KR20230162680A - Method for producing carbon monoxide, and apparatus for producing carbon monoxide - Google Patents
Method for producing carbon monoxide, and apparatus for producing carbon monoxide Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230162680A KR20230162680A KR1020237037103A KR20237037103A KR20230162680A KR 20230162680 A KR20230162680 A KR 20230162680A KR 1020237037103 A KR1020237037103 A KR 1020237037103A KR 20237037103 A KR20237037103 A KR 20237037103A KR 20230162680 A KR20230162680 A KR 20230162680A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon monoxide
- catalyst
- reactor
- base material
- raw material
- Prior art date
Links
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 52
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 33
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 19
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 alkyl formic acid Chemical compound 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N formic acid ethyl ester Natural products CCOC=O WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/40—Carbon monoxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/053—Sulfates
Abstract
모재 및 그 모재에 화학 결합한 산성기를 포함하는 촉매의 존재 하에서, 포름산 또는 포름산 알킬에스테르 중 적어도 일방의 원료 화합물의 분해에 의하여 일산화 탄소를 생성시키는 공정을 포함하는, 일산화 탄소를 제조하는 방법이 개시된다.A method for producing carbon monoxide is disclosed, which includes a step of generating carbon monoxide by decomposing at least one raw material compound of formic acid or formic acid alkyl ester in the presence of a base material and a catalyst containing an acidic group chemically bonded to the base material. .
Description
본 개시는, 일산화 탄소를 제조하는 방법, 및 일산화 탄소 제조 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method for producing carbon monoxide and a carbon monoxide production device.
포름산 및 포름산 알킬에스테르는, 분해에 의하여 일산화 탄소를 생성시킨다. 포름산을 원료로 하여 일산화 탄소를 제조하는 방법으로서, 예를 들면, 미리 광산(鑛酸)으로 수식(修飾)한 제올라이트계 촉매를 이용하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1).Formic acid and formic acid alkyl esters produce carbon monoxide through decomposition. As a method of producing carbon monoxide using formic acid as a raw material, for example, a method using a zeolite-based catalyst previously modified with a mineral acid is known (Patent Document 1).
본 개시는, 포름산 또는 포름산 알킬에스테르로부터 일산화 탄소를 제조하는 신규한 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a novel process for producing carbon monoxide from formic acid or formic acid alkyl esters.
본 개시의 일 측면은, 모재(母材) 및 그 모재에 화학 결합한 산성기를 포함하는 촉매의 존재 하에서, 포름산 또는 포름산 알킬에스테르 중 적어도 일방의 원료 화합물의 분해에 의하여 일산화 탄소를 생성시키는 공정을 포함하는, 일산화 탄소를 제조하는 방법에 관한 것이다.One aspect of the present disclosure includes a process of generating carbon monoxide by decomposing at least one raw material compound of formic acid or formic acid alkyl ester in the presence of a base material and a catalyst containing an acidic group chemically bonded to the base material. It relates to a method of producing carbon monoxide.
본 개시의 다른 일 측면은, 반응기와, 상기 반응기 내에 배치된, 모재 및 그 모재에 화학 결합한 산성기를 포함하는 촉매를 구비하는, 일산화 탄소 제조 장치에 관한 것이다.Another aspect of the present disclosure relates to an apparatus for producing carbon monoxide, which includes a reactor, a base material disposed in the reactor, and a catalyst containing an acidic group chemically bonded to the base material.
본 개시의 일 측면에 관한 방법 또는 장치에 의하면, 일산화 탄소를 효율적으로 제조할 수 있다. 본 개시의 일 측면에 관한 방법 또는 장치는, 촉매로부터의 산 성분의 용출이 적은 점에서, 반응의 안정성, 폐수 처리의 용이성, 및 설비 부식의 억제의 점에서도 유리하다.According to the method or device according to one aspect of the present disclosure, carbon monoxide can be efficiently produced. The method or device according to one aspect of the present disclosure is advantageous in terms of reaction stability, ease of wastewater treatment, and suppression of equipment corrosion in that the elution of acid components from the catalyst is small.
도 1은 본 개시의 일산화 탄소 제조 장치의 일 실시형태를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing one embodiment of a carbon monoxide production apparatus of the present disclosure.
