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Semi-batch 반응기에서의 트리글리세라이드 접촉 수소화 반응
Catalytic Hydrogenation of Triglyceride in a Semi-batch Reactor 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.25 no.2, 2019년, pp.101 - 106  

안재용 (공주대학교 화학공학과) ,  이철호 (공주대학교 화학공학과) ,  전종기 (공주대학교 화학공학과)

초록
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본 연구의 목적은 트리글리세라이드 수소화 반응용 촉매로서 니켈, 실리카 및 알루미나로부터 제조한 Ni-SA 촉매의 적용 가능성을 semi-batch 반응기에서 검증하는 것이다. 실리카 및 알루미나 지지체 위에 공침법을 사용하여 니켈 전구체를 침전시켜서 Ni-SA 분말을 제조하였다. 이 분말을 수소분위기에서 환원시킨 후에, 유지경화유와 혼합한 후 냉각하여 Ni-SA 촉매 성형체를 제조하였다. 상업용 촉매인 Pricat 촉매와 본 연구에서 제조한 Ni-SA 촉매의 NiO 결정크기는 각각 $35{\AA}$와 $38{\AA}$으로 나타나서 두 촉매의 Ni의 분산도가 거의 유사함을 알 수 있었다. Ni-SA 촉매의 기공 부피와 기공 크기는 Pricat 촉매의 기공 부피와 기공 크기보다 훨씬 큰 것을 알 수 있다. 또한 Ni-SA 촉매의 평균 입자 크기는 Pricat 촉매에 비해 훨씬 작은 것으로 나타났다. 오일에 함침시켜서 태블릿 형태로 성형한 촉매를 사용하여 semi-batch 반응 장치에서 트리글리세라이드 수소화 반응을 수행한 결과, Ni-SA 촉매가 Pricat 촉매보다 반응 활성이 우수하다는 것을 알 수 있다. Ni-SA 촉매의 입자 크기가 Pricat 촉매의 입자 크기보다 훨씬 작고, Ni-SA 촉매의 기공 크기가 Pricat 촉매의 기공 크기보다 크기 때문에 반응 원료나 생성물의 확산 저항에 영향을 적게 받는다고 판단된다. 본 연구에서 제조한 Ni-SA 촉매는 트리글리세라이드 수소화 반응용 촉매로 상업적인 공정에서 사용 중인 Pricat 촉매를 대체할 수 있는 잠재력이 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The aim of this study is to investigate the feasibility of an Ni-SA catalyst, which was prepared from nickel, kieselguhr, and alumina, for the hydrogenation of triglyceride in a bench-scale reactor. Ni-SA powders were prepared by precipitating nickel precursors on a silica and alumina support. The p...

주제어

#니켈   #촉매   #트리글리세라이드   #수소화   #반회분식  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 국내의 트리글리세라이드 수소화 반응용 촉매는 전량 수입하여 사용하고 있기 때문에 국산화가 필요한 실정이다[5-10]. 본 연구의 목적은 트리글리세라이드 수소화 반응용 촉매로서 니켈을 활성 금속으로 사용하고 지지체로서 실리카와 알루미나를 동시에 사용한 촉매의 적용 가능성을 고찰하는 것이다. 특히, 본 연구에서는 분말 형태로 합성한 촉매를 사용하여 성형(forming) 공정을 거쳐서 촉매 성형체를 완성함으로써 상업적인 공정에서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다.
  • 본 연구의 목적은 트리글리세라이드 수소화 반응용 촉매로서 니켈을 활성 금속으로 사용하고 지지체로서 실리카와 알루미나를 동시에 사용한 촉매의 적용 가능성을 고찰하는 것이다. 특히, 본 연구에서는 분말 형태로 합성한 촉매를 사용하여 성형(forming) 공정을 거쳐서 촉매 성형체를 완성함으로써 상업적인 공정에서의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 본 연구에서 제조한 촉매 성형체의 물리･화학적 특성을 분석하고, semi-batch 반응기를 사용하여 트리글리세라이드 수소화 반응 성능을 분석하고 상업용 촉매의 성능과 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저콜레 스테롤을 이용한 식품이 각광받고 있는 이유는 무엇인가? 최근에 동물성 오일의 공급량이 줄면서 전 세계적으로 식용이 가능한 오일의 부족현상을 겪고 있으며 이를 대체할 수 있는 방안이 필요 하게 되었다[1-5]. 또한, 대한민국이 고령화시대에 진입하면서 고지혈증과 당뇨와 같은 성인병에 대한 관심이 커지면서 육류보다 건강에 유익한 채식 또는 식물성 오일에 대한 관심이 더욱 증가하고 있다. 이에 따라 식품관련 기업들은 저콜레 스테롤을 이용한 식품에 관심을 가지게 되었다.
트리글리세라이드란 무엇인가? 대표적인 식물성 오일의 원료는 팜유, 자트로파유, 그리고 카멜라유 등이 있다. 상기 명시된 유지작물들로부터 얻은 식물성 오일은 지방산과 글리세롤이 결합된 트리글리세라이드 (triglyceride)가 주성분이다[3-8]. 지방산과 글리세롤의 에스테르인 triglycerides의 혼합물로 이루어진 유지는 지방산의 종류와 함량, 이성질체 형성 여부에 따라 그 특성이 광범위하게 변한다.
식물성 오일의 장단점은 무엇인가? 식물성 오일은 콜레스테롤이 적고 그 외에 많은 장점을 가지고 있지만 액상상태로 존재하기 때문에 상품의 다양화에 한계가 있다. 그리고 불포화도가 높아 쉽게 변질된다는 단점이 있다.
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참고문헌 (16)

