KR830000369B1 - Liquid-Liquid Extraction Method - Google Patents

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KR830000369B1
KR830000369B1 KR1019790000077A KR790000077A KR830000369B1 KR 830000369 B1 KR830000369 B1 KR 830000369B1 KR 1019790000077 A KR1019790000077 A KR 1019790000077A KR 790000077 A KR790000077 A KR 790000077A KR 830000369 B1 KR830000369 B1 KR 830000369B1
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맥도날느 힐돈 안소니
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디. 파스트레츠 제. 반델 브래덴데 리이츠
프로필록스 에스. 에이
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid

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Abstract

내용 없음.No content.

Description

액체―액체 추출방법Liquid-Liquid Extraction Method

제1도는 본 발명의 일반적 개념을 실시하기 위한 장치의 개략설명도.1 is a schematic illustration of an apparatus for implementing the general concept of the invention.

제2도는 용기의 종단면도2 is a longitudinal cross-sectional view of the container

제3도는 제2도의 선 Ⅲ―Ⅲ상에서 취한 단면도3 is a cross-sectional view taken on the line III-III of FIG.

제4도는 4개의 용기 배열을 표시한 상 부 평면도4 is a top plan view showing four container arrangements.

제5도는 완전한 과산발생기의 개략도5 is a schematic diagram of a complete peracid generator

본 발명은 예를들며 수성상의 유기물을 추출할때, 두 종류의 비상용성(非相溶性)액상을 접촉시키는 방법과 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for contacting two kinds of incompatible liquid phases, for example, when extracting an organic phase of an aqueous phase.

본 발명은 특히 과산(이용어는 퍼옥시카르복실산을 의미한다)의 제조, 추출에 대하여 기술하는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 과산의 용도는 알켄 특히 저급알켄의 에폭시화에서 잘알려져 있다.The present invention describes, in particular, the preparation and extraction of peracids (term means peroxycarboxylic acid), but is not limited thereto. The use of such peracids is well known in the epoxidation of alkenes, in particular lower alkenes.

액체―액체 추출의 전문가는 본 발명을 어떠한 다른 방법에다 적용할 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.One skilled in the art of liquid-liquid extraction can readily appreciate that the present invention can be applied to any other method.

제1액상으로부터 이와 비상용성인 제2액상에 의하여 물질을 추출하는 일반적 기술을 공지되어 있다. 통상 이와 같은 추출은 역류 방법을 사용하여 실시한다. 사용된 장치중 두가지 주요한 것은 추출탑과 혼합 침강기로 알려져 있다. 추출탑의 한 가지 이점은 두 종류상에 대하여 다른 채류시간이 사용될 수 있으며, 결점의 하나는 특히 대형의 탑에서는 두 종류상의 흐름이 불균일하므로서 생기는 두 종류상의 접촉이 불완전한 것이다.A general technique is known for extracting a substance from a first liquid phase by means of a second liquid phase which is incompatible therewith. Usually such extraction is carried out using a countercurrent method. Two of the main devices used are known as extraction towers and mixed settlers. One advantage of extraction towers is that different holding times can be used for the two phases, and one of the drawbacks is the incomplete contact of the two types due to the uneven flow of the two types, especially in large towers.

혼합 침강기의 이점중 하나는 효율적인 접촉이 확보되는 것이다. 그러나 정상 상태에서의 통상의 혼합 침강기의 조작에서는 상기 두종류상의 채류 시간은 특별한 재순환 단계에서도 설치되어야 하기 때문에 두종류 상의 상대적 유속에 관계없이 통상 동일하다.One of the advantages of a mixed settler is to ensure efficient contact. However, in the normal operation of the mixed settler in the steady state, the holding time of the two types is usually the same regardless of the relative flow rates of the two types because they must be installed in a special recycling step.

다른 방법은 교류(交流)추출법이라 칭하며, 엘세비어 출판사에 의하여 1959년에 출판된 알더씨의“액체―액체 추출”이란 책자의 조판내에 기술되었다. 그러나 이 책의 66페이지에 설명된 이유로 교류 추출은 심한 결점을 가지며, 이는 “단순한 다단계 접촉”이란 보다 적합한 이름으로 맥그라우―힐 서적 회사에 의하여 출판된 로버트 H. 페리에 의하여 제작된“캐미컬 엔지니어링 핸드북”제5판의 15―15페이지에 기술되었다.The other method, called alternating current extraction, is described in the typesetting of Alder's "Liquid-Liquid Extraction", published in 1959 by Elsevier Press. However, for the reasons described on page 66 of this book, exchange extraction has serious drawbacks, which are “chemical simple” produced by Robert H. Perry published by McGraw-Hill Books Company under the more appropriate name of “simple multilevel contact”. Engineering Handbook ”, 5th edition, pages 15-15.

본 발명의 목적은 액체―액체 추출방법및 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a liquid-liquid extraction method and apparatus.

본 발명에 따르면 일련의 추출단계로 제1액상을 연속적으로 통과시키고, 상기 일련의 추출단계에 제1액상을 제2액상과 역류적으로 연속적으로 흐르게하고 각 추출단계에서 제1액상내로 제2액상을 분산시키고, 합체시켜서 제2액상을 합일체로서 분리시키고, 해당 합일체로부터 제2액상을 취출하고, 이를 상술한 바와 같이 다음의 인접한 단계로 제어하에 통과시켜서되는 액체―액체 추출법에 있어서, 각 단계에서 2상의 흐름을 서로 횡단(橫斷)하여 다른쪽 액상을 흐르게함을 특징으로하는 액체―액체추출법을 제공한다.According to the present invention, the first liquid phase is continuously passed through a series of extraction steps, and in the series of extraction steps, the first liquid phase is continuously flowed countercurrently with the second liquid phase, and in each extraction step, the second liquid phase is introduced into the first liquid phase. In the liquid-liquid extraction method in which the second liquid phase is dispersed as a coalescing body, the second liquid phase is separated from the coalescing body, and the second liquid phase is taken out of the coalescing body and passed through under the control of the next adjacent step as described above. A liquid-liquid extraction method is characterized in that two stages of flow are traversed to one another to flow the other liquid phase.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 일련의 다수의 용기, 이 일련의 용기의 제1용기중으로 액상을 도입하고, 상기 일련의 용기내로 유통시키기 위한 장치, 상기 일련의 용기의 최후 용기에서 제1액상을 취출하기 위한 취출장치, 제2액상을 최후 용기로 도입하기 위한 도입장치, 제2액상을 일련의 용기중 제1요기로부터 제2액상을 취출하기 위한 취출장치, 각 용기내에서 제1액상 전체에 제2액상을 분산시키는데 적합한 각 용기내에 설명된 제2액상 분산장치, 제2액상을 합체시키기 위한 각 용기내의 공간합체된 제2액상을 포집하기 위한 포집장치, 포집된 제2액상을 일련의 죵기중 다음의 인접한 용기로 이동시키고 도입시키기 위한 장치를 설비한 액체―액체 추출장치에 있어서, 각 단계중 2상의 흐름을 일반적으로 서로 다른 액상을 횡단하여 흐르게 하기 위한 장치를 갖는 것을 특징으로하는 액체―액체 추출장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, a device for introducing a liquid phase into a series of a plurality of containers, the first container of the series of containers, and circulating into the series of containers, the first liquid phase in the last container of the series of containers An ejection apparatus for ejecting, an introduction apparatus for introducing the second liquid phase into the final container, an ejection apparatus for extracting the second liquid phase from the first ware in a series of containers, and a whole of the first liquid phase in each container A second liquid phase dispersing device described in each container suitable for dispersing the second liquid phase, a collecting device for collecting the second coalesced liquid phase in each container for coalescing the second liquid phase, and a series of collected second liquid phases. A liquid-liquid extraction device equipped with a device for moving and introducing into the next adjacent vessel in the air, wherein the two-phase flow in each stage is generally intended to flow across different liquid phases. It provides a liquid-liquid extraction device characterized by having a device.

모든 용기가 공통의 수평면에 있는 적당한 배열에서, 제1액상은 각 용기및 일련의 용기전체를 통상 수평으로 흐르고, 제2액상은 분산장치로부터 각 용기내에 일반적으로 수직으로 흐르고 또한 각 용기에는 1개의 분산장치를 갖다 것이다.In a suitable arrangement where all the vessels are in a common horizontal plane, the first liquid phase flows generally horizontally through each vessel and the series of vessels, and the second liquid phase flows generally vertically into each vessel from the dispersing device and one container in each vessel. Will have a dispersing device.

