KR20180076835A - Catalyst for oxidative dehydrogenation, method of preparing the same and method for preparing butadien using the same - Google Patents

Catalyst for oxidative dehydrogenation, method of preparing the same and method for preparing butadien using the same Download PDF

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Abstract

The present disclosure relates to a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of butane, a preparation method thereof, and a method of producing butadiene using the same, and more specifically, to a reaction catalyst used in oxidative dehydrogenation reaction of butane, as a metal oxide represented by chemical formula 1, A_xZn_(1-x)Fe_2O_4, a preparation method of the catalyst, and a method of producing butadiene using the catalyst. In chemical formula 1, A is one or more selected from the group consisting of Cu, Ra, Ba, Sr, Ca, Be, Fe(II), Mg, Mn, Co, Ni, Al, Cr, Si, V, Ga, In, La and Ce, and x satisfies 0 <= x < 1. Accordingly, the present disclosure has effects of providing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of butane, the catalyst which has uniform particle size distribution while including metals other than iron and zinc metal, has a high reactivity at low temperatures compared to the prior art, and obtains effects such as high yield of butadiene, lifetime extension of the catalyst and reduction of energy costs accordingly; a preparation method of the catalyst; and a method of producing butadiene using the catalyst.

Description

부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔의 제조방법{CATALYST FOR OXIDATIVE DEHYDROGENATION, METHOD OF PREPARING THE SAME AND METHOD FOR PREPARING BUTADIEN USING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a catalyst for oxidative dehydrogenation of butene, a method for producing the same, and a method for preparing butadiene using the same. BACKGROUND ART &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

본 기재는 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철과 아연 금속 이의의 금속을 포함하면서도 균일한 입도 분포를 갖고, 종래기술 대비 낮은 온도에서 높은 반응성을 가지며, 또한 이로 인해 높은 부타디엔 수율, 촉매 수명 연장 및 에너지 비용 저감 효과를 가져오는 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a catalyst for oxidative dehydrogenation of butene, a process for producing the same, and a process for producing butadiene using the same, and more particularly, to a process for preparing butadiene from a catalyst having a uniform particle size distribution, To a catalyst for oxidative dehydrogenation of butene which has high reactivity at a low temperature and thereby has a high butadiene yield, an extended catalyst life and an energy cost reduction effect, a process for producing the same, and a process for preparing butadiene using the same.

종래에 부텐의 산화탈수소화 반응을 통한 부타디엔 제조를 위해 페라이트 계열 촉매를 사용하였다. Conventionally, ferrite catalysts have been used for butadiene production through oxidative dehydrogenation of butene.

상기 페라이트 계열의 촉매, 특히 아연페라이트 촉매는 공침법을 이용하여 합성하는데, 수율 개선 등을 목적으로 아연과 철 이외의 금속을 추가로 첨가할 경우 균일한 ZnFe2O4 상를 얻기 어려워 오히려 전환율과 선택도가 감소하는 현상이 있었다. The ferrite-based catalysts, particularly zinc ferrite catalysts, are synthesized by coprecipitation. When a metal other than zinc and iron is added for the purpose of improving yield, etc., it is difficult to obtain a uniform ZnFe 2 O 4 phase. There was a phenomenon that the temperature decreased.

또한, 공침법으로 합성된 페라이트 계열의 촉매는 높은 반응온도로 인하여 촉매 수명이 짧고 에너지 비용이 크다는 단점이 있었다.In addition, ferrite based catalysts synthesized by coprecipitation have a disadvantage of short catalyst life and high energy cost due to high reaction temperature.

따라서, 아연과 철 이외의 금속을 추가하여도 균일한 입자를 가지는 촉매를 제조하여, 부타디엔 수율을 개선하고, 종래 기술 대비 낮은 온도에서도 높은 반응성을 가지는 촉매 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a catalyst having uniform particles by adding metals other than zinc and iron to improve the butadiene yield and to have a high reactivity even at a lower temperature than the prior art.

KR공개특허 제2013-0046458호KR Patent Publication No. 2013-0046458

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 철과 아연 금속 이의의 금속을 포함하면서도 균일한 입도 분포를 갖고, 종래기술 대비 낮은 온도에서도 높은 반응성을 가지며, 또한 이로 인해 높은 부타디엔 수율, 촉매 수명 연장 및 에너지 비용 저감 효과를 가져오는 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is to provide a catalyst having a uniform particle size distribution including iron and a metal of a zinc metal, having high reactivity even at a lower temperature than the prior art, An oxidative dehydrogenation catalyst of butene which has an effect of prolonging the service life and reducing energy costs, a process for producing the same, and a process for producing butadiene using the same.

본 기재의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 기재에 의하여 모두 달성될 수 있다.These and other objects of the present disclosure can be achieved by all of the present invention described below.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 하기 화학식 1로 표시되는 금속 산화물로, 부텐의 산화적 탈수소화 반응에 사용되는 반응 촉매를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a reaction catalyst for use in the oxidative dehydrogenation reaction of butene, which is a metal oxide represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

AxZn1 - xFe2O4 A x Zn 1 - x Fe 2 O 4

(상기 A는 Cu, Ra, Ba, Sr, Ca, Be, Fe(Ⅱ), Mg, Mn, Co, Ni, Al, Cr, Si, V, Ga, In, La 및 Ce로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 상기 x는 0≤x<1을 만족한다.)(Wherein A is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ra, Ba, Sr, Ca, Be, Fe (II), Mg, Mn, Co, Ni, Al, Cr, Si, V, Ga, In, And x satisfies 0 < x &lt; 1.

또한, 본 기재는 ⅰ) Fe(Ⅲ) 전구체, Zn 전구체 및 A 전구체를 몰비 2:x-1:x(여기에서 x는 0≤x<1을 만족한다)로 끓는점이 99 내지 250 ℃인 유기용매에 Fe3+의 몰 농도가 0.05 내지 10 mol/L가 되도록 투입하고 녹여 반응액을 제조하는 단계; ⅱ) 상기 반응액을 200 내지 300 ℃ 하에서 3 내지 12 시간 동안 반응시키는 용매열 반응 단계; 및 ⅲ) 상기 용매열 반응 후 반응 생성물을 분리, 세척 및 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법을 제공한다. The present invention also relates to a process for the preparation of an organosilicon compound having i) a Fe (III) precursor, a Zn precursor and an A precursor in a molar ratio of 2: x-1: x (x satisfies 0 & Adding and dissolving Fe 3+ in a solvent such that the molar concentration of Fe 3+ is 0.05 to 10 mol / L to prepare a reaction solution; Ii) heat-treating the reaction solution at 200 to 300 ° C for 3 to 12 hours; And (iii) separating, washing and drying the reaction product after the solvent thermal reaction. The present invention also provides a process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.

