|
|
|
Ethyl acetate(EA, 초산에틸)
Ethyl acetate(EA, 초산에틸)
HS No. : 2915-31-0000
CAS No. : 141-78-6
화학명 : Acetic acid ethyl ester
별명 : Acetic ether, Acetic acid ethyl, Vinegarnaphtha
화학식 : CH3COOC2H5, 분자량 88.10
성상 : 무색투명한 액체로 방향족 과실냄새가 난다. 알코올, 에테르 등 대부분의 유기용제에는 쉽게 녹는다. 비중은 0.902(20℃), 증기밀도는 3.04(공기=1), 비점은 77.1℃, 융점은 -82.4℃, 인화점은 7.2℃, 폭발한계는 2.2~11.4%(공기중의 용량%), 발화점 426℃, 증기압 100mmHg(27℃), 클로로포름, 알코올, 에테르에 녹는다. 물에는 약간 녹는다. 가수분해를 받기 쉬우며 물이 있으면 상온에서도 서서히 초산과 에탄올로 분해된다. 열에 대해서는 비교적 안정하며 200℃에서 8~10시간 가열해도 변화하지 않는다.
용도 : 초산에틸은 용해력이 강하고, 비점이 낮으며, 경제성이 있어 1937년부터 도료, 인쇄잉크, 접착제 등의 용제로 널리 사용되고 있는 비탄화수소계 용제로써 허용농도가 400PPM으로 공업용 용제 중 인체에 미치는 독성이 가장 적다. 초산에틸은 무색투명한, 과실향을 갖는 가연성 액체로 용해력이 강하고 증발속도가 빠르며 인체에 미치는 독성이 타용제보다 약해 공업용 용제로 널리 이용된다. 초산에틸은 용해력이 뛰어나고, 분자량에 비해 타용제보다 증발속도가 높기 때문에 공업용 용제로 많이 이용된다. 도료, 인쇄잉크, 접착제가 3대 수요처이며 이들이 초산에틸 전체수요의 80% 정도를 차지하고 있으며 특히, 우레탄 도료용의 경우는 제품특성상 고품질의 제품이 요구된다.
원료 : 에스테르화법(초산+에탄올), 알데히드축합법(아세토알데히드)
제법 : 에탄올과 초산의 esterification,acetaldehyde로부터 tischtschenko Process에 의한 방법 및 Vinyl Acetate, Polyvinyl Butyral 및 Butane Oxidation에 의한 Acetic Acid 제조시 부산물 등으로 제조되고 있으며 에틸렌과 초산에 의한 제조방법이 실험실적으로 입증되고 있다. 초산에틸 제조공정은 대체로 원부재료의 가격 및 수급사정에 따라 지역별로 채택되고 있다. 미국에서는 Esterification Process를, 유럽 및 아시아 지역에서는 Tischtschenko Process에 의한 방법이 주로 이용되고 있다. 초산에틸은 Tischtschenko Process, Esterification Process 및 Vinyl Acetate, n-Butane Oxidation, Polyvinyl Butyral 등을 제조시 부산물로 생산할 수 있으며 반응성이 좋아 대체로 제조가 쉽다. 초산에틸 제조원료로 사용되는 아세트 알데히드 및 Acetic Acid 제조시 상당부분의 공해물질이 배출되므로 이에 대한 적절한 방안이 강구되어야 한다. 또한 현재 연구 및 실용화 단계에 있는 아세트 알데히드 제조공정에서 촉매변경에 의한 공해물질 억제기술 및 에틸렌과 Acetic Acid에 의한 초산에틸제조 등의 새로운 기술이 기대된다.
(1) Esterification Process : 황산이나 이온교환수지와 같은 촉매 존재하에서 에틸알콜과 초산은 에스테르 반응에 의해 초산에틸을 생성한다. 이 때 반응은 가역반응이며 약 70%의 전환율을 갖는다. 수율을 높이고 생성된 수분을 효율적으로 제거하기 위하여 에탄올을 과잉 공급하여 물-에탄올-초산에틸 3상공비로 운전한다. Process는 원부재료의 상태에 따라 Batch Process와 Continuous Process로 운전이 가능하며 주 변수는 초산의 농도(8~80%)이며 에탄올은 95%, 촉매는 55∼66°Be'의 황산이 사용된다. 반응물의 비율은 Process와 장치의 종류에 따라 달라지며 Batch Process에서는 초산(8%)10, 에탄올(95%)10, 황산(55-66°Be')0.33의 비율로 운전된다. Continuous Process에서는 빙초산의 농도는 광범위하게 변화시킬 수 있으며, 수율향상과 수분의 효율적인 제거를 위해 에탄올을 과잉 공급한다. 촉매 및 반응물은 혼합조에서 혼합된 후 Reaction Column으로 공급된다.
