KR101618407B1 - 부탄의 산화탈수소용 촉매, 그 제조방법 및 부탄의 산화탈수소 방법 - Google Patents
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 탄화수소의 산화 탈수소 촉매, 그 제조방법 및 부탄의 산화탈수소 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 탄화수소의 산화 탈수소 촉매는 활성 금속과 조촉매, 귀금속 등과 같은 활성 성분의 담지시 높은 분산도를 가지며, 부탄의 산화탈수소 생성물에 대한 이성화 반응과 같은 추가 부반응을 억제하는 효과를 갖는다. 따라서, 본 발명의 산화탈수소 촉매를 이용하여 탄화수소를 산화 탈수소 반응시킬 경우 전환율, 생성물 중의 선택도, 및 수율을 모두 높여 촉매 활성이 매우 높게 나타난다.
Description
본 발명은 부탄의 산화탈수소용 촉매, 그 제조방법 및 부탄의 산화탈수소 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부탄의 산화탈수소용 촉매 지지체로서 마그네슘과 알루미늄의 소결체를 사용하고, 활성 성분으로서 백금 등을 담지하고 산화탈수소 생성물과의 탄소 저항이 개선된 촉매를 사용함으로써 부반응 또는 이성화 반응을 억제할 수 있는 촉매와 그 제조방법, 및 이를 이용하여 탄화수소를 산화 탈수소 반응시킬 경우 전환율, 생성물 중의 선택도, 및 수율을 모두 높인 부탄의 산화탈수소 방법에 관한 것이다.
합성고무의 원료인 부타디엔을 제조할 목적으로 부탄으로부터 부텐 등의 이중결합이 포함된 탄화수소의 제조 공정을 살펴보면, 600-620 ℃ 정도에서 수행하는 탈수소 반응, 혹은 산화제인 산소 또는 물 등을 이용하여 400-600℃의 상대적으로 낮은 온도에서 수행하는 산화탈수소 반응이 공지되어 있다.
상기 탈수소 반응의 경우에는, 탈수소 반응생성물인 이중결합이 포함된 탄화수소 화합물이 초기 반응물인 부탄 대비 열역학적으로 불안정하므로 촉매표면에서 부반응으로서 일산화탄소 또는 이산화탄소로의 반응이 일어날 수 있다.
한편, 상기 탈수소 반응보다 온도를 낮추어 산화탈수소 반응시에도 산성도가 높은 지지체 함유 촉매를 사용할 경우, 부텐과 같은 이중결합이 포함된 탄화수소의 이성화 반응이 급격히 일어날 수 있으며 고분자의 형성과 탄소 침적이 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.
이에 높은 촉매성능과 우수한 탄소 저항성을 갖는 부탄의 산화탈수소용 촉매에 대한 연구가 계속 요구된다.
이에 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 극복하고 산성 특성이 억제된 촉매 지지체에 백금 등의 활성 성분을 담지함으로써 생성물인 이중 결합이 포함된 탄화수소 생성물과의 탄소 저항성이 우수하고 촉매 성능 또한 개선된 촉매 및 그 제조방법을 제공하려는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 촉매를 이용하여 탄화수소를 산화 탈수소 반응시 전환율, 생성물 중의 선택도, 및 수율을 모두 높여 촉매 활성이 매우 높은 부탄의 산화탈수소 방법을 제공하려는데 있다.
즉, 본 발명에 따르면,
부탄을 산화탈수소 반응시키는 촉매로서, 상기 촉매는 지지체인 마그네슘과 알루미늄의 소결체에 활성 금속으로서 백금이 담지된, 부탄의 산화탈수소용 촉매를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 마그네슘과 알루미늄의 혼합 산화물(mixed oxide)을 400 내지 600℃의 온도에서 0.1 내지 10시간 동안 소성시켜 마그네슘과 알루미늄의 소결체를 수득하는 단계; 및
상기 마그네슘과 알루미늄의 소결체를 촉매 지지체로서 사용하고 활성 금속으로서 백금을 담지시킨 단계;를 포함하는 부탄의 산화탈수소용 촉매 제조방법을 제공한다.
