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KR20230094327A - Method for producing isopropanol by acetone hydrogenation - Google Patents

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KR20230094327A
KR20230094327A KR1020210183409A KR20210183409A KR20230094327A KR 20230094327 A KR20230094327 A KR 20230094327A KR 1020210183409 A KR1020210183409 A KR 1020210183409A KR 20210183409 A KR20210183409 A KR 20210183409A KR 20230094327 A KR20230094327 A KR 20230094327A
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KR
South Korea
Prior art keywords
isopropanol
acetone
producing
product
reactor
Prior art date
Application number
KR1020210183409A
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Korean (ko)
Inventor
김준희
김동현
신연주
임주환
Original Assignee
에스케이이노베이션 주식회사
에스케이지오센트릭 주식회사
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Publication date
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Abstract

The present disclosure relates to a method for producing isopropanol through acetone hydrogenation using a catalyst containing nickel. The method for producing isopropanol according to one embodiment includes the step of resupplying a certain amount of reaction products of the acetone hydrogenation reaction to the top of a reactor, thereby enabling effective heat control and producing high purity isopropanol in high yield through an economical process.

Description

아세톤의 수소화를 통한 이소프로판올의 제조방법{Method for producing isopropanol by acetone hydrogenation}Method for producing isopropanol by hydrogenation of acetone {Method for producing isopropanol by acetone hydrogenation}

본 개시는 니켈을 포함하는 촉매를 이용하여 아세톤 수소화 반응을 통해 이소프로판올을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method for producing isopropanol through acetone hydrogenation using a catalyst comprising nickel.

이소프로판올은 프로판올의 이성질체인 지방족 포화알코올로 휘발성, 인화성이 있으며, 다른 탄화수소계 용매에 대한 용해성이 높아 용제로 사용되거나 소독약, 방부제, 동결 방지제 등으로도 사용된다. 또한, 이소프로판올은 쿠멘, 이소프로필아민, 이소프로필에테르 등의 제조 원료로도 사용될 수 있어 공업원료 또는 유기합성 분야에서도 널리 사용된다.Isopropanol is an aliphatic saturated alcohol that is an isomer of propanol. It is volatile and flammable, and is highly soluble in other hydrocarbon solvents, so it is used as a solvent or as a disinfectant, preservative, and antifreezing agent. In addition, isopropanol can also be used as a raw material for producing cumene, isopropylamine, isopropyl ether, and the like, and is widely used in the field of industrial raw materials or organic synthesis.

이소프로판올을 제조하는 방법으로는 석유로부터 얻어지는 프로필렌을 산을 촉매로 하여 가수분해하여 제조하거나, 아세톤을 수소화하여 제조하는 방법 등이 알려져 있다.As a method for producing isopropanol, a method of producing isopropanol by hydrolyzing propylene obtained from petroleum using an acid as a catalyst or producing isopropanol by hydrogenating acetone is known.

아세톤을 이용하여 이소프로판올을 제조하는 방법에 관하여, 중국 공개특허 CN 1027283614 A는 니켈을 함유하는 촉매를 이용하여 아세톤 수소화 반응을 통해 이소프로판올을 제조하는 방법을 개시하였고, 중국 공개특허 CN 113024351 A는 니켈-알루미나 촉매를 이용하여 아세톤 수소화 반응을 통해 이소프로판올을 제조하는 방법으로, 반응 생성물의 일부를 냉각시킨 후 반응기로 재투입하는 단계를 포함하는 방법을 개시하였다.Regarding a method for producing isopropanol using acetone, Chinese Patent Publication CN 1027283614 A discloses a method for producing isopropanol through acetone hydrogenation using a catalyst containing nickel, and Chinese Patent Publication CN 113024351 A discloses a nickel- Disclosed is a method for producing isopropanol through acetone hydrogenation using an alumina catalyst, which includes cooling a portion of the reaction product and then reintroducing it into the reactor.

본 발명의 일 목적은 니켈을 포함하는 촉매를 이용하여, 높은 수율로 고순도의 이소프로판올을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method for producing high purity isopropanol in high yield using a catalyst containing nickel.

