KR20160061144A - Multi-component complex metal oxides catalyst, method for preparing thereof and method for preparing 1,3-butadiene using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a multi-component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst, a method for producing the same, and a method for producing 1,3-butadiene by using the same. The multi-component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst is derived from a composition comprising amorphous composite metal oxide and crystalline composite metal oxide, and exhibits an excellent catalyst activity and excellent mechanical strength, thereby having excellent lifespan properties. The multi-component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst may have the improved degree of crystallization and thereby have improved mechanical strength. A high catalyst activity is exhibited in a catalyst reaction process using the same, specifically, in an oxidative-dehydrogenation process for producing 1,3-butadiene. Accordingly, excellent crush resistance and wear resistance may be ensured.

Description

다성분계 복합금속산화물 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 1,3-부타디엔의 제조방법{Multi-component complex metal oxides catalyst, method for preparing thereof and method for preparing 1,3-butadiene using the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a multi-component metal oxide catalyst, a method for preparing the same, and a method for preparing 1,3-butadiene using the catalyst, a method for preparing the same,

본 발명은 우수한 촉매활성을 나타내면서 기계적 강도가 우수하여 결과적으로 수명특성이 우수한 비정질계 복합금속산화물 및 결정질계 복합금속산화물을 포함하는 조성물로부터 유래된 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 1,3-부타디엔의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst derived from a composition comprising an amorphous complex metal oxide and a crystalline composite metal oxide, which exhibit excellent catalytic activity and are excellent in mechanical strength and consequently excellent in life characteristics, And a process for producing 1,3-butadiene using the same.

올레핀의 선택적 산화반응은 원유로부터 얻어진 올레핀 원료물질로부터 각종 제품들을 만들기 위해 필요한 중간 기초물질을 제조할 수 있는 반응으로, 석유화학 산업에서 중요한 위치를 차지하고 있다. 이 중에서 에틸벤젠으로부터 스티렌을 제조하는 공정, 노르말-부탄 또는 노르말-부텐으로부터 1,3-부타디엔을 제조하는 공정 등은 최근 합성 고무를 제조하기 위한 기초 물질의 수요가 급증하면서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 1,3-부타디엔의 경우 수요가 급증하고 있어 이를 확보하기 위한 기술이 필요한 실정이다. The selective oxidation of olefins is an important reaction in the petrochemical industry as a reaction that can produce intermediate basic materials needed to make various products from olefin raw materials obtained from crude oil. Of these, a process for producing styrene from ethylbenzene, a process for producing 1,3-butadiene from n-butane or n-butene, and the like, have been conducted in recent years due to a rapid increase in the demand for basic materials for producing synthetic rubbers . Particularly, in the case of 1,3-butadiene, there is a rapid increase in demand.

1,3-부타디엔은 무색, 무취의 가연성 기체로 압력을 가하면 쉽게 액화되며, 인화되기 쉬운 물질로, 다양한 석유화학 제품, 예컨대 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리부타디엔 고무(BR), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 고무(ABS) 등 합성고무의 원료가 되는 매우 중요한 기초 유분이다.
1,3-butadiene is a colorless, odorless, combustible gas which is easily liquefied when it is pressurized and is easily prone to flammability. It is used in various petrochemicals such as styrene-butadiene rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), acrylonitrile -Butadiene-styrene rubber (ABS) and the like.

1,3-부타디엔을 제조하는 방법에는 크게 납사 크래킹, 노르말-부텐의 직접 탈수소화 반응, 노르말-부텐의 산화적-탈수소화 반응이 있다. 이 중 시장에 공급되는 1,3-부타디엔의 90% 이상을 담당하고 있는 납사 크래킹 공정은 에틸렌 생산을 위한 스팀 크래킹 공정에서 크래커로부터 생산되는 기초 유분에서 1,3-부타디엔을 선택적으로 추출하는 형태로 이루어진다. 그러나, 상기 스팀 크래킹 공정에 의한 1,3-부타디엔의 생산은 스팀 크래킹 공정의 주목적이 에틸렌 등 1,3-부타디엔이 아닌 다른 기초 유분의 생산에 있기 때문에, 1,3-부타디엔을 생산하는 효과적인 공정이 될 수 없으며, 높은 반응 온도로 인하여 에너지 소비량이 많은 문제점을 가지고 있다. 이에, 스팀 크래킹 공정에서 유용한 기초 유분들을 모두 추출하고 남은 C4 혼합물(C4 라피네이트-3) 중의 노르말-부텐으로부터 수소를 떼어내어 1,3-부타디엔을 얻는 탈수소화 반응이 주목을 받고 있다. 노르말-부텐의 탈수소화 반응에는 직접 탈수소화 반응과 산화적-탈수소화 반응이 있는데, 노르말-부텐의 직접 탈수소화 반응은 노르말-부텐으로부터 소수를 떼어내어 1,3-부타디엔을 얻는 반응으로 고도의 흡열반응으로써 열역학적으로 불리하기 때문에 전환율에 한계가 있어 고온의 반응조건이 요구되고, 온도를 높여 전환율을 높인다 하여도 온도상승에 따라 이상화 반응 등의 부반응이 증가되어 1,3-부타디엔의 수율이 낮아지는 문제가 있다.
The process for producing 1,3-butadiene includes naphtha cracking, direct dehydrogenation of n-butene, and oxidative-dehydrogenation of n-butene. Among them, the naphtha cracking process which accounts for more than 90% of 1,3-butadiene supplied to the market, is a method of selectively extracting 1,3-butadiene from the basic oil produced from crackers in the steam cracking process for ethylene production . However, production of 1,3-butadiene by the steam cracking process is mainly performed in the production of other basic fractions other than 1,3-butadiene, such as ethylene, because the production of 1,3-butadiene is an effective process for producing 1,3- And high energy consumption due to high reaction temperature. Thus, the dehydrogenation reaction which extracts all the basic essential oils from the steam cracking process and obtains 1,3-butadiene by removing hydrogen from n-butene in the remaining C4 mixture (C4 raffinate-3) is attracting attention. The dehydrogenation reaction of n-butene has a direct dehydrogenation reaction and an oxidative-dehydrogenation reaction. The direct dehydrogenation reaction of n-butene is a reaction in which 1,3-butadiene is obtained by removing a small amount of n-butene from the n- Endothermic reaction due to endothermic reaction is limited, so that high temperature reaction conditions are required, and even if the temperature is raised and the conversion rate is increased, the side reaction such as the idealization reaction is increased due to the increase in temperature and the yield of 1,3- There is a problem to lose.

한편, 노르말-부텐의 산화적-탈수소화 반응(oxidative dehydrogenation, ODH)을 거쳐 부타디엔을 생산하는 노르말-부텐의 산화적-탈수소화 반응은 노르말-부텐과 산소가 반응하여 1,3-부타디엔과 물이 생성되는 반응으로, 반응 후 안정한 물이 생성되어 열역학적으로 유리할 뿐만 아니라, 직접 탈수소화 반응과 달리 발열반응이어서 직접 탈수소화 반응에 비하여 낮은 반응온도에서도 높은 수율의 1,3-부타디엔을 얻을 수 있다. 따라서, 노르말-부텐의 산화적-탈수소화 반응을 통해 1,3-부타디엔을 생산하는 공정은 늘어나는 1,3-부타디엔 수요를 충족시킬 수 있는 효과적인 단독 생산 공정이라고 볼 수 있다.
On the other hand, the oxidative-dehydrogenation reaction of n-butene, which produces butadiene via oxidative dehydrogenation (ODH) of n-butene, reacts with n-butene to form 1,3-butadiene and water In addition to the direct dehydrogenation reaction, 1,3-butadiene can be obtained at a lower reaction temperature than the direct dehydrogenation reaction due to the exothermic reaction unlike the direct dehydrogenation reaction. . Thus, the process of producing 1,3-butadiene through the oxidative-dehydrogenation reaction of n-butene can be seen as an effective single production process capable of meeting the increasing demand for 1,3-butadiene.

상기 언급한 바와 같이, 산화적-탈수소화 반응은 1,3-부타디엔을 단독으로 제조할 수 있는 효과적인 공정임에도 불구하고, 산소를 반응물로 사용하기 때문에 완전 산화반응 등 많은 부반응이 일어나는 단점이 있다. 따라서, 적절한 산화능력 조절을 통해 높은 활성을 유지하면서도 1,3-부타디엔의 선택도가 높은 촉매의 개발이 필요한 실정이다.
As mentioned above, although the oxidative-dehydrogenation reaction is an effective process for producing 1,3-butadiene alone, there is a disadvantage that many side reactions such as a complete oxidation reaction occur because oxygen is used as a reactant. Therefore, it is necessary to develop a catalyst having a high selectivity for 1,3-butadiene while maintaining high activity through proper oxidation control.

한편, 현재까지 알려진 노르말-부텐의 산화적-탈수소화 반응에 사용되는 촉매로는 페라이트(ferrite) 계열 촉매, 주석 계열 촉매, 비스무스-몰리브덴 계열 촉매 등이 있다. On the other hand, known catalysts for use in the oxidative-dehydrogenation reaction of n-butene include ferrite-based catalysts, tin-based catalysts, and bismuth-molybdenum-based catalysts.

이 중에서, 비스무스-몰리브덴 계열 촉매에는 비스무스와 몰리브덴 금속 산화물로만 이루어진 비스무스-몰리브덴 촉매와 비스무스, 몰리브덴을 기초로 하여 다양한 금속 성분이 추가된 다성분계 비스무스-몰리브덴 촉매가 있다. 순수한 비스무스-몰리브덴 촉매에는 비스무스와 몰리브덴의 원자 비율에 따라 여러 가지 상(phase)이 존재하는데, α-비스무스 몰리브덴(Bi2Mo3O12), β-비스무스 몰리브덴(Bi2Mo2O9) 및 γ-비스무스 몰리브덴(Bi2MoO6)의 세 가지 상이 상기 촉매로 활용 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 단일상의 순수한 비스무스-몰리브덴 촉매는 낮은 활성으로 인해 노르말-부텐의 산화적-탈수소화 반응을 통하여 1,3-부타디엔을 제조하는 상용화 공정에는 적합하지 않다. Among them, the bismuth-molybdenum-based catalyst includes a bismuth-molybdenum catalyst composed only of bismuth and molybdenum metal oxide, and a multicomponent bismuth-molybdenum catalyst having various metal components added thereto based on bismuth and molybdenum. In the pure bismuth-molybdenum catalyst, various phases exist depending on the atomic ratios of bismuth and molybdenum, and? -Bismuth molybdenum (Bi 2 Mo 3 O 12 ),? -Bismuth molybdenum (Bi 2 Mo 2 O 9 ) and It is known that three phases of γ-bismuth molybdenum (Bi 2 MoO 6 ) can be utilized as the catalyst. However, a single phase pure bismuth-molybdenum catalyst is not suitable for commercialization of 1,3-butadiene through the oxidative-dehydrogenation reaction of n-butene due to its low activity.

