KR102467763B1 - 에어로겔 연속 제조 방법 - Google Patents

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케이이이와이 에어로젤
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Abstract

본 발명은 전구체(2)로부터 과립화된 에어로겔(1)을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은
- 전구체(2)를 물과 같은 가수분해제 및 합성 용매(3), 및 적합한 경우 촉매(4)와 혼합하여 겔을 수득하는, 혼합 단계;
- 결과 생성물을 과립화하여, 특히 상기 겔의 분출물(jet)을 절단하여, 과립을 제조하는, 과립화 단계;
- 과립을 합성 용매(3) 및 가수분해제와 접촉 상태로 유지하는, 유지 단계;
- 세척 용매를 첨가함으로써 과립을 세척하여, 특히 가수분해제 및 적합한 경우 촉매(4)를 추출하는, 세척 단계;
- 과립을 건조시키고, 과량의 초임계 CO2를 합성 용매(3) 및/또는 세척 용매로 보내어, 합성 용매(3) 및/또는 세척 용매를 추출하는, 건조 단계
를 포함하고,
과립화 단계, 유지 단계, 세척 단계, 및 건조 단계는 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행되고, 이러한 조건은 단계들 사이에서 유지된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 구현하도록 특별히 구성된 장치(installation)에 관한 것이다.

Description

에어로겔 연속 제조 방법
본 발명은 재료 분야에 관한 것이다. 특히 에어로겔을 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
에어로겔은 그 구조가 다공질 매트릭스로 이루어져 있고, 대부분의 기공이 2 nm 내지 50 nm 의 직경을 갖는(중공극) 고체 물질이다. 이로 인해, 높은 다공성 (~ 95 %), 높은 비 표면적 (최대 1000 m2/g), 낮은 열전도도 (~ 0.01 W/m.K), 낮은 굴절률 (~ 1.05), 및 높은 광학 투과율 (90 %)과 같은 예외적인 특성을 얻을 수 있다. 예를 들면, 열 절연체로서 매우 효율적이다. 에어로겔 생산은 콜로이드성 분자 용액 또는 이와 유사한 물질을 가교결합된 겔로 변환하는 것을 기반으로 한다. 전구체의 성질에 따라, 에어로겔은 무기 물질 (예: 실리콘 옥사이드, 지르코늄 또는 티타늄계 전구체), 유기 물질 (예: 레조르시놀-포름 알데히드, 폴리우레탄 또는 셀룰로오스 중합체) 또는 하이브리드 물질 (유기-미네랄 전구체 또는 조합으로부터 얻어짐)일 수 있다.
에어로겔은 건조 단계 중에 겔의 액체 부분을 기체로 대체하여 얻는다. 이 변환은 매우 무거운 방법과 설비(installation)가 필요하므로 생산 비용이 높다. 실제로, 고품질의 에어로겔을 생산하기 위해서는 겔의 나노 구조를 부분적으로 또는 전체적으로 파괴시킬 수 있는 모세관력(capillary force)과 함께 2 상(biphasic) 시스템을 생성하지 않고 건조 단계를 수행해야 한다. 그러므로 고온 및 고압에서 초임계 건조 (supercritical drying, SCD) 환경에서 이루어져야 한다. 이는 효율적인 산업 생산에 적합하지 않으며, 특히 생산물이 초임계 건조 모듈에 배치들에서 도입되기 때문에 적합하지 않다. 합리적인 비용으로 에어로겔의 산업적 양을 생산하기 위해, 건조 단계는 주변 압력 (APD, Ambient Pressure Drying, 주변 압력 건조)에서 수행될 수 있지만, 용매의 증발로 인해 생산물의 품질이 손상되고, 이로 인해 생성물의 필요한 화학적 변형과 관련된 다른 어려움이 발생한다. 또한, 전구체로부터 에어로겔의 제조가 때때로 서로 다른 위치에서 서로 다른 주체에 의해, 종종 개별적으로 수행되는 상이한 단계들을 요구하기 때문에 생산 시간과 비용이 추가로 증가하고, 생성물의 최종 품질에 대한 상태 변화로 인해 유도되는 위험도 증가된다.
