KR101740058B1 - 세슘산화물-실리카 복합체, 그 제조방법 및 이를 이용하여 2,3―부탄디올로부터 메틸에틸케톤과 1,3―부타디엔을 제조하는 방법 - Google Patents

세슘산화물-실리카 복합체, 그 제조방법 및 이를 이용하여 2,3―부탄디올로부터 메틸에틸케톤과 1,3―부타디엔을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매는 생성물로부터 분리가 용이하고, 높은 활성을 가질 수 있다. 또한, 세슘산화물-실리카 복합체 촉매는 세슘산화물의 양에 따라 산/염기 비율이 조절되어 원하는 생성물을 선택적으로 수득할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매를 이용하여 메틸에틸케톤(MEK) 및 1,3-부타디엔을 제조하는 경우에 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔의 선택도 및 수율이 향상될 수 있다.

Description

세슘산화물-실리카 복합체, 그 제조방법 및 이를 이용하여 2,3―부탄디올로부터 메틸에틸케톤과 1,3―부타디엔을 제조하는 방법{CESIUM OXIDE-SILICA COMPOSITE, METHOD OF PREPARING THE SAME AND METHOD OF PREPARING METHYLETHYL KETONE AND 1,3―BUTADIENE FROM 2,3―BUTANEDIOL USING THE SAME}
세슘산화물-실리카 복합체, 그 제조방법 및 이를 이용하여 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤과 1,3-부타디엔을 제조하는 방법이 개시된다. 더욱 상세하게는, 산/염기 복합 촉매로 사용될 수 있는 세슘산화물-실리카 복합체, 그 제조방법 및 이를 이용하여 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤과 1,3-부타디엔을 제조하는 방법이 개시된다.
2,3-부탄디올(2,3-butanediol)은 청정 자원인 바이오매스로부터 생산할 수 있는 화합물의 한 예로서, 1906년 Harden과 Walpole이 크실로스(xylose)와 글루코오스(glucose)의 발효를 통하여 2,3-부탄디올을 생산한 이후, 바이오 테크놀로지를 활용하여 이를 생산하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 2,3-부탄디올은 합성 고무, 가소제, 부동액 및 연료 첨가제와 같은 다양한 화합물의 전구체로 사용되기 때문에, 바이오 공정에 의한 2,3-부탄디올의 생산은 지속적으로 증가할 것으로 전망되며, 이를 보다 가치 있게 활용할 수 있는 기술에 대한 요구도 높아지고 있다.
1,3-부타디엔(1,3-butadiene)은 타이어, 연료관(fuel line) 등 자동차 부품, 신발, 전자제품의 부품 등의 산업용 소재의 제조에 사용되는 핵심 물질이며, 세계 시장 규모 1천만톤/년, 22조원/년에 이르는 대표적인 화학 제품이다. 1,3-부타디엔의 상업적 생산은 스팀 크래킹을 통해 생산되는 에틸렌 제조 공정의 부산물을 추출 정제 공정을 통해 이루어지고 있으며, 일부 n-부탄(n-butane)이나 n-부텐(n-butene)의 탈수소화 반응을 통해 얻어지고 있다. 1,3-부타디엔은 에틸렌 생산의 부산물로써 얻어지기 때문에 1,3-부타디엔의 생산량은 에틸렌 생산량과 연동되어, 시장 상황에 따라 부타디엔의 생산량을 조절하기에 어려움이 있다.
한편, 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK)은 다양한 공정 분야에서 대량으로 사용되는 대표적인 용제이지만, 국내에서 생산하는 기업이 없어 전량 수입에 의존하고 있다. 특히, MEK는 나이트로셀룰로오스(nitrocellulose), 비닐 수지, 아세트산 셀룰로오스 등의 용제로 이용될 뿐만 아니라, 폴리우레탄, 페인트, 마그네틱테이프, 잉크, 합성 피혁, 접착제 및 코팅제 등과 같은 많은 산업 분야에서 소비되고 있다.
MEK를 생산하는 기존 상용 공정은 나프타의 C4 유분인 1-부텐(1-butene) 또는 2-부텐(2-butene)의 수화반응(hydration)을 통해 얻어진 2-부탄올(2-butanol)을 400 ~ 500℃의 고온과 4 bar 정도의 고압에서 아연(Zn), 구리(Cu) 또는 주석(Sn) 촉매를 이용하여 탈수소화반응(dehydrogenation)함으로써 MEK를 제조하고 있다. 그러나, 세계적으로 고유가 상황이 지속되고, 올레핀 생산이나 에틸렌 분해용으로 C4 유분의 수요가 증가하고 있어 원료 수급에 많은 불편이 초래되고 있으며 가격 불안정성이 지속되고 있다.