이러한 배열은 전장치를 흐르는 2개의 상이 역류적으로 흐르기 때문에, 상술한“교류(交流)추출법”과는 명백히 구별되는 것이다. 제2액상을 한 용기에서 다른 용기로 수송하는데 보통 펌프장치가 필요하며, 이 펌프장치는 제2액상을 한 단계에서 다른 단계로 수송을 조절하는데 편리한 작용을 한다.This arrangement is clearly distinguished from the above-described "extraction extraction method" because the two phases flowing through the entire apparatus flow countercurrently. A pumping device is usually required to transport the second liquid phase from one vessel to another, which conveniently serves to regulate the transport of the second liquid phase from one stage to another.

종래의 탑내에서 통상의 실시예에 따르면 제2액상(이는 분산상을 형성한다)은 단위시간에 따라 다량으로 장치를 유통하는 쪽의 상이다. 이들 2사의 비중차는 각 용기내에서 분산상이 상승하는 가, 하강하는 가를 결정한다. 제2액상의 분산은 적당한 분산장치 예를들면 분무―헤드(head), 망상판같은 적당한 분산장치에 의하여 효과적으로 이루어지나, 교반기등에서는 제2액상의 합체(이는 혼합 침강기에서 통상 행하도록 별개의 용기 또는 구획내에서 행하는 것은 아니고, 같은용기내에서 생긴다)를 방해하지 않는 방법으로 행해야 한다.According to a typical embodiment in a conventional column, the second liquid phase (which forms a dispersed phase) is the phase on which the device is distributed in a large amount according to the unit time. The difference in specific gravity of these two companies determines whether the dispersed phase rises or falls in each container. Dispersion of the second liquid phase is effected effectively by a suitable dispersing device such as a spray-head, a reticulated plate, but in a stirrer, the second liquid phase is coalesced (which is usually separated in a mixed settler). It is not done in a container or compartment, but in a same container).

그러나 각 용기는 조업저잊상태하에서만 사용하기 위한 교반장치, 예를들면 교반기 또는 가스 흡입관을 설치하여도 좋다.However, each vessel may be provided with a stirring device, for example, a stirrer or a gas suction pipe, for use only under operating conditions.

수용성 매질내에서, 카르복실산과 과산화수소의 반응에 의하여 과산을 생성시키는 일반적 제법은 공지되었으며, 이러한 과산을 유기 용매내로 추출하는 것도 잘 알려져 있다. 과산의 제조에 대한 한 방법은 DOS 2602776 (GC36)에 기술되있고, 다른 방법은 BP 1, 425, 077에 기술되었다.In the aqueous medium, a general method for producing peracid by reaction of carboxylic acid with hydrogen peroxide is known, and it is also well known to extract such peracid into an organic solvent. One method for the production of peracids is described in DOS 2602776 (GC36), and another method is described in BP 1, 425, 077.

상술한 바와 같이 과산의 공지된 용도는 에폭시화이고, 본 발명은 이와 같은 조작과 합체한 것에 특히 적당하다. 그러므로 본 발명의 특징은 수용액으로부터 과산을 유기용액내로 추출하는데 사용할 수 있다. 또한 과산의 수용액은 과산화수소의 수용액을 카르복실산의 유기용액에 대하여 역류적으로 공급함에 의하여 발생된다.As mentioned above, the known use of peracids is epoxidation, and the present invention is particularly suitable for incorporating such operations. Therefore, a feature of the present invention can be used to extract peracid from an aqueous solution into an organic solution. In addition, the aqueous solution of peracid is generated by feeding the aqueous solution of hydrogen peroxide countercurrently to the organic solution of carboxylic acid.

종래에 방법과 비교하면 다음과 같다.Compared with the conventional method as follows.

종래 방법중 가장 적절한 형식은 종래의 망상판 탑과 종래의 혼합 침강기 조합체이다. 일반적으로 본 발명은 이러한 2종의 종래 추출장치의 혼성체에 관한 것으로 생각할 수 있다. 그러므로 본 발명 장치는 망상판 탑과 동일한 방법으로 제어할 수 있으며, 망상판 탑에 존재하는 것으로 알려진 결점은 갖지 않는다. 한편 추출단계의 물리적 배치는 혼합침강기 조합체와 같으므로, 혼합 침강기 배열의 공지된 이점은 이들을 갖추는 것이며, 그러나 혼합 침강기 조합체에서 체류시간에 관한 제한에 있어 불리한 점은 없다.The most suitable form of the conventional method is a combination of a conventional mesh tower and a conventional mixed settler. In general, the present invention can be considered as a hybrid of these two conventional extraction apparatuses. Therefore, the device of the present invention can be controlled in the same way as the reticulated tower, and does not have the disadvantage known to exist in the reticulated tower. On the other hand, since the physical arrangement of the extraction step is the same as the mixed settler combination, the known advantage of the mixed settler arrangement is to have them, but there is no disadvantage in the limitations on the residence time in the mixed settler combination.

하기에 서술한 이유에 보다 적합한 화합물인 과산이 과프로피온산이고, 유기용매가 이염화 프로필렌 이라고 가정하였을때 기술적인 면에서 본 발명의 방법을 종래의 방법과 비교한다면 수성상의 비중은 황산농도에 따라 영향을 받고 이 황산농도는 반응속도에 영향을 미친다. 반응정도 및 반응속도에 대한 황산의 최적농도는 수성상에 대한 유기상의 비중에 대하여 상상히 큰 비중을 나타내기 때문에 통상의 망상판 탑의 망상판하의 유기상의 두께는 망상판의 구멍크기를 안정된 유탁액이 생성되도록하는 값까지 감소되지 않는한 합체하지 않은 상의 파괴가 일어나는 위험은 어느정도 따른다. 이에 관련된 문제들은, 특히 대량생산에서 사용되는 대직경(단면적이 10㎡보다 크다)의 탑에서 공지된 바와 같이 상의 국부적 나쁜 분산의 위험이 증가되므로, 대직경의 탑에서 특히 현저하게 나타난다. 또한 이와같은 대형탑의 경우에는 수성상의 흐름을 방지하기 곤란하므로, 상기의 선정된 반응제의 경우에 소요되는 정도의 효율로 대형의 통상의 탑을 운전하는 것은 곤란하다.Assuming that the peracid, perpropionic acid, which is a more suitable compound for the reasons described below, and that the organic solvent is propylene dichloride, in the technical aspect, the specific gravity of the aqueous phase is affected by the concentration of sulfuric acid in comparison with the conventional method. This sulfuric acid concentration affects the reaction rate. Since the optimum concentration of sulfuric acid in relation to the degree of reaction and the reaction rate shows an imaginatively large specific gravity with respect to the specific gravity of the organic phase to the aqueous phase, the thickness of the organic phase under the reticulated plate of a conventional reticulated plate is a stable emulsion of the pore size of the reticulated plate. There is some risk that the destruction of the unincorporated phase will occur unless it is reduced to the value that allows the liquid to be produced. Problems related to this are particularly pronounced in large diameter towers, as the risk of local poor dispersion of the phase is increased, as is known, especially in large diameter towers (cross sections larger than 10 m 2) used in mass production. In addition, in the case of such a large tower, it is difficult to prevent the flow of the aqueous phase, and therefore, it is difficult to operate the large conventional tower with the efficiency required for the selected reactive agent.

또한 이론상으로 과산화물반응제와 생성물의 무제어상태의 분해는 일어나지 않더라도 이는 기능성이 있고, 이와 같은 것이 일어나면 장치의 심한 손상이 생긴다. 이러한 분해의 가능성이 있으므로 이를 제어하는 수단을 사용해샤 하는데, 이들 수단은 곤란하기 때문에 대형탑의 경우에는 상당히 경비가 많이든다. 탑내에서 발생하는 열을 제거하는 것은 곤란하고, 여러개의 탑의 내용물을 신속히 배기시키는 것도 곤란하다는 것은 공지되었다. 또한 분해는 필연적으로 가스발생을 수반하고, 이 가스는 높은 정수압에 의하여 제어되므로, 별도의 문제가 발생하게 된다.In theory, even if uncontrolled decomposition of the peroxide reactant and product does not occur, it is functional, and if this happens, serious damage to the device occurs. There is a possibility of such disassembly, so it is necessary to use a means to control them, which is difficult and expensive in large towers. It is known that it is difficult to remove heat generated in a tower and to exhaust the contents of several towers quickly. Decomposition also inevitably involves gas generation, and since this gas is controlled by a high hydrostatic pressure, another problem arises.

