KR102588214B1 - Method for regenerating metal particle mixture for purifying feedstock for olefin metathesis - Google Patents

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Abstract

본 발명은 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법에 관한 것으로서, 올레핀 복분해 반응원료로 사용되는 천연오일, 오일 유도체 등의 원료로부터 촉매독 유발 물질 및 불순물을 흡수 및 제거한 금속 입자 혼합물을 재생하여 재사용할 수 있도록 하는 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법 및 이를 이용한 올레핀 복분해 반응용 원료 정제 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, and is a metal particle mixture in which catalyst poison-causing substances and impurities are absorbed and removed from raw materials such as natural oil and oil derivatives used as raw materials for olefin metathesis reaction. It relates to a method for regenerating metal particle mixtures for refining raw materials for olefin metathesis reactions so that they can be recycled and reused, and a method for purifying raw materials for olefin metathesis reactions using the same.

Description

올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법{Method for regenerating metal particle mixture for purifying feedstock for olefin metathesis} Method for regenerating metal particle mixture for purifying feedstock for olefin metathesis}

본 발명은 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법에 관한 것으로서, 올레핀 복분해 반응원료로 사용되는 천연오일, 오일 유도체 등의 원료로부터 촉매독 유발 물질 및 불순물을 흡수 및 제거한 금속 입자 혼합물을 재생하여 재사용할 수 있도록 하는 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, and is a metal particle mixture in which catalyst poison-causing substances and impurities are absorbed and removed from raw materials such as natural oil and oil derivatives used as raw materials for olefin metathesis reaction. It relates to a method of regenerating a metal particle mixture for refining raw materials for olefin metathesis reaction so that it can be recycled and reused.

올레핀 복분해 반응은 올레핀 관능기를 가진 천연 자원인 동식물 오일 및 동식물 오일의 유도체 등을 산업적으로 유용한 화학물질로 전환 시킬 수 있는 반응으로 최근 지속가능사회와 기후변화대응을 위한 신산업에 있어 핵심기술로 자리하고 있다. Olefin metathesis is a reaction that can convert natural resources with olefin functional groups, such as animal and plant oils and derivatives of animal and plant oils, into industrially useful chemicals, and has recently become a core technology in new industries for a sustainable society and climate change response. there is.

특히 동식물유 중에서 올레인산(Oleic acid)과 올레인산 유도체인 메틸올레이트(methyl oleate, MO)는 에틸렌, 프로필렌 및 부텐과의 교차복분해 반응에 의해 알파-올레핀, 알파오메가-올레핀카르복시산을 합성할 수 있으며, 자가복분해반응으로 디카르복시산과 장쇄 선형 올레핀 등의 고부가의 물질로 전환할 수 있어 화학산업적으로 유용한 복분해반응의 원료로 주목받고 있다. 따라서 이러한 복분해 반응을 위하여 루테늄, 몰리브덴 그리고 텅스텐과 같은 전이금속을 포함한 촉매에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. In particular, among animal and vegetable oils, oleic acid and methyl oleate (MO), an oleic acid derivative, can synthesize alpha-olefin and alpha-omega-olefin carboxylic acids through cross-metathesis reactions with ethylene, propylene, and butene. It can be converted into high value-added substances such as dicarboxylic acid and long-chain linear olefin through self-metathesis reaction, and is attracting attention as a raw material for metathesis reaction useful in the chemical industry. Therefore, for this metathesis reaction, research on catalysts containing transition metals such as ruthenium, molybdenum, and tungsten is actively being conducted.

하지만, 산소 노출 등으로 인한 반응 원료 내에 필연적으로 포함되어있는 불순물은 촉매와 반응하고 이로 인해 복분해 촉매의 활성을 현저하게 감소시킨다. 이는 촉매 활성의 지표인 전환수(turnover number, TON)의 감소로 이어진다. 특히, 30,000 TON 이상인 고활성 복분해반응의 경우, 촉매의 사용량은 20ppm 이하이므로 복분해 반응에서 반응물에 함유된 유독성 불순물을 엄격히 제거하는 것은 복분해반응의 상업적 적용에 중요한 부분이다.However, impurities inevitably contained in the reaction raw materials due to exposure to oxygen, etc. react with the catalyst, thereby significantly reducing the activity of the metathesis catalyst. This leads to a decrease in turnover number (TON), an indicator of catalyst activity. In particular, in the case of a highly active metathesis reaction of 30,000 TON or more, the amount of catalyst used is 20ppm or less, so strictly removing toxic impurities contained in the reactants in the metathesis reaction is an important part of the commercial application of the metathesis reaction.

따라서, 복분해 촉매의 활성을 30,000 TON 이상, 특히 40,000TON 이상으로 극대화하기 위해서는 촉매의 사용량은 10ppm 이하이므로 반응물 내의 촉매 독성 불순물을 수 ppm 이하로 감소시키는 방법이 필수적이다. 이러한 방법 중 가장 일반적인 방법은 알루미나를 통해 불순물을 제거하는 방법이다. 기존 보고된 방식은 메틸올레이트 대비 약 1.5 wt.% 이상의 알루미나를 이용하여 최소 1달 이상의 전처리 과정을 거치는 방법이다(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 1919-1923). 하지만 이와 같은 방법은 정제에 너무 많은 시간이 소요되며, 99% 이상의 고순도 메틸올레이트를 필요로 하여 산업적 경제성이 낮으므로 적합하지 않다. Therefore, in order to maximize the activity of the metathesis catalyst to more than 30,000 TON, especially to more than 40,000 TON, the amount of catalyst used is less than 10 ppm, so a method of reducing catalyst toxic impurities in the reactant to less than a few ppm is essential. The most common of these methods is to remove impurities through alumina. The previously reported method uses about 1.5 wt.% or more of alumina compared to methyl oleate and undergoes a pretreatment process of at least one month (Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 1919-1923). However, this method is not suitable because it takes too much time for purification and requires high purity methyl oleate of more than 99%, resulting in low industrial economic feasibility.

이와 관련한 선행연구에 따르면, 원료 내에 존재하는 복분해 촉매 독성 불순물은 과산화물 계열과, 색소나 극성물질 등의 비과산화물 계열이 있으며, 이러한 불순물이 촉매독으로 작용하여 촉매의 활성을 감소시킨다고 알려져 있다. 구체적으로, 복분해 원료인 동식물유가 공기 중의 산소와 만나 필연적으로 생성되는 화합물인 과산화물, 산소를 포함한 라디칼인 과산화라디칼, 알데히드 화합물 그리고 아니시딘이나 인산염 그리고 황산염 등이 대표적인 촉매독이다. According to previous research in this regard, toxic impurities for metathesis catalysts present in raw materials include peroxides and non-peroxides such as pigments and polar substances, and it is known that these impurities act as catalyst poisons and reduce the activity of the catalyst. Specifically, peroxide, a compound inevitably generated when animal and vegetable oil, which is a raw material for metathesis, meets oxygen in the air, peroxide radical, which is a radical containing oxygen, aldehyde compounds, and anisidine, phosphate, and sulfate are representative catalyst poisons.

이러한 천연 오일 및 오일의 유도체 등의 원료의 불순물을 제거하기 위하여 열처리를 이용해 원료 내의 불순물을 제거하는 방법(U.S. Patent NO. 8,692,006 B2, 2014), 아황산수소나트륨(sodium bisulfite)과 같은 화학물질을 이용하여 원료 내의 불순물을 제거하는 방법(U.S. Patent NO. 8,642,824 B2, 2014) 등이 제시되어 있으며, 또한 다양한 불순물을 제거하기 위하여 금속알킬화합물, 알루미나, 실리카 겔, 몬모릴로나이트 점토, 산성백토, 표백토, 규조토, 제올라이트, 카올린, 산무수물, 활성탄 등 각 불순물에 대해 흡착성이 강한 다양한 물질로 원료의 불순물을 제거하는 방법을 제시하였다(대한민국공개특허 10-2015-0129681). In order to remove impurities in raw materials such as natural oils and oil derivatives, a method of removing impurities in raw materials using heat treatment (U.S. Patent No. 8,692,006 B2, 2014), using chemicals such as sodium bisulfite A method for removing impurities in raw materials (U.S. Patent No. 8,642,824 B2, 2014) is proposed, and in order to remove various impurities, metal alkyl compounds, alumina, silica gel, montmorillonite clay, acid white clay, bleached earth, and diatomaceous earth are used. , presented a method of removing impurities from raw materials using various substances with strong adsorption properties for each impurity, such as zeolite, kaolin, acid anhydride, and activated carbon (Korea Patent Publication No. 10-2015-0129681).

그러나, 상기와 같이 천연 오일 및 오일의 유도체 등의 원료의 불순물 제거시 사용된 화학물질, 또는 금속알킬화합물, 알루미나, 실리카 겔, 몬모릴로나이트 점토, 산성백토, 표백토, 규조토, 제올라이트, 카올린, 산무수물, 활성탄 등의 흡착성이 강한 물질의 경우, 비가역적인 불순물의 흡착과 반응으로 인해 간단한 세척과 소성 및 활성화 처리 등의 단일 방법으로 재생되지 않으며, 다단계의 복합적 세척과 소성 및 고도의 활성화 처리 등이 요구되어 재생 비용이 초기 합성비용보다 크게 증가하여 재사용하는데 어려움이 있고, 이러한 물질을 일회 사용 후 폐기할 경우에는 다량의 고체폐기물이 발생되어 환경적 측면은 물론이고, 경제적 측면에서도 손실이 발생된다. 이를 해결하기 위하여, 미국 공개특허 제2020-0385324호(공개일: 2020.12.10.)에서는 올레핀 공급원료에 존재하는 불순물을 흡착한 흡착제를 상압에서 질소가스로 180 내지 500℃에서 재생하여 사용할 수 있음을 개시하고 있다. 그러나, 상기 방법의 경우 올레핀 공급원료에 불순물로서 존재하는 이소부탄알 및 아세톤을 흡착한 경우에 한정되어 있어, 상기 흡착제에 이소부탄알 및 아세톤 이외의 촉매 독성 유발 불순물이 흡착될 경우 이를 완전히 탈착 또는 제거하여 상기 흡착제를 재생하는데 한계가 있다.However, as described above, chemicals used to remove impurities from raw materials such as natural oils and oil derivatives, or metal alkyl compounds, alumina, silica gel, montmorillonite clay, acid white clay, bleached earth, diatomaceous earth, zeolite, kaolin, and acid anhydride. In the case of materials with strong adsorption such as activated carbon, they cannot be regenerated by a single method such as simple washing, firing, and activation treatment due to the adsorption and reaction of irreversible impurities, and require multi-step complex washing, firing, and advanced activation treatment. As a result, the recycling cost increases significantly from the initial synthesis cost, making it difficult to reuse, and when these materials are discarded after one-time use, a large amount of solid waste is generated, resulting in loss not only from an environmental perspective, but also from an economic perspective. To solve this problem, in U.S. Patent Publication No. 2020-0385324 (publication date: December 10, 2020), an adsorbent that adsorbs impurities present in olefin feedstock can be used by regenerating it at 180 to 500°C with nitrogen gas at normal pressure. is starting. However, the above method is limited to the case of adsorbing isobutanal and acetone that exist as impurities in the olefin feedstock. Therefore, if impurities causing catalyst toxicity other than isobutanal and acetone are adsorbed on the adsorbent, they are completely desorbed or removed. There are limitations in regenerating the adsorbent.

