KR20130133786A - 이성질화 촉매 제조 방법 - Google Patents

이성질화 촉매 제조 방법 Download PDF

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Abstract

1 내지 9 중량% 의 ZSM-12 및 무기 결합제를 포함하는 담체 상에 백금을 0.01 중량% 이상 포함하는 알킬방향족 이성질화 촉매의 제조 방법으로서, 상기 방법이 상기 담체를, 양이온성 백금 화합물을 포함하고 pH 가 9 초과인 함침 용액으로 처리한 후, 함침된 담체를 200 내지 420 ℃ 의 온도에서 건조 및 소성시키는 것을 포함하는 방법; 및 이와 같이 수득된 촉매의 도움에 의한 알킬방향족의 이성질화 방법.

Description

이성질화 촉매 제조 방법 {ISOMERISATION CATALYST PREPARATION PROCESS}
본 발명은 알킬방향족, 보다 특히는 에틸벤젠의 이성질화를 위한 제올라이트계 촉매에 관한 것이다.
원유의 분별 또는 증류에 따라, 스트레이트-런 (straight-run) 나프타 분획이 얻어진다. 이 분획은 일반적으로 대기압 하 70 ℃ 내지 190 ℃, 보다 특히 80 ℃ 내지 150 ℃ 범위에서 비등한다.
이 나프타 분획은 촉매에 의해 방향족 개질물 (reformate) 로 전환될 수 있다. 개질물로의 전환시, 방향족 함량이 상당히 증가하고 생성된 탄화수소 혼합물은 가치있는 화학적 중간물의 공급원으로서 및 가솔린을 위한 성분으로서 매우 바람직하게 된다.
개질물에 존재하는 방향족 탄화수소는 일반적으로 8 개의 탄소 원자를 함유하고 이것으로는 에틸벤젠 및 자일렌을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 그의 수소화 동족체, 예컨대 나프텐 등과 같은 다른 성분들이 존재할 수 있다.
많은 경우에 있어서, 매우 바람직한 화합물의 함량을 방향족의 추가적인 전환에 의해 추가로 증가시키는 것이 요망되고 있다. 이들 반응을 위해 다수의 촉매들이 제조되어 제안된 바 있다. 그러나, 에틸벤젠 이성질화 또는 알킬교환 (transalkylation) 공정 등의 일부 반응의 경우에는, 통상, 목적 생성물의 제공과 공지된 부반응 간의 트레이드-오프가 존재한다. 부반응은 덜 바람직한 생성물, 예컨대 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 화합물, 톨루엔, 벤젠 및, 9 개 이상의 탄소 원자를 갖는 화합물을 제공하는 경향이 있다.
자일렌 중에서, 파라-자일렌이 종종 가장 바람직한 화합물이곤 한다. o-자일렌은 단지 약간의 경우에서만 가장 바람직한 화합물이다. 메타-자일렌은 가장 덜 바람직한 화합물인 경향이 있다. 이성질화 또는 알킬교환 공정은 파라-자일렌 또는 때때로 o-자일렌의 양을 특별히 증가시키도록 개발되었다. 그러나, 이들 공정은 상기 언급한 바와 같은 원치않는 부산물을 생성하는 경향이 있다.
WO-A-2010/000652 에는 1 - 9 중량% ZSM-12 제올라이트를 포함하는 담체 상의 백금을 포함하는 알킬방향족 이성질화 촉매가 기재되어 있다. 이들 촉매는 양호한 성능을 나타내지만, 추가의 개선에 대하여 지속적인 요구가 존재한다. 촉매 성능의 중요한 측면은 그의 활성이다. 공정이 높은 공급물 처리량으로 작업을 요할 경우 높은 활성은 결정적인 것이 된다.
US-A-2007/0004947 에는 백금족 금속이 실질적으로 없는 제 1 촉매 및 백금족 금속 및 10 내지 90 질량% 의 하나 이상의 분자체를 포함하는 제 2 촉매를 이용한 알킬방향족 이성질화 공정이 기재되어 있다. 백금은 결합제 성분 상에 농축되는 것이 바람직한데, 이는 씨브 (sieve) 및 결합제를 공-압출시키기 전에 금속 성분을 결합제와 콤포지팅함으로써 달성될 수 있다. 추가적인 화합물의 부재 하에서, US-A-2007/0004947 의 비교예 1 에 적용된 클로로백금산 용액은 산성일 것이다.
