KR101728594B1 - 제올라이트 촉매의 제조 방법 - Google Patents

제올라이트 촉매의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제올라이트 촉매를 제조하는 방법으로서, 제올라이트 물질을, 전이 상(transition phase) 및 α 알루미나를 포함하는 충전제 물질, 공극률 향상제(porosity enhancing agent), 및 물과 혼합하여 페이스트를 생성하는 단계,페이스트를 분쇄하는 단계, 페이스트를 압출하여 성형된 압출물을 생성하는 단계, 및 성형된 압출물을 건조 및 하소시켜 제올라이트 촉매를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 제올라이트 촉매는 0.60 ml/gm 초과의 총 공극률, 및 550Å 내지 31,000Å 범위에 있는 공극의 총 공극 부피의 15% 초과를 갖는 것인 방법에 관한 것이다.

Description

제올라이트 촉매의 제조 방법{METHODS FOR PRODUCING ZEOLITE CATALYSTS}
우선권 주장
본 출원은 2012년 4월 18일자 출원된 미국 특허 출원 제13/450,296호를 우선권으로 주장한다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 방향족 화합물의 알킬화를 위해 사용되는 촉매를 제조하는 방법 및 이러한 촉매를 사용하는 방향족 화합물의 알킬화 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 확산 저항 응용분야에서 향상된 촉매 활성을 갖는 제올라이트 촉매를 제조하는 방법 및 이러한 제올라이트 촉매를 사용하는 알킬화 방향족 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
벤젠과 같은 방향족 탄화수소의, 에틸렌 및 프로필렌과 같은 2, 3, 또는 4개의 탄소 원자를 갖는 올레핀(이후에서 "경질(light)" 올레핀으로 지칭됨)에 의한 알킬화는 상업적으로 중요한 공정이다. 에틸벤젠의 제조는 스티렌 제조용 공급원료를 제공하도록 사용되며, 벤젠의 프로펜에 의한 알킬화는 이소프로필벤젠(큐멘)을 생성한다. 큐멘은 페놀 제조의 중요한 공급원료이자 우수한 가솔린 혼합 성분이다. 이러한 알킬화 방향족 탄화수소에 대한 수많은 다른 용도가 존재한다. 이 알킬화 공정에서, 공급원료의 높은 전체 전환율을 갖고 알킬화 벤젠의 우수한 선택도를 갖는 새로운 촉매가 지속적으로 요구되고 있다.
제올라이트 촉매(이후에서 "제올라이트"로 총칭됨)는 방향족 탄화수소의 알킬화에서의 사용에 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 제올라이트는 미세다공성이고 모서리 공유(corner sharing) AlO2 및 SiO2 사면체로부터 형성되는 결정질 알루미노실리케이트 조성물이다. 천연 발생 및 합성 제조 양쪽의, 수많은 제올라이트가 다양한 공업 공정에서 사용된다. 합성 제올라이트는 Si, Al, 및 구조 유도제(structure-directing agent), 예컨대 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 아민, 및/또는 유기암모늄 양이온의 적합한 원료를 사용하는 수열 합성을 통해 제조된다. 구조 유도제는 제올라이트의 공극 내에 머무르며 궁극적으로 형성되는 구체적인 구조의 주된 원인이 된다. 이 종류는 알루미늄과 연관된 프레임워크 전하(framework charge)의 균형을 유지하며 또한 공간 충전제로서 작용할 수 있다. 제올라이트 촉매 조성물은 또한 통상적으로, 제올라이트 촉매를 소정 형상으로 형성시키도록 돕는 알루미노실리케이트 물질과 혼합된 충전제 또는 결합제 물질을 포함한다. 제올라이트는 촉매의 외부 표면 상의 공극 개구부(pore opening)를 가지는 것, 상당한 이온 교환능을 가지는 것, 그리고 영구적인 제올라이트 결정 구조를 형성하는 임의 원자를 현저하게 치환하지 않으면서 결정의 내부 보이드(void) 전체에 분산된 흡착상을 역으로 탈착시키는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
제올라이트는 다양한 경질 올레핀에 의한 다양한 방향족 탄화수소의 알킬화에 유용함을 보여왔으나, 시험에 의해 제올라이트 촉매를 사용하는 알킬화 반응이 매우 확산 제한적임을 나타났다. 반응 속도는 매우 빠르고 촉매 내 및 전체를 통해 모든 제올라이트 활성 부위에 도달하는 올레핀의 확산은 율속 단계이다. 촉매 내 확산은 부분적으로 촉매의 전체 공극률 및 공극 구조에, 및 부분적으로 매트릭스 전체에 걸친 제올라이트의 분산도에 의존한다. 매트릭스 전체에 걸쳐 제올라이트를 분산시키기 위해서, 분쇄와 같은 공정을 통한 기계적 힘이 가해진다. 그러나, 압축은 항상 촉매 공극률을 감소시키고, 확산 저항성을 증가시키며 따라서 촉매 활성을 감소시킨다.
