톨루엔 제조 방법

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메틸 벤젠으로도 알려진 톨루엔은 화학 산업에서 널리 사용되는 방향족 탄화수소입니다. 벤젠, 폭발물, 염료 및 용매와 같은 다양한 화학 물질 및 재료의 생산에 필수적인 전구체입니다. 이해톨루엔 제조 방법학문적 목적과 산업 응용 프로그램 모두에 필수적입니다. 이 기사에서는 톨루엔 생산에 사용되는 몇 가지 주요 방법을 살펴보고 각 방법의 원리와 산업적 중요성을 논의합니다.

1.석유 나프타의 촉매 개혁

가장 일반적인 것 중 하나톨루엔 제조 방법석유 화학 산업에서 널리 사용되는 공정 인 석유 나프타의 촉매 개질을 포함합니다. 이 과정에서, 탄화수소의 혼합물인 나프타는 백금 또는 레늄 촉매의 존재하에 고온 (약 500 ℃) 에 노출된다. 이러한 조건은 지방족 탄화수소를 톨루엔, 벤젠 및 자일렌 (BTX 기) 과 같은 방향족 탄화수소로 전환시키는 탈수소화 및 고리화 반응을 촉진시킨다.

이 방법은 매우 효율적이며 많은 정유 공장에서 톨루엔 생산의 중추를 형성합니다. 원유 증류의 나프타 부산물이 직접 개질되어 높은 수율로 방향족 탄화수소를 생산할 수 있기 때문입니다.

장점:

  • 방향족 화합물의 높은 수율.
  • 원유 정제의 부산물을 재사용합니다.
  • 대규모 생산에 적합합니다.

2.프리델-공예 알킬화

또 다른 잘 알려진 방법은프리델-공예 알킬화벤젠의. 이 방법에서, 벤젠은 루이스 산 촉매, 전형적으로 알루미늄 클로라이드 (AlCl3) 의 존재하에 메틸 할라이드 (예를 들어, 메틸 클로라이드) 와 반응한다. 그 결과, 벤젠 고리 상의 수소 원자가 메틸기에 의해 치환되어 톨루엔을 형성한다.

이 방법은 방향족 화합물에 상이한 알킬기를 도입함에 있어서 그의 단순성 및 다양성으로 인해 실험실 환경에서 널리 사용된다. 그러나, 이는 원치 않는 부산물의 생성 및 고가의 부식성 촉매에 대한 요건으로 인해 산업적 톨루엔 생산에 덜 일반적으로 사용된다.

장점:

  • 알킬화에 대한 높은 특이성.
  • 통제 된 실험실 설정에 효과적입니다.

단점:

  • 부산물을 생산하고 광범위한 정화가 필요합니다.
  • AlCl3 및 할로겐화 메틸 공여체와 같은 유해 물질의 사용.

3.벤젠의 메틸화

벤젠 메틸화는 톨루엔 제조를 위한 또 다른 중요한 기술이다. 이 방법은 제올라이트 또는 알루미늄 실리케이트와 같은 촉매의 존재하에 벤젠을 메탄올 (또는 다른 메틸화제) 과 반응시키는 것을 포함한다. 메탄올로부터의 메틸기는 벤젠 고리에서 하나의 수소 원자를 대체하여 톨루엔을 형성한다.

이 방법은 비교적 효율적이며 산업적 적용을 위해 스케일링될 수 있다. 이 접근법의 한 가지 장점은 저렴하고 널리 이용 가능한 원료 인 메탄올을 사용한다는 것입니다. 또한, 톨루엔 수율을 최대화하기 위해 온도 및 압력과 같은 반응 파라미터를 조정함으로써 공정을 미세 조정할 수 있다.

장점:

  • 비용 효율적인 원료.
  • 톨루엔에 대한 높은 선택성.
  • 최적화를위한 유연한 프로세스 조건.

4.석탄 타르 증류

톨루엔은 또한 증류로부터 부산물로서 수득될 수 있다.콜타르, 코크스 오븐에서 석탄 탄화 중에 생성 된 재료. 석탄 타르는 벤젠, 톨루엔 및 자일렌을 포함한 다양한 방향족 탄화수소를 함유한다. 분별 증류를 통해, 톨루엔을 혼합물로부터 분리할 수 있다.

이 방법은 석탄의 사용 감소로 인해 현대 산업 환경에서 일반적으로 사용되는 것은 아니지만 석탄 처리가 널리 사용되는 지역에서는 여전히 중요한 역할을합니다. 석탄 타르 증류의 사용은 석유 기반 방법으로부터의 생산을 보충하는 톨루엔의 2 차 공급원을 제공한다.

장점:

  • 석탄 산업의 부산물을 활용합니다.
  • 석탄 의존 지역에서 경제적으로 실행 가능.

단점:

  • 석탄 사용이 감소하는 지역의 확장 성이 제한적입니다.
  • 광범위한 분리 과정이 필요합니다.

결론

톨루엔 제조 방법효율성, 비용 및 확장성 측면에서 크게 다릅니다. 나프타의 촉매 개혁은 높은 수율과 원유 정제와의 통합으로 인해 특히 석유 화학 산업에서 가장 지배적 인 산업 공정입니다. 대조적으로, Friedel-Crafts 알킬화 및 벤젠 메틸화와 같은 방법은 실험실 규모의 생산 또는 특수 산업 공정에 더 적합합니다. 석탄 타르 증류는 오늘날 덜 일반적이지만 톨루엔의 중요한 역사적 공급원으로 남아 있습니다. 각 방법에는 장점과 단점이 있으므로 특정 산업 컨텍스트 및 자원 가용성에 따라 준비 방법을 선택할 수 있습니다.

이러한 제조 기술을 이해함으로써 산업은 톨루엔의 생산을 최적화하여 용매 생산, 염료 합성, 의약품 및 폭발물과 같은 다양한 응용 분야에서 효율적인 사용을 보장 할 수 있습니다.

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