에탄의 산화탈수소 가능성(Is True Ethane Oxydehydrogenation Feasible?)

전문가 제언

□ 에틸렌과 프로필렌은 세계 화학 산업에서 중요한 기초 원료이다. 현재까지는 대부분 에탄, 프로판, 나프타(naphtha)를 원료로 하여 상당히 높은 온도인 800~900℃에서 스팀 크래킹(steam cracking)으로 상업 생산되고 있다. 프로판, 부탄 등 가벼운 파라핀(light paraffin)을 직접 탈수소시키면 프로필렌, 부텐, 라이트 올레핀 등을 상업적으로 생산할 수 있다. 그러나 에탄을 직접 탈수소시키는 것은 아직까지는 상업적으로 가능하지 않다. 왜냐하면 에탄의 탈수소에는 800℃ 이상의 반응온도가 필요한 데, 이 가혹한 온도 조건에서는 분해(cracking), 촉매와 반응기의 코킹(cocking) 등 문제가 있어 상업적으로 유용한 선택도나 전환율을 얻을 수가 없다. 현재 상업화하여 운전되고 있는 알칸(alkane) 탄화수소는 탄소수가 3개인 프로판까지이다. 한국에도 울산에 프로판을 탈수소하여 프로필렌을 만드는 공장이 1990년 완성되어 현재 정상 운전 중에 있다. 현재까지는 에탄으로부터 에틸렌을 만드는 방법은 스팀 크래킹(steam cracking)법으로 행해지고 있으나 여러 부산물 문제 등이 있어 그 효율면에서 만약 에탄 탈수소화가 가능해진다면 획기적인 기술이 될 것으로 기대된다.

□ 에탄을 산화탈수소하여 에틸렌-에탄 평형 한계를 제거함으로서 에틸렌을 제조하는 도전과 기회는 적당한 온도범위에서 100% 전환율을 얻게 하는 것이다. 에탄을 600℃에서 직접 탈수소 반응을 하면 최대 16%의 전환율을 나타내나, 산화탈수소법으로는 600℃에서 뿐만 아니라 실온에서도 100% 전환을 시킬 수 있게 될 것이다. 또 다른 특징으로는 산화탈수소의 경우 고압(高壓) 상태에서도 반응이 가능하여 공장 설계나 운전상 경제적 이점도 있다. 낮은 온도에서 반응을 일어나게 할 수 있음으로 모든 부반응을 최소화할 수 있어서 선택도를 95~99%까지 가능하게 할 수 있다. 산화탈수소 반응의 단 한 가지 부정적인 점은 에탄의 H2의 가치가 H2O로서 없어지는 것이다. 여기서 “진정한 산화탈수소”라고 하는 의미는 100~300℃의 온도범위에서 10기압 이상의 조건에서 에탄 전환율 90% 이상, 에틸렌 선택도 95% 이상을 목표로 하는 것이다.

저자

Bhasin, Madan M.

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

23(1-4)

잡지명

Topics in Catalysis

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

145~149

분석자

김*수

분석물

• 에탄의산화탈수소가능성.pdf [179,016 byte]

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