또한, 본 기재는 부텐을 포함하는 원료 물질을 촉매 하에 산화적 탈수소화 반응시켜 부타디엔을 제조하되, 상기 촉매는 본 기재의 산화적 탈수소화 반응 촉매인 것을 특징으로 하는 부타디엔의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing butadiene, wherein the butadiene is produced by an oxidative dehydrogenation reaction of a raw material containing butene under a catalyst, wherein the catalyst is an oxidative dehydrogenation reaction catalyst of the present invention.

본 기재에 따르면 철과 아연 금속 이의의 금속을 포함하면서도 균일한 입도 분포를 갖고, 종래기술 대비 낮은 온도에서 높은 반응성을 가지며, 또한 이로 인해 높은 부타디엔 수율, 촉매 수명 연장 및 에너지 비용 저감 효과를 가져오는 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔의 제조방법을 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to provide a catalyst having a uniform particle size distribution including a metal of iron and a zinc metal, a high reactivity at a low temperature as compared with the prior art, and also a high butadiene yield, Butene, a process for producing the same, and a process for producing butadiene using the same.

도 1 내지 5는 각각 실시예 1-2 및 비교예 1-3에서 제조된 페라이트계 촉매의 XRD 데이터이다.1 to 5 are XRD data of the ferrite catalysts prepared in Examples 1-2 and 1-3, respectively.

이하 본 기재의 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 부타디엔의 제조방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the oxidative dehydrogenation reaction catalyst for butene, the process for producing the same, and the process for producing butadiene using the catalyst will be described in detail.

본 발명자들은 용매열 합성법으로 합성한 페라이트계 촉매를 부텐의 산화적 탈수소화 반응에 적용하는 경우, 종래 합성법인 공침법으로 제조한 페라이트계 촉매 대비 높은 전환율, 부타디엔 수율 및 선택도를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 상대적으로 저온의 반응온도에서도 높은 촉매 활성을 유지하며, 촉매 내에 Zn와 Fe 이외의 금속 원소를 추가하여도 반응성이 저하되지 않음을 확인하고, 이를 토대로 연구에 더욱 매진한 결과 본 기재를 완성하게 되었다. The present inventors have found that when a ferritic catalyst synthesized by a solvent thermo-synthetic method is applied to an oxidative dehydrogenation reaction of butene, a high conversion ratio, butadiene yield and selectivity can be obtained compared with a ferritic catalyst prepared by coprecipitation of the prior art It is confirmed that the catalytic activity is maintained even at a relatively low reaction temperature and that the reactivity does not decrease even if a metal element other than Zn and Fe is added to the catalyst. .

본 기재의 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매는 하기 화학식 1로 표시되는 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The catalyst for oxidative dehydrogenation of butene of the present invention is characterized by containing a metal oxide represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

AxZn1 - xFe2O4 A x Zn 1 - x Fe 2 O 4

(상기 A는 Cu, Ra, Ba, Sr, Ca, Be, Fe(Ⅱ), Mg, Mn, Co, Ni, Al, Cr, Si, V, Ga, In, La 및 Ce로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 상기 x는 0≤x<1을 만족한다.)(Wherein A is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ra, Ba, Sr, Ca, Be, Fe (II), Mg, Mn, Co, Ni, Al, Cr, Si, V, Ga, In, And x satisfies 0 < x &lt; 1.

본 기재의 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법은 ⅰ) Fe(Ⅲ) 전구체, Zn 전구체 및 A 전구체를 금속 기준 몰비 2:x-1:x(여기에서 x는 0≤x<1을 만족한다.)로 끓는점이 190 내지 250 ℃인 유기용매에 Fe3 +의 몰 농도가 0.05 내지 10 mol/L가 되도록 투입하고 녹여 반응액을 제조하는 단계; ⅱ) 상기 반응액을 200 내지 300 ℃ 하에서 3 내지 12 시간 동안 반응시키는 용매열 반응 단계; 및 ⅲ) 상기 용매열 반응 후 반응 생성물을 분리, 세척 및 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butane according to the present invention comprises the steps of: i) mixing an Fe (III) precursor, a Zn precursor and an A precursor in a metal-based molar ratio of 2: x-1: x, And the molar concentration of Fe 3 + is 0.05 to 10 mol / L in an organic solvent having a boiling point of 190 to 250 ° C to prepare a reaction solution; Ii) heat-treating the reaction solution at 200 to 300 ° C for 3 to 12 hours; And iii) separating, washing and drying the reaction product after the solvent thermal reaction.

상기 반응 촉매는 일례로 스피넬상(AFe2O4) 70 내지 99.9 중량%, 산화철(∝-Fe2O3) 0 내지 20 중량%, 및 산화아연(ZnO) 0 내지 10 중량%를 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 촉매 활성이 뛰어난 효과가 있다.The reaction catalyst may include, for example, 70 to 99.9 wt% of spinel phase (AFe 2 O 4 ), 0 to 20 wt% of iron oxide (α-Fe 2 O 3 ), and 0 to 10 wt% of zinc oxide And has an excellent catalytic activity within this range.

또 다른 예로, 상기 금속 산화물은 스피넬상(AFe2O4) 80 내지 99.9 중량%, 산화철(∝-Fe2O3) 0.1 내지 11 중량%, 및 산화아연(ZnO) 0 내지 9 중량%를 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 부타디엔 선택도가 높은 효과가 있다.As another example, the metal oxide includes 80 to 99.9 wt% of spinel phase (AFe 2 O 4 ), 0.1 to 11 wt% of iron oxide (α-Fe 2 O 3 ), and 0 to 9 wt% of zinc oxide And the butadiene selectivity is high within this range.

또 다른 예로, 상기 금속 산화물은 스피넬상(AFe2O4) 98 내지 99.9 중량%, 산화철(∝-Fe2O3) 0.1 내지 2 중량%, 및 산화아연(ZnO) 0 중량%를 포함할 수 있고, 이 범위 내에서 부타디엔 선택도가 높은 효과가 있다.As another example, the metal oxide may include 98 to 99.9 wt% of a spinel phase (AFe 2 O 4 ), 0.1 to 2 wt% of iron oxide (α-Fe 2 O 3 ), and 0 wt% of zinc oxide And has a high degree of butadiene selectivity within this range.

