초록 ▼

연구의 목적 및 내용
◦ 메탄을 효율적인 에너지원으로 아세텔렌화하는 한편, 아세틸렌의 고리화 반응을 통하여 다양한 방향족 화합물을 제조하는 촉매 기술을 개발함

◦ 1단계 연구목표
(1) Methane to Acetylene (MTA): 플라즈마, 전기, 열화학반응 등의 효율적 에너지원과 비균질 촉매의 최적화로 저온 합성용 아세틸렌 제조 기술 개발 (메탄 전환율 30 %, 아세틸렌+에틸렌 수율 15 %)
- 고선택성 촉매상 아세틸렌 합성 반응기구 확립
- 기존 고온법과 차별화된 저온 활성화 촉매종 개

연구의 목적 및 내용
◦ 메탄을 효율적인 에너지원으로 아세텔렌화하는 한편, 아세틸렌의 고리화 반응을 통하여 다양한 방향족 화합물을 제조하는 촉매 기술을 개발함

◦ 1단계 연구목표
(1) Methane to Acetylene (MTA): 플라즈마, 전기, 열화학반응 등의 효율적 에너지원과 비균질 촉매의 최적화로 저온 합성용 아세틸렌 제조 기술 개발 (메탄 전환율 30 %, 아세틸렌+에틸렌 수율 15 %)
- 고선택성 촉매상 아세틸렌 합성 반응기구 확립
- 기존 고온법과 차별화된 저온 활성화 촉매종 개발
- 생성물 및 중간체 가스 분석법 확립

(2) Acetylene to Aromatics (ATA): 아세틸렌 삼중고리화 반응을 통하여 높은 선택도로 고부가 방향족 화합물을 제조할 수 있는 비균질 촉매 시스템 구축 (방향족(BTX) 수율 10 % (methane-to-aromatics yield))
- 다층기공 구조의 비균질계 촉매 합성
- 생성물 및 중간체 가스 분석법 확립
- 코크 생성 억제를 위한 반응 메커니즘 연구

연구개발성과
◦ Methane-to-Acetylene (MTA)
- 메탄 전환율 : 58.36%, 아세틸렌+에틸렌 수율 : 18.41%(α-Al₂O₃ (53-100 μm), packing density : 1.595 g/cm³ 사인파형 교류 전력 공급장치, 15 kV, 1 kHz, 상온, 상압, 메탄/질소=20/20 sccm)
- 열화학 반응시스템 구축 및 저온 활성화용 플라즈마 반응시스템 확립
- 기존 고온법과 차별화된 저온 아세틸렌 합성 촉매 5건 이상 개발

◦ Acetylene-to-Aromatics (ATA)
- 촉매 설계를 위한 반응기구 연구
- 다층기공구조 제올라이트-금속 결정 촉매 3건 이상 개발
- 아세틸렌의 선택적 벤젠 합성 촉매 5건 개발
- BTX 상대적 선택도 조절 촉매 1건 개발

◦ 논문, 특허 성과
- 연구실적 (논문 및 특허) 달성 15건 / 목표 14건
- 논문 게재 12건 (목표 10건, 초과달성), 특허 출원 3건, 특허 준비 2건(과제 종료 전 출원 예정)

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
◦ 효율적인 에너지원과 고선택성의 촉매시스템을 활용하여 아세틸렌을 제조한다면 기존의 고온 공정에 비하여 에너지 비용이 큰 폭으로 저감되며, 가스혼합물의 분리 등 어려운 분리·정제 문제를 회피하거나 부담을 줄일 수 있음
◦ 고분자산업에 필수적인 비닐계 화합물 (PVC 제조용 단량체 VCM 등) 및 아크릴계 화합물 (아크릴산 및 아크릴레이트 제조), 그리고 방향족 화합물 (PET제조용 단량체인 p-자일렌 등)을 석유 없이도 가스화학에 기반하여 경제적으로 제조할 수 있음

( 출처 : 요약문 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1-1. 연구개발과제의 목적 ... 6
• 1-2. 연구개발과제의 필요성 ... 6
• 1-3. 연구개발과제의 범위 ... 8
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 9
• 2-1. 연구수행내용 및 결과 ... 9
• 2-2. 연구수행 성과 ... 72
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 75
• 3-1. 목표 및 목표 달성도 ... 75
• 3-2. 목표 달성여부 ... 76
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 76
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 77
• 4-1. 연구개발성과의 활용방안 ... 77
• 4-2 연구개발성과에 대한 기대효과 ... 77
• 붙임 1. 참고문헌 ... 80
• 붙임 2. 연구목표 달성도 (종합) ... 83
• 붙임 3. 특허, 논문 증빙자료 ... 84
• 끝페이지 ... 113