KR20190012362A - Solid Ni-P Complex Catalyst for Ethylene Oligomerization and Preparation Method thereof - Google Patents

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Abstract

Provided in the present disclosure are: a heterogeneous catalyst capable of improving a yield of oligomerization reaction products, especially products of C10 or more while conducting an oligomerization reaction, by supporting a single Ni-P crystal phase of Ni(PO_3)_2, bound with nickel (Ni) and phosphorus (P) on an inorganic oxide support in an active phase; a method of manufacturing the heterogeneous catalyst; and an oligomerization process using the catalyst.

Description

에틸렌 올리고머 생성용 니켈-인 복합체 고체 촉매 및 이의 제조방법{Solid Ni-P Complex Catalyst for Ethylene Oligomerization and Preparation Method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a nickel-phosphorus complex solid catalyst for producing an ethylene oligomer,

본 개시 내용은 올리고머화 반응용 불균일계 촉매 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 무기 산화물 지지체 상에 니켈(Ni)과 인(P)을 결합한 Ni(PO3)2의 단일 Ni-P 결정상을 활성 상(active phase)으로 담지시킴으로써 올리고머화 반응 생성물의 수율, 특히 에틸렌의 올리고머화 반응 시 C10 이상의 생성물에 대한 수율을 개선할 수 있는 니켈-인 복합체 고체 촉매 및 이의 제조방법, 그리고 상기 촉매를 이용한 올리고머화 공정에 관한 것이다.The present disclosure relates to heterogeneous catalysts for oligomerization reactions and methods for their preparation. More particularly, the disclosure provides a method of forming a By supporting a single Ni-P crystal phase of Ni (PO 3 ) 2 in which nickel (Ni) and phosphorus (P) are bonded in an active phase, the yield of oligomerization reaction products, And a process for preparing the solid catalyst, and an oligomerization process using the catalyst.

에틸렌은 이의 생산량 및 소비량을 국가의 화학 산업 규모의 지표로 판단할 정도로 화학 산업의 기초 원료로 사용되는 원료이다. 통상적으로, 에틸렌은 폴리에틸렌 등의 중합체를 제조하는 단량체로 사용하고 있으며, 또한 올리고머화 반응을 통하여 약 C4 내지 C40의 탄소 길이(또는 사슬)를 갖는 올레핀(구체적으로, 알파-올레핀, 보다 구체적으로 선형 알파-올레핀)을 합성하여 다양한 화학 물질을 제조하는데 사용되고 있다. Ethylene is a raw material used as a basic raw material for the chemical industry so that its production and consumption are an indicator of the size of the chemical industry in the country. Typically, ethylene is used as a monomer for producing polymers such as polyethylene, and olefins having a carbon length (or chain) of about C4 to C40 through an oligomerization reaction (specifically alpha-olefins, more specifically linear Alpha-olefins) have been synthesized to produce various chemicals.

한편, 선형 알파-올레핀(LAO)은 계면활성제 및 합성 윤활유 제조에 사용될 뿐만 아니라, 폴리올레핀 제조용 공단량체로도 사용 가능한 화합물로서, 최근 폴리올레핀 공업의 발달과 함께 알파 올레핀에 대한 세계적인 수요가 급속히 증가되고 있다. 현재, 알파-올레핀의 대부분은 에틸렌의 올리고머화 반응에 의하여 제조되고 있는 바, 올리고머화 반응 시 탄소 사슬은 사슬 말단과 이중 결합에 의하여 알파-위치에서 결합된다. On the other hand, linear alpha-olefin (LAO) is a compound that can be used not only for the production of surfactants and synthetic lubricants but also as comonomers for the production of polyolefins. With the recent development of the polyolefin industry, worldwide demand for alpha olefins is rapidly increasing . At present, most of the alpha-olefins are produced by oligomerization of ethylene, so that in the oligomerization reaction, the carbon chain is bonded at the alpha-position by the chain terminal and the double bond.

이와 관련하여, 올리고머화 반응의 운전 조건을 조절하여 올리고머화 반응 생성물의 조성 분포를 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 반응 온도를 높이거나, 반응 시간을 증가시킬 경우, 상대적으로 분자량이 큰 올리고머화 생성물의 비율을 높일 수 있다. 반면, 반응 온도를 낮추거나, 중합 시간을 감소시킬 경우에는 상대적으로 작은 사이즈의 올리고머화 생성물의 비율이 증가하게 된다. 이처럼, 에틸렌의 올리고머화 생성물의 제조업체에서는 이로부터 유래하는 화학물질 사업의 규모를 고려하여, 반응 조건을 적절하게 제어하는 방식으로 올리고머화 생성물의 조성을 변화시키고 있으며, 이를 통하여 개별 사업에 최적화된 경제성을 확보하고 있다. In this regard, the compositional distribution of the oligomerization reaction product can be varied by controlling the operating conditions of the oligomerization reaction. For example, when the reaction temperature is increased or the reaction time is increased, the proportion of the oligomerization product having a relatively high molecular weight can be increased. On the other hand, when the reaction temperature is lowered or the polymerization time is decreased, the proportion of the oligomerization product in a relatively small size is increased. As such, manufacturers of oligomerization products of ethylene are changing the composition of the oligomerization products in a way that appropriately controls the reaction conditions, taking into consideration the scale of the chemical business derived therefrom. .

또한, 올리고머화 생성물은 다양한 방법, 대표적으로 석유화학 공정에서 납사 크래킹 공정에 의하여도 합성될 수 있다(IHS CHEMICAL, Light Linear Alpha Olefin Market Study, Special Report Prospectus (2016)). 현재, 상용화된 올리고머화 공정으로서 Axens AlphaButol® 공정, Axens AlphaHexol® 공정, Chevron Phillips사의 1-헥센 생산 공정 등이 알려져 있다(CHEMSYSTEMS, Developments in linear alpha olefin (LAO) comonomer technologies for polyethylene (2012)). The oligomerization product can also be synthesized by various methods, typically a naphtha cracking process in petrochemical processes (IHS CHEMICAL, Light Linear Alpha Olefin Market Study, Special Report Prospectus (2016)). Currently, commercialized oligomerization processes include Axens AlphaButol (R), Axens AlphaHexol (R), and Chevron Phillips (R) 1-hexene production processes. (CHEMSYSTEMS, Developments in linear alpha olefin (LAO)

종래의 올리고머화 반응, 구체적으로 에틸렌의 올리고머화 반응은 통상적으로 균일계 촉매를 이용한 액상 반응으로서 선형 알파-올레핀(linear alpha-olefin) 및 탄소 사슬이 긴 올레핀(long chain oligomer)을 생성하는 것이다. 이때, 균일계 촉매의 활성 금속으로서 주로 Cr(II) (Dalton Trans. 44 (2015) 11004-11012), Ni(II) (Angew. Chem. Int. 52 (2013) 12492??12496) 또는 Ti(IV) (Dalton Trans. 42 (2013) 9129-9138)를 사용하고 있다. 이외에도, 지르코늄의 착화합물을 사용한 촉매를 이용한 올리고머화 촉매도 알려져 있다(A. Meiswinkel, A. Wcll,W. Mller, H. V. Bclt, F. M. Mosa, A. Al-Hazmi, Oil Gas Eur. Mag. 2012, 2, 1030106).Conventional oligomerization reactions, specifically oligomerization reactions of ethylene, typically produce linear alpha-olefins and long chain oligomers as liquid phase reactions using homogeneous catalysts. In this case, Cr (II) (Dalton Trans. 44 (2015) 11004-11012), Ni (II) (Angew Chem. Int. IV) (Dalton Trans. 42 (2013) 9129-9138). In addition, oligomerization catalysts using catalysts using zirconium complexes are also known (A. Meiswinkel, A. Wcll, W. Mller, HV Bclt, FM Mosa, A. Al-Hazmi, Oil Gas Eur. , 1030106).

또 다른 방법으로, 지지체로서 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나 등에 니켈을 담지시킨 촉매의 존재 하에서 액상 또는 기상으로 에틸렌의 올리고머화 반응을 수행하는 공정도 알려져 있다(예를 들면, 일본특허번호 제6095808호 및 제609580호, 국내특허번호 제1250627호 및 제1358589호 등).As another method, a process of performing oligomerization reaction of ethylene in a liquid or vapor phase in the presence of a catalyst in which nickel is supported on silica, alumina, silica-alumina or the like as a support is known (for example, Japanese Patent No. 6095808 And 609580, Korean Patent Nos. 1250627 and 1358589, etc.).

이와 관련하여, 균일계 촉매를 사용하는 상용 에틸렌 올리고머화 공정인 Shell사의 SHOP 공정(Shell Higher Olefin Process)의 경우, 니켈을 활성 금속으로 사용하여 올리고머화 반응을 수행한다(Angew. Chem. Int. 52 (2013) 12492-12496). 또한, 균일계 촉매는 활성 금속인 Ni(II)과 이의 주변에서 올리고머화 반응을 보조하는 기능을 갖는 리간드(P-O, N-O 등)가 존재하는 착체 형태이다(예를 들면, 국내특허공개번호 제2005-0118275호 등; 일본특허공개번호 제2015-214540호, 제2015-209428호, 제2015-209429호 등; 미국특허번호 제9586982호 및 제6825148호, 미국특허공개번호 제2005-0049447호 등).In this regard, in the SHOP process (Shell Higher Olefin Process) of Shell, which is a commercial ethylene oligomerization process using a homogeneous catalyst, oligomerization reaction is carried out using nickel as an active metal (Angew. Chem. Int. (2013) 12492-12496). In addition, the homogeneous catalyst is a complex form in which a ligand (PO, NO, etc.) having an ability to support oligomerization reaction is present in the vicinity of Ni (II) and an active metal (for example, -0118275, etc., Japanese Patent Laid-Open Nos. 2015-214540, 2015-209428, 2015-209429, etc. U.S. Patent Nos. 9586982 and 6825148, U.S. Patent Publication No. 2005-0049447 etc.) .

그러나, 균일계 촉매를 사용할 경우, 올리머고화 반응 생성물 제조 후 상 분리와 같은 복잡한 분리 공정을 거쳐야하기 때문에 불균일계 촉매를 이용한 에틸렌 올리고머화 반응에 대하여 연구가 진행 중이다. However, when a homogeneous catalyst is used, a complicated separation process such as phase separation is required after preparation of an oligomerization reaction product. Therefore, studies on an ethylene oligomerization reaction using a heterogeneous catalyst are underway.

이와 관련하여, 종래 기술에서와 같은 금속 착체를 지지체 상에 담지시킨 촉매도 알려져 있다(미국특허공개번호 제2017-0088644호 등). 또 다른 촉매 제조 방법으로서, 니켈을 활성 금속으로 하되, 산점을 갖는 내화성 다공성 지지체, 예를 들면 실리카-알루미나(국내특허번호 제1358589호), 제올라이트(Appl. Catal. A, 467 (2013) 509-518) 또는 메조기공을 가지는 물질(J. Catal. 323 (2015) 76-84))을 기반으로 하는 지지체로 사용하는 기술도 알려져 있다. 그러나, 이러한 불균일계 촉매를 사용하는 올리고머화 제조 공정에 있어서, 탄소 사슬이 긴 올리고머(C10 이상의 올리고머)에 대한 선택도가 낮기 때문에 생산량은 제한적이다.In this connection, there is known a catalyst in which a metal complex as in the prior art is supported on a support (U.S. Patent Publication No. 2017-0088644 etc.). As another catalyst preparation method, nickel is used as an active metal and a refractory porous support having an acid site such as silica-alumina (domestic patent No. 1358589), zeolite (Appl. Catal. A, 467 (2013) 509- 518) or a material with mesopores (J. Catal. 323 (2015) 76-84)) is also known. However, in the oligomerization process using such a heterogeneous catalyst, the production amount is limited because the selectivity to oligomers having a long carbon chain (C10 or higher oligomers) is low.

한편, 활성 금속을 니켈(Ni)로 하고, 인(P)을 소량 첨가한 촉매(Ni2P)는 종래에 수첨탈질소화 반응 또는 수첨탈산소화 반응에 적용될 수 있는 것으로 보고된 바 있다. 그러나, 에틸렌을 반응 원료로 하여 올리고머를 생성하는 반응에 사용된 예는 거의 찾아볼 수 없으며, 또한 Ni2P 촉매는, P/Ni 몰 비율을 2 이하로 조절된 것이다.On the other hand, it has been reported that a catalyst (Ni 2 P) prepared by adding nickel (Ni) to an active metal and adding phosphorus (P) in a small amount can be conventionally applied to a hydrogenolysis reaction or a hydrogenolysis reaction. However, almost no examples have been found in the reaction for producing oligomers using ethylene as a reaction raw material, and the Ni 2 P catalyst has a P / Ni molar ratio adjusted to 2 or less.

이처럼, 올레핀(특히, 에틸렌과 같은 낮은 탄소수의 올레핀)의 올리고머화 반응의 적용 영역은 지속적으로 확장하고 있으며, 특히 탄소수가 높은 올리고머(구체적으로, C10 이상의 올레핀)은 이들의 탄소 수 범위 상 연료유(예를 들면, 항공유, 디젤유 등)으로 적용 가능한 만큼, 관련 연구 활동 및 당업계의 경쟁은 더욱 심화되고 있는 중이다. As such, the application range of oligomerization reactions of olefins (especially olefins such as ethylene) is continuously expanding. In particular, oligomers with high carbon number (specifically, olefins of C10 or more) (For example, aviation oil, diesel oil, etc.), the related research activities and the competition in the industry are becoming more intense.

따라서, 종래에 알려진 촉매, 특히 균일계 촉매가 아닌 불균일계 촉매로서 올리고머화 활성이 개선된 촉매 및 관련 공정에 대한 개발이 요구되고 있다. Thus, there is a need for development of catalysts with known oligomerization activity and related processes as heterogeneous catalysts, which are not conventionally known catalysts, particularly homogeneous catalysts.

따라서, 본 개시 내용의 일 구체예는 종래의 균일계 니켈 촉매의 사용으로 인한 공정의 비효율성을 완화하기 위하여 무기 산화물(특히, 다공성 무기 산화물) 지지체를 이용한 불균일계 촉매로서 기존 니켈계 촉매에 비하여 올리고머화 활성이 개선된 촉매 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.Thus, one embodiment of the present disclosure is a heterogeneous catalyst using an inorganic oxide (especially a porous inorganic oxide) support to alleviate the inefficiency of the process due to the use of conventional homogeneous nickel catalysts, A catalyst having improved oligomerization activity and a process for producing the same.

또한, 본 개시 내용의 다른 구체예에서는 개선된 촉매 활성을 갖는 불균일계 Ni-P 담지 촉매의 존재 하에서 저급 올레핀(예를 들면, 에틸렌)으로부터 증가된 탄소수를 갖는 올리고머화 생성물, 더 나아가 항공유, 디젤유 등과 같은 수송용 연료유 등으로 적용 가능한 C10 이상의 올리고머화 생성물을 고선택도 및 고수율로 제조하는 공정을 제공하고자 한다. In another embodiment of the present disclosure, oligomerization products having an increased number of carbon atoms from lower olefins (e.g., ethylene) in the presence of heterogeneous Ni-P supported catalysts having improved catalytic activity, And a process for producing C10 or higher oligomerization products applicable to fuel oil for transportation such as oil, etc. at a high selectivity and a high yield.

본 개시 내용의 제1 면에 따르면,According to a first aspect of the present disclosure,

무기 산화물 지지체; 및 An inorganic oxide support; And

상기 지지체 상에 담지된, 활성 상으로서 Ni(PO3)2로 이루어지는 단일 Ni-P 결정상;A single Ni-P crystalline phase of Ni (PO 3 ) 2 as an active phase supported on the support;

을 포함하며, / RTI >

여기서, 상기 Ni(PO3)2 결정상의 함량은 촉매 전체 중량을 기준으로 적어도 5 중량%인 올리고머화 불균일계 촉매가 제공된다.Here, the content of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase is at least 5% by weight based on the total weight of the catalyst, and the oligomerized heterogeneous catalyst is provided.

