기계공학 취준일기 #11 MMA/Iso-buthylene

MMA(Methyl Methacrylate)

 

무색 투명한 액체인 MMA는 투명성, 내후성이 우수하며, 친환경 소재로 주목받는 아크릴 수지를 시작으로 도료 및 접착제, 섬유호제 등 수많은 화학 제품의 원재료로 사용되고 있습니다. -LG화학-

 

 

뛰어난 강도와 투명도가 특징이며 광학 디스크, 조명, 자동차 램프, 인조대리석 등의 원료로 사용됩니다. -롯데 케미칼-

 

MMA의 제조공정은 이소부틸렌 기상산화법 (C4 직산법)이다. 이소부틸렌 기상 산화법은 C4에서 추출한

 

이소부틸렌을 상에서 산화시켜 메타크릴산(MAA)를 제조한 후 메탄올로 에스테르화시켜 MMA를 제조하는 공정이다.

 

출처 LG화학

 

이전 부타디엔과 MTBE제조 공정을 포스트 했다. 이제 이소부틸렌 제조공정에서 부터 시작하자.

 

1. Iso- Buthylene

출처 한국산업안전공단

MTBE가스는 열분해공정(Cracking Reactor)에서 이소 부틸렌과 메탄올로 분해된다. 

 

이소부틸렌 washer에서 수세척을 통해 메탄올을(MeOH) 추출한 후 탑 하부로 분리되어 메탄올 회수탑으로 이송된다.

 

메탄올 회수탑에서 증류된 메탄올과 MTBE iC4등은 열 교환기를 거쳐 회수 메탄올 탱크에 저장된다.

 

2. 1차 산화공정

출처 한국산업안전공단

이소부틸렌은 기화기를 거쳐 산화기에 투입된다. 이어 압축공기와 불활성 가스가 1차 반응기 하부로 투입된다.

 

Intermediate Tube Sheet 하부에서 이소부틸렌이 MACR로 산화되고, MACR일부는 산화되어 MMA가 생성된다.

 

3. 2차 산화공정

출처 한국산업안전공단

MACR 탈기탑에서 나온 회수 MACR과 산소를 예열기에서 혼합시켜 2차 반응기 상부로 투입한다.

 

MACR의 80%정도가 2차 반응촉매를 거쳐 MAA로 산화된다. 

 

3. HB(Heptane, Buthyene) 분리 및 MAA 회수 공정

 

출처 한국산업안전공단

 

MMA에서 HB를 분리하기 위해 반응가스가 Scrubbing Column에 투입되어 퀀칭(Quenching 반응종료)된다.

 

퀀칭 가스는 벤투리 스크러버에 투입되어 TPA(Phthalic acid, Quenching된 액상에 테레프탈산(TPA)의 부유물들이 있음)

 

를 제거한다. 

 

액상 MMA를 회수하기 위해 Pre concentrator와 최종 증발기를 거쳐 회수한다.

 

4. MACR 흡수 공정

출처 한국산업안전공단

 

벤추리 스크러버에서 나온 가스는 MACR 흡수탑에 FEED되어 냉각된 MAA에 흡수된다. 

 

흡수탑에서 나온 잔여가스는 폐가스 스크러버 및 미스트 분리기를 통하여 제거된다. 

 

5. MACR 탈기공정

출처 한국산업안전공단

흡수탑에서 나온 MACR은 열교환 후 탈기탑 프리히터를 거쳐 탈기탑에 투입되어 탈기된다.

 

2차 산화반응기로 순환되는 가스중에서 MAA함량을 줄여야 한다. 그래서 폐가스 스크러버의 하부에서

 

탈기되는 가스중의 MAA를 흡수하기 위하여 탈기 탑의 상부 Tray로 유입되다.

 

탈기 가스로 회수된 MACR은 탈기탑 상부에 설치된 프리히터를 거쳐 2차 산화반응기로 순환된다.

 

6. MAA 추출 및 용제 회수 공정

출처 한국산업안전공단

MAA를 MAA수용액에서 분리하기 위해서 용액을 MAA추출탑으로 FEED하고 MAA는 용제(n-헵탄)에 의해 추출된다.

 

추출물은 용제 회수탑으로 도입되어 용제가 증발물로 회수되어 추출탑으로 순환된다.

 

용제 회수탑의 하부추출물은 FEED MAA로서 에스테르화 반응 공정으로 도입된다.

 

7. 에스테르화 반응 및 MAA 분리 회수공정

 

출처 한국산업안전공단

에스테르화 반응기 원료 투입 필터에서 여과된 MAA와 메탄올은 원료 투입 혼합기에서 단일상으로 혼합된다.

 

이후 반응기로 투입되어 반응기에서 양이온 교환수지 촉매하에 에스테르화 반응이 진행된다.

 

에스테르 생성물은 MAA분리탑으로 유입되어 MAA와 물 그리고 메탄올로 분리된다. 

 

8. 메탄올 회수공정

 

출처 한국산업안전공단

에스테르화 반응물은 응축기를 거쳐 증류 물탱크에서 가벼운 에스테르화와

 

무거운 메탄올이 포함된 수용액으로 분리된다. 증류물 탱크내 수용액상의 액체는 히터를 거쳐 메탄올 회수탑으로

 

유입된다. 메탄올과 MMA혼합물은 탑 상부로 증류되고 응축기에서 응축된다.

 

9. MMA 정제 공정

 

출처 한국산업안전공단

에스테르화된 액상은 저비점 정제탑 및 고비점 정제탑을 거쳐 최종 MMA가 생성된다.

 

저비점 정제탑에서 메탄올은 상부에서 얻어지고, MMA는 하부에서 얻어진다. 

 

MMA는 감압으로 운전되는 콜롬으로 투입되고, 응축기 냉각기 및 여과기를 거쳐 완제품으로 제조되어

 

저장탱크로 보내진다.