• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.105.1-105.1
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• 2010

바이오디젤 보급 활성화에 따른 식물성 원료유의 가격 상승 및 수급 불안정성 문제를 해결하고자 폐유지를 원료로 바이오디젤을 생산하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 폐유지의 사용은 폐자원 활용 측면에서 의미가 있으며 바이오디젤 생산 단가를 낮출 수 있다. 다양한 폐유지가 산업체로부터 배출되며 이 중에서 dark oil은 식용유 공장에서 식물성 원료유의 정제 과정에서 생기는 부산물로 바이오디젤로 전환 가능한 성분을 포함하고 있다. 본 연구에 사용된 dark oil은 54.9%의 유리지방산과 28.0%의 triglyceride, 4.4%의 diglyceride, 그리고 1% 이하의 monoglyceride를 함유하고 있다. Dark oil의 초기 산가는 109.8 mg KOH/g이었다. 본 연구에서는 dark oil의 유지 부분(triglyceride, diglyceride, monoglyceride)을 유리지방산으로 전환시켜 HAAO(high acid acid oil)을 생산한 후, 고체 산 촉매에 의한 에스테르화 반응을 통하여 바이오디젤을 생산하고자 하였다. 유지 부분의 유리지방산 전환 반응을 위하여 음이온성 계면활성제인 SDBS(sodium dodecyl benzene sulfonate)가 사용되었다. Dark oil:황산:물의 질량비가 10:2:10이고 SDBS가 오일 대비 3%인 조건에서 dark oil의 산가는 190.8 mg KOH/g까지 증가하였고, dark oil:황산:물의 질량비가 10:4:10이고 SDBS가 2%인 조건에서는 산가가 194.2 mg KOH/g까지 증가하였다. 생산된 HAAO을 이용하여 오일 대비 30%의 Amberlyst-15 촉매 하에서 HAAO:메탄올 몰비 1:9인 조건에서 에스테르화 반응을 수행하였을 경우 FAME(fatty acid methyl ester) 함량은 81.3%까지 증가하였다. 고체 산 촉매로써 Amberlyst-15와 가격 면에서 저렴한 PC101을 비교하였을 경우 FAME 함량은 각각 80.7%, 77.9%로 비슷한 효율을 나타내었다. 생산된 바이오디젤의 FAME 함량을 높이기 위해 증류 공정을 필요로 하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.2 no.4
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• pp.363-371
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• 1991

The catalytic performance and availability of heteropoly compounds for the conversion of methanol to hydrocarbons have been studied. The effects of reaction conditions such as reaction temperature, methanol partial pressure and residence time and the effects of ion-exchange of the catalysts were examined for enhancing the yield of hydrocarbons and the selectivity of low olefins. Their acid strength depended on the kind of countercation, and the yield of hydrocarbons and the selectivity for propylene to propane were closely related to the electronegativity of the corresponding countercations. In contrast to the other heteropoly compounds, the ammonium salt showed a considerably high catalytic activity and a high selectivity for paraffins to low olefins.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.56 no.1
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• pp.61-65
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• 2018

In this study, the conversion of glucosamine, which is a major monomer in chitin/chitosan of crustacean shell, using solid acid catalyst was performed to obtain chemical intermediates such as levulinic acid and 5-hydroxymethyl furfural (5-HMF). The conversion reaction was optimized with four reaction factors of selection of ionic resin catalyst, reaction temperature, catalyst amount, and reaction time. As an optimized result, the highest levulinic acid yield was achieved approximately 36.86% under the determined conditions (Amberlyst 15 as a solid-acid catalyst, $180^{\circ}C$, 5% catalyst amount and 60 min). On the other hand, 5-HMF yield was found to be 0.91% at the condition.

• Clean Technology
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• v.20 no.2
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• pp.108-115
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• 2014

Various metal chlorides and acid catalysts in ionic liquid solvent were investigated to directly convert cellulose into 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF). Metal chlorides containing Sn(II), Zn(II), Al(III), Fe(III), Cu(II), and Cr(III) were used and acidic ionic liquid immobilized on silica gel as an acid catalyst and commercial acid catalysts (sulfuric acid, chloric acid, Amberlyst-15,DOWEX50x8) were used for comparison studies. The acid strength and amount of acid catalysts were probed with Hammett indicator. The selectivity and yield of 5-HMF were determined with reaction temperature, reaction time and catalyst ratio. A catalyst containing $CrCl_3-6H_2O$ and $SiO_2-[ASBI]HSO_4$ showed the highest selectivity and it was found that this catalyst had higher activity than commercial solid acid catalysts such as Amberlyst-15 and DOWEX50x8. The selectivity of 5-HMF appeared to be mainly dependent on the acid strength and catalyst ratio, it was found that levulinic acid was produced from 5-HMF by rehydration.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.10 no.7
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• pp.1003-1007
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• 1999