따라서, 보다 우수한 확산 특성을 가지고 따라서 전체 촉매에 걸친 제올라이트의 유용성을 향상시키는 제올라이트 촉매의 제조 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 활성 부위 이용에 대한 확산 저항의 효과 및 따라서 촉매 활성은 특히 프로필렌 및 에틸렌을 포함하는 에틸렌에 의한 방향족 알킬화에서 특히 명백하다. 이뿐만 아니라, 다른 바람직한 특징 및 특성들은, 첨부된 도면 및 상기 기술분야 및 배경기술과 함께, 후술될 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.
발명의 요약
본 출원에서는 제올라이트 촉매의 제조 방법 및 제올라이트 촉매를 사용하는 알킬화 방향족 화합물의 제조 방법이 개시되어 있다. 한 예시적 실시양태에서, 제올라이트 촉매를 제조하는 방법은, 제올라이트 물질을, 전이 상(transition phase) 및 α 알루미나를 포함하는 충전제 물질, 공극률 향상제(porosity enhancing agent), 및 물과 혼합하여 페이스트를 생성하는 단계, 페이스트를 분쇄하는 단계, 페이스트를 압출하여 성형된 압출물을 생성하는 단계, 및 성형된 압출물을 건조 및 하소시켜 제올라이트 촉매를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 제올라이트 촉매는 0.60 ml/gm 초과의 총 공극률, 및 550Å 내지 31,000Å 범위에 있는 공극의 총 공극 부피의 15% 초과를 가진다.
또 다른 예시적 실시양태에서, 알킬화 벤젠 화합물을 제조하는 방법은, 제올라이트 물질을, 전이 상 및 α 알루미나를 포함하는 충전제 물질, 공극률 향상제, 및 물과 혼합하여 페이스트를 생성하는 단계, 페이스트를 분쇄하는 단계, 페이스트를 압출하여 성형된 압출물을 생성하는 단계, 성형된 압출물을 건조 및 하소시켜 제올라이트 촉매를 제조하는 단계, 및 벤젠을 포함하는 탄화수소 스트림과 올레핀을 제올라이트 촉매의 존재 하에 접촉시키는 단계를 포함하고, 상기 제올라이트 촉매는 0.60 ml/gm 초과의 총 공극률, 및 550Å 내지 31,000Å 범위에 있는 공극의 총 공극 부피의 15% 초과를 가진다.
본 발명의 방법은 이후에서 하기 도면에 대하여 기술될 것이며, 유사한 부호는 유사한 요소를 의미한다:
도 1은 한 예시적 실시양태에 따른 제올라이트 촉매를 제조하는 방법의 단순 블록 선도이고,
도 2는 도 1에 나타난 방법에 따라 제조된 예시적 촉매의 공극 크기 분포를 도시하며,
도 3은 도 1에 나타난 방법에 따라 제조된 예시적 촉매를 사용하는 에틸렌과 벤젠의 알킬화 반응에서 전환된 에틸렌의 백분율을 도시하고,
도 4는 한 예시적 실시양태에 따른 알킬화 벤젠 화합물을 제조하는 방법의 단순 블록 선도이다.
하기 상세한 설명은 사실상 단지 예시적이고, 본원에 기술된 제올라이트 촉매, 제올라이트 촉매의 응용 분야 및 용도, 또는 제올라이트 촉매의 제조 방법을 제한하려는 의도가 아니다. 이뿐만 아니라, 상기 배경기술 또는 하기 상세한 설명에 제시된 임의 이론에 구속받으려는 의도는 없다.
