초록 ▼

● 과학기술부, 과학재단 2005년 대표적 우수성과 50선에 선발됨.
● 기존 MZ-5 촉매보다 OTR이 40% 정도 더 개선된 촉매를 개발함으로서 단열반응기에서 촉매 run-away 위험을 월등히 줄일 수 있었음.
● 제올라이트 촉매에 개질 처리함으로서 함수 메탄올 사용시 촉매 비활성화 원인 중 하나인 dealuminaton을 방지할 수 있었음.
● 새로운 종류의 바인더를 사용한 촉매성형 조건을 확립함으로서 기존 알루미나계 바인더 보다 성형 촉매의 강도가 우수하며 인산 담지 시 수열안정성 증진 효과가 뛰어난 성형

● 과학기술부, 과학재단 2005년 대표적 우수성과 50선에 선발됨.
● 기존 MZ-5 촉매보다 OTR이 40% 정도 더 개선된 촉매를 개발함으로서 단열반응기에서 촉매 run-away 위험을 월등히 줄일 수 있었음.
● 제올라이트 촉매에 개질 처리함으로서 함수 메탄올 사용시 촉매 비활성화 원인 중 하나인 dealuminaton을 방지할 수 있었음.
● 새로운 종류의 바인더를 사용한 촉매성형 조건을 확립함으로서 기존 알루미나계 바인더 보다 성형 촉매의 강도가 우수하며 인산 담지 시 수열안정성 증진 효과가 뛰어난 성형 촉매를 제조함.
● 총 내부부피가 550cc 인 adiabatic mini pilot 반응기를 제작하여 반응기내 온도 분포, OTR, 촉매 반응 시작 및 run-away 온도 등을 측정하여 DME 실증반응기 설계와 공정 개발의 기초 자료로 활용.
● 신규 반응기 설계 및 공정 개발을 위하여 reaction kinetics 확보하여 실증 반응기 설계 자료로 활용함.
● 촉매의 상업적 양산을 위해서 촉매성형조건 및 바인더 함량을 조사하고 제조한 촉매의 활성과 촉매 안정성 실험과 수행하였고, 또한 입자가 큰 상업용 촉매의 염기 이온의 함침조건 연구함.
● 실증화 지원 연구로서, 반응전 촉매 전처리 조건 연구, 메탄올 유속에 따른 촉매 활성 연구, 촉매 희석제의 안정성 연구, 촉매의 수열 안정성 향상 연구, 다양한 염기 이온과 함량에 의해 유효 활성온도 영역 (OTR) 증진 연구 수행함.
● 주관기관과 협력하여 국내 DME 생산현장인 D사에 신규 실증반응기의 설치, 운전 및 결과 분석을 지원함.

Abstract ▼

Dimethyl ether (DME) is found to be an alternative diesel fuel because it has low NO emission, near-zero smoke amount and less engine noise compared with those of traditional diesel fuels. Therefore, there is a growing demand to produce a large amount of DME in the near future to meet the global req

Dimethyl ether (DME) is found to be an alternative diesel fuel because it has low NO emission, near-zero smoke amount and less engine noise compared with those of traditional diesel fuels. Therefore, there is a growing demand to produce a large amount of DME in the near future to meet the global requirements. Commercially, DME has been produced by methanol dehydration reaction using $\gamma-Al_2O_3$ catalyst to a large extent. Though $Al_2O_3$ is active, it tends to adsorb water on its surface and thereby loses its activity in the presence of water because of its hydrophilic nature. Accordingly, $-Al_2O_3$ is not a suitable catalyst for the dehydration of crude methanol which contains 20-30% of water.
The purpose of this research is to develop an improved process for preparing DME without formation of hydrocarbon as a by-product and no deactivation of catalyst, performed in such a manner that the dehydration is carried out using crude methanol as raw materials that contains water in the presence of water-resistant catalyst. The catalyst were developed by modifying hydrophobic zeolites such as ZSM-5, which give quite high activity for DME formation even in the presence of water (20$\sim$40%), as contrast with conventional catalyst of $\gamma$-Al203 which suffer from has severe deactivation.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...8
• CONTENTS...10
• 목차...11
• 제1장 연구개발과제의 개요...12
• 1. 디메틸에테르 생산 기술의 현황...12
• 2. DME의 용도...15
• 3. DME 제조기술 현황 및 개선 필요성...22
• 4. 연구 내용 및 범위...26
• 제2장 국내외 기술개발 현황...29
• 1. 유럽...29
• 2. 중국...30
• 3. 일본...31
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...33
• 제1절 연구 방법...33
• 제2절 연구 결과...46
• 1. 상용 ZSM-5를 이용한 DME 촉매 제조...46
• 2. 실증촉매 (MZ-5) DME 반응 특성 연구...79
• 3. 실증화를 위한 지원 연구...92
• 4. 개선된 실증 촉매 개발...104
• 5. Mini pilot급 (촉매기준 100g)에서의 연구...127
• 6. MZ-5 촉매에 적합한 신규 반응기 설계 및 공정 개발을 reaction kinetics 확보...134
• 7. 신규 실증 test용 반응기 설치 및 운전 지원...148
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...152
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...153
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...154
• 제7장 참고문헌...157