1,3-프로필렌글리콜 생산기술

1. 소개

1,3-프로필렌 글리콜(영어 약어 1,3-PDO)은 무색, 무취의 점성 액체로 물, 알코올, 에테르 및 기타 유기 용매에 용해되며 주로 가소제, 세제, 방부제, 유화제의 합성에 사용되지만 식품, 화장품 및 제약 산업에도 사용되며 가장 중요한 용도는 우수한 고분자 재료의 고분자 단량체 합성입니다. 1,3-프로필렌 글리콜은 또한 폴리프로필렌 글리콜 나프탈레이트(PTN) 및 코폴리에스테르와 같은 다른 포화 폴리에스테르를 제조하는 데 사용될 수 있습니다. 또한, 에틸렌글리콜과 부탄디올을 대체하여 폴리올 폴리에스테르를 생산할 수 있는 우수한 성능의 새로운 폴리에스테르 섬유인 폴리프로필렌 테레프탈레이트(PTT)를 제조하는데 중요한 모노머 원료입니다. PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트)와 비교하여 PTT는 PET의 고성능과 PBT의 가공 용이성 모두 더 나은 성능을 가지며 광범위한 응용 전망을 가지고 있으며 현재 새로운 제품 개발의 핫스팟입니다. 합성섬유의 종류. 따라서 저가형 1,3-프로필렌글리콜의 개발은 과학연구자들의 뜨거운 관심사가 되고 있다.

2,1,3-프로판디올 제조

2.1 개요

1,3-프로필렌 글리콜은 폴리프로필렌 글리콜 테레프탈레이트(PTT) 합성의 기본 원료입니다. PTT는 폴리에스테르 화학섬유의 새로운 형태입니다.

섬유 산업에서는 PET 및 PBT보다 성능이 확실히 우수하며 PET의 강성과 PBT의 유연성을 극복하고 특히 복원력이 우수합니다(20% 연신 시 탄성 회복률 100%에 도달할 수 있음). 상압 비등 염색에서 담체 없음), 얼룩 저항성, 내마모성, 낮은 수분 흡수 및 우수한 색상 견뢰도(UV, 오존, 질소 산화물)는 폴리에스터, 나일론 및 심지어 스판덱스의 장점을 바탕으로 매우 보풀이 많은 BCF 원사를 만들 수 있습니다. 의류 및 다양한 잠재적 용도에 적합한 복합 섬유, 카펫, 탄성 직물, 부직포. 새로운 유형의 폴리에스터 섬유인 PTT의 개발 및 생산은 전 세계 합성섬유 업계의 주목을 받고 있습니다.

2.2 준비방법

현재 1,3-프로필렌 글리콜의 주요 생산 방법은 아크롤레인 공정, 산화에틸렌 공정, 미생물 발효의 세 가지 주요 생산 방법이 있습니다. 앞의 두 가지 방식은 산업화되었으며, 후자의 방식은 미국 듀퐁(DuPont)사에 의해 산업화되고 있다.

2.2.1 아크롤레인 방법

독일 기업 데구사(Degussa)는 아크롤레인을 원료로 PDO를 생산하는 산업적 루트를 개발해 특허를 출원했다. 생산의 주요 단계는 다음과 같습니다.

(1) 아크롤레인을 수화시켜 3-하이드록시프로피온(HPA)∶을 얻습니다.

CH2=CHCHO+H2O→HOCH2CH2CHO;

(2) PDO를 얻기 위한 HPA 촉매 수소화:

HPA+H2→HOCH2CH2CH2OH.

높은 제품 수율과 품질을 보장하려면 몇 가지 주요 단계를 엄격하게 제어해야 합니다. 제품의 수율은 아크롤레인의 수화 반응에 따라 달라지며, 최종 제품의 품질은 HPA의 수소화 효과에 따라 결정됩니다. 이 2단계 반응의 핵심 기술은 촉매의 선택에 있습니다.

