KR100926800B1 - Catalysts for the dimethyl ether synthesis from methanol, preparing method of the same, and synthesis method of the dimethyl ether - Google Patents
Catalysts for the dimethyl ether synthesis from methanol, preparing method of the same, and synthesis method of the dimethyl ether Download PDFInfo
- Publication number
- KR100926800B1 KR100926800B1 KR1020080029166A KR20080029166A KR100926800B1 KR 100926800 B1 KR100926800 B1 KR 100926800B1 KR 1020080029166 A KR1020080029166 A KR 1020080029166A KR 20080029166 A KR20080029166 A KR 20080029166A KR 100926800 B1 KR100926800 B1 KR 100926800B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- catalyst
- dimethyl ether
- parts
- methanol
- Prior art date
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 210
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 132
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 21
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 15
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 title 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical compound O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 57
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000002694 phosphate binding agent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 128
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 121
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 117
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 93
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 79
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 57
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 42
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 28
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 25
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 21
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 17
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 16
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 15
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 11
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 11
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 11
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 9
- 239000012688 phosphorus precursor Substances 0.000 claims description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 229920003063 hydroxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 229940031574 hydroxymethyl cellulose Drugs 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 45
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 34
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 32
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 32
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 28
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 17
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 17
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 12
- 229960002900 methylcellulose Drugs 0.000 description 10
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 9
- YLGXILFCIXHCMC-JHGZEJCSSA-N methyl cellulose Chemical compound COC1C(OC)C(OC)C(COC)O[C@H]1O[C@H]1C(OC)C(OC)C(OC)OC1COC YLGXILFCIXHCMC-JHGZEJCSSA-N 0.000 description 9
- 229960003730 methylcellulose (4000 cps) Drugs 0.000 description 9
- -1 and as a result Natural products 0.000 description 8
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 8
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 8
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 6
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 6
- 229910052680 mordenite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 5
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 description 5
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 3
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2,7-diazaspiro[4.5]decane-7-carboxylate Chemical compound C1N(C(=O)OC(C)(C)C)CCCC11CNCC1 ISIJQEHRDSCQIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019080 Mg-H Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229910001657 ferrierite group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C41/00—Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
- C07C41/01—Preparation of ethers
- C07C41/09—Preparation of ethers by dehydration of compounds containing hydroxy groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
- B01J23/04—Alkali metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/82—Phosphates
- B01J29/83—Aluminophosphates [APO compounds]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매, 이의 제조방법 및 디메틸에테르의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄포스페이트 바인더를 일정 함량으로 함유함으로써, 촉매의 수명을 효과적으로 개선하고, 높은 촉매활성을 유지하면서도, 높은 수율로 디에틸에테르를 얻을 수 있는 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매, 이의 제조방법 및 디메틸에테르의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for synthesizing dimethyl ether by dehydration of methanol, a method for preparing the same, and a method for preparing dimethyl ether. More specifically, by containing a predetermined amount of aluminum phosphate binder, effectively improving the life of the catalyst, The present invention relates to a catalyst for synthesizing dimethyl ether by dehydration of methanol capable of obtaining diethyl ether in high yield while maintaining high catalytic activity, a method for preparing the same, and a method for preparing dimethyl ether.
메탄올, 디에틸에테르, 알루미늄포스페이트 Methanol, diethyl ether, aluminum phosphate
Description
본 발명은 촉매의 수명을 효과적으로 개선하고, 높은 수율의 디에틸에테르를 얻기 위하여, 알루미늄포스페이트 바인더를 함유하여 이루어진 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매, 이의 제조방법 및 디메틸에테르의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for synthesizing dimethyl ether by dehydration of methanol containing an aluminum phosphate binder, a method for preparing the same, and a method for preparing dimethyl ether in order to effectively improve the life of the catalyst and to obtain a high yield of diethyl ether. It is about.
디메틸에테르(dimethylether)는 에어로졸 분사제와 화학산업의 기초 원료물질로서 널리 이용되고 있으며 액화석유가스(LPG)와 물성이 유사하고 산소를 함유하고 있어 청정디젤연료로서 앞으로 널리 사용될 가능성이 있어 이의 제조 촉매의 개발이 필요하다.Dimethylether is widely used as aerosol propellant and basic raw material of chemical industry, and has similar physical properties to LPG and contains oxygen, which can be widely used as clean diesel fuel. Development is needed.
디메틸에테르의 공업적 제조방법은 크게 두가지로 나눌 수 있다.The industrial production method of dimethyl ether can be divided into two types.
첫 번째 제조방법은 합성가스(CO + H2)로부터 직접 디메틸에테르를 제조하는 것으로서 아래 반응식 1에 나타낸 바와 같으며 메탄올 합성촉매와 탈수촉매를 혼합사용하며 메탄올 합성촉매로는 CuO/ZnO/Al2O3를 주로 사용하며 탈수촉매로는 제올라이트 비롯한 고체산 촉매를 사용한다.The first method is to prepare dimethyl ether directly from synthesis gas (CO + H 2 ), as shown in Scheme 1 below. Methanol synthesis catalyst and dehydration catalyst are mixed and CuO / ZnO / Al 2 is used. O 3 is mainly used, and as a dehydration catalyst, a solid acid catalyst such as zeolite is used.
두 번째 방법은 다음 반응식 2에 나타낸 바와 같이, 메탄올을 탈수 반응시켜 합성하는 방법이다. The second method is a method of synthesizing by dehydrating methanol as shown in the following scheme 2.
상기 반응식 2에 따른 메탄올의 탈수 반응에 의한 디메틸에테르의 제조반응은 250 ∼ 450 ℃의 온도에서 수행되고, 통상 고체산 촉매가 사용된다. The reaction for preparing dimethyl ether by dehydration of methanol according to Scheme 2 is performed at a temperature of 250 to 450 ° C., and a solid acid catalyst is usually used.
디메틸에테르의 제조반응에 사용되는 고체산 촉매로는 감마-알루미나(일본공개특허 제1984-16845호), 실리카-알루미나(일본공개특허 제1984-42333호) 등이 일반적으로 사용된다. 그러나, 감마-알루미나 또는 실리카 알루미나는 친수성 물질로서 물이 표면에 쉽게 흡착될 수 있고 이로써 활성점이 감소하게 되어 촉매활성이 저하된다. 따라서, 디메틸에테르의 제조공정에 원료로 사용되는 메탄올 중에 물이 포함되면 고체산 촉매의 활성이 현저하게 저하되는 문제점이 발생하는 것이다. 이에, 현재의 디메틸에테르 제조공정에서는 원료인 메탄올 내 물의 함량 을 수백 ppm 이하로 낮추어 사용하고 있으나, 합성가스로 제조되는 메탄올은 부생물로서, 물을 10 ∼ 20 부피% 함유하고 있어 증류공정에 의한 엄격한 물의 제거가 요구되고 있는 실정이다. As the solid acid catalyst used in the production of dimethyl ether, gamma-alumina (JP-A-1984-16845), silica-alumina (JP-A-1984-42333) and the like are generally used. However, gamma-alumina or silica alumina is a hydrophilic material, and water can be easily adsorbed on the surface, thereby decreasing the active point and lowering catalytic activity. Therefore, when water is included in methanol used as a raw material in the production process of dimethyl ether, there is a problem in that the activity of the solid acid catalyst is significantly reduced. Thus, in the current dimethyl ether production process, the content of water in methanol as a raw material is lowered to several hundred ppm or less. However, methanol produced as a synthesis gas is a by-product and contains 10 to 20% by volume of water. Strict removal of water is required.
메탄올에서 DME 전환반응은 반응 메탄올 두 분자당 한 분자의 물이 생성되는 바, 상기 물분자는 DME 전환반응과 같이 고온, 고압에서 제올라이트 촉매와 접촉하게 되면 수열(hydrothermal) 조건이 되어 제올라이트 골격내의 알루미늄이 골격으로부터 빠져나와 결국은 제올라이트의 산 특성을 제거하여 영구적으로 촉매 비활성화를 야기하게 된다. 특히 함수 메탄올을 사용하는 경우에는 이러한 현상이 심화되므로 제올라이트 골격에서 탈알루미늄화를 방지하는 기술이 절실한 실정이다. DME conversion reaction in methanol produces one molecule of water per two molecules of reaction methanol. When the water molecule is in contact with the zeolite catalyst at high temperature and high pressure like the DME conversion reaction, it becomes hydrothermal condition and the aluminum in the zeolite skeleton It escapes from this backbone and eventually removes the acidic properties of the zeolite, causing permanent catalyst deactivation. Particularly, when using hydrous methanol, such a phenomenon is intensified, and thus a technique for preventing dealumination in the zeolite skeleton is urgently needed.
또한, 디메틸에테르 제조 공정에서 미반응 메탄올을 회수하여 재사용하는 과정에서 탈수반응에 의해 생성된 물이 다량 포함되어 증류 공정을 이용한 물의 제거가 요구된다. 따라서, 증류공정에서의 에너지 소모를 감소시키고, 기존 공정보다 경제성을 향상시키기 위하여, 물에 의해서 쉽게 비활성화되지 않는 새로운 촉매의 개발이 절실한 실정이다. In addition, a large amount of water generated by the dehydration reaction is included in the process of recovering and reusing unreacted methanol in the dimethyl ether production process, and thus, water removal using the distillation process is required. Therefore, in order to reduce energy consumption in the distillation process and improve economics over the existing process, the development of a new catalyst that is not easily deactivated by water is urgently needed.
한편, 메탄올을 디메틸에테르로 전환하는 반응은 산촉매에 의하여 진행되는 바, 디메틸에테르의 생성은 탄화수소까지의 중간체 형성단계에 해당되는 이유로 인하여 산촉매의 산점 세기에 따라 촉매의 활성과 선택성이 달라질 수 있다. 예컨대 강산점을 보유하는 촉매 하에서는 메탄올이 디메틸에테르의 형성단계를 거쳐 탄화수소로의 추가적인 반응이 진행되어 결과적으로 탄화수소류가 부산물로 생성하게 되고 촉매도 코크 생성에 의해 비활성화가 쉽게 일어나게 된다. 반면, 산 세기가 너무 약하거나 산밀도가 너무 적으면 촉매의 활성이 낮아 디메틸에테르로의 전환이 충분치 못한 문제가 발생하게 된다. Meanwhile, the reaction for converting methanol into dimethyl ether is performed by an acid catalyst, and thus, the activity and selectivity of the catalyst may vary depending on the acid point strength of the acid catalyst due to the generation of dimethyl ether corresponding to the intermediate formation step up to the hydrocarbon. For example, under a catalyst having a strong acid point, methanol is further reacted with hydrocarbons through the formation of dimethyl ether, and as a result, hydrocarbons are produced as by-products and catalysts are easily deactivated by coke formation. On the other hand, if the acid strength is too weak or the acid density is too low, there is a problem in that the conversion to dimethyl ether is insufficient because of low activity of the catalyst.