나아가, 본 발명에 따르면 상술한 산화탈수소 촉매를 이용하여 부타디엔 합성용 부탄 공급원, 산소를 함유하는 혼합기체를 400~600℃의 반응 온도, 0.1~10의 절대압력(bar), 혼합기체와 촉매와의 공간속도 1,000~10,000 hr-1인 조건 하에 기상 반응시키는 것을 특징으로 하는 부탄의 산화탈수소 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
구체적으로, 본 발명에서는 지지체로서 마그네슘과 알루미늄의 소결체에 활성 금속으로서 백금이 담지된, 부탄의 산화탈수소용 촉매를 제공하는데 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에서 사용된 용어 "마그네슘과 알루미늄의 소결체"는 달리 특정되지 않는 한 합성분말 혹은 상업화 제품으로서 Al(Mg)O 타입 혼합 산화물(mixed oxide)을 소정 온도 범위에서 소정 시간 동안 소결에 의해 수득된 결과물을 지칭한다.
상기 지지체는 일례로 산화마그네슘 대 산화알루미늄(MgO:Al2O3)의 몰 비가 1.1:1 이상, 혹은 1.1:1 내지 10:1이고 상기 산화마그네슘이 화학양론적으로 과량인 혼합 산화물일 수 있다.
상기 지지체는 구체적인 예로 pH 9 내지 11 범위 내로서 열처리 과정시 산성 특성이 배제된 혼합 산화물인 것일 수 있다.
상기 활성 금속인 백금은 일례로 촉매의 전체 중량을 기준으로 하여, 0.01 내지 4 중량%, 혹은 1 내지 2 중량%의 양으로 도핑되어 있는 것일 수 있다.
상기 지지체로서 알루미늄과 마그네슘의 소결체 중 알루미늄과 마그네슘의 총 몰 수(M)와 활성 금속으로서 백금의 몰 수(Pt)는 0.5 내지 2.0, 혹은 0.004 내지 0.02 의 비일 수 있다.
구체적인 예로 상기 촉매는, 조촉매인 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘 및 루비듐, 및 귀금속인 팔라듐, 루테늄, 로듐, 이리듐 및 오스뮴 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 조촉매는 일례로, 촉매의 전체 중량을 기준으로 하여 0.01 내지 5 중량%, 혹은 0.5 내지 2.5 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
상기 귀금속은 일례로, 촉매의 전체 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2.5 중량%, 0.5 내지 1.2 중량%, 0.5 내지 1 중량%, 0.5 내지 0.9 중량%, 혹은 0.5 내지 0.8 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
상기 촉매는 일례로, 비표면적이 10 내지 300 ㎡/g, 혹은 30 내지 200 ㎡/g인 것일 수 있다.
상기 촉매는 구체적인 예로, 400 내지 600℃에서 0.1 내지 10 시간 동안 소성시킨 후에도 비표면적이 10 내지 300 ㎡/g, 혹은 30 내지 200 ㎡/g인 것일 수 있다.
상기 촉매의 비표면적이 10㎡/g 미만이면 활성 성분의 분산도가 낮아질 수 있고, 300 ㎡/g을 초과하면 알루미나의 산점에 의한 부반응성이 증대될 수 있다. 담체 기공의 부피와 기공의 크기는 반응물과 생성물의 물질 전달 계수를 결정짓는 주요 인자이며, 화학반응 속도가 빠른 상황에서 물질의 확산 저항은 전체적인 반응속도를 결정짓기 때문에 기공의 크기가 큰 구조체가 촉매의 활성을 높게 유지하는데 유리하다. 또한, 기공의 크기가 큰 담체를 사용하는 것이 코크의 축적에 둔감하게 작용하여 촉매활성 유지에 유리하다.