예시적 구체예에 따르면, 무기 산화물 지지체는 실리카, 알루미나, 또는 실리카-알루미나일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the inorganic oxide support may be silica, alumina, or silica-alumina.

예시적 구체예에 따르면, 무기 산화물 지지체는 비정질 실리카-알루미나일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the inorganic oxide support may be amorphous silica-alumina.

본 개시 내용의 제2 면에 따르면,According to a second aspect of the present disclosure,

올리고머화 불균일계 촉매의 제조방법으로서,As a method of producing an oligomerization heterogeneous catalyst,

a) 니켈 전구체 및 인(P) 전구체 각각을 함유하는 수용액을 제공하는 단계;a) providing an aqueous solution containing a nickel precursor and a phosphorus (P) precursor, respectively;

b) 상기 니켈 전구체-함유 수용액 및 상기 인 전구체-함유 수용액을 조합하고, 조절된 pH 조건 하에서 니켈(Ni)-인(P) 결합을 함유하는 수용액을 제조하는 단계;b) combining said nickel precursor-containing aqueous solution and said phosphorus precursor-containing aqueous solution to prepare an aqueous solution containing nickel (Ni) -phosphorus (P) bonds under controlled pH conditions;

c) 무기 산화물 지지체를 상기 니켈-인 결합-함유 수용액과 접촉시켜 니켈-인 결합이 부착된 무기 산화물 지지체를 형성하는 단계;c) contacting the inorganic oxide support with the nickel-phosphorus bond-containing aqueous solution to form a nickel-phosphorus bond-attached inorganic oxide support;

d) 상기 니켈-인 결합이 부착된 무기 산화물 지지체를 하소 분위기 하에서 열처리하여 활성 상으로서 Ni(PO3)2로 이루어지는 단일 Ni-P 결정상이 담지된 무기 산화물 지지체를 형성하는 단계;d) heat treating the inorganic oxide support having the nickel-phosphorus bond attached thereto under a calcination atmosphere to form an inorganic oxide support having a single Ni-P crystal phase supported thereon as an active phase and composed of Ni (PO 3 ) 2 ;

를 포함하며,/ RTI >

여기서, 상기 단계 b)는 인(P)/니켈(Ni)의 몰 비가 0.9 내지 6인 조건 하에서 수행되고,Here, the step b) is carried out under the condition that the molar ratio of phosphorus (P) / nickel (Ni) is 0.9 to 6,

상기 Ni(PO3)2 결정상의 함량은 촉매 중량을 기준으로 적어도 5 중량%인 촉매의 제조방법이 제공된다.Wherein the content of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase is at least 5% by weight based on the weight of the catalyst.

예시적 구체예에 따르면, 상기 단계 b)는,According to an exemplary embodiment, said step b)

b1) 니켈 전구체-함유 수용액 및 상기 인 전구체-함유 수용액을 조합하여 니켈(Ni)-인(P) 결합-함유 침전물을 형성하는 단계; 및b1) combining the nickel precursor-containing aqueous solution and the phosphorus precursor-containing aqueous solution to form a nickel (Ni) -phosphorus (P) bond-containing precipitate; And

b2) 상기 니켈(Ni)-인(P) 결합-함유 침전물을 1 내지 5의 조절된 pH 조건 하에서 용해시켜 니켈(Ni)-인(P) 결합을 함유하는 수용액을 제조하는 단계;b2) dissolving the nickel (Ni) -in (P) bond-containing precipitate under a controlled pH condition of 1 to 5 to prepare an aqueous solution containing nickel (Ni) - phosphorus (P) bonds;

를 포함할 수 있다. . ≪ / RTI >

본 개시 내용의 제3 면에 따르면,According to a third aspect of the present disclosure,

탄소수 2 내지 6의 알켄-함유 공급원료를 제공하는 단계;Providing an alkene-containing feedstock having from 2 to 6 carbon atoms;

불균일계 촉매의 존재 하에서 상기 알켄-함유 공급원료를 150 내지 350 ℃의 온도 및 10 내지 50 bar의 압력 조건에서 올리고머화 반응을 수행하는 단계; 및Performing the oligomerization reaction at a temperature of 150 to 350 DEG C and a pressure of 10 to 50 bar under the presence of a heterogeneous catalyst; And

올리고머화 생성물로부터 에틸렌보다 증가된 탄소수를 갖는 올레핀을 회수하는 단계;Recovering from the oligomerization product an olefin having an increased carbon number than ethylene;

를 포함하는 올리고머화 방법으로서.≪ / RTI >

상기 불균일계 촉매는.The heterogeneous catalyst includes:

무기 산화물 지지체; 및 An inorganic oxide support; And

상기 지지체 상에 담지된, 활성 상으로서 Ni(PO3)2로 이루어지는 단일 Ni-P 결정상;A single Ni-P crystalline phase of Ni (PO 3 ) 2 as an active phase supported on the support;

을 포함하며, / RTI >

여기서, 상기 Ni(PO3)2 결정상의 함량은 촉매 전체 중량을 기준으로 적어도 5 중량%인 올리고머화 방법이 제공된다.Wherein the content of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase is at least 5% by weight based on the total weight of the catalyst.

본 개시 내용의 구체예에 따른 불균일계 Ni-P 담지 촉매는 촉매의 제조 시 P/Ni 몰 비를 조절하여 활성 성분 또는 활성 상으로 Ni(PO3)2 단독으로 이루어진 Ni-P 결정상을 무기 산화물 지지체(특히, 실리카-알루미나) 상에 담지시킴으로써 개선된 올리고머화 활성을 제공할 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 구체예에서 사용되는 불균일계 촉매는 반응이 완료된 후, 생성물로부터 용이하게 분리 가능하므로 종래의 균일계 촉매의 적용 시 분리되는 공정의 비효율성 등의 문제점을 해소할 수 있고, 에틸렌뿐만 아니라 다른 올레핀의 올리고머화 공정에도 적용될 수 있다.Heterogeneous Ni-P supported catalyst according to embodiments of the present disclosure to control the manufacture of P / Ni mole ratio of the catalyst to the active ingredient or active Ni (PO 3) 2 alone the Ni-P crystal phase made of an inorganic oxide (Especially, silica-alumina) to provide improved oligomerization activity. In addition, since the heterogeneous catalyst used in the specific examples of the present disclosure can be easily separated from the product after completion of the reaction, problems such as the inefficiency of the separation process in the application of the conventional homogeneous catalyst can be solved, But also to oligomerization processes of ethylene as well as other olefins.

더 나아가, 본 개시 내용의 구체예에 따른 촉매를 이용한 에틸렌 올리고머화 생성물은 최근 관심이 높아지고 있는 C10 이상의 올레핀에 대한 수율 및 선택도를 갠선할 수 있기 때문에 향후 항공유, 디젤유 등의 수송용 연료유의 제조에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.Further, the ethylene-oligomerization product using the catalyst according to the embodiment of the present disclosure can overcome the higher yield and selectivity for C10 or higher olefin, It is expected to be applicable to manufacturing.

도 1은 실시예에서 P/Ni 몰 비를 변화시키면서 제조된 Ni-P계 촉매에 대한 XRD 패턴을 나타내는 그래프이고;
도 2는 P/Ni 몰 비를 변화시키면서 제조된 촉매에 대한 31P MAS(Magic Angle Spinning) NMR 분석 결과를 나타내는 그래프이고;
도 3은 P/Ni 몰 비를 변화시키면서 하소(산화 분위기 하에서 열처리)된 촉매(비교예 1 및 실시예 1 내지 5)의 존재 하에서 에틸렌 올리고머화 반응을 수행하여 측정된 올리고머의 생성량을 나타내는 그래프이고;
도 4는 환원 처리 및 하소(산화) 처리 각각에 의하여 제조된 촉매의 존재 하에서 에틸렌 올리고머화 반응을 수행하여 측정된 올리고머의 생성량을 비교한 그래프이고; 그리고
도 5는 Ni 함량을 각각 2 중량%, 8 중량% 및 16 중량%로 각각 고정시키고, P/Ni 몰 비를 변화시키면서 하소 처리 방식으로 제조된 촉매의 존재 하에서 에틸렌 올리고머화 반응을 수행하여 측정된 올리고머의 생성량을 대비한 그래프이다.
FIG. 1 is a graph showing an XRD pattern for a Ni-P based catalyst prepared by varying the molar ratio of P / Ni in the examples; FIG.
FIG. 2 is a graph showing the results of 31 P MAS (Magic Angle Spinning) NMR analysis of a catalyst prepared by changing the molar ratio of P / Ni; FIG.
3 is a graph showing the amount of oligomers produced by performing an ethylene oligomerization reaction in the presence of a catalyst (Comparative Example 1 and Examples 1 to 5) calcined (heat-treated under an oxidizing atmosphere) while changing the molar ratio of P / Ni ;
FIG. 4 is a graph comparing the amounts of oligomers produced by performing an ethylene oligomerization reaction in the presence of a catalyst prepared by a reduction treatment and a calcination (oxidation) treatment, respectively; FIG. And
FIG. 5 is a graph showing the results of the measurement of the ethylene oligomerization reaction in the presence of the catalyst prepared by the calcination treatment while fixing the Ni content at 2 wt%, 8 wt% and 16 wt%, respectively, and changing the P / Ni molar ratio A graph comparing the amount of oligomers produced.

본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아님을 이해하여야 한다.The present invention can be all accomplished by the following description. The following description should be understood to describe preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not necessarily limited thereto. It is to be understood that the accompanying drawings are included to provide a further understanding of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

본 명세서에서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.The terms used in this specification can be defined as follows.

"불균일계 촉매"는 촉매 반응 과정에서 반응물과 상이한 상(phase)으로 존재하는 촉매를 의미할 수 있는 바, 예를 들면 반응 매질 내에서 용해되지 않는 촉매를 의미할 수 있다. 불균일계 촉매의 경우, 반응이 일어나기 위하여는 적어도 하나의 반응물이 불균일계 촉매의 표면으로 확산되어 흡착되어야 하며, 반응 후에는 생성물이 불균일계 촉매의 표면으로부터 탈착될 필요가 있다. The term " heterogeneous catalyst " may mean a catalyst that exists in a phase different from the reactants in the catalytic reaction, for example, a catalyst that does not dissolve in the reaction medium. In the case of a heterogeneous catalyst, at least one reactant must diffuse and adsorb to the surface of the heterogeneous catalyst in order for the reaction to take place, and after the reaction, the product must be desorbed from the surface of the heterogeneous catalyst.

"지지체(support)"는 촉매 활성 성분이 부착된 높은 비표면적을 갖는 재료(전형적으로 고상 재료)를 의미할 수 있으며, 촉매 반응에 참여하거나 참여하지 않을 수 있다.&Quot; Support " may refer to a material having a high specific surface area (typically a solid phase material) to which a catalytically active component is attached, and may or may not participate in the catalytic reaction.

"결정성" 또는 "결정질"이라는 용어는 전형적으로 원자가 격자 구조(예를 들면 3차원적 규칙성(three-dimensional order))를 갖도록 정렬된 임의의 고상 물질을 의미할 수 있는 바, 일반적으로 X-선 회절 분석(XRD), 핵자기 공명 분석(NMR), 시차 주사 열량측정법(DSC) 또는 이들의 조합에 의하여 특정할 수 있다. The term " crystalline " or " crystalline " may refer to any solid material typically arranged to have a valence lattice structure (e.g., three-dimensional order) Ray diffraction analysis (XRD), nuclear magnetic resonance analysis (NMR), differential scanning calorimetry (DSC), or a combination thereof.

"활성 상(active phase)"은 의도하는 반응, 구체적으로 올리고머화 반응, 보다 구체적으로 에틸렌의 올리고머화 반응을 촉진하는데 직접적으로 기여하는 성분으로서 지지체와 같은 다른 성분과 함께 촉매를 구성하는 성분을 의미할 수 있다. &Quot; Active phase " refers to a component that constitutes a catalyst with other components such as a support as a component that directly contributes to the intended reaction, specifically an oligomerization reaction, more specifically, an oligomerization reaction of ethylene. can do.

"올리고머화 반응(oligomerization)"은 광의로는 올리고머 및/또는 고분자를 형성하는 반응을 의미할 수 있으나, 협의로는 에틸렌과 같은 저급 알켄, 다른 알켄 또는 이의 혼합물로부터 보다 증가된 탄소수를 갖는 올리고머(예를 들면, 올레핀)을 형성하는 반응을 의미할 수 있다.The term " oligomerization " may broadly refer to the reaction of forming oligomers and / or polymers, but it is understood that oligomers having an increased number of carbon atoms from lower alkenes such as ethylene, other alkenes or mixtures thereof For example, olefins). ≪ / RTI >

올리고머화 촉매Oligomerization catalyst

전술한 바와 같이, 일 구체예에 따라 제공되는 올리고머화 촉매는 무기 산화물 지지체 상에 활성 상으로서 단일의 Ni-P 결정상이 담지된 불균일계 촉매이다. 이때, 활성 상(active phase)은 Ni(PO3)2의 단독(단일) 또는 순수 결정상으로서, 종래의 수첨탈질소 촉매 또는 수첨탈산소 촉매에서 활성 상으로 주로 함유된 Ni2P 결정상, 또는 환원 처리에 의하여 생성되는 Ni(PO3)2 및 Ni2P의 혼합된 Ni-P 결정상과는 구별된다.As described above, the oligomerization catalyst provided according to one embodiment is a heterogeneous catalyst supported with a single Ni-P crystal phase as an active phase on an inorganic oxide support. The active phase may be a single (pure) or pure crystalline phase of Ni (PO 3 ) 2 , a Ni 2 P crystal phase predominantly contained in the active phase in a conventional hydrorefining or hydrocracking oxygen catalyst, And is distinguished from the mixed Ni-P crystal phase of Ni (PO 3 ) 2 and Ni 2 P produced by the treatment.

예시적 구체예에 따르면, 무기 산화물 지지체는 구체적으로 다공성 무기 산화물 지지체일 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 무기 산화물 지지체는 실리카, 알루미나, 또는 실리카-알루미나일 수 있고, 보다 구체적으로는 비정질 실리카-알루미나(amorphous silica-alumina; ASA) 재질일 수 있다. According to exemplary embodiments, the inorganic oxide support may specifically be a porous inorganic oxide support. According to a particular embodiment, the inorganic oxide support can be silica, alumina, or silica-alumina, and more specifically amorphous silica-alumina (ASA) materials.

이와 관련하여, 실리카-알루미나는 NMR 분석 시 사면체 배위 구조 내에 알루미나를 부분적으로 함유하는 합성 재료로서, 이온화 가능한 수소 원자를 갖는 사이트(브뢴스테드 산) 및 전자를 수용하는 사이트(루이스 산)을 함유할 수 있고, 이와 같이 상이한 타입의 산점은 피리딘이 부착되는 방식에 의하여 구별될 수 있다. 이때, 실리카 함량에 따라 루이스 산 및 브뢴스테드 산의 조합 특성이 조절될 수 있다. In this connection, silica-alumina is a synthetic material partially containing alumina in a tetrahedral coordination structure in NMR analysis, and contains a site (ionized hydrogen atom) (Bronsted acid) and a site (Lewis acid) And thus different types of acid sites can be distinguished by the manner in which pyridine is attached. At this time, the combination characteristics of Lewis acid and Bronsted acid can be controlled depending on the content of silica.

