KR100231372B1 - Catalyst for production of phenol and its derivatives - Google Patents

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알렉산드르 세르기비히 카리토노프
게너디 이바노비히 파노프
갈리나 아나토리에브나 쉐벨레바
라리사 블라디미로브나 피루트코
타티야나 파브로프나 보스크레센스카야
블래드이르 이바노비히 소보레프
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세르게이 페트로비치 킬디야세프
보레스코프 인스티튜트 오브 카탈리시스
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Abstract

본 발명은 225∼450℃에서의 아산화질소에 의한 벤젠과 그의 유도체들의 산화 하이드록시화 반응으로 페놀 및 그의 유도체들을 제조함에 있어 유용한, 2시간의 열수처리에 효과적인 약 500∼1000℃의 질소 하에서 약 3∼100몰%의 수증기를 함유한 기체를 사용하는 열수처리에 의해 실질적으로 증진된 제올라이트 촉매에 관한 것이다.The present invention is effective under nitrogen of about 500 to 1000 ° C., effective for two hours of hydrothermal treatment, useful for preparing phenol and its derivatives by oxidative hydroxylation of benzene and its derivatives with nitrous oxide at 225 to 450 ° C. A zeolite catalyst substantially enhanced by hot water treatment using a gas containing 3 to 100 mole percent water vapor.

Description

페놀 및 그의 유도체 제조용 촉매Catalysts for the production of phenols and derivatives thereof

실리카상의 오산화바나듐으로부터 제올라이트, 예를 들면 ZSM-5와 ZSM-11 제올라이트에 이르는 광법위한 촉매와 300℃∼450℃의 고온에서 아산화질소(nitrous oxide)를 사용하는 벤젠의 부분적 산화반응에 의한 페놀의 제조방법이 개시되어왔다. 벤젠이 클로로벤젠, 플루우로벤젠, 톨루엔 또는 에틸벤젠과 같은 벤젠유도체들로 대체되면, 이에 상응하는 치환된 페놀이 생성될 수 있다. 페놀 자체가 치환된 벤젠일 경우 반응생성물은 하이드로퀴논, 레소르시놀 및 카테콜과 같은 디하이드록시 벤젠을 포함한다. 페놀과 그의 유도체들, 예를 들면, 디하이드릭페놀, 클로로페놀, 니트로페놀, 크레졸 및 다른 하이드록시 함유 방향족 화합물들은 산업적으로 광범위한 응용성이 있는 귀중한 생성물들이다. 이 부류의 가장 통상적인 필수화학약품은 페놀이며, 이는 페놀수지, 카프로락탐, 니트로페놀과 클로로페놀 등의 제조시에 주로 사용된다. 지난 10년동안 페놀과 그의 유도체들의 단순하고도 효율적인 합성법이 연구되어 왔다. 이와모토 등은 물리화학지(ACS), vol. 87,NO. 6,(1983) P.903-905에서 방향족 화합물의 일단계 하이드록시화반응은 바나듐, 몰리브덴과 텅스텐의 산화물과 같은, 부분적인 산화반응을 위한 통상의 촉매 존재하에서 산화제로 아산화질소를 사용하여 수행될 수 있음을 기술하였다. 이와모토는 반응을 550℃에서 수행하였으며, 벤젠전환율은 10%, 페놀에 대한 선택성은 72%였다. 이 결과들은 종전에 비하여 상당히 우수하지만, 아직까지도 이 방법을 실용적으로 사용하기에는 불충분하다는 것이 판명되었으며, 더 효율적인 시스템의 연구가 요구되었다.Photocatalysts ranging from vanadium pentoxide on silica to zeolites such as ZSM-5 and ZSM-11 zeolites and phenols by partial oxidation of benzene using nitrous oxide at high temperatures from 300 ° C to 450 ° C. Manufacturing methods have been disclosed. If benzene is replaced with benzene derivatives such as chlorobenzene, fluobenzene, toluene or ethylbenzene, the corresponding substituted phenols can be produced. When the phenol itself is a substituted benzene, the reaction product includes dihydroxy benzenes such as hydroquinone, resorcinol and catechol. Phenols and their derivatives such as dihydricphenols, chlorophenols, nitrophenols, cresols and other hydroxy containing aromatic compounds are valuable products with a wide range of industrial applications. The most common essential chemicals of this class are phenols, which are mainly used in the manufacture of phenolic resins, caprolactams, nitrophenols and chlorophenols. For the past decade, simple and efficient synthesis of phenol and its derivatives has been studied. Iwamoto et al., Physical and Chemical Papers (ACS), vol. 87, NO. 6, (1983) P. 903-905 One-step hydroxylation of aromatic compounds is carried out using nitrous oxide as the oxidant in the presence of conventional catalysts for partial oxidation, such as oxides of vanadium, molybdenum and tungsten. It can be described. Iwamoto carried out the reaction at 550 ° C. with a benzene conversion of 10% and a selectivity to phenol of 72%. These results are considerably better than before, but still prove to be insufficient for practical use of the method, and more efficient systems are required.

