KR20030081697A

KR20030081697A - 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법

Info

Publication number: KR20030081697A
Application number: KR1020020020045A
Authority: KR
Inventors: 강계영
Original assignee: 주식회사 리플코리아
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-10-22

Abstract

본 발명은 폐합성수지로부터 오일을 회수하기 위한 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법에 관한 것이다. 본 제올라이트 촉매제조방법은 혼합용 반응챔버와, 상기 반응챔버 내에 설치되어 믹싱하는 믹서부가 구비된 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법에 있어서, 에칠렌(ethylene)과 실리케이트(silicate)가 소정의 비율로 혼합된 실리케이트혼합물을 준비하는 단계와, 프로필(propyl)과 암모니움 하이드록사이드(ammonium hydroxide)가 소정의 비율로 혼합된 하이드록사이드혼합물을 준비하는 단계와, 상기 실리케이트혼합물과 상기 하이드록사이드혼합물, 물(H₂O), 소듐알류미늄 다이옥사이드(NaAlO₂)을 일정한 비율로 상기 반응챔버에 투입시키는 단계와, 상기 반응챔버를 적어도 100℃이상으로 가열하여 믹싱된 상기 물질들을 12시간 이상 반응시키는 단계와, 상기 반응 후 상기 반응물질을 적어도 300℃이상의 온도로 12시간 이상 소성하여 미세한 크기의 세공이 형성된 다공질체의 제올라이트를 만드는 단계와, 상기 소성한 후 상기 다공질체의 세공에 수소이온을 함침시켜 소정의 온도로 건조시키는 단계를 포함한다. 이에 따라, 산업용으로 재생이 어렵고 심각한 환경오염의 원인이 되고 있는 폐합성수지(polyolefin 계;고분자 알켄계 합성물)을 가솔린이나 경유 또는 중유로 재생시킴으로써 일차적으로 환경오염을 줄이고 이차적으로 산업에 필요한 에너지를 생산하는 오일회수부분에서 가솔린이나 경유 또는 중유로 재생시키는데 있어 수소화반응을 통한 효과적인 고분자 크랙킹을 위한것으로써, 생산성과 수율을 극대화시키는 효과가 있다.

Description

오일회수용 제올라이트 촉매제조방법{zeolite catalyst processing method for oil recovery}

본 발명는 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐합성수지로부터 오일을 회수하기 위한 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 사용되고 있는 폐합성수지의 종류는 PE, PP,PS, PET, PVC와 ABS 등으로 많으며, 생활쓰레기 중에서 PE, PP,PS, PET, PVC가 거의 대부분을 차지하고 있다.

이와 같은 폐합성수지는 평균 13%이상씩 증가하는 추세이며, 그 회수를 거듭할수록 기하급수적으로 증가하므로 소각에 따른 환경파괴의 수준이 심각한 지경에 이르게 된다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 폐합성수지의 재활용하는 방안을 모색하고 있으며, 최근에는 폐합성수지로부터 화학적 분해에 의한 원료유를 얻거나 모노머(monomer)로 환원하는 화학적 재생방법이 개발되고 있다.

그런데, 이와 같은 물질재생방법은 오래 전부터 전통적으로 행한 방법을 사용하고 있지만, 그 공정이 까다롭고 다소 어려운 작업이 많으므로 작업자가 작업을 기피하고, 그에 따라 인건비가 상승하는 등 상용화되지 않을 수 밖에 없는 문제점이 있다.

