HWAHAK KONGHAK, Vol.36, No.5, 821-826, October, 1998
이산화탄소의 수소화 반응에서 메탄올 수율을 높이기 위한 2단게 수소화 반응
Two-Stage Strategy to Improve Methanol Yield in the Carbon Dioxide Hydrogenation Reaction
초록
이산화탄소를 2단계 접촉수소화 반응시켜 메탄올의 수율을 높이려는 연구를 하였다. 1st- stage에서는 Cu/ZnO/Al2O3,Fe2O3 /Cr2O3,혹은 MoS2/TiO2 촉매를 이용하여 역수성가스 반응을수행하여 CO2를 CO로 전환하였으며 ,2nd-stage에서는 상업화된 메탄올 합성 촉매인 Cu/ZnO/Al2O3를 이용하여 메탄올 합성을 시도하였다. 2단계 이산화탄소의수소화 반응시 역수성가스 반응에서 생성된 CO가 메탄올 합성 반응에 크게 기여했으며,이로 인해 메탄올 수율이 향상되었다. 특히, 1단계 수소화 반응의 경우와 비교해 보았을 때 2단계 메탄올 합성 반응의 경우 2-3배의 수율 향상을 얻을 수 있었다. 또한 이산화탄소의 2단계 수소화 반응에서 메탄올 수율은 반응가스 조성비(H2/CO2)가 4일때 제일 높게 나타났다. 이산화탄소의 2단계 수소화 반응에서 메탄올의 수율을 높이기 위해서는 lst-stage의 역수성가스 반응촉매에서 CO2를CO로 많이 전환시켜야하며, 반응기에 유입되는 반응물의 조성(H2/CO2)은 lst-stage를 거친가스의 조성이 상업적인 반응물의 조성에 근접하도록 만들어야 한다는 결론을 얻었다.
A two-stage CO2 hydrogenation reaction was conducted to increase methanol yield. At 1st-stage, CO2 was converted to CO by reverse water-gas shift reaction with Cu/ZnO/Al2O3, Fe2O3/Cr2O3, or MoS2 /TiO 2 catalysts, then at 2nd- stage, methanol was synthesized by a commercial methanol synthesis catalyst, Cu/ZnO/Al2 O3. In the case of two-stage CO2 hydrogenation reaction, CO which was produced by 1st-stage reverse water-gas shift reaction contributed to the methanol synthesis and increased the methanol yield. In particular, for the two-stage CO 2 hydrogenation reaction, methanol yield was two or three times higher than single-stage's one. In the two-stage CO2 hydrogenation reaction, the highest methanol yield was obtained when H2/CO2 ratio was 4. Finally, to increase the methanol yield the more CO2 should be converted to CO in the 1st-stage, and the feed gas ratio of the 1st-stage should be adjusted, so the effluent gas composition of the 1st-stage becomes to be close to the composition of commercial processes.
- Aresta M, Forti G, "Carbon Dioxide as a Source of Carbon," NATO ASI Series, C206 (1986)
- Ayers WM, "Catalytic Activation of Carbon Dioxide," ACS Symposium Series, 362 (1988)
- Halmann MM, "Chemical Fixation of Carbon Dioxide: Method for Recycling CO2 into Useful Products," CRC Press, 1 (1993)
- MacDongall LA, Catal. Today, 8, 337 (1991)
- Kung HH, Catal. Rev.-Sci. Eng., 22, 235 (1980)
- Klier K, Adv. Catal., 31, 243 (1980)
- Sneeden RPA, Bart JCJ, Catal. Today, 2, 1 (1987)
- Kieffer R, Ramaroson E, Deluzarche A, Trambouze Y, React. Kinet. Catal. Lett., 16, 207 (1981)
- Tranbouze Y, Bardet R, Carzet JT, J. Chem. Phys., 18, 135 (1981)
- Chinchen GC, Momsfield K, Spencer MS, Chemtech., 692 (1990)
- Stiles AB, "Catalyst Manufacture," Dekker, 127 (1983)
- Halmann MM, "Chemical Fixation of Carbon Dioxide Method for Recycling CO2 into Useful Products," CRC Press, 46 (1993)
- Liu G, Willcox D, Garland M, Kung HH, J. Catal., 90, 139 (1984)
- Vedage GA, Pitchai R, Herman RG, Klier K, "Proceedings, 8th International Congress on Catalysis,", 2, 47 (1984)
- Dominguez JM, Simmons GW, Klier K, J. Mol. Catal., 20, 218 (1984)
- Herman RG, Klier K, Simmons GW, Finn BP, Bulko JB, J. Catal., 56, 407 (1979)