vinyl acetate monomer is broken due to water and a new azeotropic mixture of water-vinyl acetate monomer is formed, and the methanol has high solubility in water, so it is removed from the recovery tower (100) by water with a high specific gravity. It moves to the bottom, and the vinyl acetate monomer can be separated by moving to the top of the recovery tower 100 in the form of an azeotropic mixture with water.

상기 단량체 회수탑(100)의 상부에서 분리된 스트림(110)은 전체 중량을 기준으로 비닐 아세테이트 단량체 30 내지 70 중량%, 물 5 내지 50 중량% 및 분리되지 못한 메탄올 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.The stream 110 separated at the top of the monomer recovery tower 100 will contain 30 to 70% by weight of vinyl acetate monomer, 5 to 50% by weight of water, and 10 to 30% by weight of methanol that was not separated, based on the total weight. You can.

또한 상기 단량체 회수탑(100)의 하부에서 분리된 스트림(120)은 전체 중량을 기준으로 메탄올 20 내지 60 중량%, 물 20 내지 60 중량% 및 비닐 아세테이트 단량체 5 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.In addition, the stream 120 separated from the bottom of the monomer recovery tower 100 may contain 20 to 60% by weight of methanol, 20 to 60% by weight of water, and 5 to 20% by weight of vinyl acetate monomer based on the total weight. .

이후, 상기 단량체 회수탑(100)의 상부 스트림(110)은 상기 회수탑의 상부에 연결된 응축기에서 부분적으로 또는 완전히 응축된 후 디켄터(20)를 통과한다(S3).Thereafter, the upper stream 110 of the monomer recovery tower 100 is partially or completely condensed in a condenser connected to the top of the recovery tower and then passes through the decanter 20 (S3).

상기 상부 스트림(110)의 응축 온도는 35 내지 45℃, 예컨대 38 내지 42℃의 범위일 수 있으며, 상기 온도 범위로 응축된 스트림은 디켄터(20)를 통과하면서 물의 수층(21) 및 유기상인 비닐 아세테이트 단량체-풍부 층(22)로 액-액 분리될 수 있다.The condensation temperature of the upper stream 110 may be in the range of 35 to 45 ℃, for example, 38 to 42 ℃, and the stream condensed in the above temperature range passes through the decanter 20 and passes through the aqueous layer 21 of water and the vinyl organic phase. Liquid-liquid separation can be achieved with an acetate monomer-rich layer (22).

상기 디켄터(20)는 서로 섞이지 않는 유체를 밀도 차이에 의하여 중력 또는 원심력 등을 이용하여 분리하기 위한 장치로서, 상대적으로 가벼운 액체는 디켄터의 상부로, 상대적으로 무거운 액체는 디켄터의 하부로 분리될 수 있다. 상기 디켄터(20)에서 분리된 수층(21)은 단량체 회수탑(100)으로 재공급되고, 비닐 아세테이트 단량체-풍부 층(22)은 후단 정제탑으로 이동할 수 있다.The decanter 20 is a device for separating immiscible fluids using gravity or centrifugal force due to density differences. Relatively light liquids can be separated into the upper part of the decanter, and relatively heavy liquids can be separated into the lower part of the decanter. there is. The aqueous layer 21 separated in the decanter 20 is re-supplied to the monomer recovery tower 100, and the vinyl acetate monomer-rich layer 22 can be moved to the downstream purification tower.

상기 비닐 아세테이트 단량체-풍부 층(22)은 전체 중량을 기준으로 비닐 아세테이트 단량체를 70 내지 99.9 중량%로 포함할 수 있으며, 추가로 메탄올 및 물이 잔존할 수 있다.The vinyl acetate monomer-rich layer 22 may include 70 to 99.9% by weight of vinyl acetate monomer based on the total weight, and methanol and water may additionally remain.

한편, 상기 단량체 회수탑(100)의 하부로부터 분리된 메탄올-포함 스트림(120)은 메탄올 분리탑(300)으로 공급될 수 있다.Meanwhile, the methanol-containing stream 120 separated from the bottom of the monomer recovery tower 100 may be supplied to the methanol separation tower 300.

