| 초록 |
아민류의 촉매수소화에 대한 연구는 1920년대 초부터 시작되었으며 오늘날에 이르기까지 다양한 반응조건을 통해 CHA의 선택성을 높이고 주요 부산물인 DCHA의 생성을 억제하기 위한 방법들이 제시되고 있다. 수소화 공정은 dead-end-type의 회분식 공정이 일반적인데 수소는 반응기 내에 일정압력이 유지되도록 지속적으로 유량을 제어하여 반응된 수소만큼만 반응기로 유입이 된다. 이 경우 수소는 주로 반응기 상부 head space에 존재하며 액면을 통해 반응액 중으로 녹아 들어가 반응하게된다[1]. Lewis E. Gates등은 교반과 생성물의 선택도의 관계에 있어서 impeller의 선정이 중요함을 강조하였다[2]. 또한, 3상 반응 및 기·액 반응에서는 impeller type의 변화에 따른 공정 변수들의 영향등이 많이 연구되었는데, Van't Riet등은 DT형태의 impeller가 액상에서 기체의 분산이나 power input, gas holdup에 효과적임을 밝혔다[3]. Bujalski와 Balmer등은 기·액 교반에서 축방향과 반경흐름을 일으키는 impeller를 혼합하는 것이 좋은 기·액 분배를 일으킬 수 있음을 보였으며[4], Hass 등은 PBT(Pitched Blade Type)의 impeller를 가지고 upward-flow와 downward-flow의 두 지 형태의 실험결과 DT형태보다 더 power number가 낮았으며 gas dispersion중에 wer의 감소 정도도 적음을 확인하였다[5]. Gas holdup측면에서는 V.Machon등은 PBT(bent)형태의 impeller가 DT형태의 impeller보다 뛰어남을 보였다[6]. 한편, gas-liquid mixing에서 G.M.Evans등은 hollow shaft를 사용하여 impeller의 회전속도에 따른 gas의 self-inducing효과 등을 관찰하였다[7]. 수소화 반응과 같은 기·액·고, 3상 반응에서는 고체상의 촉매를 액상의 반응물 및 bubbling 되는 수소기체와의 상호작용을 고려해 주어야 한다. 그러나, 지금까지의 연구들은 impeller구조와 액상 유체사이의 power effect에 대한 연구나, 반응기 하부에서 bubbling되는 기체에 대한 dispersion과 반응기 내의 local velocity등의 연구에 제한되어있었다. 본 연구에서impeller의 형태변화가 실제 수소화 반응에서 생성물의 선택도와 반응속도에 미치는 영향을 비교하였다. 반응물로는 aniline을 사용하였으며 3상반응 공정에서 일정 rpm에서 최적의 교반 효과를 낼 수 있는 impeller형태를 찾고 각각의 특성 및 그 이론적 배경을 조사해보았다. |
