KR100228749B1 - 다용도 승온촉매분석장치를 이용한 촉매분석방법과 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다용도 승온촉매분석장치를 이용한 촉매분석방법과 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기체상에서의 촉매반응 연구에 있어서 주로 사용되는 것으로 고정층 반응기와 반응물 분석을 위해 설치된 온-라인 기체 크로마토그래피(on-line gas chromatography)를 이용하여 반응과 촉매분석을 시행하는 승온촉매분석 시스템에 있어서, 촉매의 외부노출과정 없이 직접적인 방법으로 촉매자체의 성질 규명을 위한 승온환원실험, 승온산화실험, 승온탈착실험, 승온탈탄화측정실험 등을 연속 수행할 수 있도록 함으로써 정확하고 신속한 촉매분석을 통하여 촉매분석시 공정단축과 분석오차를 줄일 수 있도록 개선된 다용도 승온촉매분석장치를 이용한 촉매분석방법과 그 장치에 관한 것이다.

Description

다용도 승온촉매분석장치를 이용한 촉매분석방법과 그 장치
본 발명은 다용도 승온촉매분석장치를 이용한 촉매분석방법과 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기체상에서의 촉매반응 연구에 있어서 주로 사용되는 고정층 반응기와 반응물 분석을 위해 설치된 온-라인 기체 크로마토그래피(on-line gas chromatography)를 이용하여 반응과 촉매분석을 수행하는 승온촉매분석 시스템에 있어서, 촉매의 외부노출과정 없이 직접적인 방법으로 촉매자체의 성질 규명을 위한 승온환원실험, 승온산화실험, 승온탈착실험, 승온탈탄화측정실험 등을 연속 수행할 수 있도록 함으로써 정확하고 신속한 촉매분석을 통하여 촉매분석시 공정단축과 반응오차를 줄일 수 있도록 개선된 다용도 승온촉매분석장치를 이용한 촉매분석방법과 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 촉매를 분석하는 장치 및 분석방법들은 촉매 자체의 화학적 물리적 성질들을 규명하기 위한 기초적인 실험으로서 널리 응용되어져 왔다. 이와 같은 촉매분석방법들은 다음과 같다.
1) 승온환원실험(temperature-programmed reduction)
옥사이드 형태를 갖는 금속성 촉매는 환원과정을 거쳐야 반응활성을 갖는 경우가 있다. 이때, 촉매의 환원도는 반응활성점의 밀도와 반응활성종의 화학적 성질에 크게 기여하기 때문에 매우 중요한 인자라 할 수 있다. 따라서, 승온환원실험을 통해서 실제 반응에서의 촉매의 환원정도와 환원조건을 예측할 수 있다.
이러한 승온환원실험은 승온과정에서 촉매가 환원과정을 거치는 동안 소모되는 수소량을 검출하는 실험으로서, 이 실험을 통해 주로 열전도도 검출기(TCD)의 시료라인(sample line)과 기준라인(reference line)의 유량변화에서 기인되는 열전도도차를 연속적으로 감지하되, 검출기의 민감도를 증대시키기 위하여 수소와의 열전도도차가 큰 아르곤가스를 운반가스로 주로 사용하여 촉매의 분석결과를 얻을 수 있다.
2) 승온산화실험(temperature-programmed oxidation)
이 실험은 상기 승온환원실험의 반대되는 개념으로서 원리는 승온환원실험과 매우 유사하다. 승온산화실험에서는 환원된 금속촉매에 산소를 흘려주면서 발생된 물의 농도변화를 열전도도검출기에서 연속적으로 검출하여 촉매의 분석결과를 얻을 수 있다.
