KR101839568B1 - Metal loaded catalyst, preparation method of the same, and preparation method of c4 olefin using the same - Google Patents

Metal loaded catalyst, preparation method of the same, and preparation method of c4 olefin using the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a metal supported catalyst which can obtain high-quality olefins at a higher conversion rate and yield from liquefied petroleum gas or hydrocarbon fuel, and can maintain excellent activity after long term reaction; to a preparation method of the same; and a preparation method of C4 olefin using the same.

Description

금속 담지 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 탄소수 4의 올레핀 제조 방법{METAL LOADED CATALYST, PREPARATION METHOD OF THE SAME, AND PREPARATION METHOD OF C4 OLEFIN USING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a metal-supported catalyst, a method for producing the same, and a method for producing olefins having 4 carbon atoms using the same. BACKGROUND ART [0002] METAL LOADED CATALYST, PREPARATION METHOD OF THE SAME, AND PREPARATION METHOD OF C4 OLEFIN USING THE SAME [

본 발명은 금속 담지 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 탄소수 4의 올레핀 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액화 석유 가스 또는 탄화수소 원료 등으로부터 보다 높은 전환율 및 수율로 고품질의 올레핀을 얻어낼 수 있고, 장시간의 반응시에도 우수한 활성을 유지할 수 있는 금속 담지 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 탄소수 4의 올레핀 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal-supported catalyst, a process for producing the same, and a process for producing olefins of 4 carbon atoms using the same, and more particularly, to a process for producing olefins of high quality from a liquefied petroleum gas or a hydrocarbon raw material at a higher conversion rate and yield, And a method for producing olefins of 4 carbon atoms using the same. BACKGROUND ART

기존 석유 화학 원료를 대체할 혁명적인 자원으로서 대두되고 있는 셰일 가스는 미국 및 중국을 중심으로 활발한 개발이 지속적으로 진행되고 있으며, 대체 에너지원으로써 각광 받고 있다. 이러한 셰일 가스 생산 및 원료로서의 개발 증대 등으로 인하여 석유화학 산업에서 주로 사용되는 에틸렌 및 프로필렌의 수요 대비 공급은 원활할 것으로 예상되지만, 상대적으로 납사 분해로부터 생산이 가능한 C4 올레핀의 수요 증대에 따른 수급 부족이 예상된다. Shale gas, which is emerging as a revolutionary resource to replace existing petrochemical raw materials, is being actively developed mainly in the United States and China, and is attracting attention as an alternative energy source. Although supply of ethylene and propylene, which are mainly used in the petrochemical industry, is expected to be smooth due to the production of shale gas and the development of raw materials, the demand for C4 olefins, which can be produced from the decomposition of naphtha, Is expected.

C4 LPG 성분으로부터 이소부텐, 1-부텐 및 2-부텐 그리고 1,3-부타디엔 성분이 함유된 C4 올레핀 성분을 제조하는 탈수소화 방법은 크게 직접 탈수소화 반응과 산화 탈수소화 반응으로 나뉘며, 산화 탈수소화 반응은 산소를 반응물과 함께 주입하여 탈수소 반응 중 생성되는 코크를 산화시켜서 제거하는 장점이 있지만, 이때 부산물로서 생성되는 일산화탄소와 이산화탄소로 인해 원하는 C4 올레핀 성분에 대한 선택도가 저하될 수 있는 단점이 있다. The dehydrogenation process for producing a C4 olefin component containing isobutene, 1-butene, 2-butene and 1,3-butadiene from C4 LPG components is largely divided into a direct dehydrogenation reaction and an oxidative dehydrogenation reaction, The reaction is advantageous in that oxygen is injected together with the reactant to oxidize and remove the coke produced during the dehydrogenation reaction, but the selectivity to the desired C4 olefin component may be lowered due to carbon monoxide and carbon dioxide produced as by-products .

한편, 직접 탈수소화 반응은 반응물로부터 수소를 생산하는 것이 가능하며, 산화 탈수소화 반응에 비해 생성물에 대한 선택성이 높은 장점이 있지만, 반응 중 생성된 코크가 촉매의 활성 물질을 덮어 활성을 저하시키는 요인이 된다. On the other hand, the direct dehydrogenation reaction is capable of producing hydrogen from the reactant and has a high selectivity to the product compared to the oxidative dehydrogenation reaction. However, since the coke produced during the reaction covers the active material of the catalyst, .

보다 구체적으로, 촉매의 안정성이 감소하는 요인으로는 탄소 침적물의 발생, 즉 코킹(coking)에 의한 활성표면에서의 반응물과의 접촉 면적의 감소와, 반응 진행 시 여러 가지 이유로 발생되는 활성 성분끼리의 소결로 인한 활성 표면과 반응물과의 접촉 면적의 감소 등을 들 수 있다. More specifically, factors that reduce the stability of the catalyst include reduction of the contact area with the reactants on the active surface due to generation of carbon deposits, that is, coking, and reduction of the contact area between the active components Reduction of the contact area between the active surface and the reactant due to sintering, and the like.

따라서, 종래 기술들의 탈수소 촉매를 이용하여 노말-부탄을 탈수소 반응시 발생하는 단점인 반응 시간이 지남에 따른 촉매의 급격한 비활성화를 해결할 수 있는 기술 개발의 필요가 있다.Therefore, there is a need to develop a technique that can solve the sudden deactivation of the catalyst over the reaction time, which is a disadvantage that occurs in the dehydrogenation reaction of n-butane using the dehydrogenation catalyst of the prior art.

본 발명은, 액화 석유 가스 또는 탄화수소 원료 등으로부터 보다 높은 전환율 및 수율로 고품질의 올레핀을 얻어낼 수 있고, 장시간의 반응시에도 우수한 활성을 유지할 수 있는 금속 담지 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 탄소수 4의 올레핀 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a metal-supported catalyst capable of obtaining high-quality olefins at a higher conversion and yield from liquefied petroleum gas or hydrocarbon raw materials, and capable of maintaining excellent activity even in a long reaction time, a process for producing the same, To provide a process for producing olefins.

본 발명은, 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함한 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체의 내부 기공에 분산된, 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함하는 담체; 및 상기 담체 상에 고정되고, 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는, 금속 담지 촉매를 제공한다.The present invention relates to a porous support comprising alloy particles of alumina and at least one member selected from the group consisting of magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof and hydrates thereof, and zirconium, oxides thereof and the like dispersed in the inner pores of the porous support A carrier comprising at least one selected from the group consisting of hydrates of alumina and alumina particles; And a catalyst layer fixed on the support and containing at least one of platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium And at least one metal selected from the group consisting of hydrates thereof.

본 발명은 또한, 지르코늄 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시키는 단계; 상기 졸겔반응의 결과물, 마그네슘 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시켜 담체를 형성하는 단계; 및 상기 담체에 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 함침시키는 단계를 포함하는, 금속 담지 촉매 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention also provides a method for producing a zirconium compound, comprising: mixing a zirconium compound and an aluminum compound and sol-gel reaction; Mixing a resultant of the sol-gel reaction, a magnesium compound, and an aluminum compound with a sol-gel to form a carrier; And a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a metal layer on a surface of a substrate; and forming a metal layer on the substrate by depositing platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K) And a step of impregnating at least one metal selected from the group consisting of the above metals.

본 발명은 또한, 금속 담지 촉매의 존재 하에, 노말-부탄을 포함한 탄화수소 화합물, 수소 및 수증기를 반응시키는 단계를 포함하는, 탄소수 4의 올레핀 제조 방법을 제공할 수 있다.The present invention can also provide a process for producing an olefin having 4 carbon atoms, which comprises reacting a hydrocarbon compound including normal-butane, hydrogen and water vapor in the presence of a metal supported catalyst.

이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 금속 담지 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 탄소수 4의 올레핀 제조 방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a metal supported catalyst according to a specific embodiment of the present invention, a method for producing the same, and a method for producing olefins having 4 carbon atoms using the same will be described in detail.

발명의 일 구현예에 따르면, 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함한 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체의 내부 기공에 분산된, 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함하는 담체; 및 상기 담체 상에 고정되고, 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는, 금속 담지 촉매가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a porous support comprising an alloy particle of alumina and at least one member selected from the group consisting of magnesium, an oxide thereof, a hydroxide thereof and a hydrate thereof, and a zirconium compound dispersed in the internal pores of the porous support, A carrier comprising an alloy of alumina and at least one selected from the group consisting of oxides thereof and hydrates thereof; And a catalyst layer fixed on the support and containing at least one of platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium And a hydrate thereof, may be provided on the surface of the metal supporting catalyst.