이에 대한 대안으로 비스무스와 몰리브덴 이외의 다양한 금속 성분이 추가된 다성분계 비스무스-몰리브덴 촉매 제조가 시도되었다. 예컨대, 니켈, 세슘, 비스무스 및 몰리브덴으로 이루어진 복합 산화물 촉매, 코발트, 철, 비스무스, 마그네슘, 포타슘, 몰리브덴으로 구성된 복합 산화물 촉매, 니켈, 코발트, 철, 비스무스, 인, 포타슘, 몰리브덴으로 이루어진 복합 산화물 촉매 등이 있다.
As an alternative, a multi-component bismuth-molybdenum catalyst having various metal components other than bismuth and molybdenum was added. For example, a composite oxide catalyst composed of nickel, cesium, bismuth and molybdenum, a complex oxide catalyst composed of cobalt, iron, bismuth, magnesium, potassium and molybdenum, a complex oxide catalyst composed of nickel, cobalt, iron, bismuth, phosphorus, .

상기와 같은 종래의 다성분계 비스무스-몰리브덴 촉매는 다양한 금속 전구체들을 1단계 공침하여 제조되고 있다. 그러나, 구성성분이 복잡한 다성분계 비스무스-몰리브덴 촉매를 1단계 공침으로 제조할 경우 촉매 성분이 균일하게 형성되기가 어려워 촉매 제조의 재현성이 떨어질 뿐만 아니라, 낮은 결정화 정도를 가지고 있어 촉매의 기계적 강도가 좋지 못하여, 수명이 짧아 결과적으로 경제성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 촉매의 활성이 우수하면서 기계적 강도가 높아 파쇄저항성 및 내마모성이 향상된 촉매의 개발이 필요한 실정이다.
The conventional multicomponent bismuth-molybdenum catalyst is prepared by coprecipitating various metal precursors in one step. However, when a multicomponent bismuth-molybdenum catalyst having a complicated component is prepared by one-step co-precipitation, it is difficult to uniformly form a catalyst component, so that the reproducibility of the preparation of the catalyst is deteriorated and the mechanical strength of the catalyst is low The life span is short and the economical efficiency is deteriorated as a result. Therefore, it is necessary to develop a catalyst having improved catalytic activity and high mechanical strength to improve fracture resistance and abrasion resistance.

상기와 같은 배경 하에, 본 발명자들은 촉매 활성, 특히 산화적-탈수소화 반응에 대한 촉매 활성이 우수하면서 기계적 강도가 높아 파쇄저항성 및 내마모성이 우수한 촉매를 연구하던 중, 비정질계 복합금속산화물에 결정질계 복합금속산화물을 혼합하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 제조하고 이의 기계적 강도 및 촉매활성을 측정한 결과 촉매 활성이 우수하면서 기계적 강도가 현저히 향상될 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
Under the above background, the inventors of the present invention have been studying a catalyst having excellent catalytic activity, particularly excellent catalytic activity for oxidative-dehydrogenation reaction, and having excellent mechanical strength and excellent fracture resistance and abrasion resistance, Molybdenum composite metal oxide catalyst was prepared by mixing a mixed metal oxide, and the mechanical strength and catalytic activity thereof were measured. As a result, it was confirmed that the catalytic activity was excellent and the mechanical strength could be remarkably improved, thereby completing the present invention.

KRKR 10-2013-004621410-2013-0046214 AA

본 발명의 목적은 우수한 촉매활성을 나타내면서 기계적 강도가 우수하여 결과적으로 수명특성이 우수한 비정질계 복합금속산화물 및 결정질계 복합금속산화물을 포함하는 조성물로부터 유래된 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst derived from a composition comprising an amorphous complex metal oxide and a crystalline metal complex oxide having excellent catalytic activity and excellent mechanical strength and consequently excellent lifetime characteristics .

본 발명의 다른 목적은 상기의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a process for preparing the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

본 발명의 또 다른 목적은 상기의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 이용한 1,3-부타디엔의 제조방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a process for producing 1,3-butadiene using the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물; 및 하기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 포함하는 조성물로부터 유래된 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 제공한다:In order to solve the above problems, the present invention relates to an amorphous complex metal oxide represented by the following Chemical Formula 1; And a crystalline mixed metal oxide represented by the following formula (2): < EMI ID = 2.0 >

[화학식 1][Chemical Formula 1]

MoaBibCcDdEeOy Mo a Bi b C c d d e e o y

[화학식 2](2)

MofBigChDiEjOz Mo f Bi g C h D i E j O z

상기 화학식 1 및 화학식 2에서, C는 3가 양이온 금속원소이고, D는 2가 양이온 금속원소이고, E는 1가 양이온 금속원소이고, In the above Chemical Formulas 1 and 2, C is a trivalent cation metal element, D is a divalent cation metal element, E is a monovalent cation metal element,

a는 0.5 내지 15, b는 0.01 내지 10, c는 0.01 내지 10, d는 0.01 내지10, e는 0.001 내지 1, f는 0.5 내지 15, g는 0 내지 14, h는 0 내지 14, i는 0 내지 14, j는 0 내지 14이고, a+f는 1 내지 30이고, g+h+i+j는 0 내지 14이며, y 및 z는 다른 성분에 의해 원자가를 맞추기 위해 정해지는 값이다.
a is 0.5 to 15, b is 0.01 to 10, c is 0.01 to 10, d is 0.01 to 10, e is 0.001 to 1, f is 0.5 to 15, g is 0 to 14, h is 0 to 14, 0 to 14, j is 0 to 14, a + f is 1 to 30, g + h + i + j is 0 to 14, and y and z are values determined for matching valences with other components.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물을 제조하는 단계(단계 1); 상기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 제조하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 1 및 단계 2의 각 복합금속산화물을 혼합하여 혼합물을 제조하고 소성하는 단계(단계 3)를 포함하는 상기 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법을 제공한다.
The present invention also relates to a method for producing the amorphous complex metal oxide represented by Formula 1 (Step 1); A step (step 2) of producing the crystalline mixed metal oxide represented by Formula 2; And a step (step 3) of preparing a mixture by mixing each of the composite metal oxides of the step 1 and the step 2 and a step (step 3) of preparing the multi-component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

아울러, 본 발명은 상기의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 반응기에 고정상으로 충진시키는 단계(단계 A); 및 노르말-부텐을 포함하는 C4 화합물을 함유하는 반응물을 상기 촉매가 충진된 반응기의 촉매층에 연속적으로 통과시키면서 산화적-탈수소화 반응을 진행시키는 단계(단계 B)를 포함하는 1,3-부타디엔의 제조방법을 제공한다.
In addition, the present invention relates to a process for preparing a multi-component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst, comprising the steps of: (a) filling the reactor with the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst in a stationary phase; And a step (B) of conducting an oxidative-dehydrogenation reaction while continuously passing a reactant containing a C4 compound including n-butene to a catalyst bed of a reactor packed with the catalyst (step B) And a manufacturing method thereof.

본 발명에 따른 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매는 결정질계 복합금속산화물을 포함하는 조성물로부터 제조됨으로써 촉매의 결정화도가 향상될 수 있으며, 이에 상기 촉매의 기계적 강도가 향상되어 이를 이용한 촉매 반응 공정, 특히 1,3-부타디엔을 제조하기 위한 산화적-탈수소화 반응 공정에서 높은 촉매활성을 나타내면서 우수한 파쇄저항성 및 내마모성을 나타낼 수 있다. The multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst according to the present invention can be prepared from a composition containing a crystalline composite metal oxide, thereby improving the degree of crystallization of the catalyst. Thus, the catalytic activity of the catalyst is improved, In particular, in the oxidative-dehydrogenation reaction process for producing 1,3-butadiene, it can exhibit high catalytic activity and excellent fracture resistance and abrasion resistance.

또한, 상기 촉매의 제조방법은 결정질계 복합금속산화물과 비정질계 복합금속산화물을 혼합하고 소성하는 단계를 포함함으로써 상기 소성 시에 결정질계 복합금속산화물이 결정 씨드(seed)로 작용하여 결정화와 구조형성이 용이하게 이뤄질 수 있도록 할 수 있다. Also, the method of manufacturing the catalyst includes a step of mixing and firing a crystalline mixed metal oxide and an amorphous composite metal oxide, so that the crystalline mixed metal oxide acts as a crystal seed during the firing, Can be easily performed.

따라서, 상기 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 이용한 1,3-부타디엔의 제조방법은 효과적으로 1,3-부타디엔을 수득할 수 있을 뿐 아니라 촉매 교체 주기가 연장될 수 있어 경제성이 증가하는 효과가 있으며, 촉매 공정, 특히 산화적-탈수소화 반응 공정에 용이하게 적용할 수 있다.
Therefore, the process for producing 1,3-butadiene using the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst can effectively obtain 1,3-butadiene, and can also prolong the catalyst replacement cycle, thereby increasing the economic efficiency And can be easily applied to a catalytic process, particularly an oxidative-dehydrogenation reaction process.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 결정성을 비교분석하기 위한 XRD 분석 결과 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and together with the description of the invention serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
FIG. 1 is a flowchart schematically illustrating a process for preparing a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph of XRD analysis results for comparative analysis of the crystallinity of a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail in order to facilitate understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
The terms and words used in the present specification and claims should not be construed in an ordinary or dictionary sense and the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best possible way It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명은 촉매활성이 우수하면서 기계적 강도가 우수하여 파쇄저항성 및 내마모성이 향상된 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 제공한다.
The present invention provides a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst having excellent catalytic activity and excellent mechanical strength and improved fracture resistance and abrasion resistance.

일반적으로, 1,3-부타디엔을 제조하는 방법으로는 크게 납사 크래킹 공정, 노르말-부텐의 직접 탈수소화 반응 공정, 노르말-부텐의 산화적-탈수소화 반응 공정이 있으며, 이 중 노르말-부텐의 산화적-탈수소화 반응 공정은 생성물로 안정한 물이 생성되므로 열역학적으로 매우 유리하다.
In general, 1,3-butadiene is produced by a naphtha cracking process, a direct dehydrogenation process of n-butene, and an oxidative-dehydrogenation process of n-butene. Among them, the oxidation of n-butene The red-dehydrogenation process is thermodynamically very advantageous because it produces stable water as a product.

한편, 현재 산화적-탈수소화 반응 공정에 페라이트 계열 촉매, 주석 계열 촉매, 비스무스-몰리브덴계 촉매가 사용되고 있으며, 이 중 비스무스-몰리브덴계 촉매는 단일상의 순수한 비스무스-몰리브덴 촉매가 이용되고 있으나, 낮은 촉매 활성으로 인하여 상용화에 어려움이 있다. 이에 대한 대안으로 다양한 금속 성분이 추가된 다성분계 비스무스-몰리브덴 촉매가 제안되고 있다. 그러나, 종래의 다성분계 비스무스-몰리브덴 촉매는 다양한 금속 전구체들을 1단계 공침하여 제조되고 있어 촉매 내에 다수의 금속 성분을 균일하게 형성시키기 어려워 촉매 제조의 재현성이 떨어지며, 기계적 강도가 좋지 못하여 이를 이용한 반응 공정 시 파쇄되거나 마모될 가능성이 높아 수명이 짧아 결과적으로 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
Meanwhile, a ferrite catalyst, a tin catalyst, and a bismuth-molybdenum catalyst are currently used for the oxidative-dehydrogenation reaction, and a pure bismuth-molybdenum catalyst of a single phase is used as the bismuth-molybdenum catalyst, There is a difficulty in commercialization due to its activity. As an alternative to this, multicomponent bismuth-molybdenum catalysts with various metal components have been proposed. However, since the conventional multicomponent bismuth-molybdenum catalyst is manufactured by coprecipitation of various metal precursors in one step, it is difficult to uniformly form a large number of metal components in the catalyst, resulting in poor reproducibility of catalyst preparation, poor mechanical strength, There is a high probability of being crushed or abraded at the time of use, resulting in a short life span resulting in poor economical efficiency.