3) 승온탈착실험(temperature-programmed desorption)
이 실험은 촉매와 특정반응물간의 흡착의 세기를 이용한 촉매분석방법으로서 그 활용범위가 대단히 넓다. 기본적인 원리는 촉매의 표면에 특정반응물을 포화점까지 흡착시킨 후 온도를 서서히 올리면서 탈착되는 양을 연속적으로 검출하여 촉매의 분석결과를 얻는 것이다. 따라서, 탈착되는 물질에 따라 검출하는 방법과 검출기의 종류가 달라진다. 또한 흡·탈착되는 물질의 성질로부터 얻을 수 있는 정보가 상당히 다양하여 예를 들면, 암모늄흡착 승온탈착실험의 경우 촉매의 산도와 산점의 수를 예측하여 볼 수 있으며, 이산화탄소 흡착 승온탈착실험의 경우 촉매의 염기도를 예측할 수 있다. 그밖에도 여러 가지 승온탈착실험을 통해 금속의 표면적과 촉매의 흡착능력 등에 대한 정보를 얻을 수 있다.
4) 승온탈탄화측정실험(temperature-programmed decarbonization)
이 실험은 원리는 승온탈착실험과 유사한 실험으로서 반응중 촉매의 표면이 탄소에 의해 부분적으로 탄화되었을 경우 탄화된 표면의 안정성 및 촉매와 표면탄소와의 상호작용에 대한 정보를 알기 위하여 수행되는 촉매분석실험이다. 주로 피셔-트롭시(Fischer-Tropsch) 반응이나 이산화탄소의 수소화반응에서 많이 사용된다.
반응후 촉매의 표면에 잔존하는 생성물을 제거하기 위하여 비활성기체를 불어 넣은 후 순수한 수소를 일정하게 흘리면서 온도를 올리게 되면 일정온도 이상에서 서서히 촉매표면의 탄소가 수소와 반응하여 탄화수소를 이루게 된다. 이때, 상압하에서는 생성되는 탄화수소의 99.9%가 메탄으로 생성되는데, 이렇게 발생된 메탄의 농도를 불꽃이온화 검출기(FID)에서 연속적으로 검출하여 촉매의 분석결과를 얻을 수 있다.
상기 서술된 촉매분석실험들은 목적에 따른 활용범위가 넓기 때문에 촉매계의 연구에 있어서 중요한 자료로 많이 사용되어져 왔다. 그러나, 상기 실험을 하기 위해서는 각각의 목적에 따라 별도의 장치를 제작해야 하며 시료의 전처리에 있어서 여러 차례의 과정을 다시 거쳐야하는 불편함이 있다.
본 발명에서는 상기의 문제점을 개선하고자 하나의 반응시스템 하에서 모든 분석실험 과정들이 이루어질 수 있고 별도의 장치 및 검출기를 따로 장착시키지 않으면서 시료의 전처리 과정을 줄일 수 있으며, 또한 촉매반응과 촉매분석을 일괄적으로 수행함으로써 반응조건의 변화에서 오는 분석오차를 줄일 수 있는 다용도 승온촉매분석장치를 이용한 촉매분석방법과 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다용도 승온촉매분석장치의 개략도이고,
도 2은 도 1의 본 발명에 따른 다용도 승온촉매분석장치중 분석부에서의 유로구성을 나타낸 것으로서, 승온환원실험과 승온탈탄화실험의 경우에 대한 유로가 선택된 경우의 구현예를 나타낸 구성개념도이고,
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1의 승온환원실험 결과를 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 실시예 4의 승온탈탄화실험 결과를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 반응부 2 : 분석부
11a : 수소기체통 11b : 수소와 아르곤의 기체혼합통
11c : 이산화탄소와 수소의 기체혼합통 11d : 아르곤기체통
11e : 산소와 아르곤의 기체혼합통
12 : 유량조절기 13 : 고정층반응기
14 : 왁스 트랩 15 : 역압조절기
16 : 온도조절기 21 : 온-라인 기체 크로마토그래피
22a : 불꽃이온화 검출기용 2-웨이 6-포트 밸브
22b : 열전도도 검출기용 2-웨이 6-포트 밸브
23a : 모세관 컬럼 23b : 충전컬럼
24a : 불꽃이온화 검출기용 운반기체 라인
24b : 열전도도 검출기용 운반기체 라인
