KR100293530B1 - Trimetallosilicate Catalysts Containing Pt Inside Grids Useful for Aromatic Reactions of Hydrocarbons - Google Patents

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Abstract

본 발명은 격자 내부에 Pt을 비롯한 금속성분을 포함하는 탄화수소의 방향족화 반응에 유용한 트리메탈로실리케이트 촉매 및 그를 이용한 방향족 탄화수소의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매는 제올라이트 촉매 제조시 실리카 전구체에 Pt을 비롯한 세 가지의 금속을 각각의 적절한 전구체 형태로 동시에 적가하여, Pt을 비롯한 모든 금속성분이 제올라이트 격자 내부에 담지되도록 제조된다. 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매는 Pt이 제올라이트 격자 내부에 담지되었기 때문에, Pt의 분산도가 좋고 촉매활성의 안정성이 우수하며, 또한 Pt 이외에도 탄화수소의 방향족화를 촉진할 수 있는 다른 두 가지 금속을 동시에 포함하므로 높은 촉매활성을 보인다. 따라서, 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매를 지방족 탄화수소의 방향족화 반응에 사용하면 방향족 탄화수소를 고수율로 제조할 수 있다.The present invention relates to a trimetallosilicate catalyst useful for the aromatization reaction of a hydrocarbon containing a metal component including Pt in a lattice and a method for producing an aromatic hydrocarbon using the same. The trimetallosilicate catalyst of the present invention is prepared by simultaneously dropping three metals, including Pt, into the appropriate precursor forms in the silica precursor during the preparation of the zeolite catalyst, so that all metal components including Pt are supported inside the zeolite lattice. In the trimetallosilicate catalyst of the present invention, since Pt is supported inside the zeolite lattice, Pt has a good dispersion of the Pt, excellent stability of catalytic activity, and in addition to Pt, two other metals capable of promoting aromatization of hydrocarbons. At the same time, it shows high catalytic activity. Therefore, when the trimetallosilicate catalyst of the present invention is used for the aromatization of aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons can be produced in high yield.

Description

탄화수소의 방향족화 반응에 유용한 격자 내부에 P t 을 포함하는 트리메탈로실리케이트 촉매Trimetallosilicate catalysts containing P t in the lattice useful for aromatization of hydrocarbons

본 발명은 탄화수소의 방향족화 반응에 유용한 트리메탈로실리케이트(trimetallosilicate) 촉매에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 격자 내부에 Pt을 비롯한 금속성분을 포함하는 탄화수소의 방향족화 반응에 유용한 트리메탈로실리케이트 촉매 및 그를 이용한 방향족 탄화수소의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to trimetallosilicate catalysts useful for the aromatization of hydrocarbons. More specifically, the present invention relates to a trimetallosilicate catalyst useful for the aromatization reaction of a hydrocarbon containing a metal component including Pt in a lattice and a method for producing an aromatic hydrocarbon using the same.

일반적으로 제올라이트는 결정성 알루미노 실리케이트를 의미한다. 이러한 제올라이트 중에서 MFI 구조를 가지는 제올라이트의 일종인 HZSM-5가 미합중국특허 제 3,702,886호에 개시되어 있으며, 또한 전기 HZSM-5를 변형시켜 탄화수소의 방향족화 반응에 유용한 촉매를 제조하기 위한 방법들이 보고된 바 있다. 즉, 미합중국특허 제 5,456,822호, 제 5,073,672호, 제 4,705,907호 및 제 4,704,494호는 HZSM-5의 Al 성분을 함침, 이온교환 또는 격자치환 등의 방법으로 Ga이나 Zn 등과 같은 다른 금속으로 치환시킴으로써, 방향족화 반응을 위한 촉매활성을 증가시킬 수 있음을 개시하고 있다.Zeolite generally means crystalline aluminosilicate. Among these zeolites, HZSM-5, a kind of zeolite having an MFI structure, is disclosed in US Pat. No. 3,702,886. Also, there have been reported methods for preparing a catalyst useful for aromatization of hydrocarbons by modifying the electric HZSM-5. have. That is, U.S. Patent Nos. 5,456,822, 5,073,672, 4,705,907, and 4,704,494 disclose aromatics by substituting Al components of HZSM-5 with other metals such as Ga or Zn by impregnation, ion exchange or lattice substitution. It is disclosed that the catalytic activity for the oxidation reaction can be increased.