이에, 본 발명은 촉매를 구성하는 전구체 물질로서 결정질계 복합금속산화물을 첨가함으로써 제조된 촉매의 결정화도를 높여, 이에 기계적 강도를 향상시킴으로써 파쇄저항성 및 내마모성이 우수한 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 제공한다.
Accordingly, the present invention provides a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst having improved fracture resistance and abrasion resistance by increasing the degree of crystallization of a catalyst prepared by adding a crystalline compound metal oxide as a precursor substance constituting the catalyst, to provide.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매는 하기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물; 및 하기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 포함하는 조성물로부터 유래된 것인 것을 특징으로 한다.The multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst according to an embodiment of the present invention includes an amorphous complex metal oxide represented by the following formula (1); And a crystalline complex metal oxide represented by the following formula (2).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

MoaBibCcDdEeOy Mo a Bi b C c d d e e o y

[화학식 2](2)

MofBigChDiEjOz Mo f Bi g C h D i E j O z

상기 화학식 1 및 화학식 2에서, C는 3가 양이온 금속원소이고, D는 2가 양이온 금속원소이고, E는 1가 양이온 금속원소이고, a는 0.5 내지 15, b는 0.01 내지 10, c는 0.01 내지 10, d는 0.01 내지 10, e는 0.001 내지 1, f는 0.5 내지 15, g는 0 내지 14, h는 0 내지 14, i는 0 내지 14, j는 0 내지 14이고, a+f는 1 내지 30이고, g+h+i+j는 0 내지 14이며, y 및 z는 다른 성분에 의해 원자가를 맞추기 위해 정해지는 값이다.
Wherein D is a divalent cation metal element, E is a monovalent cation metal element, a is 0.5 to 15, b is 0.01 to 10, c is 0.01 F is from 0 to 14, h is from 0 to 14, i is from 0 to 14, j is from 0 to 14, a + f is from 1 to 10, d is from 0.01 to 10, e is from 0.001 to 1, f is from 0.5 to 15, g is from 0 to 14, 1 to 30, g + h + i + j is 0 to 14, and y and z are values determined to match the valency with other components.

상기 조성물은 비정질계 복합금속산화물과 결정질계 복합금속산화물을 1 내지 99: 99 내지 1의 몰비율로 포함하는 것일 수 있다. 상기 결정질계 복합금속산화물의 몰비율이 1 미만일 경우에는 이를 포함하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 결정화도 향상 효과가 미미하여 결과적으로 상기 촉매의 파쇄저항성 및 내마모성이 향상되지 못할 수 있다.
The composition may include an amorphous complex metal oxide and a crystalline complex metal oxide in a molar ratio of 1: 99: 99 to 1. When the molar ratio of the crystalline composite metal oxide is less than 1, the effect of improving the crystallinity of the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst is insufficient and consequently the fracture resistance and abrasion resistance of the catalyst may not be improved.

본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물은 전술한 바와 같이, 상기 비정질계 복합금속산화물을 구성하는 각 성분의 조성비율이 하기와 같을 수 있다. As described above, the amorphous complex metal oxide represented by Formula 1 according to the present invention may have the following composition ratios of the components constituting the amorphous complex metal oxide.

상기 화학식 1에서, a는 0.5 내지 15, b는 0.01 내지 10, c는 0.01 내지 10, d는 0.01 내지 10, e는 0.001 내지 1이고, y는 다른 성분에 의해 원자가를 맞추기 위해 정해지는 값일 수 있으며, 바람직하게는 상기 a가 12일 때, b는 0.5 내지 2, c는 0.5 내지 8, d는 0.5 내지 8 및 e는 0.001 내지 0.8인 것일 수 있다. 즉, 상기 비정질계 복합금속산화물을 구성하는 각 금속 성분은 Mo:Bi:C:D:E=12:0.5 내지 2:0.5 내지 8:0.5 내지 8:0.001 내지 0.8일 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물은 전술한 조성비율에 나타난 바와 같이 5성분계 복합금속산화물일 수 있다.
In the formula 1, a is 0.5 to 15, b is 0.01 to 10, c is 0.01 to 10, d is 0.01 to 10, e is 0.001 to 1, and y is a value determined to match the valency with other components B is preferably from 0.5 to 2, c is from 0.5 to 8, d is from 0.5 to 8, and e is from 0.001 to 0.8. That is, the metal components constituting the amorphous complex metal oxide may be Mo: Bi: C: D: E = 12: 0.5 to 2: 0.5 to 8: 0.5 to 8: 0.001 to 0.8. The amorphous complex metal oxide represented by Formula 1 may be a five-component complex metal oxide as shown in the composition ratio described above.

본 발명에 따른 상기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물은 전술한 바와 같이, 상기 결정질계 복합금속산화물을 구성하는 각 성분의 조성비율이 하기와 같을 수 있다.As described above, the crystalline mixed metal oxide represented by Formula 2 according to the present invention may have the following composition ratios of the components constituting the crystalline mixed metal oxide.

상기 화학식 2에서, f는 0.5 내지 15, g는 0 내지 14, h는 0 내지 14, i는 0 내지 14, j는 0 내지 14이고, g+h+i+j는 0 내지 14이며, z는 다른 성분에 의해 원자가를 맞추기 위해 정해지는 값일 수 있으며, 바람직하게는 g는 0이 아니고 h, i 및 j는 동시에 0이거나, g, h, i 및 j가 동시에 0이 아닐 수도 있다. 또한, 상기 f가 12일 때, g는 0 내지 2, h는 0 내지 8, i는 0 내지 8 및 j는 0 내지 0.8의 조성비율을 가질 수 있다.
G is 0 to 14, h is 0 to 14, i is 0 to 14, j is 0 to 14, g + h + i + j is 0 to 14, and z G, h, i and j may be 0 at the same time, or g, h, i and j may not be 0 at the same time. When f is 12, g may have a composition ratio of 0 to 2, h may be 0 to 8, i may be 0 to 8, and j may be 0 to 0.8.

즉, 상기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물은 전술한 조성비율에 나타난 바와 같이 2성분계 복합금속산화물, 3성분계 복합금속산화물, 4성분계 복합금속산화물 또는 5성분계 복합금속산화물일 수 있다.
That is, the crystalline mixed metal oxide represented by Formula 2 may be a binary composite metal oxide, a three-component metal complex oxide, a four-component metal complex oxide, or a five-component metal complex oxide, as shown in the composition ratio described above.

상기 화학식 1 및 화학식 2에서 C는 전술한 바와 같이 3가 양이온 금속원소를 의미하는 것으로, 3가 양이온 금속원소이면 특별히 한정되는 것은 아니나. 바람직하게는 Al, Ga, In, Ti, Fe, La, Cr 및 Ce으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 C는 Fe일 수 있다.
In the above formulas (1) and (2), C means a trivalent cation metal element as described above, and is not particularly limited as long as it is a trivalent cation metal element. And preferably at least one selected from the group consisting of Al, Ga, In, Ti, Fe, La, Cr and Ce. Particularly preferably, C may be Fe.

상기 화학식 1 및 화학식 2에서 D는 전술한 바와 같이 2가 양이온 금속원소를 의미하는 것으로, 2가 양이온 금속원소이면 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Co, Zn 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 D는 Co일 수 있다.
In the above formulas (1) and (2), D means a divalent cation metal element as described above, and is not particularly limited as long as it is a divalent cation metal element, but preferably Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Co, Zn, and Cu. Particularly preferably, D may be Co.

상기 화학식 1 및 화학식 2에서 E는 전술한 바와 같이 1가 양이온 금속원소를 의미하는 것으로, 1가 양이온 금속원소이면 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Ag 및 Fr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 E는 Cs일 수 있다.
In the above formulas (1) and (2), E represents a monovalent cation metal element as described above, and is not particularly limited as long as it is a monovalent cationic metal element, but Li, Na, K, Rb, Cs, Fr. ≪ / RTI > Particularly preferably, E may be Cs.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1 및 화학식 2에서 상기 C는 Fe, D는 Co, E는 Cs일 수 있으며, 이때 화학식 2에서 g는 0이 아니고, h, i 및 j는 동시에 0이거나, g, j, i 및 j는 동시에 0이 아닐 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, in Formula 1 and Formula 2, C may be Fe, D may be Co, and E may be Cs. In Formula 2, g is not 0, h, Or g, j, i and j may not be 0 at the same time.

상기 촉매는 산화적-탈수소화 반응 촉매일 수 있으며, 바람직하게는 1,3-부타디엔 제조용 산화적-탈수소화 반응 촉매인 것일 수 있다.The catalyst may be an oxidative-dehydrogenation catalyst, preferably an oxidative-dehydrogenation catalyst for 1,3-butadiene production.

본 발명에 따른 상기 비정질계 복합금속산화물 및 결정질계 복합금속산화물을 포함하는 조성물로부터 유래된 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매는 X선 회절분석을 통해 측정된 결정화도가 60% 내지 100%인 것일 수 있으며, 지름 6 mm, 높이 6 mm의 펠렛 형태로 성형하였을 때의 강도가 4 kgf 내지 10 kgf이고, 상기 펠렛 형태의 촉매가 일정부피의 용기에 채워지는 무게를 측정한 벌크 밀도가 1 g/cc 내지 1.8 g/cc일 수 있다.
The multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst derived from the composition containing the amorphous complex metal oxide and the crystalline compound metal oxide according to the present invention has a crystallinity of 60% to 100% as measured by X-ray diffraction analysis And when the pellet is formed into a pellet having a diameter of 6 mm and a height of 6 mm, the strength is 4 kgf to 10 kgf, and the bulk density of the pellet-shaped catalyst is 1 g / cc to 1.8 g / cc.

또한, 본 발명은 상기의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a process for preparing the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법은 상기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물을 제조하는 단계(단계 1); 상기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 제조하는 단계(단계 2); 및 상기 단계 1 및 단계 2의 각 복합금속산화물을 혼합하여 혼합물을 제조하고 소성하는 단계(단계 3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The method for preparing a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (1) preparing an amorphous complex metal oxide represented by Formula 1; A step (step 2) of producing the crystalline mixed metal oxide represented by Formula 2; And a step (step 3) of mixing the composite metal oxides of steps 1 and 2 to prepare a mixture and firing the mixture.

상기 단계 1은, 상기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물을 제조하기 위한 단계로, 1가 양이온 금속 전구체, 2가 양이온 금속 전구체, 3가 양이온 금속 전구체 및 비스무스 전구체를 혼합하여 제1 용액을 제조하는 단계(단계 a); 몰리브덴 전구체 용액에 상기 제1 용액을 적가하고 공침하여 제2 용액을 제조하는 단계(단계 b); 및 상기 제2 용액을 건조하는 단계(단계 c)를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다. The step 1 is a step for preparing the amorphous complex metal oxide represented by Formula 1, wherein a monovalent cation metal precursor, a divalent cation metal precursor, a trivalent cation metal precursor and a bismuth precursor are mixed to form a first solution Producing step (step a); Dropwise adding the first solution to a molybdenum precursor solution and coprecipitating to prepare a second solution (step b); And drying the second solution (step c).