그러므로, 올레핀 복분해 반응용 원료로부터 촉매독성 물질을 포함한 불순물을 고도로 흡착한 흡착제로부터 불순물을 간단한 방법으로 탈착 또는 제거하여 상기 흡착제를 재생 반복 사용이 가능하도록 하는 기술의 개발이 상업적 적용을 위해서 필요한 실정이다.Therefore, the development of a technology that desorbs or removes impurities from an adsorbent that highly adsorbs impurities, including catalytic toxic substances, from raw materials for olefin metathesis reaction in a simple manner to enable regeneration and repeated use of the adsorbent is necessary for commercial application. .

(0001) 미국등록특허 US 8,692,006 B2 (2014. 04. 08. 등록)(0001) US registered patent US 8,692,006 B2 (registered on April 8, 2014) (0002) 미국등록특허 US 8,642,824 B2 (2014. 02. 04. 등록)(0002) US registered patent US 8,642,824 B2 (registered on February 4, 2014) (0003) 대한민국공개특허 10-2015-0129681 (2015. 11. 20. 공개)(0003) Republic of Korea Patent No. 10-2015-0129681 (published on November 20, 2015) (0004) 미국공개특허 제2020-0385324호(공개일: 2020.12.10.)(0004) U.S. Patent Publication No. 2020-0385324 (Published Date: 2020.12.10.)

(0001) Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 1919-1923(0001) Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 1919-1923

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여, 올레핀 복분해 반응용 원료내 촉매독 유발 물질 및 불순물을 고도로 제거하여 올레핀 복분해 반응용 원료를 정제하는 금속 입자 혼합물을 일회성 처리가 아닌 반복 사용할 수 있도록 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention removes catalyst poison-causing substances and impurities in the raw materials for olefin metathesis reaction to a high degree so that the metal particle mixture that purifies the raw material for olefin metathesis reaction can be used repeatedly rather than one-time treatment. The purpose is to provide a method for regenerating metal particle mixtures for raw material purification.

또한, 본 발명은 사용한 금속 입자 혼합물을 재생하고 이를 다시 올레핀 복분해 반응용 원료 정제용으로 사용하는 올레핀 복분해 반응용 원료의 정제방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a method for purifying raw materials for olefin metathesis reaction by regenerating the used metal particle mixture and using it again to purify raw materials for olefin metathesis reaction.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 사용된 금속 입자 혼합물의 재생방법에 있어서, 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 사용된 금속 입자 혼합물은, 200 내지 440℃, 1 내지 100 mbar의 압력하에서 진공세척된 후, 250 내지 440℃에서 수소 활성화 처리되어 재생되는 것을 특징으로 하는, 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법을 제공한다.In order to solve the above problem, the present invention provides a method for regenerating a metal particle mixture used in purifying raw materials for an olefin metathesis reaction, wherein the metal particle mixture used in refining raw materials for an olefin metathesis reaction is heated at a temperature of 200 to 440° C., 1 to 100° C. A method for regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction is provided, which is characterized in that it is vacuum washed under a pressure of mbar and then regenerated by hydrogen activation at 250 to 440°C.

일 실시예로, 상기 수소 활성화처리는 수소와 불활성가스가 혼합된 혼합가스이되, 상기 수소는 10 내지 70 부피%로 포함될 수 있다.In one embodiment, the hydrogen activation treatment uses a mixed gas of hydrogen and an inert gas, and the hydrogen may be included in an amount of 10 to 70% by volume.

일 실시예로, 상기 금속 입자 혼합물은 망간, 철, 코발트, 니켈 중 둘 이상의 전이금속을 포함하는 금속 입자를 혼합한 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 금속 입자가 망간, 철, 니켈 및 코발트 중에서 2성분을 포함하며, 금속성분 1과 금속성분 2의 함량비는 1 : 5 ~ 5 : 1 일 수 있다.In one embodiment, the metal particle mixture may be a mixture of metal particles containing two or more transition metals among manganese, iron, cobalt, and nickel. Preferably, the metal particles include two or more transition metals among manganese, iron, nickel, and cobalt. It contains components, and the content ratio of metal component 1 and metal component 2 may be 1:5 to 5:1.

일 실시예로, 상기 금속 입자 혼합물은 다공성 물질에 담지된 상태일 수 있으며, 바람직하게는 상기 다공성 물질은 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트, 티타니아, 지르코늄 옥사이드, 카본블랙, 그래핀, 탄소나노튜브 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the metal particle mixture may be supported on a porous material. Preferably, the porous material is alumina, silica, silica alumina, zeolite, titania, zirconium oxide, carbon black, graphene, and carbon nanotubes. It may be one or more selected from among.

일 실시예로, 상기 올레핀 복분해 반응용 원료는 식물성 오일, 동물성오일 및 이들의 유도체 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 상기 올레핀 복분해 반응용 원료는 9-데센산(9-decenoic acid), 메틸 9-데세노에이트(methyl 9-decenoate), 10-운데세 노산(10-undecenoic acid), 메틸 10-운데세노에이트(methyl 10-undecenoate), 9-옥타 데센디오익산(9-octadecenedioic acid), 메틸 9-옥타데센디오에이트(methyl 9-octadecenedioate), 12-트리데세노산(12-tridecenoic acid), 메틸 12-트리 데세노에이트(methyl 12-tridecenoate), 13-테트라데세노산(13-tetradecenoic acid), 메틸 13-테트라데세노에이트(methyl 13-tetradecenoate), 11-도데세노산(11-dodecenoic acid), 메틸 11-도데세노에이트(methyl 11-dodecenoate) 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the raw material for the olefin metathesis reaction may be any one selected from vegetable oils, animal oils, and derivatives thereof, and preferably the raw material for the olefin metathesis reaction is 9-decenoic acid. , methyl 9-decenoate, 10-undecenoic acid, methyl 10-undecenoate, 9-octadecenedioic acid ), methyl 9-octadecenedioate, 12-tridecenoic acid, methyl 12-tridecenoate, 13-tetradecenoic acid (13- It may be one or more selected from tetradecenoic acid, methyl 13-tetradecenoate, 11-dodecenoic acid, and methyl 11-dodecenoate.

또한 본 발명은 ⅰ) 올레핀 복분해 반응용 원료를 금속 입자 혼합물과 접촉시켜, 올레핀 복분해 반응용 원료를 정제하는 단계; ⅱ) 상기 정제 단계에 사용된 금속 입자 혼합물을 진공 세척 및 수소 활성화처리하여 재활성화하는 단계; 및 ⅲ) 상기 재활성화된 금속 입자 혼합물을 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 재사용하는 단계;를 포함하며, 상기 금속 입자 혼합물은 망간, 철, 코발트, 니켈 중 둘 이상의 전이금속을 포함하는 금속 입자를 비담지 상태 혹은 다공성 물질에 담지된 상태인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료의 정제 방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of i) contacting the raw material for the olefin metathesis reaction with a metal particle mixture to purify the raw material for the olefin metathesis reaction; ii) reactivating the metal particle mixture used in the purification step by vacuum washing and hydrogen activation; and iii) reusing the reactivated metal particle mixture to purify raw materials for olefin metathesis reaction, wherein the metal particle mixture includes metal particles containing two or more transition metals among manganese, iron, cobalt, and nickel. A method for purifying raw materials for olefin metathesis reaction is provided, which is characterized in that the raw material is supported in a supported state or a porous material.

일 실시예로, 상기 ⅰ) 단계 후, 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료를 활성 알루미나 입자와 접촉시켜 추가로 정제할 수 있으며, 바람직하게는 상기 활성 알루미나는 중성(neutral) 알루미나일 수 있다.In one embodiment, after step i), the purified raw material for the olefin metathesis reaction may be further purified by contacting it with activated alumina particles. Preferably, the activated alumina may be neutral alumina.

본 발명은 올레핀 복분해 반응용 원료로부터 촉매독성 물질을 포함한 불순물을 흡착 또는 제거하는 과정에서 오염된 금속 입자 혼합물을 간단한 공정을 통해 재생할 수 있어 공정효율을 향상시킬 수 있다.The present invention can improve process efficiency by regenerating a contaminated metal particle mixture through a simple process in the process of adsorbing or removing impurities including catalytic toxic substances from raw materials for olefin metathesis reaction.

또한, 상기 재생된 금속 입자 혼합물은 신규 흡착제와 유사한 성능, 즉 재생 후에도 고활성의 정제성능을 유지함에 따라, 재생을 통해 올레핀 복분해 반응용 원료 정제용으로 재사용이 가능하여 경제적임은 물론이고, 폐기성 금속 입자 혼합물 생성이 최소화되어 환경적 측면에서도 이점이 있다.In addition, the regenerated metal particle mixture maintains performance similar to that of the new adsorbent, i.e., highly active purification performance even after regeneration, so that it can be reused for refining raw materials for olefin metathesis reaction through regeneration, making it economical as well as disposal. There is also an environmental advantage as the generation of toxic metal particle mixtures is minimized.

더욱이, 본 발명에 따라 저온에서 진공세척 및 수소 활성화처리될 경우, 종래 재생법에 비해 금속 입자 혼합물의 재생도가 높아 보다 고활성의 정제성능을 유지할 수 있고, 이에 따라 이를 사용하여 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료를 복분해 반응에 사용할 경우 높은 전환수(TON)을 달성할 수 있다.Moreover, when vacuum washing and hydrogen activation treatment are performed at low temperature according to the present invention, the regeneration rate of the metal particle mixture is higher compared to the conventional regeneration method, so higher activity purification performance can be maintained, and thus, the olefin purified using this method can be metathesized. When reaction raw materials are used in a metathesis reaction, a high conversion number (TON) can be achieved.

도 1은 본 발명의 일실시예에서 금속 입자 혼합물을 이용한 올레핀 복분해 반응용 원료의 순환 정제 시스템의 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a circulation purification system for raw materials for olefin metathesis reaction using a metal particle mixture in an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 포함한 발명의 구성을 상세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, the configuration of the invention, including preferred embodiments, will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the invention. In explaining in detail the principles of a preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

다른 식으로 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.Terms used in this specification may be defined as follows.

본 발명의 명세서에서 "정제"는 모든 불순물을 100% 제거하여 올레핀 복분해 반응용 원료의 고순도화하는 것을 의미하는 것이 아니라 촉매에 부정적 영향을 주는 특정 불순물을 감소시켜 촉매의 부정적 영향을 완화 시키고 촉매의 효율을 증가시키는 것을 의미한다.In the specification of the present invention, "purification" does not mean high purity of the raw material for olefin metathesis reaction by removing 100% of all impurities, but rather reduces specific impurities that have a negative impact on the catalyst to alleviate the negative impact of the catalyst and improve the catalyst's It means increasing efficiency.

