시클로 헥산의 제조 방법

시클로헥산은 산업 분야, 특히 나일론, 수지 및 기타 합성 물질의 생산에서 매우 중요한 화학물질이다. 이해시클로 헥산의 제조 방법효율적이고 지속 가능한 생산 프로세스에 의존하는 산업에 중요합니다. 이 기사는 촉매 수소화, 석유 정제 및보다 진보 된 실험실 기술을 포함하여 시클로 헥산 합성에 사용되는 주요 방법을 탐구합니다.

1. 벤젠의 촉매 수소화

가장 일반적인 것 중 하나시클로 헥산의 제조 방법벤젠의 촉매 수소화입니다. 이 방법은 고온 및 압력하에서 촉매의 존재하에 벤젠에 수소를 첨가하는 것을 포함한다. 프로세스는 다음과 같습니다.

단계별 프로세스:

• 반응물: 벤젠 및 수소 가스.
• 촉매: 니켈 (Ni), 백금 (Pt) 또는 루테늄 (Ru) 촉매가 종종 반응을 촉진하는데 사용된다.
• 조건반응은 상승된 온도 (150-250 ℃) 및 고압 (30-50 atm) 에서 일어난다.

반응은 다음과 같이 단순화 될 수 있습니다. [\ Text {C}6 \ 텍스트 {H}6 3 \ 텍스트 {H}2 \ 오른쪽 \ 텍스트 {C}6 \ text{H}_{ 12} ]

이 반응은 벤젠을 포화 고리 형 탄화수소인 시클로헥산으로 전환시킨다. 이 방법의 장점은 높은 수율과 비교적 간단한 절차입니다. 그러나, 촉매의 비용 및 고압 조건을 유지하는 것은 대규모 생산에 대한 결점이 될 수 있다.

2. 석유 정제: 분수 증류 및 크래킹

시클로헥산은 또한 석유 정제, 특히 분별 증류 및 분해 과정을 통해 얻을 수 있습니다. 이 방법에서, 시클로헥산은 원유로부터 분리된 많은 탄화수소 중 하나이다. 프로세스 작동 방식은 다음과 같습니다.

분수 증류 과정:

• 원유 정제: 원유는 시클로 헥산과 같은 시클로 알칸을 포함한 다양한 탄화수소를 포함합니다.
• 분리: 원유는 가열되고, 탄화수소는 분별 증류를 통해 비점을 기준으로 분리된다.
• 크래킹 프로세스: 때로는 더 무거운 탄화수소가 더 작은 분자로 분해되어 시클로 헥산 생산이 증가합니다.

석유 정제는 시클로 헥산만을 목표로하는 선택적 방법은 아니지만 중요한 산업 원천입니다. 이 방법은 이미 확립 된 정유 인프라의 혜택을 받지만 선택적 순도 측면에서 한계에 직면 해 있습니다.

3. 대체 실험실 방법: 아디 픽 산의 감소

또시클로 헥산의 제조 방법실험실 설정에서 아디프산의 감소입니다. 이 방법은 일반적으로 연구 또는 교육 목적으로 시클로 헥산이 소량으로 필요할 때 사용됩니다. 다음은 프로세스에 대한 간략한 설명입니다.

프로세스:

• 시작 재료: 전구체로서 아디프산 (C₆HH) 이 사용된다.
• 감소: 환원제, 예컨대 리튬 알루미늄 하이드라이드 (LiAlHTell) 는 아디프산의 카르복실기를 환원시켜 시클로헥산을 형성하는데 사용된다.

이 반응은 산업적 방법보다 비싸고 복잡한 다단계 공정으로 대규모 생산에 비실용적입니다. 그러나 화학 실험실에서 유용한 기술입니다.

4. 탄화수소의 증기 균열

증기 균열은 부산물로서 시클로헥산을 산출할 수 있는 또 다른 산업적 방법이다. 에틸렌 및 프로필렌과 같은 알켄을 생산하는데 주로 사용되지만, 나프타 또는 경탄화수소의 증기 균열은 또한 시클로헥산과 같은 시클로알칸의 형성을 초래할 수 있다.

프로세스 개요:

• 피드백: 나프타 또는 가벼운 알칸.
• 조건: 고온 (750-950 ° C) 및 중간 압력.
• 제품: 알켄이 주요 목표이지만, 시클로헥산 및 다른 포화 탄화수소도 형성될 수 있다.

이 방법은 효율적이며 대규모 산업 크래킹 인프라를 활용하지만 제품 특이성과 관련하여 석유 정제에 유사한 제한이 있습니다.

5. 산업 관련성 및 지속 가능성 우려

시클로 헥산의 산업 생산은 나일론 제조 산업에서 필수적인 시클로 헥사논 및 시클로 헥산올과 같은 중간체를 생산하는 데 널리 적용되기 때문에 중요합니다. 그러나 이러한 방법의 지속 가능성은 점점 더 면밀히 조사되고 있습니다. 예를 들어, 벤젠의 수소화는 희금속이 필요한 석유 화학 공급원과 촉매에 크게 의존하는 반면, 석유 정제는 큰 환경 발자국을 가지고 있습니다.

앞으로 바이오 기반 시클로 헥산 생산 또는 풍부한 금속을 사용한 촉매 작용과 같은 친환경 대안이 연구되고 있습니다. 이러한 대안은 환경 영향을 최소화하면서 시클로 헥산에 대한 수요를 충족시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

결론

요약하면,시클로 헥산의 제조 방법벤젠의 촉매 수소화, 석유 정제, 아디프산의 환원 및 탄화수소의 증기 균열을 포함한다. 각 방법에는 규모, 비용 및 순도 요구 사항과 같은 요소에 따라 장점과 한계가 있습니다. 이러한 프로세스를 이해하는 것은이 중요한 화학 물질의 효율적이고 지속 가능한 생산을 추구하는 산업에 필수적입니다.