KR20070103201A - 아로마틱 디알데히드의 정제 방법, 및 이에 사용되는 정제장치 - Google Patents

아로마틱 디알데히드의 정제 방법, 및 이에 사용되는 정제장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아로마틱 디알데히드의 정제방법, 및 이에 사용되는 정제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디메틸벤젠의 기상 산화 반응 생성물을 분별 승화 및 응축하여 고순도의 아로마틱 디알데히드를 수득하는 승화 정제 방법, 및 이에 사용되는 정제장치에 관한 것이다.
본 발명의 승화 정제 방법은 고순도의 아로마틱 디알데히드를 고회수율로 얻을 수 있고, 정제 과정 중에 별도의 유기 용매를 사용하지 않는 장점이 있으며, 또한 공정 구성이 단순하여 다른 정제 공정에 비하여 경제성이 있다.
아로마틱 디알데히드, 승화, 정제, 회수

Description

아로마틱 디알데히드의 정제 방법, 및 이에 사용되는 정제 장치{A PURIFICATION METHOD OF AROMATIC DIALDEHYDE, AND A PURIFICATION APPARATUS FOR THE SAME}
도 1은 테레프탈 알데히드와 미정제 테레프탈 알데히드에 포함된 불순물에 대한 승화 곡선.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 아로마틱 디알데히드 승화 정제 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 비연속식 아로마틱 디알데히드 승화 정제 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 연속식 아로마틱 디알데히드 승화 정제 장치의 구성도.
[산업상 이용분야]
본 발명은 아로마틱 디알데히드의 승화 정제 방법, 및 이에 사용되는 정제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디메틸벤젠의 기상 산화반응으로부터 얻어진 불순물을 함유한 고상의 아로마틱 디알데히드로부터 고순도의 아로마틱 디알데히드를 얻는 정제 방법, 및 이에 사용되는 정제장치에 관한 것이다.
[종래기술]
아로마틱 디알데히드 특히, 테레프탈 알데히드는 다양한 용도의 신소재 원료로 주목 받고 있는 이원 기능 화합물이다. 예를 들면 액정이나 전도성 고분자, 혹은 특수 고분자 섬유의 원료로 사용되며, 농약, 의약품, 및 정밀화학 제품의 중간 원료로도 사용된다. 현재 상업적인 용도로는 주로 형광증백제의 원료로 사용되고 있다.
통상적으로 테레프탈 알데히드는 파라자일렌(p-xylene)의 디-(di-) 혹은 테트라-클로리네이티드 사이드 체인(tetrachlorinated side chain) 유도체로부터 액상 반응에 의하여 합성되는데 대량 생산이 용이하지 않아 다양한 용도로 개발되는데 한계가 있다. 그러나 파라자일렌으로부터 1단계 기상 산화 반응에 의해 테레프탈 알데히드가 제조되는 기술이 개시되고, 상기 기술의 상업화 가능성이 대두되면서 대량 생산 및 이 제품의 응용에 대한 관심이 높아지고 있다.
테레프탈 알데히드가 상기한 고분자 화합물이나 정밀화학 제품 등의 원료로 사용되기 위해서는 고순도로 제조되어야만 하는데, 전술한 바와 같은 통상적인 별도의 정제 공정을 거치지 않고 단순히 액상 반응 방법이나 혹은 1단계 기상 산화 반응 방법만으로는 고순도의 테레프탈 알데히드를 수득하는데 한계가 있다. 즉, 반응 공정을 거친 미정제 테레프탈 알데히드에는 여러 불순물이 함유되어 있기 때문에 고순도의 테레프탈 알데히드를 수득하기 위해서는 별도의 정제 공정이 필요하 다.
현재까지 보고된 아로마틱 디알데히드의 정제 방법에 있어서, 미국특허 제2,888,488 호에는 용매 추출 - 건조 - 승화를 사용한 테레프탈 알데히드의 제조 및 정제방법에 대하여 개시하였다. 그러나, 상기 방법은 절차가 복잡하고 염소 화합물을 용매로 사용한다는 단점이 있다.
미국 특허 제 4,465,865호에서는 아로마틱 디알데히드 제조 방법을 개시하면서 정제 방법으로서 승화, 재결정, 혹은 증류 등을 언급하고 있으나 그 방법에 대해서는 구체적인 내용이 제시되어 있지 않다.