25 : 기준기체 라인 26a : 불꽃이온화 검출기
26b : 열전도도 검출기 27 : 물 트랩
28a : 제 1 쓰리웨이 밸브 28b : 제 2 쓰리웨이 밸브
28c : 제 3 쓰리웨이 밸브 28d : 제 4 쓰리웨이 밸브
31 : 시료 주입구 32 : 시료 배기구
본 발명은 촉매가 충전되어 있는 고정층반응기에서 기체를 반응시키고 그 반응생성물을 온-라인 기체 크로마토그래피로 보내 검출하는 반응시스템을 이용하여 승온환원실험, 승온산화실험, 승온탈착실험 또는 승온탈탄화실험을 수행하는 공지의 승온촉매분석 방법에 있어서, 상기 승온환원실험, 승온산화실험, 승온탈착실험 및 승온탈탄화실험을 하나의 분석장치에서 반응기로부터 크로마토그래피의 컬럼내로 유입되는 반응기체에 대한 유로를 선택적으로 조절하여서 연속적으로 또는 선택적으로 수행하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명은 이러한 촉매분석방법이 적용되는 고정층반응기의 반응 및 분석장치를 포함하는 바, 상기 분석장치는 반응부(1)와 분석부(2)로 구성되어 있되, 반응부(1)는 다수개의 기체통(11a, 11b, 11c, 11d, 11e)과; 그 기체통(11a, 11b, 11c, 11d, 11e)으로부터 유출되는 기체의 유량을 조절하는 유량조절기(12)와; 상기 유출되는 기체가 공급되어 충전된 촉매와 반응하는 고정층반응기(13)와; 상기 고정층반응기(13)의 반응생성물 중 액상의 생성물을 분리·포집하는 왁스트랩(14)으로 구성되어 있고, 분석부(2)는 상기 왁스트랩(14)으로부터 역압조절기(15)를 거쳐 온-라인 기체 크로마토그래피(21)로 유입되는 반응기체가 2-웨이 6-포트 밸브(22a, 22b)를 통하여 일정량의 샘플이 채취되어 각각 두 개의 컬럼(23a, 23b)을 통과하면서 각각 불꽃이온화 검출기(26a)와 열전도도 검출기(26b)에서 반응생성물의 결과가 검출되도록 이루어진 분석장치에 있어서,
상기 온-라인 기체 크로마토그래피(21)로 시료주입구(31)를 통하여 유입된 반응기체에 대한 유로에 2-웨이 6-포트 밸브(22a, 22b)가 설치되어서 이를 조절할 수 있도록 구성되어 있고, 이어서 쓰리웨이 밸브(28a, 28b, 28c, 28d)를 설치하여 촉매분석방법의 선택에 따라 상기 2-웨이 6-포트 밸브(22a, 22b)와 쓰리웨이 밸브(28a, 28b, 28c, 28d)의 조작으로 반응기체에 대한 유로를 조절할 수 있도록 구성된 것을 그 특징으로 한다.
미설명부호 16은 고정층반응기(13)에 부착된 온도조절기이고, 24a는 불꽃이온화 검출기용 운반기체 라인이고, 24b는 열전도도 검출기용 운반기체 라인이고, 25는 기준기체 라인이며, 32는 시료배기구이다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래에는 첨부도면 도 1에 개략적으로 나타낸 장치에 의하여 촉매의 반응 및반응에서 생성된 물질의 분석을 수행하였으며 각각의 승온촉매분석실험을 위하여 목적에 따라 별도의 장치를 제작하여 사용하였다. 즉, 종래에도 반응부의 기체통, 유량조절기, 반응기와 분석부의 기체 크로마토그래피를 포함하고 있는 장치를 사용하되 촉매를 산화, 환원, 탈착 또는 탈탄화시켜서 분석하는 목적에 따라 각기 다른 유로로 구성된 장치 및 검출기를 별도로 구성, 제작하여 필요에 따라 별개의 장치를 따로따로 사용하여 승온촉매분석실험을 수행하였다. 그러나, 본 발명에서는 상기의 승온촉매분석실험을 고정층반응기와 온-라인 기체 크로마토그래피를 포함하고 있되 분석방법의 선택에 따라 그 반응기체의 유로를 조절할 수 있도록 구성한 다용도 승온촉매분석장치로써, 이러한 장치 하나를 이용하여 산화, 환원, 탈착 또는 탈탄화 실험 중 어느 것을 임의로 선택하거나 아니면 선택적으로 또는 연속적으로 일괄하여 수행할 수 있도록 하는 것이다.
