KR20110122435A - Reactor for the hydroformylation of olefin and method for the hydroformylation using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치 및 이를 이용하는 하이드로포밀화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반응기 내부에 구비되는 분산판을 적절한 변수들로 특정함으로써 기-액 접촉을 원활하게 하고, 반응혼합물을 순환시킬 수 있는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치 및 이를 이용하는 하이드로포밀화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydroformylation reaction apparatus for olefins and a hydroformylation method using the same, and more particularly, by specifying the dispersion plate provided in the reactor with appropriate parameters, the gas-liquid contact is facilitated, and the reaction mixture The present invention relates to a hydroformylation reaction apparatus for olefins capable of circulating ethylene and a hydroformylation method using the same.
일반적으로 옥소(OXO)반응으로 잘 알려진 하이드로포르밀화 (hydroformylation) 반응은 금속촉매와 리간드의 존재 하에서 각종 올레핀과 합성기체(Synthesis Gas, CO/H2)가 반응하여 올레핀에 탄소수가 하나 증가한 선형(linear, normal) 및 가지형(branched, iso) 알데히드(aldehyde)가 생성되는 과정을 말한다. 옥소반응은 1938년 독일의 Otto Roelen에 의해 처음 발견되었으며, 2001년을 기준으로 세계적으로 약 8백 40만 톤의 각종 알데히드(알코올 유도체 포함)가 옥소 공정을 통해 생산 및 소비되고 있다(SRI 보고서, November 2002, 682. 700A).
Hydroformylation reaction, commonly known as OXO reaction, is a linear increase in the number of carbon atoms in the olefin due to the reaction of various olefins and syngas (CO / H 2 ) in the presence of metal catalysts and ligands. linear, normal) and branched (iso) aldehydes are produced. The oxo reaction was first discovered by Otto Roelen of Germany in 1938, and as of 2001, around 8.4 million tonnes of various aldehydes (including alcohol derivatives) are produced and consumed through the oxo process worldwide ( SRI report , November 2002 , 682. 700 A).
옥소 반응에 의해 합성된 각종 알데히드는 산화 또는 환원 과정을 통해 알데히드 유도체인 산과 알코올로 변형된다. 뿐만 아니라 알돌(Aldol) 등의 축합 반응 후 산화 또는 환원반응을 통하여 긴 알킬기가 포함된 다양한 산과 알코올로 변형되기도 한다. 이러한 알코올과 산은 용매, 첨가제, 및 각종 가소제의 원료 등으로 사용되고 있다.
Various aldehydes synthesized by the oxo reaction are transformed into aldehyde derivatives acid and alcohol through oxidation or reduction. In addition, after the condensation reaction such as Aldol (Aldol) may be transformed into various acids and alcohols containing a long alkyl group through oxidation or reduction reaction. Such alcohols and acids are used as solvents, additives, and raw materials for various plasticizers.
현재 옥소 공정에 사용되는 촉매는 주로 코발트(Co)와 로듐(Rh) 계열이고, 적용하는 리간드의 종류 및 운전 조건에 따라 생성되는 알데히드의 N/I 선택성 (ratio of linear (normal) to branched (iso) isomers)이 달라진다. 현재 전 세계 70% 이상의 옥소 공장이 로듐계 촉매를 적용한 저압 옥소공정(Low Pressure OXO Process)을 채택하고 있다. Currently, the catalysts used in the oxo process are mainly cobalt (Co) and rhodium (Rh) series, and the N / I selectivity of the aldehyde produced according to the type of ligand and the operating conditions applied (iso) of linear (normal) to branched (iso ) isomers) are different. More than 70% of the world's oxo plants employ a low pressure OXO process with rhodium-based catalysts.
하이드로포밀화의 대표적인 예로 프로필렌으로부터 로듐계 촉매를 사용하여 옥탄올(2-에틸헥산올)을 제조하는 것이 있다. 이 같은 옥탄올은 DOP(Dioctyl Phathalate) 등의 PVC 가소제 원료로 주로 사용되며, 이외에 합성 윤활제, 계면활성제 등의 중간원료로 사용된다. 프로필렌은 합성가스(CO/H2)와 함께 촉매를 사용하는 옥소반응기로 투입되어, 노르말-부틸알데히드 및 이소-부틸알데히드를 생성하게 된다. 생성된 알데히드 혼합물은 촉매 혼합물과 함께 분리계로 보내져 탄화수소와 촉매 혼합물로 분리된 후 촉매 혼합물은 반응기로 순환되고 탄화수소 성분은 스트리퍼로 이송된다. 스트리퍼의 탄화수소는 fresh 합성가스에 의해 스트리핑되어 미반응 프로필렌 및 합성가스는 옥소반응기로 회수되고 부틸알데히드는 분류탑으로 이송되어 노르말- 및 이소-부틸알데히드로 각각 분리된다. 분류탑저의 노르말-부틸알데히드는 알돌축합 반응기로 도입되어 축합, 탈수반응에 의해 2-에틸헥산알을 생성한 후 수첨반응기로 이송되며, 수소첨가에 의해 옥탄올(2-에틸헥산올)이 생성된다. 수첨반응기 출구의 반응물은 분류탑으로 이송되며 light/heavy end를 분리 후 옥탄올 제품을 생산한다.A representative example of hydroformylation is the production of octanol (2-ethylhexanol) from propylene using a rhodium-based catalyst. Such octanol is mainly used as a raw material for PVC plasticizers such as DOP (Dioctyl Phathalate), and is used as an intermediate raw material such as synthetic lubricants and surfactants. Propylene is fed to the oxo reactor using the catalyst along with syngas (CO / H 2 ) to produce normal-butylaldehyde and iso-butylaldehyde. The resulting aldehyde mixture is sent together with the catalyst mixture to a separation system to separate the hydrocarbon and catalyst mixture, after which the catalyst mixture is circulated to the reactor and the hydrocarbon components are sent to the stripper. The hydrocarbon of the stripper is stripped by fresh syngas so that unreacted propylene and syngas are recovered to the oxo reactor and the butylaldehyde is sent to a fractionation tower to separate normal- and iso-butylaldehyde, respectively. The normal-butylaldehyde at the bottom of the fractionation column is introduced into an aldol condensation reactor to produce 2-ethylhexanal by condensation and dehydration, and then transferred to a hydrogenation reactor, whereby octanol (2-ethylhexanol) is produced by hydrogenation. do. The reactants at the outlet of the hydrogenation reactor are transferred to the fractionation column, and the light / heavy end is separated to produce octanol product.
상기 하이드로포밀화 반응은 연속, 반연속 또는 배치식으로 수행될 수 있으며, 전형적인 하이드로포밀화 반응 공정은 기체 또는 액체 재순환 시스템이다. 하이드로포밀화 반응은 액상 및 기상으로 이루어진 출발물질들이 원활하게 접촉되도록 하여 반응효율을 높이는 것이 중요하다. 이를 위해 종래에는 반응기 내에서 액상 및 기상 성분의 접촉이 골고루 되도록 교반을 해주는 연속 교반식 반응기(Continuous stirred tank reactor: CSTR)를 주로 사용하였다.
The hydroformylation reaction can be carried out continuously, semicontinuously or batchwise, and a typical hydroformylation reaction process is a gas or liquid recycle system. In the hydroformylation reaction, it is important to improve the reaction efficiency by smoothly contacting the starting materials consisting of liquid and gas phase. To this end, conventionally, a continuous stirred tank reactor (CSTR), which stirs the liquid and gaseous components in a reactor, is uniformly used.