상기 단계 a는 상기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물을 구성하는 1가 양이온 금속원소, 2가 양이온 금속원소, 3가 양이온 금속원소 및 비스무스 금속원소를 혼합하기 위하여, 각 금속원소의 전구체 물질을 용매에 넣고 혼합하여 제1 용액을 제조하는 단계이다. 이때, 상기 제1 용액은 금속원소들이 균일하게 혼합되게 하기 위하여 각 금속원소의 전구체를 용매에 각각 용해시켜 각 금속 전구체 용액을 제조하고 이를 혼합하여 제조하는 것일 수 있다. The step (a) is a step of mixing the monovalent cation metal element, divalent cation metal element, trivalent cation metal element and bismuth metal element constituting the amorphous complex metal oxide represented by the formula (1) Are mixed in a solvent to prepare a first solution. In this case, the first solution may be prepared by dissolving each precursor of each metal element in a solvent to prepare each metal precursor solution and mixing them so that the metal elements are uniformly mixed.

구체적으로, 상기 화학식 1에서 C로 표시되는 3가 양이온 금속원소의 전구체를 용매에 용해시켜 3가 양이온 금속 전구체 용액을 제조하고, 이와 분리하여 상기 화학식 1에서 D로 표시되는 2가 양이온 금속원소의 전구체를 용매에 용해시켜 2가 양이온 금속 전구체 용액을 제조하며, 상기 화학식 1에서 E로 표시되는 1가 양이온 금속원소의 전구체를 용매에 용해시켜 1가 양이온 금속 전구체 액을 제조한다. 이때, 상기 1가 양이온 금속 전구체 용액, 2가 양이온 금속 전구체 용액 및 3가 양이온 금속 전구체 용액은 상기와 같이 각각 분리하여 용매에 용해시켜 준비할 수도 있으나, 1가 양이온 금속원소 전구체, 2가 양이온 금속원소 전구체 및 3가 양이온 금속원소 전구체를 동시에 한 용매에 용해시켜 혼합되어 있는 상태의 전구체 용액을 제조할 수도 있다. 상기 용매는 증류수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 각 금속 원소의 전구체에 따라 용해도를 증가시키기 위하여 산성 용액을 추가로 첨가할 수 있으며, 상기 산성 용액은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대 질산일 수 있다. Specifically, a precursor of a trivalent cation metal element represented by C in the above formula (1) is dissolved in a solvent to prepare a solution of a trivalent cation metal precursor, and a solution of the divalent cation metal element represented by D in the above formula The precursor is dissolved in a solvent to prepare a divalent cation metal precursor solution. The precursor of the monovalent cation metal element represented by E in the above formula (1) is dissolved in a solvent to prepare a monovalent cation metal precursor solution. The monovalent cation metal precursor solution, the divalent cation metal precursor solution and the trivalent cation metal precursor solution may be prepared by dissolving the monovalent cation metal precursor solution, the trivalent cation metal precursor solution, and the trivalent cation metal precursor solution in a solvent, An element precursor and a trivalent cation metal element precursor may be dissolved in a solvent at the same time to prepare a precursor solution in a mixed state. The solvent may be distilled water, but is not limited thereto. In addition, an acidic solution may be further added to increase the solubility according to the precursor of each metal element. The acidic solution is not particularly limited, but may be, for example, nitric acid.

상기 1가 양이온 금속원소, 2가 양이온 금속원소 및 3가 양이온 금속원소는 전술한 바와 같을 수 있다.
The monovalent cationic metal element, the divalent cationic metal element and the trivalent cationic metal element may be as described above.

상기 2가 또는 3가 양이온 금속의 전구체 및 1가 양이온 금속의 전구체는 특별히 한정되지 않고 당분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으나, 예컨대 상기 각 금속의 암모늄염화물(ammonium), 탄산염화물(carbonate), 질산염화물(nitrate), 아세트산염화물(acetate), 산화물(oxide), 황산염화물(sulfate), 염화물(chloride) 등일 수 있다.
The precursor of the divalent or trivalent cation metal and the precursor of the monovalent cation metal are not particularly limited and those conventionally used in the art may be used. For example, ammonium, carbonate, Nitrate, acetic acid, oxide, sulfate, chloride, and the like.

상기 비스무스 전구체 용액은 상기 2가 또는 3가 양이온 금속 전구체 용액 및 1가 양이온 금속 전구체 용액과 마찬가지로 비스무스 금속의 전구체를 용매에 용해시켜 제조할 수 있으며, 상기 용매는 증류수, 질산염 수용액 또는 이들 혼합물일 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 용매가 증류수일 경우에는 비스무스 금속 전구체의 용해도를 높이기 위하여 산성 용액을 추가로 첨가할 수 있으며, 이때 산성 용액은 앞서 언급한 바와 같다.The bismuth precursor solution may be prepared by dissolving a precursor of bismuth metal in a solvent, such as a solution of a divalent or trivalent cationic metal precursor and a solution of a monovalent cationic metal precursor, and the solvent may be distilled water, an aqueous nitrate solution, However, it is not particularly limited. When the solvent is distilled water, an acidic solution may be further added to increase the solubility of the bismuth metal precursor. The acidic solution is as described above.

상기 비스무스 금속의 전구체는 특별히 한정되지 않고 당분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으나, 예컨대 질산비스무스(bismuth nitrate)일 수 있다.
The precursor of the bismuth metal is not particularly limited and those conventionally used in the art may be used. For example, bismuth nitrate may be used.

상기의 방법으로 제조된 1가 양이온 금속 전구체 용액, 2가 양이온 금속 전구체 용액, 3가 양이온 금속 전구체 용액 및 비스무스 전구체 용액을 혼합하여 각 금속 원소가 균일하게 혼합된 제1 용액을 제조할 수 있다. 상기 혼합은 특별히 한정되지 않고 당분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 통하여 수행할 수 있으나, 예컨대 교반하여 수행할 수 있다.
The first solution can be prepared by mixing the monovalent cation metal precursor solution, the divalent cation metal precursor solution, the trivalent cation metal precursor solution, and the bismuth precursor solution, prepared by the above method, uniformly mixed with each metal element. The mixing is not particularly limited and can be carried out by a method commonly used in the art, but can be carried out, for example, by stirring.

상기 단계 b는, 상기 제1 용액과 몰리브덴 전구체 용액을 혼합하여 금속 원소를 공침시키기 위하여, 몰리브덴 전구체 용액에 상기 제1 용액을 적가하고 공침하여 제2 용액을 제조하는 단계이다. The step b is a step of mixing the first solution and the molybdenum precursor solution to coprecipitate the metal element, adding the first solution to the molybdenum precursor solution, and coprecipitating it to prepare the second solution.

구체적으로, 상기 몰리브덴 전구체 용액은 몰리브덴 금속의 전구체를 용매에 용해시켜 제조할 수 있으며, 상기 용매는 증류수일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 몰리브덴 금속의 전구체의 용해도를 증가시키기 위하여 산성 용액을 추가로 첨가할 수 있으며, 상기 산성 용액은 앞서 언급한 바와 같다. Specifically, the molybdenum precursor solution may be prepared by dissolving a molybdenum metal precursor in a solvent, and the solvent may be distilled water, but is not limited thereto. At this time, an acidic solution may be further added to increase the solubility of the precursor of the molybdenum metal, and the acidic solution is as described above.

상기 몰리브덴 금속의 전구체는 특별히 한정되지 않고 당분야에서 통상적으로 사용하는 것을 사용할 수 있으나, 예컨대 암모늄 몰리브덴(ammonium molybdate)일 수 있다.
The precursor of the molybdenum metal is not particularly limited and may be any of those conventionally used in the art, but may be, for example, ammonium molybdate.

상기의 방법으로 제조된 몰리브덴 전구체 용액에 상기 제1 용액을 적가하고 공침하여 제2 용액을 제조할 수 있다. The first solution may be added dropwise to the molybdenum precursor solution prepared by the above method and coprecipitated to prepare the second solution.

상기 공침은 상기 제2 용액에 포함되어 있는 금속원소의 공침이 충분히 이루어지도록 하기 위하여 교반하면서 상기 몰리브덴 전구체 용액에 상기 제1 용액을 일정한 속도로 서서히 적가(주입)하여 수행할 수 있다.
The coprecipitation may be performed by slowly dropping (injecting) the first solution into the molybdenum precursor solution at a constant rate while stirring to sufficiently coprecipitate the metal element contained in the second solution.

상기 단계 c는, 상기 제2 용액을 건조하여 상기 화학식 1로 표시되는 복합금속산화물을 수득하는 단계이다. 상기 건조 이전에 충분한 공침을 위하여 숙성공정을 추가로 수행할 수 있다. 이때, 상기 숙성공정은 특별히 한정되지 않고 당업계에 공지된 통상적인 방법에 의하여 수행될 수 있으나, 예컨대 30℃ 내지 80℃의 온도를 유지하면서 30분 내지 40시간 동안 교반함으로써 수행할 수 있다. The step (c) is a step of drying the second solution to obtain the composite metal oxide represented by the formula (1). An aging process may be further performed for sufficient coprecipitation before the drying. At this time, the aging process is not particularly limited and can be carried out by a conventional method known in the art, but can be carried out, for example, by stirring for 30 minutes to 40 hours while maintaining a temperature of 30 ° C to 80 ° C.

상기 비정질계 복합금속산화물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 건조 이후에 분쇄를 통하여 분말형태로 제조될 수 있다. The amorphous complex metal oxide is not particularly limited, but may be prepared in the form of powder through pulverization after the drying.

상기 건조는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대 제2 용액에서 액체성분을 제거한 후 100℃ 내지 200℃의 온도범위에서 10시간 내지 24시간 동안 열처리하여 수행하는 것일 수 있다. 상기 액체성분을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고 당분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 사용할 수 있으나, 예컨대 진공 또는 원심농축기를 이용하여 액체성분을 제거할 수 있다.
The drying is not particularly limited, but may be carried out, for example, by removing the liquid component from the second solution, followed by heat treatment at a temperature of 100 ° C to 200 ° C for 10 hours to 24 hours. The method for removing the liquid component is not particularly limited, and a method commonly used in the art can be used. For example, the liquid component can be removed by using a vacuum or centrifugal concentrator.

상기 단계 2는 상기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 제조하기 위한 단계로 하기의 단계를 통하여 수행할 수 있다:Step 2 is a step for preparing the crystalline mixed metal oxide represented by Formula 2, and may be carried out by the following steps:

단계 i) 1가 양이온 금속 전구체, 2가 양이온 금속 전구체, 3가 양이온 금속 전구체 및 비스무스 전구체 중 1종 이상의 전구체 용액을 제조하는 단계;Comprising the steps of: i) preparing a precursor solution of at least one of a cationic metal precursor, a divalent cation metal precursor, a trivalent cation metal precursor, and a bismuth precursor;

단계 ii) 몰리브덴 전구체 용액에 상기 단계 i)의 전구체 용액을 적가하고 공침하여 혼합 전구체 용액을 제조하는 단계; 및Step ii) dropwise adding the precursor solution of step i) to the molybdenum precursor solution and coprecipitation to prepare a mixed precursor solution; And

단계 iii) 상기 혼합 전구체 용액을 건조하고 소성하는 단계.
Step iii) drying and calcining the mixed precursor solution.