US 6670402 B1은 에어로겔의 생산을 위한 가속화된 방법으로서, 건조 단계 중에 초임계 CO2의 주입을 통해 압력 파를 전송하고, 감압 중에 비-반응성 및 비-축합성 기체 (non-reactive and non-condensable gas, NRNC)를 사용하는 구성을 제안한다. 그러나 설명된 방법은 배치 모드에서 불연속적으로 작동하는 추출기를 사용한다.
본 발명의 목적은 이러한 단점을 적어도 부분적으로 보완하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 전구체로부터 과립화된 에어로겔을 제조하는 방법을 제안하며, 상기 방법은 하기 단계들을 포함한다:
- 전구체를 물과 같은 가수분해제 및 합성 용매, 및 적합한 경우 촉매와 혼합하여 겔을 수득하는, 혼합 단계,
- 결과 생성물을 과립화하여, 특히 상기 겔의 분출물을 절단하여, 과립을 제조하는, 과립화 단계,
- 과립을 합성 용매 및 가수분해제와 접촉 상태로 유지하는, 유지 단계,
- 세척 용매를 첨가함으로써 과립을 세척하여, 특히 가수분해제 및 적합한 경우 촉매를 추출하는, 세척 단계,
- 과립을 건조시키고, 과량의 초임계 CO2를 합성 용매 및/또는 세척 용매로 보내어, 합성 용매 및/또는 세척 용매를 추출하는, 건조 단계.
이 과정에서, 특히 과립화 단계, 유지 단계, 세척 단계, 및 건조 단계는 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행되고, 이러한 조건은 단계들 사이에서 유지된다.
이러한 구성으로 인해, 에어로겔 제조 방법을 연속적으로 수행할 수 있으며, 생성물이 여전히 유동적인 단계에서 압력 증가가 완료될 수 있다. 실제로, 생성물이 고체가 되면 (생성물이 과립화되면), 압력 증가는 더 이상 연속적으로 수행 될 수 없다. 본 발명으로 인해, 생성물이 고체가 되면 더 이상 압력 상승이 필요하지 않으며, 생성물은 최종 감압을 제외하고는 감압도 필요로 하지 않는다. 이는 제조 시간 및 비용을 크게 줄이고, 위험한 상태 변화 및 감압 단계를 줄임으로써 생성물의 품질을 향상시킨다.
다른 특징에 따르면:
- 혼합 단계도 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행될 수 있으며, 이는 이 단계의 약간의 가속화를 허용하고,
- CO2가 초임계이며, 용매-충진된 입자가 CO2-충진된 입자보다 무거워지도록하는 온도 및 압력 조건 하에서, 유동층 조건 하에 두기 위해 건조 단계 중에 용매-충진된 과립이 초임계 CO2 분출물을 받을 수 있고, 이로 인해, 연속적인 건조 단계가 수행되고, 건조 단계가 가속화되며,
- 합성 용매 및/또는 세척 용매는 유기 용매일 수 있고, 건조 단계는 100 bar 내지 200 bar의 압력 및 35 ℃ 내지 50 ℃의 온도에서 수행될 수 있고, 에탄올은 저렴하고, 공정 중에 적합한 제품으로서 100 bar 내지 200 bar의 압력과 35 ℃ 내지 50 ℃의 온도 조건 하에서 유동층으로 CO2를 일정 속도로 주입할 때 에탄올을 함유한 입자는 날아가지 않고 초임계 CO2만을 함유한 입자는 타워 상부로 날아가, 추가 공정을 위해 회수될 수 있고,
- 에어로겔 제조 방법은 건조 단계 이후에, 초임계 CO2를 불활성 기체, 바람직하게는 질소로 대체하는 단계를 포함할 수 있고, 이후에 감압 단계, 바람직하게는 증분의 감압 단계를 포함할 수 있으며, 추가적인 단계는 에어로겔 과립을 손상시키지 않으면서 신속한 감압이 가능하게 하고,
- CO2가 초임계이며, 초임계 CO2-충진된 입자가 불활성 기체로 충진된 입자보다 무거워지도록 하는 온도 및 압력 조건 하에서, 유동층 조건 하에 두기 위해 초임계 CO2를 불활성 기체로 대체하는 단계에서 초임계 CO2-충진된 과립이 불활성 기체의 분출물을 받을 수 있고, 이로 인해, 초임계 CO2를 불활성 기체로 대체하는 단계는 연속적으로 수행되고 이 단계가 가속화될 수 있다.
