KR20230093899A - Metal deposited zeolite catalyst, method for preparing the same, and method for decomposition and de-chlorination of plastics using the same - Google Patents

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KR20230093899A KR1020210182894A KR20210182894A KR20230093899A KR 20230093899 A KR20230093899 A KR 20230093899A KR 1020210182894 A KR1020210182894 A KR 1020210182894A KR 20210182894 A KR20210182894 A KR 20210182894A KR 20230093899 A KR20230093899 A KR 20230093899A
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Abstract

Disclosed in the present application are a metal-supported zeolite catalyst, a method for preparing the same, and a method for decomposition and/or dechlorination of plastics using the same. The catalyst is prepared by supporting a metal precursor on zeolite, and provides the effect of greatly improving the decomposition reactivity and/or dechlorination reactivity of plastics through supporting of metal on zeolite.

Description

금속 담지 제올라이트 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 플라스틱 분해 및 탈염소 반응 방법{METAL DEPOSITED ZEOLITE CATALYST, METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND METHOD FOR DECOMPOSITION AND DE-CHLORINATION OF PLASTICS USING THE SAME}Metal-supported zeolite catalyst, manufacturing method thereof, and plastic decomposition and dechlorination reaction method using the same

본 개시물에는 금속 담지 제올라이트 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 플라스틱 분해 및/또는 탈염소 반응 방법이 개시된다.The present disclosure discloses a metal-supported zeolite catalyst, a method for preparing the same, and a plastic decomposition and/or dechlorination reaction method using the same.

플라스틱 폐기물은 전세계적으로 큰 문제가 되고 있으며, 생산, 소각, 폐기 과정에서 다량의 이산화탄소가 발생하여 온실가스 발생의 원인이 되고 있다. 이러한 플라스틱 폐기물은 열분해 공정을 통해 더 좋은 저분자 탄화수소로 변환하여 석유대체연료, 석유화학원료 등으로 활용할 수 있다. 플라스틱의 열분해 공정으로 저분자 화합물을 생산할 수 있으나, 생산된 화합물이 주로 파라핀, 올레핀이어서 높은 점도로 인해 연속 운전이 어려우며, 플라스틱 폐기물에 포함된 염소 화합물이 반응 후 염산 등의 화합물로 배출되어 반응기의 부식을 유발하는 문제점이 있다.Plastic waste is a major problem worldwide, and a large amount of carbon dioxide is generated during production, incineration, and disposal, which causes greenhouse gas generation. These plastic wastes can be converted into better low-molecular hydrocarbons through a pyrolysis process and used as alternative fuels for petroleum or petrochemical raw materials. Low-molecular compounds can be produced through the pyrolysis process of plastics, but since the compounds produced are mainly paraffins and olefins, continuous operation is difficult due to high viscosity. There are problems that cause

이러한 문제를 해결하기 위해 플라스틱 폐기물을 적절히 잘 분해하면서도 염소 화합물을 원활하게 제거할 수 있는 반응 기술이 필요하며, 열분해 생성물의 촉매화학반응이 유용한 기술이 될 수 있다. 구체적으로, 열분해 생성물을 매우 작은 분자로 나누는 활발한 분해 반응 활성과 염소를 제거할 수 있는 탈염소 활성을 동시에 보유하는 촉매를 개발하여 열분해 생성물의 점도를 낮추고 최종 생성물에 포함된 염소 함량을 낮추는 기술 개발이 필요하다.In order to solve this problem, a reaction technology capable of smoothly removing chlorine compounds while properly decomposing plastic waste is required, and a catalytic chemical reaction of thermal decomposition products can be a useful technology. Specifically, by developing a catalyst that simultaneously possesses active decomposition activity that divides thermal decomposition products into very small molecules and dechlorination activity that can remove chlorine, technology to lower the viscosity of thermal decomposition products and lower the chlorine content contained in the final product need this

KRKR 10-2257763 10-2257763 B1B1

일 측면에서, 본 개시물은 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다.In one aspect, the present disclosure aims to provide a catalyst for degradation and/or dechlorination of plastics.