본 발명은 개선된 활성을 갖는 알킬방향족 이성질화 촉매에 관한 것이다. 이러한 개선은 특정의 염기성 함침 용액 및 비교적 낮은 소성 온도를 이용함으로써 얻어진다. 염기성 함침 용액은 염기성 용액이 일반적으로 제올라이트로부터 규소를 추출시킴으로써 구조를 불안정하게 만들기 때문에 사용되지 않는 경향이 있다. WO-A-2010/000652 는 사용된 백금 함유 함침 용액의 pH 를 언급하고 있지 않다. WO-A-2010/000652 에 예시된 함침은 3 미만의 pH 에서 실시되었다. 또한, 예시된 소성은 450 ℃ 및 550 ℃ 의 온도에서 실시되었다.
놀랍게도 본 발명의 특정 염기성 함침 용액이 개선된 활성을 갖는 이성질화 촉매를 제공하는 것을 알게 되었다. 이론에 구속됨 없이, 양이온성 백금 성분이 거의 원자 수준으로 담체의 제올라이트 상에 퇴적된다는 사실에 의해 높은 활성이 수득되는 것으로 생각된다.
본 발명의 목적은 경우에 따라 증가된 자일렌 함량 및/또는 증가된 파라-자일렌 함량을 갖는 생성물을 수득하기 위해, 알킬방향족의 이성질화를 위한, 보다 특히는 8 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬방향족의 공급물의 이성질화를 위한 보다 활성이 있는 촉매를 제조하는 것이다. 이를 위하여, 경우에 따라, 에틸벤젠은 자일렌으로 및/또는 메타-자일렌은 파라-자일렌으로 전환된다.
본 발명에 따르면, 1 내지 9 중량% 의 ZSM-12 및 무기 결합제를 포함하는 담체 상에 백금을 0.01 중량% 이상 포함하는 알킬방향족 이성질화 촉매의 제조 방법으로서, 상기 방법이 상기 담체를, 양이온성 백금 화합물을 포함하고 pH 가 9 초과인 함침 용액으로 처리한 후, 함침된 담체를 200 내지 420 ℃ 의 온도에서 건조 및 소성시키는 것을 포함하는 방법이 제공된다.
본 명세서에 언급된 중량의 양은 달리 언급하지 않는 한 촉매의 총 중량에 대한 것이다.
이성질화란 표현은 분자의 탄소 원자 개수의 실질적인 변경없이 분자 내의 탄소 원자의 재배치를 나타내는데 사용된다. 그러나, 부반응이 또한 일어나는 경향이 있다.
제올라이트 완전성에 대한 부정적인 영향 없이 pH 가 9 초과인 함침 용액이 제올라이트의 담체의 함침에 사용될 수 있다는 것은 예상치 못한 것이다. 보다 더 놀라운 것은 이러한 함침이 개선된 활성을 갖는 촉매를 제공한다는 점이다. 증가된 활성 이외에, 본 발명에 따라 제조된 촉매는 약 염기성 조건에서 함침된 촉매와 비교시 원치않는 부산물의 예상 밖의 감소를 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 촉매는 8 개 이상의 탄소 원자, 보다 특히는 8 내지 12 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬방향족 등의 광범위한 알킬방향족 화합물과 함께 사용될 수 있다. 바람직하게는, 탄화수소 공급물은 8 내지 10 개, 보다 특히는 8 내지 9 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬방향족 화합물로 주로 이루어진다. 이들 화합물의 이성질화는 유사한 반응 경로를 따르는 것으로 알려져 있으며 동일 또는 유사한 촉매 제형을 이용한다. 보다 특히는, 상기 공급물은 50 중량% 이상, 보다 특히는 60 중량% 이상, 가장 특히는 70 중량% 이상의, 8 내지 10 개, 보다 특히는 8 내지 9 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬방향족 화합물로 이루어진다. 따라서, 본 발명은 일반적으로 알킬방향족, 보다 특히는 8 내지 10 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬방향족, 보다 특히는 8 또는 9 개의 탄소 원자를 포함하는 알킬방향족의 이성질화를 위한 촉매의 제조에 관한 것이다.
본 발명에 사용되는 함침 용액은 양이온성 백금을 포함하는 화합물을 포함하며, 상기 용액은 9 초과, 보다 특히는 10 이상, 보다 특히는 10.5 이상, 바람직하게는 11 이상, 가장 바람직하게는 11.5 이상의 pH 를 갖는 것이다.
