KR100277545B1 - Form Selective Conversion Catalyst - Google Patents

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데이톤장 클라렌스
로우드월드 2세 폴게하드
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데니스 피. 산티니
모빌 오일 코포레이션
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    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/40Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively
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Abstract

본 발명은 톨루엔을 크실렌으로 전환시키는 반응 조건에서 선택화제와 톨루엔의 혼합물로 처리되고, 제한지수(Constraint Index)가 1 내지 30인 분자체를 함유하는 형태 선택적 전환 촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a form-selective conversion catalyst which is treated with a mixture of a selector and toluene at reaction conditions for converting toluene to xylene and contains molecular sieves having a Constraint Index of 1 to 30.

Description

형태 선택적 전환 촉매Form Selective Conversion Catalyst

본 발명은 톨루엔을 파라-크실렌으로 전환시키는 것과 같은 형태 선택적 전환을 위한 촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for morphologically selective conversion, such as the conversion of toluene to para-xylene.

용어 형태 선택적 촉매화는 제올라이트에서 예기치 않았던 촉매적 선택성을 의미하는 것이다. 형태 선택적 촉매화에 대한 원리는 예를들어 엔. 와이. 첸 (N. Y. Chen), 더블유. 이. 가우드 (W. E. Garwood) 및 에프. 쥐. 드와이어 (F. G. Dwyer) 에 의해 광범하게 재연구되었다[참조 : "Shape Selective Catalysis in Industrial Applications," 36, Marcel Dekker, Inc. (1989)]. 제올라이트 기공내에서, 파라핀 이성체화, 올레핀 골격 또는 이중결합 이성체화, 올리고머화 및 방향족 불균등화, 알킬화 또는 트랜스알킬화 반응과 같은 탄화수소 전환반응은 채널(channel) 크기에 의해 영향받는다. 반응물 선택성은 공급원료 성분이 너무 커서 이들이 반응이 일어나는 제올라이트 기공내로 유입되지 못할때 발생하며; 이에 반해 생성물 선택성은 생성물 중의 일부가 제올라이트 채널을 빠져나올수 없을때 발생한다. 생성물 분포는 또한 반응 전이상태가 제올라이트 기공 또는 케이지(cage) 내에 형성되기에는 너무 크기 때문에 특정 반응이 일어날 수 없는 전이상태 선택도에 의해 달라질 수 있다. 또 다른 형태의 선택성은 분자의 크기가 제올라이트 기공 시스템의 것에 근접하는 경우에 구조적인 확산 때문에 일어난다. 제올라이트 기공 또는 분자 크기가 약간만 달라져도 상당히 확산이 일어나 생성물 분포가 달라질 수 있다. 이러한 형태의 형태 선택적 촉매화는, 예를들어 톨루엔 p-크실렌으로 선택적 불균등화되는 반응으로 입증된다.The term form selective catalysis refers to unexpected catalytic selectivity in zeolites. The principle for form-selective catalysis is, for example, n. Why. N. Y. Chen, W. this. W. E. Garwood and F. rat. It has been extensively re-studied by F. G. Dwyer (see "Shape Selective Catalysis in Industrial Applications," 36, Marcel Dekker, Inc.). (1989). In zeolite pores, hydrocarbon conversion reactions such as paraffin isomerization, olefin backbone or double bond isomerization, oligomerization and aromatic disproportionation, alkylation or transalkylation reactions are affected by channel size. Reactant selectivity occurs when the feedstock components are so large that they do not flow into the zeolite pores where the reaction occurs; Product selectivity, in contrast, occurs when some of the product cannot exit the zeolite channel. The product distribution can also be varied by the transition state selectivity at which a particular reaction cannot occur because the reaction transition state is too large to form in the zeolite pores or cages. Another form of selectivity arises due to structural diffusion when the size of the molecules is close to that of the zeolite pore system. Even small changes in zeolite pore or molecular size can lead to significant diffusion and vary product distribution. This type of form-selective catalysis is evidenced by the reaction of selective disproportionation with, for example, toluene p-xylene.

파라-크실렌은 폴리에스테르 섬유의 생산에 유용한 매우 가치있는 산업적 생성물이다. 파라-크실렌의 촉매적 제조는 과학적으로 매우 큰 주목을 받아왔으며, 촉매에 의한 파라-선택성을 증가시키기 위한 많은 방법들이 공지되었다.Para-xylene is a very valuable industrial product useful for the production of polyester fibers. The catalytic preparation of para-xylene has received very great scientific attention, and many methods are known for increasing para-selectivity by catalyst.

파라-크실렌의 합성은 일반적으로 톨루엔을 적합한 촉매의 존재하에서 메틸화시킴으로써 수행한다. 이러한 예로는 첸 등(Chen et al.)에 의한 문헌[J. Amer. Chem. Sec. 1979, 101, 6783]에 기술된 바와같은 톨루엔과 메탄올의 반응, 및 파인즈(Pines)에 의한 문헌["The Chemistry of Catalytic Hydrocarbon Conversions", Academic Press, N.Y., 1981, p. 72]에 기술된 바와같은 톨루엔 불균등 반응이 있다. 이러한 방법에 의해서는 일반적으로 파라-크실렌, 오르토-크실렌 및 메타-크실렌을 포함한 혼합물이 제조된다. 반응 조건 및 촉매의 파라-선택성에 따라, 상이한 비율의 파라-크실렌이 수득된다. 수율, 즉 크실렌으로 실제 전환된 공급원료의 양은 또한 촉매 및 반응 조건에 의해 영향받는다.The synthesis of para-xylene is generally carried out by methylation of toluene in the presence of a suitable catalyst. Such examples are described by Chen et al. Amer. Chem. Sec. Reaction of toluene and methanol as described in 1979, 101, 6783, and by Pines, "The Chemistry of Catalytic Hydrocarbon Conversions", Academic Press, N.Y., 1981, p. 72, there is a toluene disproportionation reaction as described. This method generally produces a mixture comprising para-xylene, ortho-xylene and meta-xylene. Depending on the reaction conditions and the para-selectivity of the catalyst, different proportions of para-xylene are obtained. The yield, ie the amount of feedstock actually converted to xylene, is also influenced by the catalyst and reaction conditions.

톨루엔이 크실렌 및 벤젠으로 불균등화되는 평형 반응은 다음과 같이 진행한다 :The equilibrium reaction in which toluene is disproportionate to xylene and benzene proceeds as follows:

제올라이트 촉매의 파라-선택성을 증가시키는 공지된 방법중의 하나는 촉매를 "선택화제"로 처리하여 개질시키는 것이다. 촉매를 사용전에 처리하여 실리카 코팅을 제공하는 개질화 방법이 제안되었다. 예를들어, 미합중국 특허 제4,477,583 호 및 4,127,616 호는 촉매를 주변온도에서 탄화수소 용매 또는 수성 유제 중에 페닐메틸 실리콘(silicone)과 같은 개질화 화합물과 접촉시킨 후, 하소시키는 방법을 기술하고 있다. 이러한 개질 방법은 약 90 % 까지의 파라-선택성을 얻는데는 성공했지만, 약 10 % 만의 톨루엔이 전환되어 수율이 약 9%(즉, 10% x 90%)를 초과하지 않음으로써 상업적으로 이용성이 없다. 이러한 방법은 또한 상당량의 오르토-크실렌 및 메타-크실렌을 형성함으로써 파라-크실렌 이외의 이성체로부터 파라-크실렌을 분리하기 위해 분별 결정화 및 흡착 분리와 같은 많은 비용이 드는 분리 공정을 필요로 한다. 파라-크실렌 이외의 이성체는 통상 재순환되며, 이때 재순환된 크실렌 이성체를 파라-크실렌을 함유하는 평형 크실렌 혼합물로 추가로 전환시키기 위한 크실렌 이성체화 유니트(unit)를 필요로 한다.One known method of increasing the para-selectivity of zeolite catalysts is to modify the catalyst by treating it with a "selective agent." A reforming method has been proposed that treats the catalyst before use to provide a silica coating. For example, US Pat. Nos. 4,477,583 and 4,127,616 describe methods for contacting a catalyst with a modifying compound such as phenylmethyl silicone in a hydrocarbon solvent or an aqueous emulsion at ambient temperature, followed by calcination. This reforming method has been successful in obtaining para-selectivity of up to about 90%, but is not commercially available because only about 10% of toluene is converted so that the yield does not exceed about 9% (ie, 10% x 90%). . This method also requires costly separation processes such as fractional crystallization and adsorptive separation to separate para-xylene from isomers other than para-xylene by forming significant amounts of ortho-xylene and meta-xylene. Isomers other than para-xylene are usually recycled, requiring a xylene isomerization unit to further convert the recycled xylene isomer into an equilibrium xylene mixture containing para-xylene.

당해 기술의 숙련자들은 분리 공정에 드는 비용이 필요한 분리도에 비례함을 인지하고 있다. 따라서, 전환율을 상업적인 수준으로 유지하면서 파라-이성체로의 선택성을 높이게 되면 상당한 비용을 절약할 수 있다.Those skilled in the art recognize that the cost of the separation process is proportional to the degree of separation required. Thus, increasing the selectivity to para-isomers while maintaining the conversion rate at a commercial level can save significant costs.

사용한 촉매의 형태 선택성으로 유리한 이점을 얻을 수 있는 또 다른 전환 공정으로는 탄화수소 공급원료의 탈납(dewaxing) 반응; 알킬 방향족 화합물의 이성체화; 올레핀을 올리고머화 하여 가솔린, 증류액, 윤활유 또는 화학약품을 형성하는 반응; 방향족 화합물의 알킬화; 옥시게네이트(oxygenate)의 탄화수소로의 전환; 옥시게네이트의 재배열; 및 경질 파라핀 및 올레핀의 방향족 화합물로의 전환이 포함된다.Another conversion process that can benefit from the type selectivity of the catalyst used is dewaxing of the hydrocarbon feedstock; Isomerization of alkyl aromatic compounds; Oligomerizing olefins to form gasoline, distillate, lubricating oil or chemicals; Alkylation of aromatic compounds; Conversion of oxygenate to hydrocarbons; Rearrangement of oxygenates; And conversion of light paraffins and olefins to aromatic compounds.

따라서, 본 발명의 목적은 향상된 선택적 전환 촉매를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an improved selective conversion catalyst.

따라서, 본 발명은 톨루엔을 크실렌으로 전환시키는 반응 조건에서 선택화제와 톨루엔의 혼합물로 처리되고, 제한지수(Constraint Index)가 1 내지 30 인 분자체를 함유하는 형태 선택적 전환 촉매에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a morphologically selective conversion catalyst which is treated with a mixture of a selector and toluene under reaction conditions for converting toluene to xylene and contains molecular sieves having a Constraint Index of 1 to 30.