또한, 본 발명의 명세서에서 용어 "불순물"은 광범위하게 올레핀 복분해에 사용되는 촉매와 천연 오일 원료를 사용한 촉매 복분해 반응에 영향을 줄 수 있는 임의의 불순물을 나타낸다. 상기 불순물은 과산화물 계열과, 색소나 극성물질 등의 비과산화물 계열을 망라하며, 구체적으로 올레핀 복분해 원료인 동식물유가 공기 중의 산소와 만나 필연적으로 생성되는 화합물인 과산화물, 산소를 포함한 라디칼인 과산화라디칼, 하이드로과산화물, 하이드록시디엔, 알데히드 화합물, 에폭시하이드록시 화합물 그리고 아니시딘이나 인산염 그리고 황산염 등을 지칭하며 이러한 불순물은 올레핀 복분해 촉매의 활성을 크게 감소시켜 복분해 반응을 저하시킨다.In addition, the term "impurity" in the specification of the present invention broadly refers to any impurity that may affect the catalytic metathesis reaction using catalysts used for olefin metathesis and natural oil raw materials. The impurities include peroxide series and non-peroxide series such as pigments and polar substances. Specifically, peroxide, which is a compound inevitably generated when animal and vegetable oil, which is a raw material for olefin metathesis, meets oxygen in the air, peroxide radical, which is a radical containing oxygen, and hydro It refers to peroxides, hydroxydienes, aldehyde compounds, epoxyhydroxy compounds, anisidine, phosphates, and sulfates. These impurities greatly reduce the activity of the olefin metathesis catalyst, thereby lowering the metathesis reaction.

상기 정의된 올레핀 복분해 반응용 원료내 불순물은 본 발명의 활성화 된 금속입자 혼합물과의 접촉을 통해 제거될 수 있고, 이를 통해 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료는 올레핀 복분해 촉매의 활성감소 없이 고활성의 복분해 반응을 수행할 수 있다.Impurities in the raw materials for the olefin metathesis reaction defined above can be removed through contact with the activated metal particle mixture of the present invention, and the raw materials for the olefin metathesis reaction purified through this can undergo highly active metathesis without reducing the activity of the olefin metathesis catalyst. The reaction can be carried out.

그러나, 상기 금속입자 혼합물은 올레핀 복분해 반응용 원료 정제 시 상기와 같은 불순물을 흡착 및 제거하는 과정에서 오염되어 올레핀 복분해 반응용 원료 정제 활성이 감소된다.However, the metal particle mixture is contaminated during the process of adsorbing and removing the above impurities when purifying the raw materials for the olefin metathesis reaction, thereby reducing the activity of purifying the raw materials for the olefin metathesis reaction.

따라서, 본 발명은 올레핀 복분해 반응용 원료로부터 촉매독소 유발물질을 포함한 불순물 흡수 또는 제거과정에서 오염된 금속 입자 혼합물을 반복하여 재사용할 수 있도록 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법을 제공한다.Therefore, the present invention provides a method for regenerating a metal particle mixture for purifying the raw material for the olefin metathesis reaction so that the contaminated metal particle mixture can be repeatedly reused during the process of absorbing or removing impurities including catalyst toxin-causing substances from the raw material for the olefin metathesis reaction. to provide.

하기에서 본 발명에 대해 더 상세하게 설명한다.The present invention is described in more detail below.

본 발명의 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 사용된 금속 입자 혼합물의 재생방법에 있어서, 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 사용된 금속 입자 혼합물을, 200 내지 440℃, 1 내지 100 mbar의 압력하에서 진공세척된 후, 250 내지 440℃에서 수소 활성화 처리되어 재생되는 것을 특징으로 하는, 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법을 제공한다.In the method for regenerating the metal particle mixture used in refining the raw material for the olefin metathesis reaction of the present invention, the metal particle mixture used in the purification of the raw material for the olefin metathesis reaction is vacuum washed at 200 to 440° C. and under a pressure of 1 to 100 mbar. It provides a method for regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, which is characterized in that the metal particle mixture is regenerated by hydrogen activation treatment at 250 to 440°C.

구체적으로 본 발명은 올레핀 복분해 반응용 원료 정제 과정에서 불순물에 의해 오염된 금속 입자 혼합물을 재생하기 위하여, 먼저 진공상태에서 세척한다. 여기서 진공이란 공업상 진공을 의미하는 것으로, 대기압 이하의 압력을 의미하며, 대기압과의 차이를 진공도라 한다. 따라서 진공도는 대기압 이하의 압력의 게이지 압력을 의미한다. Specifically, in the present invention, in order to regenerate a mixture of metal particles contaminated with impurities during the purification process of raw materials for olefin metathesis reaction, the metal particle mixture is first washed in a vacuum. Here, vacuum refers to an industrial vacuum, meaning a pressure below atmospheric pressure, and the difference from atmospheric pressure is called the degree of vacuum. Therefore, the degree of vacuum refers to the gauge pressure of pressure below atmospheric pressure.

본 발명은 금속 입자 혼합물을 진공도가 1 내지 100 mbar인 진공 및 200 내지 440℃의 저온에서 처리 할 수 있다. 상기 진공 세척은 경우에 따라 다르나, 일반적으로 1 내지 10시간 동안 세척하는 것이 바람직하다.The present invention can process metal particle mixtures in a vacuum of 1 to 100 mbar and at a low temperature of 200 to 440°C. The vacuum cleaning varies depending on the case, but generally it is preferable to clean for 1 to 10 hours.

상기 금속 입자 혼합물은 진공 상태에서 세척되어, 올레핀 복분해 반응용 원료 정제 과정에서 금속입자 혼합물에 함유된 과량의 원료와 불순물을 신속하고 효과적으로 제거하는 이점이 있고, 더욱이 비교적 저온인 200 내지 440℃에서 세척이 진행되어, 상기 금속 입자 혼합물 상에 잔류된 반응원료와 흡착된 유기성 불순물의 열분해 및 탄화가 발생되지 않아 상기 열분해 및 탄화로 인해 발생되는 2차 오염을 방지할 수 있음은 물론이고, 상기 금속 입자 혼합물이 손상되지 않아, 이의 올레핀 복분해 반응용 원료에 대한 정제 성능이 재생 후에도 유지될 수 있다.The metal particle mixture is washed in a vacuum, which has the advantage of quickly and effectively removing excess raw materials and impurities contained in the metal particle mixture during the purification process of raw materials for olefin metathesis reaction, and further, washing at a relatively low temperature of 200 to 440°C. As this progresses, thermal decomposition and carbonization of the reaction raw materials and adsorbed organic impurities on the metal particle mixture do not occur, so that secondary contamination caused by the thermal decomposition and carbonization can be prevented, as well as the metal particles. Since the mixture is not damaged, its purification performance for raw materials for olefin metathesis reaction can be maintained even after regeneration.

상기 진공 세척된 금속 입자 혼합물은 수소활성화처리된다.The vacuum washed metal particle mixture is subjected to hydrogen activation.

상기 수소활성화처리는 수소가 불활성가스로 희석된 혼합가스로 250 내지 440 ℃의 온도에서 금속 입자 혼합물을 활성화하는 것으로, 비교적 저온인 250 내지 440 ℃의 온도에서 실시되어, 상기 금속 입자 혼합물에서 미세척되어 잔존하는 유기성 불순물 및 반응원료가 열분해 및 탄화되지 않고 제거될 수 있어, 상기 열분해 및 탄화로 발생되는 2차 오염 및 이 과정에서 발생될 수 있는 금속 입자 혼합물의 손상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 과정을 통해 재생된 금속 입자 혼합물은 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 재사용 시에도 그 정제성능을 유지할 수 있다. 이 때의 수소활성화 처리는 경우에 따라 달라질 수 있으나, 1 내지 10시간 동안 처리할 수 있다.The hydrogen activation treatment activates the metal particle mixture at a temperature of 250 to 440 ℃ with a mixed gas in which hydrogen is diluted with an inert gas. It is performed at a relatively low temperature of 250 to 440 ℃, and the metal particle mixture is unwashed. The remaining organic impurities and reaction raw materials can be removed without thermal decomposition and carbonization, thereby preventing secondary contamination caused by thermal decomposition and carbonization and damage to the metal particle mixture that may occur during this process. Accordingly, the metal particle mixture recovered through the above process can maintain its purification performance even when reused for refining raw materials for olefin metathesis reaction. The hydrogen activation treatment at this time may vary depending on the case, but can be performed for 1 to 10 hours.

또한, 상기 수소 활성화처리는 수소와 불활성가스가 혼합된 수소 혼합가스를 이용하여 진행되는 것으로, 상기 불활성가스는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 질소 중 선택된 하나 이상일 수 있으며 바람직하게는 질소이다. 상기 수소가 희석된 혼합가스에서, 수소는 10 내지 70 부피%로 포함되는 것이 바람직하다. 수소혼합가스에 수소가 10 부피% 미만으로 포함된 경우 활성화 처리 효과가 낮아서 장시간의 처리시간이 필요하고, 70 부피%를 초과할 경우 금속입자 혼합물의 과도한 활성화가 진행되어 원료가 수소화 분해 부반응이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 상기 수소 유량은, 경우에 따라 다를 수 있으나, 일반적으로 10 내지 200GHSV(Gas Hour Space Velocity, hr-1)로 하는 것이 바람직하다.In addition, the hydrogen activation treatment is carried out using a hydrogen gas mixture of hydrogen and an inert gas. The inert gas may be one or more selected from helium, neon, argon, krypton, xenon, and nitrogen, and is preferably nitrogen. . In the hydrogen-diluted mixed gas, it is preferable that hydrogen is contained in an amount of 10 to 70% by volume. If the hydrogen mixture gas contains less than 10% by volume of hydrogen, the activation treatment effect is low and a long treatment time is required. If it exceeds 70% by volume, excessive activation of the metal particle mixture occurs and a side reaction of hydrogen decomposition of the raw materials occurs. There is a problem. In addition, the hydrogen flow rate may vary depending on the case, but is generally preferably set to 10 to 200 GHSV (Gas Hour Space Velocity, hr -1 ).

이러한 과정에 의해 재생된 금속 입자 혼합물은 재생 후에도 고활성의 정제성능을 유지함에 따라 올레핀 복분해 반응용 원료를 효과적으로 정제할 수 있고, 이를 통해 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료는 소량의 복분해 촉매 존재 하에서도 우수한 촉매 활성 및 반응성을 나타낸다.The metal particle mixture regenerated by this process can effectively purify raw materials for olefin metathesis reaction as it maintains high activity purification performance even after regeneration, and raw materials for olefin metathesis reaction purified through this process can be used even in the presence of a small amount of metathesis catalyst. It exhibits excellent catalytic activity and reactivity.

더욱이, 기존의 고온 질소세척이나 유기용매세척 및 고온 수소활성화 재생방법 보다 더 높은 전환수(TON)를 달성할 수 있어, 동일한 양의 촉매에서 수율이 증가함에 따라 더 많은 양의 고부가가치 생성물을 얻을 수 있으며, 촉매의 사용량을 최소로 하는 것과 생성물에서 촉매분리정제 비용의 감소로 경제성이 증가하는 효과를 가져온다.Moreover, a higher conversion number (TON) can be achieved than existing high-temperature nitrogen washing, organic solvent washing, and high-temperature hydrogen activation regeneration methods, and as the yield increases from the same amount of catalyst, a larger amount of high value-added products can be obtained. This has the effect of increasing economic efficiency by minimizing the amount of catalyst used and reducing the cost of catalyst separation and purification from the product.