그러나, 이와 같이 제조된 촉매들은 변형되지 않은 HZSM-5에 비하여 비활성화가 빠른 것으로 알려져 있기 때문에, 종래의 제올라이트 촉매의 Pt을 추가로 담지시켜 전기 촉매들의 비활성화를 억제시키고자 하는 시도가 있어 왔다. 이미 보고된 Pt을 포함하는 제올라이트 촉매는 대부분 Pt이 제올라이트의 격자 외부에 함침이나 이온교환 방법으로 담지된 것으로(참조: P. Meriaudeau et al., Stud. Surf. Sci. and Catal., 49:1423(1989); B. S. Kwak et al., J. of Catal., 149:465(1994)), 이러한 촉매들은 일단 바이메탈로실리케이트(bimetallosilicate)촉매를 제조한 후에 Pt을 촉매의 격자 외부에 담지시켜 촉매 활성의 증가 및 유지를 꾀하였으나, Pt의 분산도가 균일하지 않다는 것이 문제점으로 지적되어 왔다.However, since the catalysts thus prepared are known to have faster deactivation than unmodified HZSM-5, there have been attempts to further suppress the deactivation of the electrocatalysts by further supporting Pt of the conventional zeolite catalyst. Most reported zeolite catalysts containing Pt are those in which Pt is impregnated or ion exchanged outside the lattice of the zeolite (see P. Meriaudeau et al., Stud. Surf. Sci. And Catal., 49: 1423). (1989); BS Kwak et al., J. of Catal., 149: 465 (1994)), these catalysts were prepared once a bimetallosilicate catalyst was prepared, and then Pt was supported outside the lattice of the catalyst for catalytic activity. Although the increase and retention of Pt have been made, it has been pointed out as a problem that the dispersion degree of Pt is not uniform.

한편, 이누이(Inui) 등이 유일하게 MFI 제올라이트 촉매의 격자 내부에 Pt을 담지시킨 예를 보고한 바 있으나, 그들은 H-Pt-Zn-Silicate 또는 H-Pt-Ga-Silicate의 바이메탈로실리케이트 촉매를 제조한데 불과하였다(참조: T. Inui, et al., Appl. Catal. A:General, 106:83(1993); T. Inui, et al., Preprints of Petrol. Chem., ACS Annual Meeting, New York, Aug:705, 25-30(1991)). 전기 H-Pt-Zn-Silicate 또는 H-Pt-Ga-Silicate 촉매는 격자 내부에 Pt을 포함하므로, 촉매의 비활성화를 억제할 수 있고 Pt의 분산도가 향상되었다는 점에서는 종래의 촉매들이 가지고 있던 문제점을 어느 정도 해결하였으나, 방향족 탄화수소의 수율이 40% 수준에 그쳐 촉매활성을 보다 증가시킬 필요가 있었다.Meanwhile, Inui et al. Reported the only example in which Pt was supported inside the lattice of MFI zeolite catalyst, but they used a bimetallosilicate catalyst of H-Pt-Zn-Silicate or H-Pt-Ga-Silicate. T. Inui, et al., Appl. Catal. A: General, 106: 83 (1993); T. Inui, et al., Preprints of Petrol. Chem., ACS Annual Meeting, New York, Aug: 705, 25-30 (1991)). Since the electric H-Pt-Zn-Silicate or H-Pt-Ga-Silicate catalysts contain Pt inside the lattice, problems of conventional catalysts have been found in that the catalyst can be deactivated and the dispersion of Pt is improved. To some extent, however, the yield of aromatic hydrocarbons was only 40%, and it was necessary to increase the catalytic activity.

이에, 본 발명자들은 Pt을 제올라이트 격자 내부에 포함하여 Pt의 분산도 및 촉매의 안정성이 향상되었으면서도 높은 촉매활성을 유지하는 실리케이트 촉매를 개발하고자 예의 연구노력한 결과, 제올라이트 격자 내부에 Pt을 비롯한 세 가지 금속성분이 담지된 트리메탈로실리케이트 촉매를 제조하고, 전기 촉매를 이용한 지방족 탄화수소의 방향족화 반응으로부터 방향족 탄화수소를 높은 수율로 제조하는 데 성공하여, 전기 촉매가 우수한 촉매활성 및 뛰어난 안정성을 가지고 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made efforts to develop a silicate catalyst containing Pt in the zeolite lattice to maintain high catalytic activity while improving the dispersion of Pt and the stability of the catalyst. The metal catalyst-supported trimetallosilicate catalyst was prepared, and the aromatic hydrocarbons were produced in high yield from the aromatization of aliphatic hydrocarbons using the electrocatalyst, indicating that the electrocatalyst has excellent catalytic activity and excellent stability. It confirmed and completed this invention.

결국, 본 발명의 주된 목적은 탄화수소의 방향족화 반응에 유용한, 제올라이트 격자 내부에 Pt을 비롯한 세 가지 금속성분을 포함하는 트리메탈로실리케이트 촉매를 제공하는 것이다.After all, the main object of the present invention is to provide a trimetallosilicate catalyst comprising three metal components including Pt inside the zeolite lattice, which is useful for aromatization of hydrocarbons.

본 발명의 다른 목적은 전기 트리메탈로실리케이트 촉매를 이용하여 방향족 탄화수소를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a process for producing aromatic hydrocarbons using an electric trimetallosilicate catalyst.

제1도는 H-Pt-Ga-Al-Silicate와 H-Ga-Al-Silicate 촉매에 의한 1-펜텐의 방향족화 수율에 대한 장기운전 결과를 보여주는 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the long-term operation results of the aromatization yield of 1-pentene by H-Pt-Ga-Al-Silicate and H-Ga-Al-Silicate catalysts.