본 발명의 적당한 장치로서는 일련의 각 용기에서 유기상을 망상판에 보다 합리적으로 실시가능한 효율로 분산시키고, 유기상의 작은 방울을 수성상을 통하여 상승시키고, 합체시켜서 수성상 위에 안정시키는 유기상의 합일체를 형성하도록 배열되어있다. 이러한 합일체는 종래의 탑에서 일어나는 것과 같이 바로 위 단계의 망상판에 의하여 제공되는 유통저항에 의하여 결정될 수 없는 어떤 편리한 깊이로 조정된다. 따라서 합일체 상만이 각 단계에서 망상판을 통과할 수 있다. 이러한 수송은 통상 펌프로 행하고, 각 용기내의 합일체 상을 적당한 깊이로 유지하도록 제어하에 행한다. 따라서 종래의 대형탑에서 볼수 있는 상술한 유체역학적 불안정성의 문제를 최소로 할 수 있다. 이 유체역학적 불안정성을 최소로 하는 효과는 주로 상이 각 단계에서 반응하기 위하여나, 각 단계에서 평형에 도달하기 위한 시간을 갖지 않는데에 생기는 화학적 불안정성의 위험을 필연적으로 최소로 한다. 그럼에도 불구하고 유체역학적 불안정성이 본 발명의 장치에서 생기면, 발생된 가스가 한 용기에서 다른 용기로 통과할 수 없으므로 그 효과는 통상 단일 용기내에 한정된다. 따라서 부작용이 생기는 용기를 격리시킬 필요가 있으며, 필요에 따라 그 부 작용이 생기는 용기의 냉요물을 공지의 방법으로 배기시킬수 있다. 이것은 종래 탑의 전체 내용물을 배기시키는 것보다 간단하고, 신속하게 행할수 있고, 일층 쉽게 작업을 할 수 있다.A suitable apparatus of the present invention is a unit of an organic phase which disperses the organic phase in a series of vessels at a rational efficiency more practically, raises small droplets of the organic phase through the aqueous phase, coalesces and stabilizes the aqueous phase on the aqueous phase. Are arranged to form. This coalescing is adjusted to any convenient depth that cannot be determined by the flow resistance provided by the reticular plate of the stage just above, as occurs in conventional towers. Thus, only the monolithic phase can pass through the mesh at each stage. This transport is usually done by pump and under control to maintain the integral phase in each vessel at a suitable depth. Therefore, it is possible to minimize the above-described problems of hydrodynamic instability seen in conventional large towers. The effect of minimizing this hydrodynamic instability inevitably minimizes the risk of chemical instability that arises mainly because the phase does not have time to react at each stage or to reach equilibrium at each stage. Nevertheless, if hydrodynamic instability occurs in the apparatus of the present invention, the effect is usually limited in a single vessel since the generated gas cannot pass from one vessel to another. Therefore, it is necessary to isolate the container in which the side effect occurs, and if necessary, the cold substance of the container in which the side effect occurs can be evacuated by a known method. This is simpler, faster, and easier to work than exhausting the entire contents of a conventional tower.

또한 종래의 혼합 침강기와는 다르게, 상기 두 상의 체류시간을 분리하여 제어할수 있는데, 이것은 반응이 추출과 동시에 일어날수 있는 장점이 있다.In addition, unlike the conventional mixing settler, the residence time of the two phases can be controlled separately, which has the advantage that the reaction can occur simultaneously with the extraction.

그러므로 본 발명의 장치는 종래의 대직경탑보다 제어가 용이하기 때문에 보다 효율이 좋고, 보다 안전하게 설계될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 장치는 혼합 침강기 조합체에 상당히 유사하나, 혼합 침강기의 공지된 단점이 없이 원하는 기술적 성과를 얻을 수 있다.Therefore, the device of the present invention can be designed more efficiently and more safely since it is easier to control than the conventional large diameter tower. Such a device of the present invention is quite similar to a mixed settler combination, but can achieve the desired technical performance without the known disadvantages of the mixed settler.

본 발명의 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.The method of the present invention is schematically described as follows.

본 발명은 대규모 조업추출방법에서나, 화학적 불안정성이 생기는 위험한 방법에서나, 화학반응이 추출조작과 동시에 일어나는 방법에서나, 예를들어 비중차가 크므로서 유체역학적 불안정성이 일어나는 방법에 특히 유익하다. 이러한 방법은 과산화수소와 카르복실산과 반응시켜 과산을 제조하고, 이를 유기용매내에서 추출하는 조작으로 설명하는 것이 편리하다. 그러므로 본 발명을 특히 이러한 방법을 참조로하여 기술하고자 한다. 과산의 유기용액은 예를들어 알켄을 에폭시화하여 옥시탄과 에폭시드를 만드는데 유용하며, 이와같은 최종용도도 방법을 기술하는데 기여한다. 기술하고자 하는 방법은 수성상을 사용하나, 본 발명에서는 두 종류의 비상용성 유기액체도 사용할수 있다.The present invention is particularly advantageous in large scale extraction operations, in dangerous methods where chemical instability occurs, in chemical reactions occurring simultaneously with extraction operations, or in methods where hydrodynamic instability occurs due to large specific gravity differences. This method is conveniently described by the operation of producing peracid by reacting with hydrogen peroxide and carboxylic acid, and extracting it in an organic solvent. Therefore, the present invention is described in particular with reference to this method. Peroxide organic solutions are useful for, for example, epoxidizing alkenes to make oxytans and epoxides, contributing to describing such end-use methods. The method to be described uses an aqueous phase, but in the present invention, two kinds of incompatible organic liquids may also be used.

카르복실산의 선정에 대하여 설명하면 다음과 같다.The selection of the carboxylic acid is as follows.

본 명세서에 사용된“카르복실산”이란 일반적 의미를 가지며, 본 발명을 실시하는데 있어서“카르복실산”과“유기용매”의 적당한 선택은 최적의 효율을 얻기 위하여 필요하다. 그러나 이러한 선택은 본 분야의 기술자의 능력으로 능히 할수 있다. 반응이 일어날 수 있도록 충분한 수용성 카르복실산을 선택하는데 있어, 카르복실과 이의 과산을 유기용매로 충분히 가용성으로 녹는 추출을 할수 있도록 카르복실산을 선택하는 것이 필요하다. 이러한 이유로 적어도 2개이상 6개이하의 탄소원자의 치환기를 가지 않는 모노―카르복실산을 사용하는 것이 바람직하다.As used herein, the term "carboxylic acid" has a general meaning, and in the practice of the present invention, appropriate selection of "carboxylic acid" and "organic solvent" is necessary to obtain optimum efficiency. However, this choice can be made by the skilled person. In selecting sufficient water-soluble carboxylic acids for the reaction to occur, it is necessary to select the carboxylic acids so that extraction can be carried out so that the carboxyl and its peracid are soluble enough in an organic solvent. For this reason, it is preferable to use mono-carboxylic acids having no substituents of at least 2 or more and 6 or less carbon atoms.

적당한 카르복실산은 초산과 프로피온산이다.Suitable carboxylic acids are acetic acid and propionic acid.

용매의 선택에 대하여 기술하면 다음과 같다.The selection of the solvent will be described as follows.

과산을 생성시키는 반응과 동시에 이를 유기상으로 추출하는 방법을 상술하며, 그러나 실질상 같은 기준을 반응과 추출을 분리하에 행하는 방법도 적용할수 있다.The method of extracting the organic acid at the same time as the reaction to produce the peracid is described in detail, but a method of performing the same criteria as the separation of the reaction and extraction may also be applied.