상기 A는 바람직하게는 Mn, Ni 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 보다 바람직하게는 Mn이며, 이 경우 부텐으로부터 부타디엔 제조 시 전환율, 부타디엔 수율 및 선택도가 뛰어난 효과가 있다.The A is preferably at least one selected from the group consisting of Mn, Ni and Cu, and more preferably Mn. In this case, the conversion ratio, butadiene yield and selectivity of butadiene are excellent.

상기 x는 바람직하게는 0<x≤1이고, 보다 바람직하게는 0.01≤x≤0.5이며, 가장 바람직하게는 0.01≤x≤0.3이고, 이 범위 내에서 아연 대체 효과 및 높은 촉매 활성이 우수한 효과가 있다.X is preferably 0 < x &lt; = 1, more preferably 0.01 x 0.5, and most preferably 0.01 x 0.3. Within this range, an effect of substituting zinc and a high catalytic activity have.

본 기재에서 x값은 금속 산화물 촉매의 원소분석에 의해 측정하거나, 금속 원소의 유실이 거의 없어 금속 전구체의 투입량을 환산하여 측정할 수 있다.In the present description, the x value can be measured by elemental analysis of the metal oxide catalyst or by converting the input amount of the metal precursor with little loss of the metal element.

이하에 본 기재의 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법을 단계별로 상세히 살펴본다.Hereinafter, the method for preparing the catalyst for oxidative dehydrogenation of butene will be described in detail.

ⅰ) 반응액 제조 단계I) reaction liquid preparation step

상기 Fe(Ⅲ) 전구체는 일례로 옥살레이트염(oxalate), 아세테이트염(acetate), 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 질산염(nitrate), 암모늄염(ammonium salt), 황산염(sulfate) 및 할로젠화물(halide)로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 질산염, 할로젠화물 또는 아세테이트염이며, 이 경우 용매열 반응이 용이한 효과가 있다.The Fe (III) precursor may be, for example, oxalate, acetate, acetylacetonate, nitrate, ammonium salt, sulfate and halide ), And it is preferably a nitrate, a halide, or an acetate salt. In this case, the solvent thermal reaction is easily effected.

상기 Zn 전구체는 일례로 옥살레이트염(oxalate), 아세테이트염(acetate), 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 질산염(nitrate), 암모늄염(ammonium salt), 황산염(sulfate) 및 할로젠화물(halide)로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 질산염, 할로젠화물 또는 아세테이트염이며, 이 경우 용매열 반응이 용이한 효과가 있다.The Zn precursor may be selected from, for example, oxalate, acetate acetate, acetylacetonate, nitrate, ammonium salt, sulfate and halide. And may be at least one kind of nitrate, halide, or acetate salt. In this case, the solvent thermal reaction is easily effected.

상기 A 전구체는 일례로 옥살레이트염(oxalate), 아세테이트염(acetate), 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 질산염(nitrate), 암모늄염(ammonium salt), 황산염(sulfate) 및 할로젠화물(halide)로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 질산염, 할로젠화물 또는 아세테이트염이며, 이 경우 용매열 반응이 용이한 효과가 있다.The A precursor may be selected from, for example, oxalate, acetate acetate, acetylacetonate, nitrate, ammonium salt, sulfate and halide. And may be at least one kind of nitrate, halide, or acetate salt. In this case, the solvent thermal reaction is easily effected.

상기 x는 일례로 0<x<1, 0.01≤x<0.5, 또는 0.01≤x<0.3일 수 있고, 이 범위 내에서 Zn Fe2O4의 스피넬 구조가 유지되면서 선택도가 증가하는 효과가 있다.X may be, for example, 0 < x < 1, 0.01 x 0.5 or 0.01 x < 0.3.

상기 용매는 일례로 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 벤질알콜 및Such solvents include, for example, ethylene glycol, 1,4-butanediol, benzyl alcohol and

헥산올로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우 ZnFe2O4 구조 형성에 용이한 효과가 있다.And hexanol. In this case, there is an easy effect for forming a ZnFe 2 O 4 structure.

상기 유기용매에 Fe3 +의 몰 농도는 일례로 0.01 내지 30 mol/L, 0.05 내지 20 mol/L, 또는 0.01 내지 10 mol/L일 수 있고, 이 범위 내에서 ZnFe2O4 입자가 형성되기 용이한 효과가 있다.The molar concentration of Fe 3 + in the organic solvent may be, for example, 0.01 to 30 mol / L, 0.05 to 20 mol / L or 0.01 to 10 mol / L, and the effect of facilitating the formation of ZnFe 2 O 4 grains within this range .

상기 반응액은 일례로 상온, 20 내지 25 ℃, 또는 22 내지 23 ℃에서 모든 전구체를 투입한 후, 교반 속도 50 내지 400 rpm, 60 내지 3 00 rpm, 또는 100 내지 200 rpm로, 2 내지 36 시간, 3 내지 24 시간, 또는 5 내지 12 시간 동안 교반하여 완전히 용해시켜 제조할 수 있고, 이 경우 용매열 반응이 용이한 효과가 있다.The reaction solution may be prepared by charging all the precursors at room temperature, 20 to 25 ° C, or 22 to 23 ° C, stirring at a rate of 50 to 400 rpm, 60 to 300 rpm, or 100 to 200 rpm for 2 to 36 hours , For 3 to 24 hours, or for 5 to 12 hours to completely dissolve the solvent. In this case, the solvent thermal reaction is easily effected.

ⅱ) Ii) 용매열Solvent heat 반응 단계 Reaction step

상기 용매열 반응은 일례로 100 내지 350 ℃, 150 내지 320 ℃, 또는 200 내지 300 ℃ 하에서 1 내지 36 시간, 2 내지 24 시간, 또는 3 내지 12 동안 실시할 수 있고, 이 범위 내에서 고체 입자 형성에 용이한 효과가 있다.The solvent thermal reaction may be carried out at 100 to 350 ° C, 150 to 320 ° C, or 200 to 300 ° C for 1 to 36 hours, 2 to 24 hours, or 3 to 12 hours, for example, There is an easy effect.

상기 용매열 반응이 종료된 후 반응 생성물을 5 내지 50 ℃, 또는 20After the solvent thermal reaction is completed, the reaction product is heated at a temperature of 5 to 50 DEG C or 20

내지 35 ℃로 특별한 처리 없이 반응물을 상온에 방치하여 냉각시킬 수 있고, 이 경우 고체 입자 형성에 용이한 효과가 있다.The reaction product can be allowed to cool at room temperature without any special treatment. In this case, there is an effect of facilitating the formation of solid particles.