2.2.2 산화에틸렌법

Shell은 에틸렌 옥사이드 경로를 사용하여 소규모 산업용 PDO 생산을 위한 새로운 프로세스를 성공적으로 개발하여 비용을 크게 절감했습니다. 반응 단계는 다음과 같습니다:

(1) 에틸렌옥사이드는 촉매 작용에 따라 CO 및 H2 카르보닐기와 반응하여 HPA를 생성합니다.

CH2OCH2+CO+2H2→HPA;

(2) 분리된 HPA로부터 촉매수소화 반응을 통해 PDO를 생성하였다.

HPA+H2→HOCH2CH2CH2OH.

에틸렌옥사이드 공정의 핵심은 촉매의 준비와 선택입니다. Shell은 이에 대해 상세한 테스트를 수행했으며 최신 특허에서는 개선된 코발트-비스포스핀 리간드 촉매 및 에틸렌 옥사이드 카르보닐화의 조촉매 시스템을 사용하여 HPA를 제조한 다음 전통적인 촉매 수소화 방법을 보여줍니다.

PDO를 생산하려면 수율이 매우 높으며 이는 소위 산화에틸렌 2단계 공정입니다. 공정 조건은 다음과 같습니다. 에틸렌옥사이드, 촉매, 조촉매 및 용매를 오토클레이브에 넣고 적절한 온도로 가열한 후 CO와 H2를 도입하고 반응물은 관형 반응기에서 촉매와 반응합니다. 온도는 70~110℃, 압력은 3.45~20.7MPa이며, 기존의 방법으로 제품을 분리할 수 있습니다.

2.2.3 미생물학적 방법

듀폰은 단당류(예: 포도당, 과당)와 다당류(예: 전분, 셀룰로오스)와 같은 탄수화물을 탄소 기질로 사용하여 탈수효소 유전자의 단일 미생물과의 접촉을 통해 적절한 발효 조건에서 1,3-PDO를 제조합니다. 회사는 기술 분야에서 획기적인 발전을 이루었으며 가까운 미래에 산업화될 것이라고 반복해서 주장해 왔습니다. 1,3-PDO의 생산비용은 기본적으로 기존 에틸렌글리콜과 동일하며, 이는 가장 낮은 생산비용과 오염을 최소화하면서 1,3-PDO를 제조하는 중요한 방법이다. 화학 합성에 비해 조건이 온화하고 조작이 간단하며 부산물이 적고 에너지 소비가 적으며 투자가 적다는 장점이 있으며 저비용 친환경 공정입니다.

3 국내외 1,3-프로필렌글리콜 생산현황

3.1 1,3-프로필렌글리콜의 국내생산

현재 중국의 아크롤레인 방법 연구 개발 단위에는 주로 상하이 석유 화학, 란저우 석유 화학, 흑룡강 석유 화학 연구소, 화동 과학 기술 대학 등이 포함됩니다. 산화 에틸렌 공정의 연구 개발 단위에는 주로 베이징 화학 연구소가 포함됩니다. Sinopec 연구소, Lanzhou 화학 과학 연구소 등 미생물 발효 연구 개발 단위에는 주로 Tsinghua University, 화동 과학 기술 대학교, Dalian Technology University of Technology, Shandong University, Jiangnan University, Southeast University, Shenyang Agricultural University가 포함됩니다. , 안후이 Keyuan 그룹 등등. 그러나 대다수의 연구 개발 단위는 아직 시범 및 시범 단계에 있으며 산업화를 실현하지 못했습니다. 1,3-프로필렌 글리콜 시장 전망에 대해 낙관적으로 많은 국내 기업이 적극적으로 1,3-프로필렌 글리콜 프로젝트를 개발하고 있으며 주로 Shanghai Petrochemical Co., LTD., Heilongjiang Chenneng Biological Engineering Co., LTD., Henan

Tianguo Group Co., LTD. 2002년 중국은 1,3-프로필렌 글리콜의 공업적 생산을 시작했으며 첫 번째 생산 기업은 Shandong Zouping입니다.

Mingxing Chemical Co., LTD.는 화학 합성 방법을 사용하며 규모는 수천 톤에 이릅니다. 2004년 흑룡강성성생물공정유한회사는 1,3-프로필렌 글리콜의 미생물 발효법 시험 장비를 구축하고 생산에 들어와 해외 판매에 돌입했습니다. 현재 중국에서는 이 두 기업만이 1,3-프로필렌 글리콜을 생산, 판매하고 있습니다.