알킬벤젠, 예컨대 에틸벤젠 및 이소프로필벤젠은, 각각 벤젠의 에틸렌 및 프로필렌과의 반응에 의해 상업적으로 제조된다. 이 공정은 안정적인 제조를 유지하기 위해 액상에서, 또는 적어도 부분적으로 액상에서 수행된다. C2-4 올레핀과 벤젠의 반응은 비교적 빠르고 올레핀의 촉매 내로의 확산이 율속 단계인 촉매의 반응 영역에서 수행된다. 이로 인해 반응 속도는 올레핀의 촉매 내로의 확산을 보다 증가시키는 촉매를 사용함으로써 향상된다. 올레핀의 촉매 내로의 확산은 촉매 결합제 매트릭스 내에서 우수 분산된 제올라이트를 지니는 바람직한 공극 구조, 높은 촉매 공극률을 갖는 촉매를 제공함으로써 향상된다.
따라서, 본원에 고려된 다양한 실시양태는 제올라이트 촉매의 제올라이트 성분이 촉매 매트릭스 내에 고도로 분산된 제올라이트 촉매를 제조하는 방법에 관한 것이다. 통상적인 압출에서, 제올라이트 촉매를 제조하는 방법은 임의로 제올라이트의 스톡 배치(stock batch)를 분쇄하여 제올라이트 입자가 특정된 범위의 크기로 골재를 축소시키는 것을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "입자 크기"는 입자의 직경 또는 평균 치수를 의미한다. 바람직하게는, 분쇄는 분쇄된 제올라이트 입자의 80% 초과, 또는 예를 들어 90% 초과가 특정된 범위 내에 존재하도록 하는 입자 크기 분포로 진행된다. 분쇄는 임의 공지된 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 한 실시예에서, 건식 볼 분쇄 또는 습식 볼 분쇄는 텀블러 장치(tumbler apparatus)에서 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 습식 분쇄는 아이거 비드 밀(Eiger bead mill)에 의해 예시되는 것과 같은 임펠러(impeller)를 사용하여 교반된 내화성 비드(refractory bead)를 함유하는 챔버를 통해 제올라이트 슬러리를 통과시킴으로써 수행될 수 있다.
도 1에 특히 주목하여, 통상적인 방법(100)은 (임의로 분쇄된) 제올라이트를, 결합제(또는 충전제) 물질과 조합 또는 혼합하는 단계(101) 및 제올라이트 입자가 추가로 축소되고 결합제 내로 균일하게 분산되는 분쇄 단계(102)를 포함한다. 그러나, 제올라이트 골재를 부수도록 도입된 힘은 또한 기계적 압축으로 인해 촉매의 공극률을 감소시킨다. 감소된 공극률은 확산 저항을 부가하고, 촉매 펠렛에서 제올라이트의 이용율을 저하시킨다. 우수한 제올라이트 분산을 얻으면서 기계적 압축을 완화하기 위하여, 다양한 유기 첨가제가 임의로 증가된 양의 물과 함께 제조물 내로 혼입된다. 이러한 접근법은 일반적으로 압축 완화를 돕고 최소한의 압축을 가하여 상당히 높은 공극률을 부여하지만, 이것은 크고 작은 공극들을 상호 연결하여 구성된 효과적인 공극 구조를 얻기에 유용하지 않다.
예상 외로, 결합제 매트릭스 전체에 걸친 제올라이트의 균일한 분산을 달성하고 촉매 전체에 걸쳐 올레핀을 운반하기에 바람직한 효과적인 공극 구조를 획득하는, 제올라이트 제조 방법(100)을 발견하였다: 구체적으로 이러한 특성들은 통상적인 결합제, 예컨대 당해 분야에서 통상적으로 수행된 바와 같은 보에마이트(boehmite) 및 유사 보에마이트(pseudo-boehmite) 알루미나 대신에 제올라이트 입자 또는 임의로 분쇄된 제올라이트 입자 및 γ 알루미나 입자를 축소 및 분산시키도록 제올라이트의 혼합물을 분쇄함으로써 달성된다. γ 알루미나 외의 다른 전이 상 알루미나, 예컨대 χ, κ, δ, η, 및 θ 알루미나를 γ 알루미나 대신에 사용할 수 있다. 추가로 또한 γ 알루미나를 대신하여 α 알루미나를 사용될 수 있다.