벤젠의 하이드록시화 반응을 위한, 제올라이트 구조를 지닌 고도의 실리카 알루미노실리케이트와 같은 새로운 타입의 촉매 사용은 일본화학회의 화학레터 (1988) P. 953-956에서 스즈끼등에 의해서 ; 미국특허 제5,055,623호에서 구벨만 등에 의해서 ; 미국특허 제5,110,995호에서 카리토노프 등에 의해서 보고되었다. 이러한 제올라이트 촉매 존재하에서 벤젠과 다른 방향족 화합물들의 하이드록시화 반응은 300∼400℃에서 수행되었으며, 페놀에 대한 선택성은 90∼100%이었다. 그러나, 촉매활성도는 이 기술의 상업적 실용면에서는 상당히 부적절하였다.The use of new types of catalysts, such as highly silica aluminosilicates with zeolite structures, for the hydroxyation of benzene is described by Suzuki et al. In the Japanese Chemical Society (1988) P. 953-956; By Gubbelman et al. In US Pat. No. 5,055,623; In US Pat. No. 5,110,995 reported by Karitonov et al. The hydroxylation reaction of benzene and other aromatic compounds in the presence of this zeolite catalyst was carried out at 300-400 ° C. with a selectivity to phenol of 90-100%. However, catalytic activity was quite inadequate for the commercial utility of this technique.

연구개발자들은 여러가지 종류의 촉매 전처리를 도입하여 제올라이트의 효율을 증진시키고/또는 반응상의 매개변수들을 개선하기 위한 새로운 방법을 발견하고자 연구를 계속하였다. 이에 관하여 조로벤코는 멘델레프컬럼 (1993) NO. 1 P28-29에서 공기중에서 고온소성에 의하여 활성화되는 제올라이트 촉매를 사용한 페놀 제조방법을 보고하였다. 이 조로벤코법의 단점은 700℃ 이하의 소성온도에서는 촉매활성도가 전혀 증가되지 않는다는 것이다. 더욱 상세하게는 활성화 효과는 더 높은 온도(750℃ 이상)에서는 상당하기 때문에, 조로벤코법은 실질적으로 사용되기에는 어렵다.Researchers have continued to explore new ways to introduce different types of catalyst pretreatment to enhance zeolite efficiency and / or improve reaction phase parameters. In this regard, Zorobenko writes in Mendelev Column (1993) NO. 1 P28-29 reported a method for preparing phenol using a zeolite catalyst which is activated by hot firing in air. The disadvantage of this zorobenco method is that the catalytic activity does not increase at all at the firing temperature of 700 ° C or lower. More specifically, the activating effect is significant at higher temperatures (750 ° C. or higher), and therefore the zorobenco method is practically difficult to use.

여기에서 설명하고 있는 것은 아산화질소에 의해 벤젠 또는 다른 방향쪽 화합물들의 일단계 산화하이드록시화 반응에 의하여 페놀과 그의 유도체를 제조하는데 사용되는 개선된 촉매 및 이러한 촉매의 제조방법에 관한 것이다.What is described herein relates to improved catalysts used to prepare phenols and their derivatives by one-step oxidative hydroxylation of benzene or other aromatic compounds with nitrous oxide and methods of making such catalysts.