필요에 따라서는, 제올라이트, 이산화티탄 및 산화알루미늄으로부터 선택된 하나 이상의 부가 물질을 촉매:부가 물질의 중량비로서 1:5 내지 20:1 범위 내로 포함할 수 있다.
상기 촉매는 도 1내 (a), (b), (c)에서 보듯이, XRD 회절분석에 근거하여 13°내지 18°의 범위와 20°내지 23°범위의 2-Theta 값에서 특징적인 나비를 갖는 피크 영역은 존재하지 않는 XRD 회전 패턴을 갖는 것일 수 있다.
촉매 활성 성분인 백금 또한 1- 10 nm의 입자 크기로 만들 수 있다.
본 발명에 따른 촉매는 활성성분의 담지시 높은 분산도를 가지며, 메조 및 매크로 기공의 발달은 물질전달 속도를 높이는 효과를 갖는다. 촉매 내에 존재하는 기공의 크기가 큰 경우, 촉매 상에 발생되는 코크에 의한 활성 감소에 둔감하게 되고, 물질 전달 속도가 높아 공간 속도가 증가할 경우에도 높은 반응 활성을 보이게 된다. 본 발명에 따른 촉매는 활성 금속, 조촉매, 귀금속 등 활성 성분의 양을 제어하여 제조한다. 이들 성분은 알루미늄 원소와 결합되어 알루미나 자체가 갖고 있는 루이스 산의 특성을 감쇠시켜 생성물의 탈착을 용이하게 하며, 그로 인한 코크의 생성을 억제하는 효과를 갖는다. 또한, 알루미나의 결정성 자체에 내재된 산점을 감소시키는 방향으로, 감마의 성상에서 세타 또는 알파의 성상으로 변형시킴으로써도 동일한 산점 감소의 효과를 보이게 된다.
상기 부탄의 산화탈수소용 촉매의 제조방법은 일례로 하기 제시한 방식에 따라 수행할 수 있다:
우선 마그네슘과 알루미늄의 혼합 산화물을 소성시켜 마그네슘과 알루미늄의 소결체를 제조한다.
상기 마그네슘과 알루미늄의 혼합 산화물은 산화마그네슘 및 산화알루미늄으로 이루어진 Mg/Al 하이드로탈사이트일 수 있다. 이의 화학양론적 조성물은 화학식 6MgO·Al2O3·CO2·12H2O를 갖을 수 있다.
상기 산화알루미늄에 대한 산화마그네슘의 몰 비가 1 내지 6인 물질이 시판되고 있다. 합성 Mg/Al 하이드로탈사이트의 제조방법은, 예를 들면, WO 제96/05140호에 기재되어 있다.
구체적으로는, 상기 Mg/Al 하이드로탈사이트 부탄의 산화탈수소용 촉매로 전환시키기 위하여, 산화마그네슘:산화알루미늄의 몰 비가 1.1:1 내지 10:1인 마그네슘 알루미늄 하이드로탈사이트를 400 내지 600℃, 혹은 500 내지 600℃의 온도에서 0.1 내지 10시간 동안, 혹은 0.1 내지 5시간 동안 소성시킨다. 이때 출발 물질로서 사용되는 Mg/Al 하이드로탈사이트는 완성된 촉매에 대해 필요한 산화알루미늄에 대한 산화마그네슘의 몰 비를 나타낸다. 소성으로 하이드로탈사이트는 화학양론적으로 분해된 스피넬(MgO·Al2O3)로 변형되며, 화학양론적 과량으로 존재하는 산화마그네슘은 이렇게 형성된 촉매 중에 초미세 분포로 존재한다.
