| 친환경 복합 이온형 액체 촉매를 이용한 부탄 알킬화(CILA) 최신기술 산업화 실현 | ||
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 중국석유대학교(베이징(北京)) 쉬춘밍(徐春明) 교수와 류즈창(劉植昌) 교수 연구팀은 2000년부터 중국국가자연과학기금위원회의 지속적인 지원을 받아(허가 번호: 21036008, 20976194, 20490209, 20206018) 복합 이온 액체 촉매제를 이용한 부탄의 알킬화 방법에 대한 기초 연구, 실용화 핵심기술 개발 및 해당 기술의 산업화에 주력해왔다. 부탄의 알킬화 반응에서 생성된 가솔린은 고옥탄가, 무황, 무올레핀(Non olefin), 무아로마틱(No aromatic) 등 장점을 갖고 있으며 이상적인 가솔린 배합 구성성분(Gasoline blending component)이다. 고농도의 황산 혹은 불화수소산(Hydrofluoric acid)을 촉매제로 하는 기존의 공법은 장비 부식, 잠재적인 환경오염, 인체 위해성 등 문제점이 존재하기 때문에 산업 응용에서 갈수록 어려움을 겪고 있다. 따라서 친환경적인 알킬화 생산 기술 개발이 세계 정유업의 기술난제가 되어왔다. 쉬춘밍, 류즈창 연구팀은 연구 과정에서 다음과 같은 중요한 성과를 거두었다. 첫째, 고반응성 및 선택적인 이중 금속 복합 음이온을 함유한 이온 액체 촉매제-복합 이온 액체의 개발에서 혁신적인 성과를 거두었다. 2중 금속 혹은 다금속 배위 센터의 조화 작용을 통하여 중합과 열분해 등 부작용을 억제하였으며 부탄의 알킬화 반응을 정확히 조절하였다. 둘째, 복합 이온 액체의 촉매 활성에 대한 모니터링 방법과 촉매 활성 재생 공법 개발에서 혁신적인 성과를 거두었다. 복합 이온 액체 촉매제인 B산과 L산에 대한 심층 연구를 통하여 복합 이온 액체의 촉매 활성과 선택적 원천에 대한 인식을 심화하였다. 또한 이온 액체 활성 지수를 정량적 측정하는 표현식을 제기하고 연속 반응 과정에서 복합 이온 액체 촉매제의 활성을 실시간 측정하였다. 셋째, 세계 최초로 복합 이온 액체 촉매제로 연간 10만 톤의 부탄을 에틸화할 수 있는 산업화 생산 설비를 건설하였으며 2013년 8월 6일 정식 가동시켰다. 1년간의 가동 결과에 의하면, 올레핀(Olefin)의 전환효율은 100%이고, 알킬화 반응에 의해 생산된 가솔린(Alkylation gasoline)의 옥탄가(octane number)는 97 이상이고, 1톤의 알킬레이트(alkylate) 생산 시 촉매제 사용량은 5kg, 에너지 소모량은157kg 표준 오일이다. 중국석유·화학공업협회의 감정 결과, 해당 기술은 자체적 지식재산권을 보유하였고 기술 수준은 전반적으로 세계 최고 수준이며 응용전망이 밝고 보급 가치가 크다. 복합 이온 액체는 장비를 거의 부식시키지 않아 생산 안정성을 대폭 높이고 장비에 대한 투자를 줄일 수 있다. 해당 기술의 성공적인 응용은 중국뿐만 아니라 전세계 상업용 가솔린의 청정화와 품질을 높이는데 새로운 해결 방안을 제공하였다. 이온 액체 및 청정 연료 생산 관련 연구는 Chem. Soc. Rev., J.Catal., AIChE J., IEC Res., Chem. Eng. Sci., Oil & Gas J. 등 학술지에 게재되었으며 CILA 기술 개발과정에서 중국발명특허 10건, 국제발명특허 17건을 출원하였다. 2014년도 중국 석유·화학공업협회 기술발명 특등상을 수상한 외에도, 2014도 “중국대학교 10대 과학기술 진전”에 선정되었다. 정보출처 : http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab38/info47736.htm |
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