USY, 모데나이트(Mordenite), ZSM계, Beta 등의 소수성 제올라이트를 메탄올 탈수반응에 사용할 경우 감마-알루미나보다 저온에서 강한 활성을 보이는 장점은 있으나, 산점이 너무 강하기 때문에 메탄올로부터 디메틸에테르를 생산하는 동안 부반응으로 탄화수소와 코크가 생성되어 선택성을 낮추게 된다. 또한, 본 발명자들의 선행 연구결과에 의하면, 보통의 H-USY, H-ZSM-5, H-Beta 제올라이트는 너무 강한 산점을 보유하여 메탄, 에탄, 프로판 등의 탄화수소 부산물을 생성시키는 문제가 있다. 부산물로 생성된 탄화수소는 낮은 분자량의 알칸류로서 생성물로서의 가치가 작을 뿐만 아니라, 코크를 형성시켜 촉매를 비활성화시키게 된다. When hydrophobic zeolites such as USY, Mordenite, ZSM, Beta, etc. are used for methanol dehydration, they show stronger activity at lower temperatures than gamma-alumina, but they are too strong to produce dimethyl ether from methanol. Side reactions result in hydrocarbons and coke to lower selectivity. In addition, according to the results of the previous studies of the present inventors, ordinary H-USY, H-ZSM-5, H-Beta zeolite has a strong acid point, there is a problem to generate hydrocarbon by-products such as methane, ethane, propane. Hydrocarbons produced as a by-product are low molecular weight alkanes and are of low value as products, but also form coke to deactivate the catalyst.
최근 본 연구진에 의해 발표된 결과로서, 소수성 제올라이트에서의 탄화수소 발생을 억제시키기 위하여 원료 메탄올 중 5 ~ 50 몰%의 물이 함유된 미정제 메탄올을 사용하여 디메틸에테르를 제조하는 방법이 특허출원된 바도 있다[한국특허등록 10-0454091].As a result recently published by the researchers, a patent application method for preparing dimethyl ether using crude methanol containing 5 to 50 mol% of water in raw methanol to suppress hydrocarbon generation in hydrophobic zeolites has been filed. [Korean Patent Registration 10-0454091].
본 발명은 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르의 합성시, 탈알루미늄화에 의하여 촉매가 쉽게 비활성화되는 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다.The present invention aims to solve the problem that the catalyst is easily deactivated by dealumination when synthesizing dimethyl ether by methanol dehydration.
또한, 본 발명은 과도하게 높은 촉매활성으로 인하여 탄화수소 부산물이 발생하는 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to solve the problem that hydrocarbon by-products are generated due to excessively high catalytic activity.
본 발명은 (a) 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트 1 중량부와, (b) 알루미늄포스페이트 바인더 0.05 ~ 10 중량부, 및 (c) 알칼리금속 및 알칼리토금속 중에서 선택된 금속 양이온의 전구체 0.001 ~ 0.1 중량부를 포함하여 이루어진 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매를 제공함으로써, 상기 과제를 해결한다.The present invention provides a metal cation selected from (a) 1 part by weight of a hydrogen (H) or ammonium (NH 4 ) type hydrophobic zeolite, (b) 0.05-10 parts by weight of an aluminum phosphate binder, and (c) an alkali metal and an alkaline earth metal. The above problems are solved by providing a catalyst for dimethyl ether synthesis by dehydration of methanol comprising 0.001 to 0.1 parts by weight of a precursor of.
또한, 본 발명은 상기 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매의 제조방법을 제공함으로써, 상기 과제를 해결한다.Moreover, this invention solves the said subject by providing the manufacturing method of the catalyst for dimethyl ether synthesis by the dehydration reaction of the said methanol.
또한, 본 발명은 상기 촉매를 이용한 디메틸에테르의 제조방법을 제공함으로써, 상기 과제를 해결한다.Moreover, this invention solves the said subject by providing the manufacturing method of the dimethyl ether using the said catalyst.
본 발명에 따른 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매는 알루미늄포스페이트 바인더를 함유함으로써, 촉매의 수열안정성이 증대되는 효과가 있다.The catalyst for dimethyl ether synthesis by the dehydration reaction of methanol according to the present invention contains an aluminum phosphate binder, thereby increasing the hydrothermal stability of the catalyst.
또한, 본 발명은 촉매의 탈알루미늄화 및 부산물의 발생을 방지함으로서 촉매의 수명을 효과적으로 개선할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of effectively improving the life of the catalyst by preventing the dealumination of the catalyst and the generation of by-products.
또한, 본 발명은 높은 촉매활성을 유지하면서도, 저급탄화수소 등의 부산물이 생성되지 않아 높은 수율로 디에틸에테르를 얻을 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention maintains high catalytic activity and does not produce byproducts such as lower hydrocarbons, so that diethyl ether can be obtained with high yield.
본 발명은 촉매의 수명을 효과적으로 개선하고, 높은 수율의 디에틸에테르를 얻을 수 있는 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매, 이의 제조방법 및 디메틸에테르의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for dimethyl ether synthesis by dehydration of methanol, which can effectively improve the life of the catalyst and obtain a high yield of diethyl ether, a method for preparing the same, and a method for producing dimethyl ether.
제올라이트를 고체산 촉매로 사용하는 반응은 크게 두가지 원인에 의해서 촉매의 비활성화가 일어난다. 첫째는 제올라이트 세공내의 강산점에 의해 생성된 코크가 세공을 채우거나 세공입구를 막음으로써 비활성화가 일어날 수 있다. 이러한 경우에는 적절한 알칼리금속 및 알칼리토금속과 같은 염기 이온의 사용에 의해 강산점을 마스킹(masking)함으로서 해결이 가능하다. 두 번째는 고온에서 물이 포함되거나 생성되는 반응, 즉, 수열조건(hydrothermal condition)에서 물이 제올라이트 골격내의 알루미늄을 공격하여 탈알루미늄화시킴으로써, 영구히 제올라이트의 산점을 잃게 되어 비활성화가 있어날 수 있다. 특히, 메탄올의 탈수반 응에 의한 디메틸에테르의 합성시에는 수분을 함유하는 메탄올의 형성이 불가피하고, 상기 수분으로 인한 촉매의 비활성화를 개선하기 위한 촉매의 개발이 절실한 실정이다. 이러한 경우에는 인(P) 성분을 함유시킴으로써 효과적으로 탈알루미늄화를 방지할 수 있다.In the reaction using zeolite as a solid acid catalyst, catalyst inactivation occurs mainly due to two causes. Firstly, deactivation may occur as coke produced by the strong acid point in the zeolite pores fills the pores or blocks the pores. In this case, the solution can be solved by masking the strong acid point by the use of a base ion such as an appropriate alkali metal and alkaline earth metal. The second is a reaction in which water is contained or produced at high temperature, that is, in hydrothermal conditions, water attacked aluminum in the zeolite skeleton to dealumination, thereby permanently losing the acidity of the zeolite, resulting in deactivation. In particular, in the synthesis of dimethyl ether by the dehydration reaction of methanol, the formation of methanol containing water is inevitable, and the development of a catalyst for improving the deactivation of the catalyst due to the water is urgently needed. In such a case, the dealumination can be prevented effectively by containing a phosphorus (P) component.
따라서, 본 발명에 의한 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매는 (a) 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트와, (b) 알루미늄포스페이트 바인더, 및 (c) 알칼리금속 및 알칼리토금속 중에서 선택된 금속 양이온이 함침되어 이루어진 데에 가장 큰 기술적인 특징이 있는 것이다.Accordingly, the catalyst for synthesizing dimethyl ether by dehydration of methanol according to the present invention includes (a) hydrogen (H) or ammonium (NH 4 ) type hydrophobic zeolites, (b) aluminum phosphate binders, and (c) alkali metals. And alkaline earth metals are impregnated with a metal cation having the greatest technical characteristics.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.
본 발명은 (a) 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트 1 중량부와, (b) 알루미늄포스페이트 바인더 0.05 ~ 10 중량부, 및 (c) 알칼리금속 및 알칼리토금속 중에서 선택된 양이온의 전구체 0.001 ~ 0.1 중량부를 포함하여 이루어진 메탄올의 탈수반응에 의한 디메틸에테르 합성용 촉매를 제공한다.The present invention relates to (a) 1 part by weight of a hydrogen (H) or ammonium (NH 4 ) type hydrophobic zeolite, (b) 0.05 to 10 parts by weight of an aluminum phosphate binder, and (c) a cation selected from an alkali metal and an alkaline earth metal. It provides a catalyst for dimethyl ether synthesis by dehydration of methanol comprising 0.001 to 0.1 parts by weight of the precursor.
상기 소수성 제올라이트는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로 소수성 제올라이트는 SiO2/Al2O3 몰비가 20 ~ 300 범위인 것을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 SiO2/Al2O3 몰비가 50 ~ 200 범위일 때, 보다 바람직하게 적용될 수 있고, SiO2/Al2O3 몰비가 50 ~ 100 범위일 때, 보다 더 바람직하게 적용될 수 있다. 예를 들면, SiO2/Al2O3 몰비가 20 미 만이면 제올라이트의 산밀도가 너무 높아 코크 생성이 쉬우며 알루미늄 양이 많아 수열안정성이 떨어지며 또한 보다 친수성인 성질을 갖게 되어 물 함량이 높은 메탄올이 반응물일 경우 전환율이 떨어지는 문제가 있으며, SiO2/Al2O3 몰비가 300을 초과하면 제올라이트 산점 수가 작아, 즉 메탄올 전환반응의 활성점 수가 작아 활성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 SiO2/Al2O3 몰비 범위를 갖는 USY, 모데나이트(Mordenite), ZSM계, 베타(beta) 및 페리에라이트(ferrierite) 등의 소수성 제올라이트를 사용하는 것이 좋다. The hydrophobic zeolite is generally used in the art, and is not particularly limited. More specifically, the hydrophobic zeolite may have a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio in the range of 20 to 300. At this time, when the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is in the range of 50 to 200, it can be applied more preferably, and when the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is in the range of 50 to 100, it can be more preferably applied. . For example, when the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is less than 20, the acid density of the zeolite is too high, so it is easy to form coke, and the amount of aluminum is high so that the hydrothermal stability is low, and the hydrophilic property is higher, and the water content is higher than methanol. There are in this case the reaction one drop the conversion problem, when the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio exceeds 300 decreases the number of zeolite acid site, that is, the number of active sites of the methanol conversion reaction because it may cause small falling active matter the SiO 2 / Hydrophobic zeolites such as USY, mordenite, ZSM, beta, and ferrierite having an Al 2 O 3 molar ratio range are preferred.
보통 사용되고 있는 제올라이트로는 Na+가 이온교환된 Na형 제올라이트(예: Na-ZSM-5, Na-Beta, Na-Mordenite 등)와 H+가 이온교환된 H형의 제올라이트(예: H-ZSM-5, H-Beta, H-Mordenite 등)가 있었다. 그러나, 본 연구팀의 연구에 의하면 Na형 제올라이트는 거의 산점을 보유하지 않아 본 반응에 효율적이지 못하고, H+가 이온교환된 H형 제올라이트는 너무 강한 산점을 갖기 때문에 탄화수소 부산물을 생성시키는 문제점이 있었다.Commonly used zeolites include Na-type zeolites with Na + ion exchange (e.g., Na-ZSM-5, Na-Beta, Na-Mordenite, etc.) and H-type zeolites with H + ion exchange (e.g., H-ZSM -5, H-Beta, H-Mordenite, etc.). However, according to studies of the team does not efficient in this reaction include Na-type zeolites do not have a little acid sites, H + is ion-exchanged H-type zeolite there is a problem to produce a hydrocarbon by-products owing to the too strong acid sites.