이러한 높은 pH 는 함침 용액에 염기를 첨가함으로써 달성될 수 있다. 염기는 당업자에게 적합한 것으로 알려져 있는 임의의 염기일 수 있다. 소성 후 촉매 상에 또는 촉매 중에 잔존하는 염기의 잔류물은 최종 촉매의 촉매적 특성을 부정적으로 저해시키지 않아야 한다. 이러한 이유로, 식 (R1R2R3NH)OH 에 따른 염기성 화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 여기서 화합물 R1, R2, R3 은 각각 독립적으로 수소 및 알킬로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 특히는 수소 및 탄소수 1 내지 6, 가장 특히는 탄소수 1 내지 4 의 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이러한 부류의 화합물은 소성 도중 완전히 제거되는 경향이 있다. 가장 바람직하게는, 염기는 암모늄 히드록시드이다.
양이온성 백금 화합물이란 표현은 백금이 양으로 하전된 이온으로서 화합물에 존재한다는 것을 나타내는데 사용된다.
양이온성 백금, 보다 특히는 암모니아 등의 리간드에 의해 추가로 둘러싸여져 있는 양이온성 백금을 포함하는 화합물은 염기성 조건에서 용해된 채로 남아 있는 경향이 있다는 이점을 지닌다. 특히 유리한 백금 화합물은 백금 히드록시드 화합물, 보다 특히는 식 Pt(X)n(OH)2 (식 중, X 는 리간드이고, n 은 1 내지 8, 보다 특히는 1 내지 5 의 임의의 정수일 수 있음) 에 따른 것들이다. X 는 바람직하게는 암모니아이다. 상기 화합물은 가장 바람직하게는 테트라민 백금 히드록시드이다.
함침 용액은 일반적으로 용해된 형태의 화합물을 함유하고 화합물 자체로는 함유하지 않는 것임을 이해할 것이다. 화합물은 일반적으로 원하는 함침 용액을 수득하기 위해 물에 첨가된다. 그러나, 또한 다른 화합물들 또는 화합물들의 일부로서 요구되는 구성성분을 첨가함으로써 함침 용액 중에서 화합물을 형성하는 것도 가능하다.
염기는 사전에 또는 이후에 상기 화합물과 함께 함침 용액에 첨가될 수 있다. 가해진 특정 화합물 및 염기에 따라 어떠한 설정이 바람직한 지가 좌우된다. 수많은 경우, 금속 화합물과 물을 조합시킨 후, 적절한 양의 염기를 첨가하는 것이 바람직하다.
함침은 당업자에게 공지되어 있는 임의의 방법으로 실시될 수 있다. 바람직한 방법은 세공 체적 함침 및 소위 연속 교반 함침이다. 후자의 방법은 담체를 과량의 함침 용액과 교반하에 접촉시키는 것을 포함한다. 함침된 담체는 이후 함침 용액으로부터 제거된다.
함침된 담체는 본 발명에 따른 제조 방법에서 비교적 낮은 온도에서, 즉 200 ℃ 내지 420 ℃, 보다 바람직하게는 250 ℃ 내지 400 ℃ 의 온도에서 소성된다. 보다 높은 온도에서의 소성은 촉매의 활성을 감소시키는 것으로 밝혀졌었다.
무기 결합제는 바람직하게는 산성이며 당업계에 공지된 적합한 산성 내화성 금속 산화물 중 임의의 것으로부터 선택될 수 있다. 결합제는 첨가시에는 비-산성일 수 있지만, 소성 도중 산성 결합제로 전환될 수 있다. 예를 들어, 유사-베마이트 (pseudo-boehmite) 는 소성 도중 산성 감마-알루미나로 전환된다. 바람직한 산성 무기 결합제의 예는 알루미나이며, 임의적으로는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 세리아 및/또는 갈리아 등의 다른 화합물과 조합된다. 바람직하게는, 결합제는 알루미나와, 50 중량% 이하, 보다 특히는 20 중량% 이하, 보다 특히는 10 중량% 이하, 가장 특히는 5 중량% 이하의 다른 화합물로 이루어진다. 바람직하게는 결합제는 산성 알루미나로 이루어진다.
