KR20230099259A - 바이오 오일 내 고분자 성분의 수소화 분해 반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 바이오 오일의 고도화 방법 - Google Patents

바이오 오일 내 고분자 성분의 수소화 분해 반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 바이오 오일의 고도화 방법 Download PDF

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Abstract

본원에는 바이오 오일 내 고분자 성분의 수소화 분해 반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 바이오 오일의 고도화 방법이 개시된다. 상기 촉매는 제올라이트 담체; 및 상기 담체에 담지된 니켈 (Ni), 루테늄 (Ru) 및 세륨 (Ce)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 금속을 포함한다. 상기 촉매는 바이오 오일 내 함유된 고분자 화합물의 수소화 분해 반응을 촉진시킬 뿐만 아니라 분해된 생성물의 중합 반응을 억제하여 바이오 오일의 수소화 분해 반응을 더욱 효과적으로 증진시켜 준다.

Description

바이오 오일 내 고분자 성분의 수소화 분해 반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 바이오 오일의 고도화 방법{HYDROCRACKING CATALYST FOR HEAVY FRACTION OF BIO-OIL, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND METHOD FOR BIO-OIL UPGRADING USING THE SAME}
본 개시물에는 바이오 오일 내 고분자 성분의 수소화 분해 반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 바이오 오일의 고도화 방법이 개시된다.
촉매를 활용한 바이오 오일의 고도화 기술을 통해 바이오매스로부터 석유 화학 기반 연료나 석유 화학 제품을 생산할 수 있기 때문에 바이오 오일의 전환 기술은 기존 화석 연료 수요를 대체할 수 있는 친환경 기술로 각광을 받고 있다.
유동성이 있는 바이오 오일은 주로 고체상의 바이오매스를 열분해하여 얻을 수 있는데, 바이오매스 내 다량의 C-O, C-C 결합을 열로 끊어줌으로써 유기산, 페놀, 구아이아콜, 시린골 기반 모노머 등과 같은 분자량이 낮은 유기 화합물들이 바이오 오일 내 주성분으로 존재하게 된다. 하지만 이와 반대로 열분해 과정에서 생성되는 불안정하고 반응성 높은 작용기들로 인해 새로운 C-C 결합이 형성되는데, 이는 분자량이 높은 고분자 물질의 합성으로 이어지게 된다. 이러한 이유로 바이오 오일은 다양한 분자량을 가진 혼합물 상태로 이루어져 있다.
이러한 혼합물을 직접적으로 고도화하기 보다는 분자량이 높은 화합물들을 선택적으로 분해하는 공정을 거친 뒤 분자량이 낮아진 유기 화합물들을 이용한 고도화 공정을 통해 연료나 석유 화학 제품으로 전환하는 공정이 수율적인 측면에서 효율이 더 높을 것으로 예상된다. 이를 위하여 바이오 오일 내 고분자 화합물에 대한 분해 반응성은 높으면서 분해된 생성물들의 중합 반응은 억제할 수 있는 효과적인 수소화 분해 반응용 촉매 개발이 필요하다.
KR 10-1307226 B1
일 측면에서, 본 개시물은 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 개시물은 상기 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 다른 측면에서, 본 개시물은 상기 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 이용한 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 개시물은 제올라이트 담체; 및 상기 담체에 담지된 니켈 (Ni), 루테늄 (Ru) 및 세륨 (Ce)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 금속을 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제올라이트 담체는 HY, HZSM-5 및 Hβ로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제올라이트 담체는 HZSM-5인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 니켈 (Ni), 루테늄 (Ru) 및 세륨 (Ce)을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 담지된 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는, 세륨 산화물이 담지된 제올라이트 담체에 니켈 산화물 및/또는 루테늄 산화물이 담지된 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오 오일은 바이오 오일의 비수용성 분획물인 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 개시물은 상기 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매의 제조방법의 제조방법으로, 금속 전구체 용액과 제올라이트 담체를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 건조 및 열처리하는 단계를 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매의 제조방법을 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시물은 상기 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 