프로필렌 카보네이트의 제조 방법

프로필렌 카보네이트 (PC) 는 우수한 화학적 및 열적 안정성으로 인해 리튬 이온 배터리, 코팅 및 용매와 같은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 다목적 화합물입니다. 이 화합물에 대한 수요가 증가함에 따라 다양한 생산 방법이 개발되었습니다. 이 기사에서는프로필렌 카보네이트의 제조 방법가장 일반적인 기술과 장점을 설명합니다.

1. 이산화탄소 및 프로필렌 옥사이드를 통한 합성

가장 환경 친화적 인 것 중 하나프로필렌 카보네이트의 제조 방법이산화탄소 (CO2) 와 프로필렌 옥사이드 (PO) 사이의 반응이다. 이 방법은 원료로서 CO2 를 이용함으로써 온실가스 배출을 줄일 수 있는 잠재력으로 인해 주목을 받고 있다.

프로세스 개요

이 방법은 촉매, 전형적으로 아연계 또는 4 차 암모늄 염의 존재하에 CO2 가 프로필렌 옥사이드와 반응하는 촉매 반응을 포함한다. 반응은 적당한 온도 및 압력에서 진행되어 1 차 생성물로서 프로필렌 카보네이트를 수득한다.

장점

• 친환경: 이 방법은 이산화탄소를 사용하여 탄소 포집 및 활용 노력에 기여합니다.
• 비용 효율성: 프로필렌 옥사이드는 저렴하고 널리 이용 가능한 원료입니다.
• 확장성: 이 공정은 산업 응용 분야에 쉽게 확장 될 수있어 대규모 생산에 적합합니다.

단점

• 촉매 비활성화: 이 방법에 사용되는 일부 촉매는 시간이 지남에 따라 효과를 잃을 수 있으며 빈번한 재생 또는 교체가 필요합니다.
• 선택성: 부산물을 피하기 위해 반응을 제어하는 것은 어려울 수 있습니다.

2. 1,2-프로필렌 글리콜의 Phosgenation

포스겐화 방법은 포스겐과 1,2-프로필렌 글리콜을 반응시켜 프로필렌 카보네이트를 생성하는 것을 포함한다. 독성 및 반응성 가스 인 포스겐은이 과정에서 글리콜을 탄산시키는 데 사용됩니다.

프로세스 개요

이 과정은 두 단계로 진행됩니다. 첫째, 포스겐과 1,2-프로필렌 글리콜의 반응은 탄산염 중간체를 형성 한 다음 추가로 처리하여 프로필렌 카보네이트를 생성합니다.

장점

• 고순도: 포스겐화 경로는 리튬 이온 배터리와 같은 응용 분야에 중요한 고순도 프로필렌 카보네이트를 생산할 수 있습니다.
• 반응 속도: 반응은 제어된 조건 하에서 비교적 빠르게 일어나므로, 배치 생산을 위한 실행 가능한 선택지가 된다.

단점

• 독성: Phosgene은 매우 위험하므로 엄격한 안전 프로토콜 및 취급을위한 특수 장비가 필요합니다.
• 환경 문제: 포스겐의 생산 및 사용은 중요한 환경 및 안전성 문제를 야기한다.

3. 프로필렌 글리콜과 디메틸 탄산염의 에스테르 교환

포스겐화 방법에 비해 더 안전하고 환경 친화적 인 접근법은 1,2-프로필렌 글리콜을 디메틸 카보네이트 (DMC) 로 에스테르 교환하는 것입니다. 이 과정은 포스겐과 같은 독성 시약의 사용을 피합니다.

프로세스 개요

이 방법에서, 디메틸 카보네이트는 염기성 촉매의 존재하에 프로필렌 글리콜과 반응하여 부산물로서 프로필렌 카보네이트 및 메탄올을 형성한다. 이 반응은 온화한 온도 및 압력에서 일어난다.

장점

• 비 독성 시약: 디메틸 카보네이트는 녹색 시약으로 간주되어 공정의 환경 영향을 줄입니다.
• 온화한 반응 조건: 반응은 비교적 낮은 온도 및 압력에서 수행될 수 있어, 에너지-효율적이다.
• 부산물 감소: 반응의 유일한 부산물은 메탄올이며, 이는 쉽게 재순환되거나 용도될 수 있다.

단점

• 촉매 감도: 반응은 수율을 최대화하기 위해 촉매 농도 및 반응 조건의 정확한 제어를 필요로 할 수 있다.
• 비용: 디메틸 카보네이트가 더 안전한 대안이지만, 다른 원료보다 더 비싸서 전체 생산 비용에 영향을 미칠 수 있습니다.

4. CO2 를 가진 에폭사이드의 사이클로 첨가

또 다른 현대프로필렌 카보네이트의 제조 방법에폭사이드 (예: 프로필렌 옥사이드) 와 이산화탄소 사이의 시클로첨가 반응을 포함한다. 이 방법은 첫 번째 방법과 유사하지만 이온성 액체와 같은 특정 촉매의 사용이 다르며 더 높은 선택성을 가질 가능성이 있습니다.

프로세스 개요

반응은 금속-유기 프레임 워크 또는 이온성 액체를 포함하여 특별히 설계된 촉매의 존재 하에서 일어난다. CO2 를 에폭사이드에 첨가하여 프로필렌 카보네이트와 같은 고리형 카보네이트를 형성한다.

장점

• 지속 가능: 이산화탄소-프로필렌 옥사이드 방법과 마찬가지로이 기술은 CO2 를 원료로 활용하여 지속 가능성 노력에 기여합니다.
• 고효율: 특정 촉매는 높은 선택성 및 효율을 달성하여 프로필렌 카보네이트의 수율을 향상시킬 수 있다.

단점

• 복잡성: 정교한 촉매의 사용은 공정의 복잡성과 비용을 증가시킬 수 있다.
• 제한된 산업 채택: 연구 환경에서 유망하지만, 이 방법은 아직 대규모 생산에 널리 채택되지 않았습니다.

결론

프로필렌 카보네이트는 다양한 산업 분야에서 사용되는 중요한 화학 물질이며 생산 방법은 환경 및 경제적 요구를 충족시키기 위해 지속적으로 발전하고 있습니다. 가장 일반적인프로필렌 카보네이트의 제조 방법이산화탄소 및 프로필렌 옥사이드 반응, 프로필렌 글리콜의 포스겐화, 및 디메틸 카보네이트를 사용한 에스테르 교환 반응을 포함한다. 각 방법에는 친환경성 및 비용 효율성에서 안전 및 프로세스 복잡성에 이르기까지 장점과 과제가 있습니다. 방법의 선택은 주로 특정 응용, 원하는 제품 순도 및 환경 고려 사항에 따라 다릅니다.