알루미나는 각종 형태로 제조될 수 있다. 이용가능한 알루미나 등급은 세공 체적, 평균 세공 직경, 벌크 밀도, 및 표면적 등의 파라미터가 상이한 것이다. 여러 알루미나 제조업체들이 상이한 명칭 하에 동일 또는 유사 알루미나 제품을 제공할 수 있지만, 상이한 제품 분류가 동일 또는 유사 또는 중복되는 기준 및/또는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, "높은 세공" 및 "넓은 세공" 알루미나는 동일 또는 유사 특성을 가지는 경향이 있다.
본 발명은 임의의 공급원으로부터의 무기 결합제로서의 알루미나의 사용까지 미치며, 적합한 알루미나 결합제의 예로는 Sasol 로부터의 Pural 범위의 등급, 예컨대 KR 및 SB 등급, 및 기타 넓은 세공 알루미나, 예컨대 Criterion 으로부터의 WPA 및 HMPA 를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 질소의 도움으로 측정된 무기 결합제의 세공 체적은 0.6 cc/g 이상, 바람직하게는 1.2 cc/g 이상이고; 무기 결합제의 세공 체적은 2 cc/g 이하, 바람직하게는 1.6 cc/g 이하이다.
이들 범위의 세공 체적의 무기 결합제로는 '넓은 세공' 알루미나를 포함하며, 이는 알킬방향족과 더 큰 상호작용을 가능케 하는 더 열린 구조를 갖는 것이다.
본 발명의 또다른 구현예에서, 무기 결합제의 평균 세공 직경은 80 Å 초과, 바람직하게는 90 Å 초과이다.
본 발명의 추가의 구현예에서, 무기 결합제의 벌크 밀도는 0.3 g/cc 미만, 바람직하게는 0.25 g/cc 미만이다.
본 발명의 또다른 추가의 구현예에서, 무기 결합제는 촉매의 총량을 기준으로 50 중량% 초과, 보다 특히는 70 중량% 초과, 바람직하게는 80 중량% 초과, 특히 90 중량% 이상의 양으로 존재한다.
촉매는 0.01 중량% 이상의 백금을 포함한다. 백금 이외에, 하나 이상의 다른 금속들, 예컨대 니켈 및 팔라듐이 존재할 수 있다. 바람직하게는 오직 백금만 존재한다. 백금의 양은 바람직하게는 촉매의 총 중량을 기준으로 0.05 중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.6 중량% 의 범위이다.
제올라이트 ZSM-12 는 익히 알려져 있는 제올라이트로서, 일반적으로 알루미노실리케이트를 기초로 하며, 임의적으로 하나 이상의 다른 원소들을 포함하는 것이다. 각종 형태의 ZSM-12 의 수많은 제조 방법이 당업계에 공지되어 있다. ZSM-12 의 정의는 국제 제올라이트 학회의 구조 위원회를 대표하여 2007/2008 년에 간행된 Database of Zeolite Structures 에 제시되어 있다.
촉매는 무기 결합제 및 제올라이트 성분을 혼화하고, 이어서 성형한 후, 전형적으로는 예비성형체 생성물을 건조 및 소성함으로써 수득될 수 있다. 임의적으로는, 백금 화합물의 첨가가 촉매 담체의 건조 및/또는 소성 이후 실시된다. 바람직하게는, 촉매 담체는 압출에 의해 제조된다. 따라서, 촉매 담체는 바람직하게는 압출물이다.
본 발명에서는, ZSM-12 제올라이트가 하기를 지니는 것이 특히 바람직하다:
30 내지 70 nm 의 범위의 평균 결정 크기; 및/또는
250 m2/g 초과, 바람직하게는 280 m2/g 초과의, 질소 흡착의 도움에 의해 측정된 표면적.
제올라이트 결정체의 크기는 X-선 회절 및 Scherrer 식을 이용함으로써 측정된다.
또한, ZSM-12 의 결정성은 94% 초과, 바람직하게는 97% 초과인 것이 바람직하다.
상기 기재된 바와 같은 제올라이트는 당업자에게 공지되어 있으며, 본원에서 추가로 기재되지 않는다.
ZSM-12 제올라이트인 촉매의 비율은 바람직하게는 촉매의 총량을 기준으로 1 - 7 중량%, 바람직하게는 1 - 5 중량%, 특히 3 - 5 중량% 의 범위이다. 본 발명의 촉매는 ZSM-12 이외의 제올라이트를 미량 또는 극소량 포함할 수 있지만, 촉매가 제올라이트로서 ZSM-12 만을 포함하는 것이 바람직하다.