또한 미국등록특허 제5,763,678호는 일련의 루프(loop) 형태의 반응기를 적용하여 순환을 통해 교반을 대체하는 하이드로포밀화 방법을 개시하고 있다. 그러나 이를 포함한 종래 방법들은 하이드로포밀화 반응의 효율을 향상시키는데 한계가 있었으며, 단일 반응기만으로는 만족할 만한 알데히드 제품을 얻을 수 없기 때문에 일반적으로 반응 체류시간을 크게 주거나 두 개 이상의 반응기를 직렬로 연결함으로써 원하는 수준의 제품을 생산하게 된다.U. S. Patent No. 5,763, 678 also discloses a hydroformylation method in which a series of loop-type reactors are applied to replace agitation through circulation. However, the conventional methods including this have limitations in improving the efficiency of the hydroformylation reaction, and since a single reactor alone does not provide a satisfactory aldehyde product, it is generally desired to give a high reaction residence time or to connect two or more reactors in series. Will produce products.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 올레핀을 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스와 반응시켜 알데히드를 제조하는 하이드로포밀화 방법에 있어서, 하이드로포밀화 반응의 효율을 향상시킬 수 있는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치 및 이를 이용하는 올레핀의 하이드로포밀화 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, in the hydroformylation method for producing an aldehyde by reacting olefins with a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen, to improve the efficiency of the hydroformylation reaction It is to provide an apparatus for hydroformylation of olefins which can be used and a method for hydroformylation of olefins using the same.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치로서, 반응기 상부에 장착되어 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사하는 분사 수단; 반응기 하부에 위치하여 올레핀 및 합성가스의 반응혼합물이 배출되는 반응기 출구; 및 상기 분사 수단과 반응기 출구 사이에 장착되고, 올레핀 및 합성가스의 흐름을 전환하는 분산판이 구비된 반응기; 를 포함하며, 상기 분산판은 하기 수학식 1In order to solve the above problems, in the present invention, as a hydroformylation reaction apparatus for olefins, injection means for injecting olefins and syngas (CO / H 2 ) into a catalyst mixture solution charged in the reactor is mounted on the reactor. ; A reactor outlet located at the bottom of the reactor to discharge the reaction mixture of olefin and syngas; And a reactor mounted between the injection means and the reactor outlet and equipped with a dispersion plate for switching the flow of olefins and syngas; It includes, the dispersion plate is the following equation 1
[수학식 1][Equation 1]
0.2 ≤d/D ≤0.7 0.2 ≤ d / D ≤ 0.7
(상기 식에서 d는 분산판의 직경이고, D는 반응기 내경을 의미한다)(Where d is the diameter of the dispersion plate and D is the inner diameter of the reactor)
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
It is characterized by satisfying.
또한, 본 발명에서는 올레핀의 하이드로포밀화 방법으로서 상술한 반응장치를 이용하여 올레핀을 하이드로포밀화 반응시키되, 반응물을 회수하여 순환시키는 반응혼합물의 유량은 분당 반응기 장입 용량의 0.01 내지 20배인 것을 특징으로 한다.
In addition, in the present invention, the hydroformylation of the olefin using the above-described reaction apparatus as a hydroformylation method, the flow rate of the reaction mixture for recovering and circulating the reactant is 0.01 to 20 times the reactor charge capacity per minute do.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
본 발명에서는 반응기 상부에 장착되어 올레핀 및 합성가스(CO/H2)를 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액 내에 분사하는 분사 수단; 반응기 하부에 위치하여 올레핀 및 합성가스의 반응혼합물이 배출되는 반응기 출구; 및 상기 분사 수단과 반응기 출구 사이에 장착되고, 올레핀 및 합성가스의 흐름을 전환하는 분산판이 구비된 반응기; 를 포함하는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치를 제공하되, 상기 분산판에 대하여 적절한 변수들을 설정함으로써 반응 속도와 효율을 개선하는데 그 기술적 특징을 갖는다.
In the present invention, the injection means for injecting the olefin and the synthesis gas (CO / H 2 ) in the catalyst mixture solution is charged in the reactor; A reactor outlet located at the bottom of the reactor to discharge the reaction mixture of olefin and syngas; And a reactor mounted between the injection means and the reactor outlet and equipped with a dispersion plate for switching the flow of olefins and syngas; Provided is a hydroformylation reaction apparatus of an olefin comprising a, but by setting the appropriate parameters for the dispersion plate has the technical characteristics to improve the reaction rate and efficiency.
즉, 상기 분산판에 의하여 분사되는 올레핀 및 혼합가스의 흐름이 전환되며, 이러한 반응원료 흐름의 전환에 의하여 반응원료의 반응기 내에서의 체류 시간이 길어지고, 이에 따라 반응효율이 향상된다. 한편, 이러한 반응원료 흐름의 전환은 분산판의 위치 및 형태, 휘어진 각도 등 다수의 변수에 따라 결정되는 것으로, 이에 따라 반응 효율을 조절할 수 있다.That is, the flow of the olefin and the mixed gas injected by the dispersion plate is switched, the residence time in the reactor of the reaction raw material is long by the conversion of the reaction raw material flow, thereby improving the reaction efficiency. On the other hand, the conversion of the reaction raw material flow is determined according to a number of variables, such as the position and shape of the dispersion plate, the bending angle, it is possible to adjust the reaction efficiency.
이러한 변수 중 1종으로서 하기 수학식 1을 만족하는 것이 반응 속도와 효율 측면을 감안할 때 바람직하다. It is preferable to satisfy the following equation 1 as one of these variables in view of reaction speed and efficiency.
[수학식 1][Equation 1]
0.2 ≤d/D ≤0.7 0.2 ≤ d / D ≤ 0.7
(상기 식에서 d는 분산판의 직경이고, D는 반응기 내경을 의미한다)
(Where d is the diameter of the dispersion plate and D is the inner diameter of the reactor)
또한, 상기 분산판은 하기 수학식 2의 변수를 만족하는 것이 반응 속도와 효율 면에서 볼 때 바람직하다. In addition, it is preferable that the dispersion plate satisfies the variable of Equation 2 in view of reaction speed and efficiency.
[수학식 2][Equation 2]
0.2 ≤l/L ≤0.9 0.2 ≤l / L ≤0.9
(상기 식에서 l은 반응기 상단으로부터 분산판 중심까지의 거리이고, L은 반응기 전체 길이를 의미한다)
(Wherein l is the distance from the top of the reactor to the center of the dispersion plate and L is the total length of the reactor)
이때 상기 분산판은 형태가 평편한 형태, 반응기 출구에 대하여 볼록한 형태, 또는 오목한 형태를 모두 사용할 수 있으며, 이중 볼록한 형태 또는 오목한 형태를 사용할 경우에는 분산판의 중심으로부터의 휨 각도가 10° 내지 45° 범위내인 것이 바람직하다. 첨부된 도 2는 분산판의 단면도로써, 도 2의 (a)는 평편한 형태, (b)는 볼록한 형태, (c)는 오목한 형태를 도시한 것이다.In this case, the dispersion plate may be a flat form, a convex form or a concave form with respect to the reactor outlet, and when using a double convex form or a concave form, the bending angle from the center of the dispersion plate is 10 ° to 45 It is preferably in the range. FIG. 2 is a cross-sectional view of the dispersion plate, in which FIG. 2 (a) shows a flat shape, (b) shows a convex shape, and (c) shows a concave shape.
또한 상기 분산판은 이에 제한되는 것은 아니나, 스테인리스 스틸, 또는 테플론등의 재질로 제조될 수 있다.
In addition, the dispersion plate is not limited thereto, but may be made of a material such as stainless steel or Teflon.
나아가, 상기 분산판은 하기 수학식 3의 변수를 만족하는 것이 바람직하다. Furthermore, the dispersion plate preferably satisfies the variable of Equation 3 below.
