KR20230021822A - 일산화탄소(Carbon Monoxide) 가스 정제용 흡착제 조성물 및 상기 흡착제 조성물을 이용한 일산화탄소 정제방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일산화탄소(Carbon Monoxide) 내 금속 카르보닐 (Metal Carbonyl)의 제거 시 이용되는 흡착제 조성물 및 상기 흡착제 조성물을 이용한 일산화탄소 정제방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 일산화탄소(Carbon Monoxide) 내 금속 카르보닐 (Metal Carbonyl)의 제거 시 이용되는 흡착제 조성물 및 상기 흡착제 조성물을 이용한 일산화탄소 정제방법에 관한 것이다.
일산화탄소는 반도체 공정의 건식 에칭에 사용된다. 구체적으로, 일산화탄소는 반도체 에칭 공정에서 산소의 농도 조절 및 분위기 조성에 매우 중요한 역할을 하는 재료이다. 특히 V-NAND 공정에 사용량이 증가하고 있다.
일반적으로 일산화탄소는 탄화수소로부터 제조되며, 이러한 일산화탄소 제조공정에서는 탄화수소 원료에 의한 H2가 불순물로 생성되어 존재하며, 또한, 생성된 일산화탄소는 가스운반과정에서 운반 용기의 재료인 니켈 또는 철 등과 반응해 불순물인 금속 카르보닐 화합물을 생성하기도 한다.
상기와 같이 생성된 H2 또는 금속 카르보닐 화합물은 일산화탄소 불순물로 작용하여 반도체 에칭 공정 중 막질 표면에 금속 불순물을 형성하는 원인이 될 수 있으며, 나아가 반도체 수율에 영향을 줄 수 있는 결과를 초래하기에 반도체 에칭 공정에 있어서 일산화탄소의 순도는 매우 중요한 부분이라 할 수 있다.
이에 반도체 산업 등에서 확실하게 사용될 수 있는 우수한 순도를 갖는 일산화탄소의 정제방법에 관한 기술 개발이 절실히 요구되고 있다.
상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 일산화탄소 내 불순물, 특히 금속 카르보닐을 용이하게 제거할 수 있는 흡착제 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 일산화탄소를 고순도로 정제하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 담체의 표면 또는 내부에 1A족 또는 2A족 금속 양이온으로 치환된 흡착제를 포함하는 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 담체는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 제올라이트 및 활성탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 1A족 또는 2A족 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 흡착제는 비표면적이 100m2/g 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 1A족 또는 2A족 금속은 상기 담체에 대하여 0.01 질량% 내지 20 질량% 이하로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 일산화탄소에 존재하는 금속 카르보닐 화합물의 불순물을 제거하는 일산화탄소의 정제방법을 제공하며, 상기 정제방법은
(a) 흡착제의 수분을 제거하는 흡착제 전처리 단계;
(b) 담체의 표면 또는 내부가 1A족 또는 2A족 금속 양이온으로 치환된 흡착제를 포함하는 흡착제 조성물을 충진시킨 흡착 칼럼의 전처리 단계;
(c) 상기 (b) 단계 후의 흡착 칼럼의 압력이 일정한 압력에 도달할 때까지 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스를 공급하여 채우는 흡착 칼럼으로의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 충진단계; 및
(d) 상기 (c) 단계에서 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스가 일정한 압력으로 공급되어 채워진 흡착 칼럼에 일정한 속도로 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스를 공급하여 상기 일산화탄소 가스에 포함된 불순물인 금속 카르보닐을 흡착제로 흡착 제거하고 순수한 일산화탄소를 회수하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 불순물인 금속 카르보닐 화합물은 Ni(CO)4 및/또는 Fe(CO)5일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 (a) 단계의 흡착제 전처리는 300 내지 500℃에서 약 3시간 이상, 바람직하게는 4시간 내지 10시간으로 열처리하여 이루어진다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 (b) 단계의 흡착 칼럼의 전처리 단계는 흡착 칼럼을 200 내지 350℃에서 약 3시간 내지 6시간으로 열처리하면서 불활성 기체를 흘려보낸 후, 진공펌프를 이용하여 칼럼 내부를 진공상태가 되도록 하는 단계이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 (c) 단계의 흡착 칼럼으로의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 충진단계는 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스를 흡착 칼럼의 내부 압력이 약 1 내지 5bar 압력에 도달되도록 충진하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, (d) 단계의 상기 흡착제 1g에 대한 상기 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소의 공급 유량은 0.1cc/min 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 (d) 단계의 흡착 칼럼의 온도는 -10℃ 내지 50℃로 조절될 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속 카르보닐의 불순물을 함유하는 일산화탄소로부터 상기 불순물을 효율적으로 제거하여 일산화탄소를 고순도로 정제하는 효과적인 흡착제 조성물 및 이를 이용한 일산화탄소의 정제방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일산화탄소의 정제방법에 관한 공정 모식도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
본 발명은, 담체의 표면 또는 내부에 1A족 또는 2A족 금속 양이온으로 치환된 흡착제를 포함하는 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물을 이용하여 일산화탄소에 포함된 금속 카르보닐 등의 불순물을 제거하여 일산화탄소를 고순도로 정제하는 흡착제 조성물 및 이를 이용한 일산화탄소의 정제방법에 관한 것이다.