제올라이트 ZSM-12 의 또다른 파라미터는 그의 실리카 대 알루미나 몰비 (SAR) 이다. 에틸벤젠 이성질화 공정에서는 2 개의 상이한 반응이 중복된다: 에틸벤젠 이성질화 및 자일렌 이성질화. 두 반응은 모두 반응이 일어나는 산 부위를 필요로 하고, 제올라이트의 산성도는 종래에는 중간 정도이어야 하는 것으로서 고려되어 왔다. 이러한 이유로, 종래의 시판 촉매는 낮은 SAR 을 갖고, 통상적으로 비교적 낮은 SAR 을 유지하는 것이 요구되어 왔다.
본 발명의 특별한 특징은 제올라이트의 SAR 이 바람직하게는 60 내지 200, 보다 바람직하게는 70 내지 150 범위라는 점이다. 이는 무기 결합제의 산성도가 또한 반응을 위한 촉매의 산성도에도 기여할 수 있기 때문이다. 유사하게, 촉매 내 제올라이트의 적재량이 많을수록 촉매 활성은 증가할 것으로 기대되었다. 그러나, 이것은 필요치 않은 것으로 판명되었다. 본 발명의 촉매는 예상되었던 것보다 낮은 제올라이트 비율, 즉 촉매의 총량을 기준으로 9 중량% 이하, 보다 특히는 8 중량% 이하, 보다 특히는 7 중량% 이하, 특히 6.5 중량% 미만의 제올라이트 비율을 가진다.
알킬방향족 이성질화 촉매는 바람직하게는 산성 무기 결합제, 60 내지 200 의 SAR 을 갖는 ZSM-12 제올라이트 및 0.1 중량% 이상의 백금으로 이루어진다.
본 발명의 촉매는 에틸벤젠의 자일렌으로의 수소이성질화 (hydroisomerisation), 및 자일렌의 평형상태로의 이성질화에 특히 적합하다. 더욱 특히는, 본 발명의 촉매는 혼합-성분 스트림에서 통상 제공되는 자일렌의 다른 이성질체들 및 에틸벤젠으로부터 파라-자일렌을 제공하는데 사용하기에 적합하다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 반응 혼합물을 제공하는 알킬방향족의 이성질화 방법으로서, 상기 방법이 알킬방향족을 포함하는 탄화수소 스트림을 본 발명에 따라 제조된 촉매와 접촉시키는 것을 포함하는 방법이 제공된다.
탄화수소 스트림은 원료의 총량을 기준으로 60 중량% 이하 등의 임의의 양의 에틸벤젠을 포함할 수 있다. 탄화수소 스트림은 특히 60 중량% 이하, 보다 특히는 50 중량% 이하의 에틸벤젠을 함유한다. 바람직하게는, 탄화수소 스트림은 1 중량% 이상, 보다 바람직하게는 2 중량% 이상, 보다 바람직하게는 3 중량% 이상, 보다 특히는 5 중량% 이상, 보다 특히는 8 중량% 이상, 바람직하게는 10 중량% 이상, 가장 바람직하게는 15 중량% 이상의 에틸벤젠을 포함한다.
탄화수소 공급물은 바람직하게는 300 내지 450 ℃ 범위, 바람직하게는 350 ℃ 이상 및 바람직하게는 400 ℃ 이하의 온도에서 촉매와 접촉된다. 바람직하게는 이성질화 도중 압력은 2 내지 20 bar, 보다 특히는 3 내지 15 bar 이다. 공급물의 탄화수소에 대한 수소의 몰비는 바람직하게는 1 내지 15 mol/mol, 보다 특히는 2 내지 10 mol/mol 이다.
탄화수소 공급물에 존재하는 자일렌의 20% 이상이 메타-자일렌의 형태, 보다 특히는 30% 이상, 보다 특히는 40% 이상, 바람직하게는 50% 이상, 보다 바람직하게는 60% 이상, 가장 바람직하게는 70% 이상이 메타-자일렌의 형태일 것이다.
본 발명의 실시예는 단지 예시로써만 기재될 것이다.
실시예
실시예 1
ZSM-12/알루미나 촉매 담체를 95 의 SAR 을 갖는 ZSM-12 5 중량%, 및 Criterion WPA 알루미나 95 중량% 로부터 제조하였다.