[발명의 요약][Summary of invention]

본 발명은 페놀과 그의 유도체를 제조하기 위한 벤젠과 그의 유도체의 아산화질소 하이드록시화 반응에서의 제올라이트 촉매의 불충분한 성능 및 효율과 연관된 여러가지 문제점들을 해결해준다. 이 문제점들은, 예를 들면 고온에서의 수증기에 노출등과 같은 단순하고도 효율적인 방법으로 활성화된 제올라이트 촉매의 사용에 의해 놀랍게도 해결된다.The present invention solves various problems associated with insufficient performance and efficiency of zeolite catalysts in the nitrous oxide hydroxylation reaction of benzene and its derivatives to produce phenol and its derivatives. These problems are surprisingly solved by the use of activated zeolite catalysts in a simple and efficient manner such as, for example, exposure to steam at high temperatures.

[바람직한 구체예의 상세한 설명][Detailed Description of Preferred Embodiments]

본 발명은 페놀 및 그의 유도체들을 제조하기 위해 아산화질소(nitrous oxide)를 사용하는 상응하는 방향족 화합물들의 산화 하이드록시화 반응에 개선된 제올라이트 촉매를 제공한다. 이러한 제올라이트 촉매의 촉매성능은 제올라이트 촉매를 350∼950℃에서 기체상(gas phase)을 포함하는 증기로 처리하는 본 발명의 방법에 의해서 증진된다. 기체상에서의 수증기의 함량은 중요치 않으며, 이는 희석제 기체중의 낮은 수준의 수증기로부터 본질적으로 순수한 수증기에 이르는 범위내일 수 있다. 예를 들면, 기체상은 공기 또는 바람직하게는 질소, 아르곤, 헬륨, 이산화탄소 등 또는 이들의 혼합물을 포함하는 실질적으로 불활성인 희석제 기체상의 3몰% 정도의 낮은 범위의 수증기를 함유할 수 있다. 물론 기체상은 촉매에 유해한 성분을 근본적으로 함유하지 않아야 한다. 기체상은 바람직하게는, 더 많은 함량, 예를 들면, 10몰% 또는 그 이상, 100몰%에 이르는 수증기를 함유할 수 있다. 촉매를 수증기에 고온 노출시키는 기간은 원하는 증진정도에 따라서 달라질 수 있으며, 이느 통상적인 실험에 의해 쉽게 결정될 수 있다.The present invention provides an improved zeolite catalyst for the oxidative hydroxylation of corresponding aromatic compounds using nitrous oxide to prepare phenols and derivatives thereof. The catalytic performance of such zeolite catalysts is enhanced by the process of the invention in which the zeolite catalyst is treated with a vapor comprising a gas phase at 350-950 ° C. The content of water vapor in the gas phase is not critical, which can range from low levels of water vapor in the diluent gas to essentially pure water vapor. For example, the gas phase may contain as low as 3 mole percent water vapor in the air or preferably inert diluent gas phase, preferably including nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, or the like or mixtures thereof. The gas phase, of course, must not contain essentially any components harmful to the catalyst. The gas phase may preferably contain higher amounts of water vapor, for example up to 100 mol%, for example 10 mol% or more. The duration of high temperature exposure of the catalyst to water vapor can vary depending on the desired degree of enhancement, which can be readily determined by routine experimentation.

본 발명의 방법에 의하여 개선될 수 있는 제올라이트는 바람직하게는 산성형으로 존재하고 철을 함유하는 ZSM-5와 ZSM-11 제올라이트를 포함한다. 이러한 제올라이트들은 당기술분야에서 공지된 것들이며, 다양한 상업적 공정에 이용되며 UOP, Mobil등의 촉매판매사로 부터 쉽게 구입할 수 있다. 상업용의 제올라이트 촉매는 팩킹 또는 유체상 반응기내에서 마멸을 저지하는 영구적인 펠렛형태로 제공되도록 알루미나 또는 실리카의 다공성 매트릭스로 제공된다. 본 발명의 방법은 분말 또는 펠렛 형태의 제올라이트에 적용되는 것이 유리하다는 것이 밝혀졌다.Zeolites which can be improved by the process of the invention preferably include ZSM-5 and ZSM-11 zeolites which are in acidic form and which contain iron. These zeolites are known in the art, are used in various commercial processes and can be easily purchased from catalyst vendors such as UOP, Mobil. Commercial zeolite catalysts are provided in porous matrices of alumina or silica to provide permanent pellets that resist abrasion in a packing or fluidized bed reactor. It has been found that the process of the invention is advantageously applied to zeolites in powder or pellet form.

