KR20070107070A - 출발 물질의 정제를 위한 복분해 방법 - Google Patents

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KR20070107070A
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Abstract

본 발명은 I. 3 중량% 이상의 알루미늄 옥사이드를 포함하며 450 내지 1000℃의 온도에서 활성화된 흡착제 (흡착제 X)와 화합물 (B)를 접촉시킴으로써 화합물 (B)에서 불순물을 제거하는 단계 (I), 및 II. 단계 (I)에서 불순물이 배출된 화합물 (B)를 통상적인 복분해 반응 조건하에서 복분해 촉매와 접촉시키는 단계 (II)를 포함하는, 비방향족 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합이 있는 또다른 화합물 또는 다른 화합물의 혼합물 (화합물 B)로부터의 비방향족 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합이 있는 화합물 또는 화합물의 혼합물 (화합물 A)의 제조 방법에 관한 것이다.
흡착제, 복분해 촉매, 정제, 수소화, 추출 증류

Description

출발 물질의 정제를 위한 복분해 방법 {METATHESIS METHOD FOR PURIFYING STARTING PRODUCTS}
본 발명은 비방향족 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합이 있는 화합물 또는 화합물의 혼합물의 사전 정제 및 복분해에 의한 비방향족 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합이 있는 화합물 또는 화합물의 혼합물의 제조 방법에 관한 것이다.
비방향족 불포화 탄화수소 화합물의 복분해는 오랫동안 확립된 C-C 결합의 파괴 및 개량 방법이다 (예를 들어, 문헌 [Mol, J. C., Chapt. 4.12.2 "Alkene Metathesis" in "Handbook of Heterogeneous Catalysis", Eds. Ertl, G., Koenzinger, H., Weitkamp, J., VCH, Weinheim 1997; Weissermehl, K., Arpe. H.-J., Chapt. 3.4 "Olefin-Metathese" in "Industrielle Organische Chemie", 4th Edition, VCH, Weinheim 1994] 참조). 불균질 촉매 복분해를 위한 다양한 종류의 촉매가 기재되어 있다. 약 120℃까지의 온도 범위에서, 지지된 Re2O7 또는 Re(CO)10 촉매를 사용하는 것이 통상적이다 (문헌 [Mol, J. C., Chapt. 4.12.2 "Alkene Metathesis" in "Handbook of Heterogeneous Catalysis", Eds. Ertl, G., Koenzinger, H., Weitkamp, J., VCH, Weinheim 1997] 참조). 문헌에 따라, 400℃ 까지의 약간 더 높은 온도에서는 MoO3, CoO-MoO3, MoS2, Mo(CO)6 또는 여러 지지된 Mo 착물을 기재로 하는 촉매를 사용할 수 있으며, 540℃까지의 더 높은 온도에서는 또한 WO3, WS2, W(CO)6 또는 지지된 W 착물을 기재로 하는 계를 사용할 수 있다 (문헌 [Mol, J. C., Chapt. 4.12.2 "Alkene Metathesis" in "Handbook of Heterogeneous Catalysis", Eds. Ertl, G., Koenzinger, H., Weitkamp, J., VCH, Weinheim 1997; Weissermehl, K., Arpe. H.-J., Chapt. 3.4 "Olefin-Metathese" in "Industrielle Organische Chemie", 4th Edition, VCH, Weinheim 1994; Heckelsberg, L. F., Banks, R. L., Bailey, G. C., Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Develop. 8 (1969) 259-261] 참조). 별법으로서, 반응은 원칙적으로 또한 균질 촉매, 통상적으로는 Ru, Mo 또는 W 착물상에서 수행될 수 있다 (문헌 [Grubbs, Robert, H. (editor), Handbook of Metathesis, 1st Edition, August 2003 - ISBN - 3-527-30616-1 - Wiley-VCH, Weinheim] 참조).
복분해 촉매가 공급물 스트림 중의 불순물 (공급 독)에 매우 민감하다는 것은 당업자에게 공지되어 있다 (문헌 [Weissermehl, K., Arpe, H.-J., Chapt. 3.4 "Olefin-Metathese" in "Industrielle Organische Chemie", 4th Edition, VCH, Weinheim 1994] 참조). 이러한 공급 독으로는, 예를 들어 강한 극성 또는 양성자성 화합물, 예컨대 N, O, S 및 할로겐 포함 성분 (전형적인 예로는 물, 알코올, 에테르, 케톤, 알데히드, 산, 산 유도체, 아민, 니트릴, 티올이 있음), 아세틸렌 또는 디엔, 특히 알렌이 있다. 그 결과, 사용되는 복분해 촉매의 순환 시간 또는 수 명이 매우 짧아지고 활성이 감소된다.