혼합물을 혼련시킨 후, 1.6 mm 실린더로 압출시켜 성형하였다. 압출물을 120 ℃ 에서 건조하였다.
Pt(NH3)4(OH)2 를 물에 첨가한 후, Pt(NH3)4(OH)2 에 대한 NH4OH 의 몰비가 1.25 가 되도록 하는 양으로 NH4OH 를 첨가함으로써 함침 용액을 제조하였다. 함침 용액은 투명하였으며, pH 는 12.4 이었다.
새로 건조시킨 압출물을 과량의 함침 용액과 접촉시키고, 혼합물을 분당 50 회의 회전 속도로 약 3 시간 동안 교반하였다.
함침된 압출물을 함침 용액으로부터 분리하고, 여분의 용액을 제거하였다. 이렇게 수득한 압출물을 120 ℃ 에서 건조시킨 후, 시간 당 50 ℃ 의 속도로 300 ℃ 의 온도로 승온시킴으로써 공기 중에서 회전 소성하고, 상기 온도에서 압출물을 1 시간 동안 유지한 후, 실온으로 냉각하였다.
최종 촉매는 촉매의 총 중량을 기준으로 0.3 중량% 의 백금을 함유하였다.
실시예 2 (비교)
실시예 1 에 기재된 바와 같이 제조한 함침된 압출물을 120 ℃ 에서 건조시킨 후, 시간 당 50 ℃ 의 속도로 300 ℃ 의 온도로 승온시킴으로써 공기 중에서 회전 소성하고, 상기 온도에서 압출물을 1 시간 동안 유지한 후, 시간 당 50 ℃ 의 속도로 475 ℃ 의 온도로 추가로 가열하고 거기서 1 시간 동안 고정시킨 후, 실온으로 냉각하였다.
최종 촉매는 촉매의 총 중량을 기준으로 0.3 중량% 의 백금을 함유하였다.
실시예 3 (비교)
0.28 몰 NH4OH/몰 Pt(NH3)4(Cl)2 의 비가 얻어지도록 함침 용액에 첨가시킨 NH4OH 와 함께 Pt(NH3)4(Cl)2 를 포함하는 함침 용액을 제조하였다. 수득된 용액은 투명하였으며 pH 는 8.3 이었다.
실시예 1 에 기재된 바와 같이 제조한 새로 건조시킨 압출물을 과량의 함침 용액과 접촉시키고, 혼합물을 연속하여 교반하였다.
함침된 압출물을 함침 용액으로부터 분리하고, 여분의 용액을 제거하였다. 이렇게 수득한 압출물을 120 ℃ 에서 건조시킨 후, 시간 당 50 ℃ 의 속도로 300 ℃ 의 온도로 승온시킴으로써 공기 중에서 회전 소성하고, 상기 온도에서 압출물을 1 시간 동안 유지한 후, 실온으로 냉각하였다.
최종 촉매는 촉매의 총 중량을 기준으로 0.3 중량% 의 백금을 함유하였다.
실시예 4 (비교)
질산을 첨가하여 pH 1.6 으로 만들고 금속 공급원으로서 헥사클로로백금산 (NH2PtCl6) 을 포함하는 함침 용액을 제조하였다.
실시예 1 에 기재된 바와 같이 제조한 압출물을 이 함침 용액으로 세공 체적 함침시켰다. 이렇게 수득한 압출물을 120 ℃ 에서 건조시킨 후, 450 ℃ 에서 1 시간 동안 소성시켰다.
최종 촉매는 촉매의 총 중량을 기준으로 0.3 중량% 의 백금을 함유하였다.
실시예 5
상기 실시예에서 제조한 촉매를 에틸벤젠 및 혼합된 자일렌 혼합물 (19 중량% 에틸벤젠 (EB), 15.5 중량% 오르토-자일렌 (OX), 59 중량% 메타-자일렌 (MX) 및 6.5 중량% 에틸 시클로헥산을 포함함) 의 이성질화에서 시험하였다.
