초록 ▼

MTBE (methyl-tert-butyl-ether)의 합성 및 분해반응은 MTBE가 최근 휘발유의 무공해 옥탄가향상제로 중요한 위치를 차지하게 되면서 높은 공업적 가치에도 불구하고 이에 대한 기초연구는 거의 정립되어 있지 못하였다. 이온교환수지는 그 활성기에 따라 무기산이나 염기에 의한 거의 모든 반응에 대하여 촉매작용을 할 수 있으며 본 연구에서는 MTBE의 합성 및 분해반응을 통하여 산성이온교환 수지촉매의 활성 및 선택성을 검토하였다.
일차년도에는 MTBE 합성에 대하여 Amberlyst 15 및 Amberlyst

MTBE (methyl-tert-butyl-ether)의 합성 및 분해반응은 MTBE가 최근 휘발유의 무공해 옥탄가향상제로 중요한 위치를 차지하게 되면서 높은 공업적 가치에도 불구하고 이에 대한 기초연구는 거의 정립되어 있지 못하였다. 이온교환수지는 그 활성기에 따라 무기산이나 염기에 의한 거의 모든 반응에 대하여 촉매작용을 할 수 있으며 본 연구에서는 MTBE의 합성 및 분해반응을 통하여 산성이온교환 수지촉매의 활성 및 선택성을 검토하였다.
일차년도에는 MTBE 합성에 대하여 Amberlyst 15 및 Amberlyst XN1010 수지촉매를 사용하여 반응실험을 수행하여, 최적 반응속도 모델을 선정하였으며 이차년도에는 상기 수지촉매에 의한 MTBE 분해반응을 수행하여 초기분압 및 온도가 선택성에 미치는 영향을 조사하고, 다른 무기고 체산촉매들의 반응선택성과 비교. 검토하였다.

Abstract ▼

MTBE (methyl-tert-butyl-ether) has become a major antiknocking agent without air pollution, but very few fundamental studies on the synthesis and cracking of MTBE have been made spite of its industrial importance. In exchange resins can be used for most reactions normally catalyzed by mineral acids

MTBE (methyl-tert-butyl-ether) has become a major antiknocking agent without air pollution, but very few fundamental studies on the synthesis and cracking of MTBE have been made spite of its industrial importance. In exchange resins can be used for most reactions normally catalyzed by mineral acids or bases depending on the functional groups. In the present study, the activity and selectivity of acidic resin catalyst (Amberlyst 15 and Amberlyst XN-1010) were investigated for the synthesis and cracking of MTBE. In the first year, experimental works on MTBE synthesis were carried out and the kinetic data were correlated with various reaction mechanisms to choose the best model. In the partial pressure and temperature on the selectivity, and the reactivity of resin catalysts was compared with that of other inorganic solid acid catalysts.

목차 Contents

• 1. 서론...8
• 1.1 MTBE 합성반응...8
• 1.2 MTBE 분해공정...9
• 1.3 이온교환 수지촉매...10
• 1.4 목적...15
• 2. 이론...16
• 2.1 수지촉매의 반응특성...16
• 2.2 MTBE 합성 반응기구...18
• 2.2.1 열역학 평형상수...18
• 2.2.2 반응기구...21
• 2.2.3 수지촉매의 모형화...25
• 2.2.4 평형분포 계수...28
• 2.2.5 Rival Kinetic Model 의 설정...30
• 2.3 MTBE분해 반응기구...31
• 2.3.1 분해반응 특성...31
• 2.3.2 반응평형 분포...32
• 3. 실험...36
• 3.1 실험재료...36
• 3.2 실험장치...38
• 3.2.1 MTBE 합성...38
• 3.2.2 MTBE 분해...38
• 3.3 실험 방법...40
• 3.3.1 수지촉매 전처리...40
• 3.3.2 Capacity 의 측정...44
• 3.3.3 이온교환기의 치환...45
• 3.3.4 기타산촉매 전처리...46
• 3.3.4.1 제올라이트...46
• 3.3.4.2 실리카 알루미나 및 $\gamma$-알루미나...47
• 3.3.5 산도의 측정...47
• 4. 결과 및 검토...49
• 4.1 MTBE 합성 반응...49
• 4.1.1 무촉매 반응...49
• 4.1.2 물질전달 저항...49
• 4.1.3 온도 및 조성의 영향...50
• 4.1.4 반응속도식 결정...58
• 4.1.5 활성기 농도의 영향...62
• 4.2 MTBE 분해반응...70
• 4.2.1 수지 촉매의 Capacity...70
• 4.2.2 물질전달 영향...76
• 4.2.3 반응계 특성 및 오차범위...76
• 4.2.4 여러 산촉매의 산도...81
• 4.2.5 반응속도의 조기분압 의존도...81
• 4.2.6 수치촉매에서 메탄올 및 이소부틸렌 선택도...84
• 4.2.7 수치촉매에 대한 Arrhenius plot...90
• 4.2.8 여러 산촉매에서 분해반응 활성비교...93
• 4.2.9 여러 산촉매에서 이소부틸렌 및 메탄올 선택도 비교...95
• 5. 결론...100
• 6. 인용부호...102
• 7. 참고문헌...104
• 8. 부록...109
• 9. 논문발표실적 또는 계획...113
• 10.학위 배출실적...113