화학뉴스

IHI가 석유화학 플랜트용 소형‧고효율 컴팩트 반응기를 개발했다.
지역분산형으로 개별지역의 최적화 생산에 적합한 소용량용 반응기 컨셉트를 개발한 것으로, 기존 대량생산용 대형 반응기에 비해 약 10% 정도 컴팩트화하는데 성공했다.
현재 메탄(Methane)을 베이스로 수소, 합성가스를 생산하는 수소 생산 실증 플랜트 등에서 실증실험을 진행하고 있으며 앞으로 다른 화학 프로세스용으로도 적용 범위를 넓혀나갈 방침이다.
석유화학 플랜트는 현재 대부분이 대규모 반응기를 채용하고 있으나 재생가능에너지를 사용하는 지역밀착형 최적생산형 스마트공장 등에서는 소용량‧고효율 생산 반응기에 대한 니즈가 확대되고 있다.
IHI는 오래전부터 세계 각지의 석유화학‧화학 플랜트를 대상으로 대형 반응기를 제조 및 공급해왔으며 그동안 축적한 플랜트 엔지니어링 기술을 응용해 소형 고효율 반응기 기술을 개발했다.
일반적으로 반응기 내부는 화학반응이 이루어지고 원료에서 목적제품을 고효율로 생산하기 위해서는 촉매반응을 활성화시키는 것이 중요한 것으로 파악되고 있다.
다만, 촉매를 개발하기 위해서는 수많은 실험과 경험이 필요하다는 어려움이 있어, IHI는 기존 촉매 능력을 최대한으로 도출함으로써 소형 효율화를 달성하도록 했다.
고효율화는 △반응속도 △확산속도 △전열속도 등 3가지 요소가 중요한 것으로 파악된다.
반응속도는 촉매에 좌우되며 확산속도는 효율 높게 공급하는 것을 의미하고, 전열속도는 열 이동을 가리키고 있다.
컴팩트 반응기 기술의 기본은 반응유로에 충진하는 촉매를 구조촉매로 바꾸는 것과 단형 유로군을 적층구조로 만드는 것으로 파악되고 있다.
금속 시트 표면에 촉매를 균일하게 코팅시킨 구조촉매를 충진시키는 것으로, 팰릿 형태 촉매와 비교했을 때 반응에 중요한 유로 내부 표면적이 넓어지는 것으로 알려졌다.
또 구조촉매가 충진된 원료가 흘러가는 반응유로층과 온도 제어용 열매‧냉매가 흘러가는 유로층을 상호 적층시킨 플레이트형 열교환기 구조가 특징이다.
해당 구조를 통해 핫스팟이 소멸되고 촉매 기능 저하를 막을 수 있는 것으로 파악되고 있다.
현재 수소 생산용 실증 플랜트에서 실험을 진행하고 있으며 초저온 액체 수소를 수요지 인근에서 바로 생산할 수 있도록 함으로써 장거리 수송 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
또 암모니아(Ammonia), 메탄올 생산기업이나 수요기업이 원료 수소와 합성가스를 필요한 곳에서 직접 생산하는 것도 가능하기 때문에 파이프라인을 정비하지 않은 곳에서도 미이용 가스를 활용할 수 있는 길이 열릴 것으로 기대된다.
 해양자원 생산자는 해상 플랫폼 위에 소형 플랜트를 설치할 수 있다면 채굴 작업에서 발생하는 수반 가스를 즉시 메탄올이나 합성석유로 액화 변환할 수 있게 돼 그동안 대기 중으로 방출‧폐기해왔던 가스를 활용하게 될 것으로 예상되고 있다. (K)