본 발명자들은 기존에 사용되던 담체와 달리, 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함한 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체의 내부 기공에 분산된, 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함하는 담체를 사용하여 제조된 촉매의 경우, 노말-부탄을 직접 탈수소 반응시, 10시간 이상의 장시간 동안 C4 올레핀 성분을 고수율로 합성할 수 있음을 실험을 통해 확인하고 발명을 완성하였다. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have found that, unlike a conventional carrier, a porous support containing alloy particles of alumina and at least one member selected from the group consisting of magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof and hydrates thereof, In the case of a catalyst prepared by using a carrier containing alumina particles of at least one member selected from the group consisting of zirconium, zirconium, oxides thereof and hydrates thereof and alumina, the noble- It has been confirmed through experiments that the olefin component can be synthesized at a high yield and the invention is completed.

구체적으로, 상기 일 구현예의 금속 담지 촉매는 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함한 다공성 지지체, 및 상기 다공성 지지체의 내부 기공에 분산된, 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함하는 담체를 포함할 수 있다.Specifically, the metal-supported catalyst of one embodiment includes a porous support containing alloy particles of alumina and at least one member selected from the group consisting of magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof and hydrates thereof, and a porous support containing particles dispersed in the inner pores of the porous support , Zirconium, oxides thereof, and hydrates thereof, and an alloy particle of alumina with at least one selected from the group consisting of zirconium, zirconium, oxides thereof, and hydrates thereof.

상기 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물, 이들의 수화물 또는 이들의 2종 이상의 혼합물은 알루미나와 합금을 형성할 수 있으며, 이러한 합금은 상기 금속 담지 촉매에서 지지체로 사용될 수 있다. 상기 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물, 이들의 수화물 또는 이들의 2종 이상의 혼합물 및 알루미나의 합금을 포함한 담체는 촉매의 활성을 더 향상시켜 효율적으로 노말-부탄의 탈수소화반응을 진행할 수 있다. The magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof, hydrates thereof, or a mixture of two or more thereof may form an alloy with alumina, and such an alloy may be used as a support in the metal-supported catalyst. The carrier containing magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof, hydrates thereof, or a mixture of two or more thereof and an alloy of alumina can further enhance the activity of the catalyst and efficiently conduct the dehydrogenation reaction of n-butane.

또한, 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금은 노말-부탄의 전환율을 향상시키고, 탄소수 4의 올레핀의 선택성을 반응시간 동안 오래 유지할 수 있도록 도와주는 역할을 할 수 있다.Also, the alumina alloy with at least one selected from the group consisting of zirconium, its oxides and hydrates thereof serves to improve the conversion of n-butane and to maintain the selectivity of the olefin having 4 carbon atoms for a long time during the reaction can do.

한편, 상기 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함한 다공성 지지체의 내부 기공에 상기 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자가 분산될 수 있다.On the other hand, in the inner pores of the porous support containing the alloy particles of alumina and at least one selected from the group consisting of magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof, and hydrates thereof, and zirconium, oxides thereof and hydrates thereof, Alloy particles of alumina or more can be dispersed.

상기 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물, 이들의 수화물 또는 이들의 2종 이상의 혼합물은 알루미나와 합금 입자를 형성한 이후, 상기 합금 입자간의 집합으로 다공성 지지체를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 다공성 지지체의 평균 기공직경이 1 nm 내지 20 nm, 또는 8 nm 내지 14 nm이고, 상기 다공성 지지체의 최대 직경이 0.5 mm 내지 15 mm이다.The magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof, hydrates thereof, or a mixture of two or more thereof may form a porous support by aggregation of the alloy particles after forming the alloy particles with alumina. Specifically, the average pore diameter of the porous support is 1 nm to 20 nm, or 8 nm to 14 nm, and the maximum diameter of the porous support is 0.5 mm to 15 mm.

상기 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자는 구형의 입자 형태를 가지며, 최대 직경이 0.1 mm 내지 10 mm일 수 있다. 상기 최대직경이란, 입자의 단면을 기준으로 가장 긴 길이의 단면직경을 의미할 수 있다.The alloy particles of alumina and at least one selected from the group consisting of zirconium, oxides thereof, and hydrates thereof may have a spherical particle shape, and the maximum diameter may be 0.1 mm to 10 mm. The maximum diameter may mean the longest cross-sectional diameter based on the cross-section of the particles.

이처럼, 단일 담체내에, 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함한 다공성 지지체 구조 내에 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 분산시킴에 따라, 결정 구조를 유지하면서 물리적 결합을 형성할 수 있어, 산도를 적절하게 유지하여 부반응을 억제하고 노말-부탄의 전환율을 장기간 높은 수준으로 유지할 수 있으며, 담체의 비표면적을 증가시켜 활성 금속인 백금의 비표면적도 증가시킬 수 있다.As described above, in a single support, a single support contains a compound selected from the group consisting of zirconium, oxides thereof and hydrates thereof in a porous support structure containing alloy particles of alumina and at least one member selected from the group consisting of magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof, By dispersing the alloy particles of alumina and alumina particles, it is possible to form a physical bond while maintaining the crystal structure, and it is possible to maintain the acidity appropriately to suppress the side reaction and maintain the conversion rate of the normal-butane for a long time, The specific surface area of the support may be increased to increase the specific surface area of the platinum as the active metal.

구체적으로, 상기 담체에 포함된 마그네슘과 알루미늄의 중량비율이 0.3 : 1 내지 2: 1 일 수 있고, 상기 담체에 포함된 지르코늄과 알루미늄의 중량비율이 0.3 : 1 내지 2:1일 수 있다. 이에 따라, 상기 담체를 사용하면 장기간 고활성 수율로 C4 올레핀 성분을 제조할 수 있는 촉매를 합성할 수 있어 경제성이 향상될 수 있다.Specifically, the weight ratio of magnesium to aluminum contained in the support may be 0.3: 1 to 2: 1, and the weight ratio of zirconium to aluminum contained in the support may be 0.3: 1 to 2: 1. Accordingly, when the carrier is used, it is possible to synthesize a catalyst capable of producing a C4 olefin component at a high yield over a long period of time, thereby improving the economical efficiency.

상기 담체에 포함된 알루미늄에 대한 마그네슘의 중량비율이 0.3 이하로 감소하게 되면 알루미나에 비해 금속의 함량이 너무 적어 촉매의 활성을 저하시킬 수 있 있다. 또한, 상기 담체에 포함된 알루미늄에 대한 마그네슘의 중량비율이 2 초과로 증가하게 되면, 금속이 알루미나에 비해 과포화되어 촉매 표면에 고르게 분산되지 못해 촉매의 활성을 떨어뜨릴 수 있다.If the weight ratio of magnesium to aluminum contained in the support is reduced to 0.3 or less, the content of metal may be too small as compared with that of alumina, which may lower the activity of the catalyst. In addition, if the weight ratio of magnesium to aluminum contained in the support is increased to more than 2, the metal may be supersaturated with respect to alumina and may not be uniformly dispersed on the surface of the catalyst.

상기 담체에 포함된 알루미늄에 대한 지르코늄의 중량비율이 0.3 이하로 감소하게 되면 알루미나에 비해 금속의 함량이 너무 적어 촉매의 활성을 저하시킬 수 있 있다. 또한, 상기 담체에 포함된 지르코늄에 대한 마그네슘의 중량비율이 2 초과로 증가하게 되면, 금속이 알루미나에 비해 과포화되어 촉매 표면에 고르게 분산되지 못해 촉매의 활성을 떨어뜨릴 수 있다.If the weight ratio of zirconium to aluminum contained in the support is reduced to 0.3 or less, the content of metal may be too small as compared with that of alumina, which may lower the activity of the catalyst. In addition, if the weight ratio of magnesium to zirconium contained in the support increases to more than 2, the metal may be supersaturated with respect to alumina and may not be uniformly dispersed on the surface of the catalyst, so that the activity of the catalyst may be lowered.

