부틸 잔테이트 생산 공정의 동역학 연구

본 연구는 산업적 생산 조건과 유사한 환경에서 부탄올, 이황화탄소, 수산화칼륨으로부터 포타슘 부틸 잔테이트(potassium butyl xanthate)를 합성하는 반응의 동역학을 최초로 in situ FTIR 분광법을 활용하여 분석했습니다. 이 방법론을 통해 높은 전환율에서도 동역학 곡선을 얻고, 공정의 동역학적 영역 경계를 규명하며, 주 반응과 부 반응을 모두 고려한 동역학 모델을 개발할 수 있었습니다. 주 반응의 동역학 방정식은 문헌에서 제시된 잔테이션 반응의 2단계 메커니즘을 확인시켜 줍니다. 첫 번째 단계에서는 알코올레이트 음이온이 빠르게 평형을 이루며 형성되고, 두 번째 속도 제한 단계에서 이황화탄소와 결합합니다. 연구된 공정의 특이한 메커니즘으로 인해 주 반응 동역학 방정식에는 부탄올과 물의 농도비가 포함됩니다. 포타슘 부틸 잔테이트 형성 속도는 부탄올, 이황화탄소, 수산화칼륨 농도에 직접 비례하며, 물 농도에는 반비례합니다. 이는 물 농도가 부틸레이트 음이온 농도를 감소시키기 때문입니다. 또한, 공정 선택성에 영향을 미치는 핵심 매개변수인 온도와 부탄올:물 몰비가 결정되었습니다. 개발된 동역학 모델은 실험 데이터와 높은 일치도를 보였습니다. 본 연구 결과는 포타슘 부틸 잔테이트의 산업적 생산 조건을 최적화하는 데 활용될 수 있습니다.