  1. Babaee, Z., Nikoopour, H., and Safafar, H., "A Comparison of Commercial Nickel Catalysts Effects on Hydrogenation of Soybean Oil," World Appl. Sci. J., 2, 621-626 (2007). 

  2. Barrio, V. L., Arias, P. L., Cambra, J. F., Guemez, M. B., Pawelec, B., and Fierro, J. L. G., "Aromatics Hydrogenation on Silica-Alumina Supported Palladium-Nickel Catalysts," Appl. Catal., A: General, 242, 17-30 (2003). 

  3. Allen, R. R., "World Conference on Soya Processing and Utilization," JAOCS, 166-169 (1981). 

  4. Patterson, H. B. W., Hydrogenation of Fats and Oils, Applied Science Publishers, London (1990). 

  5. Martin, G. A., and Dalmon, J. A., "Benzene Hydrogenation over Nickel Catalysts at Low and High Temperatures: Structure-Sensitivity and Copper Alloying Effects," J. Catal., 75, 233-242 (1982). 

    상세보기 crossref

  6. Tarrer, A. R., Yoon, H. H., and Wagh, V. P., "Deactivation of a Hydrogenation Catalyst: Importance of Mass Transfer," Am. Chem. Soc., Div. Fuel., 33, 25-30 (1988). 

  7. Kravtsov, A. V., Zuev, V. A., Kozlov, I. A., Milishnikov, A. V., Ivanchina, E. D., Uriev E. M., Ivashkina, E. N., Fetisova, V. A., and Shnidorova, I. O., "Development of Control System for Nickel-Containing Catalyst in Dienes Hydrogenation," Pet. Coal, 51, 248-254 (2009). 

  8. Lee, D., Kim, D., Kang, M., Kim, J. M., and Lee, I., "Efficient Hydrogenation Catalysts of Ni or Pd on Nanoporous Carbon Workable in an Acidic Condition," Bull. Korean Chem. Soc., 28, 2034-2040 (2007). 

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  9. Dusan J., Radoman R. b., Ljiljana M., Miroslav S., and Branislav M., "Nickel hydrogenation catalyst for tallow hydrogenation and for the selective hydrogenation of sunflower seed oil and soybean oil," Catal. Today, 43, 21-28 (1998). 

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  10. Brown, C. A., "Catalytic Hydrogenation. V. The Reaction of Sodium Borohydride with Aqueous Nickel Salts. P-1 Nickel Boride, a Convenient, Highly Active Nickel Hydrogenation Catalyst," J. Org. Chem., 56, 1900-1904 (1970). 

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  13. Kravtsov, A. V., Khadartsev, A. C., Shatovkin, A. A., Milishnikov, A. V., Ivanchina, E. D., Ivashkina, E. M., and Uriev, E. N., "Computer Modeling of Higher Paraffins Dehydrogenation Process on Pt Catalysts, Oil Process. Oil Chem., 35-40 (2007). 

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  15. Zhao, A., Ying, W., Zhang, H., Ma, H., and Fang, D., " $Ni-Al_2O_3$ catalysts prepared by solution combustion method for syngas methanation", Catal. Comm., 17, 34-38 (2012). 

  16. Jeon J. K. Koh, S. T., Park, Y. K., Suh, D. J., and Inm, S. K., "Effect of Magnesium Promoter on Nickel/Kieselguhr Catalysts in Triglyceride Oil Hydrogenation", J. Ind. Eng. Chem., 11, 83-87 (2005). 

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