예시적으로, 실리카-알루미나 지지체의 실리카/알루미나의 몰 비는, 예를 들면 약 100까지, 구체적으로 약 3 내지 50, 보다 구체적으로 약 5 내지 30, 특히 구체적으로 약 8 내지 20의 범위일 수 있다. 실리카/알루미나의 몰 비가 감소함에 따라 촉매의 산점이 증가하는 만큼, 지나치게 낮은 경우에는 (선형) 알파-올레핀의 생성이 감소되거나 코크 등으로 인한 비활성화 경향을 나타낼 수 있다. 반면, 실리카/알루미나의 몰 비가 지나치게 큰 경우에는 활성 상의 안정성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 전술한 범위 내에서 적절히 선정된 실리카/알루미나의 몰 비를 갖는 실리카-알루미나 지지체를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 다만, 이러한 수치 범위는 예시적인 것으로 이해되어야 한다.Illustratively, the molar ratio of silica to alumina in the silica-alumina support can range, for example, up to about 100, specifically about 3 to 50, more specifically about 5 to 30, particularly about 8 to 20 have. As the molar ratio of silica / alumina decreases, the acid point of the catalyst increases, and if too low (linear) the production of alpha-olefins may be reduced or may be inactivated due to coke or the like. On the other hand, if the molar ratio of silica / alumina is too large, stability of the active phase may be lowered. Thus, it may be advantageous to use a silica-alumina support having a suitably selected silica / alumina molar ratio within the ranges described above. It should be understood, however, that such numerical ranges are exemplary.

예시적 구체예에 따르면, 무기 산화물 지지체의 비표면적(BET 비표면적)은, 예를 들면 적어도 약 250 ㎡/g, 구체적으로 약 300 내지 1000 ㎡/g, 보다 구체적으로 약 400 내지 700 ㎡/g 범위일 수 있다. 또한, 포어 체적은, 예를 들면 약 0.2 내지 2 ㎤/g, 구체적으로 약 0.5 내지 1.5 ㎤/g, 보다 구체적으로 약 0.7 내지 1.2 ㎤/g 범위일 수 있다. 이외에도, 포어 사이즈(평균 직경)는, 예를 들면 약 3 내지 30 nm, 구체적으로 약 5 내지 25 nm, 보다 구체적으로 약 7 내지 20 nm 범위일 수 있다. 상기 수치 범위는 예시적 목적으로 기술된 것으로 이해되어야 한다.According to an exemplary embodiment, the specific surface area (BET specific surface area) of the inorganic oxide support is at least about 250 m2 / g, specifically about 300 to 1000 m2 / g, more specifically about 400 to 700 m2 / g Lt; / RTI > Also, the pore volume may range, for example, from about 0.2 to 2 cm 3 / g, specifically from about 0.5 to 1.5 cm 3 / g, and more specifically from about 0.7 to 1.2 cm 3 / g. In addition, the pore size (average diameter) may be in the range of, for example, about 3 to 30 nm, specifically about 5 to 25 nm, more specifically about 7 to 20 nm. It is to be understood that the numerical ranges are for illustrative purposes only.

예시적 구체예에 따르면, 무기 산화물 지지체의 산 세기(acidity)는, 예를 들면 약 1 내지 50 mmol/g, 구체적으로 약 5 내지 10 mmol/g 범위일 수 있는 바, 산 세기는 반응물인 에틸렌을 이용하여 올리고머화 생성물, 구체적으로 올레핀, 보다 구체적으로 선형 알파-올레핀을 제조함에 있어 생성량(productivity) 및 생성물의 분율에 영향을 미치므로 전술한 범위를 갖는 것이 유리할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the acidity of the inorganic oxide support may range, for example, from about 1 to 50 mmol / g, specifically about 5 to 10 mmol / g, It is advantageous to have the above-mentioned range because it affects the productivity and the product fraction in the production of oligomerization products, specifically olefins, more specifically linear alpha-olefins.

이와 관련하여, 무기 산화물 지지체는 파우더 형태일 수 있으나, 경우에 따라서는 당업계에 알려진 다양한 지지체 형상, 예를 들면 그래뉼(granule), 펠렛(pellet), 태블릿(tablet), 소구체형 등으로 성형될 수 있다. 성형된 촉매 제조를 위하여, 선택적으로 바인더, 예를 들면 알루미나, 탄소(그라파이트) 등을 추가적으로 사용할 수 있는 바, 이때 바인더의 추가 사용량은 지지체 중량을 기준으로, 예를 들면 약 30 중량%까지, 구체적으로 약 5 내지 20 중량% 범위일 수 있다. In this regard, the inorganic oxide support may be in the form of a powder, but it may optionally be formed into a variety of support forms known in the art, such as granules, pellets, tablets, . For the production of the shaped catalyst, a binder such as alumina, carbon (graphite) and the like may be additionally used. The additional amount of the binder may be, for example, up to about 30% by weight, To about 20% by weight.

한편, 본 개시 내용의 일 구체예에 따르면, 무기 산화물 지지체 상에 담지되는 활성 점 또는 활성 성분은 Ni(PO3)2로 이루어지는 단일 Ni-P 결정상의 형태를 갖고 있다. 이때, Ni(PO3)2 단일 결정상의 함량은 촉매 전체 중량을 기준으로 적어도 약 5 중량%, 구체적으로 약 8 내지 45 중량%, 보다 구체적으로 약 10 내지 40 중량% 범위이다. 본 구체예에 있어서, Ni(PO3)2 결정상의 존재 및 이의 함량은 올리고머화(특히, 에틸렌의 올리고머화) 활성에 중대한 영향을 미치는 바, 이러한 Ni(PO3)2 결정상의 함량이 일정 수준 미만이거나, 또는 이를 초과할 경우에는 원하는 수준으로 올리고머화 활성을 개선하지 못하거나 올리고머화 반응을 저해할 수 있는 다른 결정상을 함께 함유할 수 있다. 따라서, 적정량의 Ni(PO3)2 결정상이 무기 산화물 지지체 상에 담지되어 있어야 한다.On the other hand, according to one embodiment of the present disclosure, the active point or the active ingredient supported on the inorganic oxide support has a single Ni-P crystal phase composed of Ni (PO 3 ) 2 . The content of Ni (PO 3 ) 2 single crystal phase is at least about 5 wt%, specifically about 8 to 45 wt%, more specifically about 10 to 40 wt%, based on the total weight of the catalyst. In the present embodiment, Ni (PO 3) 2 crystals present and their content oligomerization (in particular, the oligomerization of ethylene), a significant impact on the active bar, this Ni (PO 3) 2 a certain level of content of the crystal phase on the Or above, it may contain other crystalline phases that do not improve the oligomerization activity to the desired level or may interfere with the oligomerization reaction. Therefore, a proper amount of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase should be supported on the inorganic oxide support.

이와 관련하여, 무기 산화물 지지체 상에 담지된 Ni(PO3)2 결정상 단독의 Ni-P 결정상 이외에, 지지체와의 상호 작용에 의하여 형성된 Si3(PO4)4, SiP2O5 등이 부가적으로 존재할 수 있다. 이때, 주목할 점은 부가적인 결정상(예를 들면, Si3(PO4)4, SiP2O5 등)이 존재할 수 있음에도 불구하고, Ni-P 결정상은 Ni(PO3)2 결정상 단독으로 존재한다는 것이다.In this connection, in addition to the Ni-P crystal phase alone of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase supported on the inorganic oxide support, Si 3 (PO 4 ) 4 and SiP 2 O 5 formed by interaction with the support are added Lt; / RTI > At this time, it should be noted that although the Ni-P crystal phase exists only in the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase, although additional crystal phases (for example, Si 3 (PO 4 ) 4 and SiP 2 O 5 etc. may exist) will be.

예시적 구체예에 따르면, Ni-P 결정상 중 Ni(PO3)2 결정상 이외의 다른 Ni-P 결정상(예를 들면, Ni2P 결정상)은 함유되지 않는다. According to the exemplary embodiment, Ni-P crystal phase (for example, Ni 2 P crystal phase) other than the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase in the Ni-P crystal phase is not contained.

일 구체예에 따르면, 활성 상으로 담지되는 Ni(PO3)2 결정상의 크기는 약 10 내지 40 nm, 구체적으로 약 20 내지 30 nm 크기일 수 있다. According to one embodiment, the size of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase supported on the active phase may be about 10 to 40 nm, specifically about 20 to 30 nm in size.

특정 구체예에 따르면, 반응물 중 P/Ni 몰 비가 증가할 경우(예를 들면, 5 이상으로 증가할 경우), 인(P)과 실리카-함유 지지체 간 상호 작용에 의하여 부가적으로 생성될 수 있는 결정상인 Si3(PO4)2, SiP2O7 등의 크기는 예를 들면 약 8 내지 45 nm, 구체적으로 약 10 내지 40 nm 범위일 수 있다. 또한, 이러한 부가적으로 생성되는 결정상의 함량은, 예를 들면 전체 촉매 기준으로 약 30 중량% 이하, 구체적으로 약 25 중량% 이하, 보다 구체적으로 약 20 중량% 이하일 수 있다. According to a particular embodiment, an increase in the P / Ni molar ratio in the reactants (e. G., Greater than 5) can be additionally produced by interaction between phosphorus (P) and the silica- The size of the crystal phases Si 3 (PO 4 ) 2 , SiP 2 O 7 and the like may be in the range of, for example, about 8 to 45 nm, specifically about 10 to 40 nm. In addition, the content of this additionally produced crystalline phase may be up to about 30 wt.%, Specifically up to about 25 wt.%, More specifically up to about 20 wt.%, Based on the total catalyst.

올리고머화 촉매의 제조Preparation of oligomerization catalyst

일 구체예에 있어서, 불균일계 Ni-P 함유 촉매는 니켈(Ni) 전구체 및 인(P) 전구체를 조합하여 무기 산화물, 구체적으로 실리카, 알루미나 또는 실리카-알루미나, 보다 구체적으로 실리카-알루미나 재질의 지지체 상에 담지시킨 후에 하소(산화 분위기 하에서 열처리)시켜 제조할 수 있다. In one embodiment, the heterogeneous Ni-P containing catalyst comprises a combination of a nickel (Ni) precursor and a phosphorus (P) precursor to form an inorganic oxide, specifically silica, alumina or silica- alumina, more specifically a silica- Followed by calcination (heat treatment in an oxidizing atmosphere).

이때, 니켈 전구체는, 전형적으로는 수용성 니켈 화합물일 수 있는 바, 예를 들면 아세트산니켈, 질산니켈, 황산니켈, 탄산니켈, 수산화니켈, 할로겐화 니켈, 니켈 아세틸아세토네이트 착체, 니켈 포스핀 착체 등을 예시할 수 있다. 이러한 니켈 전구체는 단독으로 또는 조합하여 사용 가능하다. 보다 구체적으로는 질산니켈, 황산니켈, 할로겐화 니켈 또는 이의 조합을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로는 질산니켈의 수화물, 황산니켈의 수화물, 할로겐화 니켈의 수화물 또는 이의 조합을 사용할 수 있다. The nickel precursor is typically a water soluble nickel compound. Examples of the nickel precursor include nickel acetate, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel carbonate, nickel hydroxide, nickel halide, nickel acetylacetonate complex and nickel phosphine complex. For example. These nickel precursors can be used alone or in combination. More specifically, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel halide, or a combination thereof can be used. More specifically, a hydrate of nickel nitrate, a hydrate of nickel sulfate, a hydrate of nickel halide, or a combination thereof can be used.

인 전구체의 경우, 전형적으로는 수용성 인 화합물일 수 있는 바, 예를 들면 인산(H3PO4), 인산암모늄((NH4)3PO4), 인산수소암모늄(H(NH4)2(PO4)), 인산제2수소암모늄(H2(NH4)PO4) 등을 예시할 수 있으며, 이를 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 구체적으로는 인산수소암모늄을 사용할 수 있다. (H 3 PO 4 ), ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 ), ammonium hydrogenphosphate (H (NH 4 ) 2 ( PO 4 )) and ammonium hydrogen hydrogen phosphate (H 2 (NH 4 ) PO 4 ), which can be used alone or in combination. Specifically, ammonium hydrogen phosphate can be used.

예시적 구체예에 따르면, 먼저 니켈(Ni) 전구체 수용액 및 인(P) 전구체 수용액을 별도로 준비한다. 이와 관련하여, 니켈 전구체 수용액 내 니켈 전구체의 농도는, 예를 들면 약 2×10-4 내지 20×10-4 mM (구체적으로 약 5×10-4 내지 18×10-4 mM, 보다 구체적으로 약 8×10-4 내지 15×10-4 mM) 범위일 수 있고, 또한 인 전구체의 농도는 약 2×10-4 내지 60×10-4 mM(구체적으로 약 5×10-4 내지 55×10-4 mM, 보다 구체적으로 약 8×10-4 내지 50×10-4 mM) 범위일 수 있다. According to an exemplary embodiment, first, a nickel (Ni) precursor aqueous solution and a phosphorus (P) precursor aqueous solution are separately prepared. In this regard, the concentration of the nickel precursor in the aqueous solution of nickel precursor is, for example, about 2 x 10 -4 to 20 x 10 -4 mM (specifically about 5 x 10 -4 to 18 x 10 -4 mM, more specifically, about 8 × 10 -4 to 15 × 10 -4 mM) may be in the range, and the concentration of the precursor is from about 2 × 10 -4 to 60 × 10 -4 mM (specifically from about 5 × 10 -4 to 55 × 10 -4 mM, more specifically about 8 x 10 -4 to 50 x 10 -4 mM).

그 다음, 니켈 전구체-함유 수용액 및 인 전구체-함유 수용액을 조합하는 과정이 수행되는 바, 구체적으로 니켈 전구체-함유 수용액에 인 전구체-함유 수용액을 서서히 첨가하는 방식(적가)으로 조합할 수 있다.Then, a nickel precursor-containing aqueous solution and a phosphorus precursor-containing aqueous solution are combined. Specifically, the phosphor precursor-containing aqueous solution may be added to the nickel precursor-containing aqueous solution slowly (dropwise).

니켈 전구체와 인 전구체를 조합함에 따라 Ni-P 전구체 결합 침전물이 형성될 수 있다. 예시적으로, 니켈 전구체와 인 전구체를 조합은, 예를 들면 약 20 내지 40 ℃(구체적으로 약 25 내지 30 ℃)에서, 예를 들면 약 0.5 내지 2 시간(구체적으로 약 0.5 내지 1 시간) 동안 교반하거나 교반하지 않는 조건 하에서 수행될 수 있다.Ni-P precursor binding precipitates can be formed by combining nickel precursors and phosphorus precursors. Illustratively, the combination of the nickel precursor and the phosphorus precursor may be used at a temperature of, for example, about 20 to 40 캜 (specifically about 25 to 30 캜), such as about 0.5 to 2 hours (specifically about 0.5 to 1 hour) And may be carried out under stirring or stirring conditions.

이러한 Ni-P 침전물을 직접 무기 산화물 지지체 상에 담지하기 곤란하므로, 예시적 구체예에서는 pH를 조절하여 Ni-P 전구체 침전물을 수성 매질 내에 용해시킨다. 이때, 조절되는 pH는, 예를 들면 약 1 내지 5, 구체적으로 약 1 내지 2.5, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 범위일 수 있다. 이를 위하여, 예시적으로 산 성분을 첨가할 수 있는 바, 이러한 산 성분의 예는 질산, 염산, 황산 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 그 결과, 니켈-인(Ni-P) 결합을 함유하는 수용액을 제조할 수 있다.Since it is difficult to directly deposit the Ni-P precipitate on the inorganic oxide support, the pH is adjusted to dissolve the Ni-P precursor precipitate in the aqueous medium in the exemplary embodiment. Here, the pH to be controlled may be in the range of, for example, about 1 to 5, specifically about 1 to about 2.5, and more specifically about 1 to about 2. For this purpose, an acid component may be added by way of example, and examples of such acid components may include nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, or a combination thereof. As a result, an aqueous solution containing a nickel-phosphorus (Ni-P) bond can be produced.

이와 같이 제조된 니켈-인 전구체 결합을 함유하는 수용액을 이용하여 당업계에서 알려진 담지 방법, 예를 들면 함침법(구체적으로 습식 함침법), 이온 교환법, 침전법 등에 의하여 무기 산화물 지지체에 부착할 수 있다.By using an aqueous solution containing the nickel-phosphorus precursor bonds thus prepared, it is possible to attach to the inorganic oxide support by a deposition method known in the art, for example, impregnation (specifically, wet impregnation), ion exchange, have.