본 발명의 방법에 의하여 제조된 증진된 성능을 갖는 제올라이트 촉매들은 벤젠과 벤젠유도체들, 예를 들면, 클로로벤젠, 플루오로벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 페놀을 포함하는 유사화합물 등과 같은 방향족 화합물의 산화반응에 특히 유용하다. 이러한 산화반응은 페놀, 아산화질소 및 질소, 아르곤, 이산화탄소 등과 같은 임의의 희석제 기체로 된 공급기체 혼합물을 225∼450℃ 또는 그 이상의 온도, 예를 들면 500℃에서 제올라이트 촉매상으로 통과시키므로 이루어진다. 공급기체 조성물, 반응온도 및 유동속도 등을 포함하는 반응조건들은 원하는 반응매개변수들, 예를 들면, 페놀제조의 선택성, 아산화질소의 전환율, 생서기체내의 페놀농도,촉매생산성 등에 따라서 당업자들에 의해 변화될 수 있다. 예를 들면, 공급기체 혼합불중의 아산화질소 대 벤젠의 몰비는 100:1∼1:100의 범위일 수 있다.어떤 바람직한 구체예에서는 몰 여분량의 방향족 화합물로 반응을 수행하는 것이 유리하다.Zeolite catalysts with improved performance prepared by the process of the present invention are characterized in that oxidation of aromatic compounds such as benzene and benzene derivatives, such as chlorobenzene, fluorobenzene, toluene, ethylbenzene and similar compounds including phenol, etc. Particularly useful for the reaction. This oxidation reaction is accomplished by passing a feed gas mixture of phenol, nitrous oxide and any diluent gas, such as nitrogen, argon, carbon dioxide, etc., over a zeolite catalyst at a temperature of 225-450 ° C. or higher, for example 500 ° C. Reaction conditions, including feed gas composition, reaction temperature and flow rate, may be determined by those skilled in the art depending on the desired reaction parameters such as selectivity of phenol production, conversion of nitrous oxide, phenol concentration in biogas, catalyst productivity, and the like. Can be changed. For example, the molar ratio of nitrous oxide to benzene in the feed gas mixture can be in the range of 100: 1 to 1: 100. In some preferred embodiments, it is advantageous to carry out the reaction with molar excess aromatic compounds.

본 발명의 하나의 관점에 의하면, 열수처리된 제올라이트 촉매는 소기의 촉매전환, 즉 350℃에서 아산화질소에 의한 벤젠의 산화반응으로 페놀 제조시에 벤젠전환율을 낮게 감소시키는 특징이 있다. 본 발명의 바람직한 촉매들, 예를 들면 ZSM-5 또는 ZSM-11 제올라이트 촉매들은 초기 벤젠 전환에 대한 3시간 연속공정 후의 벤젠 전환의 비율이 적어도 40%가 되도록 한다. 더욱 바람직한 촉매들의 경우, 이 비율이 적어도 50%가 될 것이다. 다음의 실시예들에서는 이러한 비율이 약 70%가 되도록 하는 촉매들이 예시되어 있다.According to one aspect of the present invention, the hydrothermally treated zeolite catalyst has a characteristic of lowering the benzene conversion rate during phenol production due to the desired catalytic conversion, that is, oxidation of benzene with nitrous oxide at 350 ° C. Preferred catalysts of the present invention, such as ZSM-5 or ZSM-11 zeolite catalysts, have a ratio of at least 40% of the benzene conversion after a 3 hour continuous process to the initial benzene conversion. For more preferred catalysts, this ratio will be at least 50%. In the following examples, catalysts are exemplified for this ratio to be about 70%.