본 발명은 또한 전구체로부터 과립화된 에어로겔을 제조하기 위한 설비(installation)로서,
- 혼합 반응기,
- 과립화 장치로서, 혼합 반응기로부터 겔화된 액체의 분출물로부터 과립을 형성할 수 있고, 적합한 경우 에이징 반응기 내부에 배치되는 과립화 장치,
- 에이징 반응기,
- 세척 반응기,
- 건조 장치,
- 감압 장치
를 포함한다.
이러한 설비는 특히 에이징 반응기, 세척 반응기 및 건조 장치뿐만 아니라 이들 반응기 사이에서 생성물을 전달하는 수단이 생성물을 하나의 반응기로부터 다른 반응기로 CO2의 임계점보다 더 높은 압력에서 유지되도록 하며, 작동하도록 구성된다.
이러한 구성으로 인해, 설비는 에어로겔 과립을 연속적으로 제조할 수 있으며, 생성물이 여전히 유동적인 단계에서 압력 증가가 가능할 수 있다.
다른 특징에 따르면:
- 혼합 반응기도 생성물을 하나의 반응기로부터 다른 반응기로 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 유지되도록 하고 작동하도록 구성되며; 특히, 이는 반응 시간을 추가적으로 감소시키고,
- 설비는 또한 과립에 함유된 용매를 초임계 CO2로 대체할 수 있도록 구성된 제1 유동층 타워를 포함할 수 있고, 이로 인해 연속적인 과립의 건조가 가능하고, 건조 단계를 가속화할 수 있으며,
- 설비는 또한 에어로겔 과립의 손상 없이 신속한 감압을 위해 과립에 함유된 초임계 CO2를 가압된 불활성 기체, 바람직하게는 질소로 대체할 수 있도록 구성된 제2 유동층 타워를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있는 설비를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 방법은 연속적인 방식으로 에어로겔(1)을 제조하는 것이다. 이를 수행하기 위해, 에어로겔(1)을 제조하는 모든 단계는, 에어로겔이 고체가 되는 과립화 단계부터 건조 단계까지, 건조 단계에서 필요한 CO2의 임계점보다 높은 압력 하에서 이루어진다. 상기 방법에 포함되는 경우, 전구체의 제조는 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행될 수 있다. 혼합 단계는 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행되거나 또는 수행되지 않을 수 있다. CO2의 임계점은 약 31 ℃의 온도 및 약 73 bar의 압력에 있다. 에어로겔 제조의 원료는 액체이기 때문에, 예를 들어 펌프를 사용하여 연속 방식으로 가압할 수 있다. 이는 배치들(배치 공정)에서만 수행될 수 있는 건조 단계 중에 겔(고체)을 가압할 필요가 없게 한다.
에어로겔(1)을 제조하는 데 사용되는 원료는 전구체이다. 실리카 에어로겔(1)의 제조를 위해, 전구체는 모래와 같은 실리카가 풍부한 공급원으로부터 제조될 수 있다. 이는 알콕시 실란일 수 있고, 보다 구체적으로는 메탄올 및 에탄올이 각각의 반응의 부산물이기 때문에 바람직할 수 있는 TMOS (테트라메틸 오르토실리케이트) 또는 TEOS (테트라에틸 오르토실리케이트)일 수 있고; 또는 소듐 실리케이트라고도 불리는 수성 실리카질 산(siliceous acid) 및 그의 올리고머 (폴리실리카질 산)로부터 수득 할 수 있다. 다른 유형의 전구체는 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한 사용될 수 있으며, 예를 들어 탄소, 알루미나, 금속 산화물 에어로겔(1)을 제조하기 위한, 또는 유기 전구체, 예컨대 셀룰로오스, 폴리우레탄 또는 이들에서 유래된 생성물일 수 있다.
