KR102186052B1 - Catalyst Comprising MgO-Al2O3 Hybrid Support and The Method of Preparing Synthesis Gas from Carbon Dioxide Reforming of Acetone Using the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산화마그네슘 및 알루미나를 포함하는 지지체 상에 구리와, 니켈, 코발트, 철, 망간, 크롬, 지르코늄, 텅스텐 등의 전이금속, 란타늄, 세륨, 가돌리늄 등의 란탄계 및 백금, 루테늄, 로듐 및 팔라듐 등의 백금족 원소로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 활성성분이 담지된 아세톤과 이산화탄소 개질용 촉매 및 이를 사용하여 아세톤의 이산화탄소 개질 반응으로부터 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to copper on a support comprising magnesium oxide and alumina, transition metals such as nickel, cobalt, iron, manganese, chromium, zirconium, tungsten, lanthanum, such as lanthanum, cerium, gadolinium, and platinum, ruthenium, rhodium, and Acetone and carbon dioxide reforming catalyst carrying a metal active component including at least one element selected from platinum group elements such as palladium, and a method for producing syngas containing carbon monoxide and hydrogen from carbon dioxide reforming reaction of acetone using the same About.

Description

산화마그네슘-알루미나 복합 지지체를 이용한 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매 및 이를 이용한 합성가스의 제조방법{Catalyst Comprising MgO-Al2O3 Hybrid Support and The Method of Preparing Synthesis Gas from Carbon Dioxide Reforming of Acetone Using the Same}Catalyst Comprising MgO-Al2O3 Hybrid Support and The Method of Preparing Synthesis Gas from Carbon Dioxide Reforming of Acetone Using the Same}

본 발명은 산화마그네슘 및 알루미나를 포함하는 지지체 상에 금속 활성성분을 담지한 이산화탄소 개질용 촉매 및 이를 이용하여 아세톤의 이산화탄소 개질 반응으로부터 합성가스를 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for reforming carbon dioxide in which a metal active ingredient is supported on a support including magnesium oxide and alumina, and a method for producing a synthesis gas from a carbon dioxide reforming reaction of acetone using the same.

합성 가스는 종래 석탄의 가스화에 의한 방법, 또는 천연 가스 등을 원료로 하는 탄화수소류의 수증기 개질법 또는 부분 산화 개질법 등에 의해 제조되어 왔다. 그러나, 석탄의 가스화 방법에 있어서는, 복잡하며 고가인 석탄 가스화로가 필요할 뿐 아니라, 대규모 플랜트가 사용되는 등의 문제가 있었다. 또한, 탄화수소류의 수증기 개질법에 있어서는, 반응이 큰 흡열을 수반하기 때문에, 반응의 진행에 700 내지 1200 ℃ 정도의 고온을 필요로하고, 특수한 개질로가 필요해질 뿐 아니라, 사용되는 촉매에 높은 내열성이 요구되는 등의 문제가 있었다. 또한, 탄화수소류의 부분 산화 개질에 있어서도, 고온을 필요로 하기 때문에, 특수한 부분 산화로가 필요해지고, 또한 반응에 따라서 대량의 그을음이 생성되기 때문에, 그의 처리가 문제가 될 뿐 아니라, 촉매가 열화되기 쉬운 등의 문제가 있었다. Synthetic gas has conventionally been produced by gasification of coal, steam reforming of hydrocarbons using natural gas or the like, or partial oxidation reforming. However, in the gasification method of coal, there is a problem that not only a complex and expensive coal gasification furnace is required, but also a large-scale plant is used. In addition, in the steam reforming method of hydrocarbons, since the reaction involves a large endothermic, a high temperature of about 700 to 1200°C is required for the progress of the reaction, and a special reforming furnace is required, as well as high heat resistance for the catalyst used. There were problems such as this required. In addition, in the partial oxidation and reforming of hydrocarbons, since high temperatures are required, a special partial oxidation furnace is required, and a large amount of soot is generated according to the reaction, so that treatment is not only a problem, but the catalyst is deteriorated. There was a problem such as easy to become.

한편, 지구의 온난화 현상으로 세계 각국에서 온실가스 감축안이 발표되고 있는 가운데, 대한민국 정부가 온실가스 감축목표를 2020년 배출전망치 대비 30%로 확정함에 따라, 산업계의 부담이 커지고 있다. Meanwhile, amid global warming, greenhouse gas reduction plans are being announced in countries around the world, and the burden on the industry is increasing as the Korean government has set the greenhouse gas reduction target at 30% of the 2020 emission forecast.

문제는 이미 국내 기업들의 에너지 효율 수준이 세계 최고라는 점에서 온실가스 감축여력이 제한적이다. 게다가 감축 수단으로 정부가 규제에 나선다면 기업들이 해외로 공장을 옮기거나 비용 상승으로 인한 생산차질도 우려된다. 이러한 대안으로 이산화탄소 배출량을 줄이는 것이 아니라 배출되는 이산화탄소를 이용하는 자원화에 이 발명은 초점을 두고 있다. The problem is that the energy efficiency level of domestic companies is already the best in the world, so the capacity to reduce greenhouse gases is limited. In addition, if the government regulates as a means of reduction, there are concerns about production disruptions caused by companies moving their factories abroad or rising costs. As an alternative, the present invention focuses not on reducing carbon dioxide emissions, but on the use of carbon dioxide emitted as a resource.

이산화탄소를 자원화 하는 여러방안 중 하나는 이산화탄소를 이용한 아세톤의 개질반응을 통해 합성가스를 제조하는 것이다. 이러한 이산화탄소를 이용한 아세톤의 개질반응은 지구 온난화의 원인인 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있는 수단이 되며, 결과적으로 메탄올 합성, 옥소 합성, 피셔 트롭쉬 합성 등의 원료 가스로서 이용될 뿐 아니라 암모니아 합성 또는 각종 화학 제품의 원료로서 널리 이용될 수 있는 합성 가스를 제조할 수 있다.One of the many ways to turn carbon dioxide into a resource is to produce synthetic gas through acetone reforming reaction using carbon dioxide. Such a reforming reaction of acetone using carbon dioxide becomes a means to effectively remove carbon dioxide, which is the cause of global warming, and as a result, it is not only used as a raw material gas for methanol synthesis, oxo synthesis, Fischer Tropsch synthesis, etc., but also ammonia synthesis or various Synthetic gas, which can be widely used as a raw material for chemical products, can be produced.

