KR20190031388A - Catalyst precursor for hydrocracking and method for hydrocracking of heavy oil using thereof - Google Patents

Catalyst precursor for hydrocracking and method for hydrocracking of heavy oil using thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20190031388A
KR20190031388A KR1020170118592A KR20170118592A KR20190031388A KR 20190031388 A KR20190031388 A KR 20190031388A KR 1020170118592 A KR1020170118592 A KR 1020170118592A KR 20170118592 A KR20170118592 A KR 20170118592A KR 20190031388 A KR20190031388 A KR 20190031388A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
alkyl
catalyst
phosphorus
molybdenum disulfide
Prior art date
Application number
KR1020170118592A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101994627B1 (en
Inventor
조정모
이철위
박선영
정민철
손석환
이광석
노민섭
최병민
Original Assignee
한국화학연구원
순천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원, 순천대학교 산학협력단 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020170118592A priority Critical patent/KR101994627B1/en
Publication of KR20190031388A publication Critical patent/KR20190031388A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101994627B1 publication Critical patent/KR101994627B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • B01J27/04Sulfides
    • B01J27/047Sulfides with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • B01J27/051Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0018Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F19/00Metal compounds according to more than one of main groups C07F1/00 - C07F17/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G47/00Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
    • C10G47/02Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions characterised by the catalyst used

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

The present invention relates to a catalyst precursor for a hydrocracking reaction having a structure represented by chemical formula 1: Mo(CO)_6-x-2yL_xL′_y, and reacting with sulfur in heavy oil to produce a molybdenum disulfide catalyst. In chemical formula 1, a compound of chemical formula 1 contains at least one of L or L′, L is a ligand of coordination number 1 containing phosphorus as a central element, L′ is a ligand of coordination number 2 containing phosphorus as a central element, x is an integer of 0 to 6, and y is an integer of 0 to 3.

Description

수첨분해반응용 촉매 전구체 및 이를 이용한 중질유의 수첨분해방법{Catalyst precursor for hydrocracking and method for hydrocracking of heavy oil using thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a catalyst precursor for hydrocracking reaction and a method for hydrocracking a heavy oil using the catalyst precursor.

본 발명은 중질유 내의 황과 반응하여 이황화 몰리브데넘 촉매를 형성하는 촉매 전구체에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst precursor which reacts with sulfur in heavy oil to form a molybdenum disulfide catalyst.

일반적으로 철강산업에서 사용되는 코크스는 원료탄을 건류하여 제조된다. 이때, 탄소비율이 높은 고비점의 유기물이 얻어지는데 이를 콜타르라고 하며, 생성된 콜타르를 재활용하기 위하여는 통상적으로 1200 K 이상의 고온에서 열분해 공정을 통하여 카본블랙, 나프탈렌, 피치 등을 생산한다. 이렇게 생산된 카본블랙, 나프탈렌, 피치 등은 타이어 또는 시멘트 혼화제로 이용되는 것이 통상적이다. 그러나 이러한 카본블랙, 나프탈렌, 피치 등은 비교적 부가가치가 낮으며, 사용 범위가 한정적인 문제점이 있다. Generally, the coke used in the steel industry is produced by carbonizing coking coal. At this time, a high-boiling point organic material having a high carbon ratio is obtained. This is called coal tar. Generally, carbon black, naphthalene, and pitch are produced through pyrolysis at a high temperature of 1200 K or more in order to recycle the produced coal tar. Carbon black, naphthalene, pitch and the like produced in this way are generally used as a tire or cement admixture. However, such carbon black, naphthalene, pitch and the like have relatively low added value and have a limited use range.

이에 철강산업에서 발생되는 콜타르를 보다 고부가가치화하여 사용할 수 있는 방법에 대하여 다양한 연구가 수행되고 있다. 또한, 전세계적으로 원유의 중질화 추세와 불순물 함량의 증가에 의해, 정제시설로부터 발생하는 잔사유의 생산비중 또한 증가하고 있으며, 기존 탈황 설비와 같은 후처리 공정의 부담을 크게 가중시키는 결과를 초래하고 있다. 한편, 석유 수출국 기구가 제시한 전세계 에너지 수요 예측 보고서를 참조하면, 잔사 연료의 수요는 크게 감소하는 반면 경질유의 수요는 크게 확대될 것으로 예측된다. 따라서 불순물 함량에 대한 제약이 없고 높은 수율을 보장할 수 있는 저급 중질유의 고품질화 기술로서, 슬러리상 수첨분해반응 기술에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. Therefore, various studies have been conducted on a method of using higher value added coal tar from the steel industry. In addition, due to the increase in crude oil heaviness and impurity content worldwide, the production cost of residual oil from refinery facilities is also increasing, resulting in a heavy burden on post-treatment processes such as existing desulfurization equipment . On the other hand, referring to the world energy demand prediction report provided by the Organization of Petroleum Exporting Countries, it is expected that the demand of the residue fuel will greatly decrease, while the demand of light oil will greatly expand. Therefore, there is a great interest in the slurry-phase hydrocracking reaction technology as a technology for upgrading the low-grade heavy crude oil which has no restriction on the impurity content and can ensure a high yield.