그런 다음 상기 지지체는 백금의 수용성 전구체 화합물로 함침되고, 이어서 400 내지 600℃, 혹은 500 내지 600℃의 온도에서 산소 분위기로 다시 소성한 다음 400 내지 600℃, 혹은 500 내지 600℃의 온도에서 0.1 내지 10시간 동안 수소로 환원되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 환원된 후에, 조촉매인 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘 및 루비듐, 및 귀금속인 팔라듐, 루테늄, 로듐, 이리듐 및 오스뮴 중에서 선택된 하나 이상의 가용성 전구체 화합물로 추가로 함침되고, 이어서 400 내지 600℃, 혹은 500 내지 600 ℃의 온도에서 0.1 내지 10시간 동안 수소로 재환원되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
나아가 필요에 따라서는 상기 지지체는 소성된 후에, 알칼리 토금속 산화물인 산화칼슘, 산화스트론튬 및 산화바륨 중의 하나 이상의 가용성 전구체 화합물, 및 희토류 산화물의 하나 이상의 가용성 전구체로 함침되고, 이어서 환원되는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상과 같이 수득된 산화탈수소 촉매를 이용한 부탄의 산화탈수소 반응은 일례로 다음과 같은 방식으로 수행할 수 있다:
즉, 부탄, 산소를 함유하는 혼합기체를 400~600℃의 반응 온도, 0.1~10 bar, 혹은 0.5~5 bar의 절대압력, 혼합기체와 촉매와의 공간속도가 1,000~10,000 hr-1 혹은 1,000~5,000 hr-1인 조건 하에 기상 반응시키는 것일 수 있다.
상기 부탄은 일례로 합성고무의 원료가 되는 부타디엔 합성을 위한 다양한 부탄 공급원일 수 있고, 구체적인 예로 C4-라피네이트일 수 있다.
상기 혼합기체 중 산소의 양은 부탄 총량을 기준으로 0.001 내지 2몰 혹은 1 내지 1.16몰일 수 있다(도 4의 그래프 참조).
상기 혼합기체 중 산소는 일례로 순수한 분자상 산소, 공기, 분자상 산소와 공기의 혼합물, 분자상 산소와 질소 또는 CO2의 비활성 기체와의 혼합물, 또는 이들의 혼합물과 스팀과의 혼합물일 수 있다. 구체적인 예로는 분자상 산소일 수 있다.
본 발명의 방법에 따라서 부탄을 450 내지 550 ℃하에 산화탈수소 반응시킬 경우, 부텐의 선택도가 60 내지 80% 범위 내일 수 있다.
생성물 중 부텐의 전환율은 5 내지 30 % 범위 내일 수 있고, 부텐의 수율은 10 내지 15% 일 수 있다.
나아가 상기 부탄의 산화탈수소 방법은 산소의 산화반응에 의해 발생되는 반응열을 활용할 수 있으며, 반응 평형을 극복함으로써 높은 생성물로의 전환율을 나타낸다. 또한 반응 조건을 가혹하게 할 경우에도 촉매의 성능 감소가 적으며, 비활성화가 심해진 경우에도 장기 사용 안정성의 측면에서 개선된 효과를 보인다.
또한 공급된 부탄 공급원과 함께 기상 반응에 산소를 투입하게 되면 촉매상의 활성 금속과, 조촉매, 귀금속 성분과의 과도한 합금 형성을 줄여 촉매의 활성을 개선시킨다.
부수적인 효과로서 촉매상의 코크를 반응 중에 제거하는 기능도 있어 이에 의한 활성 개선 효과도 있다. 즉, 산소를 함유한 성분을 사용할 때, 부수적으로 부탄 공급원 혹은 촉매에 침적된 코크와의 반응에 의한 일산화탄소의 발생, 물의 부생 등이 가능하며, 이는 효과적으로 코크 발생을 줄이는 기능 측면에서 유용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 활성 금속과 조촉매, 귀금속 등과 같은 활성 성분의 담지시 높은 분산도를 가지며, 염기성 특성을 갖는 특정 지지체를 포함함으로써 촉매의 저항성을 개선시키고 부탄의 산화탈수소 생성물에 대한 이성화 반응과 같은 추가 부반응을 억제하므로 전환율, 생성물 중의 선택도, 및 수율을 모두 높여 촉매 활성이 높은 효과를 나타낸다.