더불어 이산화탄소를 이용한 아세톤의 개질반응은 하기 반응식 1에 따라 일산화탄소 함량이 매우 높은 합성가스 (H2 : CO = 1 : 1.6)를 제조할 수 있기 때문에 생성된 합성가스는 옥소아세톤(oxoalcohol), 디메틸에테르(dimethyl ether, DME), 폴리카보네이트(poly carbonate, PC), 아세트산(acetic acid) 등의 고부가가치의 화학제품 생성공정에 반응물로서 이용될 뿐 아니라 암모니아 합성 또는 각종 화학 제품의 원료로서 널리 이용되고 있다.In addition, since the reforming reaction of acetone using carbon dioxide can produce a synthesis gas having a very high carbon monoxide content (H 2 : CO = 1: 1.6) according to the following Scheme 1, the generated synthesis gas is oxoacetone (oxoalcohol) and dimethyl ether. (dimethyl ether, DME), polycarbonate (PC), acetic acid, etc. It is widely used as a reactant in the production process of high value-added chemical products, as well as ammonia synthesis or raw materials for various chemical products. .

CH3COCH3 + 2CO2 → 3H2 + 5CO (반응식 1) CH 3 COCH 3 + 2CO 2 → 3H 2 + 5CO (Scheme 1)

그러나, 이러한 아세톤의 이산화탄소 개질반응은 탄소침적에 의한 촉매 비활성화가 심하게 일어나기 때문에 탄소침적이 크게 문제가 되지 않는 로듐, 루테늄 등의 귀금속을 포함하는 고가의 촉매가 높은 활성과 긴 수명을 나타낼 수 있다. 그러나 귀금속계 촉매는 니켈계 촉매에 비해 탄소침적에 대한 저항성이 크고 활성이 좋은 반면에 값이 비싸기 때문에 공업적으로 이용하기에는 부적합한 문제점이 존재한다.However, in the carbon dioxide reforming reaction of acetone, since catalyst deactivation by carbon deposition occurs severely, an expensive catalyst containing noble metals such as rhodium and ruthenium, which does not cause a significant problem of carbon deposition, can exhibit high activity and long life. However, noble metal catalysts have a higher resistance to carbon deposition than nickel catalysts, have good activity, but are expensive, so they are unsuitable for industrial use.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 이산화탄소를 이용한 아세톤의 개질반응에서 탄소침적을 최소화하면서, 공업적 활용이 용이하도록 생산 원가를 낮출 수 있는 촉매 개발이 꾸준히 시도되고 있다.In order to solve the above problems, development of a catalyst capable of reducing production cost so as to facilitate industrial use while minimizing carbon deposition in the reforming reaction of acetone using carbon dioxide has been continuously attempted.

일예로서, 일본등록특허공보 제4,398,670호(2009.10.30)는 산화 망간을 포함한 지지체에(a) 루테늄 성분, 백금 성분, 로듐 성분, 팔라듐 성분 및 이리듐 성분에서 선택되는 적어도 일종의 성분, (b) 코발트 성분 및/또는(c) 알칼리 금속 성분, 알칼리토류 금속 성분 및 희토류 금속 성분에서 선택되는 적어도 일종의 성분을 담지해서 이루어지는 촉매를 이용해 산소 함유 탄화수소를 이산화탄소 개질 하여 수소 또는 합성 가스를 제조하는 방법에 관한 기술로서, 상기 복합 촉매계는 내구성이 우수하고, 활성이 크게 향상된 촉매 특성을 나타낸다(특허문헌 1).As an example, Japanese Patent Publication No. 4,398,670 (2009.10.30) discloses that (a) at least one component selected from a ruthenium component, a platinum component, a rhodium component, a palladium component, and an iridium component, and (b) cobalt Component and/or (c) a method of producing hydrogen or synthetic gas by carbon dioxide reforming an oxygen-containing hydrocarbon using a catalyst formed by supporting at least one component selected from an alkali metal component, an alkaline earth metal component and a rare earth metal component As, the composite catalyst system is excellent in durability and exhibits catalytic properties with greatly improved activity (Patent Document 1).

또한 한국공개특허공보 제10-2009-0115709호(2009.11.05)는 구리를 필수 원소로서 포함하며 니켈, 코발트 및 백금족 원소로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 가지고, 복합 금속 산화물로서 존재하는 촉매계를 사용하여 산소함유 탄화수소로부터 수소 또는 합성 가스를 높은 전환율로 효율적으로 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 복합 금속 산화물은 니켈, 코발트 또는 백금족을 포함하는 활성금속을 가짐으로써 높은 내구성을 가지는 특징을 가진다(특허문헌 2).In addition, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2009-0115709 (2009.11.05) contains copper as an essential element, has at least one element selected from nickel, cobalt, and platinum group elements, and uses a catalyst system that exists as a composite metal oxide. Thus, it relates to a method for efficiently producing hydrogen or synthetic gas from an oxygen-containing hydrocarbon with a high conversion rate, wherein the composite metal oxide has a feature of having high durability by having an active metal including nickel, cobalt or platinum group (Patent Document 2).

하지만 상기 특허문헌 1은 여전히 로듐, 루테늄 등의 귀금속을 포함하는 고가의 활성금속을 필수적으로 포함해 공업적으로 이용하기에는 부적합하며, 또한 상기 특허문헌 2에서 귀금속을 포함하지 않는 복합 산화물 촉매계를 이용하여 이산화탄소의 개질반응으로부터 합성가스를 제조하는 예가 개시되어 있지만, 이들 촉매를 사용함으로써 아세톤의 이산화탄소의 개질로부터 생성된 합성가스의 반응수율 등이 구체적으로 언급되어 있지 않다. However, Patent Document 1 is still unsuitable for industrial use as it essentially contains expensive active metals including noble metals such as rhodium and ruthenium, and in Patent Document 2, using a complex oxide catalyst system that does not contain noble metals. Although an example of producing a syngas from the reforming reaction of carbon dioxide has been disclosed, the reaction yield of the syngas produced from the reforming of carbon dioxide with acetone by using these catalysts is not specifically mentioned.

상기에서 언급한 바와 같이 고가의 활성금속을 포함하지 않은 복합촉매계를 이용하여, 아세톤의 이산화탄소 개질반응에 있어서 높은 전환률로 합성가스를 제조하는 기술의 개발이 여전히 필요한 상황이다.As mentioned above, it is still necessary to develop a technology for producing syngas with a high conversion rate in the carbon dioxide reforming reaction of acetone using a complex catalyst system that does not contain expensive active metals.

