최근 중국 석유 및 화학 산업 연맹에서 발행한 '석유화학 산업 전환 및 업그레이드를 위한 첨단 공정, 기술 및 장비 카탈로그'에 DODGEN이 독자적으로 개발한 낙하 필름 결정화기가 공식적으로 등재되었습니다. 이는 중요한 이정표로, DODGEN의 결정화기가 고급 화학 소재 제조에서 그 역할에 대해 국가적으로 권위 있는 인정을 받은 것입니다.
현재 DODGEN 낙하 필름 결정화기[1] 는 전자 등급 에틸렌 카보네이트(EC)의 정제 분야에서 산업 응용을 달성하여 국내 시장 점유율 56%를 차지하고 있습니다.
다음 섹션에서는 전자 등급 탄산염과 그 뒤에 숨어 있는 저탄소 분리 기술에 대해 자세히 살펴봅니다.
탄산염 정보]
탄산염의 분류
탄산염은 주로 순환 탄산염과 선형 탄산염으로 분류됩니다.
순환 탄산염에는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 비닐렌 카보네이트(VC), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)가 있습니다.
선형 탄산염에는 디메틸 탄산염(DMC), 디에틸 탄산염(DEC), 에틸 메틸 탄산염(EMC)이 있습니다.
주요 프로세스 경로
전자 등급 탄산염, 는 고순도, 고성능 화학 물질로서 새로운 에너지, 전자, 자동차 산업 등 첨단 기술 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 리튬 이온 및 나트륨 이온 배터리 전해질의 핵심 용매 및 첨가제로서 배터리의 전도도, 사이클 수명, 안전성 및 전체 생산 비용을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
산업 표준-국방부, 산업 규제 촉진을 위한 표준 개발 협력] [산업 표준-국방부, 산업 규제 촉진을 위한 표준 개발 협력]
최근 몇 년 동안 새로운 에너지 차량과 에너지 저장의 급속한 성장에 힘입어 중국의 전해질 산업은 인상적인 속도로 발전했습니다. 그러나 성숙한 산업 표준 시스템의 구축은 여전히 뒤쳐져 있어 전자 등급 탄산염의 품질 수준이 다양하며, 이를 해결하기 위해 DODGEN은 업계 주요 업체들과 협력하여 두 가지 주요 그룹 표준을 공동 개발했습니다: “리튬 배터리 전해질을 생산하는 친환경 공장에 대한 평가 요건”과 “리튬 배터리 제품에 대한 탄소 발자국 가이드라인”입니다: 전해질."
다음 표에는 현재 시장에서 전자 등급 탄산염 제품에 일반적으로 채택되는 사양 요구 사항이 요약되어 있습니다:
저탄소 분리 기술-도젠의 용융 결정화]: 순도 향상, 에너지 소비 감소] 【저탄소 분리 기술-도젠의 용융 결정화: 순도 향상, 에너지 소비 감소
신에너지 자동차 판매와 에너지 저장 수요의 급속한 성장에 힘입어 전해질 제품에 대한 전 세계 수요가 급증하고 있습니다. 2022년 중국은 89만 1,000톤의 전해질을 출하하여 전 세계 생산량의 85.4%를 차지했습니다. 전 세계 수요는 2025년까지 262만 톤에 달하고 2030년에는 800만 톤을 넘어설 것으로 예상됩니다. 그러나 중국의 전해질 생산 능력은 2023년에 이미 429만 톤에 달해 가동률이 40% 미만으로 단기간에 소화하기 어려운 상당한 과잉 생산이 예상되며, 경쟁력을 유지하려면 기술 업그레이드, 비용 최적화, 글로벌 확장을 통해 돌파구를 찾아야 합니다.
도겐의 저탄소 분리 기술은 전자 등급 탄산염의 에너지 절감과 품질 향상을 모두 가능하게 하여 업계의 경쟁력을 크게 향상시킵니다.
기존 분리 기술의 과제전자 등급 탄산염의 전통적인 분리 방법은 증류이지만, 전자 등급 탄산염의 증류 공정에는 몇 가지 어려움이 있습니다:
공비: 예를 들어, 디메틸 카보네이트(DMC)는 메탄올과 공비점을 형성합니다. 현재 공비점을 피하기 위한 주류 방법은 압력 스윙 증류입니다. 그러나 이 공정은 여러 개의 증류탑, 높은 에너지 소비, 제품 내 수많은 불순물, 불안정한 제품 품질과 같은 단점이 있습니다.
끓는점 닫기: 예를 들어, 비닐 카보네이트(VC)와 그 불순물인 디에틸렌 글리콜의 끓는점 차이는 상압에서 약 2°C에 불과하기 때문에 분리 에너지 소비가 크게 증가합니다.
열 감도: 탄산염은 일반적으로 열에 민감하여 고온에서 분해되거나 중합되는 경향이 있습니다. 예를 들어, 비닐 카보네이트(VC)의 열 민감성 온도는 약 60°C이며, 고온 분리는 제품 수율에 부정적인 영향을 미칩니다.
고순도 요구 사항: 플루오르화 에틸렌 카보네이트(FEC)를 제외한 다른 전자 등급 제품은 99.99% 이상의 순도를 요구합니다. 제품 순도가 높아질수록 증류의 분리 계수가 감소하기 때문에 고순도 제품을 분리하는 데 필요한 에너지 소비량은 기하급수적으로 증가합니다.
전자 등급 탄산염의 분리 문제를 해결하기 위해 DODGEN은 “용융 결정화 기술”과 “용융 결정화-증류 결합 공정”을 개발하여 기존의 분리 기술을 대체했습니다. 이 접근 방식은 제품 품질을 개선했을 뿐만 아니라 생산 에너지 소비를 크게 줄여 전자 등급 탄산염의 정제를 위한 새로운 길을 열었습니다.