유기용매의 주요기능은 카르복실산과 과산이 용해될 수 잇는 불연속의 유기상을 제공하는데 있다. 유기용매에 대한 기타 원하는 선택기준은 물에 대한 낮은 용매력, 황산수용액내에서의 낮은 용해도및 기타 반응제의 존재하의 반응조건에서 비반응성이 있다. 여기에 각종 용매를 열거하지만, 실제 사용할 때의 용매 선택은 조작, 반용제및 과산의 최종용도에 따른다.The main function of the organic solvent is to provide a discontinuous organic phase in which carboxylic acids and peracids can be dissolved. Other desired selection criteria for organic solvents are non-reactive at low solvent power in water, low solubility in aqueous sulfuric acid solution and reaction conditions in the presence of other reactants. Although various solvents are listed here, the solvent selection in actual use depends on the end use of the operation, the antisolvent and the peracid.

용매는 할로겐화 예를들어 불소화 또는 염소화된 지방족탄화수소, 지환식탄화수소, 방향족 탄화수소가 있는데, 예를들면,Solvents are halogenated, for example fluorinated or chlorinated aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, for example,

디클로로메탄, 트리클로로메탄, 테트라클로로메탄, 클로로에탄, 1,1―디클로로에탄, 1,2―디클로로에탄, 1,1,1―트리클로로에탄, 1,1,2―트리클로로에탄, 1,1,1,2―테트라클로로에탄, 1,1,2,2―테트라클로로에탄, 1―클로로프로판, 2―클로로프로판, 1 ,1―디클로로프로판, 1,2―디클로로프로판, 1,3―디클로로프로판, 2,2―디클로로프로판, 1,1,1―트리클로로프로판, 1,1,2―트리클로로프로판, 1,1,3―트리클로로프로판, 1, 2,2―트리클로로프로판, 1,2,3―트리클로로프로판, 테트라클로로프로판이나 염소치환 부탄류, 펜탄류 또는 헥산류, 시클로헥실 클로라이드나 클로로벤젠등이 있다.Dichloromethane, trichloromethane, tetrachloromethane, chloroethane, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, 1, 1,1,2-tetrachloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, 1-chloropropane, 2-chloropropane, 1,1-dichloropropane, 1,2-dichloropropane, 1,3- Dichloropropane, 2,2-dichloropropane, 1,1,1-trichloropropane, 1,1,2-trichloropropane, 1,1,3-trichloropropane, 1,2,2-trichloropropane, 1,2,3-trichloropropane, tetrachloropropane, chlorine-substituted butanes, pentane or hexane, cyclohexyl chloride or chlorobenzene.

염소화탄화수소는 통상 상당히 불활성이라고 생각되며, 이 염소화 탄화수소는 염화물이 발생되고, 이것은 물과 황산의 존재하에서 대단히 부식성이 크다. 따라서 지방족 탄화수고, 지환식 탄화수소, 방향족 탄화수소및 알킬―아릴탄화수소같은 비염소화 탄화수소는 예를들면 데칸, 헵탄, 시클로헵탄, 벤젠, 톨루엔 또는 크실렌으로부터 선택하는 것이 바람직하다.Chlorinated hydrocarbons are usually considered quite inert, and these chlorinated hydrocarbons generate chlorides, which are highly corrosive in the presence of water and sulfuric acid. Thus, non-chlorinated hydrocarbons such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and alkyl-aryl hydrocarbons are preferably selected from, for example, decane, heptane, cycloheptane, benzene, toluene or xylene.

과산의 분야에 일반적으로 공지된 다른 용매들도 사용할 수 있다.Other solvents generally known in the field of peracids can also be used.

용매 혼합물은 예를들면 지방족 탄화수소의 혼합물인 석유 에테르로 알려진 것 또는 상기에서 개별적으로 설명된 용매의 혼합물을 사용할수 있다.The solvent mixture may use, for example, what is known as petroleum ether which is a mixture of aliphatic hydrocarbons or a mixture of solvents described individually above.

불포화 결합이 본 발명의 조건하에서 에폭시화되지 않으며, 유기용매는 포화 화합물이 되어야 하는 것은 아니다.Unsaturated bonds do not epoxidize under the conditions of the present invention and the organic solvent does not have to be a saturated compound.

열거된 모든 용매중에서 가장 적당한 것은 1,2―디클로로에탄(이염화 에틸렌) 1,2―디클로로프로판(이염화 프로필렌) 및 벤젠이 있다.Of all the solvents listed, most suitable are 1,2-dichloroethane (ethylene dichloride) 1,2-dichloropropane (propylene dichloride) and benzene.

과산의 제조를 설명하면 다음과 같다.The production of peracid is described as follows.

본 발명의 장치를 기술하기전에 일반적인 방법으로 반응자체를 기술하는 것이 적당하다. 반응에서 황산, 과산화수소와 물로 구성된 수성상과 카르복실산과 유기용매로 구성된 유기상을 역류 추출장치에 통과시킨다.Before describing the device of the present invention, it is appropriate to describe the reaction itself in a general manner. In the reaction, an aqueous phase composed of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water, and an organic phase composed of carboxylic acid and organic solvent are passed through a countercurrent extractor.

상기 성분은 두 상사이에 분배되며, 수성상내에서는 과산화수소와 카르복실산이 반응하여 과산을 생성하는 반응은 황산엣 의하여 접촉된다. 이러한 반응은 통상 서서히 평형에 도달하나, 유기상내로 과산을 추출하므로서 촉진된다.The component is partitioned between the two phases, and in the aqueous phase, the reaction of hydrogen peroxide and carboxylic acid to produce peracid is contacted by sulfuric acid. This reaction usually slowly equilibrates, but is facilitated by extracting peracids into the organic phase.

황산은 그 촉매적 기능에 더불어 상분리를 조성하기 위한 수성상의 비중을 조절하는 기능을 갖는다. 유기상과 수성상의 상대적 비중은 이것이 혼합된 후 분리시 이동 방향을 결정한다. 그러나 공지된 바와 같이 황산농도는 황산이 그 촉매작용을 나타내는데 충분한 농도이어야 하나, 탈수등에 의한 유기성분의 분해를 일으키는데는 불충분한 농도로 유지되도록 주의해야한다. 화학적 기준및 추출조작기준에서 황산농도의 최적화하는데는 종래의 장치에서 취급하기 곤란한 액상 상대밀도, 망상판칫수, 체류시간등을 유도하는 경향이 있으나, 본 발명의 장치에서는 최적농도는 거의 문제가 되지 않는다.In addition to its catalytic function, sulfuric acid has a function of controlling the specific gravity of the aqueous phase to form a phase separation. The relative specific gravity of the organic and aqueous phases determines the direction of movement upon separation after it is mixed. However, as is known, sulfuric acid concentration should be sufficient to show sulfuric acid catalysis, but care should be taken to maintain an insufficient concentration to cause decomposition of organic components by dehydration. The optimization of sulfuric acid concentration in the chemical standard and extraction operation standard tends to induce liquid relative density, mesh size, residence time, etc. which are difficult to handle in the conventional apparatus. However, the optimum concentration is rarely a problem in the apparatus of the present invention. Do not.

추출장치로부터 취출된 수성액은 사실상 그중의 과산화수소 약간 또는 전부가 물로 치환한다. 따라서 물을 제거하여 농축시킨 다음, 과산화수소를 첨가한 후 본 발명 방법의 조작에 재순화시키는 것이 바람직하다.The aqueous liquor taken out of the extractor is virtually replaced by some or all of the hydrogen peroxide therein. It is therefore preferred to remove the water, concentrate, and then recycle hydrogen to the operation of the process of the invention after the addition of hydrogen peroxide.

과산을 제조하는 일반적 조건을 설명하면 다음과 같다.The general conditions for producing peracid are as follows.