[수학식 3]&Quot; (3) "
0.1 ≤t/d ≤0.3 0.1 ≤t / d ≤0.3
(상기 식에서, t는 분산판의 두께이고, d는 분산판의 직경을 의미한다)
(Wherein t is the thickness of the dispersion plate and d means the diameter of the dispersion plate)
이 같은 분산판 관련 변수들은 이중 1종 이상을 만족하면 바람직한 것으로, 모든 변수들에 대한 범위를 만족할 경우 최적의 반응 속도와 효율을 낳게 되어 가장 바람직한 것이다.
Such distribution plate-related variables are preferable if one or more of them are satisfied, and if the range for all the variables are satisfied, the optimum reaction rate and efficiency will be produced.
한편, 상기 분사 수단은 노즐이 장착된 이젝터를 포함하며, 상기 이젝터에는 벤투리 관이 결합된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 상기 벤투리 관은 이젝터에 결합되는 유입부 및 반응기 출구를 향하고 있는 확산부를 포함하는 것으로, 상기 유입부의 직경은 확산부의 직경보다 작을 수 있다. On the other hand, the injection means comprises an ejector equipped with a nozzle, it is preferable to use a venturi tube coupled to the ejector, the venturi tube is a diffusion portion which is directed to the inlet and the reactor outlet coupled to the ejector Including, the diameter of the inlet may be smaller than the diameter of the diffusion.
이같은 벤투리 관의 길이는 반응기 전체 길이의 0.2 배 내지 0.8배 범위 내이고, 이때 상기 분산판은 벤투리 및 반응기 출구의 1/3 내지 2/3 사이에 위치하는 것이 보다 바람직한 것이다.
The length of such venturi tubes is in the range of 0.2 to 0.8 times the total length of the reactor, where the dispersion plate is more preferably located between 1/3 and 2/3 of the venturi and reactor outlet.
반응원료인 올레핀 및 합성가스가 촉매 혼합용액의 존재하에서 반응하여 반응 생성물인 알데히드를 생성한다. 이에 따라 반응기 내부에는 상기 반응 생성물, 촉매 혼합 용액, 미전환된 올레핀, 합성 가스 및 기타 반응 부산물 등을 포함하는 반응혼합물이 존재하게 되고, 상기 반응혼합물을 반응기 하부에서 회수하여 반응기의 상부의 분사 수단에 공급하여 순환시킨다. 순환되는 반응 혼합물이 반응원료와 함께 분사되면서 반응혼합물과 충분히 혼합되어 반응 효율이 향상된다. 이러한 순환은 순환 배관에 구비되는 순환 펌프에 의하여 조절될 수 있다.The reaction raw material olefin and syngas are reacted in the presence of a catalyst mixed solution to produce an aldehyde as a reaction product. Accordingly, a reaction mixture including the reaction product, catalyst mixture solution, unconverted olefins, synthesis gas, and other reaction by-products is present in the reactor, and the reaction mixture is recovered from the bottom of the reactor to inject the upper means of the reactor. Supply to circulate. As the circulated reaction mixture is sprayed together with the reaction raw materials, the reaction mixture is sufficiently mixed with the reaction mixture to improve the reaction efficiency. This circulation can be controlled by a circulation pump provided in the circulation pipe.
또한 상기 순환 배관에는 열 교환기가 구비될 수 있고, 그 위치는 순환 배관 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 열 교환기는 반응기로 순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다.
In addition, the circulation pipe may be provided with a heat exchanger, the position of which is not limited to a specific position on the circulation pipe. The heat exchanger serves to maintain the reaction mixture circulated to the reactor at a temperature suitable for the hydroformylation reaction conditions.
또한, 상기 하이드로포밀화 장치는 상기 순환 배관의 어느 한 곳에서 분리되어 반응혼합물을 순환 흐름으로부터 분리하는 분리배관; 상기 분리배관과 연결되고, 반응혼합물로부터 촉매 혼합용액 및 알데히드를 분리하는 촉매/알데히드 분리장치; 상기 촉매/알데히드 분리장치와 순환 배관의 어느 한 곳과 연결되어 촉매 혼합용액을 순환배관으로 공급하는 촉매 혼합용액 공급배관; 및 상기 촉매/알데히드 분리장치에 연결되어 알데히드를 회수하는 알데히드 회수배관을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the hydroformylation apparatus is separated in any one of the circulation pipe separation pipe for separating the reaction mixture from the circulation flow; A catalyst / aldehyde separation device connected to the separation pipe and separating the catalyst mixture solution and the aldehyde from the reaction mixture; A catalyst mixed solution supply pipe connected to one of the catalyst / aldehyde separator and the circulation pipe to supply the catalyst mixed solution to the circulation pipe; And an aldehyde recovery piping connected to the catalyst / aldehyde separator to recover aldehydes.
옥소 반응기 출구로부터 배출되는 반응혼합물은 촉매/알데히드 분리장치로 보내져 알데히드 및 촉매 혼합물로 분리된 후 촉매 혼합용액은은 반응기로 순환되고, 알데히드 성분은 회수배관을 통하여 회수된다.
The reaction mixture discharged from the oxo reactor outlet is sent to a catalyst / aldehyde separator to separate the aldehyde and the catalyst mixture, and then the catalyst mixture solution is circulated to the reactor, and the aldehyde component is recovered through the recovery pipe.
상기 촉매/알데히드 분리장치는 반응혼합물로부터 촉매 혼합용액 및 알데히드를 분리할 수 있는 수단이라면 그 종류가 제한되지 않는다. 목적물질이 분리된 촉매 혼합 용액의 재순환은 연속적으로 수행될 수 있고, 경우에 따라 재순환되는 반응혼합물의 일부를 배출하여 촉매를 재생시키거나, 새로운 촉매용액 또는 재활성화된 촉매용액을 반응혼합물의 재순환 흐름에 부가할 수 있다.
The type of catalyst / aldehyde separator is not limited so long as it is a means for separating the catalyst mixture solution and the aldehyde from the reaction mixture. Recycling of the catalyst mixture solution in which the target substance is separated may be continuously performed, and in some cases, a part of the recycled reaction mixture is discharged to regenerate the catalyst, or a new catalyst solution or a reactivated catalyst solution is recycled to the reaction mixture. Can be added to the flow.
이같이 구성된 장치를 이용하여 하이드로포밀화하는 방법은 통상 알려진 바와 같은 것으로, 구체적으로는 반응기 내부에 촉매 혼합용액을 장입하는 단계를 우선 거치게 되며, 이때 상기 반응기 내부에 장입되어 있는 촉매 혼합용액은 일반적으로 하이드로포밀화 반응에 사용되는 것으로, 금속-카르보닐 착물 촉매 및 리간드를 포함할 수 있다. 상기 금속-카르보닐 착물 촉매는 당업계에 일반적으로 사용되는 것이면 제한없이 사용할 수 있는데, 예를 들면 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 플라티늄(Pt), 팔라듐(Pd), 철(Fe), 또는 니켈(Ni) 등의 전이금속을 중심금속으로 하는 촉매를 사용할 수 있다. 구체적으로는 코발트카보닐[Co2(CO)8], 아세틸아세토네이토디카보닐로듐[Rh(AcAc)(CO)2], 아세틸아세토네이토카보닐트리페닐포스핀로듐[Rh(AcAc)(CO)(TPP)], 하이드리도카보닐트리(트리페닐포스핀)로듐[HRh(CO)(TPP)3], 아세틸아세토네이토디카보닐이리듐[Ir(AcAc)(CO)2] 및 하이드리도카보닐트리(트리페닐포스핀)이리듐[HIr(CO)(TPP)3]로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 착물 촉매를 사용할 수 있다. The method of hydroformylation using the apparatus configured as described above is generally known, and in particular, the catalyst mixture solution is first charged into the reactor, and the catalyst mixture solution loaded in the reactor is generally used. As used in the hydroformylation reaction, it may include metal-carbonyl complex catalysts and ligands. The metal-carbonyl complex catalyst can be used without limitation as long as it is generally used in the art, for example, cobalt (Co), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), osmium (Os), A catalyst using a transition metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), iron (Fe), or nickel (Ni) as a center metal can be used. Specifically, cobalt carbonyl [Co 2 (CO) 8 ], acetylacetonatodicarbonyldium [Rh (AcAc) (CO) 2 ], acetylacetonatocarbonyltriphenylphosphinedium [Rh (AcAc) ( CO) (TPP)], hydridocarbonyltri (triphenylphosphine) rhodium [HRh (CO) (TPP) 3 ], acetylacetonatodicarbonyliridium [Ir (AcAc) (CO) 2 ] and hydrido One or more complex catalysts selected from the group consisting of carbonyltri (triphenylphosphine) iridium [HIr (CO) (TPP) 3 ] can be used.