ⅲ) 후처리 단계(분리, 세척 및 건조 단계)Iii) Post-treatment step (separation, washing and drying step)

상기 분리는 일례로 원심 분리기를 사용하여 실시하는 것일 수 있고, 이 경우 분리 효율 및 부산물 제거율이 높은 효과가 있다.The separation may be carried out using a centrifugal separator, for example. In this case, separation efficiency and by-product removal ratio are high.

상기 세척은 일례로 물, 에탄올, 아세톤 및 이소프로필알콜로부터 선택된 1종 이상으로 실시할 수 있고, 바람직하게는 물 또는 에탄올이며, 이 경우 불순물은 잘 씻겨 나가면서도 촉매 손실은 최소화되는 효과가 있다.The washing may be carried out with at least one kind selected from water, ethanol, acetone and isopropyl alcohol, preferably water or ethanol. In this case, the impurities are washed well and the catalyst loss is minimized.

상기 세척은 고형분 100 중량부 대비 세척액 200 내지 2000 중량부 또는 300 내지 1000 중량부로, 1 내지 5 회 또는 2 내지 3 회 실시할 수 있고, 이 범위 내에서 불순물은 잘 씻겨 나가면서도 촉매 손실은 최소화되는 효과가 있다.The washing may be performed 1 to 5 times or 2 to 3 times with 100 to 200 parts by weight of the washing solution or 300 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content. In this range, the impurities are washed away, It is effective.

상기 건조는 일례로 70 내지 200 ℃에서 3 내지 24 시간 동안 실시할 수 있고, 이 범위 내에서 건조 효율 및 촉매 활성이 우수한 효과가 있다.The drying can be carried out at 70 to 200 ° C for 3 to 24 hours, for example. Within this range, drying efficiency and catalytic activity are excellent.

또 다른 예로, 상기 건조는 80 내지 150 ℃에서 10 내지 15 시간 동안 실시할 수 있고, 이 범위 내에서 건조 효율이 우수한 효과가 있다.As another example, the drying can be carried out at 80 to 150 ° C for 10 to 15 hours, and the drying efficiency is excellent within this range.

본 기재의 부타디엔의 제조방법은 부텐을 포함하는 원료 물질을 촉매 하에 산화적 탈수소화 반응시켜 부타디엔을 제조하되, 상기 촉매는 본 기재의 부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매인 것을 특징으로 한다.The method for producing butadiene according to the present invention is characterized in that butadiene is produced by subjecting a raw material containing butene to an oxidative dehydrogenation reaction under a catalyst, wherein the catalyst is an oxidative dehydrogenation reaction catalyst of butene of the present invention.

본 기재에서 부텐의 산화적 탈수소화 반응은 금속 산화물 촉매 존재 하에 부텐과 산소가 반응하여 부타디엔과 물을 생성하는 반응을 의미한다.The oxidative dehydrogenation reaction of butene in the present invention means a reaction in which butene and oxygen react in the presence of a metal oxide catalyst to produce butadiene and water.

상기 원료 물질은 부텐을 50 부피% 이상 포함하는 원료인 경우 특별히 제한되지 않으나, 일례로 라피네이트일 수 있고, 이 경우 경제성이 우수한 효과가 있다.The raw material is not particularly limited when it is a raw material containing 50% by volume or more of butene, but it may be raffinate, for example, and it has an economical effect.

상기 산화적 탈수소화 반응은 일례로 산소, 질소 및 스팀을 포함하여 수행될 수 있고, 이 경우 전환율, 부타디엔 수율 및 선택도가 뛰어나고, 반응 장치 운전에 용이한 효과가 있다.The oxidative dehydrogenation reaction can be carried out, for example, by including oxygen, nitrogen and steam. In this case, the conversion, the butadiene yield and the selectivity are excellent, and the reaction apparatus is easy to operate.

상기 산소, 질소 및 스팀은 일례로 부피비가 1~10 : 1~10 : 1~10, 또는 1~5 : 1~5 : 1~5일 수 있고, 이 범위 내에서 전환율, 부타디엔 수율 및 선택도가 뛰어나고, 반응 장치 운전에 용이한 효과가 있다.The oxygen, nitrogen, and steam may have a volume ratio of 1 to 10: 1 to 10: 1 to 10, or 1 to 5: 1 to 5: 1 to 5, and the conversion, the butadiene yield and the selectivity And it is easy to operate the reaction apparatus.

상기 산화적 탈수소화 반응은 일례로 280 내지 500 ℃, 290 내지 400 ℃, 290 내지 360 ℃, 290 내지 330 ℃, 또는 320 내지 360 ℃에서 실시될 수 있고, 이 범위 내에서 부타디엔으로 전환이 활성화되며 COx로의 부반응이 가장 최소화되어 부텐 전환율 및 부타디엔 선택도가 우수한 효과가 있다.The oxidative dehydrogenation reaction can be carried out, for example, at 280 to 500 ° C, 290 to 400 ° C, 290 to 360 ° C, 290 to 330 ° C, or 320 to 360 ° C. Within this range, conversion to butadiene is activated Side reaction to COx is minimized and the butene conversion and butadiene selectivity are excellent.

상기 산화적 탈수소화 반응은 일례로 반응 압력이 10 bar 이하, 5 bar 이하, 0.5 내지 3 bar, 또는 1 내지 3 bar일 수 있다.The oxidative dehydrogenation reaction can be, for example, a reaction pressure of 10 bar or less, 5 bar or less, 0.5 to 3 bar, or 1 to 3 bar.

상기 산화적 탈수소화 반응은 일례로 기체공간속도(GHSV)가 반응물(원료 물질 + 산소) 기준 20 내지 1000 h-1, 50 내지 750 h-1, 80 내지 650 h-1, 또는 450 내지 650 h-1일 수 있다.The oxidative dehydrogenation reaction may be performed, for example, in such a manner that the gas space velocity (GHSV) is 20 to 1000 h -1 , 50 to 750 h -1 , 80 to 650 h -1 , or 450 to 650 h -1 . &Lt; / RTI &gt;

상기 산화적 탈수소화 반응에서 부텐 전환율이 일례로 25 % 이상, 60 % 이상, 75 % 이상, 80 % 이상, 또는 85 % 이상일 수 있다.In the oxidative dehydrogenation reaction, the butene conversion may be 25% or more, 60% or more, 75% or more, 80% or more, or 85% or more.