상기 담체의 비표면적(BET, Brunauer-Emmett-Teller)은 100 m2/g 내지150m2/g, 또는 120 m2/g 내지 140m2/g 일 수 있다. 상기 담체의 비표면적이 너무 작으면, 고정되는 금속이 고르게 분포하지 못하여 상기 담지 촉매의 활성이 낮아질 수 있다. 또한, 상기 담체의 평균 기공직경이 1 nm 내지 100 nm, 또는 15 nm 내지 20 nm일 수 있다.A specific surface area of the support (BET, Brunauer-Emmett-Teller ) may be 100 m 2 / g to 150m 2 / g, or 120 m 2 / g to 140m 2 / g. If the specific surface area of the support is too small, the fixed metal may not be evenly distributed, so that the activity of the supported catalyst may be lowered. Also, the carrier may have an average pore diameter of 1 nm to 100 nm, or 15 nm to 20 nm.

상기 알루미나(Al2O3)는 α(알파), γ(감마), η(에타), δ(델타), θ(세타) 형의 결정 구조를 가질 수 있는데, 수소산화물의 환원 반응에서 보다 나은 효과를 구현하기 위해서는 γ-Al2O3구조의 알루미나 담체를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, γ-Al2O3는 다른 알루미나에 비해 상대적으로 비표면적이 넓어 금속 담지물을 작고 고르게 분포하게 되어 담지체로 적당하다.The alumina (Al 2 O 3 ) may have a crystal structure of? (Alpha),? (Gamma),? (Eta), delta It is preferable to use an alumina carrier having a γ-Al 2 O 3 structure. In particular, γ-Al 2 O 3 has a relatively large specific surface area as compared with other alumina, so that the metal support is distributed evenly and evenly, and thus is suitable as a support.

또한, 상기 일 구현예의 금속 담지 촉매는 상기 담체 상에 고정되고, 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 이에 따라, 촉매의 활성도를 높이고, 탄소수 4의 올레핀 성분의 선택도를 향상시킬 수 있다.The metal-supported catalyst of this embodiment is fixed on the support and is formed of a metal such as platinum Pt, nickel Ni, copper Cu, zinc Zn, tin Sn, lanthanum La, potassium K ), Calcium (Ca), oxides thereof, and hydrates thereof. Thus, the activity of the catalyst can be increased and the selectivity of the olefin component having 4 carbon atoms can be improved.

상기 금속을 담체에 고정시키는 순서는 제한 되지 않으며, 여러 금속을 동시에 고정할 수도 있고, 순차적으로 고정할 수도 있다.The order of fixing the metal to the carrier is not limited, and various metals may be fixed at the same time or sequentially.

상기 금속 담지 촉매가 백금을 포함하면 보다 나은 촉매 활성이 구현될 수 있는데, 이에 따라, 상기 금속은 백금(Pt)과, 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물을 포함할 수 있다. The metal may be platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn) , At least one metal compound selected from the group consisting of lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof, and hydrates thereof.

그리고, 상기 금속 담지 촉매의 활성을 높이고, 보다 효율적으로 금속을 담체에 고정시키기 위하여, 상기 금속 중 백금(Pt), 이의 산화물, 또는 이들의 수화물을 먼저 담체에 고정시키고, 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물을 고정시키는 것이 바람직하다.In order to increase the activity of the metal-supported catalyst and fix the metal to the carrier more efficiently, platinum (Pt), an oxide thereof, or a hydrate thereof in the metal is first fixed on a carrier and nickel It is preferable to fix at least one metal compound selected from copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof and hydrates thereof.

상기 백금, 이의 산화물, 또는 이의 수화물은 담체의 함량 대비 0.1내지 5wt% 포함하는 것이 바람직하다. It is preferable that the platinum, the oxide thereof, or the hydrate thereof contains 0.1 to 5 wt% of the content of the support.

상기 금속담지촉매에서 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 또는 이들의 수화물은 담체에 고정되어 증진제의 역할을 할 수 있다. (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof, or hydrates thereof in the metal- And can act as an enhancer.

보다 상세하게는, 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 또는 이들의 수화물은 담체에 고정되는 백금의 입자크기를 작게 유지하여 담체에서 백금의 분산도를 고르게 하고, 이로 인해 탈수소화 반응에 관여하는 활성점의 개수를 높일 수 있다. 또한, 반응 중 생성되는 탄소의 침적을 억제함으로서 촉매의 안정성을 높이고, 탄소수 4의 올레핀으로의 선택도를 향상시킬 수 있다. 이러한 역할을 수행 하기에 금속으로 주석(Sn), 이의 산화물 또는 이들의 수화물을 사용하는 것이 바람직하다. More particularly, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises the steps of fixing nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof, The particle size of platinum is kept small so that the dispersion degree of platinum in the carrier is made even and the number of active points involved in the dehydrogenation reaction can be increased. In addition, the stability of the catalyst can be enhanced and the selectivity to olefins having 4 carbon atoms can be improved by suppressing deposition of carbon generated during the reaction. In order to perform such a role, it is preferable to use tin (Sn), an oxide thereof, or a hydrate thereof as a metal.

상기 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 또는 이들의 수화물은 담체의 함량 대비 0.1 내지 5wt% 포함하는 것이 촉매 표면에 금속이 고르게 분포 할 수 있고 백금의 활성을 방해하지 않아 바람직하다. 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 또는 이들의 수화물을 담체의 함량 대비 5wt% 초과하여 포함하면, 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 또는 이들의 수화물이 고정되어 있는 백금금속을 덮어 촉매의 탈수소화 효과를 저하시킬 수 있다. Wherein said nickel, copper, zinc, tin, lanthanum, potassium, calcium, oxides thereof or hydrates thereof are present in an amount of 0.1 to 5 wt. % Is preferable because the metal can be evenly distributed on the surface of the catalyst and does not interfere with the activity of the platinum. (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof or hydrates thereof in an amount exceeding 5 wt% A platinum metal in which nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof, The dehydrogenation effect of the catalyst can be lowered.

보다 구체적으로, 상기 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 또는 이들의 수화물 100 중량부에 대하여 상기 백금, 이의 산화물, 또는 이의 수화물의 함량은 10 중량부 내지 80 중량부, 또는 20 중량부 내지 50 중량부일 수 있다.More specifically, in 100 parts by weight of the nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof, The content of the platinum, the oxide thereof, or the hydrate thereof may be 10 parts by weight to 80 parts by weight, or 20 parts by weight to 50 parts by weight.

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 지르코늄 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시키는 단계; 상기 졸겔반응의 결과물, 마그네슘 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시켜 담체를 형성하는 단계; 및 상기 담체에 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 함침시키는 단계를 포함하는, 금속 담지 촉매 제조방법이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a zirconium compound, comprising: mixing a zirconium compound and an aluminum compound; Mixing a resultant of the sol-gel reaction, a magnesium compound, and an aluminum compound with a sol-gel to form a carrier; And a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a metal layer on a surface of a substrate; and forming a metal layer on the substrate by depositing platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K) The method comprising the steps of: impregnating at least one metal selected from the group consisting of a metal-supported catalyst and a metal-containing catalyst.

상기 지르코늄 화합물은 지르코늄 금속 자체, 지르코늄의 유기염 또는 지르코늄의 무기염을 의미한다. 이러한 내용은 알루미늄 화합물 및 마그네슘 화합물에 대해서도 동일하다. The zirconium compound means the zirconium metal itself, an organic salt of zirconium or an inorganic salt of zirconium. This is also true for aluminum compounds and magnesium compounds.

구체적으로, 상기의 지르코늄 화합물은 지르코늄 옥시니트레이트 하이드레이트[Zirconium(IV) oxynitrate hydrate], 지르코늄 옥사이드[Zirconium(IV) oxide], 지르코늄 부톡사이드[Zirconium(IV) butoxide], 지르코늄 아세틸아세토네이트[Zirconium(IV) acetylacetonate], 지르코늄 클로라이드[Zirconium(IV) chloride], 지르코늄 옥시클로라이드 옥타하이드레이트[Zirconium(IV) oxychloride octahydrate], 지르코늄 실리케이트[Zirconium(IV) silicate], 지르코늄 아세테이트 하이드록사이드[Zirconium(IV) acetate hydroxide], 지르코늄 하이드록사이드[Zirconium(IV) hydroxide], 지르코늄 에톡사이드[Zirconium(IV) ethoxide] 및 지르코늄 하이드로겐포스페이트[Zirconium(IV) hydrogenphosphate]로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.Specifically, the zirconium compound is preferably selected from the group consisting of zirconium (IV) oxynitrate hydrate, zirconium (IV) oxide, zirconium (IV) butoxide, zirconium Zirconium (IV) chloride, zirconium (IV) oxychloride octahydrate, zirconium (IV) silicate, zirconium (IV) acetate may include at least one compound selected from the group consisting of hydroxide, zirconium (IV) hydroxide, zirconium (IV) ethoxide and zirconium (IV) hydrogenphosphate. have.