제2도는 H-Pt-Ga-Al-Silicate와 H-Ga-Al-Silicate 촉매에 의한 2-펜텐의 방향족화 수율에 대한 장기운전 결과를 보여주는 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the long-term operation results of the aromatization yield of 2-pentene by H-Pt-Ga-Al-Silicate and H-Ga-Al-Silicate catalysts.

본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매는 제올라이트 촉매 제조시 실리카 전구체에 Pt을 비롯한 세 가지의 금속을 각각의 적절한 전구체 형태로 동시에 적가하여, Pt을 비롯한 모든 금속성분이 제올라이트 격자 내부에 담지되도록 제조된다. 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매는 Pt이 제올라이트 격자 내부에 담지되었기 때문에, Pt의 분산도가 좋고 촉매활성의 안정성이 우수하며, 또한 Pt 이외에도 탄화수소의 방향족화를 촉진할 수 있는 다른 두 가지 금속을 동시에 포함하므로 높은 촉매활성을 보인다. 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매를 지방족 탄화수소의 방향족화 반응에 사용하면 방향족 탄화수소를 고수율로 제조할 수 있다.The trimetallosilicate catalyst of the present invention is prepared by simultaneously dropping three metals, including Pt, into the appropriate precursor forms in the silica precursor during the preparation of the zeolite catalyst, so that all metal components including Pt are supported inside the zeolite lattice. In the trimetallosilicate catalyst of the present invention, since Pt is supported inside the zeolite lattice, Pt has a good dispersion of the Pt, excellent stability of catalytic activity, and in addition to Pt, two other metals capable of promoting aromatization of hydrocarbons. At the same time, it shows high catalytic activity. When the trimetallosilicate catalyst of the present invention is used for the aromatization of aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons can be produced in high yield.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명자들은 제올라이트 촉매 제조공정의 초기 단계에서 젤 형태의 실리카 전구체에 Pt 및 탄화수소의 방향족화를 촉진할 수 있는 다른 두 가지 금속의 전구체들을 모두 포함하는 수용액을 적가하고, 균일한 상태가 될 때까지 잘 혼합한 다음, 템플레이팅, 결정화 및 소성 등의 공정을 거쳐 Pt을 비롯한 총 세 가지의 금속성분이 모두 제올라이트 격자 내부에 담지된, MFI 구조를 가지는 트리메탈로실리케이트 촉매를 제조하였다. 한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에서는 금속성분으로 Al, Ga 및 Pt을 포함하는 트리메탈로실리케이트 촉매를 제조하였으나, Pt을 제외한 다른 두 가지 금속성분을 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되는 것은 아니며, Al, Ga, Ni, Cu, In 및 Zn으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. Al, Ga 및 Pt을 포함하는 트리메탈로실리케이트 촉매의 경우, 각 금속성분의 Si에 대한 함량비는 몰비로서 Si/Al은 50 내지 1000, 바람직하게는 100 내지 800이고; Si/Ga은 10 내지 500, 바람직하게는 40 내지 200이며; Si/Pt은 100 내지 1000, 바람직하게는 200 내지 400이다.The inventors added dropwise an aqueous solution containing both Pt and precursors of two other metals capable of promoting aromatization of hydrocarbons to a gel-type silica precursor in the initial stages of the zeolite catalyst preparation process, until a uniform state was achieved. After mixing well, a trimetallosilicate catalyst having a MFI structure was prepared in which all three metal components including Pt were supported in the zeolite lattice through a process such as templating, crystallization, and calcination. On the other hand, in a preferred embodiment of the present invention, a metal trimetal silicate catalyst comprising Al, Ga and Pt as a metal component was prepared, but two other metal components except Pt is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired It is not, but is selected from the group consisting of Al, Ga, Ni, Cu, In and Zn. In the case of trimetallosilicate catalysts comprising Al, Ga and Pt, the content ratio of each metal component to Si is a molar ratio, wherein Si / Al is 50 to 1000, preferably 100 to 800; Si / Ga is 10 to 500, preferably 40 to 200; Si / Pt is 100 to 1000, preferably 200 to 400.