따라서, 니켈 활성금속을, 니켈과 원자반지름이 유사한 마그네슘을 포함하는 마그네슘-알루미나의 복합 지지체(MgO-Al2O3)에 담지시킨 촉매를 이용하여, 아세톤의 이산화탄소 개질반응으로부터 높은 전환률의 합성가스를 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, by using a catalyst in which a nickel active metal is supported on a magnesium-alumina composite support (MgO-Al 2 O 3 ) containing magnesium having a similar atomic radius as nickel, a synthesis gas having a high conversion rate from the carbon dioxide reforming reaction of acetone The present invention was completed by confirming that it can be manufactured.

일본등록특허공보 제4,398,670호(2009.10.30)Japanese Patent Publication No. 4,398,670 (2009.10.30) 한국공개특허공보 제10-2009-0115709호(2009.11.05)Korean Patent Publication No. 10-2009-0115709 (2009.11.05)

본 연구자들은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 아세톤의 이산화탄소 개질반응용 촉매 기술을 연구, 개발하던 중 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problems, the present researchers completed the present invention while researching and developing a catalyst technology for carbon dioxide reforming reaction of acetone.

본 방멸은 니켈(Ni)을 마그네슘-알루미나의 복합 지지체(MgO-Al2O3)에 담지시킨 촉매를 이용하여, 아세톤의 이산화탄소 개질반응으로부터 높은 전환률의 합성가스를 제조하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of this destruction is to provide a technology for producing syngas with high conversion rate from carbon dioxide reforming reaction of acetone by using a catalyst in which nickel (Ni) is supported on a magnesium-alumina composite support (MgO-Al 2 O 3 ). To do.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 산화마그네슘 및 알루미나를 포함하는 지지체 상에 구리와, 니켈, 코발트, 철, 망간, 크롬, 지르코늄, 텅스텐, 란타늄, 세륨, 가돌리늄, 백금, 루테늄, 로듐 및 팔라듐으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 활성성분이 담지된 복합 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 아세톤과 이산화탄소를 포함하는 혼합가스의 개질 반응으로부터 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 제조하기 위한 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is made of copper, nickel, cobalt, iron, manganese, chromium, zirconium, tungsten, lanthanum, cerium, gadolinium, platinum, ruthenium, rhodium, and palladium on a support comprising magnesium oxide and alumina. Producing a synthetic gas containing carbon monoxide and hydrogen from a reforming reaction of a mixed gas containing acetone and carbon dioxide, characterized in that it comprises a composite composition supported with a metal active ingredient containing at least one element selected from the group consisting of It provides a catalyst for carbon dioxide reforming reaction of acetone for.

또 다른 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지체는 산화마그네슘이 20~50 wt% 범위로 포함될 수 있다. In another embodiment of the present invention, the support may contain magnesium oxide in the range of 20 to 50 wt%.

또한 상기 촉매계에서 금속 활성성분은 니켈을 필수 원소로 포함할 수 있고, 금속 활성성분은 지지체에 대하여 2~20 wt% 범위로 포함될 수 있다. In addition, in the catalyst system, the metal active component may include nickel as an essential element, and the metal active component may be included in the range of 2 to 20 wt% with respect to the support.

또 다른 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지체는 소정의 온도에서 소성하는 전처리를 통하여 준비된 것일 수 있고, 상기 지지체의 전처리는 공기나 불활성가스의 분위기하에서 600~900℃의 온도에서 1~10 시간 동안 실시될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the support may be prepared through pretreatment of firing at a predetermined temperature, and the pretreatment of the support is 1 to 10 hours at a temperature of 600 to 900°C in an atmosphere of air or inert gas. Can be carried out during.

또한, 본 발명은 아세톤과 이산화탄소를 포함하는 반응물의 개질반응으로부터 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of producing a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen from a reforming reaction of a reactant containing acetone and carbon dioxide.

이 때, 상기 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매에 희석제가 첨가되고, 상기 희석제는 실리콘카바이드(SiC)일 수 있다.In this case, a diluent is added to the catalyst for carbon dioxide reforming reaction of acetone, and the diluent may be silicon carbide (SiC).

또한, 상기 아세톤의 이산화탄소 개질 반응에서 이산화탄소를 아세톤에 대하여 50~200 mol% 범위로 첨가할 수 있으며, 반응온도는 650~850 ℃ 범위로 실시될 수 있고, 아세톤 및 이산화탄소를 포함하는 반응물의 공간속도는 6000 ~ 18000 h-1 범위일 수 있다.In addition, in the carbon dioxide reforming reaction of acetone, carbon dioxide may be added in the range of 50 to 200 mol% with respect to acetone, the reaction temperature may be carried out in the range of 650 to 850 °C, and the space velocity of the reactant including acetone and carbon dioxide May range from 6000 to 18000 h -1 .

본 발명에 따른 촉매는 아세톤의 이산화탄소 개질반응에서 이산화탄소의 전환율이 일반적인 촉매계에 비하여 훨씬 높아짐으로써, 이산화탄소의 활용도를 크게 높일 수 있으며 이로 인하여 온실가스 감축효과를 증진시킬 수 있다는 장점이 있다.The catalyst according to the present invention has the advantage that the conversion rate of carbon dioxide in the carbon dioxide reforming reaction of acetone is much higher than that of a general catalyst system, so that the utilization of carbon dioxide can be greatly increased, and thus the greenhouse gas reduction effect can be improved.

특히 지지체를 전처리함으로써 상대적 저온에서도 촉매 활성을 크게 증진시키는 효과가 있다.In particular, by pretreating the support, there is an effect of greatly enhancing catalytic activity even at a relatively low temperature.

