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KR102224268B1 - Trimethylolpropane manufacturing device and method using thereof - Google Patents

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KR102224268B1
KR102224268B1 KR1020160143163A KR20160143163A KR102224268B1 KR 102224268 B1 KR102224268 B1 KR 102224268B1 KR 1020160143163 A KR1020160143163 A KR 1020160143163A KR 20160143163 A KR20160143163 A KR 20160143163A KR 102224268 B1 KR102224268 B1 KR 102224268B1
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tmp
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이성규
엄성식
고동현
신준호
김태우
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 기재는 트리메틸올 프로판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 촉매로서 아민 화합물의 존재 하에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 알돌 반응시켜 DMB(2,2-디메틸올부탄알)를 생성시키는 알돌 반응기; b) 상기 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 일부 또는 전부를 제거하는 DMB 정제기; c) 상기 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 제거된 DMB를 수첨반응시켜 TMP(트리메틸올프로판)을 생성하는 수첨 반응기; 및 d) 상기 TMP를 정제하는 정제장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.
본 기재에 따르면, 알돌반응 후 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물 내 수분, 포름알데히드 및 메탄올을 제거하고, 제거된 수분 및 포름알데히드는 알돌 반응에 재사용함으로써 비용 절감 및 환경 오염이 방지되고, 기존 공정의 추출기 및 유기용매 정제공정이 필요치 않음으로써 공정이 단순화되고 에너지 저소비 공정을 제공하는 효과가 있다.
The present disclosure relates to an apparatus for producing trimethylol propane and a method for producing it, and more particularly, a) DMB (2,2-dimethyl) by reacting an aldol with n-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of an amine compound as a catalyst. Aldol reactor to produce albutanal); b) a DMB purifier for removing some or all of moisture, formaldehyde, and methanol from the aldol reaction product including the DMB; c) a hydrogenation reactor for generating TMP (trimethylolpropane) by hydrogenating DMB from which moisture, formaldehyde and methanol have been removed; And d) a purification device for purifying the TMP; and an apparatus for producing trimethylolpropane and a manufacturing method using the same.
According to the present description, after the aldol reaction, moisture, formaldehyde and methanol in the aldol reaction product including DMB are removed, and the removed moisture and formaldehyde are reused for the aldol reaction, thereby reducing cost and preventing environmental pollution. Since the extractor and the organic solvent purification process are not required, the process is simplified and there is an effect of providing a low energy consumption process.

Description

트리메틸올프로판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법{TRIMETHYLOLPROPANE MANUFACTURING DEVICE AND METHOD USING THEREOF}Trimethylolpropane manufacturing apparatus and manufacturing method using the same {TRIMETHYLOLPROPANE MANUFACTURING DEVICE AND METHOD USING THEREOF}

본 기재는 트리메틸올프로판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알돌반응 후 생성된 DMB(2,2-디메틸올부탄알)를 포함하는 알돌반응 생성물 내 수분, 포름알데히드 및 메탄올을 제거하고, 제거된 포름알데히드를 알돌반응에 재사용함으로써 비용 절감 및 환경 오염이 방지되고, 기존 공정의 추출공정 및 유기용매 정제공정이 필요치 않음으로써 공정이 단순화되고 전체 공정에 대한 에너지 사용량이 감소하는 트리메틸올프로판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다. The present description relates to an apparatus for producing trimethylolpropane and a method using the same, and more particularly, moisture in the aldol reaction product including DMB (2,2-dimethylolbutanal) generated after the aldol reaction, formaldehyde, and By removing methanol and reusing the removed formaldehyde in the aldol reaction, cost reduction and environmental pollution are prevented, and the extraction process of the existing process and the organic solvent purification process are not required, simplifying the process and reducing energy consumption for the entire process. It relates to an apparatus for producing trimethylolpropane and a production method using the same.

TMP(트리메틸올프로판)은 상온에서 백색 결정 물질이며, 알키드 수지, 포화 폴리에스테르, 합성 윤활유, 폴리우레탄 수지 및 가소제 분야 등의 다양한 분야에서 원료 물질로서 널리 사용된다. 따라서 산업적으로 중요한 원료 물질인 트리메틸올프로판을 경제적인 방법으로 생산하기 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다.TMP (trimethylolpropane) is a white crystalline substance at room temperature, and is widely used as a raw material in various fields such as alkyd resins, saturated polyesters, synthetic lubricants, polyurethane resins and plasticizers. Therefore, research to produce trimethylolpropane, an industrially important raw material, in an economical manner is continuously being conducted.

TMP의 공업적 제조는 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 출발 물질로서 이용한다. 일반적으로 먼저 염기-촉매 반응으로 중간체 2-메틸올부탄알을 거쳐 2,2-디메틸올부탄알이 형성되고, 최종 단계에서 칼슘 히드록시드의 존재 하에서 칼슘 포르메이트의 유리와 동시에 트리메틸올프로판이 형성된다. 그러나 상기 공정은 1 단계 공정으로서 수행되고, 이는 개별 반응 단계, 즉, 2,2-디메틸올부탄알의 형성 단계 및 그것의 트리메틸올프로판으로의 전환단계를 개별적으로 최적화시킬 수 없다는 단점을 가진다. 이는 바람직하지 않은 부산물 형성 및 사용된 n-부티르알데히드를 기준으로 한 수율이 만족스럽지 못한 문제가 있다. The industrial production of TMP uses n-butyraldehyde and formaldehyde as starting materials. In general, 2,2-dimethylolbutanal is first formed through the intermediate 2-methylolbutanal through a base-catalyzed reaction, and in the final step, trimethylolpropane is released simultaneously with the release of calcium formate in the presence of calcium hydroxide. Is formed. However, the process is carried out as a one-step process, which has the disadvantage of not being able to individually optimize the individual reaction steps, i.e. the formation of 2,2-dimethylolbutanal and its conversion to trimethylolpropane. This is problematic in that the yield based on the formation of undesirable by-products and the n-butyraldehyde used is not satisfactory.

이러한 단점을 피하기 위해서, 제 1 단계에서 축합반응에 의해 2,2-디메틸올부탄알이 n-부티르알데히드 및 포름알데히드로부터 제조되고 이어서 제 2 단계에서 이것이 수소화되는 두 단계 공정이 개발되었다. To avoid this drawback, a two-step process was developed in which 2,2-dimethylolbutanal is prepared from n-butyraldehyde and formaldehyde by condensation reaction in the first step and then hydrogenated in the second step.

DE-A 25 07 461은 예를 들어 2,2-디메틸올부탄알이 1 개 이상의 분지된 알킬 라디칼을 함유하는 촉매량의 tert-트리알킬아민의 존재 하에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드로부터 얻어지고 이어서 수소화되는 두 단계 공정을 설명한다. 사용된 n-부티르알데히드를 기준으로 약 75%의 트리메틸올프로판의 수율을 얻을 수 있지만 만족스러운 수준은 아니다.DE-A 25 07 461 is obtained for example from n-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of a catalytic amount of tert-trialkylamine in which 2,2-dimethylolbutanal contains at least one branched alkyl radical Next, a two-step process of hydrogenation is described. A yield of about 75% trimethylolpropane can be obtained based on the n-butyraldehyde used, but this is not a satisfactory level.

