KR20090028018A - Synthesis method of silicoaluminophosphate molecular sieve(sapo-34)as a catalyst with high performance and stability for the production of light olefins and production method of light olefins thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH), 디프로필아민(DPA), 이소프로필아민(IPA), 몰포린 또는 이들의 혼합물과, 디에틸아민(DEA)이 일정량 혼합된 유기주형체를 이용한 수열합성법으로 고가의 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 함량을 낮추어 경제적이고 동시에 비표면적이 크고, 결정크기 분포도가 균일하며, 결정성이 우수한 실리코알루미노포스페이트(SAPO)-34 결정상을 갖는 촉매와, 상기 촉매하에서 C1 ∼ C4의 함산소화합물(oxygenates)의 전환반응을 수행하여 종래와 동등 이상의 전환율 및 수율을 유지하고, 특히, 개선된 결정성에 의한 촉매의 수열안정성을 크게 향상시키므로써 우수한 촉매 내구성을 갖는 경질올레핀의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrothermal process using tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), dipropylamine (DPA), isopropylamine (IPA), morpholine or a mixture thereof, and an organic template in which a predetermined amount of diethylamine (DEA) is mixed. Synthetic method lowers the content of expensive tetraethylammonium hydroxide, economically and at the same time has a large specific surface area, uniform crystal size distribution and excellent crystallinity of the catalyst having silicoaluminophosphate (SAPO) -34 crystal phase, and under the catalyst By carrying out the conversion reaction of C 1 ~ C 4 oxygenates (oxygenates) to maintain the conversion and yield more than the same as the conventional, and in particular, by improving the hydrothermal stability of the catalyst due to the improved crystallinity has excellent catalyst durability It relates to a process for producing light olefins.
실리코알루미노포스페이트(silicoaluminophosphate, SAPO) 분자체는 흡착제 및 촉매로 사용되는 바, 촉매로서는 유동층 촉매분해, 수소화분해, 이성체화, 다량체화, 알콜 또는 에테르의 전환 및 방향족 화합물의 알킬화와 같은 공정에 사용되어 왔다. 특히, 알콜 또는 에테르를 올레핀 생성물 특히 에틸렌 및 프로필렌으로 전환시키는데 SAPO 분자체를 사용하는 것은 대규모의 상업적 생산 설비에 있어 보다 큰 관심을 모으고 있다.Silicoaluminophosphate (SCOO) molecular sieves are used as adsorbents and catalysts, and as catalysts are used in processes such as fluidized bed catalytic cracking, hydrocracking, isomerization, multimerization, conversion of alcohols or ethers, and alkylation of aromatic compounds. Has been. In particular, the use of SAPO molecular sieves to convert alcohols or ethers to olefin products, in particular ethylene and propylene, is of greater interest in large commercial production facilities.
이러한 SAPO를 제조하는 방법을 구체적으로 살펴보면, 일반적으로 SAPO 분자체는 흄드 실리카나 실리카 졸 등이 실리콘 전구체로 슈도보헤마이트(pseudoboehmite)나 알루미늄 이소프로폭사이드(aluminum isoprooxide) 등이 알루미늄 전구체로, 인산이 인의 전구체로 주로 사용되어 왔으며, 가장 중요한 분자체의 골격을 형성하는 데 쓰이는 유기주형체로는 TEAOH, 몰포린(morpholine), 트리에틸아민(triethylamine), 이소프로필아민(isopropylamine) 혹은 디프로필아민(dipropylamine), 디에틸아민(diethylamine) 등이 사용되어 왔다. Specifically, the SAPO molecular sieve is a silicon precursor such as fumed silica or silica sol, and pseudoboehmite or aluminum isoprooxide as an aluminum precursor. It is mainly used as a precursor of phosphorus, and the organic template used to form the skeleton of the most important molecular sieve is TEAOH, morpholine, triethylamine, isopropylamine or dipropylamine ( dipropylamine), diethylamine and the like have been used.
SAPO-34는 차바자이트(chabazite, CHA) 제올라이트 광물의 구조와 동일한 구조를 가지는 분자체이며 차바자이트 골격형태는 능면체(rhombohedral)의 대칭을 이루는 xyz축에 수직으로 볼 때 ABC 스태킹 배열을 이루는 2개의 육각형 고리를 형성하고 있다.SAPO-34 is a molecular sieve with the same structure as the chabazite (CHA) zeolite mineral, and the chabazite skeleton forms an ABC stacking arrangement when viewed perpendicular to the xyz axis, which is the symmetry of the rhombohedral. Two hexagon rings are formed.
SAPO 계열 분자체(molecular sieve)는 유니온 카바이드(Union Carbide Co)사 에서 처음으로 합성하였다[미국특허 제4,310,440호, 제4,440,871호. 동사에서 특히 SAPO-34 촉매를 사용하여 메탄올을 포함한 함산소화합물로부터 경질 올레핀(C2 ∼ C4 올레핀)을 제조하는 문헌을 공지하여[미국특허 제4,440,871호, 제4,499,327호] UOP와 Exxon Mobil 등과 같은 주요 회사들에 의해서 SAPO-34 분자체 촉매는 메탄올로부터 경질 올레핀을 제조하는 반응용 촉매로 잘 개발되어 왔다. 그러나 이 공정의 상업화를 위하여 추가적인 촉매 활성 및 수명 개선과 경제적인 촉매 제조의 필요성이 크게 요구되어지고 있다. SAPO family molecular sieves were synthesized for the first time by Union Carbide Co. (US Pat. Nos. 4,310,440, 4,440,871). The company is particularly well known for the production of light olefins (C 2 to C 4 olefins) from oxygenated compounds including methanol using SAPO-34 catalysts [US Pat. Nos. 4,440,871, 4,499,327], UOP and Exxon Mobil et al. SAPO-34 molecular sieve catalysts have been well developed by the same major companies as reaction catalysts for the production of light olefins from methanol. However, for the commercialization of this process, there is a great demand for further catalyst activity and life improvement and economical catalyst preparation.
이러한 메탄올로부터 경질 올레핀 전환반응용 촉매의 활성 및 수명 개선 방안으로 다양한 방법들이 연구되어 왔으며, UOP사는 일반적으로 제올라이트 촉매에서 잘 알려진 것처럼 SAPO-34 촉매를 700 ℃ 정도의 고온에서 수열처리함으로써서 경질 올레핀으로의 선택성과 촉매 수명이 개선됨을 보고하였으며[미국특허 제5,095,163호], 또한 Exxon Mobil사는 미국특허 제5,475,182호에서 SAPO-34의 산처리를 통하여 경질 올레핀, 특히 에틸렌의 수율을 향상시킬 수 있음을 보고하였다.Various methods have been studied to improve the activity and lifespan of the catalyst for the conversion of light olefins from methanol, and UOP Co., Ltd. is generally known in zeolite catalysts, and light olefins are obtained by hydrothermally treating SAPO-34 catalyst at a high temperature of about 700 ° C. Has been reported to improve the selectivity and catalyst life [US Pat. No. 5,095,163], and Exxon Mobil, in US Pat. No. 5,475,182, can improve the yield of light olefins, especially ethylene, through acid treatment of SAPO-34. Reported.