열수처리된 본 발명의 촉매들은 열수처리에 대한 내성으로 확인될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 철 함유 산성화 제올라이트 촉매는, 350℃에서의 75몰%의 헬륨, 5몰%의 벤젠 및 20몰%의 아산화질소로 이루어진 기체스트림에서 페놀을 제조하기 위한 벤젠의 촉매하이드록시화반응에 사용될때, 50몰%의 공기와 50몰%의 물로 이루어진 기체로 600℃에서 2시간 동안의 열수처리에 의해서도 벤젠의 전환율을 10% 이상으로 증가시키지 않는 것을 특징으로 한다.Hydrothermally treated catalysts of the present invention can be identified as resistant to hydrothermal treatment. For example, the iron-containing acidified zeolite catalyst of the present invention is a catalytic hydride of benzene for preparing phenol in a gas stream consisting of 75 mol% helium, 5 mol% benzene and 20 mol% nitrous oxide at 350 ° C. When used in the oxidization reaction, the conversion rate of benzene is not increased to 10% or more even by hot water treatment at 600 ° C. for 2 hours with a gas composed of 50 mol% air and 50 mol% water.

본 발명의 장점은 다음의 실시예들에 의해 예시되며, 여기에서 제올라이트의 증진된 성능은 아산화질소에 의한 벤젠의 산화반응에 의하여 설명된다.The advantages of the present invention are illustrated by the following examples, wherein the enhanced performance of zeolites is illustrated by the oxidation of benzene with nitrous oxide.

[실시예 1]Example 1

SiO2몰당 4.3×10-4몰의 Fe2O3와 2.3×10-2몰의 Al2O3를 포함하는 SiO2를 기재로 하는 제올라이트 촉매는 미국특허 제5,110,955호의 카리토노프에 의하여 개시된 방법에 따라 제조하였다. 유기주형(organic template) 물질을 태워버린 후에 제올라이트를 산으로 처리하여 H-형으로 변형시키고 550℃에서 2시간동안 마른공기를 유입하여 소성하였다. 촉매성을 테스트하기 위하여 관형 반응기는 0.7cm의 내부직경을 갖는 석영관에 0.5~1.0mm 분획의 제올라이트를 약 2cc가하므로써 제조되었다. 제올라이트가 채워진 관형 반응기를 350℃로 가열하고 헬륨중에서 벤젠 5몰%와 아산화질소 20몰%를 함유하는 반응기체 혼합물을 공급하였다. 반응기로부터 유동하는 생성물기체를 기체 크로마토그래피로 주기적으로 분석하였다. 기체분석데이타는 벤젠전환율(X)과 페놀에 대한 선택성(S)을 계산하는데 사용되었으며, 이를 표 1에 나타내었다. 촉매는 코우크 석출때문에 반응동안에 탈활성화(deactivated)되는 것으로 관찰되었다. 반응기로 공급기체를 유입한지 20분 후에, 8.5%의 초기벤젠 전환을 Xo와 92.5%의 초기 선택성 So를 결정하기 위하여 측정을 하였다. 3시간의 연속작동 후 벤젠전환율은 3.0%으로 측정됐으며, 이는 촉매활성이 저하됨을 나타낸다.초기 벤젠 전환에 대한 벤젠 전환의 비율(X/Xo) 35%는 반응작동시의 촉매안정성을 특징지워준다. 어떠한 반응공정에서도 선택성의 감소는 관찰되지 않았다.SiO 2 per mole of 4.3 × 10 -4 mol of Fe 2 O 3 and 2.3 × 10 -2 mole of Al 2 O 3 to the zeolite catalyst SiO 2 as a base material including a method disclosed by U.S. Patent No. 5,110,955 arc Kariya sat Smirnoff It was prepared according to. After the organic template material was burned out, the zeolite was treated with acid, transformed into H-type, and calcined by inflowing dry air at 550 ° C. for 2 hours. To test the catalytic properties, a tubular reactor was prepared by adding about 2 cc of zeolite in 0.5-1.0 mm fraction to a quartz tube with an internal diameter of 0.7 cm. The zeolite-filled tubular reactor was heated to 350 ° C. and a reactor mixture containing 5 mol% benzene and 20 mol% nitrous oxide in helium was fed. The product gas flowing from the reactor was analyzed periodically by gas chromatography. Gas analysis data were used to calculate benzene conversion (X) and selectivity for phenol (S), which are shown in Table 1. The catalyst was observed to be deactivated during the reaction due to coke precipitation. Twenty minutes after the feed gas was introduced into the reactor, 8.5% initial benzene conversion was measured to determine X o and 92.5% initial selectivity So. After 3 hours of continuous operation, the benzene conversion was determined to be 3.0%, indicating lower catalytic activity. The ratio of benzene conversion to initial benzene conversion (X / X o ) 35% characterizes the catalyst stability during the reaction operation. give. No decrease in selectivity was observed in any reaction process.

