KR102231862B1 - 바이오-오일의 수첨 반응용 촉매 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에는 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속을 금속 산화물 지지체에 담지시킨 수첨 반응용 촉매, 상기 촉매의 제조방법, 및 산소 함량 및 산도가 감소된 화학적 안정성이 보다 향상된 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법이 개시된다.
Description
본 명세서에는 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속을 금속 산화물 지지체에 담지시킨 수첨 반응용 촉매, 상기 촉매의 제조방법, 및 산소 함량 및 산도가 감소된 화학적 안정성이 보다 향상된 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법이 개시된다.
화석 연료의 고갈 및 사용 증가에 따라 발생되는 전 지구적인 기후 변화로 인해 현재 재생가능하며 지속가능한 에너지원의 개발에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 이 중에서 지구상에 존재하는 유기성 생물체인 바이오 매스로부터 생산되는 바이오 에너지는 탄소 중립적이며 지속가능하다는 측면에서 기존의 화석 연료를 대체할 수 있는 새로운 에너지원으로 대두되고 있다.
바이오 에너지 중에서 바이오 매스의 열분해를 통해 생산되는 바이오 오일은 액상 생성물이기 때문에 바이오 매스의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있으며 이송 및 저장이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 바이오 오일은 바이오 매스의 주요 구성 물질로부터 유래하는 알데히드, 케톤, 카르복실산, 페놀류 등과 같은 다양한 함산소 화합물로 구성되어 있기 때문에 산소 함량이 높은 특성을 보이며, 이로 인해 탄화수소계 연료와 잘 혼합되지 않으며 바이오 오일의 품질 및 안정성이 떨어지게 된다.
이러한 바이오 오일의 높은 산소 함량을 감소시키고 불포화 화합물을 포화시키기 위하여 수소 가스 분위기 하에서 탄소를 지지체로 팔라듐 (Pd), 루테늄 (Ru) 또는 백금 (Pt) 등이 담지된 촉매를 이용한 바이오 오일의 수첨 반응에 대한 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 촉매의 비활성화가 심하며 고가의 귀금속을 활성 물질로 사용하기 때문에 처리 비용이 높다는 문제점이 있다. 따라서, 바이오 오일의 수첨 반응이 안정적으로 진행되면서 처리 비용을 절감시킬 수 있는 새로운 촉매 개발이 요구되는 실정이다.
일 측면에서, 본 명세서는 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속을 금속 산화물 지지체에 담지시킨 수첨 반응용 촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 명세서는 상기 수첨 반응용 촉매의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 측면에서, 본 명세서는 상기 수첨 반응용 촉매를 이용하여 산소 함량 및 산도가 감소된 화학적 안정성이 보다 향상된 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 금속 산화물 지지체; 및 상기 지지체에 담지된 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속을 포함하는 수첨 반응용 촉매를 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속 산화물 지지체는 티타늄 산화물, 실리콘 산화물 및 지르코늄-텅스텐 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 루테늄 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 4 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 니켈 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 루테늄 금속과 니켈 금속의 혼합 중량비는 1 : 2 내지 5인 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 수첨 반응용 촉매의 제조방법으로, 금속 산화물 지지체에 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속이 담지된 이원 금속 담지 금속 산화물 촉매를 제조하는 단계를 포함하는 수첨 반응용 촉매의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제조방법은, 1) 금속 산화물 지지체를 포함하는 수용액을 가열하고; 2) 상기 가열된 수용액에 니켈 (Ni) 금속 전구체 용액 및 탄산나트륨 (Na2CO3)을 포함하는 침전제 