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Ni/ZSM-5 촉매를 이용한 바이오 부탄올 유래 부텐의 소중합 반응 조건 최적화
오다혜,이동건,양지혜,이소정,전종기 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
항공 운송 산업의 발달로 인해 온실가스 배출 등의 문제가 급증하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 바이오매스를 이용한 항공유 합성 방법이 주목받고 있으며 이 합성 공정에서 사용되는 촉매 연구도 활발해지고 있다. 본 연구는 바이오매스의 항공유 전환 공정의 하나인 alcohol to jet (ATJ) 공정에서 butanol의 탈수반응으로 얻은 1-butene과 2-butene이 1 : 1.3 비율로 섞인 부텐 혼합물을 이용해 항공유에 적합한 탄화수소 범위인 C<sub>8</sub>~C<sub>16</sub> 사이의 탄화수소를 효율적으로 합성할 수 있는 최적의 촉매와 반응조건에 대한 연구이다. 본 연구에 사용된 촉매는 Al에 대한 Si의 비가 50인 ZSM-5와 MMZ<sub>ZSM-5</sub>에 Ni 3wt%를 incipient wetness(IW)로 담지한 Ni(3wt%)/ZSM-5, Ni(3wt%)/MMZ<sub>ZSM-5</sub>를 사용했다. 촉매의 특성 분석을 위해 N<sub>2</sub> Adsorption(BET), Py-IR, NH<sub>3</sub>-TPD 등을 사용하였다. 반응 실험은 연속식 고정층 반응기를 이용하였고 반응조건은 압력은 15bar, 온도와 공간속도는 다르게 하여 부텐 혼합물을 항공유로 전환시켜 GC로 분석하였다.
Al-KIT-6 촉매 상에서 Bio-butanol 유래 Butene의 항공유 합성 연구
양지혜,이동건,오다혜,이소정,전종기 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
산업의 발달로 인해 국가 간의 교통이 증가하면서 항공기는 중요한 교통수단이 되었다. 그러나 항공기가 운행될 때 배출되는 온실가스를 줄여 탄소배출문제를 해결해야하는 상황이다. 따라서 바이오매스를 원료로 한 항공유 합성에 사용 될 수 있는 촉매에 관한 연구가 집중되고 있다. 본 연구는 alcohol to jet (ATJ)공정으로, butanol의 탈수반응으로 얻은 1-butene과 2-butene을 이용해 항공유에 적합한 탄화수소 범위인 C8~C16 사이의 탄화수소를 효율적으로 합성할 수 있는 촉매에 대한 연구이다. 본 연구에서는 KIT-6와 Si를 Al으로 치환한 mesopore를 가진 촉매 Al-KIT-6를 제조하였으며, 위의 촉매에 Ni과 Co를 담지한 Ni/Al-KIT-6, Co/Al-KIT-6를 제조하여 반응을 진행하였다. 반응 실험은 15 bar, 350 °C, WHSV 10 h<sup>-1</sup>의 조건에서 연속식 고정층 반응기를 이용해 1-butene과 2-butene이 1 : 1.3 비율로 섞인 혼합물을 전환시킨 후 GC를 이용해 분석하였다. 촉매의 특성 분석을 위해 N2 Adsorption(BET)와 NH3-TPD 등을 사용하였다.
Bio-butanol 유래 Butene 혼합물의 소중합반응을 통한 Jet Fuel 제조에서의 Ni 전구체에 따른 Ni/ZSM-5 촉매의 영향
이동건,양지혜,오다혜,이소정,전종기 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
항공 산업은 전체 이산화탄소 배출의 2 %를 차지하고 있고, 국제적인 이산화탄소 배출 규제로 인해 항공회사들은 대규모의 탄소배출권을 확보해야하는 상황이다. 이에 따라 비식용 바이오매스를 항공유로 변환하는 공정에 대한 관심이 증가하고 있으며, alcohol to jet (ATJ) 공정에 관한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 bio-butanol의 탈수반응을 통해서 얻을 수 있는 1-butene과 2-butene의 혼합물을 원료로 이용해서 항공유에 적합한 탄화수소 범위인 C<sub>8</sub>~C<sub>16</sub> 사이의 탄화수소를 효율적으로 합성할 수 있는 최적 촉매를 연구하였다. SiO<sub>2</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 비가 50인 ZSM-5와 nickel nitrate, nickel chloride, nickel sulfate를 이용해 Ni를 담지한 촉매를 제조하였다. 촉매의 특성 분석을 위해 BET, Py-IR, NH3-TPD, XRD, XRF 등을 사용하였다. 연속식 고정층 반응기를 이용해 1-butene과 2-butene의 혼합물의 소중합 반응을 수행하였으며, 항공유 유분(C<sub>8</sub>~C<sub>16</sub>)의 수율을 최대화하기 위한 촉매를 최적화하였다.