도 1은 실시예 1~3 및 비교예 1~5에 따라 제조된 복합촉매의 아세톤의 이산화탄소 개질반응에서 700℃, 750℃, 800℃, 850℃ 각각의 온도에서 측정한 이산화탄소의 전환율의 결과이다.
도 2는 실시예 1~3 및 비교예 1~5에 따라 제조된 복합촉매의 (a) 소성 후와 (b) 환원후에 x-선 회절(XRD)분석을 측정한 결과이다.
도 3은 실시예 1~3 및 비교예 1~5에 따라 제조된 복합촉매의 승온환원(Temperatur-programmed reduction, TPR)을 측정한 결과이다.
1 is a result of the conversion rate of carbon dioxide measured at each temperature of 700°C, 750°C, 800°C, and 850°C in the carbon dioxide reforming reaction of acetone of the complex catalysts prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 .
2 is a result of measuring the x-ray diffraction (XRD) analysis of the composite catalysts prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 after (a) firing and after (b) reduction.
3 is a result of measuring the temperature-reduction (Temperatur-programmed reduction, TPR) of the composite catalyst prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 포함한 발명의 구성을 상세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention, including a preferred embodiment by which one of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. In describing the principles of the preferred embodiments of the present invention in detail, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 이산화탄소 개질용 촉매를 사용하여 아세톤의 이산화탄소 개질 반응으로부터 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스의 제조방법을 제공하며, 상기 이산화탄소 개질용 촉매는 산화마그네슘 및 알루미나를 포함하는 지지체 상에 구리와, 니켈, 코발트, 철, 망간, 크롬, 지르코늄, 텅스텐 등의 전이금속, 란타늄, 세륨, 가돌리늄 등의 란탄계 및 백금, 루테늄, 로듐 및 팔라듐 등의 백금족 원소로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 활성성분이 담지된 복합 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a method for producing a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen from a carbon dioxide reforming reaction of acetone using a carbon dioxide reforming catalyst, wherein the catalyst for carbon dioxide reforming includes copper on a support including magnesium oxide and alumina, Metals containing at least one element selected from transition metals such as nickel, cobalt, iron, manganese, chromium, zirconium, tungsten, lanthanums such as lanthanum, cerium, gadolinium, and platinum group elements such as platinum, ruthenium, rhodium and palladium It is characterized in that it comprises a composite composition loaded with the active ingredient.

본 발명의 이산화탄소 개질용 촉매는 산화마그네슘/알루미나 지지체 상에 1종 이상의 금속 활성 성분이 담지된 복합 조성물을 포함하며, 지지체에 염기 특성을 갖는 산화 마그네슘 성분을 포함시킴으로써 알루미나 지지체의 산-염기 특성을 조절하여 개질 반응에서 활성을 증진시킬 수 있다.The catalyst for carbon dioxide reforming of the present invention includes a composite composition in which at least one metal active ingredient is supported on a magnesium oxide/alumina support, and the acid-base characteristics of the alumina support are improved by including a magnesium oxide component having basic properties in the support. It can be adjusted to enhance the activity in the modification reaction.

이때, 상기 이산화탄소 개질용 촉매에서 지지체로서 사용된 산화마그네슘/알루미나 지지체(MgO/Al2O3)는 산화마그네슘과 알루미나가 혼성되어 있는 것으로 산화마그네슘이 산화마그네슘/알루미나 지지체에 대하여 20~50 wt% 범위로 포함된 것이 바람직하며, 산화마그네슘이 20 wt% 미만일 경우 산화마그네슘/알루미나 지지체 상에 금속 활성성분의 분산도를 증가시키는 효과가 충분하지 않을 뿐만 아니라, 반응수율의 감소가 일어나며, 산화마그네슘이 50 wt%을 초과한 경우 과량의 마그네슘 성분이 알루미나 촉매 지지체의 세공이 산화마그네슘으로 채워짐에 따라 비표면적과 세공 부피가 줄어드어 촉매의 활성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.At this time, the magnesium oxide/alumina support (MgO/Al 2 O 3 ) used as a support in the carbon dioxide reforming catalyst is a mixture of magnesium oxide and alumina, and the magnesium oxide is 20 to 50 wt% of the magnesium oxide/alumina support. It is preferable to be included in the range, and if the magnesium oxide is less than 20 wt%, the effect of increasing the dispersibility of the metal active ingredient on the magnesium oxide/alumina support is not sufficient, and the reaction yield decreases, and the magnesium oxide is When it exceeds 50 wt%, as the pores of the alumina catalyst support are filled with magnesium oxide, the specific surface area and the pore volume decrease, resulting in a problem that the activity of the catalyst decreases.

또한 상기 이산화탄소 개질용 촉매는 산화마그네슘/알루미나 지지체(MgO/Al2O3) 상에 구리와, 니켈, 코발트, 철, 망간, 크롬, 지르코늄, 텅스텐 등의 전이금속, 란타늄, 세륨, 가돌리늄 등의 란탄계 및 백금, 루테늄, 로듐 및 팔라듐 등의 백금족 원소로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 활성성분이 담지되는 것이 바람직하다.In addition, the catalyst for carbon dioxide reforming may include copper, nickel, cobalt, iron, manganese, chromium, zirconium, tungsten and other transition metals, lanthanum, cerium, gadolinium, etc. on a magnesium oxide/alumina support (MgO/Al 2 O 3 ). It is preferable that a metal active component including at least one element selected from lanthanum and platinum group elements such as platinum, ruthenium, rhodium and palladium is supported.

또한 상기 이산화탄소 개질용 촉매는 금속 활성성분이 지지체에 대하여 2~30 wt% 범위로 포함된 것이 바람직하고, 금속 활성성분이 2 wt% 미만일 경우 충분한 촉매 활성 효과가 나타나지 않으며, 금속 활성성분이 20 wt%를 초과한 경우 촉매 함유량에 따른 촉매 활성 효과의 상승 측면에서 비경제적이며, 활성 금속의 입자 크기가 증가함에 따라 촉매의 활성이 저하하여 바람직하지 못하다.In addition, the carbon dioxide reforming catalyst preferably contains a metal active component in the range of 2 to 30 wt% with respect to the support, and when the metal active component is less than 2 wt%, sufficient catalytic activity does not appear, and the metal active component is 20 wt%. When it exceeds %, it is uneconomical in terms of increasing the catalytic activity effect according to the catalyst content, and as the particle size of the active metal increases, the activity of the catalyst decreases, which is undesirable.

또한 상기 이산화탄소 개질용 촉매는 금속 활성성분이 니켈을 필수 원소로 포함할 수 있다.In addition, the catalyst for reforming carbon dioxide may include nickel as an essential element as a metal active component.