상기 단계 i)는 상기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 구성하는 1가 양이온 금속원소, 2가 양이온 금속원소, 3가 양이온 금속원소 및 비스무스 금속원소 중 1종 이상의 금속원소를 혼합하여 위하여, 각 금속원소의 전구체 물질을 용매에 넣고 혼합하여 전구체 용액을 제조하는 단계로, 전술한 단계 1의 비정질계 복합금속산화물을 제조하기 위한 방법의 단계 a에서 나타낸 바와 유사한 방법을 통하여 수행할 수 있다. The step i) may be carried out by mixing at least one metal element selected from the monovalent cation metal element, divalent cation metal element, trivalent cation metal element and bismuth metal element constituting the crystalline mixed metal oxide represented by the formula (2) , The precursor material of each metal element is put into a solvent and mixed to prepare a precursor solution, which can be carried out by a method similar to that shown in step a of the method for producing the amorphous complex metal oxide of step 1 described above .

구체적으로, 상기 화학식 2에서 C로 표시되는 3가 양이온 금속원소, D로 표시되는 2가 양이온 금속원소, E로 표시되는 1가 양이온 금속원소 및 비스무스 금속원소 중 1종 이상의 금속원소의 전구체를 용매에 용해시켜 전구체 용액을 제조한다. 이때, 상기 전구체 용액은 상기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 구성하는 각 금속원소의 전구체를 동시에 한 용매에 용해시켜 혼합되어 있는 상태의 전구체 용액을 제조하거나, 상기 각 금속원소의 전구체를 각각 분리된 용매에 용해시켜 각 전구체 용액을 제조한 후 상기 각 전구체 용액을 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 용매는 증류수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 각 금속 원소의 전구체에 따라 용해도를 증가시키기 위하여 산성 용액을 추가로 첨가할 수 있으며, 상기 산성 용액은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대 질산일 수 있다. Specifically, a precursor of a trivalent cation metal element represented by C, a divalent cation metal element represented by D, a monovalent cation metallic element represented by E, and a bismuth metal element represented by C in the above formula (2) To prepare a precursor solution. At this time, the precursor solution may be prepared by dissolving the precursors of the respective metal elements constituting the crystalline mixed metal oxide represented by Formula 2 simultaneously in a solvent to prepare a mixed precursor solution, Dissolving them in separate solvents to prepare precursor solutions, and then mixing the precursor solutions. The solvent may be distilled water, but is not limited thereto. In addition, an acidic solution may be further added to increase the solubility according to the precursor of each metal element. The acidic solution is not particularly limited, but may be, for example, nitric acid.

상기 1가 양이온 금속원소, 2가 양이온 금속원소, 3가 양이온 금속원소는 전술한 바와 같을 수 있으며, 상기 각 금속원소의 전구체 및 비스무스 전구체는 전술한 바와 같을 수 있다.
The monovalent cationic metal element, the divalent cationic metal element, and the trivalent cationic metal element may be as described above, and the precursors and the bismuth precursors of the respective metal elements may be as described above.

상기 혼합은 특별히 한정되지 않고 당분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 통하여 수행할 수 있으나, 예컨대 교반하여 수행할 수 있다.
The mixing is not particularly limited and can be carried out by a method commonly used in the art, but can be carried out, for example, by stirring.

상기 단계 ii)는, 상기 전구체 용액과 몰리브덴 전구체 용액을 혼합하여 금속원소를 공침시키기 위하여, 몰리브덴 전구체 용액에 상기 전구체 용액을 적가하고 공침하여 혼합 전구체 용액을 제조하는 단계이다. In the step ii), the precursor solution is added dropwise to the molybdenum precursor solution to coprecipitate the metal element by mixing the precursor solution and the molybdenum precursor solution, and coprecipitated to prepare a mixed precursor solution.

구체적으로, 상기 몰리브덴 전구체 용액은 전술한 바와 같은 방법을 통하여 제조할 수 있다. Specifically, the molybdenum precursor solution can be prepared by the method as described above.

상기의 방법으로 제조된 몰리브덴 전구체 용액에 상기 전구체 용액을 적가하고 공침하여 혼합 전구체 용액을 제조할 수 있다. The precursor solution may be added dropwise to the molybdenum precursor solution prepared by the above method and coprecipitated to prepare a mixed precursor solution.

상기 공침은 상기 혼합 전구체 용액에 포함되어 있는 금속원소의 공침이 충분히 이루어지도록 하기 위하여 교반하면서 상기 몰리브덴 전구체 용액에 상기 전구체 용액을 일정한 속도로 서서히 적가(주입)하여 수행할 수 있다.
The coprecipitation can be performed by gradually dropping (injecting) the precursor solution into the molybdenum precursor solution at a constant rate while stirring to sufficiently coprecipitate the metal element contained in the mixed precursor solution.

상기 단계 iii)는, 상기 혼합 전구체 용액을 건조하고 소성하여 상기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 수득하는 단계이다. 상기 건조 이전에 충분한 공침을 위하여 숙성공정을 추가로 수행할 수 있으며, 상기 숙성공정은 전술한 바와 같은 방법을 통하여 수행할 수 있다. The step iii) is a step of drying and firing the mixed precursor solution to obtain the crystalline mixed metal oxide represented by the formula (2). An aging process may be further performed for sufficient coprecipitation before the drying, and the aging process may be performed by the method as described above.

상기 결정질계 복합금속산화물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 건조 이후에 분쇄를 통하여 분말형태로 제조될 수 있다. 상기 건조는 전술한 바와 같은 방법을 통하여 수행할 수 있다.
The crystalline mixed metal oxide is not particularly limited, but may be prepared in the form of powder through pulverization after the drying. The drying can be carried out by the method as described above.

상기 단계 iii)의 소성은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대 300℃ 내지 500℃의 온도범위에서 5시간 내지 40시간동안 열처리하여 수행할 수 있다.
The calcination in the step iii) is not particularly limited, but can be carried out, for example, by heat treatment at a temperature of 300 ° C to 500 ° C for 5 hours to 40 hours.

상기 단계 3은 결정화도가 높은 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 수득하기 위하여, 상기 단계 1 및 단계 2의 각 복합금속산화물을 혼합하여 혼합물을 제조하고 소성하는 단계이다.The step 3 is a step of mixing and mixing the respective composite metal oxides of the step 1 and the step 2 to obtain a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst having a high degree of crystallinity.

상기 각 복합금속산화물은 분말 상태로 혼합되는 것일 수 있다. The composite metal oxides may be mixed in a powder state.

상기 소성 이전에 상기 혼합물을 반죽하고 성형하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 이때, 상기 반죽은 액상 바인더를 사용하여 수행할 수 있으며, 상기 액상 바인더를 특별히 한정되지 않고 당분야에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으나, 예컨대 증류수, 에틸렌글리콜, 글리세린, 프로피온산, 벤질알콜, 프로필알콜, 폴리비닐알콜, 페놀 등의 유기화합물이나 질산, 실리카졸 등을 사용할 수 있다.And kneading and molding the mixture before the firing. In this case, the dough may be performed using a liquid binder, and the liquid binder is not particularly limited and those conventionally used in the art may be used, and examples thereof include distilled water, ethylene glycol, glycerin, propionic acid, benzyl alcohol, , Polyvinyl alcohol, phenol and the like, nitric acid, silica sol and the like can be used.

또한, 필요에 따라 상기 반죽 시 성형조제나 보강제, 기공형성제 등의 첨가제를 추가로 첨가할 수 있으며, 상기 첨가제로는 스테아린산, 말레인산, 질산암모늄, 탄산암모늄, 흑연, 전분, 셀룰로오스, 실리카, 알루미나, 유리섬유, 탄화규소, 질화규소 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
If necessary, additives such as a molding aid, a reinforcing agent, and a pore-forming agent may be further added to the kneading composition. Examples of the additives include stearic acid, maleic acid, ammonium nitrate, ammonium carbonate, graphite, starch, cellulose, , Glass fiber, silicon carbide, silicon nitride, and the like, but is not limited thereto.

상기 성형은 제조되는 촉매가 일정한 형상을 가지도록 하는 것으로, 성형 형상은 특별히 한정되는 것은 아니나 구형 또는 펠렛형상(원기둥)을 가지도록 하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 직경이 4 mm 내지 8 mm이고, 높이가 4 mm 내지 8 mm인 펠렛형상으로 성형하는 것일 수 있다.
The shaping is performed so that the catalyst to be produced has a certain shape, and the shaping shape is not particularly limited, but may be spherical or pellet shape (cylindrical shape). Preferably, it may be molded into a pellet having a diameter of 4 mm to 8 mm and a height of 4 mm to 8 mm.

또한, 상기 단계 3의 소성은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대 300℃ 내지 500℃의 온도범위에서 5시간 내지 40시간동안 열처리하여 수행할 수 있다.
The firing in the step 3 is not particularly limited, but can be carried out, for example, by heat treatment at a temperature of 300 to 500 캜 for 5 to 40 hours.

본 발명에 따른 상기 제조방법은 결정질계 복합금속산화물을 첨가함으로써 제조되는 촉매의 결정화도를 높일 수 있으며, 이에 촉매의 강도가 증가하여 파쇄저항성 및 내마모성이 향상될 수 있으며 결과적으로 상기 촉매의 수명이 증가하고 경제적이 이점이 있다.
The process according to the present invention can increase the degree of crystallization of the catalyst prepared by adding the crystalline composite metal oxide, thereby increasing the strength of the catalyst and improving the fracture resistance and abrasion resistance. As a result, There is an economic advantage.

아울러, 본 발명은 상기의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 이용한 1,3-부타디엔의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a process for producing 1,3-butadiene using the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 1,3-부타디엔의 제조방법은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method for producing 1,3-butadiene according to an embodiment of the present invention includes the following steps.

다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 반응기에 고정상으로 충진 시키는 단계(단계 A); 및Filling the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst with a fixed bed in the reactor (step A); And

노르말-부텐을 포함하는 C4 화합물을 함유하는 반응물을 상기 촉매가 충진도니 반응기의 촉매층에 연속적으로 통과시키면서 산화적-탈수소화 반응을 진행시키는 단계(단계 B).(Step B) wherein the reactant containing the C4 compound including n-butene is continuously passed through the catalyst layer of the packed-bed reactor while the catalyst is passed through the oxidizing-dehydrogenation reaction.

상기 산화적-탈수소화 반응은 250℃ 내지 380℃의 반응온도 및 상기 노르말-부텐을 기준으로 50 h-1 내지 2000 h-1의 공간속도에서 수행하는 것일 수 있다.
The oxidative-dehydrogenation reaction may be carried out at a reaction temperature of 250 ° C to 380 ° C and a space velocity of 50 h -1 to 2000 h -1 based on the n-butene.