또한 일본 공개특허공보 제2001-199910호는 냉각법에 의하여 아로마틱 디알데히드를 재결정화하는 방법을 개시하고 있으나, 이 방법은 고순도의 테레프탈 알데히드를 고회수율로 수득하는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 디메틸벤젠의 기상 산화 반응으로 제조한 불순물을 포함한 아로마틱 디알데히드를 분별 승화 및 응축하여 고순도의 아로마틱 디알데히드를 고회수율로 수득하는 승화 정제 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 정제 방법에 사용되는 승화 정제 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 디메틸벤젠의 기상 산화 반응 생성 물을 분별 승화 및 응축하여 고순도의 아로마틱 디알데히드를 수득하는 승화 정제 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 온도 및 압력 조절이 가능한 승화기, 및 상기 승화기에 연결된 하나 이상의 응축기를 포함하는 아로마틱 디알데히드의 승화 정제 장치를 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 있어서 디메틸벤젠의 기상 산화반응 생성물(이하 '미정제(crude) 아로마틱 디알데히드'라 함)은 불순물과 아로마틱 디알데히드를 포함하며, 상기 미정제 아로마틱 디알데히드로부터 고순도의 아로마틱 디알데히드를 얻는 과정은 다음과 같다.
미정제 아로마틱 디알데히드에는 제조 방법에 따라서 다양한 불순물이 함유될 수 있으며, 본 발명의 정제방법에서는 승화 단계 및 응축 단계에서 미정제 아로마틱 디알데히드에 포함된 불순물이 분리/제거된다.
불순물을 분리/제거하고 고순도의 아로마틱 디알데히드를 얻기 위해서는 승화 및 응축 단계에서 각 단계별로 공정 조건을 최적화하여 조절하는 것이 중요하다.
아로마틱 디알데히드보다 휘발성이 낮은 불순물의 경우(이하 '저휘발성 불순물'이라 함)에는, 상대적으로 휘발성이 높은 아로마틱 디알데히드를 먼저 승화 또는 기화하여 응축기로 이송시키고, 상기 불순물은 고체 혹은 액체 상태로 승화기(sublimator)에 남기는 방식으로 아로마틱 디알데히드로부터 저휘발성 불순물을 분리한다.
또한, 아로마틱 디알데히드보다 휘발성이 높은 불순물(이하 '고휘발성 불순물'이라 함)의 경우에는 아로마틱 디알데히드가 승화 또는 기화될 때, 상기 고휘발성 불순물도 같이 승화 혹은 기화되어 상기 아로마틱 디알데히드와 함께 응축기로 이송된다. 이 때 응축기로 이송된 기류의 온도를 상기 고휘발성 불순물의 이슬점(dew point) 이상으로 유지하면서 아로마틱 디알데히드를 응축시키면 아로마틱 디알데히드만 선택적으로 결정화되어 고체로 회수되고, 상기 고휘발성 불순물은 기체 상태로 응축기로부터 배출/분리된다.
이상의 원리에 기초하여, 본 발명의 아로마틱 디알데히드의 승화 정제방법은 디메틸 벤젠의 기상 산화 반응으로부터 제조된 고상의 미정제 아로마틱 디알데히드로부터 아로마틱 디알데히드보다 낮은 온도에서 기화 혹은 승화되는 고휘발성 불순물, 아로마틱 디알데히드보다 높은 온도에서 승화 혹은 기화되는 저휘발성 불순물을 분리하는 단계를 포함한다.
미정제 아로마틱 디알데히드를 승화 정제하여 고순도의 아로마틱 디알데히드를 회수하기 위해서는 아로마틱 디알데히드와 불순물이 승화(혹은 기화)되는 온도 영역을 파악하여 아로마틱 디알데히드를 선택적으로 분별 승화할 수 있는 온도 영역에서 정제하는 것이 바람직하다.
상기 아로마틱 디알데히드 중에서 특히 테레프탈 알데히드를 예를 들어 설명하면, 테레프탈 알데히드보다 낮은 온도에서 기화 혹은 승화되는 불순물은 벤즈알데히드, 벤조익산, p-톨루알데히드 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 상기 테레프탈알데히드보다 높은 온도에서 승화 혹은 기화되는 불순물은 4-히드록시 벤즈알데히드, 하이드로퀴논, 4-카르복시벤즈알데히드, 4-카로복실산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 불순물들은 디메틸벤젠 특히 p-자일렌을 기상 산화하여 테레프탈 알데히드를 제조할 때 생성되는 부산물로서 고상의 미정제 테레프탈알데히드에 미량 포함되어 있다.
