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일신오토클레이브의 다목적 반응기는 고온·고압의 조건에서 합성, 분해, 승화, 추출 등의 연구를 수행할 수 있으며, 수열합성반응, 촉매반응 등의 연구를 수행 할 수 있는 장비입니다.
주 반응기 이외에도 주문·제작 방식으로 다양한 용도의 구성품들을 고객의 요청에 따라 옵션사항으로 추가하여 경제적이고 편리한 사용 또는 구성이 가능합니다.
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고압반응기(High Pressure Reactor)




촉매반응

촉매란?
반응속도에는 영향을 주지만 공정을 변화시키지 않는 물질입니다. 촉매는 일반적으로 반응에서 다른 분자경로를 촉진시킴으로써 반응속도를 변화시킵니다.

촉매반응이란?
가장 빠르게, 혹은 완벽하게 반응을 진행할 수 있도록 최적의 조건을 유지시켜 주는 반응을 말합니다. 반응기에서 반응 속도를 높여주기 위해서는 반응물의 온도를 높여주며 반응물을 저어 주거나 반응 결과에는 영향을 주지 않고 반응 속도에 영향을 줄 수 있는 촉매들이 필요합니다. 이러한 촉매가 반응속도를 증가시키는 이유는 촉매가 사용되는 반응에서는 촉매 없이 진행되는 반응과 다른 반응 경로로 반응이 진행되어 반응의 활성화 에너지를 낮추기 때문입니다. 촉매는 균일 촉매와 불균일 촉매로 분류되는데, 균일 촉매란 반응물과 같은 상으로 존재하는 촉매이며, 불균일 촉매는 반응물과 다른 상으로 존재하는 촉매입니다.

촉매반응의 방법
균일 촉매반응(Homogeneous catalysis)은 적어도 반응물 중의 한 성분과 용해 상태가 되는 공정으로 n-이소부틸 알데하이드 제조를 예로 들 수 있습니다. 불균일 촉매반응(Heterogeneous catalysis)은 2개 이상의 상이 수반되며 일반적으로 고체이며, 반응물은 액체 또는 기체의 형태가 일반적입니다. 경우에 따라서는 기체-액체 반응도 있을 수 있으며, 시클로헥산의 탈수소화 반응을 통한 벤젠 제조를 예로 들 수 있습니다. 일신오토클레이브에서 제작하는 촉매 반응기 시스템은 다양한 물질에 대한 촉매 반응을 수행할 수 있는 설비로 제작하며, 촉매 반응시에 발생하는 발열과 흡열 등에 안전성을 우선 검토하고, 설비 자체내에서 이루어지는 온도 상승과 압력 유지에 대한 정밀한 공정 수행이 이루어집니다. 공정 수행에 중요한 부분인 압력 용기 부분은 미국기계학회의 압력용기 인증인 ASME 규격에 맞추어 설계·제작 및 인증을 받았으며, 한국가스안전공사나 산업안전관리공단 인증을 통하여 안전하게 제작합니다.




촉매화학 반응의 속도




적용 분야


촉매반응계 촉매반응계의 상(Phase) 대표적 반응계
촉매 반응물
균일촉매 반응계
(Homogeneous catalysis System) 		액체 액체 Hydrolysis of ester by acids
기체 기체 Oxidation of SO2 by NO2
고체 고체 Decimosition of potassium chlorate by MnO2
불균일촉매 반응계
(Heterogeneous
Catalysis System)		 액체 기체 Alkene polymerization by acids
고체 액체 Disproportionation of cyclohexene by Pd
고체 기체 Oxidation of CO by ZnO
고체 액체 - 기체 Hydrogenation of benzene by Ni
생촉매 반응계
(Enzymatic
Catalysis System)		 Protein molecules (Lyophilic colloids)
Present in life Process
Tremendous efficiency
Used in some industries