DE-A 196 53 093에 따르면, 제 1 단계에서, 2,2-디메틸올부탄알의 제조가 3개의 스테이지에서 촉매량의 tert-아민의 존재 하에 n-부티르알데히드 및 포름알데히드의 축합반응에 의해 수행되고, 반응하지 않은 출발 물질 및 형성된 부산물을 재순환시켜 추가로 반응시키면, 사용된 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 기준으로 한 트리메틸올프로판의 수율이 현저하게 증가할 수 있다. 제 2 단계에서 이 방식으로 얻은 축합 생성물(2,2-디메틸올부탄알)을 트리메틸올프로판으로 수소화시킨다. According to DE-A 196 53 093, in the first step, the production of 2,2-dimethylolbutanal is by condensation reaction of n-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of a catalytic amount of tert-amine in three stages. If carried out and further reacted by recycling the unreacted starting materials and formed by-products, the yield of trimethylolpropane based on the n-butyraldehyde and formaldehyde used can be significantly increased. In the second step, the condensation product (2,2-dimethylolbutanal) obtained in this way is hydrogenated with trimethylolpropane.

EP-A 860 419도 또한 n-부티르알데히드 및 포름알데히드로부터 2,2-디메틸올부탄알의 제조, 즉, 트리메틸올프로판 제조의 제 1단계를 1 스테이지에서는 실제 반응이 일어나고, 제 2 스테이지에서는 부산물로 형성된 2-에틸아크롤레인이 추가 포름알데히드와 반응하는 복수의 스테이지로 수행하는 것을 제안한다. 이러한 방식으로 제조된 2,2-디메틸올부탄알을 제 2 단계에서 수소화시켜 트리메틸올프로판을 얻을 수 있다.EP-A 860 419 is also used in the production of 2,2-dimethylolbutanal from n-butyraldehyde and formaldehyde, that is, the first step of trimethylolpropane production, the actual reaction takes place in the first stage, and in the second stage. It is proposed to carry out a plurality of stages in which 2-ethylacrolein formed as a by-product reacts with additional formaldehyde. 2,2-dimethylolbutanal prepared in this way can be hydrogenated in a second step to obtain trimethylolpropane.

트리메틸올프로판을 두 단계, 즉 2,2-디메틸올부탄알의 제조단계 및 이어서 트리메틸올프로판의 제조단계로 제조하는 상기 공정은 두 단계가 개별적으로 최적화될 수 있고, 따라서 우수한 수율을 얻을 수 있지만 상기 공정들 중에 물을 제거하는 공정으로 인해 에너지가 많이 소비되어 가격 경쟁력이 저하되는 단점이 있다.Although the above process of preparing trimethylolpropane in two steps, namely the production step of 2,2-dimethylolbutanal and then the production step of trimethylolpropane, the two steps can be individually optimized, thus obtaining an excellent yield. Among the above processes, a lot of energy is consumed due to the process of removing water, and thus price competitiveness is deteriorated.

또한, 상기 종래 공정은 알돌 반응으로 생성된 DMB를 용매로 추출한 뒤 농축시켜 수소첨가 반응(이하, '수첨반응'이라 함)을 통해 트리메틸올프로판(TMP)을 얻은 다음, 이를 증류하여 정제한다. 따라서 물 제거에 에너지 소비가 크고 추출제로 많은 양의 용매가 필요하며 출발물질인 포름알데히드의 분리/회수 장치가 추가적으로 필요하고, 그러면서도 생성물인 DMB의 손실이 적지 않은 문제가 있다.In addition, in the conventional process, the DMB produced by the aldol reaction is extracted with a solvent and then concentrated to obtain trimethylolpropane (TMP) through a hydrogenation reaction (hereinafter referred to as'hydrogenation reaction'), followed by distillation and purification. Therefore, there is a problem that energy consumption is high for water removal, a large amount of solvent is required as an extracting agent, an additional device for separating/recovering formaldehyde as a starting material is required, and yet there is not little loss of DMB as a product.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 알돌반응 후 생성된 DMB(2,2-디메틸올부탄알)를 포함하는 알돌반응 생성물 내 수분, 포름알데히드 및 메탄올 제거하고, 제거된 포름알데히드를 알돌반응에 재사용함으로써 비용 절감 및 환경 오염이 방지되고, 기존 공정의 추출 공정 및 유기용매 정제공정이 필요치 않음으로써 공정이 단순화되고 에너지 저소비 공정을 제공하는 트리메틸올프로판의 제조장치 및 이를 이용한 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present substrate removes moisture, formaldehyde and methanol in the aldol reaction product including DMB (2,2-dimethylolbutanal) generated after the aldol reaction, and removes formaldehyde Reusable for aldol reaction to reduce cost and prevent environmental pollution, simplify the process by not requiring the extraction process and organic solvent purification process of the existing process, and to provide a low energy consumption process, and a manufacturing method using the same It aims to provide.

본 기재의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 기재에 의하여 모두 달성될 수 있다.All of the above and other objects of the present description can be achieved by the present description described below.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 a) 촉매로서 아민 화합물의 존재 하에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 알돌반응시켜 DMB를 생성시키는 알돌 반응기; b) 상기 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 일부 또는 전부를 제거하는 DMB 정제기; c) 상기 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 제거된 DMB를 수첨반응시켜 TMP(트리메틸올프로판)를 생성하는 수첨 반응기; 및 d) 상기 TMP를 정제하는 정제장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present disclosure includes: a) an aldol reactor for generating DMB by aldol-reacting n-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of an amine compound as a catalyst; b) a DMB purifier for removing some or all of moisture, formaldehyde, and methanol from the aldol reaction product including the DMB; c) a hydrogenation reactor for generating TMP (trimethylolpropane) by hydrogenating DMB from which moisture, formaldehyde and methanol have been removed; And d) a purification device for purifying the TMP.

또한, 본 기재는 1) 촉매로서 아민 화합물의 존재 하에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 알돌 반응시켜 DMB(2,2-디메틸올부탄알)를 생성시키는 단계; 2) 상기 1) 단계의 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 일부 또는 전부를 제거하는 단계; 3) 상기 2) 단계에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 제거된 DMB를 수첨반응시켜 TMP(트리메틸올프로판)를 생성하는 단계; 및 4) 상기 3) 단계에서 생성된 TMP로부터 저비점 불순물 및 고비점 불순물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조방법을 제공한다.In addition, the present description relates to 1) an aldol reaction of n-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of an amine compound as a catalyst to produce DMB (2,2-dimethylolbutanal); 2) removing some or all of moisture, formaldehyde, and methanol from the aldol reaction product including DMB of step 1); 3) generating TMP (trimethylolpropane) by hydrogenating DMB from which moisture, formaldehyde and methanol have been removed in step 2); And 4) removing low boiling point impurities and high boiling point impurities from the TMP generated in step 3).