상기 산화적 탈수소화 반응에서 1,3-부타디엔 선택도는 일례로 80 %이상, 85 % 이상, 또는 88 % 이상일 수 있다.In the oxidative dehydrogenation reaction, 1,3-butadiene selectivity can be 80% or more, 85% or more, or 88% or more, for example.

상기 산화적 탈수소화 반응에 사용되는 반응기는 산화적 탈수소화 반응에 사용될 수 있는 반응기인 경우 특별히 제한되지 않으나, 일례로 설치된 촉매층의 반응온도가 일정하게 유지되고, 반응물이 촉매층을 연속적으로 통과하면서 산화적 탈수소화 반응이 진행되는 반응기일 수 있고, 구체적인 예로, 관형 반응기, 조형 반응기, 유동상 반응기 또는 고정상 반응기일 수 있으며, 상기 고정상 반응기는 일례로 다관식 반응기 또는 플레이트식 반응기일 수 있다.The reactor used in the oxidative dehydrogenation reaction is not particularly limited in the case of a reactor that can be used for the oxidative dehydrogenation reaction. However, for example, when the reaction temperature of the catalyst layer is maintained constant and the reactant passes through the catalyst layer continuously The reactor may be a tubular reactor, a shaping reactor, a fluidized bed reactor, or a fixed bed reactor. The fixed bed reactor may be a multi-tubular reactor or a plate reactor, for example.

이하, 본 기재의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 기재를 예시하는 것일 뿐 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention within the scope and spirit of the following claims, Such variations and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.

[실시예][Example]

실시예Example 1 ( One ( ZnFeZnFe 22 OO 44 of 용매열Solvent heat 합성법으로 제조) Lt; / RTI &gt;

2.646g 염화철 및 0.642g 염화아연을 6 0ml 에틸렌 글리콜과 혼합한 다음 충분히 교반하였다. 이때 용액 중에 Fe3 + 몰 농도는 0 .15 mol/L이다.2.646 g of iron chloride and 0.642 g of zinc chloride were mixed with 60 ml of ethylene glycol and sufficiently stirred. The molar concentration of Fe 3 + in the solution is 0.15 mol / L.

상기 용액에 다시 11g 무수 아세트산 나트륨을 첨가하고, 회전 속도 500 rpm으로 30분 동안 교반기를 이용하여 완전히 용해시킨 다음, 내구성을 가지는 용기에 옮겨 담고 밀폐한 후, 200 ℃에서 12 시간 동안 300 rpm으로 교반하면서 반응시켰다.To the solution was added again 11 g of sodium acetate anhydride and completely dissolved by a stirrer at a rotation speed of 500 rpm for 30 minutes. Then, the solution was transferred into a durable container and sealed, followed by stirring at 200 rpm for 12 hours at 300 rpm Lt; / RTI &gt;

상기 반응 후 원심분리기로 액상을 제거한 다음, 증류수와 무수 에틸알코올로 각각 1회씩 세척하였고, 이후 남은 고형분을 80 ℃ 하에서 12 시간 동안 건조하여 ZnFe2O4 분말을 얻었다. 수득된 ZnFe2O4 분말은 X선 회절 패턴으로부터 스피넬 구조(스피넬상 98 몰%와 산화철 2 몰%)를 가지는 것을 확인하였다(하기 도 1 참조).After the reaction, the liquid phase was removed by a centrifuge and washed once with distilled water and anhydrous ethyl alcohol. The remaining solid was dried at 80 ° C for 12 hours to obtain ZnFe 2 O 4 powder. It was confirmed from the X-ray diffraction pattern that the obtained ZnFe 2 O 4 powder had a spinel structure (spinel phase: 98 mol% and iron oxide: 2 mol%) (see FIG.

실시예Example 2 ( 2 ( MnxZnMnxZn 1One -- xx FeFe 22 OO 44 of 용매열Solvent heat 합성법으로 제조) Lt; / RTI &gt;

상기 실시예 1에서 Mn 전구체로 염화망간을 0.12 g 더 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Mn1 - xZnxFe2O4(여기에서 x는 0.8이다) 분말을 얻었다. 수득된 Mn1 - xZnxFe2O4 분말은 X선 회절 패턴으로부터 스피넬 구조(스피넬상 89 몰%와 산화철 11 몰%)를 가지는 것을 확인하였다(하기 도 2 참조).The procedure of Example 1 was repeated except that 0.12 g of manganese chloride was added as the Mn precursor in Example 1 to prepare a powder of Mn 1 - x Zn x Fe 2 O 4 (where x is 0.8) . The obtained Mn 1 - x Zn x Fe 2 O 4 powder had a spinel structure (89 mol% of spinel phase and 11 mol% of iron oxide) from the X-ray diffraction pattern (see FIG. 2).

비교예Comparative Example 1 ( One ( ZnFeZnFe 22 OO 44 of 공침법으로By co-finishing 제조) Produce)

제1단계로서, 염화아연(ZnCl2,6H2O) 3.5g 및 염화제이철(FeCl3) 14g을 증류수 250ml에 용해시켜 철-금속 전구체 수용액 267.6g을 준비하였다.3.5 g of zinc chloride (ZnCl 2 , 6H 2 O) and 14 g of ferric chloride (FeCl 3 ) were dissolved in 250 ml of distilled water as a first step to prepare 267.6 g of an iron-metal precursor aqueous solution.

이때, 상기 철-금속 전구체 수용액에 포함된 금속 성분들의 원자수 비는 Fe:Zn=2:1이었다.At this time, the atomic ratio of the metal components contained in the iron-metal precursor solution was Fe: Zn = 2: 1.

제2단계로서, 물 250 ml가 채워진 공침조에 상기 철-금속 전구체 수용액을 투입한 다음, 여기에 농도 25%의 암모니아수 5 g을 투입하고, 이후 공침이 충분히 이루어지도록 1시간 동안 교반 스터러를 사용하여 교반하였다.As the second step, the iron-metal precursor aqueous solution was added to a coprecipitation tank filled with 250 ml of water. Then, 5 g of 25% ammonia water was added thereto. After that, a stirring stirrer was used for 1 hour Followed by stirring.

이후, 공침 용액을 감압 여과기를 이용하여 감압 여과하여 여과액을 배출하고, 잔류 여과물을 수세 후처리를 수행하지 않고 철-금속 산화물의 슬러리를 수득하였다.Thereafter, the coprecipitation solution was filtered under reduced pressure using a vacuum filter to discharge the filtrate, and the residue filtrate was washed with water to obtain a slurry of the iron-metal oxide without performing the treatment.

