| 초록 |
본 연구팀에서는 최근 지구재난의 주요 원인이 지구온난화에 있다는 여러 가지 보고결과와 지구온난화가스의 주범이 이산화탄소라는 사실, 선진국으로 진입하기 위해서는 2020년 이산화탄소 감축목표 예상량 3, 200만 TC 수준으로 저감하기 위한 일환으로 촉매수소화에 의한 이산화탄소의 화학적고정화에 대한 기술개발을 해왔다. 알파올레핀에 대한 선택성이 높은 촉매, 촉매수명이 상업성이 있다고 통용되는 1200시간 이상 유지되는 촉매, 촉매의 비활성화 및 재생법 등에 대해 보고하였으며, 최근에는 기초연구를 넘어서 bench scale fixed bed system에서의 연구 보고를 해왔다. 그러나, 이들은 촉매의 활성과 수명을 중점으로 비교하였기 때문에 공간속도가 2000sccm/gcat./h 로 대단히 높은 조건에서 실험하였음에도 불구하고 one pass run 이산화탄소의 전환율이 약30%로 높았다. 우리는 이 공간속도를 약 300으로 낮추어 벤취규모 환원반응의 one pass run 전환율은 약60% 수준까지 증가시킬 수 있었으나 그 이상은 어렵다고 판단되었다. 또한, 미전환유분(CO2 + H2)의 recycle 과정에서 순환비율이 6일때 전환율 80%에 도달하였으나, 그 이상으로 증가시키기에는 어려움이 있었다. 즉, 7-10%의 저부가가치의 메탄이 부생되는 이 반응에서는 순환되는 가스의 성분은 메탄의 농도가 높기 때문에 순환비율을 높이면 메탄의 순환이 되기 쉽다. 따라서, 저부가가치의 메탄을 감소시켜 고부가가치의 고비점 알파올레핀(C2+)을 얻기 위해서는 메탄을 이산화탄소 혹은 일산화탄소와 수소로, 즉 원료로 순환시키는 것이 필요하다고 판단하였다. 따라서, 본 연구에서는 반응혼합물로부터 미반응 수소와 이산화탄소, 메탄, 일산화탄소 및 C2+의 분리장치가 준비되지 않았기 때문에 고비점의 탄화수소를 제거한 기체성분을 메탄리포밍의 원료로 사용하여 반응 특성을 살펴보고자 하였다. 이를 위하여 원료의 모델화합물로는 메탄과 저비점 탄화수소가 주류를 이루고 있는 KOGAS의 LNG를 선정하였고, Haldor Topsoe 촉매를 사용하여 개질반응시킨 결과 좋은 결과를 얻었으므로 보고하고자 하였다. 또한, 기존 CO2수소화 벤취반응 시스템과 연계시켜, 미응축 수소화반응 혼합물의 개질반응을 통한 벤취규모 기상반응기의 후공정시스템을 효율화하여 이산화탄소의 전환기술 및 후처리기술이 경제적이고 실증화가 가능한 기술로 발전시키고자 하였다. |