이에, 본 발명에서는 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 알칼리금속 및 알칼리토금속 중에서 선택된 양이온의 전구체 0.001 ~ 0.1 중량부를 함유시켜 디메틸에테르 생성에 최적합한 산점을 보유할 수 있도록 강산점의 세기를 적절히 조절하였다. 이 때, 상기 양이온의 전구체는 0.005 ~ 0.05 중량부로 함유될 때, 보다 바람직하게 사용될 수 있고, 0.005 ~ 0.03 중량부로 함유될 때, 보다 더 바람직하게 사용될 수 있다. 즉, 강산점을 갖고 있는 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트는 나트륨, 마그네슘, 또는 칼륨 등의 염을 적절히 함침시켜 Na-H형, Mg-H형, K-H형, Na-NH4형, Mg-NH4형 또는 K-NH4형 제올라이트로 만듦으로써 강산점의 세기를 조절한 것이다. 상기 알칼리금속 및 알칼리토금속 중에서 선택된 금속 양이온의 전구체 첨가에 따른 양이온의 당량 비율은 부산물의 생성 및 촉매의 활성을 고려하여, 소수성 제올라이트가 갖는 수소 양이온(H+)에 대하여, 10 ~ 90 당량% 범위 내로 포함되는 것이 좋다. Thus, the present invention contains 0.001 to 0.1 parts by weight of a precursor of a cation selected from alkali metals and alkaline earth metals with respect to 1 part by weight of hydrogen (H) type or ammonium (NH 4 ) type hydrophobic zeolite to provide an optimal acid point for dimethyl ether production. The strength of the strong acid point was properly adjusted to retain. At this time, the precursor of the cation may be used more preferably, when contained in 0.005 to 0.05 parts by weight, more preferably used when contained in 0.005 to 0.03 parts by weight. In other words, hydrogen (H) type or ammonium (NH 4 ) type hydrophobic zeolites having a strong acid point are impregnated with salts such as sodium, magnesium, or potassium, and thus Na-H type, Mg-H type, KH type, or Na- type. The strength of the strong acid point is controlled by making NH 4 type, Mg-NH 4 type or K-NH 4 type zeolite. The equivalent ratio of the cation according to the precursor addition of the metal cation selected from the alkali metal and the alkaline earth metal is in the range of 10 to 90 equivalent% based on the hydrogen cation (H + ) of the hydrophobic zeolite in consideration of the formation of by-products and the activity of the catalyst. Good to be included.
인(P) 성분은 제올라이트의 수열안정성 증대의 효과뿐만 아니라, 제올라이트의 강산점을 약화시키는 부가적인 역할도 한다. 기존의 알루미나를 바인더로 사용하여 성형된 촉매을 사용하는 경우에는 인(P) 성분을 추가하기 위하여 인산을 처리하더라도 인산이 제올라이트 세공 내에 있는 알루미늄 자리와 이온 교환하여 상호작용을 하기 어려운 문제점이 있었다. 이것는 인산이 제올라이트의 알루미나보다 바인더로 사용된 알루미나와 먼저 결합되기 때문이다. Phosphorus (P) component not only has an effect of increasing the hydrothermal stability of the zeolite, but also plays an additional role of weakening the strong acid point of the zeolite. In the case of using a catalyst formed by using the conventional alumina as a binder, even though phosphoric acid is treated to add phosphorus (P), phosphoric acid is difficult to interact by ion exchange with aluminum sites in the zeolite pores. This is because phosphoric acid binds to alumina used as a binder before zeolite alumina.
따라서, 본 발명에서는 제올라이트에 인산을 처리하여 수열안정성 증대 효과 및 제올라이트의 강산점을 약화 효과를 동시에 나타내기 위하여, 제올라이트 분말에 먼저 인산을 처리하였고, 처리된 인산이 바인더와 용기하게 결합하는 것을 방지하기 위하여 인산과 친화력이 적은 알루미늄포스페이트 바인더를 도입함으로써, 본 발명을 완성한 데에 가장 큰 기술적인 특징이 있는 것이다. 이러한 상기 알루미늄포스페이트 바인더는 촉매를 성형하는 데 있어서 바인더로서의 역할뿐만 아니 라, 자체적으로 인(P) 성분의 공급원으로 작용할 수 있으므로 제올라이트 촉매에 별도의 인을 처리하지 않더라도 알루미늄포스페이트 바인더를 사용할 경우 수열안정성 증대 효과를 얻을 수 있었다. Therefore, in the present invention, to treat the zeolite with phosphoric acid in order to simultaneously show the effect of increasing the hydrothermal stability and weakening the strong acid point of the zeolite, the zeolite powder was first treated with phosphoric acid, preventing the treated phosphoric acid from courageously binding with the binder. In order to introduce an aluminum phosphate binder having a low affinity for phosphoric acid in order to achieve the present invention, there is the biggest technical feature in completing the present invention. The aluminum phosphate binder not only acts as a binder in shaping the catalyst, but also acts as a source of phosphorus (P) by itself, so that the thermal stability of the aluminum phosphate binder when the aluminum phosphate binder is used without treating the phosphor with a zeolite catalyst Augmentation effect was obtained.
이러한 알루미늄포스페이트 바인더로는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로, 제올라이트의 수열안정화 효과 및 인성분의 유실에 따른 경제성을 고려하여, P/Al 몰비가 0.7 ~ 2 범위인 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다. The aluminum phosphate binder is generally used in the art, and is not particularly limited. Specifically, in consideration of the hydrothermal stabilization effect of zeolite and the economical efficiency due to the loss of phosphorus, the P / Al molar ratio is in the range of 0.7 to 2. More preferably, it can be used.
본 발명에 따른 디메틸에테르 합성용 촉매는 상기 알루미늄포스페이트 바인더를 상기 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여 0.05 ~ 10 중량부의 범위로 포함할 수 있다. 보다 바람직하기로는 0.1 ~ 5 중량부 범위의 알루미늄포스페이트 바인더를 사용하는 것이 좋고, 보다 더 바람직하기로는 0.15 ~ 1 중량부 범위의 알루미늄포스페이트 바인더를 사용하는 것이 좋다. 이 때, 상기 알루미늄포스페이트 바인더의 함량이 너무 적은 경우에는 촉매를 성형했을 때 물리적 강도가 약해 쉽게 부숴지는 문제점이 발생할 수 있고, 알루미늄포스페이트 바인더의 함량이 10 중량부를 초과하는 경우에는 촉매성분인 제올라이트의 함량이 낮아 촉매활성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있으므로, 상기 함량 범위의 알루미늄포스페이트 바인더를 사용하는 것이 좋다.The catalyst for dimethyl ether synthesis according to the present invention may include the aluminum phosphate binder in the range of 0.05 to 10 parts by weight based on 1 part by weight of the hydrophobic zeolite. More preferably, it is preferable to use an aluminum phosphate binder in the range of 0.1 to 5 parts by weight, and even more preferably, to use an aluminum phosphate binder in the range of 0.15 to 1 part by weight. In this case, when the content of the aluminum phosphate binder is too small, there may be a problem in that the physical strength is weak when the catalyst is molded and easily broken. When the content of the aluminum phosphate binder exceeds 10 parts by weight of the zeolite as a catalyst component, Since a low content may cause a problem of lowering catalytic activity, it is preferable to use an aluminum phosphate binder in the above content range.
또한, 본 발명에 따른 디메틸에테르 합성용 촉매는 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 인(P) 전구체 0.01 ~ 0.2 중량부에 함침되어, 인(P) 성분이 추가로 이온교환되어 이루어질 수 있는 바, 인(P)이 너무 많이 담지되는 경우에는 제올라 이트의 세공을 막아 촉매활성을 저해하는 문제점이 발생할 수 있으므로 상기 몰 범위의 인을 이온교환시키는 것이 좋다. 상기 인 전구체로는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 인산 또는 인산염을 사용할 수 있다.In addition, the catalyst for synthesizing dimethyl ether according to the present invention is impregnated with 0.01 to 0.2 parts by weight of phosphorus (P) precursor with respect to 1 part by weight of hydrophobic zeolite, and the phosphorus (P) component may be further ion exchanged. In the case where the phosphorus (P) is supported too much, it may be a problem to inhibit the pore of zeolite to inhibit the catalytic activity, so it is preferable to ion exchange the phosphorus in the molar range. The phosphorus precursor is generally used in the art, and is not particularly limited. Specifically, phosphoric acid or phosphate may be used.
한편, 상기 알루미늄포스페이트 바인더는 촉매의 물리적 강도를 고려하여, 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 무기 바인더 0.01 ~ 1 중량부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 무기 바인더로는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 안정하지 않은나, 예를들어, 실리카, 카올린, 실리카-알루미나, 지르코니아, 티타니아 및 알루미나 중에서 선택된 단일 무기 바인더 또는 2종 이상의 무기 바인더를 사용할 수 있다. 이러한 무기바인더가 너무 많이 첨가되는 경우에는 본 발명에 따른 디메틸에테르 합성용 촉매 내에 존재하는 인(P) 성분의 상대적인 함량이 감소될 수 있으므로 0.01 ~ 1 중량부 함량 범위를 유지하는 것이 좋다.On the other hand, the aluminum phosphate binder may further include 0.01 to 1 parts by weight of the inorganic binder, based on 1 part by weight of the hydrophobic zeolite in consideration of the physical strength of the catalyst. The inorganic binder is generally used in the art and is not particularly stable. For example, a single inorganic binder or two or more inorganic binders selected from silica, kaolin, silica-alumina, zirconia, titania, and alumina may be used. have. When such an inorganic binder is added too much, the relative content of phosphorus (P) present in the catalyst for synthesizing dimethyl ether according to the present invention may be reduced, so it is preferable to maintain a 0.01 to 1 part by weight content range.
이로써, 본 발명의 촉매를 메탄올의 탈수반응에 적용하게 되면, 촉매의 비활성화가 전혀 없고, 탄화수소 부산물이 전혀 생성되지 않으면서도, 기존의 디메틸에테르 제조공정보다 디메틸에테르를 훨씬 높은 수율로 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 촉매는 기존의 촉매보다 훨씬 긴 수명을 보장할 수 있는 효과가 있다.Thus, when the catalyst of the present invention is applied to the dehydration reaction of methanol, dimethyl ether can be obtained in much higher yield than the conventional dimethyl ether production process without any deactivation of the catalyst and without generating any hydrocarbon by-products. In addition, the catalyst of the present invention has the effect of ensuring a much longer life than the existing catalyst.
이상에서 설명한 바와 같은 디메틸에테르 제조용 촉매의 제조 방법은 당분야에서 일반적으로 사용하는 제법을 적용함으로써 제조될 수 있는 것으로, 특별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로는, 알루미늄 전구체와 인 전구체에 물을 첨가하여 알루미늄포스페이트 슬러리를 제조하는 1단계, 상기 알루미늄포스페이트 슬러리, 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트 미립자 및 탈이온수를 혼합하여 성형한 후, 건조하고, 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 소성하여 성형물을 제조하는 2단계 및 상기 성형물과 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 금속 양이온 전구체를 혼합하여 건조하고, 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 소성하는 3단계를 포함하여 이루어진 제조 방법에 의하여 제조될 수 있다.The method for preparing a catalyst for preparing dimethyl ether as described above may be prepared by applying a method generally used in the art, but is not particularly limited, and more specifically, by adding water to the aluminum precursor and the phosphorus precursor In the first step of preparing an aluminum phosphate slurry, the aluminum phosphate slurry, hydrogen (H) or ammonium (NH 4 ) -type hydrophobic zeolite fine particles and deionized water are mixed and molded, dried, in a temperature range of 400 ~ 700 ℃ It may be prepared by a manufacturing method comprising the two steps of firing a molded product and the three steps of mixing the molded product with a metal cation precursor of an alkali metal or alkaline earth metal, and drying, and firing in a temperature range of 400 ~ 700 ℃. have.