다른 측면에서, 본 개시물은 상기 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In another aspect, an object of the present disclosure is to provide a method for preparing a catalyst for the plastic decomposition and/or dechlorination reaction.

또 다른 측면에서, 본 개시물은 상기 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 이용한 플라스틱 분해 및/또는 탈염소 반응 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In another aspect, an object of the present disclosure is to provide a plastic decomposition and/or dechlorination reaction method using a catalyst for the plastic decomposition and/or dechlorination reaction.

일 측면에서, 본 개시물은 제올라이트; 및 상기 제올라이트에 담지된 금속을 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 제공한다.In one aspect, the present disclosure provides a zeolite; And it provides a catalyst for decomposition and / or dechlorination of plastics, including the metal supported on the zeolite.

예시적인 일 구현예에서, 상기 제올라이트는 HY, HCHA, HZSM-5 및 Hβ로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the zeolite may be one or more selected from the group consisting of HY, HCHA, HZSM-5, and Hβ.

예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 구리 (Cu), 철 (Fe), 니켈 (Ni), 세륨 (Ce) 및 코발트 (Co)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal may include at least one selected from the group consisting of copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), cerium (Ce), and cobalt (Co).

예시적인 일 구현예에서, 상기 금속 및 제올라이트는 1 : 99 내지 10 : 90의 중량비로 혼합된 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal and zeolite may be mixed in a weight ratio of 1:99 to 10:90.

예시적인 일 구현예에서, 상기 플라스틱은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리비닐클로라이드로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것일 수 있다.In one exemplary embodiment, the plastic may include at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, and polyvinyl chloride.

다른 측면에서, 본 개시물은 상기 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법으로, 금속 전구체 용액과 제올라이트를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 건조하는 단계; 및 상기 건조물을 소성하는 단계를 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present disclosure provides a method for preparing a catalyst for decomposition and/or dechlorination of plastics, comprising preparing a mixture by mixing a metal precursor solution and a zeolite; drying the mixture; And it provides a method for producing a catalyst for plastic decomposition and / or dechlorination reaction, comprising the step of calcining the dried product.

예시적인 일 구현예에서, 상기 건조는 혼합물을 농축시켜 수분을 제거한 다음 건조하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the drying may include concentrating the mixture to remove moisture and then drying.

예시적인 일 구현예에서, 상기 건조는 혼합물을 20 내지 50 ℃에서 감압 조건으로 농축시켜 수분을 제거한 다음 90 내지 100 ℃에서 건조하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the drying may be performed by concentrating the mixture under reduced pressure at 20 to 50 °C to remove moisture, and then drying at 90 to 100 °C.

예시적인 일 구현예에서, 상기 소성은 400 내지 600 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the firing may be performed at 400 to 600 °C.

다른 측면에서, 본 개시물은 상기 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 플라스틱에 가하고 가열하는 단계를 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응 방법을 제공한다.In another aspect, the present disclosure provides a plastic decomposition and/or dechlorination reaction method comprising adding a catalyst for the plastic decomposition and/or dechlorination reaction to the plastic and heating the plastic.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매와 플라스틱은 1 : 10 내지 1,000의 중량비로 혼합하여 가열하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the catalyst and the plastic may be mixed and heated in a weight ratio of 1:10 to 1,000.

예시적인 일 구현예에서, 상기 가열은 250 내지 500 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the heating may be performed at 250 to 500 °C.

일 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 제공하는 효과가 있다.In one aspect, the technology disclosed in this disclosure has the effect of providing a catalyst for decomposition and/or dechlorination of plastics.

다른 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 상기 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.In another aspect, the technology disclosed in the present disclosure has an effect of providing a method for preparing a catalyst for decomposition and/or dechlorination of the plastic.