메탄올에서 경질 올레핀으로의 전환반응(Methanol to Olefin, MTO) 반응에서 경질 올레핀 수율을 증대시키고 촉매의 활성을 높이는 또 다른 방법으로 UOP사는 미국특허 제5,126,308호와 제5,191,141호에서 다양한 금속이 치환된 알루미노포스페이트 분자체를 보고하였으며, 금속성분으로는 실리콘, 마그네슘, 코발트, 아연, 철, 니켈, 망간, 크롬 또는 이들의 혼합성분을 사용하였다. 이때 실리콘이 가장 선호되는 금속이며, 분자체 결정의 크기가 1.0 ㎛ 미만이 50%를 이루고 2.0 ㎛ 보다 큰 입자는 전체의 10% 미만으로 이루어져 있을 경우와 실리콘의 함량이 몰분율로 0.005 ∼ 0.05로 제한하였을 때 촉매의 활성과 내구성이 우수하다고 보고하였다. 또한 동사의 미국특허 제6,207,872호는 제5,126,308호의 개량 특허로 동일한 금속 성분들이 치환된 알루미노포스페이트 분자체에 대하여 금속성분 몰분율이 0.02 ∼ 0.08일 경우와 분자체 결정의 크기가 0.1 ㎛ 이상일 때 경질 올레핀 수율이 높아진다고 보고하였다.Another method of increasing light olefin yield and increasing catalyst activity in methanol to light olefin reactions is UOP, Inc., in which U.S. Patent Nos. 5,126,308 and 5,191,141 are substituted with various metals. A nophosphate molecular sieve was reported, and metal, silicon, magnesium, cobalt, zinc, iron, nickel, manganese, chromium, or a mixture thereof was used. At this time, silicon is the most preferred metal, and when the size of the molecular sieve crystal is less than 1.0 μm of 50% and particles larger than 2.0 μm are made up of less than 10% of the total, the content of silicon is limited to 0.005 to 0.05 in mole fraction. It was reported that the activity and durability of the catalyst is excellent. In addition, U.S. Patent No. 6,207,872, an improved patent of No. 5,126,308, is used for aluminophosphate molecular sieves having the same metal components substituted when the mole fraction of the metal component is 0.02 to 0.08 and when the size of the molecular sieve crystals is 0.1 µm or more. The yield is reported to be high.
작은 결정 크기를 갖는 SAPO-34의 제조와 관련하여, 미국특허 제6,773,688호는 입자크기가 대부분(90 % 이상)이 100 ㎚보다 작은 나노미터 크기의 SAPO-34 분자체를 제조할 수 있음을 보고하였는데, 이때 실리콘 소스를 합성 젤을 만들 때 유기 염기에 용해시켜 실리콘의 사이즈를 작게 만들어서 결국 합성된 SAPO-34 분자체의 크기도 줄일 수 있었다. 그리고 이 특허에서는 유기주형체로 TEAOH 단독이나 TEAOH와 디프로필아민(DPA)을 혼합하여 사용하였다.Regarding the preparation of SAPO-34 with small crystal size, US Pat. No. 6,773,688 reports that most particle sizes (more than 90%) can produce nanometer sized SAPO-34 molecular sieves smaller than 100 nm. In this case, the silicon source was dissolved in an organic base when making a synthetic gel to make the size of the silicon small, thus reducing the size of the synthesized SAPO-34 molecular sieve. In this patent, TEAOH alone or TEAOH and dipropylamine (DPA) were mixed and used as an organic template.
선행 특허에서 언급된 것처럼 일반적으로 SAPO-34 결정크기는 메탄올로부터 올레핀을 제조하는 반응에서 반응성능에 크게 영향을 주며, 1 ㎛ 이하의 작은 결정 크기를 가질 때 우수한 반응성을 가지는 것으로 보고되어 왔다. 그러나 SAPO-34 결정크기가 작은 경우 합성후 필터링 공정의 어려움과 촉매 수득율 저하 등과 같은 단점이 있으며, 또한 결정성이 낮아져 고온에서의 수열안정성이 저하될 수 있는 문제점이 있다. 이는 촉매 경제성과 촉매 수명에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 것으로 반드시 개선이 요구되어진다. 따라서 우수한 결정성 가지는 SAPO-34를 합성함으로써 반응성능을 최대화하고 촉매 안정성을 개선할 수 있는 적절한 결정 크기를 가지는 결정 크기 최적화가 요구되어진다.As mentioned in the prior patents, the SAPO-34 crystal size generally has a significant effect on the reactivity in the reaction for the preparation of olefins from methanol, and has been reported to have good reactivity when having a small crystal size of 1 μm or less. However, when the crystal size of SAPO-34 is small, there are disadvantages such as difficulty in filtering after synthesis and lowering of catalyst yield. Further, crystallinity is lowered, which may lower hydrothermal stability at high temperature. This can directly affect catalyst economics and catalyst life and must be improved. Therefore, it is required to optimize the crystal size having a suitable crystal size to maximize the reactivity and improve the catalyst stability by synthesizing SAPO-34 having excellent crystallinity.
새로운 주형체를 사용한 SAPO-34 촉매 합성과 관련하여 미국특허 제6,620,983호는 SAPO-34 분자체 합성 시 적어도 두 개의 플로라이드(F) 치환체를 포함하는 플로라이드 소스가 결합된 유기주형체 화합물을 사용하였으며, 이렇게 제조된 SAPO-34 촉매는 MTO 반응에서 우수한 활성을 지니는 것으로 보고하였다. 그러나, 이 SAPO 분자체는 플로라이드가 함유된 유기주형체를 사용함으로써 촉매 제조원가가 비싸며, 또한 불소계 유기주형체의 경우 독성과 부식성이 강해 취급시 안정성 등에서 문제점이 있다.Regarding the synthesis of SAPO-34 catalysts using the new template, US Pat. No. 6,620,983 used an organic template compound in which a fluoride source comprising at least two fluoride (F) substituents was combined to synthesize SAPO-34 molecular sieves. The SAPO-34 catalyst thus prepared was reported to have excellent activity in the MTO reaction. However, this SAPO molecular sieve is expensive in catalyst production by using an organic template containing fluoride, and fluorine-based organic templates have a high toxicity and corrosion resistance, and thus have problems in handling stability.
결론적으로 이상에서 살펴본바 같이, 종래의 SAPO-34 제조에 관련된 특허에서는 메탄올에서 경질 올레핀 제조를 위한 MTO 반응 촉매로서 경질 올레핀의 수율을 높이고 촉매의 수명을 증가시키기 위해서 다양한 방법들이 제시되어 왔으나, 그 방법들이 결정크기가 작은 SAPO-34를 합성하거나, 합성 후 수열처리나 산 처리 등과 같은 후처리 통한 것이나 합성 시 금속 치환 및 불소계 성분을 포함하는 새로운 주형체 등에 관한 것이다. 또한, 기존 특허에서 1종 이상의 혼합 주형체를 사용한 경우가 많이 보고되어 왔으나 MTO 반응에서 그 효과를 구체적으로 언급한 경우는 거의 없다. In conclusion, as described above, various methods have been proposed in the related patents for preparing SAPO-34 to increase the yield of light olefins and increase the life of the catalyst as MTO reaction catalysts for the production of light olefins in methanol. Methods include synthesis of SAPO-34 with small crystal size, post-treatment such as hydrothermal treatment or acid treatment after synthesis, or new template containing metal substitution and fluorine component during synthesis. In addition, many cases have been reported using one or more mixed template in the existing patent, but the effect of the MTO reaction is not specifically mentioned.
본 발명은 디에틸아민(DEA)를 기본 주형체로 사용하고 여기에 다양한 주형체 를 혼합하고 주형체 조성 최적화를 통하여 MTO 반응 성능 및 수명을 획기적으로 향상시킬 수 있었을 뿐만 아니라 고가의 주형체인 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 사용량을 크게 줄이거나, 전혀 사용하지 않으므로써 경제적인 MTO 촉매를 제조할 수 있었다. According to the present invention, the use of diethylamine (DEA) as a base template and the mixing of various templates and optimization of the composition of the template significantly improved MTO reaction performance and lifetime, as well as the expensive template tetraethylammonium. Economical MTO catalysts can be prepared by significantly reducing the amount of hydroxide (TEAOH) used or by no use at all.
