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Title:
METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUSLY RECOVERING (METH)ACRYLIC ACID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/030396
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for continuously recovering (meth)acrylic acid and a device used in the method. The method and device for continuously recovering (meth)acrylic acid according to the present invention can more effectively remove scum and enable a stable distilling process to be performed.

Inventors:
SONG JONG HUN (KR)
BAEK SE WON (KR)
YOO SUL HEE (KR)
MIN YOON JAE (KR)
Application Number:
PCT/KR2014/007541
Publication Date:
March 05, 2015
Filing Date:
August 13, 2014
Export Citation:
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Assignee:
LG CHEMICAL LTD (KR)
International Classes:
C07C51/44; B01J19/24; C07C57/04
Domestic Patent References:
WO2013037134A12013-03-21
Foreign References:
KR20100107029A2010-10-04
KR100371759B12003-05-22
Attorney, Agent or Firm:
YOU ME PATENT AND LAW FIRM (KR)
유미특허법인 (KR)
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Claims:
【특허청구범위】

【청구항 1】

(메트)아크릴산 수용액을 추출 컬럼에서 추출 용매와 접촉시켜, 상기 추출 컬럼의 상부 배출구를 통해 (메트)아크릴산 추출액을 수득하고, 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간을 거쳐 하부 배출구를 통해 추잔액을 수득하는 추출 공정; 및 상기 (메트)아크릴산 추출액을 함유한 피드 (feed)를 증류하여 (메트)아크릴산을 '수득하는 증류 공정을 포함하며;

상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간에서 상기 추잔액의 상 분리에 의해 형성된 유기상과 수상의 계면에 축적되는 스컴 (scum)이 함유된 추잔액을 상기 하부 정치 구간 중 어느 한 지점에 구비된 측류 (side stream)를 통해 배출시켜 여과하고, 그 여액을 상기 하부 정치 구간 중 다른 어느 한 지점에 구비된 측류를 통해 유입시키는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법. 【청구항 2】

제 1 항에 있어서,

상기 추출 공정은 상기 추잔액의 상 분리에 의한 유기상과 수상의 계면이 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간 증 어느 한 지점에 구비된 측류의 위치에 형성되도록 수행되는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법.

【청구항 3】

제 1 항에 있어서,

상기 추출 컬럼의 측류를 통한 스컴이 함유된 추잔액의 배출과 이의 여과는 연속적 또는 불연속적으로 수행되는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법.

【청구항 4】

제 1 항에 있어서,

상기 추출 컬럼의 측류를 통한 스컴이 함유된 추잔액의 배출 방향과 상기 추출 컬럼의 측류를 통한 여액의 유입 방향은 서로 반대를 향하는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법.

[청.구항 5】

제 1 항에 있어서,

상기 여과는 평균 직경 50 μΓΠ 이하의 기공을 갖는 필터를 이용하여 수행되는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법.

[청구항 6】

거 I 1 항에 있어서,

(메토)아크릴산의 합성반옹에 의해 생성되는 (메트)아크릴산, 유기 부산물 및 수증기를 포함하는 흔합 가스를 물을 포함한 흡수 용제와 접촉시켜 (메트)아크릴산 수용액을 얻는 흡수 공정;

상기 흡수 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 수용액을 추출 컬럼에서 추출 용매와 접촉시켜, 상기 추출 컬럼의 상부 배출구를 통해 (메트)아크릴산 추출액을 얻고, 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간을 거쳐 하부 배출구를 통해 추잔액을 앋는 추출 공정; 및

상기 추출 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 추출액을 함유한 파드 (feed)를 증류하여 (메트)아크릴산을 얻는 증류 공정

을 포함하는 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법.

【청구항 7】

제 6 항에 있어서,

(메트)아크릴산의 합성반응에 의해 생성된 (메트)아크릴산, 유기 부산물 및 수증기를 포함하는 흔합 가스를 물을 포함한 흡수 용제와 접촉시켜 (메트)아크릴산 수용액을 얻는 흡수 공정;

、 상기 흡수 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 수용액의 일부를 추출 컬럼에서 추출 용매와 접촉시켜, 상기 추출 컬럼의 상부 배출구 » 통해 (메트)아크릴산 추출액을 얻고, 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간을 거쳐 하부 배출구를 통해 추잔액을 얻는 추출 공정; 및

상기 흡수 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 수용액의 나머지와 상기 추출 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 추출액을 함유한 피드 (feed)를 증류하여 (메트)아크릴산을 얻는 증류 공정

을 포함하는 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법. 【청구항 8】

제 6 항에 있어서,

상기 추출 컬럼의 하부 배출구를 통해 수득된 추잔액을 여과하는 단계를 추가로 포함하는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법. 【청구항 9】

제 8 항에 있어서,

상기 추출 컬럼의 하부 배출구를 통해 수득되는 추잔액의 여과는 평균 직경 10 μηπ 이하의 기공을 갖는 필터를 이용하여 수행되는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법.

【청구항 10】

제 8 항에 있어서,

상기 여과를 통해 수득된 여액은 상기 흡수 공정으로 순환되어 상기 흡수 용제로써 사용되는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법.

【청구항 1 1】

(메트)아크릴산의 합성반웅에 의해 생성된 (메트)아크릴산, 유기 부산물 및 수증기를 포함하는 흔합 가스가 공급되는 흔합 가스 유입구와, 상기 흔합 가스와 물을 포함한 흡수 용제의 접촉에 의해 수득되는 수용액이 배출되는 (메트)아크릴산 수용액 배출구가 구비된 (메트)아크릴산 흡수탑 (100);

상기 흡수탑 (100)의 (메트)아크릴산 수용액 배출구와 수용액 이송 라인 (102) : 통해 연결된 (메트)아크릴산 수용액 유입구 유입된 (메트)아크릴산 수용액과 추출 용매의 접촉에 의해 수득되는 (메트)아크릴산 추출액이 배출되는 추출액 배출구, 상기 (메트)아크릴산 수용액과 추출 용매의 접촉에 의해 수득된 추잔액이 정치되는 하부 정치 구간, 상기 하부 정치 구간을 거친 추잔액이 배출되는 추잔액 배출구, 상기 하부 정치 구간 중 어느 한 지점에 구비된 측류 (side stream)를 통해 스컴 (scum)이 함유된 추잔액의 적어도 일부가 배출되는 스컴 배출 포트, 및 상기 스컴 배출 포트에서 배출된 추잔액의 여과를 통해 수득되는 여액이 상기 하부 정치 구간 중 다른 어느 한 지점에 구비된 측류를 통해 유입되도록 형성된 여액 유입 포트가 구비된 (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200);

상기 추출 컬럼 (200)의 스컴 배출 포트와 연결되어 스컴이 함유된 추잔액이 유입되는 추잔액 유입구, 유입된 추잔액을 여과하는 필터, 상기 여과에 의해 추잔액으로부터 분리된 스컴이 배출되는 스컴 배출구, 및 상기 여과에 의한 여액이 상기 추출 컬럼의 여액 유입 포트에 공급되도록 연결된 여액 배출구가 구비된 사이드 필터링 시스템 (220); 및

상기 추출 컬럼 (200)의 추출액 배출구와 추출액 이송 라인 (203)을 통해 연결된 추출액 유입구 및 유입된 추출액을 함유한 피드 (feed)의 증류에 의해 수득되는 (메트)아크릴산이 배출되는 (메트)아크릴산 배출구가 구비된 증류 컬럼 (300)

을 포함하는 (메트)아크릴산의 연속 회수 장치. 【청구항 12】

제 1 1 항에 있어서,

상기 증류 컬럼 (300)에는, 상기 흡수탑 (100)의 (메트)아크릴산 수용액 배출구와 수용액 이송 라인 (103)을 통해 연결된 (메트)아크릴산 수용액 유입구, 상기 추출 컬럼 (200)의 추출액 배출구와 추출액 이송 라인 (203)을 통해 연결된 추출액 유입구, 및 유입된 (메트)아크릴산 수용액과 추출액을 함유한 피드 (feed)의 증류에 의해 수득되는 (메트)아크릴산이 배출되는 (메트)아크릴산 배출구가 구비되어 있고;

상기 흡수탑 (100)으로부터 배출되는 (메트)아크릴산 수용액의 일부는 수용액 이송 라인 ( 102)을 통해 상기 추출 컬럼 (200)의 (메트)아크릴산 수용액 유입구로 공급되고, 상기 홉수탑 (100)으로부터 배출되는 (메트)아크릴산 수용액의 나머지는 수용액 이송 라인 (103)을 통해 상기 증류 컬럼 (300)의 (메트)아크릴산 수용액 유입구로 공급되도록 운전되는, (메트)아크릴산의 연속 회수 장치.

【청구항 13】

제 1 1 항에 있어서,

상기 추출 컬럼 (200)에 구비된 스컴 배출 포트와 여액 유입 포트는, 상기 측류를 통한 상기 추잔액의 배출 방향과 상기 여액의 유입 방향이 서로 반대를 향하도록 형성되어 있는, (메트)아크릴산의 연속 회수 장치. 【청구항 14】

제 n 항에 있어서,

상기 사이드 필터링 시스템 (220)의 필터는 평균 직경 50 μιη 이하의 기공을 갖는 것인, (메트)아크릴산의 연속 회수 장치. 【청구항 15】

제 1 1 항에 있어서,

상기 추출 컬럼 (200)의 추잔액 배출구와 연결되어 상기 추잔액이 유입되는 추잔액 유입구, 유입된 추잔액을 여과하는 필터, 및 상기 여과에 의한 여액이 배출되는 여액 배출구가 구비된 하부 필터링 시스템 (250)이 더욱 구비되어 있는, (메트)아크릴산의 연속 회수 장치.

【청구항 16】

제 15 항에 있어서,

상기 하부 필터링 시스템 (250)의 필터는 평균 직경 10 |jm 이하의 기공을 갖는 것인, (메트)아크릴산의 연속 회수 장치.

Description:
【명세서】

【발명의 명칭】

(메트)아크릴산의 연속 회수 방법 및 장치

【기술분야】

본 발명은 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법 및 장치에 관한 것이다.