본 발명의 방법에 사용된 분자체 촉매는 바람직하게는 초기 제한지수 값이 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 20, 더욱 바람직하게는 1 내지 12이며, 바람직하게는 ZSM-5, ZSM-11, ZSM-22, ZSM-23 또는 ZSM-35, 가장 바람직하게는 ZSM-5와 같은 중간 기공 크기의 제올라이트가 포함된다. 촉매는 바람직하게는 100을 초과하는 알파(alpha)값, 예를들어 150 내지 2000의 알파값을 가지며, 실리카-알루미나 비율은 100 미만, 바람직하게는 20 내지 80이다. 촉매의 알파값은 촉매를 질산으로 처리하거나, 또는 미합중국 특허 제 4,326,994 호에 기술된 바와 같이 온화하게 스티밍(steaming) 시킴으로써 증가시킬 수 있다.The molecular sieve catalyst used in the process of the present invention preferably has an initial limit index value of 1 to 30, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, preferably ZSM-5, ZSM-11, Medium pore size zeolites such as ZSM-22, ZSM-23 or ZSM-35, most preferably ZSM-5 are included. The catalyst preferably has an alpha value of greater than 100, for example an alpha value of 150 to 2000, and the silica-alumina ratio is less than 100, preferably 20 to 80. The alpha value of the catalyst can be increased by treating the catalyst with nitric acid or by gently steaming as described in US Pat. No. 4,326,994.

알파값은 표준 촉매와 비교하여 얻은 촉매의 촉매 분해 활성의 대략적인 지표이며, 이것은 상대 속도 상수(단위시간당, 촉매 용적당 n-헥산의 전환 속도)를 제공한다. 이것은 무정형 실리카-알루미나 분해 촉매의 활성을 기준으로 하며, 이의 알파값을 1로 한다(속도상수 = 0.016 sec-1). 본 발명에서 사용된 알파 시험은 미합중국 특허 제 3,354,078 호 및 문헌 [The Journal of Catalysis, Vol. 4, pp. 522-529 (Augu st 1965) : Vol. 6, p. 278(1966); 및 Vol. 61, p. 395 (1980)]에 기술된 것이다. 대부분의 산-촉매화 반응의 고유속도 상수는 특정의 결정성 실리케이트 촉매의 알파값에 비례한다(참조예 : "The Active Site of Acidic Aluminosilicate catalysts, " Nature, Vol. 309, No 5959, pp 589-591, 14 June 1984). 본 원에서 이용한 시험의 실험 조건은 538℃의 항온 및 문헌[Journal of Catalysis, Vol. 61, p. 395]에 상세히 기술된 가변 유량이다. 제한 지수 및 이의 측정 방법은 미합중국 특허 제 4,016,218 호에 기재되어 있다.The alpha value is an approximate indicator of the catalytic cracking activity of the catalyst obtained in comparison with the standard catalyst, which gives a relative rate constant (rate of conversion of n-hexane per unit volume of catalyst). This is based on the activity of the amorphous silica-alumina decomposition catalyst and its alpha value is 1 (rate constant = 0.016 sec -1 ). Alpha tests used in the present invention are described in US Pat. No. 3,354,078 and in The Journal of Catalysis, Vol. 4, pp. 522-529 (Augu st 1965): Vol. 6, p. 278 (1966); And Vol. 61, p. 395 (1980). The intrinsic rate constants of most acid-catalyzed reactions are proportional to the alpha value of certain crystalline silicate catalysts (see, eg, "The Active Site of Acidic Aluminosilicate catalysts," Nature, Vol. 309, No 5959, pp 589-). 591, 14 June 1984). The experimental conditions of the test used herein are constant temperature of 538 ° C. and Journal of Catalysis, Vol. 61, p. 395, variable flow rate described in detail. The limiting index and its measuring method are described in US Pat. No. 4,016,218.

본 발명의 방법에 사용된 분자체 촉매는, 예를들어 다공성 무기 산화물 지지체 또는 점토 결합제와 같은 지지체 또는 결합 물질과 배합하여 사용할 수 있다. 바람직한 결합제는 주로 실리카이다. 기타 다른 비제한적인 결합 물질의 예로는 일반적으로 건조된 무기 산화물 겔 또는 젤라틴상 침전물 형태의 알루미나, 지르코니아, 마그네시아, 토리아, 티타니아, 보리아 및 이들의 배합물이 포함된다. 적합한 점토 물질로는 예를들어 벤토나이트 및 키젤구어(kieselguhr) 가 포함된다. 촉매 및 결합제 또는 지지체의 총 조성물에 대한 적합한 결정성 분자체의 상대 비율은 30 내지 90 중량%일수 있으며, 바람직하게는 조성물의 50 내지 80 %이다. 조성물은 압출물, 구슬 또는 유동화 가능한 소구체(microsphere) 형태일 수 있다.The molecular sieve catalyst used in the process of the invention can be used in combination with a support or binding material, for example a porous inorganic oxide support or a clay binder. Preferred binders are mainly silica. Examples of other non-limiting binding materials include alumina, zirconia, magnesia, toria, titania, boria, and combinations thereof, generally in the form of dried inorganic oxide gels or gelatinous precipitates. Suitable clay materials include, for example, bentonite and kieselguhr. The relative ratio of suitable crystalline molecular sieves to the total composition of the catalyst and the binder or support may be 30 to 90% by weight, preferably 50 to 80% of the composition. The composition may be in the form of extrudates, beads or fluidizable microspheres.

분자체 촉매는 톨루엔을 크실렌으로 불균등화시키기에 충분한 조건하에서 선택화제와 톨루엔의 혼합물로 처리함으로써(이후 "트림(trim)-선택화"로 언급됨), 필요한 형태 선택도를 가진 상태로 제공된다. 선택화제는 톨루엔의 0.1 내지 50 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 20 중량%의 양으로 공급된다. 트림-선택화제는 바람직하게는 휘발성 유기 규소 화합물이며, 반응 조건은 편리하게는 온도가 100℃ 내지 600℃, 바람직하게는 300℃ 내지 500℃ 이고, 압력은 100 내지 14000 kPa(0 내지 2000 psig), 바람직하게는 200 내지 5600 kPa(15 내지 800 psig) 이며; 수소 대 탄화수소의 몰비는 0(즉, 수소가 존재하지 않는다) 내지 10, 바람직하게는 1 내지 4이고; 시 중량 공간 속도(WHSV)는 0.1 내지 100, 바람직하게는 0.1 내지 10이다. 트림-선택화 반응은 바람직하게는 촉매화되는 전환반응에 사용된 반응 용기와 동일 용기내에서 일어나며, 바람직하게는 50 내지 300 시간, 가장 바람직하게는 170 시간 미만 동안 지속된다. 열분해시, 규산질 코팅은 제올라이트 표면상에 증착되어 제올라이트 표면 활성도를 감소시키거나 제거함으로써 형태-선택성을 향상시킨다.The molecular sieve catalyst is provided with the required form selectivity by treatment with a mixture of selector and toluene under conditions sufficient to disproportionate toluene to xylene (hereinafter referred to as "trim-selection"). . The selector is supplied in an amount of 0.1 to 50% by weight, preferably 0.1 to 20% by weight of toluene. The trim-selective agent is preferably a volatile organosilicon compound, and the reaction conditions are conveniently between 100 ° C. and 600 ° C., preferably between 300 ° C. and 500 ° C., with a pressure between 100 and 14000 kPa (0 and 2000 psig). , Preferably 200 to 5600 kPa (15 to 800 psig); The molar ratio of hydrogen to hydrocarbon is from 0 (ie no hydrogen present) to 10, preferably 1 to 4; The visual weight space velocity (WHSV) is between 0.1 and 100, preferably between 0.1 and 10. The trim-selection reaction preferably takes place in the same vessel as the reaction vessel used for the catalyzed conversion reaction and preferably lasts for 50 to 300 hours, most preferably less than 170 hours. Upon pyrolysis, siliceous coatings are deposited on the zeolite surface to improve shape-selectivity by reducing or eliminating zeolite surface activity.

바람직하게는, 트림 선택화 전에, 분자체 촉매를 규소-함유 화합물 형태의 선택화제에 의해 다른 용기에서 미리 처리한다(이후 "예비-선택화"로 언급됨). 예비-선택화의 경우에, 규소 화합물을 적합한 방법 어느 것에나 의해 촉매의 외면에 증착시킨다. 예를들어, 규소 화합물을 용매에 용해시키고, 촉매와 혼합한 후, 건조시킬 수 있다. 사용한 규소 화합물은 제올라이트와의 접촉 조건하에서 용액, 액체 또는 기체형태일 수 있다. 제올라이트 표면상에 규소를 증착시키는 방법의 예가 미합중국 특허 제 4,090,981 호, 제 4,127,616 호, 4,465,886 호 및 4,477,583 호에 기재되어 있다.Preferably, prior to trim selectivity, the molecular sieve catalyst is pretreated in another vessel with a selector in the form of a silicon-containing compound (hereinafter referred to as "pre-selection"). In the case of pre-selection, the silicon compound is deposited on the outer surface of the catalyst by any suitable method. For example, the silicon compound may be dissolved in a solvent, mixed with a catalyst and then dried. The silicon compound used may be in solution, liquid or gas form under contact conditions with the zeolite. Examples of methods for depositing silicon on zeolite surfaces are described in US Pat. Nos. 4,090,981, 4,127,616, 4,465,886, and 4,477,583.

예비-선택화에서 규소-함유 화합물을 증착시킨 후에 촉매를 바람직하게는 하소시킨다. 예를들어, 촉매를 산소-함유 분위기 하에, 바람직하게는 공기 중에서 분당 0.2℃ 내지 5℃의 승온속도로 300℃ 초과의 온도까지 승온시키지만 제올라이트의 결정성에 악 영향을 주지 않는 온도까지 하소시킬 수 있다. 일반적으로, 제올라이트의 결정성에 악 영향을 주지 않는 온도는 600℃ 이하이다. 바람직하게는 하소 온도는 약 350℃ 내지 550℃ 범위내이다. 생성물은 하소 온도에서 일반적으로 1 내지 24 시간동안 유지시킨다.The catalyst is preferably calcined after depositing the silicon-containing compound in the pre-selection. For example, the catalyst can be calcined under an oxygen-containing atmosphere, preferably in air, to a temperature above 300 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C. to 5 ° C. per minute, but to a temperature that does not adversely affect the crystallinity of the zeolite. . Generally, the temperature which does not adversely affect the crystallinity of zeolite is 600 degrees C or less. Preferably the calcination temperature is in the range of about 350 ° C to 550 ° C. The product is maintained at calcination temperature for 1 to 24 hours in general.

