Tech Note Technologies izopropil-alkohol (IPA) előállításához
Jóváhagyás: 2019. február 25
Összegzés: Ez a műszaki megjegyzés célja az 1900-2018 közötti világszerte szabadalmaztatott izopropil-alkohol (IPA) gyártási technológiák azonosítása. Az adatgyűjtést a Patent Inspiration® szabadalmi adatbázis kulcsszavak egyenletén keresztül hajtottuk végre. A 2018. 03. 09-én végrehajtott keresés során számos 89 szabadalmi bejelentés és engedély jelent meg, amelyek közül 40 releváns. Az elemzésből három módszert azonosítottak az IPA megszerzésére: az aceton hidratálása, a propilén hidratálása és a géntechnológiával módosított baktériumok enzimatikus aktivitása. A technológiák leírásához a CN103449967B (2015), az US5808161A (1998) és az EP3348646A1 (2018) szabadalmakat választották. Ajánlásként gazdasági megvalósíthatósági tanulmányok készítését javasolják az IPA előállítására Venezuelában nemzeti nyersanyagokkal.
Kulcsszavak: IPA-termelés, alkoholgyártás, alkének hidratálása, ketonok hidratálása, baktériumok genetikai módosításának alkalmazása.
Kivonat: Jelen műszaki megjegyzés célja a világszerte szabadalmaztatott izopropil-alkohol (IPA) gyártási technológiák meghatározása az 1900 és 2018 közötti időszakra. Az adatokat egy kulcsszóegyenlet segítségével gyűjtöttük össze a Patent Inspiration®patent bázisban. A 2018. szeptember 3-án végzett kutatás 89 szabadalmi bejelentést és engedményt mutatott, amelyek közül 40 releváns volt. Az elemzésből három módszert azonosítottak az IPA megszerzésére: aceton hidratálás, propilén hidratálása és genetikailag módosított baktériumok enzimatikus aktivitása. A technológiák leírásához a CN103449967B (2015), az US5808161A (1998) és az EP3348646A1 (2018) szabadalmakat választották. Ajánlásként gazdasági megvalósíthatósági tanulmányok készítését javasolják az IPA előállítására Venezuelában nemzeti nyersanyagokkal.
Kulcsszavak: IPA előállítás, alkoholgyártás, alkén hidratáció, aceton hidratálás, baktériumok alkalmazásának genetikai módosítása.
2-propanol, más néven izopropil-alkohol, izopropanol vagy IPA; Nagyon hasznos oldószer a gyógyszeripar, a vegyipar és a petrolkémia számára. Gyógyszeres súrlódó alkoholként, oldószerként funkcionál festékek, lakkok, hígítók, tinták, ragasztók, általános tisztítószerek, fertőtlenítők, kozmetikumok, piperecikkek, vízkőtelenítők, gyógyszerek, motorolajok és kémiai köztitermékként a gyártáshoz. izopropil-aminok, izopropil-éterek és izopropil-észterek [1]. Ipari termelése főként víz és propilén hidratációs reakcióban történő kombinációjával, kisebb mértékben aceton hidrogénezésével történik.
Hidratálás esetén két termelési út létezik, a közvetett kénsavval, a közvetlen pedig hordozós katalizátorokkal. Az első eljárásban alacsony minőségű propilén használható, amely az USA-ban dominál, míg a másodikban nagy tisztaságú propilénre van szükség, amelyet Európában általában használnak. Fontos megjegyezni, hogy ezek a folyamatok elsősorban IPA-t termelnek az 1-propanol helyett, mert a propilénhez víz vagy kénsav hozzáadása megfelel a Markovnikov-szabálynak [2]. Noha ezek a technológiák széles körben ismertek, meg kell vizsgálni az alkohol gyártásával kapcsolatos újdonságokat.
Venezuelában a Pequiven S.A. Ez az IPA legnagyobb importőre, amelyet a vegyipari termékek vámeljárásával foglalkozó magánszervezetek követnek, mint például az Integrity International Trading Venezuela C.A. A Pequiven S.A. gondozása ellenére Ami az importot illeti, az IPA rendelkezésre állása nem állandó a fellépésből fakadó költségek miatt. Következésképpen a 2-propanol belföldi értékesítése a magas importárak függvénye, a költségeket az illegális deviza értékén vagy az árspekuláció szabadságán alapulva.
A nemzeti ipari motor megerősítésének és a petrolkémiai ágazatból származó közepes termékek behozatalának csökkentésének támogatása a Technológiai Felügyelet és Versenyinformáció (VTeIC) dokumentumok elkészítésével. A 2-propanol lehetséges gyártási útvonalait röviden ismertetjük az eddig szabadalmaztatott technológiák, az előnyök és a történeti fejlődésük szerint.
A jelentés a termelés informatív megközelítésén és az IPA elméleti-technikai szempontjain alapul. A keresési egyenletet használtuk
((előállítás VAGY gyártás VAGY előállítás) ÉS ("propán-2-ol" VAGY C3H7OH VAGY C3H8O VAGY "2-propanol" VAGY izopropanol VAGY "dörzsölő alkohol" VAGY "szek-propil-alkohol" VAGY "s-propanol" VAGY "iPrOH" "VAGY" Dimetil-karbinol "VAGY IPA))
a Patent Inspiration® keresőmező cím mezőjében. Az eredményeket az 1900-2018 közötti időszakra (89 szabadalmi bejelentés és engedély) visszanyertük, tároltuk, feldolgoztuk és elemeztük. A keresést 2018. szeptember 3-án hajtották végre.
3. Az eredmények megbeszélése
Az elemzés azt mutatta, hogy az IPA előállítására az első szabadalmat 1930-ban kapták meg az Imperial Chemical Industries nevű angol társaságnak. A folyamat alapvetően az aceton gőzfázisú hidrogénezésén alapult réz és/vagy ezüst katalizátorral, amelyet később ugyanaz a vállalat kék volfrám-oxiddal helyettesített; kétértékű fém oxidjával vagy hidroxidjával együtt [3]. 1947-ben közzétették az IPA előállítását propilén és a diizopropil-éter (C6H14O) melléktermékeinek abszorpciójával folyékony fázisban kénsavval (H2SO4). Később számos eljárást szabadalmaztattak [4, 5], amelyek standardként kiemelték az alkohol propilén (C3H6) hidratálásával történő előállítását. Ebben az értelemben az 1995-ben az ExxonMobil Oil Corp. társaság által közzétett US5808161A szabadalom világosan leírja a technológiát [6].
Egy olyan országcsoport érdeklődése miatt, amelyek másodlagos módon termelték feleslegesen az acetont, az aceton hidratálásával kapcsolatos szabadalmak alkalmazása és engedményezése évekkel később megindult. Kína az egyik vezető ország a 2-propanol hidratációs technológiával történő előállításának szabadalmaztatásában. Ebben a tekintetben a Mitsui Chemicals vállalat által 1989-ben közzétett JPH0341038A szabadalom az aceton hidrogénezését réz-oxid vagy króm-oxid katalizátor jelenlétében (60-200) ° C között [7] ismertette. Míg 1998-ban a JPH0356428A bejelentés hasonló eljárást mutatott ruténiummal (Ru), mint katalizátor, és a JPH03141235A szabadalom Raney® nikkelmel [8, 9]. A 2015-ös évre a Jiangsu Nine Heaven High Tech Co. Ltd. megszerezte a CN103449967B szabadalmi engedélyt, amelyben az aceton konverziója 99,9% -ra nő, és az izopropanol hozama elérheti a 99,5% -ot. Ugyanakkor a szerves hulladék kibocsátása a folyamat során nagyon alacsony [10].
Az 1990-es és 2000-es években a biotechnológia és a biomérnöki munka világában elért eredmények és találmányok alapján a Genomatica Inc. vállalat 2010-re benyújtotta az US20100323418A1 "Szervezetek izopropanol, n-butanol és izobutanol előállításához" szabadalmi bejelentést. ”, Amelyet azután az US8993285B2 [11] számmal adtak meg, ahol az enzimeket kódoló génekkel rendelkező nem természetes mikroorganizmusok 4-hidroxi-butiril-CoA izopropanolt katalizálnak. A következő évben az US2011201068A1 "Mikroorganizmusok és módszerek az izopropanol elsődleges alkoholokkal, diolokkal és savakkal történő együttes előállítására" alkalmazásával, amelyet később 2014-ben az US8715971B2 számmal engedélyeztek, mikrobiális szervezetekből származó eljárást ismertettek az IPA bioszintetizálásának lehetőségével. n-propanol (C3H8O)/IPA, 1,4-butándiol (C4H10O2)/IPA, 1,3-butándiol (C4H10O2)/IPA vagy metilakrilsav (C4H6O2)/IPA módban. Ebben az értelemben mindkét mű az ipari érdeklődésre számot tartó szerves vegyületek szintézise, az egyre növekvő kutatási hullám, a folyamatok és a mikrobiológiai folyamatok IPA-termelésének fejlesztése területén népszerűsített.