메탄올 수증기 개질반응을 위한 CuO / ZnO / TiO2 계 촉매의 활성 및 특성에 관한 연구

고형림,김태원,이진구,김경림 ( Hyoung Lim Koh,Tae Won Kim,Jihn Koo Lee,Kyung Lim Kim ) 한국공업화학회 1998 공업화학 Vol.9 No.7

메탄올 수증기 개질반응을 위한 CuO/ZnO/TiO₂계 촉매의 활성 및 특성에 관한 연구

고형림,김태원,이진구,김경림,Koh, Hyoung-Lim,Kim, Tae-Won,Lee, Jihn-Koo,Kim, Kyung-Lim 한국공업화학회 1998 공업화학 Vol.9 No.7

Cu와 Zn의 몰비가 1/2, 1/1, 2/1인 촉매를 제조하여 메탄올 수증기 개질반응의 활성을 측정하고, 가장 좋은 활성을 보이는 Cu/Zn의 몰비가 2/1인 촉매를 선정하여 $TiO_2$의 첨가량을 달리하여, 메탄올 수증기 개질반응에 대한 활성을 측정하였다. 반응의 압력은 상압, 온도는 $250^{\circ}C$, 수증기/메탄올 몰비 1.5, 접촉시간 0.1 g-cat.hr/mL-feed의 조건에서 활성을 비교한 결과, $TiO_2$의 첨가량이 3 mol%인 촉매의 경우 최대 전화율을 보였고, 전범위에서 수소로의 선택도는 매우 높았다. 촉매의 특성 분석결과 촉매의 비표면적보다는 $N_2O$흡착, 분해방법에 의한 금속구리의 비표면적의 영향이 더욱 큼을 알 수 있었고, 적정 $TiO_2$의 첨가로 금속구리의 비표면적을 높일 수 있었다. XRD, XPS분석결과 반응중에 아연의 산화상태는 달라지지 않으나, 구리는 대부분이 0가와 1가의 상태로 존재함을 확인하였다. Cu-Zn and Cu-Zn-Ti catalysts for the steam reforming of methanol were prepared. This reaction was carried out at atmospheric pressure, $250^{\circ}C$, steam/methanol molar ratio 1.5, and contact time 0.1 g-cat.hr/mL-feed. In case of the catalyst with 3 mol% of $TiO_2$, the activity was superior to that of catalysts without $TiO_2$. The reaction products were mainly hydrogen and carbon dioxide. It was found that catalytic activity was not related to specific surface area but affected by metallic copper area which was measured by $N_2O$ decomposition and increased with the addition of $TiO_2$ content. XPS and XRD showed that the oxidation state of zinc was not changed during reaction, but oxidation states of copper existed in Cu(0) or Cu(I).

경질알칸의 탈수소 반응을 위한 산소활용기술 연구 동향

고형림 ( Hyoung Lim Koh ) 한국공업화학회 2016 공업화학 Vol.27 No.2

최근 셰일가스의 개발로 프로판, 부탄과 같은 경질알칸으로부터 프로필렌, 부텐, 부타디엔과 같은 올레핀을 제조하는 탈수소 공정에 대한 연구와 상용화가 많이 진행되었다. 특히 직접 탈수소화 반응의 열역학적 한계를 극복하고자 산화적 탈수소 또는 선택적 수소 산화 반응과 같이 산소를 활용한 기술의 연구개발이 진행되거나, 실제 공정에 적용된 사례들도 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 경질알칸의 탈수소 반응을 위한 산소활용기술의 최근 연구동향을 가스상의 산소를 활용하는 방법과 고체산화물의 격자산소를 활용한 기술로 나누어 정리하고, 산소활용기술의 현황과 연구개발 방향 및 향후 전망에 대해 고찰하였다. 반응물의 반응성에 따라 기체상 산소의 적용이 용이한 경우와 반응성의 조절을 위해 격자산소를 이용하는 기술로 분류할 수 있었고, 전환율을 높이면서 선택도를 낮추지 않는 기술의 개발이 주요한 목표가 되었다. Due to the great development made in converting the shale gas into the more valuable products, research and commercialization for production technology of olefins like propylene, butenes, butadiene from light alkanes have been intensively investigated. Especially the technology using oxygen like oxidative dehydrogenation or selective hydrogen combustion to overcome thermodynamic limit of direct dehydrogenation conversion has been extensively studied and some cases of applying this technology to the plant scale was reported. In this review, we have categorized the technology into two parts; gas phase oxygen utilization technology and lattice oxygen utilization technology. The trends, results and future direction of the technology are discussed.

