KR20240086011A - Apparatus and method for manufacturing methyl formate - Google Patents

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Abstract

메틸 포메이트 제조 공정에서 발생하는 촉매독 및 물이 효과적으로 제거될 수 있는 메틸 포메이트 제조장치를 개시한다. 메틸 포메이트 제조장치는 일정 용적을 갖는 용기 본체; 용기 본체에 수용되는 메탄올과 촉매의 혼합을 위한 교반 날개가 용기 본체 내부에 설치되는 교반기; 용기 본체의 내부로 일산화탄소 가스 주입을 위해 설치되는 일산화탄소 주입구; 일정 용적을 갖는 원통형의 탈수 필터 케이스의 내주면에 분리막이 설치되고, 분리막의 내측에는 고온 건조된 제올라이트 분말이 수용되며, 탈수 필터 케이스의 입구와 출구에는 용기 본체 내부와 연통하는 유입구와 유출구가 배열 설치되고, 탈수 필터 케이스의 내부는 진공 상태가 유지되도록 용기 본체의 일측에 설치되는 탈수 필터 수단; 및 용기 본체의 상부 일측에 설치되는 원통형의 이산화탄소 배출 파이프가 설치되고, 이산화탄소 배출 파이프 내부에는 활성탄이 수용되는 이산화탄소 제거수단; 을 포함하여 구성될 수 있다.Disclosed is a methyl formate production device that can effectively remove catalyst poison and water generated in the methyl formate production process. The methyl formate manufacturing apparatus includes a container body having a certain volume; A stirrer with stirring blades installed inside the container body for mixing the methanol and catalyst contained in the container body; A carbon monoxide inlet installed to inject carbon monoxide gas into the interior of the container body; A separation membrane is installed on the inner peripheral surface of a cylindrical dewatering filter case with a certain volume, high-temperature dried zeolite powder is accommodated inside the separation membrane, and inlets and outlets communicating with the inside of the container body are arranged at the inlet and outlet of the dehydration filter case. and a dewatering filter means installed on one side of the container body so that the inside of the dewatering filter case is maintained in a vacuum state; and a carbon dioxide removal means including a cylindrical carbon dioxide discharge pipe installed on one upper side of the container body and receiving activated carbon inside the carbon dioxide discharge pipe. It may be configured to include.

Description

고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법{Apparatus and method for manufacturing methyl formate}Efficient catalyst poison removal device and method for producing high purity methyl formate {Apparatus and method for manufacturing methyl formate}

이 발명은 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 메틸 포메이트 제조 공정에서 발생하는 촉매독 및 물이 효과적으로 제거될 수 있도록 하는 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.This invention relates to an efficient catalyst poison removal device and method for producing high purity methyl formate. More specifically, it relates to high purity methyl formate production that enables catalyst poison and water generated in the methyl formate production process to be effectively removed. It relates to an efficient catalyst poison removal device and method.

메틸 포메이트는 포름산 제조에서 중요한 중간체이고 공업적으로 약 50~150℃의 온도 범위에서 촉매로서 나트륨 메톡시드 또는 칼륨 메톡시드의 존재 하에 액상에서 메탄올의 연속 카르보닐화에 의해 제조되는 것으로 알려져 있다. 이 반응은 일산화탄소 분압의 증가 및 온도 하강에 따라 평형이 메틸 포메이트 쪽으로 이동되는 균질 촉매된 평형 반응에 의한 것이다.Methyl formate is an important intermediate in the production of formic acid and is known to be industrially produced by continuous carbonylation of methanol in the liquid phase in the presence of sodium methoxide or potassium methoxide as a catalyst at a temperature range of about 50 to 150°C. This reaction is a homogeneously catalyzed equilibrium reaction in which the equilibrium shifts toward methyl formate as the partial pressure of carbon monoxide increases and the temperature decreases.

한편, 메틸 포메이트는 메탈올 카르보닐화 반응에 의한 공정 이외에도 메탈올 탈수소화 반응에 의한 공정, 메탈올 산화적 탈수소화 반응에 의한 공정, 포름산 알데히드의 이량화에 의한 공정, 합성 가스로부터 직접 합성하는 공정, 이산화탄소와 메탈올의 수소화 축합에 의한 공정 등에 의해서도 제조될 수 있는 것으로 알려져 있다.Meanwhile, methyl formate is synthesized directly from synthesis gas, in addition to the metalol carbonylation process, in the metalol dehydrogenation reaction process, in the metalol oxidative dehydrogenation reaction process, in the dimerization process of formic acid aldehyde, and in the process using the metalol carbonylation reaction. It is known that it can be manufactured by a process such as a process such as hydrogenation and condensation of carbon dioxide and metalol.

그런데 전술한 바와 같은 메탈올 카르보닐화 반응을 비롯한 대부분의 메틸 포메이트 제조 공정에서는 원료들과 함께 혼입되는 물 또는 수분을 완전하게 제거하지 못함에 따른 수율 저하로 인해 고순도의 메틸 포메이트를 생산하는데 어려운 문제점이 있었다.However, in most methyl formate production processes, including the metalol carbonylation reaction as described above, high purity methyl formate is produced due to a decrease in yield due to failure to completely remove water or moisture mixed with the raw materials. There was a difficult problem.

또한, 메틸 포메이트 제조 공정에서 발생하는 이산화탄소 가스도 촉매독으로 작용하여 고순도의 메틸 포메이트를 생산하는데 있어 해결해야 하는 문제점으로 지적되고 있는 실정이었다.In addition, carbon dioxide gas generated in the methyl formate production process also acts as a catalyst poison, which has been pointed out as a problem that must be solved in producing high purity methyl formate.