본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매와 종래의 모노메탈로실리케이트 촉매 및 바이메탈로실리케이트 촉매를 사용하여, 동일한 조건 하에서 1-펜텐 및 2-펜텐의 방향족화 반응을 수행하고, 가스크로마토그래피법으로 반응생성물을 분석한 결과, 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매를 사용한 경우에 이누이(Inui) 등의 H-Pt-Ga-Silicate 촉매를 사용한 경우에 비하여 방향족 탄화수소의 수율이 10% 이상 증가하는 것으로 관찰되어, 본 발명의 촉매가 우수한 촉매활성을 가지고 있음을 제시하였다. 또한, 종래의 Ga과 Al이 담지된 바이메탈로실리케이트도 촉매(H-Ga-Al-Silicate)는 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매에 버금가는 촉매활성을 보였으나, 장시간에 걸친 방향족화 반응에서의 촉매활성의 안정성을 조사한 결과, 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매의 안정성이 월등히 높은 것으로 확인되어, 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매가 촉매활성 및 안정성을 종합적으로 고려할 때, 종래의 촉매들에 비하여 우수한 특성을 가지고 있는 것으로 결론지을 수 있었다.The aromatization reaction of 1-pentene and 2-pentene is carried out under the same conditions by using the trimetallosilicate catalyst of the present invention, the conventional monometallosilicate catalyst and the bimetallosilicate catalyst, and the reaction product by gas chromatography. As a result of the analysis, it was observed that the yield of aromatic hydrocarbons increased by 10% or more when the trimetallosilicate catalyst of the present invention was used, compared with the case of using an H-Pt-Ga-Silicate catalyst such as Inui. It was suggested that the catalyst of the present invention has excellent catalytic activity. In addition, the conventional Ga and Al-supported bimetallosilicate catalyst (H-Ga-Al-Silicate) exhibited catalytic activity comparable to that of the trimetallosilicate catalyst of the present invention, As a result of investigating the stability of the catalytic activity, it was confirmed that the stability of the trimetallosilicate catalyst of the present invention is extremely high, and when the trimetallosilicate catalyst of the present invention comprehensively considers catalytic activity and stability, It can be concluded that it has excellent characteristics.

본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매를 이용한 방향족 탄화수소의 제조방법에 따르면, 본 발명의 촉매를 사용하여 미분반응기에서 1 내지 10기압, 바람직하게는 1 내지 5기압, 가장 바람직하게는 1기압의 압력조건 및 600 내지 900K, 바람직하게는 700 내지 800K의 온도조건 하에서, W/F가 1 내지 50g-cat·h/mol, 바람직하게는 5 내지 20g-cat·h/mol, 가장 바람직하게는 10g-cat·h/mol이 되도록 반응속도를 유지하면서, 헬륨을 운반기체로 사용하여 지방족 탄화수소의 방향족화 반응을 수행함으로써 방향족 탄화수소를 제조한다.According to the method for producing an aromatic hydrocarbon using the trimetallosilicate catalyst of the present invention, the pressure condition of 1 to 10 atm, preferably 1 to 5 atm, and most preferably 1 atm in a fine reactor using the catalyst of the present invention And under a temperature condition of 600 to 900 K, preferably 700 to 800 K, W / F is 1 to 50 g-cat · h / mol, preferably 5 to 20 g-cat · h / mol, most preferably 10 g-cat Aromatic hydrocarbons are prepared by carrying out the aromatization of aliphatic hydrocarbons using helium as the carrier gas while maintaining the reaction rate to h / mol.

한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에서는 전기 지방족 탄화수소로서 1-펜텐 및 2-펜텐을 사용하였으나, 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매를 이용한 방향족 탄화수소의 제조에 사용되는 지방족 탄화수소의 종류는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 C2내지 C6의 올레핀 탄화수소 및 파라핀 탄화수소이다.Meanwhile, in a preferred embodiment of the present invention, 1-pentene and 2-pentene are used as the electric aliphatic hydrocarbons, but the type of aliphatic hydrocarbons used in the preparation of the aromatic hydrocarbons using the trimetallosilicate catalyst of the present invention is a is not particularly restricted so long as it does not inhibit the purpose, preferably olefin hydrocarbons and paraffin hydrocarbons, C 2 to C 6.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

[실시예 1] H-Pt-Ga-Al-Silicate 촉매의 제조Example 1 Preparation of H-Pt-Ga-Al-Silicate Catalyst

젤 형태의 실리카 전구체인 Ludox HS-20(DuPont, U.S.A.)과 물을 균일한 상태가 될 때가지 잘 혼합한 다음, 금속전구체로서 알루미늄 전구체인 Al(NO3)3·9H2O갈륨(gallium) 전구체인 질산 갈륨(Ga(NO3)3·XH2O), 0<X<1) 및 백금 전구체인 H2PtCl6를 포함하는 수용액을 가하고, 균일한 상태가 될 때까지 잘 혼합하였다. 이때, 전기 혼합액 중의 각 금속전구체들의 실리카에 대한 몰비는 다음과 같다.Ludox HS-20 (DuPont, USA), a silica precursor in gel form, was mixed well with water until uniform, and then Al (NO 3 ) 3 · 9H 2 O gallium, an aluminum precursor, was used as a metal precursor. An aqueous solution containing a precursor of gallium nitrate (Ga (NO 3 ) 3 .XH 2 O), 0 <X <1) and H 2 PtCl 6 , a platinum precursor, was added and mixed well until uniform. At this time, the molar ratio of each of the metal precursors in the electric mixture to the silica is as follows.