또 다른 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 상기 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 이용한 플라스틱 분해 및/또는 탈염소 반응 방법을 제공하는 효과가 있다.In another aspect, the technology disclosed in the present disclosure has an effect of providing a plastic decomposition and/or dechlorination reaction method using the plastic decomposition and/or dechlorination reaction catalyst.

도 1은 일 실시예에 따른 플라스틱의 분해 및 탈염소 반응 시스템을 나타낸 것이다.1 shows a plastic decomposition and dechlorination reaction system according to an embodiment.

이하, 본 개시물을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present disclosure will be described in detail.

일 측면에서, 본 개시물은 제올라이트; 및 상기 제올라이트에 담지된 금속을 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 제공한다.In one aspect, the present disclosure provides a zeolite; And it provides a catalyst for decomposition and / or dechlorination of plastics, including the metal supported on the zeolite.

제올라이트는 실리콘과 알루미늄 원자를 기반으로 3차원 구조를 갖는 고표면적 결정성 다공성 물질이다.Zeolite is a high surface area crystalline porous material with a three-dimensional structure based on silicon and aluminum atoms.

예시적인 일 구현예에서, 상기 제올라이트는 수소로 이온 교환된 제올라이트로, 예컨대 HY, HCHA, HZSM-5 및 Hβ로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the zeolite may be one or more selected from the group consisting of HY, HCHA, HZSM-5, and Hβ as zeolite ion-exchanged with hydrogen.

예시적인 일 구현예에서, 상기 제올라이트는 HZSM-5인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the zeolite may be HZSM-5.

예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 전이금속인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal may be a transition metal.

예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 구리 (Cu), 철 (Fe), 니켈 (Ni), 세륨 (Ce) 및 코발트 (Co)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal may include at least one selected from the group consisting of copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), cerium (Ce), and cobalt (Co).

예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 철 (Fe) 및/또는 니켈 (Ni)을 포함하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal may include iron (Fe) and/or nickel (Ni).

예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 제올라이트와 각각 1 : 99 내지 10 : 90의 중량비, 3 : 97 내지 7 : 93의 중량비, 4 : 96 내지 6 : 94의 중량비 또는 5 : 95의 중량비로 혼합된 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal is mixed with the zeolite at a weight ratio of 1:99 to 10:90, 3:97 to 7:93, 4:96 to 6:94, or 5:95. may have been

본원에서 플라스틱이란 탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 염소 및/또는 기타 원소로 구성된 고분자 화합물을 의미한다.As used herein, plastic refers to a high molecular compound composed of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, chlorine and/or other elements.

예시적인 일 구현예에서, 상기 플라스틱은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리비닐클로라이드로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것일 수 있다.In one exemplary embodiment, the plastic may include at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, and polyvinyl chloride.

본 개시물에 따른 촉매는 플라스틱의 열분해 반응 활성 및 탈염소 반응 활성을 가짐으로써, 고체, 액체, 기체 상태의 플라스틱과 접촉하여 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 효율을 증진시켜 주는 효과를 제공한다. The catalyst according to the present disclosure has thermal decomposition reaction activity and dechlorination reaction activity of plastics, thereby providing an effect of enhancing decomposition and/or dechlorination efficiency of plastics in contact with solid, liquid, and gaseous plastics.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는 250 내지 500 ℃의 반응 온도에서 플라스틱과 접촉하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the catalyst may be in contact with plastic at a reaction temperature of 250 to 500 °C.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는 플라스틱의 분해 반응용인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the catalyst may be for a decomposition reaction of plastics.

