석유화학의 BTX공정에서 발생하는 혼합 자일렌중 파라 자일렌은 해마다 그 수요가 증가함에 따라 자일렌 이성질체의 분리공정은 많은 관심을 받고 있다. 이 분리 공정에서 ZSM-5를 흡착제로 사용하게 되는데 흡착탑에 적용시 물질의 이동속도, 흡착탑 압력 손실 등의 여러 가지 애로사항으로 인하여 성형체로 제조 하여 공정에 적용하게 된다. 하지만 성형체로 제조시 함유되는 바인더(binder)로 인하여 흡착력이나 다른 ...
석유화학의 BTX공정에서 발생하는 혼합 자일렌중 파라 자일렌은 해마다 그 수요가 증가함에 따라 자일렌 이성질체의 분리공정은 많은 관심을 받고 있다. 이 분리 공정에서 ZSM-5를 흡착제로 사용하게 되는데 흡착탑에 적용시 물질의 이동속도, 흡착탑 압력 손실 등의 여러 가지 애로사항으로 인하여 성형체로 제조 하여 공정에 적용하게 된다. 하지만 성형체로 제조시 함유되는 바인더(binder)로 인하여 흡착력이나 다른 촉매반응에서 흡착제의 본질적 특성을 저하 시키는 문제점을 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 흡착제의 성형시 사용된 바인더를 흡착제와 같은 성질로 전환함으로써 높은 강도와 흡착특성을 높여주는 바인더리스(binderless) ZSM-5 성형체를 제조하였다. ZSM-5 결정분말을 무기바인더인 colloidal silica sol(C.S)용액과 기공형성제와 성형첨가제 역할을 하는 microcrystalline cellulose(M.C)분말을 사용하여 구형상의 성형체로 제조 후 소성, 바인더리스 처리, 이온교환 과정을 거처 최종적으로 바인더리스 H-ZSM-5 성형체 제조를 목표로 하였다. 그에 대한 제조 방법으로 무기 바인더인 C.S의 함유량을 고정 후 M.C의 함량을 각각 5.26, 17.65, 33.33 wt%로 조절하였으며 그에 따른 구형도와 실제 흡착탑에서 적용되는 흡착제의 크기의 대한 회수율을 확인 하였다. 이 후 흡착을 저하시키는 요인이며 지지체 역할을 하는 M.C를 제거 해주기 위해 소성과정을 거치게 되며 이때 기공이 형성되면서 기계적 강도가 약해지게 된다. 이 후 수열합성 방법으로 바인더리스 처리과정을 거치면 기계적 강도와 결정화도(95%)가 상승하는 것을 확인하였다. 이는 M.C가 소성되면서 생성된 거대기공(macropore)에 바인더리스 처리되면서 바인더인 C.S가 ZSM-5 결정들로 성장된 것에서 기인하였다. 최적의 흡착특성을 위해 Na-ZSM-5 성형체를 NH4Cl로 이온교환 및 소성과정을 거처 최종적으로 H-ZSM-5 성형체를 제조하였으며 제조된 흡착제는 90℃의 온도에서 각각의 자일렌의 이성질체들을(para-, meta-, ortho-) 혼합하여 평형흡착을 진행하였다. 그 결과 바인더리스 처리전 성형체보다 바인더리스 처리후의 흡착제는 파라자일렌에 대해 높은 선택적 특성을 나타냈으며, 특히 결정화도가 가장 높은 흡착제의 경우에 더 높은 파라자일렌 흡착력을 가지는 것을 확인하였다.