일 구현예는, 주입구 온도가 T1 ℃로 유지되는 반응기의 상부에 아세톤을 포함하는 반응물을 투입하는 단계; 상기 반응기에 장입되어 있는 촉매 존재 하에 아세톤을 수소화 반응시키는 단계; 상기 반응기의 하부에서 이소프로판올을 포함하는 생성물을 회수하는 단계; 회수된 생성물의 일부를 하기 관계식 1로 정의되는 리사이클 비(recycle ratio) R로 상기 반응기의 상부에 재공급하는 단계; 및 생성물을 정제 컬럼에 도입하여 이소프로판올을 정제하는 단계; 를 포함하는 이소프로판올의 제조방법을 제공한다.In one embodiment, injecting a reactant containing acetone to the top of the reactor in which the inlet temperature is maintained at T 1 ℃; hydrogenating acetone in the presence of a catalyst loaded into the reactor; Recovering a product containing isopropanol from the bottom of the reactor; resupplying a portion of the recovered product to the top of the reactor at a recycle ratio R defined by the following relational expression 1; and introducing the product into a purification column to purify isopropanol; It provides a method for producing isopropanol comprising a.

이때, 상기 촉매는 니켈을 포함하는 활성금속이 담지된 알루미나계 담체를 포함할 수 있으며, 상기 수소화 반응은 질량공간속도(Weight Hourly Space Velocity, WHSV) V h-1, 반응 최대온도 Tmax, 및 압력 18 kg/cm2 이상에서 수행될 수 있다.In this case, the catalyst may include an alumina-based carrier supported with an active metal including nickel, and the hydrogenation reaction is performed with Weight Hourly Space Velocity (WHSV) V h -1 , maximum reaction temperature T max , and It can be performed at a pressure of 18 kg/cm 2 or higher.

또한, 상기 이소프로판올의 제조방법은 하기 관계식 2를 만족할 수 있다.In addition, the method for producing isopropanol may satisfy the following relational expression 2.

[관계식 1][Relationship 1]

리사이클 비(R) = (재공급 되는 생성물의 질량 유량)/(투입되는 아세톤의 질량 유량)Recycle ratio (R) = (mass flow rate of resupplied product)/(mass flow rate of acetone input)

[관계식 2][Relationship 2]

{R x (Tmax - T1)} / T1 ≥ 6.3{R x (T max - T 1 )} / T 1 ≥ 6.3

본 개시는 니켈을 포함하는 촉매를 이용하여, 아세톤 수소화 반응을 통해 이소프로판올을 제조하는 방법에 관한 것으로, 일 구현예에 따른 이소프로판올의 제조방법은 아세톤 수소화 반응의 반응 생성물 중 일정량을 반응기 상부로 재공급하는 단계를 포함함으로써 효과적인 발열 제어가 가능하며, 경제적인 공정으로 높은 수율로 고순도의 이소프로판올을 제조할 수 있다.The present disclosure relates to a method for producing isopropanol through acetone hydrogenation using a catalyst containing nickel. It is possible to effectively control heat generation by including the step of doing, and it is possible to produce high-purity isopropanol with high yield in an economical process.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

한편, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 나아가, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Meanwhile, the embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Furthermore, "include" a certain component throughout the specification means that other components may be further included without excluding other components unless otherwise stated.

일 구현예는 하기 단계를 포함하는 이소프로판올의 제조방법을 제공한다:One embodiment provides a method for producing isopropanol comprising the following steps:

주입구 온도가 T1 ℃로 유지되는 반응기의 상부에 아세톤을 포함하는 반응물을 투입하는 단계;Injecting a reactant containing acetone into the upper part of the reactor where the inlet temperature is maintained at T 1 °C;

상기 반응기에 장입되어 있는 촉매 존재 하에 아세톤을 수소화 반응시키는 단계;hydrogenating acetone in the presence of a catalyst loaded into the reactor;

상기 반응기의 하부에서 이소프로판올을 포함하는 생성물을 회수하는 단계;Recovering a product containing isopropanol from the bottom of the reactor;

회수된 생성물의 일부를 하기 관계식 1로 정의되는 리사이클 비(recycle ratio) R로 상기 반응기의 상부에 재공급하는 단계; 및resupplying a portion of the recovered product to the top of the reactor at a recycle ratio R defined by the following relational expression 1; and

[관계식 1][Relationship 1]

리사이클 비(R) = (재공급 되는 생성물의 질량 유량)/(투입되는 아세톤의 질량 유량)Recycle ratio (R) = (mass flow rate of resupplied product)/(mass flow rate of acetone input)

생성물을 정제 컬럼에 도입하여 이소프로판올을 정제하는 단계.Introducing the product to a purification column to purify isopropanol.