3.1.1 아크롤레인법

아크롤레인 수화 및 수소화로부터 1,3-PDO를 제조하기 위한 파일럿 플랜트가 Shanghai Petrochemical Co., LTD에 설립되었습니다. 수화는 양이온교환수지촉매를 사용하는 고정층 반응기에서 진행되었으며, 아크롤레인의 질량분율이 13%~17%일 때 전환율은 85%에 이르렀고, 선택도는 90% 이상이었다.

수화시킨 후, 오토클레이브에서 수소화시켰다.

촉매는 활성이 좋은 Raney 니켈계 금속 합금이었습니다.

좋은 선택성;

반응물로부터 분리하기 쉬운 큰 입자;

재사용이 가능하므로 생산 비용이 크게 절감됩니다.

흑룡강석유화공연구소는 아크롤레인 수화물 수소화를 사용하여 1,3-PDO를 제조했으며,

또한 단계적 연구 성과를 달성했으며 실험실 연구를 기반으로 50t/a 파일럿 플랜트를 건설했습니다.

수화과정은 폴리스티렌 킬레이트 이온교환수지 촉매를 사용하는 고정층 반응기에서 60℃, 아크롤레인 농도 15%-17%, 공간속도 1h-1 조건으로 진행하였다.

아크롤레인의 전환율은 83.2%, 3-하이드록시프로판알(3-HPA)의 선택도는 93%였다. 3-HPA 수소화의 전환율은 96.6%이고 1,3-PDO의 선택도는 60℃, 5.0MPa 및 9h-1 공급 공기 속도에서 99.6%입니다. 아크롤레인의 수소화물은 Lanzhou Petrochemical Company의 석유화학 연구소에서 1,3-PDO를 생산하기 위한 원료로 사용되었습니다.

아크롤레인 수화 과정은 이온 교환 수지가 채워진 고정층 반응기에서 수행되었으며, 공간 속도는 3 ~ 6h-1, 아크롤레인의 질량 분율은 14.9%, 60℃에서 아크롤레인의 전환율은 80.1%였으며, 3-HPA의 선택이 이루어졌으며 성별은 87.5%였다. 수화된 3-HPA를 2L 오토클레이브에서 1단계 45℃, 2단계 120℃, 압력 6.0MPa에서 농축 및 수소화하였다. Ni-Al 합금은 Reney 니켈 촉매로 사용되었습니다. 3-HPA의 전환율은 98.2% 이상이었고, 1,3-PDO의 수소화 선택도는 99.2% 이상이었습니다.

3.1.2 산화에틸렌법

Lu Shunfeng 등, Sinopec 베이징 화학공업연구소는 에틸렌옥사이드와 합성가스를 유기 용매에 넣고 코발트 카르보닐 촉매 존재 하에서 히드로포르밀화 반응을 수행했습니다. 그런 다음 공기 또는 산소를 도입하여 코발트 카르보닐 촉매를 산화시켜 코발트 침전물을 생성합니다. 코발트 침전물과 용액을 원심분리하고 여과한 후 다음 반응을 위해 반응기로 되돌려보냈다. 여과액에 탈이온수를 첨가한 후 진공증류하여 3-히드록시프로판알 수용액을 얻었다. 마지막으로 수소화되어 1,3-프로판디올을 생성합니다. 이 방법은 유기포스핀 리간드 조촉매를 사용하지 않으며, 각종 히드로포르밀화 반응촉진제를 첨가할 필요도 없고 효과도 좋고 비용도 저렴하다.

3.1.3 미생물학적 방법

클렙시엘라(Klebsiella)와 포도당을 보조 기질로 하여 발효에 의한 1,3-PDO의 생산을 칭화대학에서 연구한 결과, 1,3-PDO가

글루코스를 기질로 단독으로 사용한 발효에 의해 생성되지 않았습니다. 포도당과 글리세롤을 혼합 기질로 사용한 경우 박테리아의 농도는

크게 증가했습니다. 따라서 글리세롤을 기질로 하는 발효시 1,3-PDO의 전환율을 높이고 발효시간을 단축시킬 수 있다.