The activity and products distribution for the hydrogenation of butadiene and pentadiene over the gold and cobalt catalysts prepared by coprecipitation and impregnation method was investigated with using a flow reactor under atmospheric pressure. The reaction characteristics of the highly dispersed gold particles and its role were studied. The activity of the gold catalyst by coprecipitation was much higher than that by impregnation. The selectivity of butene on all gold particles was always 100% even in the absence of butadiene in the stream, but butadiene on cobalt supported catalyst was easily hydrogenated to butane. It was therefore considered that the active sites at circumferences of the gold particles possessed an unique property which took a proper affinity to hydrogen. In the hydrogenation of butadiene and pentadiene, the percentages of 1-butene and 2-pentene were 60%~70% and about 62%, respectively. The results could be simply explained by a statistical concepts of hydrogen addition.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.487-490
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• 2005

재생 가능한 자원인 동식물성 기름으로부터 만들어지는 수송용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염물질 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경친화적인 연료로 인정올 받으며 전세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다 한국에서는 년간 20만톤의 폐식용유가 배출되며 이중 약 10만톤이 회수 가능한 것으로 추산된다. 폐식용유의 무단 폐기로 인한 수질오염과 폐기물의 자원 재활용 및 에너지 생산 관점에서 폐식용유를 바이오디젤 원료로 사용하는 연구가 많이 진행되었다. 높은 함량의 유리지방산을 함유한 폐식용유를 효율적으로 전이에스테르화(methanolysis) 하기 위해서는 먼저 산 촉매를 이용한 유리지방산의 전환 제거가 필요하다 본 연구에서는 다양한 종류의 강산성 이온교환 수지를 폐식용유의 전처리(pre-esterification)용 고체 산 촉매로 회분식 반응기에서 테스트하였으며 그 결과 Amberlyst-15가 유리지방산의 에스테르화 반응에 가장 적합한 것으로 나타났다. 회분식 반응기에서 도출된 최적 전처리 반응조건을 적용한 200시간 이상의 연속 전처리 운전결과 폐식용유에 함유된 $5\%$의 유리지방산이 $90\%$이상 전환제거 되었다 전처리 반응 후의 폐식용유를 균질계 염기촉매(KOH) 존재하에 메탄올과 전이에스테르화 반응을 시킨 결과 바이오디젤로 불리는 지방산메틸에스테르(Fatty Acid Methyl Ester, FAME)의 생산 수율은 $85\%$로 얻어졌으며 국내 바이오디젤 표준 규격에 따른 연료특성 분석 결과 FAME의 농도 규격을 제외한 모든 항목이 국내 규격을 만족하였다 폐식용유 바이오디젤의 FAME 농도가 $94.3\%$로 국내 규격$96.5\%$에 미달하는 문제는 식물성 원료유로 제조한 고순도 바이오디젤과 혼합 사용하거나 감압 증류 공정을 통해 고농도의 폐식용유 바이오디젤을 제조하여 해결 가능하다. 대전시 신성동 소재의 음식점에서 수거한 폐식용유를 원료로 하여 생산한 바이오디젤의 차량 배출가스 실증 테스트 결과 경유 차량의 주 오염물질인 PM과 Soot 및 기타 오염물질의 배출량은 감소하였으나 NOx의 배출량은 약간 증가하는 것으로 나타났다

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.55 no.1
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• pp.92-97
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• 2011

The effect of Group I alkali acetate promoters on vinyl acetate (VA) synthesis was evaluated. Catalyst product selectivity and ethylene conversion are compared to the unpromoted catalyst in the fixed-bed reactor with oxidation reaction of ethylene and acetic acid in gaseous phase over Pd-Au/$SiO_2$ catalyst. It was found that: a) the promoters were stabilized on the catalyst surface, b) common effect for the alkali promoted Pd-Au catalysts increaseed in product selectivity and ethylene conversion compared to unpromoted catalyst (these effects increase from top to the bottom of Group I). These promoting effect is due to the common-ion effect of acetate, present in the reaction, resulting in an increase in the activity of the catalyst. In addition a complementary theory for the effect of Au in the structure of the catalyst is proposed the imposition of distribution of palladium particles through decreasing the particle's diameter.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.59 no.2
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• pp.269-275
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• 2021