또한 상기 리간드로는 삼치환 포스핀(Phosphine), 포스핀 옥사이드(Phosphine Oxide), 아민(Amine), 아미드(Amide), 또는 이소니트릴(Isonitrile) 등을 사용할 수 있고, 삼치환 포스핀을 사용하는 것이 바람직하다. 삼치환 포스핀은 이에 제한되는 것은 아니나, 트리아릴 포스핀, 트리아릴포스파이트, 알킬디아릴포스핀 등이 있고, 보다 구체적으로는 트리페닐포스핀, 트리톨릴포스핀, 트리페닐포스파이트 및 n-부틸디페닐포스핀 등을 사용할 수 있다.
In addition, the ligand may be a trisubstituted phosphine (Phosphine), phosphine oxide (Phosphine Oxide), amines (Amine), amides (Amide), or isonitrile (Isonitrile) and the like, using a trisubstituted phosphine It is preferable. Trisubstituted phosphines include, but are not limited to, triaryl phosphine, triaryl phosphite, alkyldiaryl phosphine and the like, more specifically triphenylphosphine, tritolylphosphine, triphenylphosphite and n -Butyl diphenyl phosphine, etc. can be used.
로듐 촉매는 고가이기는 하지만 코발트나 이리듐 촉매보다 하이드로포밀화 공정에 안정된 반응 조건을 제공하며 우수한 촉매활성 및 높은 선택도를 제공하는 장점으로 인하여 대부분의 상업화된 공정에서 사용하고 있고, 본 발명에서도 로듐 촉매를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한 촉매의 활성, 안정성 및 가격 면에서 트리페닐포스핀(TPP)을 리간드로 포함하는 것이 보다 바람직하다.Although rhodium catalysts are expensive, they provide more stable reaction conditions for hydroformylation processes than cobalt or iridium catalysts and are used in most commercialized processes due to the advantages of excellent catalytic activity and high selectivity. It is more preferable to use. In addition, it is more preferable to include triphenylphosphine (TPP) as a ligand in view of activity, stability and price of the catalyst.
상기 촉매 혼합 용액에 사용되는 용매는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 프로판 알데히드, 부틸 알데히드, 펜틸 알데히드, 또는 발러 알데히드 등의 알데히드류; 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세토페논, 또는 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 펜탄올, 옥탄올, 텐산올 등의 알콜류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족류; 테트라하이드로푸란, 디메톡시에탄, 디옥산 등의 에테르류; 및 헵탄 등의 파라핀 탄화수소를 사용할 수 있다. 바람직하게는 원료로 사용되는 올레핀으로부터 하이드로포밀화 반응을 통해 생성되는 알데히드를 원료로 사용하는 것이다. 예를 들면, 프로필렌이 원료일 경우에는 부틸알데히드를 사용하며, 부틸렌이 원료일 경우에는 펜틸알데히드를 사용하는 것이다.The solvent used in the catalyst mixed solution is not limited thereto, for example, aldehydes such as propane aldehyde, butyl aldehyde, pentyl aldehyde, or baler aldehyde; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetophenone, or cyclohexanone; Alcohols such as ethanol, pentanol, octanol and tensanol; Aromatics such as benzene, toluene and xylene; Ethers such as tetrahydrofuran, dimethoxyethane and dioxane; And paraffin hydrocarbons such as heptane. Preferably, the aldehyde produced through the hydroformylation reaction from the olefin used as the raw material is used as the raw material. For example, propylene aldehyde is used when propylene is a raw material, and pentyl aldehyde is used when butylene is a raw material.
또한 상기 촉매 혼합 용액의 농도는 금속카보닐 착물 촉매의 경우는 10 내지 2000 ppm, 리간드의 경우는 1~30 wt% 인 것이 바람직하다.In addition, the concentration of the catalyst mixture solution is preferably 10 to 2000 ppm for the metal carbonyl complex catalyst and 1 to 30 wt% for the ligand.
그런 다음 제 2 단계로서 반응 원료인 올레핀 및 합성가스를 반응기 내부에공급하는 것으로, 반응원료인 혼합가스는 분사 수단에 의하여 촉매 혼합용액에 분사된다. 분사되는 혼합가스는 미세기포를 형성하게 되고, 혼합가스의 미세기포가 올레핀 및 촉매 혼합용액과 접촉하게 되므로 기-액 접촉 표면적이 넓어 충분한 반응 면적을 제공하게 된다. 이 같은 올레핀 및 합성가스의 분사 단계는 노즐이 장착된 이젝터 및 이에 결합된 벤투리 관을 사용하여 수행될 수 있다.
Then, as a second step, the reaction raw material olefin and syngas are supplied into the reactor, and the mixed gas as the reaction raw material is injected into the catalyst mixed solution by the injection means. The injected mixed gas forms micro bubbles, and the micro bubbles of the mixed gas come into contact with the olefin and catalyst mixed solution, thereby providing a sufficient reaction area due to the wide gas-liquid contact surface area. This injection of olefins and syngas can be performed using an ejector equipped with a nozzle and a venturi tube coupled thereto.
본 발명에서 사용 가능한 올레핀은 탄소수 2 내지 20의 올레핀을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로 에틸렌, 프로필렌, 부텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-트리데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-노나데센, 1-에이코센, 2-부텐, 2-메틸프로펜, 2-펜텐, 2-헥센, 2-헵텐, 2-에틸헥센, 2-옥텐, 스티렌, 3-페닐-1-프로펜 또는 4-이소프로필스티렌 등이 있으며, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 또는 1-옥텐인 것이 보다 바람직하다. As the olefin usable in the present invention, an olefin having 2 to 20 carbon atoms may be used, and more specifically, ethylene, propylene, butene, 1-hexene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, 1-undecene, 1- Tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-hexadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene, 1-eicosene, 2-butene, 2-methylpropene, 2- Pentene, 2-hexene, 2-heptene, 2-ethylhexene, 2-octene, styrene, 3-phenyl-1-propene or 4-isopropylstyrene, and the like, ethylene, propylene, 1-butene, or 1- It is more preferable that it is octene.
하이드로포밀화 반응의 또 다른 출발물질인 합성가스는 일산화탄소와 수소의 혼합 기체로서, CO:H2 의 혼합비율은 이에 제한되는 것은 아니나, 5:95 내지 70:30 인 것이 바람직하고, 40:60 내지 60:40인 것이 보다 바람직하며, 50:50 내지 40:60인 것이 가장 바람직하다. 상기 올레핀 및 합성가스의 몰비는 95:5 내지 5:95 인 것이 바람직하고, 75:25 내지 25:75인 것이 보다 바람직하다.Syngas, another starting material of the hydroformylation reaction, is a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, and the mixing ratio of CO: H 2 is not limited thereto, but is preferably 5:95 to 70:30, and 40:60. It is more preferable that it is to 60:40, and it is most preferable that it is 50: 50-40: 60. It is preferable that it is 95: 5-5: 95, and, as for the molar ratio of the said olefin and syngas, it is more preferable that it is 75: 25-25: 75.