하기 설명은 실리카 에어로겔(1)의 제조에 관한 것이지만, 당업자는 이들 방법을 다른 유형의 에어로겔(1)의 제조에 용이하게 변형시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 전구체(2)의 제조를 포함할 수 있으며, 이 경우 전구체(2)의 제조에 필요한 생성물은 펌프를 사용하여 도입된다.
전구체(2)는 또한 방법 외에서 생성될 수 있는데, 이 경우 전구체(2)가 혼합되기 전에 도입된다.
이후 전구체(2)는 물과 같은 가수분해제, 에탄올과 같은 합성 용매(3), 예를 들어 95 % 에탄올, 메탄올 또는 아세톤, 및 적합한 경우 촉매(4)와 혼합된다. 이 혼합은 혼합 반응기(5)에서 수행된다. 두 가지 반응이 일어난다: 가수분해 및 축합. 가수분해는 가수분해제의 존재에 의해 야기되고, 전구체(2), 예를 들어 실리콘 다이옥사이드로부터 형성되는 것을 가능하게 한다. 실리콘 다이옥사이드는 합성 용매(3)와 함께 콜로이드 용액을 형성한다. 축합은 겔이라고 불리는 연속 3 차원 네트워크에서 콜로이드 입자의 응집으로 이루어지고; 따라서 우리는 겔화에 대해 언급한다. 축합 및 가수분해 반응의 상대적 속도는 촉매(4)의 도입에 의해 조절될 수 있다. 선택되는 촉매(4)의 종류, 및 보다 정확하게는 그 pH는 축합에 의해 생성되는 네트워크 유형에 영향을 미치며, 따라서 최종 생성물로서 에어로겔(1) 유형에 영향을 미친다. 예를 들어, 암모니아는 염기성 촉매(4)로 선택될 수 있다. 가수분해 및 축합 반응은 모든 생성물을 혼합하거나 또는 중간 용액을 준비한 다음 이들 중간 용액을 함께 혼합하여 동시에 진행할 수 있다; 이들은 1 단계 합성 또는 2 단계 합성이다.
혼합 후, 과립화 단계가 수행된다. 점도가 충분히 증가되면 겔은 과립을 얻기 위해 절단된다. 이는 분출물(jet) 커터와 같은 과립화 장치(6), 또는 드립 또는 스프레이와 같은 당업자에게 공지된 다른 용액에 의해 달성된다. 과립화 장치(6)의 유형은 수득된 과립의 입도에 영향을 미치며, 분출물 커터는 특히 더 큰 과립, 통상적으로 50 미크론 이상에서 최대 밀리미터 이상인 과립, 및 약 5 미크론 또는 그보다 작은 크기의 스프레이 미세 과립을 생성하며; 이러한 미세 과립은 때로 분말이라고도 불리지만, 이는 또한 본 발명의 범위 내에서 과립으로도 불릴 것이다.
본 발명에서, 혼합 단계는 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행될 수도 있고 수행되지 않을 수도 있지만, 과립화 단계는 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행되어야 한다. 이것은 이들이 부드럽게 움직이는 것을 방해하지 않으며, 이 공정을 약간 가속화하는 경향이 있다. 고압 과립화는 당업자에게 공지되어 있으며, 어떠한 특별한 문제도 제기되지 않는다.
과립화 후 다음 단계는 에이징 단계이다. 겔이 형성된 후에도 아직 반응을 완료하지 못한 많은 수의 입자가 존재한다. 에이징 단계는 예를 들어, 합성 중에 동일한 용매, 가수분해제 및 촉매를 함유할 수 있는 에이징 반응기(7) 내의 용액에서 겔의 긴 시간 침연(maceration)으로 이루어질 수 있다. 에이징 단계 후에, 실질적으로 모든 입자가 반응하고, 분자 사이의 모든 연결이 마무리되고 겔이 더욱 고체화된다. 이와 같이 얻어진 구조 유형은 시간, 용액의 pH, 합성 용매의 유형 및 온도와 같은 상이한 파라미터에 따라 달라진다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 과립화 단계 및 에이징 단계는 동일한 에이징 반응기(7)에서 일어난다. 이어서, 겔은 에이징 반응기(7)의 상부로부터 도입되거나, 또는 가수분해 및 축합 반응이 계속될 수 있는 에이징 반응기(7)로 떨어지기 전에 겔이 과립으로 절단된다.
