메탄올을 휘발유로 전환시킬 수 있는 제올라이트 촉매

[아이팍스]

메탄올을 휘발유로 전환시킬 수 있는 제올라이트 촉매

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-07-03

노르웨이 오슬로 대학(University of Oslo)의 연구자들이 제올라이트 촉매(ZSM-22)가 메탄올을 매우 특수한 범위의 탄화수소 물질들로 전환하여 생산할 수 있음을 발견하였다. 일반적으로 기존의 제올라이트 촉매들은 메탄올의 탄화수소 물질들이 전환에 있어 반응성이 없다고 여겨졌다.

메탄올로부터 탄화수소 물질들을 생산할 수 있다는 이번 발견은 천연가스 또는 바이오매스로부터 더욱 청정한 수송용 탄화수소 연료들을 생산할 수 있는 잠재적 길을 열어준 것(천연가스 또는 바이오매스를 메탄올로 전환하는 공정을 거쳐서 최종적으로 탄화수소 물질을 생산)이다. 이번 발견은 윌리(Wiley)사에 의해서 발간되는 ChemCatChem의 비정규호에 실려 있다.

다양한 탄화수소 물질들로부터 석유화학 제품들을 생산하기 위한 상업용 공정들 중 하나가 메탄올의 탄화수소 전환(the methanol-to-hydrocarbons, MTH) 반응이다. 예를 들어 세계적인 석유회사인 엑손모빌(ExxonMobil)사는 ZSM-5 촉매를 사용하여 메탄올로부터 휘발유를 생산하는 공정(the Methanol-to-gasoline, MTG)을 개발하고 홍보하고 있다. 반면 유오피(UOP)사와 하이드로(Hydro)사는 메탄올을 올레핀으로 전환하는 공정(the Methanol-to-olefin, MTO)을 개발하고 제공하고 있다.

연구를 주도하고 있는 테케텔(Teketel)은 매우 뛰어난 선택도 때문에 제올라이트 촉매인 ZSM-22로부터 생산된 제품은 아로마 계열의 화학물질들의 생산이 전혀 없이 C5의 알켄류들로 대부분 구성된다고 말했다.

발표된 논문을 정리하면, 제올라이트 촉매인 ZSM-22는 메탄올을 탄화수소 물질들로 전환하는 반응에 있어서 반응성이 높은 촉매이다. 낮은 원료 주입 속도와 400-500도의 온도 범위가 메탄올의 전환을 위해 요구되는 조건이다. 촉매들은 5개의 탄소수를 가지는 다양한 알켄 화합물들을 생산하는데 매우 뛰어난 선택도를 보여주었다. 5개의 탄소수를 가지는 알켄 화합물질들은 청정 휘발유를 생산하는데 이용될 수 있다. 초기 알켄 화합물질들의 형성을 위해 요구되는 아로마 반응의 중심들이 ZSM-22 촉매의 좁은 채널들 내에서 존재함이 발견되었다. 또한 메탄올의 전환을 더욱 가속시키는 것은 알켄 화합물질들의 메틸화 반응과 분해 반응을 통해 이루어질 수 있다고 논문에서 제안했다.

http://www.greencarcongress.com/2009/07/zsm22-20090702.html#more