또한 상기 올레핀 및 합성가스는 각각 5 내지 200bar의 압력으로 분사되는 것이 바람직하다. 또한 상기 올레핀 및 합성가스의 분사되는 선속도는 5 m/s 내지 40m/s인 것이 바람직하다.In addition, the olefin and the synthesis gas is preferably injected at a pressure of 5 to 200 bar, respectively. In addition, the linear velocity of the olefin and the synthesis gas is preferably 5 m / s to 40 m / s.
이후 본 발명에서 최적화한 분산판에 의해 올레핀 및 합성가스의 분사 흐름을 전환하면서 반응을 수행하는 것으로, 이러한 반응원료 흐름의 전환에 의하여 반응원료의 반응기 내에서의 체류 시간이 길어지고, 이에 따라 반응효율이 향상된다. 상기 반응은 50 내지 200 ℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하고, 50 내지 150 ℃의 온도에서 수행되는 것이 보다 바람직하다. 또한 상기 반응은 5 내지 100 bar의 압력에서 수행되는 것이 바람직하고, 5 내지 50 bar의 압력에서 수행되는 것이 보다 바람직하다.
Since the reaction is carried out by switching the injection stream of the olefin and syngas by the dispersion plate optimized in the present invention, the residence time of the reaction raw material in the reactor is increased by the conversion of the reaction raw material flow, accordingly The efficiency is improved. The reaction is preferably carried out at a temperature of 50 to 200 ℃, more preferably carried out at a temperature of 50 to 150 ℃. In addition, the reaction is preferably carried out at a pressure of 5 to 100 bar, more preferably carried out at a pressure of 5 to 50 bar.
그런 다음 반응혼합물을 회수하고, 반응기 내부에 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 이같이 반응기 출구를 통하여 배출되는 반응혼합물은 회수되어, 반응기 내부로 공급되는 순환 시스템에 의하여 반응원료가 반응혼합물과 충분히 혼합되어 반응 효율이 향상된다. 반응 혼합물은 목적물질인 알데히드(노르말- 및 이소-부틸알데히드) 이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매 혼합용액 등을 포함하고 있다.It is then preferred to further include the step of recovering the reaction mixture and feeding it into the reactor to circulate the reaction mixture. As such, the reaction mixture discharged through the reactor outlet is recovered and the reaction raw materials are sufficiently mixed with the reaction mixture by a circulation system supplied into the reactor, thereby improving the reaction efficiency. The reaction mixture contains unconverted olefins, reaction by-products, and catalyst mixed solution in addition to the target aldehydes (normal- and iso-butylaldehyde).
이러한 순환 시스템은 반응기 출구 및 반응기의 분사 수단에 결합되어 있는 순환 배관 및 이에 결합된 순환 펌프에 의하여 달성될 수 있다. 순환되는 반응혼합물의 유량은 반응기 장입 촉매 용액량에 따라 달라질 수 있으며, 분당 순환되는 반응혼합물의 유량은 반응기 장입 용량의 0.01 내지 20 배인 것이 바람직하다. 예를 들어 설명하면 반응기 장입 촉매량이 10리터일 경우 분당 순환되는 반응혼합물의 유량은 0.1 ~ 200 L/min이 바람직하다.Such a circulation system can be achieved by circulation piping coupled to the reactor outlet and injection means of the reactor and a circulation pump coupled thereto. The flow rate of the circulating reaction mixture may vary depending on the amount of reactor charged catalyst solution, and the flow rate of the reaction mixture circulated per minute is preferably 0.01 to 20 times the reactor charge capacity. For example, when the amount of the reactor charged catalyst is 10 liters, the flow rate of the reaction mixture circulated per minute is preferably 0.1 to 200 L / min.
또한 반응물의 순환단계에서 있어서, 상기 순환되는 반응혼합물의 일부를 분리하여 촉매 혼합용액 및 알데히드로 분리하는 단계; 및 상기 분리된 촉매 혼합용액을 순환흐름에 공급하고, 알데히드는 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. In the circulating step of the reactant, separating a part of the circulated reaction mixture to separate the catalyst mixture solution and aldehyde; And supplying the separated catalyst mixture solution to a circulating flow, and further comprising recovering the aldehyde.
이때 순환되는 반응혼합물의 일부를 분리하여 촉매 혼합용액 및 알데히드로 분리하고, 촉매 혼합용액을 순환흐름에 재공급하게 된다. 구체적으로는 상기 하이드로포밀화 방법의 출발물질인 올레핀이 프로필렌일 경우, 반응혼합물에는 부틸알데히드, 보다 구체적으로는 노르말-부틸알데히드 및 이소-부틸알데히드가 포함되어 있고, 반응혼합물은 촉매/알데히드 분리장치로 보내져 알데히드 및 촉매 혼합물로 분리된 후 촉매 혼합물은 반응기로 순환되고 알데히드 성분은 분류탑으로 이송되어 노르말- 및 이소-부틸알데히드로 각각 분리된다.At this time, a part of the circulating reaction mixture is separated to separate the catalyst mixture solution and the aldehyde, and the catalyst mixture solution is resupplied to the circulation flow. Specifically, when the starting material of the hydroformylation method is propylene, the reaction mixture includes butyl aldehyde, more specifically, normal-butylaldehyde and iso-butylaldehyde, and the reaction mixture is a catalyst / aldehyde separation device. And then separated into aldehyde and catalyst mixture, the catalyst mixture is circulated to the reactor and the aldehyde component is sent to the fractionation tower to separate normal- and iso-butylaldehyde, respectively.
이때, 분류탑저의 노르말-부틸알데히드는 알돌축합 반응기로 도입되어 축합, 탈수반응에 의해 2-에틸헥산알을 생성한 후 수첨반응기로 이송되며, 수소첨가에 의해 옥탄올(2-에틸헥산올)을 생성할 수 있다.At this time, the normal-butylaldehyde at the bottom of the fractionation column is introduced into the aldol condensation reactor to produce 2-ethylhexanal by condensation and dehydration, and then transferred to a hydrogenation reactor. Octanol (2-ethylhexanol) is added by hydrogenation. Can be generated.
첨부된 개략도중 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 과정을 도시한 것이다. 도 1에는 당 업자라면 용이하게 인식할 수 있는 밸브, 온도측정장치, 압력 조절장치 등과 같은 공장에서 실제 사용되는 여러가지 표준항목의 장치가 생략되었다.1 is a view illustrating a hydroformylation process of an olefin according to an embodiment of the present invention. Figure 1 omits the devices of various standard items actually used in the factory, such as valves, temperature measuring devices, pressure regulators that can be easily recognized by those skilled in the art.