예시적인 일 구현예에서, 상기 플라스틱의 분해는 열분해인 것일 수 있다.In one exemplary embodiment, the decomposition of the plastic may be thermal decomposition.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는 플라스틱의 탈염소 반응용인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the catalyst may be for dechlorination of plastics.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는, HZSM-5 제올라이트; 및 상기 제올라이트에 담지된 철 (Fe)을 포함하는 플라스틱의 탈염소 반응용 촉매인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the catalyst may include HZSM-5 zeolite; And it may be a catalyst for the dechlorination reaction of plastics containing iron (Fe) supported on the zeolite.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는, HZSM-5 제올라이트; 및 상기 제올라이트에 담지된 니켈 (Ni) 및/또는 세륨 (Ce)을 포함하는 플라스틱의 분해 반응용 촉매인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the catalyst may include HZSM-5 zeolite; And it may be a catalyst for the decomposition reaction of plastics containing nickel (Ni) and/or cerium (Ce) supported on the zeolite.

다른 측면에서, 본 개시물은 상기 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법으로, 금속 전구체 용액과 제올라이트를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 건조하는 단계; 및 상기 건조물을 소성하는 단계를 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present disclosure provides a method for preparing a catalyst for decomposition and/or dechlorination of plastics, comprising preparing a mixture by mixing a metal precursor solution and a zeolite; drying the mixture; And it provides a method for producing a catalyst for plastic decomposition and / or dechlorination reaction, comprising the step of calcining the dried product.

예시적인 일 구현예에서, 상기 금속 전구체는 금속 질산화물인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal precursor may be a metal nitroxide.

예시적인 일 구현예에서, 상기 금속 전구체 용액은 금속 전구체를 물에 용해시켜 얻은 금속 전구체 수용액인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the metal precursor solution may be a metal precursor aqueous solution obtained by dissolving a metal precursor in water.

예시적인 일 구현예에서, 상기 건조는 혼합물을 농축시켜 수분을 제거한 다음 건조하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the drying may include concentrating the mixture to remove moisture and then drying.

예시적인 일 구현예에서, 상기 건조는 혼합물을 20 내지 50 ℃에서 감압 조건으로 농축시켜 수분을 제거한 다음 90 내지 100 ℃에서 건조하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the drying may be performed by concentrating the mixture under reduced pressure at 20 to 50 °C to remove moisture, and then drying at 90 to 100 °C.

예시적인 일 구현예에서, 상기 건조는 혼합물을 10분 내지 100분 동안 감압 조건으로 농축시켜 수분을 제거한 다음 1 내지 5시간 동안 건조하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the drying may include concentrating the mixture under reduced pressure for 10 minutes to 100 minutes to remove moisture, and then drying for 1 to 5 hours.

예시적인 일 구현예에서, 상기 건조는 혼합물을 20 내지 50 ℃에서 감압 조건으로 20분 내지 60분 동안 농축시켜 수분을 제거한 다음 90 내지 100 ℃에서 2 내지 4시간 동안 건조하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the drying may be performed by concentrating the mixture at 20 to 50 °C under reduced pressure for 20 to 60 minutes to remove moisture, and then drying at 90 to 100 °C for 2 to 4 hours.

예시적인 일 구현예에서, 상기 소성은 공기 분위기 하에서 실시하는 것일 수 있다.In one exemplary embodiment, the firing may be performed under an air atmosphere.

예시적인 일 구현예에서, 상기 소성은 400 내지 600 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the firing may be performed at 400 to 600 °C.

예시적인 일 구현예에서, 상기 소성은 1 내지 10시간 동안 실시하는 것일 수 있다.In one exemplary embodiment, the firing may be performed for 1 to 10 hours.

예시적인 일 구현예에서, 상기 소성은 400 내지 600 ℃에서 4 내지 7시간 동안 실시하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the firing may be performed at 400 to 600 °C for 4 to 7 hours.

다른 측면에서, 본 개시물은 상기 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 플라스틱에 가하고 가열하는 단계를 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응 방법을 제공한다.In another aspect, the present disclosure provides a plastic decomposition and/or dechlorination reaction method comprising adding a catalyst for the plastic decomposition and/or dechlorination reaction to the plastic and heating the plastic.