김준우,이해범,공태웅,장지호,오다혜,이승혜,강성봉,배우빈,박기홍 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
기체상 암모니아(NH₃)는 염기성 물질로서 기체상 산성 물질 중화, 2차 생성 촉진, 입자상 암모늄(NH₄+)으로 전환을 통해 초미세먼지(PM2.5) 질량 농도에 기여하는 것으로 알려져 있다. 암모니아의 주요 배출원인 농촌 지역은 대기 중 암모니아에 의한 2차 생성 초미세먼지 연구 수행에 적합하지만, 국내외에서 농촌 지역 현장에서 암모니아 및 초미세먼지 2차 생성 관련 연구가 함께 수행된 사례는 많이 부족하다. 본 연구에서는 암모니아가 풍부한 농촌 지역에서 입체적 (고정, 이동, 원격, 드론 측정) 집중 관측을 축사 밀집 지역풍하 지점에서 여름철과 겨울철 수행하였고 가스성분, 초미세먼지의 화학적 구성성분과 독성 자료를 확보 하였다. 대기 중 암모니아 농도는 85.5 ppb로 도심 지역 대비 약 10배 정도 높았고, 과대한 입자상 암모늄이온은 입자상 황산염뿐만 아니라 질산염과 염소 이온을 충분히 중화시켰다. 2차 생성 암모늄, 질산염, 황산염 변환이 여름철 초미세먼지 농도 증가에 중요한 역할을 하는 것으로 파악하였다. 초미세먼지 고농도 사례 시 2차 질산염 영향이 큰 것으로 나타났다. 2차 나노입자생성도 자주 관측 되었고 그 강도(생성율 및 성장률)도 도심 지역보다 크게 나타났다. 초미세먼지 산화 잠재력과 세포 독성은 도심 지역과 비교해 높지 않았고, 고농도 시에도 그 변화가 크지 않았다. 이동측정 결과 축사 밀집 지역 풍상 지점 대비 풍하 지점에서 높은 초미세먼지 질량농도 및 나노입자 수농도가 관찰되는 경우가 많았다.
Bio-butanol 유래 Butene mixture을 이용한 항공유 합성에서 Pseudoboehmite를 혼합한 ZSM-5 촉매의 영향
이소정,이동건,양지혜,오다혜,전종기 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
국가 간의 교류가 증가함에 따라 항공기는 대표적인 운송 수단으로 떠오르고 있다. 이에 따라 항공유의 사용은 증가하고 있으며 온실가스 및 탄소배출 관리에 관심 또한 증대되고 있다. 따라서 바이오매스를 원료로 한 항공유 합성에 적용할 수 있는 촉매에 대한 연구가 개발되고 있다. 본 연구는 바이오매스의 항공유 전환 공정의 하나인 alcohol to jet (ATJ)공정에 관한 연구이다. 이 공정은 알코올의 탈수반응, 생성된 올레핀으로부터의 중합반응 및 수소화 반응 등을 거친다. 연구의 목표는 butanol의 탈수반응으로 얻은 1-butene과 2-butene을 이용해 항공유에 적합한 탄화수소 범위인 C<sub>8</sub> ~ C<sub>16</sub> 사이의 탄화수소를 효율적으로 합성할 수 있는 촉매를 찾는 것이다. 본 연구에 사용된 촉매는 SiO<sub>2</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 비가 50인 ZSM-5와 Pseudoboehmite를 질량비 7:3 , 5:5, 3:7 로 섞어 제조한 촉매를 사용하였다. 1-butene과 2-butene이 1 : 1.3 비율로 섞인 혼합물을 15 bar, 350 °C , WHSV 10 h<sup>-1</sup>의 조건에서 연속식 고정층 반응기를 이용해 중합반응하여 얻은 생성물을 GC를 이용해 분석하였다. 또한 촉매의 특성분석을 위해 N<sub>2</sub> Adsorption(BET), Py-IR, NH<sub>3</sub>-TPD 등을 사용하였다.