상기 메탄올 분리탑(300)은 상기 스트림(120)을 비등 및 응축하여 메탄올을 물과 분리할 수 있는 증류탑에 해당되며, 당해 분야에서 통상적으로 적용되는 재질, 크기 및 작동 방식으로 설계될 수 있으며 특별한 제한은 없다.The methanol separation tower 300 corresponds to a distillation tower capable of separating methanol from water by boiling and condensing the stream 120, and can be designed with materials, sizes, and operating methods commonly applied in the field, and can be designed with special materials, sizes, and operation methods. There are no limits.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 메탄올 분리탑(300)은 0.5 내지 1.5 bar의 압력 또는 0.5 내지 1 bar(예컨대 1bar의 상압)에서 60 내지 100℃, 예컨대 65 내지 100℃의 온도로 운전될 수 있으며, 이러한 조건에서 저비점의 메탄올은 상부 스트림(310)으로 분리될 수 있다. 상기 메탄올 분리탑(300)은 열교환을 위해 운전 온도를 낮출 필요가 있는 경우, 다른 공정탑에 비해 낮은 압력으로 운전되도록 제어될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the methanol separation tower 300 may be operated at a temperature of 60 to 100°C, for example, 65 to 100°C, at a pressure of 0.5 to 1.5 bar or 0.5 to 1 bar (for example, normal pressure of 1 bar). And under these conditions, low boiling point methanol can be separated into the top stream (310). When it is necessary to lower the operating temperature for heat exchange, the methanol separation tower 300 can be controlled to operate at a lower pressure than other process towers.

이후, 상기 메탄올의 상부 스트림은 응축기에서 부분적으로 또는 완전히 응축된 후 배출 스트림으로 회수될 수 있으며, 응축된 메탄올의 일부는 다시 탑 내부로 재공급될 수 있다. 한편, 메탄올 보다 비점이 높은 물은 메탄올 분리탑(300)의 하부 스트림(320)으로 분리될 수 있으며, 이후 일부는 재가열되어 메탄올 분리탑(300) 내부로 재공급되고 나머지는 공정수(321)로 회수될 수 있다.Thereafter, the top stream of methanol can be partially or completely condensed in a condenser and then recovered as an exhaust stream, and a portion of the condensed methanol can be fed back into the tower. Meanwhile, water with a higher boiling point than methanol can be separated into the lower stream 320 of the methanol separation tower 300, and then some of it is reheated and re-supplied into the methanol separation tower 300, and the remainder is process water 321. It can be recovered.

상기 메탄올 분리탑(300)의 하부에서 회수된 물은 디켄터(20)에서 분리된 수층의 이동 라인과 합쳐져서 단량체 회수탑(100)으로 공급될 수 있다. 또한 상기 회수된 물의 이동 스트림(321)에 보충수가 추가될 수 있다.The water recovered from the bottom of the methanol separation tower (300) may be combined with the moving line of the water layer separated in the decanter (20) and supplied to the monomer recovery tower (100). Make-up water may also be added to the recovered water moving stream 321.

이와 같이 디켄터(20)에 보충수를 투입하는 경우, 비닐 아세테이트 단량체를 메탄올과 분리하는데 사용되는 물의 양을 제어하는데 유리하며, 이를 통해 비닐 아세테이트 단량체 및 메탄올의 반응 혼합물로부터 비닐 아세테이트 단량체를 분리하여 고순도로 수득하는데 소모되는 물의 사용량을 최적 수준으로 제어하면서 에너지 소비량을 최소화하는 효과를 구현할 수 있다.In this way, when supplementary water is introduced into the decanter 20, it is advantageous to control the amount of water used to separate the vinyl acetate monomer from methanol, and through this, the vinyl acetate monomer is separated from the reaction mixture of vinyl acetate monomer and methanol to produce high purity product. It is possible to achieve the effect of minimizing energy consumption while controlling the amount of water used to obtain it to an optimal level.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 보충수와 회수된 물의 총 유량은 상기 단량체 회수탑(100)에 공급되는 스트림 유량의 30 내지 150 중량%, 구체적으로 60 내지 80 중량%의 범위일 수 있다. 상기 유량 범위를 만족할 때, 반응 혼합물로부터 비닐 아세테이트 단량체를 고순도로 분리하는 효율을 증가시키면서 정제 공정 내 에너지 소비량을 최소화하는 효과가 있다. In one embodiment of the present invention, the total flow rate of the make-up water and recovered water may be in the range of 30 to 150% by weight, specifically 60 to 80% by weight, of the stream flow rate supplied to the monomer recovery tower (100). When the above flow rate range is satisfied, there is an effect of minimizing energy consumption in the purification process while increasing the efficiency of separating vinyl acetate monomer with high purity from the reaction mixture.