공급 독을 제거하기 위해 다양한 기술이 사용될 수 있다. 화합물 중 일부는 화학 반응에 의해 결정적이지 않은 성분으로 전환될 수 있다. 예를 들어, 아세틸렌 및 디올레핀은 선택적 수소화로 모노올레핀 스트림으로부터 충분히 제거될 수 있다 (문헌 [Weissermehl, K., Arpe, H.-J., Chapt. 3.4 "Olefin-Metathese" in "Industrielle Organische Chemie", 4th Edition, VCH, Weinheim 1994] 참조). 헤테로원자 포함 성분은 특히 흡착에 의해 공급물 스트림으로부터 제거될 수 있다. 따라서, 미국 특허 제3,915,897호에는, 예를 들어 C4-올레핀 스트림을 정제하기 위한 칼슘 히드라이드, 13X 분자체 및 마그네슘 옥사이드의 배합물이 기재되어 있다. 유럽 특허 제1,280,749호에는 올레핀 혼합물 (C6-C36)로부터 P 포함 불순물 및 디엔을 제올라이트, 알루미늄 옥사이드 또는 활성화 탄소상으로 흡착 제거하여 알코올을 제조하는 방법이 기재되어 있다.
이러한 흡착제는 통상적으로 저장 동안 흡착되는 물 및 CO2를 탈착하기 위해 불활성 가스의 스트림 중에서 200 내지 250℃의 온도로 가열시킴으로써 사용 전에 활성화되어야 한다. 단지 알칼리 토금속 옥사이드, 예컨대 MgO를 표면상에 형성된 카르보네이트를 사전에 분해하기 위해 현저하게 더 높은 온도로 가열한다. 흡착제 (X)를 공업적으로 통상적으로 재생하는 것은 마찬가지로 200 내지 250℃의 온도에서 탈착시킴으로써 수행되며 ("열 변동 흡착(thermal swing adsorption)"), 일부 경우에는 단순하게 감압 처리함으로써 수행된다 ("압력 변동 흡착(pressure swing adsorption)") (독일 67545 보름스 홀레를헤케 1 소재의 그라세 게엠베하 운트 코 케게사(Grace GmbH & Co. KG)의 "실로비드(Sylobead)" 소책자 참조). 특정 화학 공정에서의 사용을 위해, 더 격렬한 조건하에서 재생하는 것이 또한 일부 경우에 기재되어 있다. 따라서, 예를 들어 독일 특허 제198,45,857호에는 흡착제가 800℃ 이하의 온도에서, 바람직하게는 산화 분위기 중에서, 재생되는 모노올레핀의 올리고머화 방법이 기재되어 있다. 유럽 특허 제1,280,749호에는 알코올의 제조 방법이 기재되어 있으며, 여기서 흡착제의 층은 200 내지 600℃의 온도에서 산소 포함 분위기 중에서 재생된다.
올레핀계 C4 분획물을 Re 포함 촉매상에서 복분해시키는 경우, 공급물 스트림을 흡착 정제하는 것이 원칙적인 종래 기술이다. 따라서, 예를 들어 독일 특허 제10013253호에는 분자체 및 고표면적 알루미늄 옥사이드가 원칙적으로 적합한 흡착제로서 언급되어 있다. 독일 특허 DE-A 제10309070호에는, 특히 분자체, 예를 들어 3Å 또는 13X가 이러한 C4-올레핀 복분해를 위한 출발 물질을 위해 바람직한 흡착제로서 언급되어 있다. 100 내지 350℃의 온도에서 산화 처리하는 것이 분자체를 위해 적합한 재생 절차인 것으로 언급되어 있다.
본 발명의 목적은 하나 이상의 비방향족 C-C 다중 결합이 있는 탄화수소의 복분해를 위한 경제적인 방법을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명자들은
I. 알루미늄 옥사이드를 3 중량% 이상 포함하며 450 내지 1000℃의 온도에서 활성화된 흡착제 (흡착제 X)와 화합물 (B)를 접촉시킴으로써 화합물 (B)에서 불순물을 제거하는 단계 (I), 및
II. 단계 (I)에서 불순물이 제거된 화합물 (B)를 복분해 반응을 위한 통상적인 조건하에서 복분해 촉매와 접촉시키는 단계 (II)
에 의한, 비방향족 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합이 있는 또다른 화합물 또는 다른 화합물의 혼합물 (화합물 B)로부터의 비방향족 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합이 있는 화합물 또는 화합물의 혼합물 (화합물 A)의 제조 방법을 발견하였다.