보조 기질로 포도당을 첨가하여 단축시킵니다. 적절한 포도당 첨가율을 선택하면 1,3-PDO의 전환율을 최대 64.9%까지 높일 수 있습니다. ~ 안에

최근 몇 년 동안 칭화대학교 응용화학연구소의 Liu Dehua 교수 등이 미생물을 촉진하는 방법을 발명했습니다.

1,3-프로판디올의 혐기성 및 호기성 발효 공정에 적합한 뷰콜산의 외인성 첨가에 의한 1,3-프로판디올의 합성. 그것은

장점은 박테리아의 글리세롤 이용을 가속화하고 1,3-프로판디올의 농도와 생산 강도를 크게 향상시킬 수 있으며,

생산 비용을 줄입니다. 1,3-프로필렌글리콜의 발효과정에서 다량의 유기산(소금)이 생성되는 특성을 고려하여 1,3-프로필렌 추출과정에 전기투석 담수화 기술을 도입하는 데 세계적으로 앞장섰습니다. 글리콜을 응집, 농축, 정류하는 과정을 거쳐 제품의 순도는 99.92%, 수율은 80% 이상에 이르렀습니다. 시험제품은 Yizheng Chemical Fiber Company와 Liaoyang Petrochemical Company에서 시험하였고, 해외에서 수입한 1,3-프로판디올을 중합하여 얻은 PTT를 비교하였다. 그 결과, 칭화대학의 생물학적 방법에 의한 1,3-프로판디올 파일럿 제품의 중합으로 얻은 PTT의 핵심 기술 지표가 수입 제품의 PTT를 능가하는 것으로 나타났습니다. 다롄 공과대학교 환경생명과학부 Xiu Zhilong 외 연구진은 2단계 발효를 통해 옥수수를 원료로 사용하여 1,3-PDO를 생산하는 새로운 공정을 개발했습니다. 그들은 먼저 옥수수 전분을 당화 용액으로 바꿨습니다. 그런 다음 칸디다균, 사카로마이세스 세레비시아, 자이고사카로마이세스 콘쥬가투스, 바실러스 및 아스퍼질러스와 같은 호기성 박테리아에 의해 포도당이 글리세롤로 전환되었습니다.

그런 다음 Klebsiella, Citrobacter 및 Clostridia와 같은 혐기성 박테리아를 사용하여 글리세롤을 1,3-PDO로 추가로 전환했습니다. 1단계 발효에서 얻은 발효액은 원심분리 또는 여과하여 균을 제거할 수 있고, 투명한 액은 발효 2단계에 직접 투입하거나 발효 2단계의 배치로 농축할 수 있으며, 일부 균은 연속 발효로 재활용됩니다. 1단계 발효액 역시 원심분리 및 멸균 과정을 거치지 않고 바로 2단계 발효를 거치게 된다. 2004년 12월 19일, Xiu Zhilong 교수는 식별을 통해 "1,3-프로필렌 글리콜의 미생물 발효 방법 시험 생산" 프로젝트의 완료를 주재했으며 회의에 참석한 전문가들은 발효 및 분리 기술을 사용하는 프로젝트가 분명히 혁신적이라고 믿었습니다. 전반적으로 국제 선진 수준입니다. 2004년에 이 프로젝트는 Karamay Petrochemical Company에서 6,000 T/a의 파일럿 규모로 성공적으로 확장되었습니다.

3.2 1,3-프로필렌글리콜의 해외생산

3.2.1 아크롤레인 수화 방법

1,3-PDO 공정을 제조하기 위한 아크롤레인 수소화물에 대한 특허 출원이 가장 많은 곳은 독일 Degussa Company이고, 독일 Hoechst 회사가 그 뒤를 따릅니다.

아크롤레인으로부터 1,3-PDO를 생산하는 Degussa 산업 경로의 주요 단계는 다음과 같습니다.