촉매를 예비 선택화시키게 되면 촉매를 트림-선택화시키는데 필요한 선택화제의 양 및 시간을 줄일 수 있음이 밝혀졌다.It has been found that preselective of the catalyst can reduce the amount and time of selector required to trim-select the catalyst.

예비-선택화 및/또는 트림-선택화에 사용되는 규소 화합물에는 실리콘을 함유하는 폴리실옥산, 실옥산, 및 디실란과 알콕시실란을 함유하는 실란이 포함될 수 있다.Silicon compounds used for pre-selection and / or trim-selection may include polysiloxanes containing silicon, siloxanes, and silanes containing disilanes and alkoxysilanes.

본 발명에 사용될 수 있는 실리콘 화합물은 하기 일반식으로 특정화될 수 있다 :Silicone compounds that can be used in the present invention can be characterized by the following general formula:

상기 식에서,Where

R1은 수소, 불소, 하이드록시, 알킬, 아르알킬, 알크아릴 또는 플루오로-알킬이다. 탄화수소 치환체는 일반적으로 1 내지 10개의 탄소 원자를 함유하며, 바람직하게는 메틸 또는 에틸 그룹이다. R2는 R1과 동일한 그룹 중에서 선택되며, n은 적어도 2의 정수, 일반적으로는 2 내지 1000 이다. 사용한 실리콘 화합물의 분자량은 일반적으로 80 내지 20,000 및 바람직하게는 150 내지 10,000 이다. 대표적인 실리콘 화합물의 예로는 디메틸실리콘, 디에틸실리콘, 페닐메틸실리콘, 메틸하이드로겐실리콘, 에틸하이드로겐실리콘, 페닐하이드로겐실리콘, 메틸에틸실리콘, 페닐에틸실리콘, 디페닐실리콘, 메틸트리플루오로프로필실리콘, 에틸트리플루오로프로필실리콘, 테트라클로로페닐메틸 실리콘, 테트라클로로페닐에틸 실리콘, 테트라클로로페닐하이드로겐 실리콘, 테트라클로로페닐페닐 실리콘, 메틸비닐실리콘 및 에틸비닐실리콘이 포함된다. 실리콘 화합물은 선형일 필요는 없으나, 예를들어 헥사메틸사이클로트리실옥산, 옥타메틸사이클로테트라실옥산, 헥사페닐사이클로트리실옥산 및 옥타페닐사이클로테트라실옥산과 같이 사이클릭일 수 있다. 이들 화합물의 혼합물은 또한 다른 작용 그룹을 가지는 실리콘으로 사용될 수 있다.R 1 is hydrogen, fluorine, hydroxy, alkyl, aralkyl, alkaryl or fluoro-alkyl. Hydrocarbon substituents generally contain 1 to 10 carbon atoms and are preferably methyl or ethyl groups. R 2 is selected from the same group as R 1 and n is an integer of at least 2, generally 2 to 1000. The molecular weight of the silicone compound used is generally 80 to 20,000 and preferably 150 to 10,000. Examples of representative silicone compounds include dimethylsilicone, diethylsilicone, phenylmethylsilicone, methylhydrogensilicone, ethylhydrogensilicone, phenylhydrogensilicone, methylethylsilicon, phenylethylsilicone, diphenylsilicone, methyltrifluoropropylsilicone , Ethyltrifluoropropylsilicone, tetrachlorophenylmethyl silicone, tetrachlorophenylethyl silicone, tetrachlorophenylhydrogen silicone, tetrachlorophenylphenyl silicone, methylvinylsilicon and ethylvinylsilicon. The silicone compound need not be linear, but may be cyclic, such as, for example, hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, hexaphenylcyclotrisiloxane, and octaphenylcyclotetrasiloxane. Mixtures of these compounds can also be used as silicones with other functional groups.

유용한 실옥산 또는 폴리실옥산으로는 헥사메틸사이클로트리실옥산, 옥타메틸사이클로테트라실옥산, 데카메틸사이클로펜타실옥산, 헥사메틸디실옥산, 옥타메틸트리실옥산, 데카메틸테트라실옥산, 헥사에틸사이클로트리실옥산, 옥타에틸사이클로테트라실옥산, 헥사페닐사이클로트리실옥산 및 옥타페닐-사이클로테트라실옥산이 포함되며, 이로만 한정되지 않는다.Useful siloxanes or polysiloxanes include hexamethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclopentasiloxane, hexamethyldisiloxane, octamethyltrisiloxane, decamethyltetrasiloxane, hexaethylcyclo Trisiloxane, octaethylcyclotetrasiloxane, hexaphenylcyclotrisiloxane, and octaphenyl-cyclotetrasiloxane, including but not limited to these.

유용한 실란, 디실란 또는 알콕시실란으로는 다음 일반식을 가지는 유기 치환 실란이 포함된다 :Useful silanes, disilanes or alkoxysilanes include organic substituted silanes having the following general formula:

상기식에서,In the above formula,

R은 수소, 알콕시, 할로겐, 카복시, 아미노, 아세트아미드, 트리알킬실릴과 같은 반응성 그룹이다. R1, R2, 및 R3는 R과 동일할 수 있거나, 또는 탄소수 1 내지 40의 알킬, 알킬의 유기 부위가 1 내지 30개의 탄소 원자를 함유하고, 아릴 그룹이 6 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 또는 아릴 카복실산, 추가로 치환될 수 있는 탄소수 6 내지 24의 아릴 그룹, 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴 및 아릴알킬 그룹이 포함될 수 있는 유기 래디칼일 수 있다. 바람직하게는, 알킬 실란의 알킬 그룹은 주쇄에 1 내지 4개의 탄소 원자를 가진다. 혼합물이 또한 사용될 수 있다.R is a reactive group such as hydrogen, alkoxy, halogen, carboxy, amino, acetamide, trialkylsilyl. R 1 , R 2 , and R 3 may be the same as R, or an alkyl moiety of 1 to 40 carbon atoms, an organic moiety of alkyl containing 1 to 30 carbon atoms, and an aryl group containing 6 to 24 carbon atoms It may be an organic radical which may contain alkyl or aryl carboxylic acids containing, aryl groups having 6 to 24 carbon atoms which may be further substituted, alkylaryl and arylalkyl groups having 7 to 30 carbon atoms. Preferably, the alkyl group of the alkyl silane has 1 to 4 carbon atoms in the main chain. Mixtures may also be used.

실란 또는 디실란의 예로는 디메틸페닐실란, 페닐트리메틸실란, 트리에틸실란 및 헥사메틸디실란이 포함되지만, 이로만 한정되지는 않는다. 유용한 알콕시실란은 적어도 하나의 규소-수소 결합을 가지는 것이다.Examples of silanes or disilanes include, but are not limited to, dimethylphenylsilane, phenyltrimethylsilane, triethylsilane and hexamethyldisilane. Useful alkoxysilanes are those having at least one silicon-hydrogen bond.

이론적으로 한정하여 나타내자면, 본 발명의 장점은 촉매 뒤틀림을 증가시키면서 반응물에 실제로 접근할 수 없는 촉매의 외면에 산 부위를 적용함으로써 얻어지는 것으로 판단된다. 촉매의 외면상에 존재하는 산 부위는 촉매 기공을 빠져나가는 파라-크실렌을 이성체화하여 다른 두 이성체와 평형 상태로 유지시켜 크실렌 중의 파라-크실렌의 양을 약 24 %로 감소시키는 것으로 판단된다. 촉매 기공을 빠져나가는 파라-크실렌에 산 부위가 작용하는 정도를 감소시킴으로써 파라-크실렌의 양을 비교적 높은 수준으로 유지할 수 있다. 본 발명의 선택화제는 외면상에 존재하는 산 부위를 봉쇄하거나 또는 이들을 화학적으로 개질시켜 이들 산 부위가 파라-크실렌에 접근하지 못하도록 한다.Theoretically limited, it is believed that the advantage of the present invention is obtained by applying an acid moiety to the outer surface of the catalyst which is not actually accessible to the reactants while increasing the catalyst distortion. It is believed that the acid sites present on the outer surface of the catalyst isomerize para-xylene exiting the catalyst pores and remain in equilibrium with the other two isomers to reduce the amount of para-xylene in xylene to about 24%. The amount of para-xylene can be maintained at a relatively high level by reducing the extent of the acid site acting on the para-xylene exiting the catalyst pores. Selective agents of the present invention block the acid sites present on the outer surface or chemically modify them so that these acid sites do not have access to para-xylene.

바람직하게는, 선택화제의 직경은 촉매의 내부 활성이 감소하는 것을 막기 위하여 제올라이트 기공의 직경보다 더 커야 한다.Preferably, the diameter of the selector should be larger than the diameter of the zeolite pores to prevent the internal activity of the catalyst from decreasing.

또한, 반응 구역내 수소의 존재는 실리콘 화합물을 트림-선택화제로 사용하는 경우에 중요한 것으로 판단된다.In addition, the presence of hydrogen in the reaction zone is believed to be important when using silicone compounds as trim-selecting agents.