이하, 본 개시의 몇 개의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 본 개시는 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, several embodiments of the present disclosure will be described in detail. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments.
본 개시에 관한 일산화 탄소를 제조하는 방법은, 모재 및 그 모재에 화학 결합한 산성기를 포함하는 촉매의 존재 하에서, 포름산 또는 포름산 알킬에스테르 중 적어도 일방의 원료 화합물의 분해에 의하여 일산화 탄소를 생성시키는 공정을 포함한다.The method for producing carbon monoxide according to the present disclosure includes a step of producing carbon monoxide by decomposing at least one raw material compound of formic acid or formic acid alkyl ester in the presence of a base material and a catalyst containing an acidic group chemically bonded to the base material. Includes.
원료 화합물은, 포름산, 포름산 알킬에스테르, 또는 이들의 조합일 수 있다. 포름산 알킬에스테르는, 예를 들면 포름산 메틸, 또는 포름산 에틸이어도 된다.The raw material compound may be formic acid, formic acid alkyl ester, or a combination thereof. The alkyl formic acid may be, for example, methyl formate or ethyl formate.
촉매를 구성하는 모재는, 다공질이어도 된다. 모재는, 비금속 재료이어도 되고, 예를 들면, 활성탄, 실리카젤, 및 퍼플루오로카본으로부터 선택되는 비금속 재료이어도 된다. 모재가 비금속 재료이면, 금속의 용출에 따른 촉매의 열화가 억제되어, 일산화 탄소에 대한 금속 불순물의 혼입이 저감될 수 있다.The base material constituting the catalyst may be porous. The base material may be a non-metallic material, for example, a non-metallic material selected from activated carbon, silica gel, and perfluorocarbon. If the base material is a non-metallic material, deterioration of the catalyst due to metal elution can be suppressed, and mixing of metal impurities into carbon monoxide can be reduced.
촉매를 구성하는 산성기는, 예를 들면, 설폰산기, 카복시기, 하이드록시기, 또는 이들의 조합이어도 되고, 설폰산기이어도 된다. 설폰산기는, 비금속 재료 등의 모재에 대하여, 화학 결합에 의하여 용이하게 도입할 수 있다. 예를 들면, 설폰산기(-SO3H)가, 모재를 구성하는 화합종과 단결합에 의하여 결합되어 있어도 된다. 촉매를 구성하는 산성기가 설폰산기인 경우에는, 촉매를 구성하는 모재는, 활성탄인 것이 바람직하다. 이 경우, 촉매 활성이 높아져 반응 효율이 향상됨과 함께 비용을 억제할 수 있다.The acidic group constituting the catalyst may be, for example, a sulfonic acid group, a carboxy group, a hydroxy group, or a combination thereof, or a sulfonic acid group. Sulfonic acid groups can be easily introduced into base materials such as non-metallic materials through chemical bonding. For example, the sulfonic acid group (-SO 3 H) may be bonded to the chemical species constituting the base material by a single bond. When the acidic group constituting the catalyst is a sulfonic acid group, the base material constituting the catalyst is preferably activated carbon. In this case, catalyst activity increases, reaction efficiency improves, and costs can be suppressed.
반응의 전화율 향상 등의 관점에서, 촉매에 있어서의 산성기의 양이, 모재 및 산성기를 포함하는 촉매의 질량 1g당 0.03mmol 이상이어도 되고, 0.04mmol 이상 또는 0.05mmol 이상이어도 된다. 촉매에 있어서의 산성기의 양이, 촉매의 질량 1g당 1.0mmol 이하, 0.50mmol 이하, 또는 0.10mmol 이하이어도 된다.From the viewpoint of improving the conversion rate of the reaction, etc., the amount of acidic groups in the catalyst may be 0.03 mmol or more, 0.04 mmol or more, or 0.05 mmol or more per 1 g of mass of the catalyst containing the base material and acidic groups. The amount of acidic groups in the catalyst may be 1.0 mmol or less, 0.50 mmol or less, or 0.10 mmol or less per 1 g of catalyst mass.
