고체산 촉매로서 설계 및 작용기를 붙인 SBA-15를 이용한 1-헥센 올리고머화 반응을 통한 중질 올레핀 합성에 관한 연구

Abstract

경질올레핀의 올리고머화 반응 및 이합체화 반응을 통해 생산 가능한 중질 올레핀은 고부가 화합물 및 연료 등 그 쓰임이 다양하다. 본 학위논문에서는 이러한 중질 올레핀을 생산하는데 이용되는 올리고머화 반응 공정을 위한 촉매와 반응 조건을 연구하였다. 경질 올레핀을 이용한 올리고머화 반응을 하여 높은 선택도를 갖는 중질 올레핀 생산에 목적을 두고 있다. 모델링한 1-헥센의 올리고머화 반응에서 지지체의 기공 크기 및 합성 방에 따른 산점 등의 변화를 준 촉매를 사용하여 반응에 미치는 영향을 고찰하였다. 고체산 촉매에 대한 올리고머화 반응에서 주로 사용되는 제올라이트의 경우 높은 산점으로 인해 반응의 비활성화가 빠르게 일어나는 문제점을 해결하기 위해 메조 다공성 실리카 지지체인 SBA-15를 선정하여 합성하였다. 촉매의 합성 방법으로는 이온교환에 의한 산촉매와 SBA-15에 고분자 코팅을 하고 황산 처리를 하는 고분자 코팅촉매를 선정하여 합성 후 반응실험을 진행하였다. 연구결과, 촉매 H-SBA-15와 H-PS/SBA-15 촉매의 기공의 부피와 산점이 반응에 영향을 미침을 확인하였다. 그중 양성자화된 이온교환 방법으로 합성된 마이크로 크기 H-SBA-15, 고분자 중합 술폰화 방법으로 합성된 고분자 중량 20 wt%인 H-PS/SBA-15 촉매가 1-헥센의 올리고머화 반응을 통해 대체적으로 높은 1-헥센 전환율과 높은 중질 올레핀의 선택도를 얻는 것으로 확인 되었다. 고분자 중합 술폰화 고체산 촉매는 촉매의 특성으로 인해 양성자화 된 이온교환 촉매에 비해 반응 온도가 낮으므로 비슷한 반응결과를 보이는 두 종류의 촉매를 비교하였을 때, 반응에 소비되는 에너지가 적게 들며, 반응온도에 의한 크래킹이 거의 일어나지 않는다는 점을 관찰 할 수 있었다.