철 기반 촉매의 Fischer-Tropsch 합성에서 γ-Al2O3/SiO2 혼합 지지체 조성의 영향 (Effect of Composition of γ-Al2O3/SiO2 Mixed Support on Fischer-Tropsch Synthesis with Iron Catalyst)

서지정보

· 발행기관 : 한국화학공학회
· 수록지 정보 : Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) / 55권 / 3호 / 436 ~ 442페이지
· 저자명 : 민선기, 노성래, 유성식

초록

Fischer-Tropsch 합성(F-T 합성)은 석탄, 바이오매스, 천연가스 등을 개질하여 얻은 합성 가스(CO, H2)를 촉매를 이용하여 탄화수소로 전환 하는 기술이다. Fischer-Tropsch 합성에 이용되는 촉매는 활성 금속, 조촉매, 지지체로 구성되는데 이들의 종류와 조성은 반응의 활성 및 생성물 선택도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 γ-Al2O3와 SiO2 혼합 지지체의 조성이 Fiscsher-Tropsch 반응의 활성과 생성물 선택도에 미치는 영향을 알아 보기위해, γ-Al2O3/SiO2 혼합 지지체를(100/0 wt%, 75/25 wt%, 50/50 wt%, 25/75 wt%, 0/100 wt%) 이용하여 함침(impregnation)법으로 철 촉매를 제조하였다. 촉매의 물리적 특성은 질소 물리 흡착 법과 X-선 회절 분석법을 통해 분석 하였고, 고정층 반응기에서 Fischer- Trosch 반응을 300 oC, 20 bar에서, 60시간 동안 수행 하였다. 촉매의 물리적 특성 분석 결과 촉매의 BET 표면적은 γ-Al2O3의조성이 감소함에 따라 감소하였으며, 촉매 기공의 부피 및 평균 크기는 지지체 조성이 γ-Al2O3/SiO2 (50/50 wt%)인 경우를 제외 하고 증가하는 경향을 보였다. 또한, X-선 회절 분석법을 통해 α-Fe2O3의 입자 크기를 계산한 결과 γ-Al2O3 의 조성이 감소함에 따라 입자 크기가 감소 하였다. Fischer-Tropsch 합성 결과 γ-Al2O3의 조성이 감소함에 따라 CO 전환율은 감소 하였으며, C1-C4의 선택도는 γ-Al2O3의 조성이 25 wt%일 때 까지 감소하였으며 이와 반대로, C5+의선택도는 γ-Al2O3의 조성이 25 wt%일 때 까지 증가 하였다.

영어초록

Fischer-Tropsch synthesis is the technology of converting a syngas (CO+H2) derived from such as coal, natural gas and biomass into a hydrocarbon using a catalyst. The catalyst used in the Fischer-Tropsch synthesis consists of active metal, promoter and support. The types of these components and composition affect the reaction activity and product selectivity. In this study, we manufactured an iron catalyst using γ-Al2O3/SiO2 mixed support (100/0 wt%, 75/25 wt%, 50/ 50 wt%, 25/75 wt%, 0/100 wt%) by an impregnation method to investigate how the composition of γ-Al2O3/SiO2 mixed support effects on the reaction activity and product selectivity. The physical properties of catalyst were analyzed by N2 physical adsorption and X-Ray diffraction method. The Fischer-Tropsch synthesis was conducted at 300 oC, 20bar in a fixed bed reactor for 60h. According to the results of the N2 physical adsorption analysis, the BET surface area decreases as the composition of γ-Al2O3 decreases, and the pore volume and pore average diameter increase as the composition of γ- Al2O3 decreases except for the composition of γ-Al2O3/SiO2 of 50/50 wt%. By the results of the X-Ray diffraction analysis, the particle size of α-Fe2O3 decreases as the composition of γ-Al2O3 decreases. As a result of the Fischer-Tropsch synthesis, the CO conversion decreases as the composition of γ-Al2O3 decreases, and the selectivity of C1-C4 decreases until the composition of γ-Al2O3 was 25 wt%. In contrast, the selectivity of C5+ increases until the composition of γ-Al2O3 is 25 wt%.

참고자료

· 없음