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메탄의 직접 전환에 의한 방향족 화합물 생성반응의 microkinetic 모델링
우예솔,성새아,박명준 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
메탄의 비산화적 직접 전환을 통하여 벤젠, 톨루엔 등 방향족 화합물을 생성하는 반응에 대해 microkinetic 모델링을 수행하였다. 몰리브덴이 담지된 H-ZSM-5 촉매표면의 몰리브덴 활성점에서 메탄은 에틸렌으로 전환되며, 전환된 에틸렌은 제올라이트 활성점에서 방향족 화합물로 전환된다. 방향족 화합물 생성반응은 50 개의 기초반응식으로 구성되며, 문헌(Karakaya et al., Chem. Eng. Sci. 123, 474-486 (2015))의 반응속도상수를 사용하여 속도식을 완성하였다. 메탄의 직접 전환에 의한 방향족 화합물 생성은 열역학적으로 낮은 전환율을 가지며, 주 생산물인 벤젠 외 다양한 물질이 생성되어 선택도를 조절하여야 한다. 개발된 모델을 이용하여 운전조건에 따른 전환율과 선택도의 변화를 살펴보았으며, 벤젠의 생산을 최대화하기 위한 최적의 반응조건을 결정하였다.
DME 카르보닐화 반응을 통한 MA 합성반응에 대한 키네틱 모델링
양혜린,우예솔,배종욱,박명준 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
Ferrite (FER) 촉매에서 Dimethyl Eter (DME) 카르보닐화 반응을 통해 Methyl acetate (MA)를 합성하는 반응에 대한 키네틱 모델링을 수행하였다. FER 촉매 표면 반응은 DME가 FER 촉매 표면의 H+와 만나 메틸기(CH<sub>3</sub>)를 형성하는 induction period와 형성된 메틸기에 CO와 DME가 결합하여 MA가 생성되는 propagation으로 구성된다. 본 연구에서는 MA 생성은 모든 촉매표면에 메틸기(CH3)가 형성되어 촉매의 활성이 100% 일 때부터 일어난다고 가정함으로써 속도식은 “propagation” 단계만을 고려하여 Langmuir-Hinshelwood equation으로 제안하였다. 문헌(Rasmussen et al., Catal. Sci. Technol., 7, 1141-1152, 2017)에 보고된 율속단계인 메틸기(CH<sub>3</sub>)와 CO가 반응해 아세틸기(CH3CO)가 형성되는 반응을 적용하였으며, MA를 제외한 다른 생성물은 없다고 가정하였다. 다양한 온도 및 압력, 공간속도, CO/DME 조성에 대한 실험 데이터를 확보하였으며, 반응 속도 상수를 추정하여 반응 속도식을 개발하였다. 개발된 모델을 이용하여 운전조건에 따른 MA 생성속도의 변화를 살펴보았다.