【배경기술】

(메트)아크릴산은 일반적으로 프로판, 프로필렌, (메트)아크를레인 등의 화합물을 촉매 존재 하에서 기상 산화 반웅시키는 방법으로 제조된다. 예를 들면, 반웅기 내에 적절한 촉매의 존재 하에서 프로판, 프로필렌 등은 기상 산화 반웅에 의해 (메트)아크롤레인을 거쳐 (메트)아크릴산으로 전환되고, 반응기 후단에서 (메트)아크릴산, 미반웅 프로판 또는 프로필렌, (메트)아크를레인, 불활성 가스, 이산화탄소, 수증기 및 상기 반웅에 의한 각종 유기 부산물 (초산, 저비점 부산물, 고비점 부산물 등)을 포함하는 반웅 생성물 흔합 가스가 얻어진다.

상기 (메트)아크릴산 함유 흔합 가스는 (메트)아크릴산 흡수탑에서 물을 포함하는 흡수 용제와 접촉되어 (메트)아크릴산 수용액으로 회수된다. 그리고, (메트)아크릴산이 탈기된 비용해성 ᅳ 가스는 (메트)아크릴산의 합성반웅으로 재순환되고, 일부는 소각되어 무해한 가스로 전환되어 배출된다. 그리고, 상기 (메트)아크릴산 수용액은 추출, 증류 및 정제되어 (메트)아크릴산으로 수득된다.

이러한 (메트)아크릴산의 회수 효율을 향상시키기 위하여, 공정 조건 또는 공정 순서 등을 조절하는 다양한 방법들이 제안되고 있다. 그 중 (메트)아크릴산 흡수탑에서 얻어진 (메트)아크릴산 수용액으로부터 물과 초산을 분리하기 위한 방법으로, 증류 컬럼에서 소수성 용매를 사용하여 공비 증류하는 방법이 알려져 있다. 다른 방법으로, (메트)아크릴산 수용액을 추출 컬럼에 공급하여, 물의 함량이 감소된 (메트)아크릴산 추출액과 그 추잔액을 얻고, 상기 추출액을 증류함으로써 에너지 소비량을 줄이는 방법이 알려졔있다.

한편, (메트)아크릴산 흡수탑에서 얻어진 (메트)아크릴산 수용액에는 (메트)아크릴산 이외에 각종 유기 부산물, 예를 들어 말레인산, 테레프탈산, 알데하이드, (메트)아크릴산 중합체 등이 포함되어 있다. 그리고,

(메트)아크릴산의 연속 회수를 위한 공정의 특성상, 상기 유기 부산물 중 난수용성 물질들에 의해 스컴 (scum)이 형성된다. 그런데 이러한 스컴은 (메트)아크릴산 회수 장치를 오염시킬 뿐만 아니라, 특히 추출 컬럼에 축적되어 (메트)아크릴산의 회수 효율을 저하시키는 요인으로 작용하고 있다.

【발명의 내용】

【해결하려는 과제】

본 발명은 (메트)아크릴산의 연속 회수 공정에서 생성되는 스컴 (scum)을 보다 효과적으로 제거함으로써 안정적인 연속 공정의 운용을 가능케 하는 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명은 상기 (메트)아크릴산의 연속회수 방법에 이용 가능한 장치를 제공하기 위한 것이다.

【과제의 해결 수단】

본 발명에 따르면,

(메트)아크릴산 수용액을 추출 컬럼에서 추출 용매와 접촉시켜, 상기 추출 컬럼의 상부 배출구를 통해 (메트)아크릴산 추출액을 수득하고, 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간을 거쳐 하부 배출구를 통해 추잔액을 수득하는 추출 공정; 및 상기 (메트)아크릴산 추출액을 함유한 피드 (feed)를 증류하여 (메트)아크릴산을 수득하는 증류 공정을 포함하며;

상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간에서 상기 추잔액의 상 분리에 의해 형성된 유기상과 수상의 계면에 축적되는 스컴 (scum)이 함유된 추잔액을 상기 하부 정치 구간 중 어느 한 지점에 구비된 측류 (side stream)를 통해 배출시켜 여과하고, 그 여액을 상기 하부 정치 구간 증 다른 어느 한 지점에 구비된 측류를 통해 유입시키는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 상기 추출 공정은 상기 추잔액의 상 분리에 의한 유기상과 수상의 계면이 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간 중 어느 한 지점에 구비된 측류의 위치에 형성되도록 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 추출 컬럼의 측류를 통한 스컴이 함유된 추잔액의 배출과 이의 여과는 연속적 또는 불연속적으로 수행될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 추출 컬럼의 측류를 통한 스컴이 함유된 추잔액의 배출 방향과 상기 추출 컬럼의 측류를 통한 여액의 유입 방향은 서로 반대를 향하도록 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 여과는 평균 직경 50 μπΊ 이하의 기공을 갖는 필터를 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 추출 컬럼의 측류를 통한 여과와 별도로, 상기 추출 컬럼의 하부 배출구를 통해 수득된 추잔액을 여과하는 단계가 추가로 수행될 수 있다. 한편, 본 발명에 따르면,

(메트)아크릴산의 합성반웅에 의해 생성된 (메트)아크릴산, 유기 부산물 및 수증기를 포함하는 흔합 가스가 공급되는 흔합 가스 유입구와, 상기 흔합 가스와 물을 포함한 흡수 용제의 접촉에 의해 수득되는 수용액이 배출되는 (메트)아크릴산 수용액 배출구가 구비된 (메트)아크릴산 흡수탑 (100);

상기 흡수탑 (100)의 (메트)아크릴산 수용액 배출구와 수용액 이송 라인 (102)을 통해 연결된 (메트)아크릴산 수용액 유입구, 유입된 (메트)아크릴산 수용액과 추출 용매의 접촉에 의해 수득되는 (메트)아크릴산 추출액이 배출되는 추출액 배출구, 상기 (메트)아크릴산 수용액과 추출 용매의 접촉에 의해 수득된 추잔액이 정치되는 하부 정치 구간, 상기 하부 정치 구간을 거친 추잔액이 배출되는 추잔액 배출구, 상기 하부 정치 구간 중 어느 한 지점에 구비된 측류 (side stream)를 통해 스컴 (scum)이 함유된 추잔액의 적아도 일부가 배출되는 스컴 배출 포트, 및 상기 스컴 배출 포트에서 배출된 추잔액의 여과를 통해 수득되는 여액이 상기 하부 정치 구간 중 다른 어느 한 지점에 구비된 측류를 통해 유입되도록 형성된 여액 유입 포트가 구비된 (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200);

상기 추출 컬럼 (200)의 스컴 배출 포트와 연결되어 스컴이 함유된 추잔액이 유입되는 추잔액 유입구, 유입된 추잔액을 여과하는 필터, 상기 여과에 의해 추잔액으로부터 분리된 스컴이 배출되는 스컴 배출구, 및 상기 여과에 의한 여액이 상기 추출 컬럼의 여액 유입 포트에 공급되도록 연결된 여액 배출구가 구비된 사이드 필터링 시스템 (220); 및

상기 추출 컬럼 (200)의 추출액 배출구와 추출액 이송 라인 (203)을 통해 연결된 추출액 유입구 및 유입된 추출액을 함유한 피드 (feed)의 증류에 의해 수득되는 (메트)아크릴산이 배출되는 (메트)아크릴산 배출구가 구비된 증류 컬럼 (300)

을 포함하는 (메트)아크릴산의 연속 회수 장치가 제공된다.

【발명의 효과】

본 발명에 따른 (메트)아크릴산의 연속 희수 방법과 장치는 (메트)아크릴산의 연속 회수 공정에서 생성되는 스컴 (scum)을 보다 효과적으로 제거함으로써 보다 안정적인 연속 공정의 운용을 가능케 한다. 【도면의 간단한 설명】

도 1 내지 도 5는 각각 본 발명의 구현 예들에 따른 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법 및 장치를 모식적으로 나타낸 것이다.

<부호의 설명 >

1 : (메트)아크릴산 함유 흔합 가스 100 (메트)아크릴산 흡수탑

102: (메트)아크릴산 수용액 이송 라인 150 초산 흡수탑

200: (메트)아크릴산 추출 컬럼 201 여액 이송 라인

203: 추출액 이송 라인 220 사이드 필터링 시스템

221 :스컴 배출 포트 229 여액 유입 포트

250: 하부 필터링 시스템 300 증류 컬럼

350: 상 분리조 400 고비점 부산물 분리탑

CAA: 조 (메트)아크릴산 HPAA: 고순도 (메트)아크릴산 【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】

이하, 본 발명의 구현 예들에 따른 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법 및 회수 장치에 대하여 설명하기로 한다.

그에 앞서, 본 명세서에 사용되는 전문 용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함 '의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 또는 성분의 부가를 제외시키는 것은 아니다.

그리고, 본 명세서 전체에서 명시적인 언급이 없는 한, 몇 가지 용어들은 다음과 같은 의미로 정의된다.

'(메트)아크릴산'이라 함은 아크릴산 (acrylic acid), 메타크릴산 (methacrylic acid) 또는 이들의 흔합물을 통칭하는 의미로 사용될 수 있다. '

'(메트)아크릴산 함유 흔합 가스'라 함은 기상 산화 반웅에 의해 (메트)아크릴산을 합성할 때 생성될 수 있는 흔합 가스를 통칭한다. 비제한적인 예로, 프로판, 프로필렌, 부탄, 아이소부틸렌, 및 (메트)아크를레인으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물 ('원료 화합물')을 촉매 존재 하에서 기상 산화 반웅시키는 방법으로 상기 (메트)아크릴산 함유 흔합 가스를 얻을 수 있다. 이때, 상기 (메트)아크릴산 함유 흔합 가스에는 (메트)아크릴산 미반응 원료 화합물, (메트)아크를레인ᅳ 블활성 가스, 일산화탄소, 이산화탄소, 수증기, 및 각종 유기 부산물 (초산, 저비점 부산물, 고비점 부산물 등) 등이 포함될 수 있다. 여기서, 상기 유기 부산물에 의해 형성되는 난수용성 부유물을 '스컴 '(scum)이라 한다.