화합물 (A)는 바람직하게는 프로펜, 3-헥센, 에틸렌 또는 2-펜텐 또는 이의 혼합물이다. 이를 제조하기 위해, 바람직하게는 C4 출발 화합물, 예컨대 1-부텐, 2-부텐 또는 에틸렌 또는 이의 혼합물이 화합물 (B)로서 사용된다. 화합물 (B)는 특히 바람직하게는 부텐, 및 적절한 경우 부가적으로 에틸렌을 포함하며, 부텐은 부탄과의 혼합물의 형태로 사용된다.
그러나, 또한 가능한 화합물 (B)로는 불포화 에스테르, 니트릴, 케톤, 알데히드, 산 또는 에테르가 있으며, 예를 들어 문헌 [Xiaoding, X., Imhoff, P., von den Aardweg, C. N., and Mol, J. C., J. Chem. Soc., Chem. Comm. (1985), p. 273]에 기재되어 있는 바와 같다.
상기한 C4 출발 화합물은 통상적으로 라피네이트(raffinate) II의 형태로 입수가능하다. 라피네이트 II는 일반적으로 부텐 함량이 30 내지 100 중량%, 바람직하게는 40 내지 98 중량%인 C4 분획물이다. 부탄과는 별개로, 포화 C4-알칸이 특히 부가적으로 존재할 수 있다. 이러한 라피네이트 II의 수득 방식은 일반적으로 공지되어 있으며, 예를 들어 유럽 특허 EP-A 제1134271호에 기재되어 있다.
특히, 1-부텐 포함 올레핀 혼합물 또는 라피네이트 II로부터 1-부텐이 풍부한 분획물을 증류함으로써 수득되는 1-부텐이 사용된다. 1-부텐은 마찬가지로 2-부텐이 풍부한 분획물을 이성질화 반응시킨 후 생성물을 증류에 의해 1-부텐이 풍부한 분획물 및 2-부텐이 풍부한 분획물로 분리시킴으로써 남아있는 2-부텐이 풍부한 분획물로부터 수득될 수 있다. 이러한 방법은 독일 특허 DE-A 제10311139호에 기재되어 있다.
프로펜 또는 프로펜과 3-헥센의 혼합물은 본 발명의 방법에 따라 2-부텐 및 에틸렌 또는 1-부텐 및 2-부텐을 포함하는 혼합물의 복분해에 의해 특히 유리하게 제조될 수 있으며, 3-헥센 및 에틸렌은 1-부텐의 복분해에 의해 제조될 수 있다. 이에 상응하는 방법은 독일 특허 DE-A 제19813720호, 유럽 특허 EP-A 제1134271호, 국제 특허 공개 제02/083609호, 독일 특허 DE-A 제10143160호에 상세하게 기재되어 있다.
일반적으로, 화합물 (A)는 화합물 (B)를 포함하는 스트림 (스트림 B)에 대해 단계 (I) 및 (II)를 수행함으로써 연속적으로 제조된다.
방법은 통상적으로 화합물 (B)를 화합물 (B)를 포함하는 스트림 (스트림 B)의 형태로 이용가능하게 하고, 이를 연속적으로 단계 (I)에 따라 흡착제 (X)를 포함하며 반응기에 장착된 가드 층 (가드 층 X)을 통해 통과시켜 정제된 스트림 (B)를 수득한 후, 이를 연속적으로 단계 (II)에 따라 복분해 촉매를 포함하며 반응기에 장착된 촉매 층을 통해 통과시켜 화합물 (B)를 수득함으로써 연속적으로 수행된다.
스트림 (B)는 바람직하게는 C4-탄화수소 스트림이다 (또한, 이하에서 "C4 공급물 스트림"이라 칭함).