이러한, 본 발명에 따른 승온촉매분석방법은 가장 기본적으로는 종래에 여러 가지 분석실험을 각기 별개로 실시하였던 점을 개선하여 하나의 시스템으로 구성된 장치에서 분석을 수행하는 것인데, 분석하고자 하는 촉매와 반응기체를 기체 크로마토그래피내의 유로를 적절히 조절함으로써 필요로하는 실험으로 선택하여 승온촉매분석이 가능케하고, 경우에 따라서는 어느 일부의 실험 또는 모든 종류의 승온촉매분석 실험방법을 적절한 순서로 연속 시행하여 효과적인 일괄 촉매분석이 가능하도록 한 것이다.
이러한, 본 발명의 방법을 상세히 설명하기 위해 하나의 구현예로 도시한 첨부도면 도 1 내지 도 2의 다용도 승온촉매분석장치에 의거하여 승온촉매분석실험을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 장치는 종래와 마찬가지로 크게는 반응부(1)와 분석부(2)로 나뉘어 있어서 반응부(1)에서는 촉매를 반응시키고, 분석부(2)에서는 상기 반응부에서 촉매가 반응하여 발생한 기체를 분석하게 된다. 첨부도면 도 1은 본 발명의 장치를 종래의 장치구성과 합치되도록 구성한 것이다.
우선, 촉매를 반응시키기 전에 분석하고자 하는 촉매를 고정층반응기(13)에 채운다. 고정층반응기(13)에 채워지는 촉매로는 촉매활성을 나타내는 여러 가지 금속산화물을 사용할 수 있다. 이런 촉매를 수정 울을 이용하여 고정층반응기(13)에 채운다.
그런 다음 반응부(1)에서 촉매를 반응시키는 과정을 진행하는데, 도 1에서 보면 상기 승온촉매분석실험을 선택적 또는 연속적으로 일괄하여 수행하기 위하여 이송기체를 유입하는 기체통(11a, 11b, 11c, 11d, 11e)을 다수개 설치한다.
즉, 승온환원실험을 하기 위한 아르곤 기체통(11d)과 수소와 아르곤의 혼합 기체통(11b); 승온산화실험을 하기 위한 아르곤 기체통(11d)과 산소와 아르곤의 혼합 기체통(11e); 승온탈탄화실험을 하기 위한 아르곤 기체통(11d)과 수소기체통(11a) 및 이산화탄소와 수소의 혼합 기체통(11c)을 설치하여 필요에 따라 선택적 또는 연속적으로 그 기체를 이송할 수 있도록 장치한다.
그런다음 선택되어 이송된 기체를 고정층반응기(13)에 흐르도록 하는데, 고정층반응기(13)로 흐르는 기체의 유량을 유량조절기(12)를 설치하여 조절한다.
일반적으로 고정층반응기(13)는 온도제어와 촉매의 교환이 비교적 용이하며 상(phase)의 분리면에서 유리하기 때문에 실험실 규모의 촉매반응연구에서 가장 많이 이용되고 있다.
본 발명의 첨부도면 도 1 내지 도 2에 하나의 구현예로 나타낸 승온촉매분석장치에 의거하여 촉매분석실험중 승온환원실험 및 승온탈탄화실험을 예로 들어 상세하게 설명하면 다음과 같다.
승온환원실험을 하기 위하여 촉매가 충전된 고정층반응기(13)에 온도조절기(16)를 설치하고 400 ∼ 500℃에서 아르곤기체를 10 ∼ 30 ㎖/min로 흘려주면서 촉매 표면에 물리흡착된 불순물과 수분을 제거한다.