본 기재에 따르면, 알돌반응 후 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물 내 수분, 포름알데히드 및 메탄올을 선 제거함으로써 DMB의 추출효율이 극대화되면서 DMB 추출에 유기 용매가 필요치 않고 추가적인 포름알데히드의 분리 및 회수 공정이 필요치 않음으로써 공정이 단순화되고 전체 공정에 대한 에너지 사용량이 감소하는 효과가 있다.According to the present description, the extraction efficiency of DMB is maximized by pre-removing moisture, formaldehyde and methanol in the aldol reaction product including DMB after the aldol reaction, and an organic solvent is not required for DMB extraction, and an additional formaldehyde separation and recovery process is performed. Since it is not necessary, the process is simplified and the energy consumption for the entire process is reduced.

도 1은 종래의 n-부티르알데히드 및 포름알데히드의 알돌반응으로 DMB를 생성한 다음 이를 유기용매로 추출 및 농축 후 수첨반응을 통해 TMP로 제조하고, 증류탑에 의해 TMP를 정제하는, 트리메틸올프로판 제조 장치를 개략적으로 도시한 장치도이다.
도 2는 본 기재에 따른 n-부티르알데히드 및 포름알데히드로의 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물을 DMB 정제기를 이용하여 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 일부 또는 전부를 제거한 후 이를 수첨반응으로 TMP로 제조하고, 이를 정제컬럼에 의해 TMP를 정제하는, 트리메틸올프로판 제조 장치를 개략적으로 도시한 장치도이다.
도 3은 종래의 TMP 제조공정을 간략히 도시한 공정도이다.
도 4는 본 기재에 따른 TMP의 제조공정을 간략히 도시한 공정도이다.
FIG. 1 is a trimethylolpropane for producing DMB by conventional aldol reaction of n-butyraldehyde and formaldehyde, and then extracting and concentrating it with an organic solvent, preparing TMP through hydrogenation, and purifying TMP by a distillation column. It is an apparatus diagram schematically showing a manufacturing apparatus.
FIG. 2 shows an aldol reaction product containing DMB of n-butyraldehyde and formaldehyde according to the present disclosure, after removing some or all of moisture, formaldehyde, and methanol using a DMB purifier, and preparing it as TMP by a hydrogenation reaction. And, it is an apparatus diagram schematically showing an apparatus for producing trimethylolpropane for purifying TMP by a purification column.
3 is a schematic diagram illustrating a conventional TMP manufacturing process.
4 is a process chart briefly showing the manufacturing process of the TMP according to the present description.

이하 본 기재의 트리메틸올프로판의 제조장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus for producing trimethylolpropane according to the present invention will be described in detail.

본 기재의 트리메틸올프로판의 제조장치는 a) 촉매로서 아민 화합물의 존재 하에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 알돌반응시켜 DMB(2,2-디메틸올부탄알)를 생성시키는 알돌 반응기; b) 상기 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 일부 또는 전부를 제거하는 DMB 정제기; c) 상기 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 제거된 DMB를 수첨반응시켜 트리메틸올프로판(TMP)을 생성하는 수첨 반응기; 및 d) 상기 TMP를 정제하는 정제장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for producing trimethylolpropane of the present disclosure comprises: a) an aldol reactor for generating DMB (2,2-dimethylolbutanal) by aldol-reacting n-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of an amine compound as a catalyst; b) a DMB purifier for removing some or all of moisture, formaldehyde, and methanol from the aldol reaction product including the DMB; c) a hydrogenation reactor for producing trimethylolpropane (TMP) by hydrogenating DMB from which moisture, formaldehyde and methanol have been removed; And d) a purification device for purifying the TMP.

상기 a) 알돌 반응기에서 아민 화합물은 일례로 트리메틸아민, 트리에틸아민 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 이 경우에 부산물의 형성이 억제되고 DMB 생성 효율이 우수한 효과가 있다.In the a) aldol reactor, the amine compound may be, for example, trimethylamine, triethylamine, or a mixture thereof, and in this case, the formation of by-products is suppressed and DMB generation efficiency is excellent.

상기 a) 알돌 반응기에서 아민 화합물은 일례로 n-부티르알데히드 1몰당 0.01 내지 0.5몰, 0.02 내지 0.1몰, 또는 0.03 내지 0.08몰로 사용될 수 있고, 이 범위 내에서 DMB 생성 효율이 우수하면서 부산물이 적게 생성되는 한 효과가 있다.In the a) aldol reactor, the amine compound may be used in an amount of 0.01 to 0.5 moles, 0.02 to 0.1 moles, or 0.03 to 0.08 moles per 1 mole of n-butyraldehyde, and within this range, DMB generation efficiency is excellent and by-products are small. As long as it is created, it works.

상기 a) 알돌 반응기에서 상기 포름알데히드는 일례로 1 내지 50 중량%, 20 내지 40 중량%, 또는 30 내지 37 중량%의 포름알데히드를 포함하는 수용액의 형태일 수 있고, 이 경우에 DMB 생성 효율이 우수한 효과가 있다.In the a) aldol reactor, the formaldehyde may be in the form of an aqueous solution containing 1 to 50% by weight, 20 to 40% by weight, or 30 to 37% by weight of formaldehyde, and in this case, the DMB generation efficiency is It has an excellent effect.

상기 a) 알돌 반응기에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드는 일례로 몰비 1:2 내지 1:19, 1:2 내지 1:5, 또는 1:2 내지 1:3일 수 있고, 이 범위 내에서 DMB 생성 효율이 우수한 효과가 있다.In the a) aldol reactor, n-butyraldehyde and formaldehyde may be, for example, in a molar ratio of 1:2 to 1:19, 1:2 to 1:5, or 1:2 to 1:3, and within this range There is an effect of excellent DMB generation efficiency.

상기 a) 알돌 반응기에서 알돌 반응은 일례로 상기 a) 알돌 반응기에서 알돌반응은 일례로 일례로 반응온도 5 내지 100℃, 15 내지 80℃, 또는 20 내지 60℃; 및 반응시간 20분 내지 12시간, 1 내지 6시간, 또는 2 내지 4시간 동안 실시할 수 있고, 이 범위 내에서 반응효율이 우수한 효과가 있다.The a) aldol reaction in the aldol reactor as an example, the a) aldol reaction in the aldol reactor as an example, the reaction temperature 5 to 100 ℃, 15 to 80 ℃, or 20 to 60 ℃; And the reaction time can be carried out for 20 minutes to 12 hours, 1 to 6 hours, or 2 to 4 hours, within this range there is an effect of excellent reaction efficiency.

상기 b) DMB 정제기는 일례로 제거된 수분 및 포름알데히드를 알돌 반응기로 이송하는 이송배관이 결합될 수 있고, 이 경우에 선 제거된 수분 및 포름알데히드가 알돌 반응기로 바로 회수될 수 있어 공정 단순화 및 경제성이 우수한 효과가 있다.In the b) DMB purifier, for example, a transfer pipe for transferring the removed moisture and formaldehyde to the aldol reactor may be combined, and in this case, the previously removed moisture and formaldehyde may be directly recovered to the aldol reactor, thereby simplifying the process and It has an excellent economic effect.