본 발명의 선택화된 촉매는 300℃ 내지 700℃의 온도, 10 내지 3000 kPa(0.1 내지 30 기압)의 압력 및 0.1 내지 20의 시 중량 공간 속도를 포함한 반응 조건하에서의 탄화수소 분해; 300℃ 내지 700℃의 온도, 10 내지 1000 kPa(0.1 내지 10 기압)의 압력 및 0.1 내지 20의 시 중량 공간 속도를 포함한 반응 조건하에서 탄화수소 화합물의 탈수 반응; 300℃내지 700℃의 온도, 10 내지 6000 kPa(0.1 내지 60 기압)의 압력, 0.5 내지 400의 시 중량 공간 속도 및 0 내지 20의 수소/탄화수소 몰비를 포함한 반응 조건하에서 파라핀을 방향족 화합물로 전환시키는 반응; 100℃ 내지 700℃의 온도, 10 내지 6000 kPa(0.1 내지 60 기압)의 압력, 0.5 내지 400의 시 중량 공간 속도 및 0 내지 20의 수소/탄화수소 몰비를 포함한 반응 조건하에서 올레핀을 방향족 화합물, 예를들면 벤젠, 톨루엔 및 크실렌으로 전환시키는 반응; 275℃ 내지 600℃의 온도, 50 내지 5000 kPa(0.5 내지 50 기압)의 압력 및 0.5 내지 100의 시 중량 공간 속도를 포함한 반응 조건하에서 알콜, 예를들어 메탄올 또는 에테르, 예를들어 디메틸에테르, 또는 이들의 혼합물을 탄화수소로 전환시키는 반응; 230℃ 내지 510℃의 온도, 300 내지 3500 kPa(3 내지 35 기압)의 압력, 0.1 내지 200의 시 중량 공간 속도 및 0 내지 100의 수소/탄화수소 몰비를 포함한 반응 조건하에서 크실렌 공급 원료 성분을 이성체화하는 반응; 200℃ 내지 760℃의 온도, 100 내지 6000 kPa(대기압 내지 60 기압)의 압력 및 0.08 내지 20의 시 중량 공간 속도를 포함한 반응 조건하에서 톨루엔 불균등화 반응; 250℃ 내지 500℃의 온도, 100 내지 20000 kPa(대기압 내지 200 기압)의 압력, 2 내지 2000의 시 중량 공간 속도 및 1/1 내지 20/1의 방향족 탄화수소/알킬화제 몰비를 포함한 반응 조건하에서 알킬화제, 예를들어 올레핀, 포름알데히드, 알킬할라이드 및 알콜의 존재하에서 방향족 탄화수소, 예를들어 벤젠 및 알킬벤젠을 알킬화 시키는 반응; 및 340℃ 내지 500℃의 온도, 100 내지 20000 kPa(대기압 내지 200 기압)의 압력, 10 내지 1000의 시 중량 공간 속도 및 1/1 내지 16/1의 방향족 탄화수소/폴리알킬방향족 탄화수소 몰비를 포함한 반응 조건하에서 폴리알킬 방향족 탄화수소의 존재하에서 방향족 탄화수소를 트랜스알킬화 시키는 반응이 포함되지만 이로만 국한되지는 않는 각종 형태 선택적 탄화수소 전환 반응에 사용하기에 적합하다.Selected catalysts of the present invention include hydrocarbon cracking under reaction conditions including temperatures of 300 ° C. to 700 ° C., pressures of from 10 to 3000 kPa (0.1 to 30 atmospheres), and an initial weight space velocity of 0.1 to 20; Dehydration of the hydrocarbon compound under reaction conditions including a temperature of 300 ° C. to 700 ° C., a pressure of 10 to 1000 kPa (0.1 to 10 atmospheres) and a weight hourly space velocity of 0.1 to 20; Converting paraffins to aromatics under reaction conditions including temperatures of 300 ° C. to 700 ° C., pressures of from 10 to 6000 kPa (0.1 to 60 atm), hourly space velocity of 0.5 to 400 and molar ratios of hydrogen / hydrocarbon of 0 to 20 reaction; The olefin may be converted into an aromatic compound, for example, under reaction conditions including a temperature of 100 ° C. to 700 ° C., a pressure of 10 to 6000 kPa (0.1 to 60 atm), an hourly weight space velocity of 0.5 to 400 and a mole ratio of hydrogen / hydrocarbon of 0 to 20. Reactions such as conversion to benzene, toluene and xylene; Alcohols, for example methanol or ethers, for example dimethyl ether, or under reaction conditions including temperatures from 275 ° C. to 600 ° C., pressures from 50 to 5000 kPa (0.5 to 50 atm) and hourly space velocity from 0.5 to 100; Reaction of converting a mixture thereof into a hydrocarbon; Isomerize the xylene feedstock component under reaction conditions including a temperature of 230 ° C. to 510 ° C., a pressure of 300 to 3500 kPa (3 to 35 atmospheres), an hourly weight space velocity of 0.1 to 200, and a hydrogen / hydrocarbon molar ratio of 0 to 100. Reaction; Toluene disproportionation under reaction conditions including a temperature of 200 ° C. to 760 ° C., a pressure of 100 to 6000 kPa (atmospheric pressure to 60 atm) and a weight hourly space velocity of 0.08 to 20; Alkylating agents under reaction conditions including temperatures from 250 ° C. to 500 ° C., pressures from 100 to 20000 kPa (atmospheric to 200 atmospheres), time weight space velocities from 2 to 2000 and molar ratios of aromatic hydrocarbons / alkylating agents from 1/1 to 20/1, Reactions for alkylating aromatic hydrocarbons such as benzene and alkylbenzenes, for example in the presence of olefins, formaldehyde, alkyl halides and alcohols; And a reaction comprising a temperature of 340 ° C. to 500 ° C., a pressure of 100 to 20000 kPa (atmospheric to 200 atmospheres), a time weight space velocity of 10 to 1000 and an aromatic hydrocarbon / polyalkylaromatic hydrocarbon mole ratio of 1/1 to 16/1. Suitable for use in various morphologically selective hydrocarbon conversion reactions include, but are not limited to, transalkylation of aromatic hydrocarbons in the presence of polyalkyl aromatic hydrocarbons under conditions.

따라서, 일반적으로 본 발명의 개질된 제올라이트 촉매에 대한 촉매적 전환 조건으로는 100℃ 내지 760℃의 온도, 10 내지 20000 kPa(0.1 내지 200 기압)의 압력, 0.08 내지 2000의 시 중량 공간 속도 및 0 내지 100의 수소/유기 화합물, 예를들어 탄화수소 화합물 비가 포함된다.Thus, generally, catalytic conversion conditions for the modified zeolite catalysts of the present invention include temperatures of 100 ° C. to 760 ° C., pressures of 10 to 20000 kPa (0.1 to 200 atmospheres), time weight space velocities of 0.08 to 2000, and zero Hydrogen to organic compounds, such as hydrocarbon compound ratios, from 100 to 100 are included.

본 발명의 개질된 촉매는 또한 피리딘의 합성에 유리하게 사용된다. 피리딘 염기는 알데히드 및 케톤과 암모니아의 반응에 의해 제조될 수 있다. 알데히드를 350℃ 내지 550℃에서 불균일 촉매의 존재하에 암모니아와 반응시키면 2- 및 4-메틸피리딘이 생성된다. 아세트알데히드, 포름알데히드와 암모니아가 반응하여 피리딘 및 3-메틸피리딘을 형성한다. 피리딘 합성은 예를들어 페이틀러(Feitler)에 의한 미합중국 특허 제 4,675,410 호 및 장 등(Chang et al.)에 의한 미합중국 특허 제 4,220,783 호에 기술되어 있다.The modified catalyst of the present invention is also advantageously used for the synthesis of pyridine. Pyridine bases can be prepared by the reaction of aldehydes and ketones with ammonia. Reacting the aldehyde with ammonia in the presence of a heterogeneous catalyst at 350 ° C. to 550 ° C. produces 2- and 4-methylpyridine. Acetaldehyde, formaldehyde and ammonia react to form pyridine and 3-methylpyridine. Pyridine synthesis is described, for example, in US Pat. No. 4,675,410 by Feitler and US Pat. No. 4,220,783 by Chang et al.

본 발명의 선택화된 촉매는 또한 나일론의 공업적 생산에 사용되는 카프로락탐의 합성에 사용된다. 카프로락탐은 제올라이트를 포함한 산 촉매를 사용하여 사이클로헥산 옥심의 베크만 재배열 반응에 의해 제조될 수 있다. 카프로락탐의 합성이 예를들어 미합중국 특허 제 4,359,421 호에 기술되어 있다.Selected catalysts of the present invention are also used in the synthesis of caprolactam used in the industrial production of nylon. Caprolactam can be prepared by Beckman rearrangement of cyclohexane oxime using an acid catalyst including zeolite. The synthesis of caprolactam is described, for example, in US Pat. No. 4,359,421.

본 발명의 촉매는 톨루엔을 파라-크실렌으로 불균등화시키는데 특히 유용하다. 예를들어, 톨루엔 전환율을 15% 이상, 바람직하게는 적어도 20 %, 및 가장 바람직하게는 적어도 25 %로 유지하면서 총 C8생성물에 기초하여 파라-크실렌의 순도를 90 % 이상, 바람직하게는 적어도 95 % 달성할 수 있다. 더욱이, 오르토-크실렌 이성체를 총 크실렌 함량의 약 0.5 % 이하로 감소시킬 수 있고, 또한 메타-크실렌 이성체를 총 크실렌 함량의 약 5 % 미만으로 감소시킬 수 있다. 또한, 반응 시스템을 분자체상에 백금을 증착시키는 것에 의한 것과 같이 적절히 처리하면 에틸벤젠의 존재량을 상당히, 예를들면 C8생성물의 약 2 % 미만으로 감소시킬 수 있다.The catalyst of the present invention is particularly useful for disproportionating toluene to para-xylene. For example, the purity of para-xylene is at least 90%, preferably at least based on the total C 8 product, while maintaining toluene conversion at least 15%, preferably at least 20%, and most preferably at least 25%. 95% can be achieved. Furthermore, the ortho-xylene isomers can be reduced to about 0.5% or less of the total xylene content, and the meta-xylene isomers can be reduced to less than about 5% of the total xylene content. In addition, proper treatment of the reaction system, such as by depositing platinum on molecular sieves, can significantly reduce the amount of ethylbenzene present, for example less than about 2% of the C 8 product.

본 발명의 톨루엔 불균등화 방법에 대한 조작 조건으로는 350 내지 540℃, 바람직하게는 400℃ 이상의 온도, 100 내지 35000 kPa(대기압 내지 5000 psig), 바람직하게는 800 내지 7000 kPa(100 내지 1000 psig)의 압력, 0.1 내지 20, 바람직하게는 2 내지 4의 WHSV 및 0.1 내지 20, 바람직하게는 2 내지 4의 수소 대 탄화수소 몰비가 포함된다. 본 발명의 불균등화 방법은 부수적인 이점을 쉽게 얻을 수 있는 고정층 또는 유동층 모드로 수행할 수 있다.Operational conditions for the toluene disproportionation method of the present invention include 350 to 540 ° C., preferably 400 ° C. or higher, 100 to 35000 kPa (atmospheric pressure to 5000 psig), preferably 800 to 7000 kPa (100 to 1000 psig). Pressures of 0.1 to 20, preferably 2 to 4, and hydrogen to hydrocarbon molar ratios of 0.1 to 20, preferably 2 to 4, inclusive. The disproportionation method of the present invention can be carried out in a fixed bed or fluidized bed mode where the side benefits can be easily obtained.

