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바이오에탄올로부터 부타디엔 제조를 위한 촉매전환기술 개발
채호정 ( Ho Jeong Chae ) 한국공업화학회 2014 공업화학전망 Vol.17 No.3
최근의 고유가와 석유자원의 고갈 및 지구 온난화 문제는 석유를 기반으로 제조되어 온 기초화학원료를 천연가스나 바이오매스와 같은 친환경 석유대체자원으로부터 제조할 수 있는 새로운 공정 기술 연구가 매우 중요해지고 있다. 최근의 미국발 셰일가스혁명으로 인하여 천연가스를 활용한 가스화학 산업은 큰 성장이 예상되며, 이와 더불어 가장 친환경적이며 재생가능한 자원인 바이오매스를 활용한 연구 또한 그 가치가 매우 높아지고 있다. 특히 바이오매스 활용 기술로 가장 크게 성장하고 있는 바이오에탄올의 경우 연료로뿐만 아니라 화학제품 제조를 위한 중간원료로도 그 활용성이 매우 높아 본고에서 이에 대한 기술에 대해서 살펴보고자 한다. 특히, Ethanol to butadiene (ETB) 기술은 최근의 부타디엔 공급과 가격의 불안정성과 향후 경제적인 바이오에탄올 생산 기술의 확보를 고려시 가장 안정적으로 높은 수율의 부타디엔을 얻을 수 있는 on-purpose 부타디엔 생산 기술이라 할 수 있다. 따라서 본고에서는 경제적인 에탄올 제조와 이를 활용한 부타디엔 제조 기술에 대한 촉매 및 공정 개발 연구를 살펴보고자 한다.
Fischer-Tropsch 반응용 Fe계 압출성형촉매 제조에서의 바인더의 영향
서정환 ( Jeong Hwan Seo ),채호정 ( Ho Jeong Chae ),김태완 ( Tae Wan Kim ),정광은 ( Kwang Eun Jeong ),김철웅 ( Chul Ung Kim ),이상봉 ( Sang Bong Lee ),정순용 ( Soon Yong Jeong ) 한국화학공학회 2011 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.49 No.6
F-T 반응이 공업적으로 활용되기 위해서는 촉매의 대량 합성 및 성형체의 기계적 강도가 매우 중요한 변수로 적용될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 F-T 합성반응용 촉매로 잘 알려진 Fe 계열 촉매의 성형체 제조를 위한 바인더의 영향을 알아보기 위한 연구를 수행하였다. 촉매 바인더로는 무기바인더와 유기바인더를 사용하여 촉매 성형체를 제조하였다. 무기바인더 및 유기바인더의 종류와 함량에 따른 성형촉매의 물리화학적 특성을 XRD, BET, PSD, TPR, UTM으로 분석하였으며, F-T 합성 반응성에 대한 영향을 관찰함으로써 최적의 성형 촉매 제조 조성을 확립할 수 있었다. The technology enabling the large-scale production of catalysts by extrusion is very important for the commercialization of the Fischer-Tropsch process. In this study, the influence of the binder on the extrudate of Fe-based catalyst well known as FT catalysts has been studied. Inorganic binders such as kaolin, bentonite, alumina sol and silica sol and organic binders were added during extrudate preparation. The extrudates have been prepared with various compositions, and the physicochemical properties of the extrudates have been examined by XRD, BET, PSD, TPR and UTM. The optimum binder composition of extrudate was established by comparing the FT reaction activity.
MTO 공정을 위한 상온 순환유동층 장치의 수력학적 특성의 측정 및 유동모사
임종훈(Lim, Jonghun),이동현(Lee, Donghyun),박상순(Park, Sangsoon),채호정(Chae, Hojeong),정순용(Jeong, Soonyong) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
MTO 공정을 개발하기 위한 순환유동층 장치에서 고체순환량을 높이기 위해 고체 주입량 및 상승관 유속에 따른 수력학적 특성의 파악에 관한 연구를 수행하였다. 전체 높이 2.6m 직경 0.009m의 상승관을 가진 순환유동층 장치에 대해 고체순환량을 조절하기 위한 비기계적 밸브로 각각 Seal-pot과 L-valve가 장착된 두 장치에 대해 고체순환량 및 체류량을 측정하였다. 고체순환량 및 체류량은 두 장치에서 모두 고체의 주입량이 증가함에 따라 증가하는 모습을 나타내었으며, 상승관의 유속에 따라서는 특정한 유속의 범위 내에서 증가하다가 일정 유속 이후 감소하는 모습을 나타내었다. Seal-pot을 사용한 장치에서는 고체순환량이 최대 87kg/m².s 가량의 값을 나타내었으나 L-valve를 사용한 장치에서는 최대 180kg/m².s를 보였다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 하여 전산유체역학을 이용한 순환유동층의 유동해석에 관한 연구를 실시하여 실험조건의 변화에 따른 상승관 내부의 수력학적 특성을 비교하였다.
다양한 구조 유도제로 합성된 SAPO촉매를 이용한 자일로오스의 탈수화반응
김샛별 ( Saet Byul Kim ),유수진 ( Su Jin You ),김용태 ( Yong Tae Kim ),채호정 ( Ho Jeong Chae ),정순용 ( Soon Yong Jeong ),박은덕 ( Eun Duck Park ) 한국화학공학회 2010 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.48 No.6
본 연구에서는 다양한 구조 유도제로 합성된 SAPO촉매를 이용하여 자일로오스의 탈수화 반응을 진행하였다. 구조 유도제로는 테트라에틸암모늄수산화물(TEAOH), 디프로필아민(DPA), 디에틸아민(DEA), 몰포린(Morpholine) 그리고 디에탄올아민(DEtA)을 사용하였다. 촉매의 특성을 파악하기 위하여 질소 흡착-탈착 등온선, 암모니아 승온탈착(NH3-TPD), 그리고 승온산화분석(TPO)을 이용하였다. 구조 유도제로 몰포린(Morpholine)을 사용하여 제조한 SAPO-34를 촉매로 사용하였을 경우 사용한 촉매중에서 푸르푸랄 수율이 가장 높았다. 고체산 촉매의 외부 표면적과 산농도가 자일로오스의 탈수화 반응에 영향을 주는 것으로 나타났다. We synthesized a variety of SAPO catalysts with various structure directing agents by the hydrothermal method and applied them to the D-xylose dehydration. Single or mixtures of organic amines, viz. tetraethylammonium hydroxide(TEAOH), dipropylamine (DPA), diethylamine (DEA), morpholine and diethanolamine (DEtA) were used as structure directing agents. The N2-isotherm, NH3-temperature programmed desorption (TPD) and temperature programmed oxidation (TPO) were conducted to characterize SAPO catalysts. Among tested SAPO catalysts, the SAPO-34 synthesized with morpholine showed the highest furfural yield. The external surface area as well as the surface concentration of acid sites appeared to affect the catalytic activity for the dehydration of xylose into furfural.