올레핀(예를 들면, 프로필렌)과 합성가스는 각각 올레핀 공급배관(10) 및 합성 가스 공급배관(11)을 통해 내부에 촉매용액이 장입되어 있는 옥소 반응기(100)의 상부에 마련되어 있는 노즐(20)에 공급된다. 기-액 반응의 효율을 증대시키기 위해 옥소 반응기(100) 내부에는 노즐(20) 및 상기 노즐에 결합되어 벤투리(30)가 구비되어 있고, 공급된 올레핀 및 합성가스는 노즐(20)을 통하여 벤투리(30) 내로 연속적으로 분사 및 공급된다. 옥소 반응기(100) 내부로 분사된 올레핀 및 합성가스는 촉매의 존재하에서 하이드로포밀화 반응을 하여 반응혼합물을 생성하게 된다. 반응혼합물은 목적물질인 알데히드(예를 들면, 노르말- 및 이소-부틸알데히드)이외에 미전환된 올레핀, 반응부산물 및 촉매용액 등을 포함한다.The olefin (for example, propylene) and the syngas are
알데히드가 포함된 반응혼합물은 순환펌프(50)를 사용하여 재순환 배관(12)을 통해 회수된 후, 재순환 배관(13, 14, 15, 16)을 통해 반응기에 마련된 노즐(20)로 순환된다. 이때, 순환되는 반응혼합물의 일부는 알데히드를 분리하기 위해 재순환 배관으로부터 분리배관(17)을 통하여 촉매/알데히드 분리장치(70)로 유도될 수 있다. 회수된 알데히드를 알데히드 회수배관(19)을 통하여 분리 회수 장치 등(미도시)으로 보내지며, 통상의 증류장치 등으로 처리하여 다양한 알데히드 및 축합 생성물을 분리, 회수할 수 있다.The reaction mixture containing the aldehyde is recovered through the
반응 혼합물로부터 목적물질인 알데히드가 회수되고 남은 촉매 혼합물은 촉매 용액 재순환 배관(18)을 거쳐 옥소반응기(100)의 재순환 배관(15)으로 공급된다. 이렇게 재순환된 촉매 혼합물과 합류된 반응기의 반응 혼합물은 열교환기(60)를 거쳐 올레핀 공급배관(10) 및 합성가스 공급배관(11)을 통해 공급되는 올레핀 및 합성 가스와 함께 옥소 반응기(100)에 마련되어 있는 노즐(20)을 통해 옥소반응기(100) 내부로 분사 및 공급된다.
The aldehyde, which is a target substance, is recovered from the reaction mixture, and the remaining catalyst mixture is supplied to the
또한, 촉매용액 재순환 배관(18)을 재순환 배관 14 및 15의 사이에 연결하여 알데히드를 제거하고 남은 촉매용액 또는 재활성화된 촉매용액을 반응기 시스템으로 도입하였으며, 상기 재순환 배관(15 및 16)의 사이에는 열 교환기(60)가 구비될 수 있으나, 그 위치는 순환 사이클 상의 특정한 위치에 한정되지 않는다. 상기 열 교환기(60)는 옥소반응기(100)로 재순환되는 반응혼합물을 하이드로포밀화 반응조건에 적합한 온도로 유지시켜 주는 역할을 한다.In addition, the catalyst
본 발명에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 장치는 반응기 내부에 구비되는 분산판을 적절한 변수들로 특정함에 의하여 반응원료인 올레핀 및 합성 가스의 접촉 표면적이 넓어 충분한 반응 면적을 제공하고, 반응혼합물이 순환함에 따라 반응원료가 반응혼합물과 충분히 혼합되어 반응효율이 우수하다.The hydroformylation apparatus for olefins according to the present invention provides a sufficient reaction area because the contact surface area of the olefin and the synthesis gas as a reaction material is wide by specifying the dispersion plate provided in the reactor with appropriate parameters, and the reaction mixture is circulated. Therefore, the reaction raw material is sufficiently mixed with the reaction mixture, and the reaction efficiency is excellent.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀의 하이드로포밀화 과정을 보여주는 개략적인 공정도이다.
도 2는 본 발명의 올레핀의 하이드로포밀화 장치에 구비되는 분산판의 단면도로서, (a)평판 형태, (b)위로 볼록한 형태, (c)아래로 볼록한 형태의 분산판을 나타낸다. 1 is a schematic process diagram showing a hydroformylation process of an olefin according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a dispersion plate provided in the hydroformylation apparatus of the olefin of the present invention, showing (a) a flat plate shape, (b) a convex shape above, and (c) a convex shape below.
이하, 실시예들 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, which are intended to help a specific understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the Examples.
실시예Example 1 : One : 분산판Dispersion 관련 파라미터 d/D Related Parameters d / D
도 1에서와 같이 3리터 용량의 벤투리-루프 반응기를 제작하여 설치하였다. 반응기에 장착된 노즐의 직경은 1.7mm, 벤투리관의 지름은 8.0mm, 길이는 200mm였다. 반응기 내경(D) 대비 분산판의 길이(d)가 0.1배, 0.3배, 0.5배, 0.7배 및 0.9배인 각 분산판을 상기 반응기 내에 구비하였다. 이때 분산판으로는 반응기 상단으로 오목한 타입을 사용하였다.
As in FIG. 1, a venturi-loop reactor having a 3 liter capacity was manufactured and installed. The diameter of the nozzle mounted on the reactor was 1.7 mm, the diameter of the venturi tube was 8.0 mm, and the length was 200 mm. Each dispersion plate having a length (d) of 0.1 times, 0.3 times, 0.5 times, 0.7 times, and 0.9 times the diameter of the dispersion plate relative to the reactor inner diameter (D) was provided in the reactor. At this time, the type of concave plate to the top of the reactor was used.
그런 다음 정제된 노르말-부틸알데히드 800g에 트리페닐포스핀(TPP) 48g, 로듐트리페닐포스핀아세틸아세톤네이트카르보닐(ROPAC) 무게로 0.8g 녹여 노르말-부틸알데히드 촉매 용액을 제조하였다. Then, 800 g of triphenylphosphine (TPP) and 0.8 g of rhodium triphenylphosphine acetylacetonate carbonyl (ROPAC) were dissolved in 800 g of purified normal-butylaldehyde to prepare a normal-butylaldehyde catalyst solution.
이렇게 제조된 촉매용액을 반응기에 투입하고 순환펌프를 가동하여 촉매용액을 분당 2리터의 속도로 천천히 순환시키면서 반응기 상부의 노즐을 통해 정제된 질소 가스로 전체 시스템을 3회 퍼징하였다.
The catalyst solution thus prepared was introduced into the reactor and the circulation pump was operated to purge the whole system three times with purified nitrogen gas through the nozzle at the top of the reactor while circulating the catalyst solution slowly at a rate of 2 liters per minute.
외부 순환 펌프를 분당 2리터의 속도로 계속 유지시키는 동안 벤투리-루프 반응기 외부의 자켓에 열매체유를 흘려 반응기 내부의 온도를 90 ℃로 승온시켜 유지하였다. 온도가 90 ℃로 안정화되면 프로필렌을 12 g/min의 유속으로 반응기의 내부 압력이 16.2 bar가 될 때까지 공급하였다. 공급 후 5분간 벤투리-루프 반응기의 내부 온도가 90 ℃로 유지되는 것을 확인하고, 18.8 bar의 공급압력으로 미리 설정된 합성가스(일산화탄소와 수소의 몰비가 50:50인 혼합기체)를 반응기의 노즐 목 부분(도 1의 10)으로 공급함과 동시에 반응을 시작하였다.
While maintaining the external circulation pump at a rate of 2 liters per minute, the heat medium oil was poured into a jacket outside the venturi-loop reactor to maintain the temperature inside the reactor at 90 ° C. When the temperature stabilized at 90 ° C., propylene was fed at a flow rate of 12 g / min until the internal pressure of the reactor was 16.2 bar. 5 minutes after the supply, confirm that the internal temperature of the venturi-loop reactor is maintained at 90 ° C., and a predetermined synthesis gas (mixed gas having a molar ratio of carbon monoxide and hydrogen of 50:50) at a supply pressure of 18.8 bar is injected into the nozzle of the reactor. The reaction was started simultaneously with feeding to the neck (10 in FIG. 1).