γ 및 다른 전이 알루미나, 및 α 알루미나 분말을 100 미크론 미만, 더욱 바람직하게는 20 미크론 미만, 가장 바람직하게는 10 미크론 미만의 입자 크기를 갖는 다양한 입자 크기 범위로 상업적으로 수득할 수 있다. 알루미나의 양은 100% 고형분 기준으로 10 중량% 내지 80 중량% 범위, 예를 들어 20 중량% 내지 40 중량%, 예컨대 30 중량%일 수 있다. 제올라이트의 양은 공업용 탄화수소 반응기에서 사용하기 위해 최종적으로 제조된 촉매에 충분한 촉매 활성을 수행하는 양이어야 한다. 예를 들어, 제올라이트의 양은 100% 고형분 기준으로 20 중량% 내지 90 중량% 범위, 예를 들어 60 중량% 내지 80 중량%, 예컨대 70 중량%일 수 있다.
한 실시양태에서, 공극률 향상제는 유기 제제 또는 무기 제제로서 혼입될 수 있다. 한 예시적 실시양태에서, 공극 향상제는 유기 수불용성 제제, 예를 들어, 미국 뉴욕주 노스 토나완다 소재 International Fiber Corporation사의 상품명 솔카-플록(SOLKA-FLOC)® 하에 판매되는 분말 셀룰로오스 섬유 화합물이다. 또 다른 예시적 공극률 향상제는 틸로즈(tylose) 분말이다. 추가 예시적인 실시양태에서, 공극률 향상제는 유기 수용성 제제, 예를 들어, 미국 미시간주 미들랜드 소재 Dow Chemical Company사의 상품명 메토셀(Methocel)® 하에 판매되는 셀룰로오스 유도 중합체이다. 공극률 향상제는 압출 가능한 혼합물에 100% 고형분 기준으로 2 중량% 내지 10 중량%, 예를 들어 4 중량% 내지 8 중량%, 예컨대 4 또는 6 중량%의 양으로 제공될 수 있다.
충분한 양의 물이 첨가되어 혼합물이 바람직한 촉매 형성으로 압출될 수 있도록 해야 한다. 예를 들어, 물의 양은 물의 함량이 고형분의 30 중량% 내지 85 중량%, 예를 들어 고형분의 50 중량% 내지 70 중량% 범위가 되도록 첨가될 수 있다. 이 압출 가능한 혼합물은 반죽(dough)의 형태일 수 있다.
상기 기술된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 제올라이트 촉매의 제조 방법은 압출 가능한 혼합물을 분쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 분쇄는 반죽 혼합물 내에 제올라이트 입자를 분산시키도록 작용하며, 이는 촉매 내의 확산을 증가시킬 수 있다. 그러나, 통상적으로 분쇄는 혼합물을 압축시킴으로써 혼합물의 밀도를 증가시키고 이로 인해 결과로 생성된 촉매 내의 확산을 제한할 수 있다. 그러나, 현재 기술된 예시적인 방법에서, 분쇄는 이러한 통상적인 압축 효과를 가지지 않는데 이는 아마도 촉매 형성에서 보에마이트 알루미나를 γ 알루미나로 대체했기 때문이다. 언급한 바와 같이 결과로 생성된 촉매는 균일한 제올라이트 분산을 나타내며, 동시에 크고 작은 공극으로 구성되는 효과적인 공극 구조를 이룬다. 이뿐만 아니라, 촉매는 우수한 물리적 강도를 나타낸다.