일 공정 변형에서, C4 공급물 스트림은
Ia) 나프타 또는 다른 탄화수소 화합물에 대해 증기 크래킹 또는 FCC 공정을 수행하고, 크래킹 공정에서 형성된 스트림으로부터 1-부텐, 2-부텐 및 1000 중량ppm를 초과하는 부타디엔, 임의로는 부틴 및 임의로는 이소부텐을 포함하는 C4-올레핀 혼합물을 배출시키는 단계 (Ia), 및
IIa) 1,3-부타디엔 함량이 1000 중량 ppm 이하인 정도로 추출 증류에 의해 부타디엔 및 부틴을 제거하거나 또는 선택적 수소화에 의해 부타디엔 및 부틴을 부텐 또는 부탄으로 수소화시킴으로써, 단계 (Ia)에서 형성된 C4 올레핀 혼합물로부터 1-부텐, 2-부텐 및 임의로는 부탄 및 임의로는 이소부텐을 주성분으로 포함하는 C4-탄화수소 스트림 (라피네이트 I)을 제조하는 단계 (IIa)
에 의해 입수가능하다.
또다른 공정 변형에서, C4 공급물 스트림은
Ib) 탈수소화시킨 후 정제함으로써, 부탄을 포함하는 탄화수소 스트림으로부터 1-부텐, 2-부텐 및 1000 중량ppm 초과의 부타디엔 및 임의로는 부틴 및 임의로는 부탄을 포함하는 C4-올레핀 혼합물을 제조하는 단계 (Ib), 및
IIb) 1,3-부타디엔 함량이 1000 중량ppm 이하인 정도로 추출 증류에 의해 부타디엔 및 부틴을 제거하거나 또는 선택적 수소화에 의해 부타디엔 및 부틴을 부텐 또는 부탄으로 수소화시킴으로써, 단계 (Ib)에서 형성된 C4-올레핀으로부터 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐 및 임의로는 부탄을 주성분으로 포함하는 C4-탄화수소 스트림 (라피네이트 I)을 제조하는 단계 (IIb)
에 의해 입수가능하다.
일반적으로 공지되어 있는 FCC 공정 (문헌 [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, Germany, Sixth Edition, 2000 Electronic Release, Chapter Oil Refining, 3.2. Catalytic Cracking] 참조)에서, 적절한 탄화수소는 450 내지 500℃의 온도에서 증발되고 촉매와 가스 상으로 접촉된다. 미립자 촉매는 역류로 이송되는 탄화수소 스트림에 의해 유동화된다. 사용되는 촉매는 통상적으로 합성 결정질 제올라이트이다.
마찬가지로 일반적으로 공지되어 있는 증기 크래킹 공정 (문헌 [A. Chauvel, G. Lefebvre: Petrochemical Processes, 1 Synthesis - Gas Derivatives and Major Hydrocarbons, 1989 Editions Technip 27 Rue Ginoux 75737 Paris, France, Chapter 2] 참조)에서, 탄화수소는 증기와 혼합되고, 관 반응기에서 체류 시간에 따라 700 내지 1200℃의 온도로 가열되고, 이어서 재빨리 냉각되고, 증류에 의해 개별 분획물로 분리된다.
단계 (Ia) 또는 단계 (Ib)에서 수득되는 C4-올레핀 혼합물 중 1,3-부타디엔 함량이 5 중량% 또는 그 이상인 경우, 추출 증류에 의해 1,3-부타디엔의 함량을 1000 중량ppm 내지 5 중량%의 함량으로 감소시킨 후, 선택적 수소화에 의해 1,3-부타디엔의 함량을 1000 중량ppm 이하로 추가로 감소시키는 것이 바람직하다.
상기 또는 다른 공업적 공정에 의해 입수가능한 화합물 (B)는 종종 불순물로서 물, 알코올, 에테르, 케톤, 알데히드, 산, 특히 카르복실산, 산 유도체, 아민, 니트릴, 티올, 아세틸렌 및 디엔, 특히 알렌을 포함한다. 화합물 (B) 중에 존재하는 공급 독의 전체 양은 전형적으로 1 내지 1000 중량ppm이다.
단계 (I)에서 사용되는 흡착제 (X)는 알루미늄 옥사이드를 바람직하게는 10 중량% 이상, 특히 바람직하게는 75 중량% 이상 포함한다. 흡착제 (X) 중에 포함되는 알루미늄 옥사이드는 바람직하게는 감마-Al2O3, 델타-Al2O3, 세타-Al2O3 및 에타-Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택되는 상 또는 이러한 상들 중 하나의 수화 전구체로 존재한다. 이러한 상들 중 하나의 수화 전구체로는, 예를 들어 뵈마이트(boehmite), 슈도뵈마이트(pseudoboehmite) 또는 히드라르길라이트(hydrargillite)가 있다. 흡착제 (X)는 매우 특히 바람직하게는 순수한 감마-알루미늄 옥사이드이다.