'(메트)아크릴산 수용액 '은 (메트)아크릴산을 함유한 수용액으로서, 예를 들면 상기 (메트)아크릴산 함유 흔합 가스를 물을 포함한 흡수 용제와 접촉시키는 방법으로 수득될 수 있다. .

추출 공정에서 '피드 '(feed)라 함은 추출하고자 하는 용질 (solute)을 함유한 액체 흔합물을 의미하는 것으로서, 추출 용매 (extraction s vent)에 대하여 가용성을 갖는- 용질과 가용성을 갖지 않는 기타 성분 (inert material)의 흔합물일 수 있다. 여기서, 상기 피드에 상기 추출 용매를 가하면 물질 전달 현상에 의해 상기 용질이 피드로부터 추출 용매로 용해된다. 그에 따라, 상당량의 용질이 용해된 추출 용매는 추출액 (extract solution)을 형성하고, 용질의 상당량을 잃은 피드는 추잔액 (raffinate solution)을 형성한다.

한편, Karr 타입 컬럼, Scheibel 타입 컬럼과 같은 애지테이티드 컬럼 (agitated columns)을 이용한 액-액 추출 (liquid-liquid extraction)에 있어서, 상대적으로 가벼운 상 (light phase)은 추출 컬럼의 하단으로 공급되고, 상대적으로 무거운 상 (heavy phase)은 추출 컬럼의 상단으로 공급된다. 그리고, 상기 추출 컬럼에 공급된 물질들의 접촉에 의해 추출이 진행되어, 새로운 조성의 가벼운 상과 무거운 상이 얻어진다. 상기 추출 과정을 통해 얻어지는 새로운 조성의 가벼운 상은 추출 컬럼의 상부 배출구를 통해 수득되고, 새로운 조성의 무거운 상은 추출 컬럼의 하부 배출구를 통해 수득된다. 일반적으로, 상기 추출 과정을 통해 얻어지는 새로운 조성의 무거운 상은, 추출 컬럼의 하부 배출구로 배출되기 전에, 추출 컬럼의 하부에 일정 수준으로 정치된 상태를 유지하며, 그 중 일부가 추출 컬럼의 하부 배출구로 배출된다. 이때, 상기 무거운 상이 정치되어 있는 추출 컬럼의 구간을 '하부 정치 구간' (또는 무거운 상의 '정치 구간')이라 한다. 예를 들어, 추출 용매를 사용하여 (메트)아크릴산 수용액에 포함된 (메트)아크릴산을 추출하는 공정에 있어서, 상대적으로 무거운 상인 (메트)아크릴산 수용액은 추출 컬럼의 상단으로 공급되고, 상대적으로 가벼운 상인 추출 용매는 추출 컬럼의 하단으로 공급된다. 그리고, 이들의 접촉에 의해 추출이 진행되어, 상당량의 (메트)아크릴산이 용해된 추출액 (extract solution)과 (메트)아크릴산의 상당량을 잃은 추잔액 (raffinate solution)이 얻어진다. 이때, 상대적으로 가벼운 상인 상기 추출액은 추출 컬럼의 상부 배출구를 통해 수득되고, 상대적으로 무거운 상인 상기 추잔액은 추출 컬럼의 하부 배출구를 통해 수득된다. 여기서, 상기 추잔액은, 추출 컬럼의 하부 배출구로 배출되기 전에, 추출 컬럼의 하부 구간에 일정 수준으로 정치된 상태를 유지하며, 그 중 일부가 추출 컬럼의 하부 배출구로 배출된다. 이때, 상기 추잔액이 정치되어 있는 추출 컬럼의 구간을 '하부 정치 구간' (또는 '추잔액의 정치 구간')이라 한다. 그리고, 상기 추잔액에는 유기상 (organic phase)과 수상 (aqueous phase)이 흔재되어 있는데, 공정 조건에 따라 상기 추잔액은 상기 하부 정차 구간에서 유기상과 수상으로 상 분리되어 계면을 형성한 상태로 존재할 수 있다.

그리고, 추출 공정에서의 필터링과 관련하여, 추출 컬럼의 주류 (main stream) (즉, 추출 컬럼의 상부 배출 흐름 또는 하부 배출 흐름) 중 하부 배출 흐름에 대한 필터링 방식을 '하부 필터링 '이라 하고, 상기 하부 필터링의 수행을 위한 수단을 '하부 필터링 시스템 '이라 한다. 그리고, 상기 추출 컬럼의 주류 이외에 측류 (side stream) 배출 흐름에 대한 필터링 방식을 '사이드 필터링 '아라 하고, 상기 사이드 필터링의 수행을 위한 수단을 '사이드 필터링 시스템 '이라 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현 예들에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태들로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현 예들만으로 한정되지 않는다. 일반적으로 (메트)아크릴산의 합성 과정에서 (메트)아크릴산과 함께 각종 유기 부산물이 생성되고, 상기 유기 부산물에 포함된 난수용성 물질들에 의해 스컴 (scum)이 형성된다. 그런데, 연속 공정의 특성상, 스컴은 각종 장치의 내부를 오염시켜 안정적인 공정 운용을 불가능하게 할 뿐만 아니라, (메트)아크릴산의 회수 효율을 저하시키는 요인으로 작용한다.

이와 관련하여, 본 발명자들은, (메트)아크릴산의 흡수 공정, 추출 공정 및 증류 공정을 포함하는 연속 회수 방법에 있어서, 추출 컬럼의 하부 배출물 (추잔액)을 여과하여 스컴을 제거하고, 그 여액을 흡수 공정의 흡수 용제로 사용하는 방법을 제안한 바 있다.

그러나, 본 발명자들의 연구 결과에 따르면, 상기 하부 필터링의 경우 상기 추잔액에 포함된 스컴의 일부만 제거 가능하여, 운전 시간이 경과할수록 장치의 내부에 스컴이 축적될 수 있음이 확인되었다. 즉, 상기 스컴은 추출 컬럼 하부의 추잔액 정치 구간 (특히, 상기 정치 구간에 형성된 유기상과 수상의 계면)에 층을 이루어 축적되고, 운전 시간이 경과할수록 축적된 스컴의 두께는 상기 계면으로부터 각각 유기상의 방향과 수상의 방향으로 증가하게 된다. 그런데, 이전의 하부 필터링은, 여과된 여액을 (메트)아크릴산 흡수 공정의 흡수 용제로 사용하기 위한 것으로세 추출 컬럼 하부의 추잔액 정치 구간에서 상 분리된 수상 (aqueous phase)만을 선택적으로 회수하여 여과하는 방식이다. 그에 따라, 상기 하부 필터링의 경우, 상기 수상에 접하여 축적되는 스컴은 제거될 수 있지만, 상기 유기상에 접하여 축적되는 스컴은 제거되지 못하고 잔존하게 된다. 이로 인해, 상기 하부 필터링의 경우 운전 시간이 경과할수록 상기 유기상의 방향으로 스컴이 축적되어, 종국적으로 추출 컬럼의 셧다운이 불가피해지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 이러한 문제점을 개선하기 위한 연구를 거듭하는 과정에세 추출 컬럼의 하부 정치 구간에서 상기 추잔액의 상 분리에 의해 형성된 유기상과 수상의 계면에 축적되는 스컴을, 추출 컬럼의 하부 정치 구간 증 어느 한 지점에 구비된 측류 (side stream)를 통해 배출시켜 여과하고, 그 여액을 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간으로 다시 유입시키는 방식 (즉, 사이드 필터링 방식)을 도입할 경우, 상기 계면에서 수상에 접하여 축적되는 스컴뿐 아니라 상기 유기상에 접하여 축적되는 스컴까지 효과적으로 제거 가능함을 확인하였다. I. (메트)아크릴산의 연속회수 방법

이러한 본 발명의 일 구현 예에 따르면,

(메트)아크릴산 수용액을 추출 컬럼에서 추출 용매와 접촉시켜, 상기 추출 컬럼의 상부 배출구를 통해 (메트)아크릴산 추출액을 수득하고, 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간을 거쳐 하부 배출구를 통해 추잔액을 수득하는 추출 공정; 및 상기 (메트)아크릴산 추출액을 함유한 피드 (feed)를 증류하여 (메트)아크릴산을 수득하는 증류 공정을 포함하며;

상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간에서 상기 추잔액의 상 분리에 의해 형성된 유기상과 수상의 계면에 축적되는 스컴 (scum)이 .함유된 추잔액을 상기 하부 정치 구간 중 어느 한 지점에 구비된 측류 (side stream)를 통해 배출시켜 여과하고, 그 여액을 상기 하부 정치 구간 중 다른 어느 한 지점에 구비된 측류를 통해 유입시키는, (메트)아크릴산의 연속 회수 방법이 제공된다.

기본적으로, 본 발명에 따른 (메트)아크뮐산의 연속 회수 방법은 (메트)아크릴산 수용액에 대한 추출 공정과 증류 공정을 포함하여 수행되며, 특히 상기 추출 공정에서 하부 정치 구간에 축적되는 스컴이 사이드 필터링을 통해 보다 효과적으로 제거될 수 있다.

발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법은 (메트)아크릴산의 합성반응에 의해 생성된 (메트)아크릴산, 유기 부산물 및 수증기를 포함하는 흔합 가스를 물을 포함한 흡수 용제와 접촉시켜 (메트)아크릴산 수용액을 얻는 흡수 공정; 상기 흡수 공정을 통해 얻을 (메트)아크릴산 수용액을 추출 컬럼에서 추출 용매와 접촉시켜, 상기 추출 컬럼의 상부 배출구를 통해 (메트)아크릴산 추출액을 얻고, 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간을 거쳐 하부 배출구를 통해 추잔액을 얻는 추출 공정; 및 상기 추출 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 추출액을 포함하는 피드를 증류하여 (메트)아크릴산을 얻는 증류 공정을 포함하여 수행될 수 있다. 이러한 구현 예에 따른 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법은 도 1에 나타낸 구성의 장치를 이용하여 수행될 수 있다.

