CHA 및 AEI 구조의 제올라이트에서 메틸클로라이드로부터 올레핀 전환 반응

Abstract

석유자원의 고갈로 인한 에너지 및 석유화학공업 원료의 안정적 공급에 대한 우려가 커짐과 동시에 최근 미국에서 일어난 셰일가스 혁명으로 인하여 가스 화학 산업의 발전이 이슈가 되고 있고, 메탄올 직접전환을 통한 화학재료제조 기술이 많은 관심을 보이고 있다. 메탄 가스의 새로운 이용방안이 활발히 연구되고 있고, 메탄올 고부가 화학제품으로 전환하기 위한 대표적이고 상업화된 공정들은 대부분 메탄을 산화시킨 일산화탄소(CO)를 포함하는 합성가스로부터 다양한 탄화수소 화합물을 생산하게 된다. 본 연구에서는 메틸클로라이드를 이용하여 올레핀으로 전환하는 반응을 수행하였다. 메틸클로라이드 반응은 주로 1000 h-1 및 400 ℃의 조건에서 실험을 수행하였다. 기존의 MTO 공정에서 많이 쓰이는 촉매인 SAPO-34 및 ZSM-5, SAPO-18 등의 촉매를 이용하여 메탄올과 메틸클로라이드를 반응물로 하여 결과를 비교하였고, small pore cage를 가지는 제올라이트를 이용하여 메틸클로라이드 반응에 적용하여 반응 결과를 확보하였다. 그 이외에 금속 Ti를 SAPO-34에 담지하여 반응조건별로 실험하였고, 결과는 Ti를 담지한 SAPO-34 촉매가 높은 산점 및 미세한 구조의 차이에 의해 가장 좋은 활성을 보였다. Ti 뿐만 아니라 다른 금속을 담지하여 금속의 영향을 보는 연구가 진행되는 방향이 제시될 수 있을 것이다. 메틸클로라이드에서 올레핀으로 전환하는 공정은 methanol to olefin(MTO) 공정기술 이후의 차세대 대안 기술로 주목받고 있는데, 개발 공정을 기존의 MTO 공정과 연계하여 촉매 성능을 비교하는 것이 본 연구의 핵심이다. 향후 촉매 개발 및 반응공정 개선을 계속해서 연구해 나가는 것이 석유화학회사의 발전 및 이윤창출에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대한다.