技術プロフィール: アクリル酸とブタノールからのアクリル酸ブチル

2021年2月1日 | イントラテック ソリューションズ LLC より

このコラムは、Intratec が発行したレポート「アクリル酸とブタノールからのアクリル酸ブチルの製造 – コスト分析」に基づいています。 これは、www.intratec.us/analysis/butyl-acrylate-production-cost でご覧いただけます。

アクリル酸のブチルエステルであるアクリル酸ブチルは、(アクリル酸メチルやアクリル酸エチルと同様に)工業的に最も重要なアクリル酸塩の一つです。 アクリル酸ブチルの主な用途は、アクリルポリマーの製造とポリエチレンとのコポリマーの製造です。 また、塗料、シーラント、洗浄剤、接着剤の配合のほか、両性界面活性剤、水性樹脂、酸化防止剤、エラストマー、繊維や紙の分散液にも使用されます。

アクリル酸ブチルは、アセチレン、1-ブチルアルコール、一酸化炭素、ニッケルカルボニル、塩酸などの化学物質を含むいくつかの反応から生成できます。 工業規模では、アクリル酸ブチルはエステルグレードのアクリル酸とブタノールから、通常はアクリル酸施設と統合されたプラントで製造されます。

本分析では、アクリル酸ブチル製造の工業プロセスについて検討します。 このプロセスは、次の 2 つの主要なセクションで構成されます。(1) エステル化。 (2) 精製 (図 1)。

図 1. この図は、従来のエステル化によるアクリル酸ブチルの製造プロセスを表しています。

エステル化。 アクリル酸、小過剰のブタノールおよびｐ－トルエンスルホン酸触媒を反応系に供給する。 エステル化反応器は、反応器媒体から水を連続的に除去するための蒸留システムに接続されている。 これにより、反応速度が改善され、反応がエステル形成へと移行します。 塔底に回収された有機化合物はエステル化反応器にリサイクルされ、触媒抽出用の溶媒として水が使用されます。

精製。 回収された水は触媒抽出塔に供給され、第２の反応器から取り出された予め冷却された反応生成物から触媒が分離される。 触媒流はエステル化反応器に再循環される。 粗生成物は洗浄塔に供給され、そこでアクリル酸および触媒の残留物が苛性溶液で中和され、塔底流として粗生成物から分離される。 塔頂流は蒸留されてブタノールが回収され、上流の脱水蒸留塔に送られます。 最後の精製ステップでは、カラムによって粗製アクリル酸ブチルの流れから残留有機重廃棄物が分離され、カラムオーバーヘッドとして高純度のアクリル酸ブチルが得られます。 有機重質物質は分解反応器に送られ、そこで余分なアクリル酸ブチルが重質副生成物の触媒反応によって回収されます。

アクリル酸ブチルは、主にアクリル酸とブタノールから製造され、原料供給源によって異なるさまざまな製造ルートで製造されます。 これに関連して、典型的なアクリル酸ブチルの製造ルートは、主にプロピレンの酸化、および程度は低いですがエチレンの酸化的カルボニル化を介したアクリル酸の製造に基づいています (図 2)。

図 2. アクリル酸ブチルにはいくつかの異なる製造経路が存在します

アクリル酸ブチルの製造にかかる推定総操業コスト (原材料、光熱費、固定費、減価償却費) は、2017 年第 1 四半期のアクリル酸ブチル 1 トンあたり約 1,400 ドルでした。分析は、米国に建設された以下の生産能力を持つプラントに基づいています。年間 150,000 トンのアクリル酸ブチルを生産します。

スコット・ジェンキンス編集

編集者注: このコラムの内容は Intratec Solutions LLC (ヒューストン、www.intratec.us) によって提供され、Chemical Engineering によって編集されています。 提示された分析とモデルは、公開されている非機密情報に基づいて作成されています。 内容はイントラテックのみの意見を表すものです。 分析を準備するための方法論の詳細については、使用条件とともに www.inratec.us/che を参照してください。