대한민국특허청 등록특허공보 10-0974123(2010. 08. 04. 공고)Korea Intellectual Property Office Registered Patent Publication No. 10-0974123 (announced on August 4, 2010) 대한민국특허청 공개특허공보 10-2015-0089010(2015. 08. 04. 공개)Republic of Korea Intellectual Property Office Public Patent Publication No. 10-2015-0089010 (published on August 4, 2015) 미국특허청 등록공보 9,944,587(2018. 04. 17. 공고)U.S. Patent and Trademark Office Registration No. 9,944,587 (announced on April 17, 2018)

이 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 메틸 포메이트 제조 공정에서 발생하는 촉매독 및 물이 효과적으로 제거될 수 있도록 하는 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법를 제공하는데 목적이 있다.This invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and is an efficient catalyst poison removal device for high purity methyl formate production that allows catalyst poison and water generated in the methyl formate production process to be effectively removed. The purpose is to provide methods and methods.

이 발명은 전술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로 다음과 같이 구성될 수 있다.This invention can be configured as follows as a means to achieve the purpose of the invention as described above.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치는 메탄올의 연속 카르보닐화 반응이 이루어지도록 메탄올과 촉매가 내부에 수용되는 일정 용적을 갖는 용기 본체; 용기 본체에 수용되는 메탄올과 촉매의 혼합을 위한 교반 날개가 용기 본체 내부에 설치되는 교반기; 용기 본체의 내부로 일산화탄소 가스 주입을 위해 설치되는 일산화탄소 주입구; 일정 용적을 갖는 원통형의 탈수 필터 케이스의 내주면에 분리막이 설치되고, 분리막의 내측에는 고온 건조된 제올라이트 분말이 수용되며, 탈수 필터 케이스의 입구와 출구에는 용기 본체 내부와 연통하는 유입구와 유출구가 배열 설치되고, 탈수 필터 케이스의 내부는 진공 상태가 유지되도록 용기 본체의 일측에 설치되는 탈수 필터 수단; 및 용기 본체의 상부 일측에 설치되는 원통형의 이산화탄소 배출 파이프가 설치되고, 이산화탄소 배출 파이프 내부에는 활성탄이 수용되는 이산화탄소 제거수단; 을 포함하여 구성될 수 있다.An efficient catalyst poison removal device for producing high purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention includes a container body having a certain volume in which methanol and a catalyst are accommodated therein so that a continuous carbonylation reaction of methanol occurs; A stirrer with stirring blades installed inside the container body for mixing the methanol and catalyst contained in the container body; A carbon monoxide inlet installed to inject carbon monoxide gas into the interior of the container body; A separation membrane is installed on the inner peripheral surface of a cylindrical dewatering filter case with a certain volume, high-temperature dried zeolite powder is accommodated inside the separation membrane, and inlets and outlets communicating with the inside of the container body are arranged at the inlet and outlet of the dehydration filter case. and a dewatering filter means installed on one side of the container body so that the inside of the dewatering filter case is maintained in a vacuum state; and a carbon dioxide removal means including a cylindrical carbon dioxide discharge pipe installed on one upper side of the container body and receiving activated carbon inside the carbon dioxide discharge pipe. It may be configured to include.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치에서 탈수 필터 수단에 수용되는 제올라이트 분말은 600~650 ℃ 온도 조건에서 4~5 시간 동안 소성 건조된 것이 사용될 수 있다.In the methyl formate production apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, the zeolite powder contained in the dehydration filter means may be calcined and dried at a temperature of 600 to 650° C. for 4 to 5 hours.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치에서 탈수 필터 수단은 탈수 반응 시에 내부의 온도는 100 ℃ 이상으로, 내부의 압력은 50 bar 이상의 조건이 유지되도록 설치될 수 있다.In the methyl formate production apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, the dehydration filter means may be installed so that the internal temperature is maintained at 100° C. or higher and the internal pressure is maintained at 50 bar or higher during the dehydration reaction.