구체적으로, 상기 보충수와 회수된 물의 총 유량이 회수탑(100)의 공급 스트림 유량의 30중량% 미만인 경우에는 공급 스트림의 분리에 소모되는 물을 충분히 공급하지 못하여 분리 효율이 감소되거나 분리 자체가 어려울 수 있다. 한편, 상기 보충수와 회수된 물의 총 유량이 공급 스트림 유량의 150중량%를 초과하는 경우에는 물 투입량이 높아짐에 따라 미반응 비닐 아세테이트 단량체와 메탄올의 분리 효율을 증가시킬 수는 있으나, 에너지 소비량이 증가하여 운전 비용을 과도하게 증가시키는 문제가 있다. Specifically, if the total flow rate of the make-up water and recovered water is less than 30% by weight of the feed stream flow rate of the recovery tower 100, the water consumed for separation of the feed stream cannot be sufficiently supplied, resulting in reduced separation efficiency or separation itself. It can be difficult. On the other hand, when the total flow rate of the makeup water and recovered water exceeds 150% by weight of the feed stream flow rate, the separation efficiency of unreacted vinyl acetate monomer and methanol can be increased as the water input amount increases, but energy consumption increases. There is a problem of excessive increase in operating costs.

이후, 상기 디켄터(20)에서 분리된 유기상인 비닐 아세테이트 단량체-풍부 스트림(22)는 단량체 정제탑(200)에 공급하여 하부에서 정제된 비닐 아세테이트 단량체를 수득할 수 있다(S4).Thereafter, the vinyl acetate monomer-rich stream 22, which is the organic phase separated in the decanter 20, can be supplied to the monomer purification tower 200 to obtain purified vinyl acetate monomer at the bottom (S4).

상기 단량체 정제탑(200)은 비닐 아세테이트 단량체-풍부 스트림을 다시 비등 및 응축하여 비닐 아세테이트 단량체를 고순도로 분리할 수 있는 증류탑에 해당되며, 앞서 설명한 단량체 회수탑(100)과 같이 당해 분야에서 통상적으로 적용되는 재질, 크기 및 작동 방식으로 설계될 수 있으며 특별한 제한은 없다.The monomer purification tower 200 corresponds to a distillation tower capable of separating vinyl acetate monomer with high purity by boiling and condensing the vinyl acetate monomer-rich stream, and is commonly used in the field like the monomer recovery tower 100 described above. It can be designed with the applied material, size, and operation method, and there are no special restrictions.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 단량체 정제탑(200)은 0.5 내지 4 bar 또는 0.5 내지 3 bar의 압력(예컨대 1bar의 상압)에서 45 내지 75℃, 예컨대 60 내지 75℃의 온도로 운전될 수 있다. 상기 운전 조건을 만족할 때 비닐 아세테이트 단량체 보다 저비점 성분은 상부 스트림(210)으로 분리되고, 비닐 아세테이트 단량체는 하부 스트림(220)으로 분리되어 수득될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the monomer purification tower 200 may be operated at a temperature of 45 to 75°C, for example, 60 to 75°C, at a pressure of 0.5 to 4 bar or 0.5 to 3 bar (e.g., normal pressure of 1 bar). there is. When the above operating conditions are met, components with a lower boiling point than vinyl acetate monomer can be obtained by being separated into an upper stream (210), and vinyl acetate monomer can be separated into a lower stream (220).