또한, 발명의 다른 일 구현 예에 따르면, 상기 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법은, 상기 (메트)아크릴산 수용액을 얻는 흡수 공정; 상기 흡수 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 수용액의 일부를 추출 컬럼에서 추출 용매와 접촉시켜, 상기 추출 컬럼의 상부 배출구를 통해 (메트)아크릴산 추출액을 얻고, 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간을 거쳐 하부 배출구를 통해 추잔액을 얻는 추출 공정; 및 상기 흡수 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 수용액의 나머지와 상기 추출 공정을 통해 얻은 (메트)아크릴산 추출액을 함유한 피드를 증류하여 (메트)아크릴산을 얻는 증류 공정을 포함하여 수행될 수 있다. 이러한 구현 예에 따른 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법은 도 2에 나타낸 구성의 장치를 이용하여 수행될 수 있다.

그리고, 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 상기 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법은, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 도 1 또는 도 2에 따른 각각의 구현 예에서 상기 추출 컬럼의 하부 배출구로 수득되는 추잔액을 여과하는 단계를 추가로 포함하여 수행될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참고하여 상기 구현 예들에 포함될 수 있는 각 공정에 대하여 자세히 설명한다. (흡수공정)

흡수 공정은 (메트)아크릴산 수용액을 얻기 위한 공정으로서, (메트)아크릴산의 합성반웅을 통해 얻은 (메트)아크릴산 함유 흔합 가스를 물을 포함한 흡수 용제와 접촉시키는 방법으로 수행될 수 있다.

비제한적인 예로, 상기 (메트)아크릴산의 합성반웅은 프로판, 프로필렌 부탄, 아이소부틸렌, 및 (메트)아크를레인으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 기상 촉매 하에서 산화 반웅시키는 방법으로 수행될 수 있다. 이때 상기 기상 산화 반웅은 통상적인 구조의 기상 산화 반웅기 및 반응 조건 하에서 진행될 수 있다. 상기 기상 산화 반응에서의 촉매 또한 통상적인 것이 사용될 수 있으며, 예를 들어 대한민국 등록특허 제 0349602 호 및 제 037818 호에 개시된 촉매 등이 사용될 수 있다. 상기 기상 산화 반응에 의해 생성되는 (메트)아크릴산 함유 흔합 가스에는 목적 생성물인 (메트)아크릴산 이외에, 미반응 원료 화합물, 중간체인 (메트)아크롤레인, 불활성 가스, 이산화탄소, 수증기, 및 각종 유기 부산물 (초산, 저비점 부산물, 고비점 부산물 등)이 포함되어 있을 수 있다.

그리고, 도 1올 참조하면, 상기 (메트)아크릴산 수용액은 (메트)아크릴산 함유 흔합 가스 (1 )를 (메트)아크릴산 흡수탑 (100)에 공급하여, 물을 포함한 흡수 용제와 접촉시키는 방법으로 얻어질 수 있다.

여기서, (메트)아크릴산 흡수탑 (100)의 종류는 상기 흔합 가스 (1 )와 흡수 용제의 접촉 효율 등을 감안하여 결정될 수 있다. 비제한적인 예로, (메트)아크릴산 흡수탑 (100)은 충진탑 (packed tower) 또는 다단식 트레이 탑 (multistage tray tower)일 수 있다. 상기 층진탑은 내부에 래싱 링 (rashing ring), 폴 링 (pall ring), 새들 (saddle), 거즈 (gauze), 스트럭쳐 패킹 (structured packing) 등의 층진제가 적용된 것일 수 있다.

그리고, 상기 흡수 공정의 효율을 고려하여, 상기 흔합 가스 (1 )는 흡수탑 (100)의 하부로 공급될 수 있고, 물을 포함한 흡수 용제는 흡수탑 (100)의 상부로 공급될 수 있다.

상기 흡수 용제는 수듯물, 탈이온수 등의 물을 포함할 수 있으며, 다른 공정으로부터 도입되는 순환 공정수 (예를 들어, 추출 공정 및 /또는 증류 공정으로부터 재순환되는 수상)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 흡수 용제에는 다른 공정으로부터 도입되는 미량의 유기 부산물 (예를 들어 초산)이 포함되어 있을 수 있다. 다만, (메트)아크릴산의 흡수 효율을 고려하여, 상기 흡수탑 (100)에 공급되는 흡수 용제 (특히 상기 순환 공정수)에는 유기 부산물이 15 중량 % 이하로 포함되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 발명의 구현 예에 따르면, (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200)에서 수득된 추잔액 (raffinate solution)은 상기 흡수탑 (100)으로 재순환되어 흡수 용제로써 사용될 수 있다. 이때, 상기 추잔액은 상기 흡수탑 (100)의 상단부로 공급되도록 하는 것이 공정 효율의 향상 측면에서 유리할 수 있다. 그리고, (메트)아크릴산 흡수탑 (100)은 (메트)아크릴산의 웅축 조건 및 포화 수증기압에 따른 수분 함유량 조건 등을 고려하여, 1 내지 1.5 bar또는 1 내지 1 .3 bar의 내부 압력, 50 내지 100 °C 또는 50 내지 80 °C의 내부 은도 하에서 운전될 수 있다.

한편, 상기 흡수 공정을 통해, (메트)아크랄산 흡수탑 (100)의 하부로는 (메트)아크릴산 수용액이 배출되고, 그 상부로는 (메트)아크릴산이 탈기된 비응축성 가스가 배출된다. 이때, 상기 (메트)아크릴산 수용액에는 농도

40 % 이상, 또는 40 내지 90 중량 0 / 0 , 또는 50 내지 90 중량 0 /。, 또는 50 내지 80 중량 0 /。의 (메트)아크릴산이 포함되도록 하는 것이 공정 효율의 향상 측면에서 유리할 수 있다.

수득된 (메트)아크릴산 수용액은, 도 1과 같이, 수용액 이송 라인 (102)을 통해 (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200)으로 공급될 수 있다. 또한, 수득된 (메트)아크릴산 수용액은, 도 2와 같이, 수용액 이송 라인 (102 및 103)을 통해 (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200)과 증류 컬럼 (300)으로 나누어 공급될 수 있다.

도 1과 같이 (메트)아크릴산 흡수 공정과 증류 공정 사이에 추출 공정을 도입할 경우, 상기 추출 공정에서 (메트)아크릴산 수용액에 포함된 대부분의 흡수 용제를 제거할 수 있어, 증류 공정의 처리 부담을 낮출 수 있고, 에너지 사용량을 절감할 수 있다.

그리고, 도 2와 같이 (메트)아크릴산 흡수 공정과 증류 공정 사이에 추출 공정을 도입함과 동시에, (메트)아크릴산 수용액을 상기 추출 공정과 증류 공정으로 나누어 공급할 경우, 도 1과 같은 공정보다 더 완화된 운전 조건 하에서 증류 공정이 운전될 수 있다. 이때, 상기 (메트)아크릴산 수용액을 추출 컬럼 (200)과 증류 컬럼 (300)에 나누어 공급하는 비율은 각 컬럼의 용량, 처리 성능, 에너지 효율의 향상 효과 등을 종합적으로 고려하여 결정될 수 있다. 일 구현 예에 따르면, 상기 (메트)아크릴산 수용액의 5 내지 70 중량 %, 또는 10 내지 60 중량 0 /。, 또는 10 내지 50 중량 0 /。를 추출 컬럼 (200)으로 공급하고, 그 나머지는 증류 컬럼 (300)으로 공급하는 것이 전술한 효과의 발현 측면에서 유리할 수 있다.

한편, (메트)아크릴산 흡수탑 (100)의 상부로 배출되는 비웅축성 가스 중 적어도 일부는 비응축성 가스에 포함된 유기 부산물 (특히 초산)을 회수하는 공정으로 공급될 수 있고, 그 나머지는 폐가스 소각로로 공급되어 폐기될 수 있다. 즉, 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 비웅축성 가스를 흡수 용제와 접촉시켜, 상기 비웅축성 가스에 포함된 초산을 회수하는 공정이 수행될 수 있다. 상기 비웅축성 가스를 흡수 용제와 접촉시키는 공정은 초산 흡수탑 (150)에서 수행될 수 있다. 비제한적인 예로, 초산 흡수탑 (150)의 상부로는 초산을 흡수하기 위한 흡수 용제 (공정수)가 공급되고, 초산 흡수탑 (150)의 하부로는 초산을 함유한 수용액이 배출될 수 있다. 그리고, 상기 초산 함유 수용액은 (메트)아크릴산 흡수탑 (100)의 상부로 공급되어 흡수 용제로써 사용될 수 있다. 또한, 상기 초산이 ' 탈기된 비웅축성 가스는 (메트)아크릴산의 합성반웅 공정으로 순환되어 재사용될 수 있다. 이때, 초산의 효과적인 흡수를 위하여, 초산 흡수탑 (150)은 1 내지 1 .5 bar또는 1 내지 1.3 bar의 내부 압력, 및 50 내지 100 ° C 또는 50 내지 80 ° C의 내부 온도 하에서 운전될 수 있다. 아 밖에도 초산 흡수탑 (150)의 구체적인 운전 조건은 대한민국 공개특허 제 2009-0041355호에 개시된 내용에 따를 수 있다.

(추출공정)

한편, (메트)아크릴산 수용액을 추출 컬럼에서 추출 용매와 접촉시켜 (메트)아크릴산 추출액과 그 추잔액을 얻는 추출 공정이 수행된다. 이때, 상기 (메트)아크릴산 수용액은 전술한 흡수 공정을 통해 준비된 것일 수 있다.

상기 추출 공정은 (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200)에서 수행될 수 있다. 상기 추출 컬럼 (200)에 공급된 (메트)아크릴산 수용액은 추출 용매와 접촉하여, 상당량의 (메트)아크릴산이 용해된 추출액 (extract solution)과 (메트)아크릴산의 상당량을 잃은 추잔액 (raffinate solution)으로 각각 배출된다. 이때, 상대적으로 가벼운 상인 상기 추출액은 추출 컬럼 (200)의 상부 배출구를 통해 수득되고, 상대적으로 무거운 상인 상기 추잔액은 추출 컬럼의 하부 배출구를 통해 수득된다. 상기 추잔액은, 추출 컬럼 (200)으로부터 배출되기 전에, 추출 컬럼의 하부 정치 구간에 일정 수준의 양이 정치된 상태로 존재하며, 그 중 일부가 추출 컬럼의 하부 배출구로 배출된다.