[실시예 2]Example 2

실시예 1의 방법에서 실질적으로 제조한 촉매를 물 50몰%를 포함하는 공기 존재하에서 2시간동안 500℃에서 물 50%를 포함하는 공기에 노출시켜서 2시간동안 열수처리하였다. 하기 표 1에 나타낸 열수처리된 촉매의 성질에 의하면 초기 벤젠전환율은 18.5%로 실질적으로 증가하였다.The catalyst substantially prepared in the method of Example 1 was subjected to hydrothermal treatment for 2 hours by exposing to air containing 50% water at 500 ° C. for 2 hours in the presence of air containing 50 mol% water. According to the properties of the hydrothermally treated catalyst shown in Table 1, the initial benzene conversion was substantially increased to 18.5%.

[실시예 3∼8][Examples 3 to 8]

이 실시예들은 열수처리온도를 다양하게 하여 본 발명을 예시하고 있다.These examples illustrate the invention by varying the hot water treatment temperature.

이 실시예들에서 촉매시료들은 550∼1000℃ 온도에서 열수처리하는 것을 제외하고는 실시예 2의 방법으로 제조하였다. 표 1에 나타낸 관찰되어진 촉매성질에 의하면 최적의 열수처리 온도는 소기의 초기 또는 장기간 전환특성을 지닌 촉매를 제공하게끔 통상적인 실험에 의하여 쉽게 결정될 수 있다. 더욱 놀랍게도, 벤젠전환율이 열수처리에 따라 8.5%에서 37%로 증가함에 따라서, 촉매안정도 역시 인자(factor) 2로 증가되며, 즉, X/Xo가 35%에서 70%로 증가된다. 약 1000℃ 부근의 매우 높은 온도에서의 이러한 처리는 촉매활성을 현저하게 감소시키기 때문에 권장할 수 없다.In these examples, the catalyst samples were prepared by the method of Example 2, except that the hydrothermal treatment at a temperature of 550 ~ 1000 ℃. According to the observed catalytic properties shown in Table 1, the optimum hydrothermal treatment temperature can be readily determined by routine experimentation to provide catalysts with desired initial or long term conversion properties. More surprisingly, as the benzene conversion increased from 8.5% to 37% with hydrothermal treatment, the catalyst stability also increased to factor 2, ie X / X o increased from 35% to 70%. This treatment at very high temperatures around 1000 ° C. is not recommended because it significantly reduces the catalytic activity.

[표 1]TABLE 1

[실시예 9∼12]EXAMPLES 9-12

이 실시예들은 열수처리 기체의 수분함량을 달리하여 본 발명을 예시하고 있다. 이들 실시예에서 촉매시료들은 열수처리가 600℃에서 수증기 2.5∼100몰%를 포함하는 처리기체들로 실시됨을 제외하고는 실시예 2의 방법에 따라서 근본적으로 제조하였다. 표 2에 나타낸 촉매데이타에 의하면 열수처리 기체내의 수증기 농도가 증가함에 따라 실질적으로 증가된 공정효율을 지닌 촉매를 제공할 수 있음을 보여준다. 예를 들면, 벤젠전환율이 8.5%에서 38.5%로 증가됨과 동시에 인정도도 증가되었고, 선택성도 다소 증가되었다. 실시예 9에서, 열수처리는 공기내에서 예를 들면, 수증기 2.5몰%에서 촉매를 소성하기에 유사한 조건하에서 실시되었다. 실시예 9와 실시예 1의 비교에 의하면 물의 농도가 촉매의 현저한 활성화를 위해서는 충분치 않음을 보여준다.These examples illustrate the invention by varying the water content of the hot water treatment gas. Catalyst samples in these examples were prepared essentially according to the method of Example 2, except that the hot water treatment was carried out with treated gases containing 2.5-100 mol% water vapor at 600 ° C. The catalyst data shown in Table 2 shows that it is possible to provide catalysts with substantially increased process efficiency as the water vapor concentration in the hot water treatment gas increases. For example, as the benzene conversion was increased from 8.5% to 38.5%, the degree of recognition increased and the selectivity increased somewhat. In Example 9, hydrothermal treatment was carried out under similar conditions to calcinate the catalyst in air, for example at 2.5 mole percent water vapor. Comparison of Example 9 with Example 1 shows that the concentration of water is not sufficient for significant activation of the catalyst.