이는, 고온 상태에서 세척 또는 수소활성화될 경우에는 상기 금속 입자 혼합물 상에 잔존하는 유기 불순물이 탄화 또는 열분해되면서 발생시키는 오염물 및 금속 입자 혼합물의 손상을 야기할 수 있어, 재생된 금속 입자 혼합물의 정제 성능이 감소될 유려가 있고, 더욱이 질소 세척시에는 저온에서는 세척효과가 없고 고온에서는 탄화와 열분해 작용이 발생하며, 유기용매 세척 시에는 다량의 유기용매 폐액발생과 유기용매 세척 후, 진공세척 또는 질소가스세척이 추가로 필요하기 때문이다.This may cause damage to the metal particle mixture and contaminants generated by carbonization or thermal decomposition of the organic impurities remaining on the metal particle mixture when washed or hydrogen activated at high temperature, thereby damaging the purification performance of the regenerated metal particle mixture. Moreover, during nitrogen cleaning, there is no cleaning effect at low temperatures, and carbonization and thermal decomposition occurs at high temperatures. When cleaning with organic solvents, a large amount of organic solvent waste liquid is generated, and after cleaning with organic solvents, vacuum cleaning or nitrogen gas is generated. This is because additional cleaning is required.

이 때, 상기 금속 입자 혼합물은 금속 성분으로서, 망간, 철, 코발트, 니켈 중 둘 이상의 전이금속을 포함할 수 있으며, 특정된 전이금속의 종류 및 함량에 따라 올레핀 복분해 반응용 원료내 불순물을 제거하는 능력이 결정된다.At this time, the metal particle mixture may contain two or more transition metals among manganese, iron, cobalt, and nickel as a metal component, and may remove impurities in the raw materials for the olefin metathesis reaction depending on the type and content of the specified transition metal. ability is determined.

바람직하게는 금속 입자 혼합물내 금속 성분은 철과 니켈을 동시에 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 금속 입자 혼합물내 금속 성분은 철, 니켈 및 코발트 3종을 포함하는 것이 복분해 반응 촉매 활성이 높게 나타나며, 이에 따라 높은 전환수 값을 나타낸다.Preferably, the metal component in the metal particle mixture may contain both iron and nickel, and more preferably, the metal component in the metal particle mixture includes three types of iron, nickel, and cobalt, so that the metathesis reaction catalyst activity is high, Accordingly, it shows a high conversion value.

여기서 복분해 반응 촉매 활성의 지료로서 전환수(turnover number, TON)이 사용되며, 전환수(TON)는 복분해 반응의 생성물 몰수를 복분해 반응에서 사용된 촉매의 몰수로 나눈 값을 의미한다.Here, the turnover number (TON) is used as an indicator of the metathesis reaction catalyst activity, and the turnover number (TON) means the number of moles of the product of the metathesis reaction divided by the number of moles of the catalyst used in the metathesis reaction.

TON = (복분해 반응의 생성물 몰수)/(사용된 촉매의 몰수)TON = (moles of products of metathesis reaction)/(moles of catalyst used)

또한 일 실시예로서, 상기 금속 입자 혼합물이 금속 성분으로서 철과 니켈을 동시에 포함하는 경우에 상기 철과 니켈의 함량비는 1 : 5 ~ 5 : 1 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 철과 니켈의 함량비는 1 : 2 ~ 2 : 1 인 것이 복분해 반응의 높은 전환수 값을 나타낸다.Also, as an example, when the metal particle mixture simultaneously contains iron and nickel as metal components, the content ratio of iron and nickel is preferably 1:5 to 5:1, and more preferably, the iron and nickel content ratio is 1:5 to 5:1. The nickel content ratio of 1:2 to 2:1 indicates a high conversion value of the metathesis reaction.

상기 금속 입자 혼합물은 담체에 지지되지 않은 상태로도 사용될 수 있으나, 취급의 편의를 위해 다공성 물질에 전이금속 입자를 담지하여 제조할 수 있다.The metal particle mixture can be used without being supported on a carrier, but for convenience of handling, it can be prepared by supporting transition metal particles on a porous material.

이의 제조방법으로는 a) 전이금속의 전구체 2종 이상을 적절한 용매에 녹여 금속 전구체 혼합물 용액을 제조하는 단계; b) 금속 전구체 혼합물 용액에 다공성 물질을 첨가하여 금속 전구체 혼합물과 다공성물질의 슬러리를 제조하는 단계; c) 상기 슬러리를 건조하여 금속 전구체 혼합물 함유 다공성 물질을 수득하는 단계; d) 상기 금속 전구체 혼합물 함유 다공성 물질을 열처리하여 금속입자 혼합물 함유 다공성 물질을 수득하는 단계; 및 e) 상기 열처리되어 수득된 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질을 환원하여 활성화시키는 단계;를 통하여 제조할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The manufacturing method includes a) dissolving two or more transition metal precursors in an appropriate solvent to prepare a metal precursor mixture solution; b) adding a porous material to the metal precursor mixture solution to prepare a slurry of the metal precursor mixture and the porous material; c) drying the slurry to obtain a porous material containing a metal precursor mixture; d) heat-treating the porous material containing the metal precursor mixture to obtain a porous material containing the metal particle mixture; and e) reducing and activating the porous material containing the metal particle mixture obtained through the heat treatment; but is not limited thereto.

상기 a) 단계는 전이금속의 전구체 2종 이상을 적절한 용매에 녹여 금속 전구체 혼합물 용액을 제조하는 단계이다.Step a) is a step of preparing a metal precursor mixture solution by dissolving two or more transition metal precursors in an appropriate solvent.

상기 전이금속의 전구체는 전이금속 이온이 다른 유기물질과 배위를 이루고 있어 활성 전이금속의 소스가 될 수 있는 금속염을 말하며, 구체적으로는 망간, 철, 코발트, 니켈 중 둘 이상의 전이금속 전구체를 포함하여, 2종 이상의 금속 전구체를 조합하여 사용할 수 있다. The transition metal precursor refers to a metal salt that can be a source of an active transition metal because the transition metal ion is coordinated with another organic material, and specifically includes two or more transition metal precursors among manganese, iron, cobalt, and nickel. , two or more types of metal precursors can be used in combination.

상기 전이금속의 전구체는 바람직하게는 질산염, 초산염, 아세틸아세토산염, 탄산염의 전이금속 전구체가 사용될 수 있다.Preferably, transition metal precursors of nitrate, acetate, acetylacetoate, and carbonate can be used as the transition metal precursor.

이때, 전이금속 전구체의 2종 이상을 용매에 녹이는 과정에서 사용되는 용매는 전이금속 전구체가 잘 녹을 수 있는 적절한 용매를 사용할 수 있으며, 구체적으로 물 또는 프로판올, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 테트라하이드로퓨란과 같은 적절한 유기용매를 사용할 수 있다.At this time, the solvent used in the process of dissolving two or more types of transition metal precursors in a solvent may be an appropriate solvent in which the transition metal precursor can be easily dissolved. Specifically, water, propanol, ethanol, methanol, acetone, tetrahydrofuran, and Any suitable organic solvent may be used.

상기 b) 단계는 금속 전구체 혼합물 용액에 다공성 물질을 첨가하여 금속 전구체 혼합물 용액과 다공성 물질의 슬러리를 제조하는 단계이다.Step b) is a step of preparing a slurry of the metal precursor mixture solution and the porous material by adding a porous material to the metal precursor mixture solution.

이때, 상기 전이금속의 담체로 사용되는 다공성 물질은 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트, 티타니아, 지르코늄 옥사이드 등의 금속 산화물이나 카본블랙, 그래핀, 탄소나노튜브 등의 다공성 탄소 물질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트 등의 다공성 물질이다. At this time, the porous material used as a carrier for the transition metal may be a metal oxide such as alumina, silica, silica alumina, zeolite, titania, zirconium oxide, or a porous carbon material such as carbon black, graphene, or carbon nanotube. Preferably, it is a porous material such as alumina, silica, silica alumina, or zeolite.

상기 c) 단계는 금속 전구체 혼합물 용액과 다공성 물질의 슬러리를 건조하여 금속 전구체 혼합물 함유 다공성 물질을 수득하는 단계이다.Step c) is a step of drying the slurry of the metal precursor mixture solution and the porous material to obtain a porous material containing the metal precursor mixture.

구체적으로, 상기 건조 공정은, 전이금속 전구체 용액과 다공성 물질을 섞은 슬러리를 30 내지 150 ℃ 의 온도에서 1시간 이상 수행하는 것이 바람직하나 이에 제한되지는 않는다.Specifically, the drying process is preferably performed on a slurry mixed with a transition metal precursor solution and a porous material at a temperature of 30 to 150° C. for 1 hour or more, but is not limited thereto.

상기 d) 단계는 상기 금속 전구체 혼합물 함유 다공성 물질을 열처리하는 단계이며, 이 과정에서 금속 전구체는 금속 산화물 형태로 전환된다.Step d) is a step of heat treating the porous material containing the metal precursor mixture, and during this process, the metal precursor is converted into a metal oxide form.

구체적으로, 건조된 금속 전구체 혼합물 함유 다공성 물질의 열처리는 100 내지 400℃ 온도의 오븐에서 3시간 이상 수행하는 것이 바람직하나 이에 제한되지는 않는다.Specifically, heat treatment of the porous material containing the dried metal precursor mixture is preferably performed in an oven at a temperature of 100 to 400° C. for 3 hours or more, but is not limited thereto.

마지막으로, 상기 e) 단계는 상기 얻어진 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질을 환원하여 활성화시키는 단계이며, 상기 d) 단계에서 산화물 형태로 전환된 금속을 환원시켜 복분해 분해용 원료의 정제하기에 적합한 형태로 전환하기 위한 필수적인 공정이다.Finally, step e) is a step of reducing and activating the obtained porous material containing the metal particle mixture, and reducing the metal converted to oxide form in step d) to a form suitable for purification of raw materials for metathesis decomposition. It is an essential process to do this.

구체적으로, 상기 활성화 단계는 300 내지 600 ℃의 온도에서 5% 이상의 수소 농도를 가진 비활성 혼합 가스 혹은 순수 수소 가스를 흘려 넣어주며 7시간 이상 수행하는 것이 바람직하다.Specifically, the activation step is preferably performed for more than 7 hours by flowing an inert mixed gas or pure hydrogen gas with a hydrogen concentration of 5% or more at a temperature of 300 to 600 ° C.

본 발명에서 불순물을 가진 정제 대상 물질은 올레핀 복분해 반응용 원료이며, 예로서, 올레핀 관능기를 갖는 천연오일 및 천연오일 유도체를 포함한다. 상기 올레핀은 적어도 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 함유하는 불포화 탄화수소 화합물을 지칭한다. In the present invention, substances to be purified containing impurities are raw materials for olefin metathesis reaction, and include, for example, natural oil and natural oil derivatives having an olefin functional group. The olefin refers to an unsaturated hydrocarbon compound containing at least one carbon-carbon double bond.

일 실시예로서, 본 발명에서의 올레핀 복분해 반응용 원료로서 올레핀 관능기를 갖는 식물성 오일, 동물성오일 및 이들의 유도체 중에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있다.As an example, any one selected from vegetable oils, animal oils, and derivatives thereof having an olefin functional group may be used as a raw material for the olefin metathesis reaction in the present invention.