본 발명은 물, 알루미나 전구체 및 인산을 혼합하여 알루미늄포스페이트 젤을 제조한 후, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH), 디프로필아민(DPA), 이소프로필아민(IPA), 트리에틸아민(TEA), 몰포린 또는 이들의 혼합물의 유기주형체를 첨가하고, 10 ∼ 50 ℃에서 교반하여 합성젤을 제조하는 1 단계; 디에틸아민(DEA) 유기주형체와 실리카 전구체를 혼합하고, 10 ∼ 50 ℃의 온도에서 교반하여 실리카를 용해시킨 후, 상기 1 단계의 합성젤과 혼합하는 2단계; 상기 혼합된 합성젤을 오토클레이브(autoclave)에 넣고 20 ∼ 120 ℃에서 0 ∼ 24 시간동안 교반한 후, 175 ∼ 200 ℃에서 5 ∼ 48 시간동안 교반하는 수열합성법으로 유기주형체가 함유된 실리코알루미노포스페이트(SAPO)-34를 제조하는 3단계; 및 상기 유기주형체가 함유된 SAPO-34를 공기분위기, 550 ∼ 700 ℃ 범위에서 소성하여 유기주형체가 제거된 SAPO-34를 제조하는 4단계를 포함하여 이루어진 경질 올레핀 제조용 실리코알루미노포스페이트(SAPO)-34 촉매의 제조방법에 그 특징이 있다.In the present invention, aluminum phosphate gel is prepared by mixing water, alumina precursor and phosphoric acid, followed by tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), dipropylamine (DPA), isopropylamine (IPA), and triethylamine (TEA). 1 step of preparing a synthetic gel by adding an organic template of a morpholine or a mixture thereof and stirring at 10 to 50 ℃; Mixing the diethylamine (DEA) organic template with the silica precursor, stirring at a temperature of 10 to 50 ° C. to dissolve the silica, and then mixing with the synthetic gel of the first step; The mixed synthetic gel was placed in an autoclave and stirred at 20 to 120 ° C. for 0 to 24 hours, and then stirred at 175 to 200 ° C. for 5 to 48 hours. Three steps to prepare phosphate (SAPO) -34; And sintering SAPO-34 containing the organic template in an air atmosphere, 550-700 ° C., to prepare SAPO-34 from which the organic template has been removed. 34 It is characterized by the method of preparing the catalyst.
본 발명은 디에틸아민을 기본 유기 주형체로 포함하고, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드, 이소프로필아민, 디프로필아민, 트리에틸아민, 몰포린 중에서 선택된 유기 주형체를 1종 이상 포함하는 혼합 유기주형체를 이용하여 수열합성에 의해 SAPO-34 분자체를 제조하므로써 MTO 반응성능 및 촉매수명을 크게 높일 수 있으며, 종래 SAPO-34 분자체 제조 시 주로 사용되는 고가의 TEAOH 사용량을 크게 줄이거나 사용하지 않고, 결정크기를 최적화함으로써 촉매 합성 수율을 크게 높일 수 있어 촉매 합성 비용을 크게 줄일 수 있다. The present invention provides a mixed organic template comprising diethylamine as a basic organic template and at least one organic template selected from tetraethylammonium hydroxide, isopropylamine, dipropylamine, triethylamine, and morpholine. By preparing the SAPO-34 molecular sieve by hydrothermal synthesis, the MTO reactivity and catalyst life can be greatly increased, and the amount of expensive TEAOH used mainly in the conventional SAPO-34 molecular sieve production is greatly reduced or not used. By optimizing the size, the yield of catalyst synthesis can be greatly increased, thereby significantly reducing the cost of catalyst synthesis.
본 발명은 디에틸아민을 포함하는 2종 이상의 혼합 주형체를 사용하여 촉매 제조의 경제성을 확보할 뿐만 아니라 MTO 반응성능과 안정성을 크게 향상시킨 SAPO-34 분자체를 합성하는 방법에 그 특징이 있다.The present invention is characterized by a method for synthesizing SAPO-34 molecular sieves, which not only secures the economics of catalyst production by using two or more mixed template bodies containing diethylamine, but also greatly improves MTO reactivity and stability. .
일반적으로 SAPO-34 분자체는 고가의 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 사용하여 제조하고 있는 바, 상기 TEAOH는 제조된 분자체의 결정크기가 작아 반응성능은 대체로 높으나 가격이 너무 높아 경제적이지 못할 뿐만 아니라 결정크기가 너무 작아 합성 후 촉매 정제 및 회수 공정에서 어려움이 있어 제조 공정 효율이 낮다. 또한, 이는 작은 결정으로 인하여 수열안정성이 낮을 수 있어 순환 유동층 반응기에서의 촉매의 연속 재생시 안정성에 문제점이 있을 수 있다. Generally, SAPO-34 molecular sieves are prepared using expensive tetraethylammonium hydroxide (TEAOH). The TEAOH has a high crystallization capacity due to the small crystal size of the prepared molecular sieves, but the price is too high to be economical. In addition, the crystal size is too small, there is a difficulty in the catalytic purification and recovery process after synthesis, and the manufacturing process efficiency is low. In addition, it may have low hydrothermal stability due to small crystals, which may cause a problem in stability during continuous regeneration of the catalyst in the circulating fluidized bed reactor.
본 발명은 TEAOH를 사용하지 않거나, 이의 사용량을 현저히 저하시켜 경제성을 확보할 수 있었을 뿐만 아니라 반응성능과 수명을 크게 개선할 수 있었으며, 특 정의 혼합 주형체의 사용으로 씨드(seed) 역할을 하는 주형체들에 의해서 결정성이 높아지고, 1 ∼ 5 ㎛ 범위로 결정 크기가 최적화된 분자체의 제조가 가능하다.In the present invention, TEAOH is not used, or the amount of use thereof is drastically lowered, so that economic efficiency can be secured, reactivity performance and life can be greatly improved, and the use of a specific mixed template serves as a seed. The morphologies increase the crystallinity and enable the production of molecular sieves with optimized crystal size in the range of 1 to 5 μm.
통상적으로 테트라에틸암모늄 하이드록사이드, 모폴린, 트리에틸아민, 사이클로펜틸아민, 아미노메틸 사이클로헥산, 피페리딘, 사이클로헥실아민, 트리-에틸 하이드록시에틸아민, 디프로필아민, 피리딘, 이소프로필아민 등은 유기 주형체로 당 분야에서 널리 알려져 있는 것이다[대한민국 특허등록 제699654호, 대한민국 특허등록 제699650호]. 본 발명은 고가의 테트라에틸암모늄 하이드록사이드를 사용하지 않거나 사용하더라도 그 사용량을 최저로 하여, 최적의 결정크기와 우수한 SAPO-34 결정성으로 인하여 촉매의 표면적과 수열안정성이 크게 향상시킨 것으로, 이와 같은 방법으로 SAPO-34를 제조하는 방법에 관한 문헌은 아직 알려진 바가 없다.Typically tetraethylammonium hydroxide, morpholine, triethylamine, cyclopentylamine, aminomethyl cyclohexane, piperidine, cyclohexylamine, tri-ethyl hydroxyethylamine, dipropylamine, pyridine, isopropylamine And the like are widely known in the art as organic templates (Korean Patent Registration No. 699654, Korean Patent Registration No. 699650). The present invention minimizes the amount used even if expensive tetraethylammonium hydroxide is used or not, thereby greatly improving the surface area and hydrothermal stability of the catalyst due to the optimum crystal size and excellent SAPO-34 crystallinity. The literature on how to make SAPO-34 in the same way is not known yet.
즉, 본 발명의 유기 주형체 중 고가의 테트라에틸암모늄 하이드록사이드를 제외하고는 각각을 단독으로 사용하는 경우에는 SAPO-34 결정 제조 효율이 떨어지거나, 결정을 형성하더라도 그 결정 크기가 너무 크거나 작아 MTO 반응성능 및 수명이 떨어지는 문제가 있으나, 이들을 일정량으로 혼합 사용하면 상기와 같은 문제점의 해소 뿐만 아니라 우수한 결정성 및 최적의 결정크기를 유지하게 된다.That is, in the case of using each of the organic template of the present invention except for the expensive tetraethylammonium hydroxide alone, the SAPO-34 crystal production efficiency is lowered, or the crystal size is too large even if a crystal is formed. Although there is a problem that the MTO reactivity performance and life is low because of a small amount, by using a mixture of these in a certain amount to solve the above problems as well as to maintain excellent crystallinity and optimum crystal size.