바이오 오일에 가하고 수소화 분해 반응을 실시하는 단계를 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 방법은, 반응기 내에 바이오 오일, 메탄올 및 수소 기체를 투입하는 단계; 및 반응기 내에 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 가하고 수소화 분해 반응을 실시하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오 오일 및 메탄올은 1 : 9 내지 10 : 0의 중량비로 혼합하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수소화 분해 반응은 2 내지 50 atm의 수소 압력 하에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수소화 분해 반응은 200 내지 300 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
일 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 제공하는 효과가 있다.
다른 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 상기 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또 다른 측면에서, 본 개시물에 개시된 기술은 상기 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 이용한 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 일 실험예에 따른 촉매 종류에 따른 바이오 오일의 수소화 분해 반응 생성물의 분석 결과를 나타낸 것이다. 그래프는 메탄올에 녹은 생성물의 분자량 분포를 나타낸다.
도 2는 일 실험예에 따른 바이오 오일 전성분을 반응물로 이용하여 수소화 분해 반응을 실시한 것과 바이오 오일 내 고분자 성분, 즉 바이오 오일의 비수용성 분획물을 반응물로 이용하여 수소화 분해 반응을 실시한 것의 반응 생성물 비교 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 개시물을 상세히 설명한다.
일 측면에서, 본 개시물은 제올라이트 담체; 및 상기 담체에 담지된 니켈 (Ni), 루테늄 (Ru) 및 세륨 (Ce)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 금속을 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 제공한다.
제올라이트는 실리콘과 알루미늄 원자를 기반으로 3차원 구조를 갖는 고표면적 결정성 다공성 물질이다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제올라이트 담체는 수소로 이온 교환된 제올라이트로, 예컨대 HY, HZSM-5 및 Hβ로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 제올라이트 담체는 HZSM-5인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 산화물 형태로 담지된 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 니켈 (Ni), 루테늄 (Ru) 및 세륨 (Ce)을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 담지된 것일 수 있다. 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상 또는 25 중량% 이상이면서 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하 또는 5 중량% 이하로 담지된 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%의 니켈 (Ni)을 포함하는 것일 수 있다. 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 3 중량% 이상, 5 중량% 이상 또는 7 중량% 이상이면서 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 4 중량% 이하 또는 2 중량% 이하의 니켈을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 중량% 이하의 루테늄 (Ru)을 포함하는 것일 수 있다. 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 0.01 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상 또는 0.5 중량% 이상이면서 1 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.6 중량% 이하, 0.4 중량% 이하 또는 0.2 중량% 이하의 루테늄을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 4 내지 12 중량%의 세륨 (Ce)을 포함하는 것일 수 있다. 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 4 중량% 이상, 6 중량% 이상, 8 중량% 이상 또는 10 중량% 이상이면서 12 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하 또는 6 중량% 이하의 세륨을 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는, 세륨 산화물이 담지된 제올라이트 담체에 니켈 산화물 및/또는 루테늄 산화물이 담지된 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는, 세륨 산화물이 담지된 제올라이트 담체에 니켈 산화물 및 루테늄 산화물이 담지된 것일 수 있다. 상기 촉매는 세리아로 변형된 제올라이트 담체에 니켈 산화물 및 루테늄 산화물이 담지되어 바이오 오일 내 고분자 화합물의 수소화 분해 반응을 더욱 효과적으로 증진시켜 주는 효과가 있다.