그런다음 아르곤 기체 분위기 하에서 실온으로 냉각한 후, 수소와 아르곤 기체의 혼합 기체(H2: Ar = 1 : 9의 부피비)를 5 ∼ 35 ㎖/min로 흘리면서 고정층반응기(13)를 3 ∼ 20 ℃/min로 승온시키면서 환원과정을 수행한다. 이때, 분석부(2)는 열전도도 검출기(26b)의 흐름경로만 사용하며, 열전도도 검출기(26b)의 운반기체(24b)로는 아르곤 기체를 사용한다. 아르곤 기체는 수소와의 열전도도가 매우 커서 열전도도 검출기(26b)의 민감도를 증가시켜 수소분석의 감도를 높이는 역할을 수행한다.
촉매의 승온과정을 통해 소모된 혼합가스는 제 1 쓰리웨이 밸브(28a), 제 2 쓰리웨이 밸브(28b)의 조작에 의해 분자체(molecural seive)가 충전된 물 트랩(27) 통과하여 제 4 쓰리웨이 밸브(28d)의 조작에 의해 열전도도 검출기(26b)에 연속적으로 도달하여 검출된다. 이때, 상기 물 트랩(27)은 환원과정중 발생된 수분을 제거하여 검출기의 감도를 높이기 위함이다.
그 다음으로 승온탈탄화실험을 하기 위하여 이산화탄소의 수소화반응이나 피셔-트롭시 반응후 촉매표면에 생성된 표면탄소의 열적안정성에 대한 정보를 얻기 위하여 반응부(1)에서 상기 반응을 수행한 후, 상온으로 냉각시키면서 아르곤 기체(11d)를 10 ∼ 30 ㎖/min으로 흘려보내 반응중 생성된 잔여 생성물을 제거한다.
이후, 고순도의 수소(11a)를 10 ∼ 30 ㎖/min 으로 흘려보내면서 고정층반응기(13)의 온도를 5 ∼ 30℃/min 으로 승온시킨다.
승온되는 과정에서 촉매표면의 탄소는 수소와 반응하여 부분적으로 메탄화되며, 생성된 메탄기체는 미반응된 수소기체와 함께 제 1 쓰리웨이 밸브(28a), 제 2 쓰리웨이 밸브(28b), 제 3 쓰리웨이 밸브(28c)의 조작에 의하여 불꽃이온화 검출기(26a)에 도달하여 연속적으로 검출되어진다. 이때, 분석부(2)는 불꽃이온화 검출기(26a)의 흐름경로만 사용할 수 있도록 조절하며 미반응된 수소기체는 운반기체로의 역할을 하게 된다.
한편, 본 발명의 다용도 승온촉매분석장치에 의거하여 촉매로는 철이 담지된 HY형 제올라이트와 KY형 제올라이트를 사용하여 승온환원실험을 한 결과를 첨부도면 도 3에 나타내었고, 상기 승온환원실험의 동일한 촉매를 사용하여 승온탈탄화실험을 한 결과는 첨부도면 도 4에 나타내었다.
이러한 본 발명에 따른 촉매의 분석방법과 그 방법이 적용되는 다용도 승온촉매분석장치의 장점은 하나의 반응시스템에서 촉매반응 및 분석과 승온촉매분석실험을 일괄적으로 수행할 수 있다는 것이다. 즉, 촉매반응과 반응물 분석은 물론 촉매의 외부노출 과정없이 직접적인 방법으로 촉매자체의 성질을 규명할 수 있는 것이다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 승온환원실험에 의한 촉매분석
철이 담지된 Y형 제올라이트를 고정층반응기(13)에 채운 후 촉매표면에 물리흡착된 불순물과 수분을 제거하기 위하여 고정층반응기(13)의 온도를 400℃로 유지하면서 아르곤 기체(11d)를 유량조절기(12)를 이용하여 20 ㎖/min의 유량으로 6시간동안 흘려보내었다. 그런다음, 아르곤 기체(11d) 분위기 하에서 실온으로 냉각한 후 수소와 아르곤가스의 혼합가스(H2: Ar = 1 : 9 의 부피비,11b)로 전환하여 유량조절기(12)로 30 ㎖/min의 유속으로 조절하여 흘려보내면서 고정층반응기(13)의 온도를 5℃/min의 속도로 900℃까지 균일하게 승온하였다.