화학 결합에 의하여 산성기가 도입된 촉매는, 통상의 방법에 의하여 합성할 수 있고, 시판 중인 촉매를 이용할 수도 있다.Catalysts into which acidic groups are introduced through chemical bonds can be synthesized by conventional methods, and commercially available catalysts can also be used.
예를 들면, 원료 화합물을 포함하는 가스 또는 액체가 반응기 내에서 촉매와 접촉함으로써, 일산화 탄소가 생성되는 반응이 진행될 수 있다. 반응기와 반응기 내에 배치된 촉매를 구비하는 일산화 탄소 제조 장치를 미리 준비하고, 반응기 내에, 원료 화합물을 포함하는 가스 또는 액체를 공급해도 된다.For example, a reaction in which carbon monoxide is generated may proceed when a gas or liquid containing a raw material compound comes into contact with a catalyst within a reactor. A carbon monoxide production device including a reactor and a catalyst disposed within the reactor may be prepared in advance, and gas or liquid containing the raw material compound may be supplied into the reactor.
원료 화합물은, 시판 중인 포름산 또는 포름산 알킬에스테르이어도 된다. 원료 화합물을 포함하는 용액으로부터 원료 화합물의 증기를 포함하는 가스를 생성하고, 이것을 반응기에 공급해도 된다. 혹은, 원료 화합물을 포함하는 용액을 반응기에 공급해도 된다. 원료 화합물을 포함하는 가스를 공급하는 쪽이, 반응 효율의 점에서 우수한 경향이 있다. 원료 화합물의 용액의 농도는, 특별히 한정되지 않지만, 에너지 효율의 관점에서, 용액의 질량을 기준으로 하여 40질량% 이상이어도 된다. 원료 화합물의 용액은, 예를 들면 포름산 수용액이어도 된다.The raw material compound may be commercially available formic acid or formic acid alkyl ester. A gas containing the vapor of the raw material compound may be generated from a solution containing the raw material compound, and this may be supplied to the reactor. Alternatively, a solution containing the raw material compound may be supplied to the reactor. Supplying a gas containing a raw material compound tends to be superior in terms of reaction efficiency. The concentration of the solution of the raw material compound is not particularly limited, but may be 40% by mass or more based on the mass of the solution from the viewpoint of energy efficiency. The solution of the raw material compound may be, for example, an aqueous formic acid solution.
효율적인 반응을 위하여, 촉매, 원료 화합물 또는 이들 양방이 가열되어도 된다. 예를 들면 가열 온도가 100~300℃이면, 수소와 같은 부생물의 발생을 억제하면서, 특히 효율적으로 반응을 진행시킬 수 있는 경향이 있다. 동일한 관점에서, 가열 온도가 100~150℃이어도 된다.For an efficient reaction, the catalyst, the raw material compound, or both may be heated. For example, if the heating temperature is 100 to 300°C, the reaction tends to proceed particularly efficiently while suppressing the generation of by-products such as hydrogen. From the same viewpoint, the heating temperature may be 100 to 150°C.
반응기는, 예를 들면 반응 가마(釜) 또는 반응탑일 수 있다. 촉매가 배치된 반응기로서의 반응탑에, 원료 화합물을 포함하는 가스를 연속적으로 공급해도 된다. 가스의 연속적인 공급에 의하여, 일산화 탄소를 연속적으로 생성할 수 있다. 반응탑은 1개이어도 되고, 다수의 반응탑이 연결되어 있어도 된다. 다수의 반응탑으로 구성되는 반응기는, 반응기 내에서의 유속 분포의 편향의 억제, 및 가열을 위한 전열 면적의 확보의 점에서 유리하다. 반응탑을 이용하는 것 대신에, 촉매, 및 원료 화합물을 포함하는 가스 또는 액체를 반응기(반응 가마) 내에 배치하고, 그 후, 촉매, 및 원료 화합물을 포함하는 가스 또는 액체를 가열해도 된다.The reactor may be, for example, a reaction furnace or a reaction tower. A gas containing a raw material compound may be continuously supplied to a reaction tower serving as a reactor in which a catalyst is disposed. By continuously supplying gas, carbon monoxide can be continuously generated. There may be one reaction tower, or multiple reaction towers may be connected. A reactor comprised of multiple reaction towers is advantageous in terms of suppressing bias in the flow rate distribution within the reactor and securing a heat transfer area for heating. Instead of using a reaction tower, the gas or liquid containing the catalyst and the raw material compounds may be placed in a reactor (reaction kiln), and then the gas or liquid containing the catalyst and the raw material compounds may be heated.