본 발명에 따른 실리코알루미노포스페이트(SAPO-34) 분자체를 제조하는 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for preparing silicoaluminophosphate (SAPO-34) molecular sieve according to the present invention will be described in detail.
먼저, 물, 알루미나 전구체 및 인산을 혼합하여 알루미늄포스페이트 젤을 제조한 후, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH), 디프로필아민(DPA), 이소프로 필아민(IPA), 트리에틸아민(TEA), 몰포린 또는 이들의 혼합물의 유기주형체를 첨가하고, 교반하여 합성젤을 제조한다. 상기 알루미나 전구체는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 알루미늄 알콕사이드 또는 유사보헤마이트를 사용할 수 있다.First, aluminum phosphate gel was prepared by mixing water, alumina precursor, and phosphoric acid, and then tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), dipropylamine (DPA), isopropylamine (IPA), and triethylamine (TEA). , An organic template of morpholine or a mixture thereof is added and stirred to prepare a synthetic gel. The alumina precursor is generally used in the art, but is not particularly limited, and specifically, an aluminum alkoxide or pseudoboehmite may be used.
이때, 상기 교반시 온도는 10 ∼ 50 ℃ 범위를 유지하는 바, 상기 온도가 10 ℃ 미만이면 균일한 분산 및 용해가 어렵고 50 ℃를 초과하는 경우에는 너무 빠른 젤화가 일어나 분산이 어려운 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.At this time, when the temperature is maintained in the range of 10 to 50 ℃ bar, if the temperature is less than 10 ℃ uniform dispersion and dissolution is difficult, if it exceeds 50 ℃ too fast gelation may occur difficult to disperse problems Therefore, it is good to maintain the above range.
다음으로, 디에틸아민(DEA) 유기주형체와 실리카 전구체를 혼합하고, 10 ∼ 50 ℃의 온도에서 교반하여 실리카를 용해시킨 후, 상기 1 단계의 합성젤과 혼합한다. 상기 실리카 전구체는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 구체적으로 물유리, 실리카 졸 및 흄드 실리카(Fumed silica) 등을 선택 사용할 수 있다.Next, the diethylamine (DEA) organic template and the silica precursor are mixed, stirred at a temperature of 10 to 50 ° C. to dissolve the silica, and then mixed with the synthetic gel of the first step. The silica precursor is generally used in the art, but is not particularly limited, and specifically, water glass, silica sol, and fumed silica may be used.
상기 교반 및 혼합은 10 ∼ 50 ℃에서 30분 ∼ 5 시간동안 수행되는 바, 상기 온도가 10 ℃ 미만이면 균일한 젤을 얻기가 어렵고 50 ℃를 초과하는 경우에는 합성 젤이 특정한 결정상의 전구체로 이미 진행되기 때문에 상기 범위를 유지하는 것이 좋다. The stirring and mixing is carried out at 10 to 50 ° C. for 30 minutes to 5 hours. When the temperature is less than 10 ° C., it is difficult to obtain a uniform gel. If the temperature is higher than 50 ° C., the synthetic gel is already a precursor of a specific crystalline phase. It is advisable to maintain this range as it progresses.
다음으로 상기 혼합된 합성젤을 오토클레이브(autoclave)에 넣고 20 ∼ 120 ℃에서 0 ∼ 24 시간동안 교반하면서 숙성한 후, 175 ∼ 200 ℃에서 5 ∼ 48 시간동안 교반하는 수열합성법으로 유기주형체가 함유된 실리코알루미노포스페이 트(SAPO)-34를 제조한다.Next, the mixed synthetic gel is placed in an autoclave and aged while stirring at 20 to 120 ° C. for 0 to 24 hours, and then the organic template is contained by hydrothermal synthesis at 175 to 200 ° C. for 5 to 48 hours. To prepare prepared silicoaluminophosphate (SAPO) -34.
상기 1차 온도가 20 ℃ 미만이면 합성젤 숙성 효과가 떨어지고 120 ℃를 초과하는 경우에는 숙성단계를 넘어 결정화가 시작됨으로 상기 범위를 유지한다.If the primary temperature is less than 20 ℃ synthetic gel aging effect is lowered, if it exceeds 120 ℃ maintain the above range as the crystallization starts beyond the aging step.
또한, 상기 온도가 175 ℃ 미만이면 SAPO-분자체의 결정성장이 느리며 비정질부분과 결정질의 SAPO-34가 혼합되어 있는 상으로 생성될 수 있고, 200 ℃를 초과할 경우에는 SAPO-34 결정이 지나치게 크게 성장하여 MTO 반응에 적용하였을 때, 촉매의 수명이 짧아지는 문제가 발생한다.In addition, when the temperature is less than 175 ℃, the crystal growth of the SAPO-molecular sieve is slow and can be produced as a phase in which the amorphous portion and the crystalline SAPO-34 is mixed, when the temperature exceeds 200 ℃ SAPO-34 crystals are excessive When large growth is applied to the MTO reaction, the problem of shortening the life of the catalyst occurs.
다음으로 상기 유기주형체가 함유된 SAPO-34를 공기분위기, 550 ∼ 700 ℃ 범위에서 소성하여 유기주형체가 제거된 SAPO-34를 제조한다.Next, the SAPO-34 containing the organic template is fired in an air atmosphere at 550 to 700 ° C. to prepare the SAPO-34 from which the organic template is removed.
상기 온도가 500 ℃ 미만이면 유기 아민을 태워 완전히 제거하기에 온도가 너무 낮고, 700 ℃를 초과하는 경우에는 SAPO-34 결정구조가 일부 붕괴되는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.If the temperature is less than 500 ° C, the temperature is too low to completely remove the organic amine, and if it exceeds 700 ° C, the SAPO-34 crystal structure may be partially collapsed.
상기한 바와 같이 본 발명은 실리코알루미노포스페이트(SAPO)-34 촉매를 제조하기 위하여 총 유기주형체의 사용량은 알루미나 전구체(Al2O3 기준) 1 몰에 대하여 1.0 ∼ 4.0 몰비 범위를 유지한다. 상기 사용량이 1.0 몰비 미만이면 SAPO-34 결정상이 얻기가 어렵고, 4.0 몰비를 초과하는 경우에도 SAPO-34 결정상이 얻기가 어려운 문제가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 촉매 제조 경제성 측면에서도 바람직하지 않다.As described above, the present invention maintains the total amount of the organic template in the range of 1.0 to 4.0 molar ratio with respect to 1 mole of the alumina precursor (based on Al 2 O 3 ) in order to prepare the silica aluminophosphate (SAPO) -34 catalyst. If the amount is less than 1.0 molar ratio, the SAPO-34 crystal phase is difficult to obtain, and even if it exceeds 4.0 molar ratio, the SAPO-34 crystal phase may be difficult to obtain, and it is not preferable in terms of catalyst production economics.