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 방법은 메탄올의 연속 카르보닐화 반응이 이루어지도록 메탄올과 촉매가 내부에 수용되는 일정 용적을 갖는 용기 본체; 용기 본체에 수용되는 메탄올과 촉매의 혼합을 위한 교반 날개가 용기 본체 내부에 설치되는 교반기; 용기 본체의 내부로 일산화탄소 가스 주입을 위해 설치되는 일산화탄소 주입구; 일정 용적을 갖는 원통형의 탈수 필터 케이스의 내주면에 분리막이 설치되고, 분리막의 내측에는 고온 건조된 제올라이트 분말이 수용되며, 탈수 필터 케이스의 입구와 출구에는 용기 본체 내부와 연통하는 유입구와 유출구가 배열 설치되고, 탈수 필터 케이스의 내부는 진공 상태가 유지되도록 용기 본체의 일측에 설치되는 탈수 필터 수단; 및 용기 본체의 상부 일측에 설치되는 원통형의 이산화탄소 배출 파이프가 설치되고, 이산화탄소 배출 파이프 내부에는 활성탄이 수용되는 이산화탄소 제거수단;으로 구성되는 메틸 포메이트 제조장치를 이용하여 메틸 포메이트를 제조하는 공정에서, 메탄올의 연속 카르보닐화 반응에서 용기 본체 내에 기체 상태로 존재하는 메탄올이 탈수 필터 수단을 통과하며 수분은 진공압에 의해 배출되고 메탄올은 용기 본체 내로 회수되도록 하는 사이클이 반복되는 탈수 반응 공정; 메탄올의 연속 카르보닐화 반응에서 용기 본체 내에 기체 상태로 존재하는 이산화탄소는 이산화탄소 제거수단의 활성탄을 통과하며 제거되는 촉매독 제거 공정; 을 포함하여 이루어질 수 있다.An efficient catalyst poison removal method for producing high-purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention includes: a container body having a certain volume in which methanol and a catalyst are accommodated therein so that a continuous carbonylation reaction of methanol occurs; A stirrer with stirring blades installed inside the container body for mixing the methanol and catalyst contained in the container body; A carbon monoxide inlet installed to inject carbon monoxide gas into the interior of the container body; A separation membrane is installed on the inner peripheral surface of a cylindrical dewatering filter case with a certain volume, high-temperature dried zeolite powder is accommodated inside the separation membrane, and inlets and outlets communicating with the inside of the container body are arranged at the inlet and outlet of the dehydration filter case. and a dewatering filter means installed on one side of the container body so that the inside of the dewatering filter case is maintained in a vacuum state; and a carbon dioxide removal means in which a cylindrical carbon dioxide discharge pipe is installed on one upper side of the container body and activated carbon is accommodated inside the carbon dioxide discharge pipe. In the process of producing methyl formate using a methyl formate production device consisting of: , a dehydration reaction process in which methanol present in a gaseous state in the container body in the continuous carbonylation reaction of methanol passes through a dehydration filter means, moisture is discharged by vacuum pressure, and methanol is recovered into the container body, and the cycle is repeated; A catalyst poison removal process in which carbon dioxide existing in a gaseous state in the container body in the continuous carbonylation reaction of methanol is removed by passing through activated carbon of the carbon dioxide removal means; It can be done including.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 방법에서 탈수 필터 수단에 수용되는 제올라이트 분말은 600~650 ℃ 온도 조건에서 4~5 시간 동안 소성 건조된 것이 사용되되, 탈수 필터 수단은 탈수 반응 시에 내부의 온도는 100 ℃ 이상으로, 내부의 압력은 50 bar 이상의 조건이 유지되도록 설정될 수 있다.In the efficient catalyst poison removal method for producing high-purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention, the zeolite powder contained in the dehydration filter means is calcined and dried at a temperature of 600 to 650 ° C. for 4 to 5 hours, and the dehydration is performed. The filter means may be set to maintain an internal temperature of 100° C. or higher and an internal pressure of 50 bar or higher during the dehydration reaction.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 방법에서 메탄올의 연속 카르보닐화 반응을 위한 촉매는 나트륨 메톡시드, 칼륨 메톡시드, 니튬 메톡시드 중 어느 하나 이상 선택되는 금속 촉매일 수 있다.In the efficient catalyst poison removal method for producing high-purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention, the catalyst for the continuous carbonylation reaction of methanol is a metal selected from one or more of sodium methoxide, potassium methoxide, and nitium methoxide. It could be a catalyst.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 방법에서 메탄올의 연속 카르보닐화 반응을 위해 상기 용기 본체에 메탄올과 촉매를 넣은 상태에서 상기 교반기가 600~750rpm의 속도로 회전되는 가운데 일산화탄소 주입구를 통해서 용기 본체 내에 일산화탄소가 주입되되, 용기 본체 내에 공급되는 메탄올과 일산화탄소는 중량비를 기준으로 각각 1 : 0.5~1.5이고, 촉매의 양은 0.1~0.3mol/L으로 설정될 수 있다.In the efficient catalyst poison removal method for producing high-purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention, for the continuous carbonylation reaction of methanol, the stirrer is operated at a speed of 600 to 750 rpm while methanol and catalyst are placed in the vessel body. While rotating, carbon monoxide is injected into the container body through the carbon monoxide inlet, and the methanol and carbon monoxide supplied into the container body are each 1:0.5 to 1.5 based on weight ratio, and the amount of catalyst can be set to 0.1 to 0.3 mol/L. .