이때, 상기 촉매는 니켈을 포함하는 활성금속이 담지된 알루미나계 담체를 포함하며,At this time, the catalyst includes an alumina-based carrier on which an active metal containing nickel is supported,

상기 수소화 반응은 질량공간속도(Weight Hourly Space Velocity, WHSV) V h-1, 반응 최대온도 Tmax, 및 압력 18 kg/cm2 이상에서 수행되며,The hydrogenation reaction is carried out at a weight hourly space velocity (WHSV) V h -1 , a maximum reaction temperature T max , and a pressure of 18 kg/cm 2 or more,

또한, 상기 이소프로판올의 제조방법은 하기 관계식 2를 만족한다:In addition, the method for producing isopropanol satisfies the following relational expression 2:

[관계식 2][Relationship 2]

{R x (Tmax - T1)} / T1 ≥ 6.3 .{R x (T max - T 1 )} / T 1 ≥ 6.3 .

일 실시예 따른 이소프로판올의 제조방법은 주입구 온도(T1), 반응 최대온도 Tmax, 및 리사이클 비(R)를 변수로 한 상기 관계식 2에 따른 {R x (Tmax - T1)} / T1의 값이 6.3 이상이고, 동시에 수소화 반응이 압력 18 kg/cm2 이상에서 수행됨으로써 우수한 전환율 및 선택도를 갖는다.A method for producing isopropanol according to an embodiment is {R x (T max - T 1 )} / T according to the relational expression 2 with inlet temperature (T 1 ), maximum reaction temperature T max , and recycle ratio (R) as variables. The value of 1 is 6.3 or more, and at the same time, the hydrogenation reaction is performed at a pressure of 18 kg/cm 2 or more, so it has excellent conversion rate and selectivity.

일 실시예에서 상기 압력 조건은, 예를 들어 20 kg/cm2 이상, 18 kg/cm2 내지 50 kg/cm2, 18 kg/cm2 내지 40 kg/cm2, 20 kg/cm2 내지 50 kg/cm2, 20 kg/cm2 내지 40 kg/cm2, 18 kg/cm2 내지 35 kg/cm2, 20 kg/cm2 내지 35 kg/cm2, 또는 20 kg/cm2 내지 30 kg/cm2일 수도 있고, 상기 범위에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the pressure condition is, for example, 20 kg/cm 2 or more, 18 kg/cm 2 to 50 kg/cm 2 , 18 kg/cm 2 to 40 kg/cm 2 , 20 kg/cm 2 to 50 kg/cm 2 , 20 kg/cm 2 to 40 kg/cm 2 , 18 kg/cm 2 to 35 kg/cm 2 , 20 kg/cm 2 to 35 kg/cm 2 , or 20 kg/cm 2 to 30 kg / cm 2 may be, but is not limited to the above range.

일 실시예에서 상기 관계식 2에 따른 {R x (Tmax - T1)} / T1 값은, 예를 들어 6.3 이상, 6.4 이상, 10.0 이하, 6.3 이상 9.0 이하, 6.3 이상 8.5 이하, 6.3 이상 8.0 이하, 6.4 이상 8.5 이하, 또는 6.4 이상 8.0 이하일 수도 있고, 상기 범위에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment, the {R x (T max - T 1 )} / T 1 value according to the relational expression 2 is, for example, 6.3 or more, 6.4 or more, 10.0 or less, 6.3 or more and 9.0 or less, 6.3 or more, 8.5 or less, or 6.3 or more. It may be 8.0 or less, 6.4 or more and 8.5 or less, or 6.4 or more and 8.0 or less, but is not limited to the above range.

일 실시예에 따른 이소프로판올의 제조방법은 아세톤 및 수소를 포함하는 아세톤 수소화를 위한 반응물을 반응기의 상부에서 하부로 투입함으로써 이소프로판올을 높은 전환율 및 선택도로 제조할 수 있다.In the method for producing isopropanol according to an embodiment, isopropanol can be produced with high conversion and selectivity by introducing reactants for acetone hydrogenation including acetone and hydrogen from the top to the bottom of the reactor.

일 실시예에서 상기 수소화 반응의 반응 최대온도 Tmax는, 예를 들어 120 ℃ 내지 150 ℃, 125 ℃ 내지 150 ℃, 또는 130 ℃ 내지 150 ℃일 수 있고, 상기 범위에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the maximum reaction temperature T max of the hydrogenation reaction may be, for example, 120 °C to 150 °C, 125 °C to 150 °C, or 130 °C to 150 °C, but is not limited thereto.