도 1에는 상기 테레프탈 알데히드와 미정제 테레프탈 알데히드에 포함된 불순물에 대한 승화(혹은 기화) 곡선을 예로서 나타낸 것이다. 각각의 단일 시료 수십 mg을 마이크로밸런스(microbalance)에 올려놓고 10℃/min으로 승온하면서 질소를 30cc/min의 유량으로 흘려주면 시료 성분의 승화(혹은 일부 시료는 기화)가 일어나면서 마이크로밸런스 위의 시료 무게가 감소하는데, 시료 온도에 따른 시료 무게 감소 곡선을 미분하면 도 1과 같은 시료 무게의 감소 속도에 대한 곡선을 얻을 수 있다.
상기 도 1에서 보는 것과 같이 테레프탈알데히드와 불순물의 승화 또는 기화 온도 영역이 차이가 나기 때문에 테레프탈알데히드가 선택적으로 승화 또는 기화되는 온도에서 승화 정제를 실시하면 미정제 테레프탈알데히드로부터 고순도의 테레프탈알데히드를 수득할 수 있게 된다.
상기한 테레프탈알데히드 및 불순물의 승화 온도의 차이점에 근거하여 본 발명의 아로마틱 디알데히드의 정제방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같은 두 가지 방법으로 구분할 수 있다.
[첫번째 승화 정제 방법]
본 발명의 첫 번째 정제방법은 상기 기상 산화반응 결과물로부터 a) 고휘발성 불순물을 선택적으로 승화 또는 기화시키는 단계, b) 아로마틱 디알데히드를 선택적으로 승화 또는 기화시키는 단계, 및 c) 상기 승화 또는 기화된 아로마틱 디알데히드를 응축시키는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 a) 단계의 승화 또는 기화는 상압 조건을 기준으로, 30 내지 90℃에서 실시하는 것이 바람직하다. 상압 조건에서, 상기 분별 승화 또는 기화 단계의 온도가 90℃ 이상인 경우에는 아로마틱 디알데히드가 상기 고휘발성 불순물과 함께 배출되어 아로마틱 디알데히드의 회수율이 감소될 수 있으며, 30 ℃ 이하인 경우에는 고휘발성 불순물이라도 승화 혹은 기화가 어려워 아로마틱 디알데히드로부터 분리하기 어렵다.
또한, 상기 b) 단계의 분별 승화 또는 기화는 상압 조건을 기준으로 70 내지 115 ℃에서 실시하는 것이 바람직하다. 상압 조건에서, 상기 분별 승화 또는 기화 단계의 온도가 115 ℃ 이하인 경우에 상기 저휘발성 불순물이 아로마틱 디알데히드와 함께 배출되는 것을 막을 수 있으며, 70℃ 이상은 되어야 아로마틱 디알데히드가 승화 또는 기화될 수 있다.
이 때, 상기 a) 단계와 상기 b) 단계의 공정 온도는 상기 범위 내에서 자유롭게 선택될 수 있는 것이나, 같은 압력을 기준으로 볼 때, 상기 b) 단계의 온도가 상기 a) 단계의 온도보다 높은 것이 바람직하다.
또한, 상기 a) 단계와 상기 b) 단계의 분리 공정에서의 압력은 상압으로만 한정되는 것은 아니며, 압력 조건을 진공 내지 수 기압의 범위 내에서 조절하여 승화속도를 변화시킬 수 있다. 상기 a) 단계, 또는 b) 단계의 승화 또는 기화는 압력 조건에 따라 i) 단순 승화 공정과 ii) 진공 승화 공정으로 구분될 수 있다.
상기 i) 단순 승화공정은 승화단계의 압력이 상압, 즉 대기압에 가까운 경우에 일어나는 것으로서, 승화기에서 저온 승화 불순물을 제거하고, 아로마틱 디알데히드를 가열하여 승화시킨 후, 기체 상태의 아로마틱 디알데히드를 응축기로 보내 응축시킨다. 이 때, 아로마틱 디알데히드를 응축기로 보내는 구동력(driving force)은 승화기와 응축기 사이의 아로마틱 디알데히드의 분압차이므로, 상기 승화기와 응축기 사이의 이송라인이 짧고, 직경이 클수록 아로마틱 디알데히드 기류의 이송이 용이하다.