상기 제거된 수분 및 포름알데히드는 일례로 포름알데히드를 1 내지 37 중량, 또는 10 내지 30 중량%로 포함하는 수용액일 수 있다.The removed moisture and formaldehyde may be, for example, an aqueous solution containing 1 to 37% by weight, or 10 to 30% by weight of formaldehyde.

상기 b) DMB 정제기는 일례로 알돌 반응물에서 수분 100 중량% 중에서 90 중량% 이상, 90 내지 100 중량%, 또는 95 내지 100 중량%를 제거할 수 있고, 이 범위 내에서 후단의 추출기 및 유기용매 정제탑이 필요하지 않아 공정이 단순화되고 후단에서 수분을 제거하는데 필요한 열량이 감소되어 에너지 사용량이 감소되는 효과가 있다.The b) DMB purifier can remove 90% by weight or more, 90 to 100% by weight, or 95 to 100% by weight from 100% by weight of moisture from the aldol reactant, for example, and within this range, the extractor and organic solvent at the rear end are purified. Since the tower is not required, the process is simplified, and the amount of heat required to remove moisture at the rear stage is reduced, thereby reducing energy consumption.

또한, 상기 b) DMB 정제기는 일례로 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 포름알데히드 100 중량% 중에서 95 중량% 이상, 95 내지 100 중량%, 또는 97 내지 100 중량%를 제거할 수 있고, 이 범위 내에서 후단의 추출기 및 유기용매 정제탑이 필요하지 않아 제거된 포름알데히드는 알돌 반응기로 바로 이송되어 재사용될 수 있어 공정 단순화 및 경제성이 우수한 효과가 있다.In addition, the b) DMB purifier may remove 95% by weight or more, 95 to 100% by weight, or 97 to 100% by weight of formaldehyde from 100% by weight of the aldol reaction product including DMB, for example, and within this range The formaldehyde removed since the extractor and the organic solvent purification tower at the rear stage are not required, and thus the removed formaldehyde can be directly transferred to the aldol reactor and reused, so that the process simplification and economical efficiency are excellent.

또한, 상기 b) DMB 정제기는 일례로 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 메탄올 100 중량% 중에서 95 중량% 이상, 95 내지 100 중량%, 또는 97 내지 100 중량%을 제거할 수 있고, 이 범위 내에서 후단의 추출기 및 유기용매 정제탑이 필요하지 않아 공정이 단순화되고 에너지 사용량이 감소되는 효과가 있다.In addition, the b) DMB purifier can remove 95% by weight or more, 95 to 100% by weight, or 97 to 100% by weight in 100% by weight of methanol from the aldol reaction product including DMB, for example, within this range There is no need for an extractor and an organic solvent purification tower at the rear stage, which simplifies the process and reduces energy consumption.

상기 b) DMB 정제기는 일례로 증류컬럼을 포함할 수 있고, 이 경우에 수분, 포름알데히드 및 메탄올 제거 효과가 우수하다.The b) DMB purifier may include a distillation column as an example, and in this case, the effect of removing moisture, formaldehyde, and methanol is excellent.

상기 증류컬럼은 일례로 탑정 온도 65 내지 90℃, 70 내지 90℃, 또는 75 내지 85℃; 탑저 온도 120 내지 150℃, 125 내지 145℃, 또는 130 내지 140℃; 압력 250 내지 550 mmHg, 300 내지 500 mmHg, 또는 350 내지 450 mmHg; 조건 하에서 작동될 수 있고, 이 범위 내에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 제거효율이 우수하면서 주요물질인 DMB, TMP의 손실이 감소되는 효과가 있다.The distillation column is, for example, a top temperature of 65 to 90 ℃, 70 to 90 ℃, or 75 to 85 ℃; A bottom temperature of 120 to 150°C, 125 to 145°C, or 130 to 140°C; Pressure 250-550 mmHg, 300-500 mmHg, or 350-450 mmHg; It can be operated under conditions, and within this range, the removal efficiency of moisture, formaldehyde, and methanol is excellent, and the loss of major substances such as DMB and TMP is reduced.

상기 c) 수첨 반응기는 상기 b) DMB 정제기에서 수분, 포름알데히드및 메탄올이 제거된 DMB에 수소를 첨가하여 TMP를 제조한다.In the c) hydrogenation reactor, hydrogen is added to DMB from which moisture, formaldehyde and methanol have been removed in the b) DMB purifier to prepare TMP.

상기 c) 수첨반응기는 일례로 수소화 촉매를 포함할 수 있고, 알데히드를 알코올로 수소화 할 수 있는 수소화 촉매인 경우 특별히 제한되지 않는다.The c) hydrogenation reactor may include, for example, a hydrogenation catalyst, and is not particularly limited in the case of a hydrogenation catalyst capable of hydrogenating aldehyde with alcohol.

상기 c) 수첨 반응기는 일례로 잔류된 포름알데히드가 전부 메탄올로 전환되어 후단의 정제장치에서 제거된다.In the c) hydrogenation reactor, for example, all of the remaining formaldehyde is converted into methanol and removed from the purifier at the rear stage.

상기 d) 정제장치는 일례로 i) 상기 수첨반응으로 생성된 TMP로부터 저비점 불순물을 제거하는 저비점 정제컬럼, 및 ii) 상기 저비점 불순물이 제거된 TMP로부터 고비점 불순물을 제거하는 고비점 정제컬럼을 포함할 수 있고, 이 경우에 고순도의 TMP을 수득할 수 있는 효과가 있다.The d) purification apparatus includes, for example, i) a low boiling point purification column for removing low boiling point impurities from the TMP generated by the hydrogenation reaction, and ii) a high boiling point purification column for removing high boiling point impurities from the TMP from which the low boiling point impurities have been removed. In this case, high purity TMP can be obtained.

상기 i) 저비점 정제컬럼에서 저비점 불순물은 일례로 상부의 배관을 통해 배출되고 TMP를 포함하는 나머지 물질은 하부의 배관을 통해 ii) 고비점 정제컬럼으로 이송된다.In the i) low boiling point refining column, low boiling point impurities are discharged through the upper pipe, for example, and the remaining substances including TMP are transferred to ii) the high boiling point refining column through the lower pipe.

일례로 상기 ii) 고비점 제거컬럼에서 고비점 불순물은 하부의 배관으로 배출되고, TMP는 상부의 배관을 통해 수득된다.For example, in the ii) high boiling point removal column, high boiling point impurities are discharged through a lower pipe, and TMP is obtained through an upper pipe.

상기 d) 정제장치에서 저비점 불순물은 TMP보다 비점이 낮은 물질을 말하며 일례로 물, 메탄올, 또는 아민 화합물일 수 있다.In the d) purification apparatus, the low boiling point impurity refers to a material having a boiling point lower than that of TMP, and may be water, methanol, or an amine compound.