상기 디메틸에테르 제조용 촉매의 제조 방법은 인(P) 성분을 추가로 첨가하지 않은 제조방법으로, 본 발명은 소수성 제올라이트의 수열안정성을 보다 더 증대시키기 위하여 인(P) 성분을 첨가하는 단계를 추가로 포함한 하기 두 종류의 제조 방법으로도 제조될 수 있다. The production method of the catalyst for preparing dimethyl ether is a production method in which the phosphorus (P) component is not additionally added. The present invention further includes adding a phosphorus (P) component to further increase the hydrothermal stability of the hydrophobic zeolite. It can also be prepared by the following two kinds of production methods.
인(P) 성분을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 첫 번째 방법으로는 알루미늄 전구체와 인 전구체에 물을 첨가하여 알루미늄포스페이트 슬러리를 제조하는 1단계, 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트 미립자를 인산 또는 인산염의 수용액에 함침시킨 후, 건조하고, 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 소성하여 인이 함침된 소수성 제올라이트 미립자를 제조하는 추가 단계, 상기 인이 함침된 소수성 제올라이트 미립자, 상기 알루미늄포스페이트 슬러리 및 탈이온수를 혼합하여 성형한 후, 건조하고, 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 소성하여 성형물을 제조하는 2단계 및 상기 성형물과 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 금속 양이온의 전구체를 혼합하여 건조하고, 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 소성하는 3단계를 포함하여 이루어진 제조 방법에 의하여 제조될 수 있다.The first method further includes adding a phosphorus (P) component to prepare an aluminum phosphate slurry by adding water to the aluminum precursor and the phosphorus precursor, hydrogen (H) type or ammonium (NH 4 ) type. After impregnating the hydrophobic zeolite fine particles in an aqueous solution of phosphoric acid or phosphate, dried, and calcined at a temperature range of 400 ~ 700 ℃ to produce a hydrophobic zeolite fine particles impregnated with phosphorus, the hydrophobic zeolite fine particles impregnated with, After mixing by molding the aluminum phosphate slurry and deionized water, and then dried, and then calcined at a temperature range of 400 ~ 700 ℃ to prepare a molding and drying by mixing the precursor of a metal cation of alkali metal or alkaline earth metal And, by the manufacturing method comprising three steps of firing in the temperature range of 400 ~ 700 ℃ It can be.
인(P) 성분을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 두 번째 방법으로는 알루미늄 전구체와 인 전구체에 물을 첨가하여 알루미늄포스페이트 슬러리를 제조하는 1단계, 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트 미립자, 상기 알루미늄포스페이트 슬러리 및 탈이온수를 혼합하여 성형한 후, 건조하고, 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 소성하여 성형물을 제조하는 2단계, 상기 성형물을 인산 또는 인산염의 수용액에 함침시킨 후, 건조하고, 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 소성하여 인이 함침된 성형물을 제조하는 추가 단계 및 상기 성형물과 알칼리금속 또는 알칼리토금속의 양이온의 전구체를 혼합하여 건조하고, 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 소성하는 3단계를 포함하여 이루어진 제조 방법에 의하여 제조될 수 있다.The second method further includes adding a phosphorus (P) component to prepare an aluminum phosphate slurry by adding water to the aluminum precursor and the phosphorus precursor, hydrogen (H) type or ammonium (NH 4 ) type. After mixing and molding hydrophobic zeolite fine particles, the aluminum phosphate slurry and deionized water, drying, firing at a temperature range of 400 ~ 700 ℃ to prepare a molding, after impregnating the molding in an aqueous solution of phosphoric acid or phosphate , Drying, firing at a temperature in the range of 400 to 700 ° C. to form a phosphorus-impregnated molding, and mixing and drying the molding and a precursor of a cation of an alkali metal or alkaline earth metal, and drying in a temperature range of 400 to 700 ° C. It may be prepared by a manufacturing method comprising three steps of firing at.
상기 인(P) 성분을 첨가하는 단계를 추가로 포함한 두 종류의 제조 방법에 있어서, 인산 또는 인산염의 수용액은 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.2 중량부의 인산 또는 인산염이 포함되어 이루어진 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다.In the two kinds of manufacturing method further comprising the step of adding the phosphorus (P) component, the aqueous solution of phosphoric acid or phosphate is 0.01 to 0.2 parts by weight of phosphoric acid or phosphate relative to 1 part by weight of hydrophobic zeolite than It can be used preferably.
상기한 본 발명의 촉매 제조방법에 있어서, 상기 알루미늄포스페이트 바인더의 알루미늄 전구체 및 인 전구체는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로, 알루미늄 전구체로는 보헤마이트, 수산화알루미늄, 염화알루미늄, 황산알루미늄, 질산알루미늄 및 알루미늄알콕시드 중에서 선택된 단일 전구체 또는 2종 이상의 전구체인 것을 사용할 수 있고, 인 전구체로는 인산(H3PO4), 아인산(H3PO3), 인산수소암모늄((NH4)2HPO4, 또는 NH4H2PO4), 인산수 소나트륨((Na2HPO4, 또는 NaH2PO4) 및 인산나트륨(Na3PO4) 중에서 선택된 단일 전구체 또는 2종 이상의 전구체인 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 알루미늄 전구체 및 인 전구체는 고체입자, 슬러리 또는 용액 형태일 수 있다. In the above catalyst production method of the present invention, the aluminum precursor and the phosphorus precursor of the aluminum phosphate binder is not particularly limited to those commonly used in the art, more specifically, as the aluminum precursor, boehmite, aluminum hydroxide, chloride A single precursor selected from aluminum, aluminum sulfate, aluminum nitrate, and aluminum alkoxide or two or more kinds of precursors may be used. Examples of the phosphorus precursor include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), phosphorous acid (H 3 PO 3 ), and ammonium hydrogen phosphate ( Single precursor or two selected from (NH 4 ) 2 HPO 4 , or NH 4 H 2 PO 4 ), sodium hydrogen phosphate ((Na 2 HPO 4 , or NaH 2 PO 4 ) and sodium phosphate (Na 3 PO 4 ) In addition, the above precursor may be used The aluminum precursor and the phosphorus precursor may be in the form of solid particles, a slurry, or a solution.
본 발명에 따른 촉매 제조에 사용되어지는 소수성 제올라이트는 당 분야에서 일반적으로 적용되는 것으로, 특별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로 SiO2/Al2O3의 몰비가 20 ~ 300 범위인 USY, 모데나이트(Mordenite), ZSM계, Beta 등을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 SiO2/Al2O3 몰비가 50 ~ 200 범위일 때, 보다 바람직하게 적용될 수 있고, SiO2/Al2O3 몰비가 50 ~ 100 범위일 때, 보다 더 바람직하게 적용될 수 있다. 소수성 제올라이트는 분말 형태나 임의의 다른 형태일 수 있는 바, 통상의 함침법을 사용하여 담지될 수 있다. Hydrophobic zeolites used in the catalyst preparation according to the present invention are generally applied in the art, and are not particularly limited, but more specifically, USY and mordenite having a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 in the range of 20 to 300 ( Mordenite), ZSM system, Beta, etc. can be used. At this time, when the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is in the range of 50 to 200, it can be applied more preferably, and when the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is in the range of 50 to 100, it can be more preferably applied. . The hydrophobic zeolite can be in powder form or any other form and can be supported using conventional impregnation methods.
또한, 상기 제조된 알루미늄포스페이트 바인더는 제올라이트의 수열안정화 효과 및 인성분의 유실에 따른 경제성을 고려하여, P/Al 몰비가 0.7 ~ 2인 것을 사용하는 것이 좋다. 알루미늄포스페이트 바인더에 있어서, 고형분 함량은 제올라이트 1 중량부에 대하여, 0.05 ~ 10 중량부일 수 있는 바, 상기 중량부가 0.05 중량부 미만인 경우에는 제올라이트 함량비가 너무 높아져 성형물의 물리적 강도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 상대적으로 제올라이트 양이 적어져 촉매의 산점이 감소하여 촉매 활성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.In addition, the prepared aluminum phosphate binder is preferably in consideration of the hydrothermal stabilization effect of the zeolite and economics due to the loss of phosphorus component, P / Al molar ratio of 0.7 to 2. In the aluminum phosphate binder, the solid content may be 0.05 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of the zeolite. When the weight part is less than 0.05 parts by weight, the zeolite content ratio may be too high, resulting in a problem that the physical strength of the molded product is lowered. In the case of exceeding 10 parts by weight, the amount of zeolite may be relatively small, resulting in a decrease in the acid point of the catalyst, thereby lowering the catalytic activity.
한편, 알루미늄포스페이트 바인더 외에 인 화합물과 결합력이 강하지 않는 무기산화물 바인더를 추가로 사용할 수 있는 바, 이러한 무기 바인더로는 실리카, 카올린, 실리카-알루미나, 지르코니아, 티타니아 및 알루미나 중에서 선택된 단일 무기 바인더 또는 2종 이상의 무기 바인더를 사용할 수 있다. 이들의 함량은 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 0.01 ~ 1 중량부로 함유하는 것이 좋다. 상기 무기 바인더가 너무 많이 포함된 경우에는 성형 후 소성된 촉매의 물리적 강도가 감소하고 제올라이트에 공급되는 인의 양이 감소하여 제올라이트 수열안정화 효율이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다. On the other hand, in addition to the aluminum phosphate binder, an inorganic oxide binder that does not have a strong binding force with a phosphorus compound may be additionally used.The inorganic binder may be a single inorganic binder or two selected from silica, kaolin, silica-alumina, zirconia, titania, and alumina. The above inorganic binder can be used. It is preferable to contain these content in 0.01-1 weight part with respect to 1 weight part of hydrophobic zeolites. When the inorganic binder is included too much, the physical strength of the calcined catalyst after molding is reduced and the amount of phosphorus supplied to the zeolite is decreased, thereby reducing the zeolite hydrothermal stabilization efficiency.
제올라이트 또는 인이 처리된 제올라이트를 알루미늄포스페이트 슬러리 또는 알루미늄포스페이트와 무기산화물 바인더가 혼합된 슬러리를 혼련(kneading)한 후 촉매를 성형한다. 이 때, 유기 바인더 또는 공극 형성제로서, 메틸셀루로오스(methylcellulose), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 및 하이드록시메틸셀루로오스(hydroxymethylcellulose) 중에서 선택된 단일 유기 바인더 또는 2종 이상의 유기 바인더를 사용할 수 있으며 이들의 함량은 성형 후 소성된 촉매의 물리적 강도를 고려하여, 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 0.01 ~ 0.2 중량부를 첨가하는 것이 좋다. The zeolite or the zeolite treated with phosphorus is kneaded with an aluminum phosphate slurry or a slurry in which an aluminum phosphate and an inorganic oxide binder are mixed, and then a catalyst is formed. At this time, as an organic binder or pore-forming agent, a single organic binder selected from methylcellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and hydroxymethylcellulose, or Two or more organic binders may be used, and their content is preferably 0.01 to 0.2 parts by weight based on 1 part by weight of hydrophobic zeolite in consideration of the physical strength of the calcined catalyst after molding.