그리고, 자동선별기를 도입하게 되면 상기의 문제점을 어느 정도 해결할 수 있지만, 가격이 고가이며, 그 효율면에서 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 산업용으로 재생이 어렵고 심각한 환경오염의 원인이 되고 있는 폐합성수지(polyolefin 계;고분자 알켄계 합성물)을 가솔린이나 경유 또는 중유로 재생시킴으로써 일차적으로 환경오염을 줄이고 이차적으로 산업에 필요한 에너지를 생산하는 오일회수부분에서 가솔린이나 경유 또는 중유로 재생시키는데 있어 수소화반응을 통한 효과적인 고분자 크랙킹을 위한 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법을 나타낸 플로우 차트이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 혼합용 반응챔버와, 상기 반응챔버 내에 설치되어 믹싱하는 믹서부가 구비된 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법에 있어서, 에칠렌(ethylene)과 실리케이트(silicate)가 소정의 비율로 혼합된 실리케이트혼합물을 준비하는 단계와, 프로필(propyl)과 암모니움 하이드록사이드(ammoniumhydroxide)가 소정의 비율로 혼합된 하이드록사이드혼합물을 준비하는 단계와, 상기 실리케이트혼합물과 상기 하이드록사이드혼합물, 물(H₂O), 소듐알류미늄 다이옥사이드(NaAlO₂)을 일정한 비율로 상기 반응챔버에 투입시키는 단계와, 상기 반응챔버를 적어도 100℃이상으로 가열하여 믹싱된 상기 물질들을 12시간 이상 반응시키는 단계와, 상기 반응 후 상기 반응물질을 적어도 300℃이상의 온도로 12시간 이상 소성하여 미세한 크기의 세공이 형성된 다공질체의 제올라이트를 만드는 단계와, 상기 소성한 후 상기 다공질체의 세공에 수소이온을 함침시켜 소정의 온도로 건조시키는 단계를 포함하는 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법에 의해 달성된다.

또한, 상기 투입단계 이후, 상기 반응챔버에 수용된 물질들이 균일하게 혼합되도록 소정의 시간 동안 믹싱시키는 단계와, 상기 수소이온을 함침시킨 후에 증류수로 세척하여 중성의 pH를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 수소이온의 함침은 소성된 상기 다공질체의 제올라이트를 암모니움 나이트라이트(NH₄NO₃)의 용액에 일정한 시간동안 담궈 세공에 수소를 함킴시키는 수소함침 수열법을 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법을 나타낸 플로우 차트이다.

먼저, 본 제올라이트 촉매제조를 위한 기본적인 장치는 실리케이트혼합물과 하이드록사이드혼합물 등을 소정의 조건으로 반응시켜 제올라이트를 제조하기 위한혼합용 반응챔버(미도시)와, 상기 반응챔버 내에 설치되어 상기 혼합물들을 일정한 시간 동안 믹싱하기 위한 스크레바(미도시)를 가지고 있다. 이와 같은 반응챔버에 소정의 온도로 가열하기 위한 온도조절기(미도시)가 마련되어 있으며, 소성장비(미도시)와, 다수의 용기를 구비하고 있다.

본 제올라이트 촉매제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 에칠렌(ethylene)과 실리케이트(silicate)를 4:1의 비율로 혼합된 실리케이트혼합물을 준비하고(S1), 프로필(propyl)과 암모니움 하이드록사이드(ammonium hydroxide)를 4:1의 비율로 혼합된 하이드록사이드혼합물을 준비한다(S2).

이와 같은 상기 실리케이트혼합물(TEOS:Tetra ethyl ortho silicate) 22.9g과 2.18노르말(N)의 농도를 갖는 상기 하이드록사이드혼합물(TPAOH:Tetra Propyl Ammonium Hydroxide) 100ml, 물(H₂O) 53.8ml, 소듐 알류미늄 다이옥사이드(sodium aluminum dioxide)(NaAlO₂) 3.19g을 정확하게 측량하여 상기 반응챔버에 투입시키고(S3), 상기 온도조절기를 이용하여 100~200℃로 가열하여 12시간~48시간 동안 상기 스크레바로 반응시킨다(S4).