일 실시예에서 상기 주입구 온도 T1은, 상기 관계식 2에 따른 범위를 만족하는 내에서 제한되지 않는 값을 가질 수 있으나, 예를 들어 30 ℃ 내지 60 ℃, 35 ℃ 내지 60 ℃, 35 ℃ 초과 60 ℃ 미만, 35 ℃ 초과 55 ℃ 미만, 35 ℃ 내지 55 ℃, 또는 35 ℃ 내지 50 ℃일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 주입구 온도는 반응기를 구성하는 복수의 베드 중 상부 베드의 온도를 의미할 수도 있고, 또는 반응물을 반응기에 주입하기 전 별도의 장치(예를 들어, Pre-heater)를 이용하여 조절한 반응물(예를 들어, 아세톤, 수소, 재공급되는 생성물을 포함할 수 있음)의 온도를 의미할 수도 있다. 일 실시예에서 상기 주입구 온도 T1를 조절함으로써 아세톤 수소화 반응의 효율을 높일 수 있다.In one embodiment, the inlet temperature T 1 may have a value that is not limited within the range according to the relational expression 2, but is, for example, 30 ℃ to 60 ℃, 35 ℃ to 60 ℃, greater than 35 ℃ 60 less than 35 °C, greater than 35 °C and less than 55 °C, 35 °C to 55 °C, or 35 °C to 50 °C. In one embodiment, the inlet temperature may mean the temperature of an upper bed among a plurality of beds constituting the reactor, or a separate device (eg, a pre-heater) is used before injecting the reactant into the reactor It may also mean the temperature of a reactant (eg, acetone, hydrogen, and a product to be resupplied) adjusted by the above process. In one embodiment, the efficiency of the acetone hydrogenation reaction may be increased by controlling the inlet temperature T 1 .

일 실시예에서 상기 리사이클 비 R은, 상기 관계식 2에 따른 범위를 만족하는 내에서 제한되지 않는 값을 가질 수 있으나, 예를 들어 2.0 내지 5.0, 2.0 내지 4.0, 2.5 내지 4.0, 또는 2.5 내지 4.5일 수 있다. 일 실시예에 따른 이소프로판올 제조방법은 반응 생성물의 일부를 상기 리사이클 비에 따라 반응기 상부로 재공급하는 단계를 포함함으로써 효과적으로 반응기를 발열 제어할 수 있다.In one embodiment, the recycling ratio R may have a value that is not limited within the range according to the relational expression 2, but is, for example, 2.0 to 5.0, 2.0 to 4.0, 2.5 to 4.0, or 2.5 to 4.5 days. can An isopropanol production method according to an embodiment includes the step of resupplying a portion of the reaction product to the top of the reactor according to the recycle ratio, thereby effectively controlling heat generation in the reactor.

일 실시예에서 상기 질량공간속도 V는, 상기 관계식 2에 따른 범위를 만족하는 내에서 제한되지 않는 값을 가질 수 있으나, 예를 들어 1.0 h-1 내지 4.0 h-1, 또는 1.5 h-1 내지 4.0 h-1, 2.0 h-1 내지 4.0 h-1, 또는 2.0 h-1 내지 3.5 h-1일 수 있다.In one embodiment, the mass space velocity V may have a value that is not limited within the range according to the relational expression 2, but is, for example, 1.0 h -1 to 4.0 h -1 , or 1.5 h -1 to 4.0 h -1 , 2.0 h -1 to 4.0 h -1 , or 2.0 h -1 to 3.5 h -1 .

일 실시예에서 상기 수소화 반응은 아세톤 몰수에 대한 수소 몰수의 비율이 1.0 내지 2.0 또는 1.0 내지 1.8이 되도록 수소를 첨가하여 반응시키는 것일 수 있다.In one embodiment, the hydrogenation reaction may be performed by adding hydrogen so that the ratio of the number of moles of hydrogen to the number of moles of acetone is 1.0 to 2.0 or 1.0 to 1.8.

일 실시예에서 상기 촉매 내의 활성금속의 함량은 예를 들어 20 중량% 내지 40 중량%, 20 중량% 내지 35 중량%, 20 중량% 내지 30 중량%, 또는 20 중량% 내지 25 중량%일 수 있고, 상기 범위에 제한되는 것은 아니다. 또한, 일 실시예에서 상기 활성금속은 니켈 외에, 통상적으로 금속 촉매에 사용되는 활성 금속을 더 포함할 수 있고, 예를 들어 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐 및 이들 중 어느 2종 이상의 합금 중 1종 이상을 더 포함할 수도 있다.In one embodiment, the content of the active metal in the catalyst may be, for example, 20% to 40% by weight, 20% to 35% by weight, 20% to 30% by weight, or 20% to 25% by weight, , It is not limited to the above range. In addition, in one embodiment, the active metal may further include, in addition to nickel, an active metal commonly used in metal catalysts, for example, one of platinum, palladium, ruthenium, rhodium, and any two or more alloys thereof It may further include more than one.