[표 2]TABLE 2

[실시예 14~16][Examples 14-16]

이 실시예들은 아산화질소를 사용한 벤젠의 하이드록시화 반응으로 페놀 제조시 유용한 다양한 촉매들에 대해서 본 발명의 방법은 이로운 효과를 예시하고 있다. 표 3에 나타낸 조성물을 갖는 제올라이트는 초기 벤젤전환율과 페놀선택성을 결정하는데 모두 평가되었다. 이어서 제올라이트를 50몰%의 물을 포함하는 500℃의 기체에 2시간동안 노출시켜 열수처리하였다. 이러한 열수처리는 다양한 제올라이트 조성물에 따라서 공정 특성을 증진시킴을 알 수 있다.These examples illustrate the beneficial effect of the process of the present invention on a variety of catalysts useful in the preparation of phenols by the hydroxylation of benzene with nitrous oxide. Zeolites with the compositions shown in Table 3 were evaluated both to determine initial bezel conversion and phenol selectivity. The zeolite was then subjected to hydrothermal treatment by exposing it to a gas at 500 ° C. containing 50 mol% water for 2 hours. It can be seen that such hydrothermal treatment enhances the process properties according to various zeolite compositions.

[표 3]TABLE 3

이 실시예들은 제안된 발명의 본질을 예시하여주지만, 결코 배타적이지 않으며, 열수처리 활성화의 최적조건들(온도, 시간, 수증기, 농도 등)은 상이한 유형의 촉매들과 이들 촉매를 사용하는 반응에 따라서 달라질 수 있음을 의미한다. 특히, 활성화된 촉매들의 고효율은 과량의 이산화질소 하에서도 반응을 진행시킬 수 있을 뿐만 아니라, 과량의 방향족 화합물들, 예를 들면, 방향족 화합물 대 아산화질소의 몰비가 100:1인 조건 하에서도 반응을 진행시킬 수 있다. 과량의 방향족 화합물내에서 반응을 진행시키는 장점은 이러한 조건하에서 완전한 아산화질소의 전환을 이룰 수 있다는 것이다. 이 경우에는 미반응의 아산화질소를 분리할 필요가 없으며, 상당한 기술 단일화를 초래하게 한다.These examples illustrate the nature of the proposed invention, but are never exclusive, and the optimal conditions of hydrothermal treatment activation (temperature, time, steam, concentration, etc.) depend on different types of catalysts and reactions using these catalysts. Therefore, it may vary. In particular, the high efficiency of the activated catalysts not only allows the reaction to proceed under excess nitrogen dioxide, but also under conditions where the molar ratio of excess aromatic compounds, such as aromatic compounds to nitrous oxide, is 100: 1. You can. The advantage of running the reaction in excess aromatics is that under these conditions complete conversion of nitrous oxide can be achieved. In this case, there is no need to separate unreacted nitrous oxide, which leads to significant technical unification.

특별한 구체예들이 여기에서 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 당업자들에게는 분명할 것이다. 따라서 다음의 청구범위는 완전한 본 발명의 개념내에서 이러한 모든 변형을 커버하고자 한다.While particular embodiments have been described herein, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the following claims are intended to cover all such modifications within the spirit of the invention as a whole.