또한, 상기 ii) 진공 승화공정은 아로마틱 디알데히드 증기가 승화기로부터 응축기로 보다 잘 이송될 수 있도록 응축기의 압력을 진공으로 낮춘 공정이다. 즉, 진공 승화공정은 아로마틱 디알데히드 기류의 구동력인 분압차를 더욱 높임으로써, 정제 속도를 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 a) 단계, 또는 b) 단계의 분별승화 중 적어도 하나는 혼입기체(entrainer gas)를 사용할 수도 있다. 분별승화가 일어나는 승화기에 혼입기체를 흘려보내 주면, 응축기로 유입되는 아로마틱 디알데히드의 기류의 유량이 증가된다.
상기 혼입기체로는 공기, 과열스팀(superheated steam) 등이 사용될 수도 있 으나, 공기를 혼입기체로 사용하는 경우에는 승화-응축 과정에서 아로마틱 디알데히드의 산화반응이 일어날 염려가 있고, 스팀을 사용하는 경우에는 응축기에 수분이 응축되어 아로마틱 디알데히드에 수분이 포함될 염려가 있으므로, 질소, 아르곤, 또는 헬륨 등의 불활성 기체(inert gas)를 사용하는 것이 바람직하다.
이 때, 혼입 기체의 온도는 승화기의 온도와 동일하도록 하는 것이 바람직하며, 고휘발성 불순물의 승화 또는 기화 시에는 30 내지 90 ℃인 것이 더 바람직하고, 아로마틱 디알데히드의 승화 또는 기화 시에는 70 내지 115 ℃인 것이 더 바람직하다. 이 경우에도, 상기 혼입기체의 온도는 상기 정해진 범위 내에서 자유롭게 선택될 수 있는 것이나, 같은 압력을 기준으로 볼 때, 상기 아로마틱 디알데히드의 승화 또는 기화 시에 혼입되는 혼입기체의 온도가 상기 고휘발성 불순물의 승화 또는 기화 시에 혼입되는 혼입기체의 온도보다 높은 것이 바람직하다.
상기 c) 단계의 응축은 상압 상태를 기준으로 -10 내지 50 ℃의 조건에서 실시하는 것이 바람직하다. 기화된 아로마틱 디알데히드를 효과적으로 응축하기 위해서는 상기 응축 단계의 온도가 50℃ 이하인 것이 바람직하고, 불필요한 에너지 낭비를 막고, 아로마틱 디알데히드 기체의 흐름을 원활하게 하기 위해서는 상기 응축 단계의 온도가 -10 ℃이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 응축 단계에서는 별도의 냉각기체를 주입할 수 있으며, 아로마틱 디알데히드 기체의 온도를 상기 범위로 유지하기 위하여 냉각기체의 온도는 -10 내지 20 ℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 정제방법은 상기 혼입기체를 사용할 수도 있고 사용하지 않을 수 도 있으나, 혼입기체를 사용하는 공정으로 진행하는 것이 바람직하다. 정제과정에서 혼입기체를 사용하는 경우에는 상기 단순 승화공정 또는 진공 승화공정에 비해 다음과 같은 장점을 가진다.
1) 혼입기체를 사용함으로써, 승화기에서 응축기로 전달되는 아로마틱 디알데히드의 유량이 증가한다.
2) 혼입기체는 아로마틱 디알데히드의 승화에 필요한 열을 제공함으로써 정제 공정의 온도를 효율적으로 조절할 수 있다.
3) 혼입기체는 희석제의 역할을 하여 응축 단계에서 분별응축을 용이하게 한다.
4) 혼입기체를 도입하는 승화공정은 아로마틱 디알데히드가 승화기 내에 고정층(fixed bed)의 형태로 존재하거나, 유동층(fludized bed) 형태로 존재하거나, 또는 승화기의 내부 표면에 응축된 상태로 존재하는 경우 등, 여러 가지 상황에서 연속 조업을 가능하게 하는 이상적인 공정 형태이다.
본 발명의 승화 정제 방법은 또한, 각각의 공정이 비연속식으로 진행될 수도 있고, 일련의 연속식 공정으로 진행될 수도 있으나, 공정 속도 및 회수율 면에서 연속식 공정인 것이 더 바람직하다.