이 발명에 따른 고순도 메틸 포메이트 제조 장치에서 메탄올 카르보닐화 반응을 통해 메틸 포메이트를 생산하는 과정에서 생성되는 물 성분이 제올라이트 분말 및 분리막에 의해서 효과적으로 제거되고, 이산화탄소 제거수단을 통해서는 촉매독의 하나인 이산화탄소가 효과적으로 제거됨으로써 보다 고순도의 메틸 포메이트를 얻을 수 있는 커다란 효과가 있다.In the high-purity methyl formate production device according to this invention, the water component generated in the process of producing methyl formate through the methanol carbonylation reaction is effectively removed by the zeolite powder and the separation membrane, and the catalyst poison is removed through the carbon dioxide removal means. There is a great effect in obtaining higher purity methyl formate by effectively removing carbon dioxide.

도1은 이 발명의 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도2는 이 발명의 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치의 탈수 필터의 구조로 설명하기 위한 도면.
Figure 1 is a diagram for explaining the configuration of a methyl formate production apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining the structure of the dewatering filter of the methyl formate production device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 이 발명의 바람직한 실시예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an efficient catalyst poison removal device and method for producing high-purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도1은 이 발명의 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도2는 이 발명의 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치의 탈수 필터의 구조로 설명하기 위한 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 이 발명의 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치를 지시하는 것이다.Figure 1 is a diagram for explaining the structure of a methyl formate production device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram for explaining the structure of a dehydration filter of the methyl formate production device according to an embodiment of the invention. . Reference numeral 100 shown in the drawing indicates a methyl formate production apparatus according to an embodiment of the present invention.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)는 도1에서 보이는 바와 같이 용기 본체(110), 용기 본체(110) 내에 수용되는 메탄올과 촉매의 혼합하기 위해 설치되는 교반기(120), 용기 본체(110) 내부로 일산화탄소 가스를 주입하기 위해 용기 본체(110)에 설치되는 일산화탄소 주입구(130), 용기 본체(110)에서 메탄올의 카르보닐화 과정에서 발생하는 물 성분을 제거하기 위해 용기 본체(110)에 설치되는 탈수 필터 수단(140), 용기 본체(110)에서 메탄올의 카르보닐화 과정에서 발생하는 이산화탄소 가스를 제거하기 위해 용기 본체(110)에 설치되는 이산화탄소 제거수단(150)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the methyl formate production apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a container body 110 and a stirrer 120 installed to mix methanol and catalyst contained in the container body 110. , a carbon monoxide inlet 130 installed in the container body 110 to inject carbon monoxide gas into the container body 110, and a container to remove water components generated during the carbonylation process of methanol in the container body 110. A dehydration filter means 140 installed in the main body 110, and a carbon dioxide removal means 150 installed in the container body 110 to remove carbon dioxide gas generated during the carbonylation process of methanol in the container body 110. It can be configured to include.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)의 용기 본체(110)는 메탄올의 연속 카르보닐화 반응이 이루어지도록 메탄올과 촉매가 내부에 수용되는 일정 용적을 갖는 통형태의 구조로 형성될 수 있다.The container body 110 of the methyl formate production apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention has a cylindrical structure with a certain volume in which methanol and a catalyst are accommodated therein to enable a continuous carbonylation reaction of methanol. can be formed.

한편, 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)의 용기 본체(110) 내부에 수용되는 메탄올과 촉매가 원활하게 혼합되도록 하기 위한 교반기(120)가 설치된다. 교반기(120)는 용기 본체(110)의 외부에 고정 설치되는 구동 모터(122), 구동 모터(122)에 연결된 축을 매개로 용기 본체(110)의 내부에 설치되는 교반 날개(124)를 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, a stirrer 120 is installed to ensure that the methanol and catalyst contained within the container body 110 of the methyl formate production apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention are smoothly mixed. The stirrer 120 includes a drive motor 122 fixed to the outside of the container body 110, and a stirring blade 124 installed inside the container body 110 via a shaft connected to the drive motor 122. It can be configured.

그리고 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)의 용기 본체(110) 내부로 메탄올 카르보닐화 반응이 연속적으로 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위해 일산화탄소 가스를 주입하기 위한 일산화탄소 주입구(130)가 설치된다. 일산화탄소 주입구(130)에 연결되는 일산화가스 가스 공급 파이프 상에는 일산화탄소의 압력을 측정하기 위한 일산화탄소 압력계(132)가 설치된다.And a carbon monoxide inlet (130) for injecting carbon monoxide gas into the container body (110) of the methyl formate production device (100) according to a preferred embodiment of the present invention to ensure that the methanol carbonylation reaction is continuously and smoothly performed. ) is installed. A carbon monoxide pressure gauge 132 to measure the pressure of carbon monoxide is installed on the gas supply pipe connected to the carbon monoxide inlet 130.

즉, 용기 본체(110) 내에서 메탄올의 연속 카르보닐화 반응이 순조롭게 진행되도록 용기 본체(110)에 메탄올과 촉매를 넣은 상태에서 교반기(120)가 600~750rpm 범위 내에서 일정 속도로 회전되는 가운데 일산화탄소 주입구(130)를 통해서 용기 본체(110) 내에 일정 압력 수준의 일산화탄소가 주입되도록 구성되는 것이다.That is, while methanol and catalyst are placed in the container body 110 so that the continuous carbonylation reaction of methanol proceeds smoothly within the container body 110, the stirrer 120 is rotated at a constant speed within the range of 600 to 750 rpm. It is configured to inject carbon monoxide at a certain pressure level into the container body 110 through the carbon monoxide inlet 130.

특히, 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)에서 메탄올 카르보닐화 반응을 통해서 메틸 포메이트가 생산되는 과정에서 용기 본체(110) 내부로 유입되는 또는 생성되는 물 성분을 제거하기 위한 탈수 필터 수단(140)이 설치된다.In particular, in the methyl formate production apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention, the water component flowing into or generated inside the container body 110 is removed during the process of producing methyl formate through the methanol carbonylation reaction. A dewatering filter means 140 is installed for this purpose.

탈수 필터 수단(140)의 탈수 필터 케이스(142)는 용기 본체(110)의 내측 또는 외측에 설치될 수 있도, 탈수 필터 케이스(142)의 도중 내주면에는 분리막(144)이 설치되고, 분리막(144)의 내측에는 고온 건조된 제올라이트 분말(146)이 수용된다.The dewatering filter case 142 of the dewatering filter means 140 may be installed inside or outside the container body 110, and a separation membrane 144 is installed on the inner peripheral surface of the dehydration filter case 142, and the separation membrane 144 ) Inside, high-temperature dried zeolite powder 146 is accommodated.

또한, 탈수 필터 케이스(142)의 입구와 출구에는 용기 본체(110) 내부와 연통하는 유입구(142a)와 유출구(142b)가 배열 설치되고, 탈수 필터 케이스(142)의 내부는 진공 상태가 유지되도록 하기 위한 진공압 라인이 접속된다.In addition, an inlet 142a and an outlet 142b communicating with the inside of the container body 110 are arranged at the inlet and outlet of the dehydration filter case 142, and the inside of the dehydration filter case 142 is maintained in a vacuum state. A vacuum pressure line is connected for this purpose.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탈수 필터 수단(140)은 탈수 반응 시에 내부의 온도는 100 ℃ 이상으로, 내부의 압력은 50 bar 이상의 조건이 유지될 수 있도록 구성된다.The dehydration filter means 140 according to a preferred embodiment of the present invention is configured to maintain an internal temperature of 100° C. or higher and an internal pressure of 50 bar or higher during the dehydration reaction.