또한, 인(P) 성분을 첨가하기 위하여 추가되는 단계에 있어서, 인의 전구체로는 인산(H3PO4), 아인산(H3PO3), 및 인산수소암모늄((NH4)2HPO4, 또는 NH4H2PO4)와 같은 인산염을 사용할 수 있다. 인은 소수성 제올라이트와 인 화합물 수용액을 혼합하고, 이를 70 ~ 100 ℃에서 가열함으로서 건조할 수 있고, 이 때 인을 소수성 제올라이트에 골고루 분산시키기 위하여 가열 중 교반할 수 있다. 건조된 인 함유 소수성 제올라이트는 성형 전에 공기중에서 400 ~ 700 ℃의 온도로 하소시킬 수 있다. 이 때, 인을 함유한 상기 화합물이 너무 많이 포함된 경우에는 인이 소수성 제올라이트 세공을 막아 오히려 촉매활성을 감소시킬 수 있다.In addition, in the step of adding to the phosphorus (P) component, the precursors of phosphorus include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), phosphorous acid (H 3 PO 3 ), and ammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 , Or phosphate salts such as NH 4 H 2 PO 4 ). Phosphorus can be dried by mixing a hydrophobic zeolite with an aqueous solution of a phosphorus compound and heating it at 70-100 ° C., at which time it can be stirred during heating to evenly disperse phosphorus in the hydrophobic zeolite. The dried phosphorus-containing hydrophobic zeolite can be calcined in air at a temperature of 400-700 ° C. before molding. At this time, in the case where too much of the compound containing phosphorus, phosphorus can block the hydrophobic zeolite pores, rather it can reduce the catalytic activity.
성형방법은 당분야에서 통상적으로 알려진 방법으로 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 압출법, 스프레이 드라이 또는 펠렛타이징(pelletizing) 등의 방법으로 성형될 수 있다. 특히, 고정상반응기에서 메탄올로부터 디메틸에테르를 제조하기 위한 촉매는 압출법으로 성형한 촉매가 보다 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 촉매의 목적에 따라 과립, 압출물, 정제, 구체 또는 펠렛 형태로 성형될 수 있다. The molding method is not particularly limited to methods commonly known in the art, but may be molded by, for example, extrusion, spray drying or pelletizing. In particular, as a catalyst for preparing dimethyl ether from methanol in a fixed bed reactor, a catalyst molded by an extrusion method may be more preferably used. It can also be shaped into granules, extrudates, tablets, spheres or pellets, depending on the purpose of the catalyst.
압출 성형한 촉매의 건조와 소성은 당 업계에서 일반적으로 알려진 방법으로 수행하며, 상온(20 ℃) ~ 100 ℃ 온도 범위에서 건조한 후, 공기 중에서 400 ~ 700 ℃의 온도 범위에서 1 ~ 48시간 동안 소성할 수 있다. 이 때, 소성온도가 400 ℃ 미만인 경우에는 촉매내의 유기물을 태우거나 촉매강도를 얻기에 불충분하고, 700 ℃를 초과하는 경우에는 소수성 제올라이트의 구조가 깨질 수 있고, 바인더의 구조를 변화시켜 촉매 강도를 떨어뜨릴수 있으므로 상기 소성 범위를 유지하는 것이 좋다. 상기 소성과정은 양이온염의 충분한 함침 및 소수성 제올라이트 구조 확립을 위한 필수적 과정으로, 상기한 온도 범위를 유지되었을 때만이 본 발명이 목적하는 촉매를 제조할 수 있는 것이다.Drying and calcining of the extruded catalyst are carried out by methods generally known in the art, and then dried at room temperature (20 ° C.) to 100 ° C. and then calcined for 1 to 48 hours at 400 to 700 ° C. in air. can do. At this time, when the firing temperature is less than 400 ℃, it is insufficient to burn the organic material in the catalyst or to obtain the catalyst strength, and if it exceeds 700 ℃, the structure of the hydrophobic zeolite may be broken, and the structure of the binder is changed to increase the catalyst strength. It is recommended to maintain the firing range as it may drop. The calcining process is an essential process for the sufficient impregnation of the cationic salt and the establishment of the hydrophobic zeolite structure, and it is possible to prepare the catalyst of the present invention only when the above temperature range is maintained.
성형된 촉매의 소수성 제올라이트의 강산점의 세기를 조절하기 위해 함유되 는 알칼리금속 및 알칼리토금속 중에서 선택된 양이온의 전구체로는 특정 양이온의 염화염, 질산염, 황산염, 탄산염 등의 염 또는 수산화물로서 첨가하며, 소수성 제올라이트에의 함유방법은 통상의 함침법 또는 이온교환법을 사용할 수 있다. As a precursor of a cation selected from alkali metals and alkaline earth metals contained in order to control the strength of the strong acid point of the hydrophobic zeolite of the formed catalyst, it is added as a salt or hydroxide of a specific cation such as chloride, nitrate, sulfate, carbonate, etc. As a method for inclusion in the hydrophobic zeolite, a conventional impregnation method or an ion exchange method can be used.
이러한 알칼리금속 및 알칼리토금속 중에서 선택된 양이온의 전구체는 0.001 ~ 0.1 중량부로 함유되어 이루어질 수 있는 바, 이 때, 상기 양이온의 함유량은 소수성 제올라이트의 수소 양이온(H+)에 대하여, 10 ~ 90 당량% 범위로 포함될 수 있다. 함유되는 양이온의 양이 10 당량% 미만인 경우에는 소수성 제올라이트의 강산점을 중화시키기에 양이 충분치 않아 남아있는 강산점에 의해 부산물인 탄화수소가 생성될 수 있고, 90 당량%을 초과하는 경우에는 과량의 염기이온이 소수성 제올라이트의 강산점 뿐만아니라 약산점도 치환하게 되어 촉매의 활성저하를 가져오므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.The precursor of the cation selected from the alkali metal and the alkaline earth metal may be contained in 0.001 to 0.1 parts by weight, wherein the content of the cation is in the range of 10 to 90 equivalent% relative to the hydrogen cation (H + ) of the hydrophobic zeolite It may be included as. If the amount of cation contained is less than 10 equivalent%, the amount of cation is not sufficient to neutralize the strong acid point of the hydrophobic zeolite, and the remaining strong acid point may generate byproduct hydrocarbons. It is preferable to maintain the above range because the base ions replace not only the strong acid point but also the weak acid point of the hydrophobic zeolite, thereby lowering the activity of the catalyst.
한편, 본 발명에 따른 촉매 상에서 메탄올을 탈수반응하여 디메틸에테르를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다. On the other hand, the method for producing dimethyl ether by dehydrating methanol on the catalyst according to the invention as follows.
상기 촉매를 반응기에 충전시킨 다음, 메탄올 탈수 반응에 앞서서 촉매를 전처리 하는데, 100 ∼ 350 ℃ 온도에서 질소 등의 불활성 가스를 20 ∼ 100 ㎖/g-촉매/min 유속으로 흘려주는 것으로 이루어진다. 상기 전처리 과정을 거친 촉매 상에서 메탄올을 반응기로 흘려 보내준다. 이 때, 반응온도는 150 ∼ 350 ℃를 유지하는데, 만일 반응온도가 150 ℃ 미만이면 반응속도가 충분치 못하여 전환율이 낮아지고, 350 ℃를 초과하면 열역학적으로 디메틸에테르의 생성에 불리하기 때문 에 전환율이 낮아지는 문제가 있다. 반응압력은 1 ∼ 100 기압을 유지하는데, 100 기압을 초과하면 반응 운전상의 문제점 때문에 적절하지 못하다. 또한, LHSV(Liquid hourly space velocity)는 메탄올 기준으로 0.05 ∼ 100 h-1 의 범위에서 메탄올 탈수 반응을 진행하는 것이 바람직하다. 액체 공간속도가 0.05 h-1 미만이면 반응생산성이 너무 낮아지고, 100 h-1을 초과하면 촉매와의 접촉시간이 짧아지기 때문에 전환율이 낮아지는 문제가 있다. 반응기로는 기상의 고정층 반응기, 유동층 반응기 또는 액상의 슬러리 형태의 반응기가 이용될 수 있고, 이 중에서 어느 것을 사용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다. The catalyst is charged to the reactor, followed by pretreatment of the catalyst prior to the methanol dehydration reaction, which consists of flowing an inert gas such as nitrogen at a temperature of 20-100 mL / g-catalyst / min at a temperature of 100-350 ° C. Methanol is flowed into the reactor on the pretreated catalyst. At this time, the reaction temperature is maintained at 150 ~ 350 ℃, if the reaction temperature is less than 150 ℃, the conversion rate is low because the reaction rate is not enough, if the conversion temperature is higher than 350 ℃ thermodynamically disadvantageous to the production of dimethyl ether There is a problem of being lowered. The reaction pressure is maintained at 1 to 100 atm, but if it exceeds 100 atm, it is not suitable due to problems in the reaction operation. In addition, it is preferable that the liquid hourly space velocity (LHSV) proceeds with the methanol dehydration reaction in the range of 0.05-100 h −1 on the basis of methanol. If the liquid space velocity is less than 0.05 h −1, the reaction productivity is too low, and if it exceeds 100 h −1 , there is a problem that the conversion rate is lowered because the contact time with the catalyst is shortened. As the reactor, a fixed bed reactor, a fluidized bed reactor, or a reactor in the form of a slurry in a liquid phase may be used, and any of these may be used to obtain the same effect.
본 발명에 따른 촉매는 물이 함유된 메탄올의 탈수반응시 소수성 제올라이트 촉매의 탈알루미늄화에 의한 비활성화가 거의 없이 높은 촉매 활성을 장기간 유지할 수 있으므로 디메틸에테르를 고효율적으로 제조할 수 있게 된다. 상기 물이 함유된 메탄올은 물의 함량이 5 ~ 50 몰%일 수 있다.The catalyst according to the present invention can maintain a high catalytic activity for a long time with little deactivation by dealuminization of the hydrophobic zeolite catalyst during dehydration of methanol containing water, thereby making it possible to manufacture dimethyl ether efficiently. The methanol containing water may have a water content of 5 to 50 mol%.
또한, 본 발명에 따른 촉매는 수소(H)형 또는 암모늄(NH4)형 소수성 제올라이트의 수소 양이온 일부가 알칼리금속 및 알칼리토금속 중에서 선택된 특정 양이온으로 적절히 치환되어 강산점이 제거됨으로써 부반응을 억제하여 탄화수소와 코크의 생성을 최대한 억제할 수 있어 디메틸에테르의 선택도를 크게 향상시킬 수 있게 된다.In addition, the catalyst according to the present invention is a part of the hydrogen cation of the hydrogen (H) type or ammonium (NH 4 ) type hydrophobic zeolite is appropriately substituted with a specific cation selected from alkali metals and alkaline earth metals to remove the strong acid point to suppress side reactions to the hydrocarbon and The formation of coke can be suppressed as much as possible, thereby greatly improving the selectivity of dimethyl ether.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 수열안정성이 증대되고 강산점의 세기가 조절된 소수성 제올라이트를 촉매로 사용함으로써 메탄올 탈수반응시 촉매의 내구성이 증대되었고, 탄화수소 부산물을 생성하지 않으면서 디메틸에테르를 높은 수율로 제조할 수 있었다.As described above, in the present invention, by using hydrophobic zeolite whose hydrothermal stability is increased and the strength of the strong acid point is used as a catalyst, the durability of the catalyst is increased during the methanol dehydration reaction, and dimethyl ether is increased without generating hydrocarbon by-products. It could be produced in yield.
이와 같은 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것이 아니다.If the present invention will be described in detail based on the following examples, the present invention is not limited to the examples.