Claims (17)

350∼950℃에서 3∼100몰%의 물을 함유하는 열수 기체로 처리하므로써 제올라이트촉매의 활성을 증진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아산화질소에 의한 벤젠의 산화반응을 증진시키기 위한 제올라이트촉매의 제조방법.The zeolite catalyst for promoting the oxidation reaction of benzene by nitrous oxide, comprising the step of enhancing the activity of the zeolite catalyst by treating with hot water gas containing 3 to 100 mol% of water at 350 to 950 ° C. Manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 제올라이트 촉매는 ZSM-5 또는 ZSM-11 제올라이트촉매인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 1, wherein the zeolite catalyst is a ZSM-5 or ZSM-11 zeolite catalyst. 제2항에 있어서, 상기 촉매는 철 함유 산성화 제올라이트인 것을 특징으로 하는 제조방법.3. A process according to claim 2 wherein the catalyst is an iron containing acidified zeolite. 제3항에 있어서, 상기 기체는 적어도 10몰%의 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 제조방법.4. A process according to claim 3 wherein the gas contains at least 10 mole percent water. 제4항에 있어서. 상기 기체의 온도는 적어도 500℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 4. The temperature of the gas is at least 500 ° C. 제1항에 따른 제조방법으로 제조된 제올라이트 촉매.Zeolite catalyst prepared by the method according to claim 1. 제6항에 있어서, 상기 촉매는 350℃에서의 75몰%의 헬륨, 5몰%의 벤젠 및 20몰%의 아산화질소로 이루어진 기체 스트림에서 페놀을 제조하기 위한 벤젠의 촉매 하이드록시화 반응에서 초기 벤젠 전환에 대한 3시간 연속공정 후의 벤젠 전환의 비율이 적어도 40%가 되도록 벤젠 전환을 안정화시키는 ZSM-5 또는 ZSM-11 제올라이트촉매인 것을 특징으로 하는 촉매.The process of claim 6 wherein the catalyst is initially subjected to catalytic hydroxylation of benzene to produce phenol in a gas stream consisting of 75 mol% helium, 5 mol% benzene and 20 mol% nitrous oxide at 350 ° C. 8. A catalyst characterized by a ZSM-5 or ZSM-11 zeolite catalyst which stabilizes the benzene conversion such that the ratio of benzene conversion after 3 hours continuous process to benzene conversion is at least 40%. 350~950℃에서 3~100몰%의 물을 함유하는 기체로 열수처리되어 촉매활성이 증진된 제올라이트촉매의 존재하에 벤젠 또는 그의 유도체와 아산화질소를 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페놀 또는 그의 유도체의 제조방법.A phenol comprising the step of reacting benzene or a derivative thereof with nitrous oxide in the presence of a zeolite catalyst which is hydrothermally treated with a gas containing 3 to 100 mol% of water at 350 to 950 ° C to enhance catalytic activity. Method for producing a derivative thereof. 제8항에 있어서, 상기 제올라이트 촉매는 ZSM-5 또는 ZSM-11 제올라이트 촉매인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 8, wherein the zeolite catalyst is a ZSM-5 or ZSM-11 zeolite catalyst. 제9항에 있어서, 상기 촉매는 철 함유 산성화 제올라이트인 것을 특징으로 하는 제조방법.10. The process of claim 9, wherein the catalyst is an iron containing acidified zeolite. 제10항에 있어서, 상기 기체는 적어도 10몰%의 물을 함유하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 10, wherein the gas contains at least 10 mol% water. 제11항에 있어서, 상기 기체의 온도는 적어도 500℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.12. The method of claim 11 wherein the temperature of the gas is at least 500 ° C. 제5항에 있어서, 상기 기체의 온도는 적어도 550℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 5, wherein the temperature of the gas is at least 550 ° C. 7. 13항에 있어서, 상기 기체의 온도는 적어도 600℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 13, wherein the temperature of the gas is at least 600 ° C. 제12항에 있어서, 상기 기체의 온도는 적어도 550℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method of claim 12, wherein the temperature of the gas is at least 550 ° C. 제15항에 있어서, 상기 기체의 온도는 적어도 600℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.16. The method of claim 15, wherein the temperature of the gas is at least 600 ° C. 제14항에 따른 제조방법으로 제조된 제올라이트촉매.Zeolite catalyst prepared by the manufacturing method according to claim 14.
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