본 예시적인 방법(100)은 추가로 혼합물을 성형된 촉매로 압출하는 단계(단계 103)를 포함한다. 다양한 형상이 당해 분야에 공지되어 있으며, 이는 예를 들어 일반적으로 구형 및 일반적으로 원통형이다. 촉매를 다엽형(multi-lobed shape), 예를 들어 3엽형(tri-lobed shape)으로 압출하는 것은, 임의 주어진 직경에 대한 촉매의 표면적을 증가시키고, 따라서 확산 저항 분야에 특히 이로운 것으로 밝혀진 반응물의 촉매 활성 부위로의 접근성을 증가시킨다는 점이 발견되었다. 예시적인 3엽 압출 촉매 형상의 둘레는 0.1 인치 내지 0.8 인치, 예를 들어 0.12 인치 내지 0.7 인치, 예컨대 0.15 인치 내지 0.55 인치의 범위이다. 이러한 3엽 촉매의 직경은 0.1 인치 내지 0.4 인치, 예를 들어 0.120 내지 0.24 인치의 범위이다. 촉매의 길이 대 촉매의 직경의 비는 2:1 내지 4:1의 범위일 수 있다. 촉매의 부피에 대한 촉매의 외부 표면의 비는 80 인치-1 초과이다.
한 실시양태에서, 압출물은 건조 및 하소되고(104), 이후 보다 낮은 나트륨 함량으로 암모늄 교환된다(105). 예를 들어, 압출물은 20분 내지 90분의 시간 동안 500℃ 내지 700℃의 온도에서 킬른(kiln)에서 건조 및 하소될 수 있다. 이후 촉매는 하소 단계 후에 수성 암모늄 함유 배스(bath)에서 세척되어 나트륨이 제거된다. 예를 들어, 암모늄 함유 배스는 30℃ 내지 100℃, 예를 들어 60℃의 온도에서 질산암모늄 또는 황산암모늄을 포함할 수 있다. 촉매는 0.5시간 내지 6시간, 예를 들어 2시간의 시간 동안 세척된다. 질산암모늄 용액에서 있어서, 예시적인 세척 용액은 촉매 1 g당 1 g의 질산암모늄 및 5 내지 10 g의 물을 포함한다. 다른 적합한 세척 배스 조성은 당업자에게 공지될 것이다.
전술한 예시적인 방법에 따라 제조된 제올라이트 촉매는 촉매 결합제 매트릭스 중 제올라이트 입자의 비교적 높은 분산도를 가지고, 이로 인해 반응 화합물에 사용 가능한 제올라이트의 양을 향상시킨다는 것을 입증하였다. 이뿐만 아니라, 전술한 예시적인 방법에 따라 제조된 촉매는 비교적 높은 비율의 큰 공극을 가지며, 이로 인해 촉매 내 반응 화합물의 내부 입자 확산이 향상됨이 입증되었다. 이론에 구속되지 않으면서, 향상된 분산도의 제올라이트 입자는 제올라이트와 상이한 형태인 결합제 물질의 사용으로 인한 것으로 상정된다. 예를 들어, 특정 제올라이트, 예컨대 UZM-8 제올라이트는 "판형" 형태를 가진다. 따라서, 또한 판형 형태를 갖는 결합제, 예컨대 비처리 보에마이트를 사용하는 것은 혼합물의 판 "적층(stacking)" 또는 치밀화를 선호할 것이다. 대조적으로, 본 발명에 제시된 방법에 따라, 보에마이트는 하소되어 γ 알루미나를 형성할 수 있으며, 이는 판형 제올라이트와는 상이한 형상의 큰 입자로 소결된다. 따라서, γ 알루미나를 사용하는 경우, 판 제올라이트 및 보에마이트 알루미나의 적층으로 인한 치밀화가 최소화된다. 그 결과는 우수하게 분산된 제올라이트 및 효과적인 공극 구조 및 따라서 향상된 확산 특성을 지니는 다공성 촉매이다.
하기는 본원에 고려한 바와 같은 제올라이트 촉매의 예시적인 실시양태들이다. 본 실시예들은 단지 예시 목적으로 제공되며 제올라이트 촉매의 제조 방법의 다양한 실시양태들을 임의 방식으로 제한하려고 의도하지 않았다.