상기 니켈 금속 활성 성분은 니켈 화합물로부터 제조될 수 있으며, 니켈 화합물로서 Ni(NO3)2, NiSO4, NiCl2, Ni(OH)2, Ni(CH3COO)2, Ni3H2(CO3)4, NiCO3 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 화합물을 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Ni(NO3)2 이 사용될 수 있다.The nickel metal active ingredient may be prepared from a nickel compound, as a nickel compound Ni(NO 3 ) 2 , NiSO 4 , NiCl 2 , Ni(OH) 2 , Ni(CH 3 COO) 2 , Ni 3 H 2 (CO 3 ) 4 , NiCO 3 and the like may be used, but are not limited thereto. These compounds may be used alone or in combination of two or more, preferably Ni(NO 3 ) 2 Can be used.

또한 상기 본 발명에 따른 이산화탄소 개질용 촉매를 제조함에 있어서 산화마그네슘/알루미나 지지체(MgO/Al2O3) 상에 금속 활성성분을 담지하는 방법은 일반적으로 알려져 있는 공지의 방법, 즉 공침법, 침전퇴적법, 졸겔법, 용융법, 함침법 등의 방법을 사용할 수 있으며, 특히 함침법을 이용하여 산화마그네슘/알루미나 지지체(MgO/Al2O3) 상에 금속 활성성분을 담지하는 것이 촉매의 활성을 증가시키는 측면에서 바람직하다.In addition, in preparing the catalyst for carbon dioxide reforming according to the present invention, a method of supporting a metal active ingredient on a magnesium oxide/alumina support (MgO/Al 2 O 3 ) is a generally known method, i.e., coprecipitation, precipitation. Deposition method, sol-gel method, melting method, impregnation method, etc. can be used. In particular, it is active to support a metal active component on a magnesium oxide/alumina support (MgO/Al 2 O 3 ) using an impregnation method. It is preferable in terms of increasing the.

상기 니켈 전구체를 탈이온수 또는 알콜 용매에 용해시킨 니켈 전구체 용액을 산화마그네슘-알루미나 또는 알루미나 지지체에 함침한 후 건조 및 소성하여 니켈이 표면에 수식된 니켈/산화마그네슘-알루미나 또는 니켈/알루미나로 제조 될 수 있다.The nickel precursor solution obtained by dissolving the nickel precursor in deionized water or an alcoholic solvent is impregnated with a magnesium oxide-alumina or alumina support, dried and fired to be prepared from nickel/magnesium oxide-alumina or nickel/alumina whose nickel is modified on the surface. I can.

구체적으로 상기 함침법에서 사용되는 용매의 양은 특별히 제한되지 않으며, 알루미나의 세공부피를 측정한 후 같은 부피만큼 용액을 담지할 수 있고, 과량의 용액을 함침한 후 여분의 용액을 건조할 수 있다.Specifically, the amount of the solvent used in the impregnation method is not particularly limited, and after measuring the pore volume of alumina, the solution may be loaded by the same volume, and the excess solution may be dried after impregnating an excess solution.

또한 상기 함침법을 이용하여 제조된 금속 화합물이 담지된 산화마그네슘/알루미나 지지체(MgO/Al2O3)를 포함하는 복합체는 건조과정 및 소성과정을 거쳐 산화상태의 금속 활성성분이 담지된 산화마그네슘/알루미나 지지체(MgO/Al2O3)를 포함하는 복합체를 제조할 수 있다.In addition, the composite including the magnesium oxide/alumina support (MgO/Al 2 O 3 ) on which the metal compound prepared by the impregnation method is supported is the magnesium oxide on which the metal active component in the oxidized state is supported through a drying process and a firing process. /Alumina support (MgO/Al 2 O 3 ) It is possible to prepare a composite containing.

상기 건조과정은 100~130 ℃에서 10~20 시간 동안 수행될 수 있으며, 상기 건조과정은 특별히 한정하지 않으며, 회전진공 증발기(rotatory evaporator) 또는 오븐을 사용할 수 있고, 건조과정을 통해서 복합체내 용매를 제거할 수 있다.The drying process may be performed at 100 to 130° C. for 10 to 20 hours, and the drying process is not particularly limited, and a rotary evaporator or oven may be used, and the solvent in the composite may be removed through the drying process. Can be removed.

상기 소성과정은 600~900 ℃에서 3~10 시간 동안 수행될 수 있으며, 상기 소성과정을 통해 금속 활성성분의 전구체인 금속 화합물내 유기물질을 제거하고, 산화상태의 금속 활성성분을 포함하는 복합체를 제조할 수 있다.The firing process may be performed at 600 to 900° C. for 3 to 10 hours, and through the firing process, organic substances in the metal compound as a precursor of the metal active component are removed, and a composite containing the metal active component in an oxidized state is formed. Can be manufactured.

또한 이후 수소 및 아르곤 분위기 하에서 금속 활성성분이 담지된 산화마그네슘/알루미나 지지체(MgO/Al2O3)를 포함하는 복합체의 환원반응을 진행함으로써 금속 활성성분을 환원상태로 변환할 수 있으며, 상기 환원반응은 촉매를 반응기내에 충전한 후 이산화탄소 개질반응 직전에 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the metal active component can be converted to a reduced state by performing a reduction reaction of the complex including the magnesium oxide/alumina support (MgO/Al 2 O 3 ) supported by the metal active component in an atmosphere of hydrogen and argon thereafter, and the reduction The reaction is preferably carried out immediately before the carbon dioxide reforming reaction after charging the catalyst in the reactor.

또한 상기 산화마그네슘/알루미나 지지체(MgO/Al2O3) 상에 담지된 금속 활성 성분의 입자 크기는 10 nm 이하인 것이 바람직하며, 금속 활성 성분의 입자 크기가 작을수록 금속 활성점(active site)이 증가하기 때문에 촉매로서 탁월한 성능을 갖는다.In addition, the particle size of the metal active ingredient supported on the magnesium oxide/alumina support (MgO/Al 2 O 3 ) is preferably 10 nm or less, and the smaller the particle size of the metal active ingredient, the more metal active site is. As it increases, it has excellent performance as a catalyst.

또한 활성금속을 담지함에 있어서 상기 지지체는 전처리하지 않고, 활성금속을 담지할 수도 있으며, 미리 소성을 통하여 상기 지지체를 전처리한 뒤 활성금속을 담지할 수도 있다.In addition, in supporting the active metal, the support may not be pretreated, but the active metal may be supported, and the active metal may be supported after pretreatment of the support through firing in advance.