본 발명의 흡착제 조성물에 관한 일 실시예에 의하면, 상기 불순물인 금속 카르보닐 화합물은 Ni(CO)4 및/또는 Fe(CO)5일 수 있다.
본 발명의 흡착제 조성물에 관한 다른 일 실시예에 의하면 상기 담체는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 제올라이트 및 활성탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 담체 중 바람직하게는 실리카, 알루미나, 제올라이트일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 제올라이트이다.
상기 제올라이트 중에서는 구조코드 MFI의 제올라이트일 수 있으며,
상기 구조코드 MFI에 해당하는 제올라이트는 *ZSM-5, [As-Si-O]-MFI, [Fe-Si-O]-MFI, [Ga-Si-O]-MFI, AMS1B, AZ-1, Bor-C, Boralite C, Encilite, FZ-1, LZ-105, Monoclinic H-ZSM-5, Mutinaite, NU-4, NU-5, Silicalite TS-1, TSZ, TSZ- III, TZ-01, USC-4, USI-108, ZBH, ZKQ-1B, ZMQ-TB, organic-free ZSM-5 등이 있다(*는 3종류의 구조의 유사한 다형의 혼정인 것을 의미함).
바람직한 구조코드 MFI의 제올라이트로는 ZSM-5, 베타, 또는 ZSM-22일 수 있다.
상기 제올라이트의 실리카/알루미나비(몰/몰비)는 5~10000이 바람직하고, 10~2000이 보다 바람직하고, 15~100이 특히 바람직하다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기 1A족 또는 2A족 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이고, 더욱 바람직하게는 바륨(Ba)이다.
상기 1A족 또는 2A족 금속은 상기 담체에 대하여 0.01 질량% 내지 20 질량% 이하로 포함되며, 바람직하게는 0.1 질량% 내지 10 질량% 이하로 포함된다.
상기 흡착제의 제조는 상기 1A족 또는 2A족의 치환하고자 하는 금속이 함유된 원료 화합물과 담체를 혼합 및 교반한 후 가열 처리하여 제올라이트 표면에 균일한 치환반응이 일어나도록 한다. 이때, 상기 가열처리는 40 내지 100℃의 범위에서 5 내지 24시간 수행하는 것이 바람직하며, 60 내지 80℃의 범위에서 10 내지 15시간 수행하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 치환반응의 열처리 후, 생성된 흡착제는 다시 100 내지 150℃의 범위에서 24시간 이상 건조하여 흡착제 제조과정 중 흡착제에 존재하는 수분을 제거한다.
상기 수분이 제거된 흡착제는 공기 중 노출시 수분을 흡착하므로 일산화탄소의 금속 카르보닐의 불순물 제거방법의 공정에서는 재가열하여 수분을 완전히 제거 후 사용한다.
상기 흡착제의 제조 시, 금속이 함유된 원료 화합물의 사용량은 상기에 기재된 바와 같은 1A족 또는 2A족 금속은 상기 담체에 대하여 0.01 질량% 내지 20 질량% 이하로 포함될 수 있는 양이다.
