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1,4-부탄디올(BDO)은 다양한 산업용 화학 물질 및 재료 생산에서 중요한 중간체 역할을 하는 다용도 유기 화합물입니다. 화학식 C를 갖는 무색의 점성 액체이다.4H10O2. BDO는 특히 플라스틱, 탄성 섬유, 폴리우레탄 제조에 널리 사용됩니다. BDO 생성과 관련된 원자재 및 생산 공정을 이해하는 것은 이 화합물에 의존하는 산업에 필수적입니다.
1,4-부탄디올의 생산에는 석유화학 및 재생 가능한 자원 모두에서 파생될 수 있는 여러 가지 주요 원자재가 포함됩니다. 원자재 선택은 종종 비용, 가용성, 환경 고려 사항과 같은 요소에 따라 달라집니다. BDO 생산에 사용되는 주요 원자재는 다음과 같습니다.
아세틸렌(C2H2)는 BDO를 생산하는 가장 일반적인 방법 중 하나인 Reppe 공정에서 출발 물질로 사용되는 탄화수소입니다. 이 과정에서 아세틸렌은 포름알데히드(CH)와 반응합니다.2O) 1,4-부틴디올을 형성하고, 이후 수소화되어 1,4-부탄디올을 생성합니다. Reppe 프로세스는 20세기 초에 이를 개발한 독일 화학자 Walter Reppe의 이름을 따서 명명되었습니다.
포름알데히드(CH2O)는 Reppe 공정의 또 다른 중요한 원료입니다. 이는 아세틸렌과 반응하여 1,4-부틴디올을 형성한 다음 수소화되어 BDO를 생성합니다. 포름알데히드는 일반적으로 금속 산화물 촉매를 사용하는 공정인 메탄올의 산화를 통해 생산됩니다.
말레산 무수물(C4H2O3)은 Davy 프로세스로 알려진 BDO를 생산하는 또 다른 일반적인 방법에 사용됩니다. 이 공정에서 말레산 무수물은 수소화되어 숙신산 무수물을 형성하고, 이는 다시 수소화되어 1,4-부탄디올을 생성합니다. 말레산 무수물은 일반적으로 벤젠이나 부탄의 산화에서 파생됩니다.
숙신산(C4H6O4)은 BDO 생산의 원료로도 사용될 수 있습니다. 바이오 기반 생산 경로에서는 포도당이나 기타 설탕과 같은 재생 가능한 공급원료를 발효시켜 숙신산을 생산합니다. 이 숙신산은 수소화되어 1,4-부탄디올을 생성합니다. 이 방법은 전통적인 석유화학 경로에 비해 지속 가능성과 낮은 환경 영향으로 인해 인기를 얻고 있습니다.
1,4-부탄디올을 생산하기 위해 여러 산업 공정이 사용되며, 각각 고유한 원료 세트와 반응 조건이 있습니다. 가장 일반적인 방법으로는 Reppe 프로세스, Davy 프로세스 및 바이오 기반 생산이 있습니다. 다음은 이러한 프로세스에 대한 개요입니다.
Reppe 공정은 BDO를 생산하는 잘 확립된 방법입니다. 여기에는 다음 단계가 포함됩니다.
아세틸렌은 구리 기반 촉매 존재 하에서 포름알데히드와 반응하여 1,4-부틴디올을 형성합니다.
그런 다음 1,4-부틴디올은 니켈 또는 팔라듐 촉매 존재 하에 수소화되어 1,4-부탄디올을 생성합니다.
이 공정은 매우 효율적이며 화학 산업에서 널리 사용됩니다. 그러나 석유화학 공급원료에 의존하고 있어 가격 변동과 환경 문제의 영향을 받을 수 있습니다.
말레산 무수물 공정으로도 알려진 Davy 공정에는 다음 단계가 포함됩니다.
말레산 무수물은 수소화되어 숙신산 무수물을 형성합니다.
숙신산 무수물은 추가로 수소화되어 1,4-부탄디올을 생성합니다.
이 프로세스는 업계에서도 널리 사용되며 Reppe 프로세스에 대한 대안을 제공합니다. 말레산 무수물 생산을 위해 부탄이나 벤젠과 같은 다양한 공급원료를 활용할 수 있습니다.
BDO의 바이오 기반 생산은 재생 가능한 공급원료를 사용하는 새로운 방법입니다. 이 프로세스에는 다음 단계가 포함됩니다.
포도당이나 기타 설탕과 같은 재생 가능한 공급원료는 특정 미생물을 사용하여 발효되어 숙신산을 생산합니다.
그런 다음 숙신산을 수소화하여 1,4-부탄디올을 생성합니다.
이 방법은 지속 가능성과 낮은 환경 영향으로 인해 주목을 받고 있습니다. 이는 전통적인 석유화학 경로에 대한 재생 가능한 대안을 제공하며 BDO 생산의 탄소 배출량을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
1,4-부탄디올은 다양한 산업 분야에서 폭넓게 응용되는 다용도 화학물질입니다. 주요 애플리케이션 중 일부는 다음과 같습니다.
BDO는 폼, 엘라스토머, 접착제, 코팅제 등 다양한 응용 분야에 사용되는 폴리우레탄 생산의 핵심 원료입니다. BDO로 만든 폴리우레탄은 우수한 기계적 성질과 내구성을 나타냅니다.
BDO는 화학 산업에서 귀중한 용매이자 중간체인 테트라히드로푸란(THF) 생산의 전구체로 사용됩니다. THF는 스판덱스 섬유, 접착제 제조에 사용되며 다양한 화학 반응에서 용매로 사용됩니다.
BDO는 고성능 엔지니어링 플라스틱인 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 생산에 사용되는 핵심 모노머입니다. PBT는 우수한 기계적, 열적 특성으로 인해 자동차 부품, 전기 부품, 가전제품에 사용됩니다.
BDO는 다양한 화학물질 합성의 용매이자 중간체인 감마부티로락톤(GBL)을 생산하는 데 사용됩니다. GBL은 의약품, 농약 및 산업 응용 분야의 용매로 사용됩니다.
1,4-부탄디올은 폴리우레탄, 용제 및 엔지니어링 플라스틱 생산에 폭넓게 응용되는 화학 산업의 중요한 중간체입니다. BDO의 생산에는 아세틸렌, 포름알데히드, 말레산 무수물 및 숙신산을 포함한 여러 주요 원료가 포함됩니다. BDO 제조에는 Reppe 공정, Davy 공정, 바이오 기반 생산 등 다양한 생산 공정이 사용됩니다. 이 다용도 화합물을 사용하는 산업에서는 원자재와 생산 방법을 이해하는 것이 필수적입니다.