또한, 탈수 필터 수단(140)에 수용되는 제올라이트 분말(146)은 600~650 ℃ 온도 조건에서 4~5 시간 동안 소성 건조된 것이 사용되는 것이 바람직하다.In addition, the zeolite powder 146 accommodated in the dehydration filter means 140 is preferably calcined and dried at a temperature of 600 to 650° C. for 4 to 5 hours.

이 발명에 따른 탈수 필터 수단(140)의 일정 사용 시간이 지난 후에는 제올라이트 분말을 다시 위에서 설명한 온도 조건에서 건조시켜 다시 사용할 수 있다.After a certain usage time of the dewatering filter means 140 according to this invention has elapsed, the zeolite powder can be dried again under the temperature conditions described above and used again.

한편, 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)에서 메탄올 카르보닐화 반응을 통해서 메틸 포메이트가 생산되는 과정에서 촉매독의 하나인 이산화탄소를 제거하기 위한 이산화탄소 제거수단(150)이 설치된다. Meanwhile, a carbon dioxide removal means (150) for removing carbon dioxide, which is one of the catalyst poisons, in the process of producing methyl formate through a methanol carbonylation reaction in the methyl formate production apparatus (100) according to a preferred embodiment of the present invention. This is installed.

이 발명에 따른 이산화탄소 제거수단(150)은 용기 본체의 상부 일측에 설치되는 원통형의 이산화탄소 배출 파이프(152), 이산화탄소 배출 파이프(152) 내부에는 활성탄(154)이 수용된 구성으로 이루어질 수 있다.The carbon dioxide removal means 150 according to this invention may be composed of a cylindrical carbon dioxide discharge pipe 152 installed on one upper side of the container body, and activated carbon 154 accommodated inside the carbon dioxide discharge pipe 152.

이 발명의 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)의 용기 본체(110)의 일측에는 용기 본체(110) 내부의 온도 및 압력을 측정하기 위한 온도계(160) 및 압력계(170)가 설치될 수 있다.On one side of the container body 110 of the methyl formate production device 100 according to a preferred embodiment of the present invention, a thermometer 160 and a pressure gauge 170 are provided for measuring the temperature and pressure inside the container body 110. ) can be installed.

이하에서는 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)를 이용하여 메탄올 카르보닐화 반응을 통해 메틸 포메이트가 생산되는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the process of producing methyl formate through a methanol carbonylation reaction using the methyl formate production apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)의 용기 본체(110) 내부에는 일정량의 메탄올, 일산화탄소, 촉매가 투입된다. 즉, 이 발명의 바람직한 실시 예에서, 메탄올의 연속 카르보닐화 반응을 위해 용기 본체(110)에 메탄올과 촉매를 넣은 상태에서 교반기(120)가 600~750rpm의 속도로 회전되는 가운데 일산화탄소 주입구(130)를 통해서 용기 본체(110) 내에 일산화탄소가 주입된다.A certain amount of methanol, carbon monoxide, and catalyst are introduced into the container body 110 of the methyl formate production apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention. That is, in a preferred embodiment of the present invention, for the continuous carbonylation reaction of methanol, methanol and catalyst are placed in the container body 110, and the stirrer 120 is rotated at a speed of 600 to 750 rpm while the carbon monoxide inlet 130 ) Carbon monoxide is injected into the container body 110 through.

이때, 용기 본체(110) 내에 공급되는 메탄올과 일산화탄소는 중량비를 기준으로 각각 1 : 0.5~1.5으로 설정될 수 있다.At this time, methanol and carbon monoxide supplied into the container body 110 may be set to 1:0.5 to 1.5, respectively, based on the weight ratio.

예를 들어, 1톤의 메틸 포메이트를 생산하고자 하는 경우에는, 용기 본체(110)에 0.58톤의 메탄올과 450㎥의 일산화탄소가 주입될 수 있다.For example, if it is desired to produce 1 ton of methyl formate, 0.58 ton of methanol and 450 ㎥ of carbon monoxide can be injected into the container body 110.

한편, 촉매로는 칼륨 메톡시드, 나트륨 메톡시드, 니튬 메톡시드 중에서 선택되는 금속 촉매가 사용될 수 있다. 바람직하게는 나트륨 메톡시드 금속 촉매가 단독으로 사용될 수도 있고, 선택된 2종 이상의 금속 촉매가 혼합되어 사용될 수도 있다.Meanwhile, a metal catalyst selected from potassium methoxide, sodium methoxide, and nitium methoxide may be used as the catalyst. Preferably, the sodium methoxide metal catalyst may be used alone, or two or more selected metal catalysts may be used in combination.

한편, 용기 본체(110)에 투입되는 촉매의 양은 0.1~0.3mol/L 기준으로 투입될 수 있다. 촉매 투입량은 0.2mol/L을 기준으로 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the amount of catalyst introduced into the container body 110 may be added on the basis of 0.1 to 0.3 mol/L. It is desirable to set the catalyst dosage as 0.2 mol/L.