도 1은 염기성 담체인 하이드로탈사이트 담지 백금촉매의 X 선 회절 스펙트럼
((a) Al(Mg)O, (b) 2wt%Pt/Al(Mg)O and (c) Pd/Pt/Al(Mg)O).
도 2는 Pd/Pt/Al(Mg)O 촉매상에서 부탄 산화 탈수소화반응의 전환율 (공간속도 = 3,000 h-1 부탄기준).
도 3은 Pd/Pt/Al(Mg)O 촉매상에서 부탄 산화 탈수소화반응의 선택도 (공간속도 = 3,000 h-1 부탄기준).
도 4은 Pd/Pt/Al(Mg)O 촉매상에서 부탄 산화 탈수소화반응으로 부탄/산소비에 따라 얻어진 부텐의 성분비.
((a) Al(Mg)O, (b) 2wt%Pt/Al(Mg)O and (c) Pd/Pt/Al(Mg)O).
도 2는 Pd/Pt/Al(Mg)O 촉매상에서 부탄 산화 탈수소화반응의 전환율 (공간속도 = 3,000 h-1 부탄기준).
도 3은 Pd/Pt/Al(Mg)O 촉매상에서 부탄 산화 탈수소화반응의 선택도 (공간속도 = 3,000 h-1 부탄기준).
도 4은 Pd/Pt/Al(Mg)O 촉매상에서 부탄 산화 탈수소화반응으로 부탄/산소비에 따라 얻어진 부텐의 성분비.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예
1 : 산화탈수소화 촉매의
제조1
Mg/Al 하이드로탈사이트(입자 크기 d50 = 4㎛)로서 MgO/Al2O3의 몰 비가 2.6인 것을 사용하였다.
구체적으로는 550℃에서 4시간 동안 예비 처리로 공기 중에서 소성시키고 본 발명의 지지체로 전환시켰다.
우선 하기 표 1에 제시한 3종의 Mg/Al 하이드로탈사이트 I, II 및 III을 본 발명의 촉매를 제조하기 위하여 사용하였다. 상기 Mg/Al 하이드로탈사이트를 550℃에서 4시간 동안 소성시켜 층상구조 지지체를 수득하였다.
그 후, 상기 지지체를 백금 테트라아민 나이트레이트[Pt(NH3)4(NO3)2] 수용액에 침지시켜 함침시키고, 120℃에서 건조시킨 다음, 산소 분위기 하에 500℃에서 2시간 동안 소성시킨 다음 450℃에서 수소 분위기하에 환원시켰다. 수득된 촉매는 2중량%의 백금을 함유하였다.
또한 EDS(energy-dispersive spectrometry)법과 중량법으로 측정한 알루미늄과 마그네슘의 몰 대비 백금의 몰 비는 0.01 내지 0.05 이었다.
참고로, 상기 촉매를 DIN 66132법에 따라 비표면적을 나타내었다. 상기 소성 및 환원 후 비표면적은 여전히 30 내지 100 ㎡/g 범위 내인 것을 확인할 수 있었다.
또한 수득된 촉매의 X선 회절 스펙트럼을 도 1에 (b)로서 나타내었다.
실시예
2 : 산화탈수소화 촉매의
제조2
실시예 1에서 제조한 촉매를 팔라듐 나이트레이트 수용액에 침지시키고, 450℃에서 수소 하에 환원시켰다. 수득된 촉매는 1중량%의 팔라듐을 함유하였다.
또한 수득된 촉매의 X선 회절 스펙트럼을 도 1에 (c)로서 나타내었다.
비교예
1
실시예 1에서 백금을 담지하지 않은 지지체 단독에 대하여 측정한 X선 회절 스펙트럼을 도 1에 (a)로서 나타내었다.
비교예
2
실시예 1에서 Mg/Al 하이드로탈사이트를 산성 지지체인 감마 알루미나로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 반복하여 백금이 담지된 감마 알루미나 촉매를 제조하였다.