예시적인 일 구현예에서, 상기 방법은 반응기 내에 플라스틱 반응물을 투입하는 단계; 및 반응기 내에 촉매를 가하여 가열하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.In one exemplary embodiment, the method includes introducing a plastic reactant into a reactor; and heating by adding a catalyst to the reactor.

예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매와 플라스틱은 1 : 10 내지 1,000의 중량비로 혼합하여 가열하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the catalyst and the plastic may be mixed and heated in a weight ratio of 1:10 to 1,000.

예시적인 일 구현예에서, 상기 가열은 250 내지 500 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the heating may be performed at 250 to 500 °C.

예시적인 일 구현예에서, 상기 가열은 30분 내지 300분 동안 실시하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the heating may be performed for 30 minutes to 300 minutes.

예시적인 일 구현예에서, 상기 가열은 250 내지 500 ℃에서 60분 내지 120분 동안 실시하는 것일 수 있다.In an exemplary embodiment, the heating may be performed at 250 to 500 °C for 60 minutes to 120 minutes.

본 개시물에 따른 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응 방법은 플라스틱을 더 작은 분자로 분해하는 열분해 공정 효율을 높이고 염소 제거 활성을 갖는 촉매를 사용함으로써, 플라스틱의 분해 반응성 및/또는 탈염소 반응성을 향상시켜 열분해 생성물의 점도를 낮춰 주고 최종 생성물에 포함된 염소 함량을 낮춰 주는 효과를 제공한다.The plastic decomposition and/or dechlorination reaction method according to the present disclosure improves the decomposition reactivity and/or dechlorination reactivity of plastics by increasing the efficiency of a thermal decomposition process that decomposes plastics into smaller molecules and using a catalyst having chlorine removal activity. It provides the effect of lowering the viscosity of the thermal decomposition product and lowering the chlorine content contained in the final product.

도 1은 일 실시예에 따른 플라스틱의 분해 및 탈염소 반응 시스템을 나타낸 것이다. 예컨대, 상기 반응 시스템은 질소 등 비활성 가스의 저장 장치 (1), 가열 장치가 연결된 반응기 (2), 플라스틱 반응물 (3), 반응 후 생성물의 냉각 및 포집을 위한 냉각기 (4), 생성물을 세척하기 위한 물 트랩 (5), 열분해 오일 생성물 (6)을 포함하는 것일 수 있다.1 shows a plastic decomposition and dechlorination reaction system according to an embodiment. For example, the reaction system includes a storage device (1) for inert gas such as nitrogen, a reactor (2) connected with a heating device, a plastic reactant (3), a cooler (4) for cooling and collecting the product after the reaction, and washing the product. It may be one comprising a water trap (5) for pyrolysis oil products (6).

이하, 실시예를 통하여 본 개시물을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 개시물을 예시하기 위한 것으로서, 본 개시물의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail through examples. These examples are only for exemplifying the present disclosure, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present disclosure is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1. 금속이 담지된 제올라이트 촉매 제조Example 1. Preparation of metal supported zeolite catalyst

