Ethanol conversion to 1,3-butadiene over Zn-Zr mixed oxide catalysts supported on ordered mesoporous materials
에탄올의 1,3-부타디엔 직접전환 반응에서 규칙적 메조기공 지지체에 따른 Zn-Zr 복합 산화물 촉매 연구
- 주제(키워드) Naphtha cracking , Ethanol , 1 , 3-butadiene , Catalysts , Alumina , Silica
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이진원
- 발행년도 2019
- 학위수여년월 2019. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000063689
- UCI I804:11029-000000063689
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
From now on, 1,3-butadiene has been obtained from by-product of the naphtha cracking process. However due to the depletion of petroleum and environment pollution, industrial interest in producing ethylene has been concentrated on shale gas. Therefore, studies for producing 1,3-butadiene using eco-friendly materials have started to attract attention. One of them is a conversion to 1,3-butadiene using ethanol produced from biomass. In order for ethanol to be directly converted to 1,3-butadiene, the acid and basic sites of the catalyst are all required. Therefore, it is important to prepare catalyst with appropriate acid and base ratio. In this study, zinc was used for the base properties of the catalysts and the catalysts were prepared by impregnating this metal on various acid suppports(Al2O3, SiO2) to produce acid sites. And the reactivity of the catalysts and the characteristics according the supports were compared. As a result, is was confirmed that alumina-based catalysts strongly reacted with Bronsted acid , and that the by-product, diethyl ether, was mainly produced with a maximum selectivity of 72.4%. On the other hand, in silica-based catalysts, ethanol reacted strongly at the Lewis acid sites and the yield of 1,3-butadiene was measured to be at most 32%.
more초록/요약
현재까지 1,3-부타디엔은 나프타 크래킹 공정의 부산물로서 얻어지고 있다. 하지만 석유고갈 문제나 환경오염 문제들 때문에 현재 산업계에서는 셰일가스를 이용해 에틸렌을 생산하고자 하는 데 관심이 쏠리고 있다. 그래서 1,3-부타디엔을 친환경적으로 생산하고자 하는 연구에 관심을 가지기 시작하였는데 그 중에 하나가 바이오매스로부터 생산되는 에탄올을 이용하여 1,3-부타디엔을 생산하는 연구이다. 에탄올이 1,3-부타디엔으로 직접전환되기 위해서는 촉매의 산점과 염기점이 모두 필요하다. 그래서 촉매를 제조함에 있어서 촉매의 산점과 염기점의 이상적인 비율을 맞추는 것이 중요하다고 할 수 있다. 이 연구에서는 Zn를 이용하여 촉매의 염기도를 생성했고, 산점을 생성하기 위해 이를 다양한 지지체(Al2O3, SiO2)에 담지함으로써 촉매를 제조하였다. 이렇게 제조된 촉매들의 반응성과 특성을 비교함으로써 1,3-부타디엔 생산에 산점이 어떻게 영향을 미치는 지 알아보고자 하였다. 그 결과 알루미나 기반의 촉매에서는 에탄올이 브뤤스테드 산점에 강하게 반응한다는 것을 확인할 수 있었고 부산물인 다이에틸에테르가 선택도 최대 72.4%로서 주로 생성된다는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 실리카 기반의 촉매에서는 에탄올이 루이스 산점에 강하게 반응하였고 1,3-부타디엔의 수율이 최대 32%로 측정되었다.
more