실시예 1Example 1
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 25.4 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다(시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and then the solution was mixed with 25.4 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.74 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1중량부를 혼합한 후 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 상기에서 성형 건조된 시료는 500 ℃에서 5 시간 소성하였다.To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite, 0.74 parts by weight of Sample A, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water were mixed. After molding, an extruder having a diameter of 2 mm was used. The molded sample was calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3, FW 101) 0.0103 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후, 이를 120 ℃에서 12시간 동안 충분히 건조시킨 후, 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다. The molded article was impregnated with a solution of 0.0103 parts of potassium nitrate (KNO 3, FW 101) dissolved in 0.72 parts of deionized water per 1 part by weight of hydrophobic zeolite, and then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, followed by air It heated to 500 degreeC by 3 degree-C / min heating rate in the inside, hold | maintained at this temperature for 5 hours, and manufactured the catalyst.
상기 촉매를 약 1 mm 크기로 파쇄-분급하여, 1 g을 취한 후 고정층 반응기에 충전하였다. The catalyst was crushed-classified to a size of about 1 mm, 1 g of which was charged to a fixed bed reactor.
이 상태에서 반응기 온도가 300 ℃, 반응기 압력이 10 기압 조건에서, 20 몰% 물이 함유된 메탄올을 LHSV 10 h-1의 공간속도로 상기의 촉매층에 통과시켜 주었으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In this state, at a reactor temperature of 300 ° C. and a reactor pressure of 10 atm, methanol containing 20 mol% of water was passed through the catalyst layer at a space velocity of LHSV 10 h −1 . Shown in
실시예 2Example 2
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 23.3 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다(시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and the solution was mixed with 23.3 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 50 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.74 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1중량부를 혼합한 후 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 상기에서 성형 건조된 시료는 500 ℃에서 5 시간 소성하였다.To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 50 molar ratio) zeolite, 0.74 parts by weight of Sample A, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water were mixed. After molding, an extruder having a diameter of 2 mm was used. The molded sample was calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산나트륨(NaNO3, FW 85) 0.0159 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.To 1 part by weight of the hydrophobic zeolite, 0.0159 parts by weight of sodium nitrate (NaNO 3, FW 85) was impregnated into a solution dissolved in 0.72 parts by weight of deionized water, which was then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, and then dried in air. The catalyst was prepared by heating to 500 ° C. at a temperature increase rate of ° C./min, and holding at this temperature for 5 hours to bake.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실시예 3Example 3
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 25.4 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다 (시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and then the solution was mixed with 25.4 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 50 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.74 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1중량부를 혼합한 후 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 상기에서 성형 건조된 시료는 500 ℃에서 5 시간 소성하였다.To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 50 molar ratio) zeolite, 0.74 parts by weight of Sample A, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water were mixed. After molding, an extruder having a diameter of 2 mm was used. The molded sample was calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼슘(Ca(NO3)2, FW 236) 0.0252 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated with a solution of 0.0252 parts of calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2, FW 236) dissolved in 0.72 parts of deionized water per 1 part by weight of hydrophobic zeolite , and then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours. After heating in air at 3 ℃ / min temperature increase rate to 500 ℃ and maintained at this temperature for 5 hours to prepare a catalyst.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실시예 4Example 4
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 25.4 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다 (시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and then the solution was mixed with 25.4 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.74 중량부, 실리카 0.1 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1중량부를 혼합하였다. 이 때, 소수성 제올라이트와 유기바인더를 먼저 잘 섞은 후 여기에 시료 A, 실리카 및 물을 섞어 만든 슬러리를 섞어 반죽을 하며 이를 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 성형된 시료는 120 ℃에서 건조한 후 500 ℃에서 5 시간 소성하였다. To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite, 0.74 parts by weight of sample A, 0.1 parts by weight of silica, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and deaeration 0.1 parts by weight of deionized water was mixed. At this time, the hydrophobic zeolite and the organic binder were mixed well first, and then a slurry made by mixing sample A, silica and water was kneaded and then molded using an extruder having a diameter of 2 mm. The molded sample was dried at 120 ° C. and calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산나트륨(NaNO3, FW 85) 0.0075 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated with a solution of 0.0075 parts by weight of sodium nitrate (NaNO 3, FW 85) dissolved in 0.72 parts by weight of deionized water per 1 part by weight of hydrophobic zeolite , and then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, followed by 3 The catalyst was prepared by heating to 500 ° C. at a temperature increase rate of ° C./min, and holding at this temperature for 5 hours to bake.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실시예 5Example 5
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 25.4 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다 (시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and then the solution was mixed with 25.4 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.74 중량부, 카올린 0.1 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1중량부를 혼합하였다. 이 때, 소수성 제올라이트와 유기바인더를 먼저 잘 섞은 후 여기에 시료 A, 카올린 및 물을 섞어 만든 슬러리를 섞어 반죽을 하며 이를 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 성형된 시료는 120 ℃에서 건조한 후 500 ℃에서 5 시간 소성하였다. To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite, 0.74 parts by weight of Sample A, 0.1 parts by weight of kaolin, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water was mixed. At this time, the hydrophobic zeolite and the organic binder was mixed well first, and then a slurry made by mixing Sample A, kaolin and water was kneaded and molded using an extruder having a diameter of 2 mm. The molded sample was dried at 120 ° C. and calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3, FW 101) 0.0089 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated into a solution in which 0.0089 parts by weight of potassium nitrate (KNO 3, FW 101) was dissolved in 0.72 parts by weight of deionized water, based on 1 part by weight of hydrophobic zeolite , and then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, followed by drying in air. The catalyst was prepared by heating to 500 ° C. at a temperature increase rate of ° C./min, and holding at this temperature for 5 hours to bake.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실시예 6Example 6
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 인산(H3PO4, 85 중량%) 0.073 중량부와 탈이온수 1 중량부를 섞는 용액에 잘 섞은 후 120 ℃에서 12시간 동안 충분히 건조시켰다. 상기 시료를 막자사발로 잘 갈은 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하였다 (시료 A). To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite, 0.073 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight) and 1 part by weight of deionized water were mixed well. It was dried sufficiently at 120 ° C. for 12 hours. The sample was ground well with a mortar and then heated in air to 500 ° C. at a rate of 3 ° C./min and maintained at this temperature for 5 hours (Sample A).
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 11.5 중량부를 탈이온수 21.3 중량부와 섞는 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 20.5 중량부와 탈이온수 12.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하면서 첨가하였다. 이 때 발열반응이 일어나며 교반은 용액의 혼합 후 3 시간 더 진행하였다. 얻어진 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤은 바인더로 이용하였다 (시료 B). 11.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 21.3 parts by weight of deionized water, and then the solution was mixed with 20.5 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). To the solution mixed with 12.2 parts by weight of deionized water was added with vigorous stirring. At this time, an exothermic reaction occurred and stirring was further performed for 3 hours after mixing of the solution. The resulting viscous aluminum phosphate gel was used as a binder (Sample B).
상기 시료 A 1 중량부에 대하여, 시료 B 0.755 중량부, 유기 바인더(methylcellulose, 4000cps) 0.053 중량부 및 탈이온수 0.1 중량부를 혼합하였다. 이 때 시료 A와 유기바인더를 먼저 잘 섞은 후 여기에 시료 B와 물을 섞어 반죽을 하며 이를 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 성형된 시료는 120 ℃에서 충분히 건조시킨 후 이를 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하였다. 0.755 weight part of sample B, 0.053 weight part of organic binders (methylcellulose, 4000cps), and 0.1 weight part of deionized water were mixed with respect to 1 weight part of said sample A. At this time, the sample A and the organic binder was mixed well first, and then the sample B and water were mixed to knead and molded using an extruder having a diameter of 2 mm. The molded sample was sufficiently dried at 120 ° C., and then heated to 500 ° C. at a rate of 3 ° C./min in air, and baked at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3, FW 101) 0.0089 중량부를 탈이온수 0.71 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 120 ℃에서 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated into a solution in which 0.0089 parts by weight of potassium nitrate (KNO 3, FW 101) was dissolved in 0.71 parts by weight of deionized water based on 1 part by weight of hydrophobic zeolite , and then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, followed by 3 ° C. in air. The catalyst was prepared by heating to 500 ° C./min at a rate of temperature increase and holding at this temperature for 5 hours to calcinate.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실시예 7Example 7
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 11.5 중량부를 탈이온수 21.3 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 20.5 중량부와 탈이온수 12.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다 (시료 A). 11.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 21.3 parts by weight of deionized water, and the solution was mixed with 20.5 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 12.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 50 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.77 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1 중량부를 혼합한 후 직경이 2mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 상기에서 성형 건조된 시료는 500 ℃에서 5 시간 소성하였다. 0.77 parts by weight of sample A, 0.05 parts by weight of methyl cellulose (methylcellulose, 4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water were mixed with 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 50 molar ratio) zeolite. After the molding using a 2mm diameter extruder (extruder). The molded sample was calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 인산(H3PO4, 85 중량%) 0.073 중량부와 탈이온수 1 중량부를 섞는 용액에 함침시킨 후 120 ℃에서 12시간 동안 충분히 건조시키고 공기중에서 3℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열 소성하였다. The molded article was impregnated with a solution of 0.073 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight) and 1 part by weight of deionized water based on 1 part by weight of hydrophobic zeolite, and then dried sufficiently at 120 ° C. for 12 hours, followed by 3 ° C. in air. It calcined by heating to 500 ° C. at a rate of temperature increase / min.
상기 인이 함유된 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼 륨(KNO3, FW 101) 0.014 중량부를 탈이온수 0.8 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The phosphorus-containing molded body was impregnated into a solution in which 0.014 parts by weight of calcium nitrate (KNO 3, FW 101) was dissolved in 0.8 parts by weight of deionized water based on 1 part by weight of hydrophobic zeolite , and then dried sufficiently at 120 ° C. for 12 hours. After heating, it was heated to 500 ° C. at a rate of temperature increase of 3 ° C./min in air, and maintained at this temperature for 5 hours to be calcined to prepare a catalyst.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실시예 8Example 8
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 23.3 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다 (시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and the solution was mixed with 23.3 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-beta(SiO2/Al2O3 = 60 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.74 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1 중량부를 혼합한 후 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 상기에서 성형 건조된 시료는 500 ℃에서 5 시간 소성하였다.To 1 part by weight of H-beta (SiO 2 / Al 2 O 3 = 60 molar ratio) zeolite, after mixing 0.74 parts by weight of Sample A, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water, Molding was performed using an extruder with a diameter of 2 mm. The molded sample was calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산나트륨(NaNO3, FW 85) 0.0114 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 약 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated with a solution of 0.0114 parts of sodium nitrate (NaNO 3, FW 85) dissolved in 0.72 parts of deionized water per 1 part by weight of hydrophobic zeolite , and then sufficiently dried at 120 ° C. for about 12 hours, and then in air. A catalyst was prepared by heating to 500 ° C. at a temperature increase rate of 3 ° C./min, and holding at this temperature for 5 hours to bake.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실시예 9Example 9
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 25.4 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다(시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and then the solution was mixed with 25.4 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 4 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 및 0.15 중량부를 혼합한 후 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 상기에서 성형 건조된 시료는 500 ℃에서 5 시간 소성하였다.To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite, 4 parts by weight of Sample A, methyl cellulose (methyl cellulose, 4000 cps) and 0.15 parts by weight of an organic binder were mixed, followed by 2 diameters. Molding was performed using an extruder in mm. The molded sample was calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3, FW 101) 0.0103 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후, 이를 120 ℃에서 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후, 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다. The molded article was impregnated with a solution of 0.0103 parts of potassium nitrate (KNO 3, FW 101) dissolved in 0.72 parts of deionized water based on 1 part by weight of hydrophobic zeolite, and then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, followed by air It heated to 500 degreeC by 3 degree-C / min heating rate in the inside, hold | maintained at this temperature for 5 hours, and manufactured the catalyst.