(1) 아크롤레인으로부터 제조된 3-카르복시프로피온알데히드;

(2) 3-HPA의 촉매 수소화에 의해 1,3-PDO를 제조하였다.

아크롤레인의 수화에 의한 3-히드록시프로판알의 제조는 처음에는 무기산을 촉매로 사용하여 이루어졌으나 수율이 낮고 선택성이 낮았으며,

그리고 부작용이 발생했습니다. 아크롤레인은 산과 만나면 축합이나 중합이 일어나 디프로피온산 에테르 등을 생성하는 경향이 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 데구사(Degussa)사는 약산성 이온교환수지를 촉매로 사용하여 3-HPA의 선택성과 전환율, 선택성을 향상시킵니다. 아크롤레인 수화 작용이 크게 향상될 수 있습니다. 미국 특허에서는 인산-NH-CH2-PO3H2를 함유한 산성 킬레이트 양이온 교환수지를 촉매로 제안하고 있다. 반응온도 50~80℃ 범위에서 레레인의 전환율은 85%~90%를 유지할 수 있으며, 3-HPA의 선택도는 80%~85%에 도달할 수 있다. Arntz et al.,Degussa Company는 약산 분리를 채택합니다. 부교환수지는 Na 0.53%, Mg 0.06% 및 0.3%를 함유하는 이온교환수지 촉매와 같이 소량의 나트륨, 마그네슘 및 알루미늄 이온으로 개질되었습니다. Al과 아크롤레인의 전환율은 88.9%~90.5%에 달했고, 3-HPA 선택도는 50℃에서 4시간 동안 반응하여 80.4%~82.8%를 나타냈다. 그러나 촉매를 200시간 사용한 이후에는 반응 전환율과 선택도가 감소하기 시작하여 Degussa사와 Hoechst사가 잇따라 무기 담체 산 촉매를 연구 개발하였다. Degussa Company는 표면적 50cm2/g의 TiO2 또는 r-Al2O3를 담체로 사용하고 H3PO4 또는 NaH2PO4 용액을 함침시켜 Ti-O-P 구조의 활성촉매를 얻어 반응시 고정층 반응장치에 로딩하였다. 0.1~2MPa의 압력. 반응 온도 50~70℃, 공급 공간 속도 0.5h-1의 조건에서 아크롤레인의 수화 전환율은 50%, 3-HPA의 선택도는 약 81%입니다. 이 촉매 시스템은 준비가 쉽고, 담체가 안정적이며, 적용 가능한 온도가 높고 재생 가능합니다. Hoechst사는 ZSM-5 분자 규석을 활성성분으로 사용하였고, 아크롤레인 농도 18% ~ 19%, 반응온도 80℃에서 제조된 촉매, 고정층 반응장치에서 1500h 연속 운전, 촉매의 활성

거의 변하지 않은 평균 아크롤레인 전환율은 44.3%, 3-HPA 선택도는 87.7%, 아크롤레인 농도는 12%, 전환율은

아크롤레인은 46%이고 3-HPA의 선택도는 91.7%입니다. 또한, 프로피오네이트 – 트리에틸아민 완충 촉매를 사용하여 완충액 pH=4를 수화할 수도 있습니다.

아크롤레인 액체의 공간 속도는 0.5h-1이고, 아크롤레인 전환율은 45%이며, 3-HPA 선택도는 85%입니다.

3.2.2 에폭시에탄카르보닐화 방법

미국 Shell Company의 에틸렌옥사이드 공정은 에틸렌을 원료로 사용하고 280℃에서 은촉매를 사용하여 산화에틸렌옥사이드로 산화시키는 공정입니다. 그만큼

기술은 1단계 방식과 2단계 방식으로 구분됩니다. 1단계 방법은 에틸렌옥사이드가 반응하여 다음 조건에서 1,3-PDO를 생성하는 것입니다.