[두번째 승화 정제 방법]
본 발명의 두번째 승화 정제 방법은 상기 기상 산화반응의 생성물로부터 a) 고휘발성 불순물과 아로마틱 디알데히드를 함께 승화 또는 기화시키는 단계; 및 b) 상기 고휘발성 불순물의 이슬점(dew point)보다 높은 온도에서 아로마틱 디알데히드만 선택적으로 응축시키는 단계를 포함한다.
상기 a) 단계의 분별승화는 상압 조건을 기준으로, 50 내지 115 ℃ 조건에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기 a) 단계에서 저휘발성 불순물이 아로마틱 디알데히드와 함께 배출되는 것을 방지하기 위해서는 상기 a) 단계의 온도가 115℃ 이하인 것이 바람직하고, 고휘발성 불순물과 아로마틱 디알데히드를 효과적으로 승화 또는 기화시키기 위해서는 적어도 50℃ 이상의 온도가 유지되는 것이 바람직하다.
상기 b) 단계의 응축은 상압 상태를 기준으로 -10 내지 50 ℃의 조건에서 실시하는 것이 바람직하다. 기화된 아로마틱 디알데히드를 효과적으로 응축하기 위해서는 상기 응축 단계의 온도가 50℃ 이하인 것이 바람직하고, 불필요한 에너지 낭비를 막고, 저온 승화 불순물이 아로마틱 디알데히드와 함께 응축되는 것을 방지하기 위해서는 상기 응축 단계의 온도가 -10 ℃이상인 것이 바람직하다.
이 때, 상기 a) 단계와 상기 b) 단계의 압력은 상압으로만 한정되는 것은 아니며, 압력 조건을 진공 내지 수 기압의 범위 내에서 조절하여 승화속도를 변화시킬 수 있다.
상기 두번째 정제 방법에 있어서도, 압력 조건에 따라 i) 단순승화공정과 ii) 진공승화공정으로 구분될 수 있으며, 상기 a) 단계, 또는 b) 단계 중 적어도 하나는 혼입기체(entrainer gas)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 두번째 정제방법도 비연속식으로 진행될 수도 있고, 연속식 공정으로 진행될 수도 있으나, 공정 속도 및 회수율 면에서 연속식 공정인 것이 바람직하다.
상기 두번째 정제 방법의 단순 승화 공정, 진공 승화 공정, 비연속식 공정, 및 연속식 공정에 관한 사항은 상기 첫번재 정제방법에 설명한 내용에 준한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 아로마틱 디알데히드 승화 정제 장치를 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 정제 장치는 온도 및 압력 조절이 가능한 승화기(21), 및 상기 승화기에 연결된 하나 이상의 응축기(22)를 포함한다. 또한 3웨이 밸브(3-way valve)(23)를 승화기 배출구에 설치하여, 아로마틱 디알데히드보다 저온에서 승화 혹은 기화되는 불순물이 승화기에서 배출될 때는 이 밸브를 통하여 vent 라인으로 배출되고, 아로마틱 디알데히드가 승화 이송시에는 3웨이 밸브는 응축기로 스위칭된다.
상기 승화기(21)에는 미정제 아로마틱 디알데히드가 충진되어 있으며, 온도의 조절이 가능하도록 쟈켓(Jacket)이 장착되어 있다. 상기 승화기의 쟈켓은 열전달 매체(heating medium)을 순환시켜서 충진된 아로마틱 디알데히드를 가열할 수 있도록 되어 있으며, 상기 쟈켓 온도는 상온부터 승온하면서 30 내지 90℃ 온도로 유지하는 동안에는 3웨이 밸브(23)를 통하여 저온에서 승화 혹은 기화되는 불순물을 vent 하고, 다시 70 내지 115℃로 유지하면서 아로마틱 디알데히드를 승화시키면서 3웨이 밸브를 응축기로 스위칭하여 운전한다.
승화된 아로마틱 디알데히드는 70 내지 115℃로 가열되는 이송라인을 거쳐서 -10 내지 50℃의 응축기(22)에서 응축되어 고체상의 아로마틱 디알데히드로 얻어진다.