또한, 흡착제 (X)는 보조제 또는 다른 흡착 활성 화합물, 예를 들어 알루미노실리케이트, 알루미늄 포스페이트 또는 알칼리 금속 옥사이드, 알칼리 토금속 옥사이드 또는 SiO2, 바람직하게는 알루미노실리케이트, 알루미늄 포스페이트 또는 알칼리 토금속 옥사이드 또는 SiO2를 추가로 포함할 수 있다.
흡착제 (X)는 유리하게는 무기 미네랄 산, 예를 들어 H2SO4, HCl, HClO4, HNO3, H3PO4와 접촉되며, 그 후 다시 미네랄 산은 흡착제가 화합물 (B)와 처음으로 접촉하기 전에 제거된다.
흡착제 (X)가 화합물 (B)와 처음으로 접촉하기 전의 흡착제 (X)의 활성화는 이하에서 또한 "제1 활성화"라 칭할 것이다.
또한, 본 발명자들은 흡착제 (X)를 제1 활성화 전에 원소 W, Mo, Zr, Ti, Hf, Si, P, Fe, Nb, Ta, Mn 및 V 중 1종 이상을 포함하는 화합물 또는 화합물의 혼합물과 접촉시키는 것이 유용함을 발견하였다. 이들은 바람직하게는 옥사이드 또는 포스페이트이다. 이러한 화합물의 전구체 (즉, 활성화 동안 언급한 화합물로 전환되는 화합물)가 또한 적합하다.
마찬가지로, 흡착제의 염기도는 필요에 따라, 예를 들어 아연 화합물, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물 또는 란탄족 원소의 화합물, 예를 들어 이들의 히드록시드 또는 옥사이드를 바람직하게는 100 내지 1000 중량ppm의 양으로 도핑함으로써 증가될 수 있다.
바람직하게는, 흡착제 (X)는 표면적이 50 ㎡/g 이상, 바람직하게는 100 ㎡/g 초과이며, 공극 부피가 0.3 ㎖/g 이상, 바람직하게는 0.4 ㎖/g 초과이다. 표면적은 DIN 66131에 따른 스테펜 브루나우어(Stephen Brunauer), 파울 에메트(Paul Emmett) 및 에드바르트 텔러(Edward Teller)의 방법에 의해 결정된다. 공극 부피는 DIN 66133에 따른 Hg 다공도측정법에 의해 결정된다.
흡착제 (X)는 통상적으로 고정 층으로서 사용되며, 성형체, 예를 들어 구, 압출물 또는 과립으로서 존재한다.
흡착제 (X)와 화합물 (B)와의 접촉은 이하에서 또한 "흡착"이라 칭할 것이다.
활성화는 통상적으로 흡착제 (X)를 온도가 450 내지 1000℃, 바람직하게는 500 내지 900℃, 매우 특히 바람직하게는 550 내지 850℃인 가스와 접촉시킴으로써 수행된다. 흡착제 (X)와 가스는 바람직하게는 고정 층 (X)를 통해 가스를 통과시킴으로써 접촉된다.
활성화를 위해 적합한 가스로는 산소, 이산화탄소, 공기, 질소, 천연 가스 또는 이의 혼합물이 있다.
활성화는 바람직하게는 흡착제 (X)의 중량이 활성화에 의해 더 이상 감소되지 않으며 탄소 또는 탄소 포함 화합물이 흡착체 (X)상에 실질적으로 흡착되지 않을 때까지 수행된다. 탄소 또는 탄소 포함 화합물의 부재는 원소 분석을 사용하여 단순한 방식으로 확인될 수 있다.
흡착은 바람직하게는 0 내지 150℃, 특히 바람직하게는 20 내지 110℃, 특히 20 내지 50℃ 범위의 온도에서 수행된다. 흡착은 통상적으로 2 내지 100 bar, 바람직하게는 5 내지 50 bar의 압력에서 수행된다. 스트림 (B)는 바람직하게는 가드 층 (X)상으로 액체 상으로서 통과된다.
활성화와 흡착 사이의 시간은 바람직하게는 10일 미만, 특히 바람직하게는 5일 미만, 매우 특히 바람직하게는 1일 미만이다.
활성화 후 및 흡착 전에, 이산화탄소 및 수증기로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스를 1000 부피ppm을 초과하게 포함하는 가스 분위기와 흡착제 (X)가 더 이상 접촉하지 않는 것이 확보되어야 함에 주의해야 한다.