제3단계로서, 상기 철-금속 산화물의 슬러리를 90 ℃에서 16시간 동안 건조한 뒤, 건조된 공침물을 소성로에 넣어 650 ℃의 온도에서 6시간 동안 열처리하여 ZnFe2O4 분말을 얻었다. 수득된 ZnFe2O4 분말은 X선 회절 패턴으로부터 스피넬 구조(스피넬상 96 몰%와 산화철 4 몰%)를 가지는 것을 확인하였다(하기 도 3 참조).As a third step, the slurry of the iron-metal oxide was dried at 90 ° C. for 16 hours, and the dried co-precipitate was heat-treated at 650 ° C. for 6 hours to obtain ZnFe 2 O 4 powder. It was confirmed from the X-ray diffraction pattern that the obtained ZnFe 2 O 4 powder had a spinel structure (spinel phase: 96 mol% and iron oxide: 4 mol%) (see FIG. 3).

비교예Comparative Example 2 ( 2 ( MnxZn1MnxZn1 -- xFe2O4을xFe2O4 공침법으로By co-finishing 제조) Produce)

상기 비교예 1에서 Mn 전구체로 염화망간을 1.1 g 더 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 Mn1 - xZnxFe2O4(여기에서 x는 0.8이다) 분말을 얻었다. 수득된 Mn1 - xZnxFe2O4 분말은 X선 회절 패턴으로부터 스피넬 구조(스피넬상 76 몰%와 산화철 24 몰%)를 가지는 것을 확인하였다(하기 도 4 참조).The procedure of Example 1 was repeated except that 1.1 g of manganese chloride was added as the Mn precursor in Comparative Example 1 to obtain Mn 1 - x Zn x Fe 2 O 4 (where x is 0.8) powder . It was confirmed from the X-ray diffraction pattern that the obtained Mn 1 - x Zn x Fe 2 O 4 powder had a spinel structure (spinel phase: 76 mol% and iron oxide: 24 mol%) (see FIG.

비교예Comparative Example 3( 3 ( ZnFeZnFe 22 OO 44 of 용매열합성법으로By solvent thermo-synthesis 제조) Produce)

상기 실시예 1에서 Zn 와 Fe의 전구체로 질산아연 0.88g, 질산철 2.4g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 ZnFe2O4 분말을 얻었다. 수득된 ZnFe2O4 분말은 X선 회절 패턴으로부터 스피넬 구조(스피넬상 91 몰%와 산화아연 7 몰%와 산화철 1.8 몰%)를 가지는 것을 확인하였다(하기 도 5 참조).ZnFe 2 O 4 powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.88 g of zinc nitrate and 2.4 g of iron nitrate were used as the precursors of Zn and Fe in Example 1. It was confirmed from the X-ray diffraction pattern that the obtained ZnFe 2 O 4 powder had a spinel structure (spinel phase: 91 mol%, zinc oxide: 7 mol% and iron oxide: 1.8 mol%) (see FIG.

[시험예 1][Test Example 1]

상기 실시예 1-2 및 비교예 1-3에서 제조된 페라이트계 촉매의 조성과 구조 및 원소비를 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 도 1 내지 5 및 표 1에 각각 나타내었다.The composition, structure, and raw consumption of the ferrite catalysts prepared in Examples 1-2 and 1-3 were measured by the following methods, and the results are shown in FIGS. 1 to 5 and Table 1, respectively.

* 촉매 구조: 상기 실시예와 비교예에서 제조한 촉매의 구조적 특징을 비교 분석하기 위하여, X선 회절분석(XRD)을 실시하였으며, X선 회절분석은 Bruker AXS D4 E ndeavor XRD (전압 40 kV, 전류 40mA, Cu-target tube, 파장 1.5418Å, Lynx Eye posi tion sen sitive d etector (3. 7° slit))을 사용하였으며 FDS 0.5를 이용, 2 theta 5~80 도 영역을 매 0.02도 마다 1초씩 측정하였다.* Catalyst structure: X-ray diffraction analysis (XRD) was performed to compare the structural characteristics of the catalyst prepared in the above Examples and Comparative Examples, and X-ray diffraction analysis was performed using a Bruker AXS D4 E ndeavor XRD (voltage 40 kV, Using the FDS 0.5, the 2 theta 5 to 80 degree region was scanned every 0.02 degree every second using a 40 mA current, Cu-target tube, wavelength 1.5418 angstroms, and Lynx Eye position sensor detector (3.7 deg slit) Respectively.

단위: 몰%Unit: mol% ZnFe2O4 ZnFe 2 O 4 α-Fe2O3 α-Fe 2 O 3 ZnOZnO 실시예1Example 1 9898 22 00 실시예2Example 2 8989 1111 00 비교예1Comparative Example 1 9696 44 00 비교예2Comparative Example 2 7676 2424 00 비교예3Comparative Example 3 9191 1.81.8 77

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 기재에 따른 용매열 합성법으로 제조된 페라이트계 촉매(실시예 1, 2)는 종래의 공침법에 의해 제조된 페라이트계 촉매(비교예 1, 2) 대비 합성 과정 중 금속 이온의 손실이 적으며, 스피넬상 구조의 함유율이 높은 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, the ferrite catalysts (Examples 1 and 2) prepared by the solvent thermosynthetic method according to the present invention were synthesized in comparison with the ferrite catalysts prepared by the conventional coprecipitation method (Comparative Examples 1 and 2) It was confirmed that the loss of heavy metal ions was small and the content ratio of the spinel phase structure was high.

또한, 용매열 합성법으로 제조되되 망간, 즉 제3의 금속을 포함하지 않는 페라이트계 촉매(비교예 3)는 ZnO 함량이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that ZnO content was greatly increased in the ferritic catalyst prepared by the solvent thermo-synthesis method but containing no manganese, that is, the third metal (Comparative Example 3).

[시험예 2][Test Example 2]

상기 실시예 1 및 2에서 용매열 합성법에 의해 합성된 페라이트계 촉매와 비교예 1 및 2에서 공침법에 의해 합성된 페라이트계 촉매를 사용하여 하기 산화적 탈수소화 반응을 거쳐 부타디엔을 생성하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Butadiene was produced through the following oxidative dehydrogenation reaction using the ferrite catalyst synthesized by the solvent thermo-synthetic method in Examples 1 and 2 and the ferrite catalyst synthesized by coprecipitation in Comparative Examples 1 and 2, The results are shown in Table 2 below.