일 실시예에서 상기 이소프로판올을 정제하는 단계는 상기 생성물을 라이트 컬럼(lights column) 및 헤비 컬럼(heavies column)에 차례로 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 라이트 컬럼을 통해 물(수분), 아세톤, 디이소프로필 에터(DIPE) 등이 분리 정제될 수 있고, 상기 헤비 컬럼을 통해 4-메틸-2-펜탄올(MPOL), 헥실렌 글리콜(HG) 등이 분리 정제될 수 있다. 상기 일 실시예에 따라 2 개의 컬럼을 이용하여 정제하는 경우 수분 및/또는 불순물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.In one embodiment, purifying the isopropanol may include sequentially introducing the product into a lights column and a heavy column. For example, water (moisture), acetone, diisopropyl ether (DIPE), etc. can be separated and purified through the light column, and 4-methyl-2-pentanol (MPOL), hexylene glycol through the heavy column (HG) and the like can be separated and purified. In the case of purification using two columns according to the above embodiment, moisture and/or impurities can be more effectively removed.

일 실시예에서 정제 단계를 통해 생성물의 수분을 효과적으로 제거할 수 있으며, 정제된 생성물의 수분 함량은 예를 들어 약 500 ppm(wt/wt) 이하, 400 ppm(wt/wt) 이하, 300 ppm(wt/wt) 이하 또는 100 ppm(wt/wt) 내지 300 ppm(wt/wt)일 수 있고, 반드시 상기 범위에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서 상기 이소프로판올의 제조방법은 정제단계를 수행함으로써 정제 전 약 2000 ppm 내지 3000 ppm의 수분함량을 상기 범위의 수분함량으로 낮출 수 있다.In one embodiment, the water content of the product can be effectively removed through the purification step, and the water content of the purified product is, for example, about 500 ppm (wt / wt) or less, 400 ppm (wt / wt) or less, 300 ppm ( wt/wt) or less or 100 ppm (wt/wt) to 300 ppm (wt/wt), but is not necessarily limited to the above range. In one embodiment, the method for producing isopropanol can lower the water content of about 2000 ppm to 3000 ppm before purification to the water content in the above range by performing a purification step.

일 실시예에 따른 상기 이소프로판올 제조방법은 아세톤의 이소프로판올 전환율이 95.0% 이상, 97.0% 이상, 98.0% 이상, 또는 99.0% 이상일 수 있고, 및/또는 상기 이소프로판올에 대한 선택성이 98.0% 이상, 또는 99.0% 이상일 수 있다.In the isopropanol production method according to an embodiment, the conversion rate of acetone to isopropanol may be 95.0% or more, 97.0% or more, 98.0% or more, or 99.0% or more, and/or selectivity for isopropanol is 98.0% or more, or 99.0% may be ideal

상기 이소프로판올의 제조방법에 포함되는 각 단계는 연속적으로 수행되어 이소프로판올을 연속식으로 제조할 수도 있으며, 일련의 과정을 수차례 반복하여 진행하는 것일 수도 있다. 또한, 상기 이소프로판올의 제조방법에는 본 기술분야의 통상적인 단계들을 더 조합하여 수행될 수도 있다.Each step included in the isopropanol production method may be performed continuously to produce isopropanol in a continuous manner, or a series of processes may be repeated several times. In addition, the method for producing isopropanol may be performed by further combining conventional steps in the art.

이하, 본 발명의 실시예 및 실험예를 하기에 구체적으로 예시하여 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명의 일부를 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and experimental examples of the present invention will be specifically illustrated and described. However, the examples to be described later are merely illustrative of a part of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