일 구체예에 따르면, 반응물(또는 후술하는 열처리전 조성물)에 있어서 인/니켈(P/Ni)의 몰 비의 조절은 촉매의 올리고머화 반응 활성에 중대한 영향을 미치는 요소인 바, 이는 인/니켈의 몰 비가 최종 촉매의 지지체 상에 담지되는 활성 상의 종류 및 량, 결정상의 사이즈 등을 결정하는 요인으로 작용한다. 구체적으로, 니켈에 대한 인의 몰 비가 작은 경우에는 촉매 제조 과정 중 후속 단계인 하소(calcination) 단계에서 Ni-P 결정상의 사이즈가 XRD와 같은 통상의 분석 기술로는 검출이 곤란할 정도로 작은 수준이나, 이 경우에도 Ni(PO3)2의 단일 Ni-P 결정상이 형성되는 것으로 판단된다. 인(P)의 비율이 증가함에 따라, 점차적으로 증가된 사이즈를 갖는 Ni(PO3)2의 단일 Ni-P 결정상이 형성되는데, 인 함량이 일정 수준을 초과할 경우에는 과량의 인과 지지체, 특히 실리카-알루미나와 같은 실리카-함유 무기 산화물 지지체 간의 상호 작용 또는 반응에 의하여 Si3(PO4)4, SiP2O5 등과 같은 부가적인 결정상이 더 형성되는 만큼, 인/니켈(P/Ni)의 몰 비는 일정 값 이하로 조절할 필요가 있다. According to one embodiment, the control of the molar ratio of phosphorus / nickel (P / Ni) in the reactant (or the composition before heat treatment to be described below) has a significant influence on the oligomerization reaction activity of the catalyst, Is a factor that determines the type and amount of the active phase supported on the support of the final catalyst, the size of the crystal phase, and the like. Specifically, when the molar ratio of phosphorus to nickel is small, the size of the Ni-P crystal phase in the subsequent calcination step during the catalyst production process is small enough to be detected by conventional analytical techniques such as XRD, It is judged that even a single Ni-P crystal phase of Ni (PO 3 ) 2 is formed. As the proportion of phosphorus (P) increases, a single Ni-P crystal phase of Ni (PO 3 ) 2 with a gradually increased size is formed. When the phosphorus content exceeds a certain level, Nickel (P / Ni)) is added as additional crystal phases such as Si 3 (PO 4 ) 4 , SiP 2 O 5 and the like are further formed by interaction or reaction between the silica-containing inorganic oxide supports such as silica- The molar ratio needs to be adjusted below a certain value.

상기의 점을 고려하여, 본 구체예에서는 반응물 중 인/니켈(P/Ni)의 몰 비가 약 0.9 내지 6, 구체적으로 약 3.5 내지 5.5, 보다 구체적으로 약 3.8 내지 5의 범위가 되도록 조절한다. 즉, 반응물 중 인/니켈의 몰 비가 0.9 이상에서 Ni(PO3)2의 단일 Ni-P 결정상이 형성되기 시작하며, 3.8에서는 XRD 분석 시 검출 가능한 결정 사이즈를 갖는 Ni(PO3)2의 단독 Ni-P 결정상만이 형성된다. 이후, 인/니켈의 몰 비가 5를 초과함에 따라, 과량의 인과 지지체 간의 상호 작용에 의하여 형성되는 다른 결정상, 즉 Si3(PO4)4, SiP2O5 등이 형성되고, 이의 함량이 증가하게 된다.In view of the above, in this embodiment, the molar ratio of phosphorus / nickel (P / Ni) in the reactants is adjusted to be in the range of about 0.9 to 6, specifically about 3.5 to 5.5, more specifically about 3.8 to 5. That is, a single Ni-P crystal phase of Ni (PO 3 ) 2 starts to be formed when the molar ratio of phosphorus / nickel in the reactant is 0.9 or more, and the single Ni-P crystal phase of Ni (PO 3 ) 2 having a detectable crystal size in XRD analysis Only the Ni-P crystal phase is formed. Thereafter, as the molar ratio of phosphorus / nickel exceeds 5, other crystalline phases, such as Si 3 (PO 4 ) 4 and SiP 2 O 5 , formed by excessive interaction between phosphorus and support are formed, .

또한, 예시적 구체예에 따르면, 니켈 전구체의 사용량은, 니켈 함량이 촉매 중량을 기준으로, 약 2 내지 20 중량%, 구체적으로 약 5 내지 18 중량%, 보다 구체적으로 약 10 내지 16 중량% 범위가 되도록 조절될 수 있다. Further, according to exemplary embodiments, the amount of nickel precursor used is in the range of about 2 to 20 wt%, specifically about 5 to 18 wt%, more specifically about 10 to 16 wt%, based on the catalyst weight, . ≪ / RTI >

예시적 구체예에 따르면, 상술한 바와 같이 니켈-인 전구체 결합이 부착(고정)된 무기 산화물 지지체를 형성한 후, 니켈 및 인의 전구체 용액에 함유된 수분을 제거하여 고형분을 수득한다. 이와 같이 수분을 제거하기 위하여, 당업계에서 공지된 수분 제거 방법, 증발, 필터 등을 이용할 수 있다.According to an exemplary embodiment, after forming an inorganic oxide support having a nickel-phosphorus precursor bond attached (immobilized) as described above, the moisture contained in the nickel and phosphorus precursor solution is removed to obtain a solid content. In order to remove moisture, a moisture removing method, evaporation, a filter, and the like known in the art can be used.

선택적으로, 수분을 제거한 후에는 건조 단계를 수행하여 고형분 내 잔류 수분 등을 제거한다. 이때, 건조 온도는, 예를 들면 약 95 내지 110 ℃, 구체적으로 약 100 내지 105 ℃ 범위 내에서 조절될 수 있으며, 또한 건조 시간은, 전형적으로 예를 들면 약 6 내지 14 시간, 구체적으로 약 10 내지 12 시간 범위일 수 있다. 이러한 건조 조건은 예시적인 것으로 이해되어야 한다.Optionally, after removing moisture, a drying step is performed to remove residual moisture and the like in the solid content. The drying temperature may be adjusted within the range of, for example, about 95 to 110 ° C, specifically about 100 to 105 ° C, and the drying time is typically about 6 to 14 hours, To 12 hours. Such drying conditions are to be understood as being exemplary.

그 다음, 일 구체예에 있어서, 건조된 고형분에 대하여 산화 분위기 하에서의 열 처리(하소)를 통하여 니켈-인 전구체 결합을 산화물 형태로 전환시킨다. Then, in one embodiment, the dried solid is converted to the oxide form of the nickel-phosphorus precursor bond through thermal treatment (calcination) under an oxidizing atmosphere.

이때, 산화 분위기를 형성하는 가스는, 산소(구체적으로 분자 산소) 단독일 수도 있고, 산소와 불활성 가스의 조합일 수 있으며, 공기 분위기도 가능하다. 불활성 가스는 헬륨, 질소, 아르곤 또는 이의 조합일 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 산화 분위기는 산소 및 질소를 포함하는 혼합 가스일 수 있는 바, 이때 산소 함량은, 예를 들면 약 10 내지 50 체적%, 구체적으로 약 15 내지 40 체적%, 보다 구체적으로 약 20 내지 30 체적% 범위일 수 있다.At this time, the gas forming the oxidizing atmosphere may be oxygen (specifically, molecular oxygen) alone, a combination of oxygen and inert gas, or an air atmosphere. The inert gas may be helium, nitrogen, argon or a combination thereof. According to an exemplary embodiment, the oxidizing atmosphere can be a mixed gas comprising oxygen and nitrogen, wherein the oxygen content is, for example, about 10 to 50 vol%, specifically about 15 to 40 vol%, more specifically, Can range from about 20 to 30 volume percent.

또한, 산화 분위기 하에서의 열처리(하소) 온도는, 예를 들면 약 500 내지 700 ℃, 구체적으로 약 520 내지 650 ℃, 보다 구체적으로 약 550 내지 600 ℃ 범위 내에서 선정될 수 있고, 이때 승온 속도는, 예를 들면 약 1 내지 10 ℃/min, 구체적으로 약 3 내지 5 ℃/min 범위일 수 있다. 또한, 하소(산화) 열처리 시간은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 약 1 내지 6 시간, 구체적으로 약 2 내지 5 시간, 보다 구체적으로 약 3 내지 4 시간 범위 내에서 정하여질 수 있다.Further, the heat treatment (calcining) temperature in the oxidizing atmosphere can be selected within the range of, for example, about 500 to 700 ° C, specifically about 520 to 650 ° C, more specifically about 550 to 600 ° C, For example, about 1 to 10 占 폚 / min, specifically about 3 to 5 占 폚 / min. The calcination (oxidation) heat treatment time is not particularly limited, but can be set within a range of, for example, about 1 to 6 hours, specifically about 2 to 5 hours, more specifically about 3 to 4 hours.

이외에도, 하소 처리 시 압력(산화 분위기 가스의 분압)은, 예를 들면 약 0.1 내지 1 bar, 구체적으로 약 0.15 내지 0.8 bar, 보다 구체적으로 약 0.2 내지 0.5 bar의 범위일 수 있다. 택일적으로, 산화 분위기 가스를 열처리 장치 내로 유동시키는(흘리는) 방식도 가능한 바, 이 경우 산화 분위기 가스의 흐름 속도는, 예를 들면 약 50 내지 300 mL/min, 구체적으로 약 100 내지 200 mL/min 범위일 수 있다. In addition, the pressure in the calcining treatment (partial pressure of the oxidizing atmosphere gas) may be in the range of, for example, about 0.1 to 1 bar, specifically about 0.15 to 0.8 bar, more specifically about 0.2 to 0.5 bar. Alternatively, it is also possible to flow (flow) the oxidizing atmosphere gas into the heat treatment apparatus. In this case, the flow rate of the oxidizing atmosphere gas may be about 50 to 300 mL / min, specifically about 100 to 200 mL / min. < / RTI >

상기 제조된 올리고머화 촉매 중 Ni(PO3)2 결정상의 함량은, 전술한 바와 같이, 촉매 전체 중량을 기준으로 적어도 약 5 중량%, 구체적으로 약 8 내지 45 중량%, 보다 구체적으로 약 10 내지 40 중량% 범위일 수 있다. The content of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase in the oligomerization catalyst prepared above is at least about 5 wt.%, Specifically about 8 to 45 wt.%, More specifically about 10 to 30 wt.%, To 40% by weight.

올리고머화 공정Oligomerization process

본 개시 내용의 일 구체예에 따르면, 전술한 불균일계 Ni-P 담지 촉매는 올리고머화 반응, 구체적으로 C2 내지 C6 알켄(구체적으로 C2 내지 C4 알켄)의 올리고머화, 보다 구체적으로는 에틸렌의 올리고머화 반응에 효과적으로 적용될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the heterogeneous Ni-P supported catalyst described above is used for oligomerization reactions, specifically oligomerization of C2 to C6 alkenes (specifically C2 to C4 alkenes), more specifically oligomerization of ethylene Can be effectively applied to the reaction.

일 구체예에 있어서, 공급원료 내 알켄은, 예를 들면 탄소수 2 내지 6의 알켄, 구체적으로 탄소수 2 내지 4의 알켄, 보다 구체적으로 에틸렌일 수 있으며, 공급원료는 에틸렌과 다른 알켄 화합물의 혼합물을 포함할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 공급원료 내 에틸렌의 함량은, 예를 들면 적어도 약 80 몰%, 구체적으로 적어도 약 90 몰%, 보다 구체적으로 적어도 약 95 몰%일 수 있다.In one embodiment, the alkene in the feedstock may be, for example, an alkene of 2 to 6 carbon atoms, specifically an alkene of 2 to 4 carbon atoms, more specifically ethylene, and the feedstock may be a mixture of ethylene and other alkene compounds . According to an exemplary embodiment, the content of ethylene in the feedstock may for example be at least about 80 mole%, specifically at least about 90 mole%, more specifically at least about 95 mole%.

본 구체예에 있어서, 공급원료는 올리고머화 촉매와 접촉하여 올리고머화 반응이 수행되고, 더 나아가 올리고머화 반응 생성물이 공급원료 내 알켄 또는 다른 올리고머화 생성물과 반응하여 증가된 탄소수를 갖는 탄화수소, 구체적으로 알파-올레핀, 보다 구체적으로 선형 알파-올레핀으로 전환될 수도 있으며, 또한 올리고머화 반응 생성물 내에는 다양한 종류의 올레핀이 함유될 수 있다. In this embodiment, the feedstock is contacted with an oligomerization catalyst to effect an oligomerization reaction, and further, the oligomerization reaction product is reacted with the alkene or other oligomerization product in the feedstock to produce a hydrocarbon having an increased number of carbon atoms, Alpha-olefins, more specifically, linear alpha-olefins, and also various types of olefins may be contained within the oligomerization reaction product.

일 구체예에 따르면, 올리고머화 반응은, 전술한 불균일계 Ni-P 담지 촉매의 존재 하에서 수행될 수 있는 바, 선택적으로 조촉매를 함께 사용할 수 있다. 이러한 조촉매 성분은 당업계에서 공지되어 있는 바, 예를 들면 금속의 수소화 화합물(예를 들면, LiAlH4(Lithium aluminum hydride)), CaH2(Calcium hydride) 또는 NaBH4(Sodium borohydride) 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있으며, 조촉매의 사용량은, 주촉매 중 니켈에 대하여, 예를 들면 약 800 내지 1200 몰%, 구체적으로 약 900 내지 1100 몰% 범위일 수 있다.According to one embodiment, the oligomerization reaction can be carried out in the presence of the above-mentioned heterogeneous Ni-P supported catalyst, and optionally, the co-catalyst can be used together. Such promoter components are known in the art and include, for example, hydrogenated compounds of metals (for example, LiAlH 4 , CaH 2 , or NaBH 4 (sodium borohydride) And the amount of the cocatalyst to be used may be, for example, about 800 to 1200 mol%, specifically about 900 to 1100 mol%, based on the nickel in the main catalyst.

예시적 구체예에 따르면, 반응 시스템 내에서 올리고머화 촉매(또는 올리고머화 촉매 및 조촉매)는 액상 매질(용매) 내에 함유시키고, 탄소수 2 내지 6의 알켄, 구체적으로 에틸렌-함유 공급원료(예를 들면, 가스 상 공급원료)를 반응 시스템 또는 반응기 내에 충진하여 승온 조건 하에서 반응을 수행한다. 이때, 액상 매질은, 탄화수소계 유기 용매일 수 있는 바, 예를 들면 언데칸(Undecane), 노난(Nonane), 헵탄(Heptane) 등의 단일 결합 탄화수소 또는 이의 혼합물일 수 있으며, 액상 매질 내 촉매의 량은, 예를 들면 약 0.001 내지 0.03 g/mL, 구체적으로 약 0.002 내지 0.02 g/mL, 보다 구체적으로 약 0.005 내지 0.01 g/mL 범위 내에서 조절될 수 있다.According to an illustrative embodiment, an oligomerization catalyst (or oligomerization catalyst and cocatalyst) is contained in a liquid medium (solvent) in a reaction system and an alkene of 2 to 6 carbon atoms, specifically an ethylene-containing feedstock The gas phase feedstock) is charged into the reaction system or reactor and the reaction is carried out under elevated temperature conditions. In this case, the liquid medium may be a single bond hydrocarbon such as undecane, nonane, heptane, or a mixture thereof, which can be used for a hydrocarbon-based organic solvent, The amount can be adjusted, for example, in the range of about 0.001 to 0.03 g / mL, specifically about 0.002 to 0.02 g / mL, more specifically about 0.005 to 0.01 g / mL.

