쿠멘 공정을 통한 페놀 생산의 구체적인 공정 흐름은 다음과 같은 주요 단계로 나눌 수 있습니다.
1. 원료 준비 및 제형
쿠멘 공정을 이용한 페놀 생산의 첫 단계는 원료의 준비 및 배합입니다. 이 공정의 핵심 원료인 쿠멘은 순도 99% 이상을 확보하기 위해 증류 정제 과정을 거쳐야 합니다. 일반적으로 농도 98%의 진한 황산이 촉매로 사용되어 반응에서 중요한 역할을 합니다. 반응 효율을 높이기 위해 쿠멘에 소량의 물을 첨가하여 황산의 분산을 촉진하고 반응을 촉진합니다.
2. 수산화 반응
수산화 반응 단계에서는 큐멘과 진한 황산을 반응기에서 혼합하고 100~130°C로 가열합니다. 산성 조건에서는 큐멘 분자의 메틸기가 수산화 반응을 일으켜 p-이소프로필페놀과 황산염 부산물을 생성합니다. 이 반응은 발열 반응이므로 반응의 균일성과 안정성을 보장하기 위해 반응 온도와 교반 속도를 조절해야 합니다.
3. 가수분해 반응
수산화 반응이 완료된 후, 생성물은 가수분해 반응을 거쳐야 하는데, 이 반응의 목적은 p-이소프로필페놀을 페놀로 전환하는 것입니다. 이때, 반응 혼합물에 다량의 물을 첨가하여 p-이소프로필페놀이 물과 가수분해 반응을 일으켜 페놀과 메탄 가스를 생성합니다.
4. 중화 및 분리
가수분해 반응이 완료되면 시스템 내에 다량의 황산 및 황산염 부산물이 생성됩니다. 이러한 산성 물질을 중화하기 위해 수산화나트륨이나 수산화칼슘과 같은 알칼리성 물질을 첨가하여 중화 반응을 일으켜 가용성 황산염과 물을 생성합니다. 이후, 성층 분리 또는 증류 기술을 통해 부산물로부터 페놀을 분리합니다.
5. 정제 및 정제
조페놀의 불순물은 증류와 같은 정제 공정을 통해 제거되어 고순도 페놀 제품을 얻습니다. 정제 과정에서는 페놀의 품질과 순도가 산업 표준을 충족하도록 반응 조건 또한 엄격하게 관리해야 합니다.