2,3-부탄디올은 탈수반응(dehydration)을 통해 MEK 및 1,3-부타디엔으로 전환될 수 있는데, 본 반응을 위해서는 탈수 촉매가 필요하다. 염산, 황산, 질산과 같은 균일계 무기산은 2,3-부탄디올의 탈수 반응에 높은 활성을 나타내는 것으로 알려져 있으나, 반응기를 부식시키고, 취급이 어려우며, 생성물로부터 이들을 분리하는데 많은 시간과 비용이 소모된다. 따라서, 2,3-부탄디올로부터 효과적으로 MEK 및 1,3-부타디엔을 생산하기 위해서는 생성물로부터 분리가 용이하고, 높은 활성을 가지는 촉매 및 이를 활용한 반응 공정의 개발이 필요하다.
세슘산화물-실리카 복합체, 그 제조방법 및 이를 이용하여 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤과 1,3-부타디엔을 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체는, 세슘산화물(cesium oxide) 및 실리카(silica)를 포함한다.
본 발명의 일 측에 따른 세슘산화물-실리카 복합체에서, 세슘산화물의 중량은 10 중량% ~ 40 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 제조방법은, 세슘산화물 소스(cesium oxide source)를 용매에 용해시켜서 제1 용액을 제조하는 단계, 상기 제1 용액에 실리카를 함침시켜서 제2 용액을 제조하는 단계, 및 상기 제2 용액을 건조 및 소성시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 제조방법에서, 세슘산화물 소스는 세슘카보네이트(Cs2CO3), 세슘클로라이드(CsCl), 또는 세슘나이트레이트(CsNO3)일 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 제조방법에서, 상기 세슘산화물-실리카 복합체 중의 세슘산화물의 중량은 10 중량% ~ 40 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 제조방법에서, 소성 단계는 450℃ ~ 650℃에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법은, 2,3-부탄디올을 기화시키는 단계, 상기 기화된 2,3-부탄디올에 불활성 가스를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계 및 상기 혼합물을 상기 세슘산화물-실리카 복합체 촉매와 반응시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측에 따른 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법에서, 세슘산화물-실리카 복합체 촉매에서 상기 세슘산화물의 중량은 10 중량% ~ 40 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법에서, 반응 단계에서 반응 온도는 320℃ ~ 480℃일 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법에서, 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔의 총 수율이 95% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법에서, 1,3-부타디엔의 선택도가 40% ~ 65%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매는 생성물로부터 분리가 용이하고, 높은 활성을 가질 수 있다. 또한, 세슘산화물-실리카 복합체 촉매는 세슘산화물의 양에 따라 산/염기 비율이 조절되어 원하는 생성물을 선택적으로 수득할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매를 이용하여 메틸에틸케톤(MEK) 및 1,3-부타디엔을 제조하는 경우에 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔의 선택도 및 수율이 향상될 수 있다.
도 1은 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하기 위한 연속식 기상 반응의 개략도를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK) 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체는, 세슘산화물 및 실리카를 포함한다. 세슘산화물-실리카 복합체는 염기 촉매로 작용할 수 있는 세슘산화물과 지지체로서의 기능뿐만 아니라 약산 촉매로 작용할 수 있는 실리카가 구조적으로 결합된 형태의 복합체이다.
세슘산화물은 산소 원자나 전자를 제공함으로써 염기 촉매로 작용한다. 보다 구체적으로, 세슘산화물 표면의 산소 원자는 주변의 양성자(proton)와 매우 강하게 결합할 수 있어서 염기점(basic site)으로 작용하며, 이를 통해 산소 원자 또는 전자를 제공하여 염기 촉매로 작용한다.
실리카는 세슘산화물을 분산시키고 촉매를 안정한 구조로 유지하는 역할을 하는 지지체로 작용할 뿐만 아니라 전자를 받을 수 있어서 약산 촉매의 기능을 할 수 있다.