<< 실시예Example >>

4개의 베드(Bed)로 구성된 직경 2.54 cm, 길이 60 cm인 관형 반응기의 상부로부터 두 번째 및 세 번째 베드에 촉매(Ni 20.7wt%, Al2O3 79.3 wt%) 58 g을 충진한 후, 상부의 첫 번째 베드 중앙부 온도를 하기 표 1의 반응물 주입구 온도로 조정한 후, 반응물인 아세톤, 수소를 반응기 상부에 투입하였다. 이때 반응물의 주입 속도(질량공간속도(WHSV)), 반응기 최대 온도, 압력 조건, 아세톤과 수소의 몰비는 하기 표 1에 나타낸 것과 같이 설정하여 수소화 반응을 수행하였다. 반응기 하부에서 이소프로판올을 포함하는 생성물을 회수하여, 회수된 생성물의 일부를 표 1에 따른 리사이클 비로 반응기 상부에 재공급하였다. 그 다음 반응기 하부에서 회수된 생성물을 라이트 컬럼 (40단) 및 헤비 컬럼 (45단)에 차례로 투입하여 정제한 후 최종 생성물을 수득하였으며, 이를 기체 크로마토크래피로 분석하여 생성물의 질량 분율(mass fraction), 이소프로판올 전환율 및 선택도를 계산하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.After filling 58 g of catalyst (Ni 20.7wt%, Al 2 O 3 79.3 wt%) in the second and third beds from the top of a tubular reactor with a diameter of 2.54 cm and a length of 60 cm composed of four beds, After adjusting the temperature of the central part of the first bed in the upper part to the temperature of the reactant inlet in Table 1 below, acetone and hydrogen as reactants were introduced into the upper part of the reactor. At this time, the hydrogenation reaction was performed by setting the injection rate of the reactants (mass space velocity (WHSV)), the maximum temperature of the reactor, the pressure condition, and the molar ratio of acetone and hydrogen as shown in Table 1 below. A product containing isopropanol was recovered from the bottom of the reactor, and a part of the recovered product was re-supplied to the top of the reactor at a recycle ratio according to Table 1. Then, the product recovered from the bottom of the reactor was sequentially introduced into a light column (stage 40) and a heavy column (stage 45) to obtain a final product after purification, which was analyzed by gas chromatography to determine the mass fraction of the product ), isopropanol conversion and selectivity were calculated. The results are shown in Table 2 and Table 3 below.

<< 비교예comparative example >>

상기 실시예와 동일한 방법으로 수행하되, 하기 표 1과 같이 반응 공정 조건을 설정하여 아세톤 수소화 반응을 수행하였다. 최종 생성물을 수득하여 상기 실시예와 동일한 방법으로 기체 크로마토그래피로 분석하고 그 결과를 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.The acetone hydrogenation reaction was performed in the same manner as in the above example, but by setting the reaction process conditions as shown in Table 1 below. The final product was obtained and analyzed by gas chromatography in the same manner as in the above example, and the results are shown in Tables 2 and 3 below.

WHSV
(V, h-1)
WHSV
(V, h -1 )
수소/아세톤 몰비Hydrogen/acetone molar ratio 리사이클비 (R)Recycle Rate (R) 압력
(kg/cm2)
enter
(kg/cm 2 )
주입구
온도 (T1, ℃)
inlet
Temperature (T 1 , ℃)
반응 온도
(max, ℃)
reaction temperature
(max, ℃)
{R x (Tmax - T1)} / T1 {R x (T max - T 1 )} / T 1
실시예 1Example 1 2.202.20 1.501.50 2.872.87 20.0020.00 39.4139.41 131.75131.75 6.76.7 실시예 2Example 2 3.043.04 1.501.50 2.872.87 20.0020.00 40.0040.00 133.40133.40 6.76.7 실시예 3Example 3 2.522.52 1.511.51 2.902.90 20.0020.00 40.5040.50 130.50130.50 6.46.4 실시예 4Example 4 2.522.52 1.111.11 2.932.93 20.0020.00 40.4040.40 135.60135.60 6.96.9 실시예 5Example 5 2.532.53 1.111.11 2.892.89 20.0020.00 35.0035.00 129.00129.00 7.87.8 실시예 6Example 6 2.542.54 1.101.10 2.902.90 30.0030.00 39.6739.67 136.50136.50 7.17.1 실시예 7Example 7 3.033.03 1.101.10 2.932.93 20.0020.00 45.1745.17 145.00145.00 6.56.5 실시예 8Example 8 3.033.03 1.101.10 3.893.89 20.0020.00 50.7550.75 142.75142.75 7.17.1 실시예 9Example 9 3.033.03 1.101.10 2.442.44 20.0020.00 40.6740.67 147.00147.00 6.46.4 비교예 1Comparative Example 1 2.522.52 1.111.11 2.942.94 15.0015.00 39.3339.33 134.00134.00 7.17.1 비교예 2Comparative Example 2 3.023.02 1.111.11 2.952.95 20.0020.00 49.5049.50 150.25150.25 6.06.0 비교예 3Comparative Example 3 3.953.95 1.131.13 2.982.98 20.0020.00 50.0050.00 154.33154.33 6.26.2

(상기 표 1에서 {R x (Tmax - T1)} / T1 값은 소수점 둘째 자리에서 반올림하여 나타내었다)(In Table 1, {R x (T max - T 1 )} / T 1 values are rounded to the second decimal place)