[실시예]
실시예 # 형상 공극 향상제/결합제 분쇄 여부 밀도, gm/ml 총 공극 부피, ml/gm 공극 부피 (600-31000Å 직경), ml/gm 공극의 % (600-31000Å 직경)에서
1 원통 4% 메토셀/γ 알루미나 예 0.668 1.024 0.258 25.2
2 3엽 4% 메토셀/γ 알루미나 예 0.749 0.899 0.242 26.9
3 3엽 4% 메토셀/γ 알루미나 예 0.722 1.191 0.311 26.1
4 3엽 6% 솔카 플록/보에마이트 아니오 0.754 0.965 0.072 7.5
5 3엽 6% 틸로즈/보에마이트 아니오 0.757 0.857 0.031 3.6
상기 표 1의 실시예 1 내지 실시예 5의 다섯가지 예시적인 촉매를 하기와 같이 제조하였다. 촉매 실시예 1, 실시예 2, 및 실시예 3을 상기 개시된 예시적인 방법 세트에 따라 제조하였다. 촉매 실시예 4 및 실시예 5를 참조 비교예로서 이미 공지된 방법을 사용하여 제조하였다. 실시예 1 내지 실시예 5 각각에 대하여, UZM-8 물질의 제올라이트 스톡을 단일 패스 분쇄 절차를 사용하여 분쇄하여 10 미크론 내지 100 미크론 범위의 입자의 80% 이상을 갖는 입자 분포를 생성하였다. 분쇄된 제올라이트를 결합제로서 작용하는 알루미나 충전제 물질과 70:30 제올라이트 대 알루미나 비율로 혼합하였다. 실시예 1 내지 실시예 3에서, γ 알루미나를 사용하여, 상기 기술된 바와 같이, 제올라이트 입자와 γ 알루미나 입자 사이의 형상의 차이로 인한 제올라이트 촉매의 보다 큰 분산을 유도하였다. 실시예 4 내지 실시예 5에서, 보에마이트를 사용하였으며, 상기 기술된 바와 같이, 이는 분쇄된 제올라이트와 유사한 판형 형상을 가졌다. 이후 공극 향상제를 각 혼합물에 첨가하였다. 실시예 1 내지 실시예 3에서, 4 중량%의 고형 메토셀®을 사용하였다. 실시예 4에서, 6 중량%의 고형 솔카-플록®을 사용하였다. 실시예 5에서, 6 중량%의 고형 틸로즈를 사용하였다. 충분한 양의 물을, 고형의 65 중량%의 양으로 첨가하여 압출 가능한 페이스트 또는 반죽을 형성하였다. 혼합물을 실시예 1 내지 실시예 3에서 분쇄하고, 실시예 4 내지 실시예 5에서는 혼합물을 분쇄하지 않았다. 이후 원통 형상을 사용한 실시예 1만 제외하고 모두 페이스트를 3엽 형상 다이를 통해 압출하였다. 이후, 압출된 촉매를 상기 개시된 예시적인 방법에 따라 건조하고, 하소한 후, 수성 암모늄으로 세척하였다.
이후 실시예 1 내지 실시예 5의 촉매를 공지된 수은 침투법을 사용하여 분석하여 공극 크기 분포를 측정하였다. 도 2는 촉매 실시예 1 내지 실시예 5에 대한 누적 공극 크기 분포를 나타낸다. (각 예시적 촉매의 총 공급 부피와 함께, 600Å 내지 31000Å 범위의 공극 크기(큰 공극)에서의 공극 부피에 대한 데이터가 또한 상기 표 1에 제공된다.) 볼 수 있는 바와 같이, 예시적인 방법에 따라 제조된 촉매(실시예 1 내지 실시예 3)는 600Å(첫번째 파선으로 표시됨) 내지 31,000Å(두번째 파선으로 표시됨) 직경의 범위에서 현저하게 더 높은 공극률을 나타내고, 이 범위에서 더 큰 총 공극의 백분율을 가졌다. 특히, 예시적인 방법에 따라 제조된 촉매는 0.60 ml/gm 초과의 Hg 침투에 의한 총 공극률 및 550Å 내지 31,000Å 범위의 총 공극 부피의 15% 초과를 나타내었다.