상기 1A족 또는 2A족의 치환하고자 하는 금속이 함유된 원료 화합물로는 상기 금속이 리튬(Li)인 경우, 질산리튬(LiNO3), 염화리튬(LiCl), 황산리튬(Li2SO4), 또는 아세트산 리튬(LiOCOCH3) 등이며, 상기 금속이 나트륨(Na)인 경우는 염화나트륨(NaCl), 황산나트륨(Na2SO4), 질산나트륨(NaNO3), 또는 아세트산 나트륨(NaOCOCH3) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 금속이 칼륨(K)인 경우는 질산칼륨(KNO3), 염화칼륨(KCl), 황산칼륨(K2SO4), 또는 아세트산칼륨(KOCOCH3) 등을 사용하며, 상기 금속이 칼슘(Ca)인 경우는 염화칼슘(CaCl2), 또는 질산칼슘(Ca(NO3)2) 등이 사용되며, 상기 금속이 바륨(Ba)인 경우는 염화바륨(BaCl2), 질산바륨(Ba(NO3)2), 또는 아세트산바륨(Ba(OCOCH3)2)등을 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 상기와 같이 제조된 흡착제는 비표면적이 100m2/g 이상일 수 있다. 바람직하게는 200m2/g 이상일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 300m2/g 이상일 수 있다. 상기 범위의 비표면적에서 효과적인 금속 카르보닐 화합물의 흡착 제거가 효과적으로 일어날 수 있다.
본 발명의 상기 흡착제 조성물을 이용한 일산화탄소의 정제방법은
(a) 흡착제의 수분을 제거하는 흡착제 전처리 단계;
(b) 담체의 표면 또는 내부가 1A족 또는 2A족 금속 양이온으로 치환된 흡착제를 포함하는 흡착제 조성물을 충진시킨 흡착 칼럼의 전처리 단계;
(c) 상기 (b) 단계 후의 흡착 칼럼의 압력이 일정한 압력에 도달할 때까지 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스를 공급하여 채우는 흡착 칼럼의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 충진단계; 및
(d) 상기 (c) 단계에서 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스가 일정한 압력으로 공급되어 채워진 흡착 칼럼에 일정한 속도로 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스를 공급하여 상기 일산화탄소 가스에 포함된 불순물인 금속 카르보닐을 흡착제로 흡착 제거하고 순수한 일산화탄소를 회수하는 단계;를 포함한다.
구체적으로 상기 (a) 단계의 흡착제 전처리 단계는 제조된 흡착제에 남아있는 수분을 흡착제의 사용 전에 완전히 제거하는 단계로서, 300 내지 500℃에서 약 3시간 이상, 바람직하게는 4시간 내지 10시간으로 열처리한다. 상기의 열처리 온도 및 시간의 범위에서 흡착제에 존재하는 수분이 완전히 제거되어 일산화탄소의 불순물인 금속 카르보닐 화합물의 흡착력이 극대화되도록 하기 위한 것이다.
특히, 상기 가열처리 온도가 300℃ 미만이면 제올라이트에 존재하는 수분이 완전히 제거되지 못하여 불순물인 금속 카르보닐의 흡착 효율이 낮아지며, 상기 가열처리 온도가 500℃ 이상인 조건에서 장시간 가열처리 하면 흡착제의 담체 기공, 흡착제의 결정구조 등이 변화 또는 파괴될 수 있고, 이로 인하여 흡착제의 흡착 능력이 낮아지고, 불순물이 포화 흡착되는 시간이 늦어지는 문제가 발생될 수 있다.
상기 불순물인 금속 카르보닐 화합물은 Ni(CO)4 및/또는 Fe(CO)5일 수 있다.
다음으로 상기 (b) 흡착 칼럼의 전처리 단계는 상기 (a) 단계에서 수분이 완전히 제거된 흡착제를 컬럼에 충진한 후, 불활성 기체를 이용하여 칼럼 내부의 공기를 제거하기 위한 것이다. 상기 공기는 일산화탄소와 반응하여 이산화탄소 등과 같은 새로운 불순물을 생성할 수 있어 제거가 필수적이다.