상기 승화기는 불순물과 아로마틱 디알데히드를 분별 승화시키며, 응축기는 상기 승화된 기류로부터 아로마틱 디알데히드를 선택적으로 응축시킨다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼입기체 도입이 가능한 비연속식 승화 정제장치의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 정제장치는 상기 승화기(31) 및 응축기(32) 외에도 혼입기체(entrainer gas)를 승화기에 공급하기 위한 펌프(34), 및 혼입기체를 가열하기 위한 히터(35), 및 상기 펌프를 보호하기 위한 필터(36)를 더 포함할 수 있다.
상기 도 3의 승화 정제장치에서, 혼입기체는 상기 펌프(34)에 의해 아로마틱 디알데히드 정제공정으로 주입된다. 이 때, 상기 혼입기체로는 질소, 아르곤, 또는 헬륨 가스 등의 불활성 기체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 혼입기체는 히터(35)에서 50 내지 115℃로 가열되어 승화기(31)로 보내진다. 상기 승화기(31)에는 미정제 아로마틱 디알데히드가 충진되어 있으며, 온도의 조절이 가능하도록 쟈켓(Jacket)이 장착되어 있다. 상기 승화기의 쟈켓은 열전달 매체(heating medium)를 순환시켜서 충진된 아로마틱 디알데히드를 가열할 수 있도록 되어 있으며, 상기 쟈켓 온도는 50 내지 115℃로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 승화기(31)에 충진된 아로마틱 디알데히드는 고정층 형태, 또는 유동층 형태로 충진될 수 있다. 상기 아로마틱 디알데히드의 충진 상태는 혼입기체의 유 속으로 조절할 수 있다. 승화기 내부의 열전달을 균일하게 하고 승화 속도를 증가시키기 위해서는 유동층 형태가 되도록 혼입기체의 유량을 조절하는 것이 바람직하다.
승화된 아로마틱 디알데히드는 혼입기체에 실려서 50 내지 115℃로 가열되는 이송라인을 거쳐서 -10 내지 50℃의 응축기(32)에서 응축되어 고체상의 아로마틱 디알데히드로 얻어진다.
아로마틱 디알데히드의 응축은 응축기(32) 내부 표면을 냉각하거나, 냉각 기체를 응축기 내부에 주입함으로써 일어난다.
응축기(32)의 내부 표면을 냉각하는 방법은 승화기(31)와 마찬가지로 쟈켓을 설치하여 냉각매체(cooling medium)를 순환시켜 주거나, 더욱 바람직하게는 응축기(32) 내부에 표면적이 넓은 코일을 설치하고 코일 내부를 -10 내지 20℃의 냉매로 순환시켜 아로마틱 디알데히드 증기가 코일 표면에서 응축되도록 하는 것이다.
아로마틱 디알데히드의 응축은 상기한 응축 방법 중 둘 이상을 동시에 사용하는 방법도 가능하다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 혼입기체 도입이 가능한 연속식 정제장치의 구성도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 정제 장치는 상기 승화기(41) 및 응축기(42) 외에도 혼입기체(entrainer gas)를 승화기(41)에 공급하기 위한 펌프(44), 혼입기체를 가열하기 위한 히터(45), 승화기에 연결된 하나 이상의 싸이클론(47), 및 상기 싸이클론(47)과 응축기(42) 사이에 위치하는 필터(46)를 더 포함할 수 있다.
상기 도 4의 정제장치에서, 혼입기체는 상기 펌프(44)에 의해 아로마틱 디알데히드 정제공정으로 주입된다. 이 때, 상기 혼입기체로는 질소, 아르곤, 또는 헬륨 가스 등의 불활성 기체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 혼입기체는 히터(45)에서 50 내지 115℃로 가열되어 승화기(41)로 보내진다. 승화기(41)에는 혼입기체뿐만 아니라 미정제 아로마틱 디알데히드도 연속적으로 도입된다. 상기 승화기(41)는 미정제 아로마틱 디알데히드를 미세한 분말로 만들 수 있는 장치가 추가로 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 승화기(41)에는 온도의 조절이 가능하도록 쟈켓(Jacket)이 장착되어 있다. 상기 승화기의 쟈켓은 열전달 매체(heating medium)을 순환시켜서 충진된 아로마틱 디알데히드를 가열할 수 있도록 되어 있으며, 상기 쟈켓 온도는 50 내지 115℃로 유지하는 것이 바람직하다.
