커메네 공정

Cumene process

쿠메네 공정(쿠메네-페놀 공정, 호크 공정)은 벤젠과 프로필렌에서 페놀과 아세톤을 합성하는 산업 공정이다. 이 용어는 공정 중 중간 물질인 쿠메네(이소프로필 벤젠)에서 유래한다. 그것은 R. 우드리스와 P에 의해 발명되었다. 1942년(USSR) 세르게예프,[1] 1944년[2][3] 하인리히 호크에 의해 독립했다.

이 과정은 상대적으로 값이 싼 두 가지 시작 재료인 벤젠과 프로필렌을 페놀과 아세톤으로 더 값비싼 두 가지 재료로 바꾼다. 필요한 다른 반응 물질은 공기의 산소와 적은 양의 급진적 개시제다. 페놀과 아세톤의 전 세계 생산의 대부분은 현재 이 방법을 기반으로 하고 있다. 2003년, 거의 700만 톤의 페놀은 커멘 공정에 의해 생산되었다.[4] 이 공정이 경제적이 되려면 페놀뿐만 아니라 아세톤 부산물에 대한 수요도 있어야 한다.[5]

Overview of the cumene process

프로세스 단계

쿠메네는 프로펜에 의한 벤젠의 가스상 프리델-크래프트 알킬화에서 형성된다. 벤젠과 프로펜은 촉매 루이스산이 존재하는 250 °C에서 30 표준기압의 압력으로 함께 압축된다. 인산은 종종 알루미늄 할로겐화물보다 선호된다. 쿠메네는 공기 중에 산화되어 쿠메네에서 3차 벤질 수소를 제거하여 쿠메네 라디칼을 형성한다.

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그러면 쿠메네 라디칼은 산소 분자와 결합하여 과산화 쿠메네 라디칼을 주는데, 이는 다시 다른 쿠메네 분자에서 벤질 수소를 추출하여 쿠메네 히드로과산화(CHC(CH653)2OH2)를 형성한다. 이 후자의 커멘은 커민 래디컬로 변환되어 커민 하이드로페록시드의 후속적인 체인 형태로 다시 공급된다. 불안정한 과산화수소가 액체 상태로 유지되도록 하기 위해 5 atm의 압력을 사용한다.

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쿠메네 하이드로 과산화수소는 산성 매질(호크 재배열)에서 재배열 반응을 일으켜 페놀과 아세톤을 준다. 첫 번째 단계에서는 단자 수산화 산소 원자가 양성된다. 이에 따라 페닐 그룹이 벤질 탄소로부터 인접한 산소로 이동하며 물 분자가 손실되어 공명이 안정되는 3차 탄수소가 생성된다. 이 단계의 결합 메커니즘은 배이어-빌라이거 산화[6] 및 크리지 재배열 반응의 메커니즘과 유사하며, 또한 수력-산화 과정의 산화 단계도 유사하다.[7] 2009년에 산성화된 벤토나이트 점토는 산성 매개체로 황산보다 경제적인 촉매라는 것이 입증되었다.

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그 결과 탄수화물은 물의 공격을 받아 헤미아세트 같은 구조를 형성한다. 히드록시 산소에서 에테르 산소로 양성자를 옮긴 후, 이온은 페놀과 아세톤으로 분해된다.

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관련 반응 및 수정

아세톤 공동 생산에 대한 대안

사이클로헥실벤젠은 이소프로필벤젠을 대체할 수 있다. 호크 재배열을 통해 사이클로헥실벤젠 하이드로과산화칼슘을 분해하여 페놀과 사이클로헥사논을 투여한다. 사이클로헥사논은 몇몇 나일론의 중요한 전구체다.[8]

1번과 2번 부테네를 혼합한 벤젠의 알킬화를 시작으로, 쿠민 공정은 페놀과 부타논을 생성한다.[5]

페놀 생산의 대안

CH64(CHMe2)2 + 2.5 O2 → CHO642 + 2 OCMe2 + HO2

아세톤 가공

조제 아세톤은 이소프로필 알코올을 주기 위해 라네 니켈이나 구리와 산화 크롬을 혼합한 액체 단계에서 수소를 공급한다. 이 과정은 아세톤 과잉 생산과 결합될 때 유용하다.[14] 미쓰이앤코]는 아세톤 수소화, 프로펜으로 이소프로판올 제품 탈수화 등의 추가 단계를 개발했는데, 이소프로판올 제품은 스타팅 리액션제로 재활용된다.[5]

부산물

페놀과 아세톤을 생산하는 쿠메네 공정의 부산물은 아세토페논과 알파메틸스티렌이다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Latvian".
  2. ^ Hock, H. and Lang, S.(1944년), Autoxydation von Khohlenwasserstoffen, IX. 미테일.: 우베르 페록시데 폰 벤졸 데리바텐. 베리히테 데르 도이체첸 게셀샤프트(A 및 B 시리즈), 77: 257–264 도이:10.1002/cber.19470321
  3. ^ 간결한 백과사전 화학 (1993) 메리 이글소
  4. ^ 맨프레드 베버, 마르쿠스 베버, 마이클 클라이네-보이만 2004년 울만 산업 화학 백과사전 Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a19_299.pub2.
  5. ^ a b c "Direct Routes to Phenol". Archived from the original on 2007-04-09. Retrieved 2006-12-26.
  6. ^ Streitwieser, A; Heathcock, C.H. (1992). "30". Introduction to Organic Chemistry. Kosower, E.M. (4th ed.). New York: MacMillan. pp. 1018. ISBN 0-02-418170-6.
  7. ^ K.P.C., Vollhardt; N.E. Schore (2003). "22". Organic Chemistry: Structure and Function (4th ed.). New York: Freeman. p. 988. ISBN 0-7167-4374-4.
  8. ^ Plotkin, Jeffrey S. (2016-03-21). "What's New in Phenol Production?". American Chemical Society. Archived from the original on 2019-10-27. Retrieved 2018-01-02.
  9. ^ 게르하르트 프란츠, 로저 A. 울만의 산업 화학 백과사전 Wiley-VCH, Weinheim, 2000 doi:10.1002/14356007.a18_261의 "산소화"
  10. ^ K. W. Schmiedel, D. Decker (2012). "Resorcinol". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a23_111.pub2.CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크)
  11. ^ 2005년 Wiley-VCH, Weinheim의 Ulmann 산업 화학 백과사전 제럴드 부스 "나프탈렌 파생상품" doi:10.1002/14356007.a17_009.
  12. ^ François Muller, Liliane Caillard (2011). "Chlorophenols". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a07_001.pub2.CS1 maint: 작성자 매개변수 사용(링크)
  13. ^ Roger A. Sheldon (1983). Patai, Saul (ed.). Syntheses and Uses of Hydroperoxides and Dialkylperoxides. PATAI'S Chemistry of Functional Groups. John Wiley & Sons. doi:10.1002/9780470771730.ch6.
  14. ^ Papa, A. J. "Propanols". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a22_173.

외부 링크