반응기는, 예를 들면 탄소 등의 비금속 재료에 의하여 형성된 것일 수 있다. 비금속 재료에 의하여 형성된 반응기는, 포름산 및 일산화 탄소에 의한 부식을 받기 어렵고, 또, 반응에 영향을 주기 어렵다. 가열 온도가 비교적 저온(예를 들면 100~150℃)인 경우, 글라스 라이닝에 의하여 처리된 표면을 갖는 반응기를 적용하기 쉽다. 원료 화합물을 포함하는 가스 또는 액체를 반응기에 연속적으로 공급하는 경우, 통상, 반응기는, 가스 또는 액체를 공급 또는 배출하기 위한 입구 및 출구를 갖고, 그들이 외부의 유로와 연결된다.The reactor may be formed of, for example, a non-metallic material such as carbon. A reactor formed of a non-metallic material is less susceptible to corrosion by formic acid and carbon monoxide and is less likely to affect the reaction. When the heating temperature is relatively low (e.g., 100-150°C), it is easy to apply a reactor with a surface treated by glass lining. When gas or liquid containing a raw material compound is continuously supplied to a reactor, the reactor usually has an inlet and an outlet for supplying or discharging the gas or liquid, and these are connected to an external flow path.
원료 화합물을 포함하는 가스를 반응기에 연속적으로 공급하는 경우, 공급되는 원료 화합물의 공급 속도는, 산성기의 양 등에 따라 적절히 조정된다. 예를 들면, 원료 화합물의 공급 속도가, 0.1~1000[1/시간]의 범위이어도 된다.When a gas containing a raw material compound is continuously supplied to the reactor, the supply rate of the supplied raw material compound is appropriately adjusted depending on the amount of acidic group, etc. For example, the supply rate of the raw material compound may be in the range of 0.1 to 1000 [1/hour].
생성된 일산화 탄소를 포함하는 가스 또는 액체는, 물 외에, 극미량의 수소, 이산화 탄소 및 메테인을 포함하는 경우가 많다. 그 때문에, 일산화 탄소를 제조하는 방법이, 반응기로부터 취출한, 일산화 탄소를 포함하는 생성물(가스 또는 액체)로부터 미반응의 원료 화합물 및 부생물을 제거하는 것과, 생성물로부터 물을 제거하는 것을 더 포함해도 된다. 원료 화합물 및 부생물은 통상의 세정 방법에 의하여 제거할 수 있고, 그에 따라 고순도의 일산화 탄소를 얻을 수 있다. 원료 화합물 및 이산화 탄소는, 예를 들면 가성 소다에 의하여 용이하게 제거할 수 있다. 이들 공정에 의하여 물, 원료 화합물 및 부생물이 제거된 후의 생성물에 있어서의 일산화 탄소의 순도는, 99.99% 이상일 수 있다. 이와 같은 고순도의 일산화 탄소는, 반도체 제조 분야를 포함하는 다양한 용도에 이용 가능하다.The generated gas or liquid containing carbon monoxide often contains trace amounts of hydrogen, carbon dioxide, and methane in addition to water. Therefore, the method for producing carbon monoxide further includes removing unreacted raw material compounds and by-products from the product (gas or liquid) containing carbon monoxide taken out from the reactor, and removing water from the product. You can do it. Raw material compounds and by-products can be removed by conventional cleaning methods, thereby obtaining high purity carbon monoxide. Raw material compounds and carbon dioxide can be easily removed, for example, with caustic soda. The purity of carbon monoxide in the product after water, raw compounds, and by-products are removed through these processes may be 99.99% or more. Such high-purity carbon monoxide can be used for a variety of purposes, including the semiconductor manufacturing field.