전술한 바와 같이 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)의 용기 본체(110) 내부에 일정량의 메탄올, 일산화탄소, 촉매를 넣은 후, 교반기를 600~750rpm 정도의 속도로 교반하여 원료가 잘 혼합되도록 한다.As described above, a certain amount of methanol, carbon monoxide, and catalyst are placed inside the container body 110 of the methyl formate production device 100 according to a preferred embodiment of the present invention, and then stirred with a stirrer at a speed of about 600 to 750 rpm. Make sure the ingredients are well mixed.

또한, 용기 본체(110) 내부의 온도는 60~120℃ 정도가 유지되도록 설정되고, 압력은 20~70bar 정도가 유지되도록 설정된다.Additionally, the temperature inside the container body 110 is set to be maintained at about 60 to 120°C, and the pressure is set to be maintained at about 20 to 70 bar.

한편, 이 발명의 실시 예에 따른 탈수 필터 수단(140)을 통과한 메탄올은 다시 용기 본체(110)로 주입되는 싸이클이 반복되면서 고순도의 메틸 포메이트의 생산이 가능하게 된다. 즉 메탄올의 연속 카르보닐화 반응에서 용기 본체(110) 내에 기체 상태로 존재하는 메탄올이 탈수 필터 수단(140)을 통과하며 수분은 진공압에 의해 배출되고 메탄올은 용기 본체(110) 내로 회수되도록 하는 사이클이 반복되는 탈수 반응 공정이 이루어지게 된다. 이 과정에서, 물분자에 비해 상대적으로 입자가 큰 메탄올은 용기 본체(110)로 다시 회수되고, 물 성분은 탈수 필터 수단(140)의 제올라이트 분말(146)과 분리막(144)에 의해서 분리된 후 따로 배출된다.Meanwhile, the methanol that has passed through the dehydration filter means 140 according to an embodiment of the present invention is injected back into the container body 110, and the cycle is repeated, making it possible to produce high purity methyl formate. That is, in the continuous carbonylation reaction of methanol, methanol present in a gaseous state in the container body 110 passes through the dehydration filter means 140, moisture is discharged by vacuum pressure, and methanol is recovered into the container body 110. A dehydration reaction process in which the cycle is repeated is performed. In this process, methanol, which has relatively large particles compared to water molecules, is recovered back to the container body 110, and the water component is separated by the zeolite powder 146 and the separation membrane 144 of the dehydration filter means 140. are discharged separately.

실시예1Example 1

1톤의 메틸 포메이트를 생산하기 위해, 용기 본체(110) 내에 0.58톤의 메탄올과 금속 촉매로 나트륨 메톡시드 일정량을 투입한 후, 교반기(120)를 600rpm의 속도로 회전 작동시키는 가운데 450㎥의 일산화탄소를 주입하였다. 이때, 나트륨 메톡시드의 투입량은 0.2mol/L 기준으로 설정되었으며, 메탄올의 0.014%에 해당한다. 용기 본체(110)의 내부 온도는 100℃를 유지하였으며, 압력은 800 psig가 유지되도록 하였다. 이와 같은 실시예에 따른 공정을 통해서 순도 97%의 메틸 포메이트의 생산되었다. 생성물 중 메탄올 함량은 2.95 중량%, 수분의 함량은 0.03중량%, 기타 불순물의 함량은 0.02중량%임을 확인할 수 있었다.To produce 1 ton of methyl formate, 0.58 ton of methanol and a certain amount of sodium methoxide as a metal catalyst were added into the container body 110, and then the stirrer 120 was rotated at a speed of 600 rpm and 450 ㎥ of methyl formate was added. Carbon monoxide was injected. At this time, the dosage of sodium methoxide was set at 0.2 mol/L, which corresponds to 0.014% of methanol. The internal temperature of the container body 110 was maintained at 100°C, and the pressure was maintained at 800 psig. Through the process according to this example, methyl formate with a purity of 97% was produced. It was confirmed that the methanol content in the product was 2.95% by weight, the moisture content was 0.03% by weight, and the content of other impurities was 0.02% by weight.

전술한 바와 같은 탈수 반응 공정에 의해서 이 발명에 따른 메틸 포메이트 제조장치에서 메탄올 카르보닐화 반응을 통해 메틸 포메이트를 생산하는 과정에서 생성되는 물 성분이 제올라이트 분말 및 분리막에 의해서 효과적으로 제거된다.Through the dehydration reaction process as described above, the water component generated in the process of producing methyl formate through the methanol carbonylation reaction in the methyl formate production device according to the present invention is effectively removed by the zeolite powder and the separation membrane.

또한, 이 발명의 실시 예에 따른 메틸 포메이트 제조장치(100)의 이산화탄소 제거수단(150)을 통해서는 촉매독의 하나인 이산화탄소가 효과적으로 제거된다. 즉, 메탄올의 연속 카르보닐화 반응에서 용기 본체(110) 내에 기체 상태로 존재하는 이산화탄소는 이산화탄소 제거수단(150)의 활성탄(154)을 통과하며 제거되는 촉매독 제거 공정이 이루어지게 된다.In addition, carbon dioxide, one of the catalyst poisons, is effectively removed through the carbon dioxide removal means 150 of the methyl formate production apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. That is, in the continuous carbonylation reaction of methanol, carbon dioxide existing in a gaseous state in the container body 110 passes through the activated carbon 154 of the carbon dioxide removal means 150 and is removed, thereby performing a catalyst poison removal process.

따라서, 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법에 의해서 메틸 포메이트가 생산되는 과정에서 생성되는 물 성분 및 촉매독의 하나인 이산화탄소가 효과적으로 제거됨으로써 보다 고순도의 메틸 포메이트의 생산이 가능하게 된다.Therefore, the water component and carbon dioxide, which is one of the catalyst poisons, generated in the process of producing methyl formate are effectively removed by the efficient catalyst poison removal device and method for producing high purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention. Production of high purity methyl formate becomes possible.