유기용매로서 이염화 프로필렌을 사용하는 과프로피온산의 제조에 특정하에 본 발명의 과산 제조부분을 보다 상세히 설명하면, 수성상은 추출장치에 공급하여, 이 장치를 통과시킨다. 이러한 수성상은 황산, 과산화수소와 물을 포함한다. 황산의 비율은 30중량%―60중량%사이이며 바람직하기로는 40중량%의 농도이다. 조작상 이유로 황산은 보충산과 함께 다음에 설명된 정제 단계로부터 피드백(Feed back)을 형성한는 물내에 75중량%의 황산으로부터 유도하는 것이 편리하다. 과산화수소는 10중량 %―35중량%의 수성상이며 실제로 29중량%가 가장 바람직하다. 이러한 과산화수소는 물내에 70중량%용액으로서 공급하는 것이 편리하다. 물은 수성상의 제3성분을 구성하며 그 비율은 차에 따라 쉽게 알수 있다.The peracid preparation portion of the present invention is described in more detail under the specific preparation of perpropionic acid using propylene dichloride as an organic solvent, and the aqueous phase is fed to an extraction device and passed through this device. Such aqueous phases include sulfuric acid, hydrogen peroxide and water. The proportion of sulfuric acid is between 30% and 60% by weight, preferably at a concentration of 40% by weight. For operational reasons it is convenient to derive sulfuric acid from 75% by weight of sulfuric acid in water, which together with supplemental acid forms a feedback back from the purification step described below. Hydrogen peroxide is 10% -35% by weight of the aqueous phase and in fact 29% by weight is most preferred. Such hydrogen peroxide is conveniently supplied as a 70% by weight solution in water. Water constitutes the third component of the aqueous phase and its proportions are readily apparent depending on the difference.

유기상은 추출장치에 공급하여 수성상과 역류적으로 통과시키며, 과프로피온산을 제조할때는 이염화프로필렌내의 프로피온산의 용액으로 된다. 프로피온산의 농도는 15%―30%의 유기상이 적당하며, 특히 20%가 바람직하다.The organic phase is fed to the extraction apparatus and flows countercurrently to the aqueous phase, which when prepared perpropionic acid is a solution of propionic acid in propylene dichloride. The concentration of propionic acid is suitably 15% -30% organic phase, particularly 20%.

단위시간에 장치를 통과하는 수용액상과 유기상의 상대적 체적과 이들의 농도는 함께되어 과산화수소대프로피온산의 비율을 정하고, 이의 비율은 몰비로서 1 : 0.5―1 : 4이고, 1 : 1.4가 바람직하고, 화학양량적량의 비는 1 : 1이다.The relative volume of the aqueous phase and the organic phase passing through the device in unit time and their concentrations together determine the ratio of hydrogen peroxide to propionic acid, the ratio being 1: 0.5-1: 4 as molar ratio, preferably 1: 1.4, The stoichiometric ratio is 1: 1.

추출물장치에서의 수성유출액으로부터 모든 프로피온산과 과프로피온산을 추출하기 위하여 새로운 유기용매를 사용하여 추출장치로부터 나온 수성상을 한번 더 추출하는 것이 좋다.In order to extract all propionic and perpropionic acid from the aqueous effluent in the extractor, it is better to extract the aqueous phase from the extractor once more using a new organic solvent.

또한 용해된 과산화수소를 제거하기 위하여 유기상을 역류 시키는 것이 편리한데, 이것은 추출장치에 주입되는 수성상을 한 부분은 주로 묽은 황산으로하는 다른 부분은 주로 과산화수소로 분리하며, 이 두분을 떨어진 위치에서 추출장치로 도입시켜서 한다.It is also convenient to back-flow the organic phase to remove dissolved hydrogen peroxide, which separates the aqueous phase injected into the extractor with dilute sulfuric acid and the other part with hydrogen peroxide. To be introduced.

유사하게 과산화수소 주입물을 두 개나 그 이상의 부분으로 나누어서 장치중에 떨어진 위치에서 도입시킬수 있다.Similarly, the hydrogen peroxide injection can be divided into two or more parts and introduced at remote locations in the device.

반응은 자연적으로 만족스러운 속도로 진행되므로 자연온도에서의 조작이 만족스럽다. 지연온도는 반응제의 혼합 및 이들의 반응시에 약간의 열이 발생하기 때문에 축척 효과에 어느 정도의 보존하다. 반응은 거의 온도에 민감하지 않으므로, 특별한 수단이 필요없으며, 0―30%의 온도가 바람직하다.Since the reaction proceeds at a satisfactory rate naturally, the operation at natural temperature is satisfactory. The delay temperature is somewhat preserved in the scale effect because some heat is generated during the mixing of the reactants and their reaction. Since the reaction is hardly temperature sensitive, no special measures are required, and a temperature of 0-30% is preferred.

과산제조용 반응제1 용매 선택위한 지침으로서 어떤 관련된 데이타를 나타내면 다음 표 1과 같다.Table 1 shows some relevant data as a guideline for selecting the reactant solvent for peracid preparation.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

표 1에 대한주해Notes on Table 1

1. 값은 25℃에서 수용액에 대한 것1. Values for aqueous solutions at 25 ° C

2. 용해도에 대한 기호는 캐미컬 러버회사에서 출판한 화학과 물리의 핸드―북, 제46판으로 부터 취한것 발명의 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.2. The symbol for solubility is taken from the Chemical and Physics Handbook, 46th Edition, published by Chemical Rubber Company.

본 발명을 보다 쉽게 이해시키기 위하여, 첨부도면을 참조로하여 다음과 같이 실시예를 기술하고자 한다. 먼저 제1도를 참조하면, 장치는 용기의 저부 근처에 설치된 망상판(11)과 종래의 방법으로 행하는 바와 같이 망상판(11) 하부(13)에 유기상을 수집하도록 하는 위치로 배치된 유기상 도입구(12)를 갖는 각각의 용기로된 일련의 용기를 갖는다.In order to more easily understand the present invention, embodiments will be described as follows with reference to the accompanying drawings. Referring first to FIG. 1, the apparatus introduces an organic phase disposed in a position to collect the organic phase on the reticulum 11 installed near the bottom of the container and on the lower portion 13 of the reticulum 11 as in a conventional manner. Each container has a series of containers with spheres 12.

유기상은 망상판(11)을 통과하여 용기의 상부에서 유기층(14)으로 수집된다. 유기상은 상부유기층(14)으로 부터 배출구(15)를 경유하여 취출되고, 펌프(16)에 의하여 다음의 인접한 용기에 보낸다. 유사하게 각 용기에는 일련의 용기를 통하여 유기층과 역류적으로 흐르도록 배치된 수성상 도입구(17)과 수성상 배출구(18)가 설치되어 있고, 한 용기의 수성상 배출구(18)은 다음 용기의 수성상 도입구(17)에 연결되어있고, 각 용기내의 상기 두 액체의 이동은 상호 횡으로 흐른다.The organic phase passes through the reticulum 11 and is collected into the organic layer 14 at the top of the vessel. The organic phase is withdrawn from the upper organic layer 14 via the outlet 15 and sent to the next adjacent vessel by the pump 16. Similarly, each vessel is provided with an aqueous phase inlet 17 and an aqueous phase outlet 18 arranged to flow countercurrently with the organic layer through a series of vessels, the aqueous phase outlet 18 of one vessel being the next vessel. It is connected to the aqueous phase inlet 17 of, and the movement of the two liquids in each container flows transverse to each other.

제2도는 1개 용기의 배열을 보다 상세히 나타냈다.2 shows the arrangement of one container in more detail.

용기는 측벽(20)과 저부(21)을 갖는 종래의 탱크(10)를 포함하고, 탱크는 우발적으로 물질이 떨어지는 것을 방지하기 위한 리드(lid)(36)과 탱크내의 압력이 생기지 않도록 통기구(38)로 통하고 자유롭게 개폐되는 덮개(37)을 갖는다. 리드(36)과 탱크내 액의 상부 표면사이에는 자유공간(22)가 있다. 탱크(10)내 액체의 상부 액면위는 웨어(weir)(23)에 의하여 정해치고, 이 웨어(23)는 유기상 배출구를 보호하도록 배치되고, 먼저 탱크(10)내의 액체의 액위를 정확히 유지하여, 유기상만을 배출구(15)로 유출된다.The container comprises a conventional tank 10 having a side wall 20 and a bottom 21, the tank having a lid 36 for preventing accidental dropping of the material and a vent to prevent pressure in the tank. And cover 37 which opens and closes freely. There is a free space 22 between the lid 36 and the upper surface of the liquid in the tank. The upper liquid level of the liquid in the tank 10 is defined by a weir 23, which is arranged to protect the organic phase outlet, and firstly to accurately maintain the liquid level of the liquid in the tank 10. Only the organic phase flows out into the outlet 15.