반응기와 연결될 자동 온도제어 장치를 통해 벤투리-루프 반응기의 내부 온도를 90 ℃로 유지시키면서 시간에 따라 반응기로 공급되는 합성가스의 유량을 측정하였다. The flow rate of the syngas supplied to the reactor was measured over time while maintaining the internal temperature of the venturi-loop reactor at 90 ° C. through an automatic temperature controller to be connected to the reactor.
2시간 동안 반응시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게 및 혼합가스 공급배관에 설치된 적산 유량계를 통해 소모된 전체 혼합가스 량을 측정하고 결과치를 하기 표 1에 나타내었다.After the reaction for 2 hours, the mixed gas was shut off, the operation of the circulating pump was immediately stopped, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, the weight of the butylaldehyde produced by the reaction, and the total flow meter installed in the mixed gas supply pipe. The total amount of mixed gas consumed was measured and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 살펴본 바와 같이, 분산판 관련 파라미터 d/D는 0.3 내지 0.7 범위 내인 것이 반응속도가 높고 반응효율이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 1, the dispersion plate-related parameter d / D was found to be in the range of 0.3 to 0.7 has a high reaction rate and excellent reaction efficiency.
실시예Example 2: 2: 분산판Dispersion 관련 파라미터 l/L Related Parameters l / L
실시예 1과 같은 반응기 내부에 분산판을 반응기 전체 길이(L) 대비 반응기 상단으로부터 거리(l)가 0.5배, 0.7배, 0.9배가 되도록 상기 반응기 내에 구비하고, 파라미터 d/D값이 0.5가 되도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 실험을 반복하였다. In the same reactor as in Example 1, a dispersion plate was provided in the reactor such that the distance l from the top of the reactor was 0.5 times, 0.7 times, and 0.9 times relative to the total length L of the reactor, and the parameter d / D value was 0.5. The same experiment as in Example 1 was repeated except that adjustment was made.
2시간 동안 반응시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게 및 혼합가스 공급배관에 설치된 적산 유량계를 통해 소모된 전체 혼합가스 량을 측정하고 결과치를 하기 표 2에 나타내었다.After the reaction for 2 hours, the mixed gas was shut off, the operation of the circulating pump was immediately stopped, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, the weight of the butylaldehyde produced by the reaction, and the total flow meter installed in the mixed gas supply pipe. The total amount of mixed gas consumed was measured and the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2에서 살펴본 바와 같이, 분산판 관련 파라미터 l/L은 0.7 내지 0.9 범위 내인 것이 반응속도가 높고 반응효율이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 2, the dispersion plate-related parameters l / L was in the range of 0.7 to 0.9 it was confirmed that the reaction rate is high and the reaction efficiency is excellent.
실시예Example 3 : 3: 분산판의Dispersion 휘어진 각도 Curved angle
실시예 1과 같은 반응기 내부에 분산판을 구비하되, 분산판 중심을 기준으로 휘어진 각도가 5°, 10°, 30°, 45°, 60°가 되도록 반응기 내에 구비하고 파라미터 d/D값을 0.5로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 실험을 반복하였다. Dispersion plate is provided in the same reactor as in Example 1, but the deflection angle is 5 °, 10 °, 30 °, 45 °, and 60 ° with respect to the center of the dispersion plate, and the parameter d / D value is 0.5. The same experiment as in Example 1 was repeated except that it was adjusted to.
2시간 동안 반응시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게 및 혼합가스 공급배관에 설치된 적산 유량계를 통해 소모된 전체 혼합가스 량을 측정하고 결과치를 하기 표 3에 나타내었다.After the reaction for 2 hours, the mixed gas was shut off, the operation of the circulating pump was immediately stopped, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, the weight of the butylaldehyde produced by the reaction, and the total flow meter installed in the mixed gas supply pipe. The total amount of mixed gas consumed was measured and the results are shown in Table 3 below.
상기 표 3에서 살펴본 바와 같이, 분산판의 중심 기준으로 한 휨 각도는 10 내지 45°내인 것이 반응속도 및 반응효율 측면에서 바람직한 것임을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 3, the bending angle based on the center of the dispersion plate was found to be within 10 to 45 ° in terms of reaction rate and reaction efficiency.
실시예Example 4( 4( 분산판의Dispersion 형태 변화-1) Change of form-1)
실시예 1과 같은 반응기 내부에 도 2의 분산판 형태 중 (b)위로 볼록한 형태를 구비하고, 휘어진 각도는 10도, 파라미터 I/L 값이 0.7을 만족하도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 방법으로 실시하였다. Example 1 except that the inside of the reactor as in Example 1 has a convex shape above (b) of the dispersion plate shape of Figure 2, the bending angle is adjusted to 10 degrees, the parameter I / L value satisfies 0.7. It was carried out in the same manner as.
2시간 동안 반응을 시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 전체 촉매용액과 생성물의 혼합물을 분리배관으로 회수하여 무게를 측정해 보니 반응 전체 용액의 무게는 1.265g이었고, 따라서 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 456g이었다. 또한 혼합가스 공급배관에 설치된 적산 유량계를 통해 소모된 전체 혼합가스 량을 측정해보니, 반응 중 합성가스의 최대 소모속도는 분당 5.3리터였다.
After the reaction for 2 hours, the mixed gas was shut off, the operation of the circulating pump was stopped immediately, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, and the mixture of the total catalyst solution and the product was recovered in a separate pipe and weighed. It was found that the total weight of the reaction solution was 1.265 g, and thus the weight of butylaldehyde produced by the reaction was 456 g. In addition, when the total amount of mixed gas consumed was measured through an integrated flow meter installed in the mixed gas supply pipe, the maximum consumption rate of the syngas during the reaction was 5.3 liters per minute.
실시예Example 5( 5 ( 분산판의Dispersion 형태 변화-2) Change of form-2)
실시예 1과 같은 반응기 내부에 도 2의 분산판 형태 중 (c)아래로 볼록한 형태를 구비하고, 휘어진 각도는 10 °, 파라미터 l/L 값이 0.7을 만족하게 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일 방법으로 실시하였다. Example 2 except that the (c) the convex shape of the dispersion plate form of FIG. 2 inside the same reactor as in Example 1, the bending angle is 10 °, the parameter l / L value is adjusted to satisfy 0.7. It carried out by the same method as 1.
2시간 동안 반응을 시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 전체 촉매용액과 생성물의 혼합물을 분리배관으로 회수하여 무게를 측정해 보니 반응 전체 용액의 무게는 1.265g이었고, 따라서 반응에 의해 만들어진 부틸 알데히드의 무게는 443g이었다. 또한 혼합가스 공급배관에 설치된 적산 유량계를 통해 소모된 전체 혼합가스 량을 측정해보니, 반응 중 합성가스의 최대 소모속도는 분당 5.1리터였다.
After the reaction for 2 hours, the mixed gas was shut off, the operation of the circulating pump was stopped immediately, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, and the mixture of the total catalyst solution and the product was recovered in a separate pipe and weighed. As a result, the total weight of the reaction solution was 1.265 g, and thus the weight of butyl aldehyde produced by the reaction was 443 g. In addition, when the total amount of mixed gas consumed was measured through an integrated flow meter installed in the mixed gas supply pipe, the maximum consumption rate of the syngas during the reaction was 5.1 liters per minute.
비교예Comparative example 1( One( 분산판Dispersion 미설치) Not installed)
실시예 1과 같은 반응기 내부에 분산판을 설치하지 않고 실시예 1과 동일 방법을 반복하였다. The same method as in Example 1 was repeated without installing a dispersion plate in the same reactor as in Example 1.