촉매 반응에서 산/염기 비율의 적절한 조절은 원하는 생성물을 선택적으로 얻는 데에 있어서 중요하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체는 염기 촉매로 작용할 수 있는 세슘산화물 및 약산 촉매로 작용할 수 있는 실리카를 포함함으로써 산/염기 복합 촉매로 작용할 수 있다. 또한, 세슘산화물-실리카 복합체 촉매에서 세슘산화물의 양을 조절하여 산/염기 비율을 조절할 수 있으며, 이로 인해 원하는 생성물을 선택적으로 수득할 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매에서, 세슘산화물의 양은 10 중량% ~ 40 중량%일 수 있다. 세슘산화물의 양이 10% 미만인 경우, 세슘산화물-실리카 복합체 촉매의 활성이 낮아지며, 세슘산화물의 양이 40%를 초과하면 세슘산화물의 분산에 불리하며 세슘산화물의 사용량이 많아져 경제성이 떨어진다. 따라서, 세슘산화물의 양을 10 중량% ~ 40 중량% 조절하여 원하는 생성물의 선택도를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 제조방법은, 세슘산화물 소스(cesium oxide source)를 용매에 용해시켜서 제1 용액을 제조하는 단계, 상기 제1 용액에 실리카를 함침시켜서 제2 용액을 제조하는 단계, 및 상기 제2 용액을 건조 및 소성시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 제조방법에서, 세슘산화물 소스는 세슘카보네이트(Cs2CO3), 세슘나이트레이트(CsNO3), 또는 세슘클로라이드(CsCl) 등의 세슘할라이드 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게, 세슘산화물 소스는 세슘카보네이트(Cs2CO3)일 수 있다. 지지체 및 약산 촉매로 작용할 수 있는 실리카는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들면 Davisil® 35-60 메쉬(mesh)의 물질을 사용할 수 있으며, 용매는 물 또는 알코올일 수 있다.
먼저, 세슘산화물 소스인 세슘카보네이트의 양을 조절하여 물에 용해시켜 제1 용액을 형성한 후, 제1 용액에 전술한 실리카를 함침시켜서 제2 용액을 형성한다. 이후, 제2 용액을 상온 또는 100℃ 이하 온도, 바람직하게는 70℃ ~ 90℃에서 건조시킨 후, 소성하여 세슘산화물-실리카 복합체를 제조한다. 본 발명의 일 측에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 제조방법에서, 소성 단계는 450℃ ~ 650℃에서 수행될 수 있다. 바람직하게, 소성 단계는 530℃ ~ 620℃에서 수행될 수 있다. 더 바람직하게, 소성 단계는 600℃에서 수행될 수 있다. 또한, 소성 단계는 약 4시간 동안 수행될 수 있다.
결국, 이러한 과정을 통해 다양한 조성비를 갖는 세슘산화물-실리카 복합체를 제조할 수 있다. 바람직하게, 세슘산화물-실리카 복합체 중의 세슘산화물의 중량이 10 중량% ~ 40 중량%인 복합체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매의 비표면적 및 기공구조는 사용되는 실리카에 따라 달라질 수 있으며, 특정의 비표면적 및 기공구조에 제한되지 않는다.
이하에서는 세슘산화물-실리카 복합체 촉매를 제조하는 실시예를 설명하며, 본 명세서에서 상온은 약 20℃ ~ 25℃를 의미하며, 상압은 약 1기압을 의미한다.
실시예 1
Cs2CO3 0.038 몰을 물 3 몰에 용해시켜서 제1 용액을 제조하였다. 제1 용액에 실리카(Davisil 35-60 메쉬(mesh)) 100 g을 함침시켜서 제2 용액을 제조하였다. 수득된 제2 용액을 80℃에서 24시간 동안 건조하였다. 건조된 시료를 600℃에서 공기 조건하에서 4시간 동안 소성하였다.
실시예 2
Cs2CO3 0.075 몰을 물 3 몰에 용해시켜서 제1 용액을 제조하였다. 제1 용액에 실리카(Davisil 35-60 메쉬(mesh)) 100 g을 함침시켜서 제2 용액을 제조하였다. 수득된 제2 용액을 80℃에서 24시간 동안 건조하였다. 건조된 시료를 600℃에서 공기 조건하에서 4시간 동안 소성하였다.
실시예 3
Cs2CO3 0.113 몰을 물 3 몰에 용해시켜서 제1 용액을 제조하였다. 제1 용액에 실리카(Davisil 35-60 메쉬(mesh)) 100 g을 함침시켜서 제2 용액을 제조하였다. 수득된 제2 용액을 80℃에서 24시간 동안 건조하였다. 건조된 시료를 600℃에서 공기 조건하에서 4시간 동안 소성하였다.
