1) 촉매를 반응기에 채워두고 2) 공정물질을 "환원반응"에 투입하기 전에 3) 미리 (공정물질은 투입하지 않고) 반응기에서 사용하는 "환원제"만을 사용하여 촉매부터 환원시키는 과정을 말합니다. 해당 촉매가 환원상태에 있을 때만 환원촉매작용을 하기 때문인데...
한마디로 언급하자면 <산화상태의 촉매>를 <환원상태의 촉매>로 전환하는 과정을 말합니다.
2) 촉매환원을 거치는 촉매는 대부분 환원반응에 사용하는 촉매입니다. 산화반응에 사용하는 촉매는 이 "촉매 환원과정"을 거치지 않습니다.
(2) 촉매환원을 시키는 이유
환원공정에 사용하는 촉매 (Reduction Reaction Catalyst) 라고 하더라도 공기에 노출되어 있다고 하면 공기 중의 산소와 반응하여 <산화된 상태(Oxidized State)>로 존재합니다. 촉매제조사가 완벽히 밀봉 포장해서 온다고 해도 대기중에서 반응기에 투입해야 하기 때문에 반드시 <산화된 상태>로 공급됩니다.
새 촉매든지 헌 촉매든지 반드시 <촉매환원과정>을 거치지 않으면 공정물질을 투입하였을 때 산화상태의 촉매 중의 산소와 급격히 반응하여 과열되고 심하면 폭발적 반응에 의하여 반응기가 폭발할 수 있습니다. 즉 아주 위험한 상황이 발생합니다.
(3) 촉매환원방법
촉매 투입 후 질소로 완전히 공기를 불어낸 다음 주로 수소를 사용하여 촉매환원 과정을 거치는데 처음에는 순수 질소를 통과시키고 수소농도를 조금씩 단계적으로 늘여가면서 반응기의 온도도 관찰하고 온도상승이 안정화 되면 다시 수소의 농도를 높여가는 방법을 반복하여 사용합니다.
반드시 반응기 온도 기록기의 상태를 관찰하면서 수행해야 합니다.
수소의 농도를 높여도 더 이상의 온도의 상승이 일어나지 않으면 공급 가스의 온도를 조금씩 높여서 촉매의 환원상태가 완전히 이루어져 있는지 확인해야 합니다.
촉매의 종류에 따라서 반응기의 온도를 어느 정도 올려두고 수소를 투입하는 경우가 있고 상온으로부터 출발하는 경우도 있습니다.
(4) 촉매산화과정
<촉매환원 과정>과 반대의 과정에 해당하는데 환원반응에 사용하던 촉매는 바로 반응기에서 꺼낼 수가 없습니다. 그랬다가는 환원상태의 촉매가 공기중의 산소와 접하여 촉매가 산화되면서 불이 붙게되어 대형 화재가 발생하는 위험한 상황에 이를 수가 있습니다.
따라서 사용했던 반응기의 촉매를 꺼내기 전에 질소로 Purging 한 후 공기의 농도를 서서히 단계적으로 늘여가면서 촉매를 서서히 산화시켜 <산화상태 촉매>로 전환해 준 뒤 반응기로부터 촉매를 꺼내야 합니다. 필요하다면 온도를 높여주기도 합니다.
<촉매의 환원과정>과 <촉매의 환원과정>에 대한 자세한 방법은 공정 Licensor 혹은 촉매 Maker가 자세한 설명서로 제공합니다.
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