이러한 슬러리상 수첨분해반응(slurry phase hydrocracking)에 적용되는 상용 촉매들은 고급 유분과의 혼합 형태에 따라 크게 불균일계 산화철 기반 초갬와 균일계 유기금속 분산촉매로 분류될 수 있다. 불균일계 산화철 기반 촉매의 경우, 경제적인 촉매 공급이 가능하나 과잉 수소 공급에 의해 조절되는 반응 압력과 반응 온도가 상대적으로 가혹한 조건에서 최적화될 수 있으며, 이에 따라 높은 설비 투자비와 운전비용을 초래하는 문제점이 있다. 이러한 문제점의 해결을 위하여, 전이금속과 반응물 내에서 균일한 분포를 갖도록 하는 유기화합물 배위자로 구성된 촉매가 고안되었다. Fuel, 186, 442-448(2016)에서도 자철광에 팔라듐을 담지시킨 촉매를 활용한 중질유 분해반응에 대해 개시하고 있으나, 이와 같이 종래 알려진 전이금속 착물 촉매의 경우 불순물인 코크가 약 3 중량%로 비교적 많이 생산되는 문제점이 있다. Commercial catalysts applied to such slurry phase hydrocracking can be largely classified into heterogeneous iron oxide based superabsorbent and homogeneous organometallic dispersing catalysts depending on the type of mixing with high-grade oil. In case of heterogeneous iron oxide-based catalyst, economical catalyst supply is possible but the reaction pressure and reaction temperature controlled by excess hydrogen supply can be optimized under relatively severe conditions, resulting in problems of high capital investment cost and operating cost . To solve this problem, a catalyst composed of an organic compound ligand which has a uniform distribution in the transition metal and the reactant has been devised. Fuel, 186, 442-448 (2016) discloses a heavy oil degradation reaction using a catalyst in which palladium is supported on magnetite. However, in the case of the conventional transition metal complex catalysts, the impurity coke is about 3 wt% There is a problem that it is produced in large quantities.

Fuel, 186, 442-448(2016)Fuel, 186, 442-448 (2016)

본 발명의 목적은 중질유의 수첨분해 시 저비점 액체 생성물에 대한 선택도를 높이고, 톨루엔 불용성인 부생성물의 생성을 억제할 수 있는 촉매 전구체를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a catalyst precursor capable of increasing the selectivity to low boiling point liquid products during the hydrogenolysis of heavy oils and inhibiting the production of toluene insoluble by-products.

본 발명의 다른 목적은 중질유를 원료물질로 하여 고수율의 액체 생성물을 제조할 수 있는 촉매 전구체를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a catalyst precursor capable of producing a high yield liquid product using heavy crude oil as a raw material.

본 발명에 의한 수첨분해반응용 촉매 전구체는 하기 화학식 1의 구조를 가지며, 중질유 내의 황과 반응하여 이황화몰리브데넘 촉매를 생성한다.The catalyst precursor for the hydrogenolysis reaction according to the present invention has a structure represented by the following Formula 1 and reacts with sulfur in the heavy oil to produce a molybdenum disulfide catalyst.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Mo(CO)6-x-2yLxL‘y Mo (CO) 6-x-2y L x L ' y

[화학식 1의 화합물은 L 또는 L’를 적어도 하나 이상 포함하며, The compound of formula (1) comprises at least one L or L '

L은 인을 중심원소로 포함하는 배위수 1의 배위자이고,L is a ligand of coordination number 1 containing phosphorus as a central element,

L‘는 인을 중심원소로 포함하는 배위수 2의 배위자이며, L 'is a ligand of coordination number 2 including phosphorus as a central element,

x는 0 내지 6의 정수이고, y는 0 내지 3의 정수이다.]x is an integer of 0 to 6 and y is an integer of 0 to 3.]

