미국 화학회의 학술지 ACS 센트럴 사이언스(ACS Central Science)에 발표된 최근 연구에 따르면 독성이 강한 물질인 시안화물이 생명의 기원과 관련이 있을 수 있다고 합니다. 인도의 쿠마르 반카와 동료들이 제공한 새로운 증거에 따르면 생명의 기원은 물과 관련이 있을 수 있습니다. 시안화 수소산(HCN). 이전에 유명한 Urey-Miller 실험은 HCN이 생명의 기원 이전에 지구에 존재했음을 지적했습니다. 다른 실험에서도 HCN이 RNA와 단백질 전구체 형성을 위한 기본 합성 물질을 제공했을 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 쿠마르 반카의 연구는 이러한 의문을 다른 관점에서 해결하려고 시도합니다. 연구팀은 분자 역학 시뮬레이션을 위해 AINR(초기 나노반응기) 방법을 사용하여 HCN과 물이 원료인 글리신, 시아나미드, 글리코알데히드와 같은 기본 유기 화합물을 생성하는 과정을 설명했습니다.
이 연구는 화학 산업의 핵심 원료인 시안화수소에 대한 우리의 이해를 새롭게 했습니다. 전 세계 시안화 수소산(HCN) 시장 규모는 약 170억 위안이며, 총 생산 능력은 연간 약 270만 톤에 달합니다. 중국 시장이 빠르게 발전함에 따라 시안화수소산 생산 능력도 계속 확대되고 있습니다. 시안화수소는 위험한 특성으로 인해 시장에서 직접 거래되지 않고 운송되지 않고 현장에서 필요한 다운스트림 제품으로 전환되는 것이 일반적입니다. 시안화수소는 또한 “전쟁 무기 통제법”과 같은 다양한 법적 규제의 적용을 받습니다.”
시안화 수소산, 는 현재 많은 중요 제품의 생산 공정에서 핵심 원료로 사용되고 있습니다:
디엔/니트릴
헥사메틸렌디아민/니트릴은 자동차의 핵심 경량 소재인 나일론 66 생산에 사용되는 신소재의 중요한 모노머입니다. 이소포론 디아민은 풍력 에너지 소재의 경화제로 사용되며 새로운 에너지 산업에서 널리 사용되고 있습니다.
킬레이트제
주요 응용 분야로는 펄프 및 제지 처리, 산업용 수처리, 가정용, 기관용, 산업용 세정제 등이 있습니다. 킬레이트제는 금속 표면 처리, 농업, 사진, 고무 가공, 식품, 제약 및 섬유 처리에도 사용됩니다.
시아노겐 염화물
염화시아노겐은 주로 농업 산업에서 살충제로 사용됩니다. 또한 리튬 이온 배터리 첨가제인 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드(LiFSI)의 핵심 원료인 클로로설포닐 이소시아네이트의 생산에도 사용됩니다.
글리포세이트
비선택적 제초제인 글리포세이트는 농업 생산을 준비하기 위해 잡초를 제거하는 데 사용됩니다. 이 준비 작업은 수확량을 늘리고 경제적 가치를 창출하는 데 도움이 됩니다.
아미노산
아미노산은 필수 단백질을 효과적으로 생산할 수 있어 증가하는 전 세계 인구에게 고품질 단백질을 제공하는 데 크게 기여합니다.
시안화 나트륨
야금학은 시안화나트륨의 주요 응용 분야입니다. 또한 나트륨 이온 배터리의 음극을 위한 주요 프로이센 블루 또는 프로이센 화이트 재료의 생산에도 사용됩니다.
글로벌 시안화 수소산 생산 경로
원자재 경로에는 다음이 포함됩니다:
1. 천연가스/메탄 암모니아 산화법: 여기에는 안드루소우 공정, 데구사 BMA 공정, 듀폰의 메탄 순산소 암모니아 산화 공정이 포함됩니다.
2. 경질유 분해법: 국내에서 개발된 이 방법은 경유, 액체 암모니아, 가성소다를 주원료로 사용하고 석유 코크스, 질소를 보조 원료로 사용합니다. 주로 시안화나트륨 생산 기업에 적용됩니다.
3. 메탄올 암모니아 산화법: 아사히 카세이에서 시작된 이 방법은 메탄올, 암모니아, 공기를 철-몰리브덴 촉매 아래에서 반응시키는 방식입니다.
4. 쇼위니건 공정: 이 방법은 암모니아와 탄화수소(보통 프로판 또는 부탄)를 원료로 사용하여 전기 가열 및 유동층 조건에서 반응하여 시안화 수소산을 생성합니다.
천연가스 경로는 탄소 배출량이 상대적으로 낮은 안정적이고 저렴한 원료 공급원으로, 이중 탄소 배경 하의 화학 산업 발전 추세에 부합합니다. 오늘날 전 세계 거의 모든 신규 시안화 수소산 공장은 전 세계 시안화 수소산 생산 능력의 50% 이상을 차지하는 전 세계적으로 지배적인 기술인 안드루소 공정을 기반으로 하고 있습니다.
안드루소프 공정 시안화수소산 생산 개요
안드루소우 공정은 메탄/천연가스, 암모니아, 공기를 미리 가압하여 혼합합니다. 그런 다음 혼합물을 여러 층의 백금-로듐 합금 메쉬 촉매 아래에서 1100°C에서 반응시킵니다. 반응 생성물에는 약 5-8% 시안화 수소산이 함유되어 있습니다. 이 물질은 폐열 보일러를 통해 300°C 이하로 급속 냉각된 후 원자로에서 다른 부산물을 추가 처리하거나 회수합니다. 시안화수소는 다운스트림 생산에 필요한 순도로 정제 및 정제됩니다(일반적으로 시안화수소의 수분 함량은 다운스트림 제품에 따라 300~5000ppm입니다).