이러한 유기 주형체 중 주 성분인 디에틸아민은 알루미나 전구체(Al2O3 기 준) 1 몰에 대하여 0.5 ∼ 3.5 몰비, 바람직하기로는 1.0 ∼ 2.0 몰비 범위를 유지하는 바, 상기 사용량이 0.5 몰비 미만이면 SAPO-34 결정이 형성되기 어렵고 3.5 몰비를 초과하는 경우에는 혼합 주형체의 효과가 떨어져 결정크기가 크질 수 있으며, 촉매 제조 비용이 증가함으로 바람직하지 않다. 또한, 상기 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH), 디프로필아민(DPA), 이소프로필아민(IPA), 트리에틸아민(TEA), 몰포린 또는 이들의 혼합물은 주 성분인 디에틸아민(DEA) 1 몰에 대하여 0.01 ∼ 1.3 몰비 범위, 바람직하기로는 0.1 ∼ 1.0 범위로 사용한다. 상기 사용량이 0.01 몰비 미만이면 SAPO-34 평균결정크기가 5 ㎛ 이상으로 큰 단점이 있으며 1.3 몰비를 초과하는 경우에는 SAPO-34 결정성이 떨어지거나 SAPO-34 평균결정크기가 1 ㎛ 미만으로 작거나 5 ㎛ 보다 큰 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 좋다. The diethylamine which is a main component of the organic template is 0.5 to 3.5 molar ratio, preferably 1.0 to 2.0 molar ratio, with respect to 1 mole of alumina precursor (based on Al 2 O 3 ). If the SAPO-34 crystal is difficult to form and exceeds 3.5 molar ratio, the effect of the mixed template is reduced, the crystal size can be large, and the catalyst manufacturing cost increases, which is not preferable. In addition, the tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), dipropylamine (DPA), isopropylamine (IPA), triethylamine (TEA), morpholine or a mixture thereof is the main component diethylamine (DEA) It is used in the range of 0.01-1.3 molar ratio with respect to 1 mol, Preferably it is 0.1-1.0. If the amount is less than 0.01 molar ratio, the SAPO-34 average crystal size is 5 μm or more, and if it exceeds 1.3 molar ratio, the SAPO-34 crystallinity is poor or the SAPO-34 average crystal size is less than 1 μm. Since the problem larger than 5 micrometers arises, it is good to maintain the said range.
이상과 같은 방법으로 제조된 실리코알루미노포스페이트(SAPO)-34는 SiO2/Al2O3가 0.05 ∼ 1.0 몰비이며, P2O5/Al2O3가 0.7 ∼ 1.3 몰비 범위를 유지하도록 각각의 성분을 사용한다.The silica aluminophosphate (SAPO) -34 prepared by the above method is 0.05 to 1.0 molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 , and P 2 O 5 / Al 2 O 3 to maintain the range of 0.7 to 1.3 molar ratio, respectively. Use ingredients in.
상기 Al2O3에 대한 SiO2의 몰비가 0.05 미만이면 SAPO-34 결정상이 얻기가 어렵고 MTO 반응 활성이 낮으며, 1.0을 초과하는 경우에도 SAPO-34 결정상이 얻기가 어려울 뿐만 아니라 MTO 반응 선택도가 낮아지는 문제가 발생한다. 또한, Al2O3에 대한 P2O5의 몰비가 0.7 미만이면 SAPO-34 결정상이 얻기가 어려울 뿐만 아니라 과량의 알루미나에 의한 비정질의 알루미나가 발생하고, 1.3 몰비를 초과하는 경우 에도 SAPO-34 결정상이 얻기가 어려울 뿐만 아니라 여분의 인산에 의한 미반응 비정질의 인산화물이 생성되는 문제가 발생한다.When the molar ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 is less than 0.05, the SAPO-34 crystal phase is difficult to obtain, the MTO reaction activity is low, and even when it exceeds 1.0, the SAPO-34 crystal phase is difficult to obtain and the MTO reaction selectivity. Problem occurs. In addition, when the molar ratio of P 2 O 5 to Al 2 O 3 is less than 0.7, not only is the SAPO-34 crystal phase difficult to obtain, but amorphous alumina is generated by excess alumina, and even when the molar ratio exceeds 1.3 molar ratio, SAPO-34 Not only is it difficult to obtain a crystal phase, but also a problem arises in that unreacted amorphous phosphate is generated by excess phosphoric acid.
또한, 실리코알루미노포스페이트(SAPO)-34는 평균결정크기가 0.1 ∼ 5 ㎛ 범위이고, 비표면적이 600 ∼ 800 ㎡/g 범위이고, 결정크기 분포도는 1 ㎛ 미만의 입자크기 0 ∼ 20 중량%, 1 ∼ 5 ㎛의 입자크기 60 ∼ 100 중량%, 5 ㎛ 초과의 입자크기 0 ∼ 20 중량% 범위를 나타내며, 도 1의 X선 회절분석(XRD)의 결과와 같이 전형적인 순수한 SAPO-34 촉매 입자가 제조된다.In addition, silicoaluminophosphate (SAPO) -34 has an average crystal size in the range of 0.1 to 5 μm, a specific surface area in the range of 600 to 800 m 2 / g, and a particle size distribution of less than 1 μm in particle size of 0 to 20% by weight. Pure SAPO-34 catalyst particles as shown in the results of X-ray diffraction analysis (XRD) of FIG. Is prepared.
한편, 본 발명은 상기에서 제조된 실리코알루미노포스페이트(SAPO)-34 촉매하에서, C1 ∼ C4의 함산소화합물(oxygenates)을 반응시켜 경질 올레핀을 제조하는 방법에 또 다른 특징이 있다. 상기 반응은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 특별히 한정하지는 않으나, 250 ∼ 550 ℃, 0.5 ∼ 10 기압, 및 시간당 공간 속도당 유량(WHSV)이 0.1 ∼ 50 hr-1인 범위하에서 수행된다. On the other hand, the present invention is another feature of the method for preparing a light olefin by reacting the C 1 ~ C 4 oxygen compounds (oxygenates) under the prepared silica aluminophosphate (SAPO) -34 catalyst. The reaction is not particularly limited to those generally used in the art, but is performed in the range of 250 to 550 ° C., 0.5 to 10 atmospheres, and an hourly space velocity per hour flow rate (WHSV) of 0.1 to 50 hr −1 .
상기 촉매는 순수한 SAPO-34 결정성을 나타내어 촉매의 활성이 우수하여, 종래와 동등 이상의 전환율 및 수율을 유지하고, 합성된 SAPO-34의 결정성이 좋고 평균결정크기가 1 ∼ 5 ㎛ 범위로 균일하여 우수한 촉매 내구성을 갖는다. 또한, 상기 촉매의 결정이 우수하여 수열안정성을 개선하는 바, 이러한 촉매의 수열안정성은 순환유동층 반응기에 촉매를 적용하는 경우에는 가장 중요한 촉매적 특성을 나타낸다.The catalyst exhibits pure SAPO-34 crystallinity, and thus exhibits excellent catalytic activity, maintaining conversion and yields equal to or higher than those of the prior art. It has excellent catalyst durability. In addition, the crystal of the catalyst is excellent to improve the hydrothermal stability, the hydrothermal stability of this catalyst shows the most important catalytic properties when the catalyst is applied to the circulating fluidized bed reactor.
이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited by the following examples.
실시예 1Example 1
19.9 g의 알루미늄 이소프로폭사이드(98%, Aldrich)에 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH, 35%, Aldrich) 20.0 g를 첨가하였다. 이후에 인산(85%, Samchun) 11.0 g과 물 43 mL를 알루미늄 이소프로폭사이드 용액에 교반하면서 서서히 방울방울 떨어뜨려 2시간동안 가한 후, 상온에서 이 혼합액을 1.5 ∼ 5 시간 동안 충분히 교반하여 알루미늄포스페이트 용액을 제조하였다.To 19.9 g of aluminum isopropoxide (98%, Aldrich) was added 20.0 g of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH, 35%, Aldrich). Subsequently, 11.0 g of phosphoric acid (85%, Samchun) and 43 mL of water were slowly added dropwise with stirring to the aluminum isopropoxide solution for 2 hours, and then the mixture was sufficiently stirred at room temperature for 1.5 to 5 hours. A phosphate solution was prepared.
별도로, 디에틸아민(DEA, 99.5%, Aldrich) 3.51 g에 흄드 실리카(99.9%, Aldrich) 0.86 g을 첨가하고 상온(20 ℃)에서 2 시간동안 교반하면서 완전히 용해시켰다.Separately, 0.86 g of fumed silica (99.9%, Aldrich) was added to 3.51 g of diethylamine (DEA, 99.5%, Aldrich) and completely dissolved by stirring at room temperature (20 ° C.) for 2 hours.