이때, 반응부(1)를 통과한 반응기체를 제 1 쓰리웨이 밸브(28a), 제 2 쓰리웨이 밸브(28b)를 조절하여 물 트랩(27)을 지나도록 하였다. 그리고, 제 4 쓰리웨이 밸브(28d)를 사용하여 기준컬럼(25)의 유로를 열전도도 검출기(26b)에 도달하도록 조작하여 혼합기체중에서 수소농도의 변화를 연속적으로 검출하였다.
사용된 기준컬럼(25)은 충전물질이 들어있지 않은 공컬럼이며 열전도도 검출기(26b)의 분석조건을 맞추기 위해 기체 크로마토그래프의 운반기체(24b)로 장착된 고순도의 아르곤 기체를 30 ㎖/min의 유속으로 충전컬럼(23b)을 통하여 열전도도 검출기(26b)에 흘려보내 주었다.
이와 같은 과정으로 철이 담지된 Y형 제올라이트의 승온환원실험의 결과를 얻을 수 있고, 이를 첨부도면 도 3에 나타내었다.
실시예 2 : 승온산화실험에 의한 촉매분석
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응시키고, 유로를 조절하여 분석하되, 고정층반응기(13)에 실시예 1의 과정을 통해 환원된 철이 담지된 Y형 제올라이트 촉매로의 주입기체는 산소와 아르곤가스의 혼합가스(O2: Ar = 1 : 20의 부피비, 11e)으로하여 반응시키고, 반응중 발생한 물의 농도변화를 열전도도 검출기(26b)로 검출하였다. 이때, 물 트랩(27)은 장치상에서 제거하였다.
실시예 3 : 승온탈탄화실험에 의한 촉매분석
철이 담지된 Y형 제올라이트 촉매를 충전한 고정층반응기(13)의 온도를 450℃로 유지하여 반응전 촉매를 활성화시켰다. 그런다음 고순도 수소기체(11a)를 유량조절기(12)를 이용하여 20 ㎖/min의 유속으로 16시간동안 흘려보내었다.
수소로 인한 환원과정이 완료되면 수소분위기 하에서 300℃로 냉각시킨후 반응가스(CO2: H2= 1 : 3 의 부피비, 11c)를 10 ㎖/min의 유속으로 통과시키면서 역압조절기(15)를 이용하여 반응부(1)의 압력을 10기압으로 유지시켰다.
반응부(1)에서 발생된 탄화수소류는 2-웨이 6-포트 밸브(22a)를 통하여 일정량 체취되며, GS-Q 모세관 컬럼(23a)과 불꽃이온화 검출기(26a)를 사용하여 분석결과를 얻을 수 있다.
승온탈탄화실험을 하기 위한 전처리 과정으로 상기반응이 완결되어지면 촉매표면에 잔존하는 반응생성물을 제거하기 위하여 아르곤 기체(11d)를 흘려주면서 고정층반응기(13)의 온도를 실온으로 냉각시켰다. 고정층반응기(13)의 온도가 실온까지 내려가면 반응부의 유량조절기(12)를 이용하여 고순도 수소(11a)를 15 ㎖/min의 속도로 흘려보내었다.
이때, 반응부(1)를 통과한 기체를 제 1 쓰리웨이 밸브(28a), 제 2 쓰리웨이 밸브(28b), 제 3 쓰리웨이 밸브(28c)를 조절하여 불꽃이온화검출기(26a)에 도달하게 하여 수소가스가 흐르고 있는가를 확인한 후 고정층반응기(13)의 온도를 5℃/min의 속도로 700℃까지 균일하게 승온시키면서 고정층반응기(13)에서 발생되는 반응기체중 메탄농도의 변화를 연속적으로 검출하여 승온탈탄화실험 결과를 얻을 수 있었으며 그 결과를 첨부도면 도 4에 나타내었다.