상기 마그네슘 화합물은 마그네슘 설페이트[Magnesium sulfate], 마그네슘 옥사이드[Magnesium oxide], 마그네슘 클로라이드[Magnesium chloride], 마그네슘 클로라이드 헥사하이드레이트[Magnesium chloride hexahydrate], 마그네슘 포스페이트[Magnesium phosphate], 마그네슘 나이트레이트 헥사하이드레이트[Magnesium nitrate hexahydrate], 마그네슘 나이트라이드[Magnesium nitride], 마그네슘 아세테이트 테트라하이드레이트[Magnesium acetate tetrahydrate]로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.The magnesium compound may be at least one selected from the group consisting of magnesium sulfate, magnesium oxide, magnesium chloride, magnesium chloride hexahydrate, magnesium phosphate, magnesium nitrate hexahydrate], magnesium nitride, magnesium acetate tetrahydrate, and the like.

상기 알루미늄 화합물은 베마이트[Boehmite], 알루미늄-트리-부톡사이드[Aluminum-tri-sec-butoxide], 알루미늄 나이트레이트 노나하이드레이트[Aluminum nitrate nonahydrate]로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.The aluminum compound may include at least one compound selected from the group consisting of boehmite, aluminum-tri-sec-butoxide and aluminum nitrate nonahydrate .

상기 졸겔반응의 구체적인 방법이 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 지르코늄 화합물, 마그네슘 화합물 또는 알루미늄 화합물을 수계 용매에 혼합한 용액을 60 ℃ 내지 100 ℃ 온도에서 가열하는 방법으로 졸(sol)을 형성하고, 상기 졸(sol)의 pH를 0.5 내지 2로 조절하여 겔(gel)화시키는 방법을 사용할 수 있다.The sol-gel reaction is not limited to a specific method. For example, a solution obtained by mixing the zirconium compound, the magnesium compound or the aluminum compound in an aqueous solvent is heated at a temperature of 60 ° C to 100 ° C to form a sol , And adjusting the pH of the sol to 0.5 to 2 to gel.

한편, 상기 다른 구현예의 금속 담지 촉매 제조방법은 상기 지르코늄 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시키는 단계 이후, 필요에 따라 건조단계를 더 포함할 수 있다. 상기 건조 과정에서는 통상적으로 사용되는 것으로 알려진 건조 방법 및 건조 장치를 사용할 수 있으며, 예를 들어 열풍기, 오븐, 가열판 등의 열원을 사용하여 건조를 진행할 수 있다.Meanwhile, the method for preparing a metal supported catalyst according to another embodiment may further include a drying step, if necessary, after mixing the zirconium compound and the aluminum compound and performing sol-gel reaction. In the drying process, a drying method and a drying device commonly known in the art can be used. For example, drying can be performed using a heat source such as a hot air fan, an oven, or a hot plate.

또한, 상기 다른 구현예의 금속 담지 촉매 제조방법은 상기 지르코늄 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시키는 단계 이후, 상기 졸겔반응의 결과물을 400 ℃ 내지 600 ℃ 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 불순물을 제거할 수 있으며, 지르코늄 화합물 및 알루미늄 화합물의 금속 성분들과 산소간의 결합이 이루어지며 격자 구조를 형성할 수 있다.The method of manufacturing a metal supported catalyst according to another embodiment may further include a step of heat treating the resultant of the sol-gel reaction at a temperature of 400 ° C to 600 ° C after mixing the zirconium compound and the aluminum compound and performing a sol-gel reaction. Through this, the impurities can be removed, and the bonding between the metal components of the zirconium compound and the aluminum compound and oxygen can be performed to form a lattice structure.

또한, 상기 졸겔반응의 결과물, 마그네슘 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시킨 이후, 상기 졸겔반응의 결과물을 400 ℃ 내지 600 ℃ 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 불순물을 제거할 수 있으며, 마그네슘 화합물 및 알루미늄 화합물의 금속 성분들과 산소간의 결합이 이루어지며, 하이드록사이드 구조가 도입된 격자 구조를 형성할 수 있다.Further, the method may further include a step of heat-treating the resultant of the sol-gel reaction at a temperature of 400 ° C to 600 ° C after mixing the resultant of the sol-gel reaction, the magnesium compound and the aluminum compound, and performing a sol-gel reaction. Through this, it is possible to remove impurities, to form a bond between the metal components of the magnesium compound and the aluminum compound and oxygen, and to form a lattice structure into which a hydroxide structure is introduced.

상기 열처리 단계의 온도가 너무 낮으면, 상기 함침 단계에서 금속이 담체와 충분히 결합하지 못하거나, 최종 제조되는 촉매의 활성이 충분히 확보되지 않을 수 있고, 온도가 너무 높으면, 제조되는 촉매의 비표면적이 줄어들거나 담지된 금속이 분해되어 최종 제조되는 촉매의 활성 또는 물성이 크게 저하될 수 있어 바람직하지 못하다.If the temperature in the heat treatment step is too low, the metal may not sufficiently bond with the support in the impregnation step, or the activity of the finally produced catalyst may not be sufficiently secured. If the temperature is too high, The reduced or impregnated metal is decomposed and the activity or physical properties of the finally produced catalyst may be greatly deteriorated.

한편, 상기 담체에 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 함침시키는 단계에서는 담지 촉매 분야에서 공지된 다양한 함침법을 제한 없이 적용할 수 있다. 상기 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물에 대한 내용은 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 그대로 포함할 수 있다.On the other hand, it is preferable that the support is made of platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium In the step of impregnating at least one metal selected from the group consisting of hydrates, various impregnation methods known in the field of supported catalysts can be applied without limitation. The content of the platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca) The above-described contents may be included in the above embodiment.

한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 일 구현예의 금속 담지 촉매의 존재 하에, 노말-부탄을 포함한 탄화수소 화합물, 수소 및 수증기를 반응시키는 단계를 포함하는, 탄소수 4의 올레핀 제조 방법이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for producing an olefin having 4 carbon atoms, which comprises reacting a hydrocarbon compound containing normal-butane, hydrogen and steam in the presence of the metal supported catalyst of the embodiment .

상기 노말-부탄을 포함한 탄화수소는 상기 반응을 통하여 탄소수 4의 올레핀으로 전환되는 주요 원료이며, C4 LPG로부터 유래한 것일 수 있다. 그리고, 상기 노말-부탄(n-Butane)을 포함한 탄화수소는 이소-부탄(iso-Butane) 등의 다른 성분을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 노말-부탄을 포함한 탄화수소는 90 중량% 내지 95 중량%의 노말-부탄, 이소-부탄 5 중량% 내지 10 중량%를 포함할 수 있으며, 기타 다른 성분을 더 포함할 수도 있다. The hydrocarbons including the n-butane are the main raw materials which are converted into olefins having 4 carbon atoms through the reaction and may be derived from C4 LPG. The hydrocarbons including n-butane may further contain other components such as iso-butane. Specifically, the hydrocarbons including the n-butane may include 90 wt% to 95 wt% of n-butane, 5 wt% to 10 wt% of iso-butane, and may further include other components.

상기 수증기를 노말-부탄과 함께 혼합하여 반응기체로 투입함으로써, 촉매상에 생성된 탄소침적물을 반응중에 제거할 수 있어, 촉매의 활성을 개선할 수 있다. 또한, 반응시간이 지남에 따라 탄소침적물이 생성되는 코킹현상으로 인한 촉매활성의 저하를 방지하여, 탄소수 4의 올레핀의 선택성을 반응시간 동안 좀 더 오래 유지 할 수 있도록 한다. 상기 수증기는 물을 100 ℃ 이상의 온도로 가열하여 제조된 것으로, 바람직하게는 400 ℃ 내지 600 ℃ 의 온도에서 반응기체로 투입될 수 있다. By mixing the steam with n-butane and introducing it into the reaction gas, the carbon deposit formed on the catalyst can be removed during the reaction, and the activity of the catalyst can be improved. In addition, the catalyst activity is prevented from deteriorating due to the coking phenomenon in which carbon deposits are formed over the reaction time, so that the selectivity of the olefin having 4 carbon atoms can be maintained longer during the reaction time. The water vapor is prepared by heating water to a temperature of 100 ° C or higher, preferably 400 ° C to 600 ° C.