용액을 투입하여 교반한 후 용매를 증발시켜 침전물을 수득하고; 3) 상기 침전물을 건조 및 소성하여 니켈 담지 금속 산화물 촉매를 제조하고; 4) 상기 니켈 담지 금속 산화물 촉매에 루테늄 (Ru) 금속 전구체 용액을 투입하여 교반한 후 용매를 증발시켜 농축물을 제조하고; 및 5) 상기 농축물을 건조하는 것을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 3)에서 소성은 500 내지 900 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 3)에서 소성은 공기 분위기 하에서 1 내지 5시간 동안 실시하는 것일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 수첨 반응용 촉매에 바이오 오일을 가하여 수첨 반응을 실시하는 단계를 포함하는 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제조방법은, a) 수첨 반응용 촉매를 수소 가스 분위기 하에서 환원시키고, b) 수첨 반응용 촉매에 수소 가스와 바이오 오일을 가하여 수첨 반응을 실시하고, 및 c) 수첨 반응이 완료된 바이오 오일을 냉각 및 회수하는 것을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 b)에서 수첨 반응은 150 내지 200 ℃의 온도에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 b)에서 수첨 반응은 50 내지 100 bar의 압력에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 b)에서 바이오 오일의 공급 속도는 0.2 내지 1 hr-1의 액체 공간속도 (Liquid Hourly Space Velocity, LHSV)인 것일 수 있다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속을 금속 산화물 지지체에 담지시킨 수첨 반응용 촉매를 제공하는 효과가 있다.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 수첨 반응용 촉매의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또 다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 수첨 반응용 촉매를 이용하여 산소 함량 및 산도가 감소된 화학적 안정성이 보다 향상된 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에 따른 촉매는 종래 탄소 지지체에 고가의 금속, 예컨대 팔라듐 (Pd) 금속 또는 백금 (Pt) 금속을 담지시킨 수첨 반응용 촉매를 대체할 수 있는 저가의 이원 금속 담지 촉매로서, 특정 이원 금속을 금속 산화물 지지체에 담지하여 저가이면서도 바이오 오일의 수첨 반응 촉매 활성 및 재생가능성이 향상된 효과가 있다.
바이오 오일의 수첨 반응용 촉매는 수첨 반응에 대한 활성이 높으며 촉매 표면의 탄소 침적 및 크래킹 반응이 억제되어야 한다. 팔라듐 (Pd) 또는 백금 (Pt)과 같은 귀금속은 수첨 반응 활성은 높지만, 탄소가 쉽게 침적되고 탄소 결합의 크래킹 반응을 촉진하며 촉매 제조 단가가 높기 때문에 바람직하지 않다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 금속 산화물 지지체; 및 상기 지지체에 담지된 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속을 포함하는 수첨 반응용 촉매를 제공한다.
본 명세서에서 "바이오 오일"은 바이오 매스의 열분해로 생성된 암갈색의 유동성을 가지는 액체로서, 바이오 매스를 구성하는 주요 구성 물질의 분해 반응에 의해 생성되는 함산소 유기화합물의 혼합물을 지칭한다.
본 명세서에서 "수첨 반응(hydrotreating)"은 바이오 오일에 포함되어 있는 함산소 유기화합물의 산소 작용기를 감소시키고 불포화 화합물의 포화도를 향상시키는 반응을 의미한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는 산소 함량이 감소된 바이오 오일의 제조용 수첨 반응용 촉매인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속 산화물 지지체는 티타늄 산화물 (TiO2), 실리콘 산화물 (SiO2), 및 지르코늄-텅스텐 산화물 (W-ZrO2)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다. 현재 가장 많이 이용되고 있는 탄소 지지체의 경우에는 비표면적이 높아 활성 물질의 담지에 유리하지만 장시간 운전에 따른 안정성이 떨어지며 촉매 재생에 어려움이 있다.
촉매의 지지체는 표면에 활성 물질을 골고루 분산시키고 탄소 침적을 최소화하며 재생이 용이하여야 한다. 이러한 측면에서, 예시적인 일 구현예에서, 상기 금속 산화물 지지체는 티타늄 산화물인 것이 Ru과 Ni의 이원 금속 담지 지지체로서 바람직할 수 있다.