기존 시안화 수소산 및 그 유도체 생산 설비의 낮은 반응 효율, 낮은 전환율, 높은 불순물 함량, 낮은 제품 수율, 복잡한 생산 공정, 제어의 어려움으로 인해 DODGEN Company는 독자적인 공정 기술을 바탕으로 반응, 암모니아 제거 및 생산 분야에서 공정을 최적화하고 개선했습니다. 이를 통해 다음과 같은 제품을 개발했습니다. 도젠의 독자적인 시안화수소산 합성 기술, 를 통해 이 분야의 업계 리더로 자리매김했습니다.
고객이 제공한 예비 설계 목표를 바탕으로 다년간의 고급 경험과 다양한 플랜트 운영 경험을 결합하여 프로세스 시스템 설계를 시뮬레이션, 예측 및 최적화합니다. 전체 플랜트 프로세스 시스템의 설계에는 다음과 같은 주요 특징이 있습니다:
고효율 반응 장비, 빠른 가스 유속, 높은 질량 전달 효율;
반응 시스템의 온도 구배가 작아 장비 열전달 효율이 높습니다;
반응물의 농도 구배가 작아 반응 효율이 높습니다;
높은 반응물 전환율;
높은 제품 수율;
불순물 함량이 낮습니다;
생산 능력을 위한 넓은 탄력성 범위;
장비 시동 주기가 양호합니다;
공급 및 제품 추출을 위한 연속 작동으로 플랜트 연속성을 보장합니다.
세 가지 원료는 DODGEN의 특수 설계된 가스 정적 혼합기를 사용하여 혼합되며, 이는 대량 원료의 균일 한 혼합을 달성하는 기술적 과제를 해결하여 HCN의 높은 암모니아 전환율을 보장합니다. 장기간의 대규모 운영 결과에 따르면 DODGEN의 효율적인 시안화 수소산 합성 기술을 채택하고 자체 개발 한 시안화 수소산 및 그 유도체를위한 고속 및 중속 반응 장비와 결합하여 반응 효율, 전환율 및 제품 수율을 크게 향상시키는 동시에 불순물 함량을 효과적으로 제어 할 수있었습니다.
시안화수소는 독성이 강하고 휘발성이 있으며 중합 가능한 화합물이기 때문에 장거리 보관, 운송 또는 배송이 불가능합니다. 따라서 시안화수소는 기본적으로 시장에서 현장에서 소비되며, 그 유도체 및 기타 화학 제품을 합성하는 데 사용됩니다. 예를 들어 하이드록시아세토니트릴 중간체, 이미노디아세토니트릴, 시아노히드린(메티오닌 중간체), 고품질 시안화나트륨 또는 시안화칼륨을 생산할 때 첫 번째 단계에서는 암모니아 제거 장치를 사용하여 시안화 수소산 합성 가스를 처리한 후 다른 물질과 반응하여 다운스트림 제품을 얻는데, 전통적인 암모니아 제거 방법은 산 흡수탑을 사용하여 HCN 합성 가스에서 잔류 암모니아를 제거합니다. 그러나 이러한 방법은 장비 크기가 크고 부식이 심하며 결과가 만족스럽지 않은 등의 문제가 있습니다. 도젠의 고효율 암모니아 제거 기술은 산 흡수탑을 정적 혼합 반응기로 대체하여 기존 산 흡수탑에 비해 다음과 같은 이점을 제공합니다:
정적 혼합 반응 흡수기는 장비 부피가 작고 공간을 적게 차지해 유지 보수 및 점검이 편리합니다.
암모니아 제거 공정 중 황산을 첨가하고 황산암모늄을 추출하여 연속적이고 자동화된 작업이 가능합니다.
3단계 흡수액의 황산 함량과 온도를 구배 제어해 암모니아 제거 효율을 높이고 설비 부식을 줄입니다.
고효율 기액 분리기를 사용하여 테일 가스에서 미스트와 거품을 제거하여 후속 제품에 유입되는 황산과 황산암모늄을 대폭 감소시켜 다운스트림 제품의 품질과 수율을 향상시킵니다.
DODGEN의 기술을 활용하는 산업용 시안산 플랜트의 전체 수명 주기 동안 숙련된 전문가 팀이 전문적인 기술 지원을 제공하여 고객의 이익을 보장합니다. 약 20년의 시안산 운영 경험과 수많은 R&D 프로젝트를 통해 시안산 기술에 대한 풍부한 지식을 보유하고 있으며, 허가된 플랜트가 안전하고 안정적이며 효율적으로 운영될 수 있도록 보장합니다.
결론
시안화수소는 생명의 기원에 중요한 요소일 뿐만 아니라 많은 파생물의 전구체 역할을 하며, 대부분은 제약, 살충제, 배터리 재료 및 신에너지와 같은 분야에서 중요한 응용 분야를 가진 정밀 화학 중간체입니다. 최근 몇 년 동안 중국은 천연 가스인 시안화 수소산과 그 파생 산업 체인의 핵심 생산 기술에서 상당한 진전을 이루었습니다. 이 산업의 생산 능력 성장 잠재력과 수익성은 매우 유망합니다. 특히 아디포니트릴, 프러시안 블루, 비타민, 아미노산 등 정밀 화학 제품의 기술 및 생산에 획기적인 발전이 이루어지면서 관련 국내 산업의 기술 발전을 주도하고 있습니다. 이에 따라 주요 원료인 시안화수소는 생산량이 급성장할 것으로 예상됩니다.