이와 같이, 추출 컬럼 (200)에서 (메트)아ᅳ크릴산 수용액을 추출 용매와 접촉시키는 방법 (즉, 증류에 비해 에너지 사용량이 적은 추출)을 통해, 상기 (메트)아크릴산 수용액에 포함된 대부분의 물이 제거될 수 있다. 그에 따라 후속 공정인 증류 공정의 처리 부담을 낮출 수 있어, 전체 공정의 에너지 효율이 향상될 수 있다. 나아가, 증류 공정의 처리 부담을 낮춤으로써, 증류 시 발생할 수 있는 (메트)아크릴산와 중합 반응이 최소화될 수 있어, 보다 향상된 (메트)아크릴산의 회수 효율이 확보될 수 있다.

한편, 상기 추출 공정에서, 추출 컬럼 (200)의 하부 정치 구간에는 일정량의 추잔액이 정치되어 유기상 (organic phase)과 수상 (aqueous phase)으로 상분리된 상태로 존재한다. 그리고, 상기 추출에 의한 추잔액의 생성량과 추출 컬럼의 하부를 통한 추잔액의 배출량이 실질적으로 동일하게 유지됨으로써, 추출 컬럼 (200)의 하부에 정치된 추잔액의 양과 상기 유기상 및 수상의 계면이 일정 수준으로 유지된다.

그런데, 추출 컬럼의 운전이 계속됨에 따라, 추출 컬럼의 하부에 정치된 추잔액에 의한 유기상과 수상의 계면에는 스컴 (scum)이 축적된다. 상기 스컴은 추출 컬럼 하부의 추잔액 정치 구간에 형성된 유기상과 수상의 계면에 층을 이루어 축적되고, 운전 시간이 경과할수록 축적된 스컴의 두께는 상기 계면으로부터 각각 유기상의 방향과 수상의 방향으로 증가하게 된다. 그런데, 상기 스컴은 각종 장치를 오염시킬 뿐만 아니라, 특히 추출 컬럼에 축적되어 (메트)아크릴산의 회수 효율을 저하시키는 요인으로 작용하기 때문에, 안정적인 공정 운용을 위하여 제거되는 것이 바람직하다. 상기 스컴의 제거와 관련하여, 본 발명자들은 상기 추출 컬럼 (200)의 하부로 배출되는 추잔액을 필터링하여 스컴을 제거하고, 그 여액을 흡수 공정의 흡수 용제로 사용하는 방법을 제안한 바 있다. 그런데, 이전에 제안된 방법의 경우, 상기 유기상과 수상의 계면에 축적된 스컴 중 상기 수상에 접하는 부분의 스컴은 제거될 수 있지만, 상기 유기상에 접하는 부분의 스컴은 제거되지 못하고 추출 컬럼의 내부에 잔존하게 된다. 이로 인해, 이전에 제안된 방법의 경우 운전 시간이 경과할수록 추출 컬럼의 내부에 스컴이 축적되어, 종국적으로 추출 컬럼의 셧다운이 불가피한 문제점이 있다.

그런데, 본 발명의 일 구현 예에 따른 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법은, 상기 추출 공정에서, 상기 추출 컬럼 (200)의 하부 정치 구간에 형성된 유기상과 수상의 계면에 축적되는 스컴이 함유된 추잔액을 상기 하부 정치 구간 중 어느 한 지점에 구비된 측류 (side stream)를 통해 배출시켜 여과하고, 그 여액을 상기 하부 정치 구간 중 다른 어느 한 지점에 구비된 측류를 통해 다시 유입시키는 방식 (사이드 필터링)에 따른다.

즉, 도 1 또는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 사이드 필터링은 상기 유기상과 수상의 계면에 축적되는 스컴이 함유된 추잔액을 펌프를 이용하여 상기 추출 컬럼 (200)의 하부 정치 구간 중 어느 한 지점에 구비된 측류

(예를 들어, 스컴 배출 포트)로 배출시키고, 사이드 필터링 시스템 (220)을 통해 여과하여 추잔액으로부터 스컴을 제거한 후, 그 여액을 상기 추출 컬럼 (200)의 하부 정치 구간 중 다른 어느 한 지점에 구비된 측류를 통해 다시 추출 컬럼의 하부 정치 구간으로 유입시키는 방식이다. 그에 따라, 상기 사이드 필터링은, 이전의 하부 필터링만으로는 제거하기 어려웠던, 상기 계면에서 유기상에 접하여 축적되는 스컴까지 보다 효과적으로 제거할 수 있다.

이러한 사이드 필터링은 추출 컬럼 (200)의 하부에 정치된 추잔액의 일부 (특히, 상기 유기상과 수상의 계면을 포함하는 일정량의 추잔액)를 추출 컬럼 (200)의 하부 정치 구간에 구비된 측류를 통해 회수하여 여과하는 방식이다. 따라서 , 상기 사이드 필터링이 보다 높은 효율로 수행될 수 있도록 하기 위하여, 상기 추잔액의 상 분리에 의한 유기상과 수상의 계면은 일정 수준으로 유지되도록 운전되는 것이 유리하다. 바람직하게는, 상기 추출 공정은 상기 추잔액의 상 분리에 의한 유기상과 수상의 계면이 상기 추출 컬럼의 하부 정치 구간 증 어느 한 지점에 구비된 측류의 위치에 형성되도록 수행될 수 있다. 여기서, 상기 계면의 형성 위치는 추출에 의한 추잔액의 생성량과 추출 컬럼 (200)의 하부 배출구를 통한 추잔액의 배출량의 조절을 통해 조절될 수 있다.

그리고, 상기 추출 컬럼의 측류를 통한 스컴이 함유된 추잔액의 배출과 이의 여과는 연속적 또는 불연 5속적으로 수행될 수 았다. 즉, 상기 사이드 필터링은 상기 추출 공정의 전반에 걸쳐 연속적으로 수행되거나, 또는 상기 계면에 축적되는 스컴의 양에 따라 불연속적으로 수행될 수도 있다.

한편, 스컴은 점도가 높아 서로 엉겨붙는 성질이 있기 때문에, 추출 컬럼 (200)의 측류를 통한 배출 유속이 낮을 경우 스컴이 원활하게 배출되지 못할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명자들의 연구 결과에 따르면, 추출 컬럼 (200)의 측류를 통한 스컴의 배출 효율은 추출 컬럼 (200)과 사이드 필터링 시스템 (250)을 연결하는 포트 (port)의 위치에 따라 달라질 수 있다. 즉, 추출 컬럼 (200)의 측류를 통한 스컴이 함유된 추잔액의 배출 방향과, 상기 사이드 필터링 후 추출 컬럼 (200)의 측류를 통한 여액의 유입 방향에 따라, 스컴의 제거 효율이 달라질 수 있다.

일 구현 예에 " 따르면, 도 3의 (a)와 같이, 추출 컬럼 (200)의 측류를 통한 스컴의 배출 방향 ('Filter In')과 추출 컬럼 (200)에 대한 여액의 유입 방향 ('Filter Out')이 같을 경우, 유체역학적 원리에 의해 여액 유입 포트 (229) 부근에 스컴이 적체되어 스컴 배출 포트 (221 )를 통한 스컴의 배출 효율이 상대적으로 떨어질 수 있다. 그에 비하여, 도 3의 (b)와 같이, 추출 컬럼 (200)의 측류를 통한 스컴의 배출 방향 ('Filter In')과 추출 컬럼 (200)에 대한 여액의 유입 방향 ('Filter Out')이 서로 반대를 향하는 경우, 여액 유입 포트 (229)를 통한 여액의 흐름으로 인해 스컴이 보다 원활하게 배출될 수 있다. 바꾸어 말하면, 도 3 (a)의 오른쪽 그림과- 같이, 추출 컬럼 (200)에 형성된 스컴 배출 포트 (221 )와 여액 유입 포트 (229)가 이루는 각도가 180도인 경우에 비하여, 상기 각도가 180도 미만, 또는 135도 미만, 또는 90도 미만, 또는 45도 미만, 또는 도 3 (b)의 오른쪽 그림과 같이 0도인 경우가 스컴의 원활한 배출에 유리할 수 있다.

여기서, 상기 스컴 배출 포트 (221 )를 통한 배출물과 여액 유입 포트 (229)를 통한 유입물에는 유기상과 수상이 포함될 수 있다는 점과, 추출 컬럼의 하부 정치 구간에서의 유기상과 수상의 원활한 상분리를 감안하여, 추출 컬럼의 하부 정치 구간에서 상기 여액 유입 포트 (229)는 스컴 배출 포트 (221 ) 보다 높은 곳에 위치하는 것이 유리하다.

한편 상기 사이드 필터링은 추출 컬럼 (200)의 측류를 통해 배출된 추잔액으로부터 스컴이 충분히 제거될 수 있는 정도의 필터를 이용하여 수행될 수 있으며, 그 방법 또는 필터의 구성은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 일 구현 예에 따르면, 상기 사이드 필터링은 평균 직경 50 μπι 이하, 또는 0.1 내지 30 m, 또는 0.5 내지 20 μ(η, 또는 0.5 내지 10 |jm의 기공을 갖는 필터를 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 상기 스컴의 층분한 제거를 위하여, 상기 사이드 필터링에 이용되는 필터는 평균 직경 50 Mm 이하의 기공을 갖는 것이 유리하다. 다만, 필터링 효율과 공정 흐름 등을 감안하여, 상기 필터는 평균 직경 0.1 pm 이상의 기공을 갖는 것이 유리하다.

그리고, 상기 사이드 필터링에 이용되는 필터는 추출 용매와

(메트)아크릴산에 대한 내성을 갖는 소재인 것이 바람직하며, 비제한 적인 예로, 면 (cotton), SUS(steel use stainless) 등의 금속 소재일 수 있다.

상기 사이드 필터링과 별도로, 상기 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법은 도 4 및 도 5와 같이, 도 1 및 도 2에 따른 각각의 구현 예에서 추출 컬럼 (200)의 하부 배출구를 통해 수득된 추잔액을 여과하는 단계 (하부 필터링)를 추가로 포함하여 수행될 수 있다.