도 1은, 본 개시의 일산화 탄소 제조 장치의 일 실시형태를 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 개시의 일산화 탄소 제조 장치(10)는, 반응기(1)와, 반응기(1) 내에 배치된 촉매(2)를 구비한다. 촉매(2)는, 모재 및 그 모재에 화학 결합한 산성기를 포함한다. 또 반응기(1)는, 가스 또는 액체를 공급 또는 배출하기 위한 입구(1a) 및 출구(1b)를 갖는다. 반응기(1)의 외부에 있어서, 입구(1a)에는, 포름산 또는 포름산 알킬에스테르 중 적어도 일방의 원료 화합물을 공급하는 유로(3)가 접속되고, 출구(1b)에는, 가스 또는 액체를 배출하는 유로(4)가 접속되어 있다. 일산화 탄소 제조 장치(10)는, 촉매(2), 원료 화합물 또는 이들 양방을 가열하는 가열 장치(도시하지 않음), 일산화 탄소를 포함하는 생성물로부터 미반응의 원료 화합물 및 부생물을 제거하는 장치(도시하지 않음), 생성물로부터 물을 제거하는 장치(도시하지 않음)를 필요에 따라 더 구비하고 있어도 된다.1 is a schematic diagram showing one embodiment of a carbon monoxide production apparatus of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the carbon monoxide production apparatus 10 of the present disclosure includes a reactor 1 and a catalyst 2 disposed in the reactor 1. The catalyst (2) contains a base material and an acidic group chemically bonded to the base material. Additionally, the reactor 1 has an inlet 1a and an outlet 1b for supplying or discharging gas or liquid. Outside the reactor 1, a flow path 3 for supplying at least one raw material compound of formic acid or formic acid alkyl ester is connected to the inlet 1a, and a flow path for discharging gas or liquid is connected to the outlet 1b. (4) is connected. The carbon monoxide production device 10 includes a catalyst 2, a heating device (not shown) for heating the raw material compound or both, and a device for removing unreacted raw material compounds and by-products from the product containing carbon monoxide ( (not shown), and a device (not shown) to remove water from the product may be further provided as needed.
일산화 탄소 제조 장치(10)에서는, 원료 화합물이 유로(3)에 의하여, 입구(1a)를 통하여 반응기(1)에 공급되고, 촉매(2)를 통과한다. 이때, 촉매의 존재 하에서, 원료 화합물의 분해에 의하여 일산화 탄소가 생성된다. 일산화 탄소를 포함하는 생성물은, 반응기(1)의 출구(1b)로부터 유로(4)를 통하여 배출된다. 이렇게 하여 일산화 탄소가 제조된다.In the carbon monoxide production device 10, the raw material compound is supplied to the reactor 1 through the inlet 1a through the flow path 3 and passes through the catalyst 2. At this time, in the presence of a catalyst, carbon monoxide is generated by decomposition of the raw material compound. The product containing carbon monoxide is discharged from the outlet 1b of the reactor 1 through the flow path 4. In this way, carbon monoxide is produced.
실시예Example
이하, 실시예를 들어 본 개시에 대하여 더 구체적으로 설명한다. 단, 본 개시는 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail through examples. However, the present disclosure is not limited to these examples.