탱크내에서 적절히 유기조와 혼합이 이루어짐이 없이 수성상이 수성상 도입구 ( 17)로 부터 수성상 배출구(18)로 유출하는 것을 방지하기 위하여 바플(baffle)(24)가 수성상 도입구(17)에 인접하게 배열되는 것이 편리하다. 그러나 탱크내의 기하학적형상이 배열할 수 있다면 탱크 설계에 의하여 충분한 혼합이 촉진될 수 있고 별개의 바플이 필요치 않다. 제2도에 설명된 용기는 다단 탑중 일단계와 동일한 방법으로 인접한 단계에 제한없이 작용한다. 예를들면 본 발명의 구조에서, 망상판(11)밑의 유기층(13)의 깊이는 탱크의 상단의 상부 유기층(14)의 깊이와 동일해서는 안된다. 이러한 변화는 종래의 컬럼에서는 불가능하다.A baffle 24 is used to prevent the aqueous phase from flowing from the aqueous phase inlet 17 to the aqueous phase outlet 18 without proper mixing with the organic bath in the tank. It is convenient to arrange adjacently. However, if the geometry in the tank can be arranged, sufficient mixing can be facilitated by the tank design and no separate baffles are needed. The vessel described in FIG. 2 acts without limitation on adjacent stages in the same manner as one stage of a multistage column. For example, in the structure of the present invention, the depth of the organic layer 13 under the network plate 11 should not be equal to the depth of the upper organic layer 14 at the top of the tank. This change is not possible with conventional columns.

제1도에서 수성상은 용기간의 펌프 수송수단 없이 한 용기에서 다른 용기로 흐르는 것이 도시 되었다. 그러나 유기상은 한 용기의 상단에서 오버프로우(overflow)시킨 다음 용기의 저부로 도입하기 위하여는 펌프로 수송하는 것이 필요하다. 여기서 종래의 기계적 또는 전기적으로 구동되는 펌프가 사용될 수 있으나, 동력의 소요량이 대단히 적기 때문에 다른 형식의 펌프를 사용할 수 있다. 적당한 형식의 펌프로는 가스 리포트 펌프로 알려진 것으로, 제2도에 설명되었다. 유기상은 전단계의 유기상 배출구(15)에 결합된 측면 림(limb)(25)를 통하여 펌프에 들어가고, U―관(26)의 개방 림에 들어간다.In FIG. 1 the aqueous phase is shown flowing from one vessel to another without pump transport between vessels. However, the organic phase needs to be pumped to overflow at the top of one vessel and then introduced to the bottom of the vessel. Here, a conventional mechanically or electrically driven pump may be used, but other types of pumps may be used because the power requirements are very small. A suitable type of pump, known as a gas report pump, is described in FIG. The organic phase enters the pump through side limbs 25 coupled to the organic phase outlet 15 of the previous stage and enters the open rim of the U-pipe 26.

U―관(26)중 제2림은 가스 주입기(27)를 가지며, 이는 가스―액체 혼합물을 분리실(28)까지 강제수송 한다. 가스는 분리실(28)내에서 분리되어 제순환을 위하여 라인(29)으로 방출되고, 한편 유기액은 중력에 의하여 관(30)밑 아래로 흘러서, 유기상 도입구(12)로 흐른다. 가스리프트용에 적당한 가스는 질소이다. 펌프로서 가스 리프트의 조작 효율은 U―관(26)내의 액체 액면위에 따르며, 이 액면위는 전단계의 웨어(we ir)(23)을, 흘러 넘치는 속도에 따른다. 따라서 이 시스템은 자체 조절력을 갖는다.The second rim of the U-tube 26 has a gas injector 27, which forcibly transports the gas-liquid mixture to the separation chamber 28. The gas is separated in separation chamber 28 and discharged to line 29 for recirculation, while the organic liquid flows down the tube 30 by gravity and flows into organic phase inlet 12. Suitable gas for gas lift is nitrogen. The operating efficiency of the gas lift as a pump depends on the liquid level on the U-pipe 26, which depends on the velocity flowing over the weir 23 of the previous stage. Thus, the system has its own regulating power.

어떤 이유로 장치를 정지시키는 경우 개개의 용기내에서 연속적 반응이 일어나나, 정지 조건하에서는 각 용기를 통하여 유체의 흐름이 없음으로 과열되는 경향이 있다. 만일 이 열을 제거하거나, 반응이 진행되는 것을 감소시킬 수 있도록 설계된다면, 각 용기는 나선형 냉각코일이나 교반기가 장치되어야 한다. 용기의 통상 조작하에서 교반기는 작동되지 않고 코일도 효력을 내지 못한다. 그러나 정지상태하에서는 냉각제를 코일에 공급하며, 교반기가 작동하여 각 용기는 효과적으로 냉각되고, 교반된 용기로 된다.When the device is shut down for some reason, a continuous reaction occurs in the individual containers, but under stationary conditions it tends to overheat due to the absence of fluid flow through each container. If designed to remove this heat or reduce the progress of the reaction, each vessel should be equipped with a spiral cooling coil or stirrer. Under normal operation of the vessel, the stirrer is not operated and the coil is ineffective. However, in the stationary state, coolant is supplied to the coil, and the stirrer is operated so that each vessel is effectively cooled and becomes a stirred vessel.

제3도는 냉각관(31)이 용기의 한쪽벽에 인접하여 배치되고, 이 한쪽벽은 이에 가까이 설치된 수직 바플(32)과 (32a)과 함께 각각 수성상과 유기상에 대하여 수직 냉각용 유로(流路)(33)와 (33a)를 나타낸 수직제방을 이루는 별도의 별열을 표시한다. 이러한 냉각용 유로(33)과 (33a)의 단부는 도시된 바와 같이 각 수성상 및 유기상액상의 상부 표면밑에 위치한다. 아래쪽으로 향한 열 사이폰(thermosiphom)효과 대신에 냉각용 유로를 통하여 부가적 흐름을 필요로 하는 경우에는 가스 예를들면 가스 리프트 펌프에 사용되는 질소가스나 기타 가스를 냉각용 유로(33)의 저부 분산과(34)로 통할수 있다.3 shows that a cooling tube 31 is disposed adjacent to one wall of the vessel, and the one wall has a vertical cooling flow path for the aqueous phase and the organic phase, respectively, along with the vertical baffles 32 and 32a provided close thereto. Separate columns forming the vertical dike, which are shown in Figs. 33 and 33a, are indicated. The ends of these cooling passages 33 and 33a are located below the upper surface of each of the aqueous and organic liquid phases as shown. If additional flow is required through the cooling conduits instead of the downward heat siphon effect, the lower part of the cooling conduits 33 may be filled with nitrogen, for example gas or other gases used in the gas lift pump. It can lead to the dispersion section 34.

장치의 정지 조건하에서는 가스리프트 펌프는 작동하지 않는 것을 알수 있으며, 어떤 선정된 용기의 내용물을 배기시킬 필요가 있으면 배기 밸브(39)를 동작시키므로서 이를 행할 수 있다.It can be seen that the gas lift pump does not operate under the stop condition of the apparatus, and this can be done by operating the exhaust valve 39 if it is necessary to exhaust the contents of any selected vessel.

제2도에 도시된 바플(24)를 필요로 하지 않는 제1도 장치의 다른 구조를 제4도에 도시했다. 이제 4도에서는 설명을 명료하게 하기 위하여 망상판을 생략했다. 이 배열에서는 용기가 서로 접하여 배치되어 있고 용기는 제2도에 비하여 길고 얇게 되어있다. 유기상은 관(30)을 표시된 바와 같이 이동하고(펌프는 도시되지 않았음)이 구조는 수성상이 일련의 용기를 파형으로 통하도록 된 구조이고, 수성상 도입구(17) 수성상와 배출구(18)는 구멍(35)로 대치되었다. 여기서 수용액에 대하여보면, 이 배열은 압출유동 반응기로서 간주할 수 있다. 제4도를 참조하면 수성상의 흐름은 제1단계상에 있는 경계면 제어장치에 의하여 최종단계로부터의 흐름을 조절하는 간단한 방법에 의하여 조절하는 것이 용이하다는 것을 알수 있다. 상술한 바와 같이, 웨어(weir)와 가스 리프트펌프의 배열이 유기상을 조절한다. 탑에서와 같이, 이들 2상의 체류시간은 동일할 필요는 없다. 이런 면에서 본 발명의 장치는 혼합 침강기 배열과 현저하게 상이하다.Another structure of the FIG. 1 device that does not require the baffle 24 shown in FIG. 2 is shown in FIG. In Figure 4, the delusions are omitted for clarity of explanation. In this arrangement the containers are arranged in contact with each other and the containers are longer and thinner than in FIG. The organic phase moves the tube 30 as indicated (pump not shown) and this structure is such that the aqueous phase is corrugated through a series of vessels, the aqueous phase inlet 17 the aqueous phase and the outlet 18 ) Was replaced by a hole 35. As regards the aqueous solution here, this arrangement can be regarded as an extrusion flow reactor. Referring to FIG. 4, it can be seen that the flow of the aqueous phase is easily controlled by a simple method of controlling the flow from the final stage by the interface control device on the first stage. As mentioned above, the arrangement of the weir and the gas lift pump controls the organic phase. As in the tower, the residence times of these two phases need not be the same. In this respect the device of the present invention differs significantly from the mixed settler arrangement.