이후 실시예 2 내지 실시예 5의 촉매를 벤젠을 에틸렌에 의해 알킬화하기 위한 시험규모 반응기에서 사용하였다. 반응을 215℃의 유입구 온도, 올레핀에 대한 벤젠의 몰비 20, 그리고 550 psig의 압력에서 수행하였다. 도 3에 나타난 바와 같이, 예시적인 방법에 따라 제조된 촉매(실시예 2 및 실시예 3(실시예 1은 시험하지 않음))는 보다 높은 올레핀 전환율을 나타내었다. 그 결과는 600Å 내지 31,000Å 직경 범위에서 높은 총 공극률 및 공극의 높은 비율의 이점을 나타내었다.
한 예시적 실시양태에 따라, 상기 기술된 바와 같은 제올라이트 촉매를 사용하는 알킬화 벤젠 화합물의 제조 방법(400)이 도 4를 참조하여 기술된다. 본 방법은 제올라이트 촉매를 제공하는 단계(단계 401)를 포함한다. 제올라이트 촉매는 상기 기술된 바와 같은 제올라이트 촉매를 제조하기 위한 다양한 실시양태 중 임의를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 제올라이트 촉매는 제올라이트 스톡 물질, γ 알루미나 충전제, 공극률 향상제, 및 물을 포함하는 혼합물로부터 형성된다. 본 방법은 추가로 벤젠을 포함하는 탄화수소 스트림과 올레핀을 제올라이트 촉매 하에 접촉시키는 단계를 포함한다.
1 이상의 예시적인 실시양태가 상기 상세한 설명에 제시되어 있으나, 수없이 많은 변형예가 존재함이 이해되어야 한다. 또한, 본원에 기술된 예시적인 실시양태(들)이 임의 방식으로 청구항의 영역, 적용 가능성 또는 구성을 제한하도록 의도한 것이 아님이 이해되어야 한다. 오히려, 상기 상세한 설명은 당업자에게 기술된 실시양태(들)을 시행하기에 편리한 로드맵을 제공할 것이다. 다양한 변경이 본 개시 내용의 시점에서 공지된 균등물 및 예측 가능한 균등물을 포함하는 특허청구범위에 의해 정의된 영역으로부터 벗어남이 없이 이뤄질 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. 제올라이트 촉매를 제조하는 방법으로서,
    제올라이트 물질을, 전이 상(transition phase) 및 α 알루미나를 포함하는 충전제 물질, 공극률 향상제(porosity enhancing agent), 및 물과 혼합하여 페이스트를 생성하는 단계(101),
    페이스트를 분쇄하는 단계(102),
    페이스트를 압출하여 성형된 압출물을 생성하는 단계(103), 및
    성형된 압출물을 건조 및 하소시켜 제올라이트 촉매를 제조하는 단계(104)
    를 포함하고,
    상기 제올라이트 촉매는 0.60 ml/gm 초과의 총 공극률, 및 550Å 내지 31,000Å 범위에 있는 공극의 총 공극 부피의 15% 초과를 가지며,
    상기 제올라이트 물질은 UZM-8 제올라이트이고,
    상기 전이 상 알루미나는 γ, χ, κ, δ, η, θ 알루미나 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 전이 상 알루미나가 γ 알루미나인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 전이 상 및 α 알루미나는 100 미크론 미만의 입자 크기를 갖는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공극률 향상제는 유기 수용성 공극률 향상제, 유기 수불용성 대공극 향상제, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 페이스트를 압출하여 성형된 압출물을 생성하는 단계는 페이스트를 압출하여 80 inch-1 초과의 부피에 대한 외부 표면의 비를 갖는 3엽형(tri-lobe shaped) 압출물을 형성하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 제올라이트, 전이 상 또는 α 알루미나 및 공극률 향상제를 포함하는 혼합물은 10 내지 360 분의 시간 동안 분쇄되는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 성형된 압출물을 하소하는 단계는 20분 내지 240분의 시간 동안 500℃ 내지 700℃의 온도에서 하소하는 것을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 혼합 단계(101) 이전에 스톡(stock) 제올라이트를 분쇄하는 단계를 더 포함하고, 스톡 제올라이트를 분쇄하는 단계는 스톡 제올라이트를 분쇄하여 평균 입자 크기가 100 미크론 내지 10 미크론 범위인 분쇄된 제올라이트를 생성하는 것을 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 제올라이트 촉매를 올레핀을 함유하는 탄화수소 스트림과 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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