본 발명의 일 실시예에 의한 수첨분해반응용 촉매 전구체에서 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다. In the catalyst precursor for hydrocracking reaction according to an embodiment of the present invention, the compound of Formula 1 may be a compound represented by Formula 2 or Formula 3 below.

[화학식 2](2)

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2에서, R1 내지 R3는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, x는 1 내지 6의 정수이다.][In the formula 2, R 1 to R 3 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 (C1-C20) alkyl or (C1-C20) alkyl (C6-C12) aryl, and x is an integer of 1 to 6.

[화학식 3](3)

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3에서, R4 내지 R7는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, Y는 (C1-C5)의 알킬렌이며, y는 1 내지 3의 정수이다.][In the formula 3, R 4 to R 7 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 Y is a (C1-C5) alkylene, and y is an integer of 1 to 3. The compound of the formula (I)

본 발명의 일 실시예에 의한 수첨분해반응용 촉매 전구체에서 상기 이황화몰리브데넘 촉매는 인(P)이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매일 수 있다. In the catalyst precursor for a hydrogenolysis reaction according to an embodiment of the present invention, the molybdenum disulfide catalyst may be a molybdenum disulfide disulfide catalyst doped with phosphorus (P).

본 발명의 일 실시예에 의한 수첨분해반응용 촉매 전구체에서 상기 인이 도핑된 이황화 몰리브데넘 촉매는 몰리브데넘 원자 1몰 대비 0.01 내지 0.08몰의 인을 포함할 수 있다. In the catalyst precursor for a hydrogenolysis reaction according to an embodiment of the present invention, the phosphorus-doped molybdenum disulfide catalyst may contain 0.01 to 0.08 mol of phosphorus per mol of molybdenum atom.

본 발명의 일 실시예에 의한 수첨분해반응용 촉매 전구체에서 상기 중질유는 수소 원자/탄소원자의 비가 1 이하이며, 황원자를 0.1 중량% 이상 포함하는 탄화수소일 수 있다. In the catalyst precursor for a hydrogenolysis reaction according to an embodiment of the present invention, the heavy oil may be a hydrocarbon having a hydrogen atom / carbon atom ratio of 1 or less and a sulfur atom content of 0.1 wt% or more.

본 발명은 또한 중질유의 수첨분해방법을 제공하며, 본 발명에 의한 중질유의 수첨분해방법은 중질유와 하기 화학식 1의 촉매 전구체를 혼합하여 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하는 단계;를 포함한다. The present invention also provides a method for hydrocracking heavy crude oil, and a method for hydrocracking heavy crude oil according to the present invention comprises mixing a heavy hydrocarbon oil and a catalyst precursor of Formula 1 to produce a molybdenum disulfide catalyst.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Mo(CO)6-x-2yLxL‘y Mo (CO) 6-x-2y L x L ' y

[화학식 1의 화합물은 L 또는 L’를 적어도 하나 이상 포함하며, The compound of formula (1) comprises at least one L or L '

L은 인을 중심원소로 포함하는 배위수 1의 배위자이고,L is a ligand of coordination number 1 containing phosphorus as a central element,

L‘는 인을 중심원소로 포함하는 배위수 2의 배위자이며, L 'is a ligand of coordination number 2 including phosphorus as a central element,

x는 0 내지 6의 정수이고, y는 0 내지 3의 정수이다.]x is an integer of 0 to 6 and y is an integer of 0 to 3.]

본 발명의 일 실시예에 의한 중질유의 수첨분해방법에서 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다. In the method of hydrolysis of heavy oils according to an embodiment of the present invention, the compound of Formula 1 may be a compound represented by Formula 2 or 3.

[화학식 2](2)

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 2에서, R1 내지 R3는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, x는 1 내지 6의 정수이다.][In the formula 2, R 1 to R 3 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 (C1-C20) alkyl or (C1-C20) alkyl (C6-C12) aryl, and x is an integer of 1 to 6.

[화학식 3](3)

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 3에서, R4 내지 R7는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, Y는 (C1-C5)의 알킬렌이며, Y는 1 내지 3의 정수이다.][In the formula 3, R 4 to R 7 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 Y is a (C1-C5) alkylene, and Y is an integer of 1 to 3. " (C 1 -C 20)

본 발명의 일 실시예에 의한 중질유의 수첨분해방법에서 상기 이황화몰리브데넘 촉매는 인(P)이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매일 수 있다. In the hydrogenolysis method of heavy oil according to an embodiment of the present invention, the molybdenum disulfide catalyst may be a molybdenum disulfide disulfide catalyst doped with phosphorus (P).

본 발명의 일 실시예에 의한 중질유의 수첨분해방법에서 상기 촉매 전구체는 전체 반응물 중 0.01 내지 5 중량% 첨가될 수 있다.In the method for hydrocracking heavy oil according to an embodiment of the present invention, the catalyst precursor may be added in an amount of 0.01 to 5 wt% of the total reactants.

본 발명의 일 실시예에 의한 중질유의 수첨분해방법에서 상기 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하는 단계는 300 내지 500 ℃, 10 내지 200기압에서 수행될 수 있다. In the method of hydrocracking a heavy oil according to an embodiment of the present invention, the step of producing the molybdenum disulfide catalyst may be performed at 300 to 500 ° C and 10 to 200 atm.

본 발명에 의한 촉매 전구체는 중질유 내의 황과 반응하여 인(P)이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하며 이러한 촉매에 의해 저비점 액체 생성물에 대한 선택도를 향상시키고, 부생성물의 생성을 억제할 수 있는 장점이 있다. The catalyst precursor according to the present invention reacts with sulfur in the heavy oil to produce a molybdenum disulfide catalyst doped with phosphorus (P), which improves selectivity for low boiling point liquid products and inhibits the formation of by-products There are advantages to be able to.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 수첨분해반응용 촉매 전구체의 반응 수행 후, 촉매성분을 XRD로 분석하여 나타낸 것이다. FIG. 1 is a graph showing XRD analysis of catalyst components after the reaction of a catalyst precursor for hydrocracking reaction according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명에 따른 수첨분해반응용 촉매 전구체에 대해 상세히 설명한다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the catalyst precursor for the hydrogenolysis reaction according to the present invention will be described in detail. Here, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the following description, the gist of the present invention is unnecessarily blurred And a description of the known function and configuration will be omitted.

본 발명은 하기 화학식 1의 구조를 가지며, 중질유 내의 황과 반응하여 이황화몰리브데넘 촉매(MoS2)를 생성하는 수첨분해반응용 촉매 전구체에 관한 것이다. The present invention relates to a catalyst precursor for a hydrogenolysis reaction having a structure represented by the following general formula (1) and reacting with sulfur in heavy oil to produce a molybdenum disulfide catalyst (MoS 2 ).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Mo(CO)6 -x- 2yLxL‘y Mo (CO) 6 - x - 2y L x L ' y

[화학식 1의 화합물은 L 또는 L’를 적어도 하나 이상 포함하며, The compound of formula (1) comprises at least one L or L '

L은 인을 중심원소로 포함하는 배위수 1의 배위자이고,L is a ligand of coordination number 1 containing phosphorus as a central element,

L‘는 인을 중심원소로 포함하는 배위수 2의 배위자이며, L 'is a ligand of coordination number 2 including phosphorus as a central element,

x는 0 내지 6의 정수이고, y는 0 내지 3의 정수이다.]x is an integer of 0 to 6 and y is an integer of 0 to 3.]

본 발명에 의한 촉매 전구체를 이용하여 수첨분해반응용 촉매 전구체를 이용하여 수첨분해반응을 수행하는 경우, 액상생성물의 비율이 높으면서도, 부생성물인 코크의 생성을 억제할 수 있는 장점이 있다. When the catalyst precursor according to the present invention is used for the hydrocracking reaction using the catalyst precursor for hydrocracking reaction, the production of coke, which is a by-product, can be suppressed while the ratio of the liquid product is high.

본 발명의 일 실시예에 의한 이황화몰리브데넘 촉매는 인(P)이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매일 수 있다. 구체적으로, 화학식 1의 화합물이 중질유와 혼합되는 경우, 중질유에 포함된 황과 반응이 일어나 이황화몰리브데넘(MoS2)이 생성되며, 이러한 이황화몰리브데넘이 모여 성장된 나노사이즈 입자가 수첨분해반응의 촉매로 작용하게 된다. 이와 동시에, 중심원소로 인을 포함하는 배위자를 가진 몰리브데넘 금속 착물에서 몰리브데넘이 분리되면서 인(P)이 생성되게 되고 생성된 인은 이황화몰리브데넘에 혼합되어 결과적으로 인이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하게 된다. 인이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매를 이용하여 수첨분해반응을 수행하는 경우, 부생성물인 코크의 생성을 이황화몰리브데넘 촉매 만을 이용하는 경우 대비 75% 이상, 더욱 구체적으로는 85% 이상 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 이때, 촉매로 작용하는 이황화몰리브데넘 나노사이즈 입자는 3 내지 50 ㎚, 더욱 구체적으로는 5 내지 20 ㎚의 침상형 입자일 수 있으며, 이러한 범위에서 넓은 표면적으로 수첨분해 반응을 효율적으로 수행할 수 있다. The molybdenum disulfide catalyst according to an embodiment of the present invention may be a molybdenum disulfide disulfide catalyst doped with phosphorus (P). Specifically, when the compound of the formula (1) is mixed with heavy oil, reaction with sulfur contained in the heavy oil occurs to produce molybdenum disulfide (MoS 2 ). The nanosize particles grown by collecting the molybdenum disulfide are subjected to hydrogenolysis Thereby acting as a catalyst for the reaction. At the same time, in the molybdenum metal complex having a ligand containing phosphorus as a central element, phosphorus (P) is generated while the molybdenum is separated and the resulting phosphorus is mixed with molybdenum disulfide and consequently phosphorus-doped Thereby producing a molybdenum disulfide catalyst. When the hydrogenolysis reaction is carried out using the phosphorus-doped molybdenum disulfide catalyst, the generation of the by-product coke can be reduced by 75% or more, more specifically by 85% or more compared to the case of using only the molybdenum disulfide catalyst There is an advantage. At this time, the molybdenum disulfide disulfide nanosize disulfide serving as a catalyst may be an acicular particle having a particle size of 3 to 50 nm, more specifically, 5 to 20 nm. In this range, the hydrocracking reaction can be performed efficiently have.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 인이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매는 몰리브데넘 원자 1몰 대비 인 원자를 0.01 내지 0.08몰, 바람직하게는 0.02 내지 0.05몰을 포함할 수 있다. 상술한 범위에서 지나치게 많은 인의 함량으로 인해 이황화몰리브데넘 촉매의 촉매활성 저하를 예방할 수 있으면서도, 인의 도핑에 의한 코크 생성비율을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다. Specifically, the phosphorus-doped molybdenum disulfide catalyst according to an embodiment of the present invention may contain 0.01 to 0.08 mol, preferably 0.02 to 0.05 mol, of atoms relative to 1 mol of molybdenum atoms. Due to the excessive amount of phosphorus in the above-mentioned range, it is possible to prevent the degradation of the catalytic activity of the molybdenum disulfide catalyst and to remarkably lower the rate of formation of coke by phosphorus doping.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다. Specifically, the compound of Formula 1 may be a compound represented by Formula 2 or Formula 3 according to an embodiment of the present invention.

[화학식 2](2)

Figure pat00005
Figure pat00005

화학식 2에서, R1 내지 R3는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, x는 1 내지 6의 정수이다.In formula 2, R 1 to R 3 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6- C12) aryl (C1-C20) alkyl or (C1-C20) alkyl (C6-C12) aryl, and x is an integer from 1 to 6;

[화학식 3](3)

Figure pat00006
Figure pat00006

화학식 3에서, R4 내지 R7는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, Y는 (C1-C5)의 알킬렌이며, y는 1 내지 3의 정수이다.In formula 3, R 4 to R 7 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6- Y is a (C1-C5) alkylene, and y is an integer of 1 to 3. The term " alkyl "