일 구체예에 따르면, 올리고머화 반응은, 예를 들면 약 150 내지 350 ℃, 구체적으로 약 180 내지 300 ℃, 보다 구체적으로 약 200 내지 250 ℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 반응 온도가 지나치게 낮거나 높은 경우에는 미반응물의 증가 또는 촉매의 비활성화 등이 촉진될 수 있기 때문에 전술한 범위 내에서 설정되는 것이 유리할 수 있다.According to one embodiment, the oligomerization reaction can be carried out, for example, in a temperature range of about 150 to 350 占 폚, specifically about 180 to 300 占 폚, more specifically about 200 to 250 占 폚. In this connection, when the reaction temperature is excessively low or high, it may be advantageous to set within the above-mentioned range because the increase of unreacted materials or the deactivation of the catalyst may be promoted.

또한, 올리고머화 반응 압력은, 예를 들면 약 10 내지 50 bar, 구체적으로 약 20 내지 45 bar, 보다 구체적으로 30 내지 40 bar의 반응물(구체적으로 에틸렌) 부분압 조건 하에서 조절될 수 있다. 상술한 반응 조건은 예시적으로 이해될 수 있는 바, 공급원료 내 알켄의 종류 및 농도에 따라 변경 가능하다.The oligomerization reaction pressure can also be adjusted, for example, under a partial pressure condition of the reactants (specifically ethylene) of, for example, about 10 to 50 bar, specifically about 20 to 45 bar, more specifically 30 to 40 bar. The reaction conditions described above are illustrative and can be varied depending on the type and concentration of the alkene in the feedstock.

예시적으로, 공급원료(구체적으로 가스 상의 공급원료)은 반응 시스템 내에서 다단 방식으로 도입될 수 있는 바, 예를 들면 약 1 내지 20 bar(구체적으로, 약 5 내지 15 bar) 내에서 선정되는 압력으로 충진한 상태에서 반응 온도까지 승온하고, 반응 온도로 도달된 후에 설정된 반응 압력까지 추가적으로 충진할 수 있다. 이와 같이, 공급원료를 다단 방식으로 주입하는 경우, 승온 과정 중에 조촉매와 주촉매, 반응물(올레핀)이 올리고머화 반응에 보다 적합한 활성 종을 형성함으로서 촉매를 활성화 시킬 수 있는 장점을 제공할 수 있다.Illustratively, the feedstock (specifically, the feedstock) can be introduced in a multi-stage manner in the reaction system, for example, selected within about 1 to 20 bar (specifically about 5 to 15 bar) The reaction mixture is heated to the reaction temperature in the state of being filled with pressure, and can be additionally filled up to the set reaction pressure after reaching the reaction temperature. In this way, when the feedstock is injected in a multi-stage manner, the promoter, the main catalyst, and the reactant (olefin) form active species more suitable for the oligomerization reaction during the heating process, .

다른 구체예에 따르면, 올리고머화 반응은 연속 모드로 수행될 수 있는 바, 예를 들면 고정층 반응기, 반회분식 반응기 등을 이용할 수 있고, 이때 공간속도는, 예를 들면 약 0.1 내지 0.9 sec-1, 구체적으로 약 0.15 내지 0.7 sec-1, 보다 구체적으로 약 0.2 내지 0.5 sec-1 범위 내에서 조절될 수 있으나, 이는 예시적인 의미로 이해될 수 있다.According to another embodiment, the oligomerization reaction can be carried out in a continuous mode, for example, a fixed bed reactor, a semi-batch reactor, etc., wherein the space velocity is, for example, about 0.1 to 0.9 sec -1 , Specifically in the range of about 0.15 to 0.7 sec -1 , more specifically in the range of about 0.2 to 0.5 sec -1 , but this can be understood in an exemplary sense.

전술한, 올리고머화 반응 생성물은, 예를 들면 1-부텐과 같은 C4 올레핀, 1-헥센과 같은 C6 올레핀, 1-옥텐과 같은 C8 올레핀, C10 이상의 올레핀 등을 함유할 수 있다. 이때, C6 올레핀 및 C8 올레핀은 주로 선형 알파-올레핀일 수 있다. 또한, C10 이상의 올레핀의 경우, 선형 및/또는 분지된 올레핀일 수 있다. 특히, 에틸렌의 올리고머화 반응 생성물의 경우, 반응 특성 상 대부분 짝수개의 탄소수를 갖는 올리고머일 수 있다. The oligomerization reaction product described above may contain, for example, C4 olefins such as 1-butene, C6 olefins such as 1-hexene, C8 olefins such as 1-octene, C10 or higher olefins and the like. Wherein the C6 olefins and C8 olefins may be predominantly linear alpha-olefins. Further, in the case of C10 or more olefins, it may be a linear and / or branched olefin. In particular, in the case of the oligomerization reaction product of ethylene, oligomers having an almost even number of carbon atoms in the reaction characteristic may be used.

이와 관련하여, 예시적 구체예에 따르면, 전술한 촉매의 존재 하에서 반응시켜 생성된 올리고머의 생성량(productivity)은, 예를 들면 적어도 약 280 goligo . gcat. -1, 구체적으로 약 350 내지 450 goligo . gcat . -1, 보다 구체적으로 약 380 내지 430 goligo . gcat . -1 범위일 수 있다. In this regard, according to an exemplary embodiment, the productivity of the oligomer produced by the reaction in the presence of the catalyst described above is, for example, at least about 280 g oligo . g cat. -1 , specifically about 350-450 g oligo . g cat . -1 , more specifically about 380 to 430 g oligo . g cat . -1. & Lt; / RTI >

전술한 반응이 완료되면, 반응 생성물로부터 올리고머(구체적으로, 탄소수가 증가된 올레핀)을 분리 회수할 수 있다. 이러한 분리 과정은, 당업계에서 공지되어 있는 바, 예를 들면 비점을 이용한 증류, 흡착, 용매 추출 등을 이용하여 수행될 수 있다.When the above-mentioned reaction is completed, the oligomer (specifically, the olefin having increased carbon number) can be separated and recovered from the reaction product. This separation process is known in the art and can be performed using, for example, distillation using a boiling point, adsorption, solvent extraction, and the like.

특히, 전술한 불균일계 Ni-P 담지 촉매는 올리고머화 생성물의 수율을 증가시킬 뿐만 아니라, 에틸렌과 같은 낮은 탄소수의 알켄 또는 저급 알켄의 올리고머화 생성물 내 C10 이상의 올리고머(올레핀)의 분율을 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 생성물 내에 C6 및 C8 올리고머뿐만 아니라 C10 이상의 올리고머의 함량을 증가시켜 균형잡힌 생성물 분포를 나타낼 경우, 이로부터 수송용 연료, 특히 항공유, 디젤유 등으로 적용 가능한 유분을 수득할 수 있는 장점을 제공할 수 있다. 일 예로서, 에틸렌의 올리고머화 반응의 경우, 생성물 내 C6 및 C8 올리고머의 분율은, 예를 들면 약 50 내지 70 중량%(구체적으로 약 55 내지 65 중량%) 범위일 수 있고, 또한 C10 이상의 올리고머 분율은, 예를 들면 약 20 내지 40 중량%(구체적으로 약 22 내지 30 중량%) 범위일 수 있다. 또한, C4 이하의 생성물 함량은, 예를 들면 약 40 중량% 이하, 구체적으로 약 20 중량% 이하, 보다 구체적으로 약 16 중량% 이하일 수 있다. 이는 종래의 에틸렌 올리고머화 촉매가 C6 또는 C8 올리고머(예를 들면, 1-헥센, 1-옥텐 등)의 수율을 높이는데 중점을 두고 있는 것과 구별되는 점이다.In particular, the heterogeneous Ni-P supported catalyst described above not only increases the yield of the oligomerization product but also increases the fraction of oligomers (olefins) of C10 or higher in oligomerization products of low-carbon alkenes or lower alkenes such as ethylene have. Thus, when the content of C 6 and C 8 oligomers as well as C 10 or higher oligomers is increased in the product to give a well-balanced product distribution, it is possible to obtain an oil applicable for transportation fuel, particularly aviation oil and diesel oil . As an example, in the case of oligomerization of ethylene, the fraction of C6 and C8 oligomers in the product may range, for example, from about 50 to 70 weight percent (specifically about 55 to 65 weight percent) The fraction may range, for example, from about 20 to 40% by weight (specifically about 22 to 30% by weight). In addition, the product content of C4 or less can be, for example, about 40% by weight or less, specifically about 20% by weight or less, more specifically about 16% by weight or less. This is in contrast to the prior art ethylene oligomerization catalyst, which focuses on increasing the yield of C6 or C8 oligomers (e.g., 1-hexene, 1-octene, etc.).

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention can be more clearly understood by the following examples, and the following examples are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the scope of the invention.

실시예Example

실시예에서 샘플 분석은 하기와 같은 절차에 따라 수행되었다.In the examples, the sample analysis was carried out according to the following procedure.

- XRD 분석- XRD analysis

올리고머 반응에 사용된 촉매에 대하여 XRD(X-ray diffraction) 분석을 통하여 촉매 내에 존재하는 결정상을 파악하였다. 이때, MiniFlex 600 (Rigaku사) 분석기기를 사용하여 파우더 형태로 분석하였다. 2-Theta 10-80° 범위를 0.02° 스텝으로 하고, 10°/min의 속도로 40 kV, 15 mA의 X-ray를 사용하여 XRD 분석을 수행하였다.XRD (X-ray diffraction) analysis of the catalysts used in the oligomer reaction was carried out to determine the crystal phase present in the catalyst. At this time, the powder was analyzed using a MiniFlex 600 (Rigaku) analyzer. 2-Theta XRD analysis was performed using X-ray at 40 kV, 15 mA at a rate of 10 ° / min, with the range of 10-80 ° being 0.02 ° step.

- 31P MAS NMR 분석- 31 P MAS NMR analysis

31P MAS(Magic Angle Spinning) NMR 분석을 통하여 전술한 촉매 내에 혼합된 Ni(PO3)2 및 Ni2P 결정상을 파악하였다. 이때, AVANCE II 500 기기를 이용하여 31P MAS(Magic Angle Spinning) NMR 분석을 하였고, 202 MHz frequency 상에서 분석하였으며, external reference로는 95% HPO4를 이용하였다. 4 mm MAS 프로브(probe)를 사용하였고, 10 kHz 스핀 속도로 분석하였다. 31 P MAS (Magic Angle Spinning) NMR analysis was performed to determine the Ni (PO 3 ) 2 and Ni 2 P crystal phases mixed in the catalyst. At this time, 31 P MAS (Magic Angle Spinning) NMR analysis was performed using an AVANCE II 500 instrument, analyzed at 202 MHz frequency, and 95% HPO 4 was used as an external reference. A 4 mm MAS probe was used and analyzed at a 10 kHz spin rate.

- XRF 분석- XRF analysis

XRF(X-ray fluorescence) 분석을 이용하여 제조된 촉매 내에 존재하는 금속의 량을 측정하였다. 이때, ZSX PrimusIV(Rigaku사) 기기를 사용하여 분석하였으며, XRF 분석을 위하여 파우더 형태의 촉매를 붕산(Boric acid) 상에 펠렛(pellet) 형태로 로딩하여 분석하였다. 분석은 6.3 Pa 진공 상태에서 분석하였다.The amount of metal present in the catalyst was measured using X-ray fluorescence (XRF) analysis. At this time, analysis was performed using a ZSX PrimusIV (Rigaku) apparatus, and a powder type catalyst was loaded on a boric acid in a pellet form for XRF analysis. Analysis was performed at 6.3 Pa in vacuum.

- SIMDIS(simulated distillation) 분석SIMDIS (simulated distillation) analysis

SIMDIS(Simulated distillation) 분석을 통하여 올리고머화 생성물의 비점 및 생성물 내 탄소의 분율을 유추하였다. 분석조건은 40 ℃에서 400 ℃까지 10 K/min으로 승온하면서 분석하였다.SIMDIS (Simulated Distillation) analysis was used to deduce the boiling point of the oligomerization product and the fraction of carbon in the product. The analytical conditions were analyzed while raising the temperature from 40 ° C to 400 ° C at 10 K / min.

비교예 1 내지 3Comparative Examples 1 to 3

불균일계 NiONonuniform NiO ,, /SiO/ SiO 22 -Al-Al 22 OO 33 촉매, Ni Catalyst, Ni 22 P/SiOP / SiO 22 -Al-Al 22 OO 33 촉매 및 Ni Catalyst and Ni 22 P-Ni(POP-Ni (PO 33 )) 22 (Ni-P 혼합상)/SiO(Ni-P mixed phase) / SiO 22 -Al-Al 22 OO 33 촉매(16NiO/ASA, 16Ni17P/ASA R 및 16 Ni32P/ASA R) 의 제조  Preparation of catalysts (16NiO / ASA, 16Ni17P / ASA R and 16 Ni32P / ASA R)

종래에 올리고머화 반응에 사용된 불균일계 촉매인 NiO/SiO2-Al2O3 (16NiO/ASA) 촉매(비교예 1), 그리고 Ni2P/SiO2-Al2O3 (16Ni17P/ASA R) 촉매(비교예 2) 및 Ni2P-Ni(PO3)2(Ni-P 혼합상)/SiO2-Al2O3 (16Ni32P/ASA R) 촉매(비교예 3)을 제조하였다. 이때, SiO2-Al2O3를 지지체로 사용하였고, 활성 금속인 Ni의 함량을 16 중량%로 고정하면서 P/Ni 몰 비를 각각 0 (비교예 1), 2.0 (비교예 2), 그리고 3.8 (비교예 3)로 변화시켜 지지체에 담지(습식 함침법(wet impregnation))하여 촉매를 제조하였다. 비교예 2 및 3에 따른 촉매는 산화 분위기 대신에 수소 가스를 이용한 환원 분위기 하에서 열처리된 촉매이다. Of the heterogeneous catalyst used for the oligomerization reaction in a conventional NiO / SiO 2 -Al 2 O 3 (16NiO / ASA) catalyst (Comparative Example 1), and Ni 2 P / SiO 2 -Al 2 O 3 (16Ni17P / ASA R Catalyst (Comparative Example 2) and Ni 2 P-Ni (PO 3 ) 2 (Ni-P mixed phase) / SiO 2 -Al 2 O 3 (16Ni32P / ASA R) catalyst (Comparative Example 3). At this time, SiO 2 -Al 2 O 3 was used as a support, and the molar ratio of P / Ni was set to 0 (Comparative Example 1), 2.0 (Comparative Example 2) and 3.8 (Comparative Example 3) and supported on a support (wet impregnation) to prepare a catalyst. The catalysts according to Comparative Examples 2 and 3 were heat-treated in a reducing atmosphere using hydrogen gas instead of an oxidizing atmosphere.

비교예 1Comparative Example 1

16NiO/ASA 촉매(비교예 1)는 니켈(Ni) 함량을 16 중량%로 고정하여 니켈 전구체로서 Ni(NO3)2·6H2O(대정화금사)를 증류수 10 mL에 완전히 용해시키고(농도: 6.5×10-4 mM), 지지체로서 SiO2-Al2O3 (Sigma-Aldrich사; SiO2/Al2O3 몰 비: 9.8) 2 g을 넣고 2시간 동안 교반시켰다. 증발기를 이용하여 물을 증발시키고, 회수한 촉매는 105 ℃로 설정된 오븐에서 12시간 동안 건조시켰다. 튜브형 로(Tube furnace)에서 20% 산소/질소를 100 mL/min 유량으로 흘리면서 550 ℃(5 K/min)에서 3시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다.The 16NiO / ASA catalyst (Comparative Example 1) was obtained by completely dissolving Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O (purified gold) as a nickel precursor in 10 mL of distilled water as the nickel (Ni) content was fixed to 16 wt% : 6.5 × 10 -4 mM) and 2 g of SiO 2 -Al 2 O 3 (Sigma-Aldrich; SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio: 9.8) as a support were added and stirred for 2 hours. Water was evaporated using an evaporator, and the recovered catalyst was dried in an oven set at 105 DEG C for 12 hours. The catalyst was prepared by sintering in a tube furnace at 550 ° C (5 K / min) for 3 hours while flowing 20% oxygen / nitrogen at a flow rate of 100 mL / min.