수소화 분해 (Hydrocracking) 반응은 수소를 첨가하여 고분자 화합물을 저분자 화합물로 분해하는 반응으로, 예컨대, 바이오매스의 열분해 반응 생성물인 바이오 오일을 반응물로 사용하여 점도가 감소된 액체 생성물을 생성하는 반응을 의미하는 것일 수 있다. 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 수소화 분해 반응은 방향족, 올레핀 등의 불포화 구조를 수소화, 포화시키는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수소화 분해는 바이오 오일을 수소 분위기 하에서 고온 및 고압 조건에서 분해하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오 오일은 바이오매스 원료를 열분해 (pyrolysis), 수열분해 (hydrothermal liquefaction), 용매열분해 (solvothermal liquefaction) 등의 방법으로 열분해하여 얻은 것일 수 있다. 이러한 열분해를 통해 당 및 당 유래 저분자 화합물, 방향족 화합물, 페놀계 화합물, 유지 및 유지 유래 화합물, 이들 저분자 화합물이 중합된 올리고머 또는 고분자 화합물을 얻을 수 있다. 또는 상기 바이오 오일은 바이오매스 원료를 화학적 또는 생물학적 분해하여 얻은 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오매스는 목질계 바이오매스 (lignocellulose), 셀룰로오스 (cellulose), 헤미셀룰로오스 (hemicellulose), 리그닌 (lignin), 식물성 유지 (lipid), 해조류 (macroalgae), 미세조류 (microalgae) 및 탄수화물 (carbohydrate)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 촉매는 바이오 오일 내 함유된 고분자 화합물의 수소화 분해 반응을 촉진하는 것일 수 있다. 기존에 바이오매스의 열분해 오일을 직접 수첨탈산소 반응으로 고도화하는 경우 열분해 오일의 고분자 화합물에 의해 코크 형성 및 낮은 수율을 나타내는 단점을 보였다. 본 개시물에 따른 촉매는 바이오 오일을 직접 수소화 분해하는 것이 아니라 바이오 오일로부터 분획된 고분자 화합물을 수소화 분해하여 바이오 오일의 업그레이딩 효율을 더욱 증가시킬 수 있다. 이를 통하여 후단의 바이오 오일 업그레이딩에 있어 공정에 문제가 될 수 있는 고분자 화합물을 제거하여 후단의 수첨탈산소 반응 수율을 높일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오 오일은 바이오 오일에서 비수용성을 갖는 고분자 화합물을 분리하여 얻은 것일 수 있다. 본 개시물은 고분자 화합물을 선택적으로 저분자화하는 수소화 분해 반응용 촉매를 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오 오일은 바이오 오일의 비수용성 분획물인 것일 수 있다. 예컨대, 상기 분획물은 바이오 오일 내 함유된 비수용성 고분자 화합물들의 혼합물인 것일 수 있다.
본 개시물에 따른 촉매를 이용하여 바이오 오일 내 비수용성 고분자 화합물의 수소화 분해 반응을 통해 분자량이 낮은 화합물을 수득할 수 있을 뿐만 아니라 분해된 생성물의 중합 반응을 억제하여 수소화 분해 반응 효율을 더욱 효과적으로 증가시킬 수 있다.
다른 측면에서, 본 개시물은 상기 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매의 제조방법의 제조방법으로, 금속 전구체 용액과 제올라이트 담체를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 건조 및 열처리하는 단계를 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 건조는 50 내지 110 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 열처리는 수소 분위기 하에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 열처리는 400 내지 600 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 개시물은 상기 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 바이오 오일에 가하고 수소화 분해 반응을 실시하는 단계를 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오 오일은 바이오 오일의 비수용성 분획물인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 방법은, 반응기 내에 바이오 오일, 메탄올 및 수소 기체를 투입하는 단계; 및 반응기 내에 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 가하고 수소화 분해 반응을 실시하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 바이오 오일 및 메탄올은 1 : 9 내지 10 : 0의 중량비 또는 1 : 9 내지 9 : 1의 중량비 또는 로 혼합하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수소화 분해 반응은 2 내지 50 atm의 수소 압력 하에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수소화 분해 반응은 200 내지 300 ℃에서 실시하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수소화 분해 반응은 0.5 내지 24시간 동안 실시하는 것일 수 있다.