상기에서 제조된 실리카 용액을 알루미늄포스페이트 혼합액에 첨가하고, 1∼5 시간동안 교반하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.0 DEA : 1.0 TEAOH : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The silica solution prepared above was added to the aluminum phosphate mixture and stirred for 1 to 5 hours. At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.0 DEA: 1.0 TEAOH: 50 H 2 O to prepare a SAPO-molecular sieve.
상기 젤 상태의 용액을 오토클레브에 넣고 교반하면서 200 ℃에서 24 시간동안 가열하였다. 상기에서 제조된 SAPO-분자체는 미반응된 물질을 분리하고 결정질 부분의 SAPO-분자체를 얻기 위해 원심분리기를 이용하여 분리하고 여러 번 물 로 세척하여 회수하였다. 상기에서 제조된 SAPO-분자체는 110 ℃에서 건조하여 분말을 얻었고, 주형체를 제거하기 위하여 600 ℃에서 공기를 불어주면서 10 시간동안 충분히 소성하여 SAPO-34를 제조하였다.The gel solution was placed in an autoclave and heated at 200 ° C. for 24 hours with stirring. The SAPO-molecular sieve prepared above was separated by using a centrifuge to separate the unreacted material and to obtain the SAPO-molecular sieve of the crystalline portion, and washed with water several times. The SAPO-molecular sieve prepared above was dried at 110 ° C. to obtain a powder, and SAPO-34 was prepared by sufficiently firing for 10 hours while blowing air at 600 ° C. to remove the template.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 디에틸아민(DEA, 99.5%, Aldrich)을 7.0 g 사용하여 반응젤의 조성이 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 DEA : 1.0 TEAOH : 50 H2O의 몰비에서 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, using 7.0 g of diethylamine (DEA, 99.5%, Aldrich), the composition of the reaction gel was 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 DEA: SAPO-molecular sieves were prepared at a molar ratio of 1.0 TEAOH: 50 H 2 O.
실시예 3Example 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 이소프로필아민(IPA, 99%, Junsei) 2.83 g을 사용하고, 디에틸아민(DEA, 99.5%, Aldrich) 7.0 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 DEA : 1.0 IPA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The same procedure as in Example 1, except that 2.83 g of isopropylamine (IPA, 99%, Junsei) was used instead of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), and diethylamine (DEA, 99.5%, Aldrich) 7.0 SAPO-34 was prepared using g. At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 DEA: 1.0 IPA: 50 H 2 O SAP- molecular sieve.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 디프로필아민(DPA, 99%, Aldrich) 4.84 g을 사용하고, 디에틸아 민(DEA, 99.5%, Aldrich) 7.0 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 DEA : 1.0 DPA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, 4.84 g of dipropylamine (DPA, 99%, Aldrich) was used instead of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), and diethylamine (DEA, 99.5%, Aldrich). SAPO-34 was prepared using 7.0 g. At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 DEA: 1.0 DPA: 50 H 2 O SAP- molecular sieve.
실시예 5Example 5
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 트리에틸아민(TEA, 99%, Junsei) 4.84 g을 사용하고, 디에틸아민(DEA, 99.5%, Aldrich) 7.0 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 DEA : 1.0 TEA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The same procedure as in Example 1 except that 4.84 g of triethylamine (TEA, 99%, Junsei) was used instead of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), and diethylamine (DEA, 99.5%, Aldrich) 7.0 SAPO-34 was prepared using g. In this case, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 DEA: 1.0 TEA: 50 H 2 O SAP- molecular sieve.
실시예 6Example 6
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 몰포린(99%, Aldrich) 4.17 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.0 DEA : 1.0 몰포린 : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, SAPO-34 was prepared using 4.17 g of morpholine (99%, Aldrich) instead of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH). At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.0 DEA: 1.0 morpholine: 50 H 2 O to prepare a SAPO-molecular sieve.
실시예 7Example 7
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이 드(TEAOH) 20.0g 대신에 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 10.0g과 이소프로필아민(IPA, 99%, Junsei) 1.41 g을 혼합 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.0 DEA : 0.5 IPA : 0.5 TEAOH : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, 10.0 g of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) and 1.41 g of isopropylamine (IPA, 99%, Junsei) were used instead of 20.0 g of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH). Mixing was used to prepare SAPO-34. In this case, the composition of the reaction gel was prepared using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.0 DEA: 0.5 IPA: 0.5 TEAOH: 50 H 2 O to prepare a SAPO-molecular sieve.
실시예 8Example 8
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 20.0g 대신에 디프로필아민(DPA, 99%, Aldrich) 2.42 g과 이소프로필아민(IPA, 99%, Junsei) 1.41 g을 혼합 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.0 DEA : 0.5 IPA : 0.5 DPA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, instead of 20.0 g of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), 2.42 g of dipropylamine (DPA, 99%, Aldrich) and 1.41 g of isopropylamine (IPA, 99%, Junsei) Was used to prepare SAPO-34. At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.0 DEA: 0.5 IPA: 0.5 DPA: 50 H 2 O to prepare a SAPO-molecular sieve.
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 40.0g을 단독으로 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 TEAOH : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The same procedure as in Example 1, except that 40.0 g of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) was used to prepare SAPO-molecular sieve. At this time, the composition of the reaction gel was prepared SAPO-molecular sieve using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 TEAOH: 50 H 2 O.
비교예 2Comparative Example 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 디에틸아민(DEA) 7.0g을 단독으로 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 DEA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The same procedure as in Example 1, except that 7.0g of diethylamine (DEA) was used to prepare a SAPO-molecular sieve. At this time, the composition of the reaction gel was prepared SAPO-molecular sieve using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 DEA: 50 H 2 O.
비교예 3Comparative Example 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 이소프로필알콜(IPA) 5.66g을 단독으로 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 IPA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The same procedure as in Example 1, except that 5.66 g of isopropyl alcohol (IPA) was used to prepare SAPO-molecular sieve. At this time, the composition of the reaction gel was prepared SAPO-molecular sieve using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 IPA: 50 H 2 O.
비교예 4Comparative Example 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 디프로필아민(DPA) 9.68을 단독으로 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 DPA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the SAPO-molecular sieve was prepared using dipropylamine (DPA) 9.68 alone. At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 DPA: 50 H 2 O SAP- molecular sieve.
비교예 5Comparative Example 5
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 트리에틸아민(TEA) 9.68을 단독으로 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 TEA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The same procedure as in Example 1, except that triethylamine (TEA) 9.68 was used to prepare a SAPO-molecular sieve. At this time, the composition of the reaction gel was prepared SAPO-molecular sieve using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 TEA: 50 H 2 O.
비교예 6Comparative Example 6
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 몰포린 8.34g을 단독으로 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 2.0 몰포린 : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.The same procedure as in Example 1, except that the SAPO-molecular sieve was prepared using 8.34 g of morpholine alone. In this case, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 2.0 morpholine: 50 H 2 O to prepare a SAPO-molecular sieve.
비교예 7Comparative Example 7
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 이소프로필아민(IPA, 99%, Junsei) 2.83 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.3 DEA : 1.8 IPA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, but instead of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), SAPO-34 was prepared using 2.83 g of isopropylamine (IPA, 99%, Junsei). At this time, the composition of the reaction gel was prepared SAPO-molecular sieve using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.3 DEA: 1.8 IPA: 50 H 2 O.
비교예 8Comparative Example 8
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 디프로필아민(DPA, 99%, Aldrich) 4.84 g을 사용하고, 디에틸아민(DEA, 99.5%, Aldrich) 4.22 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.3 DEA : 1.8 DPA : 50 H2O의 몰 비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, 4.84 g of dipropylamine (DPA, 99%, Aldrich) was used instead of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), and 4.22 g of diethylamine (DEA, 99.5%, Aldrich). SAPO-34 was prepared using g. At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.3 DEA: 1.8 DPA: 50 H 2 O to prepare a SAPO-molecular sieve.