이하, 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. However, the following examples and experimental examples are provided for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

1) 결정질계 복합금속산화물의 제조1) Preparation of crystalline mixed metal oxide

상온의 질산 수용액에 질산비스무스 5수화물(Bi(NO3)2·5H2O)을 투입하고 교반하여 비스무스 질산염 수용액을 제조하였다. 이와 분리하여 40℃ 항온을 유지하면서 이중자켓반응기에 암모늄 몰리브데이트 4수화물((NH4)6Mo7O24·4H2O)를 증류수에 용해한 후 교반하면서 상기 비스무스 질산염 수용액을 투입하여 공침하고 40℃에서 1시간 동안 교반하여 공침용액을 제조하였다. 제조된 공침용액을 120℃의 오븐에서 18시간 동안 건조하고, 얻어진 분말을 분쇄한 후 450℃에서 7시간 소성하여 결정질의 복합금속산화물 분말[Mo3Bi2O12]를 수득하였다.
Bismuth nitrate pentahydrate (Bi (NO 3 ) 2 .5H 2 O) was added to an aqueous nitric acid solution at room temperature and stirred to prepare a bismuth nitrate aqueous solution. Separately, the ammonium molybdate tetrahydrate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O) was dissolved in distilled water while maintaining the constant temperature at 40 ° C., and the aqueous solution of bismuth nitrate was added thereto while being stirred to coprecipitate Followed by stirring at 40 DEG C for 1 hour to prepare a coprecipitation solution. The prepared coprecipitation solution was dried in an oven at 120 ° C. for 18 hours, and the obtained powder was pulverized and then calcined at 450 ° C. for 7 hours to obtain a crystalline composite metal oxide powder [Mo 3 Bi 2 O 12 ].

2) 비정질계 복합금속산화물의 제조2) Preparation of amorphous complex metal oxide

질산비스무스 5수화물(Bi(NO3)3·5H2O), 질산철 9수화물(Fe(NO3)3·9H2O), 질산코발트 6수화물(Co(NO3)2·6H2O), 질산세슘(CsNO3)을 증류수에 용해시켜 비스무스, 철, 코발트 및 세슘 전구체 혼합용액을 제조하였다. 이와 분리하여, 암모늄 몰리브덴 4수화물((NH4)6(Mo7O24)·4H2O)을 증류수에 용해시켜 준비한 몰리브덴 전구체 용액에 상기 전구체 혼합용액을 서서히 적가하여 공침하고 교반하여 공침용액을 제조하였다. 제조된 공침용액을 120℃의 오븐에서 18시간 동안 건조하고 분쇄하여 비정질계 복합금속산화물 분말[Mo12Bi1Fe2Co5Cs0 .1065]을 수득하였다.
Nitrate, bismuth pentahydrate (Bi (NO 3) 3 · 5H 2 O), ferric nitrate nonahydrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O), cobalt nitrate hexahydrate (Co (NO 3) 2 · 6H 2 O) , Cesium nitrate (CsNO 3 ) were dissolved in distilled water to prepare a mixed solution of bismuth, iron, cobalt and cesium precursors. Separately, the precursor mixture solution was slowly added dropwise to a molybdenum precursor solution prepared by dissolving ammonium molybdenum tetrahydrate ((NH 4 ) 6 (Mo 7 O 24 ) .4H 2 O) in distilled water, coprecipitated and stirred to prepare a coprecipitation solution . The prepared solution was then dried in a co-precipitation of 120 ℃ oven for 18 hours and milled to obtain an amorphous composite metal oxide powder [Mo 12 Bi 1 Fe 2 Co 5 Cs 0 .1 0 65].

3) 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조3) Preparation of multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst

상기 2)에서 제조된 비정질계 복합금속산화물 분말에 상기 1)에서 제조된 결정질계 복합금속산화물 분말을 90:10의 몰비율이 되도록 혼합하여 혼합분말을 제조하고, 상기 혼합분말에 증류수 및 알코올을 첨가하고 반죽하고 6 mm×6 mm(지름×높이) 크기의 펠렛으로 압출성형한 후, 450℃의 전기로에서 7시간 소성처리하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 수득하였다.
The amorphous complex metal oxide powder prepared in 2) was mixed with the crystalline mixed metal oxide powder prepared in 1) so as to have a molar ratio of 90:10 to prepare a mixed powder, and distilled water and alcohol were added to the mixed powder Kneaded, extruded into pellets having a size of 6 mm × 6 mm (diameter × height), and then subjected to calcination in an electric furnace at 450 ° C. for 7 hours to obtain a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

실시예Example 2 2

상기 실시예 1-3)에서 비정질계 복합금속산화물 분말과 결정질계 복합금산화물 분말을 90:10의 몰비율이 아닌 50:50의 몰비율로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 수득하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amorphous complex metal oxide powder and the crystalline phase complex coarse powder were mixed at a molar ratio of 50:50 instead of 90:10 A multi-component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst was obtained.

실시예Example 3 3

상기 실시예 1-3)에서 비정질계 복합금속산화물 분말과 결정질계 복합금속산화물 분말을 90:10이 아닌 1:99의 몰비율로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 통하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 수득하였다.
Except that the amorphous complex metal oxide powder and the crystalline mixed metal oxide powder were mixed in a molar ratio of 1:99 instead of 90:10 in Example 1-3. Component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

실시예Example 4 4

1) 결정질계 복합금속산화물의 제조1) Preparation of crystalline mixed metal oxide

상온의 질산 수용액에 질산비스무스 5수화물(Bi(NO3)2·5H2O), 질산철 9수화물(Fe(NO3)3·9H2O), 질산코발트 6수화물(Co(NO3)2·6H2O), 질산세슘(CsNO3)을 투입하고 교반하여 비스무스, 철, 코발트 및 세슘을 포함하는 질산염 수용액을 제조하였다. 이와 분리하여 40℃ 항온을 유지하면서 이중자켓반응기에 암모늄 몰리브데이트 4수화물((NH4)6Mo7O24·4H2O)를 증류수에 용해한 후 교반하면서 상기 질산염 수용액을 투입하여 공침하고 40℃에서 1시간 동안 교반하여 공침용액을 제조하였다. 제조된 공침용액을 120℃의 오븐에서 18시간 동안 건조하고, 얻어진 분말을 분쇄한 후 450℃에서 7시간 소성하여 결정질의 복합금속산화물 분말[Mo12Bi1Fe2Co5Cs0.1 O65]를 수득하였다.
Nitrate, bismuth nitrate aqueous solution at room temperature pentahydrate (Bi (NO 3) 2 · 5H 2 O), ferric nitrate nonahydrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O), cobalt nitrate hexahydrate (Co (NO 3) 2 6H 2 O) and cesium nitrate (CsNO 3 ) were added and stirred to prepare an aqueous nitrate solution containing bismuth, iron, cobalt and cesium. Separately, ammonium molybdate tetrahydrate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O) was dissolved in distilled water in a double-jacketed reactor while maintaining the temperature at 40 ° C., Lt; 0 > C for 1 hour to prepare a coprecipitation solution. The prepared coprecipitation solution was dried in an oven at 120 ° C. for 18 hours, and the obtained powder was pulverized and then calcined at 450 ° C. for 7 hours to obtain a crystalline composite metal oxide powder [Mo 12 Bi 1 Fe 2 Co 5 Cs 0.1 O 65 ] .

2) 비정질계 복합금속산화물의 제조2) Preparation of amorphous complex metal oxide

질산비스무스 5수화물(Bi(NO3)3·5H2O), 질산철 9수화물(Fe(NO3)3·9H2O), 질산코발트 6수화물(Co(NO3)2·6H2O), 질산세슘(CsNO3)을 증류수에 용해시켜 비스무스, 철, 코발트 및 세슘 전구체 혼합용액을 제조하였다. 이와 분리하여, 암모늄 몰리브덴 4수화물((NH4)6(Mo7O24)·4H2O)을 증류수에 용해시켜 준비한 몰리브덴 전구체 용액에 상기 전구체 혼합용액을 서서히 적가하여 공침하고 교반하여 공침용액을 제조하였다. 제조된 공침용액을 120℃의 오븐에서 18시간 동안 건조하고 분쇄하여 비정질계 복합금속산화물 분말[Mo12Bi1Fe2Co5Cs0 .1065]을 수득하였다.
Nitrate, bismuth pentahydrate (Bi (NO 3) 3 · 5H 2 O), ferric nitrate nonahydrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O), cobalt nitrate hexahydrate (Co (NO 3) 2 · 6H 2 O) , Cesium nitrate (CsNO 3 ) were dissolved in distilled water to prepare a mixed solution of bismuth, iron, cobalt and cesium precursors. Separately, the precursor mixture solution was slowly added dropwise to a molybdenum precursor solution prepared by dissolving ammonium molybdenum tetrahydrate ((NH 4 ) 6 (Mo 7 O 24 ) .4H 2 O) in distilled water, coprecipitated and stirred to prepare a coprecipitation solution . The prepared solution was then dried in a co-precipitation of 120 ℃ oven for 18 hours and milled to obtain an amorphous composite metal oxide powder [Mo 12 Bi 1 Fe 2 Co 5 Cs 0 .1 0 65].

3) 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조3) Preparation of multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst

상기 2)에서 제조된 비정질계 복합금속산화물 분말에 상기 1)에서 제조된 결정질계 복합금속산화물 분말을 90:10의 몰비율이 되도록 혼합하여 혼합분말을 제조하고, 상기 혼합분말에 증류수 및 알코올을 첨가하고 반죽하고 6 mm×6 mm(지름×높이) 크기의 펠렛으로 압출성형한 후, 450℃의 전기로에서 7시간 소성처리하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 수득하였다.
The amorphous complex metal oxide powder prepared in 2) was mixed with the crystalline mixed metal oxide powder prepared in 1) so as to have a molar ratio of 90:10 to prepare a mixed powder, and distilled water and alcohol were added to the mixed powder Kneaded, extruded into pellets having a size of 6 mm × 6 mm (diameter × height), and then subjected to calcination in an electric furnace at 450 ° C. for 7 hours to obtain a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

실시예Example 5 5

상기 실시예 4-3)에서 비정질계 복합금속산화물 분말 및 결정질계 복합금속산화물 분말을 90:10이 아닌 50:50의 몰비율로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법을 통하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 수득하였다.
Except that amorphous complex metal oxide powder and crystalline mixed metal oxide powder were mixed at a molar ratio of 50:50 instead of 90:10 in Example 4-3) Component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

실시예Example 6 6

상기 실시예 4-3)에서 비정질계 복합금속산화물 분말 및 결정질계 복합금속산화물 분말을 90:10이 아닌 1:99의 몰비율로 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 방법을 통하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 수득하였다.
Except that the amorphous complex metal oxide powder and the crystalline mixed metal oxide powder were mixed in a molar ratio of 1:99 instead of 90:10 in Example 4-3) Component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst.