Si/Al = 100Si / Al = 100

Si/Ga = 40Si / Ga = 40

Si/Pt = 200Si / Pt = 200

전기 혼합액에 템플레이팅제(templating agent)로서 TPABr 수용액을 가하고, 잘 혼합하였다. 이어서, NaOH 수용액을 가하고 잘 혼합한 다음, 1시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 전기 용액을 170℃ 오토클레이브(autoclave)에서 적정 속도로 섞으면서 자생적인 압력으로 72시간 동안 결정화시켰다. 이로부터 생성된 결정을 증류수로 여러 차례 여과와 세척을 한 후 110℃의 온도에서 건조시켰다. 건조된 결정을 550℃의 공기분위기 하에서 12시간 동안 소성하여, 갈륨, 알루미늄 및 백금 등 3가지의 금속이 동시에 제올라이트 격자 내부에 담지된, MFI 구조의 트리메탈로실리케이트(trimetallosilicate) 촉매, 즉 H-Pt-Ga-Al-Silicate를 제조하였다.TPABr aqueous solution was added to the electric mixture as a templating agent and mixed well. Then, an aqueous NaOH solution was added and mixed well, followed by stirring for 1 hour. The solution was then crystallized at autogenous pressure at 170 ° C. autoclave for 72 hours at autogenous pressure. The resulting crystals were filtered and washed several times with distilled water and dried at a temperature of 110 ℃. The dried crystals were calcined for 12 hours in an air atmosphere at 550 ° C., so that three metals, such as gallium, aluminum, and platinum, were simultaneously supported in the zeolite lattice, trimetallosilicate catalysts having an MFI structure, that is, H- Pt-Ga-Al-Silicate was prepared.

[실시예 2] H-Pt-Ga-Al-Silicate 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화Example 2 Aromatization of Hydrocarbons with H-Pt-Ga-Al-Silicate Catalyst

전기 실시예 1로부터 수득한 H-Pt-Ga-Al-Silicate 촉매를 사용하여, 1-펜텐(1-pentene) 및 2-펜텐(2-pentene)을 각각 반응물로 하고 1기압, 773K, W/F = 10g-cat·h/mol의 조건에서 헬륨을 운반기체로 미분반응기를 사용하여 방향족화 반응을 수행하였다.Using H-Pt-Ga-Al-Silicate catalyst obtained from Example 1 above, 1-pentene and 2-pentene were reacted, respectively, at 1 atm, 773 K, W / The aromatization reaction was carried out using a helium-derived fine reactor in a condition of F = 10 g-cat.h / mol.

이어서, 가스크로마토그래피법으로 1-펜텐 및 2-펜텐의 전환율 및 방향족 탄화수소의 수율을 측정하였다. 그 결과, 1-펜텐의 전환율은 97.9%, 방향족 탄화수소의 수율은 54.2%로, 그리고 2-펜텐의 전환율은 98.9%, 방향족 탄화수소의 수율은 55.0%로 각각 확인되었다.Subsequently, the conversion of 1-pentene and 2-pentene and the yield of aromatic hydrocarbon were measured by gas chromatography. As a result, the conversion of 1-pentene was 97.9%, the yield of aromatic hydrocarbon was 54.2%, the conversion of 2-pentene was 98.9%, and the yield of aromatic hydrocarbon was 55.0%, respectively.

[비교실시예 1] 모노메탈로실리케이트 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화Comparative Example 1 Aromatization of Hydrocarbons with Monometallosilicate Catalysts

금속전구체로서 Ga(NO3)3·XH2O(0<X<1)만을 사용한 점을 제외하고는, 전기 실시예 1과 동일한 방법으로 H-Ga-Silicate 촉매를 제조하였다. 그런 다음, 전기 H-Ga-Silicate 촉매를 이용하여 전기 실시예 2와 동일한 방법으로 1-펜텐 및 2-펜텐의 방향족화 반응을 수행하고, 펜텐의 전환율 및 방향족 탄화수소의 수율을 측정하였다. 그 결과, 1-펜텐의 전환율은 94.5%, 방향족 탄화수소의 수율은 44.0%로, 그리고 2-펜텐의 전환율은 93.5%, 방향족 탄화수소의 수율은 43.1%로 각각 확인되었다.An H-Ga-Silicate catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that only Ga (NO 3 ) 3 .XH 2 O (0 <X <1) was used as the metal precursor. Then, the aromatization reaction of 1-pentene and 2-pentene was carried out in the same manner as in Example 2 using the electric H-Ga-Silicate catalyst, and the conversion of pentene and the yield of aromatic hydrocarbons were measured. As a result, the conversion of 1-pentene was 94.5%, the yield of aromatic hydrocarbon was 44.0%, the conversion of 2-pentene was 93.5%, and the yield of aromatic hydrocarbon was 43.1%, respectively.