상기 촉매를 약 1 mm 크기로 파쇄-분급하여, 1 g을 취한 후 고정층 반응기에 충전하였다. The catalyst was crushed-classified to a size of about 1 mm, 1 g of which was charged to a fixed bed reactor.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실시예 10Example 10
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하되, 촉매는 H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 240 몰비) 제올라이트를 사용하여 제조하였다. Experiment in the same manner as in Example 1, the catalyst was prepared using H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 240 molar ratio) zeolite.
실시예 11Example 11
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하되, 촉매는 NH4-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트를 사용하여 제조하였다. The experiment was carried out in the same manner as in Example 1, but the catalyst was prepared using NH 4 -ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite.
비교예 1 Comparative Example 1
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 33.2 중량부, 탈이온수 78.9 중량부 및 질산(HNO3, 6 중량%) 20.0 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 보헤마이트 젤을 제조하였다 (시료 A). 33.2 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ), 78.9 parts by weight of deionized water and 20.0 parts by weight of nitric acid (HNO 3 , 6% by weight) were vigorously stirred in a solution mixed with A viscous boehmite gel was prepared (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 1.32 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1 중량부를 혼합하였다. 이 때 소수성 제올라이트와 유기바인더를 먼저 잘 섞은 후 여기에 시료 A와 물을 섞어 만든 용액을 혼합하여 반죽을 하며 이를 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 성형된 시료는 120 ℃에서 건조한 후 500 ℃에서 5 시간 소성하였다. To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite, 1.32 parts by weight of Sample A, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water were mixed. It was. At this time, the hydrophobic zeolite and the organic binder were mixed well first, and then the solution prepared by mixing the sample A and water was mixed to form a dough, which was molded using an extruder having a diameter of 2 mm. The molded sample was dried at 120 ° C. and calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3, FW 101) 0.0089 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated into a solution in which 0.0089 parts by weight of potassium nitrate (KNO 3, FW 101) was dissolved in 0.72 parts by weight of deionized water with respect to 1 part by weight of hydrophobic zeolite , which was then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, and then dried in air. The catalyst was prepared by heating to 500 ° C. at a temperature increase rate of ° C./min, and holding at this temperature for 5 hours to bake.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
비교예 2 Comparative Example 2
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 33.2 중량부, 탈이온수 78.9 중량부 및 질산(HNO3, 6 중량%) 20.0 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 보헤마이트 젤을 제조하였다 (시료 A). 33.2 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ), 78.9 parts by weight of deionized water and 20.0 parts by weight of nitric acid (HNO 3 , 6% by weight) were vigorously stirred in a solution mixed with A viscous boehmite gel was prepared (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.66 중량부, 실리카 0.1 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1 중량부를 혼합하였다. 이 때 소수성 제올라이트와 유기바인더를 먼저 잘 섞은 후 여기에 시료 A, 실리카 및 물을 섞어 만 든 용액을 혼합하여 반죽을 하며 이를 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 성형된 시료는 120 ℃에서 건조한 후 500 ℃에서 5 시간 소성하였다. 0.61 part by weight of sample A, 0.1 part by weight of silica, 0.05 part by weight of methyl cellulose (methylcellulose, 4000 cps) as an organic binder, and 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite 0.1 parts by weight of deionized water was mixed. At this time, the hydrophobic zeolite and the organic binder were mixed well first, and then a solution made by mixing sample A, silica and water was kneaded, and molded using an extruder having a diameter of 2 mm. The molded sample was dried at 120 ° C. and calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3, FW 101) 0.0089 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated into a solution in which 0.0089 parts by weight of potassium nitrate (KNO 3, FW 101) was dissolved in 0.72 parts by weight of deionized water with respect to 1 part by weight of hydrophobic zeolite , which was then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, and then dried in air. The catalyst was prepared by heating to 500 ° C. at a temperature increase rate of ° C./min, and holding at this temperature for 5 hours to bake.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
비교예 3 Comparative Example 3
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 33.2 중량부, 탈이온수 78.9 중량부 및 질산(HNO3, 6 중량%) 20.0 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 보헤마이트 젤을 제조하였다 (시료 A). 33.2 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ), 78.9 parts by weight of deionized water and 20.0 parts by weight of nitric acid (HNO 3 , 6% by weight) were vigorously stirred in a solution mixed with A viscous boehmite gel was prepared (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.66 중량부, 카올린 0.1 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1 중량부를 혼합하였다. 이 때 소수성 제올라이트와 유기바인더를 먼저 잘 섞은 후 여기에 시료 A, 카올린 및 물을 섞어 만든 용액을 혼합하여 반죽을 하며 이를 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 성형된 시료는 120 ℃에서 건조한 후 500 ℃에서 5 시간 소성하였다. 0.66 parts by weight of sample A, 0.1 parts by weight of kaolin, 0.05 parts by weight of methyl cellulose (methylcellulose, 4000 cps) as an organic binder, and 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite 0.1 parts by weight of deionized water was mixed. At this time, the hydrophobic zeolite and the organic binder were mixed well first, and then a solution prepared by mixing Sample A, kaolin, and water was kneaded and then molded using an extruder having a diameter of 2 mm. The molded sample was dried at 120 ° C. and calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3, FW 101) 0.0089 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated into a solution in which 0.0089 parts by weight of potassium nitrate (KNO 3, FW 101) was dissolved in 0.72 parts by weight of deionized water with respect to 1 part by weight of hydrophobic zeolite , which was then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, and then dried in air. The catalyst was prepared by heating to 500 ° C. at a temperature increase rate of ° C./min, and holding at this temperature for 5 hours to bake.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
비교예 4 Comparative Example 4
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 25.4 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다 (시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and then the solution was mixed with 25.4 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.74 중량부, 카올린 0.1 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1 중량부를 혼합하였다. 이 때 소수성 제올라이트와 유기바인더를 먼저 잘 섞은 후 여기에 시료 A, 카올린 및 물을 섞어 만든 슬러리를 섞어 반죽을 하며 이를 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 성형된 시료를 120 ℃에서 12 시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중 에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite, 0.74 parts by weight of Sample A, 0.1 parts by weight of kaolin, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water was mixed. At this time, the hydrophobic zeolite and the organic binder were mixed well first, and then a slurry made by mixing Sample A, kaolin and water was kneaded and molded using an extruder having a diameter of 2 mm. The molded sample was sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, and then heated to 500 ° C. at a rate of 3 ° C./min in air, and then calcined by holding at this temperature for 5 hours to prepare a catalyst.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
비교예 5 Comparative Example 5
보헤마이트(Catapal B, Vista, AlO(OH), 75 중량% Al2O3) 12.5 중량부를 탈이온수 23.0 중량부와 섞은 후 이 용액을 인산(H3PO4, 85 중량%) 25.4 중량부와 탈이온수 13.2 중량부와 섞은 용액에 격렬히 교반하여 점성이 있는 알루미늄포스페이트(aluminumphosphate) 젤을 제조하였다 (시료 A). 12.5 parts by weight of boehmite (Catapal B, Vista, AlO (OH), 75% by weight Al 2 O 3 ) was mixed with 23.0 parts by weight of deionized water, and then the solution was mixed with 25.4 parts by weight of phosphoric acid (H 3 PO 4 , 85% by weight). A viscous aluminum phosphate gel was prepared by vigorously stirring the solution with 13.2 parts by weight of deionized water (Sample A).
H-ZSM-5(SiO2/Al2O3 = 80 몰비) 제올라이트 1 중량부에 대하여, 시료 A 0.74 중량부, 유기 바인더인 메틸셀룰로오스(methylcellulose, 4000cps) 0.05 중량부 및 탈이온수 0.1중량부를 혼합한 후 직경이 2 mm인 압출기(extruder)를 사용하여 성형하였다. 상기에서 성형 건조된 시료는 500 ℃에서 5 시간 소성하였다.To 1 part by weight of H-ZSM-5 (SiO 2 / Al 2 O 3 = 80 molar ratio) zeolite, 0.74 parts by weight of Sample A, 0.05 parts by weight of methylcellulose (4000 cps) as an organic binder, and 0.1 parts by weight of deionized water were mixed. After molding, an extruder having a diameter of 2 mm was used. The molded sample was calcined at 500 ° C. for 5 hours.
상기 성형체를 소수성 제올라이트 1 중량부에 대하여, 질산칼륨(KNO3, FW 101) 0.0342 중량부를 탈이온수 0.72 중량부에 용해시킨 용액에 함침시킨 후 이를 120 ℃에서 12시간 동안 충분히 건조시킨 후 공기중에서 3 ℃/분 승온속도로 500 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 소성하여 촉매를 제조하였다.The molded article was impregnated with a solution of 0.0342 parts of potassium nitrate (KNO 3, FW 101) dissolved in 0.72 parts of deionized water per 1 part by weight of hydrophobic zeolite , which was then sufficiently dried at 120 ° C. for 12 hours, and then dried in air. The catalyst was prepared by heating to 500 ° C. at a temperature increase rate of ° C./min, and holding at this temperature for 5 hours to bake.
그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하였으 며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In addition, methanol dehydration was carried out in the same manner as in Example 1, and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
실험예 1Experimental Example 1
상기 실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 ~ 5에서 제조한 촉매의 수열안정성을 비교하기 위하여 제조된 촉매를 가열로가 들어있는 석영관에 장착한 후 100 중량% 수증기를 흘리면서 5 ℃/분의 승온속도로 700 ℃ 까지 가열하고 이 온도에서 5 시간 유지하여 촉매를 수열처리 하였다. 그리고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응을 실시하되 반응온도는 300 ℃이었으며, 얻어진 반응결과는 다음 표 1에 나타내었다.In order to compare the hydrothermal stability of the catalysts prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5, the prepared catalyst was mounted on a quartz tube containing a heating furnace, and then heated at a temperature of 5 ° C./min while flowing 100 wt% water vapor. The catalyst was hydrothermally heated to 700 ° C. at 5 ° C. and maintained at this temperature for 5 hours. The methanol dehydration reaction was carried out in the same manner as in Example 1, but the reaction temperature was 300 ° C., and the obtained reaction results are shown in Table 1 below.
다음 표 1은 상기 실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 5에서 제조한 각각의 촉매를 사용하고 메탄올을 원료로 하여 동일한 조건으로 메탄올 탈수반응을 수행한 결과를 정리하여 나타낸 것이다.Table 1 below shows the results of methanol dehydration reaction under the same conditions using methanol as a raw material using the catalysts prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5, respectively.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 촉매를 사용한 메탄올 탈수반응에서는 디메틸에테르의 제조 수율이 열역학적 평행수율에 가깝게 매우 높고 반응 부산물인 탄화수소류가 전혀 생성되지 않았으며 700 ℃에서 5 시간 동안 실험예 1에서처럼 수열처리를 하더라도 촉매활성은 크게 떨어지지 않았으며, 300 ℃에서 평행수율에 가까운 디메틸에테르의 수율을 보여주었으며 부생성물인 탄화수소류의 검출도 없었다.As shown in Table 1, in the methanol dehydration reaction using the catalyst according to the embodiment of the present invention, the production yield of dimethyl ether was very high, close to the thermodynamic parallel yield, and no hydrocarbon by-products were produced. Even after hydrothermal treatment as in Experimental Example 1, the catalytic activity did not drop significantly, and the yield of dimethyl ether nearly parallel was shown at 300 ° C., and there was no detection of byproduct hydrocarbons.