본 명세서에 따른 수첨 반응용 촉매는, 알데히드, 케톤, 카르복실산, 페놀류 등과 같은 다양한 종류의 함산소 화합물로 구성되어 있는 바이오 오일의 수첨 반응을 안정적 및 효율적으로 진행시키면서 처리 비용을 절감시키기 위해 특정 금속, 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속의 이원 금속을 담지시킴으로써 품질 및 안정성이 향상된 바이오 오일을 제공하는 효과가 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 루테늄 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 0.5 내지 4 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 루테늄 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.5 중량% 이상, 2 중량% 이상, 2.5 중량% 이상 또는 3 중량% 이상이고, 4 중량% 이하, 3.5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.5 중량% 이하 또는 2 중량% 이하인 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 루테늄 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 내지 3 중량%인 것이 바이오 오일의 수첨 반응 활성, 탄소 침적 및 크래킹 반응 억제 측면에 있어서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 니켈 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 니켈 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상 또는 10 중량% 이상이고, 20 중량% 이하, 19 중량% 이하, 18 중량% 이하, 17 중량% 이하, 16 중량% 이하, 15 중량% 이하, 14 중량% 이하, 13 중량% 이하, 12 중량% 이하, 11 중량% 이하, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하 또는 5 중량% 이하인 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 니켈 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 5 내지 10 중량%, 또는 5 내지 8 중량%인 것이 바이오 오일의 수첨 반응 활성에 있어서 바람직할 수 있다. 니켈 금속 함량이 너무 높을 경우 루테늄 금속의 활성점을 막고 니켈 입자의 소결 현상이 촉진되어 촉매 활성이 떨어질 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 루테늄 금속과 니켈 금속의 혼합 중량비는 1 : 2 내지 5, 1 내지 2 내지 4, 또는 1 내지 2 내지 3인 것이 바람직할 수 있다. 상기 수첨 반응용 촉매는 수첨 반응에 대한 활성이 높을 뿐만 아니라 촉매 표면의 탄소 침적 및 크래킹 반응이 억제되어 우수한 효과를 제공한다.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 수첨 반응용 촉매의 제조방법으로, 금속 산화물 지지체에 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속이 담지된 이원 금속 담지 금속 산화물 촉매를 제조하는 단계를 포함하는 수첨 반응용 촉매의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제조방법은, 1) 금속 산화물 지지체를 포함하는 수용액을 교반 및 가열하고; 2) 상기 교반 및 가열된 수용액에 니켈 (Ni) 금속 전구체 용액 및 탄산나트륨 (Na2CO3)을 포함하는 침전제 용액을 투입하여 교반한 후 용매를 증발시켜 침전물을 수득하고; 3) 상기 침전물을 건조 및 소성하여 니켈 담지 금속 산화물 촉매를 제조하고; 4) 상기 니켈 담지 금속 산화물 촉매에 루테늄 (Ru) 금속 전구체 용액을 투입하여 교반한 후 용매를 증발시켜 농축물을 제조하고; 및 5) 상기 농축물을 건조하는 것을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 1)에서 가열은 80 내지 90 ℃, 더욱 구체적으로 85 ℃까지 가열하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 2)는 1 내지 3시간 동안 교반한 후 여과 및 세척하여 침전물을 수득하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 3)에서 건조는 100 내지 120 ℃, 더욱 구체적으로 100 내지 105 ℃ 또는 105 내지 110 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 3)에서 소성은 500 내지 900 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 3)에서 소성은 100 ml/min의 공기 분위기 하에서 1 내지 5시간 동안 