기술 프로필: 바이오

2017년 4월 1일 | 작성자: Intratec Solutions

본 칼럼은 인트라텍(Intratec)에서 발간한 보고서 '포도당에서 바이오 기반 아디핀산 생산 - 비용 분석'을 바탕으로 작성되었습니다. www.inratec.us/analytic/adipic-acid-production-cost에서 확인할 수 있습니다.

아디프산은 상업적으로 가장 중요한 지방족 디카르복실산 중 하나입니다. 이는 주로 나일론 6,6 생산 체인에 공급하기 위해 대규모로 생산됩니다. 다른 응용 분야에는 코팅, 합성 윤활제, 섬유, 플라스틱, 가소제 및 폴리우레탄 수지 제조가 포함됩니다.

다음 단락에 설명된 공정에서 아디프산은 2단계 촉매 공정을 통해 포도당으로부터 생산됩니다(그림 1).

그림 1. 2단계 촉매 공정을 통해 포도당으로부터 바이오 기반 아디프산 생산이 여기에 나와 있습니다.

글루카르산 합성. 포도당 용액은 공정수와 혼합되어 가열되어 산화 반응기에 공급됩니다. 반응기 바닥에 압축 공기를 공급하여 반응에 산소를 공급합니다. 반응기의 오버헤드는 녹아웃 드럼으로 공급되고, 액체 흐름은 반응기로 재활용되며, 회수된 기체 물질의 대부분은 공기 압축기로 재활용됩니다. 반응기의 바닥 생성물은 냉각 및 여과되고, 글루카르산은 고체로 회수됩니다. 그런 다음 회전식 건조기에 공급되어 물을 제거합니다. 건조 글루카르산은 수소화탈산소화 공급 혼합기로 운반됩니다.

아디프산 합성. 글루카르산은 아세트산에 용해되고 가열되어 수소탈산소화 반응기에 공급됩니다. 글루카르산은 고압에서 수소와 반응하여 아디프산과 물을 생성합니다. 수소가 풍부한 흐름인 원자로의 상부 흐름은 연료로 연소되는 가벼운 부산물을 제거하기 위해 부분적으로 응축됩니다. 기체 흐름은 수소 압축기로 재활용됩니다. 원자로의 생성물 스트림은 터보 발전기에서 확장되어 전기를 생산합니다. 저압 출력은 녹아웃 드럼으로 보내지며, 여기서 수소가 풍부한 기체상이 회수되어 수소 압축기로 재활용되고, 주로 아세트산, 물, 아디프산으로 구성된 액체상이 결정기로 보내집니다. . 이어서 이 조 결정화기로부터의 산출물을 여과하고 회전식 건조기에 공급하여 조 아디프산을 회수합니다. 필터의 모액과 건조기에서 증발된 아세트산은 혼합되어 추출 증류 시스템에 공급되어 아세트산에서 수분 함량을 제거하여 수소탈산소 공급 혼합기로 재활용될 수 있습니다. 조아디프산은 여전히 ​​물에 용해된 다음 추가적인 결정화, 여과 및 건조를 거쳐 섬유 등급 순도에 도달해야 합니다.

아디프산 생산은 주로 사이클로헥산을 기반으로 하며, 그보다 적은 양은 페놀을 기반으로 합니다. 탄화수소 시장의 변화와 증가하는 환경 문제로 인해 설탕 및 지방산과 같은 재생 가능한 자원에서 아디프산을 위한 대체 생산 경로가 개발되었습니다(그림 2).

그림 2. 아디프산에는 다양한 생산 경로가 존재합니다.

2013년 3분기 데이터를 사용하면 미국에서 포도당으로 섬유 등급 아디프산을 제조하는 데 드는 가변 비용(원자재 및 유틸리티)은 제품 톤당 약 $1,100로 추산되며 이는 생산 비용의 상당 부분을 차지합니다.

편집자: 스캇 젠킨스

편집자 주: 이 칼럼의 내용은 Intratec Solutions LLC(Houston, www.intratec.us)에서 제공하고 Chemical Engineering에서 편집했습니다. 제시된 분석 및 모델은 공개적으로 이용 가능한 비기밀 정보를 기반으로 준비되었습니다. 해당 내용은 Intratec의 의견만을 대변합니다. 분석 준비 방법에 대한 자세한 내용은 이용 약관과 함께 www.intratec.us/che에서 확인할 수 있습니다.