실시예 1Example 1
활성탄 및 활성탄에 화학 결합한 설폰산기를 갖는 촉매(후타무라 가가쿠제, 상품명: CE20-96142DH, 설폰산기의 양: 촉매(활성탄 및 설폰산기를 포함한다) 1g당 0.05~0.10mmol)를 준비했다. 이 촉매 25g을 내경 2.5cm, 길이 25cm의 칼럼에 충전했다. 촉매가 충전된 칼럼을 외부로부터 140℃로 가열하면서, 칼럼의 일방의 단부로부터, 농도 76중량%의 포름산 수용액이 기화기를 통과함으로써 생성한 120℃의 포름산의 증기를, 6g/시간의 공급 속도로 도입했다. 칼럼의 타방의 단부로부터 배출된 가스를, 농도 20중량%의 가성 소다 수용액, 및 물의 순서로 통과시켰다. 가성 소다 수용액에 의하여, 가스 중에 포함되는 미량의 이산화 탄소가 제거되었다. 가성 소다 수용액 및 물을 통과한 가스를 냉각 및 건조하고 나서, 가스 중의 수소량을, 검출기로서 PDD(Pulsed Discharge Detector)를 구비한 가스 크로마토그래피에 의하여 정량하고, 구해진 수소량 및 가스의 유량으로부터, 포름산의 전화율과 일산화 탄소에 대한 선택률을 구했다. 전화율은 21%이고, 일산화 탄소에 대한 선택률은 99.99% 이상이었다.Activated carbon and a catalyst having a sulfonic acid group chemically bonded to the activated carbon (manufactured by Futamura Chemical, product name: CE20-96142DH, amount of sulfonic acid group: 0.05 to 0.10 mmol per gram of catalyst (including activated carbon and sulfonic acid group)) were prepared. 25 g of this catalyst was packed into a column with an inner diameter of 2.5 cm and a length of 25 cm. While heating the column filled with the catalyst to 140°C from the outside, formic acid vapor of 120°C, which was generated when an aqueous solution of formic acid with a concentration of 76% by weight passed through a vaporizer, was supplied from one end of the column at a supply rate of 6 g/hour. introduced. The gas discharged from the other end of the column was passed through an aqueous caustic soda solution with a concentration of 20% by weight, and then water. A trace amount of carbon dioxide contained in the gas was removed by the caustic soda aqueous solution. After cooling and drying the gas that has passed through the aqueous caustic soda solution and water, the amount of hydrogen in the gas is quantified by gas chromatography equipped with a PDD (Pulsed Discharge Detector) as a detector, and from the obtained amount of hydrogen and the flow rate of the gas, The conversion rate of formic acid and the selectivity to carbon monoxide were obtained. The conversion rate was 21%, and the selectivity for carbon monoxide was over 99.99%.
상기 촉매로부터의 설폰산기의 탈리성을 조사하기 위하여, 미사용의 촉매 10g을 물 50mL에 실온에서 1시간 침지시켰다. 이온 크로마토그래프에 의한 분석 결과, 탈리량은 SO4 2- 및 SO3 -의 합계로 0.012mmol/g이었다. 설폰산기가 모재로서의 활성탄에 화학 결합되어 있는 점에서, 촉매의 물에 대한 침지에 의해서는 설폰산기가 거의 탈리되지 않는 것이 확인되었다.To investigate the desorption of sulfonic acid groups from the catalyst, 10 g of unused catalyst was immersed in 50 mL of water for 1 hour at room temperature. As a result of analysis by ion chromatography, the amount of desorption was 0.012 mmol/g in total of SO 4 2- and SO 3 - . Since the sulfonic acid group was chemically bonded to the activated carbon as the base material, it was confirmed that the sulfonic acid group was hardly detached by immersion of the catalyst in water.
비교예 1Comparative Example 1
길이 10cm의 칼럼에, 설폰산기를 갖지 않는 입상(粒狀)의 활성탄(다케다 야쿠힌 고교제, 상품명: 시라사기 G2X) 22g(50mL)을 충전했다. 이 충전된 칼럼을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 일산화 탄소의 생성 시험을 행했다. 칼럼으로부터 배출된 가스의 분석 결과, 일산화 탄소가 생성되지 않는 것이 확인되었다.A 10 cm long column was filled with 22 g (50 mL) of granular activated carbon without a sulfonic acid group (manufactured by Takeda Yakuhin Co., Ltd., brand name: Shirasagi G2X). A test for the production of carbon monoxide was conducted in the same manner as in Example 1 except that this packed column was used. As a result of analysis of the gas discharged from the column, it was confirmed that carbon monoxide was not generated.
미사용의 상기 촉매 10g을, 촉매(활성탄) 및 황산의 합계량 1g당 0.05mmol의 황산을 포함하는 황산 수용액에 침지시켰다. 황산 수용액으로부터 취출한 촉매를 물 50mL에 실온에서 1시간 침지시켰다. 그 후의 이온 크로마토그래프에 의한 분석 결과, 탈리량은 SO4 2- 및 SO3 -의 합계로 0.048mmol/g이었다. 이 결과로부터, 황산 수용액에 대한 침지에 의하여 도입된 황산은, 모재로서의 활성탄에 실질적으로 화학 결합되어 있지 않은 것이 확인되었다.10 g of the unused catalyst was immersed in an aqueous sulfuric acid solution containing 0.05 mmol of sulfuric acid per 1 g of the total amount of catalyst (activated carbon) and sulfuric acid. The catalyst taken out from the aqueous sulfuric acid solution was immersed in 50 mL of water at room temperature for 1 hour. As a result of subsequent analysis by ion chromatography, the total amount of desorption of SO 4 2- and SO 3 - was 0.048 mmol/g. From these results, it was confirmed that the sulfuric acid introduced by immersion in the aqueous sulfuric acid solution was not substantially chemically bonded to the activated carbon as the base material.