전술한 사이드 필터링이 도입됨에 따라, 추출 컬럼 (200)의 하부 배출구로 수득되는 추잔액에는 실질적으로 스컴이 존재하지 않을 수 있다. 다만, 일부 포함되어 있을 수 있는 스컴을 보다 완벽하게 제거하기 위하여, 필요에 따라 상기 하부 필터링이 추가로 수행될 수 있다. 여기서 스컴이 '실질적으로 존재하지 않는다 '는 것은, 추출 컬럼 (200)의 하부 배출구로 수득되는 추잔액에 포함된 스컴의 양이 상기 유기상과 수상의 계면에 축적되는 스컴의 5 중량 0 / 0 이하, 또는 3 중량 0 /。 이하, 또는 1 중량 0 /。 이하, 또는 0.1 중량 % 이하로서, 공정 운용의 안정성에 미치는 스컴의 영향이 미미한 상태를 의미한다.

상기 하부 필터링은 추출 컬럼 (200)의 하부 배출구를 통해 수득되는 추잔액에 포함된 스컴이 층분히 제거될 수 있는 정도의 필터를 이용하여 수행될 수 있으며, 그 방법 또는 필터의 구성은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 일 구현 예에 따르면, 상기 하부 필터링은 평균 직경 10 μ η ι 이하, 또는 0.1 내지 10 μιη, 또는 0.5 내지 10 μπι의 기공을 갖는 필터를 이용하여 수행될 수 있다. 그리고, 추출 컬럼 (200)의 하부 배출구를 통해 수득되는 추잔액에는 추출 용매가 실질적으로 존재하지 않으므로, 상기 하부 필터링에 이용되는 필터는 (메트)아크릴산에 대한 내성을 갖는 소재인 것이 바람직하며, 비제한 적인 예로, 폴리프로필렌 등의 고분자, 면 (cotton), SUS(steel use stainless) 등의 금속 소재일 수 있다.

그리고, 상기 하부 필터링을 통해 수득된 여액은 상기 흡수 공정으로 순환되어 (메트)아크릴산의 흡수 용제로써 사용될 수 있다.

그리고, 상기 사이드 필터링 시스템 (220)과 하부 필터링 시스템 (250)은 각각 상기 조건을 만족하는 하나 이상의 필터를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 서로 다른 평균 직경의 기공을 갖는 둘 이상의 필터가 시리즈로 연결되어 있는 구조를 가질 수 있다.

한편, 추출 컬럼 (200)에 공급되는 추출 용매는 (메트)아크릴산에 대한 가용성과 소수성을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 그리고, 후속 공정인 증류 공정에서 요구되는 용매의 종류와 그 물성을 감안하여, 상기 추출 용매는 (메트)아크릴산 보다 낮은 끓는 점을 갖는 것이 바람직하다. 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 추출 용매는 120 °C 이하, 또는 10 내지 120 X, 또는 50 내지 120 °C의 끓는 점을 갖는 소수성 용매인 것이 공정 운용상 유리할 수 있다.

구체적으로, 상기 추출 용매는 벤젠 (benzene), 를루엔 (toluene), 자일렌 (xylene), n-헵탄 (n-heptane), 사이클로헵탄 (cycloheptane), 사이클로헵텐 (cydoheptene), 1-헵텐 (1-heptene), 에틸 -벤젠 (ethyl-benzene), 메틸-사이클로핵산 (methyl-cyclohexane), n-부틸 아세테이트 (π-butyl acetate), 이소부틸 아세테이트 (isobutyl acetate), 이소부틸 아크릴레이트 (isobutyl acrylate), n-프로필 아세테이트 (n-propyl acetate), 이소프로필 아세테이트 (isopropyl acetate), 메틸 이소부틸 케톤 (methyl isobutyl ketone), 2-메틸 -1 -헵텐 (2-methyM -heptene), 6-메틸 -1 -헵텐 (6-methyM -heptene),

4-메틸 -1-헵텐 (4-methyl-1-heptene), 2-에틸 -1-핵센 (2-ethyl-1-hexene), 에틸사이클로펜탄 (ethylcyclopentane), 2-메틸 -1 -핵센 (2-methy l -hexene), 2,3-디메틸펜탄 (2,3-dimethylpentane), 5-메틸 -1 -핵센 (5-methyl-1 -hexene) 및 이소프로필-부틸-에테르 (isoprapyl-butyl-ether)로 이루어진 군에서 선택되는

1종 이상의 용매일 수 있다.

그리고, 상기 추출 용매의 공급량은, 추출 컬럼 (200)에 공급되는 ' (메트)아크릴산 수용액에 대한 추출 용매 중량비가 1 :1 내지 1 :2, 또는 1 :1.0 내지 1 :1.8, 또는 1 :1.1 내지 1 :1.5, 또는 1 :1.1 내지 1 :1.3인 범위에서 조절될 수 있다. 즉, 적절한 추출 효율의 확보를 위하여, 상기 추출 용매는 상기 추출 컬럼 (200)으로 공급되는 (메트)아크릴산 수용액에 대하여 1 :1 이상의 중량비로 유지되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 추출 용매의 중량비가 1 :2 를초과하는 경우에도 추출 효율은 좋아질 수 있지만, 후속 공정인 증류 컬럼 (300)에서 (메트)아크릴산의 손실량이 증가할 수 있으며, 이를 막기 위한 공비 용매의 환류 흐름이 과도하게 높아질 수 있어 바람직하지 않다.

그리고, 발명의 일 구현 예에 따르면, 추출 컬럼 (200)으로 공급되는 (메트)아크릴산 수용액의 온도는 10 내지 70 °C인 것이 추출 효율의 향상 측면에서 유리하다.

상기 추출 공정에서 추출 컬럼 (200)으로는 액-액 접촉 방식에 따른 통상의 추출 컬럼이 특별한 제한 없이 이용될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 추출 컬럼 (200)은 Karr type의 왕복 플레이트 컬럼 (Karr type reciprocating plate column), 회전-원판형 컬럼 (rotary-disk contactor), Scheibel 컬럼, Kuhni 컬럼, 분무 추출 컬럼 (spray extraction column), 충진 추출 컬럼 (packed extraction column), 필스 충진 컬럼 (pulsed packed column) 등일 수 있다. 이와 같은 추출 공정을 통해, 추출 컬럼 (200)의 상부로는 (메트)아크릴산 추출액이 배출되고, 배출된 추출액은 이송 라인 (203)을 통해 증류 컬럼 (300)으로 공급된다. 그리고, 추출 컬럼 (200)의 하부로는 추잔액이 배출되고, 배출된 추잔액은 필요에 따라 하부 필터링 시스템 (250)에서 여과된 후 이송 라인 (201 )을 통해 (메트)아크릴산 흡수탑 (100)으로 재순환될 수 있다.

이때, 상기 추출액에는 목적 화합물인 (메트)아크릴산 이외에, 추출 용매, 물 및 유기 부산물이 포함되어 있을 수 있다. 비제한적인 예로, 안정적인 운전이 수행된 정상 상태에서, 상기 추출액에는 (메트)아크릴산 30 내지 40 중량 0 / 0 , 추출 용매 55 내지 65 중량 0 / 0 , 물 1 내지 5 중량 0 / 0 , 및 잔량의 유기 부산물이 포함될 수 있다. 즉, 상기 추출 공정을 통해 (메트)아크릴산 수용액에 포함되어 있는 대부분의 물 (예를 들어 상기 수용액에 포함된 물의 ' 85 중량 0 / 0 이상)은 추잔액으로 회수될 수 있다. 이처럼 추출 컬럼 (200)에서 대부분의 물이 회수됨에 따라, 증류 컬럼 (300)의 증류 부담을 줄여 에너지 소비량을 낮출 수 있다. 그리고, 이를 통해 증류 조건이 완화될 수 있어, 증류 공정에서 (메트)아크릴산의 중합 반웅이 최소화될 수 있는 등 운전 안정성의 확보와 (메트)아크릴산의 회수 효율 향상이 가능하다.

그리고, 추출 컬럼 (200)의 하부 배출구를 통해 수득되는 추잔액에는 추출되지 못한 (메트)아크릴산이 일부 포함되어 있올 수 있다. 다만, 전술한 구현 예의 방법에 따를 경우, 상기 추잔액에는 농도 5 중량 0 / 0 이하, 또는 0.5 내지 5 중량 %, 또는 1 내지 3 증량 0 /。의 (메트)아크릴산이 포함되어 있을 수 있어, 상기 흡수 공정과 추출 공정에서의 (메트)아크릴산의 손실이 최소화될 수 있다.

(증류공정)

한편, 상기 (메트)아크릴산 추출액을 포함하는 피드 (feed)를 증류하여 (메트)아크릴산을 얻는 증류 공정이 수행된다.

발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 피드는 전술한 추출 공정으로부터 공급되는 (메트)아크릴산 추출액일 수 있다. 이 경우, 상기 피드는, 도 1과 같이, (메트)아크릴산 추출액 이송 라인 (203)을 통해 증류 컬럼 (300)으로 공급된다.

또한, 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 피드는 전술한 흡수 공정으로부터 공급되는 (메트)아크릴산 수용액과 전술한 추출 공정으로부터 공급되는 (메트)아크릴산 추출액의 흔합물일 수 있다. 이 경우, 상기 피드는, 도 2와 같이, (메트)아크릴산 수용액 이송 라인 (103)과 (메트)아크릴산 추출액 이송 라인 (203)을 통해 증류 컬럼 (300)으로 동시에 공급될 수 있다.

이때, 효율적인 증류가 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 상기 피드가 공급되는 피드 포인트는 증류 컬럼 (300)의 중앙부인 것이 유리하며, 바람직하게는, 증류 컬럼 (300)의 최상단으로부터 전체 단의 40 내지 60%에 해당하는 어느 한 지점일 수 있다.

증류 컬럼 (300)으로 공급된 피드는, 증류 컬럼 (300)의 상부로 도입된 공비 용매와 접촉하게 되고, 적정 온도로 가열되면서 증발과 웅축에 의한 증류가 이루어진다.

이때, 상기 피드에 포함된 (메트)아크릴산을 그 나머지 성분들 (예를 들어, 물, 초산, 추출 용매 등)로부터 효율적으로 분리하기 위하여, 상기 증류는 공비 증류 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.