상기 탄소수 4의 탄화수소 화합물 부피에 대한 수증기 부피 비율이 2 내지 10, 또는 4 내지 6일 수 있고, 상기 탄소수 4의 탄화수소 화합물 부피에 대한 공기의 부피 비율이 0.1 내지 0.8, 또는 0.4 내지 0.6일 수 있다. 상기 수증기는 반응물이 촉매에 체류하는 시간을 단축하여 과반응으로 인한 전체 반응을 억제하고, 반응 동안 생성되는 코크를 제거하여 촉매의 활성을 장기간 유지할 수 있도록 하며, 탈수소 반응의 발열을 제어하여 급격하게 촉매층 온도가 상승하는 것을 막아주는 효과가 있다.The ratio of the volume of steam to the volume of the hydrocarbon compound having 4 carbon atoms may be 2 to 10 or 4 to 6 and the volume ratio of air to the volume of the hydrocarbon compound having 4 carbon atoms may be 0.1 to 0.8 or 0.4 to 0.6 . The water vapor reduces the time required for the reactants to stay in the catalyst to inhibit the overall reaction due to overaction, removes coke produced during the reaction to maintain the activity of the catalyst for a long time, and controls the heat generation of the dehydrogenation reaction The temperature of the catalyst layer is prevented from rising.

상기 탄소수 4의 올레핀을 제조하는 단계는 400 ℃ 내지 600 ℃ 에서 진행할 수 있고, 450 ℃ 내지 550 ℃에서 진행하는 것이 바람직하다. 400 ℃ 미만의 온도에서는 촉매의 활성도가 떨어져, 노말-부탄의 전환율 및 탄소수 4의 올레핀의 선택도 모두 낮게 나타나며, 600 ℃ 이상의 고온에서는 부산물로 프로필렌이 과량 발생하여 노말-부탄의 전환율은 우수하나, 탄소수 4의 올레핀의 선택도가 저하되어 바람직하지 못하다.The step of preparing the olefin having 4 carbon atoms can be carried out at 400 ° C to 600 ° C and preferably at 450 ° C to 550 ° C. But the conversion of n-butane and the selectivity of olefins of 4 carbon atoms are both low. When the temperature is higher than 600 ° C., propylene is excessively produced as a byproduct and the conversion of n-butane is excellent. However, The selectivity of the olefin having 4 carbon atoms is lowered, which is not preferable.

또한, 상기 탄소수 4의 올레핀을 제조하는 단계는 GHSV(Gas Hourly Space Velocity) 0.1 내지 10/Hr에서 진행될 수 있고, 1 내지 5/Hr에서 진행되는 것이 바람직하다. 상기 GHSV(Gas Hourly Space Velocity, 공간속도)는 탈수소화 반응에 사용하는 촉매의 체적양에 대한 공급 가스의 속도를 나타내는 것으로, 촉매의 부피비와 공급 가스의 유량 조절로 측정 및 확인이 가능하며, GHSV가 10/Hr을 초과하는 경우에는 전환율과 선택도가 모두 저하되어 바람직하지 않고, GHSV가 0.1/Hr 미만인 경우에는 탈수소화 효율은 증가하나 그 증가율에 비해 사용되는 촉매의 양이 너무 많아 경제성이 떨어져 바람직하지 못하다.In addition, the step of producing the olefin having 4 carbon atoms may be carried out at a GHSV (Gas Hourly Space Velocity) of 0.1 to 10 / Hr and preferably at 1 to 5 / Hr. The gas hourly space velocity (GHSV) represents the velocity of the feed gas relative to the volume of the catalyst used in the dehydrogenation reaction. It can be measured and confirmed by controlling the volume ratio of the catalyst and the flow rate of the feed gas. The GHSV Is higher than 10 / Hr, the conversion and selectivity are both undesirable. When the GHSV is less than 0.1 / Hr, the dehydrogenation efficiency is increased but the amount of the catalyst used is too large It is not desirable.

본 발명에 따르면, 액화 석유 가스 또는 탄화수소 원료 등으로부터 보다 높은 전환율 및 수율로 고품질의 올레핀을 얻어낼 수 있고, 장시간의 반응시에도 우수한 활성을 유지할 수 있는 금속 담지 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 탄소수 4의 올레핀 제조 방법이 제공될 수 있다.According to the present invention, there can be provided a metal-supported catalyst capable of obtaining high-quality olefin from a liquefied petroleum gas or a hydrocarbon material at a higher conversion and yield, and capable of maintaining excellent activity even in a long reaction time, a method for producing the same, 4 < / RTI > can be provided.

도 1은 제조예1 및 제조예2에서 제조된 담체의 XRD 구조분석 결과를 나타낸 것이다.Fig. 1 shows the XRD structure analysis results of the supports prepared in Preparation Examples 1 and 2.

발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. The invention will be described in more detail in the following examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

[제조예 1 : Pt-Sn/ ZrO[Preparation Example 1: Preparation of Pt-Sn / ZrO 22 -MgAl-MgAl 22 (OH)(OH) 88 촉매의 제조]Preparation of Catalyst]

1. 담체(ZrO1. Carrier (ZrO 22 -MgAl-MgAl 22 (OH)(OH) 88 )의 제조)

(1) ZrO2-Al2O3 Powder 합성(1) Synthesis of ZrO 2 -Al 2 O 3 Powder

고순도 Boehmite Powder (99.999%) 16g을 증류수 100ml와 30분 동안 혼합 교반하였다. 그 다음으로 Zirconium(IV) oxynitrate hydrate (99%, Aldrich) 9g을 Boehmite Powder와 증류수를 혼합 교반한 용액에 추가하여 80 ℃ 에서 가열하며 30분 추가 교반하였다. 혼합이 완료된 전구체 혼합 졸에 Hydrochloric acid (36.5~38.0%, Aldrich)를 추가하여 전구체 혼합 용액의 pH를 0.5~1로 조절하여 겔화하였다. 제조된 겔은 130 ℃ 로 설정된 오븐에서 24시간 동안 건조하여 수분을 완벽하게 제거한 후, 500 ℃ 에서 6시간 동안 소성하여 ZrO2-Al2O3 Powder를 제조하였다. 16 g of high purity Boehmite Powder (99.999%) was mixed and stirred with 100 ml of distilled water for 30 minutes. Next, 9 g of zirconium (IV) oxynitrate hydrate (99%, Aldrich) was added to the mixed solution of boehmite powder and distilled water. The mixture was heated at 80 ° C. and further stirred for 30 minutes. Hydrochloric acid (36.5 ~ 38.0%, Aldrich) was added to the mixed precursor sol to adjust the pH of the precursor mixture to 0.5 ~ 1. The prepared gel was dried in an oven set at 130 ° C. for 24 hours to completely remove moisture and then calcined at 500 ° C. for 6 hours to prepare ZrO 2 -Al 2 O 3 powder.

(2) ZrO2-MgAl2(OH)8 담체 합성(2) Synthesis of ZrO 2 -MgAl 2 (OH) 8 carrier

고순도 Boehmite Powder (99.999%) 16g을 증류수 100ml와 30분 동안 혼합 교반하였다. 그 다음으로 Magnesium nitrate hexahydrate (99.999%, Aldrich) 38g을 Boehmite Powder와 증류수를 혼합 교반한 용액에 추가하여 80 ℃ 에서 가열하며 30분 추가 교반하였다. 이 때, Mg 금속과 Al 금속의 질량비율은 1 : 2로 제조하였다.16 g of high purity Boehmite Powder (99.999%) was mixed and stirred with 100 ml of distilled water for 30 minutes. Next, 38 g of Magnesium nitrate hexahydrate (99.999%, Aldrich) was added to the mixed solution of boehmite powder and distilled water. The mixture was heated at 80 ° C and further stirred for 30 minutes. At this time, the mass ratio of Mg metal to Al metal was 1: 2.

혼합이 완료된 전구체 혼합 용액에 이 전 단계에서 제조한 ZrO2-Al2O3 Powder 1.4g을 추가한 후 교반하였다. 이 혼합 용액에 Hydrochloric acid (36.5~38.0%, Aldrich)를 추가하여 전구체 혼합 용액의 pH를 0.5~1로 조절하여 겔화하였다. 제조된 겔은 130 ℃ 로 설정된 오븐에서 24시간 동안 건조하여 수분을 완벽하게 제거한 후, 500 ℃ 에서 6시간 동안 소성하여 ZrO2-MgAl2(OH)8 담체를 제조하였다.1.4 g of the ZrO 2 -Al 2 O 3 powder prepared in the previous step was added to the mixed solution of the mixed precursor, followed by stirring. Hydrochloric acid (36.5 ~ 38.0%, Aldrich) was added to the mixed solution to adjust the pH of the mixed solution of the precursor to 0.5 ~ 1. The prepared gel was dried in an oven set at 130 ° C for 24 hours to completely remove water and then calcined at 500 ° C for 6 hours to prepare a ZrO 2 -MgAl 2 (OH) 8 carrier.