상기 (b) 흡착 칼럼의 전처리 단계에서는, 흡착 칼럼을 200 내지 350℃에서 약 3시간 내지 6시간으로 열처리하면서 불활성 기체를 흘려보낸 후, 진공펌프를 이용하여 칼럼 내부를 진공상태가 되도록 하는 단계이다.
상기 불활성 기체는 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등이다.
상기 (c) 단계의 흡착 칼럼의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 충진단계는 상기 (b) 단계에서 진공펌프를 이용하여 공기, 불활성 기체 등의 불순물이 완전히 제거되어 진공상태로 된 흡착 칼럼을 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스로 충진하는 단계이다. 상기 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스의 충진은 흡착 칼럼의 내부 압력이 일정한 압력에 도달하는 양으로 충진되며, 상기 일정한 압력은 약 1 내지 5bar이다.
이러한 (c) 단계의 일정한 압력의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 충진은 이후 (d) 단계 시작에서 공기 등의 외부 불순물의 유입을 차단하고, 일정 유량의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 공급을 일정하게 하기 위한 것이다.
마지막으로 상기 (d) 단계는 흡착제가 충진된 흡착 칼럼에 일정한 유량의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스를 공급하여 일산화탄소의 불순물인 금속 카르보닐 화합물을 제거하고, 순수한 일산화탄소를 회수하는 단계이다.
상기 (d) 단계의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스의 공급하는 일정한 유량은 흡착제 1g에 대하여 0.1cc/min 이상이다. 상기 가스의 공급 유량이 흡착제 1g 당 0.1cc/min 미만이면 상기 공급되는 가스와 흡착제의 접촉 시간이 느려 흡착 효과가 낮아지는 문제가 있다.
또한, 상기 (d) 단계 중의 흡착 칼럼의 온도는 -50℃ 내지 100℃, 바람직하게는 -15℃ 내지 50℃로 조절되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 (d) 단계 중의 상기 흡착 칼럼의 압력은 0.5bar 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1bar 이상이다. 그러나 100bar 이상이 되면 설비 측면에서 공정 경제상 이익이 낮아질 수 있다. 상기 흡착 칼럼의 압력이 0.5bar 보다 낮으면 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 내의 불순물이 흡착제의 표면과 충분한 접촉이 일어나지 않아 흡착 효과가 낮아진다.
상기와 같은 (a) 내지 (d) 단계를 포함하는 본 발명의 일산화탄소의 정제방법을 통하여 일산화탄소에 존재하는 금속 카르보닐 화합물을 효과적으로 제거할 수 있다.
필요에 따라, 일산화탄소에 금속 카르보닐 화합물의 불순물이 많은 경우는 상기 (a) 내지 (d) 단계 이후 정제된 일산화탄소를 다시 (d) 단계로 반복 수행할 수 있으며, 이로써 불순물의 함량을 더욱 낮출 수 있다.
이하에서는 바람직한 실시예 등을 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<제조예: 바륨(Ba) 담지 펠릿 형상 제올라이트 흡착제의 조제>
Na-ZSM-5(SiO2/Al2O3=21) 200g에 증류수 800g, BaCl2 6g (Ba 환산 1.5%)을 첨가하여 80℃에서 6시간 혼합하였다. 그 후, 100℃에서 24시간 건조시킨 후, Ba 담지 ZSM-5 (Ba-ZSM-5)를 얻었다.
상기 얻어진 Ba-ZSM-5의 비표면적은 BET법으로 측정결과 322m2/g이었다.
<실시예 1>
400℃에서 6시간 가열하여 전처리된 흡착제 110g을 반응기(흡착 칼럼)에 설치하고, 300℃의 온도에서 헬륨 가스를 사용하여 3시간 반응기 내의 공기를 치환 후, 진공펌프를 사용하여 반응기 내의 가스를 완전제거한다. 이후, 불순물이 포함된 CO 가스를 상기 흡착 칼럼의 반응기에 3bar까지 채운 후 50cc/min으로 반응기에 유통시켰다. 하기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이 각각의 촉매별 CO 정제율을 가스 크로마토그래피, Agilent 8890（Electron Capture Detector) 로 분석하여, 그 결과를 하기 표 1 및 2에 나타내었다. 정제율은 실험 전후의 가스를 분석하여 (정제 전 농도 - 정제 후 농도)/정제 전 농도 * 100 (%)로 나타내었다.