1…반응기
1a…입구
1b…출구
2…촉매
3,4…유로
10…일산화 탄소 제조 장치One… reactor
1a… Entrance
1b… exit
2… catalyst
3,4… Euro
10… carbon monoxide manufacturing device
Claims (14)
상기 산성기가 설폰산기인, 방법.In claim 1,
The method of claim 1, wherein the acidic group is a sulfonic acid group.
상기 모재가, 비금속 재료인, 방법.In claim 1 or claim 2,
A method wherein the base material is a non-metallic material.
상기 비금속 재료가, 활성탄, 실리카젤, 및 퍼플루오로카본으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 방법.In claim 3,
A method wherein the non-metallic material includes at least one member selected from the group consisting of activated carbon, silica gel, and perfluorocarbon.
상기 촉매에 있어서의 상기 산성기의 양이, 상기 촉매의 질량 1g당 0.03mmol 이상인, 방법.The method according to any one of claims 1 to 4,
A method wherein the amount of the acidic group in the catalyst is 0.03 mmol or more per gram of mass of the catalyst.
상기 촉매에 있어서의 상기 산성기의 양이, 상기 촉매의 질량 1g당 1.0mmol 이하인, 방법.The method according to any one of claims 1 to 5,
A method wherein the amount of the acidic group in the catalyst is 1.0 mmol or less per gram of mass of the catalyst.
상기 원료 화합물의 분해에 의하여 일산화 탄소를 생성시키는 공정에 있어서, 상기 촉매가 100~300℃로 가열되는, 방법.The method according to any one of claims 1 to 6,
In the process of generating carbon monoxide by decomposition of the raw material compound, the catalyst is heated to 100 to 300 ° C.
상기 촉매가 반응기 내에 배치되고, 상기 반응기에 상기 원료 화합물을 포함하는 가스 또는 액체가 공급되는, 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
The method wherein the catalyst is placed in a reactor, and a gas or liquid containing the raw material compound is supplied to the reactor.
상기 반응기 내에 배치된, 모재 및 상기 모재에 화학 결합한 산성기를 포함하는 촉매를 구비하는, 일산화 탄소 제조 장치.reactor,
An apparatus for producing carbon monoxide, comprising a catalyst disposed in the reactor and containing a base material and an acidic group chemically bonded to the base material.
상기 산성기가 설폰산기인, 일산화 탄소 제조 장치.In claim 9,
An apparatus for producing carbon monoxide, wherein the acidic group is a sulfonic acid group.
상기 모재가, 비금속 재료인, 일산화 탄소 제조 장치.In claim 9 or claim 10,
A carbon monoxide manufacturing device wherein the base material is a non-metallic material.
상기 비금속 재료가, 활성탄, 실리카젤, 및 퍼플루오로카본으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 일산화 탄소 제조 장치.In claim 11,
A carbon monoxide production device, wherein the non-metallic material includes at least one selected from the group consisting of activated carbon, silica gel, and perfluorocarbon.
상기 촉매에 있어서의 상기 산성기의 양이, 상기 촉매의 질량 1g당 0.03mmol 이상인, 일산화 탄소 제조 장치.The method of any one of claims 9 to 12,
An apparatus for producing carbon monoxide, wherein the amount of the acidic group in the catalyst is 0.03 mmol or more per gram of mass of the catalyst.