중량%weight% 아세톤acetone IPAIPA DIPEDIPE MPOLMPOL HGHG 기타etc 총합total 실시예 1Example 1 0.380.38 99.4099.40 0.150.15 0.010.01 0.040.04 0.020.02 100100 실시예 2Example 2 1.021.02 98.7898.78 0.110.11 0.010.01 0.060.06 0.010.01 100100 실시예 3Example 3 1.261.26 98.5198.51 0.170.17 0.010.01 0.050.05 0.010.01 100100 실시예 4Example 4 1.291.29 98.4198.41 0.230.23 0.010.01 0.040.04 0.010.01 100100 실시예 5Example 5 4.064.06 95.7195.71 0.140.14 0.010.01 0.060.06 0.010.01 100100 실시예 6Example 6 1.081.08 98.4998.49 0.380.38 0.010.01 0.030.03 0.020.02 100100 실시예 7Example 7 2.092.09 97.3197.31 0.500.50 0.010.01 0.050.05 0.020.02 100100 실시예 8Example 8 1.891.89 97.5497.54 0.490.49 0.010.01 0.040.04 0.020.02 100100 실시예 9Example 9 2.672.67 96.6796.67 0.540.54 0.020.02 0.060.06 0.030.03 100100 비교예 1Comparative Example 1 5.245.24 94.3294.32 0.300.30 0.010.01 0.060.06 0.060.06 100100 비교예 2Comparative Example 2 1.841.84 97.3297.32 0.740.74 0.020.02 0.050.05 0.040.04 100100 비교예 3Comparative Example 3 2.522.52 96.5896.58 0.780.78 0.020.02 0.050.05 0.040.04 100100

전환율 (%)Conversion rate (%) 선택도 (%)Selectivity (%) 실시예 1Example 1 99.6299.62 99.6799.67 실시예 2Example 2 98.9898.98 99.7499.74 실시예 3Example 3 98.7498.74 99.6999.69 실시예 4Example 4 98.7198.71 99.6099.60 실시예 5Example 5 95.9495.94 99.7899.78 실시예 6Example 6 98.9298.92 99.3999.39 실시예 7Example 7 97.9197.91 99.2199.21 실시예 8Example 8 98.1298.12 99.2299.22 실시예 9Example 9 97.3397.33 99.1599.15 비교예 1Comparative Example 1 94.7694.76 99.5399.53 비교예 2Comparative Example 2 98.1798.17 98.8798.87 비교예 3Comparative Example 3 96.9596.95 98.9098.90

상기 표 2 및 표 3을 통해 나타낸 것과 같이, {R x (Tmax - T1)} / T1 값이 6.3 이상을 만족하고 동시에 반응 압력이 18 kg/cm2 이상인 실시예는 모두 이소프로판올 전환율이 95.0% 이상이고, 선택도가 99.0% 이상으로 매우 우수하였다. 반면 {R x (Tmax - T1)} / T1 값이 6.3 이상이나 압력이 낮은 비교예 1과 {R x (Tmax - T1)} / T1 값이 6.3 미만인 비교예 2 및 비교예 3의 경우 실시예에 비해 전환율 및 선택도가 낮은 것으로 나타났다.As shown in Table 2 and Table 3, all examples in which the {R x (T max - T 1 )} / T 1 value satisfies 6.3 or more and the reaction pressure is 18 kg/cm 2 or more have an isopropanol conversion rate. It was 95.0% or more, and the selectivity was very excellent at 99.0% or more. On the other hand, Comparative Example 1 having {R x (T max - T 1 )} / T 1 value of 6.3 or more but low pressure and Comparative Example 2 and Comparative Example 2 having {R x (T max - T 1 )} / T 1 value of less than 6.3 In the case of Example 3, it was found that the conversion rate and selectivity were lower than those of Examples.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특성 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail through preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

Claims (12)