비교예 2 및 3Comparative Examples 2 and 3

6Ni17P/ASA R 촉매(비교예 2) 및 16Ni32P/ASA R 촉매(비교예 3)는 니켈(Ni) 함량을 16 중량%로 고정하고, 니켈 전구체로서 Ni(NO3)2·6H2O(대정화금사)를 증류수 10 mL에 완전히 용해시키고(각각 6×10-4 및 15×10-4 mM), 해당되는 인의 함량에 따라 (NH4)2HPO4(Sigma-Aldrich사)를 증류수 20 mL에 용해시켰다. 니켈 전구체 용액에 인 전구체 용액을 한 방울씩(drop by drop) 교반하면서 주입하였다. 니켈 및 인(Ni-P)이 침전된 용액이 형성되면, 10 중량% HNO3(대정화금사) 수용액을 한 방울 씩 주입하여 Ni-P 침전물을 완전히 용해시켰다. The 6Ni17P / ASA catalyst (Comparative Example 2) and the 16Ni32P / ASA catalyst (Comparative Example 3) were prepared by fixing the nickel (Ni) content to 16% by weight and using Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O Gold thread purification) were completely dissolved in distilled water 10 mL (each of 6 × 10 -4 and 15 × 10 -4 mM), in accordance with the content of phosphorus that corresponds to the (NH 4) 2 HPO 4 ( Sigma-Aldrich , Inc.) 20 mL distilled water ≪ / RTI > The phosphor precursor solution was injected into the nickel precursor solution while dropwise dropwise stirring. When a nickel and phosphorus (Ni-P) precipitated solution was formed, the Ni-P precipitate was completely dissolved by injecting a 10 wt% aqueous solution of HNO 3 (hydrogen peroxide) dropwise.

지지체로서 SiO2-Al2O3 2 g을 금속 전구체 용액에 넣고, 2시간 동안 교반시키고, 증발기를 이용하여 물을 증발시켰다. 회수한 촉매를 105 ℃로 설정된 오븐에서 12시간 동안 건조시켰다. 튜브 로(Tube furnace)에서 순수한 수소 가스를 100 mL/min 유량으로 흘리면서 350 ℃ (3.5 K/min)까지 승온시킨 후에 600 ℃(1 K/min)로 다시 승온시킨 다음 1시간 동안 유지하여 환원 열처리함으로써 촉매를 제조하였다.2 g of SiO 2 -Al 2 O 3 as a support was added to the metal precursor solution, stirred for 2 hours, and the water was evaporated using an evaporator. The recovered catalyst was dried in an oven set at 105 DEG C for 12 hours. The temperature was raised to 350 ° C. (3.5 K / min) while flowing pure hydrogen gas at a flow rate of 100 mL / min through a tube furnace, and then the temperature was raised again at 600 ° C. (1 K / min) To prepare a catalyst.

실시예 1 내지 5Examples 1 to 5

불균일계 Ni(POHeterogeneous system Ni (PO 33 )) 22 /SiO/ SiO 22 -Al-Al 22 OO 3 3 촉매(16Ni8P/ASA, 16Ni17P/ASA, 16Ni32P/ASA, 16Ni45P/ASA 및 16Ni51P/ASA)의 제조Preparation of catalysts (16Ni8P / ASA, 16Ni17P / ASA, 16Ni32P / ASA, 16Ni45P / ASA and 16Ni51P / ASA)

SiO2-Al2O3를 지지체로 하여 Ni(PO3)2 결정상은 P/Ni 몰 비율을 조절하여 제조하였다. 16 중량%의 Ni을 기준으로 P/Ni 몰 비율을 0.9, 2.0, 3.8, 5.3 및 6.0으로 각각 맞추기 위하여 Ni(NO3)2·6H2O를 전구체로 증류수 10 mL에 완전히 용해시켰고(농도 범위: 7.2×10-4 내지 16.5×10-4 mM), 해당되는 P의 함량에 따라 (NH4)2HPO4를 증류수 20 mL에 용해시켰다(농도 범위: 3.4×10-4 내지 49.9×10-4 mM). 비교예 1에서와 동일한 방법으로 Ni-P 침전물이 포함된 용액을 형성하였고, 10 중량%의 HNO3 용액을 한 방울씩 첨가하여 침전물을 용해시켰다. Ni (PO 3 ) 2 crystal phase was prepared by controlling the molar ratio of P / Ni with SiO 2 -Al 2 O 3 as a support. Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O was completely dissolved in 10 mL of distilled water as a precursor to adjust the P / Ni molar ratios to 0.9, 2.0, 3.8, 5.3, and 6.0, respectively, based on 16 wt% Ni : 7.2 × 10 -4 to 16.5 × 10 -4 mM), according to the content of the corresponding P (NH 4) 2 HPO 4 were dissolved in distilled water 20 mL (concentration range: 3.4 × 10 -4 to 49.9 × 10 - 4 mM). A solution containing Ni-P precipitate was formed in the same manner as in Comparative Example 1, and 10 wt% of HNO 3 solution was added dropwise to dissolve the precipitate.

침전물이 용해된 용액에 지지체 SiO2-Al2O3 2 g을 투입하고 2시간 동안 교반하였다. 이후, 증발기를 이용하여 물을 증발시켰고, 회수된 고형분을 105 ℃로 설정된 오븐에서 12시간 동안 건조시켰다. 튜브 로(Tube furnace)에 건조된 고형분을 투입하고, 20% 산소/질소 가스를 100 mL/min의 유량으로 흘리면서 550 ℃(5 K/min)에서 3시간 동안 열처리(하소)하여 촉매를 제조하였다.2 g of the support SiO 2 -Al 2 O 3 was added to the solution in which the precipitate was dissolved, and the mixture was stirred for 2 hours. Thereafter, water was evaporated using an evaporator, and the recovered solids were dried in an oven set at 105 DEG C for 12 hours. The dried solid material was put into a tube furnace and heat treated (calcined) at 550 ° C (5 K / min) for 3 hours while flowing 20% oxygen / nitrogen gas at a flow rate of 100 mL / min to prepare a catalyst .

- 조성 분석- Composition analysis

비교예 1 내지 3 및 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 올리고머화 촉매에 있어서, 명목상 조성이외에 XRF 분석을 통하여 실제 촉매 조성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.In the oligomerization catalysts prepared according to Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 5, the actual catalyst composition was measured by XRF analysis in addition to the nominal composition, and the results are shown in Table 1 below.

촉매명Catalyst name 명목상 조성(중량%)Nominal composition (% by weight) 실제 조성(중량%)Actual composition (% by weight) NiNi PP P/Ni 몰 비P / Ni molar ratio NiNi PP P/Ni 몰 비P / Ni molar ratio 비교예 1Comparative Example 1 16NiO/ASA16NiO / ASA 1616 00 00 13.513.5 00 00 비교예 2Comparative Example 2 16Ni17P/ASA R16Ni17P / ASA R 1616 1717 2.02.0 13.513.5 14.414.4 2.02.0 비교예 3Comparative Example 3 16Ni32P/ASA R16Ni32P / ASA R 1616 3232 3.83.8 11.511.5 21.921.9 3.63.6 실시예 1Example 1 16Ni8P/ASA16Ni8P / ASA 1616 88 0.90.9 13.313.3 7.67.6 1.11.1 실시예 2Example 2 16Ni17P/ASA16Ni17P / ASA 1616 1717 2.02.0 12.912.9 15.415.4 2.32.3 실시예 3Example 3 16Ni32P/ASA16Ni32P / ASA 1616 3232 3.83.8 11.711.7 24.924.9 4.04.0 실시예 4Example 4 16Ni45P/ASA16Ni45P / ASA 1616 4545 5.35.3 8.78.7 27.327.3 5.95.9 실시예 5Example 5 16Ni51P/ASA16Ni51P / ASA 1616 5151 6.06.0 9.59.5 29.629.6 5.95.9

상기 표에 따르면, 초기 금속 조성(열처리 전)과 최종적으로 제조된 촉매 내 금속 조성을 대비하면, 니켈 및 인의 조성 및 함량이 다소 상이하였다. 이는 인이 고온에서 휘발되는 특성을 가지고 있기 때문으로 판단된다. 그러나, 최종 촉매 조성 및 초기 조성을 비교하면, P/Ni의 몰 비는 크게 상이하지 않았다.According to the above table, the compositions and contents of nickel and phosphorus were slightly different when the initial metal composition (before the heat treatment) was compared with the metal composition in the finally produced catalyst. This is because phosphorus has a characteristic of volatilizing at high temperature. However, when the final catalyst composition and initial composition were compared, the molar ratio of P / Ni did not greatly differ.

- 결정상 분석- Crystallographic analysis

비교예 1에 따른 소성 촉매, 그리고 P/Ni 몰 비를 변화시키면서 환원 처리하여 제조된 촉매(비교예 2 및 3), 그리고 하소 처리하여 제조된 촉매(실시예 3 내지 5)에 대한 XRD 패턴을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 나타내었다.The XRD patterns for the calcination catalyst according to Comparative Example 1 and the catalysts prepared by reducing treatment with varying P / Ni molar ratio (Comparative Examples 2 and 3) and the calcined catalysts (Examples 3 to 5) The results are shown in Table 2 and FIG.

촉매명Catalyst name Ni 함량
(wt.%)
Ni content
(wt.%)
P 함량
(wt.%)
P content
(wt.%)
P/Ni
몰 비
P / Ni
Mole ratio
결정 상Crystalline phase
비교예 1Comparative Example 1 16NiO/ASA16NiO / ASA 1616 00 00 NiONiO 비교예 2Comparative Example 2 16Ni17P/ASA R16Ni17P / ASA R 1616 1717 2.02.0 Ni2PNi 2 P 비교예 3Comparative Example 3 16Ni32P/ASA R16Ni32P / ASA R 1616 3232 3.83.8 Ni2P, Ni(PO3)2 Ni 2 P, Ni (PO 3 ) 2 실시예 3Example 3 16Ni32P/ASA16Ni32P / ASA 1616 3232 3.83.8 Ni(PO3)2 Ni (PO 3 ) 2 실시예 4Example 4 16Ni45P/ASA16Ni45P / ASA 1616 4545 5.35.3 Ni(PO3)2, Si3(PO4)4, SiP2O5 Ni (PO 3) 2, Si 3 (PO 4) 4, SiP 2 O 5 실시예 5Example 5 16Ni51P/ASA16Ni51P / ASA 1616 5151 6.06.0 Ni(PO3)2, Si3(PO4)4, SiP2O5 Ni (PO 3) 2, Si 3 (PO 4) 4, SiP 2 O 5

상기 표 2 및 도 1에 따르면, 인을 첨가하지 않은 16NiO/ASA 촉매(비교예 1)의 경우, NiO만을 함유하고 있음을 확인하였다. P/Ni의 몰 비를 변화시키면서 환원 처리에 의하여 제조된 촉매인 16Ni17P/ASA R 및 16Ni32P/ASA R(비교예 2 및 3) 촉매에 있어서, P/Ni의 몰 비가 2.0인 경우(비교예 2)에는 Ni2P 결정상이 단독으로 존재하였고, 또한 P/Ni의 몰 비가 3.8인 경우(비교예 3)에는 Ni2P 및 Ni(PO3)2 결정상이 혼합되어 존재함(즉, 혼합 Ni-P 결정상)을 알 수 있다. According to Table 2 and FIG. 1, it was confirmed that the 16NiO / ASA catalyst (Comparative Example 1) containing no phosphorus contained only NiO. When the molar ratio of P / Ni was 2.0 (Comparative Example 2) in 16Ni17P / ASA R and 16Ni32P / ASA R (Comparative Examples 2 and 3) catalysts prepared by reduction treatment while changing the molar ratio of P / ), the crystalline phase is Ni 2 P was present alone, or when the molar ratio of 3.8 of the P / Ni (Comparative example 3), Ni 2 P, and Ni (PO 3) 2 crystal phase is also present a mixture (i.e., mixture Ni- P crystal phase) can be known.

한편, 인을 소량 첨가한 16Ni8P/ASA 촉매(실시예 1) 및 16Ni17P/ASA 촉매(실시예 2)의 경우, 니켈 대비 인의 함량이 낮기 때문에 XRD 분석으로는 결정상이 검출되지 않았다. 다만, 소량의 인을 첨가함에 따라 하소 과정에서 Ni(PO3)2 결정상이 생성되기는 하였으나, 이의 사이즈가 작고 균일하게 형성된 것으로 판단되었다.On the other hand, in the case of the 16Ni8P / ASA catalyst (Example 1) and the 16Ni17P / ASA catalyst (Example 2) in which phosphorus was added in a small amount, the content of phosphorus relative to nickel was low and no crystal phase was detected by XRD analysis. However, the addition of a small amount of phosphorus resulted in the formation of Ni (PO 3 ) 2 crystal phase during the calcination process, but the size of the Ni (PO 3 ) 2 crystal grain was small and uniformly formed.

충분한 량의 인을 첨가한 16Ni32P/ASA 촉매(실시예 3)의 경우, XRD 분석 결과, Ni(PO3)2 결정상이 단일 상으로 형성되었음을 확인하였다. 즉, 특정 열처리 조건(산소 분위기 하에서의 열처리) 하에서 인/니켈(P/Ni) 몰 비를 특정 값(3.8)으로 조절함으로써 촉매 중 결정상으로 순수 Ni(PO3)2 결정상만이 존재하도록 제조할 수 있었다.As a result of XRD analysis, it was confirmed that the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase was formed as a single phase in the case of the 16Ni32P / ASA catalyst (Example 3) to which phosphorus was added in a sufficient amount. That is, the specific heat treatment conditions (heat treatment under an oxygen atmosphere) in the in / Ni (P / Ni) by adjusting the mole ratio to a specific value (3.8) of pure Ni (PO 3) to the crystal phase in the catalyst can be prepared two to crystal phase only and the present there was.

인을 과량으로 첨가한 16Ni45P/ASA 촉매(실시예 4) 및 16Ni51P/ASA 촉매(실시예 5)의 경우, Ni(PO3)2 결정상과 함께 과량으로 첨가된 인이 지지체의 성분인 실리콘(Si) 성분과 결합(반응)하여 Si3(PO4)4 및 SiP2O5 결정상이 추가로 형성되었음을 확인하였다. In the case of 16Ni45P / ASA catalyst (Example 4) and 16Ni51P / ASA catalyst (Example 5) in which phosphorus was added in excess, phosphorus added in excess with the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase ), And it was confirmed that Si 3 (PO 4 ) 4 and SiP 2 O 5 crystal phases were further formed.

XRD 분석 결과를 종합하면, 균일계 촉매에서 P-O 리간드가 존재하는 촉매와 유사하게 16Ni32P/ASA 촉매(실시예 3)에서도 P-O 결합이 존재하였다. 즉, Ni(PO3)2 결정상 중 P-O 결합이 활성 금속인 니켈(Ni)의 주위에 존재하기 때문에 에틸렌의 올리고머화 활성을 증가시키는 역할을 하는 것으로 판단된다. 한편, P/Ni 몰 비가 각각 5.3(실시예 4) 및 6.0(실시예 5)으로 증가할 경우, Ni-P 결정상으로는 Ni(PO3)2 결정상이 단독으로 존재하기는 하나, 지지체의 성분인 실리콘(Si)과 인(P)이 결합한 형태인 Si3(PO4)4 및 SiP2O5 결정상이 부가적으로 존재하였는 바. 이러한 부가적인 결정상은 올리고머화 반응에 대한 활성 상으로 기능하기보다는 오히려 방해하는 작용을 하는 것으로 볼 수 있다.According to the XRD analysis results, PO bond was also present in the 16Ni32P / ASA catalyst (Example 3), similar to the catalyst in which the PO ligand was present in the homogeneous catalyst. That is, it is believed that the PO bond exists around nickel (Ni), which is an active metal, in the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase, thereby increasing the oligomerization activity of ethylene. On the other hand, P / Ni If the molar ratio is increased to respectively 5.3 (Example 4) and 6.0 (Example 5), Ni-P crystals apparently Ni (PO 3) 2 crystal phase is one to present alone, a component of the support Si 3 (PO 4 ) 4 and SiP 2 O 5 crystal phases in which silicon (Si) and phosphorus (P) are combined are additionally present. This additional crystalline phase can be seen as acting rather than acting as an active phase for the oligomerization reaction.

