에폭시 프로판 준비 방법

에폭시 프로판,프로필렌 옥사이드, 폴리우레탄, 글리콜 및 계면활성제의 제조에 널리 사용되는 중요한 화학 중간체이다. 다재다능 함과 산업적 중요성은 생산 공정을 연구 개발의 중요한 영역으로 만듭니다. 몇 가지가 있습니다에폭시 프로판의 제조 방법효율성, 환경 영향 및 비용이 각각 다릅니다. 이 기사에서는 가장 일반적인 준비 방법을 살펴보고 원칙을 설명하고 장점과 과제를 평가합니다.

1. 클로로히드린 과정

클로로히드린 공정에폭시 프로판을 준비하는 가장 오래되고 가장 전통적인 방법 중 하나입니다. 이 공정에서, 프로필렌은 염소 및 물과 반응하여 프로필렌 클로로히드린을 형성한다. 반응은 전형적으로 조절된 온도 및 압력 조건 하에서 수성 매질 중에서 수행된다. 관련된 주요 단계는 다음과 같습니다.

1 단계: 염소

프로필렌은 염소 가스를 사용하여 염소화되어 중간체로서 프로필렌 클로로히드린을 생성한다. 이 반응은 온화한 조건하에서 수행될 수 있어, 비교적 조절이 용이하다.

2 단계: 탈염소화

제 2 단계에서, 프로필렌 클로로히드린을 수산화칼슘, 수산화나트륨 또는 석회와 같은 염기로 처리하여 염산을 제거하고 에폭시 프로판을 생성한다.

장점과 도전

클로로히드린 공정은 수십 년 동안 사용되어 왔지만 염소 및 염산과 같은 부산물 생산으로 인해 환경 오염 및 부식 문제를 일으킬 수있는 환경에 심각한 문제가 있습니다. 또한, 이 방법은 위험한 화학 물질의 취급을 요구하여 산업 운영의 안전 문제를 제기합니다. 이러한 단점에도 불구하고, 특히 염소가 쉽게 이용 가능한 영역에서 널리 사용되는 방법으로 남아 있다.

2. 과산화수소를 이용한 직접 산화

보다 현대적이고 환경 친화적 인 접근에폭시 프로판 준비는직접 산화 방법, 사용하는과산화수소산화제로. 이 방법은 더 깨끗한 프로세스와 유해한 부산물이 없기 때문에 인기를 얻고 있습니다.

1 단계: 선택적 산화

이 방법에서, 프로필렌은 티타늄 실리카라이트 (TS-1) 와 같은 적합한 촉매의 존재하에 과산화수소를 사용하여 산화된다. 촉매는 바람직하지 않은 부산물을 생성하지 않고 프로필렌의 선택적 에폭시화를 보장한다.

2 단계: 에폭시 프로판 형성

과산화수소는 프로필렌을 직접 산화시켜 단일 단계에서 에폭시 프로판을 형성한다. 반응은 일반적으로 온화한 조건에서 발생하며 유일한 부산물로 물을 생성하여 환경 친화적입니다.

장점과 도전

이 방법은 염소의 사용 및 염소화 부산물의 생산을 피하기 때문에 클로로히드린 공정에 비해 훨씬 더 친환경적인 것으로 간주됩니다. 그러나, 과산화수소 및 촉매 물질의 비용은 더 높을 수 있고, 시간이 지남에 따라 촉매 활성을 유지하는 것은 여전히 어려운 일이다. 그럼에도 불구하고 직접 산화 방법은 지속 가능성과 친환경 공정에 중점을 둔 산업에서 주목을 받고 있습니다.

3. 유기 과산화물을 통한 간접 산화

또 다른 산업 방법은프로필렌의 간접 산화에틸 벤젠 하이드로 퍼옥사이드와 같은 유기 과산화물을 사용합니다. 이 방법은 2 단계 프로세스입니다.

1 단계: 에틸 벤젠의 산화

에틸벤젠은 산화되어 에틸벤젠 하이드로퍼옥사이드를 형성하고, 이어서 프로필렌과 반응하는데 사용된다. 이러한 산화는 몰리브덴계 화합물과 같은 촉매의 존재하에 효율적으로 수행될 수 있다.

2 단계: 산소를 프로필렌으로 이동

제 2 단계에서, 에틸벤젠 하이드로퍼옥사이드는 그의 산소를 프로필렌으로 전달하여, 부산물로서 에폭시 프로판 및 1-페닐레탄올을 형성한다.

장점과 도전

이 방법의 장점은 프로필렌 옥사이드 생산에 대한 높은 선택성에 있다. 그러나, 1-페닐레탄올의 공동 생산은 공정을 복잡하게 할 수 있으며, 추가 분리 및 정제 단계를 필요로 한다. 또한 유기 과산화물은 열 및 압력에 민감하여 취급 및 보관 중에 안전 문제를 일으킬 수 있습니다.

4. 프로필렌의 실버 촉매 산화

실버 촉매 산화프로필렌은 에폭시 프로판의 제조를 위해 개발된 또 다른 방법이다. 이 방법에서, 실버 계 촉매는 산소의 존재하에 프로필렌을 산화시켜 프로필렌 옥사이드를 직접 생성하는데 사용된다.

1 단계: 프로필렌 산화

제어된 조건 하에서, 프로필렌은 상승된 온도에서 실버 촉매 상에서 산화된다. 이 실버 에폭시 프로판의 선택적 형성을 촉진한다.

장점과 도전

이 방법은 아직 개발 중이며 업계에서 덜 일반적으로 사용됩니다. 그것은 에폭시 프로판으로의 더 간단하고 직접적인 경로에 대한 잠재력을 제공하지만, 과산화 및 이산화탄소 및 물과 같은 원치 않는 부산물의 형성을 피하기 위해 산화를 제어하는 데 있습니다. 촉매 성능의 추가 최적화는 이 방법이 상업적으로 실행 가능해지기 전에 요구된다.

결론

에폭시 프로판의 제조 방법각각 고유 한 장점과 도전을 제공하는 다양합니다. 클로로히드린 공정은 잘 확립되어 있지만 환경 및 안전 문제를 제기한다. 과산화수소에 의한 직접 산화와 같은 현대적인 방법은 최소한의 폐기물 발생으로 더 친환경적인 대안을 제공하는 반면, 유기 과산화물을 사용한 간접 산화는 매우 선택적이지만 복잡합니다. 마지막으로, 실버 촉매 산화는 유망한 미래 잠재력을 제시합니다. 산업이보다 지속 가능한 관행으로 이동함에 따라 에폭시 프로판 생산의 지속적인 개선 및 혁신은 경제적 생존력과 환경 적 책임의 균형을 맞추는 데 중요한 역할을 할 것입니다.