온도 90℃, 반응압력 10MPa. 2단계 공정에서는 에틸렌옥사이드가 85℃에서 탄산화되고, 반응압력은 10MPa이며,

촉매가 존재합니다. 제조공정에서는 에틸렌옥사이드, CO, H2를 하이드로포르밀화 원료로 사용하여 3-하이드록시프로판알(3-HPA)을 생산하고,

고정층 촉매 수소화를 통해 1,3-PDO를 제조합니다. Shell의 특허에 공개된 기술의 주요 개선 및 혁신

미국의 회사에는 고가의 포스핀 리간드를 첨가하지 않고 코발트 이산화탄소를 사용하는 에틸렌 옥사이드 카르보닐화 촉매가 포함됩니다.

촉매의 양은 반응 혼합물의 0.05%~0.3%로 감소되어 촉매 비용이 크게 절감됩니다. 메틸 tert-부틸 에테르를 반응으로 사용

용매에 의해 반응생성물과 촉매가 쉽게 분리되었으며, 3-HPA의 농도도 35% 이상으로 증가하였다. 3-의 물 추출을 사용하여

코발트 촉매의 재활용률인 HPA는 99.6%에 달한다. 카르보닐화 반응에서 수분 함량과 3-HPA 농도를 조절함으로써

끓는점이 높은 부산물이 적고, 3-HPA의 선택도가 90% 이상으로 산업화가 가능하다. 앞서서

1999년 Degussa는 아크롤레인 수화 공정을 사용하는 세계 유일의 1,3-PDO 생산업체였습니다. 1990년대 초 Shell 회사는 다음과 같은 프로세스를 개발했습니다.

에틸렌옥사이드 카르보닐화 및 수소화를 통해 1,3-PDO를 생산하였으며, 1999년 12월 7.2×104t/a 규모의 생산공장을 준공하여 가동에 들어갔습니다. 에서

동시에 DuPont은 Degussa 아크롤레인 공정 기술을 구입하고 산업 공장도 건설했습니다.

3.2.3 미생물학적 방법

1,3-PDO 공정은 값싼 포도당이나 조전분(예: 카사바 가루)을 원료로 하며, 1,3-PDO는 원래 균주나 유전자 조작 박테리아를 발효하여 제조됩니다. 듀폰은 현재 생물학적 경로 개발 분야의 글로벌 리더입니다. 1,3-PDO의 미생물 생산에는 크게 두 가지 유형이 있습니다. DuPont과 Genencor International Co., Ltd.는 포도당을 기질로 사용하여 유전자 조작 박테리아로 1,3-PDO를 생산하는 기술을 공동으로 연구 개발했으며, 전 세계적으로 특허를 출원했으며 2010년에는 산업생산을 달성할 것으로 예상된다. 중국과 유럽 국가에서는 글리세롤 생체불균형화 생산에서 1,3-PDO에 대한 연구가 매우 활발합니다. 지금까지 1,3-PDO를 생산하는 것으로 밝혀진 모든 야생 균주는 글리세린 기반 박테리아입니다. 수년에 걸쳐 글리세롤 생체불균형화의 대사 경로와 역학적 특성이 심층적으로 연구되었습니다. 혐기성 조건에서 유일한 탄소원인 글리세롤의 최대 이론 물질 전환율은 72%이고, 보조 기질(예: 포도당)은 글리세롤의 전환율을 100%까지 증가시킬 수 있으며 최종 질량 농도는 1,3- 발효액의 PDO는 65-70g/L에 도달할 수 있습니다. 글리세롤의 혐기성 대사는 주로 산화 대사와 환원 대사의 두 가지 경로를 포함합니다. 미생물 세포는 산화 경로를 통해 성장에 필요한 물질과 에너지를 얻고, 글리세롤은 비타민 B12와 결합된 글리세롤 탈수효소(GDHt)에 의해 촉매화되어 환원 경로를 통해 3-하이드록시프로판알(3-HPA)로 탈수되고, 나아가 1, NADH O 탈수소효소(PDOR)와 연결된 3-PD는 1,3-PDO로 환원됩니다.

