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  • SK이노베이션 수상사진
  • 신기술(NET) 인증

PMA, 신기술(NET)인증

기술명
반응증류를 이용한 PMA 제조기술
수상자
SK이노베이션
수상명
신기술(NET) 인증
수상일
2012.12.18
기술개요
 
 PMA(Propylene glycol mono methyl ether acetate)는 페인트, 잉크, 접착제에서부터 반도체, LCD, OLED 등 전자용 용제에 이르기까지 다양한 용도로 사용되는 화학물질이다. 현재 해외 Major 업체인 Dow와 Lyondell만이 자체 기술을 가지고 PMA를 생산하고 있으며, 이 두 업체가 전 세계 시장을 주도하고 있다. 국내에서는 PMA를 생산하는 업체가 없으며 전량 수입에 의존하고 있는 상황이다. 이에 독자적 기술로 PMA 공정를 개발하는 것은 향후 급격한 성장이 예상되는 전자용 용제 시장에 국내 업체가 진출할 수 있는 기회를 확보하는 교두보 역할을 할 것이다.

 일반적으로 PMA는 PM(Propylene glycol mono methyl ether)과 AA(Acetic Acid)를 feed로 Homogeneous 산성촉매를 이용한 에스테르화 반응으로 생산한다. 하지만 에스테르화 반응 자체가 평형반응이므로 반응 조건으로 얻을 수 있는 전환율에는 한계가 있다. 그래서 일반적인 공정에서 생산성을 확보하기 위해 Feed 중 한 물질을 과량으로 투입하여 전환율을 높이는 생산방식을 많이 사용한다.

 한편, SK이노베이션의 PMA 제조 공정은 반응과 분리를 동시에 수행할 수 있는 신기술인 Reactive Distillation을 이용한다. Reactive Distillation 기술은 Distillation Column 내 반응부(촉매층)에서 반응물을 완전히 전환함으로써 Feed를 효율적으로 사용할 수 있고, Recycle 물량을 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 일반적 PMA 제조 공정의 한계를 뛰어 넘을 수 있다. 또한 Mild한 반응조건을 통해 불순물 생성량를 줄이고 경제성 있는 전자용 PMA 제조가 가능하게 된다.

 본 공정는 Heterogeneous 촉매를 사용한 메인 반응기를 거쳐서 1차적으로 평형전환율에 도달한 후, 반응증류탑을 이용하여 반응과 분리를 동시에 수행함으로써 99.8%이상의 반응 전환율을 달성한다. 메인 반응기 Inlet Feed인 PM 기준으로 보면 최종 전환율은 99.9% 이상을 달성하므로 기존 공정과 달리 PM을 회수할 필요가 없고, 후단의 분리 Scheme이 단순해진다는 장점이 있다. 후단 분리 Column 총 3기(PMA 내 잔류 AA를 제거하는 Column 1기, Acetic Acid를 회수하는 Column 1기, 불순물와 Metal을 제거하는 Column 1기)로 전자용 PMA 생산이 가능하다.
주요연구업적
 
ㅇ 반응증류 기술로 평형반응을 극복하여 Recycle 물량 감소

SK이노베이션의 PMA 제조 공정은 Reactive Distillation 기술을 이용하여 반응과 분리를 동시에 진행하면서 평형반응을 극복한다. 평형반응 극복이 가능하므로 과량으로 들어가는 Feed의 양을 최소화 할 수 있으며 그에 따라 Recycle 물량도 기존 공정 대비하여 절반이하로 줄일 수 있다.

ㅇ Heterogeneous 촉매 사용

기존 PMA 제조 공정은 Homogeneous 산 촉매를 사용하지만 SK이노베이션은 Heterogeneous 산 촉매를 사용함에 따라 촉매를 보충할 필요가 없으며, 부식에 대한 내성이 낮은 재질로 반응기 및 후단 Column 설계가 가능하다. 그리고 Product 내 잔류 촉매를 중화시키는 처리 시설도 불필요하므로 시설비용이 경제적이다.


ㅇ PM 이용률 극대화 및 분리 Scheme의 단순화

Feed중 고가인 PM의 전환율을 99.8% 이상으로 극대화함에 따라 손실되는 PM의 양이 거의 없이 효율적으로 공정 운전이 가능하다. 그리고 회수해야할 PM이 없으므로 공비증류가 필요 없으며 상대적으로 낮은 온도에서 반응증류를 수행함으로써 불순물 생성양이 적어 후단 분리 Scheme을 단순화할 수 있다.
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