반응기로서 지름 1.8 cm의 금속 관형 반응기에 실시예 또는 비교예에서 제조된 촉매를 촉매층 부피 30cc로 고정하고, 반응물로 시스-2-부텐 40 중량%, 트랜스-2-부텐 60 중량%의 2-부텐 혼합물과 산소를 사용하였고 질소와 스팀을 유입시켰다. 상기 반응물 비는 산소/부텐 0.75, 스팀/부텐 12 및 질소/부텐 3의 몰비로 셋팅하였고, 스팀은 물을 340 ℃의 기화기에서 기화시켜 반응물과 함께 반응기에 유입시켰다.As the reactor, the catalyst prepared in Example or Comparative Example was fixed to a metal tubular reactor having a diameter of 1.8 cm at a catalyst bed volume of 30 cc and 40 wt% of cis-2-butene and 60 wt% of trans- Mixture and oxygen were used and nitrogen and steam were introduced. The reactant ratios were set at a molar ratio of oxygen / butene 0.75, steam / butene 12 and nitrogen / butene 3, and the steam was introduced into the reactor together with the reactants by vaporizing water at 340 ° C vaporizer.

부텐 혼합물의 양은 액체용 질량유속조절기를 사용하여 0.625 cc/min으로 제어하였고, 산소 및 질소는 기체용 질량유속조절기를 사용하여 제어하였으며, 스팀의 양은 액체 펌프를 이용해 주입 속도를 제어하였다. 상기 반응기의 기상 공간속도(GHSV, gas hourly space velocity)는 500 h-1로 설정하고 상압(압력 게이지 0), 표 2에 개시된 온도의 조건하에 반응시켰다.The amount of butene mixture was controlled at 0.625 cc / min using a mass flow controller for liquids. The oxygen and nitrogen were controlled using a mass flow controller for gas, and the feed rate was controlled using a liquid pump. The gas hourly space velocity (GHSV) of the reactor was set to 500 h -1 and reacted under the conditions of normal pressure (pressure gauge 0) and the temperature shown in Table 2.

반응 후 생성물을 가스 크로마토그래피(GC)로 분석하였고, 혼합물 내각 부텐의 전환율(X), 1,3-부타디엔 선택도(S-BD), 1,3-부타디엔 수율(Y), CO2 선택도(S_CO2), 및 CO 선택도(S_CO)를 하기 수식 1 내지 5에 따라 계산하였다.Were analyzed after the reaction product by gas chromatography (GC), a mixture cabinet butene conversion (X), selected 1, 3-butadiene is also (S-BD), 1,3-butadiene yield (Y), CO 2 selectivity of the (S_CO 2 ), and CO selectivity (S_CO) were calculated according to the following expressions (1) to (5).

[수학식 1][Equation 1]

전환율(%)=(반응한 부텐의 몰수/공급된 부텐의 몰수)x100Conversion rate (%) = (number of moles of butene reacted / number of moles of butene fed) x 100

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

부타디엔 선택도(%)=(생성된 1,3-부타디엔의 몰수/반응한 부텐의 몰수)x100Butadiene selectivity (%) = (moles of produced 1,3-butadiene / moles of reacted butene) x 100

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

수율(%)=(생성된 1,3-부타디엔의 몰수/공급된 부텐의 몰수)x100Yield (%) = (moles of produced 1,3-butadiene / moles of supplied butene) x 100

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

CO2 선택도(%)=(생성된 CO2의 몰수/반응한 부텐의 몰수)x100CO 2 selectivity (%) = (moles of produced CO 2 / moles of reacted butene) x 100

[수학식 5]&Quot; (5) &quot;

CO 선택도(%)=(생성된 CO의 몰수/반응한 부텐의 몰수)x100CO selectivity (%) = (moles of produced CO / moles of reacted butene) x 100

촉매catalyst T(℃)T (占 폚) Conversion (%)Conversion (%) Selectivity_BD (%)Selectivity_BD (%) Yield (%)Yield (%) Selectivity_CO2 (%)Selectivity_CO2 (%) Selectivity_CO (%)Selectivity_CO (%) 실시예1Example 1 300300 27.0427.04 86.9186.91 23.5023.50 4.444.44 0.370.37 325325 64.2564.25 88.8188.81 57.0657.06 6.756.75 0.750.75 350350 79.5779.57 85.5585.55 68.0768.07 8.248.24 0.880.88 실시예2Example 2 300300 28.3228.32 88.0088.00 24.9224.92 4.634.63 0.540.54 325325 67.4967.49 90.6090.60 61.1561.15 5.975.97 0.560.56 350350 85.6485.64 87.4287.42 74.8774.87 7.667.66 0.600.60 비교예1Comparative Example 1 300300 18.6318.63 81.6381.63 15.2015.20 3.873.87 0.000.00 325325 58.7358.73 91.8091.80 53.9153.91 5.185.18 0.370.37 350350 90.1990.19 90.2690.26 81.4181.41 6.456.45 0.470.47 비교예2Comparative Example 2 300300 9.069.06 49.6149.61 4.494.49 11.6411.64 1.421.42 325325 40.4140.41 75.5675.56 30.5430.54 12.7112.71 1.131.13 350350 74.0674.06 82.6682.66 61.2261.22 9.639.63 0.740.74

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 기재에 따른 용매열 반응으로 제조된 페라이트계 촉매를 사용하여 부타디엔을 제조하는 경우(실시예 1, 2) 종래의 공침법에 의해 제조된 페라이트계 촉매(비교예 1, 2)를 사용하는 경우 대비 부텐 전환율, 부타디엔 선택도 및 수율이 월등히 우수하고, 특히 낮은 온도에서도 높은 촉매 활성 및 반응성을 가짐을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, in the case of producing butadiene using the ferrite catalyst prepared by the thermal reaction of the solvent according to the present invention (Examples 1 and 2), the ferrite catalyst prepared by the conventional coprecipitation method 1 and 2), it was confirmed that the conversion of butane, butadiene selectivity and yield were remarkably excellent, and that the catalyst had high catalytic activity and reactivity even at low temperatures.