용출액을 분리하고, 증류시켜 목적하는 생성물, 즉 파라-크실렌과 그밖의 다른 부산물을 분리해 낸다. 비반응 반응물, 즉 톨루엔을 바람직하게는 추가의 반응에 재순환시킨다. 벤젠은 유용한 공생성물이다.The eluate is separated and distilled to separate the desired product, para-xylene and other by-products. The unreacted reactant, ie toluene, is preferably recycled to further reaction. Benzene is a useful coproduct.

본 발명의 바람직한 구체예에 따라, 톨루엔의 불균등화에 사용하는 경우에, 바람직하지 않은 부산물, 특히 에틸벤젠의 양을 감소시키기 위하여 촉매를 추가 개질시킨다. 당해 기술의 방법에 따라 톨루엔 불균등화에 의해 생성된 반응기 용출액은 일반적으로 약 0.5 %의 에틸벤젠 부산물을 함유한다. 반응 생성물을 증류시키면 C8분획중의 에틸벤젠의 양은 3 내지 4 %로 증가한다. 이러한 에틸벤젠의 양은 이를 제거하지 않을 경우 C8생성물 중의 에틸벤젠이 p-크실렌 생성물로 제조된 파이버(fiber)의 질을 떨어뜨리기 때문에 중합체 등급의 p-크실렌에 대해서는 적합하지 않은 수준이다. 따라서, 에틸벤젠의 함량은 적은 수준으로 유지시켜야 한다. C8생성물 중의 에틸벤젠의 규격량은 공업적으로 0.3 % 미만이어야 하는 것으로 결정되어있다. 에틸벤젠은 이성체화 또는 과분별증류(superfractionation) 에 의해 실질적으로 제거할 수 있다. 통상적인 이성체화에 의한 에틸벤젠의 제거는 90 % 이상이 파라-크실렌으로 구성된 크실렌 스트림(stream)을 평형 크실렌으로 이성체화시켜 크실렌 스트림 중의 파라-크실렌의 양을 약 24 %로 감소시키기 때문에 본 발명에는 이용할 수 없다. 또한, 과분별증류에 의해 에틸벤젠을 제거하는 또 다른 방법은 비용이 매우 많이 든다.According to a preferred embodiment of the present invention, when used for disproportionation of toluene, the catalyst is further modified to reduce the amount of undesirable by-products, especially ethylbenzene. The reactor eluate produced by toluene disproportionation according to the method of the art generally contains about 0.5% ethylbenzene byproduct. Distillation of the reaction product increases the amount of ethylbenzene in the C 8 fraction to 3-4%. This amount of ethylbenzene is unsuitable for polymer grade p-xylene because, if not removed, ethylbenzene in the C 8 product will degrade the fiber made from the p-xylene product. Therefore, the content of ethylbenzene should be kept at a low level. It is determined that the standard amount of ethylbenzene in the C 8 product should be less than 0.3% industrially. Ethylbenzene can be substantially removed by isomerization or superfractionation. Removal of ethylbenzene by conventional isomerization results in the present invention because at least 90% isomerizes the xylene stream consisting of para-xylene to equilibrium xylene to reduce the amount of para-xylene in the xylene stream to about 24%. Not available. In addition, another method of removing ethylbenzene by fractional distillation is very expensive.

하류 에틸벤젠을 제거할 필요를 없애기 위하여, 백금과 같은 금속 화합물을 첨가하여 촉매에 수소화-탈수소화 작용기를 제공함으로써 에틸벤젠 부산물의 양을 감소시키는 것이 유리하다. 백금이 바람직한 금속이지만, 팔라듐, 니켈, 구리, 코발트, 몰리브덴, 로듐, 루테늄, 은, 금, 수은, 오스뮴, 철, 아연, 카드뮴 및 이들의 혼합물과 같은 다른 금속들을 사용할 수 있다. 금속은 0.01 내지 2 %, 일반적으로는 약 0.5 %의 양으로 양이온 교환에 의해 첨가될 수 있다. 금속은 촉매의 기공에 유입되어 후속하는 하소 단계에 존재한다. 예를들어, 백금 개질된 촉매는 우선 촉매에 질산암모늄 용액을 가하여 촉매를 암모늄 형태로 전환시키고, 계속해서 여기에 테트라아민 백금(11)의 수용액을 가하여 활성을 증가시킴으로써 제조할 수 있다. 그후, 촉매를 여과하고, 물로 세척한 후, 250℃ 내지 500℃의 온도에서 하소시킨다.In order to eliminate the need to remove the downstream ethylbenzene, it is advantageous to reduce the amount of ethylbenzene by-product by adding a metal compound such as platinum to provide the hydrogenation-dehydrogenation functionality to the catalyst. Platinum is the preferred metal, but other metals can be used, such as palladium, nickel, copper, cobalt, molybdenum, rhodium, ruthenium, silver, gold, mercury, osmium, iron, zinc, cadmium, and mixtures thereof. The metal may be added by cation exchange in an amount of 0.01 to 2%, generally about 0.5%. The metal enters the pores of the catalyst and is present in the subsequent calcination step. For example, a platinum modified catalyst can be prepared by first adding ammonium nitrate solution to the catalyst to convert the catalyst into ammonium form, and then adding an aqueous solution of tetraamine platinum 11 to increase the activity. The catalyst is then filtered off, washed with water and then calcined at a temperature of 250 ° C to 500 ° C.

본 발명은 실시예 및 첨부된 도면을 참조로 하여 더욱 상세하게 기술된다 :The invention is described in more detail with reference to examples and the accompanying drawings:

제1도는 스트림 시간의 함수로서 수소(실시예 1) 또는 질소의 존재하에서 실리콘 트림-선택화된 ZSM-5 촉매에 대한 크실렌 파라-선택도 및 톨루엔 전환율을 비교 하여 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph comparing xylene para-selectivity and toluene conversion for silicon trim-selected ZSM-5 catalysts in the presence of hydrogen (Example 1) or nitrogen as a function of stream time.

제2도는 제1도와 유사한 그래프로, 실시예 2에서 사용한 다소 낮은 온도에서 수소를 공동 공급하였을 때의 결과를 나타낸다.FIG. 2 is a graph similar to that of FIG. 1 showing the results when co-feeding hydrogen at somewhat lower temperatures used in Example 2. FIG.

제3도는 또한 제1도와 유사한 그래프로, 수소의 공동 공급없이(실시예 3) 수득한 결과를 나타낸다.FIG. 3 also shows a result obtained in a graph similar to that of FIG. 1, without a common supply of hydrogen (Example 3).

제4도는 스트림에 대한 시간의 함수로서 파라-크실렌 및 톨루엔 전환율을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing para-xylene and toluene conversion as a function of time for the stream.

제5도는 10 % SiO2로 예비 선택화된 제올라이트에 대한 파라-선택도 및 전환율을 나타낸다.5 shows para-selectivity and conversion for zeolites preselected with 10% SiO 2 .

제6도는 5 % SiO2로 예비 선택화된 제올라이트에 대한 파라-선택도 및 전환율을 나타낸다.6 shows para-selectivity and conversion for zeolites preselected with 5% SiO 2 .

실리카/알루미나 비율이 26이고, 결정 크기가 0.1 미크론이며, 알파값이 731인 실리카 결합된 HZSM-5 촉매 2g을 사용하여 고정층 반응기에서 톨루엔 불균등화를 수행한다. 반응기에 페닐메틸 실리콘 대 디메틸 실리콘 비가 1:1 인 실리콘 화합물 1 %를 함유하는 톨루엔을 공급한다. 조작 조건은 WHSV 4.0, 온도 480℃, 압력 3550 kPa(500 psig), 및 수소/탄화수소 비율 2이다. 하기 표 1에 트림-선택화 동안 및 그후의 스트림에 대한 시간의 함수로서 톨루엔 전환율 및 파라-크실렌 선택도를 나타내었다.Toluene disproportionation is carried out in a fixed bed reactor using 2 g of silica bonded HZSM-5 catalyst having a silica / alumina ratio of 26, a crystal size of 0.1 micron, and an alpha value of 731. Toluene is fed to the reactor containing 1% of a silicone compound having a phenylmethyl silicone to dimethyl silicone ratio of 1: 1. Operating conditions were WHSV 4.0, temperature 480 ° C., pressure 3550 kPa (500 psig), and hydrogen / hydrocarbon ratio 2. Table 1 below shows toluene conversion and para-xylene selectivity as a function of time for trim-selection and subsequent streams.

[표 1]TABLE 1

* 실리콘 공동 공급 중지.* Stop supplying silicone joints.

실리콘 트림-선택화가 파라-크실렌 선택도를 실질적으로 초기의 22 %에서 90 % 이상으로 증가시킴은 주목할 만 하다. 스트림에 대해 174 시간째에 공급물을 100 % 톨루엔으로 바꾸었으며, 즉 실리콘 공동 공급을 중지하였다. 시험 기간이 1주일이 넘어서, 톨루엔 전환율이 25 %로 일정하게 되었고, 파라-크실렌 선택도 91 %로 일정하게 되었다.It is noteworthy that silicon trim-selection increases para-xylene selectivity substantially from the initial 22% to over 90%. The feed was switched to 100% toluene at 174 hours for the stream, ie the silicon co-feed was stopped. Over a week of testing, the toluene conversion was constant at 25% and para-xylene selectivity was constant at 91%.

상기 언급한 결과가 제1도에 도시되어 있으며, 이 제1도에는 또한 수소이외의 질소의 존재하에서 선택화를 수행한 결과도 나타나 있다. 질소의 존재하에서, 촉매는 급격히 불활성화 되고, 전환율은 매우 빨리 0에 가까워진다.The above-mentioned results are shown in FIG. 1, which also shows the results of the selection carried out in the presence of nitrogen other than hydrogen. In the presence of nitrogen, the catalyst is rapidly deactivated and the conversion rate approaches zero very quickly.

[실시예 2]Example 2

WHSV 4.0, 온도 446℃, 압력 3550 kPa(500 psig), 및 수소/탄화수소 비율 2에서 실시예 1의 톨루엔 불균등화 방법을 반복한다. 하기 표 2에 스트림에 대한 시간의 함수로서 톨루엔 전환율 및 파라-크실렌 선택도를 나타내었다.The toluene disproportionation method of Example 1 is repeated at WHSV 4.0, temperature 446 ° C., pressure 3550 kPa (500 psig), and hydrogen / hydrocarbon ratio 2. Table 2 below shows toluene conversion and para-xylene selectivity as a function of time for the stream.

[표 2]TABLE 2

* 실리콘 공동 공급 중지.* Stop supplying silicone joints.