흡착제 (X)는 통상적으로 즉시 사용하기 위해 준비된 것은 아니지만, 유리하게는 흡착제 (X)가 화합물 (B)와 처음으로 접촉되기 전에 (즉, 최초 사용 전에) 이의 최고 용량을 달성하기 위해 활성화된다.
일반적으로, 최초 사용 전에 및 또한 특정 시간의 흡착 후에 흡착제 (X)의 활성화를 수행하는 것이 필요할 것이다. 화합물 (B)와 특정 시간 동안 접촉된 흡착제 (X) 또는 가드 층 (X)의 활성화는 이하에서 또한 "재생"이라 칭할 것이다. 재생은 늦어도 흡착제 (X)의 용량의 고갈로 인해 불순물이 흡착제 (X)에 의해 더 이상 흡착되지 않을 경우에 필요하다. 일반적으로, 1시간 내지 4달 후에는 재생이 필요하다.
특히 상대적으로 고분자량인 탄소 포함 화합물이 흡착제 (X)상에 흡착된 경우에는, 산소 포함 가스 스트림을 사용하여 활성화를 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 활성화에 있어서, 탄소 포함 화합물은 이산화탄소로 산화되고, 제거된다. 재생은 이러한 경우 바람직하게는, 가드 층 (X)와 화합물 (B)와의 접촉을 중단시키고, 0 내지 450℃의 온도에서 가드 층 (X)를 통해 불활성 가스 스트림을 통과시키고, 적절한 경우 그 후 450 내지 700℃의 온도에서 가드 층 (X)를 통해 산소 포함 가스 스트림을 통과시킴으로써 수행된다.
가능한 산소 포함 가스 스트림으로는 상기한 불활성 가스 스트림의 구성성분에 더하여 산소를 0.05 내지 20 중량% 포함하는 가스 스트림이 있다.
단계 (II)에서의 복분해 반응은 중요하지 않으며, 통상적인 방식으로 수행될 수 있다 (예를 들어, 문헌 [Mol, J. C., Chapt. 4.12.2 "Alkene Metathesis" in "Handbook of Heterogeneous Catalysis", Eds. Ertl, G., Koenzinger, H., Weitkamp, J., VCH, Weinheim 1997; Weissermehl, K., Arpe. H.-J., Chapt. 3.4 "Olefin-Metathese" in "Industrielle Organische Chemie", 4th Edition, VCH, Weinheim 1994] 참조).
단계 (II)에서의 복분해 촉매로서, Re, W 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 1종 이상의 화합물을 포함하는 복분해 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
단계 (II)에서, 알루미늄 옥사이드상의 레늄 옥사이드를 포함하는 복분해 촉매를 사용하고 0 내지 120℃의 온도에서 액체 상 중에서 복분해 반응을 수행하는 것이 바람직하다.
Re 원자의 함량이 0.3 중량% 이상인 촉매가 특히 바람직하며, Re 원자의 함량 1 중량% 이상인 촉매가 매우 특히 바람직하다. Re 포함 촉매상에서의 통상적인 반응 온도는 0 내지 150℃, 바람직하게는 20 내지 110℃이다. 통상적인 반응 압력은 2 내지 100 bar, 바람직하게는 5 내지 50 bar, 특히 바람직하게는 20 내지 40 bar이다.
치환된 올레핀의 반응에 있어서는, 활성을 부가적으로 증가시키기 위해 종종 공촉매, 예를 들어 주석 알킬, 납 알킬 또는 알루미늄 알킬이 사용된다.
공급물로서 라피네이트 II 를 사용하는 관 반응기상의 비교 측정
사전에 새로이 활성화된 복분해 촉매 (감마-Al2O3 지지체상의 Re2O7 10 중량%)를 관 반응기 (복분해 반응기)에 장착하였다. 시험하고자 하는 흡착제를 또한 촉매 전에 도입하거나 (마찬가지로 사전에 새로이 활성화되었음), 유사한 양의 스테아타이트(steatite) 구를 참조 목적을 위해 도입할 수 있었다. 실험에서 흡착제 대 촉매의 비율 (g/g)은 2:1 내지 5:1의 범위였다.
마찬가지로 임의로 흡착제 (100 g 초과)로 충전시킬 수 있는 추가 관 반응기 (흡착 반응기)를 복분해 반응기의 상류에 설치하였다.
