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ｔ-부탄올로부터의 이소부텐의 제조방법 document_id A220623006432

분류
의약학
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문맥 (context)
본 발명은 산 이온-교환 수지들을 통하여 t-부탄올(TBA)을 해리시킴으로써 이소부텐을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이소부텐은 부틸 고무, 폴리이소부틸렌, 이소부텐 올리고머들, 측쇄 C5-알데하이드들 및 C5-카복실산들을 제조하기 위한 출발 물질이다. 또한, 알킬화제로서, 그리고 과산화물들을 제조하기 위한 중간체로서 사용된다. 공업용 스트림들에 있어서, 이소부텐은 포화 및 불포화 C4-탄화수소들과 함께 생성된다. 이소부텐과 1-부텐 간의 작은 비점 차이와 매우 낮은 분리 인자로 인해, 이소부텐은 이들 혼합물들로부터 증류에 의해 경제적으로 분리시킬 수 없다. 이러한 이유로 인해, 이소부텐은 이를 잔류하는 탄화수소 혼합물로부터 용이하게 분리할 수 있는 유도체로 전환시킨 다음, 분리된 유도체를 이소부텐 및 유도체 형성제로 다시 해리시킴으로써 공업용 탄화수소 혼합물로부터 분리한다. 이소부텐은 일반적으로 다음 방식으로 C4 분획으로부터, 예를 들면, 증기 분해기(steam cracker)로부터의 C4 분획으로부터 분리된다. 다불포화 탄화수소, 주로 부타디엔의 주요 부분이 추출(또는 추출 증류) 또는 선택적 수소화에 의해 선형 부텐으로 제거된 후에, 잔류 혼합물(추출 잔류액 I 또는 수소첨가 열분해된 C4)을 알콜 또는 물과 반응시킨다. 메탄올이 사용되는 경우 메틸 t-부틸 에테르(MTBE)가 이소부텐으로부터 형성되고, 물이 사용되는 경우 t-부탄올(TBA)이 형성된다. 이들을 분리한 후에, 두 가지 생성물들을 해리시켜 이들의 생성 반응의 역반응으로서 이소부텐을 형성시킬 수 있다. TBA의 해리는 MTBE의 해리보다 더 용이하게 수행할 수 있으며, 보다 소량의 부산물을 제공한다. TBA의 산 촉매화된 해리로 고순도의 이소부텐을 수득한다고 공지되어 있다. 이러한 해리는 액상 또는 기체상으로 수행할 수 있다. 기체상 TBA를 탈수시키는 것은, 예를 들면, EP 제0 255 948호에 기재되어 있는 바와 같이 산성 알루미노실리케이트 촉매들, 예를 들면, US 제3 665 048호에 기재되어 있는 알루미늄 산화물들 또는 제WO 93/21139호에 기재되어 있는 제올라이트들을 통해 수행한다. 이러한 공정들의 단점은, 공정 고유의 고온 및 이소부텐의 고농도로 인해, 형성된 이소부텐의 이량체화 또는 올리고머화에 의해 부산물들이 형성된다는 것이다. 기체 출발 물질에 불활성 기체를 첨가하여 이소부텐의 농도를 감소시킴으로써 이러한 부반응들을 최소화하고자 시도되었다. 이는, 추가의 반응 단계를 초래한다. 액상 TBA를 탈수시키기 위한 다수의 공정들이 공지되어 있다. DE 제29 53 583호에서, TBA의 탈수는 컬럼의 아래 부분이 팩킹 성분들로 팩킹되어 있고 컬럼의 윗 부분이 산 이온-교환 수지로 충전되어 있는 컬럼에서 수행한다. 수성 TBA 용액을 컬럼 내의 이온 교환 수지 바로 아래로 연속적으로 공급한다. 이소부텐-스트림은 오버헤드 생성물로서 수득하고, 추가의 컬럼에서 정류하여 순도가 99.95%인 이소부텐을 수득한다. TBA 전환율은 99%이다. 이소부텐 수율은 밝혀지지 않았다. DE 제29 13 796호에서, TBA의 해리는 5 내지 7bar의 압력 범위 및 110 내지 120℃의 온도 범위에서 산 이온-교환 수지가 TBA와 물과의 용액에 현탁되어 있는 교반 용기에서 수행된다. 물과 TBA와의 혼합물을 기체 형태로 당해 반응기 내에서 액상으로 통과시킨다. 반응기의 상단에서, 이소부텐, TBA 및 물을 포함하는 기체 혼합물을 수득한다. 하부 배출구에서, 물, TBA 및 부산물을 포함하는 액체 혼합물의 수준을 조절하면서 제거한다. 오버헤드 생성물은 증류에 의해 이소부텐과, 반응기로 되돌아가는 물과 TBA와의 혼합물로 분리된다. 반응기로부터 제거된 상은 액체 형태로 2개 이상의 컬럼들에서 물, 부산물(예: 이소부텐의 올리고머들) 및 TBA로 분리되고, 여기서 TBA는 반응기로 재순환된다. 장치의 복잡성과는 별개로, 추가의 단점은 촉매가 기계적 응력에 의해 손상되어, 작용 수명이 짧아진다는 것이다. DE 제31 51 446호에서, TBA는 80 내지 150℃의 온도 및 5 내지 25bar의 압력에서 고정상에 존재하는 강산 이온-교환 수지를 통해 균일한 액상에서 이소부텐 및 물로 다시 해리되며, 균일한 액체 반응 생성물 혼합물은 하나 이상의 컬럼들에서 이소부텐, 부산물, 물 및 물/TBA 혼합물로 분리되고, 물/TBA 혼합물은 반응기로 재순환된다. 이러한 공정에서, 반응기로 재순환되는 TBA 전체에 존재하는 물의 양은 t-부탄올/물 공비혼합물에 상응하는 양을 초과한다. 다량의 물이 재순환한 결과, 공정에 대한 공간-시간 수율은 특별히 높지 않으며 물질들을 분리하는 데 높은 에너지 투입량이 필요하다. 또한, 다량의 순환 물질은 장비와 관련하여 매우 큰 비용이 필요하거나 다량의 순환 물질에 상응하게 큰 규모의 장치가 필요하다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
DE 제31 51 446호에서 기술된 공정 중, TBA가 이소부텐 및 물로 다시 해리되기 위해 충족되어야 하는 온도 및 압력 조건은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    DE 제31 51 446호 공정에서 TBA의 해리가 일어나는 특정 온도와 압력 조건을 찾는다.