실리콘 트림-선택화는 파라-크실렌 선택도를 24 %(열역학적 값)에서 97 %(톨루엔 전환율 25 %) 이상으로 증가시킨다. 실리콘 공동 공급을 중지하였을 때 파라-크실렌 선택도 및 톨루엔 전환율은 각각 97 % 및 25 %로 변하지 않았다. 결과를 제2도에 나타내었다.Silicon trim-selection increases para-xylene selectivity from 24% (thermodynamic value) to 97% (toluene conversion 25%) or more. Para-xylene selectivity and toluene conversion did not change to 97% and 25%, respectively, when the silicon co-feed was stopped. The results are shown in FIG.

[실시예 3]Example 3

WHSV 4.0, 온도 420℃, 압력 100 kPa(0 psig), 및 수소/탄화수소 비율 0에서 실시예 1의 톨루엔 불균등화 방법을 반복한다. 하기 표 3 및 제3도에 스트림에 대한 시간의 함수로서 톨루엔 전환율 및 파라-크실렌 선택도를 나타내었다. 수소의 존재하에서 수행하는 경우에 스트림에 대한 184 시간째에 전환율이 25 %로 안정화 되는 반면에, 본 실시예에서는 전환율이 스트림에 대한 184 시간째에 실제적으로 0으로 떨어진다.The toluene disproportionation method of Example 1 is repeated at WHSV 4.0, temperature 420 ° C., pressure 100 kPa (0 psig), and hydrogen / hydrocarbon ratio 0. Table 3 and Figure 3 below show toluene conversion and para-xylene selectivity as a function of time for the stream. When performed in the presence of hydrogen, the conversion is stabilized to 25% at 184 hours for the stream, while in this example the conversion actually drops to zero at 184 hours for the stream.

[표 3]TABLE 3

[실시예 4]Example 4

트림-선택화제로서 톨루엔 공급물 중의 1 % 옥타메틸사이클로테트라실옥산을 사용하여 SiO2-HZSM-5 상에서 톨루엔 불균등화를 수행한다. 조작 조건은 온도 446℃, 압력 3550 kPa(500 psig), WHSV 4.0, 및 H2/CH 비율 2이다. 하기 표 4에 결과를 나타내었다.Toluene disproportionation is carried out on SiO 2 -HZSM-5 using 1% octamethylcyclotetrasiloxane in the toluene feed as trim-selective agent. The operating conditions are temperature 446 ° C., pressure 3550 kPa (500 psig), WHSV 4.0, and H 2 / CH ratio 2. The results are shown in Table 4 below.

[표 4]TABLE 4

[실시예 5]Example 5

헥사메틸디실옥산(HMDS)을 사용하여 실시예 4에서와 같이 트림-선택화하여 톨루엔 불균등화를 수행한다. 결과가 하기 표 5 및 제4도에 나타나 있다.Toluene disproportionation is performed by trim-selection as in Example 4 using hexamethyldisiloxane (HMDS). The results are shown in Table 5 and FIG. 4 below.

[표 5]TABLE 5

제4도는 스트림에 적용된 350 시간에 걸친 높은 p-크실렌 선택도 및 톨루엔 전환율을 나타낸다. 계속된 시간 동안에 p-크실렌 선택도는 99 %로 유지하면서 톨루엔 전환율은 약 18 내지 20 %로 남아있었다. 약 50 시간 후에 HMDS를 중지하였다.4 shows high p-xylene selectivity and toluene conversion over 350 hours applied to the stream. Toluene conversion remained at about 18-20% while maintaining the p-xylene selectivity at 99% for the duration of time. After about 50 hours HMDS was stopped.

[실시예 6 내지 14][Examples 6 to 14]

표6에 기재된 실옥산을 사용하여 트림-선택화하여 실시예 4의 방법을 반복한다. 조작 조건은 온도 446℃, 압력 3550 kPa(500 psig), WHSV 4.0, 및 H2/CH 비율 2이다. 24시간후의 결과를 하기 표 6에 나타내었다.The method of Example 4 is repeated with trim-selection using the siloxanes described in Table 6. The operating conditions are temperature 446 ° C., pressure 3550 kPa (500 psig), WHSV 4.0, and H 2 / CH ratio 2. The results after 24 hours are shown in Table 6 below.

[표 6]TABLE 6

a- 상기 인용 시간하에 선택화를 계속하면 톨루엔 전환율을 적어도 15 % 로 유지하면서 p-크실렌 선택도를 90 % 이상으로 달성한다. a —Continuing selectivity under the above quoted time achieves p-xylene selectivity above 90% while maintaining toluene conversion at least 15%.

[실시예 15 내지 19][Examples 15 to 19]

표 7에 기재된 실란을 사용하여 실시예 4 및 5의 트림-선택화를 반복한다. 조작 조건은 온도 446℃, 압력 3550 kPa(500 psig), WHSV 4.0, 및 H2/CH 비율 2이다. 24시간후의 결과를 하기 표 7에 나타내었다.The trim-selection of Examples 4 and 5 is repeated using the silanes listed in Table 7. The operating conditions are temperature 446 ° C., pressure 3550 kPa (500 psig), WHSV 4.0, and H 2 / CH ratio 2. The results after 24 hours are shown in Table 7 below.

[표 7]TABLE 7

a- 24 시간하에 선택화를 계속하면 p-크실렌 선택도를 90 % 이상으로 달성한다.Continued selectivity under a -24 hours achieves p-xylene selectivity above 90%.

[실시예 20 내지 24][Examples 20 to 24]

비교하기 위하여, 표 8에 기재된 화합물을 실시예 6 내지 19에서와 같이 시험하고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.For comparison, the compounds described in Table 8 were tested as in Examples 6-19 and the results are shown in Table 8.

[표 8]TABLE 8

[실시예 25]Example 25

40 cc의 헥산 중에 용해시킨 페닐메틸폴리실옥산 1.26 g에 HZSM-5 5.00g을 가하여 실리카 예비-선택화시킨 ZSM-5 촉매를 제조한다. 용매를 증류시키고, 촉매를 1℃/분으로 538℃까지, 그후에 538℃에서 6시간동안 공기·하소시킨다. 예비-선택화된 촉매는 10 %의 첨가 실리카를 함유한다.Silica pre-selective ZSM-5 catalyst was prepared by adding 5.00 g of HZSM-5 to 1.26 g of phenylmethylpolysiloxane in 40 cc of hexane. The solvent is distilled off and the catalyst is air calcined at 1 ° C./min to 538 ° C. and then at 538 ° C. for 6 hours. The pre-selected catalyst contains 10% added silica.

10 % SiO2-HZSM-5 의 실리콘 트림 선택화는 446℃의 온도, 3550 kPa(500 psig)의 압력, 4.0 의 WHSV, 및 수소/탄화수소 비율 2에서 수행한다. 하기 표 9 및 제5도에 스트림에 대한 시간의 함수로서 10 % SiO2-HZSM-5에 대한 톨루엔 전환율 및 파라-크실렌 선택도를 나타내었다.Silicon trim selectivity of 10% SiO 2 -HZSM-5 is performed at a temperature of 446 ° C., a pressure of 3550 kPa (500 psig), a WHSV of 4.0, and a hydrogen / hydrocarbon ratio of 2. Table 9 and Figure 5 below show toluene conversion and para-xylene selectivity for 10% SiO 2 -HZSM-5 as a function of time for the stream.

[표 9] 10% S:O2-HZSM-5의 실리콘 선택화Table 9 Silicon Selectivity of 10% S: O 2 -HZSM-5

실리콘 트림 선택화는 실제적으로 스트림에 적용된 28시간에 걸쳐 파라-크실렌 선택도를 33 %에서 98 %로 증가시킨다. 그후, 공급물을 100 % 톨루엔으로 변경하였다. 10 시간 후, 전환율이 16 %로 유지되면서 선택도가 99 %로 증가하였다. 전환율을 더욱 증가시키기 위하여, 온도를 457℃로 증가시킨 후, 곧 바로 468℃로 증가시킨다. 전환율이 21 %까지 상승한 후, 그 다음 80 시간에 걸쳐서는 20 %로 약간 감소한다. 파라-크실렌 선택도는 상기 언급한 80 시간동안에 99.2 %에서 99.6 %로 증가한다.Silicon trim selectivity actually increases para-xylene selectivity from 33% to 98% over the 28 hours applied to the stream. The feed was then changed to 100% toluene. After 10 hours, the selectivity increased to 99% while the conversion remained at 16%. To further increase the conversion, the temperature is increased to 457 ° C. and then immediately increased to 468 ° C. After the conversion rate has risen to 21%, it is slightly reduced to 20% over the next 80 hours. Para-xylene selectivity increases from 99.2% to 99.6% during the above 80 hours.

실시예 1의 HZSM-5에 비해, 실시예 25의 10 % SiO2-HZSM-5(예비-선택화된 것) 촉매는 실제로 더 높은 선택화율을 나타낸다. 예비-선택화된 HZSM-5의 경우에, 스트림에 대해 단지 10시간(모 HZSM-5에 대한 170 시간 보다 17배 빠르다) 적용후 89 % 파라-크실렌 선택도가 달성된다. 또한, 최적 파라-선택화에 이르는데 필요한 시간은 HZSM-5가 1주일인데 대해 예비-선택화된 HZSM-5은 하루로, HZSM-5에 대한 선택화 온도가 더 높음(480℃ 대 446℃) 에도 불구하고 예비-선택화된 HZSM-5의 최적 파라-선택화에 이르는데 필요한 시간은 HZSM-5의 최적 파라-선택화에 이르는데 필요한 시간보다 더 짧다.Compared to the HZSM-5 of Example 1, the 10% SiO 2 -HZSM-5 (pre-selected) catalyst of Example 25 actually shows higher selectivity. In the case of pre-selected HZSM-5, 89% para-xylene selectivity is achieved after application for only 10 hours (17 times faster than 170 hours for the parent HZSM-5) for the stream. In addition, the time required to reach optimal para-selection is one week for HZSM-5, whereas HZSM-5 for pre-selected is one day, with higher selectivity temperatures for HZSM-5 (480 ° C vs. 446 ° C). Nevertheless, the time required to reach optimal para-selection of pre-selected HZSM-5 is shorter than the time required to reach optimal para-selection of HZSM-5.

페닐메틸 실리콘의 총 소모량은 HZSM-5 1g 당 실리콘 6.80g, 예비-선택화된 HZSM-5 1g 당 실리콘 1.42g 이다. 따라서, 예비-선택화된 HZSM-5의 트림-선택화는 촉매를 예비-선택화 시키지 않은 경우보다 실리콘을 거의 5배(4.79배) 정도 덜 소모한다.The total consumption of phenylmethyl silicone is 6.80 grams of silicon per gram of HZSM-5 and 1.42 grams of silicon per gram of HZSM-5 pre-selected. Thus, trim-selection of the pre-selected HZSM-5 consumes almost five times (4.79 times) less silicon than without the catalyst pre-selection.