상기 고비점 불순물은 TMP보다 비점이 높은 물질로 일례로 알돌반응의 부산물일 수 있다.The high boiling point impurity is a material having a higher boiling point than TMP, and may be, for example, a by-product of the aldol reaction.

상기 i) 저비점 정제컬럼은 일례로 압력 35 내지 65 mmHg, 40 내지 60 mmHg, 또는 45 내지 55 mmHg; 탑정 온도 125 내지 155℃, 130 내지 150℃, 또는 135 내지 145℃; 및 탑저 온도 210 내지 240℃, 215 내지 235℃, 또는 220 내지 230℃; 조건 하에서 작동될 수 있고 이 범위 내에서 저비점 불순물의 정제 효과가 우수하다.The i) low boiling point refined column is, for example, pressure 35 to 65 mmHg, 40 to 60 mmHg, or 45 to 55 mmHg; A top temperature of 125 to 155°C, 130 to 150°C, or 135 to 145°C; And a bottom temperature of 210 to 240°C, 215 to 235°C, or 220 to 230°C; It can be operated under conditions, and within this range, the purification effect of low boiling point impurities is excellent.

상기 ii) 고비점 정제컬럼은 일례로 압력 10 내지 30 mmHg, 15 내지 25 mmHg, 또는 18 내지 23 mmHg; 탑정 온도 180 내지 210℃, 190 내지 200℃, 또는 190 내지 195℃; 및 탑저 온도 230 내지 260℃, 235 내지 255℃, 또는 240 내지 250℃; 조건 하에서 작동될 수 있고 이 범위 내에서 고비점 불순물의 정제 효과가 우수하다.The ii) high boiling point refined column is, for example, a pressure of 10 to 30 mmHg, 15 to 25 mmHg, or 18 to 23 mmHg; A top temperature of 180 to 210°C, 190 to 200°C, or 190 to 195°C; And a bottom temperature of 230 to 260°C, 235 to 255°C, or 240 to 250°C; It can be operated under conditions, and within this range, the purification effect of high boiling point impurities is excellent.

또한, 본 기재의 트리메틸올프로판의 제조방법은 1) 촉매로서 아민 화합물의 존재 하에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 알돌 반응시켜 DMB(2,2-디메틸올부탄알)를 생성시키는 단계; 2) 상기 1) 단계의 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 일부 또는 전부를 제거하는 단계; 3) 상기 2) 단계에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 제거된 DMB를 수첨반응시켜 TMP를 생성하는 단계; 및 4) 상기 3) 단계에서 수득된 TMP로부터 저비점 불순물 및 고비점 불순물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for preparing trimethylolpropane of the present disclosure includes 1) reacting n-butyraldehyde and formaldehyde with an aldol in the presence of an amine compound as a catalyst to produce DMB (2,2-dimethylolbutanal); 2) removing some or all of moisture, formaldehyde, and methanol from the aldol reaction product including DMB of step 1); 3) generating TMP by hydrogenating DMB from which moisture, formaldehyde and methanol have been removed in step 2); And 4) removing low boiling point impurities and high boiling point impurities from the TMP obtained in step 3).

상기 1) 단계의 아민 화합물은 일례로 트리메틸아민, 트리에틸아민 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 이 경우에 DMB 생성 효율이 우수한 효과가 있다.The amine compound in step 1) may be, for example, trimethylamine, triethylamine, or a mixture thereof, and in this case, DMB generation efficiency is excellent.

상기 2) 단계에서 제거한 수분 및 포름알데히드는 일례로 상기 1) 단계로 이송되어 재이용될 수 있고, 이 경우에 추가적인 포름알데히드 분리 및 회수 장치가 필요 없는 효과가 있다.The moisture and formaldehyde removed in step 2) may be transferred to step 1) and reused, for example, and in this case, there is an effect that an additional formaldehyde separation and recovery device is not required.

상기 2) 단계에서 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물은 일례로 수분을 총 수분 100 중량% 중 90 중량% 이상, 90 내지 100 중량%, 또는 95 내지 100 중량% 제거할 수 있고, 이 범위 내에서 후단의 추출기 및 유기용매 정제탑이 필요하지 않아 공정이 단순화되고 후단에서 수분을 제거하는데 필요한 열량이 감소되어 에너지 사용량이 절감되는 효과가 있다.In the above step 2), the aldol reaction product including DMB may remove, for example, 90% by weight or more, 90 to 100% by weight, or 95 to 100% by weight of the total moisture 100% by weight, and within this range, the rear end Since the extractor and the organic solvent purification tower are not required, the process is simplified, and the amount of heat required to remove moisture at the rear stage is reduced, thereby reducing energy consumption.

상기 2) 단계에서 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물은 일례로 포름알데히드를 총 포름알데히드 100 중량% 중 95 중량% 이상, 95 내지 100 중량%, 또는 97 내지 100 중량% 제거할 수 있고, 이 범위 내에서 후단의 추출기 및 유기용매 정제탑이 필요하지 않고 알돌 반응기로 바로 회수될 수 있어 공정 단순화 및 경제성이 우수한 효과가 있다.In the above step 2), the aldol reaction product including DMB may remove formaldehyde at least 95% by weight, 95 to 100% by weight, or 97 to 100% by weight of the total formaldehyde 100% by weight, within this range. There is no need for an extractor and an organic solvent purification tower at the rear stage, and can be directly recovered to the Aldol reactor, thereby simplifying the process and having excellent economic efficiency.

상기 2) 단계에서 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물은 일례로 메탄올을 총 메탄올 100 중량% 중 95 중량% 이상, 95 내지 100 중량%, 또는 97 내지 100 중량% 제거할 수 있고, 이 범위 내에서 후단의 추출기 및 유기용매 정제탑이 필요하지 않아 공정이 단순화되고 에너지 사용량이 감소되는 효과가 있다.The aldol reaction product including DMB in the step 2) may remove 95% by weight or more, 95 to 100% by weight, or 97 to 100% by weight of methanol, for example, of 100% by weight of total methanol, and the rear end within this range Since the extractor and the organic solvent purification tower are not required, the process is simplified and energy consumption is reduced.

상기 2) 단계는 일례로 증류컬럼을 이용할 수 있고, 이 경우에 수분, 포름알데히드 및 메탄올 제거 효과가 우수하다.In the step 2), a distillation column may be used as an example, and in this case, the effect of removing moisture, formaldehyde, and methanol is excellent.

상기 증류컬럼은 일례로 탑정온도 65 내지 90℃, 70 내지 90℃, 또는 75 내지 85℃; 탑저온도 120 내지 150℃, 125 내지 145℃, 또는 130 내지 140℃; 및 압력 250 내지 550mmHg, 300 내지 500mmHg, 또는 350 내지 450mmHg;로 실시할 수 있고, 이 범위 내에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올을 효율적으로 제거하면서 생성물 손실이 감소되는 효과가 있다.The distillation column may be, for example, a top temperature of 65 to 90°C, 70 to 90°C, or 75 to 85°C; A bottom temperature of 120 to 150°C, 125 to 145°C, or 130 to 140°C; And pressure 250 to 550 mmHg, 300 to 500 mmHg, or 350 to 450 mmHg; and within this range, moisture, formaldehyde, and methanol are efficiently removed while reducing product loss.