추가로, 상기 단량체 정제탑(200)의 상부 스트림(210)은 비닐 아세테이트 단량체, 메탄올 및 물을 포함할 수 있으며, 이를 상기 정제탑(200)의 상부에 연결된 응축기에서 부분적으로 또는 완전히 응축된 후 디켄터(30)를 통과하여 비닐 아세테이트 단량체의 유기층(31) 및 수층(32)으로 분리될 수 있으며, 상기 수층(32)은 단량체 회수탑(100)으로, 상기 유기층(31)은 정제탑(200)으로 재공급될 수 있다.Additionally, the top stream 210 of the monomer purification tower 200 may include vinyl acetate monomer, methanol, and water, and is partially or completely condensed in a condenser connected to the top of the purification tower 200. Passing through the decanter 30, the vinyl acetate monomer can be separated into an organic layer 31 and an aqueous layer 32, where the aqueous layer 32 is transferred to the monomer recovery tower 100, and the organic layer 31 is transferred to the purification tower 200. ) can be resupplied.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 EVOH의 제조 공정에서 발생하는 미반응 비닐 아세테이트 단량체 및 메탄올을 분리하는 과정에서 선분리 칼럼을 이용해 메탄올을 미리 제거하여 공정 전체에서 소모되는 에너지양을 감소시키며, 상기 선분리 칼럼의 상부 스트림을 승온시켜 후단 증류탑의 하부에서 분리되는 스트림의 열교환에 사용함으로써 추가적인 에너지 감소에 기여할 수 있다.As described above, in the present invention, in the process of separating unreacted vinyl acetate monomer and methanol generated in the EVOH manufacturing process, methanol is removed in advance using a line separation column to reduce the amount of energy consumed throughout the process, and the line By raising the temperature of the upper stream of the separation column and using it for heat exchange with the stream separated at the bottom of the downstream distillation column, it can contribute to additional energy reduction.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these alone.

실시예 1: Example 1:

도 1에 나타낸 공정에 따라, 비닐 아세테이트 단량체(vinyl acetate monomer, VAM) 및 메탄올을 포함하는 반응 혼합물로부터 비닐 아세테이트 단량체를 정제하였다.According to the process shown in Figure 1, vinyl acetate monomer (VAM) was purified from a reaction mixture containing vinyl acetate monomer (VAM) and methanol.

먼저 비닐 아세테이트 단량체(63kg/hr) 및 메탄올(537g/hr)을 포함하는 반응 혼합물을 선분리탑(10)에 공급하고, 상기 선분리탑(10)을 상압(1bar)에서 상부 60℃ 및 하부 65℃로 운전하여 비닐 아세테이트 단량체를 포함하는 상부 스트림(11)을 얻고, 하부로 메탄올을 선분리하여 배출하였다.First, a reaction mixture containing vinyl acetate monomer (63 kg/hr) and methanol (537 g/hr) is supplied to the pre-separation tower (10), and the pre-separation tower (10) is heated to 60°C at the top and 60°C at the bottom at normal pressure (1 bar). It was operated at 65°C to obtain an upper stream (11) containing vinyl acetate monomer, and methanol was pre-separated and discharged to the bottom.

상기 선분리탑(10)의 상부 스트림(11) 및 물을 단량체 회수탑(100)에 공급하고, 상기 단량체 회수탑(100)을 상압(1bar)에서 상부 60℃ 및 하부 85℃로 운전하여 비닐 아세테이트 단량체가 풍부한 상부 스트림(110)과 잔여 메탄올을 포함하는 하부 스트림(120)으로 분리하였다.The upper stream 11 and water of the pre-separation tower 10 are supplied to the monomer recovery tower 100, and the monomer recovery tower 100 is operated at an upper temperature of 60°C and a lower temperature of 85°C at normal pressure (1 bar) to produce vinyl. It was separated into an upper stream (110) rich in acetate monomers and a lower stream (120) containing residual methanol.

상기 비닐 아세테이트 단량체가 풍부한 상부 스트림(110)을 단량체 회수탑(100)의 상부에 연결된 응축기에서 40℃로 냉각시킨 후, 디켄터(20)를 통과시켜 물의 수층(21) 및 유기상인 비닐 아세테이트 단량체-풍부 층(22)으로 액-액 분리하였다.The upper stream 110 rich in vinyl acetate monomer is cooled to 40° C. in a condenser connected to the top of the monomer recovery tower 100, and then passed through a decanter 20 to produce an aqueous layer of water 21 and an organic phase, vinyl acetate monomer- Liquid-liquid separation was performed using a rich layer (22).

한편, 상기 단량체 회수탑(100)의 하부로부터 분리된 메탄올-포함 스트림(120)은 메탄올 분리탑(300)으로 공급하고, 상기 메탄올 분리탑(300)을 상압(1bar)에서 상부 65℃ 및 하부 100℃로 운전하여 메탄올의 상부 스트림(310)과 물의 하부 스트림(320)으로 분리하였다. 이때, 상기 메탄올 분리탑(300)의 하부에서 회수된 물은 디켄터(20)에서 분리된 수층의 이동 스트림(321)과 합쳐 다시 단량체 회수탑(100)으로 공급하였으며, 추가로 상기 회수된 물의 이동 라인에 보충수를 공급하였다. Meanwhile, the methanol-containing stream 120 separated from the bottom of the monomer recovery tower 100 is supplied to the methanol separation tower 300, and the methanol separation tower 300 is operated at 65° C. at the top and 65° C. at the bottom at normal pressure (1 bar). It was operated at 100°C and separated into an upper stream of methanol (310) and a lower stream of water (320). At this time, the water recovered from the lower part of the methanol separation tower 300 was combined with the moving stream 321 of the water layer separated in the decanter 20 and supplied back to the monomer recovery tower 100, and the recovered water was further transferred. Make-up water was supplied to the line.