습식 함침법 (wet impregnation)을 이용하여 다음과 같이 금속을 H-ZSM-5 제올라이트에 함침시켜 촉매를 제조하였다. 각각의 질산철(Ⅲ) 구수화물 (Fe(NO3)3·9H2O), 질산코발트(Ⅱ) 육수화물 (Co(NO3)2·6H2O), 질산니켈(Ⅱ) 육수화물 (Ni(NO3)2·6H2O), 질산구리(Ⅱ) 삼수화물 (Cu(NO3)2·3H2O), 질산세륨(Ⅱ) 육수화물 (Ce(NO3)3·6H2O) 금속 전구체와 증류수를 혼합하여 30분간 교반한 수용액에 H-ZSM-5 (Si/Al=11.5)를 혼합하고 3시간 동안 교반하였다. 이후, 상기 수용액을 40 ℃로 설정된 회전식 증발기 (Rotary evaporator)에서 진공 조건으로 40분간 농축시켜 수분을 모두 제거하였다. 이후, 촉매를 회수하여 3시간 동안 100 ℃에서 건조하였다. 이후, 촉매를 소성로 (Furnace)에 투입하여 300 mL/분의 공기 분위기 하에서 1 ℃/분의 속도로 550 ℃까지 승온시킨 다음, 6시간 동안 소성하여 5 중량%의 전이금속이 담지된 H-ZSM-5 촉매를 수득하였다. 하기 표 1은 촉매 제조에 사용된 금속 전구체의 종류와 금속 전구체, H-ZSM-5 담체 및 증류수의 양을 나타낸 것이다.A catalyst was prepared by impregnating metal into H-ZSM-5 zeolite as follows using a wet impregnation method. Each iron(III) nitrate nonahydrate (Fe(NO 3 ) 3 9H 2 O), cobalt(II) nitrate hexahydrate (Co(NO 3 ) 2 6H 2 O), nickel(II) nitrate hexahydrate ( Ni(NO 3 ) 2 6H 2 O), copper(II) nitrate trihydrate (Cu(NO 3 ) 2 3H 2 O), cerium(II) nitrate hexahydrate (Ce(NO 3 ) 3 6H 2 O) ) H-ZSM-5 (Si/Al = 11.5) was mixed with an aqueous solution stirred for 30 minutes by mixing the metal precursor and distilled water and stirred for 3 hours. Thereafter, the aqueous solution was concentrated for 40 minutes under vacuum conditions in a rotary evaporator set at 40 °C to remove all moisture. Thereafter, the catalyst was recovered and dried at 100 °C for 3 hours. Thereafter, the catalyst was put into a furnace, heated to 550 °C at a rate of 1 °C/min under an air atmosphere of 300 mL/min, and then calcined for 6 hours to H-ZSM loaded with 5% by weight of the transition metal. -5 catalyst was obtained. Table 1 below shows the types of metal precursors and the amounts of the metal precursors, the H-ZSM-5 carrier, and distilled water used in preparing the catalyst.

담지 금속support metal FeFe CoCo NiNi CuCu CeCe 금속 전구체metal precursor Fe(NO3)3·9H2OFe(NO 3 ) 3 9H 2 O Co(NO3)2·6H2OCo(NO 3 ) 2 6H 2 O Ni(NO3)2·6H2ONi(NO 3 ) 2 6H 2 O Cu(NO3)2·3H2OCu(NO 3 ) 2 3H 2 O Ce(NO3)3·6H2OCe(NO 3 ) 3 6H 2 O 전구체 양 (g)Precursor Amount (g) 1.90381.9038 1.30001.3000 1.30381.3038 1.0011.001 0.81550.8155 H-ZSM-5 (g)H-ZSM-5 (g) 55 55 55 55 55 증류수 (g)distilled water (g) 8080 8080 8080 8080 8080

실시예 2. 플라스틱 혼합물의 분해 및 탈염소 반응Example 2. Degradation and dechlorination of plastic mixtures

