화학뉴스

일본 Toagosei가 프로판(Propane)에서 아크릴산(Acrylic Acid)을 직접 제조하는데 성공했다.
아크릴산은 NCC(Naphtha Cracking Center)에서 얻은 프로필렌(Propylene)을 1단 촉매로 산화시켜 아크롤레인(Acrolein)으로 제조하고 또 다른 촉매로 산화시켜 추출하는 다단공법이 주류를 이루고 있다.
다만, NCC는 고온 공정이어서 이산화탄소(CO2)가 다량으로 배출된다는 문제가 있다.
이밖에 PDH(Propane Dehydrogenation)에서 추출된 프로필렌을 원료로 사용하하는 공법도 있으나 제조공정이 복잡해 널리 통용되지 못하고 있다.
이에 따라 아크릴산은 프로판을 직접 원료로 사용할 수 있다면 환경부하를 저감할 수 있어 제조코스트를 대폭 절감할 것으로 기대되고 있다.
Toagosei는 공업적으로 입수하기 쉬운 금속 원료를 사용해 레독스 반응을 제어함으로써 활성을 높이는 촉매 기술을 개발해 탈수소와 2단 산화 등을 모두 실시할 수 있는 새로운 공법을 만드는데 성공했다.
또 프로세스 기술을 개발할 때에도 상용 기기와 동일한 사이즈의 반응관을 사용한 중규모 실증시험설비를 설계한 것으로 알려졌다.
촉매 성능을 최대한 끌어내기 위한 반응기의 온도제어 프로세스와 접목시켜 원 패스 플로우 반응으로 생산성을 65% 향상시켰으며, 반응 오프가스 가운데 미반응 프로판을 반응 프로세스로 순환시켜 생산성을 최대 75%까지 높임으로써 나프타 베이스 프로필렌 다단공법에 뒤처지지 않는 생산성을 갖추는데 성공했다.
아울러 촉매결정 표면의 선택수식을 통해 촉매의 경과시간 열화 억제에도 성공했다.
중규모 실증시험설비에서 1년여간 연속운전 실험을 실시하며 장기적으로 성능을 유지할 수 있다는 것을 확인했으며 상업화한다면 기존의 반응기, 정제설비를 전환하며 광범위하게 공급이 가능할 것으로 기대된다.
아크릴산은 미국이 셰일(Shale) 혁명을 타고 ECC(Ethane Cracking Center) 건설에 집중함에 따라 나프타 경쟁력이 낮아지고 프로필렌 수급이 타이트해져 장기적으로 생산이 차질을 빚을 것이라는 주장이 제기돼왔다.
PDH 설비를 통해 프로필렌을 제조하고 있으나 아크릴산으로 유도하기 위해서는 NCC를 통하는 것보다 더 많은 에너지와 코스트가 소요돼 비용 대비 효율이 떨어지는 것으로 파악되고 있다.
아크릴산은 기저귀 원료 등으로 수요 신장이 기대되고 있어 여러 생산기업들이 제조효율 향상을 위해 프로판을 원료로 취하는 프로세스 개발을 시도하고 있으나 생산성, 촉매 수명 등의 문제로 아직까지는 실용화되지 못하고 있다.
하지만, Toagosei가 개발한 프로세스는 생산성, 촉매 수명 등 모든 성능에서 세계 최고 수준을 갖춘 것으로 평가돼 상용화가 기대된다. (K)