프로판 탈수소 반응에 미치는 금속산화물과 혼합된 Pt-Sn/Al₂O₃ 촉매의 영향

정재원,고형림,Jung, Jae Won,Koh, Hyoung Lim 한국응용과학기술학회 2016 한국응용과학기술학회지 Vol.33 No.2

The $Pt-Sn/Al_2O_3$ catalysts mixed with metal oxides for propane dehydrogenation were studied. $Cu-Mn/{\gamma}-Al_2O_3$, $Ni-Mn/{\gamma}-Al_2O_3$, $Cu/{\alpha}-Al_2O_3$ was prepared and mixed with $Pt-Sn/Al_2O_3$ to measure the activity for propane dehydrogenation. As standard sample, $Pt-Sn/Al_2O_3$ catalyst mixed with glassbead was adopted. In the case of catalytic activity test after non-reductive pretreatment of catalyst and metal oxide, $Pt-Sn/Al_2O_3$ mixed with $Cu-Mn/{\gamma}-Al_2O_3$ showed higher conversion of 15% and similar selectivity at $576.5^{\circ}C$, compared to conversion of 8% in standard sample. In the case of catalytic activity test after reductive pretreatment of catalyst and metal oxde, $Cu/{\alpha}-Al_2O_3$ showed higer yield than standard sample. But, increase of yield of most of samples after reductive pretreatment was not significant, so it was found that lattice oxygen of $Cu-Mn/{\gamma}-Al_2O_3$ is effective to propane dehydrogenation. 금속 산화물과 혼합한 $Pt-Sn/Al_2O_3$ 촉매의 프로판 탈수소 반응 성능의 향상 가능성에 대해서 연구하였다. 금속 산화물로서 $Cu-Mn/{\gamma}-Al_2O_3$, $Ni-Mn/{\gamma}-Al_2O_3$, $Cu/{\alpha}-Al_2O_3$를 제조하여 $Pt-Sn/Al_2O_3$ 촉매와 혼합하고, 프로판 탈수소 반응 성능을 측정하였다. 이 결과들을 불활성 물질인 glass bead를 혼합한 $Pt-Sn/Al_2O_3$ 촉매를 기준샘플로 삼아 비교하였다. 촉매와 금속산화물을 환원처리하지 않고 반응 실험한 경우, $576.5^{\circ}C$에서 기준샘플의 전환율 8% 대비, $Cu-Mn/{\gamma}-Al_2O_3$를 혼합한 $Pt-Sn/Al_2O_3$ 촉매가 14.9%의 높은 전환율과 96.8%의 선택도를 보였다. 촉매와 금속산화물을 환원 처리하여 반응활성을 측정한 경우, $Cu/{\alpha}-Al_2O_3$과 $Pt-Sn/Al_2O_3$의 혼합촉매가 기준샘플대비 초기에 높은 수율을 보였다. 그러나, 촉매를 환원 처리한 경우 전반적으로 전환율 상승이 크지 않았고, 이것으로 $Cu-Mn/{\gamma}-Al_2O_3$의 격자산소가 탈수소반응의 전환율 증가 영향을 주었음을 알 수 있었다.

프로판 탈수소화 반응용 백금촉매의 코크 생성에 미치는 수소비와 주석첨가의 영향

김수영(Soo Young Kim),김가희(Ga Hee Kim),고형림(Hyoung Lim Koh) 한국청정기술학회 2016 청정기술 Vol.22 No.2

