페놀의 제조 방법

화학 공정

October 22, 2024

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카르볼산으로도 알려진 페놀은 플라스틱, 수지, 의약품 및 기타 산업 화학 물질의 생산에 널리 사용되는 필수 화합물입니다. 그것의 중요성 때문에, 이해페놀의 제조 방법화학 산업의 전문가에게 중요합니다. 이 기사에서는 페놀 생산에 사용되는 다양한 공정을 탐색하여 각 방법을 자세히 분석 할 것입니다.

1. Cumene 공정: 지배적 인 산업 방법

Cumene 프로세스페놀 생산에 가장 널리 사용되는 방법으로 전 세계 페놀 공급의 대부분을 차지합니다. 이 과정은 쿠멘 (이소 프로필 벤젠) 을 쿠멘 하이드로 과산화물로 산화 한 다음 산 촉매 절단을 통해 페놀과 아세톤을 생성합니다.

1 단계: Cumene 형성: 벤젠은 산 촉매 하에서 프로필렌과 반응하여 쿠멘을 형성한다.

[ C6H6 CH2 = CH-CH3 → C6H5-CH(CH3)2 ]
2 단계: Cumene 산화: Cumene은 공기와 함께 산화되어 쿠멘 하이드로 퍼옥사이드를 형성합니다.

[ C6H5-CH(CH3)2 O2 → C6H5-C(CH3)(OOH)-CH_3 ]
3 단계: 과산화수소 절단: Cumene hydroperoxide는 산 촉매 절단을 거쳐 페놀과 아세톤을 생성합니다.

[ C6H5-C(CH3)(OOH)-CH3 → C6H5OH (CH3)2CO ]

이 방법은 경제적으로 효율적입니다.페놀과 아세톤공동 제품으로 둘 다 귀중한 화학 물질입니다. 그러나, 큐멘 공정은 부산물 형성을 방지하고 높은 순도를 유지하기 위해 신중한 제어가 필요하다.

2. 다우 공정: 클로로벤젠의 가수 분해

페놀을 준비하는 또 다른 중요한 방법은다우 프로세스클로로벤젠의 가수 분해를 포함합니다. 이 방법은 일반적으로 쿠멘 공정보다 덜 일반적이지만 여전히 산업적으로 중요합니다.

1 단계: 클로로 벤젠 형성: 벤젠은 촉매의 존재 하에 염소와 반응하여 클로로벤젠을 형성한다.

[ C6H6 Cl2 → C6H_5Cl HCl ]
2 단계: Chlorobenzene의 가수 분해: 클로로벤젠을 고온 및 압력에서 수산화나트륨으로 처리하여 페놀을 수득하였다.

[ C6H5Cl NaOH → C6H5OH NaCl ]

동안다우 프로세스큐멘 공정보다 에너지 집약적이며 고순도 페놀이 필요할 때 이점을 제공합니다. 그러나, 염산 (HCl) 과 같은 위험한 부산물의 제조는 적절한 폐기물 관리 프로토콜을 필요로 한다.

3. Raschig 공정: 벤젠 황산을 사용하는 대안

Raschig 프로세스덜 일반적으로 사용되는 방법이며, 주로 소규모 페놀 생산에 사용됩니다. 이 과정에서 벤젠은 술폰화되어 벤젠 설폰산을 생성 한 다음 가수 분해를 통해 페놀로 전환됩니다.

1 단계: Sulfonation: 벤젠은 황산과 반응하여 벤젠 설폰산을 생성한다.

[ C6H6 H2SO4 → C6H5SO3H H2O ]
2 단계: 수산화 나트륨과의 융합: 벤젠 설폰산은 수산화나트륨과 융합되어 페녹산나트륨을 생성한다.

[ C6H5SO3Na NaOH → C6H5ONA Na2SO_3 ]
3 단계: 산화 나트륨 가수 분해: 페녹산나트륨은 가수분해되어 페놀을 생성한다.

[ C6H5ONA H2O → C6H_5OH NaOH ]

하지만Raschig 프로세스Cumene 및 Dow 방법에 비해 덜 효율적이며 대체 공급 원료를 사용할 수있는 특정 응용 분야에 유용합니다.

4. 톨루엔의 산화

톨루엔 산화는 페놀을 제조하는 또 다른 방법이지만, 이의 복잡성으로 인해 덜 빈번하게 사용된다. 이 과정에서 톨루엔은 벤조산으로 산화된 후 탈카르복실화를 거쳐 페놀을 수득한다.

1 단계: 톨루엔의 산화: 톨루엔은 산화되어 벤조산을 형성한다.

[ C6H5CH3 O2 → C6H5COOH ]
2 단계: 탈 카르 복실 화: 벤조산은 탈카복실화되어 페놀을 생성한다.

[ C6H5COOH → C6H5OH CO_2 ]

이 방법은 추가적인 반응 단계 및 낮은 수율에 대한 필요성 때문에 산업에서 널리 사용되지 않지만, 페놀 생산 공정의 다양성을 입증한다.

5. 석탄 타르에서: 역사적 접근

역사적으로 페놀은콜타르, 석탄 가공의 부산물. 이 방법은보다 효율적인 화학 합성 기술의 가용성으로 인해 오늘날 덜 관련이 있습니다. 그럼에도 불구하고, 석탄 타르는 일부 틈새 적용을위한 페놀의 원천으로 남아 있습니다.

결론

결론적으로 몇 가지가 있습니다.페놀의 제조 방법,큐멘 프로세스비용 효율성과 이중 제품 이점으로 인해 가장 지배적입니다. 다우 프로세스과Raschig 프로세스특정 산업 요구에 대한 대안을 제공하는 반면, 톨루엔 및 콜타르 추출의 산화는 덜 자주 사용되지만 추가 옵션을 제공합니다. 각각의 방법은 그 자체의 장점 및 도전 과제를 제시하고, 공정의 선택은 공급원료 가용성, 원하는 순도 및 생산 규모와 같은 인자에 의존하게 한다. 이러한 공정을 이해하는 것은 페놀 생산을 최적화하려는 화학 산업의 전문가에게 필수적입니다.

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