상기 방법은 바이오 오일 내 고분자 화합물을 수소화 분해하여 바이오 오일을 고도화시키는 바이오 오일 업그레이딩 방법인 것일 수 있다.
본 개시물에 따른 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법은 바이오 오일 내 고분자 화합물에 대한 분해 반응성이 높고 분해된 생성물들의 중합 반응은 억제하여 수소화 분해 반응 효율을 더욱 향상시켜 주는 효과가 있다.
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.
실시예 1. 담체 제조
(1) HZSM-5
암모늄 이온 형태의 ZSM-5를 Alfa Aesar 社로부터 입수하였고, 500 ℃에서 소성하여 수소 이온 형태의 HZSM-5로 전환하여 하기 실험에서 사용하였다. 이를 'H'로 지칭하였다.
(2) Ce 담지 HZSM-5
상기 제조된 담체 HZSM-5 5.26 g과 질산 세륨 육수화물 (Ce(NO3)3·6H2O) 1.52 g을 이온 교환수 150 mL에 용해시킨 다음, 4시간 동안 상온에서 교반하고 회전증발 농축기 (rotary evaporator)를 이용하여 70 ℃에서 건조시켰다. 건조된 분말은 150 ℃에서 12시간 동안 건조시켜 세리아가 담지된 HZSM-5 담체를 제조하였다. 이를 'CH'로 지칭하였다.
실시예 2. 촉매 제조
상기 실시예 1에서 제조한 담체를 사용하고, 아래와 같이 니켈 산화물 및/또는 루테늄 산화물이 담지된 촉매를 제조하였다.
질산 니켈 육수화물 (Ni(NO3)2·6H2O) 및/또는 염화 루테늄 수화물 (RuCl3 ·xH2O)을 100 mL의 이온 교환수에 용해시킨 다음, HZSM-5 (H) 및 세리아가 담지된 HZSM-5 (CH) 중 하나의 담체와 혼합하였다 (하기 표 1 참조). 이후 4시간 동안 상온에서 교반하고 회전증발 농축기 (rotary evaporator)를 이용하여 70 ℃에서 건조시켰다. 건조된 분말은 105 ℃에서 12시간 동안 건조시킨 후 500 ℃ 및 수소 분위기 하에서 6시간 동안 열처리를 하였다. 제조된 촉매는 각각 'NH', 'RH', 'NRH', 'NCH', 'RCH', 'NRCH'로 지칭하였다.
촉매명 담체
(g)		 질산니켈육수화물
Ni(NO3)2.6H2O (g)		 염화루테늄수화물
RuCl3.xH2O (g)
RH 5.9760 0 0.0578
NH 5.5260 2.4212 0
NRH 5.5020 2.4212 0.0578
RCH 5.5200 0 0.0578
NCH 5.0460 2.4212 0
NRCH 5.0220 2.4212 0.0578
실험예 1. 바이오 오일의 수소화 분해 반응
바이오매스 열분해를 통해 얻어진 바이오 오일에서 비수용성을 갖는 고분자 화합물을 분리하였고 이를 시작 물질로 사용하였다. 상기 실시예 1 및 2에서 제조한 촉매를 가하여 수소화 분해 반응을 실시하였고, 촉매 활성을 비교 평가하였다. 반응기에 10 질량%의 비수용성 바이오 오일을 함유하고 있는 메탄올 혼합물 30 g과 0.3 g의 촉매를 투입하고 상온에서 5 MPa의 수소 기체를 채워준 다음, 250 ℃의 온도로 가열한 후 도달한 온도를 유지하면서 회분식 반응을 수행하였다. 반응 후 생성물은 가스크로마토그래피 (GC)와 젤투과크로마토그래피 (GPC)를 이용하여 메탄올에 녹는 성분들의 양과 이들의 분자량을 분석하여 각각 표 2 및 도 1에 표기하였다.
촉매　 gproduct/ g초기 바이오 오일 *100%
Methanol soluble
H 14.4
CH 19.8
RH 17.0
NH 28.9
NRH 19.0
RCH 25.4
NCH 30.3
NRCH 56.1
그 결과, 상기 실시예 1과 2에서 제조한 담체 및 촉매는 일정 부분 수소화 분해 반응을 수행하여 바이오 오일에 함유된 고분자 화합물의 분자량을 낮출 수 있음을 확인하였다. 도 1에서 HZSM-5 담체 (H)는 메탄올에 녹는 성분 중 분자량이 낮은 성분들을 다량 생성한 것으로 보이나, GPC 결과는 성분의 절대량이 아닌 농도를 나타내 주는 지표로서, 절대적인 양을 비교해 보았을 때 표 2에 나타난 바와 같이 분자량이 낮은 성분들의 양이 세리아가 담지된 HZSM-5 담체 (CH)나 다른 촉매에 비해 적게 생성된 것을 확인하였다. 또한, 담체의 종류 및 담체에 담지되는 금속의 종류에 따라 분자량이 낮은 생성물의 양이 달라지는 것을 확인하였다. 구체적으로, 세리아가 담지된 HZSM-5 담체 위에 니켈 및 루테늄이 함께 담지된 촉매 (NRCH)가 다른 촉매 대비 분자량이 낮은 생성물의 양을 크게 증가시켜 높은 수율을 제공하는 것을 확인하였다. 이에 따라, 상기 촉매를 이용하면 바이오 오일 내 고분자 화합물에 대한 분해 반응성은 높으면서 분해된 생성물들의 중합 반응은 억제하여 높은 효율로 수소화 분해 반응을 수행할 수 있음을 확인하였다.
또한, 상기와 같은 방법으로 수소화 분해 반응을 실시하되, 바이오 오일의 비수용성 분획물이 아닌 바이오 오일 전성분을 반응물로 사용하고 촉매로 상기 실시예 2에서 제조한 NRCH를 사용하여 수소화 분해 반응을 실시한 다음, 반응 생성물을 비교하였다.
그 결과, 도 2의 젤투과크로마토그래피 (GPC) 분석 결과에서 보여지는 바와 같이, 바이오 오일의 전성분을 직접 수소화 분해 반응시킬 경우 반응 생성물의 분자량이 오히려 증가하는 것으로 나타났다 (검은색 실선 및 점선 참조). 반면, 바이오 오일에서 비수용성을 갖는 고분자 화합물을 분리한 비수용성 분획물을 수소화 분해 반응시킬 경우 고분자 화합물의 분자량이 감소하는 것으로 나타났다 (빨간색 실선 및 점선 참조). 이에 따라, 바이오 오일의 비수용성 분획물에 상기 촉매를 가할 경우 수소화 분해 반응 효율이 더욱 증진되는 것을 확인하였다.
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.