비교예Comparative Example 1 One

상온의 질산 수용액에 질산비스무스 5수화물(Bi(NO3)2·5H2O)을 투입하고 교반하여 비스무스 질산염 수용액을 제조하였다. 이와 분리하여 40℃ 항온을 유지하면서 이중자켓반응기에 암모늄 몰리브데이트 4수화물((NH4)6Mo7O24·4H2O)를 증류수에 용해한 후 교반하면서 상기 비스무스 질산염 수용액을 투입하여 공침하고 40℃에서 1시간 동안 교반하여 공침용액을 제조하였다. 제조된 공침용액을 120℃의 오븐에서 18시간 동안 건조하고, 얻어진 분말에 증류수 및 알코올을 첨가하고 반죽하고 6 mm×6 mm(지름×높이) 크기의 펠렛으로 압출성형한 후, 450℃의 전기로에서 7시간 소성처리하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매 [Mo3Bi2O12]를 수득하였다.
Bismuth nitrate pentahydrate (Bi (NO 3 ) 2 .5H 2 O) was added to an aqueous nitric acid solution at room temperature and stirred to prepare a bismuth nitrate aqueous solution. Separately, the ammonium molybdate tetrahydrate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O) was dissolved in distilled water while maintaining the constant temperature at 40 ° C., and the aqueous solution of bismuth nitrate was added thereto while being stirred to coprecipitate Followed by stirring at 40 DEG C for 1 hour to prepare a coprecipitation solution. The prepared coprecipitation solution was dried in an oven at 120 ° C. for 18 hours. Distilled water and alcohol were added to the obtained powder, kneaded and extruded into pellets having a size of 6 mm × 6 mm (diameter × height) For 7 hours to obtain a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst [Mo 3 Bi 2 O 12 ].

비교예Comparative Example 2 2

질산비스무스 5수화물(Bi(NO3)3·5H2O), 질산철 9수화물(Fe(NO3)3·9H2O), 질산코발트 6수화물(Co(NO3)2·6H2O), 질산세슘(CsNO3)을 증류수에 용해시켜 비스무스, 철, 코발트 및 세슘 전구체 혼합용액을 제조하였다. 이와 분리하여, 암모늄 몰리브덴 4수화물((NH4)6(Mo7O24)·4H2O)을 증류수에 용해시켜 준비한 몰리브덴 전구체 용액에 상기 전구체 혼합용액을 서서히 적가하여 공침하고 교반하여 공침용액을 제조하였다. 제조된 공침용액을 120℃의 오븐에서 18시간 동안 건조하고 분쇄하여 분말을 얻고, 얻어진 분말에 증류수 및 알코올을 첨가하고 반죽하고 6 mm×6 mm(지름×높이) 크기의 펠렛으로 압출성형한 후, 450℃의 전기로에서 7시간 소성처리하여 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매[Mo12Bi1Fe2Co5Cs0 . 1O65]를 수득하였다.
Nitrate, bismuth pentahydrate (Bi (NO 3) 3 · 5H 2 O), ferric nitrate nonahydrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O), cobalt nitrate hexahydrate (Co (NO 3) 2 · 6H 2 O) , Cesium nitrate (CsNO 3 ) were dissolved in distilled water to prepare a mixed solution of bismuth, iron, cobalt and cesium precursors. Separately, the precursor mixture solution was slowly added dropwise to a molybdenum precursor solution prepared by dissolving ammonium molybdenum tetrahydrate ((NH 4 ) 6 (Mo 7 O 24 ) .4H 2 O) in distilled water, coprecipitated and stirred to prepare a coprecipitation solution . The prepared coprecipitation solution was dried in an oven at 120 ° C. for 18 hours and pulverized to obtain a powder. Distilled water and alcohol were added to the obtained powder, kneaded and extruded into pellets having a size of 6 mm × 6 mm (diameter × height) , And then calcined in an electric furnace at 450 ° C. for 7 hours to obtain a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst [Mo 12 Bi 1 Fe 2 Co 5 Cs 0 . 1 O 65 ].

실험예Experimental Example 1 One

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 2에서 제조한 각 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 결정화도를 비교 분석하기 위하여, 상기 각 촉매의 XRD 분석을 실시하였다. 결과를 도 2에 나타내었다.In order to compare and analyze the degree of crystallization of each of the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalysts prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Example 2, XRD analysis of each catalyst was carried out. The results are shown in Fig.

상기 XRD(X-ray diffraction)는 40 kV 및 30 mA에서 작동하는 단색성 CuKα 방사기(monochromic CuKα radiation, wavelength(ν)=1.54 A)가 장착된 XRD 분석 장비(X-ray diffractometer, Bruker D4 Endeavor, 독일)를 사용하여 상온에서 측정하였다. 회절 패턴은 2θ 스캔 모드에서 0.02도의 단계 및 0.1 s/step 의 속도로 10도에서 50도까지의 각도 범위에서 측정하였다. X-ray diffraction (XRD) was performed using an X-ray diffractometer (Bruker D4 Endeavor) equipped with a monochromatic CuKa radiation (wavelength (ν) = 1.54 A) operating at 40 kV and 30 mA. Germany) at room temperature. The diffraction pattern was measured in steps of 0.02 degrees in the 2 &thetas; scan mode and in an angular range from 10 degrees to 50 degrees at a speed of 0.1 s / step.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 6의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합산화물 촉매가 비교예 2의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합산화물 촉매에 비하여 결정성이 높게 나타났다. 이는, 본 발명에 따른 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합산화물 촉매는 결정질계 복합금속산화물을 일정비율로 포함하는 조성물로부터 제조됨으로써, 상기 결정질계 복합금속산화물이 결정성 씨드로 작용하여 결정화 및 구조형성을 용이하게 이룰 수 있도록 촉매적 역할을 하였음을 의미하는 결과이다.
As shown in FIG. 2, the multicomponent bismuth-molybdenum composite oxide catalyst of Examples 1 to 6 according to the present invention showed higher crystallinity than the multicomponent bismuth-molybdenum composite oxide catalyst of Comparative Example 2. This is because the multicomponent bismuth-molybdenum composite oxide catalyst according to the present invention is produced from a composition containing a certain proportion of the crystalline compound metal oxide so that the crystalline compound metal oxide acts as a crystalline seed to facilitate crystallization and structure formation This is a result that means that it has played a catalytic role to make it happen.

실험예Experimental Example 2 2

상기 실시예 1 내지 6과 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 각 촉매의 활성을 비교분석 하기 위하여, 1-부텐의 전환율, 1,3-부타디엔 선택도, 반응 전·후의 촉매강도 및 촉매 밀도를 측정하였다. 하기 표 1에 결과를 나타내었다.
In order to comparatively analyze the activity of each of the catalysts prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, the conversion of 1-butene, the selectivity of 1,3-butadiene, the catalyst strength before and after the reaction, Were measured. The results are shown in Table 1 below.

1) 1-부텐의 전환율 및 1,3-부타디엔 선택도1) Conversion of 1-butene and 1,3-butadiene selectivity

반응물로는 1-부텐, 산소를 사용하였으며, 부가적으로 질소와 스팀이 함께 유입되도록 하였다. 반응기로는 금속 관형 반응기를 사용하였다. 1 - butene and oxygen were used as reactants, and nitrogen and steam were added together. As the reactor, a metal tubular reactor was used.

반응물의 비율 및 기체공간속도(GHSV)는 1-부텐을 기준으로 설명하였다. 1-부텐:산소:스팀:질소의 비율은 1:1:3:10으로 설정하였으며, 기체공간속도는 250 h- 1 로 일정하게 조절하였다. 반응물의 접촉하는 촉매층의 부피는 200 cc로 고정하였으며, 스팀은 기화기(vaporizer)로 물의 형태로 주입되어 320℃에서 스팀으로 기화되어 다른 반응물인 1-부텐 및 산소와 함께 혼합되어 반응기에 유입되도록 반응 장치를 설계하였다. 1-부텐의 양은 액체용 질량유속조절기를 사용하여 제어하였으며, 산소 및 질소는 기체용 질량유속조절기를 사용하여 제어하였고, 스팀의 양은 액체 펌프를 이용해서 주입속도를 조절하였다. 반응은 12 psig 압력에서 320℃를 유지시키면서 진행하였다. 반응 후 생성물은 가스 크로마토그래피를 이용하여 분석하였다. 1-부텐의 전환율 하기의 수식 1에 의하여 각각 계산하였다.The ratio of reactants and the gas space velocity (GHSV) were described on the basis of 1-butene. The ratio of 1 - butene: oxygen: steam: nitrogen was set to 1: 1: 3: 10 and the gas space velocity was constantly controlled to 250 h - 1 . The volume of the contacting catalytic layer contacting the reactants was fixed at 200 cc. The steam was injected in the form of water as a vaporizer, vaporized at 320 ° C. by steam, mixed with other reactants, 1-butene and oxygen, The device was designed. The amount of 1-butene was controlled using a mass flow controller for liquids, oxygen and nitrogen were controlled using a mass flow controller for gases, and the amount of steam was controlled using a liquid pump. The reaction proceeded at 320 psig at 12 psig pressure. The reaction products were analyzed by gas chromatography. Conversion of 1-butene The following formula 1 was calculated, respectively.

[수식 1][Equation 1]

Figure pat00001

Figure pat00001

2) 촉매강도 및 밀도2) Catalyst strength and density

촉매강도는 SPC technology에서 제조된 digital force guage(SLD 50 FGN)의 직경 10 mm 원형팁으로 서서히 압력을 가했을 때, 최고치의 힘을 측정하였다.The catalyst strength was measured at the maximum force when the pressure was slowly applied to a 10 mm diameter round tip of digital force guage (SLD 50 FGN) manufactured by SPC technology.

촉매밀도는 메스실린더의 200 cc를 채우는 촉매의 무게를 측정하여, 이 값을 부피 200 cc로 나누어 계산하였다.The catalyst density was calculated by weighing the catalyst filling the measuring cylinder to 200 cc and dividing this value by the volume of 200 cc.

구분division 1-부텐
전환율(%)
1-butene
Conversion Rate (%)
1,3-부타디엔 선택도(%)Selectivity of 1,3-butadiene (%) 반응 전 촉매 밀도(g/cc)Catalyst density before reaction (g / cc) 반응 전 촉매 강도(kgf)Catalyst strength before reaction (kgf) 반응 후 촉매강도(kgf)Catalyst strength after reaction (kgf)
실시예 1Example 1 64.164.1 75.975.9 1.021.02 4.24.2 3.13.1 실시예 2Example 2 75.675.6 74.874.8 1.291.29 5.65.6 4.24.2 실시예 3Example 3 82.882.8 70.970.9 1.581.58 6.96.9 6.16.1 실시예 4Example 4 52.152.1 94.894.8 1.181.18 4.84.8 4.14.1 실시예 5Example 5 81.881.8 92.192.1 1.441.44 6.26.2 5.05.0 실시예 6Example 6 56.456.4 95.195.1 1.741.74 9.79.7 9.29.2 비교예 1Comparative Example 1 12.112.1 87.987.9 1.021.02 3.13.1 2.32.3 비교예 2Comparative Example 2 83.683.6 94.094.0 1.051.05 4.64.6 3.53.5

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 6의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매가 비교예 1 및 비교예 2의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매와 비교하여 1-부텐 전환율 및 1,3-부타디엔 선택도와 같은 촉매 활성에 있어 전반적으로 우수하면서 촉매 강도가 현저히 상승하였다.As shown in Table 1, the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalysts of Examples 1 to 6 according to the present invention were compared with the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalysts of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 Butene conversion and 1,3-butadiene selectivity, the catalyst strength was remarkably increased.

따라서, 본 발명에 따른 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매는 촉매 활성이 우수하면서 우수한 파쇄저항성 및 내마모성을 나타낼 수 있으며, 이에 촉매 수명이 증가될 수 있어 이를 이용한 촉매 공정의 경제성이 향상될 수 있다.Accordingly, the multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst according to the present invention can exhibit excellent crushing resistance and abrasion resistance while exhibiting excellent catalytic activity, and thus the catalyst life can be increased and the economical efficiency of the catalyst process using the catalyst can be improved .