상기 전처리는 지지체를 공기나 불활성가스 등의 분위기하에서 600 ~ 900 ℃, 바람직하게는 750 ~ 850 ℃의 온도에서 소성할 수 있다. 이 때, 승온속도는 1 ~ 20 ℃/min, 바람직하게는 1 ~ 5 ℃/min를 유지하는 것이 적당하며, 1 ~ 10 시간 동안, 바람직하게는 3 ~ 6 시간 소성할 수 있다.In the pretreatment, the support may be calcined at a temperature of 600 to 900°C, preferably 750 to 850°C in an atmosphere such as air or inert gas. At this time, it is appropriate to maintain the temperature increase rate of 1 to 20° C./min, preferably 1 to 5° C./min, and may be baked for 1 to 10 hours, preferably 3 to 6 hours.

구체적으로 본 발명에서 상기 아세톤의 이산화탄소 개질 반응은 아세톤 및 이산화탄소를 포함하는 혼합물을 반응물로 사용할 수 있으며, 이 때 아세톤의 이산화탄소 개질 반응은 하기 반응식 1과 같이 반응이 진행된다. 이때 아세톤의 이산화탄소 개질반응으로부터 일산화탄소 함량이 비교적 높은 합성가스 (H2 : CO = 1 : 1.6)를 제조할 수 있다. Specifically, in the present invention, the carbon dioxide reforming reaction of acetone may use a mixture containing acetone and carbon dioxide as a reactant, and in this case, the carbon dioxide reforming reaction of acetone proceeds as shown in Scheme 1 below. At this time, synthesis gas (H 2 : CO = 1: 1.6) having a relatively high carbon monoxide content can be prepared from the carbon dioxide reforming reaction of acetone.

CH3COCH3 + 2CO2 → 3H2 + 5CO (반응식 1)CH 3 COCH 3 + 2CO 2 → 3H 2 + 5CO (Scheme 1)

상기 아세톤의 이산화탄소 개질 반응에서 반응기는 외부 가열 시스템이 설비된 고정층 반응기를 사용한다. In the carbon dioxide reforming reaction of acetone, a fixed bed reactor equipped with an external heating system is used as the reactor.

본 발명에 따른 이산화탄소 개질용 촉매를 250 ~ 600 ㎛ 입자크기를 갖도록 성형, 분쇄한 후 필요한 양만큼 희석제와 함께 반응기에 충진하였다.The catalyst for carbon dioxide reforming according to the present invention was molded and pulverized to have a particle size of 250 to 600 µm, and then filled in the reactor together with a diluent in the required amount.

상기 희석제는 실리콘카바이드(SiC)를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 희석제는 반응기내에서 반응 중 발생하는 고열을 분산시키는 역할을 한다.It is preferable to use silicon carbide (SiC) as the diluent, and the diluent serves to disperse high heat generated during the reaction in the reactor.

또한, 반응물로서 아세톤과 이산화탄소를 1 : 0.5 ~ 2의 몰비로 포함하는 혼합물을 반응기에 주입하였고, 질소를 희석기체로 첨가한다. 이때, 반응기의 온도는 조절장치에 의해 650 ~ 850 ℃의 범위로 조절되며, 반응압력은 상압이고, 공간속도가 6000 ~ 18000 h-1가 되도록 기체의 유량을 조절하면서 기체를 주입하여 연속적으로 반응시킴으로써, 합성가스를 제조할 수 있다. In addition, a mixture containing acetone and carbon dioxide as a reactant in a molar ratio of 1:0.5 to 2 was injected into the reactor, and nitrogen was added as a diluting gas. At this time, the temperature of the reactor is controlled in the range of 650 ~ 850 ℃ by the control device, the reaction pressure is normal pressure, and the flow rate of the gas is adjusted so that the space velocity is 6000 ~ 18000 h -1 by injecting gas to continuously react. By doing so, it is possible to manufacture a syngas.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. However, these examples are for explaining the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용한 산화마그네슘 수식된 알루미나 지지체MgO-Al2O3 (SASOL社 제품)는 30 wt%MgO-70 wt%Al2O3 를 사용하였으며 이를 별다른 표기없이 MgO-Al2O3로 표기하였다. 또한, 촉매의 표기에 있어서, -pre. cal.로 부기된 것은 지지체를 2 ℃/min의 승온속도로 800 ℃에서 5 시간 소성하여 제조된 것을 나타낸다. 예를 들어, MgO-Al2O3-pre. cal.로 표기된 것은 30 wt%MgO-70 wt%Al2O3 를 2 ℃/min의 승온속도로 800 ℃에서 5 시간 소성한 것을 의미한다. Magnesium oxide-modified alumina support used in Examples and Comparative Examples of the present invention MgO-Al 2 O 3 (Product made by SASOL) used 30 wt%MgO-70 wt%Al 2 O 3 , which was designated as MgO-Al 2 O 3 without any other indication. In addition, in the notation of the catalyst, -pre. Addition to cal. indicates that the support was fired at 800° C. for 5 hours at a heating rate of 2° C./min. For example, MgO-Al 2 O 3 -pre. Indicated as cal. means that 30 wt%MgO-70 wt%Al 2 O 3 was fired at 800° C. for 5 hours at a heating rate of 2° C./min.

알루미나 지지체는 상용 알루미나(Sasol, tablet, 비표면적-210 m2/g)를 사용하였으며, SiO2는 Sigma Aldrich, CeO2 Alfa Aeser, ZrO2 는 Alfa Aeser에서 구매한 제품을 사용하였다.An alumina support was used a commercially available alumina (Sasol, tablet, a specific surface area of -210 m 2 / g), SiO 2 is Sigma Aldrich, CeO 2 Alfa Aeser, ZrO 2 was used for items purchased from Alfa Aeser.

실시예 1~3 및 비교예 1~5Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5

촉매 활성성분인 질산 니켈염 (Ni(NO3)2·6H2O) 4.9 g을 표에서 기재된 대로 지지체 10g에 담지하였다. 실시예3 에서는 초기함침법으로 담지하였으며, 실시예1,2, 비교예1-5에서는 탈이온수 30 ml에 용해시켜 니켈 전구체 용액을 제조한 후, 상기 지지체에 함침법으로 담지하였다. 상기 니켈 전구체 용액에 함침한 지지체를 100 ℃에서 12시간 건조하고 800 ℃에서 5 시간 동안 공기 분위기 하에서 소성하여 촉매 1차 성형체를 제조하였다.4.9 g of nickel nitrate salt (Ni(NO 3 ) 2 ·6H 2 O) as a catalyst active ingredient was supported on 10 g of the support as described in the table. In Example 3, a nickel precursor solution was prepared by dissolving in 30 ml of deionized water in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1-5, and then supported on the support by an impregnation method. The support impregnated with the nickel precursor solution was dried at 100° C. for 12 hours and calcined at 800° C. for 5 hours in an air atmosphere to prepare a catalyst primary molded body.