폴리에틸렌 (PE), 78 중량%, 폴리프로필렌 (PP) 20 중량% 및 폴리비닐클로라이드 (PVC) 2 중량%로 구성된 플라스틱 혼합물 10 g을 회분식 반응기에 넣고 100 mL/min의 질소 기체를 투입하였다. 촉매 0.2 g을 혼합하여 30분간 250 ℃로 가열하고 계속해서 1시간 동안 450 ℃에서 가열하였다. 촉매로는, Ce/H-ZSM-5, Fe/H-ZSM-5, Cu/H-ZSM-5, Co/H-ZSM-5 및 Ni/H-ZSM-5를 사용하였다. 반응 후 생성물은 냉각기에서 액체 생성물로 수득하여 분석하였다. 반응기에 잔류한 고체 생성물은 따로 분석하였다. 기체 생성물의 수율은 반응물의 양에서 고체와 액체 생성물의 양을 고려하여 계산하였다. 또한, 기체 생성물은 물 트랩을 통과하게 하여 적정을 통해 제거된 염소를 측정하였다. 반응 후 얻어진 기체, 액체, 고체 생성물과, 물 트랩의 적정을 통해 측정된 염소 양은 아래 표 2와 같다.10 g of a plastic mixture composed of polyethylene (PE), 78 wt %, polypropylene (PP) 20 wt %, and polyvinyl chloride (PVC) 2 wt % was placed in a batch reactor and nitrogen gas was introduced at 100 mL/min. 0.2 g of the catalyst was mixed and heated at 250° C. for 30 minutes and then at 450° C. for 1 hour. As catalysts, Ce/H-ZSM-5, Fe/H-ZSM-5, Cu/H-ZSM-5, Co/H-ZSM-5 and Ni/H-ZSM-5 were used. After the reaction, the product was obtained as a liquid product in a cooler and analyzed. The solid product remaining in the reactor was analyzed separately. The yield of gaseous products was calculated considering the amount of solid and liquid products in the amount of reactants. In addition, the gaseous product was passed through a water trap to measure the chlorine removed through titration. The gas, liquid, and solid products obtained after the reaction and the amount of chlorine measured through titration of the water trap are shown in Table 2 below.

촉매catalyst 수율 (중량%)Yield (% by weight) 염소 제거율 (%)Chlorine removal rate (%) 고체solid 액체Liquid 기체gas 무촉매non-catalytic 1.81.8 52.152.1 46.146.1 79.079.0 Ce/H-ZSM-5Ce/H-ZSM-5 1.51.5 35.635.6 62.962.9 66.766.7 Fe/H-ZSM-5Fe/H-ZSM-5 1.11.1 44.244.2 54.854.8 100.0100.0 Cu/H-ZSM-5Cu/H-ZSM-5 1.51.5 42.242.2 56.256.2 81.181.1 Co/H-ZSM-5Co/H-ZSM-5 8.78.7 52.352.3 39.139.1 88.888.8 Ni/H-ZSM-5Ni/H-ZSM-5 1.31.3 36.336.3 62.362.3 91.691.6

액체 생성물은 주로 탄소원자 C6 이상의 중유/고탄소 탄화수소이며, 기체 생성물은 주로 탄소원자 C1-C5의 나프타 영역 저탄소 탄화수소를 포함한다. 상기 표 2에 나타난 바와 같이, Fe/H-ZSM-5는 높은 저탄소 탄화수소 수율과 100.0%의 염소 제거율을 보였으며, Ni/H-ZSM-5는 Fe/H-ZSM-5에 비해 더 높은 저탄소 탄화수소 수율과 91.6%의 염소 제거율을 보였다.The liquid product is mainly heavy oil/high carbon hydrocarbons of C 6 or more, and the gaseous product mainly includes low carbon hydrocarbons in the naphtha region of C 1 -C 5 carbon atoms. As shown in Table 2, Fe/H-ZSM-5 showed a high low-carbon hydrocarbon yield and 100.0% chlorine removal rate, and Ni/H-ZSM-5 had a higher low-carbon yield than Fe/H-ZSM-5. It showed hydrocarbon yield and chlorine removal rate of 91.6%.

이상, 본 개시물의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시 태양일 뿐이며, 이에 의해 본 개시물의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 개시물의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.In the above, specific parts of the present disclosure have been described in detail, and for those skilled in the art, it is clear that these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present disclosure is not limited thereby. something to do. Accordingly, the substantial scope of the disclosure will be defined by the appended claims and their equivalents.