In this study, ordered mesoporous silica-supported Ni catalysts were prepared for catalytic partial oxidation of methane (CPOM) by using electroless nickel plating method. Unlike conventionally impregnated catalysts, the electrolessly-plated nickel catalyst showed that nickel was highly dispersed and formed stably on silica-supported surface. It was verified by TEM-EDS analysis. During the activity tests, the electrolessly-plated nickel was barely sintered and the amount of carbon deposition was very small. Consequently, the catalyst was far less deactivated, while the sintering was significantly observed in the cases of the catalysts prepared by the conventional impregnation method. Regarding the palladium-promoted catalysts, the reducibility of nickel was increased, and the reaction performances were enhanced in terms of CH4 conversion and H2/CO ratio of produced syngas.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.2
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• pp.265-272
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• 2023

Lignocellulosic biomass is essential to pretreatment because of having rigid structures and a lot of lignin. Among methods of pretreatment, using THF solvents has the advantage of being easy to reuse. THF (Tetrahydrofuran) used as a co-solvent with water or ionic solvent that is inexpensive and can remove lignin over a wide range of reaction conditions. NaOH (Sodium hydroxide) has been demonstrated to preferentially solvate lignin from cellulose. Thus, NaOH was used as a pretreatment co-solvent for the fractionation of lignin by destroying the ether bond to amend for hydrolysis and expand the surface area of cellulose and hemicellulose. In this experiment, lignin was removed by the NaOH/THF co-solvent pretreatment process to characteristics for the pretreatment and obtain the optimal levulinic acid conversion yield through the acid catalyst conversion process. the NaOH/THF co-solvent system was conducted in various ratios of co-solvent under a total of 16 conditions. And the temperature was 180 ℃ during to 60 mins. The optimum condition of co-solvent is NaOH 5 wt%/THF 90:10(v/v%), 76.8% glucan content was obtained through this co-solvent pretreatment, and 90.1% lignin was removed. In the acid catalyst conversion process, which is a subsequent pretreatment process, the experiment was conducted under the conditions of 30 to 90 min of reaction time and 160 ℃ to 200 ℃ reaction temperature. The optimum condition of acid catalyst conversion process is 60min reaction time under of 180 ℃, and it obtained 84.7% of levulinic aicd conversion yield.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.589-593
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• 2007

재생 가능한 자원인 동식물성 기름을 원료로 제조되는 수송용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염물질 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경친화적인 연료로 인정을 받으며 전세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 대부분의 상용화 공정은 염기촉매를 이용한 전이에스테르화 반응에 근거하고 있으며 높은 생산성을 위해 연속 공정을 채택하고 있다. 원료유 중의 유리지방산(free fatty acid, FFA)은 염기 촉매와 반응하여 지방산염(Soap)과 수분을 생성하며 반응촉매의 투입양을 증가시카고 반응 후에 글리세롤과 지방산 메틸에스테르와의 분리를 어렵게 만든다. 높은 수율과 후속공정의 부하를 줄이기 위해서는 식물성 원료유 중의 FFA는 고체 산촉매 하에서 메탄올과 에스테르화 반응시켜 전환 제거되어야 한다. 본 연구에서는 고체산 촉매인 Amberlyst-15을 충전한 4단 PBR(Packed Bed Reactor, 충전율 60%(v/v))에서 반응시간과 반응온도에 따른 대두원유의 전처리 효율을 조사하였으며 최적 전처리 조건을 도출하였다. 최적 전처리 조건에서 대두원유는 초기 산가 1.6에서 0.4-0.6으로 연속 전처리할 수 있었다. 본 연구에서는 연속 흐름 반응기인 PFR(Plug Flow Reactor)와 4단 CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)에서 균질계 촉매인 KOH 존재하에 대두유와 메탄올과의 전이에스테르화 반응 특성을 조사하였으며 각 연속 반응시스템에서 최적 운전 조건을 도출하였다. PFR 반응기에서 반응온도, 반응시간, 반응물 흐름방향, static mixer(SM) 개수에 따른 반응특성을 조사한 결과, PFR에서의 최적 반응조건은 하향류 흐름 방향과 3개의 SM를 설치한 조건에서 반응시간 5.8분, 반응온도 90$^{\cdot}C$, 메탄올:오일 몰비 9:1, KOH 농도 0.8%로 도출되었다. CSTR 반응기에서는 반응온도와 체류시간에 따른 반응특성을 조사하였으며 최적반응 조건으로 반응온도 80$^{\cdot}C$, 메탄올/오일 몰비 9:1, KOH 농도 0.8%, 체류시간 18.4분, 교반속도 250rpm로 조사되었다.