아세톤 생산 이해:큐멘 공정 설명

2011년 현재 전 세계적으로 아세톤 생산의 대부분은 큐멘 하이드로퍼옥사이드의 가수분해 반응인 큐멘 공정을 통해 이루어집니다. 아세톤 생산의 90% 이상이 이러한 방식으로 생성되며, 이는 플라스틱 프로필렌과 방향족 화합물인 벤젠 간의 반응을 포함합니다. 두 가지 화합물의 산출물은 페놀과 아세톤이며, 반응에 의해 생성되는 페놀 1파운드(0.45kg)당 약 0.62파운드(0.28kg)의 아세톤이 생성됩니다. 일부 아세톤은 이소프로필 알코올을 포함하는 탈수소화 반응 공정이나 다양한 탄화수소의 직접 수소화를 통해 생성되기도 합니다.

아세톤 생산을 위한 큐멘 공정은 1942년 러시아의 Rudolf Yur'evich Uldris에 의해 처음 발견되었으며, 이를 이용한 아세톤 생산은 1949년 러시아와 캐나다에서 시작되었습니다. 1953년까지 캐나다에서는 연간 8,000미터톤의 화학물질이 생산되었으며, 2002년에는 미국에서만 1,839,000미터톤의 화학물질이 생산되었습니다. 상업적으로 미국에서 생산되는 아세톤의 75%는 다른 화학물질을 만드는 데 사용되고, 12%는 범용 용매로 사용되며, 나머지 13%는 접착제 제조부터 의약품까지 다양한 용도로 사용됩니다.

큐멘 화학 반응은 매우 간단한 과정입니다. 그 자체가 용매인 C9H12인 큐멘은 벤젠 프로필화에서 파생된 후 산화되어 큐멘 하이드로퍼옥사이드를 생성합니다. 반응은 탄산나트륨, Na2CO3를 함유한 수성 에멀젼에서 화씨 194°~266°(섭씨 90°~130°), 압력 5~10bar(제곱 인치당 72~145파운드)에서 발생합니다. 큐멘 하이드로퍼옥사이드로서 큐멘의 산화된 상태는 진공 컬럼에서 농축되며, 여기서 절단 공정 또는 공유 분자 결합의 분할을 사용하여 이를 페놀과 아세톤으로 분리합니다.

이소프로필 알코올을 사용하는 아세톤 생산에는 화학 물질이 모두 서로 반응하는 온도로 가열되는 기화실에서 i-프로필 알코올과 물 및 증기를 결합해야 합니다. 난류에서 화합물을 순환시킴으로써 반응이 촉진되며, 반응의 유용한 생성물은 아세톤과 수소입니다. 반응에서 생성된 폐기물에는 물과 일부 i-프로필 알코올이 포함됩니다. 그런 다음 아세톤은 스크러버를 통해 수소 가스로부터 분리되고 이러한 방식으로 아세톤이 생성되어 부피 기준 순도가 99%가 됩니다.

아세톤은 박테리아 발효 공정이나 아세테이트의 건식 증류를 통해 생성될 수도 있지만, 2011년 현재 큐멘 공정이 주류를 이루고 있습니다. 이는 벤젠과 프로필렌 공정에 투입되는 화학물질이 비교적 저렴하고 풍부한 화합물로 간주되기 때문입니다. 대조적으로, 페놀과 아세톤은 21세기에 전 세계적으로 수백만 톤이 사용되는 귀중한 산업용 화학물질입니다.

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출처 링크

• https://www.lookchem.com/Chempedia/Chemical-Technology/Organic-Chemical-Technology/7755.html
• https://www.scribd.com/doc/30429522/Acetone-Production-Process-From-Iso-profile-Alcohol-IPA