상기 공비 증류 방식에 적용되는 용매는 물 및 초산과 공비를 이를 수 있고, (메트)아크릴산과는 공비를 이루지 않는 소수성 공비 용매인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 소수성 공비 용매는 (메트)아크릴산 보다 낮은 끓는 점 (예를 들어 120 °C 이하, 또는 10 내지 120 0 C, 또는 50 내지 120 의 끓는 점 )을 갖는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 소수성 공비 용매는 벤젠 (benzene), 를루엔 (toluene), 자일렌 (xylene), n-헵탄 (n-heptane), 사이클로헵탄 (cycloheptane), 사이클로헵텐 (cycloheptene), 1 -헵텐 (1-heptene), 에틸 -벤젠 (ethyl-benzene), 메틸-사이클로핵산 (methyl-cyck)hexane), n-부틸 아세테이트 (n-butyl acetate), 이소부틸 아세테이트 (isobutyl acetate), 이소부틸 아크릴레이트 (isobutyl acrylate), π-프로필 아세테이트 (n-prapyl acetate), 이소프로필 아세테이트 (isopropyl acetate), 메틸 이소부틸 케톤 (methyl isobutyl ketone), 2-메틸 -1 -헵텐 (2-methyl-1 -heptene), 6-메틸 -1 -헵텐 (6-methyl-1 -heptene), 4-메틸 -1 -헵텐 (4-methyl-1 -heptene), 2-에틸 -1 -핵센 (2-ethyl-1 -hexene), 에틸사이클로펜탄 (ethylcyclopentane), 2-메틸 -1 -핵센 (2-methyl-1 -hexene), 2,3-디메틸펜탄 (2,3-dimethylpentane), 5-메틸 -1 -핵센 (5-methyl-1 -hexene) 및 이소프로필-부틸-에테르 (isoprapyl-butyl-ether)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 용매일 수 있다.

특히, 도 1 및 도 2와 같이 추출 공정이 도입되는 경우, 연속 공정에 따른 생산 효율 등을 감안하여, 상기 소수성 공비 용매는 상기 추출 공정의 추출 용매와 동일한 것이 바람직하다. 이와 같이 추출 공정과 증류 공정에 같은 종류의 용매가 사용될 경우, 증류 컬럼 (300)에서 증류되어 상 분리조 (350)를 통해 회수된 용매의 적어도 일부는 (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200)으로 공급되어 추출 용매로 재사용될 수 있다.

이와 같은 증류 공정을 통해, 상기 피드 중 (메트)아크릴산을 제외한 나머지 성분들은 공비 용매와 함께 증류 컬럼 (300)의 상부로 배출되고, (메트)아크릴산은 증류 컬럼 (300)의 하부로 배출된다.

이때 증류 컬럼 (300)의 상부 배출액은 상 분리조 (350)에 공급되어 소정의 처리 후 재사용될 수 있다. 여기서, 상 분리조 (350)는 서로 섞이지 않는 액상을 중력 또는 원심력 등에 의해 분리하는 장치로서, 상대적으로 가벼운 액체 (예를 들어, 유기상)는 상 분리조 (350)의 상부로, 상대적으로 무거운 액체 (예를 들어, 수상)는 상 분리조 ( 35 0)의 하부로 회수될 수 있다. 일 예로, 증류 컬럼 (300)의 상부 배출액은 상 분리조 (350)에서 공비 용매를 포함하는 유기상과 물을 포함하는 수상으로 분리될 수 있다. 그리고, 전술한 추출 공정에서 추잔액의 여과을 통해 수득된 여액은 여액 이송 라인 (253)을 통해 상 분리조 (350)에 공급되어 증류 컬럼 (300)의 상부 배출액과 함께 상 분리 처리될 수 있다. 여기서, 분리된 유기상은 증류 컬럼 (300)의 상단부로 공급되어 공비 용매로써 사용될 수 있다. 그리고, 필요에 따라, 상기 유기상의 적어도 일부는 추출 컬럼 (200)으로 공급되어 추출 용매로써 사용될 수 있다. 그리고, 상 분리조 (350)에서 ' 분리된 수상의 적어도 일부는 (메트)아크릴산 흡수탑 (100)으로 공급되어 흡수 용제로써 사용될 수 있고, 일부는 폐수로 처리될 수 있다. 그리고, 상기 수상에는 초산이 일부 포함되어 있을 수 있는데, 상기 수상에 포함된 초산의 농도는 공비 용매의 종류 및 환류비 등에 따라 달라질 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 수상에 포함되는 초산의 농도는 1 내지 50 중량 %, 또는 2 내지 40 증량 0 / 0 , 또는 3 내지 30 중량 0 / 0 일 수 있다.

한편, 상기 (메트)아크릴산 수용액은 (메트)아크릴산 흡수탑 (100), 추출 컬럼 (200) 및 증류 컬럼 (300) 등을 거치면세 상기 수용액에 포함된 (메트)아크릴산의 적어도 일부가 이량체 또는 을리고머를 형성할 수 있다. 이와 같은 (메트)아크릴산의 중합을 최소화하기 위하여, 증류 컬럼 (300)에는 통상적인 중합 방지제가 첨가될 수 있다.

그리고, 증류 컬럼 (300)의 하부 배출액에는 (메트)아크릴산 이외에 (메트)아크릴산의 중합체와 같은 고비점 부산물, 중합 방지제 등이 포함되어 았을 수 있다. 따라서, 필요에 따라, 증류 컬럼 (300)의 하부 배출액을 고비점 부산물 분리탑 (400)에 공급하여 상기 하부 배출액에 포함된 고비점 부산물을 분리하는 단계가 추가로 수행될 수 있다. 그리고, 상기 과정을 통해 회수된 크루드 (메트)아크릴산 (CAA)은 추가적인 결정화 공정을 거쳐 보다 높은 순도의 (메트)아크릴산 (HPAA)으로 수득될 수 있다. 이때, 상기 고비점 부산물 분리 공정과 결정화 공정 등은 통상적인 조건 하에서 수행될 수 있으므로, 공정 조건 등은 구체적으로 한정하지 않는다.

한편, 이와 같은 (메트)아크릴산의 회수 방법에서, 전술한 각 단계들은 유기적이고 연속적으로 수행될 수 있다. 그리고, 전술한 단계들 이외에 각 단계의 이전 또는 이후 또는 동시에 통상적으로 수행될 수 있는 공정들이 더욱 포함되어 운용될 수 있다.

II. (메트ᅵ아크릴산의 연속회수 장치

한편, 본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이,

(메트)아크릴산의 합성반웅에 의해 생성된 (메트)아크릴산, 유기 부산물 및 수증기를 포함하는 흔합 가스가 공급되는 흔합 가스 유입구와, 상기 흔합 가스와 물을 포함한 흡수 용제의 접촉에 의해 수득되는 수용액이 배출되는 (메트)아크릴산 수용액 배출구가 구비된 (메트)아크릴산 흡수탑 (100); 상기 흡수탑 (100)의 (메트)아크릴산 수용액 배출구와 수용액 이송 라인 (102)을 통해 연결된 (메트)아크릴산 수용액 유입구, 유입된 (메트)아크릴산 수용액과 추출 용매의 접촉에 의해 수득되는 (메트)아크릴산 추출액이 배출되는 추출액 배출구, 상기 (메트)아크릴산 수용액과 추출 용매의 접촉에 의해 수득된 추잔액이 정치되는 하부 정치 구간, 상기 하부 정치 구간을 거친 추잔액이 배출되는 추잔액 배출구, 상기 하부 정치 구간 증 어느 한 지점에 구비된 측류 (side stream)를 통해 스컴 (scum)이 함유된 추잔액의 적어도 일부가 배출되는 스컴 배출 포트, 및 상기 스컴 배출 포트에서 배출된 추잔액의 여과를 통해 수득되는 여액이 상기 하부 정치 구간 중 다른 어느 한 지점에 구비된 측류를 통해 유입되도록 형성된 여액 유입 포트가 구비된 (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200);

상기 추출 컬럼 (200)의 스컴 배출 포트와 연결되어 스컴이 함유된 추잔액이 유입되는 추잔액 유입구, 유입된 추잔액을 여과하는 필터, 상기 여과에 의해 추잔액으로부터 분리된 스컴이 배출되는 스컴 배출구, 및 상기 여과에 의한 여액이 상기 추출 컬럼의 여액 유입 포트에 공급되도록 연결된 여액 배출구가 구비된 사이드 필터링 시스템 (220); 및

상기 추출 컬럼 (200)의 추출액 배출구와 추출액 이송 라인 (203)을 통해 연결된 추출액 유입구 및 유입된 추출액을 함유한 피드 (feed)의 증류에 의해 수득되는 (메트)아크릴산이 배출되는 (메트)아크릴산 배출구가 구비된 증류 컬럼 (300)

을 포함하는 (메트)아크릴산의 연속 회수 장치가 제공된다.

그리고, 본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 증류 컬럼 (300)에는, 상기 흡수탑 (100)의 (메트)아크릴산 수용액 배출구와 수용액 이송 라인 (103)을 통해 연결된 (메트)아크릴산 수용액 유입구, 상기 추출 컬럼 (200)의 추출액 배출구와 추출액 이송 라인 (203)을 통해 연결된 추출액 유입구, 및 유입된 (메트)아크릴산 수용액과 추출액을 함유한 피드 (feed)의 증류에 의해 수득되는 (메트)아크릴산이 배출되는 (메트)아크릴산 배출구가 구비되어 있고;

상기 흡수탑 (100)으로부터 배출되는 (메트)아크릴산 수용액의 일부는 수용액 이송 라인 (102)을 통해 상기 추출 컬럼 (200)의 (메트)아크릴산 수용액 유입구로 공급되고, 상기 흡수탑 (100)으로부터 배출되는 (메트)아크릴산 수용액의 나머지는 수용액 이송 라인 (103)을 통해 상기 증류 컬럼 (300)의 (메트)아크릴산 수용액 유입구로 공급되도록 운전되는, (메트)아크릴산의 연속 회수 장치가 제공된다.

