技術プロフィール: バイオ

2017年4月1日 | イントラテックソリューションズによる

このコラムは、Intratec が発行したレポート「グルコースからのバイオベースのアジピン酸生産 - コスト分析」に基づいています。 これは、www.intratec.us/analysis/adipic-acid-production-cost でご覧いただけます。

アジピン酸は、商業的に最も重要な脂肪族ジカルボン酸の 1 つです。 主にナイロン 6,6 の生産チェーンに供給するために大規模に生産されています。 他の用途には、コーティング、合成潤滑剤、繊維、プラスチック、可塑剤、ポリウレタン樹脂の製造が含まれます。

以下の段落で説明するプロセスでは、2 段階の触媒プロセスを介してグルコースからアジピン酸が生成されます (図 1)。

図 1. 2 段階の触媒プロセスによるグルコースからのバイオベースのアジピン酸の生成を示します。

グルカル酸の合成。 グルコース溶液はプロセス水と混合され、酸化反応器に供給される前に加熱されます。 酸素は、反応器の底部に圧縮空気を供給することによって反応に供給されます。 反応器からのオーバーヘッドはノックアウトドラムに供給され、液体流は反応器に再循環され、回収されたガス状物質の大部分は空気圧縮機に再循環されます。 反応器の塔底生成物は冷却され、濾過され、グルカル酸が固体として回収される。 次に、水を除去するためにロータリー乾燥機に送られます。 乾燥グルカル酸は、水素化脱酸素供給ミキサーに運ばれます。

アジピン酸の合成。 グルカル酸は酢酸に溶解され、水素化脱酸素反応器に供給される前に加熱されます。 グルカル酸は高圧で水素と反応し、アジピン酸と水が生成されます。 反応器の塔頂流である水素が豊富な流れは、部分的に凝縮されて軽質副生成物が除去され、燃料として燃焼される。 ガス流は水素圧縮機に再循環されます。 反応器の生成物の流れはターボ発電機で膨張し、電気を生成します。 低圧出力はノックアウトドラムに送られ、そこで水素が豊富な気相が回収されて水素圧縮機にリサイクルされ、主に酢酸、水、アジピン酸で構成される液相が晶析装置に送られます。 。 次に、この粗晶析装置からの生成物を濾過し、回転乾燥機に供給して粗アジピン酸を回収します。 フィルターからの母液と乾燥機から蒸発した酢酸は混合され、抽出蒸留システムに供給されて酢酸から水分が除去され、水素化脱酸素供給ミキサーに再循環されます。 繊維グレードの純度に達するには、粗アジピン酸を水に溶解し、さらに結晶化、濾過、乾燥を行う必要があります。

アジピン酸の生産は主にシクロヘキサンに基づいており、程度は低いですがフェノールにも基づいています。 炭化水素市場の変化と環境への懸念の高まりにより、砂糖や脂肪酸などの再生可能資源からのアジピン酸の代替生産ルートが開発されています（図2）。

図 2. アジピン酸には複数の生成経路が存在します

2013 年第 3 四半期のデータを使用すると、米国でグルコースから繊維グレードのアジピン酸を製造する場合の変動費 (原材料および光熱費) は製品 1 トンあたり約 1,100 ドルと推定され、生産コストのかなりの部分を占めます。

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.intratec.us/che を参照してください。