비교예 9Comparative Example 9
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 트리에틸아민(TEA, 99%, Junsei) 4.84 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.3 DEA : 1.8 TEA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, except that tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) was used to prepare SAPO-34 using 4.84 g of triethylamine (TEA, 99%, Junsei). At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.3 DEA: 1.8 TEA: 50 H 2 O to prepare a SAPO-molecular sieve.
비교예 10Comparative Example 10
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 디에틸아민(DEA) 대신에 이소프로필아민(IPA, 99%, Junsei) 2.83 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.0 TEAOH : 1.0 IPA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, SAPO-34 was prepared using 2.83 g of isopropylamine (IPA, 99%, Junsei) instead of diethylamine (DEA). At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.0 TEAOH: 1.0 IPA: 50 H 2 O to SAPO-molecular sieve.
비교예 11Comparative Example 11
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 디프로필아민(DPA, 99%, Aldrich) 4.84 g을 사용하고, 디에틸아민(DEA) 대신에 이소프로필아민(IPA, 99%, Junsei) 2.83 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.0 DPA : 1.0 IPA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, 4.84 g of dipropylamine (DPA, 99%, Aldrich) was used instead of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), and isopropylamine (DEA) was used instead of diethylamine (DEA). IPA, 99%, Junsei) was prepared using 2.83 g of SAPO-34. At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.0 DPA: 1.0 IPA: 50 H 2 O to SAPO-molecular sieve.
비교예 12Comparative Example 12
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAOH) 대신에 디프로필아민(DPA, 99%, Aldrich) 4.84 g을 사용하고, 디에틸아민(DEA) 대신에 트리에틸아민(TEA, 99%, Junsei) 4.84 g을 사용하여 SAPO-34를 제조하였다. 이때, 반응젤의 조성은 1.0 Al2O3 : 1.0 P2O5 : 0.3 SiO2 : 1.0 DPA : 1.0 TEA : 50 H2O의 몰비를 사용하여 SAPO-분자체를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, 4.84 g of dipropylamine (DPA, 99%, Aldrich) was used instead of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), and triethylamine (DEA) was used instead of triethylamine (DEA). TEA, 99%, Junsei) was used to prepare SAPO-34. At this time, the composition of the reaction gel was prepared by using a molar ratio of 1.0 Al 2 O 3 : 1.0 P 2 O 5 : 0.3 SiO 2 : 1.0 DPA: 1.0 TEA: 50 H 2 O SAP- molecular sieve.
상기 실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 12에서 제조된 SAPO-분자체의 원소분석결과, 비표면적, 결정형, 평균결정크기, 결정분포 및 합성 수율 등을 정리하여 다음 표 1에 나타내었다.As a result of elemental analysis of the SAPO-molecular sieves prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 12, the specific surface area, crystal form, average crystal size, crystal distribution, and synthetic yield are summarized in Table 1 below.
상기 표 1 및 도 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 8은 DEA를 제 1주형체로하고 제 2주형체로 TEAOH, IPA, DPA, TEA, 몰포린 또는 이들의 혼합물을 혼합 사용한 것으로 혼합 주형체의 효과로 인하여 모두 순수한 SAPO-34 결정상의 분자체가 제조된다는 것을 확인하였다. As shown in Table 1 and FIG. 2, Examples 1 to 8 according to the present invention used DEA as a first template and a mixture of TEAOH, IPA, DPA, TEA, morpholine, or a mixture thereof as a second template. It was confirmed that due to the effect of the mixed template, molecular sieves of pure SAPO-34 crystal phase were all produced.
또한 평균결정크기는 1 ∼ 5 ㎛ 범위를 유지하는 입자가 80% 이상으로 존재하는 것으로 보아 결정 크기가 균일함을 알 수 있다. 반면에, 표 1과 도 3에서 볼 수 있는 것처럼, 비교예 1에서 6은 단일 주형체를 사용한 경우이며, 이중 비교예 1은 SAPO-34의 결정이 잘 형성되었으나 평균결정크기가 0.3 ㎛ 정도로 매우 작은 결정이 형성됨을 알 수 있다. 이는 촉매의 합성 수율이 낮은 요인이 되며, 또한 TEAOH의 가격이 매우 높아 촉매 제조 비용이 높아 촉매의 상업성에 가장 큰 어려움이 될 수 있다. 비교예 2 및 6은 SAPO-34 결정성이 우수하고 균일한 결정이 형성됨을 알 수 있으나, 평균결정크기가 7 ㎛ 이상으로 다소 크며, 비교예 3, 4, 5는 순수한 SAPO-34 결정이 형성되지 않았으며, 형성된 SAPO-34의 평균결정크기는 10 ㎛ 이상으로 매우 큼을 알 수 있다. 이는 반응성 저하의 원인이 될 수 있다. In addition, it can be seen that the crystal size is uniform because the average crystal size is present in more than 80% of the particles maintaining the range of 1 to 5 ㎛. On the other hand, as can be seen in Table 1 and Figure 3, Comparative Examples 1 to 6 is a case of using a single template, Comparative Example 1 is a crystal of SAPO-34 was well formed, but the average crystal size is about 0.3 ㎛ It can be seen that small crystals are formed. This is a factor that lowers the synthesis yield of the catalyst, and because the price of TEAOH is very high, the cost of producing the catalyst may be the biggest difficulty in commercialization of the catalyst. It can be seen that Comparative Examples 2 and 6 have excellent crystallinity and uniform crystal formation of SAPO-34, but the average crystal size is somewhat larger than 7 μm, and Comparative Examples 3, 4 and 5 form pure SAPO-34 crystals. The average crystal size of the formed SAPO-34 is not less than 10 μm. This may cause a decrease in reactivity.
비교예 1 ∼ 6의 단일 주형체를 사용한 경우 SAPO-34 결정성이 떨어지고, 결정 크기가 1 ㎛ 미만으로 너무 작거나 5 ㎛를 초과하는 경우가 많이 분포한다는 것을 확인할 수 있었다.When the single template of Comparative Examples 1 to 6 was used, it was confirmed that SAPO-34 crystallinity was inferior, and that the crystal size was too small (less than 1 μm or more than 5 μm) in many cases.
비교예 7에서 12는 혼합 주형체를 사용한 경우이며, 이들 입자의 전자 현미경사진을 도 5에 나타내었다. 구체적으로 비교예 7에서 9는 제 1주형체 DEA에 제 2주형체로 IPA, DPA와 TEA를 사용한 경우 두 주형체의 몰비에 따라 SAPO 분자체의 결정크기와 결정성이 크게 달라짐을 보여준다. DEA에 대한 IPA의 몰비가 약 1.4인 경우 SAPO-34 결정이 형성되나 평균결정크기가 7.5 ㎛ 이상으로 다소 크며, 제 2주형체가 DPA 또는 TEA인 경우 DEA에 대한 두 주형체의 몰비가 약 1.4인 경우 SAPO-34보다 주로 SAPO-11과 SAPO-5가 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 최적의 SAPO-34를 형성할 수 있는 혼합주형체 조성 범위가 존재함을 알 수 있다. In Comparative Examples 7 to 12, a mixed template was used, and electron micrographs of these particles are shown in FIG. 5. Specifically, Comparative Examples 7 to 9 show that the crystal size and crystallinity of the SAPO molecular sieve vary greatly according to the molar ratio of the two templates when IPA, DPA and TEA are used as the second template for the first template DEA. When the molar ratio of IPA to DEA is about 1.4, SAPO-34 crystals are formed, but the average crystal size is somewhat larger than 7.5 μm, and when the second template is DPA or TEA, the molar ratio of the two template to DEA is about 1.4 In this case, SAPO-11 and SAPO-5 are formed more than SAPO-34. Thus, it can be seen that there is a mixed template composition range capable of forming an optimal SAPO-34.