실시예 4
Cs2CO3 0.143 몰을 물 3 몰에 용해시켜서 제1 용액을 제조하였다. 제1 용액에 실리카(Davisil 35-60 메쉬(mesh)) 100 g을 함침시켜서 제2 용액을 제조하였다. 수득된 제2 용액을 80℃에서 24시간 동안 건조하였다. 건조된 시료를 600℃에서 공기 조건하에서 4시간 동안 소성하였다.
비교예 1 (벌크 실리카(Bulk Silica))
벌크 실리카는 상용 실리카인 Davisil 35-65 메쉬(mesh)를 Aldrich 사로부터 구입하여 사용하였다.
실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 세슘산화물-실리카 복합체 촉매에서 세슘산화물의 양을 표 1에 나타내었다.
실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 촉매에서 세슘산화물의 중량%
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
세슘산화물의 양(중량%) 11 21 32 40
실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 세슘산화물-실리카 복합체 촉매에서 세슘산화물의 양은 10 중량% ~ 40 중량%의 범위 내에 있음을 확인할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 세슘산화물-실리카 복합체 촉매를 이용하여 2,3-부탄디올로부터 MEK 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤을 제조하는 방법은, 2,3-부탄디올을 기화시키는 단계, 상기 기화된 2,3-부탄디올에 질소, 헬륨, 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계 및 상기 혼합물을 본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매와 반응시키는 단계를 포함한다.
도 1은 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하기 위한 연속식 기상 반응의 개략도를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 2,3-부탄디올은 연속식 기상 반응을 통해 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔으로 전환될 수 있다. 구체적으로, 2,3-부탄디올 용액을 펌프를 통해 일정한 속도로 증발 구역(evaporation zone)에 주입한다. 증발 구역은 2,3-부탄디올이 완전히 기화될 수 있도록 200 ~ 250℃로 유지할 수 있다.
증발 구역에서 기화된 2,3-부탄디올은 운반 기체 중 하나인 질소와 함께 혼합된 후, 스테인리스 스틸(stainless steel) 반응기 또는 석영(quartz) 반응기의 상부에서 하부 쪽으로 공급되어 촉매 층을 통과하면서 반응하게 된다.
이때, 반응 온도는 300 ~ 500℃일 수 있다. 반응온도가 300℃ 미만이면 활성이 낮은 단점이 있고, 500℃를 초과하면 에너지 소비량이 많아 경제성이 떨어지기 때문에 반응온도를 300 ~ 500℃로 유지할 수 있다. 반응 압력은 상압(약 1기압)일 수 있으나, 특별히 제한되지 않는다.
2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법에서, 촉매의 양, 반응물 주입 속도, 반응물 농도 및 운반 기체 주입 속도는 특별히 제한되지 않으며, 당업자가 적절하게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 측에 따른 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤을 제조하는 방법에서, 사용된 세슘산화물-실리카 복합체 촉매에서 세슘산화물의 중량은 10 중량% ~ 40 중량%일 수 있다. 이와 같이, 세슘산화물-실리카 복합체 촉매에서 세슘산화물의 양을 조절하여 산/염기 비율을 조절하고, 이로 인해 원하는 생성물을 선택적으로 수득할 수 있다.
하기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 경우, 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔의 총 수율이 95% 이상일 수 있다. 또한, 1,3-부타디엔의 선택도가 40% ~ 65%일 수 있다.
이하에서는 전술한 세슘산화물-실리카 복합체 촉매를 이용하여 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 실시예들에 대해서 설명하기로 한다.
실시예에 대한 반응 결과는 반응기 하단에 연결된 가스 크로마토그래피 기기(Aglient 사의 HP6890 모델 GC 및 HP-5 칼럼 사용)를 통해 분석하였다.
실시예 5
실시예 1에서 제조된 촉매를 사용하여 다음 표 2와 같은 조건으로 반응시켰다.
실시예 5에서의 반응 실험 조건
촉매의 양 5 g
반응 온도 400℃
반응물 공급량 5 mL/분
운반 가스(N2) 공급량 100 mL/분
실시예 6
실시예 2에서 제조된 촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 반응시켰다.
실시예 7
실시예 3에서 제조된 촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 반응시켰다.
실시예 8
실시예 4에서 제조된 촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 반응시켰다.