상기 ZrO2-MgAl2(OH)8 담체에 대한 XRD 구조 분석결과를 하기 도1에 기재하였다. 상기 ZrO2-MgAl2(OH)8 담체는 MgAl2(OH)8 담체와 명확히 구분되는 별도의 ZrO2 peak가 측정되어, MgAl2(OH)8 담체에 ZrO2 입자가 분산된 구조임을 확인할 수 있다.The XRD structure analysis results for the ZrO 2 -MgAl 2 (OH) 8 carrier are shown in FIG. The ZrO 2 -MgAl 2 (OH) 8 carriers include MgAl 2 (OH) is measured, a separate peak ZrO 2, which are clearly separated from the carrier 8, to check that the MgAl 2 (OH) ZrO 2 particles dispersed structure in carrier 8 have.

2. Pt의 함침 단계2. Impregnation step of Pt

상기에서 제조한 담체 5g에 Chloroplatinic acid hexahydrate (37.5% Pt basis, Aldrich) 0.06g을 증류수 5ml에 용해한 전구체 용액을 초기 습식 함침법을 이용하여 함침한 후, 증발 건조기로 건조하였다. 건조 완료하여 백금을 함침한 담체는 550 ℃ 에서 6시간 동안 소성하였다. A precursor solution prepared by dissolving 0.06 g of chloroplatinic acid hexahydrate (37.5% Pt basis, Aldrich) in 5 ml of distilled water was impregnated into 5 g of the carrier prepared above using an initial wet impregnation method, followed by drying in an evaporator. The carrier, which had been dried and impregnated with platinum, was calcined at 550 ° C for 6 hours.

3. Sn의 함침 단계 및 촉매의 제조3. Impregnation of Sn and preparation of catalyst

상기 2단계에서 제조한 촉매에 증진제의 역할을 하는 보조금속인 Sn을 함침하여 촉매를 제조하였다. Tin(II) acetylacetonate (99.9%, Aldrich)를 Methanol을 이용하여 용해하여 사용한 것을 제외하고는, 2단계의 Pt금속 함침과 동일한 방법으로 Sn금속 0.2g을 함침하였고, 증발 건조기로 촉매를 건조하였다. 건조된 촉매를 6시간 동안 550에서 소성하여 최종 촉매로 1.5%Sn-0.5%Pt/ZrO2-MgAl2(OH)8를 제조하였다.The catalyst prepared in the above step 2 was impregnated with Sn, which serves as an enhancing agent, to prepare a catalyst. 0.2 g of Sn metal was impregnated in the same manner as the Pt metal impregnation in the second step except that Tin (II) acetylacetonate (99.9%, Aldrich) was dissolved in methanol, and the catalyst was dried by an evaporator. The dried catalyst for 6 hours to prepare a 1.5% Sn-0.5% Pt / ZrO 2 -MgAl 2 (OH) 8 to the final catalyst by calcining at 550.

[제조예 2 : Pt-Sn/MgAl[Preparation Example 2: Preparation of Pt-Sn / MgAl 22 (OH)(OH) 88 촉매의 제조] Preparation of Catalyst]

ZrO2-Al2O3 Powder를 사용하지 않은 점을 제외하고 제조예1과 동일한 방법을 진행하여 MgAl2(OH)8 담체를 제조한 이후, 상기 제조예1과 동일한 Pt, Sn 함침단계를 거쳐 1.5%Sn-0.5%Pt/MgAl2(OH)8를 제조하였다. MgAl 2 (OH) 8 carrier was prepared by proceeding in the same manner as in Production Example 1, except that ZrO 2 -Al 2 O 3 Powder was not used, and then the same Pt and Sn impregnation steps as in Production Example 1 were carried out 1.5% Sn-0.5% Pt / MgAl 2 (OH) 8 .

이때, 상기 MgAl2(OH)8 담체에 대한 XRD 구조 분석결과를 하기 도1에 기재하였다. The XRD structure analysis results for the MgAl 2 (OH) 8 carrier are shown in FIG.

[제조예 3 : Pt-Sn/ZrO[Preparation Example 3: Preparation of Pt-Sn / ZrO 22 -MgAl-MgAl 22 OO 44 촉매의 제조] Preparation of Catalyst]

담체 합성시 소성 온도를 900 ℃로 변경한 것을 제외하고 제조예1과 동일한 방법을 진행하여 MgAl2O4 담체를 제조한 이후, 상기 제조예1과 동일한 Pt, Sn 함침단계를 거쳐 1.5%Sn-0.5%Pt/MgAl2O4를 제조하였다. A MgAl 2 O 4 carrier was prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the calcination temperature was changed to 900 ° C in the synthesis of the carrier. Then, the MgAl 2 O 4 carrier was subjected to the same Pt and Sn impregnation steps as in Preparation Example 1, 0.5% Pt / MgAl 2 O 4 was prepared.

[제조예 4 : Pt-Sn/ZrAl[Preparation Example 4: Preparation of Pt-Sn / ZrAl 22 OO 44 촉매의 제조] Preparation of Catalyst]

ZrAl2O4 담체를 합성하기 위한 단계로 먼저 고순도 Boehmite Powder (99.999%) 16g을 증류수 100ml와 30분 동안 혼합 교반하였다. 그 다음으로 Zirconium(IV) oxynitrate hydrate (99%, Aldrich) 9.1g을 Boehmite Powder와 증류수를 혼합 교반한 용액에 추가하여 80℃에서 가열하며 30분 추가 교반하였다. First, 16 g of high purity Boehmite Powder (99.999%) was mixed with 100 ml of distilled water for 30 minutes to prepare a ZrAl 2 O 4 carrier. Next, 9.1 g of zirconium (IV) oxynitrate hydrate (99%, Aldrich) was added to the mixed solution of boehmite powder and distilled water. The mixture was heated at 80 ° C and further stirred for 30 minutes.

혼합이 완료된 전구체 혼합 용액에 Hydrochloric acid (36.5~38.0%, Aldrich)를 추가하여 전구체 혼합 용액의 pH를 0.5~1로 조절하여 졸-겔을 완성하였다. Hydrogelic acid (36.5 ~ 38.0%, Aldrich) was added to the mixed precursor mixture solution to adjust the pH of the precursor mixture solution to 0.5 ~ 1 to complete the sol-gel.

제조된 겔은 130 ℃ 로 설정된 오븐에서 24시간 동안 건조하여 수분을 완벽하게 제거한 후, 500 ℃ 에서 6시간 동안 소성하여 최종 ZrAl2O4 담체를 제조하였다. 이 때, Zr 금속과 Al 금속의 질량 비율은 1 : 2로 제조하였다.The prepared gel was dried in an oven set at 130 ° C. for 24 hours to completely remove water and then calcined at 500 ° C. for 6 hours to prepare a final ZrAl 2 O 4 carrier. At this time, the mass ratio of Zr metal to Al metal was 1: 2.

제조 완료한 담체 5g에 Chloroplatinic acid hexahydrate (37.5% Pt basis, Aldrich) 0.06g을 증류수 5ml에 용해한 전구체 용액을 초기 습식 함침법을 이용하여 함침한 후, 증발 건조기로 건조하였다. 건조 완료하여 백금을 함침한 담체는 550 ℃ 에서 6시간 동안 소성하여 0.5%Pt-ZrAl2O4 담체를 제조하였다. A precursor solution prepared by dissolving 0.06 g of chloroplatinic acid hexahydrate (37.5% Pt basis, Aldrich) in 5 ml of distilled water was impregnated into 5 g of the prepared carrier using an initial wet impregnation method, followed by drying with an evaporator. The carrier, which was dried and impregnated with platinum, was calcined at 550 ° C. for 6 hours to prepare a 0.5% Pt-ZrAl 2 O 4 carrier.

