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HWAHAK KONGHAK, Vol.41, No.5, 564-571, October, 2003
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Co가 첨가된 Cu-Ce/γ-Al2O3 촉매상에서 개질수소가스에 포함된 CO의 선택적 산화반응: (II) CO2와 H2O의 영향
Selective Oxidation of CO in Hydrogen Rich Stream over Cu-Ce/g-Al2O3 Catalysts Doped with Co: (II) CO2 and H2O Effect
박종원†, 이영우, 정진혁1, 이득기2, 박용기3, 윤왕래4
  • 충남대학교 화학공학과, 305-764 대전시 유성구 궁동 220
  • 1경북대학교 화학공학과, 702-701 대구시 북구 산격동 1370
  • 2광주대학교 토목환경공학부, 503-703 광주시 남구 진월동 592-1
  • 3한국화학연구원 화학기술부, 305-600 대전시 유성구 장동 100
  • 4한국에너지기술연구원 전환공정연구센터, 305-343 대전시 유성구 장동 71-2
Jong Won Park†, Young Woo Rhee, Jin Hyeok Jeong1, Deuk Ki Lee2, Yong Ki Park3, and Wang Lai Yoon4
  • Department of Chemical Engineering, Chungnam National University, 20, Gung-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-764, Korea
  • 1Department of Chemical Engineering, Kyungpook National University, 1370, Sangyeok-dong, Buk-gu, Daegu 702-701, Korea
  • 2Department of Civil & Environmental Engineering, Kwangju University, 592-1, Jinwol-dong, Nam-gu, Kwangju 502-703, Korea
  • 3Division of Advanced Technology, KRICT, 100, Jang-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-600, Korea
  • 4Energy Conversion Process Research Center, KIER, 71-2, Jang-dong, Yuseong-gu, Daejeon 305-343, Korea
E-mail:
초록
선택적 CO 산화촉매인 Cu-Ce/γ-Al2O3 촉매 및 조촉매로서 Co가 소량(0.2 wt%)첨가된 Cu-Ce-Co/γ-Al2O3 촉매에 대하여 모사개질 가스(1 vol.% CO+1 vol.% O2+60 vol.% H2 in N2 balance) 내에 존재하는 CO2와 H2O가 선택적 CO 산화반응에 미치는 영향을 조사하였다. 이들 CO2와 H2O가 개질가스 내에 존재할 경우 촉매를 피독시켜 저온 산화활성이 크게 감소되어 최고 55 ℃의 반응온도 증가를 가져왔다. 이러한 저온 산화활성 감소가 일어나는 원인이 개질가스 중에 포함되어 있는 CO2와 H2O가 각각 혹은 상호 경쟁적으로 산화 활성점에 강하게 흡착하기 때문이라는 것을 CO2와 H2O의 승온탈착실험(TPD)을 통하여 확인할 수 있었다. Cu-Ce-Co/γ-Al2O3 촉매의 경우는 Cu-Ce/γ-Al2O3에 비하여 CO2와 H2O가 동시에 존재하는 경우에 대한 피독 저항성이 상대적으로 우수하여 이들 피독물이 존재할 경우에도 99.9 %의 CO가 전환되는 T99온도창이 210 - 225 ℃범위에서 존재하였다.
Cu-Ce/γ-Al2O3 and Cu-Ce-Co/γ-Al2O3 promoted with 0.2 wt.% Co were prepared and their catalytic performance was evaluated for the selective oxidation of CO in a H2-rich condition (1 vol.% CO+1 vol.% O2+60 vol.% H2 in N2 balance). When CO2 and H2O were present in the reformed gas feed, both Cu-Ce/γ-Al2O3 and Cu-Ce-Co/γ-Al2O3 showed decrease in oxidation activity of CO at low temperatures especially under 200 ℃. Compared with the Cu-Ce/γ-Al2O3, however, the Cu-Ce-Co/γ-Al2O3 showed higher resistance for the CO2 and H2O and also there existed a temperature window of T99.9 from 210 to 225 ℃ corresponding to the conversion of 99.9% CO. From CO2/H2O-TPD, it can be concluded that the main cause for the decrease in catalytic activity may be attributed to the blockage of the active sites by competitive adsorption of water vapor and CO2 with the reactant at low reaction temperatures.
Keywords:Selective Oxidation of CO;Cu-Ce Based Catalyst;Effect of CO2 and H2O;CO2-/H2O-TPD
  1. Gottesfeld S, Pafford J, J. Electrochem. Soc., 135(10), 2651 (1988) 
  2. Emonts B, Hansen JB, Jorgensen SL, Hohlein B, Peters R, J. Power Sources, 71(1-2), 288 (1998) 
  3. Kawatsu S, J. Power Sources, 71(1-2), 150 (1998) 
  4. Dudfield CD, Chen R, Adcock PL, J. Power Sources, 85(2), 237 (2000) 
  5. Oh SH, Sinkevitch RM, J. Catal., 142, 254 (1993) 
  6. Brown ML, Green AW, Cohn G, Andersen HC, Ind. Eng. Chem., 52(10), 841 (1960) 
  7. Cohn JGE, U.S. Patent, 3,216,783 (1965)
  8. Bonacci JC, Otchy TG, Ackerman T, "Amonia Manufacturing Process," U.S. Patent, No. 4,328,468 (1980)
  9. Plog C, Maunz W, Stengel T, Andorf R, "Process for the Catalytic Removal of CO from a H2 Rich Gas," Eur. Patent, No. 0,650,922, A1 (1995)
  10. Kahlich MJ, Gasteiger HA, Behm RJ, J. Catal., 171(1), 93 (1997) 
  11. Torres Sanchez RM, Ueda A, Tanaka K, Haruta M, J. Catal., 168(1), 125 (1997) 
  12. Kahlich MJ, Gasteiger HA, Behm RJ, J. Catal., 182(2), 430 (1999) 
  13. Lee SH, Han J, Lee KY, Korean J. Chem. Eng., 19(3), 431 (2002)
  14. Liu W, Flytzanistephanopoulos M, J. Catal., 153(2), 304 (1995) 
  15. Liu W, Flytzanistephanopoulos M, J. Catal., 153(2), 317 (1995) 
  16. Kim DH, Cha JE, "A CuO-CeO2 Mixed Oxide Catalyst for CO Clean-up by Selective Oxidation in Hydrogen-Rich Mixtures," 9th APCChE Congress, 619 (2002)
  17. Avgouropoulos G, Ioannides T, Matralis HK, Batista J, Hocevar S, Catal. Lett., 73(1), 33 (2001) 
  18. Manasilp A, Gulari E, Appl. Catal. B: Environ., 37(1), 17 (2002) 
  19. Gulari E, Guldur C, Srivannavit S, Osuwan S, Appl. Catal. A: Gen., 182(1), 147 (1999) 
  20. Inui T, Fujimoto K, Uchijima T, Masai M, "New Aspects of Spill-over Effect in Catalysis," Elsevier, Amsterdam, 27 (1993)
  21. Snytnikov PV, Sobyanin VA, Belyaev VD, Tsyrulnikov PG, Shitova NB, Shlyapin DA, Appl. Catal. A: Gen., 239(1-2), 149 (2003) 
  22. Park JW, Lee YW, Jeong JH, Lee DK, Park YK, Yoon WL, HWAHAK KONGHAK, 41(4), 445 (2003)