청정 휘발유를 위한 n-헵탄 골격 이성체화(Skeletal isomerization of n-heptane to clean gasoline)

전문가 제언

□ 알칸의 골격 이성체화는 공업적으로 중요한 응용가치가 있다. 이는 가지친 알칸은 청정 고옥탄 연료에 유용하기 때문이다. Pt-SO42- 및 Pt-제올라이트 촉매를 사용한 n-부탄 및 n-펜탄의 이성체화는 이미 상용화되었다. 벤젠과 같은 방향족함유 탄수화물은 고옥탄가를 가지고 있으나 환경보호차원에서 휘발유에서 벤젠을 함량을 반드시 감소해야 한다.

□ 벤젠을 저감하면서 옥탄가를 유지하는 방법은 벤젠을 수소이성체화과정으로 methylcyclopentane으로 변환하는 것이다. 벤젠 및 methylcycl -opentane의 리서치법 옥탄가(Research Octane Number, RON)는 각기 100 및 91이다. 이와 같이 환경도 보호하면서 고 옥탄가를 유지하기 위해서는 벤젠의 수소이성체화과정에 필요한 촉매개발이 무엇보다 중요하다.

□ 휘발유 생산업에서 n-헵탄 및 n-옥탄의 골격 이성체화반응의 중요성이 인식되어 왔고, 그동안 n-헵탄의 골격 이성체반응에 사용되는 촉매에 대하여 많은 연구보고가 있었다. 여러 촉매 중에서 Pd- 또는 Pt-H-β 제올라이트가 가장 효율적인 것으로 고려되고 있다. 2기능 이종다산(hteropolyacid) 촉매인, H4SiW12O40에 잘 분산된 Pd-H4SiW12O40/SiO2가 수소존재 하에 n-펜탄의 골격 이성체화에 높은 활성과 선택성을 가진 연구결과를 보여주고 있다. 이성체화반응에서 높은 선택성은 오직 담체물질의 산 강도가 제어될 때에만 실현될 수 있는 것으로 믿어진다. SiO2에 담체된 이종다산의 담체표면에서의 OH그룹과의 반응 등의 규명은 정교한 화학측정 장비(NMR, XRD 및 IR 등)가 필수적이다.

□ n-헵탄은 RON이 0이고, 이를 이성체화하여 이소헵탄으로 변환하면 RON이 42~112로 증가한다. 그러나 이성체화 주반응과 함께 부반응인 C7-카르베늄양이온 중간생성물에서 β-절단을 통해 분해반응이 일어나므로 이를 달성하기 어렵다. 이제까지 n-헵탄의 이성체화반응에 대한 많은 연구보고가 있었다. 또한 이 반응은 청정 휘발유 생산을 위하여 매우 중요하나 아직은 상용화 되지 않고 있다. 그러므로 향후 n-헵탄의 이성체화 연구방향은 실제적으로 적용할 수 있는 상용화기술개발에 초점을 맞추어야 한다.

저자

Okuhara, T

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2004

권(호)

47(1)

잡지명

JOURNAL OF THE JAPAN PETROLEUM INSTITUTE

과학기술
표준분류

에너지

페이지

1~10

분석자

서*석

분석물

• 청정 휘발유를 위한 헵탄의 이성질체화.pdf [168,966 byte]

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