Reaction Column에서는 반응과 동시에 증류가 일어난다. Column의 상부는 약 80℃로 유지되며, Distillate는 에탄올 70%, 초산에틸 20%, 물 10%의 조성으로 Separating Column에 공급되어 3상공비에 의해 초산에틸이 83%까지 농축된 후 Decanter에서 약 93%까지 농축된다. Decanter 상부층(초산에틸 93%, 에탄올 2%, 물 5%)은 Drying Column으로 공급되어 제품을 생산하게 되며 하부층은 Separating Column으로 공급해 유효성분을 회수하고 3상공비에 필요한 에탄올과 물의 밸런스를 맞춘다. 초산을 기준해 초산에틸의 수율은 Continuous Process의 경우 99~100에 달하며 Batch Process의 경우 약 95% 정도이다.
(2) Tischtschenko Process : Tischtschenko Process는 1906년 소련의 W.E.Tischtschenko가 2RCHO→RCOOCH2R의 반응이 Aluminum Alcoholate 촉매하에서 일어난다는 것을 발견한 이래 공정개선 및 촉매에 대한 활발한 연구가 이루어져 1930년대 초반 Hoechst사에 의해 상업화됐다. 전체공정은 촉매제조, 반응, 증발, 분해, 증류 공정으로 구성된다.
①촉매제조 : 본 Process에 사용되는 촉매는 Aluminum Ethoxide로서 A1+3C2H5OH→Al(OC2H5)3+3/2 H2의 반응에 의해 제조되며, 반응이 폭발적으로 일어나므로 에탄올은 Al과 반응성없는 적절한 용제에 희석하여 서서히 투입한다. 주로 사용되는 용제는 초산에틸을 사용하며 Aluminum Ethoxide외에 반응을 촉진하기 위해 금속염화물을 조촉매로 사용한다.
②반응공정 : 반응은 저온액상에서 진행되며, 반응속도 및 반응률로 촉매와 양, 조성, 촉매제조 조건, 반응온도 및 계내 수분함량 등에 따라 크게 좌우되며 반응은 급격한 발열 반응이므로 효과적으로 반응열을 제어하기 위해 다량의 반응물을 순환해 초기 아세트알데히드의 농도를 낮추어 반응속도를 늦추어 반응온도를 조절한다. 반응 메카니즘은 대체로 다음과 같이 보고되고 있다. 반응차수는 반응조건에 따라 변화하며 일반적으로 알데히드에 대해 2차, 촉매에 대해 1차반응으로 관측된다. 반응에 참여한 촉매는 활성을 상실하게 되어 촉매를 재생 사용하는 것은 불가능하며, 촉매의 활성은 조촉매, 알데히드 및 촉매의 상호작용에 의해 촉진됨으로써 반응온도, 조촉매의 유무, 알데히드와 촉매의 비율 등에 의해 촉매활성 시간이 좌우된다.
③증발 및 분해공정 : 반응물은 촉매 및 조촉매 중의 금속성분을 함유함으로 증발공정에서 이들 금속성분을 함유하고 있는 무기물을 분리하게 되며, 증기상의 유기물은 중간제품 저장소로 이송되고 Liquid+Solid상의 잔유물은 분해관으로 이송되어 분해된다. 분해관에서는 Al(OC2H5)3+H2O→Al(OH)3+3C2H5OH에 의해 사용된 촉매를 분해해 에탄올을 회수하며, 부반응에 의해 생성된 아세탈을 분해해 알데히드와 에탄올을 회수한다.
④정제공정 : 정제공정은 4-5기의 Column으로 구성되며 1번째 Column 상부를 미반응 알데히드와 공비에 의하여 초산에틸-물-에탄올의 혼합물이 회수, Column으로 공급되어 미반응 알데히드는 반응계로 회수되며, 초산에틸-에탄올은 촉매제로 이용되며 물은 분해관 운전시 이용된다. 첫 번째 Column 하부액은 Product Column으로 공급되어 상부로부터 제품을 얻고 반응 중 생성된 고비정 물질은 Product Column 하부로부터 분해관으로 공급되어 유효성분은 회수된다.
|
|
|
|
Home｜
즐겨찾기｜
시장보고서·단행본
유료 컨텐츠
화학제품시황
화학제품사전
총분량 
.gif)
.gif)