에이징 단계 후에, 과립으로부터 미반응 화합물의 잔여물 및 불순물을 제거하기 위해 세척 단계가 일어난다. 대부분의 불순물은 촉매와 물로 이루어져 있다. 혼합물이 초임계 CO2에 완전히 용해되지 않을 수 있고 이로 인해 최종 생성물의 품질이 좋지 않을 수 있으므로 건조 단계에서 물 또는 다른 성분의 존재가 에어로겔(1) 네트워크의 분해를 야기할 수 있기 때문에 세척 단계가 중요하다. 세척은 세척 반응기(8) 내의 세척 용매 용액에 침지시킴으로써 수행될 수 있다. 세척 단계에 사용되는 용매는 에탄올 또는 아세톤, 이소프로판올 또는 메탄올과 같은 초임계 CO2에 가용성인 다른 용매일 수 있다.
세척 단계는 헥사메틸디실록산(HMDSO) 또는 헥사메틸디실라잔(HMDZ)과 같은 소수화제를 도입할 기회일 수 있다. 이 제제는 소수성으로 만들기 위해 겔 표면과 상호 작용한다. 이는 최종적으로 생산된 에어로겔(1)이 공기 중 습기와 접촉할 때 등급저하되지 않도록 하는 일부 용도에서 필요하다. 소수화제는 또한 건조 단계 중에 또는 건조 단계 후에 도입될 수 있다.
마지막으로, 과립에 존재하는 용매, 예를 들어 에탄올은 에어로겔(1)을 얻기 위해 겔에서 제거되어야한다. 증발은 2상(biphasic) 상태에 의해 생성된 모세관력으로 인해 겔 네트워크 내의 분자 사이의 결합을 파괴하기 때문에 간단한 증발로 건조하면 우수한 에어로겔(1)을 생성하지 못한다. 우수한 품질의 에어로겔(1)을 제조하기 위해, 본 발명에 따른 방법은 초임계 건조 단계를 포함한다. 이러한 유형의 건조는 2상 시스템 및 이와 관련된 모세관력을 피함으로써 건조 중에 에어로겔을 손상시키는 것을 피할 수 있게 하며, 그렇지 않으면 겔 나노 구조의 부분적 또는 전체 파괴를 일으킬 수 있다.
초임계 CO2로 건조시키는 몇몇 기술은 당업자에게 공지되어있다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예에 따르면, 하기 방법이 제안된다:
초임계 건조의 제1 단계에서, 과립을 초임계 상태의 CO2가 하부로부터 주입되는 제1 유도층 타워(9)로 하부로부터 도입시킨다. CO2의 초임계 압력과 온도가 상대적으로 낮고 용매, 예를 들어 에탄올이 CO2에 용해되기 때문에 CO2가 선택된다. 유동층을 사용하면 빠른 건조가 가능하며, 각 입자는 배출할 용매를 용해시키는 CO2 분출물과 직접 접하게 된다.
유동층에서 기체 주입 속도가 조절된다. 이 속도가 유동화 속도보다 낮으면, 입자는 함께 침전된 상태로 남는다. 이 속도에서부터 휘발 속도까지 입자가 기체 분출물에 의해 운반되지만 날아가지는 않는다. 이 상태는 CO2가 각 입자와 매우 빠르게 접촉할 수 있게 한다. 휘발 속도를 넘어서면, 입자는 기체 분출물에 의해 제거되고, 타워 상부를 통해 배출된다.
입자가 에탄올 또는 초임계 CO2를 포함하는 경우, 유동층에 선택된 온도 및 압력에서 휘발 속도가 동일하지 않다. 실리카 에어로겔(1) 및 용매로서 에탄올을 제조하려면 130 bar의 압력 및 45 ℃의 온도가 적합하다. 이러한 휘발 속도의 차이는 에탄올을 함유한 입자가 날아가지 않도록 유동층의 속도를 조절하는 데 사용되는 반면, CO2만 함유하는 입자는 타워 상부를 통해 날아가고, 이후의 공정을 위해 회수될 수 있다. 초임계 CO2는 디캔터로 배출되고 용매로부터 분리기로 배출된다. 에탄올을 함유하는 과립은 에탄올이 CO2로 대체될 때까지 제1 유동층(9)에 잔류하며, CO2 분출물과 계속 접촉하고, 이후 날아간다.