상기 실시예 1은 본 발명의 흡착제 조성물을 이용한 일산화탄소 정제방법의 상기 (a) 내지 (d) 단계의 1회의 정제방법에 관한 것이며, 상기 1회의 정제방법에 의한 결과는 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
하기 표 1은 니켈 카보닐([Ni(CO)4]) 불순물에 대한 각 흡착제의 성능을 표시한 것이다.
| 촉매 | 설정 온도 (℃) | 유량 (cc/min) | 정제율 (%) |
접촉 (체류) 시간 (min) |
| Ba-ZSM-5 | 25 | 50 | 59.74 | 3.5 |
| 야자계 활성탄 | 25 | 50 | -1.44 | 3.5 |
| Li-X zeolite | 25 | 50 | 10.42 | 3.5 |
| Molecular sieves, 13X | 25 | 50 | 16.94 | 3.5 |
| Molecular sieves, 4Å | 25 | 50 | 18.82 | 3.5 |
<[Ni(CO)4]에 대한 각 흡착제의 효과 비교 >
상기 표 1에서와 같이 상기 Ni(CO)4는 통상적으로 상기 종래의 흡착제에 의한 흡착에 의한 정제율에서 보는 바와 같이 제거가 어려운 불순물이나, 본 발명의 흡착제 및 이를 이용한 일산화탄소의 정제방법의 (a) 내지 (d) 단계에 의한 1회의 정제로 약 60% 이상의 흡착 제거가 가능하다. 또한, 필요한 경우에는 상기 1회의 본 발명의 흡착제 조성물을 이용한 일산화탄소 정제방법의 상기 (a) 내지 (d) 단계 이후에 (d) 단계를 반복하여 불순물인 Ni(CO)4의 농도를 더욱 낮출 수 있다. 필요에 따라 수회의 (d) 단계의 반복으로 Ni(CO)4의 농도를 거의 제로에 달하는 정도로 제거할 수 있다.
하기 표 2는 철 카보닐의 불순물에 대한 각 흡착제의 성능을 표시한 것이다.
| 촉매 | 설정 온도 (℃) |
유량 (cc/min) |
정제율 (%) |
접촉 (체류) 시간 (min) |
| Ba-ZSM-5 | 25 | 50 | 100 | 3.5 |
| 야자계 활성탄 | 25 | 50 | 41.3 | 3.5 |
<[Fe(CO)5]에 대한 각 흡착제의 효과 비교 >
상기 표 2에서와 같이 상기 Fe(CO)5는 통상적으로 상기 종래의 흡착제에 의한 흡착에 의한 정제가 Ni(CO)4보다는 용이한 불순물이다. 그러나 Fe(CO)5의 불순물 경우도 종래의 흡착제인 야자계 흡착제에 의한 정제율이 41.3%인 반면, 본 발명의 흡착제 및 이를 이용한 일산화탄소의 정제방법의 (a) 내지 (d) 단계에 의한 1회의 정제로 100% 이상의 흡착 제거가 가능하다.
상기 표 1 및 2에서 보는 바와 같이 본 발명의 흡착제 조성물 및 이를 이용한 일산화탄소 정제방법에 의하여 일산화탄소 가스 중의 금속 카보닐 불순물인 Ni(CO)4 및/또는 Fe(CO)5의 정제를 효과적으로 수행할 수 있다.
이러한 본 발명의 일산화탄소(Carbon Monoxide) 가스 정제용 흡착제 조성물 및 상기 흡착제 조성물을 이용한 일산화탄소 정제방법으로 정제된 고순도의 일산화탄소는 반도체 제조 등에 사용됨으로써 산업상 이용 가능성이 우수하다.