[비교실시예 2] 바이메탈로실리케이트 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화Comparative Example 2 Aromatization of Hydrocarbon by Bimetallosilicate Catalyst

[비교실시예 2-1] H-Ga-Al-Silicate 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화[Comparative Example 2-1] Aromatization of Hydrocarbon by H-Ga-Al-Silicate Catalyst

금속전구체로서 Al(NO3)3·9H2O와 Ga(NO3)3·XH2O(0<X<1)를 사용한 점을 제외하고는, 전기 실시예 1과 동일한 방법으로 H-Ga-Al-Silicate 촉매를 제조하였다. 그런 다음, 전기 H-Ga-Al-Silicate 촉매를 이용하여 전기 실시예 2와 동일한 방법으로 1-펜텐 및 2-펜텐의 방향족화 반응을 수행하고, 펜텐의 전환율 및 방향족 탄화수소의 수율을 측정하였다. 그 결과, 1-펜텐의 전환율은 99.7%, 방향족 탄화수소의 수율은 53.3%로, 그리고 2-펜텐의 전환율은 98.5%, 방향족 탄화수소의 수율은 55.2%로 각각 확인되었다.H-Ga in the same manner as in Example 1, except that Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O and Ga (NO 3 ) 3 .XH 2 O (0 <X <1) were used as the metal precursors. -Al-Silicate catalyst was prepared. Then, the aromatization reaction of 1-pentene and 2-pentene was carried out in the same manner as in Example 2 using an electric H-Ga-Al-Silicate catalyst, and the conversion of pentene and the yield of aromatic hydrocarbons were measured. As a result, the conversion of 1-pentene was 99.7%, the yield of aromatic hydrocarbon was 53.3%, the conversion of 2-pentene was 98.5%, and the yield of aromatic hydrocarbon was 55.2%, respectively.

[비교실시예 2-2] H-Ga-Zn-Silicate 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화[Comparative Example 2-2] Aromatization of Hydrocarbon by H-Ga-Zn-Silicate Catalyst

금속전구체로 Ga(NO3)3·XH2O(0<X<1) 및 Zn(NO3)2·6H2O를 사용한 점을 제외하고는, 전기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 H-Ga-Zn-Silicate 촉매를 제조하였다. 그런 다음, 전기 H-Ga-Zn-Silicate 촉매를 이용하여 전기 실시예 2와 동일한 방법으로 1-펜텐 및 2-펜텐의 방향족화 반응을 수행하고, 펜텐의 전환율 및 방향족 탄화수소의 수율을 측정하였다. 그 결과, 1-펜텐의 전환율은 95.1%, 방향족 탄화수소의 수율은 41.2%로, 그리고 2-펜텐의 전환율은 96.2%, 방향족 탄화수소의 수율은 40.5%로 각각 확인되었다.H in the same manner as in Example 2-1, except that Ga (NO 3 ) 3 .XH 2 O (0 <X <1) and Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O were used as the metal precursors. -Ga-Zn-Silicate catalyst was prepared. Then, the aromatization reaction of 1-pentene and 2-pentene was carried out in the same manner as in Example 2 using an electric H-Ga-Zn-Silicate catalyst, and the conversion of pentene and the yield of aromatic hydrocarbons were measured. As a result, the conversion of 1-pentene was 95.1%, the yield of aromatic hydrocarbon was 41.2%, the conversion of 2-pentene was 96.2%, and the yield of aromatic hydrocarbon was 40.5%, respectively.

[비교실시예 2-3] H-Ga-Ni-Silicate 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화Comparative Example 2-3 Aromatization of Hydrocarbon by H-Ga-Ni-Silicate Catalyst

금속전구체로 Ga(NO3)3·XH2O(0<X<1) 및 Ni(NO3)2·6H2O를 사용한 점을 제외하고는, 전기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 H-Ga-Ni-Silicate 촉매를 제조하였다. 그런 다음, 전기 H-Ga-Ni-Silicate 촉매를 이용하여 전기 실시예 2와 동일한 방법으로 1-펜텐 및 2-펜텐의 방향족화 반응을 수행하고, 펜텐의 전환율 및 방향족 탄화수소의 수율을 측정하였다. 그 결과, 1-펜텐의 전환율은 96.5%, 방향족 탄화수소의 수율은 37.2%로, 그리고 2-펜텐의 전환율은 94.9%, 방향족 탄화수소의 수율은 36.1%로 각각 확인되었다.In the same manner as in Example 2-1, except that Ga (NO 3 ) 3 .XH 2 O (0 <X <1) and Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O were used as the metal precursors. -Ga-Ni-Silicate catalyst was prepared. Then, the aromatization reaction of 1-pentene and 2-pentene was carried out in the same manner as in Example 2 using an electric H-Ga-Ni-Silicate catalyst, and the conversion of pentene and the yield of aromatic hydrocarbons were measured. As a result, the conversion of 1-pentene was 96.5%, the yield of aromatic hydrocarbon was 37.2%, the conversion of 2-pentene was 94.9%, and the yield of aromatic hydrocarbon was 36.1%, respectively.