XRF 분석 및 XRD 분석으로부터 얻어진 결과를 기초로 하여 비교예 1 내지 3에 따른 촉매 및 실시예 3 내지 5에 따른 전체 촉매 내 결정상의 함량을 산출하여 표 3에 나타내었다.Based on the results obtained from the XRF analysis and the XRD analysis, the contents of the catalysts according to Comparative Examples 1 to 3 and the crystalline phases in the whole catalyst according to Examples 3 to 5 were calculated and shown in Table 3.

촉매명Catalyst name P/Ni
몰 비
P / Ni
Mole ratio
결정상의 함량 (중량%)Content of crystal phase (% by weight)
NiONiO Ni2PNi 2 P Ni(PO3)2 Ni (PO 3 ) 2 Si3(PO4)4 Si 3 (PO 4 ) 4 SiP2O5 SiP 2 O 5 비교예 1Comparative Example 1 16NiO/ASA16NiO / ASA 00 13.513.5 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 비교예 2Comparative Example 2 16Ni17P/ASA R16Ni17P / ASA R 2.02.0 0.00.0 27.927.9 0.00.0 0.00.0 0.00.0 비교예 3Comparative Example 3 16Ni32P/ASA R16Ni32P / ASA R 3.83.8 0.00.0 16.316.3 17.117.1 0.00.0 0.00.0 실시예 3Example 3 16Ni32P/ASA16Ni32P / ASA 3.83.8 0.00.0 0.00.0 36.636.6 0.00.0 0.00.0 실시예 4Example 4 16Ni45P/ASA16Ni45P / ASA 5.35.3 0.00.0 0.00.0 13.613.6 14.414.4 8.08.0 실시예 5Example 5 16Ni51P/ASA16Ni51P / ASA 6.06.0 0.00.0 0.00.0 17.717.7 12.712.7 8.78.7

상기 표에 따르면, 환원 처리를 통하여 제조된 촉매인 16Ni17P/ASA R(비교예 2) 촉매의 경우에는 27.9 중량%의 Ni2P가 포함되었고, 또한 16Ni32P/ASA R(비교예 3) 촉매의 경우에는 16.3 중량%의 Ni2P 및 17.1 중량%의 Ni(PO3)2 결정상의 2가지 결정상이 혼합되어 존재함을 알 수 있다. According to the above table, 27.9 wt% of Ni 2 P was included in the case of the catalyst 16Ni17P / ASA R (Comparative Example 2), which was prepared through the reduction treatment, and in the case of 16Ni32P / ASA R (Comparative Example 3) Shows that 16.3 wt% of Ni 2 P and 17.1 wt% of Ni (PO 3 ) 2 crystal phases exist in a mixed state.

반면, 하소 처리를 통하여 제조된 촉매 내 결정상의 함량과 관련하여, 16Ni32P/ASA(실시예 3) 촉매의 경우에는 36.6 중량%의 Ni(PO3)2 결정상만이 단독으로 존재함을 확인하였다. 또한, 과량의 인(P)을 함유하는 16Ni45P/ASA 촉매(실시예 4) 및 16Ni51P/ASA 촉매(실시예 5)의 경우에는 Ni(PO3)2 결정상뿐만 아니라 Si3(PO4)4 및 SiP2O5 결정상이 추가적으로 존재하였다. On the other hand, with respect to the content of the crystalline phase in the catalyst prepared through calcination, it was confirmed that only 36.6 wt% of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase alone existed in the case of 16Ni32P / ASA (Example 3) catalyst. In the case of 16Ni45P / ASA catalyst (Example 4) and 16Ni51P / ASA catalyst (Example 5) containing an excess amount of phosphorus (P) is Ni (PO 3) 2 crystal phase, as well as Si 3 (PO 4) 4 and SiP 2 O 5 crystal phase was additionally present.

상술한 결과는 촉매 제조용 반응물 중 인/니켈 몰 비를 조절하면서 열처리 방식을 달리함으로써 올리고머화 반응의 활성 상으로 Ni(PO3)2 결정상 단독으로 구성되는 Ni-P 결정상을 형성할 수 있음을 의미한다.The above results indicate that Ni-P crystal phase composed solely of Ni (PO 3 ) 2 crystal phase can be formed as the active phase of the oligomerization reaction by controlling the phosphorus / nickel molar ratio and varying the heat treatment method do.

- 31P MAS(Magic Angle Spinning) NMR 분석- 31 P MAS (Magic Angle Spinning) NMR analysis

Ni-P를 함유하는 환원 촉매(비교예 2 및 3), 그리고 Ni-P를 함유하는 하소 촉매(실시예 1 내지 3 및 5) 중 니켈 및 인의 결정상을 특정하기 위하여, 31P MAS(Magic Angle Spinning) NMR 분석을 수행하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었다.In order to specify the crystal phase of nickel and phosphorus in the reduction catalysts containing Ni-P (Comparative Examples 2 and 3) and the calcination catalysts containing Ni-P (Examples 1 to 3 and 5), 31 P MAS Spinning) NMR analysis was performed. The results are shown in Fig.

도 2를 참조하면, 4500 내지 1000 ppm에 해당하는 범위에서는 Ni2P 결정상이 존재하는 경우에만 피크가 검출된다. 16Ni17P/ASA R 촉매(비교예 2) 및 16Ni32P/ASA R 촉매(비교예 3)의 경우, 4500 내지 1000 ppm에 해당하는 범위에서 피크가 검출되었는 바, 이는 Ni2P 결정상이 존재함을 의미한다. Referring to FIG. 2, a peak is detected only when Ni 2 P crystal phase exists in the range of 4500 to 1000 ppm. In the case of the 16Ni17P / ASA R catalyst (Comparative Example 2) and the 16Ni32P / ASA R catalyst (Comparative Example 3), peaks were detected in the range of 4500 to 1000 ppm, which means that the Ni 2 P crystal phase is present .

또한, 300 ppm에서 -700 ppm 범위에서 검출되는 피크는 P와 O가 결합된 포스페이트가 존재하는 것을 의미하는 바, 실시예 1 내지 3 및 5에 따른 촉매의 경우에는 4500 내지 1000 ppm 범위에서는 피크가 검출되지 않았다. 따라서, Ni2P가 존재하지 않고, Ni(PO3)2 결정상만이 존재함을 의미한다.In addition, the peak detected in the range of 300 ppm to 700 ppm means the presence of the phosphate bound to P and O, and in the case of the catalysts according to Examples 1 to 3 and 5, the peak is observed in the range of 4500 to 1000 ppm Was not detected. Therefore, it means that there is no Ni 2 P and only the Ni (PO 3 ) 2 crystalline phase exists.

비교예 1 내지 3에 따른 불균일계 촉매 및 실시예 1 내지 5에 따른 불균일계 촉매를 이용한 에틸렌 올리고머화 실험Ethylene oligomerization experiments using heterogeneous catalysts according to Comparative Examples 1 to 3 and heterogeneous catalysts according to Examples 1 to 5

비교예 1 내지 3, 및 실시예 1 내지 5 각각에 따라 제조된 촉매 0.25 g 및 공촉매(co-catalyst)로서 LiAlH4(Lithium aluminum hydride) 0.3 g을 용매로서 언데칸(undecane) 25 mL에 투입하고, 반응물인 에틸렌 가스를 주입하여 10 bar까지 충진한 후에 230 ℃까지 승온시켰다. 반응 온도 230 ℃에 도달한 후에는 에틸렌 가스를 추가로 주입하여 35 bar까지 충진하고 반응을 개시하였다. 이때, 반응 중에는 에틸렌 압력이 일정하게 유지되도록 하였다. 0.25 g of the catalyst prepared according to each of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 5 and 0.3 g of LiAlH 4 (lithium aluminum hydride) as a co-catalyst were added to 25 mL of undecane as a solvent , Ethylene gas as a reactant was injected and filled up to 10 bar, and then the temperature was raised to 230 ° C. After reaching the reaction temperature of 230 ° C, ethylene gas was further injected and charged to 35 bar to initiate the reaction. At this time, the ethylene pressure was kept constant during the reaction.

5시간의 반응이 경과된 후, 생성물을 회수하여 GC(gas chromatography)의 FID(flame ionized detector)를 통해서 분석하였다. 보다 정확한 생성물 분석을 위하여, SIMDIS(simulated distillation) 테크닉을 이용하여 올리고머화 반응 생성물의 비점을 분석하여 보다 정확한 생성물의 분율을 분석하였다. 올리고머의 생성 속도 및 생성물 분율에 대한 분석 결과를 표 4 및 도 3(비교예 1 및 실시예 1 내지 5)에 나타내었다. After 5 hours of reaction, the product was recovered and analyzed by flame ionized detector (FID) of GC (gas chromatography). For more accurate product analysis, SIMDIS (simulated distillation) technique was used to analyze the boiling point of the oligomerization reaction product to analyze the fraction of the product more accurately. The results of the analysis of the production rate of the oligomer and the product fraction are shown in Table 4 and FIG. 3 (Comparative Example 1 and Examples 1 to 5).

촉매명Catalyst name P/Ni
몰 비
P / Ni
Mole ratio
올리고머 생성 속도
(goligo . gcat . -1)
Oligomer production rate
(g oligo. g cat. -1 )
생성물 분율 (wt.%)Product fraction (wt.%)
C4 = C 4 = C6 =+C8 = C 6 = + C 8 = C10 + = C 10 + = 비교예 1Comparative Example 1 16NiO/ASA16NiO / ASA 00 203.3203.3 23.823.8 57.957.9 18.418.4 비교예 2Comparative Example 2 16Ni17P/ASA R16Ni17P / ASA R 2.02.0 224.6224.6 19.719.7 57.757.7 22.622.6 비교예 3Comparative Example 3 16Ni32P/ASA R16Ni32P / ASA R 3.83.8 418.8418.8 14.814.8 62.362.3 22.922.9 실시예 1Example 1 16Ni8P/ASA16Ni8P / ASA 0.90.9 298.6298.6 19.619.6 59.259.2 21.221.2 실시예 2Example 2 16Ni17P/ASA16Ni17P / ASA 2.02.0 289.5289.5 16.816.8 59.959.9 23.423.4 실시예 3Example 3 16Ni32P/ASA16Ni32P / ASA 3.83.8 416.8416.8 15.215.2 61.361.3 23.523.5 실시예 4Example 4 16Ni45P/ASA16Ni45P / ASA 5.35.3 426.0426.0 14.814.8 61.861.8 23.423.4 실시예 5Example 5 16Ni51P/ASA16Ni51P / ASA 6.06.0 352.2352.2 15.915.9 60.560.5 23.623.6

표 4 및 도 3에 따르면, 하소 처리된 촉매인 16NiO/ASA 촉매(비교예 1)의 경우, 올리고머의 생성량은 203.3 goligo . gcat -1이었고, GC 분석을 통한 생성물 분석 결과에 있어서 C4 =는 23.8 중량%, C6 = 및 C8 =은 57.9 중량%, 그리고 C10 = 이상은 18.4 중량%이었다. According to Table 4 and FIG. 3, in the case of the 16NiO / ASA catalyst (Comparative Example 1) as the calcined catalyst, the amount of oligomer produced was 203.3 g oligo . g cat- 1 . In the product analysis results by GC analysis, C 4 = 23.8 wt%, C 6 = and C 8 = 57.9 wt%, and C 10 = 18.4 wt% or more.

또한, 16Ni17P/ASA R 촉매(비교예 2) 및 16Ni32P/ASA R 촉매(비교예 3)의 존재 하에서 생성된 올리고머의 생성량은 각각 224.6 및 418.8 goligo . gcat . -1이었다. 즉, 촉매 제조 시 니켈(Ni) 대비 인(P)의 함량이 증가함에 따라 올리고머의 생성량이 크게 증가함을 알 수 있다. 또한, 생성물 분율에 있어서도 C4 = < C10 + = < C6 =+C8 = 순으로 C10 이상의 올리고머의 분율이 확연히 증가하였다.Also, the amounts of oligomers produced in the presence of 16Ni17P / ASA R catalyst (Comparative Example 2) and 16Ni32P / ASA R catalyst (Comparative Example 3) were 224.6 and 418.8 g oligo, respectively . g cat . -1 . That is, it can be seen that as the content of phosphorus (P) relative to nickel (Ni) is increased during the production of the catalyst, the amount of oligomer is greatly increased. In addition, the product fraction of C 4 = <C 10 + = <C 6 = + C 8 = were significantly increased in order of the fraction of C 10 or more even in the oligomer.

한편, 하소 처리 방식으로 제조된 촉매인 비교예 1에 따른 촉매(16NiO/ASA)의 사용으로부터 얻어진 올리고머화 생성 결과를 동일한 하소 처리 방식으로 제조된 촉매인 실시예 1 내지 5에 따른 촉매의 사용으로부터 얻어진 올리고머화 생성 결과와 비교하였다.On the other hand, the results of oligomerization obtained from the use of the catalyst (16NiO / ASA) according to Comparative Example 1, which is a catalyst produced by the calcination treatment method, are compared with the use of the catalysts according to Examples 1 to 5, And the result was compared with the result of oligomerization.

표 4를 참조하면, 하소 처리된 촉매 내 P/Ni의 몰 비가 증가함에 따라 올리고머의 생성 속도가 증가함을 알 수 있다. 구체적으로, P/Ni의 몰 비율이 3.8인 16Ni45P/ASA 촉매(실시예 4)의 경우, 에틸렌의 올리고머화 생성량이 426.0 goligo . gcat. -1으로 16NiO/ASA 촉매(비교예 1)의 올리고머 생성량(203.3 goligo . gcat . -1)에 비하여 현저히 높은 수준이었다. 그러나, P/Ni의 몰 비가 추가적으로 증가함에 따라, 올리고머의 생성량은 감소하였다(실시예 5). 이는 촉매 내 인이 과량으로 함유되어 지지체인 SiO2-Al2O3와의 결합(반응)에 의하여 생성된 결정상으로 인하여 올리고머화 활성이 저하되었기 때문이다. Referring to Table 4, it can be seen that the oligomer production rate increases as the molar ratio of P / Ni in the calcined catalyst increases. Specifically, in the case of the 16Ni45P / ASA catalyst (Example 4) having a molar ratio of P / Ni of 3.8, the oligomerization yield of ethylene was 426.0 g oligo . g cat. -1 was significantly higher than that of the 16NiO / ASA catalyst (Comparative Example 1) (203.3 g oligo . G cat . -1 ). However, as the molar ratio of P / Ni further increased, the amount of oligomer formation decreased (Example 5). This is because the phosphorus content in the catalyst is excessive and the oligomerization activity is lowered due to the crystal phase formed by the bond (reaction) with the support SiO 2 -Al 2 O 3 .

또한, 촉매에 인(P)이 첨가됨에 따라 생성물의 분율도 변화하였는 바, 인이 첨가되지 않은 16NiO/ASA 촉매(비교예 1)의 경우, C10+ = < C4 = < C6 =+C8 = 순으로 분율이 증가함을 알 수 있다. 반면, P/Ni의 몰 비가 0.9 이상인 경우(실시예 1 내지 5), C4 = < C10+ = < C6 =+C8 = 순으로 C10 이상의 올리고머의 분율이 확연히 증가함을 알 수 있다.In addition, in the case of the 16NiO / ASA catalyst (Comparative Example 1) in which phosphorus was not added, C 10+ = <C 4 = <C 6 = + C 8 = the fraction increases in order. On the other hand, when the molar ratio of P / Ni is 0.9 or more (Examples 1 to 5), it can be seen that the fraction of oligomers C 10 or more increases in the order C 4 = <C 10+ = <C 6 = + C 8 = have.