  2. 2정보 추출information_extraction

    문맥 내에서 'DE 제31 51 446호'와 관련된 기술적 수치를 포함한 문장을 탐색한다.

    • DE 제31 51 446호에서, TBA는 80 내지 150℃의 온도 및 5 내지 25bar의 압력에서 고정상에 존재하는 강산 이온-교환 수지를 통해 균일한 액상에서 이소부텐 및 물로 다시 해리되며
  3. 3근거 선택evidence_selection

    온도 범위(80~150℃)와 압력 범위(5~25bar)를 직접적인 근거로 선택한다.

    • 80 내지 150℃의 온도 및 5 내지 25bar의 압력
  4. 4논리 통합logical_integration

    추출된 온도와 압력 조건을 결합하여 질문에 대한 답변을 구성한다.

  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    TBA의 해리 조건은 온도 80~150℃, 압력 5~25bar임을 도출한다.

    • 80 내지 150℃의 온도 및 5 내지 25bar의 압력
  6. 6답변 생성answer_generation

    질문에 명시된 조건에 맞춰 최종 답변을 작성한다.

    • 80 내지 150℃의 온도 및 5 내지 25bar의 압력
최종 답변 (final_answer)
TBA가 이소부텐 및 물로 다시 해리되기 위한 조건은 80 내지 150℃의 온도 및 5 내지 25bar의 압력이다.
핵심 해석 (core_interpretation)
DE 제31 51 446호 공정에서 TBA는 80 내지 150℃의 온도와 5 내지 25bar의 압력에서 이소부텐과 물로 해리된다.