10 : 일산화탄소 가스 저장탱크
20 : 진공펌프
30 : GC-ECD 분석장치
40 : 스크러버
50 : 유량계
60 : 조절밸브
70 : (정제용) 흡착 칼럼
20 : 진공펌프
30 : GC-ECD 분석장치
40 : 스크러버
50 : 유량계
60 : 조절밸브
70 : (정제용) 흡착 칼럼
Claims (13)
- 담체의 표면 또는 내부에 1A족 또는 2A족 금속 양이온으로 치환된 흡착제를 포함하여 일산화탄소 내의 금속 카르보닐의 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하는, 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물
- 제1항에 있어서,
상기 금속 카르보닐은 Ni(CO)4 및/또는 Fe(CO)5인 것을 특징으로 하는, 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물 - 제1항에 있어서,
상기 1A족 또는 2A족 금속 양이온은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca) 및 바륨(Ba)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물 - 제1항에 있어서,
상기 담체는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 제올라이트 및 활성탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물 - 제3항에 있어서,
상기 담체는 제올라이트이고, 상기 제올라이트의 실리카/알루미나비(몰/몰비)는 5~10,000인 것을 특징으로 하는, 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물 - 제1항에 있어서,
상기 1A족 또는 2A족 금속은 상기 담체에 대하여 0.01 질량% 내지 20 질량% 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는, 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물 - 제1항에 있어서,
상기 흡착제는 비표면적이 100m2/g 이상인 것을 특징으로 하는, 일산화탄소 정제용 흡착제 조성물 - 제1 항 내지 제7항 중 어느 한 항의 흡착제 조성물을 이용한 일산화탄소의 정제방법으로서
(a) 흡착제의 수분을 제거하는 흡착제 전처리 단계;
(b) 담체의 표면 또는 내부가 1A족 또는 2A족 금속 양이온으로 치환된 흡착제를 포함하는 흡착제 조성물을 충진시킨 흡착 칼럼의 전처리 단계;
(c) 상기 (b) 단계 후의 흡착 칼럼의 압력이 일정한 압력에 도달할 때까지 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스를 공급하여 채우는 흡착 칼럼의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 충진단계; 및
(d) 상기 (c) 단계에서 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스가 일정한 압력으로 공급되어 채워진 흡착 칼럼에 일정한 속도로 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스를 공급하여 상기 일산화탄소 가스에 포함된 불순물인 금속 카르보닐을 흡착제로 흡착 제거하고 순수한 일산화탄소를 회수하는 단계;를 포함하며, 상기의 순서로 진행되는 것을 특징으로 하는, 일산화탄소의 정제방법 - 제8항에 있어서,
상기 금속 카르보닐은 Ni(CO)4 및/또는 Fe(CO)5인 것을 특징으로 하는, 일산화탄소의 정제방법 - 제8항에 있어서
상기 (a) 단계의 흡착제 전처리 단계는 300 내지 500℃에서 약 3시간 이상 진행되며,
상기 (b) 단계의 흡착 칼럼의 전처리 단계는 흡착 칼럼을 200 내지 350℃에서 약 3시간 내지 6시간으로 불활성 기체의 흐름과 함께 열처리 한후, 진공펌프를 이용하여 칼럼 내부를 진공상태가 되도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는, 일산화탄소의 정제방법 - 제8항에 있어서,
상기 (c) 단계의 흡착 칼럼의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스 충진은 흡착 칼럼의 내부 압력이 1 내지 5bar에 이르도록 진행되는 것을 특징으로 하는, 일산화탄소의 정제방법 - 제8항에 있어서,
상기 (d) 단계의 금속 카르보닐을 함유하는 일산화탄소 가스의 공급 유량은 흡착제 1g에 대하여 0.1cc/min 이상이며, (d) 단계의 흡착 칼럼의 온도는 -50℃ 내지 100℃이고, (d) 단계 중의 상기 흡착 칼럼의 압력은 0.5bar이상인 것을 특징으로 하는, 일산화탄소의 정제방법 - 제8항에 있어서,
상기 (a) 내지 (d) 단계의 1회 정제 후 다시 (d) 단계를 반복적으로 실시하는 것을 특징으로 하는, 일산화탄소의 정제방법
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Removal of Trace Iron and Nickel Carbonyls by Adsorption, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 30, No. 3,1991 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102612965B1 (ko) | 2023-12-12 |
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