[실시예 26]Example 26

예비-선택화된 촉매가 5 % 만의 첨가 실리카를 함유하는 것을 제외하고, 실시예 25의 과정을 반복한다. 하기 표 10 및 제6도는 스트림에 대한 시간의 함수로서 5 % SiO2-HZSM-5 촉매에 대한 파라-크실렌 선택도 및 톨루엔 전환율을 나타낸다.The procedure of Example 25 is repeated except that the pre-selected catalyst contains only 5% added silica. Tables 10 and 6 below show the para-xylene selectivity and toluene conversion for the 5% SiO 2 -HZSM-5 catalyst as a function of time for the stream.

[표 10]TABLE 10

실리콘 트림-선택화는 실제로 스트림에 대한 26시간 동안에 파라-크실렌 선택도를 25 %에서 98 %로 증가시킨다. 10 % SiO2-HZSM-5과 비교하여, 5 % SiO2촉매는 하루 간의 선택화 시간 동안에 시종 더 높은 전환율을 나타낸다. 그후, 공급물을 100 %톨루엔으로 변경한다. 그 다음 6 시간 동안에 선택도는 24 %의 전환율로 99 % 까지 증가하였고, 온도는 468℃로 증가하였으며, WHSV는 3으로 감소하였다. 전환율은 27 % 까지 증가하였다가, 그 후 점차적으로 감소하여 6일(146 시간) 동안 21 %로 일정하게 유지된다. 이와 상응하게, 파라-크실렌 선택도는 초기에 99 %에서 변하지 않다가, 그 후에 점차적으로 증가하여 실행을 임의로 중지시켰을 때 6일 동안 99.6 내지 99.9 %로 일정하게 남아 있었다.Silicon trim-selection actually increases para-xylene selectivity from 25% to 98% for 26 hours for the stream. Compared with 10% SiO 2 -HZSM-5, the 5% SiO 2 catalysts show higher conversions at all times during the day's selectivity time. The feed is then changed to 100% toluene. During the next 6 hours, the selectivity increased to 99% with a conversion of 24%, the temperature increased to 468 ° C, and the WHSV decreased to 3. The conversion rate increases to 27% and then gradually decreases to remain constant at 21% for 6 days (146 hours). Correspondingly, para-xylene selectivity did not initially vary from 99% and then gradually increased to remain constant from 99.6 to 99.9% for 6 days when randomly stopped running.

[실시예 27]Example 27

1 M의 질산암모늄 용액 12.5 cc에 실시예 25에서 제조한 10 % SiO2-HZSM-5 2.50g을 가하여 0.05 % Pt-10 % SiO2-HZSM-5 촉매를 제조한다. 1.5 시간 후, 약 0.5 cc 물 중의 테트라아민 질산 백금(II) 0.0025g의 용액을 가한다. 밤새 정치시킨 후, 촉매를 여과하여 물로 세척하고, 5℃/분으로 350℃ 까지, 그후에 350℃에서 3시간동안 공기·하소시킨다.0.05% Pt-10% SiO 2 -HZSM-5 catalyst was prepared by adding 2.50 g of 10% SiO 2 -HZSM-5 prepared in Example 25 to 12.5 cc of 1 M ammonium nitrate solution. After 1.5 hours, a solution of 0.0025 g of tetraamine platinum nitrate (II) in about 0.5 cc water is added. After standing overnight, the catalyst is filtered off, washed with water, air and calcined at 350C at 5C / min and then at 350C for 3 hours.

446℃의 온도, 3550 kPa(500 psig)의 압력, 4의 WHSV, 및 수소/탄화수소 몰 비율 2에서 상기 생성된 촉매 2.00g을 사용하여 톨루엔 불균등화를 수행한다. 하기 표 11은 동일한 조작 조건하에서 시험된 실시예 25에서 제조한 Pt를 함유하지 않는 실리카-개질된 HZSM-5과 비교하여 나타낸 생성물 분포이다. 유사한 톨루엔 전환율에서, Pt-촉매를 사용하였을 때의 에틸벤젠 생성물은 거의 12배 가까이 감소되었다. 불필요한 C9 +방향족 생성물도 또한 거의 2배 가까이 감소되었다.Toluene disproportionation is carried out using 2.00 g of the resulting catalyst at a temperature of 446 ° C., a pressure of 3550 kPa (500 psig), a WHSV of 4, and a hydrogen / hydrocarbon molar ratio of 2. Table 11 below shows the product distributions compared to silica-modified HZSM-5 containing no Pt prepared in Example 25 tested under the same operating conditions. At similar toluene conversion, the ethylbenzene product when using the Pt-catalyst was reduced by nearly 12 times. Unnecessary C 9 + aromatics product was also reduced by nearly a factor of two.

[표 11]TABLE 11

[실시예 28]Example 28

446℃의 온도, 3550 kPa(500 psig)의 압력, 4의 WHSV, 및 수소/탄화수소 몰 비율 2에서 톨루엔 중의 페닐메틸폴리실옥산의 용액 1 %을 사용하여 실시예 27의 촉매를 단일 용기에서 처리한다. 스트림에 대해 32 시간 후, 공급물을 100 %톨루엔으로 변경한다. 하기 표 12은 동일한 조작 조건하에서 시험된 실옥산으로 처리되고 Pt를 함유하지 않는 실리카-개질된 HZSM-5과 비교하여 나타낸 생성물 분포이다.The catalyst of Example 27 was treated in a single vessel using a temperature of 446 ° C., a pressure of 3550 kPa (500 psig), a WHSV of 4, and a 1% solution of phenylmethylpolysiloxane in toluene at a hydrogen / hydrocarbon molar ratio of 2 do. After 32 hours for the stream, the feed is changed to 100% toluene. Table 12 below shows the product distributions compared to silica-modified HZSM-5 treated with siloxane and tested without Pt under the same operating conditions.

[표 12]TABLE 12

유사한 톨루엔 전환율에서, Pt-촉매를 사용하였을 때의 에틸벤젠 생성물은 거의 3.6배 가까이 감소되었으며, 이때 p-크실렌 선택도는 98.4 % 내지 98.7 %로 매우 높았다. 불필요한 C9 +방향족 생성물도 또한 거의 3배 가까이 감소되었다.At similar toluene conversions, the ethylbenzene product when using the Pt-catalyst was reduced by almost 3.6-fold, with the p-xylene selectivity being very high, from 98.4% to 98.7%. Unnecessary C 9 + aromatics product was also reduced by nearly three-fold.

표 13에 기재된 실시예 29 내지 31의 결과는 촉매 분자체에 백금을 첨가하였을 때 생성물 스트림중의 에틸벤젠에 유리한 효과를 제공함을 나타낸다.The results of Examples 29-31 described in Table 13 show that the addition of platinum to the catalyst molecular sieve provides a beneficial effect on ethylbenzene in the product stream.

[실시예 29]Example 29

446℃의 온도, 3550 kPa(500 psig)의 압력, 4.0의 WHSV, 및 수소/탄화수소 비율 2에서 톨루엔 중의 페닐메틸 실리콘의 용액 1%를 사용하여 10 % SiO2-HZSM-5의 실리콘 트림-선택화를 수행한다. 스트림에 대해 31 시간째에, 공급물을 100 % 톨루엔으로 변경한다. 스트림에 대해 52시간째에 온도를 468℃로 증가시키고, 165 시간째에 WHSV를 3.0으로 감소시킨다. 스트림에 대해 39 일째에 대한 데이타를 표 13의 첫번째 칼럼에 나타내었다.Silicon trim-selection of 10% SiO 2 -HZSM-5 using a temperature of 446 ° C., a pressure of 3550 kPa (500 psig), a WHSV of 4.0, and a 1% solution of phenylmethyl silicon in toluene at a hydrogen / hydrocarbon ratio 2 Perform anger. At 31 hours for the stream, the feed is changed to 100% toluene. The temperature is increased to 468 ° C. at 52 hours for the stream and the WHSV is reduced to 3.0 at 165 hours. Data for day 39 for the stream is shown in the first column of Table 13.

[실시예 30]Example 30

446℃의 온도, 3550 kPa(500 psig)의 압력, 4.0의 WHSV, 및 수소/탄화수소 비율 2에서 톨루엔 중의 1 % 페닐메틸 실리콘 공급물을 사용하여 0.025% Pt 10 % SiO2-HZSM-5의 실리콘 선택화를 수행한다. 스트림에 대해 56 시간째에, 공급물을 100 % 톨루엔으로 변경한다. 스트림에 대해 73시간째에 온도를 468℃로 증가시킨다. 스트림에 대해 7 일째에 대한 데이타를 표 13의 두번째 칼럼에 나타내었다.Silicon of 0.025% Pt 10% SiO 2 -HZSM-5 using a temperature of 446 ° C., a pressure of 3550 kPa (500 psig), a WHSV of 4.0, and a 1% phenylmethyl silicon feed in toluene at a hydrogen / hydrocarbon ratio of 2 Perform the selection. At 56 hours for the stream, the feed is changed to 100% toluene. The temperature is increased to 468 ° C. at 73 hours for the stream. Data for day 7 for the stream is shown in the second column of Table 13.

[실시예 31]Example 31

446℃의 온도, 3550 kPa(500 psig)의 압력, 4.0의 WHSV, 및 수소/탄화수소 비율 2에서 톨루엔 중의 1 % 페닐메틸 실리콘 공급물을 사용하여 질산 활성화된 0.05 % Pt 10 % SiO2-HZSM-5의 실리콘 선택화를 수행한다. 스트림에 대해 27 시간째에, 공급물을 100 % 톨루엔으로 변경한다. 온도, WHSV, 및 수소/탄화수소 비율을 실행 동안에 변경시킨다. 스트림에 대해 13 일째에 대한 데이타를 표 13의 세번째 칼럼에 나타내었다.Nitric acid activated 0.05% Pt 10% SiO 2 -HZSM- using a 1% phenylmethyl silicone feed in toluene at a temperature of 446 ° C., a pressure of 3550 kPa (500 psig), a WHSV of 4.0, and a hydrogen / hydrocarbon ratio of 2 Perform silicon selectivity of 5. At 27 hours for the stream, the feed is changed to 100% toluene. The temperature, WHSV, and hydrogen / hydrocarbon ratio are changed during the run. Data for day 13 for the stream is shown in the third column of Table 13.