상기 올레핀 복분해 반응용 원료는 구체적으로, 올레산 또는 올레산 메틸유도체, 예로서, 9-데센산(9-decenoic acid), 메틸 9-데세노에이트(methyl 9-decenoate), 10-운데세 노산(10-undecenoic acid), 메틸 10-운데세노에이트(methyl 10-undecenoate), 9-옥타 데센디오익산(9-octadecenedioic acid), 메틸 9-옥타데센디오에이트(methyl 9-octadecenedioate), 12-트리데세노산(12-tridecenoic acid), 메틸 12-트리 데세노에이트(methyl 12-tridecenoate), 13-테트라데세노산(13-tetradecenoic acid), 메틸 13-테트라데세노에이트(methyl 13-tetradecenoate), 11-도데세노산(11-dodecenoic acid), 메틸 11-도데세노에이트(methyl 11-dodecenoate) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The raw materials for the olefin metathesis reaction are specifically oleic acid or oleic acid methyl derivatives, such as 9-decenoic acid, methyl 9-decenoate, and 10-undecenoic acid (10). -undecenoic acid), methyl 10-undecenoate, 9-octadecenedioic acid, methyl 9-octadecenedioate, 12-tridecenoic acid (12-tridecenoic acid), methyl 12-tridecenoate, 13-tetradecenoic acid, methyl 13-tetradecenoate, 11-dode It may be one or more types selected from 11-dodecenoic acid and methyl 11-dodecenoate.

본 발명은 올레핀 복분해 반응용 원료를 금속 입자 혼합물과 접촉시킴으로써, 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료를 수득할 수 있으며, 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료는 소량의 복분해 촉매 존재 하에서도 복분해 반응의 촉매 활성이 우수한 효과를 나타낸다.In the present invention, a purified raw material for an olefin metathesis reaction can be obtained by contacting a raw material for an olefin metathesis reaction with a metal particle mixture, and the purified raw material for an olefin metathesis reaction has catalytic activity for the metathesis reaction even in the presence of a small amount of a metathesis catalyst. It shows excellent effects.

본 발명의 다른 일례로, 사용한 금속 입자 혼합물을 재생하고 이를 다시 올레핀 복분해 반응용 원료 정제용으로 사용하는 올레핀 복분해 반응용 원료의 정제방법을 제공한다.As another example of the present invention, a method for purifying raw materials for olefin metathesis reaction is provided by regenerating the used metal particle mixture and using it again to purify raw materials for olefin metathesis reaction.

구체적으로, ⅰ) 올레핀 복분해 반응용 원료를 금속 입자 혼합물과 접촉시켜 올레핀 복분해 반응용 원료를 정제하는 단계; ⅱ) 상기 정제 단계에 사용된 금속 입자 혼합물을 진공 세척 및 수소 활성화처리하여 재활성화하는 단계; 및 ⅲ) 상기 재활성화된 금속 입자 혼합물을 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 재사용하는 단계;를 포함하며, 상기 금속 입자 혼합물은 망간, 철, 코발트, 니켈 중 둘 이상의 전이금속을 포함하는 금속 입자를 비담지 상태 혹은 다공성 물질에 담지된 상태인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료의 정제 방법을 제공한다.Specifically, i) purifying the raw material for the olefin metathesis reaction by contacting the raw material for the olefin metathesis reaction with a metal particle mixture; ii) reactivating the metal particle mixture used in the purification step by vacuum washing and hydrogen activation; and iii) reusing the reactivated metal particle mixture to purify raw materials for olefin metathesis reaction, wherein the metal particle mixture includes metal particles containing two or more transition metals among manganese, iron, cobalt, and nickel. A method for purifying raw materials for olefin metathesis reaction is provided, which is characterized in that the raw material is supported in a supported state or a porous material.

도 1은 본 발명의 일실시예에서 금속 입자 혼합물을 이용한 올레핀 복분해 반응용 원료의 순환 정제 시스템의 모식도로, 이를 참고하여 하기에서 상세하게 설명한다.Figure 1 is a schematic diagram of a circulation purification system for raw materials for olefin metathesis reaction using a metal particle mixture in an embodiment of the present invention, which will be described in detail below with reference to this.

본 발명에 있어서, 상기 ⅰ) 단계는 올레핀 복분해 반응용 원료를 금속 입자 혼합물과 접촉시켜, 올레핀 복분해 반응용 원료를 정제하는 단계로서, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 금속 입자 혼합물과 올레핀 복분해 반응용 원료의 접촉 반응은 상기 금속 입자 혼합물이 충진된 관에 올레핀 복분해 반응용 원료를 공급하여 30 내지 200℃의 온도로 1시간 이상 접촉시켜 수행할 수 있다.In the present invention, step i) is a step of purifying the raw material for the olefin metathesis reaction by contacting the raw material for the olefin metathesis reaction with the metal particle mixture. As shown in FIG. 1, the metal particle mixture and the olefin metathesis reaction The contact reaction of the raw material may be performed by supplying the raw material for the olefin metathesis reaction to a tube filled with the metal particle mixture and contacting the tube at a temperature of 30 to 200° C. for 1 hour or more.

상기 금속 입자 혼합물이 충진된 관으로 공급되는 올레핀 복분해 반응용 원료의 함량은 촉매적 활성을 갖는 금속의 무게 대비 1 내지 30 배의 양일 수 있다.The content of the raw material for olefin metathesis reaction supplied to the tube filled with the metal particle mixture may be 1 to 30 times the weight of the catalytically active metal.

이때, 올레핀 복분해 반응용 원료가 산소와 접촉하게 되면, 복분해 촉매에 치명적인 영향을 주는 불순물이 생성되기 때문에 올레핀 복분해 반응용 원료가 산소와 접촉할 수 없는 환경에서 진행하며, 구체적으로 정제시스템 전체를 비활성가스로 가압하여 양압을 걸어준 상태에서 올레핀 복분해 반응용 원료를 공급하여 산소와의 접촉을 피할 수 있다.At this time, when the raw materials for the olefin metathesis reaction come into contact with oxygen, impurities that have a fatal effect on the metathesis catalyst are generated, so the process is carried out in an environment where the raw materials for the olefin metathesis reaction cannot come into contact with oxygen, and specifically, the entire purification system is inactivated. Contact with oxygen can be avoided by supplying raw materials for olefin metathesis reaction while pressurizing with gas and applying positive pressure.

상기 정제 단계로 인해 불순물이 고도로 제거된 올레핀 복분해 반응용 원료를 사용하여 복분해 반응을 진행할 경우, 낮은 순도의 올레핀 복분해 반응용 원료를 사용한 경우보다, 동일한 양의 촉매에서 수율이 증가함에 따라 더 많은 양의 고부가가치 생성물을 얻을 수 있으며, 촉매의 사용량을 최소로 하는 것과 생성물에서 촉매분리정제 비용의 감소로 경제성이 증가하는 효과를 가져온다.When the metathesis reaction is performed using raw materials for olefin metathesis reaction from which impurities have been highly removed due to the purification step, the amount of catalyst increases as the yield increases from the same amount of catalyst compared to the case where raw materials for olefin metathesis reaction of low purity are used. High value-added products can be obtained, and economic efficiency is increased by minimizing the amount of catalyst used and reducing the cost of catalyst separation and purification from the product.

또한, 본 발명은 망간, 철, 코발트, 니켈 중 둘 이상의 전이금속을 포함하는 금속 입자를 혼합한 금속 입자 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료내의 촉매 독성 불순물을 제거하기 위한 제거제를 제공한다.In addition, the present invention provides a remover for removing catalytic toxic impurities in raw materials for olefin metathesis reaction, which includes a metal particle mixture mixed with metal particles containing two or more transition metals among manganese, iron, cobalt, and nickel. to provide.

상기 제거제의 금속 입자 혼합물은 다공성 물질에 담지된 상태일 수 있으며, 상기 다공성 물질은 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트, 티타니아, 지르코늄 옥사이드, 카본블랙, 그래핀, 탄소나노튜브 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.The metal particle mixture of the remover may be supported on a porous material, and the porous material may be one or more selected from alumina, silica, silica alumina, zeolite, titania, zirconium oxide, carbon black, graphene, and carbon nanotubes. there is.

또한, 본 발명은 상기 올레핀 복분해 반응용 원료의 정제방법으로 수득된 원료와 올레핀의 복분해 반응 방법을 제공하며, 이때 첨가되는 촉매는 정제 공정을 거치지 않은 원료를 사용하는 경우에 비하여 매우 낮은 함량으로도 반응을 활성화시킬 수 있으며, 높은 전환율을 나타낸다.In addition, the present invention provides a method for metathesis reaction of olefins with raw materials obtained through the purification method of raw materials for olefin metathesis reaction, wherein the added catalyst is used at a very low content compared to the case of using raw materials that have not gone through the purification process. It can activate the reaction and shows a high conversion rate.

일 실시예로서, 본 발명에 따른 에틸렌 복분해 반응에서의 촉매 투입량은 20 ppm 이하에서도 복분해 반응을 효과적으로 수행할 수 있으며, 바람직하게는 10 ppm 이하에서도 복분해 반응을 수행할 수 있다.As an example, the metathesis reaction can be effectively performed even when the catalyst input amount in the ethylene metathesis reaction according to the present invention is 20 ppm or less, and preferably, the metathesis reaction can be performed even at 10 ppm or less.

이때, 본 발명에 따른 에틸렌 복분해 반응에서의 촉매는 Ru-CAAC[Ru-Cyclic Alkyl Amino Carbene], UltraCat[Ru-Bis(Cyclic Alkyl Amino Carbene)] 등이 사용될 수 있다. At this time, the catalyst for the ethylene metathesis reaction according to the present invention may be Ru-CAAC [Ru-Cyclic Alkyl Amino Carbene], UltraCat [Ru-Bis (Cyclic Alkyl Amino Carbene)], etc.

이와 같이 본 발명의 정제 방법을 통해 제거되는 불순물은 과산화물 계열과, 색소나 극성물질 등의 비과산화물 계열을 망라하며, 구체적으로 올레핀 복분해 원료인 동식물유가 공기 중의 산소와 만나 필연적으로 생성되는 화합물인 과산화물, 산소를 포함한 라디칼인 과산화라디칼, 하이드로과산화물, 하이드록시디엔, 알데히드 화합물, 에폭시하이드록시 화합물 그리고 아니시딘이나 인산염 그리고 황산염 등을 지칭하며 이러한 불순물은 본 발명의 활성화 된 금속입자 혼합물과 접촉을 통해 제거되어 올레핀 복분해 촉매의 활성감소가 없이 고활성의 복분해 반응을 수행할 수 있지만, 복분해 반응원료를 정제한 후에는 이러한 불순물에 의해 금속입자 혼합물이 오염되어 정제활성의 감소가 있으므로 간단한 재생과 반복사용하는 방법이 요구된다.In this way, the impurities removed through the purification method of the present invention encompass the peroxide series and the non-peroxide series such as pigments and polar substances, and specifically, peroxide, which is a compound inevitably generated when animal and vegetable oils, which are raw materials for olefin metathesis, meet oxygen in the air. , refers to oxygen-containing radicals such as peroxide radical, hydroperoxide, hydroxydiene, aldehyde compound, epoxyhydroxy compound, anisidine, phosphate, and sulfate, and these impurities are removed through contact with the activated metal particle mixture of the present invention. However, after purifying the metathesis reaction raw materials, the metal particle mixture is contaminated with these impurities and the purification activity is reduced, so simple regeneration and repeated use are possible. A method is required.