실시예 4 : 승온탈착실험에 의한 촉매분석
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유로를 조절하여 분석하되, 고정층반응기(13)에 채워진 철이 담지된 Y형 제올라이트에 상온에서 1시간동안 고순도의 이산화탄소 기체를 10 ㎖/min의 유속으로 흘려주어 흡착시킨후 아르곤 기체를 10 ㎖/min의 유속으로 통과시키면서 고정층반응기(13)를 승온시켜 탈착된 이산화탄소 기체의 농도변화를 열전도도 검출기(26b)에서 검출하였다.
상기의 실시예 1 내지 4의 방법으로 본 발명의 다용도 승온촉매분석장치를 이용하여 각각의 실험을 하여 촉매를 분석한 결과 첨부도면 도 3 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 분석결과를 얻을 수 있다. 결국 본 발명의 다용도 승온촉매분석장치는 하나의 장치로도 승온환원, 승온산화, 승온탈착, 승온탈탄화의 4가지 촉매분석을 연속적 또는 선택적으로 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 촉매의 화학적, 물리적 성질을 규명하기 위한 분석방법으로서, 종래와는 달리 승온촉매분석실험을 수행하는데 하나의 반응시스템을 이용하여 승온환원실험, 승온산화실험, 승온탈착실험, 승온탈탄화실험 등을 모두 연속하여 수행할 수 있고, 또한 촉매분석방법을 적용시킨 다용도 승온촉매분석장치를 개발함으로써 시료의 전처리 과정을 줄일 수 있고, 촉매반응 및 생성물분석과 승온촉매분석실험을 일괄적으로 수행하기 때문에 반응조건의 변화에서 오는 분석오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 촉매가 충전되어 있는 고정층반응기에서 촉매와 기체를 반응시키고 그 반응생성물을 온-라인 기체 크로마토그래피로 보내 검출하는 반응시스템을 이용하여 승온환원실험, 승온산화실험, 승온탈착실험 또는 승온탈탄화실험을 수행하는 공지의 승온촉매분석 방법에 있어서,
    상기 승온환원실험, 승온산화실험, 승온탈착실험 및 승온탈탄화실험을 하나의 분석장치에서 반응기로부터 크로마토그래피의 컬럼내로 유입되는 반응기체에 대한 유로를 선택적으로 조절하여서 연속적으로 또는 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 촉매의 분석방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반응기체에 대한 유로의 조절은 2-웨이 6-포트 밸브와 쓰리웨이 밸브를 이용하여 조절하는 것을 특징으로 하는 촉매의 분석방법.
  3. 반응부(1)와 분석부(2)로 구성되어 있는 분석장치에서 반응부(1)는 다수개의 기체통(11a, 11b, 11c, 11d, 11e), 그 기체통(11a, 11b, 11c, 11d, 11e)으로부터 유출되는 기체의 유량을 조절하는 유량조절기(12), 상기 유출되는 기체가 공급되어 충전된 촉매와 반응하는 고정층반응기(13), 상기 고정층반응기(13)의 반응생성물 중 액상의 생성물을 분리·포집하는 왁스트랩(14)으로 구성되어 있고, 분석부(2)는 상기 왁스트랩(14)으로부터 역압조절기(15)를 거쳐 온-라인 기체 크로마토그래피(21)로 유입되는 반응기체가 각각 두 개의 컬럼(23a, 23b)을 통과하면서 각각 불꽃이온화 검출기(26a)와 열전도도 검출기(26b)에서 반응생성물의 결과가 검출되도록 이루어진 촉매분석장치에 있어서,
    상기 온-라인 기체 크로마토그래피(21)로 시료주입구(31)를 통하여 유입된 반응기체에 대한 유로에 2-웨이 6-포트 밸브(22a, 22b)가 설치되어서 밸브에 따라 반응기체에 대한 유로를 조절할 수 있도록 구성되어 있고, 이어서 물 트랩(27)을 지나기 전·후에 쓰리웨이 밸브(28a, 28b, 28c, 28d)를 설치하여 촉매분석방법의 선택에 따라 상기 2-웨이 6-포트 밸브(22a, 22b)와 쓰리웨이 밸브(28a, 28b, 28c, 28d)의 조작으로 반응기체에 대한 유로를 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 다용도 승온촉매분석장치.
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