이 때, -pre-cal.로 부기된 것은 Ni이 담지되기 전의 지지체를 2 ℃/min의 승온속도로 800 ℃에서 5 시간 미리 소성하여 제조된 지지체를 사용하여 Ni을 담지한 것을 의미한다. 또한, -W.I.가 부기된 것은 촉매의 제조에 있어서, 활성금속의 담지를 초기함침법(Incipient Wetness Method)로 제조한 것을 의미하며, -W.I.가 부기되지 않은 것은 과량의 용매를 사용하여 함침한 함침법(impregnation)으로 활성금속을 담지시켰다.At this time, the addition of -pre-cal. means that Ni is supported using a support prepared by firing the support before Ni is supported at 800°C for 5 hours at a heating rate of 2°C/min. In addition, the addition of -WI means that the active metal was prepared by the Incipient Wetness Method in the manufacture of the catalyst, and the addition of -WI means that the catalyst was impregnated with an excessive amount of solvent. The active metal was supported by impregnation.

이후 제조된 촉매들을 수소 및 아르곤 분위기 하에서 환원처리 한후 촉매의 결정 특성 및 표면적을 측정하여 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다.Subsequently, the prepared catalysts were subjected to reduction treatment in an atmosphere of hydrogen and argon, and then the crystal characteristics and surface area of the catalyst were measured, and are shown in Tables 1 and 2 below.

Figure 112018052752880-pat00001
Figure 112018052752880-pat00001

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~5에 따른 복합체 촉매에 대한 XRD 분석결과 사용된 지지체의 특성피크가 관찰되었다. 이로 보아 촉매의 제조과정 중에서도 상기 지지체의 결정구조는 유지되고 있음을 알 수 있다. As a result of XRD analysis of the composite catalysts according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5, a characteristic peak of the used support was observed. From this, it can be seen that the crystal structure of the support is maintained even during the manufacturing process of the catalyst.

상기 실시예 1~3에 따른 촉매는 환원상태의 니켈(Ni)의 결정 사이즈가 마그네슘을 지지체에 포함하고 있지 않은 비교예 1~2에 따른 촉매에 비해 작은 것으로 나타내며, 특히 미리 지지체를 소성하여 제조한 실시예 2에 따른 촉매는 금속의 크기가 가장 작게 나타나며, 평균 기공 사이즈가 15.39 nm로 측정되어 반응물 및 생성물의 흐름이 효율적으로 진행될 것으로 예측된다.The catalysts according to Examples 1 to 3 show that the crystal size of nickel (Ni) in a reduced state is smaller than that of the catalysts according to Comparative Examples 1 to 2 that do not contain magnesium in the support, and in particular, it is prepared by firing the support in advance. The catalyst according to Example 2 has the smallest metal size and an average pore size of 15.39 nm, so it is predicted that the flow of reactants and products will proceed efficiently.

또한, 도 3에서 나타난 바와 같이,실시예 1~3 및 비교예 1~2에 따른 촉매의 경우 800℃ 부근에서 환원이 활발하게 일어나며, 비교예 3~5에 따른 촉매의 경우 벌크 NiO의 환원에 의한 피크가 200~450 oC영역에서 관찰된다. 즉, 지지체의 종류에 따라 활성금속과 지지체간의 상호 작용에 차이가 발생하는 것을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, in the case of the catalysts according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, reduction occurs actively around 800°C, and in the case of the catalyst according to Comparative Examples 3 to 5, the reduction of bulk NiO The peak by is observed in the 200-450 o C region. That is, it can be seen that a difference occurs in the interaction between the active metal and the support according to the type of the support.

실험예 1 : 아세톤의 이산화탄소 개질반응Experimental Example 1: Carbon dioxide reforming reaction of acetone

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~5 에 따른 촉매를 평균입도가 250-600 ㎛가 되도록 준비하고, 상기 촉매 0.5 ml와 희석제 0.5 ml (SiC)를 퀄츠 울(quartz wool)을 사용하여 충진하였다. Prepare the catalysts according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 so that the average particle size is 250-600 μm, and 0.5 ml of the catalyst and 0.5 ml of diluent (SiC) are filled using quartz wool I did.

아세톤의 이산화탄소 개질 반응에 사용한 반응기는 외부 가열 시스템이 갖춰진 고정층 반응기로, 외경이 1/2인치의 쿼츠 재질의 관형 반응기이다. 아세톤의 액상환원제는 120 oC로 맞추어진 기화기를 통해 반응기에 주입하였으며, 반응기 전, 후 단의 가스라인은 120 oC의 온도로 유지하였다.The reactor used for the carbon dioxide reforming reaction of acetone is a fixed bed reactor equipped with an external heating system, and is a quartz tubular reactor with an outer diameter of 1/2 inch. The liquid reducing agent of acetone was injected into the reactor through a vaporizer set to 120 ° C, and the gas lines before and after the reactor were maintained at a temperature of 120 ° C.

반응하기 전, 준비된 촉매를 5% H2-Ar으로 850 ℃에서 1시간 동안 환원시켰으며, 환원온도에 도달하기 위해서 5 oC/min의 승온속도로 온도를 조절하였다.Before the reaction, the prepared catalyst was reduced with 5% H 2 -Ar at 850° C. for 1 hour, and the temperature was adjusted at a heating rate of 5 ° C/min to reach the reduction temperature.

반응기 내로 아세톤 및 이산화탄소로 이루어진 반응가스를 총 유량 200 cm3/min(SV=12,000h- 1)의 공간속도로 반응기에 공급하여 촉매반응을 수행하였다. 각 반응에 사용된 가스는 하기의 반응식에 따라 화학양론 비로 공급하였다.A reaction gas consisting of acetone and carbon dioxide was supplied into the reactor at a space velocity of 200 cm 3 /min (SV=12,000h - 1 ) to perform a catalytic reaction. The gas used in each reaction was supplied in a stoichiometric ratio according to the following reaction equation.