상기 디켄터(20)에서 분리된 유기상(비닐 아세테이트 단량체-풍부 스트림)은 단량체 정제탑(200)으로 공급하고, 상압(1bar)에서 상부 60℃ 및 하부 72℃로 운전하여 비닐 아세테이트 단량체 보다 저비점 성분의 상부 스트림(210)과 비닐 아세테이트 단량체의 하부 스트림(220)으로 분리하였다. 상기 하부 스트림을 고순도(98% 이상)의 비닐 아세테이트 단량체로 수득하였다.The organic phase (vinyl acetate monomer-rich stream) separated in the decanter 20 is supplied to the monomer purification tower 200 and operated at 60°C in the upper part and 72°C in the lower part at normal pressure (1 bar) to purify components with a lower boiling point than vinyl acetate monomer. Separated into an upper stream (210) and a lower stream (220) of vinyl acetate monomer. The bottoms stream was obtained as high purity (>98%) vinyl acetate monomer.

실시예 2: Example 2:

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 선분리탑(10)의 상부 스트림(11)을 응축기에서 6bar로 압축하여 173℃로 승온시킨 후, 상기 승온된 스트림을 후단 증류탑인 단량체 회수탑(100), 단량체 정제탑(200) 및 메탄올 분리탑(300) 중 하나 이상의 스트림과 열교환하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 수행하여 비닐 아세테이트 단량체를 수득하였다. As shown in FIG. 2, the upper stream 11 of the pre-separation tower 10 is compressed to 6 bar in a condenser and the temperature is raised to 173°C, and then the heated stream is transferred to the monomer recovery tower 100, which is the downstream distillation tower, and the monomer Vinyl acetate monomer was obtained by performing the same process as Example 1, except for heat exchange with one or more streams of the purification tower (200) and the methanol separation tower (300).

구체적으로, 상기 열교환은 응축기에서 173℃로 승온된 스트림을 단량체 회수탑(100), 단량체 정제탑(200) 및 메탄올 분리탑(300)의 각 하부에 연결된 재가열기로 이송하여 상기 후단 증류탑의 하부 스트림과 순차적으로 접촉하여 수행하였다. 상기 승온된 스트림은 열교환 이후에 114℃를 나타내었으며, 열교환이 후단 증류탑들의 하부 스트림과 순차적으로 수행되는 경우에도 잠열에 의해 114℃를 유지하였다.Specifically, the heat exchange transfers the stream heated to 173°C in the condenser to a reheater connected to each lower part of the monomer recovery tower 100, monomer purification tower 200, and methanol separation tower 300 to the lower part of the downstream distillation tower. This was carried out by sequential contact with the stream. The temperature of the raised stream was 114°C after heat exchange, and the temperature was maintained at 114°C due to latent heat even when heat exchange was performed sequentially with the lower streams of the subsequent distillation columns.

실시예 3: Example 3:

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 선분리탑(10)의 상부 스트림(11)을 응축기에서 4bar로 압축하여 147℃로 승온시킨 후, 상기 승온된 스트림을 후단 증류탑인 단량체 회수탑(100), 단량체 정제탑(200) 및 메탄올 분리탑(300) 중 하나 이상의 스트림과 열교환하고, 상기 메탄올 분리탑(300)을 0.5bar 및 100℃의 조건으로 운전 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 과정을 수행하여 비닐 아세테이트 단량체를 수득하였다. As shown in FIG. 2, the upper stream 11 of the pre-separation tower 10 is compressed to 4 bar in a condenser and the temperature is raised to 147°C, and then the heated stream is transferred to the monomer recovery tower 100, which is the downstream distillation tower, and the monomer The same process as in Example 1 was performed, except that heat was exchanged with one or more streams of the purification tower (200) and the methanol separation tower (300), and the methanol separation tower (300) was operated under conditions of 0.5 bar and 100 ° C. Thus, vinyl acetate monomer was obtained.

