이원촉매 기술, 1999년 10대 신기술 선정

기술명

이원촉매기술

수상자

수상명

10대 신기술 (1999년)

수상일

2000.01.25

기술개요

제품명 : SKT-901

I. 개요
SK㈜에서 개발한 트랜스알킬화(Transalkylation)촉매 (촉매명: SKT-901)는 톨루엔(Toluene) C9 이상 중질방향족화합물 (C9+ Heavy Aromatics)을 원료로 하여 혼합자일렌 (Mixed Xylene) 을 생산하는데 사용되는 촉매임. 동 개발 촉매는 개발 완료 후 상업화에 성공하여 1999.7월 SK㈜ 의 혼합자일렌 생산공정(Tatoray공정) 에 성공적으로 적용되었으며, 여기서 생산된 혼합자일렌은 PX 공장으로 도입되어 합성섬유의 원료인 파라자일렌(p-Xylene)을 생산하는 원료로 사용됨.


II. 개발 배경 및 목적
기존에 당사 Tatoray 공정에 사용하던 촉매 (미국 UOP사 제조) 는 Xylene 수율이 낮고, 가격이 비싼 Toluene 만을 원료로 사용하며, 촉매의 활성감소가 빨라 공장을 초기 가동한 이후 가동율이 50% 이하로 매우 낮은 수준이었음.

이러한 문제를 해결하기 위하여 기존 촉매에 비해 성능이 우수한 외국회사의 촉매 도입을 검토하였으나, 촉매가격이 매우 비싸고 막대한 기술료를 요구함에 따라 촉매 도입을 포기하고 자체개발에 착수하게 되었음.

III. 주요 핵심 신기술 개발 내용
1. 독창성
Hybrid 촉매 제조기법 도입
서로 다른 반응특성을 가지는 고체산 촉매를 혼합하여 반응효율을 극대화 시키는 Hybrid촉매 제조기법을 세계 최초로 트랜스알킬화 촉매제조에 도입함.

금속활성 조절기술 개발
트랜스알킬화 촉매에는 사용된 사례가 없는 이원금속(Bi-metal) 도입 기술을 개발하여 적용함으로써, 부반응 생성을 획기적으로 억제하고 촉매수명을 연장함.

2. 기술 집약도
하나의 촉매가 개발에 성공하여 상업화 되기 위해서는 촉매설계기술, 촉매의 물리 화학적 특성 평가기술, 반응성능 평가기술, Scale-up 기술, 촉매반응기 해석기술, 공정최적화 기술 등의 요소기술 확보가 필수적임.

특히 SKT-901 촉매와 같이 대규모의 석유화학 공정에 사용되는 촉매는 개발과정 및 촉매의 성능이 철저히 검증되어야 하며, 상기 핵심 요소 기술들이 높은 수준으로 확보 되었을 경우에만 상업화가 가능함.

3. 첨단 기술성
SKT-901촉매는 특정 금속기능과 제올라이트(Zeolite)의 산(Acid) 기능이 적절히 조화된 이원기능 촉매 (Bi-functional Catalyst)로써, 두 가지 기능이 반응특성에 맞도록 최적의 균형을 이룰 때 최대의 성능을 나타냄.

이러한 이원기능 촉매는 정유 및 석유화학 분야 뿐만 아니라 정밀화학 분야의 촉매계로써도 그 활용도가 매우 높아질 것으로 기대되고 있으나, 지금까지 국내에서 상업화에 성공하지 못했던 이유는 상기 이원기능을 조절할 수 있는 기술개발이 이루어지지 못했기 때문임.

SKT-901촉매의 경우에는 금속 및 산 기능 각각의 활성을 최대로 하고, 두 가지 활성의 세기가 한쪽으로 치우치지 않도록 균형을 맞추는 기술을 개발함으로써, 반응활성은 최대로 높이고 이에 따른 부반응 생성은 최소화 할 수 있었음.

금번 기술개발을 통하여 확보된 이원기능 촉매기술은 기존의 석유화학 공정용 대체촉매 개발 뿐만 아니라 의약 중간체 등 각종 정밀화학제품 제조기술 개발에 있어서 유용한 핵심 요소기술로 그 활용도가 매우 높다고 할 수 있음.