사용된 공급물은 선택적 수소화 단계를 통해 사전 통과시켜 잔류 디엔 함량이 15 ppm 미만인 라피네이트 II (1-부텐 및 2-부텐을 포함하는 혼합물)였다. 하나의 병의 공급물을 사용하고 병들의 조성에 작은 변동을 가하여 단지 몇몇 측정을 수행할 수 있었기 때문에, 단지 동일한 열에서의 측정 (즉, 동일한 병을 사용한 측정)을 직접 서로 비교할 수 있었다. 측정 열 사이의 비교는 단지 참조 측정이 비교가능한 결과에 도달할 경우에 가능하였다.
복분해 반응 (조건: 40℃, 35 bar)의 결과, 부텐 혼합물로부터의 생성물로서 프로펜, 2-펜텐 및 3-헥센이 형성되었다. 생성 혼합물을 온라인 GC (FID)를 사용하여 약 20시간에 걸쳐 모니터링하였다 (측정 열 1 내지 5에 대한 도면 참조). 점진적인 활성저하는 주로 선행 정제 단계에도 불구하고 낮은 농도 (전형적으로 ppm 범위)로 여전히 존재하는 공급 독의 존재 때문이다. 흡착제의 개선된 작용은 이상적으로는 더 높은 초기 활성 및 활성저하의 둔화 (즉, 특정 시간 t 후의 더 높은 활성)를 모두 유발한다. 형성된 생성물 중, 단지 대표적 화합물로서의 트랜스-3-헥센의 비율 (1-부텐의 자기 복분해에 의해 형성됨)을 시간의 함수로 나타내었다. 그러나, 시간의 함수로서의 다른 생성물의 양은 정확하게 동일한 결과를 나타내었다.
촉매 활성의 유의한 개선 또는 활성저하의 감소는 400℃ 초과의 온도에서 활성화 후 알루미늄 옥사이드를 포함하는 모든 흡착제 (X1 내지 X5)를 사용하는 경우에 유발되었다. 흡착 반응기에서의 부가적인 분자체를 심지어 전부 생략할 수 있었다 (측정 Q). 고온에서 이러한 종류의 분자체의 활성저하 (측정 S)는 유의한 개선이 나타나지 않았다.
Figure 112007061952015-PCT00001
Figure 112007061952015-PCT00002
Figure 112007061952015-PCT00003

Claims (19)

  1. I. 알루미늄 옥사이드를 3 중량% 이상 포함하며 450 내지 1000℃의 온도에서 활성화된 흡착제 (흡착제 X)와 화합물 (B)를 접촉시킴으로써 화합물 (B)에서 불순물을 제거하는 단계 (I), 및
    II. 단계 (I)에서 불순물이 제거된 화합물 (B)를 복분해 반응을 위한 통상적인 조건하에서 복분해 촉매와 접촉시키는 단계 (II)
    에 의한, 비방향족 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합이 있는 또다른 화합물 또는 다른 화합물의 혼합물 (화합물 B)로부터의 비방향족 C-C 이중 결합 또는 C-C 삼중 결합이 있는 화합물 또는 화합물의 혼합물 (화합물 A)의 제조 방법.
  2. 제2항에 있어서, 알루미늄 옥사이드가 감마-Al2O3, 델타-Al2O3, 세타-Al2O3 및 에타-Al2O3로 이루어진 군으로부터 선택되는 상 또는 이러한 상들 중 하나의 수화 전구체로 존재하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡착제 (X)가 알루미늄 옥사이드를 75 중량% 이상 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제 (X)의 활성화가 감압하에 서 또는 이산화탄소, 공기, 질소 및 천연 가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 가스 또는 이러한 가스의 혼합물을 포함하는 분위기에서 수행되는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제 (X)가 무기 미네랄 산과 접촉되고, 다시 미네랄 산이 화합물 (B)가 흡착제 (C)와 처음으로 접촉하기 전의 활성화 전에 제거되는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제 (X)가 촉매적으로 활성인 양의 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 란탄족 화합물 또는 아연 화합물을 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 흡착제 (X)가 표면적이 50 ㎡/g 이상이며 공극 부피가 0.3 ㎖/g 이상인 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 화합물 (B)가 부텐, 및 적절한 경우 부가적으로 에틸렌을 포함하며, 적절한 경우 부텐은 부탄과의 혼합물의 형태로 사용될 수 있는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 화합물 (B)가 1-부텐, 2-부텐 또는 에틸렌 또는 이의 혼합물이며, 화합물 (A)가 프로펜, 3-헥센, 에틸렌 또는 2-펜 텐 또는 이의 혼합물인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 화합물 (B)를 화합물 (B)를 포함하는 스트림 (스트림 B)의 형태로 이용가능하게 하고, 이를 연속적으로 단계 (I)에 따라 흡착제 (X)를 포함하며 반응기에 장착된 가드 층 (가드 층 X)를 통해 통과시켜 정제된 스트림 (B)를 생성시킨 후, 이를 연속적으로 단계 (II)에 따라 복분해 촉매를 포함하며 반응기에 장착된 촉매 층을 통해 통과시켜 화합물 (B)를 생성시킴으로써 연속적으로 수행되는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 스트림 (B)가 C4-탄화수소 스트림 (C4 공급물 스트림)인 방법.