비교예 2
실시예 4에서 제조된 촉매를 사용한 것 및 반응 온도가 300℃인 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 반응시켰다.
비교예 3
실시예 4에서 제조된 촉매를 사용한 것 및 반응 온도가 500℃인 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 반응시켰다.
비교예 4
비교예 1에서 제조한 촉매를 사용한 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 반응시켰다.
표 3은 실시예 5 ~ 8 및 비교예 2 ~ 4에서의 반응 실험 결과를 나타낸다.
실시예 5 ~ 10 및 비교예 2에서의 반응 실험 결과
2,3-부탄디올 전환율(%) MEK+1,3-부타디엔 수율(%) MEK 선택도(%) 1,3-부타디엔 선택도(%)
실시예 5 100 95 44 51
실시예 6 100 95 39 56
실시예 7 100 95 37 58
실시예 8 100 95 33 62
비교예 2 50 48 46 2
비교예 3 100 42 9 33
비교예 4 10 6 1 5
표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에서 제조된 세슘산화물-실리카 복합체를 이용한 실시예 5 ~ 8에서는 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤(MEK) 및 부타디엔을 생산하는데 높은 활성을 나타내었다. 즉, 실시예 5 ~ 8에 따라 제조된 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔은 총 수율이 95% 이상이었으며, 1,3-부타디엔의 선택도도 51% ~ 62%로 높게 나타났다.
다만, 비교예 2 및 비교예 3의 결과로부터, 반응 온도가 촉매 반응에 직접적인 영향을 미치는 것을 확인할 수 있으며, 반응 온도가 320℃이하일 경우 반응 활성이 급격하게 떨어졌고, 480℃ 이상에서는 부반응이 과다하게 일어나는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 4에서 사용된 벌크 실리카는 10%의 매우 낮은 전환율과 6%의 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔 수율을 나타내었으며, 실시예들보다 수율 및 선택도가 매우 낮음을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 세슘산화물-실리카 복합체는, 사용된 세슘산화물의 양을 10 중량% ~ 40 중량%로 조절함으로써 산/염기 복합 촉매의 특성을 조절하여 원하는 생성물을 선택적으로 수득할 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매를 이용하여 메틸에틸케톤(MEK) 및 1,3-부타디엔을 제조하는 경우에 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔의 총 수율도 향상될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 세슘산화물-실리카 복합체 촉매를 이용하는 경우, 2,3-부탄디올로부터 생산되는 메틸에틸케톤과 1,3-부타디엔의 수율 및 생성 비율을 조절할 수 있으며, 이는 시장 상황에 따라 각 물질의 생성량을 조절할 수 있기 때문에 경제적으로 유리하다고 평가된다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 세슘산화물(cesium oxide) 및 실리카(silica)를 포함하고,
    2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법의 촉매인
    세슘산화물-실리카 복합체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세슘산화물의 중량은 10 중량% ~ 40 중량%인 세슘산화물-실리카 복합체.
  3. 세슘산화물 소스(cesium oxide source)를 용매에 용해시켜서 제1 용액을 제조하는 단계;
    상기 제1 용액에 실리카를 함침시켜서 제2 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 제2 용액을 건조 및 소성시키는 단계를 포함하고,
    2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법의 촉매인
    세슘산화물-실리카 복합체를 제조하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 세슘산화물 소스는 세슘카보네이트(Cs2CO3), 세슘클로라이드(CsCl), 또는 세슘나이트레이트(CsNO3)인 세슘산화물-실리카 복합체를 제조하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 세슘산화물-실리카 복합체 중의 세슘산화물의 중량은 10 중량% ~ 40 중량%인 세슘산화물-실리카 복합체를 제조하는 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 소성 단계는 450℃ ~ 650℃에서 수행되는 세슘산화물-실리카 복합체를 제조하는 방법.
  7. 2,3-부탄디올을 기화시키는 단계;
    상기 기화된 2,3-부탄디올에 불활성 가스를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합물을 제1항의 세슘산화물-실리카 복합체 촉매와 반응시키는 단계를 포함하는 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 세슘산화물-실리카 복합체 촉매에서 상기 세슘산화물의 중량은 10 중량% ~ 40 중량%인 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 반응 단계에서 반응 온도는 320℃ ~ 480℃인 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔의 총 수율이 95% 이상인 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 1,3-부타디엔의 선택도가 40% ~ 65%인 2,3-부탄디올로부터 메틸에틸케톤 및 1,3-부타디엔을 제조하는 방법.
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