하기 표 2 및 도 1에서는 아세톤의 이산화탄소 개질반응에서 각각의 반응온도에서의 CO2 전환율을 나타내었다. 상기 CO2의 전환율은 초기 CO2 농도에서 반응 후 CO2의 농도를 뺀 것을 초기 CO2의 농도로 나누어 계산하였다.Table 2 and FIG. 1 show the conversion rates of CO 2 at each reaction temperature in the carbon dioxide reforming reaction of acetone. Conversion of the CO 2 was calculated after the reaction in the initial CO 2 concentration divided by the initial concentration of CO 2 to remove the concentration of CO 2.

Figure 112018052752880-pat00002
Figure 112018052752880-pat00002

상기 실시예 1~3 에 따른 촉매를 이용한 아세톤의 이산화탄소 개질반응에서의 이산화탄소의 전환률은 비교예 1~5 에 따른 촉매를 이용한 아세톤의 이산화탄소 개질반응에서의 이산화탄소의 전환률보다 매우 높은 값을 나타내었다. 특히 미리 지지체를 소성한 실시예 2의 경우에 가장 높은 전환율을 나타내었으며, 상대적으로 낮은 반응온도인 700℃에서의 전환율은 76.7%로 다른 촉매계에 비하여 월등한 활성을 보여주었다. The conversion rate of carbon dioxide in the carbon dioxide reforming reaction of acetone using the catalyst according to Examples 1 to 3 was much higher than the conversion rate of carbon dioxide in the carbon dioxide reforming reaction of acetone using the catalyst according to Comparative Examples 1 to 5. Particularly, in the case of Example 2 in which the support was fired in advance, the highest conversion rate was shown, and the conversion rate at 700°C, which is a relatively low reaction temperature, was 76.7%, showing superior activity compared to other catalyst systems.

이상으로 본 발명은 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. As described above, the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and embodiments, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the field belonging to the art can use various modifications and equivalent other embodiments therefrom. I will understand. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.

Claims (11)

아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매로서,
산화마그네슘 및 알루미나를 포함하는 지지체 상에 니켈, 구리, 코발트, 철, 망간, 크롬, 지르코늄, 텅스텐, 란타늄, 세륨, 가돌리늄, 백금, 루테늄, 로듐 및 팔라듐으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 활성성분이 담지된 복합 조성물을 포함하되,
상기 지지체는 산화물 상태의 산화마그네슘 및 알루미나를 금속 활성성분이 담지되기 전 소정의 온도에서 소성하는 전처리를 통하여 준비된 것임을 특징으로 하는,
아세톤과 이산화탄소를 포함하는 혼합가스의 개질 반응으로부터 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 제조하기 위한 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매.
As a catalyst for carbon dioxide reforming reaction of acetone,
One or more elements selected from the group consisting of nickel, copper, cobalt, iron, manganese, chromium, zirconium, tungsten, lanthanum, cerium, gadolinium, platinum, ruthenium, rhodium and palladium on a support comprising magnesium oxide and alumina Comprising a composite composition on which a metal active ingredient is supported,
The support is characterized in that it is prepared through pretreatment of sintering magnesium oxide and alumina in the oxide state at a predetermined temperature before the metal active component is supported,
A catalyst for reforming carbon dioxide of acetone for producing syngas containing carbon monoxide and hydrogen from a reforming reaction of a mixed gas containing acetone and carbon dioxide.
제 1항에 있어서,
상기 지지체는 산화마그네슘이 20~50 wt% 범위로 포함된 것을 특징으로 하는 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매.
The method of claim 1,
The support is a catalyst for carbon dioxide reforming reaction of acetone, characterized in that the magnesium oxide is contained in the range of 20 to 50 wt%.
제 1항에 있어서,
상기 촉매는 금속 활성성분이 니켈을 필수 원소로 포함하는 것을 특징으로 하는 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매.
The method of claim 1,
The catalyst is a catalyst for reforming carbon dioxide of acetone, characterized in that the metal active component contains nickel as an essential element.
제 1항에 있어서,
상기 촉매는 금속 활성성분이 지지체에 대하여 2~20 wt% 범위로 포함된 것을 특징으로 하는 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매.
The method of claim 1,
The catalyst is a catalyst for carbon dioxide reforming reaction of acetone, characterized in that the metal active component is contained in the range of 2 to 20 wt% with respect to the support.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 지지체의 전처리는 공기나 불활성가스의 분위기하에서 600~900℃의 온도에서 1~10 시간 동안 실시되는 것임을 특징으로 하는 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매.
The method of claim 1,
The pretreatment of the support is carried out for 1 to 10 hours at a temperature of 600 to 900°C in an atmosphere of air or inert gas.
제 1항 내지 제 4항 및 제 6항 중, 어느 한 항에 기재된 촉매의 존재하에서,
아세톤과 이산화탄소를 포함하는 반응물의 개질반응을 실시하여 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스를 제조하는 방법.
In the presence of the catalyst according to any one of claims 1 to 4 and 6,
A method of producing a syngas containing carbon monoxide and hydrogen by performing a reforming reaction of a reactant containing acetone and carbon dioxide.
제 7항에 있어서,
상기 아세톤의 이산화탄소 개질 반응용 촉매에 희석제가 첨가되고,
상기 희석제는 실리콘카바이드(SiC)인 것을 특징으로 하는 합성가스를 제조하는 방법.
The method of claim 7,
A diluent is added to the catalyst for carbon dioxide reforming reaction of acetone,
The method for producing a syngas, characterized in that the diluent is silicon carbide (SiC).
제 7항에 있어서,
상기 아세톤의 이산화탄소 개질 반응은 이산화탄소를 아세톤에 대하여 50~200 mol% 범위로 첨가시켜 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 합성가스를 제조하는 방법.
The method of claim 7,
The carbon dioxide reforming reaction of acetone is a method of producing a synthesis gas, characterized in that the reaction is carried out by adding carbon dioxide in a range of 50 to 200 mol% with respect to acetone.
제 7항에 있어서,
상기 개질 반응의 온도는 650~850 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 합성가스를 제조하는 방법.
The method of claim 7,
The temperature of the reforming reaction is a method for producing a synthesis gas, characterized in that the range of 650 ~ 850 ℃.
제 7항에 있어서,
상기 개질 반응에서 아세톤 및 이산화탄소를 포함하는 반응물의 공간속도는 6000 ~ 18000 h-1 범위인 것을 특징으로 하는 합성가스를 제조하는 방법.
The method of claim 7,
In the reforming reaction, the space velocity of the reactant including acetone and carbon dioxide is in the range of 6000 to 18000 h -1 .
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