이소프렌의 준비 방법

합성 고무 및 기타 고분자 재료의 핵심 빌딩 블록 인 Isoprene은 석유 화학 및 고분자 산업에서 매우 가치있는 화학 물질입니다. 그것의 준비는 중요한 연구 분야였으며, 다양한 방법이 수년에 걸쳐 개발되었습니다. 이 기사에서는이소프렌의 준비 방법전통과 현대적인 접근 방식을 탐구합니다. 이러한 방법을 이해하는 것은 생산 프로세스를 최적화하고 비용을 절감하려는 산업에 중요합니다.

1.천연 소스로부터의 추출

역사적으로 이소프렌은 이소프렌 단위의 폴리머 인 천연 고무에서 처음 확인되었습니다. Hevea brasiliensis (고무 나무) 와 같은 천연 공급원으로부터 직접 이소프렌을 추출하는 것은 가능하지만, 낮은 수율과 높은 비용으로 인해 대규모 산업 목적으로는 일반적으로 실시되지 않는다. 이 방법은 폴리머 사슬을 개별 이소프렌 단량체로 분해하기 위해 열 및 촉매를 필요로하는 천연 고무의 해중합을 포함합니다.

그러나 수율 측면에서 비효율적 인 방법 임에도 불구하고 지속 가능하고 바이오 기반 화학 물질에 대한 수요 증가로 인해 천연 공급원의 사용이 여전히 중요합니다.

2.석유 기반 화합물의 열 균열

가장 일반적인 것 중 하나이소프렌의 준비 방법석유 기반 화합물, 특히 나프타의 열 균열을 포함합니다. 스팀 크래킹이라고하는이 방법은 부산물로 이소프렌을 포함한 다양한 올레핀을 생산합니다.

이 과정에서 나프타 또는 가스 오일은 고온 (약 800-900 ° C) 에서 증기의 존재 하에서 가열됩니다. 고온은 더 큰 탄화수소를 더 작은 탄화수소로 분해하여 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 및 이소프렌을 포함한 가스의 혼합물을 생성합니다. 이어서, 이소프렌은 증류 기술 및 다른 분리 공정을 사용하여 혼합물로부터 분리된다.

이 방법은 효율성과 원료의 가용성으로 인해 석유 화학 산업에서 널리 사용됩니다. 그러나 화석 연료에 대한 의존성과 높은 에너지 소비는 특히 친환경 생산 기술에 대한 글로벌 추진의 맥락에서 단점으로 간주됩니다.

3.C4 분수 분리

또 다른 널리 사용되는 산업 방법은 석유 또는 천연 가스의 분해 동안 생성 된 탄화수소의 혼합물 인 C4 분획으로부터 이소프렌을 분리하는 것입니다. C4 분획은 전형적으로 부타디엔, 부텐 및 이소프렌을 함유한다. 일련의 증류 및 선택적 추출 공정을 통해 이소프렌을 이러한 분획으로부터 분리할 수 있다.

이 방법은 C4 분획이 여러 산업 공정에서 풍부한 부산물이므로 이소프렌 생산을 위한 비용 효율적인 공급원이기 때문에 유리하다. 촉매 증류의 사용은 분리 효율을 더욱 향상시켜 손실을 최소화하고 수율을 개선시킨다.

4.바이오 매스의 발효

최근 몇 년 동안, 특히 바이오매스의 발효를 통해 이소프렌 생산의 지속가능한 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 바이오 기반 접근 방식은 설탕 또는 기타 바이오 매스 유래 공급 원료를 이소프렌으로 변환하는 유전자 조작 미생물을 포함합니다. 예를 들어, 의 특정 균주대장균또는바실러스대사 경로를 통해 포도당으로부터 이소프렌을 생성하도록 조작될 수 있다.

발효 공정은 전통적인 석유 기반 방법에 대한 환경 친화적 인 대안을 제공합니다. 그들은 온실 가스 배출을 줄이고 재생 불가능한 자원에 대한 의존도를 줄일 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 이러한 프로세스의 효율성과 확장성을 향상시켜 상업적으로 실행 가능하게하는 데 문제가 있습니다.

5.Isopentane의 탈수소

의 또 다른 대안이소프렌의 준비 방법이소펜탄의 촉매 탈수소입니다. 이 공정은 이소프렌을 형성하기 위해 백금과 같은 탈수소화 촉매의 존재하에 이소펜탄으로부터 수소 원자를 제거하는 것을 포함한다. 반응은 전형적으로 탈수소화를 촉진하기 위해 상승된 온도 (500-600 ℃) 에서 일어난다.

이 방법은 비교적 간단한 반응 조건 및 이소펜탄과 같은 쉽게 이용가능한 공급원료를 사용할 수 있는 능력과 같은 특정 이점을 갖는다. 그러나, 촉매 불활성화 및 부반응은 이소프렌의 전체 효율 및 수율을 제한할 수 있으며, 산업적 응용에서 추가적인 최적화를 필요로 한다.

결론

이소프렌의 준비 방법열 분해 및 C4 분획 분리와 같은 전통적인 석유 화학 접근법에서 발효와 같은 새로운 생물 기반 방법에 이르기까지 다양합니다. 석유 화학 방법은 현재 확립 된 공정과 높은 효율성으로 인해 지배적이지만, 더 친환경적이고 지속 가능한 기술에 대한 수요가 증가함에 따라 바이오 매스 발효와 같은 대체 방법에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 각 방법은 비용, 공급 원료 가용성 및 환경 영향과 같은 산업의 특정 요구에 따라 방법의 선택을 만드는 자체 장점과 도전 과제를 가지고 있습니다.