[비교실시예 2-4] H-Ga-Cu-Silicate 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화[Comparative Example 2-4] Aromatization of Hydrocarbon by H-Ga-Cu-Silicate Catalyst

금속전구체로 Ga(NO3)3·XH2O(0<X<1) 및 Cu(NO3)2·XH2O(0<X<1)를 사용한 점을 제외하고는, 전기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 H-Ga-Cu-Silicate 촉매를 제조하였다. 그런 다음, 전기 H-Ga-Cu-Silicate 촉매를 이용하여 전기 실시예 2와 동일한 방법으로 1-펜텐 및 2-펜텐의 방향족화 반응을 수행하고, 펜텐의 전환율 및 방향족 탄화수소의 수율을 측정하였다. 그 결과, 1-펜텐의 전환율은 98.2%, 방향족 탄화수소의 수율은 35.6%로, 그리고 2-펜텐의 전환율은 95.8%, 방향족 탄화수소의 수율은 37.0%로 각각 확인되었다.As precursors Ga (NO 3) 3 · XH 2 O (0 <X <1) , and Cu (NO 3) 2 · XH 2 O (0 <X <1) and the electric conducted except using Example 2 H-Ga-Cu-Silicate catalyst was prepared in the same manner as -1. Then, the aromatization reaction of 1-pentene and 2-pentene was carried out in the same manner as in Example 2 using an electric H-Ga-Cu-Silicate catalyst, and the conversion of pentene and the yield of aromatic hydrocarbons were measured. As a result, the conversion of 1-pentene was 98.2%, the yield of aromatic hydrocarbon was 35.6%, the conversion of 2-pentene was 95.8%, and the yield of aromatic hydrocarbon was 37.0%, respectively.

[비교실시예 2-5] H-Ga-In-Silicate 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화Comparative Example 2-5 Aromatization of Hydrocarbons by H-Ga-In-Silicate Catalyst

금속전구체로 Ga(NO3)3·XH2O(0<X<1) 및 In(NO3)3·5H2O(0<X<1)를 사용한 점을 제외하고는, 전기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 H-Ga-In-Silicate 촉매를 제조하였다. 그런 다음, 전기 H-Ga-In-Silicate 촉매를 이용하여 전기 실시예 2와 동일한 방법으로 1-펜텐 및 2-펜텐의 방향족화 반응을 수행하고, 펜텐의 전환율 및 방향족 탄화수소의 수율을 측정하였다. 그 결과, 1-펜텐의 전환율은 95.4%, 방향족 탄화수소의 수율은 38.5%로, 그리고 2-펜텐의 전환율은 97.1%, 방향족 탄화수소의 수율은 39.5%로 각각 확인되었다.Example 2 Except for the use of Ga (NO 3 ) 3 XH 2 O (0 <X <1) and In (NO 3 ) 3 · 5H 2 O (0 <X <1) as the metal precursor, H-Ga-In-Silicate catalyst was prepared in the same manner as -1. Then, the aromatization reaction of 1-pentene and 2-pentene was carried out in the same manner as in Example 2 using an electric H-Ga-In-Silicate catalyst, and the conversion of pentene and the yield of aromatic hydrocarbons were measured. As a result, the conversion of 1-pentene was 95.4%, the yield of aromatic hydrocarbon was 38.5%, the conversion of 2-pentene was 97.1%, and the yield of aromatic hydrocarbon was 39.5%, respectively.

[비교실시예 2-6] H-Pt-Ga-Silicate 촉매에 의한 탄화수소의 방향족화[Comparative Example 2-6] Aromatization of Hydrocarbon by H-Pt-Ga-Silicate Catalyst

금속전구체로 Ga(NO3)3·XH2O(0<X<1) 및 H2PtCl6를 사용한 점을 제외하고는, 전기 실시예 2-1과 동일한 방법으로 H-Pt-Ga-Silicate 촉매를 제조하였다. 그런 다음, 전기 H-Pt-Ga-Silicate 촉매를 이용하여 전기 실시예 2와 동일한 방법으로 1-펜텐 및 2-펜텐의 방향족화 반응을 수행하고, 펜텐의 전환율 및 방향족 탄화수소의 수율을 측정하였다. 그 결과, 1-펜텐의 전환율은 95.2%, 방향족 탄화수소의 수율은 44.1%로, 그리고 2-펜텐의 전환율은 96.1%, 방향족 탄화수소의 수율은 44.1%로 각각 확인되었다.H-Pt-Ga-Silicate in the same manner as in Example 2-1, except that Ga (NO 3 ) 3 .XH 2 O (0 <X <1) and H 2 PtCl 6 were used as the metal precursors. Catalyst was prepared. Then, the aromatization reaction of 1-pentene and 2-pentene was carried out in the same manner as in Example 2 using an electric H-Pt-Ga-Silicate catalyst, and the conversion of pentene and the yield of aromatic hydrocarbons were measured. As a result, the conversion of 1-pentene was 95.2%, the yield of aromatic hydrocarbon was 44.1%, the conversion of 2-pentene was 96.1%, and the yield of aromatic hydrocarbon was 44.1%, respectively.

하기 표 1 및 하기 표 2는 상기 실시예 및 비교실시예의 결과들을 요약하여 나타낸 것이다.Table 1 and Table 2 below summarize the results of the above Examples and Comparative Examples.