비교예 10 ∼ 12은 DEA를 제 1주형체로 사용한 경우와 비교하기 위하여 본 발명에서 사용된 주형체 중 DEA를 포함하지 않는 혼합주형체를 사용하여 한 경우로, 비교예 10은 IPA와 TEAOH를 혼합 사용한 경우로 SAPO-34의 결정이 잘 형성되었으나 평균결정크기가 7.5 ㎛ 정도를 나타내는 바, 5 ㎛를 초과하는 큰 결정들이 많이 형성됨을 알 수 있다. Comparative Examples 10 to 12 are cases in which a mixed template containing no DEA is used among the templates used in the present invention to be compared with the case where DEA is used as the first template. In Comparative Example 10, a mixture of IPA and TEAOH is used. In this case, the crystals of SAPO-34 were well formed, but the average crystal size was about 7.5 μm, indicating that many large crystals exceeding 5 μm were formed.
비교예 11 및 12는 DPA를 제1 주형체로 하고 다른 제 2주형체로 IPA, TEA를 사용하여 SAPO-34를 합성한 것으로, 비교예 11의 혼합주형체의 효과를 나타내지 않고 DPA와 IPA가 독립적으로 작용하여 SAPO-34의 결정성이 떨어지며 결정크기도 대부분 5 ㎛ 이상으로 다소 큰 결정들이 많이 존재하며, 이는 DPA와 TEAOH가 서로 잘 섞이지 않기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 비교예 12는 비결정성이 일부 존재하며, SAPO-34의 결정크기가 다른 혼합주형체와 다르게 매우 커짐을 알 수 있다. Comparative Examples 11 and 12 synthesized SAPO-34 using DPA as a first template and IPA and TEA as another second template. DPA and IPA acted independently without showing the effect of the mixed template of Comparative Example 11. As a result, the crystallinity of SAPO-34 is inferior and the crystal size is mostly 5 µm or more, which is somewhat large. This is because DPA and TEAOH do not mix well with each other. In addition, Comparative Example 12 has some amorphous, and it can be seen that the crystal size of SAPO-34 is very large unlike other mixed templates.
이처럼 혼합주형체를 사용하더라고 각 주형체의 조성과 종류에 따라서 SAPO-34의 결정성과 결정 크기 등의 혼합주형체 효과가 큰 차이를 보이며 DEA를 포함하는 혼합 주형체를 사용함으로써 1 ∼ 5 ㎛ 사이의 균일한 SAPO-34 결정을 합성할 수 있다. Even though mixed molds are used, the effect of mixed molds such as crystallinity and crystallite size of SAPO-34 is very different depending on the composition and type of each mold, and uniformity between 1 and 5 μm by using mixed molds containing DEA. One SAPO-34 crystal can be synthesized.
실험예Experimental Example
상기 실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 12에서 제조된 분자체를 이용하여 반응온도 400 ℃, 질소로 희석된 메탄올 농도 10 부피%에서 메탄올 기준 공간속도(WHSV) 1 hr-1 조건으로 1/2 인치 고정층 반응기에서 메탄올로부터 경질올레핀 전환반응(MTO)을 수행하였다. 이때, 초기 전환반응(MTO) 반응 결과는 초기 반응 조건 안정화를 위하여 반응 시작 20분 후의 결과이며, 촉매 수명은 MeOH 전환율 5% 이상 감소하고 에틸렌과 프로필렌 수율 합이 75% 이하가 되는 시간을 기준으로 나타내었다(표 2참조). 또한, 촉매의 수열안정성 차이를 확인하기 위하여 실시예 촉매들과 비교예 1을 700 ℃에서 10% 스팀으로 12시간 처리 후 반응 성능 변화를 관찰하였다(표 3참조).Using the molecular sieves prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 12, the reaction temperature was 400 ° C., and the methanol reference space velocity (WHSV) was 1 / hr −1 under a condition of 10% by volume of methanol diluted with nitrogen. Light olefin conversion (MTO) from methanol was performed in a 2 inch fixed bed reactor. At this time, the initial conversion reaction (MTO) result is the
상기 표 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 혼합 주형체를 사용한 실시예 1 ∼ 9의 분자체가 단일 주형체를 사용한 비교예 2 ∼ 6에 비해 전환율, 에틸렌 및 프로필렌의 선택도, 촉매의 수명 등이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Tables 2 and 3 above, the molecular sieves of Examples 1 to 9 using the mixed template according to the present invention had a conversion rate, selectivity of ethylene and propylene, and a catalyst compared to Comparative Examples 2 to 6 using a single template. It was confirmed that the lifespan and the like are excellent.
특히, 대표적인 SAPO-34 주형체이며 결정 크기가 작아 올레핀 전환반응의 성능에서 가장 우수한 것으로 알려진 TEAOH를 사용한 SAPO-34 촉매보다도 결정 크기가 큼에도 불구하고 월등한 촉매 활성을 보임을 알 수 있다. 이중 실시예 1 및 7의 경우 15시간 이상의 매우 높은 촉매 수명을 보인다. 또한, 비교예 7 ∼ 12는 혼합 주형체를 사용한 것으로 이로부터 혼합 주형체 종류 및 조성에 따라서 올레핀 전환 반응의 성능 개선 효과는 크게 차이가 남을 알 수 있다. 특히 결정성과 결정 크기에서의 최적 특성이 존재함을 알 수 있다. 5 ㎛ 보다 큰 범위의 결정 크기를 가지는 SAPO-34의 경우 반응성이 크게 낮아짐을 알 수 있다. 또한 1 ㎛ 보다 작은 결정크기를 가지는 경우 결정성이 낮아 수열안정성이 크게 낮음을 알 수 있다. In particular, it can be seen that the representative SAPO-34 template and the small crystal size show superior catalytic activity despite the larger crystal size than the SAPO-34 catalyst using TEAOH, which is known to be the best in the performance of the olefin conversion reaction. Of these examples 1 and 7 show very high catalyst life of at least 15 hours. In Comparative Examples 7 to 12, a mixed template was used, and it can be seen that the effect of improving the performance of the olefin conversion reaction greatly differs depending on the type and composition of the mixed template. In particular, it can be seen that there are optimum properties in crystallinity and crystal size. It can be seen that the reactivity of SAPO-34 having a crystal size larger than 5 μm is significantly lower. In addition, it can be seen that when the crystal size is smaller than 1 μm, the crystallinity is low and the hydrothermal stability is significantly low.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 8과 비교예 1에서 제조된 SAPO 촉매들의 X선 회절분석(XRD)를 나타낸 것이다.1 shows X-ray diffraction analysis (XRD) of the SAPO catalysts prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 8에서 제조된 SAPO 촉매들의 전자현미경(SEM) 사진을 나타낸 것으로, (A)실시예 1, (B)실시예 2, (C)실시예 3, (D)실시예 4, (E)실시예 5, (F)실시예 6, (G)실시예 7, 및 (H) 실시예 8이다.Figure 2 shows an electron micrograph (SEM) of the SAPO catalysts prepared in Examples 1 to 8 according to the present invention, (A) Example 1, (B) Example 2, (C) Example 3, ( D) Example 4, (E) Example 5, (F) Example 6, (G) Example 7, and (H) Example 8.
도 3은 비교예 1 ∼ 6에서 제조된 SAPO 촉매들의 전자현미경(SEM) 사진을 나타낸 것으로, (A)비교예 1, (B)비교예 2, (C)비교예 3, (D)비교예 4, (E)비교예 5, (F)비교예 6, (G)비교예 7, (H)비교예 8, (I)비교예 9, (J)비교예 10, (K)비교예 11 및 (L)비교예 12이다.Figure 3 shows an electron microscope (SEM) photograph of the SAPO catalysts prepared in Comparative Examples 1 to 6, (A) Comparative Example 1, (B) Comparative Example 2, (C) Comparative Example 3, (D) Comparative Example 4, (E) Comparative Example 5, (F) Comparative Example 6, (G) Comparative Example 7, (H) Comparative Example 8, (I) Comparative Example 9, (J) Comparative Example 10, (K) Comparative Example 11 And (L) Comparative Example 12.
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