Claims (14)

하기 화학식 1로 표시되는 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매.
[화학식 1]
AxZn1 - xFe2O4
(상기 A는 Cu, Ra, Ba, Sr, Ca, Be, Fe(Ⅱ), Mg, Mn, Co, Ni, Al, Cr, Si, V, Ga, In, La 및 Ce로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고, 상기 x는 0≤x<1을 만족한다.)
And a metal oxide represented by the following formula (1)
Oxidative Dehydrogenation of Butene.
[Chemical Formula 1]
A x Zn 1 - x Fe 2 O 4
(Wherein A is at least one element selected from the group consisting of Cu, Ra, Ba, Sr, Ca, Be, Fe (II), Mg, Mn, Co, Ni, Al, Cr, Si, V, Ga, In, And x satisfies 0 < x &lt; 1.
제 1항에 있어서,
상기 금속 산화물은 스피넬상(AFe2O4) 70 내지 99.9 중량% 및 산화아연(ZnO) 0.1 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는
산화적 탈수소화 반응용 촉매.
The method according to claim 1,
Wherein the metal oxide comprises 70 to 99.9% by weight of a spinel phase (AFe 2 O 4 ) and 0.1 to 10% by weight of zinc oxide (ZnO)
Catalyst for Oxidative Dehydrogenation Reaction.
ⅰ) Fe(Ⅲ) 전구체, Zn 전구체 및 A 전구체를 몰비 2:x-1:x(여기에서 x는 0<x<1을 만족한다.)로 끓는점이 190 내지 250 ℃인 유기용매에 Fe3 +의 몰 농도가 0.05 내지 10 mol/L가 되도록 투입하고 녹여 반응액을 제조하는 단계;
ⅱ) 상기 반응액을 200 내지 300 ℃ 하에서 3 내지 12 시간 동안 반응시키는 용매열 반응 단계; 및
ⅲ) 상기 용매열 반응 후 반응 생성물을 분리, 세척 및 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법.
Ⅰ) Fe (Ⅲ) precursor, Zn precursor and A the molar ratio of precursor: x-1:. In the x (where x is 0 <x <satisfies 1) to Fe 3 in an organic solvent of a boiling point of 190 to 250 ℃ + &Lt; / RTI &gt; molar concentration of 0.05 to 10 mol / L to prepare a reaction solution;
Ii) heat-treating the reaction solution at 200 to 300 ° C for 3 to 12 hours; And
And iii) separating, washing and drying the reaction product after the solvent thermal reaction.
A process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.
제 3항에 있어서,
상기 Fe(Ⅲ) 전구체는 옥살레이트염(oxalate), 아세테이트염(acetate), 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 질산염(nitrate), 암모늄염(ammonium salt), 황산염(sulfate) 및 할로젠화물(halide)로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법.
The method of claim 3,
The Fe (III) precursor can be prepared from oxalate, acetate, acetylacetonate, nitrate, ammonium salt, sulfate, and halide. And at least one selected from the group consisting of
A process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.
제 3항에 있어서,
상기 Zn 전구체는 옥살레이트염(oxalate), 아세테이트염(acetate), 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 질산염(nitrate), 암모늄염(ammonium salt), 황산염(sulfate) 및 할로젠화물(halide)로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법.
The method of claim 3,
The Zn precursor may be one selected from the group consisting of oxalate, acetate, acetylacetonate, nitrate, ammonium salt, sulfate, and halide. Or more
A process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.
제 3항에 있어서,
상기 A 전구체는 옥살레이트염(oxalate), 아세테이트염(acetate), 아세틸아세토네이트(acetylacetonate), 질산염(nitrate), 암모늄염(ammonium salt), 황산염(sulfate) 및 할로젠화물(halide)로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법.
The method of claim 3,
The A precursor is selected from the group consisting of oxalate, acetate, acetylacetonate, nitrate, ammonium salt, sulfate and halide. Or more
A process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.
제 3항에 있어서,
상기 용매는 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 벤질알콜 및 헥산올로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the solvent is at least one selected from ethylene glycol, 1,4-butanediol, benzyl alcohol and hexanol
A process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.
제 3항에 있어서,
상기 분리는 원심 분리기를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법.
The method of claim 3,
Characterized in that the separation is carried out using a centrifugal separator
A process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.
제 3항에 있어서,
상기 세척은 물, 에탄올, 아세톤 및 이소프로필알코올로부터 선택된 1종 이상으로 실시하는 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법.
The method of claim 3,
The washing is carried out with at least one selected from water, ethanol, acetone and isopropyl alcohol.
A process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.
제 3항에 있어서,
상기 건조는 70 내지 200 ℃에서 3 내지 24 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는
부텐의 산화적 탈수소화 반응 촉매의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the drying is carried out at 70 to 200 DEG C for 3 to 24 hours
A process for preparing an oxidative dehydrogenation catalyst of butene.
부텐을 포함하는 원료 물질을 촉매 하에 산화적 탈수소화 반응시켜 부타디엔을 제조하되, 상기 촉매는 제 1항 또는 제 2항의 산화적 탈수소화 반응 촉매인 것을 특징으로 하는
부타디엔의 제조방법.
Butene is oxidatively dehydrogenated in the presence of a catalyst to produce butadiene, wherein the catalyst is an oxidative dehydrogenation catalyst according to claim 1 or 2.
Butadiene.
제 11항에 있어서,
상기 원료 물질은 라피네이트인 것을 특징으로 하는
부타디엔의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Characterized in that the raw material is raffinate
Butadiene.
제 11항에 있어서,
상기 산화적 탈수소화 반응은 산소, 질소 및 스팀을 포함하여 수행되는 것을 특징으로 하는
부타디엔의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Characterized in that the oxidative dehydrogenation reaction is carried out with oxygen, nitrogen and steam.
Butadiene.
제 11항에 있어서,
상기 산화적 탈수소화 반응은 280 내지 500 ℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는
부타디엔의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Characterized in that the oxidative dehydrogenation reaction is carried out at 280 to 500 &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Butadiene.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20130045913A (en) * 2010-09-02 2013-05-06 사우디 베이식 인더스트리즈 코포레이션 Modified zinc ferrite catalyst and method of preparation and use
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100847206B1 (en) * 2007-05-10 2008-07-17 에스케이에너지 주식회사 Zinc ferrite catalysts, method of preparing thereof and method of preparing 1,3-butadiene using thereof
KR20130045913A (en) * 2010-09-02 2013-05-06 사우디 베이식 인더스트리즈 코포레이션 Modified zinc ferrite catalyst and method of preparation and use
KR20130046458A (en) 2011-10-28 2013-05-08 주식회사 엘지화학 A method for preparing 1,3-butadiene using continuous reactors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chayene Goncalves Anchieta 외, Materials, 2014, 7, 6281~6290 (2014.09.03.) *

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