상기 ⅱ) 단계는 이와 같이 정제 단계에 사용된 금속 입자 혼합물을 진공 세척 및 수소 활성화처리하여 재활성화하는 단계로서, 위에서 설명한 진공 세척 및 수소 활성화 처리와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Step ii) is a step of reactivating the metal particle mixture used in the purification step by vacuum washing and hydrogen activation treatment. Since it is the same as the vacuum washing and hydrogen activation treatment described above, detailed description is omitted.

또한, 상기 ⅰ) 단계 후, 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료에 대해 선택적으로 추가 정제를 실시할 수 있으며, 추가 정제는 상기 ⅰ) 단계에서 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료를 활성 알루미나 입자와 접촉시켜 실시할 수 있다. 이를 통해 올레핀 복분해 반응용 원료내 불순물을 더 높은 비율로 제거할 수 있으며, 추가 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료는 복분해 반응에 있어서 더 우수한 반응성을 나타낼 수 있다. 이때 상기 활성 알루미나는 산성이나 염기성이 아닌 중성(neutral) 알루미나이며, 활성 알루미나의 비표면적은 150m2/g 이상이며, 세공크기는 50Å 이상인 다공성 중성 알루미나인 것이 바람직하다.In addition, after step i), additional purification may be optionally performed on the purified raw material for the olefin metathesis reaction, and the additional purification is performed by contacting the raw material for the olefin metathesis reaction purified in step i) with activated alumina particles. can do. Through this, impurities in the raw materials for the olefin metathesis reaction can be removed at a higher rate, and the additionally purified raw materials for the olefin metathesis reaction can exhibit better reactivity in the metathesis reaction. At this time, the activated alumina is neutral alumina that is neither acidic nor basic. It is preferable that the activated alumina has a specific surface area of 150 m 2 /g or more and a porous neutral alumina with a pore size of 50 Å or more.

본 발명에 있어서, ⅲ) 단계는 재활성화된 금속 입자 혼합물을 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 재사용하는 단계이다.In the present invention, step iii) is a step of reusing the reactivated metal particle mixture to purify raw materials for olefin metathesis reaction.

상기 ⅱ) 단계에서 재활성화된 금속 입자 혼합물은 재생 및 재사용 가능이라는 측면에서 폐기성 금속 입자 혼합물 생성이 최소화되어 환경적 경제적 측면에서 이점이 있고, 더욱이 재생 후에도 고활성의 정제성능을 유지함에 따라 올레핀 복분해 반응용 원료를 효과적으로 정제할 수 있어, 이를 통해 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료를 사용한 복분해 반응에서 높은 전환수(TON)을 달성할 수 있다.The metal particle mixture reactivated in step ii) has an environmental and economic advantage in that it can be recycled and reused, minimizing the generation of waste metal particle mixture, and furthermore, it maintains highly active purification performance even after regeneration, thereby producing olefin. The raw materials for the metathesis reaction can be effectively purified, and through this, a high conversion number (TON) can be achieved in the metathesis reaction using the purified raw materials for the olefin metathesis reaction.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are merely examples to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

1. 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물 합성1. Synthesis of metal particle mixture for purification of raw materials for olefin metathesis reaction

금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질내의 전이금속의 함량은 1mmol/g을 기준으로 하여 단일 혹은 2종 이상의 망간, 철, 니켈, 코발트 전구체를 일정 몰(mol) 비율로 섞인 금속 담지 복합체를 합성하고자 한다. 이때, 사용한 금속 전구체는 Fe(NO3)3·9H2O, Ni(NO3)6H2O 그리고 Co(NO3)6H2O를 사용하였으며, 본 실시예에서 사용한 몰 비율은 Fe/Ni/Co(1:1:1)이며 몰 비율에 해당하는 40 mmol 금속 전구체를 25mL 에탄올에 녹여 용액으로 제조하였다. 이때 45 ℃ 이상으로 온도를 높여 전이금속 전구체를 완전히 녹였다. 이렇게 금속전구체가 완전히 녹은 용액에 40 g의 중성 알루미나(activated, neutral, Brockmann I)를 첨가하여 물리적으로 섞어준 뒤 70 ℃ 오븐에서 1시간 동안 건조한다. 그 뒤 소성로에 넣은 후 100 ℃에서 3시간, 350 ℃에서 5시간 동안 열처리를 해준다. 이후, 도 1에서 도시한 원료정제 시스템 1과 같이, 열처리된 전이금속/알루미나 7 g을 직경 1/2인치, 길이 30 cm의 스테인리스 관에 충진하고, 수소 혼합 질소가스(수소 23% 농도)를 65 ml/min 속도로 공급하여 500 ℃에서 10시간 동안 활성화하였다.Based on the transition metal content of 1 mmol/g in the porous material containing the metal particle mixture, we aim to synthesize a metal-supporting composite containing single or two or more manganese, iron, nickel, and cobalt precursors mixed in a certain mole ratio. At this time, the metal precursors used were Fe(NO 3 ) 3 ·9H 2 O, Ni(NO 3 ) 6H 2 O, and Co(NO 3 ) 6H 2 O, and the molar ratio used in this example was 40 mmol metal precursor corresponding to the molar ratio of Fe/Ni/Co (1:1:1) was dissolved in 25 mL ethanol to prepare a solution. At this time, the temperature was raised above 45°C to completely melt the transition metal precursor. Add 40 g of neutral alumina (activated, neutral, Brockmann I) to the solution in which the metal precursor is completely dissolved, mix physically, and dry in an oven at 70°C for 1 hour. Afterwards, it is placed in a kiln and heat treated at 100°C for 3 hours and at 350°C for 5 hours. Then, as in raw material purification system 1 shown in FIG. 1, 7 g of heat-treated transition metal/alumina was filled into a stainless steel tube with a diameter of 1/2 inch and a length of 30 cm, and hydrogen mixed nitrogen gas (23% hydrogen concentration) was added. It was supplied at a rate of 65 ml/min and activated at 500°C for 10 hours.

2. 금속 입자 혼합물에 의한 복분해 원료(메틸올레이트) 정제2. Purification of metathesis raw material (methyl oleate) by metal particle mixture

상기 제조된 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질을 이용하여 도 1에 나타낸 원료정제 시스템에서 메틸올레이트 정제를 실시하였다. 시그마알드리치사의 technical grade, 70% 메틸올레이트를 분별증류하여 96% 순도의 메틸올레이트를 제조하여 복분해반응 원료로 사용하였다. 원료정제 전에 전체적인 정제시스템에 질소를 불어넣어 주어 가스라인 및 저장소에 있는 산소를 제거해주었으며, 이후 시스템 내에 산소가 들어갈 수 없도록 질소가스로 1기압 이상의 양압을 유지해 주었다. 그 뒤 반응원료 저장소1에 메틸올레이트를 넣어주고, 제조된 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질이 충진된 스테인리스관을 50 ℃로 가열하여 온도를 유지하면서 12시간 동안 메틸올레이트 40 ml를 펌프를 통해 8 mL/min 속도로 공급하여 메틸올레이트를 정제해주었다. 이때 메틸올레이트는 제조된 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질과 접촉 후에 원료저장소 1에 순환되고, 순환 접촉시간이 지남에 따라 원료에 함유된 유독성 불순물은 정제되고 12시간 후 정제된 메틸올레이트는 복분해 반응원료로 사용하였다. 이렇게 사용된 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질을 포함한 정제시스템에 새로운 메틸올레이트 40 ml를 다시 채워 넣어 같은 방법으로 순환하여 정제를 하여 여러번 재사용을 실시 하였으며 이렇게 정제된 메틸올레이트를 복분해 반응원료로 사용하였으며 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질의 재사용에 따른 복분해 반응성을 확인하였다. Methyl oleate was purified in the raw material purification system shown in FIG. 1 using the porous material containing the metal particle mixture prepared above. Sigma-Aldrich's technical grade, 70% methyl oleate, was fractionally distilled to produce 96% purity methyl oleate and used as a raw material for metathesis reaction. Before refining raw materials, nitrogen was blown into the entire purification system to remove oxygen in the gas line and storage. Afterwards, a positive pressure of over 1 atm was maintained with nitrogen gas to prevent oxygen from entering the system. Afterwards, methyl oleate was added to the reaction raw material reservoir 1, and the stainless steel tube filled with the prepared metal particle mixture-containing porous material was heated to 50°C and 40 ml of methyl oleate was pumped through the pump for 12 hours while maintaining the temperature. Methyl oleate was purified by supplying at a rate of mL/min. At this time, methyl oleate is circulated in raw material storage 1 after contact with the prepared porous material containing the metal particle mixture. As the circulation contact time passes, toxic impurities contained in the raw material are purified, and after 12 hours, the purified methyl oleate undergoes a metathesis reaction. Used as raw material. The purification system containing the porous material containing the metal particle mixture used in this way was refilled with 40 ml of new methyl oleate, purified by circulation in the same manner, and reused several times. The methyl oleate purified in this way was used as a metathesis reaction raw material. The metathesis reactivity following reuse of the porous material containing the metal particle mixture was confirmed.

3. 사용된 금속 입자 혼합물의 재생 및 효과3. Regeneration and effectiveness of used metal particle mixtures

상기 복분해 원료 정제에 1회 재사용된 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질을 하기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 방법으로 각각 재생한 다음 메틸올레이트 정제에 재사용하고, 상기 정제된 메틸올레이트에 대해서는 하기와 같이 복분해 반응을 진행하여, 상기 복분해 반응 결과로부터, 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질의 재생 정도를 확인하였다.The porous material containing the metal particle mixture, which was reused once in the metathesis raw material purification, was regenerated by the methods of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 below, respectively, and then reused for methyl oleate purification, and was added to the purified methyl oleate. The metathesis reaction was performed as follows, and the degree of regeneration of the porous material containing the metal particle mixture was confirmed from the metathesis reaction results.

이에 따른 결과는 하기 표 1에 나타내었다.The results are shown in Table 1 below.

(실시예 1)(Example 1)

원료 정제에 1회 재사용된 금속 입자 혼합물 7 g이 충진된 튜브에 진공 펌프를 연결하여 5mbar 진공상태와 질소의 흐름 5ml/min을 유지하며 300 ℃까지 승온한다. 이 상태로 4시간을 유지하며 잔류 메틸올레이트(methyl olelate, MO)와 유기성 불순물을 세척한다. 그 뒤 진공을 해제하고 수소농도 50%인 질소 혼합가스를 20 ml/min 유량으로 공급하며 온도를 350 ℃까지 승온하고 4시간을 유지하여 활성화하였다. 활성화 후에 관 온도를 60 ℃로 낮추고 수소 혼합 질소가스의 공급을 중단한다.A vacuum pump was connected to a tube filled with 7 g of the metal particle mixture reused once for raw material purification, and the vacuum pump was vacuumed at 5 mbar. Maintain vacuum and nitrogen flow at 5ml/min and raise temperature to 300°C. This condition is maintained for 4 hours and residual methyl oleate (MO) and organic impurities are washed. Afterwards, the vacuum was released, a nitrogen mixture gas with a hydrogen concentration of 50% was supplied at a flow rate of 20 ml/min, the temperature was raised to 350°C, and the temperature was raised to 350°C and maintained for 4 hours to activate. After activation, lower the tube temperature to 60°C and stop supplying hydrogen-mixed nitrogen gas.

