초록 ▼

- 막 반응기용으로 고온에서 안정한 세라믹 복합막 제조를 위한 sol-gel 박막 코팅 공정 기술 확립
- 탈수 막반응기 적용을 위한 고온 수증기 선택 투과성이 우수한 세라믹복합막 개발
- 분리 반응 공정 결합에 의한 DME (Dimethyl ether) 제조를 위한 1kg/day 규모 촉매 막반응기 모듈 개발
- 1) 이종착물 구조의 몰포로지 제어를 통한 물/메탄올 분리용 복합막제조, 2)모듈작업을 위한 지지체(Hollow Fiber Type)의 제조조건 확립, 3)복합막으로의 doping 기술 개발 및 소형 모듈

- 막 반응기용으로 고온에서 안정한 세라믹 복합막 제조를 위한 sol-gel 박막 코팅 공정 기술 확립
- 탈수 막반응기 적용을 위한 고온 수증기 선택 투과성이 우수한 세라믹복합막 개발
- 분리 반응 공정 결합에 의한 DME (Dimethyl ether) 제조를 위한 1kg/day 규모 촉매 막반응기 모듈 개발
- 1) 이종착물 구조의 몰포로지 제어를 통한 물/메탄올 분리용 복합막제조, 2)모듈작업을 위한 지지체(Hollow Fiber Type)의 제조조건 확립, 3)복합막으로의 doping 기술 개발 및 소형 모듈 제작, 4)메탄올/물 분리공정용 소형모듈 시스템 평가
- DME 제조 공정 중 증류탑 대체를 위한 물/메탄올 탈수 정제용 고분자 분리막 개발
- 고활성 내수성 촉매의 실용화 내수성촉매 적용공정개발을 위한 DME 10kg/day규모 공정운전 및 평가
- 실험실 규모 촉매 반응장치 설치 및 운전
- 고활성 촉매 개발: 산점 조절 /내수성 향상 /촉매 특성분석/안정성 시험 및 수명 연장
- Methanol 탈수에 의한 DME 제조 반응조건 최적화
- 상용 수준의 촉매 개발
- 신규 개발 촉매의 보완/개선 (안정성, 선택성, 내수성)
- 촉매 대량생산기술 개발 (Pilot용 촉매 제조)
- 장기운전에 의한 촉매 안정성 검증
- 단열 반응기를 이용한 신공정을 위한 촉매 성능 보완 (넓은 온도 영역 운전 가능)
- 기존 공정 대비 40% 이상 에너지 절감의 촉매 막반응 공정 1톤/일 규모 실증 plant 기본 설계

Abstract ▼

Dimethylether (DME), a prospective alternative fuel for diesel engine, is being spotlighted as a clean transportation energy. DME emits much less nitrogen oxides than gasoline and diesel oils while still having thermal efficiency comparable to theirs. In this regard, establishment of an effective an

Dimethylether (DME), a prospective alternative fuel for diesel engine, is being spotlighted as a clean transportation energy. DME emits much less nitrogen oxides than gasoline and diesel oils while still having thermal efficiency comparable to theirs. In this regard, establishment of an effective and stable mass-production system is drawing much attention. If water vapour generated by the catalytic reaction can be selectively removed from the reaction zone, decrease in the catalytic activity can be prevented. Thus a good reaction yield can be obtained even in a mild temperature condition. Moreover, the reaction can be forced to completion by removing the water. Therefore, a membrane reactor combined the permselectivity of a membrane with catalytic reaction is a good candidate for a new approach to increase the conversion in the DME synthesis. In this study, we developed water-selective alumina/silica composite membranes as a dehydration membrane reactor for DME synthesis from methanol. The catalytic reaction for DME synthesis from methanol using the membrane was performed at $230{^{\circ}C}$, and the reaction conversion was compared with that of conventional fixed-bed reactor.
Alumina-silica composite membranes were prepared on the porous stainless steel support by the sol-gel method accompanied by a suction-rolling process. The optimized composite membrane exhibited a water flux of the order of $10^{-7}mol/m^{2}.sec.Pa$ and a water/methanol selectivity of 8 at permeation temperature of $250{^{\circ}C}$. The water-selective membrane was successfully applied to DME synthesis by methanol dehydration at$230{^{\circ}C}$, and the reaction conversion of the membrane reactor was much higher than that of the conventional fixed-bed reactor. The reaction conversion of the membrane reactor and the conventional fixed-bed reactor shows 82.5% and 68.0%, respectively.

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 초록 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY...8
• CONTENTS...11
• 목차 ...12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...13
• 1. 분리막 반응기...13
• 2. DME 제조 공정 및 촉매...14
• 3. 물/메탄올 분리용 고분자막...15
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...17
• 1. 분리막 반응기...17
• 2. 물/메탄올 분리용 고분자막...19
• 3. 에테르의 생산 기술 및 현황...21
• 4. DME의 물리적/화학적 특성...25
• 5. DME의 생산 공정 개발...28
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...34
• 제1절 Sol-gel 법에 의한 고온 수증기 분리용 세라믹 복합막개발 연구 ...34
• 제2절 DME 제조를 위한 탈수막 반응기 개발 연구 ...71
• 제3절 물/메탄올 분리용 고분자 분리막 개발 연구 ...116
• 제4절 DME 제조용 고효율 촉매 개발 연구 ...179
• 제5절 메탄올로부터 DME 제조 공정 개발 연구 ...204
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...212
• 1. 분리막 반응기...212
• 2. 물/메탄올 분리용 고분자막...213
• 3. DME 제조용 촉매...213
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...217
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...219
• 제7장 참고문헌 ...225