이 과정의 생리학적 중요성은 NADH의 대사 균형을 유지하는 것인데, 여기서 에너지는 GDHt 활성을 유지하는 열쇠이고 NADH는 3-HPA를 1,3-PDO로 환원시키는 원동력입니다. ATP, NADH 및 효소 활성의 변화는 대사 흐름의 변화를 일으키고 1,3-PDO의 수율에 영향을 미칠 수 있습니다. 현재 중국은 1,3-PDO를 생산하기 위한 글리세롤 발효에 대한 파일럿 연구를 완료했으며 산업 테스트로 전환하고 있습니다. 순수 글리세롤의 가격이 높기 때문에 조 글리세롤을 원료로 사용하면 비용이 효과적으로 절감되므로 1,3-PDO를 생산하는 미생물 발효는 생산 조건 측면에서 화학적 방법에 비해 더 강력한 이점과 시장 경쟁을 갖습니다. , 비용 및 환경 보호 힘. 듀폰은 생명공학을 이용해 1,3-프로필렌 글리콜을 생산하는 비용이 PET에 사용되는 모노머 EG의 비용과 비슷하다고 밝혔다. 미생물 발효법은 원료의 입수 용이성, 재생 가능한 자원의 활용 및 환경 친화성으로 인해 개발 가능성이 밝습니다. 사람들의 환경에 대한 인식이 제고되고 일회성 자원의 고갈 위험이 높아지면서 생물학적 전환 방식에 의한 1,3-프로필렌 글리콜 생산은 화학적 방식에 비해 점점 더 강력한 발전 모멘텀을 보일 것으로 예상됩니다.

4 1,3-프로필렌글리콜의 국내외 시장상황

2001년 전 세계 1,3-프로필렌글리콜 생산능력은 약 14×104t/a였으며 제조사는 Shell Corporation, DuPont뿐이었다.

Corporation 및 독일 Degussa Company. 2001년 세계 PTT 수요는 약 20×104t이었고, 1,3-프로필렌글리콜 수요는 7.2×104t이었다.

Shell에 따르면 2010년까지 비섬유 응용 분야를 포함하여 PTT에 대한 세계 연간 수요는 100×104t에 도달할 것이며 1,3-프로필렌 글리콜 36×104t이 필요할 것입니다.

거의 45%가 카펫에 사용되고 50% 이상이 기타 직물 분야에 사용됩니다. 업계 전문가들은 PTT 섬유가 21세기 발전에 초점을 맞춘 새로운 유형의 섬유가 될 것이며 가장 인기 있는 섬유 품종 중 하나가 될 것이라고 지적했습니다. 파이버뉴스에 따르면 산업자원부는 향후 5년간 PTT 섬유 제조 및 응용기술 개발에 199×108원을 투자할 계획이다. Shell은 2003년 세계 시장의 30%를 목표로 삼고 2010년까지 PTT 섬유에 대한 세계 수요가 100×104t을 초과할 것으로 예상하고 있습니다. 중국은 섬유 대국으로 2000년 화학 섬유 생산량은 약 7,000kt에 달했습니다. 생산량 기준으로 4년 연속 세계 1위를 차지했습니다. 한편, 중국은 화학섬유 생산 원료의 주요 수입국이기도 하며, 현재 중국 합성섬유 산업의 수입 원료 의존도가 45%에 달해 화학섬유의 경제적 이익과 시장 경쟁력에 심각한 영향을 미치고 있다. 섬유 산업. 중국의 WTO 가입은 중국 합성섬유 산업에 전례 없는 기회를 가져왔지만 동시에 가장 해결해야 할 전례 없는 과제에 직면해 있습니다. 첫째, 화학섬유 원료 수입 의존 문제를 해결해야 합니다. 두 번째는 제품 구조를 조정하고 새로운 고성능 합성섬유를 적극적으로 개발하는 것인데, PTT의 성능이 PET보다 훨씬 좋다. PTT 섬유 개발은 중국 정부가 합성섬유 업계가 WTO에 가입하기 위한 대책 중 하나로 선정됐다. PTT 섬유의 개발은 1,3-프로필렌 글리콜의 기본 합성재료에 대한 수요가 매우 높다는 것을 나타냅니다.