상기 3) 단계는 상기 2) 단계에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 일부 또는 전부가 제거된 DMB를 수첨반응시켜 트리메틸올프로판을 생성하는 단계에서 잔류 포름알데히드는 메탄올로 변환되고, 이는 상기 4) 단계에서 저비점 불순물로 분리될 수 있다.In step 3), in the step of hydrogenating DMB from which some or all of moisture, formaldehyde and methanol are removed in step 2) to generate trimethylolpropane, residual formaldehyde is converted to methanol, which is step 4). It can be separated into low-boiling impurities.

상기 4) 단계에서 저비점 불순물의 제거는 일례로 저비점 정제컬럼을 통해 압력 35 내지 65 mmHg, 40 내지 60 mmHg, 또는 45 내지 55 mmHg; 탑정 온도 125 내지 155℃, 130 내지 150℃, 또는 135 내지 145℃; 및 탑저 온도 210 내지 240℃, 215 내지 235℃, 또는 220 내지 230℃; 조건하에서 실시될 수 있고 이 범위 내에서 저비점 불순물의 정제 효과가 우수하다.The removal of the low-boiling point impurities in the step 4) may be performed at a pressure of 35 to 65 mmHg, 40 to 60 mmHg, or 45 to 55 mmHg through a low boiling point purification column, for example; A top temperature of 125 to 155°C, 130 to 150°C, or 135 to 145°C; And a bottom temperature of 210 to 240°C, 215 to 235°C, or 220 to 230°C; It can be carried out under conditions, and within this range, the purification effect of low boiling point impurities is excellent.

상기 4) 단계에서 고비점 불순물의 제거는 일례로 고비점 정제컬럼을 통해 압력 10 내지 30 mmHg, 15 내지 25 mmHg, 또는 18 내지 23 mmHg; 탑정 온도 180 내지 210℃, 190 내지 200℃, 또는 190 내지 195℃; 및 탑저 온도 230 내지 260℃, 235 내지 255℃, 또는 240 내지 250℃; 조건 하에서 실시할 수 있고 이 범위 내에서 고비점 불순물의 정제 효과가 우수하다.The removal of the high boiling point impurities in the step 4) may be performed at a pressure of 10 to 30 mmHg, 15 to 25 mmHg, or 18 to 23 mmHg through a high boiling point purification column, for example; A top temperature of 180 to 210°C, 190 to 200°C, or 190 to 195°C; And a bottom temperature of 230 to 260°C, 235 to 255°C, or 240 to 250°C; It can be carried out under conditions, and within this range, the purification effect of high boiling point impurities is excellent.

일례로, 먼저 저비점 정제컬럼을 통해 크루드(crude) TMP 생성물에서 저비점 불순물을 제거한 후, 이어서 다시 고비점 정제컬럼을 통해 고비점 불순물을 제거하여 정제된 TMP를 수득한다.For example, first, a low boiling point impurity is removed from a crude TMP product through a low boiling point purification column, and then a high boiling point impurity is removed again through a high boiling point purification column to obtain purified TMP.

일례로, 먼저 고비점 정제컬럼을 통해 고비점 불순물을 제거한 후, 이어서 다시 저비점 정제컬럼을 통해 저비점 불순물을 제거한 후 정제된 TMP를 수득한다.For example, first, after removing high boiling point impurities through a high boiling point purification column, then, after removing low boiling point impurities through a low boiling point purification column, purified TMP is obtained.

상기 저비점 불순물은 일례로 물, 메탄올, 또는 아민 화합물 등을 포함하고, 상기 고비점 불순물은 TMP보다 비점이 높은 물질로 일례로 알돌반응의 부산물 등을 포함할 수 있다.The low boiling point impurity includes water, methanol, or an amine compound, for example, and the high boiling point impurity is a material having a boiling point higher than that of TMP, and may include, for example, a by-product of aldol reaction.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid in the understanding of the present invention, but it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the present invention and the scope of the technical idea, but the following examples are only illustrative of the present invention, It is natural that such modifications and modifications fall within the appended claims.

[실시예][Example]

실시예Example 1 One

도 2와 같이 설치된 장치에 n-부티르알데히드(B) 및 포름알데히드(F) 를 몰비(B:F) 1:2로 하고, 촉매로 트리에틸아민(TEA)을 n-부티르알데히드 1몰 당 0.03몰의 비율을 투입하여 온도 50℃에서 2시간 동안 알돌 반응기에서 알돌반응을 실시하였다. 상기 알돌반응 생성물을 DMB 정제기에서 다음 하기 표 1의 조건으로 압력 400mmHg, 탑정 온도 79℃ 및 탑저온도 137℃ 조건 하에 상부로 수분 98 중량%, 포름알데히드 99 중량%, 메탄올 99 중량%를 제거하였다. 상기 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 제거된 DMB는 수첨반응기로 이송되어 수소 첨가에 의해 크루드 TMP로 제조한 다음, 하기 표 1의 조건으로 저비점 정제컬럼 및 고비점 정제컬럼을 통과하여 최종 정제된 TMP를 수득하였다. In the device installed as shown in FIG. 2, n-butyraldehyde (B) and formaldehyde (F) are in a molar ratio (B:F) of 1:2, and triethylamine (TEA) as a catalyst is 1 mol of n-butyraldehyde. Add 0.03 mol of sugar for 2 hours at a temperature of 50℃ During Aldol reaction was carried out in the Aldol reactor. The aldol reaction product was removed from a DMB purifier with 98% by weight of moisture, 99% by weight of formaldehyde, and 99% by weight of methanol under pressure of 400mmHg, a top temperature of 79°C, and a bottom temperature of 137°C under the conditions of Table 1 below . The DMB from which the moisture, formaldehyde and methanol have been removed is transferred to a hydrogenation reactor to prepare crude TMP by hydrogenation, and then passed through a low-boiling-point purification column and a high-boiling-point purification column under the conditions shown in Table 1 below to finally purified TMP Was obtained.

이 때, 수득된 TMP는 투입된 n-부티르알데히드에 대한 TMP 회수율은 97.5%이고, 순도는 99.99% 이상이었다.At this time, the TMP obtained had a TMP recovery rate of 97.5% and a purity of 99.99% or more with respect to the added n-butyraldehyde.

상기 공정에 따른 총 에너지 사용량은 4.51 Gcal/hr 이었다.The total energy consumption according to the above process was 4.51 Gcal/hr.