<
실험예
1>
상기 실시예 1, 2 및 비교예 2에서 각각 수득된 촉매 및 산소 분위기 하에 450 내지 550 ℃ 구간에서 공간속도 3000 h-1 및 0.5-1.5 기압의 압력을 사용하여 부탄에 대한 산화탈수소 반응을 수행하였다(부탄:산소비=1:1의 몰비 => 도4의 그래프 중 1:1에 해당).
그 결과, 실시예 2에서 1-부텐의 선택도는 37%, trans-2-부텐의 선택도는 39%, cis-2-부텐의 선택도는 30%인 것을 확인할 수 있었으며 그 결과를 도 4에 제시하였다.
또한, 실시예 2에서 부텐의 전환율, 선택도를 반응 온도별 관찰하고 그 결과를 각각 도 2와 3에 제시하였다.
도 2에서 보듯이, 전환율은 450 내지 500 ℃ 구간에서 5-10% 전환율를 제시하였고, 도 3에서 보듯이, C4 올레핀 부텐의 선택도는 60-80% 였으며 동시에 CO2 선택도는 10-20%였다.
실시예 1에서 백금이 담지된 Mg/Al 하이드로탈사이트 촉매는 전환율은 450 내지 500 ℃ 구간에서 5-10% 전환율을 보였으나, C4 올레핀 부텐의 선택도는 20-40% 였으며 동시에 CO2 선택도는 80-60%로 증가하였다.
비교예 2에서 실시예 1과 동일한 공정을 반복하여 백금이 담지된 감마 알루미나 촉매는 전환율은 400 내지 450 ℃ 구간에서 20-40% 전환율을 보였으나, C4 올레핀 부텐의 선택도는 2-4% 였으며 동시에 CO2 선택도는 95%이상으로 증가하였다.
<
실험예
2>
상기 실험예 1에서 실시예 2의 촉매를 사용하되 산소를 사용하지 않은 것을 제외하고 동일한 탈수소 반응을 수행한 결과, 부탄의 부텐으로의 탈수소화 반응은 일어나지 않았음을 확인하였다.
<
실험예
3>
상기 실험예 2에서 반응 온도를 550 ℃ 초과하여 올린 결과 부텐으로의 탈수소화 반응은 수행하였지만 탄소(코크) 침적 현상을 확인하였다.
<
실험예
4>
상기 실험예 1에서 탄화수소(노말 부탄):산소의 몰비(1:1)을 1:0.4, 1:0.8, 1:1.2, 1:1.6으로 대체한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 실험을 반복하고 그 결과를 도 4에 함께 정리하였다.
그 결과, 도 4의 그래프에서 보듯이, 탄화수소:산소의 몰비(1:1)보다 1-부텐의 성분비가 개선되었고 이성화도(trans-2-부텐, cis-2-부텐 생성량)은 저감된 것을 확인할 수 있었다.
Claims (19)
- 부탄을 산화탈수소 반응시키는 촉매로서,
상기 촉매는 지지체인 마그네슘과 알루미늄의 소결체에 활성 금속으로서 백금이 담지된 것으로, 상기 마그네슘과 알루미늄의 소결체는 pH 9 내지 11의 혼합 산화물인 것을 특징으로 하는 부탄의 산화탈수소용 촉매.
- 제1항에 있어서, 상기 마그네슘과 알루미늄의 소결체는 산화마그네슘 대 산화알루미늄의 몰 비가 1.1:1 내지 10:1이고 상기 산화마그네슘이 화학양론적으로 과량인 혼합 산화물(mixed oxide)를 소성시켜 수득된 것임을 특징으로 하는 촉매.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 활성 금속인 백금이, 촉매의 전체 중량을 기준으로 하여, 0.01 내지 4 중량%의 양으로 도핑되어 있음을 특징으로 하는 촉매.