특히, 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법은 반응이 진행되는 동안 용기 본체(110)의 내부가 채워지거나 비워지지 않음에 따라 보다 고순도의 메틸 포메이트의 생산이 가능하게 된다.In particular, the efficient catalyst poison removal device and method for producing high-purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention does not fill or empty the interior of the container body 110 during the reaction, thereby producing higher purity methyl formate. Production of mates becomes possible.

또한, 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법은 용기 본체(110)의 내부가 고온 고압의 환경에서 반응이 이루어짐에 따라 고순도의 메틸 포메이트의 생산이 가능하게 된다.In addition, the efficient catalyst poison removal device and method for producing high-purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention produces high-purity methyl formate as the reaction occurs inside the container body 110 in a high temperature and high pressure environment. This becomes possible.

그리고 이 발명의 실시예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법에 의해 생산되는 고순도의 메틸 포메이트는 건축용, 선박제조용 등으로 사용되는 폼 재료를 발포하기 위한 발포제로 사용될 수 있다.In addition, the high-purity methyl formate produced by the efficient catalyst poison removal device and method for producing high-purity methyl formate according to an embodiment of the present invention can be used as a foaming agent for foaming foam materials used for construction, shipbuilding, etc. there is.

이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 이 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치 및 방법에 대하여 설명하였다. 이러한 실시 예들은 이 발명의 청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 전술한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로 한정 해석해서는 안될 것이다.In the above, an efficient catalyst poison removal device and method for producing high purity methyl formate according to a preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the attached drawings. These embodiments are included in the technical idea described in the claims of this invention. Additionally, the above-described embodiments are merely illustrative and should not be construed as limited.

100 : 메틸 포메이트 제조장치 110 : 용기 본체
120 : 교반기 124 : 교반 날개
130 : 일산화탄소 주입구 140 : 탈수 필터 수단
142 : 탈수 필터 케이스 144 : 분리막
146 : 제올라이트 분말 150 : 이산화탄소 제거수단
100: Methyl formate manufacturing device 110: Container body
120: stirrer 124: stirring wing
130: Carbon monoxide inlet 140: Dehydration filter means
142: Dewatering filter case 144: Separation membrane
146: Zeolite powder 150: Carbon dioxide removal means

Claims (7)