구체적으로, 상기 열교환은 응축기에서 147℃로 승온된 스트림을 단량체 회수탑(100), 단량체 정제탑(200) 및 메탄올 분리탑(300)의 각 하부에 연결된 재가열기로 이송하여 상기 후단 증류탑의 하부 스트림과 순차적으로 접촉하여 수행하였다. 상기 승온된 스트림은 열교환 이후에 100℃를 나타내었으며, 열교환이 후단 증류탑들의 하부 스트림과 순차적으로 수행되는 경우에도 잠열에 의해 100℃를 유지하였다.Specifically, the heat exchange transfers the stream heated to 147°C in the condenser to a reheater connected to each lower part of the monomer recovery tower 100, the monomer purification tower 200, and the methanol separation tower 300 to the lower part of the downstream distillation tower. This was carried out by sequential contact with the stream. The temperature of the raised stream was 100°C after heat exchange, and the temperature was maintained at 100°C due to latent heat even when heat exchange was performed sequentially with the lower streams of the subsequent distillation columns.

비교예 1: 선분리탑을 적용하지 않은 비닐 아세테이트 단량체의 정제 방법Comparative Example 1: Method for purifying vinyl acetate monomer without applying a pre-separation tower

도 3에 나타낸 바와 같이 선분리탑(10)을 적용하지 않은 공정에 따라, 비닐 아세테이트 단량체 및 메탄올을 포함하는 반응 혼합물로부터 비닐 아세테이트 단량체를 정제하였다.As shown in FIG. 3, vinyl acetate monomer was purified from a reaction mixture containing vinyl acetate monomer and methanol according to a process without applying the pre-separation tower 10.

먼저 비닐 아세테이트 단량체(63kg/hr) 및 메탄올(537g/hr)을 포함하는 반응 혼합물을 물과 함께 단량체 회수탑(100)에 공급하고, 상기 단량체 회수탑(100)을 상압(1bar)에서 상부 66℃ 및 하부 75℃로 및 75℃의 조건으로 운전하여 비닐 아세테이트 단량체가 풍부한 상부 스트림(110)과 잔여 메탄올을 포함하는 하부 스트림(120)으로 분리하였다.First, a reaction mixture containing vinyl acetate monomer (63 kg/hr) and methanol (537 g/hr) is supplied together with water to the monomer recovery tower 100, and the monomer recovery tower 100 is operated at atmospheric pressure (1 bar) at the upper part 66. ℃ and the lower stream was operated at 75 ℃ and 75 ℃ and separated into an upper stream (110) rich in vinyl acetate monomer and a lower stream (120) containing residual methanol.

상기 비닐 아세테이트 단량체가 풍부한 상부 스트림(110)을 단량체 회수탑(100)의 상부에 연결된 응축기에서 40℃로 냉각시킨 후, 디켄터(20)를 통과시켜 물의 수층(21) 및 유기상인 비닐 아세테이트 단량체-풍부 층(22)으로 액-액 분리하였다.The upper stream 110 rich in vinyl acetate monomer is cooled to 40° C. in a condenser connected to the top of the monomer recovery tower 100, and then passed through a decanter 20 to produce an aqueous layer of water 21 and an organic phase, vinyl acetate monomer- Liquid-liquid separation was performed using a rich layer (22).

한편, 상기 단량체 회수탑(100)의 하부로부터 분리된 메탄올-포함 스트림(120)은 메탄올 분리탑(300)으로 공급하고, 상기 메탄올 분리탑(300)을 상압(1bar)에서 상부 65℃ 및 하부 100℃로 운전하여 메탄올의 상부 스트림(310)과 물의 하부 스트림(320)으로 분리하였다. 이때, 상기 메탄올 분리탑(300)의 하부에서 회수된 물은 디켄터(20)에서 분리된 수층의 이동 스트림(321)과 합쳐 다시 단량체 회수탑(100)으로 공급하였으며, 추가로 상기 회수된 물의 이동 라인에 보충수를 공급하였다. Meanwhile, the methanol-containing stream 120 separated from the bottom of the monomer recovery tower 100 is supplied to the methanol separation tower 300, and the methanol separation tower 300 is operated at 65° C. at the top and 65° C. at the bottom at normal pressure (1 bar). It was operated at 100°C and separated into an upper stream of methanol (310) and a lower stream of water (320). At this time, the water recovered from the lower part of the methanol separation tower 300 was combined with the moving stream 321 of the water layer separated in the decanter 20 and supplied back to the monomer recovery tower 100, and the recovered water was further transferred. Make-up water was supplied to the line.