주성분과 불순물 간의 끓는점 차이에 따라 성분을 분리하는 기존 증류와 달리 용융 결정화는 녹는점 차이에 따라 성분을 분리합니다. 이 공정의 원동력은 용융 액체에 있는 성분의 과포화 또는 과냉각입니다. 이 공정은 결정화와 땀의 두 가지 주요 단계로 구성됩니다.
결정화 과정에서 용융 액체의 온도가 점차 낮아지면 성분이 과포화 상태에 도달하고 핵 생성을 시작하여 결정으로 성장합니다. 이 결정 성장 과정에서 모액의 불순물은 필연적으로 거친 결정에 갇히거나 부착됩니다. 따라서 결정화 후에는 제품을 더욱 정제하고 고순도 제품을 얻기 위해 땀을 흘리는 공정이 필요합니다. 일반적으로 전자 등급 탄산염은 고순도를 달성하기 위해 다단계의 세분화된 공정이 필요합니다.
도젠의 용융 결정화 분리 기술의 장점
용융 결정화 기술은 기존 증류와 비교하여 5가지 핵심 이점을 제공합니다:
에너지 효율성용융 결정화의 잠열은 일반적으로 증류의 기화 열의 1/7~1/3에 불과합니다. 증류의 높은 환류율과 열 손실을 고려할 때 용융 결정화의 에너지 소비량은 증류의 10% ~ 30%에 불과합니다.
저온 작동결정화 공정은 일반적으로 저온과 정상 압력에서 수행되므로 재료 휘발 및 오염과 같은 문제가 발생하지 않습니다. 이 공정은 더 간단하고 안전하며 낮은 온도에서 부식성이 감소하기 때문에 장비 재료 요구 사항이 덜 엄격하여 운영 비용과 고정 투자를 모두 절감할 수 있습니다.
초고순도용융 결정화는 고순도 제품을 분리할 수 있습니다. 용융 결정화의 분리 계수는 매우 높을 수 있으며 제품 순도에 영향을 받지 않습니다. 경험을 통해 99.999% 이상의 제품 순도 수준을 달성했습니다.
솔벤트 도입 없음이성질체 및 열에 민감한 물질의 경우 증류에는 많은 증류판, 높은 환류율 및 진공 작업이 필요한 경우가 많습니다. 이러한 가혹한 조건은 장비 재료 및 정밀도에 대한 높은 요구와 함께 증류탑에서 탄화, 코킹, 중합과 같은 문제를 일으켜 제품 수율이 낮아지고 고순도를 달성하지 못하는 결과를 초래하는 경우가 많습니다. 용융 결정화는 이러한 문제를 방지합니다. 이러한 시스템의 경우 물질의 융점이 수십도 차이가 나는 경우가 많기 때문에 용융 결정화는 실행 가능한 분리 기술이 됩니다. 이 방법은 또한 제품의 용매 오염을 방지하고 용매 회수의 필요성을 줄여줍니다.
특수 소재에 적합이성질체 및 열에 민감한 물질의 경우 끓는점 및 열 민감도 문제로 인해 증류가 어렵고 비효율적일 수 있습니다. 증류에는 수많은 증류판, 높은 환류율, 진공 작업이 필요하기 때문에 운영 복잡성이 높고 장비 요구 사항이 엄격합니다. 이러한 노력에도 불구하고 탄화 및 중합과 같은 문제는 피할 수 없어 수율과 순도가 낮아집니다. 반면 용융 결정화는 특히 물질의 융점이 크게 다른 시스템의 경우 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
DODGEN 사례 연구
지금부터, 도겐 는 전자 등급 탄산염 분야에서 수십 건의 산업 규모 용융 결정화 사례를 구현했습니다. 아래에서는 에틸렌 카보네이트(EC)를 예로 들어 기존 분리 공정과 용융 결정화 분리 기술을 비교합니다.
에틸렌 카보네이트(EC)의 생산 공정은 반응기 내부에서 촉매가 있는 상태에서 에틸렌 산화물(EO)과 이산화탄소(CO₂)가 반응하여 EC를 생성하는 과정으로 이루어집니다. 반응 후 촉매는 플래시 증발을 통해 회수됩니다. 그런 다음 혼합물은 경성분 제거 컬럼으로 들어가 산업 등급 EC를 얻고, 정제 컬럼에서 추가로 정제하여 전자 등급 EC를 생산합니다. 분리 섹션의 증기 소비량은 일반적으로 제품 1톤당 1.2~1.8톤입니다.
기존 프로세스 흐름:
반응 → 플래시 증발 → 광 성분 제거 컬럼 → 정제 컬럼
기존 프로세스의 주요 단점:
분리 섹션의 높은 스팀 소비량
제품 순도의 큰 변동
광범위한 공간 요구 사항
도젠은 기존 증류 장치(광성분 제거 컬럼 및 정제 컬럼)를 용융 결정화 시스템으로 완전히 교체하여 고객의 분리 시스템을 위한 맞춤형 개조 솔루션을 제공했습니다.
개조 후 결과:
증기 소비량 70% 감소,제품 1톤당 1.3톤의 증기를 약 0.3톤으로 줄였습니다.
제품 순도 크게 증가, 99.998%에 도달했습니다.
불순물 제거 효율 크게 향상
공장 설치 공간 30% 감소
연간 약 1,000만 위안의 경제적 이익 저장
자세한 에너지 소비 지표 는 아래 표에 나와 있습니다:
