HWAHAK KONGHAK, Vol.18, No.5, 393-400, October, 1980
에탄올 아민 제조 공정에서의 생성물 분포
Product Distribution in the Ethanolamine Manufacturing Process
초록
에틸렌 옥사이드와 28 % 암모니아수로부터 액상에서 에탄올 아민을 만들 경우, 반응온도, 원료몰비（암모니아/에틸렌 옥사이드）, 물의 농도, 원료에 포함되는 에탄올 아민 등이 에탄올아민(모노-디-트리 에탄올 아민)의 생성물 분포에 미치는 영향을 회분식 및 연속식 반응 실험을 통해 고찰하였다.
물질 수지식으로부터 생성물 분포는 각 속도 상수의 절대값과는 무관하고 속도 상수사이의 비율에 따라 결정됨을 알 수 있었으며 실험 조건인 50∼90 ℃ 범위에서 반응온도는 생성물 분포에 거의 영향을 미치지 않았다. 반면 원료 몰비가 생성물 분포에 미치는 영향은 가장 커서 암모니아가 많아질수록, 모노 에탄올 아민의 생성률은 증가하나, 트리 에탄올 아민의 생성률은 감소하며, 디 에탄올 아민의 생성률은 조금 증가하다가 다시 감소하였다. 혼합물 중의 물은 에탄올 아민 자체와 함께 촉매작용을 하며 물의 농도가 높을수록 모노 에탄올 아민의 생성률이 증가하였다.
생성물 분포를 조절하기 위해서는 모노 및 디 에탄올 아민을 원료에 첨가하거나, 환류시킬 수 있으나 주어진 원료 몰비（암모니아/에틸렌 옥사이드）에 대하여 첨가 또는 환류시킬 수 있는 양에는 상한이 있으며, 이 계의 생성물 분포는 에탄올 아민이 원료에 첨가되지 않은 실험으로부터 얻어진 속도 상수비 값을 그대로 사용해도 신빙성있는 예측이 가능하였다.
물질 수지식으로부터 생성물 분포는 각 속도 상수의 절대값과는 무관하고 속도 상수사이의 비율에 따라 결정됨을 알 수 있었으며 실험 조건인 50∼90 ℃ 범위에서 반응온도는 생성물 분포에 거의 영향을 미치지 않았다. 반면 원료 몰비가 생성물 분포에 미치는 영향은 가장 커서 암모니아가 많아질수록, 모노 에탄올 아민의 생성률은 증가하나, 트리 에탄올 아민의 생성률은 감소하며, 디 에탄올 아민의 생성률은 조금 증가하다가 다시 감소하였다. 혼합물 중의 물은 에탄올 아민 자체와 함께 촉매작용을 하며 물의 농도가 높을수록 모노 에탄올 아민의 생성률이 증가하였다.
생성물 분포를 조절하기 위해서는 모노 및 디 에탄올 아민을 원료에 첨가하거나, 환류시킬 수 있으나 주어진 원료 몰비（암모니아/에틸렌 옥사이드）에 대하여 첨가 또는 환류시킬 수 있는 양에는 상한이 있으며, 이 계의 생성물 분포는 에탄올 아민이 원료에 첨가되지 않은 실험으로부터 얻어진 속도 상수비 값을 그대로 사용해도 신빙성있는 예측이 가능하였다.
Ethanolamines being manufactured through a liquid phase reaction of ethylene oxide and 28 % ammonia water, the effects of reaction temperature, feed mole ratio （defined as the ratio of ammonia to ethylene oxide）, water concentration, and the amines in the feed on the distribution of each ethanolamine product (mono-, di-, and triethanolamine) were investigated with batch and continuous tubular reactor systems.
Material balances indicate that the product distribution does not depend on the absolute values of rate constants but on the ratios among them. Themperature has negligible effect on the product distribution over the range of temperatures between 50 ℃ and 90 ℃. The feed ratio is a predominant factor to product distribution, such that as the ammonia ratio increases, the fraction of monoethanolamine increases and that of triethanolamine decreases, while that of diethanolamine increases slightly and then decreases. Water in the reaction mixture plays a role of catalyst and as water concentration increases, the formation of monoethanolamine is promoted. Mono- and diethanolamine may be added or recycled into feed in order to control the product distribution. However there are limitations in their ammounts for a given feed mole ratio and the product distribution can be estimated reasonably well by using the ratios among the rate constants as obtained when the feed does not contain ethanolamines.
Material balances indicate that the product distribution does not depend on the absolute values of rate constants but on the ratios among them. Themperature has negligible effect on the product distribution over the range of temperatures between 50 ℃ and 90 ℃. The feed ratio is a predominant factor to product distribution, such that as the ammonia ratio increases, the fraction of monoethanolamine increases and that of triethanolamine decreases, while that of diethanolamine increases slightly and then decreases. Water in the reaction mixture plays a role of catalyst and as water concentration increases, the formation of monoethanolamine is promoted. Mono- and diethanolamine may be added or recycled into feed in order to control the product distribution. However there are limitations in their ammounts for a given feed mole ratio and the product distribution can be estimated reasonably well by using the ratios among the rate constants as obtained when the feed does not contain ethanolamines.