실시예 1 ~ 5 에서 보는바와 같이 소수성 제올라이트를 알루미늄포스페이트로 성형한 촉매는 수열안정성은 증대되어 촉매를 100 % 수증기하에서 700 ℃에서 수열처리 후에도 촉매활성이 유지됨을 볼 수 있었다. 특히, 실시예 6과 7에서 보는 바와 같이 소수성 제올라이트를 알루미늄포스페이트로 성형하기 전이나 후에 인산을 처리하게 되더라도 촉매의 수열안정성은 증대되어 실시예 1 ~ 5에서와 마찬가지로 촉매활성이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 3 ~ 7에서처럼 알루미늄포스페이트 바인더 P/Al 몰비가 0.7 ~ 2 범위인 경우 여분의 인 성분이 소수성 제올라이트 내의 알루미늄과 상호작용하여 산점을 안정화할 수 있으므로 수열안정화 효과를 주게 된다. As shown in Examples 1 to 5, the catalyst formed by hydrophobic zeolite with aluminum phosphate was found to have increased hydrothermal stability, so that the catalytic activity was maintained even after hydrothermal treatment at 700 ° C. under 100% water vapor. In particular, as shown in Examples 6 and 7, even if phosphoric acid was treated before or after forming the hydrophobic zeolite into aluminum phosphate, the hydrothermal stability of the catalyst was increased, and thus the catalytic activity was maintained as in Examples 1 to 5. there was. In addition, when the aluminum phosphate binder P / Al molar ratio ranges from 0.7 to 2 as in Examples 3 to 7, the extra phosphorus component may stabilize the acid point by interacting with aluminum in the hydrophobic zeolite, thereby providing a hydrothermal stabilization effect.
비교예 1 ~ 3에서 보는 바와 같이 알루미늄포스페이트 바인더 대신 인을 함유하지 않은 보헤마이트, 실리카 및 카올린 등은 수열처리 전에는 촉매활성과 디메틸에테르의 선택도는 우수하나 수열처리 후 촉매활성은 크게 떨어짐을 알수 있다. As shown in Comparative Examples 1 to 3, boehmite, silica, and kaolin, which do not contain phosphorus instead of aluminum phosphate binder, have excellent catalytic activity and selectivity for dimethyl ether before hydrothermal treatment, but catalytic activity after hydrothermal treatment is significantly decreased. have.
또한, 알루미늄포스페이트 바인더와 H-ZSM-5를 혼합한 후 알칼리금속나 알칼리토금속 염을 함침하지 않고 제조한 촉매(비교예 4)의 경우, 디메틸에테르의 제조 수율이 36 %로 내우 낮았음은 물론이고, 부산물로서 탄화수소가 62 % 생성되어 매우 낮은 선택도를 나타냈다. 한편, 소수성 제올라이트 수소 양이온의 100 %에 해당하는 나트륨 염을 함침시켜 제조한 촉매(비교예 5)의 경우, 디메틸에테르의 제조 수율이 3.2%로 반응 활성이 매우 낮게 나왔다. 이것은 소수성 제올라이트 산점으로 작용하는 수소이온(H+)의 대부분이 나트륨 이온에 의해 이온 교환되어 산점이 대부분 없어져 활성이 거의 나타내지 않기 때문이다.In addition, in the case of the catalyst prepared by mixing the aluminum phosphate binder and H-ZSM-5 without impregnating an alkali metal or alkaline earth metal salt (Comparative Example 4), the production yield of dimethyl ether was as low as 36%. And 62% hydrocarbons were produced as by-products, indicating very low selectivity. On the other hand, in the case of the catalyst prepared by impregnating a sodium salt corresponding to 100% of the hydrophobic zeolite hydrogen cation (Comparative Example 5), the reaction yield was very low as the production yield of dimethyl ether was 3.2%. This is because most of the hydrogen ions (H + ) serving as hydrophobic zeolite acid sites are ion-exchanged by sodium ions, and most of the acid sites are lost, so that the activity is hardly exhibited.
실험예 2Experimental Example 2
실시예와 비교예에서 제조한 일부 촉매의 장기 수명을 속성으로 측정-비교하였다. 장기 수명 측정은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메탄올 탈수 반응으로 실시하되 반응온도는 300 ℃에서 LHSV가 20 h-1으로서 보다 가혹한 실험조건에서 수행하였으며, 촉매수명은 메탄올 전환율이 50 % 아래로 떨어질 때 까지 걸리는 시간을 말하며, 얻어진 반응결과는 다음 표 2에 나타내었다.The long lifespans of some catalysts prepared in Examples and Comparative Examples were measured-compared as attributes. Long-term life was measured by methanol dehydration in the same manner as in Example 1, but the reaction temperature was performed under more severe experimental conditions, such as LHSV of 20 h -1 at 300 ° C, and the catalyst life was lowered by 50% of methanol conversion. It refers to the time it takes to, the obtained reaction results are shown in Table 2 below.
상기 표 2는 실시예 1, 6과 비교예 1에서 제조한 일부 촉매를 실험예 2의 방법에 따라 가혹조건에서 장기 수명 실험을 속성으로 수행한 결과를 나타낸 것이다. 소수성 제올라이트에 알루미늄포스페이트 바인더를 사용하여 제조한 실시예 1의 촉매나인산이 처리된 소수성 제올라이트에 알루미늄포스페이트 바인더를 사용하여 제조한 실시예 6의 촉매의 수명은, 보헤마이트 바인더를 사용하여 제조한 비교예 1의 촉매보다 상대적으로 길었다. 이는 물을 함유한 메탄올을 반응물로 사용하는 경우나 메탄올의 전환율이 높은 경우, 즉 반응식 2에서 보는 바와 같이 디메틸에테르의 수율만큼 물이 생성되므로 수열 조건이 형성되며, 메탄올 전환 반응온도가 250 ~ 350 ℃이고 반응압력이 보통 10 기압임을 고려할 때 장시간 운전시 소수성 제올라이트 촉매가 탈알루미늄화에 의해 비활성화가 일어나기 때문이다. Table 2 shows the results of performing long-life experiments in the harsh conditions under some conditions of the catalysts prepared in Examples 1 and 6 and Comparative Example 1. The catalyst life of the catalyst of Example 6 prepared by using the aluminum phosphate binder in the hydrophobic zeolite treated with the catalyst or phosphoric acid of Example 1 prepared by using the aluminum phosphate binder in the hydrophobic zeolite was compared using the boehmite binder. It was relatively longer than the catalyst of 1. This is because when the methanol containing water is used as a reactant or when the conversion rate of methanol is high, that is, water is produced by the yield of dimethyl ether as shown in Scheme 2, hydrothermal conditions are formed, and the methanol conversion reaction temperature is 250 to 350. Considering that the reaction pressure is usually 10 atm, the hydrophobic zeolite catalyst is deactivated due to dealumination.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080029166A KR100926800B1 (en) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | Catalysts for the dimethyl ether synthesis from methanol, preparing method of the same, and synthesis method of the dimethyl ether |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080029166A KR100926800B1 (en) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | Catalysts for the dimethyl ether synthesis from methanol, preparing method of the same, and synthesis method of the dimethyl ether |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090103512A KR20090103512A (en) | 2009-10-01 |
KR100926800B1 true KR100926800B1 (en) | 2009-11-12 |
Family
ID=41533043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080029166A KR100926800B1 (en) | 2008-03-28 | 2008-03-28 | Catalysts for the dimethyl ether synthesis from methanol, preparing method of the same, and synthesis method of the dimethyl ether |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100926800B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102350371A (en) * | 2011-08-11 | 2012-02-15 | 齐齐哈尔大学 | Mesoporous molecular sieve catalyst and application of catalyst in synthesis of ethylene glycol monobutyl ether |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101248122B1 (en) * | 2011-05-20 | 2013-03-28 | 한국화학연구원 | Catalyst for methanol dehydration and preparation method thereof |
EP2817283A1 (en) * | 2012-02-23 | 2014-12-31 | BP Chemicals Limited | Process for the production of acetic acid and diemthyl ether |
CA2864632A1 (en) | 2012-02-23 | 2013-08-29 | Bp Chemicals Limited | Catalyst and process for the production of acetic acid and dimetyhl ether |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100599251B1 (en) | 2003-09-20 | 2006-07-13 | 에스케이 주식회사 | Catalysts for the dimethyl ether synthesis and its preparation process |
KR100812099B1 (en) | 2006-11-28 | 2008-03-12 | 한국가스공사 | Method of preparing catalyst for making dimethylether from syngas with carbon dioxide |
-
2008
- 2008-03-28 KR KR1020080029166A patent/KR100926800B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100599251B1 (en) | 2003-09-20 | 2006-07-13 | 에스케이 주식회사 | Catalysts for the dimethyl ether synthesis and its preparation process |
KR100812099B1 (en) | 2006-11-28 | 2008-03-12 | 한국가스공사 | Method of preparing catalyst for making dimethylether from syngas with carbon dioxide |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102350371A (en) * | 2011-08-11 | 2012-02-15 | 齐齐哈尔大学 | Mesoporous molecular sieve catalyst and application of catalyst in synthesis of ethylene glycol monobutyl ether |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20090103512A (en) | 2009-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100599251B1 (en) | Catalysts for the dimethyl ether synthesis and its preparation process | |
JP4778517B2 (en) | Process for the production of dimethyl ether from crude methanol in an adiabatic reactor | |
CA2787548C (en) | Method for making a catalyst comprising a phosphorus modified zeolite to be used in an alcohols dehydration process | |
EP2238094B1 (en) | Dehydration of alcohols on crystalline silicates | |
US9242236B2 (en) | Catalytic composition for producing olefins by catalytic cracking | |
KR100454091B1 (en) | Process for preparing dimethyl ether from crude methanol | |
KR100651329B1 (en) | Process for the production of light olefins from hydrocarbon feedstock | |
KR100926800B1 (en) | Catalysts for the dimethyl ether synthesis from methanol, preparing method of the same, and synthesis method of the dimethyl ether | |
CN101147874A (en) | Catalyst for preparing propylene and ethylene by C4 olefins and preparation method | |
KR101731165B1 (en) | Catalysts for ethanol dehydration and production method of ethylene using same | |
KR100966706B1 (en) | Method for Preparing Dimethylether from Methanol | |
JP2010042344A (en) | Catalyst for manufacturing lower olefin, method of manufacturing the same and method of manufacturing lower olefin using catalyst | |
JP5288255B2 (en) | Catalyst for producing lower olefin, process for producing the same, and process for producing lower olefin using the same | |
JP5288256B2 (en) | Catalyst for producing lower olefin, process for producing the same, and process for producing lower olefin using the same | |
KR101208818B1 (en) | Catalysts for preparing dimethylether, method of preparing the same and process for preparing dimethyl ether from methanol using the same | |
KR101448357B1 (en) | Catalyst for production of light olefin and production method of light olefins through catalytic cracking of hydrocarbons using the catalyst | |
KR101595826B1 (en) | Zeolite catalysts for converting oxygenates to propylene and method for preparing thereof | |
KR100707039B1 (en) | Hydrothermally Stable Microporous Molecular Sieve Catalyst and Preparing Method Thereof | |
KR20070113759A (en) | Decomposition catalyst for hydrocarbon and preparation method thereof | |
KR20170035621A (en) | Process for producing ispbutylene from tert-butanol | |
KR101133317B1 (en) | Method for preparing demethylether from crude methanol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121002 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130911 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140922 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161006 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |