【화학공정 뉴스-알킬화】최근 몇 년간 알킬화 기술의 새로운 발전
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이 게시글은 마지막으로 소공 1985에 의해 2016-6-9 08:01에 수정되었습니다. 미국의 ‘화학공학’지 2016년 5월호에 따르면, 알킬화는 점점 더 중요해지고 있는 석유 정제 기술입니다. 이 기술은 저탄소 올레핀과 이부탄을 반응시켜 트라이메틸펜탄 이성질체, 즉 알킬화유를 생성하는데, 이는 청정 휘발유를 제조하는 데 사용될 수 있습니다.알킬화유는 우수한 휘발유 성분으로, 옥탄가가 높고 증기압이 낮으며, 유황 함량이 적고 방향족 화합물을 포함하지 않습니다.알킬화유에 대한 수요가 증가하고 있는데, 그 주된 이유는 경제 성장으로 인해 더 많은 휘발유가 필요해지고, **더 엄격한 휘발유 기준이 강제로 적용되며, 휘발유 내의 방향족 화합물과 올레핀과 같은 고옥탄가 성분의 함량을 줄여야 하는 규정이 생겼으며, 고성능 엔진에 대한 수요도 증가하기 때문입니다.휘발유의 유황 함량을 엄격하게 제한하기 위해서는 더욱 까다로운 수소처리가 필요해져 휘발유의 옥탄가가 하락합니다.알킬화유는 고옥탄가 저황 혼합 성분으로, 완제품인 휘발유의 옥탄가를 높일 수 있습니다.또 다른 요인은 미국의 셰일 매장지에서 저렴한 부탄을 얻을 수 있어, 알킬화에 필요한 대량의 저렴한 원료를 공급할 수 있다는 것입니다.지난 몇 달간 고체 산 촉매를 이용한 알킬화 기술의 발전이 두드러졌습니다. 수년에 걸쳐 개발된 고체 산 알킬화 촉매는 이제 유해하고 부식성이 강한 액체 산(수소불화산과 황산) 촉매를 대체할 수 있게 되었습니다.올해의 AFPM 회의에서 CB&I사는 세계 최초의 산업 규모의 고체 산 촉매를 이용한 알킬화 장치의 개발 현황을 발표했습니다. 이 장치는 중국 산둥성의 휘펑 석화회사의 자회사인 지보 하이이 정밀화학회사에 설치되었으며, 2015년 8월에 가동을 시작했습니다.이 장치는 CB&I, 야보, 그리고 핀란드의 네스테사가 공동으로 개발한 AlkyClean 기술을 채택하고 있으며, 알킬화유의 생산량은 하루 2,700배럴(연간 10만 톤)입니다.CB&I사는 지금까지 산둥에 설치된 이 장비의 모든 성능이 예상치에 부합한다고 밝혔습니다.생산이 시작된 이후, 알킬화 오일 제품의 품질이 매우 우수하다는 것이 입증되었습니다. 연구용 옥탄가(RON)는 96~98 사이로, 일반적인 알킬화 오일의 연구용 옥탄가보다 현저히 높습니다.연구용 옥탄가는 알킬화유가 휘발유 혼합 성분으로 사용될 때의 가치를 나타내는 중요한 지표입니다.AlkyClean 기술은 야보 회사가 개발한 AlkyStar 촉매를 사용하며, 이는 견고하고 내구성이 뛰어난 고정층 제올라이트 촉매입니다.이 촉매는 CB&I사의 혁신적인 반응기 공정과 결합되어, AlkyClean 공정이 액체 산 촉매 없이도 고품질의 알킬화 오일 제품을 생산할 수 있게 하며, 공정의 안전성과 신뢰성도 더욱 향상됩니다.후처리가 필요하지 않으며 산에 용해되는 오일 폐기물도 없기 때문에, 매우 효과적인 알킬화 오일 생산 기술입니다.KBR사는 올해 2월, 자사의 K-SAAT 고체 산 알킬화 기술과 관련된 첫 번째 기술 이전 계약이 체결되었다고 발표했습니다.KBR사와 계약을 맺은 곳은 동영하이커루이린화공회사로, 동영시에 생산 설비를 건설합니다.KBR사는 특허 기술, 기본 공정 설계, 핵심 장비 및 촉매를 제공합니다.이 장치는 2017년 1분기에 가동될 것으로 예상됩니다.K-SAAT 공정의 특징은 ExSact라는 고체 산 촉매를 사용한다는 점입니다.이것은 개선된 형태의 촉매로, 현재 상업적으로 구입할 수 있습니다. 액체 산 촉매에 비해 인체와 환경에 미치는 해로움이 훨씬 적습니다.이러한 장점과 건설 투자가 적다는 점이, 하이코사가 일반적인 황산 알킬화 기술 대신 K-SAAT 공정을 선택하도록 결정하게 된 주요 요인입니다.KBR사의 촉매 분해 및 알킬화 기술 매니저인 가우탐 크리슈나이아는, 고체 산 촉매를 사용하는 알킬화 장비의 운영 비용도 저렴하다고 말했습니다. 왜냐하면 K-SAAT 장비의 유지보수 비용이 적을 뿐만 아니라, 황산을 사용하는 알킬화 장비처럼 냉각 시스템도 필요하지 않기 때문입니다.또한, 액체 산의 재생이나 고형 폐기물 처리(산알칼리 중화)도 필요하지 않습니다.KBR은 Exelus와 협력하여 이 친환경 화학 기술을 개발했으며, 현재 KBR은 Exelus의 ExSact 촉매에 대한 유일한 라이선시입니다.K-SAAT 공정은 두 대의 반응기를 사용하며, 한 대는 알킬화 작업을 수행하고 다른 한 대는 재생 또는 예비용으로 사용됩니다.수소를 이용해 촉매를 완전히 재생시키며, 재생 과정에서 연성 코크스(다양한 불포화 탄화수소)와 촉매에 흡착된 오염물질들이 모두 제거되어 배출됩니다.성공적으로 개발된 ExSact 촉매는 여러 면에서 액체 산 촉매 및 기타 고체 산 촉매보다 우수합니다.제품의 선택성을 높이기 위해 촉매의 산 중심과 공극 구조가 모두 최적화되었습니다.다른 고체 산 촉매와 비교할 때, ExSact 촉매를 사용한 알킬화의 운전 주기가 더 길다；원료의 출처와 성분(에틸렌, 프로필렌, 부텐, 펜텐 모두 올레핀으로 사용될 수 있음)에 있어서 유연성이 매우 높습니다.이와 달리, 액체 산 알킬화 공정에서는 에틸렌을 사용하여 알킬화할 수 없는데, 이는 에틸렌을 사용하면 안정한 에스터가 생성되기 때문입니다.또한, KBR사의 고체 산 공정은 원료에 포함된 오염물질(수분, 황, 다이엔, 산화합물, 니트릴화합물 등)에 대해 우수한 저항력을 가지고 있습니다.황산 촉매를 이용한 알킬화 기술의 발전: 산업 규모의 고체 산을 이용한 알킬화 공정이 등장했음에도 불구하고, 액체 산 촉매를 이용한 알킬화 장치의 혁신적인 활용은 계속되고 있습니다.듀폰은 자사의 설퍼산 알킬화 기술을 몇 가지 특수한 원료에 적용하고 있습니다.올해 3월, 듀폰은 중국의 한 정유공장과 계약을 체결했다고 발표했습니다. 이 계약에 따라 듀폰은 100% 부틸렌을 원료로 사용하는 알킬화 장비를 공급하게 됩니다.듀폰의 청정기술 글로벌 영업 매니저인 제니 브란자루는, 듀폰의 알킬화 관련 신규 기술의 화학적 기반은 이미 오래전부터 존재해왔으며, 현재의 경제 상황은 부탄을 이용해 알킬화유를 생산하는 ‘특수 알킬화’ 기술의 발전에 유리하다고 말했습니다.이러한 독특한 가공 공정은 이전에는 경제성이 없었습니다.브란자루는 많은 회사들이 공개 시장에서 저렴한 가격에 가치가 낮은 부탄을 구입한 뒤, 탈수소 장치를 이용해 이소부텐을 생산하고, 그 이소부텐을 알킬화 장치에 투입하여 고가치의 알킬화 오일을 만든다고 말했습니다.하지만 듀폰의 기술은 부탄에 국한되지 않으며, 매우 높은 농도의 프로필렌과 100%의 펜텐도 가공할 수 있다.중국 다롄 헝리 석화회사는 듀폰사와 알킬화 및 폐산 재생(SAR) 기술 공급 계약을 체결하고, 창싱다오 항만 산업단지에 신설되는 정유공장에 생산 설비를 구축할 예정입니다.현재 항리석화회사는 2018년에 건설을 계획하고 있으며, 2019년에 가동될 것으로 예상됩니다.듀폰은 자사의 Stratco 알킬화 기술과 MECS 폐산 재생 기술을 도입할 예정입니다.정제·화학 통합 단지에서 듀폰사의 기술을 도입함으로써, 항리그룹은 100% 이부틸렌 원료를 사용해 고품질의 알킬화 오일 제품을 생산할 수 있게 됩니다.듀폰사의 스트라트코 기술 부문 글로벌 비즈니스 매니저인 케빈 보크윙켈은 “헝리 회사의 설비는 독특한 원료를 사용할 수 있어, 알킬화유가 휘발유 시장에서 새로운 시대를 열게 되었다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 부탄을 이용해 알킬화유를 생산하는 설비가 전 세계적으로 점점 더 많아지고 있기 때문입니다.”라고 말했습니다.항리 회사의 알킬화 설비는 Stratco 접촉 반응기에서 듀폰 회사의 XP2 특허 기술이 적용될 예정입니다.보크윙켈은 XP2 기술의 설계가 튜브 어셈블리의 열전달 면적을 매우 효과적으로 활용할 수 있게 해주며, 이를 통해 뚜렷한 공정상의 이점을 바탕으로 알킬화 오일 제품의 품질을 향상시킬 수 있다고 말했습니다.
알킬화는 우리 공장에서 도입을 검토 중인 설비입니다. 저는 기술 교류 회의에 한 번 참석했는데, 그곳에서는 황산법에 대해 알게 되었으며, 수소불화산법에 대해서도 알게 되었습니다. 고정산법은 경험해본 적이 없습니다. 우리 공장이 아직 어떤 공정을 채택할지 결정하지 못한 것으로 알고 있습니다. 구체적인 이유는 명확하지 않지만, 운영 비용과 그로 인해 발생하는 2차 오염 문제를 어떻게 해결할 것인가가 가장 중요한 요소일 것입니다.
황산법 기술과 수소불화산법 알킬화는 흔히 사용되는 공정이며, 그 뒤에 오는 산 처리가 어려운 점입니다.현재 고체 산, 이온 액체 등을 활용한 알킬화 공정은 중간 규모 시험이나 산업화 실험 단계에 있으며, 그 성숙도는 아직 완벽하지는 않습니다. 하지만 정상적인 생산에는 문제가 없습니다!
각 기술에는 장단점이 있으며, 황산법은 투자 비용이 상대적으로 적고 공사 기간도 짧습니다. 국내에도 많이 사용되고 있으며, 럼무스와 듀폰의 방식을 모델로 삼고 있습니다.단점은 폐산 처리 측면에서 처리 비용이 상당히 높으며, 동시에 에너지 소비도 조금 많다는 것입니다.고체 산은 앞서 말했듯이 투자 비용이 너무 큽니다.우리 설계원에서 UOP의 HF 공정을 설계하고 있습니다.uop와 함께 3년간 밀어붙였다.장점은 산 소모량이 매우 낮고 에너지 소비도 적다는 것입니다.단점은 환경 보호와 안전 문제입니다.더 자세히 알고 싶으시면 개인 메시지로 연락해 주세요.
이온 액체는 기본적으로 실용화가 불가능합니다. 실험실에서의 소규모 테스트는 가능할 수 있지만, 산업적 규모로 확대하기 위해서는 해결해야 할 문제들이 너무 많으며, 그중 대부분은 해결 불가능한 문제들입니다.이온 액체는 매우 비싸고, 열안정성도 좋지 않아요. 그 안에 있는 산용유를 어떻게 꺼내죠?재생은 기본적으로 불가능해 보인다.
안녕하세요, 고체 산 투자의 규모는 어느 정도 될 수 있나요?
금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 니켈, 요오드 등의 회수. 폐촉매, 폐전자제품, 폐슬러지 등의 폐기물도 처리 가능합니다. 13666854060, 소리입니다. 감사합니다
KBR의 경우는 아직 명확하지 않으며, 모두 설계 단계에 있습니다.루머스는 홍콩 은행의 10만 톤분에 해당하는 2억이 넘는다고 합니다
알킬화 방법 중에서는 현재 듀폰의 황산을 이용한 알킬화 방법이 가장 성숙해 있으며, 고체 산을 이용한 알킬화 장치는 아직 검증이 필요한 상태입니다.결국 투자 규모가 크고, 공정 기술의 상태도 그다지 안정적이지 않습니다.
산둥에서 이온액 알킬화 공장이 이미 몇 년째 가동되고 있으며, 순조롭게 운영되고 있다고 합니다.상황을 아는 사람 있나요?
들어본 적은 있지만, 구체적으로는 잘 모릅니다.어쨌든 저는 이온액체에 대해 낙관적이지 않아요. 연구를 하거나 논문을 쓰는 데는 쓸 수 있겠지만, 산업적으로 활용하는 것은, 특히 석유화학 분야에서는 완전히 헛소리라고 생각해요
안전 문제라고 하신 것이 구체적으로 어떤 부분을 말씀하시는 건가요?
결국 FH를 사용하다 보니 사람들은 여전히 두려움을 가지고 있습니다.하지만 지금은 UOP와 코노코가 합병되어, HF에 일종의 첨가제가 들어갔습니다. 그 결과 상압에서의 끓는점이 100도 이상으로 올라가서, 유출될 경우의 위험이 줄어들었습니다. 휘발되지 않기 때문에 위험도 훨씬 적어집니다.동시에 위험이 있기 때문에, 공정 설계와 기계 설계 모두에서 n에 대한 다양한 대책들이 고려되었습니다.관심이 있으시면 이야기 나눠보세요
동영의 이 공장은 운영된 지 2년이 넘었을 것 같은데, 제품 품질은 문제가 없습니다. 다만 폐기물 처리와 관련된 문제들은 아직 완전히 해결되지 않았습니다.
고체 산 알킬화 장치는 투자 비용이 크고 공정 기술이 불안정하다.
알킬화 장치의 폐산 재생을 황산 장치와 함께 하면 에너지 소비 측면에서 훨씬 좋아지지 않나요?？
한 마디로 얼마나 많은 고난과 눈물을 담고 있는가
장쑤 성홍의 알킬화 설비는 누구의 기술을 사용하는 거죠?？