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 4)는 1 내지 3시간 동안 교반한 후 60 내지 70 ℃에서 감압 농축하여 농축물을 수득하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 5)에서 건조는 100 내지 120 ℃, 더욱 구체적으로 100 내지 105 ℃ 또는 105 내지 110 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 수첨 반응용 촉매에 바이오 오일을 가하여 수첨 반응을 실시하는 단계를 포함하는 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오 오일의 생산 원료는 목재 가공 공정의 부산물 또는 임업 부산물일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제조방법은, a) 수첨 반응용 촉매를 수소 가스 분위기 하에서 예컨대, 약 450 ℃의 온도로 환원시키고, b) 수첨 반응용 촉매에 수소 가스와 바이오 오일을 가하여 수첨 반응을 실시하고, 및 c) 수첨 반응이 완료된 바이오 오일을 냉각 및 회수하는 것을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수첨 반응은 반응기의 온도와 압력을 조절한 후 반응기 내에 수소 가스를 흘려 주면서 바이오 오일을 투입하여 수첨 반응을 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수첨 반응은 마일드 수첨 반응인 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로 바이오 오일의 수첨 반응은 300 ℃의 온도 및 150 bar 이상의 압력 조건에서 실시하나, 본 명세서에 따른 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법의 제조방법은, 이와 비교하여 상대적으로 낮은 온도 및 압력 조건에서 Ru/Ni 이원 금속 담지 촉매를 사용하여 마일드 수첨 반응을 실시함으로써 품질 및 안정성이 향상된 바이오 오일을 제공하는 효과가 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 b)에서 수첨 반응은 150 내지 200 ℃의 온도에서 실시하는 것일 수 있다. 수첨 반응 온도가 너무 높은 경우 바이오 오일의 크래킹 반응이 촉진되어 생성물의 수율이 감소될 수 있고, 수첨 반응 온도가 너무 낮은 경우 수첨 반응이 개시되지 않을 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 b)에서 수첨 반응은 50 내지 100 bar의 압력에서 실시하는 것일 수 있다. 마일드 수첨 반응에서 수소 가스의 압력이 증가할수록 바이오 오일에 대한 수소의 용해도를 향상시키며 또한 촉매와 수소간의 물질 전달을 촉진시키기 때문에 수첨 반응 압력이 높은 것이 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 b)에서 바이오 오일의 공급 속도는 0.2 내지 1 hr-1의 액체 공간속도 (Liquid Hourly Space Velocity, LHSV)인 것일 수 있다.
다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 b)에서 바이오 오일은 0.2 내지 0.5 hr-1의 액체 공간속도 (Liquid Hourly Space Velocity, LHSV)로 공급함으로써, 반응물인 바이오 오일의 반응기 내 체류 시간이 감소하여 수첨 반응이 충분히 진행되지 않을 수 있는 문제를 예방하는 효과가 있다.
상기 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법은 화학적 안정성이 향상된 바이오 오일을 연속적으로 생산할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실험예
1. 바이오 오일의
마일드
수첨
반응용 촉매 제조
티타늄 산화물 (TiO2) 20 g과 증류수 300 ml를 교반하면서 85 ℃까지 가열하였다. 증류수 100 ml에 니켈 나이트레이트 헥사하이드레이트 (Nickel nitrate hexahydrate) 24.77 g을 녹인 니켈 전구체 수용액과 증류수 100 ml에 탄산나트륨 (Sodium carbonate) 9 g을 녹인 침전제 수용액을 상기의 혼합물에 천천히 적하시키고, 적하가 끝난 후 2시간 동안 교반하였다. 교반이 끝난 혼합물을 감압 여과하면서 수분을 증발시켰다. 수득한 고체 잔여물은 105 ℃에서 12시간 동안 건조시킨 후, 100 ml/min의 공기 분위기 하에서 600 ℃ (승온속도 2.5 ℃/min)에서 2시간 동안 소성시켰다. 소성된 고체 잔여물에 증류수 200 ml에 루테늄 클로라이드 하이드레이트 (Ruthenium chloride hydrate) 0.84 g을 녹인 수용액을 첨가한 후 2시간 동안 교반하였다. 이후, 회전 진공 증발기 (Rotary evaporator)를 이용하여 감압하여 60 내지 70 ℃에서 수분을 증발시켜 농축하였다. 감압 농축된 농축물을 105 ℃에서 12시간 동안 완전히 건조시켜 바이오 오일의 마일드 수첨 반응용 촉매를 제조하였다.
