온라인 바카라 화학 생산의 CO₂온라인 바카라 및 제조 비용을 최소화하는 용매를 평가하는 방법을 개발했습니다

최고 연구원 Yamaki Yudai, National Advanced Industrial Science and Technology의 화학 프로세스 연구 부서 (이하 AIST”라고 함) 및 연구 그룹의 책임자 인 Kataoka Yoshi는 화학 물질을 생산하는 모든 프로세스에서 작업 할 것입니다CO₂온라인 바카라and제조 비용를 최소화하는 온라인 바카라를 선택하고 평가할 수있는 방법을 개발했습니다 이 방법은 표적 화학 물질의 반응 수율뿐만 아니라 사용 후 물질의 추출 및 재활용 공정을 고려한다

최상의 반응 수율을 갖는 온라인 바카라는 화학적 합성 반응에 사용됩니다 그러나, 재활용 과정이 열악한 경우, 높은 반응 수율로 선택된 온라인 바카라는 합성 반응에 가장 적합하지만 전체 생산 공정은 CO₂May be incompatible with emissions and manufacturing costs今回開発した評価方法では、目的化学品の反応収率だけでなく、抽出や溶媒のリサイクルプロセスまでシミュレーションを行うことで、化学品生産プロセス全体のCO₂이제 가장 적합한 용매를 식별하기 위해 온라인 바카라 및 제조 비용을 정량화 할 수있었습니다

이 기술의 세부 사항은 2024 년 2 월 19 일에 제공 될 예정입니다녹색 화학"

9176_9404기능 화학 물질생산에서 대부분 수행되지 않았습니다

aist is co₂We are currently researching and developing methods for designing and evaluation of chemical processes that minimize emissions and manufacturing costs 이번에는이 평가 방법을 기능적 화학 생산의 반응 과정에 적용했습니다 We have constructed a simulation model that takes into account not only the reaction yield of the target chemicals, but also the extraction and recycling process of the solvent used, and CO is conducted throughout the chemical production process₂온라인 바카라 및 제조 비용을 최소화하는 용매를 식별하는 방법을 개발했습니다

또한,이 연구 및 개발의 일부는 NETO (National Research and Development Corporation New Energy and Industrial Andustrice Development Organization)의 "기능적 화학 물질을위한 지속적인 정밀 생산 공정 기술 개발"(프로젝트 코드 P19004)에 의해 지원되었습니다

First, we prepare a dataset of synthesis conditions and reaction yields for all the solvent candidates used in the production of the desired chemical Next, we design chemical production processes that include synthesis reactions based on the synthesis conditions and extraction and recycling of the solvent used, depending on the characteristics of the solvent프로세스 시뮬레이션설계된 화학 생산 공정의 재료 균형, 에너지 균형 및 장치 크기를 계산합니다 The manufacturing costs are then calculated based on the solvent, energy used, and the price of the equipment, and the process simulation is repeated, changing the design and operation conditions of the chemical production process to minimize the manufacturing costs 마지막으로, 제조 비용을 최소화하는 조건에서 사용되는 에너지의 공동₂방출 계수 등을 사용한 화학 생산 공정의 공동₂온라인 바카라량 추정 모든 용매 후보자에 대한 생산 비용 및 공동₂후보 용매 중에서 전체 화학 생산 공정으로의 온라인 바카라량 및 비교 및 비교₂온라인 바카라 및 제조 비용이 가장 낮은 용매를 식별하십시오 (그림 1 오른쪽)

예를 들어, 기능적 화학 생산에서 중요한 반응 중 하나Suzuki-Miyaura 크로스 커플 링 반응에 적용되었습니다 이 반응은 유기 온라인 바카라와 물을 사용하여 반응물과 탄산염을 용해시킵니다

평가는 그림 2의 왼쪽 상단에 표시된 5 가지 유형의 유기 온라인 바카라에 대한 반응 수율 정보에 기초하여 이루어졌습니다 그림 2, 그림의 오른쪽 상단은 2- 프로판올 (IPA)이 반응 온라인 바카라로 사용될 때 CO₂온라인 바카라 및 제조 비용을 최소화하기 위해 최적으로 설계된 프로세스를 보여줍니다 The mixture obtained from the reactor is added with an extraction solvent (here, diethyl ether) and fed to the extraction column for purification of the target chemical 추출 타워에는 또한 표적 화학 물질을 정화하기 위해 물이 공급됩니다 An extract containing the target chemical is obtained from the top of the extraction tower, and the solvent is separated and the target chemical is recovered 한편, 반응 및 추출에 사용 된 용매는 증류 분리에 의해 재활용된다 The extraction solvent is recovered from the top of Distillation Tower 1 From the IPA and water mixture obtained from the bottom of distillation column 1, the IPA and water are separated in distillation columns 2 and 3, respectively