코크에 의한 촉매의 불활성화는 산업현장에서 촉매가 사용되는 동안 매우 중요하다. 본 연구에서는 프로판 탈수소 반응을 위한 Pt-Sn 촉매에서 반응조건인 수소의 비율이 코크생성에 미치는 영향과 코크버닝에 의한 촉매 활성의 회복여부, 그리고 코크양에 따른 코크버닝 중의 백금소결여부, Pt-Sn-K 촉매에서 Sn의 함량이 코크생성과 불활성화에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. Pt-Sn-K는 Pt와 Sn, K를 순차적으로 각각 θ-알루미나와 γ-알루미나에 담지 하여 제조하였다. 프로판 탈수소 반응은 먼저 반응물중의 수소비를 달리하여 620 ℃에서 수행한 후, 코크버닝을 통해 재생하고 다시 프로판 탈수소 성능을 비교하였다. 재생촉매의 B.E.T 분석과 코크분석, XRD (X-ray diffraction)와 같은 물리분석을 동시에 수행하였다. 촉매의 활성테스트와 특성분석을 통하여 반응물 상에서 수소의 비와 촉매의 Sn함량이 촉매표면의 코크 형성에 영향을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 과량의 코크는 Air 재생 과정에서의 백금입자의 소결을 일으키고 촉매의 활성을 저하시킬 수 있다. The loss of activity by coke is an important cause of catalyst deactivation during industrial operation. In this study, hydrogen ratio of reaction condition, which has influenced on coke formation over Pt-Sn catalyst, and regeneration of catalysts activity by coke burning, Pt sintering of coke burning as coke contents, effects of coke formation and deactivation with different Sn contents were confirmed. Pt-Sn-K catalyst supported on θ-alumina and γ-alumina was prepared progressively. Activity of regenerated catalyst for propane dehydrogenation was compared with fresh catalyst by coke burning, after propane dehydrogenation was carried out with different hydrogen ratio at 620 ℃ on fresh catalyst. Regenerated catalyst’s physical characterization such as BET, coke analysis and XRD was investigated. Through catalytic activity test and characterization, Sn contents of catalyst and hydrogen ratio in feed stream could affect coke formation on catalyst surface. Excessive coke makes loss of activity and Pt sintering during air regeneration process.

통계 분석을 통한 발효용 선펄핑 추출액의 가수분해 조건 개선

박성직(Seong-Jik Park),김성주(Seong-Ju Kim),고형림(Hyoung-Lim Koh),엄병환(Byung-Hwan Um) 한국신재생에너지학회 2013 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.05

산화-환원 전처리에 따른 Ni/SiO₂ 촉매의 캐스터오일 수소화

최이선 ( Yi Sun Choi ),김수영 ( Soo Young Kim ),고형림 ( Hyoung Lim Koh ) 한국공업화학회 2017 공업화학 Vol.28 No.3

캐스터오일은 수소화반응을 통해 계면활성제의 중간체 등 유용한 화학산업의 원료로 활용 가능하다. 본 연구에서는 캐스터오일의 수소화용 니켈촉매의 제조조건과 전처리 조건에 대한 영향을 연구하였다. 니켈촉매는 침전제와 pH를 다르게 하여 실리카 담체상에 침전법으로 담지되었고, 다시 산화와 환원의 반복된 전처리를 행하였다. 니켈촉매의 활성은 캐스터오일의 요오드 가를 측정하여 비교하였고, 니켈촉매의 분산도는 XRD, BET, TEM을 통하여 분석하였다. 니켈촉매의 활성을 CO산화반응실험을 통하여도 비교하였다. 산화와 환원 사이클의 반복에 의해 니켈의 재분산이 실리카 상에서 발생하였고, 이것이 캐스터오일 수소화반응 활성을 증진시키는데 기여하였다. Castor oil can be used as a useful raw material for chemical industries such as intermediates of surfactants through hydrogenation reaction. In this study, effects of the preparation method and pretreatment condition on the nickel catalyst for the hydrogenation of castor oil were investigated. The nickel catalyst was supported on the silica carrier by the precipitation method with different Ni contents, solution pH values, and precipitants. Repeated pretreatments of oxidation and reduction cycles were then carried out. The activity of the nickel catalyst was measured by comparing the iodine value of the castor oil. The dispersion of nickel on the catalyst was analyzed by X-ray diffraction (XRD), N₂ adsorption-desorption, and transmission electron microscopy (TEM). The activity of nickel catalyst was also compared by CO oxidation experiments. The redispersion of nickel occurred on the silica by repeated oxidation and reduction cycles, and this effect contributed to promoting the castor oil hydrogenation activity.

질소산화물 저감을 위한 Pd 와 Mn 촉매의 변형된 담체상에서의 특성

김태원,고형림,손인혁,민경석,김경림 한국공업화학회 1998 응용화학 Vol.2 No.2

For abatement of NO_x during lean exhaust conditions, a variety of catalysts has been investigated. Supports were modified by co-impregnation method and Mn, Pd were selected as major active species. For the characterization of catalysts, XRD, XPS, EDX and TPD technique were used. A reaction was performed ranging from 100 to 500℃ and reactant gas were simulated. As a results, activity had relations with NO desorption characteristics of catalysts and phase transition were affected by mole ratio. Though a series of Pd catalysts showed better activity than Mn ones, most of catalysts had low conversion within lower temperatures.