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SAPO-34 촉매에 의한 에틸렌 혹은 에탄올로부터 프로필렌의 선택적 합성

전문가 제언: ○ 석유자원의 점차로 고갈되어가는 현시점에서 석유자원 이외의 원료에서 에틸렌과 프로필렌을 합성하는 합성법의 개발은 대단히 중요하다고 생각된다. 지금으로부터 약 30년 전에 제일차 오일쇼크가 전 세계를 위협할 때 이것이 계기가 되어 고체 산촉매를 사용하여 탄소수 하나인 메탄올에서 가솔린 성분의 탄화수소 합성과, 에틸렌, 프로필렌 등의 저급 올페린 합성에 관한 연구가 활발하게 진행되었다.

○ 금년과 같은 오일쇼크 과정을 거치면서 에틸렌으로부터 프로필렌의 합성에 관한 연구가 더 중요하게 대두되고 있다. 원료로 에틸렌뿐 아니라 에탄올도 사용할 수 있다. 현재, 에탄올은 대부분 탄수화물의 알코올 발효에 의해서 제조되고 있다. 최근에 ‘바이오 에탄올’이라는 말이 자주 사용되고 있다. 이 바이오 에탄올은 에틸렌을 거치거나 아니면 바로 프로필렌으로 변화될 수 있다. 기수의 탄소를 갖는 프로판올을 알코올 발효에 의해서 제조하는 것은 현재로서는 기술적으로 곤란하다.

○ 고체산 촉매를 사용하면 반응온도 400℃ 부근에서 에틸렌에서 프로필렌을 합성할 수가 있다. 이 때 프로필렌의 분자경과 거의 같은 직경을 갖는 촉매는 프로필렌으로 변환에 대한 높은 선택률을 나타낸다. 프로필렌의 생성속도는 촉매의 산의 세기가 클수록 빨라진다. SAPO-34를 사용하면 반응온도 400℃에서 프로필렌은 53%의 수득률로 생성되었다. SAPO-34를 이용한 경우에는 반응원료를 에틸렌에서 에탄올로 바꾸어도 프로필렌의 생성속도와 선택률에는 큰 차이가 없다.

○ 에틸렌 전화반응에 있어서 프로필렌을 선택적으로 생성하는 SAPO-34를 촉매로 사용하면 에탄올로부터 한 단계로 프로필렌을 선택적으로 생성할 수 있다. SAPO-34를 촉매로 해서 반응온도 400℃, 에탄올 분압 33.8kPa에서 반응한다. 이 조건하에서 에탄올은 100% 프로필렌으로 전화된다. 디에틸 에터의 생성은 관측되지 않는다.

저자: Baba, T; Koyama, KI,
자료유형: 학술정보