공업화학 촉매 / 반응공학 : Coke 침적에 의한 Mg - La / ZSM-5 촉매의 비활성화에 관한 연구

본 연구에서는 MTO(methanol-to-olefin) 반응에 있어서 ZSM-5 촉매의 주요 활성점으로 여겨지는 강산점을 중심으로 코크 침적에 따른 활성변화 양상과 촉매 산도와의 상관관계를 조사하였다. 먼저 촉매의 비활성화 과정에 관한 속도식을 공간속도에 대한 활성감소의 실험자료를 이용하여 유도하였으며 이로부터 비활성화 속도상수를 도출하였다. 본 반응에서의 비활성화 차수는 1.5차에 접근함을 알 수 있었다. 또한 금속(Mg, La) 양이온이 HZSM-5에 이온교환될 경우 강산점인 Bro¨nsted 산점의 양이 조절될 수 있음을 확인하였다. 강산점의 산량변화와 활성과의 상호관계는 프로필렌의 경우 선택도 및 수율이 강산점량의 증감에 따라 선형적으로 비례함을 볼 수 있었으나, 에텐의 경우 비례관계를 발견할 수 없었다. 탄소침적으로 인하여 비활성화된 촉매를 재생한 결과, 촉매활성이 확연히 회복됨을 알 수 있었으며 측정된 비활성화 속도상수는 비활성화 과정과 잘 연계됨을 관찰할 수 있었다. 또 재생반응을 반복할수록 그 재생효율은 점차적으로 감소하였다.