1: 질소 등 비활성 가스의 저장 장치
2: 가열 장치가 연결된 반응기
3: 플라스틱 반응물
4: 반응 후 생성물의 냉각 및 포집을 위한 냉각기
5: 생성물을 세척하기 위한 물 트랩
6: 열분해 오일 생성물
1: storage device for inert gas such as nitrogen
2: reactor with heating device connected
3: plastic reactant
4: Cooler for cooling and collecting products after reaction
5: water trap for washing product
6: pyrolysis oil product

Claims (12)

제올라이트; 및
상기 제올라이트에 담지된 금속을 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매.
zeolite; and
A catalyst for decomposition and/or dechlorination of plastics, comprising a metal supported on the zeolite.
제 1항에 있어서,
상기 제올라이트는 HY, HCHA, HZSM-5 및 Hβ로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매.
According to claim 1,
The zeolite is at least one selected from the group consisting of HY, HCHA, HZSM-5 and Hβ, a catalyst for decomposition and / or dechlorination of plastics.
제 1항에 있어서,
상기 금속은 구리 (Cu), 철 (Fe), 니켈 (Ni), 세륨 (Ce) 및 코발트 (Co)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매.
According to claim 1,
The metal includes at least one selected from the group consisting of copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), cerium (Ce) and cobalt (Co), decomposition and / or dechlorination reaction of plastics catalyst for use.
제 1항에 있어서,
상기 금속 및 제올라이트는 1 : 99 내지 10 : 90의 중량비로 혼합된 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매.
According to claim 1,
The metal and the zeolite are mixed in a weight ratio of 1: 99 to 10: 90, a catalyst for decomposition and / or dechlorination of plastics.
제 1항에 있어서,
상기 플라스틱은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리비닐클로라이드로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매.
According to claim 1,
The plastic comprises at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene and polyvinyl chloride, a catalyst for decomposition and / or dechlorination of plastics.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법으로,
금속 전구체 용액과 제올라이트를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물을 건조하는 단계; 및
상기 건조물을 소성하는 단계를 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법.
A method for preparing a catalyst for plastic decomposition and/or dechlorination according to any one of claims 1 to 5,
Preparing a mixture by mixing a metal precursor solution and zeolite;
drying the mixture; and
A method for producing a catalyst for plastic decomposition and / or dechlorination reaction, comprising the step of calcining the dried product.
제 6항에 있어서,
상기 건조는 혼합물을 농축시켜 수분을 제거한 다음 건조하는 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법.
According to claim 6,
The drying is a method for preparing a catalyst for decomposition and / or dechlorination of plastics, in which the mixture is concentrated to remove moisture and then dried.
제 7항에 있어서,
상기 건조는 혼합물을 20 내지 50 ℃에서 감압 조건으로 농축시켜 수분을 제거한 다음 90 내지 100 ℃에서 건조하는 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법.
According to claim 7,
The drying is a method for producing a catalyst for decomposition and / or dechlorination of plastics, in which the mixture is concentrated under reduced pressure at 20 to 50 ° C. to remove moisture and then dried at 90 to 100 ° C.
제 6항에 있어서,
상기 소성은 400 내지 600 ℃에서 실시하는 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매의 제조방법.
According to claim 6,
The calcination is carried out at 400 to 600 ° C., a method for producing a catalyst for decomposition and / or dechlorination of plastics.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응용 촉매를 플라스틱에 가하고 가열하는 단계를 포함하는, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응 방법.
A plastic decomposition and/or dechlorination reaction method comprising the step of adding the plastic decomposition and/or dechlorination reaction catalyst according to any one of claims 1 to 5 to the plastic and heating the plastic.
제 10항에 있어서,
상기 촉매와 플라스틱은 1 : 10 내지 1,000의 중량비로 혼합하여 가열하는 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응 방법.
According to claim 10,
The catalyst and the plastic are mixed at a weight ratio of 1: 10 to 1,000 and heated, decomposition and / or dechlorination reaction method of plastic.
제 10항에 있어서,
상기 가열은 250 내지 500 ℃에서 실시하는 것인, 플라스틱의 분해 및/또는 탈염소 반응 방법.
According to claim 10,
The heating is carried out at 250 to 500 ° C., plastic decomposition and / or dechlorination reaction method.
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