비교예Comparative example 1 One

도 1과 같이 설치된 장치로 n-부티르알데히드(B) 및 포름알데히드(F)를 몰비(B:F) 1:2로 하고, 촉매로 TEA를 n-부티르알데히드 1몰 당 0.03몰의 비율을 투입하여 온도 50℃에서 2시간 동안 알돌 반응기에서 알돌 반응을 실시하였다. 상기 알돌 반응기 생성물을 추출기에서 하기 표 1의 조건으로 추출제로 2-에틸헥산올을 이용하여 DMB를 추출한 다음 수첨반응 후 생성된 크루드 TMP를 하기 표 1의 조건으로 저비점 불순물 및 고비점 불순물을 제거하고 유기 용매를 정제하여 최종 TMP와 유기 용매를 각각 수득하였다.With the device installed as shown in FIG. 1, n-butyraldehyde (B) and formaldehyde (F) are in a molar ratio (B:F) of 1:2, and TEA as a catalyst is a ratio of 0.03 moles per mole of n-butyraldehyde. Into the Aldol reaction was carried out in an Aldol reactor at a temperature of 50° C. for 2 hours. DMB was extracted from the aldol reactor product in an extractor using 2-ethylhexanol as an extractant under the conditions of Table 1 below, and then crude TMP generated after the hydrogenation reaction was removed from low boiling point impurities and high boiling point impurities under the conditions of Table 1 below. Then, the organic solvent was purified to obtain a final TMP and an organic solvent, respectively.

수득된 TMP는 투입된 n-부티르알데히드에 대한 TMP 회수율은 97.5%이고, 순도는 99.99% 이상이었다.The obtained TMP had a TMP recovery rate of 97.5% and a purity of 99.99% or more for the added n-butyraldehyde.

상기 공정에 따른 총 에너지 사용량은 4.73 Gcal/hr 이었다.The total energy consumption according to the above process was 4.73 Gcal/hr.

[시험예] [Test Example]

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 TMP 회수율, TMP 순도 및 물 제거율을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.The TMP recovery rate, TMP purity, and water removal rate prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were measured by the following method, and the results are shown in Table 2 below.

측정방법How to measure

* TMP 회수율(%): 반응에 의한 TMP 생산량 대비 최종 TMP 제품의 비* TMP recovery rate (%): The ratio of the final TMP product to the amount of TMP produced by the reaction

* TMP 순도(%): 최종 TMP 제품 내 순수한 TMP의 양의 비* TMP purity (%): the ratio of the amount of pure TMP in the final TMP product

* 물 제거율(중량%): 알돌반응 생성물 내 물의 양 대비 제거된 물의 양의 비* Water removal rate (% by weight): The ratio of the amount of water removed to the amount of water in the aldol reaction product

구분division 실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 추출extraction 없음none 설비(추출기)Equipment (extractor) 운전 압력Driving pressure XX 1,500 mmHg1,500 mmHg 솔베트 유량Solvet flow XX 3,500 Kg/hr3,500 Kg/hr 물 제거율Water removal rate XX 47.1%47.1% 에너지 사용량Energy consumption XX 0 Gcal/hr0 Gcal/hr DMB 정제DMB tablet 설비(DMB 정제탑)Equipment (DMB purification tower) 없음none 운전 압력Driving pressure 400 mmHg400 mmHg XX 탑정 온도Tower top temperature 79 ℃79 ℃ XX 탑저 온도Bottom temperature 137 ℃137 ℃ XX 물 제거율Water removal rate 98.5 %98.5% XX 에너지 사용량Energy consumption 3.20 Gcal/hr3.20 Gcal/hr XX 저비점 제거Low boiling point removal 설비(저비점 정제컬럼)Equipment (low boiling point refining column) 설비(저비점 제거탑)Equipment (low boiling point removal tower) 운전 압력Driving pressure 50 mmHg50 mmHg 190 mmHg190 mmHg 탑정 온도Tower top temperature 141 ℃141 ℃ 112 ℃112 ℃ 탑저 온도Bottom temperature 226 ℃226 ℃ 253 ℃253 ℃ 에너지 사용량Energy consumption 0.43 Gcal/hr0.43 Gcal/hr 2.94 Gcal/hr2.94 Gcal/hr 고비점 제거High boiling point removal 설비(고비점 정제컬럼) Equipment (high boiling point refinery column) 설비(고비점 제거탑)Equipment (high boiling point removal tower) 운전 압력Driving pressure 20 mmHg20 mmHg 20 mmHg20 mmHg 탑정 온도Tower top temperature 192 ℃192 ℃ 192 ℃192 ℃ 탑저 온도Bottom temperature 244 ℃244 ℃ 250 ℃250 ℃ 에너지 사용량Energy consumption 0.88 Gcal/hr0.88 Gcal/hr 0.70 Gcal/hr0.70 Gcal/hr 유기용매 제거Organic solvent removal 없음none 설비(유기용매 제거탑)Equipment (organic solvent removal tower) 운전 압력Driving pressure XX 300 mmHg300 mmHg 탑정 온도Tower top temperature XX 66 ℃66 ℃ 탑저 온도Bottom temperature XX 157 ℃157 ℃ 에너지 사용량Energy consumption XX 1.09 Gcal/hr1.09 Gcal/hr

구 분division 실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 TMP 회수율TMP recovery rate 97.5 %97.5% 97.5 %97.5% TMP 순도TMP purity 99.99 % 이상99.99% or more 99.99 % 이상99.99% or more 총 에너지 사용량Total energy use 4.51 Gcal/hr4.51 Gcal/hr 4.73 Gcal/hr4.73 Gcal/hr

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 기재의 실시예 1는 종래기술인 비교예 1과 대비하여 TMP 회수율과 순도는 유지되면서 총 에너지 사용량이 4.73 Gcal/hr에서 4.51 Gcal/hr로 4.7% 나 감소됨을 확인할 수 있었다. 이는 본 기재의 DMB 정제탑에서 제거하는 물의 양이 종래기술인 추출기에서 제거하는 물의 양보다 많기 때문이다.As shown in Table 2, it was confirmed that Example 1 of the present disclosure reduced the total energy consumption by 4.7% from 4.73 Gcal/hr to 4.51 Gcal/hr while maintaining the TMP recovery rate and purity compared to Comparative Example 1, which is the prior art. Could. This is because the amount of water removed from the DMB purification tower of the present disclosure is greater than the amount of water removed from the conventional extractor.

또한, 종래기술인 비교예 1은 추출제로 2-에틸헥산올을 사용하는 추출단계 및 이를 제거하기 위한 유기용매 정제 단계가 필수적이므로 공정이 복잡한데 비해 본 기재의 실시예 1은 추출단계 및 유기용매 정제 단계가 필요치 않으므로 공정이 단순화되는 효과가 있었다.In addition, Comparative Example 1, which is a prior art, requires an extraction step using 2-ethylhexanol as an extracting agent and an organic solvent purification step to remove it, so the process is complicated. Since the step is not required, the process has been simplified.

