페놀 제조를 위한 공업적 촉매공정(Industrial catalytic processes—phenol production)

전문가 제언

□ 쿠멘은 페놀의 공업적 생산의 중간물로서 현재 90% 이상의 페놀은 쿠멘의 분해로 제조된다. 벤젠이 프로필렌으로 알킬화되어 쿠멘을 생성하고, 둘째 단계에서 쿠멘은 산화되어 쿠멘 하이드로퍼옥사이드(CHP)로 변환되고 산 촉매로 분해되어 페놀과 아세톤을 생성한다.

□ 쿠멘공정은 보통 실리카 지지 인산, 염화알루미늄 및 최근에는 제올라이트계 촉매를 사용한다. 고체 인산 및 염화알루미늄 촉매는 부식성 및 환경적 문제가 있어, β-제올라이트 촉매를 사용하게 되었다. 이 촉매는 α값이 5~1000으로 표시되는 산성도에서 가장 효율이 우수한 것으로 알려지고 있다. 이 촉매는 전통적으로 사용하던 황산에 비하여 공정운전에 많은 장점은 물론 변환율 및 선택성이 우수하나, 촉매수명, 활성저하 및 재생에 대한 자료는 현재 많이 확보되지 않은 상태로 향후 더 많은 실험자료 축적이 필요하다.

□ CHP 분해반응은 강한 발열반응으로 폭발의 위험성도 내포하고 있다. 공정에서 빠르고 신속한 반응열의 제거가 절대로 필요하다. 전통적인 공정에서는 기계적 교반으로 CHP 농도를 균일하게 분포시켜 반응기내의 국소적 온도증가를 피하고 있다. 수지를 촉매로 사용하는 경우, 교반은 혼합도를 증가시켜 촉매수지가 조각으로 분쇄되어 파이프라인을 막아 국부적 CHP 축적을 야기하여 안전상 문제가 될 수 있다. 이런 경우 교반에 의한 혼합 및 열전달 방법은 적절치 않고 아세톤 증발에 의한 열 제거 방법이 활용될 수 있다.

□ 페놀과 아세톤은 고정비율(0.61kg 아세톤/kg 페놀)로 생산되기 때문에 아세톤의 공급과잉문제가 CHP 공정의 경제성에 영향을 미칠 수 있다. 2010년 페놀의 수요는 아세톤의 2배에 달할 것으로 예상하고 있으며 이 때 아세톤의 공급과잉양은 연간 800,000톤에 달할 것으로 예상하고 있다. 국내 LG석유화학도 비스페놀-A(BPA) 및 페놀을 각기 연간 12만 톤 및 18만 톤 공급할 수 있는 능력을 가지고 있다. 우리나라도 아세톤 과잉생산문제가 대두될 것으로 예상하여, 아세톤을 환원하여 얻은 아이소프로판올을 알킬반응제로 사용하거나 또는 N2O 촉매법에 의한 페놀만을 생산할 수 있는 대체기술을 강력히 모색해야 한다.

저자

Robert J. Schmidt

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2005

권(호)

280

잡지명

Applied Catalysis A: General

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

89~103

분석자

서*석

분석물

• 페놀 제조를 위한 공업적 촉매공정.pdf [190,654 byte]

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