상기 촉매에 있어서의 상기 산성기의 양이, 상기 촉매의 질량 1g당 1.0mmol 이하인, 일산화 탄소 제조 장치.The method according to any one of claims 9 to 13,
An apparatus for producing carbon monoxide, wherein the amount of the acidic group in the catalyst is 1.0 mmol or less per 1 g of mass of the catalyst.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2021-060029 | 2021-03-31 | ||
| JP2021060029 | 2021-03-31 | ||
| PCT/JP2022/005731 WO2022209360A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-02-14 | Method for producing carbon monoxide and carbon monoxide production device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230162680A true KR20230162680A (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=83455937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237037103A KR20230162680A (en) | 2021-03-31 | 2022-02-14 | Method for producing carbon monoxide, and apparatus for producing carbon monoxide |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPWO2022209360A1 (en) |
| KR (1) | KR20230162680A (en) |
| TW (1) | TW202239706A (en) |
| WO (1) | WO2022209360A1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH107413A (en) | 1996-06-18 | 1998-01-13 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | Production of highly pure carbon monoxide |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002173302A (en) * | 2000-12-04 | 2002-06-21 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | Method of producing gaseous mixture of carbon monoxide with hydrogen |
| KR101851606B1 (en) * | 2016-11-10 | 2018-04-24 | 충북대학교 산학협력단 | HPW/TiO2 CATALYST FOR SYNTHESIS OF HIGH PURITY CO FROM FORMIC ACID AND THE METHOD THEREOF |
-
2022
- 2022-02-14 WO PCT/JP2022/005731 patent/WO2022209360A1/en active Application Filing
- 2022-02-14 KR KR1020237037103A patent/KR20230162680A/en unknown
- 2022-02-14 JP JP2023510613A patent/JPWO2022209360A1/ja active Pending
- 2022-03-16 TW TW111109636A patent/TW202239706A/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH107413A (en) | 1996-06-18 | 1998-01-13 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | Production of highly pure carbon monoxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2022209360A1 (en) | 2022-10-06 |
| TW202239706A (en) | 2022-10-16 |
| WO2022209360A1 (en) | 2022-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101581062B1 (en) | Process for purifying dinitrogen monoxide | |
| EP3623359A1 (en) | Acetic acid production method | |
| KR101435232B1 (en) | Method for isolating n2o | |
| KR101732881B1 (en) | Method and apparatus for generating hydrogen from formic acid | |
| JP4214858B2 (en) | Production method of dialkyl oxalate | |
| CA2517882A1 (en) | Method of manufacturing acetic acid | |
| KR20230162680A (en) | Method for producing carbon monoxide, and apparatus for producing carbon monoxide | |
| JP4134761B2 (en) | Production method of alkyl nitrite | |
| JP4134777B2 (en) | Nitrite ester production method | |
| CN107011120B (en) | Method for high-selectivity synthesis of ethanol by resource treatment of carbon dioxide and water | |
| JP4138659B2 (en) | Process for treating aqueous media containing cyclohexanone oxime and cyclohexanone | |
| WO2023022032A1 (en) | Method and apparatus for producing carbon monoxide | |
| WO2022270409A1 (en) | Method and device for manufacturing carbon monoxide | |
| JP3856872B2 (en) | Method for producing high purity carbon monoxide | |
| CN117794858A (en) | Method and apparatus for producing carbon monoxide | |
| JP2002502402A (en) | Method for producing formaldehyde from methanol | |
| CN117321001A (en) | Method and apparatus for producing carbon monoxide | |
| JP4609613B2 (en) | Carbon monoxide production method | |
| Konda et al. | Influence and role of added alkali metals on the gas-phase oxidation of benzyl alcohol catalyzed by Cu ion-exchanged NaX zeolites | |
| JP2023095971A (en) | Method of producing carbon monoxide | |
| KR101095721B1 (en) | Method and Apparatus for the Production of High Purity Methylal | |
| Ohtani et al. | Liquid-phase oxidation of benzene with molecular oxygen catalyzed by Cu-Zeolites | |
| RU2198887C1 (en) | Method of synthesis of hexamethylenetetramine (urotropin) | |
| Ji et al. | Novel Activity of TiO2 for Catalytic Conversion of CO and H2O to Alcohols in the Presence of K2CO3 | |
| KR101838612B1 (en) | Continuous manufacturing methods of acetic acid from CH4 and CO2 using fixed-bed reactor |