촉매 시험을 내부 직경 15 mm 의 반응기 관을 포함하는 미세 유동 반응기 장치에서 실시하였으며, 그 안에는 촉매를 충진재로서의 SiC 와 함께 적재하였다. 적재 후, 1.5 시간 동안 400 ℃ 에서 촉매를 건조시킨 후, 8 bar 의 압력에서 1 시간 동안 400 ℃ 에서 H2 로 환원시켰다. 그 후, 반응기를 425 ℃ 로 가열하고, 5 g 공급물/g 촉매/h 의 중량 시간 당 공간 속도 (WHSV) 및 4 mol/mol 의 H2/탄화수소 비로 24 시간 동안 20 중량% EB 및 80 중량% 메타-자일렌의 혼합물로 처리하여 안정한 작업 상황에 도달시켰다. 이 후, 촉매를 387 ℃ 의 온도에 적용시키고, 4.5 g 공급물/g 촉매/h 의 WHSV 및 4 mol/mol 의 H2/탄화수소 비로 상기 기재한 동일 EB 및 혼합된 자일렌 혼합물 (19 중량% EB, 15.5 중량% OX, 59 중량% MX 및 6.5 중량% 에틸 시클로헥산) 로 처리하였다.
실시예 1, 2, 3 및 4 에서 제조한 촉매를 에틸벤젠 전환율 (EB 전환율), 즉 촉매에 의해 자일렌, 즉 오르토-, 메타- 또는 파라-자일렌으로 전환된 에틸벤젠의 중량 백분율에 대하여 비교하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
촉매 EB 전환율 (중량%)
1 39.5
2 (비교) 31
3 (비교) 29
4 (비교) 34
실시예 6
실시예 1 및 3 의 촉매를 실시예 5 에 기재된 바와 같은 실험 설정에서 추가로 시험하였다.
이후, 하기 표현은 하기를 의미한다.
C8 고리 손실은 8 개의 탄소 원자를 함유하고 시클릭 구조를 갖는 출발 화합물의 시클릭 구조를 함유하지 않는 화합물로 전환된 중량%이다.
PXate 는 자일렌 반응 혼합물이 파라-자일렌에 대한 평형에 도달된 정도에 대한 척도이다. 이는 다음과 같이 정의된다:
Figure pct00001
여기서, PX 는 파라-자일렌을 의미한다.
표 2 는 상이한 PXate 값에서의 C8 고리 손실을 나타낸다.
표 3 은 95.00 의 PXate 에서 만들어진 생성물의 양 및 종류를 나타낸다.
실시예의 촉매 특정 PXate 에서의 C8 고리 손실 (중량%)
PXate = 95.00 PXate = 96.00 PXate = 97.00 PXate = 97.5
1 2.8 3.3 3.8 4.4
3 3.2 3.6 4.3 4.9
실시예의 촉매 수득된 생성물 (전체 생성물에 대한 중량%)
1 내지 4 개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소 톨루엔 벤젠 9 개의 탄소 원자를 함유하는 방향족 화합물
1 0.7 0.75 0.25 1.1
3 0.9 0.74 0.26 1.2
상기 표 2 및 3 으로부터 약 염기성 조건 대신에 강 염기성 조건에서의 함침이 원치않는 부산물을 덜 생성시키는 촉매를 제공한다는 것이 자명하다. 또한, 여러 PXate 값에서 개선이 달성되는 것에 의해 입증되는 바와 같이, 넓은 공정 조건에 걸쳐 이러한 원치않는 부산물의 감소가 관찰된다.

Claims (8)

1 내지 9 중량% 의 ZSM-12 및 무기 결합제를 포함하는 담체 상에 백금을 0.01 중량% 이상 포함하는 알킬방향족 이성질화 촉매의 제조 방법으로서, 상기 방법이 상기 담체를, 양이온성 백금 화합물을 포함하고 pH 가 9 초과인 함침 용액으로 처리한 후, 함침된 담체를 200 내지 420 ℃ 의 온도에서 건조 및 소성시키는 것을 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 함침된 담체를 250 내지 400 ℃ 의 온도에서 소성하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 함침 용액이 추가로 암모늄 히드록시드를 포함하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 함침 용액은 pH 가 11 이상인 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, ZSM-12 제올라이트는 실리카 대 알루미나 몰비 (SAR) 가 60 내지 200 의 범위인 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매가 50 중량% 이상의 산성 무기 결합제를 포함하는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 양이온성 백금 화합물이 백금 히드록시드 화합물, 바람직하게는 테트라민 백금 히드록시드인 방법.
알킬방향족의 이성질화 방법으로서, 상기 방법이 알킬방향족을 포함하는 탄화수소 공급물을 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에서 수득된 촉매와 접촉시키는 것을 포함하는 방법.
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