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제올라이트 촉매를 이용한 선택적 프로필렌의 합성

전문가 제언: ○ 세계의 석유화학산업은 에틸렌 중심에서 프로필렌 중심으로 전환되고 있다. 공업용 기간원료인 프로필렌은 인간이 편리한 생활을 영위하기 위해서는 없어서는 안 될 탄화수소 화합물 중의 하나이다. 프로필렌은 공업적으로 나프타의 열분해(cracking), 나프타의 유동 접촉분해, 프로판의 탈수소, 올레핀 전환, 메탄올의 전환 등에 의해 제조되고 있다. 근년 프로필렌의 수요가 신장함에 따라 올레핀의 수급균형이 붕괴되어 세계적으로 머지않은 장래에 프로필렌의 공급부족이 우려된다. 이에 대응한 새로운 프로필렌 공급원의 개발이 시급하다.

○ 최근 자원의 채굴기술이 크게 발전하여 혈암 중에 존재하는 셰일가스(shale gas)에 대해 경제성이 있는 채굴이 가능해짐에 따라 지금까지 채굴하지 못하였던 지층의 심층부의 천연가스 등 새로운 지하자원의 채굴이 가능하게 되었다. 이 천연가스의 주성분은 메탄이며, 그 외에 프로판이나 에탄이 포함되어 있다. 이에 따라, 이들 주성분으로부터 프로필렌과 같은 부가가치가 높은 제품으로의 전환기술의 개발이 활발하게 추진되고 있다.

○ 본고에서는 높은 프로필렌 선택성을 가진 SAPO-34의 촉매특성을 활용하여 셰일가스에 함유된 메탄, 에탄, 프로판 등의 천연가스를 원료로 사용한 프로필렌 전환반응을 시도하였다. 또한, 메탄올 전환반응에 우수한 촉매특성을 나타내는 zeolite socony mobil(ZSM)-5 등의 촉매특성과 비교실험을 하였다. 그 결과, SAPO-34의 높은 프로필렌 선택성은 「반응중간체 규제의 선택성」에 의존하는 것으로 규명하였다.

○ 나프타를 주원료로 사용하는 우리나라의 석유화학산업은 가스 기반의 저가 원료 환경에 적극 대응할 필요가 있다. 장기적으로 설비 등을 보완하여 나프타뿐 아니라 메탄 등 가스를 원료로 사용할 수 있도록 설비의 유연성을 확보해야 한다. 향후 저렴한 셰일가스 공급이 확대될 경우, 신재생에너지 등의 산업에 영향이 미칠 것으로 예상되므로 비 전통에너지 시장과 기술에 대한 모니터링을 강화하고, 우리나라 기업이 추진 중인 에너지산업의 경쟁력 확보방안을 모색해야 한다.

저자: Toshihide Baba
자료유형: 학술정보