As the type of reaction solvent changes, the yield and the way in which the separation is made by distillation will change accordingly Therefore, we designed the recycling process for the solvent used to suit the characteristics of each reaction solventなお、プロセスシミュレーションでは、反応物や炭酸塩などの固体成分は含めず、溶媒のみに着目して計算しました。

As a result, as shown in the upper left of Figure 2, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and IPA have both relative yields of 1, but CO is still in the entire chemical production process₂We found that using NMP can reduce emissions and manufacturing costs by 15% and 17%, respectively, compared to IPA (Figure 2 bottom) 또한, 톨루엔이 042 일 때의 수율은 수율 1을 사용한 NMP와 비교하여, CO₂Emissions and manufacturing costs were about 13 times and 14 times, respectively, which did not increase as expected due to the difference in yield 톨루엔이 NMP보다 재활용하기가 더 쉽기 때문입니다

여기서, 반응 수율이 높은 온라인 바카라는 CO₂탁월한 온라인 바카라량 및 제조 비용이 발생하지만 시뮬레이션은 톨루엔의 반응 수율이 개선되었다고 가정하고, CO는 NMP 또는 IPA를 사용하는 것보다 낫다₂또한 온라인 바카라 및 제조 비용이 줄어들 수 있음을 보여주었습니다 These findings cannot be obtained from reaction yields alone, and are only made clear when considering the performance of the overall chemical production process

This method can be applied to a variety of synthetic reactions, from the stage of reaction development to the entire chemical production process₂이로 인해 온라인 바카라 및 제조 비용을 최소화하기 위해 용매 선택을 최적화합니다

우리는 반응 개발 및 촉매 개발과 협력하여 개발 된 평가 방법에 대한 검증 실험을 수행 할 것입니다 또한, 우리는 반응 온라인 바카라뿐만 아니라 추출 온라인 바카라에 대한 적용 범위를 확장하고 반응 및 촉매의 개발에 기여할 수있는 기술 개발에 노력할 것입니다

게시 된 잡지 :녹색 화학
용지 제목 : 새로운 반응 경로 개발을위한 비용 평가 및 수명주기 평가를 결합하여 개념적 프로세스 설계를 기반으로 한 온라인 바카라 선택
저자 : Yamaki Yudai, Nguyen T H Thuy, Hara Nobuo, Taniguchi Tomo, Kataoka Sho
doi : 101039/d3gc04293f

CO₂온라인 바카라

이 평가에서 CO₂새로운 용매가 생산 될 때 온라인 바카라량이 온라인 바카라됩니다₂및 사용 된 온라인 바카라의 합성 반응, 분리 작업 및 재활용의 각 단계에 사용되는 에너지 유래 CO₂에 제공됩니다 이것을 대상의 생산량으로 나누어서, 1kg의 목표 제품 생산에 대한 CO₂온라인 바카라 [kg-co₂/kg_제품]로 등급[참조로 돌아 가기]

제조 비용

이 평가에서 제조 비용은 새로운 온라인 바카라 구매 비용, 사용 된 온라인 바카라를 합성 및 재활용하는 데 필요한 구매 장비 및 생산 공정에 필요한 에너지 가격을 고려합니다 이것을 목표의 생산량으로 나누어 목표 제품의 1kg 생산 비용은 [미국 달러 (USD)/kg_제품]로 등급[참조로 돌아 가기]

기능 화학 물질

A general term for organic compounds with special physical properties and complex chemical structures, such as pharmaceuticals, pesticides, fragrances, and electronic materials While it is a highly value-added chemical, it requires multi-stage reactions and separation operations, which means large amounts of waste and CO during production₂입니다 발생합니다[참조로 돌아 가기]

프로세스 시뮬레이션

This is a calculation program that quantitatively evaluates material flow rates, energy consumption, etc by connecting calculation models such as reactions, extraction, and distillation on a computer to reproduce the chemical production process[참조로 돌아 가기]

Suzuki-Miyaura 크로스 커플 링 반응

Suzuki-Miyaura 크로스 커플 링 반응은 탄소-탄수화물 및 탄소 이종 형종 결합을 형성하는 유용한 합성 반응 중 하나입니다 반응 온라인 바카라는 주로 반응물 및 탄산염을 용해시키기 위해 유기 온라인 바카라 및 물의 혼합 온라인 바카라이다 이 평가에서, 우리는 J Sherwood (2020)에 설명 된 합성 방법과 반응 성능을 사용했습니다
j 셔우드,Beilstein J Org 화학. 2020, 16, 1001–1005[참조로 돌아 가기]