이처럼, 하소 처리 방식으로 제조되는 올리고머화 촉매 내 인(P)의 첨가는 올리고머화 반응 활성의 개선에 중대한 영향을 미치고, 특히 C4 올레핀의 생성을 감소시키고, C10 이상의 올리고머의 생성량을 증가시키는데 기여하고 있음을 확인하였다.In this way, the addition of phosphorus (P) in the oligomerization catalyst produced by the calcination treatment method significantly affects the improvement of oligomerization reaction activity, in particular, the production of C 4 olefins is reduced and the amount of C 10 or higher oligomers is increased .

올리고머화 활성에 대한 촉매 처리 방법의 영향 분석Analysis of effect of catalyst treatment method on oligomerization activity

촉매 제조용 반응물의 조성은 동일하게 유지하되(P/Ni 몰 비를 각각 0, 0.9, 2, 3.8, 5.3 및 6.0으로 유지함), 환원 처리 및 하소 처리로 구분하여 제조된 촉매를 사용하여 앞선 에틸렌의 올리고머화 반응과 동일한 조건 하에서 수행된 반응으로부터 얻어진 올리고머의 생성량을 대비하여 도 4에 나타내었다.The composition of the reactants for the preparation of the catalyst remains the same (P / Ni molar ratios are maintained at 0, 0.9, 2, 3.8, 5.3 and 6.0, respectively) The oligomerization reaction was carried out under the same conditions as those of the oligomerization reaction.

상기 도면에 따르면, 촉매 내에 P/Ni 몰 비가 동일하더라도 산화 분위기 하에서 제조된 촉매가 환원 분위기 하에서 제조된 촉매에 비하여 전반적으로 개선된 올리고머화 활성을 나타내는 점을 주목할 필요가 있다. It should be noted that the catalyst prepared under an oxidizing atmosphere exhibits an improved oligomerization activity as compared with a catalyst prepared under a reducing atmosphere, even though the P / Ni molar ratio is the same in the catalyst.

올리고머화 활성에 대한 니켈(Ni) 함량의 영향 분석Analysis of the effect of nickel (Ni) content on oligomerization activity

촉매 제조용 반응물의 P/Ni 몰 비를 변화시키면서 하소 처리 방식으로 올리고머화 촉매를 제조하되, 촉매 내 니켈 함량을 2 중량%, 8 중량% 및 16 중량%로 각각 고정한 경우의 올리고머화 활성을 평가하였다. 그 결과를 도 5에 나타내었다.An oligomerization catalyst was prepared by a calcination method while varying the molar ratio of P / Ni of the reactants for catalyst preparation, and oligomerization activity was evaluated when the nickel content in the catalyst was fixed to 2 wt%, 8 wt% and 16 wt%, respectively . The results are shown in Fig.

상기 도면에 따르면, 니켈 함량이 2 중량%인 경우에는 P/Ni 몰 비가 증가함에 따라 올리고머의 생성량이 완만한 증가세를 나타내기는 하였으나, 다른 니켈 함량에 따른 촉매와 대비하면, 상대적으로 낮은 수준이었다. 반면, 니켈 함량이 8 중량% 및 16 중량%인 경우에는 P/Ni 몰 비의 조절에 따라 현저히 높은 올리고머 생성량이 얻어짐을 확인할 수 있다. 이는 촉매 제조 시 P/Ni 몰 비를 조절하는 것뿐만 아니라, 촉매 내 Ni(PO3)2 결정상의 함량이 일정 수준 이상일 때 보다 바람직한 올리고머화 활성을 달성할 수 있음을 시사한다. According to the figure, when the nickel content is 2 wt%, the amount of oligomer is gradually increased as the molar ratio of P / Ni is increased, but it is relatively low as compared with other nickel content catalysts. On the other hand, when the nickel content is 8% by weight and 16% by weight, it can be confirmed that the oligomer production amount is remarkably increased by controlling the molar ratio of P / Ni. This suggests that not only controlling the molar ratio of P / Ni in the preparation of the catalyst but also achieving a more desirable oligomerization activity when the content of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase in the catalyst is above a certain level.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (18)

무기 산화물 지지체; 및
상기 지지체 상에 담지된, 활성 상으로서 Ni(PO3)2로 이루어지는 단일 Ni-P 결정상;
을 포함하며,
여기서, 상기 Ni(PO3)2 결정상의 함량은 촉매 전체 중량을 기준으로 적어도 5 중량%인 올리고머화 불균일계 촉매.
An inorganic oxide support; And
A single Ni-P crystalline phase of Ni (PO 3 ) 2 as an active phase supported on the support;
/ RTI &gt;
Wherein the content of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase is at least 5% by weight based on the total weight of the catalyst.
제1항에 있어서, 상기 무기 산화물 지지체는 비정질 실리카-알루미나인 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매.The oligomerization heterogeneous catalyst according to claim 1, wherein the inorganic oxide support is amorphous silica-alumina. 제2항에 있어서, 상기 비정질 실리카-알루미나의 실리카/알루미나의 몰 비는8 내지 20 범위인 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매. The oligomerization heterogeneous catalyst according to claim 2, wherein the molar ratio of silica / alumina in the amorphous silica-alumina ranges from 8 to 20. 제1항에 있어서, 상기 무기 산화물 지지체는 적어도 250 ㎡/g의 BET 비표면적, 0.2 내지 2 ㎤/g의 포어 체적, 그리고 3 내지 30 nm의 포어 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매. The oligomerization heterogeneous catalyst according to claim 1, wherein the inorganic oxide support has a BET specific surface area of at least 250 m 2 / g, a pore volume of 0.2 to 2 cm 3 / g, and a pore size of 3 to 30 nm . 제1항에 있어서, 상기 Ni(PO3)2 결정상의 크기는 10 내지 40 nm 범위인 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매. The oligomerization heterogeneous catalyst according to claim 1, wherein the size of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase ranges from 10 to 40 nm. 올리고머화 불균일계 촉매의 제조방법으로서,
a) 니켈 전구체 및 인(P) 전구체 각각을 함유하는 수용액을 제공하는 단계;
b) 상기 니켈 전구체-함유 수용액 및 상기 인 전구체-함유 수용액을 조합하고, 조절된 pH 조건 하에서 니켈(Ni)-인(P) 결합을 함유하는 수용액을 제조하는 단계;
c) 무기 산화물 지지체를 상기 니켈-인 결합-함유 수용액과 접촉시켜 니켈-인 결합이 부착된 무기 산화물 지지체를 형성하는 단계;
d) 상기 니켈-인 결합이 부착된 무기 산화물 지지체를 하소 분위기 하에서 열처리하여 활성 상으로서 Ni(PO3)2로 이루어지는 단일 Ni-P 결정상이 담지된 무기 산화물 지지체를 형성하는 단계;
를 포함하며,
여기서, 상기 단계 b)는 인(P)/니켈(Ni)의 몰 비가 0.9 내지 6인 조건 하에서 수행되고,
상기 Ni(PO3)2 결정상의 함량은 촉매 중량을 기준으로 적어도 5 중량%인 촉매의 제조방법.
As a method of producing an oligomerization heterogeneous catalyst,
a) providing an aqueous solution containing a nickel precursor and a phosphorus (P) precursor, respectively;
b) combining said nickel precursor-containing aqueous solution and said phosphorus precursor-containing aqueous solution to prepare an aqueous solution containing nickel (Ni) -phosphorus (P) bonds under controlled pH conditions;
c) contacting the inorganic oxide support with the nickel-phosphorus bond-containing aqueous solution to form a nickel-phosphorus bond-attached inorganic oxide support;
d) heat treating the inorganic oxide support having the nickel-phosphorus bond attached thereto under a calcination atmosphere to form an inorganic oxide support having a single Ni-P crystal phase supported thereon as an active phase and composed of Ni (PO 3 ) 2 ;
/ RTI &gt;
Here, the step b) is carried out under the condition that the molar ratio of phosphorus (P) / nickel (Ni) is 0.9 to 6,
Wherein the content of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase is at least 5% by weight based on the weight of the catalyst.
제6항에 있어서, 상기 단계 b)는,
b1) 니켈 전구체-함유 수용액 및 상기 인 전구체-함유 수용액을 조합하여 니켈(Ni)-인(P) 결합-함유 침전물을 형성하는 단계; 및
b2) 상기 니켈(Ni)-인(P) 결합-함유 침전물을 1 내지 5의 조절된 pH 조건 하에서 용해시켜 니켈(Ni)-인(P) 결합을 함유하는 수용액을 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매의 제조방법.
7. The method of claim 6, wherein step b)
b1) combining the nickel precursor-containing aqueous solution and the phosphorus precursor-containing aqueous solution to form a nickel (Ni) -phosphorus (P) bond-containing precipitate; And
b2) dissolving the nickel (Ni) -in (P) bond-containing precipitate under a controlled pH condition of 1 to 5 to prepare an aqueous solution containing nickel (Ni) - phosphorus (P) bonds;
Based on the weight of the oligomerized heterogeneous catalyst.
제6항에 있어서, 상기 니켈 전구체는 니켈 함량이 촉매 중량을 기준으로 2 내지 20 중량% 범위가 되도록 사용되는 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매의 제조방법.7. The method of claim 6, wherein the nickel precursor is used such that the nickel content is in the range of 2 to 20 weight percent based on catalyst weight. 제6항에 있어서, 상기 니켈 전구체는 아세트산니켈, 질산니켈, 황산니켈, 탄산니켈, 수산화니켈, 할로겐화 니켈, 니켈 아세틸아세토네이트 착체, 니켈 포스핀 착체, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매의 제조방법.The method of claim 6, wherein the nickel precursor is selected from the group consisting of nickel acetate, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel carbonate, nickel hydroxide, nickel halide, nickel acetylacetonate complex, nickel phosphine complex and combinations thereof By weight based on the weight of the oligomerized heterogeneous catalyst. 제6항에 있어서, 상기 인 전구체는 인산(H3PO4), 인산암모늄((NH4)3PO4), 인산수소암모늄(H(NH4)2(PO4)), 인산제2수소암모늄(H2(NH4)PO4) 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매의 제조방법.The method of claim 6, wherein the precursor is phosphoric acid (H 3 PO 4), ammonium phosphate ((NH 4) 3 PO 4 ), dibasic ammonium (H (NH 4) 2 ( PO 4)), phosphate 2 hydrogen Ammonium (H 2 (NH 4 ) PO 4 ), and combinations thereof. The method for producing an oligomerization heterogeneous catalyst according to claim 1, 제7항에 있어서, 상기 조절된 pH 조건은 질산, 염산, 황산 또는 이의 조합을 첨가하여 달성되는 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매의 제조방법.8. The method of claim 7, wherein the controlled pH condition is achieved by adding nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, or a combination thereof. 제6항에 있어서, 상기 하소 분위기를 형성하는 가스는 산소 단독, 또는 산소와 불활성 가스의 조합을 포함하며,
상기 하소 온도는 500 내지 700 ℃ 범위이고, 그리고
상기 하소 처리 압력(산화 분위기 가스의 분압)은 0.2 내지 0.5 bar 범위인 것을 특징으로 하는 올리고머화 불균일계 촉매의 제조방법.
7. The method of claim 6, wherein the gas forming the calcination atmosphere comprises oxygen alone, or a combination of oxygen and an inert gas,
The calcining temperature is in the range of 500 to 700 &lt; 0 &gt; C, and
Wherein the calcining treatment pressure (partial pressure of the oxidizing atmosphere gas) is in the range of 0.2 to 0.5 bar.
탄소수 2 내지 6의 알켄-함유 공급원료를 제공하는 단계;
불균일계 촉매의 존재 하에서 상기 알켄-함유 공급원료를 150 내지 350 ℃의 온도 및 10 내지 50 bar의 압력 조건에서 올리고머화 반응을 수행하는 단계; 및
올리고머화 생성물로부터 에틸렌보다 증가된 탄소수를 갖는 올레핀을 회수하는 단계;
를 포함하는 올리고머화 방법으로서.
상기 불균일계 촉매는.
무기 산화물 지지체; 및
상기 지지체 상에 담지된, 활성 상으로서 Ni(PO3)2로 이루어지는 단일 Ni-P 결정상;
을 포함하며,
여기서, 상기 Ni(PO3)2 결정상의 함량은 촉매 전체 중량을 기준으로 적어도 5 중량%인 올리고머화 방법.
Providing an alkene-containing feedstock having from 2 to 6 carbon atoms;
Performing the oligomerization reaction at a temperature of 150 to 350 DEG C and a pressure of 10 to 50 bar under the presence of a heterogeneous catalyst; And
Recovering from the oligomerization product an olefin having an increased carbon number than ethylene;
&Lt; / RTI &gt;
The heterogeneous catalyst includes:
An inorganic oxide support; And
A single Ni-P crystalline phase of Ni (PO 3 ) 2 as an active phase supported on the support;
/ RTI &gt;
Wherein the content of the Ni (PO 3 ) 2 crystal phase is at least 5% by weight based on the total weight of the catalyst.
제13항에 있어서, 상기 공급원료는 에틸렌-함유 공급원료인 것을 특징으로 하는 올리고머화 방법.14. The method of claim 13, wherein the feedstock is an ethylene-containing feedstock. 제13항에 있어서, 상기 올리고머화 반응은 상기 불균일계 촉매를 함유하는 액상 매질에 상기 탄소수 2 내지 6의 알켄-함유 공급원료를 충진하여 수행되며,
여기서, 액상 매질은 언데칸(Undecane), 노난(Nonane), 헵탄(Heptane), 또는 이의 혼합물인 것을 특징으로 하는 올리고머화 방법.
14. The method of claim 13, wherein the oligomerization reaction is carried out by filling the liquid medium containing the heterogeneous catalyst with the alkene-containing feedstock having 2 to 6 carbon atoms,
Wherein the liquid medium is undecane, nonane, heptane, or a mixture thereof.
제13항에 있어서, LiAlH4, CaH2, NaBH4 또는 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조촉매를, 상기 불균일계 촉매 중 니켈에 대하여 800 내지 1200 몰% 범위로 사용하는 것을 특징으로 하는 올리고머화 방법.The oligomerization process according to claim 13, wherein a cocatalyst selected from the group consisting of LiAlH 4 , CaH 2 , NaBH 4 or a combination thereof is used in the range of 800 to 1200 mol% with respect to nickel in the heterogeneous catalyst Way. 제13항에 있어서, 상기 공급 원료를 1 내지 20 bar로 충진한 상태에서 반응 온도로 승온하고, 상기 반응 온도에 도달된 후 반응 압력까지 충진하는 것을 특징으로 하는 올리고머화 방법.The oligomerization method according to claim 13, wherein the feedstock is heated to a reaction temperature in the state of filling the feedstock at 1 to 20 bar, and after reaching the reaction temperature, is filled up to the reaction pressure. 제13항에 있어서, 상기 올리고머화 생성물은, C4 올레핀, C6 올레핀, C8 올레핀 및 C10 이상의 올레핀을 포함하고,
여기서, 상기 올리고머화 생성물 중 C10 이상의 올리고머 분율은 20 내지 40 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 올리고머화 방법.
14. The process of claim 13, wherein the oligomerization product comprises C4 olefins, C6 olefins, C8 olefins and C10 or greater olefins,
Wherein the oligomerization product has an oligomer fraction of C10 or more in the range of 20 to 40% by weight.
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KR100680847B1 (en) * 2005-06-08 2007-02-08 한국화학연구원 The preparation method of nanoporous nickel phosphate molecular sieve
KR20110018389A (en) * 2008-07-23 2011-02-23 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 Catalyst for ethylene oligomerization and use there of

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