[표 13]TABLE 13

실시예 29 내지 31은 촉매 분자체에 혼입된 백금과 같은 수소화/탈수소화 작용기를 가지는 촉매 분자체를 사용함으로써 본 발명의 반응 생성물 중의 에틸벤젠의 양을 감소시킬 수 있음을 시사한다. 생성물 스트림 중의 에틸벤젠의 양은 0.3 % 이하의 산업적 허용 수준이 바람직하며, 가장 바람직하게는 약 0.2 % 이하이다.Examples 29-31 suggest that the use of catalyst molecular sieves having hydrogenation / dehydrogenation functional groups such as platinum incorporated into the catalyst molecular sieves can reduce the amount of ethylbenzene in the reaction products of the present invention. The amount of ethylbenzene in the product stream is preferably at an industrially acceptable level of 0.3% or less, most preferably about 0.2% or less.

상기 언급한 바와같이, 본 발명은 유리하게는 다른 C8생성물에 대해 파라-크실렌 순도가 높은 생성물 스트림을 제공한다. 표 14는 여러 다른 생성물의 배합물에 대한 파라-크실렌의 상대적 비율을 제공한다.As mentioned above, the present invention advantageously provides a product stream with high para-xylene purity for other C 8 products. Table 14 provides the relative ratios of para-xylene to the combinations of the different products.

[표 14]TABLE 14

[실시예 32]Example 32

446℃의 온도, 500 psig의 압력, 4의 WHSV 및 H2/HC 비율2에서 톨루엔 중의 1 % 페닐메틸 실리콘 공급물을 사용하여 트림 선택화된 SiO2-HZSM-5 촉매 1.0g를 사용하여 446℃의 온도 및 800 kPa(100 psig) 의 압력에서 에틸렌에 의해 톨루엔 알킬화를 수행한다. 톨루엔을 4 WHSV로 펌핑한다. 에틸렌 및 수소를 공동 공급하여 톨루엔/에틸렌/수소의 몰비율을 8/1/3으로 유지한다. 톨루엔 전환율 10 %(이론적 최고 전환율 12.5 % 에 대해 80 %)에서 p-에틸렌톨루엔에 대한 선택도가 99.1 %로 매우 높은 반면에 m-에틸톨루엔에 대한 선택도는 단지 0.9 %이다.446 using 1.0 g trim-selected SiO 2 -HZSM-5 catalyst with 1% phenylmethyl silicon feed in toluene at a temperature of 446 ° C., a pressure of 500 psig, a WHSV of 4 and a H 2 / HC ratio 2 Toluene alkylation is carried out with ethylene at a temperature of 占 폚 and a pressure of 800 kPa (100 psig). Toluene is pumped to 4 WHSV. Ethylene and hydrogen are fed together to maintain the molar ratio of toluene / ethylene / hydrogen at 8/1/3. At 10% toluene conversion (80% for the theoretical maximum conversion of 12.5%), the selectivity for p-ethylenetoluene was very high at 99.1%, while the selectivity for m-ethyltoluene was only 0.9%.

[실시예 33]Example 33

상기 언급한 바와 같이 트림 선택화시킨 SiO2-HZSM-5 촉매 2.00g를 사용하여 446℃의 온도 및 3550 kPa(500 psig) 의 압력에서 메탄올에 의해 톨루엔 알킬화를 수행한다. 톨루엔을 4 WHSV로 펌핑한다. 메탄올 및 수소를 공동 공급하여 톨루엔/메탄올/수소의 몰비율을 4/1/8으로 유지한다. 톨루엔 전환율 14 %(이론적 최고 전환율 25 % 에 대해 56 %)에서 p-크실렌에 대한 선택도는 99.9 %로 매우 높은 반면에 m-크실렌에 대한 선택도는 단지 0.1 %이다.Toluene alkylation is carried out with methanol at a temperature of 446 ° C. and a pressure of 3550 kPa (500 psig) using 2.00 g of trim-selected SiO 2 -HZSM-5 catalyst as mentioned above. Toluene is pumped to 4 WHSV. Methanol and hydrogen are fed together to maintain the molar ratio of toluene / methanol / hydrogen at 4/1/8. At 14% toluene conversion (56% for 25% theoretical peak conversion), the selectivity for p-xylene is very high at 99.9%, while the selectivity for m-xylene is only 0.1%.

[실시예 34]Example 34

상기 언급한 바와 같이 트림 선택화시킨 SiO2-HZSM-5 촉매 2.00g를 사용하여 446℃의 온도, 100 kPa(0 psig) 의 압력 및 4의 WHSV에서 n-헵탄의 전환 반응을 수행한다. 21 %의 헵탄 전환율에서 방향족 생성물의 분포를 하기 표에 나타내었다. 크실렌 분획 중의 p-크실렌 선택도는 99.3 % 로 매우 높은 반면에 m-크실렌 선택도는 단지 0.7 % 이다.2.00 g of trim-selected SiO 2 -HZSM-5 catalyst as mentioned above were used to carry out the conversion reaction of n-heptane at a temperature of 446 ° C., a pressure of 100 kPa (0 psig) and a WHSV of 4. The distribution of aromatic products at heptane conversion of 21% is shown in the table below. The p-xylene selectivity in the xylene fraction is very high at 99.3% while the m-xylene selectivity is only 0.7%.

[실시예 35]Example 35

상기 언급한 바와 같이 트림 선택화시킨 SiO2-HZSM-5 촉매 1.00g를 사용하여 371℃의 온도, 100 kPa(0 psig) 의 압력 및 1의 WHSV에서 메탄올의 전환 반응을 수행한다. 100 %의 메탄올 전환율에서 액체 생성물의 분포를 하기 표에 나타내었다.As mentioned above, 1.00 g of trim-selected SiO 2 -HZSM-5 catalyst was used to carry out the conversion of methanol at a temperature of 371 ° C., a pressure of 100 kPa (0 psig) and a WHSV of 1. The distribution of the liquid product at 100% methanol conversion is shown in the table below.

[실시예 36]Example 36

상기 언급한 바와 같이 트림 선택화시킨 SiO2-HZSM-5 촉매를 사용하여 400℃의 온도, 800 kPa(100 psig) 의 압력 및 1의 WHSV에서 페닐아세테이트의 프리스(Fries) 자리옮김 반응을 수행한다. 4-하이드록시아세토-페논 생성물을 고 선택도로 수득한다.Fries displacement reaction of phenylacetate was carried out using a trim-selected SiO 2 -HZSM-5 catalyst as mentioned above at a temperature of 400 ° C., a pressure of 800 kPa (100 psig) and a WHSV of 1 . The 4-hydroxyaceto-phenone product is obtained with high selectivity.

[실시예 37]Example 37

상기 언급한 바와 같이 트림 선택화시킨 SiO2-HZSM-5 촉매를 사용하여 200℃의 온도, 4200 kPa(600 psig) 의 압력 및 0.25의 WHSV에서 프로필렌 올리고머화를 수행한다. 목적하는 직쇄 탄화수소에 대한 선택도가 높은 디젤 및 윤활유 생성물을 수득한다.Propylene oligomerization is carried out using a trim-selected SiO 2 -HZSM-5 catalyst as mentioned above at a temperature of 200 ° C., a pressure of 4200 kPa (600 psig) and a WHSV of 0.25. Diesel and lubricating oil products with high selectivity for the desired straight chain hydrocarbons are obtained.

[실시예 38]Example 38

상기 언급한 바와 같이 트림 선택화시킨 SiO2-HZSM-5 촉매를 사용하여 343℃(650℉)의 온도, 2900 kPa(400 psig) 의 압력 및 1의 WHSV에서 증류액 탈납을 수행한다. 왁스상 직쇄 탄화수소를 선택적으로 분해시켜 생성물 품질을 크게 향상시킨다. 중질 가스유의 유동점은 35℃(95℉)에서 -7℃(20℉)로 개선된다.Distillate dewaxing is carried out using a trim-selected SiO 2 -HZSM-5 catalyst as mentioned above at a temperature of 343 ° C. (650 ° F.), a pressure of 2900 kPa (400 psig) and a WHSV of 1. Selective decomposition of waxy straight chain hydrocarbons greatly improves product quality. The pour point of heavy gas oil is improved from 35 ° C. (95 ° F.) to −7 ° C. (20 ° F.).

Claims (4)

100℃ 내지 600℃의 온도, 100 내지 14000 kPa(대기압 내지 2000psig)의 압력, 0.1 내지 100의 WHSV 및 0 내지 10의 수소 대 탄화수소 몰비로 제한지수 1 내지 30인 분자체를 함유하는 촉매로 톨루엔을 접촉시켜 톨루엔을 크실렌으로 전환시키는 형태선택적 전환촉매의 제조방법에 있어서, 상기 톨루엔이 적어도 80 중량%의 톨루엔과 적어도 0.1 중량%의 선택화제를 포함하는 증기상 혼합물 형태로 공급되고, 상기 선택화제가 폴리실옥산, 실옥산, 실란, 디실란 및 적어도 하나의 실리콘-수소결합을 갖는 알콕시실란 중에서 선택된 유기규소 화합물임을 특징으로 하는 형태선택적 전환촉매의 제조방법.Toluene is a catalyst containing a temperature of 100 ° C. to 600 ° C., a pressure of 100 to 14000 kPa (atmospheric pressure to 2000 psig), a WHSV of 0.1 to 100 and a molecular sieve having a limiting index of 1 to 30 at a hydrogen to hydrocarbon molar ratio of 0 to 10. A process for preparing a form-selective conversion catalyst in which toluene is converted to xylene by contact, wherein the toluene is supplied in the form of a vapor phase mixture containing at least 80 wt% toluene and at least 0.1 wt% selector, A method for producing a form-selective conversion catalyst, characterized in that the organosilicon compound selected from polysiloxane, siloxane, silane, disilane and alkoxysilane having at least one silicon-hydrogen bond. 제1항에 있어서, 분자체가 상기 혼합물에 의한 처리전에 규소-함유 선택화제로 처리되는 방법.The method of claim 1 wherein the molecular sieve is treated with a silicon-containing selector prior to treatment with the mixture. 제1항에 있어서, 분자체 촉매가 1 내지 20의 제한지수를 갖는 방법.The method of claim 1 wherein the molecular sieve catalyst has a limiting index of 1-20. 제1항에 있어서, 촉매 분자체가 ZSM-5를 포함하는 방법.The method of claim 1 wherein the catalyst molecular sieve comprises ZSM-5.
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