기체/액체 반응용 촉매 막(A review of catalytic membrane layers for gas/liquid reactions)

전문가 제언

□ 기체/액체 반응에 고체 촉매가 필요한 경우 시스템은 3상이 되어 매우 복잡하다. 이 경우 촉매를 막의 작은 기공에 심고 막을 경계로 한 쪽에는 기체를 다른 한 쪽에는 액체를 흐르게 한다. 일반적으로 기체 분자가 이 막을 통과하면서 촉매 상에서 액체와 반응하게 된다.

○ 재래식 촉매 반응기는 촉매를 액체의 막이 둘러싸고 있어 반응하는 기체는 이 액체에 먼저 용해된 후 촉매의 표면까지 확산되어 비로소 그 표면 위에 존재하는 액체 반응물과 반응할 수 있다. 그 뒤 또 이 생성물은 액체 속을 확산하여 계면까지 나온 후 그 계면을 벗어나야 한다. 따라서 재래식 촉매 반응기는 반응이 매우 느리지 않은 한 물질전달 제약 조건에 해당된다.
- 그러나 막 반응기는 기체와 액체는 그 벌크에서 단일 상이 되어 이 물질전달의 제약이 없다. 따라서 촉매 막 반응기는 용량에 비해 크기가 작고 일반적으로 모듈로 되어 있기 때문에 용량 확장이 쉽다. 필요한 만큼의 모듈을 더 설치하면 된다.

□ 여기서는 촘촘한 막과 성긴 막 그리고 성기고 대칭 막으로 미리 혼합된 반응물을 막을 강제 통과시켜 활성지점을 통과하면서 반응하게 하는 세 가지 형태로 크게 분류하였다. 촘촘한 막은 대부분 탄화수소의 수소화에 쓰이고 성긴 막에는 그 외의 용도도 많이 개발되었다.

○ 산소와 수소의 혼합물은 그 폭발의 한계가 넓어 어느 공장이나 수소가 포함된 라인의 산소 농도는 엄격한 감시의 대상이고(예: 석탄 가스화나 그 외의 화석연료의 부분 산화) 산소의 농도가 어느 한계(예: 2%)가 넘으면 자동으로 산소 라인이 차단되게 되어있다. 따라서 산소와 수소의 혼합물로 과산화수소의 제조는 극히 위험한 것으로 실현될 수 없는 것이었다. 그러나 이 막 공정으로 안전하게(수소와 물에 용해된 산소가 막을 사이에 두고 분리됨으로) 이를 현실화 한다는 것이 매우 흥미 있었다.

○ 그 중 과산화수소로 메탄이나 에탄을 산화시키는 기술에도 상당한 흥미를 느꼈다. 그러나 낮은 반응 속도는 앞으로 상당한 개발 노력이 필요할 것이며 그것이 성공할지라도 과산화수소가 상당한 고가의 산화제라는 점에서 경제성을 확보할 수 있을까 의문이다.

저자

Dittmeyer, R; Svajda, K; Reif, M

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

29(1-2)

잡지명

TOPICS IN CATALYSIS

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

3~27

분석자

김*설

분석물

• 기체,액체 반응용 촉매 막.pdf [235,777 byte]

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