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개발동향

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개발동향 상세정보 게시판
분류 [친환경공정] 배출량저감최적화
과제명 메탄으로부터 아세틸렌을 경유한 BTX 제조 촉매기술개발
연구기관 서강대학교
연구기간 2015.09.17.~2017.12.31.
연구비 700,000 천원
핵심키워드 메탄, 아세틸렌, 방향족, 플라즈마, 제올라이트
요약

연구목적 및 필요성

 O 우리나라는 석유를 이용하여 고부가 가치를 갖는 석유화학물질을 합성하여 수출하는 데, 이는 전체 수출의 약 17%을 차지하고 세계 석유화학 시장 점유율이 8위 석유화학 분야에 산업적 의존도가 높음

 O 개발하고자 하는 방향족 화합물의 현재 세계 전체 시장 규모는 115조원 수준이며, 연구개발이 완료된 후 2025년 전체 시장규모 예측치는 약 245조 수준임

 O 본 연구에서는 메탄을 효율적인 에너지원으로 아세텔렌화하는 한편, 아세틸렌의 고리화 반응을 통하여 다양한 방향족 화합물을 제조하는 촉매 기술을 개발함

 

연구 내용 및 범위

 O Methane to Acetylene (MTA): 플라즈마, 전기, 열화학반응 등의 효율적 에너지원과 비균질 촉매의 최적화로 저온 합성용 아세틸렌 제조 기술 개발 (메탄 전환율 30 %, 아세틸렌+에틸렌 수율 15 %)

 O Acetylene to Aromatics (ATA): 아세틸렌 삼중고리화 반응을 통하여 높은 선택도로 고부가 방향족 화합물을 제조할 수 있는 비균질 촉매 시스템 구축 (방향족(BTX) 수율 10 % (methane-to-aromatics yield))

연구성과

연구결과

 O Methane-to-Acetylene (MTA)

  - 메탄 전환율 : 58.36%, 아세틸렌+에틸렌 수율 : 18.41%(α-Al2O3 (53-100 μm), packing density : 1.595 g/cm3 사인파형 교류 전력 공급장치, 15 kV, 1 kHz, 상온, 상압, 메탄/질소=20/20 sccm)

  - 열화학 반응시스템 구축 및 저온 활성화용 플라즈마 반응시스템 확립

  - 기존 고온법과 차별화된 저온 아세틸렌 합성 촉매 5건 이상 개발

 O Acetylene-to-Aromatics (ATA)

  - 촉매 설계를 위한 반응기구 연구

  - 다층기공구조 제올라이트-금속 결정 촉매 3건 이상 개발

  - 아세틸렌의 선택적 벤젠 합성 촉매 5건 개발

  - BTX 상대적 선택도 조절 촉매 1건 개발

 

활용계획

 O 효율적인 에너지원과 고선택성의 촉매시스템을 활용하여 아세틸렌을 제조한다면 기존의 고온 공정에 비하여 에너지 비용이 큰 폭으로 저감되며, 가스혼합물의 분리 등 어려운 분리·정제 문제를 회피하거나 부담을 줄일 수 있음

 O 고분자산업에 필수적인 비닐계 화합물 (PVC 제조용 단량체 VCM ) 및 아크릴계 화합물 (아크릴산 및 아크릴레이트 제조), 그리고 방향족 화합물 (PET 제조용 단량체인 p-자일렌 등)을 석유 없이도 가스화학에 기반하여 경제적으로 제조할 수 있음

 

주요성과

 O 보고서 1

 O 논문 12

 O 특허출원 3

첨부파일 ndslOrgDocDown(241).pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2020-02-18

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