주입구 온도가 T1 ℃로 유지되는 반응기의 상부에 아세톤을 포함하는 반응물을 투입하는 단계;
상기 반응기에 장입되어 있는 촉매 존재 하에 아세톤을 수소화 반응시키는 단계;
상기 반응기의 하부에서 이소프로판올을 포함하는 생성물을 회수하는 단계;
회수된 생성물의 일부를 하기 관계식 1로 정의되는 리사이클 비(recycle ratio) R로 상기 반응기의 상부에 재공급하는 단계; 및
생성물을 정제 컬럼에 도입하여 이소프로판올을 정제하는 단계; 를 포함하고,
상기 촉매는 니켈을 포함하는 활성금속이 담지된 알루미나계 담체를 포함하고,
상기 수소화 반응은 질량공간속도(Weight Hourly Space Velocity, WHSV) V h-1, 반응 최대온도 Tmax, 및 압력 18 kg/cm2 이상에서 수행되며,
하기 관계식 2를 만족하는, 이소프로판올의 제조방법:
[관계식 1]
리사이클 비(R) = (재공급 되는 생성물의 질량 유량)/(투입되는 아세톤의 질량 유량)
[관계식 2]
{R x (Tmax - T1)} / T1 ≥ 6.3 .
Injecting a reactant containing acetone into the upper part of the reactor where the inlet temperature is maintained at T 1 °C;
hydrogenating acetone in the presence of a catalyst loaded into the reactor;
Recovering a product containing isopropanol from the bottom of the reactor;
resupplying a portion of the recovered product to the top of the reactor at a recycle ratio R defined by the following relational expression 1; and
introducing the product into a purification column to purify isopropanol; including,
The catalyst includes an alumina-based carrier on which an active metal containing nickel is supported,
The hydrogenation reaction is carried out at a weight hourly space velocity (WHSV) V h -1 , a maximum reaction temperature T max , and a pressure of 18 kg/cm 2 or more,
A method for producing isopropanol that satisfies the following relational expression 2:
[Relationship 1]
Recycle ratio (R) = (mass flow rate of resupplied product)/(mass flow rate of acetone input)
[Relationship 2]
{R x (T max - T 1 )} / T 1 ≥ 6.3 .
제1항에 있어서,
상기 수소화 반응의 반응 최대온도 Tmax는 120 ℃ 내지 150 ℃인, 이소프로판올의 제조방법.
According to claim 1,
The maximum reaction temperature T max of the hydrogenation reaction is 120 ℃ to 150 ℃, isopropanol production method.
제1항에 있어서,
상기 주입구 온도 T1은 30 ℃ 내지 60 ℃인, 이소프로판올의 제조방법.
According to claim 1,
The inlet temperature T 1 is 30 ℃ to 60 ℃, isopropanol production method.
제1항에 있어서,
상기 리사이클 비 R은 2.0 내지 5.0인, 이소프로판올의 제조방법.
According to claim 1,
The recycle ratio R is 2.0 to 5.0, a method for producing isopropanol.
제1항에 있어서,
상기 질량공간속도 V는 1.0 h-1 내지 4.0 h-1인, 이소프로판올의 제조방법.
According to claim 1,
The mass space velocity V is 1.0 h -1 to 4.0 h -1 , isopropanol production method.
제1항에 있어서,
상기 수소화 반응은 아세톤 몰수에 대한 수소 몰수의 비율이 1.0 내지 2.0이 되도록 수소를 첨가하여 반응시키는 것인, 이소프로판올의 제조방법.
According to claim 1,
The hydrogenation reaction is a method for producing isopropanol, which is reacted by adding hydrogen so that the ratio of the number of moles of hydrogen to the number of moles of acetone is 1.0 to 2.0.
제1항에 있어서,
상기 촉매 내의 활성금속 함량이 20 중량% 내지 40 중량%인, 이소프로판올의 제조방법.
According to claim 1,
The active metal content in the catalyst is 20% to 40% by weight, a method for producing isopropanol.
제1항에 있어서,
상기 활성금속은 백금, 팔라듐, 루테늄 및 로듐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 더 포함하는, 이소프로판올의 제조방법.
According to claim 1,
The active metal further comprises at least one metal selected from the group consisting of platinum, palladium, ruthenium and rhodium.
제1항에 있어서,
상기 이소프로판올을 정제하는 단계는 상기 생성물을 라이트 컬럼(lights column) 및 헤비 컬럼(heavies column)에 차례로 도입하는 단계를 포함하는, 이소프로판올 제조방법.
According to claim 1,
Purifying the isopropanol comprises introducing the product into a lights column and a heavy column in sequence.
제1항에 있어서,
아세톤의 이소프로판올 전환율이 95.0% 이상인, 이소프로판올 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing isopropanol, wherein the conversion rate of acetone to isopropanol is 95.0% or more.
제1항에 있어서,
이소프로판올 선택성이 98.0% 이상인, 이소프로판올 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing isopropanol, wherein the isopropanol selectivity is 98.0% or more.
제1항에 있어서,
상기 정제 단계를 통해 정제된 생성물은 수분함량이 300 ppm(wt/wt) 이하인, 이소프로판올 제조방법.
According to claim 1,
The product purified through the purification step has a water content of 300 ppm (wt / wt) or less, isopropanol production method.
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