이 후, 활성 증진 물질로서 주석 금속을 함침하는 단계로서 Tin(II) acetylacetonate (99.9%, Aldrich) 0.2g을 Methanol 4ml에 용해한 전구체 용액을 초기 습식 함침법을 이용하여, 0.5%Pt-ZrAl2O4 촉매에 함침한 후, 증발 건조기로 건조하였다. 건조 완료하여 주석을 함침한 촉매는 550 ℃ 에서 6시간 동안 소성하여 최종 촉매로 1.5%Sn-0.5%Pt/ZrAl2O4를 제조하였다. Thereafter, a precursor solution obtained by dissolving 0.2 g of Tin (II) acetylacetonate (99.9%, Aldrich) in 4 ml of methanol as a step of impregnating tin metal as an active enhancing substance was subjected to initial wet impregnation to prepare 0.5% Pt-ZrAl 2 O 4 catalyst, followed by drying with an evaporator. After completion of the drying, the tin-impregnated catalyst was calcined at 550 ° C for 6 hours to prepare 1.5% Sn-0.5% Pt / ZrAl 2 O 4 as a final catalyst.

[제조예 5 : Pt-Sn/ZnAl[Preparation Example 5: Preparation of Pt-Sn / ZnAl 22 OO 44 촉매의 제조] Preparation of Catalyst]

Zirconium(IV) oxynitrate hydrate (99%, Aldrich) 전구체 대신 Zinc nitrate hexahydrate (98%, Aldrich) 16.4g을 추가하여 담체를 합성하였고, 이 때 Zn 금속과 Al 금속의 질량 비율은 1 : 2로 제조한 것을 제외하고, 상기 제조예4와 동일한 방법으로 1.5%Sn-0.5%Pt/ZnAl2O4를 제조하였다. A carrier was synthesized by adding 16.4 g of Zinc nitrate hexahydrate (98%, Aldrich) instead of zirconium (IV) oxynitrate hydrate (99%, Aldrich) precursor. The mass ratio of Zn metal to Al metal was 1: 2 , 1.5% Sn-0.5% Pt / ZnAl 2 O 4 was prepared in the same manner as in Production Example 4. [

[실시예 1: C4 올레핀 성분의 제조 및 분석][Example 1: Preparation and analysis of C4 olefin component]

상기 제조예1에서 제조한 촉매 1g을 고정층 촉매 반응기에 충진하고, 온도 500 ℃에서 5%H2-N2 가스로 촉매를 환원하였다. 이후, 탄소수 4의 탄화수소 혼합물(노말-부탄 92중량%, 이소-부탄 8중량%), 수증기, 수소를 각각 1:5:0.4의 몰 비율로 공급하며, 550 ℃ 온도에서, 4/Hr의 GHSV(Gas Hourly Space Velocity)를 유지하며 탈수소화 반응을 수행하여 C4 올레핀 성분(이소부텐, 1-부텐, 2-부텐 및 1,3-부타디엔)을 합성하였다. 1 g of the catalyst prepared in Preparation Example 1 was charged into a fixed-bed catalytic reactor, and the catalyst was reduced with 5% H 2 -N 2 gas at 500 ° C. Thereafter, a hydrocarbon mixture having 4 carbon atoms (92 wt% of normal-butane and 8 wt% of iso-butane), steam and hydrogen were supplied at a molar ratio of 1: 5: 0.4, (Isobutene, 1-butene, 2-butene and 1,3-butadiene) were synthesized by dehydrogenation reaction while keeping the gas hourly space velocity.

상기 탈수소화 반응이 완료되면, 기체를 직접 포집하여, Gas Chromatography로 분석하여 노말-부탄의 전환율을 계산하였다.Upon completion of the dehydrogenation reaction, the gas was directly collected and analyzed by Gas Chromatography to calculate the conversion of n-butane.

[비교예 1][Comparative Example 1]

제조예 2에서 제조한 촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 C4 올레핀 성분(이소부텐, 1-부텐, 2-부텐 및 1,3-부타디엔)을 합성하고, 노말-부탄의 전환율을 계산하였다.Butene and 1,3-butadiene) were synthesized in the same manner as in Example 1, except that the catalyst prepared in Preparation Example 2 was used, and the conversion of n-butane Respectively.

[비교예 2][Comparative Example 2]

제조예 3에서 제조한 촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 C4 올레핀 성분(이소부텐, 1-부텐, 2-부텐 및 1,3-부타디엔)을 합성하고, 노말-부탄의 전환율을 계산하였다.Butene and 1,3-butadiene) were synthesized in the same manner as in Example 1, except that the catalyst prepared in Preparation Example 3 was used, and the conversion of n-butane Respectively.

[비교예 3][Comparative Example 3]

제조예 4에서 제조한 촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 C4 올레핀 성분(이소부텐, 1-부텐, 2-부텐 및 1,3-부타디엔)을 합성하고, 노말-부탄의 전환율을 계산하였다.Except that the catalyst prepared in Preparation Example 4 was used, C4 olefin components (isobutene, 1-butene, 2-butene and 1,3-butadiene) were synthesized in the same manner as in Example 1, Respectively.

[비교예 4][Comparative Example 4]

제조예 5에서 제조한 촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 C4 올레핀 성분(이소부텐, 1-부텐, 2-부텐 및 1,3-부타디엔)을 합성하고, 노말-부탄의 전환율을 계산하였다.C4 olefin components (isobutene, 1-butene, 2-butene and 1,3-butadiene) were synthesized in the same manner as in Example 1 except that the catalyst prepared in Preparation Example 5 was used, Respectively.

촉매의 탈수소화 성능 비교 Comparison of Dehydrogenation Performance of Catalysts 구분division [반응시간(2Hr)] [Reaction time (2Hr)] [반응시간(6Hr)][Reaction time (6Hr)] [반응시간(12Hr)][Reaction time (12Hr)] [반응시간(15Hr)][Reaction time (15Hr)] 전환율Conversion Rate 전환율Conversion Rate 전환율Conversion Rate 전환율Conversion Rate 실시예 1Example 1 67.4467.44 65.3265.32 63.2163.21 61.6761.67 비교예 1Comparative Example 1 47.4047.40 43.5343.53 40.5940.59 39.6239.62 비교예 2Comparative Example 2 52.9552.95 47.0947.09 44.5644.56 45.5145.51 비교예 3Comparative Example 3 39.3139.31 31.0531.05 27.3327.33 25.5325.53 비교예 4Comparative Example 4 23.5623.56 19.4419.44 18.1518.15 17.5617.56

* 전환율: 노말-부탄이 다른 물질(예를들어, 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐 및 1,3-부타디엔 등)로 전환된 비율 Conversion rate: The ratio of conversion of normal-butane to other materials (for example, isobutene, 1-butene, 2-butene and 1,3-butadiene)

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 상기 실시예의 반응초기(2시간) 탈수소화 촉매의 노말-부탄 전환율은 67.44%로 매우 높은 촉매 활성을 나타내었다. 또한 반응이 진행함에 따른 전환율의 하강 폭도 크지 않아, 촉매 활성도 유지되고 있음을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, the dehydrogenation catalyst in the initial stage of the reaction (2 hours) of the above example exhibited a very high catalytic activity as 67.44%. Also, it was confirmed that the catalytic activity was maintained because the lowering of the conversion rate was not so large as the reaction progressed.

반면, 담체로 ZrO2-MgAl2(OH)8 대신에 다른 담체를 사용한 촉매(비교예 1 내지 4)는 실시예 1에 비해 현저히 성능이 좋지 못함을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로, 비교예1 내지 4의 촉매는 반응초기(2시간) 전환율이 실시예1에 비해 낮았으며, 반응시간에 따라 전환율이 급격히 떨어져 촉매의 성능이 저하됨을 확인하였다.On the other hand, it was confirmed that the catalysts (Comparative Examples 1 to 4) using different carriers instead of ZrO 2 -MgAl 2 (OH) 8 as the carrier were not significantly better than those of Example 1. More specifically, in the catalysts of Comparative Examples 1 to 4, the conversion rate at the initial stage of the reaction (2 hours) was lower than that of Example 1, and the conversion rate was sharply decreased according to the reaction time.

즉, 실시예1의 촉매는 노말-부탄 탈수소 반응에서 ZrO2-MgAl2(OH)8 담체를 사용함에 따라 노말-부탄에 대해 반응 초기 뿐만 아니라, 반응이 지속되는 중에도 전환율을 높게 유지하며, 매우 높은 촉매 활성을 나타냄을 알 수 있다.That is, the use of ZrO 2 -MgAl 2 (OH) 8 carrier in the n-butane dehydrogenation reaction of the catalyst of Example 1 maintains the conversion rate of the n-butane at the initial stage as well as during the reaction, And exhibits high catalytic activity.