상기 디켄터(20)에서 분리된 유기상(비닐 아세테이트 단량체-풍부 스트림)은 단량체 정제탑(200)으로 공급하고, 상압(1bar)에서 상부 62℃ 및 하부 73℃로 운전하여 비닐 아세테이트 단량체 보다 저비점 성분의 상부 스트림(210)과 비닐 아세테이트 단량체의 하부 스트림(220)으로 분리하였다.The organic phase (vinyl acetate monomer-rich stream) separated in the decanter 20 is supplied to the monomer purification tower 200, and operated at 62°C in the upper part and 73°C in the lower part at normal pressure (1 bar) to purify components with a lower boiling point than vinyl acetate monomer. Separated into an upper stream (210) and a lower stream (220) of vinyl acetate monomer.

하기 표 1은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 적용된 각 증류탑의 운전 조건 및 에너지의 소비량을 나타낸 것이다.Table 1 below shows the operating conditions and energy consumption of each distillation column applied in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.

상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3은 선분리탑(10)의 운전에 따른 에너지는 발생하였지만 후단 공정의 에너지 사용량이 대폭 줄어듬에 따라, 비닐 아세테이트 단량체 정제 공정의 전체 에너지가 비교예 1에 비해 감소하였다.As can be seen in Table 1, in Examples 1 to 3, energy was generated due to the operation of the pre-separation tower 10, but as the energy consumption of the subsequent process was greatly reduced, the total energy of the vinyl acetate monomer purification process was reduced. It decreased compared to Comparative Example 1.

특히, 실시예 2 및 3에서는 선분리탑(10)의 상부 스트림을 승온시켜 단량체 회수탑(100), 단량체 정제탑(200) 및 메탄올 분리탑(300)의 하부 스트림 중 하나 이상의 열교환에 사용함에 따라, 후단 증류탑에서 온도를 올리는데 에너지가 소모되지 않았음을 확인할 수 있다.In particular, in Examples 2 and 3, the upper stream of the pre-separation tower 10 was heated and used for heat exchange at least one of the lower streams of the monomer recovery tower 100, the monomer purification tower 200, and the methanol separation tower 300. Accordingly, it can be confirmed that no energy was consumed to raise the temperature in the downstream distillation tower.

1: 피드 스트림
10: 선분리탑
11: 선분리탑에서 분리된 상부 스트림
12: 선분리탑에서 분리된 하부 스트림
20, 30: 디켄터
21, 22, 31, 32: 디켄터에서 분리된 층상
100: 단량체 회수탑
110: 단량체 회수탑에서 분리된 상부 스트림
120: 단량체 회수탑에서 분리된 하부 스트림
200: 단량체 정제탑
210: 단량체 정제탑에서 분리된 상부 스트림
220: 단량체 정제탑에서 분리된 하부 스트림
300: 메탄올 분리탑
310: 메탄올 분리탑에서 분리된 상부 스트림
320, 321: 메탄올 분리탑에서 분리된 하부 스트림
1: Feed Stream
10: Line separation tower
11: Upper stream separated in pre-separation tower
12: Bottom stream separated in pre-separation tower
20, 30: Decanter
21, 22, 31, 32: Separated layers in decanter
100: Monomer recovery tower
110: Top stream separated from monomer recovery tower
120: Bottom stream separated from monomer recovery tower
200: Monomer purification tower
210: Top stream separated from monomer purification tower
220: Bottom stream separated from monomer purification tower
300: Methanol separation tower
310: Top stream separated in methanol separation tower
320, 321: Bottom stream separated in the methanol separation tower

Claims (11)