그러면, 일정한 량의 제올라이트혼합물이 생성되며, 이와 같은 제올라이트혼합물에 400~600℃의 온도분포로 12시간~24시간 동안 가열하여 고형분의 제올라이트파우더를 만든다(S5). 여기서 상기 제올라이트파우더는 망목형태로 균일한 세공을 갖는 다공질체이며, 수~수백 옹스트롬(Å)의 세공을 갖는 분자체(net) 효과를 나타내고, 양이온을 흡착하기 위한 음전하를 갖는다.

이어, 상기 제올라이트파우더를 암모니움 나이트라이트(NH₄NO₃)의 용액이 수용된 용기에 10분~1시간 정도 넣어서 수소이온을 함침시킨다. 즉, 음전하를 갖는 상기 제올라이트파우더의 세공에 상기 암모니움 나이트라이트(NH₄NO₃)의 용액으로부터 수소이온(H⁺)이 함침된다(S6). 이 때, 수소이온이 함침된 제올라이트파우더는 강산성의 산도를 갖는다.

이어, 상기 제올라이트파우더가 중성(6~8pH)의 pH를 갖도록 하기 위하여 증류수로 세척하고(S7), 100℃의 온도로 건조시킨다(S8).

상술한 바와 같이 제조된 본 제올라이트는 재생된 탄화수소 혼합물(C₅~ C₂₀)로부터 알캔(ALKANE) 30~38%, 알킨(ALKENE) 45~48%, 아로메틱 하이드로카본(AROMETIC HYDROCARBON) 15~23%와 사이클랜(CYCLANE) 10~15%를 생산한다.

본 발명은 산업용으로 재생이 어렵고 심각한 환경오염의 원인이 되고 있는 폐합성수지(polyolefin 계;고분자 알켄계 합성물)을 가솔린이나 경유 또는 중유로 재생시킴으로써 일차적으로 환경오염을 줄이고 이차적으로 산업에 필요한 에너지를 생산하는 오일회수부분에서 가솔린이나 경유 또는 중유로 재생시키는데 있어 수소화반응을 통한 효과적인 고분자 크랙킹을 위한 것으로써, 생산성과 수율을 극대화시키는 효과가 있다.

Claims

혼합용 반응챔버와, 상기 반응챔버 내에 설치되어 믹싱하는 믹서부가 구비된 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법에 있어서;

에칠렌(ethylene)과 실리케이트(silicate)가 소정의 비율로 혼합된 실리케이트혼합물을 준비하는 단계와;

프로필(propyl)과 암모니움 하이드록사이드(ammonium hydroxide)가 소정의 비율로 혼합된 하이드록사이드혼합물을 준비하는 단계와;

상기 실리케이트혼합물과 상기 하이드록사이드혼합물, 물(H₂O), 소듐알류미늄 다이옥사이드(NaAlO₂)을 일정한 비율로 상기 반응챔버에 투입시키는 단계와;

상기 반응챔버를 적어도 100℃이상으로 가열하여 믹싱된 상기 물질들을 12시간 이상 반응시키는 단계와;

상기 반응 후 상기 반응물질을 적어도 300℃이상의 온도로 12시간 이상 소성하여 미세한 크기의 세공이 형성된 다공질체의 제올라이트를 만드는 단계와;

상기 소성한 후 상기 다공질체의 세공에 수소이온을 함침시켜 소정의 온도로 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법.
제1항에 있어서;

상기 투입단계 이후, 상기 반응챔버에 수용된 물질들이 균일하게 혼합되도록 소정의 시간 동안 믹싱시키는 단계와;

상기 수소이온을 함침시킨 후에 증류수로 세척하여 중성의 pH를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법.
제1항에 있어서;

상기 수소이온의 함침은 소성된 상기 다공질체의 제올라이트를 암모니움 나이트라이트(NH₄NO₃)의 용액에 일정한 시간동안 담궈 세공에 수소를 함킴시키는 수소함침 수열법을 사용하는 것을 특징으로 하는 오일회수용 제올라이트 촉매제조방법.