상기 촉매 제조방법에 따라 활성 물질인 금속 전구체의 농도와 지지체인 금속 산화물의 종류를 변화시켜 하기 표 1에 기재된 촉매를 제조하였다.
실험예
2. 바이오 오일의
마일드
수첨
반응
상기 실험예 1에서 제조한 각각의 촉매들을 이용하여 바이오 오일의 마일드 수첨 반응을 수행하였다. 반응 온도 150 ℃, 반응 압력 100 bar, 바이오 오일의 액체 공급 속도 (LHSV) 0.43 hr-1로 반응을 수행하였다. 마일드 수첨 반응 전후 바이오 오일의 원소 분석 및 산도 분석을 통해 촉매 활성을 비교하였으며 그 결과를 하기 표 1에 요약하였다.
비교예 1 및 비교예 2의 경우, 마일드 수첨 반응을 수행하였을 때, 바이오 오일의 산소 함량이 각각 25.97%, 32.12%, 총산도가 각각 246 mg KOH/g-bio-oil, 355 mg KOH/g-bio-oil로 나타났으나, 실시예 1 내지 실시예 8의 경우에는 비교예 1 및 비교예 2와 비교하였을 때 산소 함량이 유사하거나 현저하게 낮으며 총산도가 낮은 결과를 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 4의 경우에는 마일드 수첨 반응 후 산소 함량이 18.08%, 총산도가 209 mg KOH/g-bio-oil로 수첨 반응 활성이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다.
| C (wt%) |
H (wt%) |
O (wt%) |
H/C (atom/ atom) |
O/C (atom/ atom) |
총산도 (mg KOH/ g-bio-oil |
||
| 바이오 오일 | 54.39 | 6.26 | 39.36 | 1.38 | 0.54 | 419 | |
| 비교예 1 | 5 wt% Ru/C | 65.73 | 8.30 | 25.97 | 1.52 | 0.30 | 246 |
| 비교예 2 | 5 wt% Pd/C | 61.14 | 6.73 | 32.12 | 1.32 | 0.39 | 355 |
| 실시예 1 | (2 wt% Ru/20 wt% Ni)/TiO2 | 66.29 | 7.65 | 26.06 | 1.38 | 0.29 | 228 |
| 실시예 2 | (2 wt% Ru/20 wt% Ni)/SiO2 | 66.66 | 7.43 | 25.91 | 1.34 | 0.29 | 239 |
| 실시예 3 | (2 wt% Ru/20 wt% Ni)/WZr | 71.76 | 7.84 | 20.41 | 1.31 | 0.21 | 246 |
| 실시예 4 | (2 wt% Ru/5 wt% Ni)/TiO2 | 73.19 | 8.73 | 18.08 | 1.43 | 0.19 | 209 |
| 실시예 5 | (2 wt% Ru/10 wt% Ni)/TiO2 | 71.43 | 8.08 | 20.48 | 1.36 | 0.22 | 228 |
| 실시예 6 | (1 wt% Ru/20 wt% Ni)/TiO2 | 68.98 | 7.80 | 23.22 | 1.36 | 0.25 | 210 |
| 실시예 7 | (1.5 wt% Ru/20 wt% Ni)/TiO2 | 69.81 | 8.31 | 21.88 | 1.43 | 0.24 | 220 |
| 실시예 8 | (3 wt% Ru/20 wt% Ni)/TiO2 | 74.02 | 7.04 | 18.94 | 1.14 | 0.19 | 260 |
이상, 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시 태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.
Claims (15)
- 수첨 반응용 촉매로서, 상기 촉매는,
티타늄 산화물 지지체; 및
상기 지지체에 담지된 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속을 포함하고,
상기 루테늄 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 2 내지 3 중량%로 포함하고,
상기 니켈 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 5 내지 6 중량%로 포함하고,
상기 촉매는 바이오 오일의 산도 저감 용도를 갖는, 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 루테늄 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 2 중량%로 포함하는, 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매.