실리카 에어로겔(1) 및 용매로서 에탄올의 제조를 위해, 유동층은 예를 들어 130 bar 및 45 °로 조정될 수 있다. 이러한 조건은 제조와 관련된 모든 입자 크기에 대해 유리한 속도 범위를 허용한다.
제1 유동층(9)의 출구에서, 에탄올과 혼합된 초임계 CO2는 CO2/에탄올 분리기(10)로 유입되어 순수 초임계 CO2가 유동층(9)으로 재도입되도록 하고, 이로 인해 점진적으로 모든 용매를 초임계 CO2로 대체한다. 에탄올은 혼합 단계 또는 세척 단계로 재주입될 수 있다.
초임계 건조의 제2 단계에서, 과립은 제2 유동층 타워(11)로 주입되고, 여기서 건조한 공기, 아르곤, 크립톤과 같은 고정된 조건 하에서 질소가 초임계 상태로 주입되거나, 또는 임의의 다른 불활성 기체가 주입된다. 제2 유동층(11)은 CO2가 제1 유동층(9)에서 에탄올을 대체하는 것과 같이, 질소가 제2 유동층(11)에서 CO2를 대체하도록 설정된다.
질소는 본 발명에 따른 방법의 일부인 질소 제조 유닛에서 공기로 생성될 수있으며; 또는 설비 외부에서 제조될 수 있다. 이는 CO2보다 압축성이 훨씬 적기 때문에 본 발명의 범위에서 비압축성으로 기술된다.
디캔터(12)는 제2 유동층(11)로 회수될 CO2 충전된 과립으로부터 제1 유동층(9)으로 회수될 초임계 CO2를 분리하기 위해 제1 유동층(9)의 출구에서 사용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 이 동일한 디캔터(12)는 또한 각각 제1 유동층(9) 및 제2 유동층(11)으로 회수될 초임계 CO2 및 초임계 질소를 분리하기 위해 제2 유동층(11)의 출구에서 사용된다. 초임계 CO2 조건 하에서, 이들 2개의 기체의 밀도는 매우 상이하고 디캔테이션은 즉각적이다.
제2 유동층(11)의 출구에서, 에어로겔은 감압되어야 한다. 질소는 CO2 보다 압축성이 훨씬 적기 때문에, 감압은 에어로겔을 손상시키지 않으며 일부 CO2가 과립에 여전히 존재하는 경우보다 빨리 처리할 수 있다. 이로 인해 감압 단계가 불과 몇 분이 소요되는 반면, CO2를 여전히 함유하는 에어로겔의 감압은 감압 속도가 분당 0.3 bar 미만이어야 하므로 수 시간이 걸린다. 감압은 감압 장치(13)에서 행해진다. 감압은 바로 또는 일련의 감압 반응기(13)를 통해 이루어질 수 있다.
각 레벨에서, 질소는 회수되어 제2 유동층(11)으로 보내질 수 있다. 제1 레벨의 출구에서, 잔여 CO2가 디캔터(12)로 회수될 수 있다.
대기 조건으로 되돌아가면, 질소는 알려진 방법으로 분리되고, 에어로겔(1)이 회수된다. 분진(14) 또는 매우 미세한 과립(15)는 분리되어 특정 용도로 사용될 수 있다. 이는 원하는 크기의 과립 크기를 가진 과립화된 에어로겔(1)을 남긴다.

