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Styrene monomer(SM, 스티렌모노머)
Styrene monomer(SM, 스티렌모노머)
HS No. : 2902-50-0000
CAS No. : 100-42-5
화학명 : Vinyl benzene
별명 : Styrol, Phenylene, Cinnamene
화학식 : C6H5CH=CH2, 분자량 104.14
성상 : 방향성의 무색 액체로 비중은 0.9075(20℃), 비점 145.1℃, 굴절률 1.5439(25℃), 인화점 32℃, 알콜 및 에테르에 녹으며 물에는 녹지 않는다. 가열, 빛 또는 과산화물(중합촉매)에 의해 쉽게 중합하며, 점도가 높아져 무색의 고체상태까지 된다. 적은 양은 콜타르 중에도 함유돼 있다. 융점 30.63℃, 증기밀도 3.6, 증기압 5mmHg(20℃), 발화점 490℃로 가열하면 용이하게 중합이 진행돼 점도를 증대시키고 고체상까지 된다.
용도 : PS, 합성고무(SBR), PE, PET, ABS, 이온교환수지, 합성수지 도료 등을 제조하는데 사용된다.
원료 : 에틸벤젠
제법 : ①산화철을 주체로 한 촉매(예를 들면 Shell-105)를 사용하여 에틸벤젠을 탈수소시켜 제조한다. ②에틸벤젠을 산화하여 아세트페논을 만들고 이어서 이것을 수소화시켜 메틸페닐카르비놀을 만들어 다시 이것을 탈수시켜 스티렌 단량체를 얻는다. ③나프타분해 에틸렌플랜트의 부가물, 가솔린 속의 C8유분을 커트하여 특수한 추출제를 이용하여 스티렌을 추출, 증류한다.(파이로트 단계) 벤젠은 염화 알루미늄을 이용해 에틸렌과 반응해 알킬화되거나 또는 UOP공정에서 촉매로 인산을 사용하여 알킬화시킬 수 있다. 이 반응은 염화에틸 존재하에 일어난다. 에틸벤젠은 탈수소반응으로 스티렌 형태로 될 수 있다. 에틸렌을 알킬화하는데 순수할 필요는 없다. 실제로 "Alkar"(Universal Oil Products)라고 알려진 공정은 10% 정도의 적은 에틸렌을 함유하고 있는 Stream으로부터 BF3의 존재 하에서 알킬화가 이루어지도록 개발됐다. 이 공정은 가공되지 않은 값싼 원료를 이용하고 다중 알킬화된 벤젠을 생성하지 않는 이점이 있다. 또한 여러 개의 공장들이 미국에 건설되어 C8방향족 추출물에 함유된 천연 에틸렌으로부터 스티렌을 생산하고 있다. 이것은 연속으로 200ft 증류탑 3개를 필요로 하는데 모든 탑이 높은 환류량으로 운전되는 초분별증류(superfractionation) 기술에 의해 분리될 수 있으며 Cosden Petroleum에 의해 처음 사용되었다.
스티렌 자체는 보통 증기를 희석제로 사용해 산화 제2철 촉매를 거쳐 에틸벤젠의 증기상 탈수소 반응에 의해 생산된다. 반응기의 유출물이 응축되고 물이 제거된 후 조(crude) 스티렌은 벤젠과 톨루엔 부산물을 제거하는 증류탑으로 보내지고 그 다음에 에틸벤젠 탑으로 보내진다. 이 탑에서 반응된 원료는 반응기로 회수된다. 최종 증류탑은 무거운 유분과의 중합에 의해서 생성될 수 있는 타르를 제거한다. 이 분리 시스템은 성분들의 상대속도를 증가시키고 중합이 일어날 수 있는 높은 온도를 피하기 위해 높은 진공상태로 운전한다. 에틸벤젠 원료에서 수율은 87%이다. 대부분의 스티렌 공정은 에틸벤젠이 톨루엔과 벤젠으로 되는 것을 피하기 위해 1회 통과당 35∼40%의 전화율로 제한되지만 몇몇 특허권자들(Badger, Scientific Design)은 전화율이 55%를 상회하는 촉매를 개발했다. 유틸리티 비용이 생산비의 약 15%에 달하게 됨에 따라 같은 수율에서 더 높은 전화율을 얻는 것은 상당히 중요한 것일 수 있으며, 따라서 5% 정도 더 낮은 비용으로 1회 통과당 전화율을 40∼60%로 개선하였다. 에틸렌과 벤젠으로부터의 스티렌 생산의 채산성은 연간 1억파운드(5만톤) 이하로 추정된다.
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