(실시예 2)(Example 2)

원료 정제에 1회 재사용된 금속 입자 혼합물 7g 이 충진된 튜브에 진공 펌프를 연결하여 5 mbar 진공상태와 질소의 흐름 5 ml/min을 유지하며 250 ℃까지 승온한다. 이 상태로 4시간을 유지하며 잔류 메틸올레이트와 유기성 불순물을 세척한다. 그 뒤 진공을 해제하고 수소농도 50%인 질소 혼합가스를 20 ml/min 유량으로 공급하며 온도를 300 ℃까지 승온하고 4시간을 유지하여 활성화하였다. 활성화 후에 관 온도를 60 ℃로 낮추고 수소 혼합 질소가스의 공급을 중단한다.A vacuum pump was connected to a tube filled with 7 g of the metal particle mixture, which was reused once for raw material purification, and the vacuum pump was pumped at 5 mbar. Maintain vacuum and nitrogen flow at 5 ml/min and raise temperature to 250°C. Maintain this state for 4 hours to wash away residual methyl oleate and organic impurities. Afterwards, the vacuum was released, a nitrogen gas mixture with a hydrogen concentration of 50% was supplied at a flow rate of 20 ml/min, the temperature was raised to 300°C, and the temperature was raised to 300°C and maintained for 4 hours to activate. After activation, lower the tube temperature to 60°C and stop supplying hydrogen-mixed nitrogen gas.

(실시예 3)(Example 3)

상기 실시예 2에 의해 1회 재생된(재활성화된) 금속 입자 혼합물을 사용하여 원료를 정제한 후, 상기 1회 재생된 금속 입자 혼합물에 대하여 상기 실시예 2의 방법으로 2회차 재생을 실시하였다.After purifying the raw material using the metal particle mixture regenerated (reactivated) once according to Example 2, the once regenerated metal particle mixture was regenerated a second time by the method of Example 2. .

(비교예 1) 질소 가스세척과 고온 수소 활성화 재생(Comparative Example 1) Nitrogen gas cleaning and high-temperature hydrogen activation regeneration

원료 정제에 1회 재사용된 7 g 금속 입자 혼합물이 충진된 관을 질소가스를 20 ml/min으로 공급하면서 2시간동안 500℃까지 승온하고 500 ℃에 도달하면 2시간을 유지하여 혼합물 내에 잔류하고 있는 메틸올레이트와 유기성 불순물을 세척한다. 그 뒤 500 ℃에서, 수소농도 50%인 질소 혼합가스를 20 ml/min 유량으로 공급하며 4시간을 유지하여 활성화하였다. 활성화 후에 관 온도를 60 ℃로 낮추고 수소 혼합 질소가스의 공급을 중단한다.The tube filled with the 7 g metal particle mixture, which was reused once for raw material purification, was heated to 500°C for 2 hours while supplying nitrogen gas at 20 ml/min, and when it reached 500°C, it was maintained for 2 hours to remove any remaining material in the mixture. Methyl oleate and organic impurities are washed away. Then, at 500°C, a nitrogen gas mixture with a hydrogen concentration of 50% was supplied at a flow rate of 20 ml/min and maintained for 4 hours to activate. After activation, lower the tube temperature to 60°C and stop supplying hydrogen-mixed nitrogen gas.

(비교예 2) 유기용매 세척 후 고온 수소 활성화 재생(Comparative Example 2) High-temperature hydrogen activation regeneration after organic solvent washing

원료 정제에 1회 재사용된 7 g 금속 입자 혼합물이 충진된 관을 60 ℃에서 에탄올 200 ml를 20 ml/min의 속도로 공급 순환하여 잔류하고 있는 메틸올레이트와 유기성 불순물을 2시간 동안 세척한다. 세척 이후, 질소를 20 ml/min으로 공급해주며 온도를 500 ℃까지 승온하고, 500 ℃에서 수소농도 50%인 질소 혼합가스를 20 ml/min 유량으로 공급하며 4시간을 유지하여 활성화하였다. 활성화 후, 관 온도를 60 ℃로 낮추고 가스의 공급을 중단한다. The tube filled with the 7 g metal particle mixture, which was reused once for raw material purification, is washed with 200 ml of ethanol at a rate of 20 ml/min at 60°C to clean the remaining methyl oleate and organic impurities for 2 hours. After cleaning, nitrogen was supplied at 20 ml/min, the temperature was raised to 500°C, and nitrogen gas mixture with a hydrogen concentration of 50% was supplied at 500°C at a flow rate of 20 ml/min and maintained for 4 hours to activate. After activation, lower the tube temperature to 60°C and stop the gas supply.

(비교예 3) 저온 진공세척 후 고온 수소 활성화 재생(Comparative Example 3) High-temperature hydrogen activation regeneration after low-temperature vacuum cleaning

원료 정제에 1회 재사용된 7 g 금속 입자 혼합물이 충진된 튜브에 진공 펌프를 연결하여 5 mbar 진공상태와 질소의 흐름 5 ml/min을 유지하며 300 ℃까지 승온해준다. 이 상태로 4시간을 유지하며 메틸올레이트와 유기성 불순물을 세척한다. 그 뒤 진공을 해제하고 수소농도 50%인 질소 혼합가스를 20 ml/min 유량으로 공급하며 500 ℃까지 승온하고 500 ℃에서, 4시간을 유지하여 활성화하였다. 활성화 후에 관 온도를 60 ℃로 낮추고 수소 혼합 질소가스의 공급을 중단한다.A vacuum pump is connected to the tube filled with 7 g metal particle mixture, which was reused once for raw material purification, and the temperature is raised to 300°C while maintaining a vacuum of 5 mbar and a nitrogen flow of 5 ml/min. Maintain this state for 4 hours and wash away methyl oleate and organic impurities. Afterwards, the vacuum was released, a nitrogen gas mixture with a hydrogen concentration of 50% was supplied at a flow rate of 20 ml/min, the temperature was raised to 500°C, and the temperature was maintained at 500°C for 4 hours to activate. After activation, lower the tube temperature to 60°C and stop supplying hydrogen-mixed nitrogen gas.

(비교예 4) 고온 진공세척 후 저온 수소 활성화 재생(Comparative Example 4) Low-temperature hydrogen activation regeneration after high-temperature vacuum washing

원료 정제에 1회 재사용된 7 g 금속 입자 혼합물이 충진된 튜브에 진공 펌프를 연결하여 5 mbar 진공상태와 질소의 흐름 5 ml/min을 유지하며 450 ℃까지 승온해준다. 이 상태로 4시간을 유지하며 메틸올레이트와 유기성 불순물을 세척한다. 그 뒤 진공을 해제하고 수소농도 50%인 질소 혼합가스를 20 ml/min 유량으로 공급하며 350 ℃까지 낮추고 350 ℃에서, 4시간 동안 활성화를 진행한다. 활성화 후, 관 온도를 60 ℃로 낮추고 가스의 공급을 중단한다.A vacuum pump is connected to the tube filled with 7 g metal particle mixture, which was reused once for raw material purification, and the temperature is raised to 450°C while maintaining a vacuum of 5 mbar and a nitrogen flow of 5 ml/min. Maintain this state for 4 hours and wash away methyl oleate and organic impurities. Afterwards, the vacuum is released, a nitrogen gas mixture with a hydrogen concentration of 50% is supplied at a flow rate of 20 ml/min, the temperature is lowered to 350°C, and activation is performed at 350°C for 4 hours. After activation, lower the tube temperature to 60°C and stop the gas supply.

(대조군 1) 신규사용(Control group 1) New use

상기 제조된 금속입자 혼합물에 수소농도 50%인 질소 혼합가스를 20 ml/min 유량으로 공급하고 온도를 350 ℃까지 승온하며 4시간을 유지하여 상기 금속입자 혼합물을 활성화하였다. 활성화 후에 관 온도를 60 ℃로 낮추고 수소 혼합 질소가스의 공급을 중단하였으며, 상기 활성화된 금속입자 혼합물을 원료 정제에 처음 사용하였다.A nitrogen gas mixture with a hydrogen concentration of 50% was supplied to the prepared metal particle mixture at a flow rate of 20 ml/min, the temperature was raised to 350° C. and maintained for 4 hours to activate the metal particle mixture. After activation, the tube temperature was lowered to 60°C, the supply of hydrogen-mixed nitrogen gas was stopped, and the activated metal particle mixture was first used to purify raw materials.

(대조군 2) 재사용 1회(Control group 2) Reuse once

상기 대조군 1에서 사용된 금속입자 혼합물을 재생과정 및 활성화 과정없이 원료 정제에 재 사용하였다.The metal particle mixture used in Control 1 was reused for raw material purification without regeneration or activation process.

(대조군 3) 재사용 2회(Control group 3) Reused 2 times

상기 대조군 1에서 사용된 금속입자 혼합물을 재생과정 없이 원료 정제에 2회 연속하여 사용하였다.The metal particle mixture used in Control Group 1 was used twice in succession to purify raw materials without regeneration.

(정제된 메틸올레이트의 에틸렌 복분해 반응)(Ethylene metathesis reaction of purified methyl oleate)

복분해 실험은 다음과 같이 수행하였다. 글로버 박스 안에서 20 ml 유리 바이알에 5 g의 상기 실시예, 비교예에서의 금속입자 혼합물을 사용하여 정제된 메틸올레이트 혹은 대조군에서 정제된 메틸올레이트와 internal standard(IS, 내부기준물)인 dodecane 100 mg과 Ru-CAAC(Aperion에 주문생산공급 또는 합성) 혹은 UltraCat(Aldrich 구입) 복분해 촉매 10ppm(Ru-CAAC: 0.11mg, UltraCat: 0.17mg)을 넣었다. 반응물이 함유된 바이알을 125 ml 스테인레스 반응기에 넣고 반응기를 체결해주었다. 사용한 복분해촉매의 분자 구조는 도 2에 나타내었다. 이후 반응기는 글로브 박스에서 꺼내고 10 bar의 에틸렌을 충전하여 40 ℃에서 3시간 동안 교반시켜 에틸렌 복분해 반응을 진행해주었다. 반응이 끝난 물질은 Gas chromatography(GC)를 이용하여 내부 기준물 대비 생성물과 미반응물 면적을 측정하여 정량분석을 실시하였다. 시료는 DB-23 column을 통과시킨 후 FID detector를 통하여 생성물을 분석하였다. TON은 생성된 methyl 9-decenoate(9DCE)의 몰수에서 사용한 촉매의 몰수를 나눈 값이며 이를 촉매 효율의 지표로 삼았다. 분석결과는 하기 표 1에 나타내었다.The metathesis experiment was performed as follows. Methyl oleate purified using 5 g of the metal particle mixture from the examples and comparative examples or methyl oleate purified from the control group and dodecane as an internal standard (IS) in a 20 ml glass vial in a glove box. 100 mg and 10 ppm (Ru-CAAC: 0.11 mg, UltraCat: 0.17 mg) of Ru-CAAC (custom-produced or synthesized by Aperion) or UltraCat (purchased from Aldrich) metathesis catalyst were added. The vial containing the reactant was placed in a 125 ml stainless steel reactor and the reactor was fastened. The molecular structure of the metathesis catalyst used is shown in Figure 2. Afterwards, the reactor was taken out of the glove box, charged with 10 bar of ethylene, and stirred at 40°C for 3 hours to proceed with the ethylene metathesis reaction. Quantitative analysis of the reacted material was performed by measuring the area of the product and unreacted material compared to the internal standard using gas chromatography (GC). The sample was passed through a DB-23 column and the product was analyzed through an FID detector. TON is the number of moles of catalyst used divided by the number of moles of methyl 9-decenoate (9DCE) produced, and was used as an indicator of catalyst efficiency. The analysis results are shown in Table 1 below.