Claims (23)

하기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물; 및 하기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 포함하는 조성물로부터 유래된 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매:
[화학식 1]
MoaBibCcDdEeOy
[화학식 2]
MofBigChDiEjOz
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
C는 3가 양이온 금속원소이고,
D는 2가 양이온 금속원소이고,
E는 1가 양이온 금속원소이고,
a는 0.5 내지 15, b는 0.01 내지 10, c는 0.01 내지 10, d는 0.01 내지 10, e는 0.001 내지 1, f는 0.5 내지 15, g는 0 내지 14, h는 0 내지 14, i는 0 내지 14, j는 0 내지 14이고,
a+f는 1 내지 30이고, g+h+i+j는 0 내지 14이며,
y 및 z는 다른 성분에 의해 원자가를 맞추기 위해 정해지는 값이다.

An amorphous complex metal oxide represented by the following formula (1); And bismuth-molybdenum composite metal oxide catalysts derived from a composition comprising a crystalline composite metal oxide represented by the following formula (2)
[Chemical Formula 1]
Mo a Bi b C c d d e e o y
(2)
Mo f Bi g C h D i E j O z
In the above formulas (1) and (2)
C is a trivalent cation metal element,
D is a divalent cation metal element,
E is a monovalent cation metal element,
a is 0.5 to 15, b is 0.01 to 10, c is 0.01 to 10, d is 0.01 to 10, e is 0.001 to 1, f is 0.5 to 15, g is 0 to 14, h is 0 to 14, 0 to 14, j is 0 to 14,
a + f is 1 to 30, g + h + i + j is 0 to 14,
y and z are values determined to match the valences by different components.

청구항 1에 있어서,
상기 a가 12일 때, b는 0.5 내지 2, c는 0.5 내지 8, d는 0.5 내지 8 및 e는 0.001 내지 0.8인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein when a is 12, b is 0.5 to 2, c is 0.5 to 8, d is 0.5 to 8, and e is 0.001 to 0.8.
청구항 1에 있어서,
상기 f가 12일 때, g는 0 내지 2, h는 0 내지 8, i는 0 내지 8 및 j는 0 내지 0.8인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein when f is 12, g is 0 to 2, h is 0 to 8, i is 0 to 8, and j is 0 to 0.8.
청구항 1에 있어서,
상기 3가 양이온 금속원소는 Al, Ga, In, Ti, Fe, La, Cr 및 Ce으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the trivalent cation metal element is at least one element selected from the group consisting of Al, Ga, In, Ti, Fe, La, Cr and Ce.
청구항 1에 있어서,
상기 2가 양이온 금속원소는 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Co, Zn 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the divalent cation metal element is at least one selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Co, Zn and Cu.
청구항 1에 있어서,
상기 1가 양이온 금속원소는 Li, Na, K, Rb, Cs, Ag 및 Fr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the monovalent cation metallic element is at least one selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Ag and Fr.
청구항 1에 있어서,
상기 C는 Fe이고, D는 Co이고, E는 Cs이며,
상기 g는 0이 아니고, h, i 및 j는 동시에 0인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
C is Fe, D is Co, E is Cs,
Wherein g is not 0, and h, i and j are 0 at the same time.
청구항 1에 있어서,
상기 C는 Fe이고, D는 Co이고, E는 Cs이며,
상기 g, h, i 및 j는 동시에 0이 아닌 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
C is Fe, D is Co, E is Cs,
Wherein the g, h, i and j are not 0 at the same time.
청구항 1에 있어서,
상기 조성물은 비정질계 복합금속산화물과 결정질계 복합금속산화물을 1 내지 99: 99 내지 1의 몰비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the composition comprises an amorphous complex metal oxide and a crystalline composite metal oxide in a molar ratio of 1: 99: 99 to 1: 1.
청구항 1에 있어서,
상기 촉매는 결정화도가 60% 내지 100%인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the catalyst has a crystallinity of 60% to 100%.
청구항 10에 있어서,
상기 촉매는 지름 6 mm, 길이 6 mm의 펠렛 형태로 성형하였을 때의 강도가 4 kgf 내지 10 kgf이고, 벌크 밀도가 1 g/cc 내지 1.8 g/cc인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매.
The method of claim 10,
Wherein the catalyst has a strength of 4 kgf to 10 kgf and a bulk density of 1 g / cc to 1.8 g / cc when molded into a pellet having a diameter of 6 mm and a length of 6 mm. Metal oxide catalyst.
1) 하기 화학식 1로 표시되는 비정질계 복합금속산화물을 제조하는 단계;
2) 하기 화학식 2로 표시되는 결정질계 복합금속산화물을 제조하는 단계; 및
3) 상기 단계 1) 및 단계 2)의 각 복합금속산화물을 혼합하여 혼합물을 제조하고 소성하는 단계를 포함하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법:
[화학식 1]
MoaBibCcDdEeOy
[화학식 2]
MofBigChDiEjOz
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
C는 3가 양이온 금속원소이고,
D는 2가 양이온 금속원소이고,
E는 1가 양이온 금속원소이고,
a는 0.5 내지 15, b는 0.01 내지 10, c는 0.01 내지 10, d는 0.01 내지 10, e는 0.001 내지 1, f는 0.5 내지 15, g는 0 내지 14, h는 0 내지 14, i는 0 내지 14, j는 0 내지 14이고,
a+f는 1 내지 30이고, g+h+i+j는 0 내지 14이며,
y 및 z는 다른 성분에 의해 원자가를 맞추기 위해 정해지는 값이다.
1) preparing an amorphous complex metal oxide represented by the following Chemical Formula 1;
2) preparing a crystalline complex metal oxide represented by the following Chemical Formula 2; And
3) A method for producing a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst comprising the steps of: mixing the composite metal oxides of step 1) and step 2)
[Chemical Formula 1]
Mo a Bi b C c d d e e o y
(2)
Mo f Bi g C h D i E j O z
In the above formulas (1) and (2)
C is a trivalent cation metal element,
D is a divalent cation metal element,
E is a monovalent cation metal element,
a is 0.5 to 15, b is 0.01 to 10, c is 0.01 to 10, d is 0.01 to 10, e is 0.001 to 1, f is 0.5 to 15, g is 0 to 14, h is 0 to 14, 0 to 14, j is 0 to 14,
a + f is 1 to 30, g + h + i + j is 0 to 14,
y and z are values determined to match the valences by different components.
청구항 12에 있어서,
상기 단계 1)의 비정질계 복합금속산화물은
a) 1가 양이온 금속 전구체, 2가 양이온 금속 전구체, 3가 양이온 금속 전구체 및 비스무스 전구체를 혼합하여 제1 용액을 제조하는 단계;
b) 몰리브덴 전구체 용액에 상기 제1 용액을 적가하고 공침하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및
c) 상기 제2 용액을 건조하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
The method of claim 12,
The amorphous complex metal oxide of step 1)
a) preparing a first solution by mixing a monovalent cation metal precursor, a divalent cation metal precursor, a trivalent cation metal precursor, and a bismuth precursor;
b) dropwise adding the first solution to the molybdenum precursor solution and coprecipitation to produce a second solution; And
and c) drying the second solution. < Desc / Clms Page number 20 >
청구항 12에 있어서,
상기 단계 2)의 결정질계 복합금속산화물은
i) 1가 양이온 금속 전구체, 2가 양이온 금속 전구체, 3가 양이온 금속 전구체 및 비스무스 전구체 중 1종 이상의 전구체 용액을 제조하는 단계;
ii) 몰리브덴 전구체 용액에 상기 단계 i)의 전구체 용액을 적가하고 공침하여 혼합 전구체 용액을 제조하는 단계; 및
iii) 상기 혼합 전구체 용액을 건조하고 소성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
The method of claim 12,
The crystalline composite metal oxide of step 2)
i) preparing a precursor solution of at least one of a monovalent cation metal precursor, a divalent cation metal precursor, a trivalent cation metal precursor, and a bismuth precursor;
ii) dropwise adding the precursor solution of step i) to the molybdenum precursor solution and coprecipitating it to prepare a mixed precursor solution; And
and iii) drying and calcining the mixed precursor solution. The method for producing a multicomponent bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst according to claim 1,
청구항 14에 있어서,
상기 단계 iii)의 소성은 300℃ 내지 500℃의 온도범위에서 5시간 내지 40시간동안 열처리한 것인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the calcination in step iii) is a heat treatment in a temperature range of 300 ° C to 500 ° C for 5 hours to 40 hours.
청구항 12에 있어서,
상기 단계 3)의 소성 이전에 혼합물을 반죽하고 성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
The method of claim 12,
Further comprising kneading and molding the mixture prior to firing the step 3). ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
청구항 12에 있어서,
상기 3가 양이온 금속원소는 Al, Ga, In, Ti, Fe, La, Cr 및 Ce으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
The method of claim 12,
Wherein the trivalent cation metal element is at least one element selected from the group consisting of Al, Ga, In, Ti, Fe, La, Cr and Ce.
청구항 12에 있어서,
상기 2가 양이온 금속원소는 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Co, Zn 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
The method of claim 12,
Wherein the divalent cation metal element is at least one selected from the group consisting of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Co, Zn and Cu.
청구항 12에 있어서,
상기 1가 양이온 금속원소는 Li, Na, K, Rb, Cs, Ag 및 Fr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
The method of claim 12,
Wherein the monovalent cationic metal element is at least one selected from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Ag and Fr.
청구항 12에 있어서,
상기 C는 Fe이고, D는 Co이고, E는 Cs이며,
상기 g는 0이 아니고, h, i 및 j는 동시에 0인 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
The method of claim 12,
C is Fe, D is Co, E is Cs,
Wherein g is not 0, and h, i and j are 0 at the same time.
청구항 12에 있어서,
상기 C는 Fe이고, D는 Co이고, E는 Cs이며,
상기 g, h, i 및 j는 동시에 0이 아닌 것을 특징으로 하는 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매의 제조방법.
The method of claim 12,
C is Fe, D is Co, E is Cs,
Wherein the g, h, i and j are not 0 at the same time.
청구항 1의 다성분계 비스무스-몰리브덴 복합금속산화물 촉매를 반응기에 고정상으로 충진시키는 단계; 및
노르말-부텐을 포함하는 C4 화합물을 함유하는 반응물을 상기 촉매가 충진된 반응기의 촉매층에 연속적으로 통과시키면서 산화적-탈수소화 반응을 진행시키는 단계를 포함하는 1,3-부타디엔의 제조방법.
Filling the multi-component bismuth-molybdenum composite metal oxide catalyst of claim 1 into a reactor in a stationary phase; And
Comprising the steps of: continuously passing a reactant containing a C4 compound containing n-butene to a catalyst bed of a reactor packed with said catalyst to proceed an oxidative-dehydrogenation reaction.
청구항 22에 있어서,
상기 산화적-탈수소화 반응은 250℃ 내지 380℃의 반응온도 및 상기 노르말-부텐을 기준으로 50 h-1 내지 2000 h-1의 공간속도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 1,3-부타디엔의 제조방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the oxidative-dehydrogenation reaction is carried out at a reaction temperature of 250 ° C to 380 ° C and a space velocity of from 50 h -1 to 2000 h -1 based on the n-butene. Way.
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