완전한 장히에 대한 적당한 배열이 제5도에 설명되었다. 실시예를 위하여 표시한 장치는 3조의 직열로 배치된 27개의 별개의 용기로서 설명되며 이들 직열의 한조 또는 두조를 일반적으로 전술한 DCS로 기술된 바와 같이 하나나 그 이상의 통상의 탑으로 대치될 수 있다. 제5도에 설명된 장치는 에폭시화 장치와 함께 사용하기 위한 것으로, 이 에폭시화 장치에 본 장치는 유기 용매내의 과산용액을 공급하고, 에폭시화 장치로부터 본 장치는 유기용매내의 카르복실산 및 유기용매의 별개의 재순화류를 받는다. 특히, 제5도에 설명된 장치는 카르복실산으로서 프로피온산을 사용하고, 유기용매로서 이염화 프로필렌을 사용하여 과프로피온산의 제조를 위한 것이다.A suitable arrangement for the complete range is illustrated in FIG. The device indicated for the embodiment is described as 27 separate vessels arranged in three sets of in series and one or two sets of these in series can be replaced with one or more conventional towers as generally described by the DCS described above. have. The apparatus described in FIG. 5 is for use with an epoxidation apparatus, which supplies the peracid solution in an organic solvent to the epoxidation apparatus, and from the epoxidation apparatus, the apparatus is used for carboxylic acid and organic in an organic solvent. Receive separate recycles of solvent. In particular, the apparatus described in FIG. 5 is for the production of perpropionic acid using propionic acid as the carboxylic acid and propylene dichloride as the organic solvent.

3조의 일련의 용기는 직열로, 즉 역류적으로 작용하도록 배열되었다. 주 반응은 소위“반응 단계”(102)라 부르는 중앙에 있는 일련의 용기내에서 일어난다. 유기상은 반응단계(103)으로부터 공급되며, 수성상은 유기상역류 단계(101)로 부터 공급된다.Three sets of vessels were arranged to act in series, ie countercurrent. The main reaction takes place in a series of vessels in the center called the “reaction stage” (102). The organic phase is supplied from reaction step 103 and the aqueous phase is supplied from organic phase backflow step 101.

과산화수소는 배선(104)에 의하여 과산화수소 저장탱크(105)로부터 반응단계 (102)의 우측에 공급되고, 황산수용액도 또한 배선(106)에 의하여 반응단계(102)의 우측단부에 공급되는데, 이것은 실제로 다음에 상세히 설명한 바와 같이 재순화류 상(流相)이다.Hydrogen peroxide is supplied from the hydrogen peroxide storage tank 105 to the right side of the reaction step 102 by the wiring 104, and aqueous sulfuric acid solution is also supplied to the right end of the reaction step 102 by the wiring 106, which is actually As described in detail below, it is a recycled phase.

황산수용액은 또한 산 역류 단계(103)의 좌단부로부터 배선(107)에 의하여 반응단계(102)의 우단부에 공급된다. 배선(104), (106) 및 (107)에 의하여 공급되는 과산화수소, 황산및 물은 함께 수성상을 형성한다. 이염화프로필렌내의 프로피온산의 유기 용액은 유기상 역류 단계(101)의 우단부로부터 배선(108)에 의하여 반응단계(10 2)의 좌단부에 공급된다. 보충저장탱크(110)으로부터의 이염화프로필렌내의 새로운 프로피온산도 배선(109)에 의하여 반응단계(102)의 좌단부에 공급된다. 최종적으로 이염화프로필렌 내 프로피온산을 함유하는 재순환류상은 배선(111)에 의하여 반응단계(102)의 좌단부에 공급된다. 배선(108), (109) 및 (111)에 의하여 반응단계(102)의 좌단부에 제공되는 프로피온산과 유기용매는 함께 유기상을 형성한다. 유기상과 수성상은 역류적으로 반응단계(102)를 통과하면서 반응하여 과프로피온 산을 생성하며, 이 생성물은 유기상으로 추출된다.The aqueous sulfuric acid solution is also supplied from the left end of the acid backflow step 103 to the right end of the reaction step 102 by the wiring 107. Hydrogen peroxide, sulfuric acid, and water supplied by the wirings 104, 106, and 107 together form an aqueous phase. The organic solution of propionic acid in propylene dichloride is supplied from the right end of the organic phase backflow step 101 to the left end of the reaction step 10 2 by the wiring 108. The new propionic acidity wiring in propylene dichloride from replenishment storage tank 110 is supplied to the left end of reaction step 102. Finally, the recycle flow phase containing propionic acid in propylene dichloride is supplied to the left end of the reaction step 102 by the wiring 111. Propionic acid and the organic solvent provided at the left end of the reaction step 102 by the wirings 108, 109, and 111 together form an organic phase. The organic and aqueous phases react countercurrently through reaction step 102 to produce perpropionic acid, which product is extracted into the organic phase.

이로서 황산과 물을 함유하는 수용액은 배선(112)에 의하여 반응단계(102)의 좌단부로부터 취출되며, 유기상 역류단계(101)의 우단부에 공급된다. 실지상 프로피온산을 함유하지 않는 용매는 배선(113)에 의하여 유기상 역류단계(101)의 좌단부에 공급되며, 가능한 많은 프로피온산을 제거하기 위하여 수성사을 역류적으로 통과시킨다. 그 조건은 유기상 역류단계(101)의 좌단부로부터 취출된 수성 유출액이 실제도 프로피온산, 과프로피온산이나 과산화수소를 포함하지 않아야 하는 조건이다.Thus, the aqueous solution containing sulfuric acid and water is taken out from the left end of the reaction step 102 by the wiring 112, and is supplied to the right end of the organic phase backflow step 101. The solvent which does not actually contain propionic acid is supplied to the left end of the organic phase backflow step 101 by the wiring 113, and passes the aqueous sand countercurrently to remove as much propionic acid as possible. The condition is that the aqueous effluent taken out from the left end of the organic phase backflow step 101 should not actually contain propionic acid, perpropionic acid or hydrogen peroxide.

단계(102)의 우단부로부터의 유기용액은 이염화 프로필렌내의 과프로피온산 용액으로 되고, 이는 배선(115)에 의하여 반응단계(102)로부터 취출되어 수성상 역류단계로서 작용하는 단계(103)의 좌단부에 공급된다. 단계(103)의 우단부에 수용액내의 새로운 황산을 보충저장탱크(117)로부터 배관(116)에 의하여 공급하며, 이러한 황산은 배선(107)에 의하여 단계(103)로부터 취출된다. 이러한 수성산 역류의 기능은 단계(103)를 통하여 흐르는 유기상을 박리하여 이것으로부터 가능한 많은 미반을 과산화수소를 제거하는데 있다.The organic solution from the right end of step 102 becomes a solution of perpropionic acid in propylene dichloride, which is withdrawn from reaction step 102 by wiring 115 and acts as an aqueous phase countercurrent step 103. Supplied to wealth. Fresh sulfuric acid in the aqueous solution is supplied to the right end of the step 103 from the supplemental storage tank 117 by the pipe 116, and this sulfuric acid is taken out from the step 103 by the wiring 107. The function of this aqueous acid backflow is to strip off the organic phase flowing through step 103 and remove as much of the peroxide as possible from it.

과프로피온산의 유기용액은 배선(118)에 의하여 산역류 단계(103)의 우단부로부터 생성물로서 취출된다.The organic solution of perpropionic acid is taken out as a product from the right end of the acid reflux step 103 by the wiring 118.