Claims (13)

  1. 제올라이트 담체; 및
    상기 담체에 담지된 니켈 (Ni), 루테늄 (Ru) 및 세륨 (Ce)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 금속을 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제올라이트 담체는 HY, HZSM-5 및 Hβ로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상인 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제올라이트 담체는 HZSM-5인 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 금속은 니켈 (Ni), 루테늄 (Ru) 및 세륨 (Ce)을 포함하는 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 금속은 촉매 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 담지된 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매는, 세륨 산화물이 담지된 제올라이트 담체에 니켈 산화물 및/또는 루테늄 산화물이 담지된 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 바이오 오일은 바이오 오일의 비수용성 분획물인 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매의 제조방법의 제조방법으로,
    금속 전구체 용액과 제올라이트 담체를 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합물을 건조 및 열처리하는 단계를 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매의 제조방법.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 바이오 오일에 가하고 수소화 분해 반응을 실시하는 단계를 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 방법은, 반응기 내에 바이오 오일, 메탄올 및 수소 기체를 투입하는 단계; 및 반응기 내에 바이오 오일의 수소화 분해 반응용 촉매를 가하고 수소화 분해 반응을 실시하는 단계를 포함하는, 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 바이오 오일 및 메탄올은 1 : 9 내지 10 : 0의 중량비로 혼합하는 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 수소화 분해 반응은 2 내지 50 atm의 수소 압력 하에서 실시하는 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 수소화 분해 반응은 200 내지 300 ℃에서 실시하는 것인, 바이오 오일의 수소화 분해 반응 방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101307226B1 (ko) 2004-12-17 2013-09-12 할도르 토프쉐 에이/에스 수소화 분해 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2159317A1 (en) 1993-03-29 1994-10-13 Bulent O. Yavuz Improved zeolite-containing oxidation catalyst and method of use
US20050096211A1 (en) 2003-10-31 2005-05-05 Hiroshi Takeda Catalyst for the conversion of carbon monoxide
WO2006016546A1 (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Sinanen Zeomic Co., Ltd 酸素活性化金属錯体内包ゼオライトおよびガス吸収剤
AU2014316650B2 (en) 2013-09-06 2018-08-30 Reliance Industries Limited A catalyst composition and a catalytic process for conversion of biomass to crude bio oil
WO2016079507A1 (en) 2014-11-19 2016-05-26 Johnson Matthey Public Limited Company Combining scr with pna for low temperature emission control
JP7205030B2 (ja) 2018-01-10 2023-01-17 スティーパー エナジー エーピーエス 酸素含有の再生可能な油をアップグレーディングするプロセス
EP3911601A1 (en) * 2019-01-16 2021-11-24 ExxonMobil Research and Engineering Company Sinter resistant metal species in zeolites
KR102231862B1 (ko) 2019-04-11 2021-03-26 한국과학기술연구원 바이오-오일의 수첨 반응용 촉매

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101307226B1 (ko) 2004-12-17 2013-09-12 할도르 토프쉐 에이/에스 수소화 분해 방법

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