4.1 PTT 시장

1,3-프로필렌 글리콜은 PTT 폴리에스터 합성에 있어서 대체할 수 없는 원료입니다. PTT는 염색성, 생분해성, 내오염성, 인성,

나일론의 탄력성과 자외선 저항성 등. 또한, PTT 섬유는 내마모성, 낮은 흡수성, 낮은 정전기 및 기타 장점으로 카펫 분야에서 나일론을 대체할 수 있으며, PTT 섬유의 응용 분야는 주로 전통적인 섬유 재료(PET, PBT, PA6, PA66). 그 개발 가치는 대규모 기본 재료 클래스가 되어 수백만 톤의 수요 시장에 직면할 것이라는 점입니다. 가장 널리 사용되는 디올-글리콜(합성 PET의 원료)을 예로 들면, 현재 전 세계 에틸렌글리콜의 연간 생산량은 1,250×104t이며, 최종적으로 폴리에스테르 섬유 생산에 사용되는 양은 688×104t이다. 2003년 현재 세계에서 1,3-프로필렌 글리콜을 생산하는 회사는 소수에 불과하며 연간 생산량은 14×104t 미만입니다. 상하이석유화학공업(Shanghai Petrochemical Industry)의 예측에 따르면 최근 몇 년 동안 중국의 1,3-프로필렌 글리콜 수요는 2.5×104~3×104t/a이고 국내 1,3-프로필렌 글리콜의 장기 수요는 10배를 초과할 것으로 예상된다. 104t/a. 따라서 제품의 시장 공간은 엄청납니다. PTT가 기존 나일론 시장의 10%를 점유한다면 연간 1.95×108파운드의 PTT 수요가 있을 것입니다. PTT가 섬유 소재 시장을 5% 확장하면 연간 0.65×108파운드의 PTT를 창출하게 됩니다. 따라서 1,3-프로필렌 글리콜에 대한 시장 수요는 연간 1×108파운드에 도달할 것입니다. PTT의 단량체인 1,3-프로필렌 글리콜은 매우 광범위한 시장 잠재력을 가질 것입니다.

4.2 제약시장

1,3-프로판디올은 제약 중간체의 합성, 예를 들어 1,3-디브로모프로판, 3-브로모-1-프로판올, 1,3-프로판올의 합성에 사용될 수 있습니다.

디클로로프로판 및 의약품용 탄소 사슬 연장제로 사용되며 대부분 수출되며 시장 규모는 500~1,000톤에 이릅니다.

4.3 기타 시장

1, 3-프로필렌 글리콜은 우수한 부직포, 필름 엔지니어링 플라스틱, 가정 장식 재료, 패딩 재료 등의 제조에도 사용할 수 있습니다. 또한 엔지니어링 열 플라스틱인 PTT 폴리에스터는 더 나은 전기적 특성, 절연성, 치수 안정성 및 필요한 기계적 특성을 갖추고 있어 다양한 전자 제품 생산 재료에 사용할 수 있습니다. 데이터에 따르면 다운스트림 제조업체의 PDO에 대한 엄청난 잠재 수요가 있으며 섬유 섬유 및 엔지니어링 플라스틱과 같은 새로운 품종 생산에 1,3-PDO를 적용하는 것이 개발 중입니다. 특히, PTT 생산 기술은 성숙되어 기존 PET 생산 공정 장비를 약간만 조정하고 개량하면 PTT 산업 생산을 달성할 수 있습니다.

5. 맺음말

현재 전 세계적으로 1,3-PDO를 생산하는 주요 방법은 화학적 방법이지만, 화학적 방법은 생산비용이 높고 환경적 측면에서 우수하다.

오염으로 인해 사람들은 생물학적 방법인 1,3-PDO 생산에 관심을 돌리고 많은 연구 작업을 수행해 왔습니다. 와 비교하면

화학합성법, 생명공학법은 조건이 온화하고 조작이 간단하며 부산물이 적고 선택성이 좋으며 에너지가 좋다는 특징을 가지고 있습니다.

절약, 적은 설비 투자, 좋은 환경 등 생산 비용이 가장 낮고 오염이 가장 적은 방법입니다. 오늘날의 “녹색 화학 산업”과 “지속 가능한 발전”의 요구에 따라 1,3-프로필렌 글리콜의 생물학적 생산은 미래 개발 방향입니다.