- 제1항에 있어서, 상기 마그네슘과 알루미늄의 소결체 중 마그네슘과 알루미늄의 총 몰수(M)와 활성 금속으로서 백금의 몰 수(Pt)의 비(M/Pt)는 0.5 내지 2.0 임을 특징으로 하는 촉매.
- 제1항에 있어서, 상기 촉매는, 조촉매인 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘 및 루비듐, 및 귀금속인 팔라듐, 루테늄, 로듐, 이리듐 및 오스뮴 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매.
- 제6항에 있어서,
상기 조촉매는 촉매의 전체 중량을 기준으로 하여 0.01 내지 5 중량%의 양으로 함유함을 특징으로 하는 촉매.
- 제6항에 있어서,
상기 귀금속은 촉매의 전체 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2.5 중량%의 양으로 함유함을 특징으로 하는 촉매.
- 제1항에 있어서, 상기 촉매는 비표면적이 10 내지 300 ㎡/g임을 특징으로 하는 촉매.
- 제1항에 있어서, 상기 촉매는 400 내지 600℃에서 1 내지 24 시간 동안 소성시킨 후에도 비표면적이 10 내지 300 ㎡/g임을 특징으로 하는 촉매.
- 제1항에 있어서,
상기 촉매는 XRD 회절분석에 근거하여 13°내지 18°의 범위와 20°내지 23°범위의 2-Theta 값에서 특징적인 나비를 갖는 피크 영역은 존재하지 않는 XRD 회전 패턴을 갖는 것임을 특징으로 하는 촉매.
- 마그네슘과 알루미늄의 혼합 산화물(mixed oxide)을 400~600℃ 하에 0.1 내지 10시간 동안 소성시켜 마그네슘과 알루미늄의 소결체를 수득하는 단계;
상기 마그네슘과 알루미늄의 소결체를 촉매 지지체를 백금의 수용성 전구체 화합물에 함침시키고, 400~600℃의 산소 분위기 하에 소성시키고, 400~600℃ 하에 0.1 내지 10시간 동안 수소로 환원시키는 단계; 및
상기 백금 담지된 지지체를 조촉매로서 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘 및 루비듐, 및 귀금속인 팔라듐, 루테늄, 로듐, 이리듐 및 오스뮴 중에서 선택된 하나 이상의 가용성 전구체 화합물에 함침시키고, 400~600℃ 하에 0.1 내지 10시간 동안 수소로 재환원시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부탄의 산화탈수소용 촉매 제조방법.
- 제12항에 있어서,
상기 마그네슘과 알루미늄의 혼합 산화물은 산화마그네슘 대 산화알루미늄의 몰 비가 1.1:1 내지 10:1이고 상기 산화마그네슘이 화학양론적으로 과량인 산화마그네슘:산화알루미늄의 몰 비가 1.1:1 내지 10:1인 마그네슘 알루미늄 하이드로탈사이트인 것을 특징으로 하는 부탄의 산화탈수소용 촉매 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항, 제2항, 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항의 산화탈수소 촉매를 이용하여 부타디엔 합성용 부탄 공급원, 산소를 함유하는 혼합기체를 400~600℃의 반응 온도, 0.1~10 bar의 절대압력, 혼합기체와 촉매와의 공간속도 1,000~10,000 hr-1인 조건 하에 기상 반응시키는 것을 특징으로 하는 부탄의 산화탈수소 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 혼합기체 중 산소의 양은 부탄 공급원 총량을 기준으로 0.001 내지 2몰임을 특징으로 하는 부탄의 산화탈수소 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 혼합기체 중 산소는 순수한 분자상 산소, 공기, 분자상 산소와 공기의 혼합물, 분자상 산소와 질소 또는 CO2의 비활성 기체와의 혼합물, 또는 이들의 혼합물과 스팀과의 혼합물임을 특징으로 하는 부탄의 산화탈수소 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 산화탈수소 반응은 450 내지 550 ℃하에 수행하고 수득된 부텐의 선택도가 60 내지 80% 범위 내임을 특징으로 하는 부탄의 산화탈수소 방법.
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