アクリロニトリルの调制方法

アクリロニトリルは、ABS (アクリロニトリルブタジエンスチレン) やSAN (スチレンアクリロニトリル) などの幅広いポリマーやコポリマーの製造に使用される必須モノマーです。 これらの材料に対する需要が増大し続けるにつれて、効率的で費用効果の高い製造方法の必要性も増大する。 この記事では、さまざまなアクリロニトリルの调制方法、最も一般的に使用される工業プロセスに焦点を当てています。 これらの方法を理解することは、製造業者に利益をもたらすだけでなく、アクリロニトリル生産の持続可能性と収益性も向上させます。

1.プロキシレンAmmoxidationプロセス: 支配的な方法

アクリロニトリルの生産のために最も広く採用されている方法はプロピレン窒息プロセス、Sohioプロセスとしても知られています。 この方法は、アンモニア (NH3) および空気の存在下でのプロピレン (C3H6) の触媒酸化を含む。 反応は、高温、典型的には約400〜500 ℃ で、モリブデン酸ビスマスまたは酸化アンチモンのような触媒の存在下で起こる。 反応の主な化学方程式は次のとおりです。

[\ Text {C3H6} + \ text{NH3} + 1.5 \ text{O2} \ rightarrow \ text{C3H3N} + 3 \ text{H2O} ]

このプロセスは非常に効率的であり、アクリロニトリルの収率は典型的には80〜85% に達する。 重要な利点の1つは、プロピレンの価格が比較的低いため、費用対効果です。 さらに、このプロセスは、アセトニトリルやシアン化水素などの副産物を生成し、販売またはさらに処理することができ、全体的な経済的実行可能性を向上させます。

2.アセチレンベースの合成: 歴史的関連性

プロピレン酸化法が出現する前は、アクリロニトリルは主にアセチレンベースのルートで製造されていました。 この方法は、アセチレン (C2H2) とシアン化水素 (HCN) との反応を含み、アクリロニトリルを形成する。 この反応は、銅系触媒の存在下で高温で行われる。 反応方程式は次のとおりです。

[\ Text {C2H2} + \ text{HCN} \ rightarrow \ text{C3H3N} ]

この方法は、アセチレンとシアン化水素の取り扱いに関連するコストと安全性の懸念が高いため、もはや広く使用されていませんが、の歴史の中で重要なマイルストーンのままです。アクリロニトリルの调制方法をご参照ください。 このプロセスはほぼ段階的に廃止されましたが、より新しく、より安全で、より効率的な方法との比較として役立ちます。

3.バイオテクノロジーアプローチ: 未来の展望

環境への懸念の高まりと持続可能な産業慣行への推進により、研究者たちは調査を行ってきました。アクリロニトリルを準備する生物工学的方法をご参照ください。 これらの方法は、操作された微生物を使用して、グルコースまたはグリセロールなどの再生可能原料からアクリロニトリルを生成することを含む。 まだ実験段階にありますが、このプロセスは、従来の石油化学ベースの方法に代わる有望な方法です。

この生物工学的アプローチの一例は、アクリロニトリルを生成するためにEscherichia coli (E. coli) の操作された株を使用することを含む。 微生物は、グルコースを3-ヒドロキシプロピオニトリルに変換する酵素を発現するように遺伝子組み換えされ、次に脱水されてアクリロニトリルを形成します。 現在、収量はアンモクサイドプロセスで達成されるものよりも低くなっていますが、進行中の研究は、これらのシステムを最適化して商業的に実行可能にすることを目的としています。

4.環境と経済に関する考察

それぞれのアクリロニトリルの调制方法環境への影響と経済的実現可能性の両方の観点から、独自の利点と制限があります。 プロピレン酸化プロセスは効率的ですが、依然として化石燃料に大きく依存しており、炭素排出に貢献しています。 しかし、その高い収量と比较的低コストは、それを支配的な制造方法にします。 対照的に、バイオテクノロジーの方法は、より持続可能であるものの、現在、低収量や高生産コストなどの課題に直面しています。

結論

要約すると、アクリロニトリルの调制方法時間の経過とともに大幅に進化してきました。 プロピレンのアンモ酸化プロセスは、その高い効率と費用対効果のために産業標準のままですが、アセチレンベースの合成と新しいバイオテクノロジー方法も、アクリロニトリルを製造するさまざまな方法についての洞察を提供します。 研究が続くにつれて、特にバイオテクノロジーの分野では、アクリロニトリル生産の持続可能性と収益性の両方を高める新しい方法が出現する可能性があります。