배선(114)에 의하여 유기상역류단계(101)의 좌단부로부터 취출된 수용액은 적어도 일부를 재순환류로서 사용할 수 있으나 이러한 수용액은 최초로 함유되어 있는 과산화수소가 반응하여 물이 되기 때문에 직접재순환하기 위하여는 물이 너무 많이 함유되어있다. 따라서 배선(114)는 증류탑(151)에 접속되고 여기서 수용액은 증류되어 실질상 물로된 경질유분이 생성되며, 이는 물의 배선(152)에 의하여 취출되어 폐기된다.The aqueous solution taken out from the left end of the organic phase reflux step 101 by the wiring 114 may be used as a recycle flow, but at least part of the aqueous solution reacts with hydrogen peroxide to react with water. This contains too much. Therefore, the wiring 114 is connected to the distillation column 151, where the aqueous solution is distilled to produce light oil made of substantially water, which is taken out and discarded by the wiring 152 of water.

증류탑(151)로부터의 중질유분은 물내의 황산수용액으로 되고, 재증류하여 고비점불순물을 제거하는 것이 편리하며, 이때 고비점불순물은 수성상중에 축적된다.The heavy oil from the distillation column 151 becomes an aqueous sulfuric acid solution in water, and it is convenient to re-distill to remove the high boiling impurities, where the high boiling impurities are accumulated in the aqueous phase.

그러나 적당한 배열에서는 증류탑(151)부터 중질유분을배선(153)에 의하여 일부 취하고, 나머지 수성상유출물을 배선(106)에 의하여 반응단계(102)의 우단부에 되돌려 보낸다.However, in a suitable arrangement, a part of the heavy oil from the distillation column 151 is taken by the wiring 153, and the remaining aqueous phase effluent is returned to the right end of the reaction step 102 by the wiring 106.

단계(101), (102) 및 (103)은 상온, 즉 가열하거나 냉각하지 않으며, 통상의 정수압하에서 작동시키는 것이 바람직하다. 재순환류계에서 작동하는 증류탑(151)은 130℃의 온도와 100토르의 압력에서 작동시키는 것이 편리하다.Steps 101, 102 and 103 are not operated at room temperature, i.e., heated or cooled, and are preferably operated under normal hydrostatic pressure. Distillation column 151 operating in the recirculation system is convenient to operate at a temperature of 130 ℃ and pressure of 100 torr.

본 발명의 실제 실시예에서, 장치는 6개의 용기를 설비하는 것 이외는 제4도에 표시한 배열과 실지상동일하다. 각 용기는 길이가 5메터이고, 폭이 2.5메터이며 전체는 15메터 의각내에 배열된다. 각 용기의 높이는 3.3메터이고, 액체의 상부 표면은 리드( lid)밑에 700mm의 자유공간을 제공하도록 용기저부로부터2.6메터이다. 장치는 316급 스텐레스 강철로 제작되며, 망상판(11)은 용기저부(21)로부터 200mm떨어져서, 이들이 수평이 이루어지도록 수평각상에 부착된다. 각 망상판은 직경 3mm의 구멍을 약 12, 000개를 가지며, 30mm평방 피취상에 배열되어 있다. 통상 조작조건하에서 수성상과 유기상사이의 경계면은 장치의 저부로부터 2.4m로 되어 약 200mm깊이로 유기상 합일체층을 나타낸다.In a practical embodiment of the present invention, the apparatus is substantially identical to the arrangement shown in FIG. 4, except that six containers are installed. Each container is 5 meters long, 2.5 meters wide, and the whole is arranged within a 15 meter angle. The height of each vessel is 3.3 meters and the top surface of the liquid is 2.6 meters from the bottom of the vessel to provide 700 mm of free space under the lid. The device is made of 316 grade stainless steel, and the reticular plate 11 is 200 mm away from the container bottom 21, and is attached on the horizontal angle so that they are horizontal. Each reticular plate has about 12, 000 holes having a diameter of 3 mm, and is arranged on a 30 mm square pit. Under normal operating conditions, the interface between the aqueous phase and the organic phase is 2.4 m from the bottom of the device to represent an organic phase integrated layer about 200 mm deep.

본 발며에 의한 장치와 혼합침강기 사이의 차이를 강조하기 위하여 수성상에 대하영 설계된 체류시간은 1단계 당 80분으로 하여, 총 체류시간을 480분으로 하는 반면, 유기상의 설계된 체류시간은 1단계단 3분으로하여 총체류시간을 18분으로 하였다. 비교적 큰 정지된 응집상 때문에 유기상은 수성상과의 접촉외에 그 체류시간의 대부분을 보내벼, 총 접촉시간은 10분정도이다. 그러나 수성상은 그 체류시간과 실질상 동일한 시간동안 유기상과 접촉한다.The residence time designed for the aqueous phase to emphasize the difference between the device and the mixed settler by this footing is 80 minutes per stage, with a total residence time of 480 minutes, while the designed residence time for the organic phase is 1 The total stay time was 18 minutes in 3 steps. Because of the relatively large stationary agglomerated phase, the organic phase spends most of its residence time in addition to contact with the aqueous phase, with a total contact time of about 10 minutes. However, the aqueous phase is in contact with the organic phase for substantially the same time as its residence time.

보다 작은 플랜트로부터의 규모 확대에 의하여 단계(102)의 제1용기로의 정상상태 흐름을 1시간당 톤으로 표시하면 다음과 같다.The steady state flow to the first vessel of step 102 by scaling up from a smaller plant is expressed as tons per hour as follows.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

전수성상유입액체적은 약 19㎥/시간이다.The total aqueous phase inlet liquid volume is about 19 m 3 / hour.

배선(112)내에서의 수성상 유출량은 18.6㎥/시간이고 시간당 톤으로 하여 표시하면 다음과 같다.The amount of outflow of the aqueous phase in the wiring 112 is 18.6 m 3 / hour and is expressed as tons per hour as follows.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

관(30)에서 단계(102)의 최초 용기로 유입되는 유기상의 양은 1시간당 톤으로 표시하면 다음과 같다.The amount of organic phase entering the initial vessel of step 102 in the tube 30 is expressed as tons per hour as follows.

Figure kpo00004
Figure kpo00004

층 유기상 유입량은 약 110㎥/시간이고, 배선(115)에서의 유기상 유출량은 112㎥/시간이며, 시간다 톤으로 표시하면 다음과 같다.The flow rate of the layer organic phase is about 110 m 3 / hour, and the flow rate of the organic phase on the wiring 115 is 112 m 3 / hour, and it is expressed as tons per hour as follows.

Figure kpo00005
Figure kpo00005

동일한 반응을 종래의 망상판 탑내에서 실시한다면, 600mm간격의 20단 이상의 망상판이 필요한데, 즉 탑높이는 약 12m이고 직경은 4m인 것이 필요하다. 이러한 탑은 제어가 어렵고, 제작상 비용이 많이든다.If the same reaction is carried out in a conventional network column, 20 or more network panels of 600 mm intervals are required, i.e., the tower height is about 12 m and the diameter is 4 m. Such towers are difficult to control and expensive to manufacture.

Claims (1)

일련의 추출단계에 제1액상을 연속적으로 통과시키고, 상기 일련의 추출단계에, 제2액상을 제1액상과 역류적으로 연속적으로 통과시키고, 상기 추출단계의 각 단계에서, 제1액상중에, 제2액상을 분산시키고, 합체시켜서 제2액상을 합일체로하여 분리시키고, 본합일체에서 제2액상을 취출하고, 이를 전술한 바와같이 다음의 인접한 추출단계로 제어하에 통과시켜서 되는 액체―액체 추출방법에 있어서, 상기 두 액사의 흐름을 서로 다른쪽 액상을 횡단하여 흐르도록 함을 특징으로하는 액체―액체 추출방법.The first liquid phase is continuously passed through a series of extraction steps, and in the series of extraction steps, the second liquid phase is continuously passed countercurrently with the first liquid phase, and in each step of the extraction step, in the first liquid phase, The liquid-liquid extraction method by dispersing, coalescing the second liquid phase to separate the second liquid phase into a single body, taking the second liquid phase out of the main body, and passing it under the control of the next adjacent extraction step as described above. The liquid-liquid extraction method of claim 2, wherein the flow of the two liquid sands flows across different liquid phases.
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