  12. 제11항에 있어서, C4 공급물 스트림이
    Ia) 나프타 또는 다른 탄화수소 화합물에 대해 증기 크래킹 또는 FCC 공정을 수행하고, 크래킹 공정에서 형성된 스트림으로부터 1-부텐, 2-부텐 및 1000 중량ppm 초과의 부타디엔, 임의로는 부틴 및 임의로는 이소부텐을 포함하는 C4-올레핀 혼합물을 배출시키는 단계 (Ia), 및
    IIa) 1,3-부타디엔 함량이 1000 중량 ppm 이하인 정도로 추출 증류에 의해 부타디엔 및 부틴을 제거하거나 또는 선택적 수소화에 의해 부타디엔 및 부틴을 부 텐 또는 부탄으로 수소화시킴으로써, 단계 (Ia)에서 형성된 C4 올레핀 혼합물로부터 1-부텐, 2-부텐 및 임의로는 부탄 및 임의로는 이소부텐을 주성분으로 포함하는 C4-탄화수소 스트림 (라피네이트(raffinate) I)을 제조하는 단계 (IIa)
    에 의해 입수가능한 것인 방법.
  13. 제10항에 있어서, C4 공급물 스트림이
    Ib) 탈수소화시킨 후 정제함으로써, 부탄을 포함하는 탄화수소 스트림으로부터 1-부텐, 2-부텐 및 1000 중량ppm 초과의 부타디엔 및 임의로는 부틴 및 임의로는 부탄을 포함하는 C4-올레핀 혼합물을 제조하는 단계 (Ib), 및
    IIb) 1,3-부타디엔 함량이 1000 중량ppm 이하인 정도로 추출 증류에 의해 부타디엔 및 부틴을 제거하거나 또는 선택적 수소화에 의해 부타디엔 및 부틴을 부텐 또는 부탄으로 수소화시킴으로써, 단계 (Ib)에서 형성된 C4-올레핀 혼합물로부터 이소부텐, 1-부텐, 2-부텐 및 임의로는 부탄을 주성분으로 포함하는 C4-탄화수소 스트림 (라피네이트 I)을 제조하는 단계 (IIb)
    에 의해 입수가능한 것인 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 단계 (Ia) 또는 단계 (Ib)에서 수득되는 C4-올레핀 혼합물 중 1,3-부타디엔 함량이 5 중량% 이상인 경우에 추출 증류에 의해 1,3-부타디엔 함량을 1000 중량ppm 내지 5 중량%로 감소시킨 후 선택적 수소화에 의해 1,3-부타디엔 함량을 1000 중량ppm 이하로 추가로 감소시키는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 화합물 (B)가 단계 (I)에서 0 내지 150℃의 온도 및 2 내지 100 bar의 압력에서 흡착제 (X)와 접촉되는 것인 방법.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (I)에서의 활성화가 화합물 (B)와 1시간 내지 4달 동안 사전 접촉된 가드 층 (X)상에서 수행되는 것인 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 사용되는 복분해 촉매가 Re, W 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 1종 이상의 화합물을 포함하는 촉매인 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (II)에서 사용되는 복분해 촉매가 알루미늄 옥사이드상의 루테늄 옥사이드를 포함하는 촉매이며, 복분해 반응이 액체 상에서 0 내지 120℃의 온도에서 수행되는 것인 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 불순물로서 물, 알코올, 에테 르, 케톤, 알데히드, 산, 특히 카르복실산, 산 유도체, 아민, 니트릴, 티올, 아세틸렌 및 디엔, 특히 알렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 화합물 (B)가 사용되는 방법.
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