Claims (14)

  1. 전구체(2)로부터 과립화된 에어로겔(1)을 제조하는 방법으로서,
    - 전구체(2)를 합성 용매(3), 및 가수분해제 또는 물, 및 적합한 경우 촉매(4)와 혼합하여 겔을 수득하는, 혼합 단계;
    - 결과 생성물을 과립화, 또는 상기 겔의 분출물(jet)을 절단하여, 과립을 제조하는, 과립화 단계;
    - 과립을 합성 용매(3) 및 가수분해제와 접촉 상태로 유지하는, 유지 단계;
    - 세척 용매를 첨가함으로써 과립을 세척하여, 가수분해제 및 적합한 경우 촉매(4)를 추출하는, 세척 단계;
    - 과립을 건조시키고, 과량의 초임계 CO2를 합성 용매(3) 및/또는 세척 용매로 보내어, 합성 용매(3) 및/또는 세척 용매를 추출하는, 건조 단계
    를 포함하고,
    과립화 단계, 유지 단계, 세척 단계, 및 건조 단계는 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행되고, 이러한 조건은 단계들 사이에서 유지되는, 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 단계도 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 수행되는, 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    CO2가 초임계이며, 용매-충진된 입자가 CO2-충진된 입자보다 무거워지도록 하는 온도 및 압력 조건 하에서, 유동층 조건 하에 두기 위해 건조 단계 중에 용매-충진된 과립이 초임계 CO2 분출물을 받는, 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    용매가 CO2로 대체될 때까지 용매-충진된 입자가 날아가지 않고, CO2 분출물과 접촉되어 유지되도록 유동층의 속도가 조절되며, CO2만 함유한 입자는 타워의 상부로 날아가고 제조 방법에서 추가적으로 사용하기 위해 회수될 수 있는, 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 용매는 에탄올인, 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    합성 용매(3) 및/또는 세척 용매는 유기 용매이고, 건조 단계는 100 bar 내지 200 bar의 압력 및 35 ℃ 내지 50 ℃의 온도 하에서 수행되는, 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    건조 단계 이후에, 초임계 CO2를 불활성 기체 또는 질소로 대체하는 단계; 및
    대체 단계 이후에, 감압 또는 단계적으로 감압하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    CO2가 초임계이며, 초임계 CO2로 충전된 입자가 불활성 기체로 충전된 입자보다 무거워지도록 하는 온도 및 압력 조건 하에서, 유동층 조건 하에 두기 위해 초임계 CO2를 불활성 기체로 대체하는 단계에서 초임계 CO2로 충전된 과립이 불활성 기체의 분출물을 받는, 제조 방법.
  9. 전구체(2)로부터 과립화된 에어로겔(1)을 제조하기 위한 설비(installation)로서,
    - 혼합 반응기(5),
    - 과립화 장치(6)로서, 혼합 반응기(5)로부터 겔화된 액체의 분출물로부터 과립을 형성할 수 있고, 적합한 경우 에이징 반응기(7) 내부에 배치되는, 과립화 장치(6),
    - 에이징 반응기(7),
    - 세척 반응기(8),
    - 건조 장치,
    - 감압 장치(13)
    을 포함하고,
    에이징 반응기(7), 세척 반응기(8) 및 건조 장치뿐만 아니라 이들 반응기 사이에서 생성물을 전달하는 수단이 생성물을 하나의 반응기로부터 다른 반응기로 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 유지되도록 하며, 작동하도록 구성되는, 설비.
  10. 제9항에 있어서,
    혼합 반응기(5)도 생성물을 하나의 반응기로부터 다른 반응기로 CO2의 임계점보다 높은 압력에서 유지되도록 하고 작동하도록 구성되는, 설비.
  11. 제10항에 있어서,
    - 과립에 함유된 용매를 초임계 CO2로 대체할 수 있도록 구성된 제1 유동층 타워(9)
    를 추가로 포함하는, 설비.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 타워는 하부로부터 초임계 CO2를 주입하기 위한 수단, 하부로부터 용매-충진된 과립을 유입시키기 위한 수단, 및 상부로부터 CO2-충진된 과립을 배출하기 위한 수단을 포함하는, 설비.
  13. 제12항에 있어서,
    - 과립에 함유된 초임계 CO2를 가압된 불활성 기체, 또는 질소로 대체할 수 있도록 구성된 제2 유동층 타워(11)
    를 추가로 포함하는, 설비.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 타워는 하부로부터 초임계 N2를 주입하기 위한 수단, 하부로부터 CO2-충전된 과립을 유입시키기 위한 수단, 및 상부로부터 가압된 불활성 기체로 충전된 과립을 배출하기 위한 수단을 포함하는, 설비.
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