메탄올의 연속 카르보닐화 반응이 이루어지도록 메탄올과 촉매가 내부에 수용되는 일정 용적을 갖는 용기 본체, 상기 용기 본체에 수용되는 메탄올과 촉매의 혼합을 위한 교반 날개가 상기 용기 본체 내부에 설치되는 교반기, 상기 용기 본체의 내부로 일산화탄소 가스 주입을 위해 설치되는 일산화탄소 주입구를 포함하여 구성되는 메틸 포메이트 제조장치에 있어서,
일정 용적을 갖는 원통형의 탈수 필터 케이스의 내주면에 분리막이 설치되고, 상기 분리막의 내측에는 고온 건조된 제올라이트 분말이 수용되며, 상기 탈수 필터 케이스의 입구와 출구에는 상기 용기 본체 내부와 연통하는 유입구와 유출구가 배열 설치되고, 상기 탈수 필터 케이스의 내부는 진공 상태가 유지되도록 상기 용기 본체의 일측에 설치되는 탈수 필터 수단; 및
상기 용기 본체의 상부 일측에 설치되는 원통형의 이산화탄소 배출 파이프가 설치되고, 상기 이산화탄소 배출 파이프 내부에는 활성탄이 수용되는 이산화탄소 제거수단; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치.
A container body having a certain volume in which methanol and a catalyst are accommodated therein to enable a continuous carbonylation reaction of methanol, a stirrer in which stirring blades for mixing the methanol and catalyst contained in the container body are installed inside the container body, In the methyl formate production device comprising a carbon monoxide inlet installed to inject carbon monoxide gas into the interior of the container body,
A separation membrane is installed on the inner peripheral surface of a cylindrical dewatering filter case with a certain volume, high-temperature dried zeolite powder is accommodated inside the separation membrane, and the inlet and outlet of the dehydration filter case have an inlet and an outlet that communicate with the inside of the container body. A dewatering filter means is arranged and installed on one side of the container body so that the inside of the dewatering filter case is maintained in a vacuum state; and
A carbon dioxide removal means including a cylindrical carbon dioxide discharge pipe installed on one upper side of the container body and receiving activated carbon inside the carbon dioxide discharge pipe; An efficient catalyst poison removal device for producing high purity methyl formate, comprising:
제1항에 있어서,
상기 탈수 필터 수단에 수용되는 제올라이트 분말은 600~650 ℃ 온도 조건에서 4~5 시간 동안 소성 건조된 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치.
According to paragraph 1,
An efficient catalyst poison removal device for producing high-purity methyl formate, characterized in that the zeolite powder contained in the dehydration filter means is calcined and dried at a temperature of 600 to 650 ° C. for 4 to 5 hours.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탈수 필터 수단은 탈수 반응 시에 내부의 온도는 100 ℃ 이상으로, 내부의 압력은 50 bar 이상의 조건이 유지되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 장치.
According to claim 1 or 2,
An efficient catalyst poison removal device for producing high-purity methyl formate, characterized in that the dehydration filter means is installed to maintain an internal temperature of 100 ℃ or more and an internal pressure of 50 bar or more during the dehydration reaction.
메탄올의 연속 카르보닐화 반응이 이루어지도록 메탄올과 촉매가 내부에 수용되는 일정 용적을 갖는 용기 본체; 상기 용기 본체에 수용되는 메탄올과 촉매의 혼합을 위한 교반 날개가 상기 용기 본체 내부에 설치되는 교반기; 상기 용기 본체의 내부로 일산화탄소 가스 주입을 위해 설치되는 일산화탄소 주입구; 일정 용적을 갖는 원통형의 탈수 필터 케이스의 내주면에 분리막이 설치되고, 상기 분리막의 내측에는 고온 건조된 제올라이트 분말이 수용되며, 상기 탈수 필터 케이스의 입구와 출구에는 상기 용기 본체 내부와 연통하는 유입구와 유출구가 배열 설치되고, 상기 탈수 필터 케이스의 내부는 진공 상태가 유지되도록 상기 용기 본체의 일측에 설치되는 탈수 필터 수단; 및 상기 용기 본체의 상부 일측에 설치되는 원통형의 이산화탄소 배출 파이프가 설치되고, 상기 이산화탄소 배출 파이프 내부에는 활성탄이 수용되는 이산화탄소 제거수단;으로 구성되는 메틸 포메이트 제조장치를 이용하여 메틸 포메이트를 제조하는 공정에서,
상기 메탄올의 연속 카르보닐화 반응에서 상기 용기 본체 내에 기체 상태로 존재하는 메탄올이 상기 탈수 필터 수단을 통과하며 수분은 진공압에 의해 배출되고 메탄올은 상기 용기 본체 내로 회수되도록 하는 사이클이 반복되는 탈수 반응 공정;
상기 메탄올의 연속 카르보닐화 반응에서 상기 용기 본체 내에 기체 상태로 존재하는 이산화탄소는 상기 이산화탄소 제거수단의 활성탄을 통과하며 제거되는 촉매독 제거 공정; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 방법.
A container body having a certain volume in which methanol and a catalyst are accommodated therein so that a continuous carbonylation reaction of methanol occurs; A stirrer with stirring blades installed inside the container body for mixing methanol and the catalyst contained in the container body; a carbon monoxide inlet installed to inject carbon monoxide gas into the interior of the container body; A separation membrane is installed on the inner peripheral surface of a cylindrical dewatering filter case with a certain volume, high-temperature dried zeolite powder is accommodated inside the separation membrane, and the inlet and outlet of the dehydration filter case have an inlet and an outlet that communicate with the inside of the container body. A dewatering filter means is arranged and installed on one side of the container body so that the inside of the dewatering filter case is maintained in a vacuum state; And a cylindrical carbon dioxide discharge pipe installed on one upper side of the container body, and a carbon dioxide removal means in which activated carbon is accommodated inside the carbon dioxide discharge pipe. Producing methyl formate using a methyl formate production device consisting of a. In the process,
In the continuous carbonylation reaction of methanol, a dehydration reaction in which methanol present in a gaseous state in the container body passes through the dehydration filter means, moisture is discharged by vacuum pressure, and methanol is recovered into the container body is repeated. process;
A catalyst poison removal process in which carbon dioxide existing in a gaseous state in the container body in the continuous carbonylation reaction of methanol is removed by passing through activated carbon of the carbon dioxide removal means; An efficient catalyst poison removal method for producing high purity methyl formate, comprising:
제4항에 있어서,
상기 탈수 필터 수단에 수용되는 제올라이트 분말은 600~650 ℃ 온도 조건에서 4~5 시간 동안 소성 건조된 것이 사용되되, 상기 탈수 필터 수단은 탈수 반응 시에 내부의 온도는 100 ℃ 이상으로, 내부의 압력은 50 bar 이상의 조건이 유지되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 방법.
According to paragraph 4,
The zeolite powder accommodated in the dehydration filter means is calcined and dried at a temperature of 600 to 650°C for 4 to 5 hours, and the internal temperature of the dehydration filter means is 100°C or higher during the dehydration reaction, and the internal pressure An efficient catalyst poison removal method for producing high purity methyl formate, characterized in that the conditions are set to be maintained above 50 bar.
제5항에 있어서,
메탄올의 연속 카르보닐화 반응을 위한 상기 촉매는 나트륨 메톡시드, 칼륨 메톡시드, 니튬 메톡시드 중 어느 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 방법.
According to clause 5,
An efficient catalyst poison removal method for producing high purity methyl formate, wherein the catalyst for the continuous carbonylation reaction of methanol is selected from one or more of sodium methoxide, potassium methoxide, and nitium methoxide.
제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
메탄올의 연속 카르보닐화 반응을 위해 상기 용기 본체에 메탄올과 촉매를 넣은 상태에서 상기 교반기가 600~750rpm의 속도로 회전되는 가운데 상기 일산화탄소 주입구를 통해서 상기 용기 본체 내에 일산화탄소가 주입되되, 상기 용기 본체 내에 공급되는 메탄올과 일산화탄소는 중량비를 기준으로 각각 1 : 0.5~1.5이고, 촉매의 양은 0.1~0.3mol/L으로 설정되는 것을 특징으로 하는 고순도 메틸 포메이트 생산을 위한 효율적 촉매독 제거 방법.
According to any one of claims 4 to 6,
For the continuous carbonylation reaction of methanol, carbon monoxide is injected into the container body through the carbon monoxide inlet while the stirrer is rotated at a speed of 600 to 750 rpm with methanol and a catalyst placed in the container body. An efficient catalyst poison removal method for producing high-purity methyl formate, characterized in that the supplied methanol and carbon monoxide are each 1:0.5 to 1.5 based on weight ratio, and the amount of catalyst is set to 0.1 to 0.3 mol/L.
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