상기 구현 예들에 따른 (메트)아크릴산의 연속 회수 장치는 각각 전술한 (메트)아크릴산의 연속 회수 방법에 따라 작동될 수 있다.

특히, 상기 추출 컬럼 (200)에 구비된 스컴 배출 포트와 여액 유입 포트는, 상기 측류를 통한 상기 추잔액의 배출 방향과 상기 여액의 유입 방향이 서로 반대를 향하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 도 3 (a)의 오른쪽 그림과 같이, 추출 컬럼 (200)에 형성된 스컴 배출 포트 (221 )와 여액 유입 포트 (229)가 이루는 각도가 180도인 경우에 비하여, 상기 각도가 180도 미만, 또는 135도 미만, 또는 90도 미만, 또는 45도 미만, 또는 도 3 (b)의 오른쪽 그림과 같이 0도인 경우가 스컴의 원활한 배출에 유리할 수 있다.

여기서, 상기 스컴 배출 포트 (221 )를 통한 배출물과 여액 유입 포트 (229)를 통한 유입물에는 유기상과 수상이 포함될 수 있다는 점과, 추출 컬럼의 하부 정치 구간에서의 유기상과 수상의 원활한 상분리를 감안하여, 추출 컬럼의 하부 정치 구간에서 상기 여액 유입 포트 (229)는 스컴 배출 포트 (221 ) 보다 높은 곳에 위치하는 것이 유리하다.

그리고, 상기 사이드 필터링 시스템 (220)에는, 추출 컬럼 (200)의 측류를 통해 배출된 추잔액으로부터 스컴이 충분히 제거될 수 있도록 하기 위하여 평균 직경 50 μπι 이하, 또는 0.1 내지 30 μηι, 또는 0.5 내지 20 μηι, 또는 0.5 내지 10 μπΊ의 기공을 갖는 필터가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 사이드 필터링 시스템 (220)에 구비된 필터는 추출 용매와 (메트)아크릴산에 대한 내성을 갖는 소재인 것이 바람직하며, 비제한 적인 예로, 면 (cotton), SUS(steel use stainless) 등의 금속 소재일 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5와 같이, 도 1 및 도 2에 따른 각 구현 예의 장치에는, 상기 추출 컬럼 (200)의 추잔액 배출구와 연결되어 상기 추잔액이 유입되는 추잔액 유입구, 유입된 추잔액을 여과하는 필터, 및 상기 여과에 의한 여액이 배출되는 여액 배출구가 구비된 하부 필터링 시스템 (250)이 더욱 구비되어 있을 수 있다. 상기 하부 필터링 시스템 (250)에는, 평균 직경 10 μηι 이하, 또는 0.1 내지 10 |jm, 또는 0.5 내지 10 μηι의 기공을 갖는 필터가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 추출 컬럼 (200)의 하부 배출구를 통해 수득되는 추잔액에는 추출 용매가 실질적으로 존재하지 않으므로, 상기 하부 필터링 시스템 (250)에 구비된 필터는 (메트)아크릴산에 대한 내성을 갖는 소재인 것이 바람직하며, 비제한 적인 예로, 폴리프로필렌 등의 고분자, 면 (cotton), SUS(steel use stainless) 등의 금속 소재일 수 있다. 한편, (메트)아크릴산 흡수탑 (100)은 (메트)아크릴산 함유 흔합 가스 (1 )와 흡수 용제의 접촉 효율 향상을 위한 충진탑 (packed tower) 또는 다단식 트레이 탑 (multistage tray tower)일 수 있다. 여기서, 상기 충진탑은 내부에 래성 링 (rashing ring), 폴 링 (pall ring), 새들 (saddle), 거즈 (gauze), 스트럭쳐 패킹 (structured packing) 등의 충진제가 적용된 것일 수 있다.

그리고, (메트)아크릴산 추출 컬럼 (200)으로는 액-액 접촉 방식에 따른 통상의 추출 컬럼이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 추출 컬럼 (200)은 Karr type의 왕복 플레이트 컬럼 (Karr type reciprocating plate column), 회전-원판형 컬럼 (rotary-disk contactor), Scheibel 컬럼, Kuhni 컬럼, 분무 추출 컬럼 (spray extraction column), 층진 추출 컬럼 (packed extraction column), 펄스 층진 컬럼 (pulsed packed column) 등일 수 있다.

그리고, 증류 컬럼 (300)은 내부에 층전제가 포함된 팩 컬럼 또는 다단 컬럼, 바람직하게는 시브 트레이 컬럼 (sieve tray column), 또는 듀얼 플로우 트레이 컬럼 (dual flow tray column) 등일 수 있다.

이 밖에, 초산 흡수탑 (150), (메트)아크릴산 수용액 이송 라인 (102), 추출액 이송 라인 (203), 상 분리조 (350), 고비점 부산물 분리탑 (400) 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 구성을 갖는 것일 수 있다. 이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.

비교예 추출부 총 72 단, 컬럼 내경 32 인치, 컬럼 높이 545 인치인 Scheibel 타입의 추출 컬럼을 준비하였다.

그리고, 상기 추출 컬럼의 피드 투입구로 아크릴산 수용액 (아크릴산 농도 약 65.5 중량 0 /。, 초산 농도 약 2.25 중량 0 /。)을 공급하였고, 상기 추출 컬럼의 추출 용매 투입구로 를루엔 (아크릴산의 농도 약 0.18 중량 0 / 0 )을 공급하였다. 이때, 상기 추출 컬럼에 공급되는 아크릴산 수용액: 를루엔의 중량비가 약 1 : 1.3이 되도록 고정하였다.

그리고, 추잔액이 배출되는 추출 컬럼의 하단에는, 평균 직경 약 20μηι의 기공을 갖는 메탈 메쉬 필터와 평균 직경 약 1 μηι의 기공을 갖는 메탈 메쉬 필터가 직렬로 연결된 하부 필터 시스템이 설치되었고, 이를 이용하여 추출 컬럼의 하부로 배출되는 추잔액에 포함된 스컴이 제거되었다. 이때, 상기 아크릴산 수용액의 투입량은 5.3 ton/h, 를루엔 투입량은 약 6.89 ton/h로 조절되었다. 그리고, 추출 컬럼의 하부에 정치된 추잔액에 의해 형성된 유기상과 수상의 계면이 일정 수준으로 유지될 수 있도록 추잔액의 배출 유량이 약 1.55 ton/h로 유지되었고, 이때 추출액의 배출 유량은 약 10.64 ton/h였다.

상기 추출 컬럼에서 아크릴산의 최대 추출율이 구현될 수 있도록 다공성 플레이트의 최대 기계적 왕복 속도 (rpm; 즉 플러딩 현상이 발생하기 직전의 최대 rpm) 조건 하에서, 추잔액 중의 아크릴산 농도를 분석하였다. 그 결과, 운전 초기에 수상으로 이루어진 추잔액 증의 아크릴산 농도는 약 1.65 중량 0 /。, 를루엔의 농도는 약 820 ppm이었다. 그러나, 추출 컬럼의 운전이 약 24 시간 경과된 후, 추잔액 중의 아크릴산 농도는 약 4.2 중량 0 /。, 를루엔의 농도는 약 6.5 중량 0 /。로 증가하였다. 이는 유기상과 수상의 계면에 축적되는 스컴의 양이 많아지면서 (스컴층의 두께가 두꺼워지면서), 상기 스컴 내에 유기상과 수상이 에멀견 형태로 흔재된 상태에서 추출 컬럼의 하부로 함께 배출되기 때문이었다.

이때, 추출 컬럼의 하부로 배출된 추잔액은 추출 컬럼에 연결돤 상기 하부 필터 시스템을 통과하면서 스컴이 제거되었으나 아크릴산의 농도가 높았고, 높은 를루엔 농도로 인해 아크릴산 흡수 공정의 흡수수로 공급할 수 없었다. 그리고, 추출 컬럼의 운전이 계속됨에 따라, 추출 컬럼의 하부 정치 구간의 유기상과 수상의 계면에서 유기상 쪽 (즉, 추출 컬럼의 internal 방향)으로 스컴이 축적되었다. 이와 같은 스컴의 축적으로 인해 추출 컬럼의 오염이 발생하였으며, 추출 효율도 점차 감소하였고, 결국 추출 컬럼의 운전을 중지하였다. 실시예

추잔액이 배출되는 추출 컬럼의 하단에는, 평균 직경 약 1 μΐΉ의 기공을 갖는 메탈 메쉬 필터가 구비된 하부 필터 시스템이 설치되었다. 그리고, 평균 직경 약 20μηι인 기공을 갖는 메탈 메쉬 필터가 구비된 사이드 필터 시스템이, 도 3의 (b)와 같은 형태로 추출 컬럼의 측류와 연결되도록 설치되었다. 이와 같이, 상기 하부 필터 시스템과 사이드 필터 시스템이 설치된 것을 제외하고, 비교예와 동일한 방법으로 추출 공정이 진행되었다. 이때, 상기 사이드 필터 시스템을 통과하는 추잔액의 유량은 약 1.5 내지 5 ton/h로 조절되었다.

그 결과, 운전 초기에 수상으로 이루어진 추잔액 중의 아크릴산 농도는 약 1.64 중량 0 /。, 를루엔의 농도는 약 620 ppm이었다. 그리고, 추출 컬럼의 운전 시간이 경과하여도 추잔액 중의 아크릴산 및 를루엔의 농도는 상기 초기값으로 유지되었다.

상기 사이드 필터 시스템의 차압은 추출 컬럼의 운전 시간이 경과함에 따라 증가하였으며, 약 2 일 내지 3일 운전 후에 최대 차압 허용치에 도달하여 역세법으로 스컴을 제거한 후 재사용하였다. 그리고, 상기 하부 필터 시스템의 차압은 아주 천천히 증가하였으며, 약 8일 내지 10일 운전 후에 최대 차압 허용치에 도달하여 역세법으로 스컴을 제거한 후 재사용하였다.

이처럼 상기 사이드 필터 시스템을 도입함에 따라 추출 컬럼 내부로의 스컴의 축적을 막을 수 있었으며, 스컴으로 인한 추출 컬럼의 오염 및 추출 효율의 감소 없이 3개월 이상 안정적인 추출 공정의 운용이 가능하였다.