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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.12, No.3, 340-347, May, 2001
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촉매상 축합반응물로부터 메틸피라진(MP) 수용액의 공비분리특성연구
A Study for Azeotropic Separation Characteristics of Aqueous MP Solution from Catalytic Condensation Mixture
김병현, 이상봉, 최명재†, 김성현1
  • 한국화학연구원 환경자원기술연구팀, 대전 305-600
  • 1고려대학교 화학공학과, 서울 136-701
Byung Hyun Kim, Sang Bong Lee, Myoung Jae Choi†, and Seong Hyun Kim1
  • Advanced Chemical Technology Research Division, Korea Research Institute of Chemical Technology, Taejon 305-600, Korea
  • 1Department of Chemical Engineering, Korea University, Seoul 136-701, Korea
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초록
수용액상 혼합물로 제조되는 메틸피라진은 주요한 정밀화학제품 및 중간체로서 Ethylene diamine (EDA)과 Propylene glycol (PG)의 촉매탈수 및 탈수소 반응에 의한 고리화 반응으로 생성된다. 그러나 혼합물중의 반응생성물로부터 2-Methylpyrazine (MP)를 분리하는 방법으로는 통상적인 증류조건에 의해서는 원하는 분리조작이 이루어지지 않으므로 가성소다를 이용한 염석분리법으로 분리하고 있는 실정이다. 반응혼합물 중의 물과 MP의 농도를 정량한 결과, 물은 55 wt%이고 MP는 32 wt% 이상으로 확인되었다. 또한 두 성분의 기-액 평형을 353.15 K에서 Headspace GC를 이용하여 측정한 결과 물이 0.8628 몰분율에서 공비점을 형성함을 확인하였다. 따라서 MP의 분리수율향상을 목적으로 기-액 조성을 변화시켜 공비첨가제로 가능한 여러 물질에 따른 제반 변수 및 분리특성과 분리수율을 실험적으로 측정하였다. 공비첨가제로는 환경친화 및 효율 등을 고려하여 비점 및 물과의 공비점이 60 ~ 90 ℃ 범위인 고리형 탄화수소류중에서 시클로헥산이 탁월한 효율을 나타내었다. 또한, 사용된 중류컬럼의 높이를 증가시킬 경우 탑상으로 공비되어 나가는 MP의 양이 감소되는 결과를 얻을 수 있었으며 실험규모에서 기존의 염석분리법과 공비증류법에서의 분리효율을 비교한 결과, 본 증류조건에서 주생성물인 MP의 분리수율을 8% 이상 증가시킬 수 있음을 확인하였다.
A couple of experiments for separating 2-Methylpyrazine (MP) from reaction mixture (MMP) which is composed of mostly MP and water were carried out (column diameter 25 mm). MP can be used for an intermediate of fine chemicals and crude MP is now commercially produced through caustic salting method from aqueous mixture which was formed via a catalytic condensation of ethylene diamine and propylene glycol. However caustic salting method causes odoring and scattering of fine particles during operation with caustic flakes. From a vapor-liquid-equilibrium experiments, MP and water was found to have the azeotropic point at 0.8628 mole fraction of water. And reaction variables for azeotropic separation such as the type of entrainer, product distribution and temperature profile were checked. The concentration of MP in bottom product reached to 72 ~ 75 wt% depend on type of entrainer and the number of strages. cyclic hydrocarbons, especially cyclohexane, showd better separation efficiency compared to others. The amount of MP in top fraction could be reduced from 0.66 wt% to 0.04 wt% by increasing the number of stages from 6 to 24. Finally the yield of MP in our system was higher than that in salting method about 8%.
Keywords:azeotropic point;azeotropic distillation;entrainer;cleaner production technology
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