석유화학의 BTX공정에서 발생하는 혼합 자일렌중 파라 자일렌은 해마다 그 수요가 증가함에 따라 자일렌 이성질체의 분리공정은 많은 관심을 받고 있다. 이 분리 공정에서 ZSM-5를 흡착제로 사용하게 되는데 흡착탑에 적용시 물질의 이동속도, 흡착탑 압력 손실 등의 여러 가지 애로사항으로 인하여 성형체로 제조 하여 공정에 적용하게 된다. 하지만 성형체로 제조시 함유되는 바인더(binder)로 인하여 흡착력이나 다른 촉매반응에서 흡착제의 본질적 특성을 저하 시키는 문제점을 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 흡착제의 성형시 사용된 바인더를 흡착제와 같은 성질로 전환함으로써 높은 강도와 흡착특성을 높여주는 바인더리스(binderless) ZSM-5 성형체를 제조하였다. ZSM-5 결정분말을 무기바인더인 colloidal silica sol(C.S)용액과 기공형성제와 성형첨가제 역할을 하는 microcrystalline cellulose(M.C)분말을 사용하여 구형상의 성형체로 제조 후 소성, 바인더리스 처리, 이온교환 과정을 거처 최종적으로 바인더리스 H-ZSM-5 성형체 제조를 목표로 하였다. 그에 대한 제조 방법으로 무기 바인더인 C.S의 함유량을 고정 후 M.C의 함량을 각각 5.26, 17.65, 33.33 wt%로 조절하였으며 그에 따른 구형도와 실제 흡착탑에서 적용되는 흡착제의 크기의 대한 회수율을 확인 하였다. 이 후 흡착을 저하시키는 요인이며 지지체 역할을 하는 M.C를 제거 해주기 위해 소성과정을 거치게 되며 이때 기공이 형성되면서 기계적 강도가 약해지게 된다. 이 후 수열합성 방법으로 바인더리스 처리과정을 거치면 기계적 강도와 결정화도(95%)가 상승하는 것을 확인하였다. 이는 M.C가 소성되면서 생성된 거대기공(macropore)에 바인더리스 처리되면서 바인더인 C.S가 ZSM-5 결정들로 성장된 것에서 기인하였다. 최적의 흡착특성을 위해 Na-ZSM-5 성형체를 NH4Cl로 이온교환 및 소성과정을 거처 최종적으로 H-ZSM-5 성형체를 제조하였으며 제조된 흡착제는 90℃의 온도에서 각각의 자일렌의 이성질체들을(para-, meta-, ortho-) 혼합하여 평형흡착을 진행하였다. 그 결과 바인더리스 처리전 성형체보다 바인더리스 처리후의 흡착제는 파라자일렌에 대해 높은 선택적 특성을 나타냈으며, 특히 결정화도가 가장 높은 흡착제의 경우에 더 높은 파라자일렌 흡착력을 가지는 것을 확인하였다.
Xylene has three isomers namely para-xylene, ortho-xylene and meta-xylene and are used as industrial solvents or intermediates for many derivatives. p-Xylene among three xylene isomers has the largest commercial market. Separating xylene isomers by conventional distillation is not practical because ...
Xylene has three isomers namely para-xylene, ortho-xylene and meta-xylene and are used as industrial solvents or intermediates for many derivatives. p-Xylene among three xylene isomers has the largest commercial market. Separating xylene isomers by conventional distillation is not practical because these isomers have similar boiling point. The adsorption process, such as simulated moving bed (SMB) process, provides an efficient means of purifying and recovering p-xylene using a solid zeolitic adsorbent which has the selectivity of p-xylene. In this study, binderless ZSM-5 granule was prepared for adsorption of p-xylene. The adsorbent for separation of p-xylene has been required high-strength, high-crystallinity, high-specific surface area and high-selectivity to p-xylene. But strength of typical adsorbent using clay is dissatisfied. Usage of p-xylene adsorbent having low strength decreased efficiency of column in adsorption process. To solve such problem, the binderless ZSM-5 adsorbent was made. Preparation of binderless ZSM-5 adsorbent has various step, such as granulation, calcination-1, binderless treatment and ion-exchange. Form the results, the binderless ZSM-5 adsorbent have sufficient strength(0.721kgf) high-crystallinity(95%) and high surface area(379.2m2/g). Also, the obtained binderless ZSM-5 granule adsorbent has shown higher selective adsorption performance for p-xylene than that of commercial adsorbent.
Xylene has three isomers namely para-xylene, ortho-xylene and meta-xylene and are used as industrial solvents or intermediates for many derivatives. p-Xylene among three xylene isomers has the largest commercial market. Separating xylene isomers by conventional distillation is not practical because these isomers have similar boiling point. The adsorption process, such as simulated moving bed (SMB) process, provides an efficient means of purifying and recovering p-xylene using a solid zeolitic adsorbent which has the selectivity of p-xylene. In this study, binderless ZSM-5 granule was prepared for adsorption of p-xylene. The adsorbent for separation of p-xylene has been required high-strength, high-crystallinity, high-specific surface area and high-selectivity to p-xylene. But strength of typical adsorbent using clay is dissatisfied. Usage of p-xylene adsorbent having low strength decreased efficiency of column in adsorption process. To solve such problem, the binderless ZSM-5 adsorbent was made. Preparation of binderless ZSM-5 adsorbent has various step, such as granulation, calcination-1, binderless treatment and ion-exchange. Form the results, the binderless ZSM-5 adsorbent have sufficient strength(0.721kgf) high-crystallinity(95%) and high surface area(379.2m2/g). Also, the obtained binderless ZSM-5 granule adsorbent has shown higher selective adsorption performance for p-xylene than that of commercial adsorbent.
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