Claims (16)

a) 촉매로서 아민 화합물의 존재 하에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 알돌 반응시켜 DMB(2,2-디메틸올부탄알)를 생성시키는 알돌 반응기; b) 상기 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 일부 또는 전부를 제거하는 DMB 정제기; c) 상기 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 제거된 DMB를 수소 첨가 반응시켜 TMP(트리메틸올프로판)을 생성하는 수첨 반응기; 및 d) 상기 TMP를 정제하는 정제장치;를 포함하되,
상기 b) DMB 정제기는 증류컬럼을 포함하고
상기 증류컬럼은 탑정 온도 75 내지 85℃; 탑저 온도 130 내지 140℃; 압력 350 내지 450 mmHg; 조건 하에서 작동하며,
상기 b) DMB 정제기는 알돌반응 생성물 내 수분 100 중량% 중에서 수분 90 중량% 이상을 제거하고, 포름알데히드 100 중량% 중에서 95 중량% 이상을 제거하고, 메탄올 100 중량% 중에서 95 중량% 이상을 제거하고,
유기용매 정제탑 및 추출기를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조장치.
a) an aldol reactor for producing DMB (2,2-dimethylolbutanal) by reacting an aldol with n-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of an amine compound as a catalyst; b) a DMB purifier for removing some or all of moisture, formaldehyde, and methanol from the aldol reaction product including the DMB; c) a hydrogenation reactor for generating TMP (trimethylolpropane) by hydrogenating DMB from which moisture, formaldehyde and methanol have been removed; And d) a purification device for purifying the TMP; including,
B) the DMB purifier includes a distillation column,
The distillation column has a top temperature of 75 to 85°C; Bottom temperature of 130 to 140°C; Pressure 350-450 mmHg; Works under conditions,
The b) DMB purifier removes more than 90% by weight of moisture from 100% by weight of moisture in the aldol reaction product, removes more than 95% by weight from 100% by weight of formaldehyde, and removes more than 95% by weight from 100% by weight of methanol. ,
An apparatus for producing trimethylolpropane, characterized in that it does not include an organic solvent purification tower and an extractor.
제1항에 있어서,
상기 d) 정제장치는 i) 상기 TMP로부터 저비점 불순물을 제거하는 저비점 정제컬럼, 및 ii) 상기 TMP로부터 고비점 불순물을 제거하는 고비점 정제컬럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조 장치.
The method of claim 1,
The d) purification apparatus comprises i) a low boiling point purification column for removing low boiling point impurities from the TMP, and ii) a high boiling point purification column for removing high boiling point impurities from the TMP.
제1항에 있어서,
상기 a) 알돌 반응기에서 아민 화합물은 트리메틸아민, 트리에틸아민 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조장치.
The method of claim 1,
In the above a) aldol reactor, the amine compound is trimethylolpropane, trimethylamine, triethylamine, or a mixture thereof.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 b) DMB 정제기는 제거된 포름알데히드를 알돌 반응기로 이송하는 이송배관이 결합된 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조장치.
The method of claim 1,
The b) DMB purifier device for producing trimethylolpropane, characterized in that a transfer pipe for transferring the removed formaldehyde to the aldol reactor is coupled.
삭제delete 삭제delete 1) 촉매로서 아민 화합물의 존재 하에서 n-부티르알데히드 및 포름알데히드를 알돌 반응시켜 DMB(2,2-디메틸올부탄알)을 생성시키는 단계;
2) 상기 1) 단계의 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올의 일부 또는 전부를 제거하는 DMB 정제 단계;
3) 상기 2) 단계에서 수분, 포름알데히드 및 메탄올이 제거된 DMB를 수소 첨가 반응시켜 TMP(트리메틸올프로판)를 생성하는 단계; 및
4) 상기 3) 단계에서 생성된 TMP로부터 저비점 불순물 및 고비점 불순물을 제거하는 단계;를 포함하되,
상기 2) 단계는 DMB를 포함하는 알돌반응 생성물 내 수분 100 중량% 중에서 90 중량% 이상을 제거하며 포름알데히드 100 중량% 중에서 95 중량% 이상을 제거하고 메탄올 100 중량% 중에서 95 중량%% 이상을 제거하고,
상기 2) 단계는 증류컬럼을 이용하며,
상기 증류컬럼은 탑정 온도 75 내지 85℃, 탑저 온도 130 내지 140℃, 및 압력 350 내지 450 mmHg 조건 하에서 실시되고,
유기용매로 알돌반응 생성물을 추출하는 단계 및 유기용매를 정제하는 단계를 포함하지 않은 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조방법.
1) Aldol-reacting n-butyraldehyde and formaldehyde in the presence of an amine compound as a catalyst to produce DMB (2,2-dimethylolbutanal);
2) DMB purification step of removing some or all of moisture, formaldehyde, and methanol from the aldol reaction product including DMB of step 1);
3) generating TMP (trimethylolpropane) by hydrogenating DMB from which moisture, formaldehyde and methanol have been removed in step 2); And
4) removing low boiling point impurities and high boiling point impurities from the TMP generated in step 3); including,
The step 2) removes more than 90% by weight from 100% by weight of moisture in the aldol reaction product containing DMB, removes more than 95% by weight from 100% by weight of formaldehyde, and removes more than 95% by weight from 100% by weight of methanol and,
The step 2) uses a distillation column,
The distillation column is carried out under conditions of a top temperature of 75 to 85°C, a bottom temperature of 130 to 140°C, and a pressure of 350 to 450 mmHg,
A method for producing trimethylolpropane, characterized in that it does not include extracting the aldol reaction product with an organic solvent and purifying the organic solvent.
제8항에 있어서,
상기 1) 단계의 아민 화합물은 트리메틸아민, 트리에틸아민 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조방법.
The method of claim 8,
The amine compound of step 1) is trimethylolpropane, characterized in that trimethylamine, triethylamine, or a mixture thereof.
제8항에 있어서,
상기 2) 단계에서 제거한 수분 및 포름알데히드는 상기 1) 단계로 이송되어 재이용되는 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조방법.
The method of claim 8,
The method for producing trimethylolpropane, characterized in that the moisture and formaldehyde removed in step 2) are transferred to step 1) and reused.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
상기 4) 단계에서 저비점 불순물의 제거는 압력 35 내지 60 mmHg, 탑정 온도 125 내지 155℃ 및 탑저 온도 210 내지 240℃ 조건 하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조방법.
The method of claim 8,
The removal of the low-boiling point impurities in step 4) is carried out under conditions of a pressure of 35 to 60 mmHg, a top temperature of 125 to 155°C, and a bottom temperature of 210 to 240°C.
제8항에 있어서,
상기 4) 단계에서 고비점 불순물의 제거는 압력 10 내지 30 mmHg, 탑정 온도 180 내지 210℃ 및 탑저 온도 230 내지 260℃ 조건 하에서 실시되는 것을 특징으로 하는 트리메틸올프로판의 제조방법.
The method of claim 8,
The removal of the high boiling point impurities in step 4) is carried out under the conditions of a pressure of 10 to 30 mmHg, a top temperature of 180 to 210°C, and a bottom temperature of 230 to 260°C.
삭제delete
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