- 제 1항에 있어서,
상기 니켈 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 5 중량%로 포함하는, 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매.
- 제 1항에 있어서,
상기 루테늄 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 2 중량%로 포함하고,
상기 니켈 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 5 중량%로 포함하는, 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매.
- 제 1항, 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매의 제조방법으로,
티타늄 산화물 지지체에 루테늄 (Ru) 금속 및 니켈 (Ni) 금속이 담지된 이원 금속 담지 티타늄 산화물 촉매를 제조하는 단계를 포함하는 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 제조방법은,
1) 티타늄 산화물 지지체를 포함하는 수용액을 가열하고;
2) 상기 가열된 수용액에 니켈 (Ni) 금속 전구체 용액 및 탄산나트륨 (Na2CO3)을 포함하는 침전제 용액을 투입하여 교반한 후 용매를 증발시켜 침전물을 수득하고;
3) 상기 침전물을 건조 및 소성하여 니켈 담지 티타늄 산화물 촉매를 제조하고;
4) 상기 니켈 담지 티타늄 산화물 촉매에 루테늄 (Ru) 금속 전구체 용액을 투입하여 교반한 후 용매를 증발시켜 농축물을 제조하고; 및
5) 상기 농축물을 건조하는 것을 포함하는, 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 3)에서 소성은 500 내지 900 ℃에서 실시하는 것인, 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매의 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 3)에서 소성은 공기 분위기 하에서 1 내지 5시간 동안 실시하는 것인, 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매의 제조방법.
- 제 1항, 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매에 바이오 오일을 가하여 수첨 반응을 실시하는 단계를 포함하는 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 제조방법은,
a) 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매를 수소 가스 분위기 하에서 환원시키고,
b) 바이오 오일의 수첨 반응용 촉매에 수소 가스와 바이오 오일을 가하여 수첨 반응을 실시하고, 및
c) 수첨 반응이 완료된 바이오 오일을 냉각 및 회수하는 것을 포함하는, 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 b)에서 수첨 반응은 150 내지 200 ℃의 온도에서 실시하는 것인, 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 b)에서 수첨 반응은 50 내지 100 bar의 압력에서 실시하는 것인, 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법.
- 제 12항에 있어서,
상기 b)에서 바이오 오일의 공급 속도는 0.2 내지 1 hr-1의 액체 공간속도 (Liquid Hourly Space Velocity, LHSV)인, 수첨 반응 처리된 바이오 오일의 제조방법.
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| KR1020190042631A KR102231862B1 (ko) | 2019-04-11 | 2019-04-11 | 바이오-오일의 수첨 반응용 촉매 |
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| KR1020190042631A KR102231862B1 (ko) | 2019-04-11 | 2019-04-11 | 바이오-오일의 수첨 반응용 촉매 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200120137A KR20200120137A (ko) | 2020-10-21 |
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| KR1020190042631A KR102231862B1 (ko) | 2019-04-11 | 2019-04-11 | 바이오-오일의 수첨 반응용 촉매 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11944958B2 (en) | 2021-12-27 | 2024-04-02 | Korea Institute Of Science And Technology | Hydrocracking catalyst for heavy fraction of bio-oil, method for preparing the same and method for bio-oil upgrading using the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101571129B1 (ko) | 2014-02-25 | 2015-11-23 | 한국과학기술연구원 | 수첨탈산소 반응용 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 바이오연료의 제조방법 |
-
2019
- 2019-04-11 KR KR1020190042631A patent/KR102231862B1/ko active IP Right Grant
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Catalysis Today, 296, 219-227* |
| Energy Convers. Manag., 55, 172-177* |
| Green Chem., 2014, 16, 708* |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11944958B2 (en) | 2021-12-27 | 2024-04-02 | Korea Institute Of Science And Technology | Hydrocracking catalyst for heavy fraction of bio-oil, method for preparing the same and method for bio-oil upgrading using the same |
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|---|---|
| KR20200120137A (ko) | 2020-10-21 |
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