Kdison 기술팀, 인도네시아 과산화수소 공장 촉매 비활성화 원인 분석: 환경 황 오염이 주요 원인으로 확인

2025년 6월, 크디슨은 인도네시아의 한 과산화수소 생산 공장에 대한 기술 지원 활동을 수행하던 중 해당 설비에 사용된 팔라듐계 촉매의 활성이 비정상적으로 저하된 것을 발견했습니다. 이로 인해 수소화 효율이 감소하고 공장 생산량에 상당한 영향을 미쳤습니다. 체계적인 분석과 독립적인 검증을 거쳐, 이 사건은 과산화수소 산업에서 비교적 드문 촉매 비활성화 사례이며, 공정이나 설비 결함이 아닌 외부 환경 요인에 의한 것임이 확인되었습니다.

본 프로젝트는 Kdison에서 제공하는 고정층 안트라퀴논 공정을 이용한 과산화수소(H₂O₂) 생산 방식을 채택합니다. 이 공정은 전 세계적으로 수년간 널리 적용되어 왔으며 신뢰성이 높습니다. 설비 설계가 성숙되어 있고, 운전 매개변수가 합리적이며, 시운전 초기 기간 동안에도 원활하게 가동되었습니다.

문제가 발생한 후, Kdison의 기술팀은 즉시 운영 데이터, 공정 조건 및 운영 방식에 대한 종합적인 검토를 실시했습니다. 장기간의 엔지니어링 및 운영 경험을 바탕으로, 팀은 촉매 비활성화가 비정상적인 주변 대기 질, 특히 황 함유 오염 물질의 존재와 관련이 있을 가능성이 높다는 예비 결론을 내렸습니다. 이러한 결론은 과산화수소 산업에서는 흔하지 않지만, 공장 주변 환경 조건을 고려할 때 기술적으로 타당한 것이었습니다.

이번 판단의 과학적 정확성과 객관성을 더욱 검증하기 위해, 크디슨은 오염 의심 촉매 샘플을 인도네시아에서 중국으로 선제적으로 운송하여 독립적인 제3자 연구소에 종합적인 물리화학적 분석을 의뢰했습니다. 수개월에 걸쳐 진행된 이 분석 프로그램에는 SEM, BET, EDS, ICP-MS, IC 및 XPS 분석이 포함되었습니다.

2025년 9월, 제3자 시험 보고서가 공식적으로 발표되었습니다. 여러 분석 방법을 통해 얻은 결과는 촉매 내 황 함량이 크게 증가했으며, 주로 +6 산화 상태의 황산염 형태로 존재한다는 사실을 일관되게 확인시켜 주었습니다. 이러한 황산염은 팔라듐 활성 부위에 강하게 흡착되어 수소 흡착 및 활성화를 저해하는 안정적인 표면 화합물을 형성함으로써 전형적인 황 중독으로 인한 촉매 비활성화를 유발합니다. 이러한 분석 결과는 Kdison의 초기 기술 평가와 완벽하게 일치했습니다.

해당 공장은 여러 화학 시설로 둘러싸인 화학 산업 단지 내에 위치해 있습니다. 조사 결과, 인근 공장 몇 곳에서 배기 굴뚝 높이가 충분하지 않고 배기가스 처리가 미흡하여 황 함유 유해 가스가 국지적으로 확산되어 대기 중으로 유입되는 것으로 나타났습니다. 안트라퀴논 공정의 산화 단계에서는 지속적인 공기 유입이 필요합니다. 대기 중의 황 오염 물질은 시스템 내에서 점차 황산염(SO₄²⁻)으로 전환되어 작업 용액과 함께 순환하며 수소화 단계로 들어가 최종적으로 팔라듐 촉매 표면에 축적됩니다.

촉매 비활성화의 가장 직접적인 영향은 수소화 효율 감소입니다. 팔라듐 활성 부위가 덮이면 안트라퀴논 유도체의 수소화 전환율이 크게 감소하여 작업 용액 순환 효율이 저하되고 궁극적으로 과산화수소 생산 능력이 감소합니다. 이러한 영향은 주로 생산 효율에 반영되지만 설비 안전에는 큰 영향을 미치지 않으며, 지속적이고 안정적인 운영에 중대한 문제를 야기합니다.

근본 원인이 명확히 규명된 후, Kdison의 기술팀은 엔지니어링 타당성과 경제적 고려 사항을 참작하여 고객에게 단계별 대응 방안을 제안했습니다.

1. 공기 처리 및 정화 솔루션

산화 공기 흡입구 상류에 공기 정화 및 흡착 시스템을 설치하여 황 함유 오염 물질을 제거합니다. 기술적으로 효과적이지만, 이 옵션은 상대적으로 높은 초기 투자 비용과 운영 비용이 소요됩니다.

2. 신규 프로젝트를 위한 엔지니어링 레이아웃 최적화

신규 과산화수소 생산 시설의 경우, 설계 단계에서 환경 조건을 충분히 고려해야 하며, 공기 압축기와 공기 흡입구는 잠재적 오염원으로부터 최대한 멀리 떨어뜨려야 합니다. 하지만 이러한 조치는 기존 시설에는 현실적으로 적용하기 어렵습니다.

3. 임시 및 과도기적 조치

현재 상황에서는 황에 의해 손상된 촉매를 표적 세척 및 처리함으로써 촉매 활성을 부분적으로 복원하여 발전소의 지속적인 가동을 보장할 수 있습니다.

Kdison의 기술팀은 이 사례가 고품질의 연속 가동되는 과산화수소 공장에서 산업단지 전체의 환경 조건이 중요한 "숨겨진 공정 변수"가 된다는 것을 보여준다고 강조했습니다. 외부 환경 요인으로 인한 촉매 비활성화는 업계에서 흔하지는 않지만, 정밀 화학 공장에는 중요한 엔지니어링적 의미를 갖습니다.

과산화수소 EPC 턴키 솔루션 전문 공급업체인 Kdison은 엔지니어링 중심의 혁신과 환경 적응성의 지속적인 개선에 전념하여 전 세계 고객에게 안전하고 신뢰할 수 있으며 지속 가능한 과산화수소 생산 기술을 제공합니다.