상기 표 1 및 표 2의 결과로부터, Ga와 Al 및 Pt를 동시에 실리카에 담지함으로써 탄화수소의 방향족화를 위한 촉매활성이 향상되었음을 확인할 수 있었다.From the results of Tables 1 and 2, it was confirmed that the catalytic activity for aromatization of hydrocarbons was improved by simultaneously supporting Ga, Al, and Pt on silica.

[실시예 3] H-Pt-Ga-Al-Silicate 촉매 활성의 안정성Example 3 Stability of H-Pt-Ga-Al-Silicate Catalyst Activity

본 발명의 H-Pt-Ga-Al-Silicate 촉매와 전기 비교실시예 2-1에서 비교적 높은 수율을 보인 종래의 H-Ga-Al-Silicate 촉매의 안정성을 비교 분석하기 위하여, 1-펜텐 및 2-펜텐 각각의 방향족화 반응을 장시간에 걸쳐 수행하면서, 시간에 따른 방향족 탄화수소의 수율을 조사하였다. 그 결과, 도 1 및 도 2에서 보듯이, 본 발명의 H-Pt-Ga-Al-Silicate 촉매를 사용하는 경우에는 장시간 반응 후에도 여전히 촉매활성이 안정하게 유지된 결과, 시간에 따른 수율의 감소폭이 상당히 완만하여 50시간 경과후에도 40% 이상의 수율을 유지하는 반면, H-Ga-Al-Silicate 촉매를 사용하는 경우에는 반응시간의 경과에 따라 촉매가 급속히 불안정화되어 50시간 경과후에는 수율이 거의 20% 수준으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 본 발명의 H-Pt-Ga-Al-Silicate 촉매가 매우 우수한 안정성을 가지고 있음을 제시하였다.In order to compare and analyze the stability of the H-Pt-Ga-Al-Silicate catalyst of the present invention and the conventional H-Ga-Al-Silicate catalyst which showed a relatively high yield in Comparative Example 2-1, 1-pentene and 2 While the aromatization of each of the pentenes was carried out for a long time, the yield of aromatic hydrocarbons over time was investigated. As a result, as shown in Figures 1 and 2, in the case of using the H-Pt-Ga-Al-Silicate catalyst of the present invention, the catalytic activity remained stable even after a long time reaction, resulting in a decrease in yield with time. It is fairly gentle and maintains a yield of over 40% even after 50 hours, whereas when H-Ga-Al-Silicate catalyst is used, the catalyst destabilizes rapidly with the passage of the reaction time, and the yield is almost 20% after 50 hours. It was confirmed that the level decreases. These results suggest that the H-Pt-Ga-Al-Silicate catalyst of the present invention has very good stability.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 탄화수소의 방향족화 반응에 유용한 격자 내부에 Pt을 포함하는 트리메탈로실리케이트 촉매를 제공한다. 본 발명의 트리메탈로실리케이트 촉매는 Pt의 분산도가 향상되었으며, 탄화수소의 방향족화에 대한 우수한 촉매활성 및 안정성을 보이므로, 다양한 탄화수소로부터 방향족 탄화수소를 제조하는데 유용하게 사용될 수 있을 것이다.As described and demonstrated in detail above, the present invention provides a trimetallosilicate catalyst comprising Pt in a lattice useful for aromatization of hydrocarbons. The trimetallosilicate catalyst of the present invention has an improved dispersibility of Pt, shows excellent catalytic activity and stability against aromatization of hydrocarbons, and thus may be useful for preparing aromatic hydrocarbons from various hydrocarbons.

Claims (2)

제올라이트 격자 내부에 Si에 대한 몰비로서 1/1000 내지 1/50인 Al, 1/500 내지 1/10인 Ga 및 1/1000 내지 1/100인 Pt을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화수소의 방향족화에 유용한 트리메탈로실리케이트 촉매(H-Pt-Ga-Al-Silicate).In the zeolite lattice includes Al as 1/1000 to 1/50 Al, 1/500 to 1/10 Ga and 1/1000 to 1/100 Pt as molar ratio to Si. Useful trimetallosilicate catalysts (H-Pt-Ga-Al-Silicate). 제1항의 촉매를 사용하여 미분반응기에서 1 내지 10기압의 압력조건 및 600 내지 900K의 온도조건 하에서, W/F가 1 내지 50g-cat·h/mol이 되도록 반응속도를 유지하면서, 헬륨을 운반기체로 사용하여 C2내지 C6의 올레핀계 또는 파라핀계 탄화수소를 방향족화 시키는 공정을 포함하는 탄화수소의 제조방법.The catalyst of claim 1 is used to convey helium while maintaining the reaction rate such that W / F is 1 to 50 g-cat · h / mol under a pressure condition of 1 to 10 atm and a temperature of 600 to 900 K in a differential reactor. A method for producing a hydrocarbon comprising the step of aromatizing C 2 to C 6 olefinic or paraffinic hydrocarbons as a gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997000306A1 (en) * 1995-06-16 1997-01-03 Institut Français Du Petrole Method for catalytically converting hydrocarbons into aromatic compounds using a silicon-containing catalyst

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