2시간 동안 반응을 시킨 후 혼합가스를 차단한 다음, 순환펌프의 가동을 즉시 중단하고 반응기 온도를 상온으로 낮춘 후에 압력을 해제하고 전체 촉매용액과 생성물의 혼합물을 분리배관으로 회수하여 무게를 측정해 보니 반응 전체 용액의 무게는 1.265g이었고, 따라서 반응에 의해 만들어진 부틸알데히드의 무게는 439g이었다. 또한 혼합가스 공급배관에 설치된 적산 유량계를 통해 소모된 전체 혼합가스 량을 측정해보니, 반응 중 합성가스의 최대 소모속도는 분당 5.1리터였다.After the reaction for 2 hours, the mixed gas was shut off, the operation of the circulating pump was stopped immediately, the reactor temperature was lowered to room temperature, the pressure was released, and the mixture of the total catalyst solution and the product was recovered in a separate pipe and weighed. It was found that the total weight of the reaction solution was 1.265 g, and thus the weight of butylaldehyde produced by the reaction was 439 g. In addition, when the total amount of mixed gas consumed was measured through an integrated flow meter installed in the mixed gas supply pipe, the maximum consumption rate of the syngas during the reaction was 5.1 liters per minute.
10: 올레핀 공급배관 11: 합성가스 공급배관
12,13,14,15,16: 순환 배관 17: 분리배관
18: 촉매용액 공급배관 19: 알데히드 회수배관
20: 이젝터 30: 벤투리 관
40: 반응기 출구 50: 분산판
60: 순환펌프 70: 촉매/알데히드 분리장치
80: 열교환기 100: 옥소반응기10: olefin supply piping 11: syngas supply piping
12, 13, 14, 15, 16: Circulation piping 17: Separation piping
18: catalyst solution supply piping 19: aldehyde recovery piping
20: ejector 30: venturi tube
40: reactor outlet 50: dispersion plate
60: circulating pump 70: catalyst / aldehyde separation device
80: heat exchanger 100: oxo reactor
Claims (12)
상기 분산판은 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치
[수학식 1]
0.2 ≤d/D ≤0.7
(상기 식에서 d는 분산판의 직경이고, D는 반응기 내경을 의미한다)
Injection means mounted on the reactor and injecting olefin and syngas (CO / H 2 ) into the catalyst mixture solution charged in the reactor; A reactor outlet located at the bottom of the reactor to discharge the reaction mixture of olefin and syngas; And a reactor mounted between the injection means and the reactor outlet and equipped with a dispersion plate for switching the flow of olefins and syngas; As a hydroformylation reaction apparatus of an olefin comprising a,
The dispersion plate is characterized by satisfying the following equation
Hydroformylation Reactor of Olefin
[Equation 1]
0.2 ≤ d / D ≤ 0.7
(Where d is the diameter of the dispersion plate and D is the inner diameter of the reactor)
상기 분산판은 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치
[수학식 2]
0.7 ≤l/L ≤0.9
(상기 식에서 l은 반응기 상단으로부터 분산판 중심까지의 거리이고, L은 반응기 전체 길이를 의미한다)
The method of claim 1,
The dispersion plate is characterized by satisfying the following equation
Hydroformylation Reactor of Olefin
[Equation 2]
0.7 ≤l / L ≤0.9
(Wherein l is the distance from the top of the reactor to the center of the dispersion plate and L is the total length of the reactor)
상기 분산판은 형태가 평편한 형태, 반응기 출구에 대하여 볼록한 형태, 또는 오목한 형태인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 1,
The dispersion plate is characterized in that the flat shape, the convex shape with respect to the reactor outlet, or concave shape.
Hydroformylation reactor of olefins.
상기 볼록하거나 오목한 형태를 갖는 분산판은 중심 대비 10° 내지 45°의 휨 각도를 갖는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 3, wherein
The convex or concave dispersion plate is characterized in that it has a bending angle of 10 ° to 45 ° relative to the center
Hydroformylation reactor of olefins.
상기 분산판은 하기 수학식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치
[수학식 3]
0.1 ≤t/d ≤0.3
(상기 식에서, t는 분산판의 두께이고, d는 분산판의 직경을 의미한다)
The method of claim 1,
The dispersion plate is characterized by satisfying the following equation
Hydroformylation Reactor of Olefin
[Equation 3]
0.1 ≤t / d ≤0.3
(Wherein t is the thickness of the dispersion plate and d means the diameter of the dispersion plate)
상기 분사 수단은 노즐이 장착된 이젝터를 포함하며, 상기 이젝터에는 벤투리 관이 결합된 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 1,
The injection means includes an ejector equipped with a nozzle, the ejector is characterized in that the venturi tube is coupled
Hydroformylation reactor of olefins.
상기 벤투리 관은 이젝터에 결합되는 유입부 및 반응기 출구를 향하고 있는 확산부를 포함하는 것으로, 상기 유입부의 직경은 확산부의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method according to claim 6,
The venturi tube includes an inlet coupled to the ejector and a diffuser directed toward the reactor outlet, wherein the diameter of the inlet is smaller than the diameter of the diffuser.
Hydroformylation reactor of olefins.
상기 벤투리 관의 길이는 반응기 전체 길이의 0.2 배 내지 0.8배인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 7, wherein
The length of the venturi tube is characterized in that 0.2 to 0.8 times the total length of the reactor
Hydroformylation reactor of olefins.
상기 분산판은 벤투리 및 반응기 출구의 1/3 내지 2/3 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 8,
The dispersion plate is located between 1/3 and 2/3 of the venturi and the reactor outlet
Hydroformylation reactor of olefins.
상기 반응기 하부의 출구 및 반응기 상부에 장착된 분사 수단에 연결되고, 반응기 출구로부터 반응혼합물을 회수하여 반응기 상부에 장착된 분사 수단으로 공급하여 반응혼합물을 순환시키는 순환 배관을 추가로 포함하는 것을
특징으로 하는 올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 1,
It is connected to the outlet of the reactor and the injection means mounted to the upper portion of the reactor, and further comprising a circulation pipe for recovering the reaction mixture from the reactor outlet to supply to the injection means mounted on the reactor to circulate the reaction mixture
An olefin hydroformylation reaction apparatus characterized by the above-mentioned.
상기 순환 배관의 어느 한 곳에서 분리되어 반응혼합물을 순환 흐름으로부터 분리하는 분리배관; 상기 분리배관과 연결되고, 반응혼합물로부터 촉매 혼합용액 및 알데히드를 분리하는 촉매/알데히드 분리장치; 상기 촉매/알데히드 분리장치와 순환 배관의 어느 한 곳과 연결되어 촉매 혼합용액을 순환배관으로 공급하는 촉매 혼합용액 공급배관; 및 상기 촉매/알데히드 분리장치에 연결되어 알데히드를 회수하는 알데히드 회수배관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 반응장치.
The method of claim 10,
A separation pipe separating at any one of the circulation pipe to separate the reaction mixture from the circulation flow; A catalyst / aldehyde separation device connected to the separation pipe and separating the catalyst mixture solution and the aldehyde from the reaction mixture; A catalyst mixed solution supply pipe connected to one of the catalyst / aldehyde separator and the circulation pipe to supply the catalyst mixed solution to the circulation pipe; And an aldehyde recovery pipe connected to the catalyst / aldehyde separator for recovering aldehydes.
Hydroformylation reactor of olefins.
반응물을 회수하여 순환시키는 반응혼합물의 유량은 분당 반응기 장입 용량의 0.01 내지 20배인 것을 특징으로 하는
올레핀의 하이드로포밀화 방법. Hydroformylation of the olefin using the apparatus of any one of claims 1 to 11,
The flow rate of the reaction mixture to recover and circulate the reactants is characterized in that 0.01 to 20 times the reactor charge capacity per minute
Hydroformylation of Olefin.
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