(S1) 비닐 아세테이트 단량체(vinyl acetate monomer, VAM) 및 메탄올을 포함하는 반응 혼합물을 선분리탑에 공급하여 비닐 아세테이트 단량체를 포함하는 상부 스트림을 얻는 단계,
(S2) 상기 선분리탑의 상부 스트림과 물을 단량체 회수탑에 공급하여 비닐 아세테이트 단량체가 풍부한 상부 스트림과 메탄올을 포함하는 하부 스트림으로 분리하는 단계,
(S3) 상기 단량체 회수탑의 상부 스트림을 응축한 후 디켄터에서 유기상인 비닐 아세테이트 단량체-풍부층과 물의 수층으로 분리하는 단계, 및
(S4) 상기 디켄터에서 분리된 유기상을 단량체 정제탑으로 공급하여 하부에서 정제된 비닐 아세테이트 단량체를 수득하는 단계를 포함하는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
(S1) supplying a reaction mixture containing vinyl acetate monomer (VAM) and methanol to a pre-separation tower to obtain a top stream containing vinyl acetate monomer,
(S2) supplying the upper stream and water of the pre-separation tower to a monomer recovery tower to separate them into an upper stream rich in vinyl acetate monomer and a lower stream containing methanol,
(S3) condensing the upper stream of the monomer recovery tower and then separating it into a vinyl acetate monomer-rich layer as an organic phase and an aqueous layer of water in a decanter, and
(S4) A method for purifying vinyl acetate comprising the step of supplying the organic phase separated in the decanter to a monomer purification tower to obtain purified vinyl acetate monomer at the bottom.
제1항에 있어서,
상기 단계 (S1)에서 반응 혼합물은 메탄올을 전체 중량을 기준으로 80 내지 90 중량%로 포함하며, 상기 메탄올의 일부가 선분리탑의 하부로 배출되는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to paragraph 1,
In step (S1), the reaction mixture contains 80 to 90% by weight of methanol based on the total weight, and a portion of the methanol is discharged to the bottom of the pre-separation tower.
제2항에 있어서,
상기 선분리탑의 하부로 배출되는 메탄올의 함량은 반응 혼합물에 포함된 메탄올의 10 내지 90 중량%인 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to paragraph 2,
A method for purifying vinyl acetate wherein the content of methanol discharged from the bottom of the pre-separation tower is 10 to 90% by weight of the methanol contained in the reaction mixture.
제1항에 있어서,
상기 단량체 회수탑의 하부 스트림을 메탄올 분리탑으로 공급하여 메탄올의 상부 스트림과 물의 하부 스트림으로 분리하는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to paragraph 1,
A method for purifying vinyl acetate in which the bottom stream of the monomer recovery tower is supplied to a methanol separation tower and separated into an upper stream of methanol and a lower stream of water.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선분리탑의 상부 스트림은 압축에 의해 승온된 후 상기 단량체 회수탑, 단량체 정제탑 및 메탄올 분리탑의 하부에서 분리되는 스트림 중 하나 이상의 열교환에 사용되는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to any one of claims 1 to 4,
The upper stream of the pre-separation tower is heated by compression and then used for heat exchange of one or more of the streams separated at the bottom of the monomer recovery tower, monomer purification tower, and methanol separation tower.
제5항에 있어서,
상기 선분리탑의 상부 스트림은 130 내지 190 ℃로 승온되는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to clause 5,
A method for purifying vinyl acetate in which the temperature of the upper stream of the pre-separation tower is raised to 130 to 190 ° C.
제5항에 있어서,
상기 승온된 선분리탑의 상부 스트림은 열교환 이후에 90 내지 120 ℃의 온도를 유지하는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to clause 5,
A method for purifying vinyl acetate, wherein the upper stream of the heated pre-separation tower is maintained at a temperature of 90 to 120 ° C. after heat exchange.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메탄올 분리탑의 하부에서 회수된 물이 보충수(makeup water)와 함께 디켄터에 공급되는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to any one of claims 1 to 4,
A method for purifying vinyl acetate in which water recovered from the bottom of the methanol separation tower is supplied to a decanter along with makeup water.
제1항에 있어서,
상기 단량체 정제탑의 상부 스트림은 단량체 회수탑으로 재공급되는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to paragraph 1,
A method for purifying vinyl acetate, wherein the upper stream of the monomer purification tower is fed back to the monomer recovery tower.
제1항에 있어서,
상기 단량체 회수탑 및 단량체 정제탑은 각각 0.5 내지 4 bar의 압력으로 운전되는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to paragraph 1,
A method for purifying vinyl acetate in which the monomer recovery tower and the monomer purification tower are each operated at a pressure of 0.5 to 4 bar.
제4항에 있어서,
상기 메탄올 분리탑은 0.5 내지 1.5 bar의 압력으로 운전되는 비닐 아세테이트의 정제 방법.
According to paragraph 4,
A method for purifying vinyl acetate in which the methanol separation tower is operated at a pressure of 0.5 to 1.5 bar.
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