- 메틸올레이트 전환율(%)는 다음을 의미한다.- Methyl oleate conversion rate (%) means the following.

전환율 = 100 - 100 x [(반응 후 메틸올레이트의 몰수/초기 넣어준 메틸올레이트의 몰수)]Conversion rate = 100 - 100 x [(number of moles of methyl oleate after reaction/number of moles of methyl oleate initially added)]

- 1-데센 + 9DCE 선택률(%)는 다음을 의미한다.- 1-Decene + 9DCE selection rate (%) means:

선택률 = 100 x [(복분해 반응 생성물 (1-decene + methyl 9-decenoate)의 총 몰수/(복분해 반응 생성물+(2 x 부산물의 총 몰수))] Selectivity = 100

위 계산에서 부산물의 총 몰수에 2를 곱해야 하는데, 그 이유는 부산물이 촉매에 의해 두 개의 메틸올레이트로부터 제조되기 때문이다.In the above calculation, the total number of moles of byproduct must be multiplied by 2 because the byproduct is catalytically prepared from two methyl oleates.

- TON은 다음 전환수를 말한다. - TON refers to the number of next conversions.

TON = 생성된 methyl 9-decenoate(9DCE)의 몰수/사용한 촉매의 몰수 TON = number of moles of methyl 9-decenoate (9DCE) produced/number of moles of catalyst used

하기 표 1에서, MO는 메틸올레이트를, 9DCE는 메틸-9데세노에이트(methyl 9-decenoate)를 의미한다.In Table 1 below, MO refers to methyl oleate and 9DCE refers to methyl 9-decenoate.

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 재생법 없이 그대로 재사용을 진행하자 TON이 1회 재사용시(대조군 2) 71.9%로 2회 재사용시(대조군 3) 51.0%로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 금속 입자 혼합물 함유 다공성 물질의 성능이 불순물로 오염되어 점차 저하됨을 나타낸다. 정제의 핵심인 금속 물질이 메틸올레이트 내에 존재하는 불순물과 흡착 및 반응하여 금속 표면의 상태가 더이상 불순물을 제거하기에 적합하지 않기 때문이라고 생각된다. 따라서 이를 다시 재생 하기 위하여 다양한 방법을 적용하였고 방법에 따라 재생 효율이 다른 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1 above, when reusing as is without a regeneration method, it can be seen that TON decreases to 71.9% when reused once (control group 2) and to 51.0% when reused twice (control group 3). This indicates that the performance of the porous material containing the metal particle mixture gradually deteriorates due to contamination with impurities. This is thought to be because the metal material, which is the core of purification, adsorbs and reacts with impurities present in methyl oleate, and the state of the metal surface is no longer suitable for removing impurities. Therefore, various methods were applied to regenerate it, and it was confirmed that the regeneration efficiency differed depending on the method.

그 중에 저온 진공세척 후 저온 수소활성화 방법(실시예 1 내지 3)이 초기 성능 대비 약 95 %의 성능 회복률을 보였다. 저온 진공세척과 저온 수소활성화 재생법이 가장 우수한 성능이 나타난 이유는 저온(200 ~ 380℃)에서 효과적으로 잔류 반응원료와 흡착된 불순물이 제거되면서, 세척과 활성화에서 부작용으로 예상되는 유기성 흡착물의 열분해와 탄화가 발생하지 않은 것으로 예상된다. Among them, the low-temperature hydrogen activation method (Examples 1 to 3) after low-temperature vacuum washing showed a performance recovery rate of about 95% compared to the initial performance. The reason why low-temperature vacuum washing and low-temperature hydrogen activation regeneration methods showed the best performance is that residual reaction raw materials and adsorbed impurities are effectively removed at low temperatures (200 ~ 380℃), and thermal decomposition of organic adsorbates, which is expected to be a side effect during cleaning and activation, is prevented. It is expected that carbonization did not occur.

그러나 전이금속 세척 또는 수소활성화 재생을 고온(400 ~ 600℃)에서 실시한 경우(비교예 3 및 4), 잔류하고 있던 유기 물질들이 열분해 되고 알루미나에 존재하는 금속 입자들이 고온에서 유기 물질을 탄화하여 불순물 제거에 효과적인 입자 표면의 오염을 심화하여 불순물 정제 성능이 감소하는 것으로 해석된다. However, when transition metal cleaning or hydrogen activation regeneration was performed at high temperature (400 to 600°C) (Comparative Examples 3 and 4), the remaining organic materials were thermally decomposed and the metal particles present in the alumina carbonized the organic materials at high temperature to form impurities. It is interpreted that the impurity purification performance decreases by deepening the contamination of the particle surface, which is effective for removal.

Claims (11)

올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 사용된 금속 입자 혼합물의 재생방법에 있어서,
올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 사용된 금속 입자 혼합물은, 200 내지 440 ℃, 1 내지 100 mbar의 압력하에서 진공세척된 후, 250 내지 440 ℃에서 수소 활성화 처리되어 재생되는 것을 특징으로 하는, 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법.
In the method of regenerating a mixture of metal particles used to purify raw materials for olefin metathesis reaction,
The metal particle mixture used to purify the raw material for the olefin metathesis reaction is vacuum washed at 200 to 440 ° C. and a pressure of 1 to 100 mbar, and then regenerated by hydrogen activation at 250 to 440 ° C. Method for regenerating metal particle mixtures for refining raw materials.
제 1 항에 있어서,
상기 수소 활성화처리는 수소와 불활성가스가 혼합된 수소혼합가스이되, 상기 수소는 10 내지 70 부피%로 포함된 것을 특징으로 하는, 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법.
According to claim 1,
The hydrogen activation treatment is a hydrogen mixed gas mixed with hydrogen and an inert gas, and the hydrogen is contained in 10 to 70% by volume. A method of regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 입자 혼합물은 망간, 철, 코발트, 니켈 중 둘 이상의 전이금속을 포함하는 금속 입자를 혼합한 것임을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법.
According to claim 1,
A method of regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for an olefin metathesis reaction, wherein the metal particle mixture is a mixture of metal particles containing two or more transition metals among manganese, iron, cobalt, and nickel.
제 3 항에 있어서,
상기 금속 입자가 망간, 철, 니켈 및 코발트 중에서 2성분을 포함하며,
금속성분 1과 금속성분 2의 함량비는 1 : 5 ~ 5 : 1 인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법.
According to claim 3,
The metal particles contain two components from manganese, iron, nickel and cobalt,
A method of regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, characterized in that the content ratio of metal component 1 and metal component 2 is 1:5 to 5:1.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 입자 혼합물은 다공성 물질에 담지된 상태인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법.
According to claim 1,
A method of regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for an olefin metathesis reaction, wherein the metal particle mixture is supported on a porous material.
제 5 항에 있어서,
상기 다공성 물질은 알루미나, 실리카, 실리카알루미나, 제올라이트, 티타니아, 지르코늄 옥사이드, 카본블랙, 그래핀, 탄소나노튜브 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법.
According to claim 5,
A method of regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, wherein the porous material is at least one selected from alumina, silica, silica alumina, zeolite, titania, zirconium oxide, carbon black, graphene, and carbon nanotubes. .
제 1 항에 있어서,
상기 올레핀 복분해 반응용 원료는 식물성 오일, 동물성오일 및 이들의 유도체 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법.
According to claim 1,
A method of regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, wherein the raw material for olefin metathesis reaction is any one selected from vegetable oil, animal oil, and derivatives thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 올레핀 복분해 반응용 원료는 9-데센산(9-decenoic acid), 메틸 9-데세노에이트(methyl 9-decenoate), 10-운데세 노산(10-undecenoic acid), 메틸 10-운데세노에이트(methyl 10-undecenoate), 9-옥타 데센디오익산(9-octadecenedioic acid), 메틸 9-옥타데센디오에이트(methyl 9-octadecenedioate), 12-트리데세노산(12-tridecenoic acid), 메틸 12-트리 데세노에이트(methyl 12-tridecenoate), 13-테트라데세노산(13-tetradecenoic acid), 메틸 13-테트라데세노에이트(methyl 13-tetradecenoate), 11-도데세노산(11-dodecenoic acid), 메틸 11-도데세노에이트(methyl 11-dodecenoate) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료 정제를 위한 금속 입자 혼합물의 재생방법.
According to claim 1,
The raw materials for the olefin metathesis reaction are 9-decenoic acid, methyl 9-decenoate, 10-undecenoic acid, and methyl 10-undecenoate ( methyl 10-undecenoate), 9-octadecenedioic acid, methyl 9-octadecenedioate, 12-tridecenoic acid, methyl 12-tridecenoic acid Methyl 12-tridecenoate, 13-tetradecenoic acid, methyl 13-tetradecenoate, 11-dodecenoic acid, methyl 11- A method for regenerating a metal particle mixture for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, characterized in that it is at least one selected from dodecenoate (methyl 11-dodecenoate).
ⅰ) 올레핀 복분해 반응용 원료를 금속 입자 혼합물과 접촉시켜, 올레핀 복분해 반응용 원료를 정제하는 단계;
ⅱ) 상기 정제 단계에 사용된 금속 입자 혼합물을 진공 세척 및 수소 활성화처리하여 재활성화하는 단계; 및
ⅲ) 상기 재활성화된 금속 입자 혼합물을 올레핀 복분해 반응용 원료 정제에 재사용하는 단계;를 포함하며,
상기 금속 입자 혼합물은 망간, 철, 코발트, 니켈 중 둘 이상의 전이금속을 포함하는 금속 입자를 비담지 상태 혹은 다공성 물질에 담지된 상태인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료의 정제 방법.
i) Purifying the raw material for the olefin metathesis reaction by contacting the raw material for the olefin metathesis reaction with a metal particle mixture;
ii) reactivating the metal particle mixture used in the purification step by vacuum washing and hydrogen activation; and
iii) reusing the reactivated metal particle mixture to purify raw materials for olefin metathesis reaction,
The metal particle mixture is a method of purifying raw materials for olefin metathesis reaction, characterized in that the metal particles containing two or more transition metals among manganese, iron, cobalt, and nickel are unsupported or supported on a porous material.
제 9 항에 있어서,
상기 ⅰ) 단계 후, 정제된 올레핀 복분해 반응용 원료를 활성 알루미나 입자와 접촉시켜 추가로 정제하는 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료의 정제방법.
According to clause 9,
A method for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, characterized in that after step i), the purified raw material for olefin metathesis reaction is further purified by contacting it with activated alumina particles.
제 10 항에 있어서,
상기 활성 알루미나는 중성(neutral) 알루미나인 것을 특징으로 하는 올레핀 복분해 반응용 원료의 정제 방법.
According to claim 10,
A method for purifying raw materials for olefin metathesis reaction, wherein the activated alumina is neutral alumina.
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