Claims (20)

마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함한 다공성 지지체 및
상기 다공성 지지체의 내부 기공에 분산된, 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자를 포함하는 담체; 및
상기 담체 상에 고정되고, 백금(Pt), 이의 산화물, 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물; 및 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물;을 포함하고,
상기 다공성 지지체는 마그네슘, 이의 산화물, 이의 수산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자의 집합으로 형성되며,
상기 지르코늄, 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상과 알루미나의 합금 입자는 최대 직경이 0.1 mm 내지 10 mm인 구형 입자 형태를 가지며,
상기 다공성 지지체의 최대 직경이 0.5 mm 내지 15 mm인, 탄소수 4의 탄화수소 화합물의 탈수소화 반응용 금속 담지 촉매.
A porous support containing alloy particles of alumina and at least one member selected from the group consisting of magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof, and hydrates thereof, and
A support comprising alloy particles of alumina and at least one member selected from the group consisting of zirconium, oxides thereof and hydrates thereof dispersed in the internal pores of the porous support; And
At least one metal compound fixed on the carrier and selected from the group consisting of platinum (Pt), oxides thereof, and hydrates thereof; And at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof, A metal compound,
The porous support is formed of a set of alloy particles of alumina and at least one member selected from the group consisting of magnesium, oxides thereof, hydroxides thereof and hydrates thereof,
The alloy particles of alumina and at least one selected from the group consisting of zirconium, oxides thereof and hydrates thereof have a spherical particle shape with a maximum diameter of 0.1 mm to 10 mm,
Wherein the maximum diameter of the porous support is 0.5 mm to 15 mm.
제1항에 있어서,
상기 담체의 비표면적이 100 ㎡/g 내지 150 ㎡/g인, 탄소수 4의 탄화수소 화합물의 탈수소화 반응용 금속 담지 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the support has a specific surface area of 100 m 2 / g to 150 m 2 / g.
제1항에 있어서,
상기 담체의 평균 기공직경이 1 nm 내지 100 nm인, 탄소수 4의 탄화수소 화합물의 탈수소화 반응용 금속 담지 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the carrier has an average pore diameter of 1 nm to 100 nm.
제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체의 평균 기공직경이 1 nm 내지 20 nm인, 탄소수 4의 탄화수소 화합물의 탈수소화 반응용 금속 담지 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the porous support has an average pore diameter of 1 nm to 20 nm.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 담체에 포함된 마그네슘과 알루미늄의 중량비율이 0.3 : 1 내지 2: 1인, 탄소수 4의 탄화수소 화합물의 탈수소화 반응용 금속 담지 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of magnesium to aluminum contained in the carrier is 0.3: 1 to 2: 1.
제1항에 있어서,
상기 담체에 포함된 지르코늄과 알루미늄의 중량비율이 0.3 : 1 내지 2: 1인, 탄소수 4의 탄화수소 화합물의 탈수소화 반응용 금속 담지 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of zirconium to aluminum contained in the carrier is 0.3: 1 to 2: 1.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속 담지 촉매는 백금(Pt), 이의 산화물, 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물을 상기 담체의 함량 대비 0.1 중량% 내지 5 중량% 포함하는 탄소수 4의 탄화수소 화합물의 탈수소화 반응용 금속 담지 촉매.
The method according to claim 1,
The metal-supported catalyst may comprise at least one metal compound selected from the group consisting of platinum (Pt), oxides thereof, and hydrates thereof, in the presence of 0.1 to 5% by weight of a dehydrogenation Supported metal catalyst.
제1항에 있어서,
상기 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물 100 중량부에 대하여 상기 백금(Pt), 이의 산화물, 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물의 함량은 10 중량부 내지 80 중량부인, 탄소수 4의 탄화수소 화합물의 탈수소화 반응용 금속 담지 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof, The dehydrogenation reaction of the hydrocarbon compound having 4 carbon atoms, which is 10 to 80 parts by weight, based on 100 parts by weight of the metal compound, of the at least one metal compound selected from the group consisting of platinum (Pt), an oxide thereof, Supported catalyst.
지르코늄 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시키는 단계;
상기 졸겔반응의 결과물, 마그네슘 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시켜 담체를 형성하는 단계; 및
상기 담체에 백금(Pt), 이의 산화물, 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물; 및 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 란탄(La), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 이의 산화물 및 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 화합물;을 함침시키는 단계를 포함하고,
상기 졸겔반응은 60 ℃ 내지 100 ℃ 온도에서 가열하는 방법으로 졸(sol)을 형성하고, 상기 졸(sol)의 pH를 0.5 내지 2로 조절하여 겔(gel)화시키는 것을 특징으로 하는, 금속 담지 촉매 제조방법.
Mixing the zirconium compound and the aluminum compound and sol-gel reaction;
Mixing a resultant of the sol-gel reaction, a magnesium compound, and an aluminum compound with a sol-gel to form a carrier; And
At least one metal compound selected from the group consisting of platinum (Pt), oxides thereof, and hydrates thereof; And at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), tin (Sn), lanthanum (La), potassium (K), calcium (Ca), oxides thereof, Impregnating a metal compound,
Wherein the sol-gel reaction is carried out by heating at a temperature of 60 ° C to 100 ° C to form a sol and adjusting the pH of the sol to from 0.5 to 2, Gt;
제12항에 있어서,
상기 지르코늄 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시키는 단계 이후, 상기 졸겔반응의 결과물을 400 ℃ 내지 600 ℃ 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함하는, 금속 담지 촉매 제조방법.
13. The method of claim 12,
Further comprising the step of heat-treating the resultant sol-gel reaction at a temperature of 400 ° C to 600 ° C after mixing the zirconium compound and the aluminum compound and performing a sol-gel reaction.
제12항에 있어서,
상기 졸겔반응의 결과물, 마그네슘 화합물 및 알루미늄 화합물을 혼합하고 졸겔반응시킨 이후, 상기 졸겔반응의 결과물을 400 ℃ 내지 600 ℃ 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함하는, 금속 담지 촉매 제조방법.
13. The method of claim 12,
A step of heat-treating the resultant sol-gel reaction at a temperature of 400 ° C to 600 ° C after mixing the resultant of the sol-gel reaction, the magnesium compound and the aluminum compound, and performing a sol-gel reaction.
제1항의 금속 담지 촉매의 존재 하에, 노말-부탄을 포함한 탄화수소 화합물, 수소 및 수증기를 반응시키는 단계를 포함하는, 탄소수 4의 올레핀 제조 방법.
A process for producing an olefin having 4 carbon atoms, which comprises reacting a hydrocarbon compound containing normal-butane, hydrogen and water vapor in the presence of the metal supported catalyst of claim 1.
제15항에 있어서,
상기 탄화수소 화합물은 90 중량% 내지 95 중량%의 노말-부탄을 포함하는 탄소수 4의 올레핀 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the hydrocarbon compound comprises 90 wt% to 95 wt% of n-butane.
제15항에 있어서,
상기 탄소수 4의 탄화수소 화합물 부피에 대한 수증기 부피 비율이 2 내지 10인 탄소수 4의 올레핀 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the volume ratio of water vapor to the volume of hydrocarbon compound having 4 carbon atoms is 2 to 10.
제15항에 있어서,
상기 탄소수 4의 탄화수소 화합물 부피에 대한 수증기 부피 비율이 0.1 내지 0.8인 탄소수 4의 올레핀 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the volume ratio of water vapor to the volume of the hydrocarbon compound having the number of carbon atoms of 4 is 0.1 to 0.8.
제15항에 있어서,
상기 노말-부탄을 포함한 탄화수소 화합물, 수소 및 수증기를 반응시키는 단계는 400 ℃ 내지 600 ℃ 온도에서 수행되는 탄소수 4의 올레핀 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the step of reacting the hydrocarbons including normal-butane, hydrogen and water vapor is carried out at a temperature of 400 ° C to 600 ° C.
제15항에 있어서,
상기 노말-부탄을 포함한 탄화수소 화합물, 수소 및 수증기를 반응시키는 단계는 GHSV(Gas Hourly Space Velocity)는 0.1/Hr 내지 10/Hr에서 진행되는 탄소수 4의 올레핀 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the step of reacting the hydrocarbons including normal-butane, hydrogen and steam includes the step of operating at a gas hourly space velocity (GHSV) of from 0.1 / Hr to 10 / Hr.
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