촉매 재료 촉매 반응 대표적 촉매 예
금속 Hydrogenation
Hydrogenolysis Oxdation		 Ni, Pd, Pi, Cu
Ag, Pt
금속산화물 Partial Oxdation
Dehydrogenation		 Complex Metal Molybdates
Multimetallic oxide compositions
Fe2O3, ZnO, Cr2O3/AI2O3
Acids Hydration
Polymerization
Craking + H-transfer		 Acid-type ion-exchanger resin
H2PO4 on carrier
SiO2-AI2O3, zeolite in acid form
금속 + Acids Paraffin isomerization
Hydrogenolysis 		Pt/acidified Support
Pd/zeolite



촉매반응의 적용


석유화학 공업

• 정유 공장에서는 원유를 증류하여 여러 물질로 나눈 후, 수소화, 수소첨가 분해, 접촉분해, 이성질화, 알킬화 등의
   처리 공정을 거쳐 석유제품의 가치를 높임.
• 환경오염 방지를 위하여 수소첨가 황 제거 공정


화학물질의 제조

• 열분해 공정이나 전기화학 공정을 제외하면 대부분 화학 물질 제조 공정에는 촉매를 사용
• 고분자 물질을 제조할 때도 라디칼 중합 공정을 제외한 거의 대부분의 공정을 촉매로 사용하여 조작


환경오염 방지 및 오염 물질 제거

• 자동차의 수요가 증가함에 따라 대기 오염을 방지하기 위해서 배기가스 촉매 정화기를 사용하여 미연소 탄화수소와
   일산화탄소를 산화시켜 이산화탄소와 물로 전환시키고, 질소산화물은 질소와 산소로 환원하여 오염 물질을 제거
• 발전소나 질산 공장 들에서 방출되는 질소 산화물의 환원제거에도 촉매를 사용하는 선택적 촉매환원
   (Selective catalytic reduction:SCR) 공정
• 산성비와 오존 공해의 원인 물질인 질소 산화물을 환원하여 제거하므로 환경오염을 방지
• 촉매 연소 기술을 이용하여 환경호르몬 등 휘발성 유기 물질을 제거하거나 광촉매로 물이나 대기 중 오염 물질을
   제거하는 기술은 환경 보존 분야에서 중요하게 활용되는 촉매 기술


생활속의 촉매

• 팬히터, 가스레인지, 에어컨, 공기청정기, 가스경보기 등
• 공기청정기 안에 장착된 촉매가 가스(아황산 다이옥신), 냄새(담배, 악취) 등을 99% 제거하여, 자연 그대로의
   "맑은 공기"로 정화.






수열합성반응

수열합성 반응이란?
금속염, 산화물, 수화물 혹은 금속 분말을 용액 상태나 현탁액 상태에서 물질의 용해도, 온도, 압력 및 용매의 농도에 의해 의존하는 특성을 이용하여 합성하거나 결정을 성장시키는 방법을 말합니다. 액상합성법의 하나로 고온·고압하에서 물 또는 수용액(Thermal Solution or Fluid)을 이용하여 물질을 합성하는 것입니다. 또한 수열합성시에 용액의 용해도를 증가시키기 위해 광화제(mineralizer)를 첨가하기도 하는데 광화제의 존재여부에 따라 액상에서 핵생성의 전이속도가 크게 달라집니다. 수열합성시 합성온도를 낮추는 역할을 하는 것뿐만 아니라 원하는 합성물에 대해 선택적으로 생성시킬 수 있어서 광화제의 선택은 수열합성법에 있어서 매우 중요합니다.
일신오토클레이브에서 제작하는 수열합성 반응기 시스템은 다양한 물질에 대한 수열합성을 수행할 수 있으며, 대부분의 분말은 300℃, 85 ㎏/㎠ 내의 조건에서 합성이 이루어지므로 온도 상승과 압력 유지에 대한 정밀한 공정 수행이 이루어 질 수 있는 제품으로 만들었으며, 공정 수행에 중요한 부분인 압력 용기 부분은 미국기계학회의 압력용기 인증인 ASME 규격에 맞추어 설계, 제작 및 인증을 받았으며, 한국가스안전공사나 산업안전관리공단 인증을 통하여 안전하게 제작합니다.