승화기로 도입된 혼입기체는 승화된 아로마틱 디알데히드 뿐만 아니라 미세한 입자로 잘게 부숴진 불순물 입자를 50 내지 115℃로 가열되는 이송라인을 거쳐서 싸이클론(47)으로 운반한다.
싸이클론(47)의 온도는 50 내지 115℃인 것이 바람직하다. 상기 싸이클론에서 고체상의 불순물 입자는 바닥으로 분리되고, 아로마틱 디알데히드 기체와 혼입기체는 필터(46)를 거쳐서 응축기(42)로 이송된다.
응축기(42)의 온도는 -10 내지 50℃인 것이 바람직하며, 상기 응축기에서 아로마틱 디알데히드가 선택적으로 응축되어 고체상으로 분리되고 혼입기체는 배출된다. 이 때, 고휘발성 불순물도 혼입기체와 함께 배출될 수 있다. 상기 응축기의 냉각 전술한 비연속식 방법과 동일한 방법을 사용할 수 있다.
상기 도 3과 도 4의 정제 장치를 이용한 정제 공정은 상압 조건뿐만 아니라 감압 혹은 가압 조건하에서도 운전될 수 있다.
본 발명의 아로마틱 디알데히드의 정제방법은 기존에 알려진 정제 방법보다 고순도의 아로마틱 디알데히드를 고회수율로 얻을 수 있고, 정제 공정 중에 별도의 용매를 사용하지 않기 때문에 환경 친화적이며, 정제 공정이 단순하여 결정화 방법 등의 다른 정제 공정보다 경제적이라는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 디메틸벤젠의 기상 산화 반응 생성물을 분별 승화하여 고순도의 아로마틱 디알데히드를 수득하는 승화 정제 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기상 산화 반응 생성물은 불순물과 아로마틱 디알데히드를 포함하는 고상의 혼합물인 승화 정제 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아로마틱 디알데히드의 정제방법은 상기 기상 산화반응 생성물로부터
    a) 아로마틱 디알데히드보다 휘발성이 좋은 고휘발성 불순물을 선택적으로 승화 또는 기화시키는 단계;
    b) 잔류 반응 생성물로부터 아로마틱 디알데히드를 선택적으로 승화 또는 기화시키는 단계;
    c) 상기 분별승화된 아로마틱 디알데히드를 응축시키는 단계
    를 포함하는 아로마틱 디알데히드의 정제방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 a) 단계, 또는 b) 단계의 분별승화 중 적어도 하나는 혼입기체(entrainer gas)를 사용하는 것인 아로마틱 디알데히드의 정제방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 a) 단계 내지 c) 단계는 연속식 공정으로 진행되는 것인 아로마틱 디알데히드의 정제방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 아로마틱 디알데히드의 정제방법은 상기 기상 산화반응 생성물로부터
    a) 아로마틱 디알데히드보다 휘발성이 좋은 고휘발성 불순물과 아로마틱 디알데히드를 함께 승화 또는 기화시키는 단계; 및
    b) 상기 고휘발성 불순물의 이슬점보다 높은 온도에서 아로마틱 디알데히드만 선택적으로 응축시키는 단계
    를 포함하는 아로마틱 디알데히드의 정제방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 a) 단계, 또는 b) 단계 중 적어도 하나는 혼입기체(entrainer gas)를 사용하는 것인 아로마틱 디알데히드의 정제방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 a) 단계, 및 b) 단계는 연속식 공정으로 진행되는 것인 아로마틱 디알데히드의 정제방법.
  9. 온도 및 압력 조절이 가능한 승화기, 및
    상기 승화기에 연결된 하나 이상의 응축기
    를 포함하는 아로마틱 디알데히드의 정제 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 정제 장치는
    혼입기체(entrainer gas)를 승화기에 공급하기 위한 펌프, 및
    혼입기체를 가열하기 위한 히터
    를 더 포함하는 아로마틱 디알데히드의 비연속식 정제 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 정제 장치는
    혼입기체(entrainer gas)를 승화기에 공급하기 위한 펌프,
    혼입기체를 가열하기 위한 히터,
    승화기에 연결된 하나 이상의 싸이클론,
    상기 싸이클론과 응축기 사이에 위치하는 필터
    를 더 포함하는 아로마틱 디알데히드의 연속식 승화 정제 장치.
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