수열합성법의 장점

• 반응 속도가 빠르고, 분산성이 양호합니다. (균일한 결정상을 갖는 고용체나 화합물의 제조 용이)
• 입경, 형상, 입도 분포, 조성 및 순도의 제어가 가능합니다. (압력, 온도, 용액 및 첨가제의 조절)
• 균일한 결정상의 미세입자 제조가 가능합니다.


석유화학 공업

• 용매제거의 단계에서 불균질화
• 불균질한 결정상
• 쏘결 및 분쇄시 응집이나 오염 발생




대표적 수열합성 물질

Hydrothermal Synthesis (BaTiO3)

1) 특성 : 높은 유전율과 열안정성 → 강유전성, 압전성
2) 활용분야 : 커패시터, 서미스터, 센서, 통신용 필터, 마이크로웨이브필터, 대용량 메모리(NVM), DRAM, 열 감지기, 광파가이드
3) 수열합성법에 의한 제조공정도



4) 분말의 특성분석 및 비교


Synthesis Method Firing temp.(°C) SSA(m2/g) SSA D(μ) X-ray D(μ)
Hydrothermal - 8.5 0.12 0.09
400 8.2 0.12 -
600 7.2 0.14 -
800 6.0 0.16 -
Co-precipitation 900 5.5 0.18 0.12
1000 4.6 0.22 0.13
1050 3.3 0.30 0.29
Solid-state reaction 1100 1.0 1.00 0.49


Hydrothermal Synthesis (BaTiO3)


1)출발물질 : zinc chloride (Zncl2) / zinc acetate (Zn(Ac)2)

① 출발물질이 Zinc chloride 일 때 : ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaCl → ZnO + H2O + 2NaCl
② 출발물질이 Zinc acetate 일 때 : Zn(AC)2 + 2NaOH → Zn(OH)2 + 2NaAc→ ZnO + H2O + 2NaAc
   - 반응 온도 80도
   - 시간 6시간
   - 침전제 1M NaOH (dropping 10ml/min)
   - 교반속도 2000rpm


2) 출발 물질에 따른 Zno 생성변화



3) 몰수에 따른 Zno의 변화



4) 시간에 따른 Zno 의 변화



5) 온도 변화에 따른 Zno 변화



6) P.H 변화에 따른 Zno 변화



수열합성의 분류


분 류 특 징
 수열 결정화법 비정질이나 저결정성의 침전을 열수 중에서 결정화시키는 방법
 수열 침전법 수열 조건하에서 알코올기나 염을 가수분해, 혹은 중화시키고 결정성이 좋은 침전을 얻음
 수열 반응법 용매나 고체의 용액 성분을 수열 조건하에서 반응 시켜 새로운 화합물 침전을 만드는 방법
 수열 분해법 수열 조건하에서 화합물을 분해시켜 유효한 화합물을 얻는 방법으로 광석으로부터 유용성분을 추출하는 가압습시 제련도 이 방법의 응용의 하나라고 생각할 수 있음.
 수열 산화법 금속류를 고온 고압의 수용액으로 직접 산화하여 산화물을 만드는 방법으로, 공정 진행 중에 수소화물 등을 경유하는 경우에는 반응 시에 화학적 분쇄가 일어나 미분체가 되기 쉬움.
용해, 침전, 소결 등의 조작이 필요 없이 오염되지 않는 이점을 가짐.



Specification (Main part)


Working capacity    300ML ~ 100L이상 (협의)
Working temp.    RT ~ 350℃이상 (협의)
Working pressure    Vacuum ~ 300Bar이상 (협의)
Magnedrive RPM    저속 ~ 1000 RPM이상 (협의)


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