좋게는, R1 내지 R7는 각각 (C1-C10)알킬, (C1-C10)알콕시, (C6-C12)아릴(C1-C10)알킬 또는 (C1-C10)알킬(C6-C12)아릴일 수 있으며, x는 0 내지 6의 정수, 구체적으로는 1 내지 6의 자연수, 더욱 구체적으로는 1 내지 3의 자연수일 수 있으며, y는 0 내지 3의 정수, 구체적으로는 1 내지 3의 자연수, 더욱 구체적으로는 1 또는 2일 수 있다. 상술한 범위에서 몰리브덴 배위자에 의한 불순물 함량을 낮추면서도, 효율적으로 수첨분해반응을 수행할 수 있는 장점이 있다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 의한 수첨분해반응용 촉매 전구체의 배위자는 디페닐포스피노메탄, 디페닐포스피노에탄, 트리페닐포스핀 및 디페닐파라톨릴포스핀에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. Better,, R 1 to R 7 are each (C1-C10) alkyl, (C1-C10) alkoxy, (C6-C12) aryl (C1-C10) alkyl or (C1-C10) alkyl (C6-C12) aryl days And x may be an integer of 0 to 6, specifically a natural number of 1 to 6, more specifically a natural number of 1 to 3, y is an integer of 0 to 3, specifically a natural number of 1 to 3, More specifically, it may be 1 or 2. There is an advantage that the hydrocracking reaction can be efficiently performed while reducing the impurity content by the molybdenum ligand in the above-mentioned range. More specifically, the ligand of the catalyst precursor for the hydrogenolysis reaction according to an embodiment of the present invention is one or more selected from diphenylphosphinomethane, diphenylphosphinoethane, triphenylphosphine, and diphenyl para- But the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 의한 중질유는 수소원자/탄소원자의 비가 1 이하로, 수소대비 탄소가 다량 첨가된 탄화수소 화합물일 수 있으며, 나아가 중질유는 전체 중량 대비 황 원자를 0.1 중량% 이상, 더욱 구체적으로는 0.1 내지 5 중량% 포함하는 탄화수소화합물일 수 있다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 의한 중질유는 감압잔사유, 상압잔사유, 오일샌드 또는 비투맨 등일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The heavy oil according to an embodiment of the present invention may be a hydrocarbon compound in which the ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is 1 or less and a large amount of carbon is added to hydrogen. Further, the heavy oil may contain sulfur atoms in an amount of 0.1 wt% May be a hydrocarbon compound containing 0.1 to 5% by weight. More specifically, the heavy oil according to one embodiment of the present invention may be a reduced-pressure residual oil, an atmospheric residue, an oil sand or a non-totemane, but the present invention is not limited thereto.

본 발명은 또한 중질유의 수첨분해방법을 제공한다. 본 발명에 의한 중질유의 수첨분해방법은 중질유와 하기 화학식 1의 촉매 전구체를 혼합하여 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하는 단계;를 포함한다. The present invention also provides a method for the hydrocracking of heavy oils. The method for hydrocracking a heavy oil according to the present invention comprises mixing a heavy oil and a catalyst precursor of Formula 1 to produce a molybdenum disulfide catalyst.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Mo(CO)6 -x- 2yLxL‘y Mo (CO) 6 - x - 2y L x L ' y

[화학식 1의 화합물은 L 또는 L’를 적어도 하나 이상 포함하며, The compound of formula (1) comprises at least one L or L '

L은 인을 중심원소로 포함하는 배위수 1의 배위자이고,L is a ligand of coordination number 1 containing phosphorus as a central element,

L‘는 인을 중심원소로 포함하는 배위수 2의 배위자이며, L 'is a ligand of coordination number 2 including phosphorus as a central element,

x는 0 내지 6의 자연수이고, y는 0 내지 3의 자연수이다.]x is a natural number of 0 to 6 and y is a natural number of 0 to 3.]

더욱 구체적으로, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시될 수 있다. More specifically, the compound of formula (1) may be represented by the following formula (2) or (3).

[화학식 2](2)

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 2에서, R1 내지 R3는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, x는 1 내지 6의 자연수이다.][In the formula 2, R 1 to R 3 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 (C1-C20) alkyl or (C1-C20) alkyl (C6-C12) aryl, and x is a natural number of 1 to 6.

[화학식 3](3)

Figure pat00008
Figure pat00008

[화학식 3에서, R4 내지 R7는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, Y는 (C1-C5)의 알킬렌이며, Y는 1 내지 3의 자연수이다.][In the formula 3, R 4 to R 7 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 Y is a (C1-C5) alkylene, and Y is a natural number of 1 to 3.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 중질유의 수첨분해방법에서 상기 이황화몰리브데넘 촉매는 인(P)이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매일 수 있다. 상술한 바와 같이, 인이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매를 이용하여 수첨분해반응을 수행하는 경우, 부생성물인 코크의 생성을 이황화몰리브데넘 촉매 만을 이용하는 경우 대비 75% 이상, 더욱 구체적으로는 85% 이상 감소시킬 수 있는 장점이 있다. Specifically, in the method of hydrogenolysis of heavy oil according to an embodiment of the present invention, the molybdenum disulfide catalyst may be a molybdenum disulfide disulfide catalyst doped with phosphorus (P). As described above, when the hydrogenolysis reaction is carried out using the phosphorus-doped molybdenum disulfide catalyst, the production of the by-product coke is 75% or more, more specifically 85% or more as compared with the case of using only the molybdenum disulfide catalyst % Or more.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 의한 중질유의 수첨분해방법에서, 촉매 전구체는 전체 반응물 중 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 2 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 1 중량% 포함될 수 있다. 상술한 범위에서 충분한 촉매활성을 나타내면서도, 다량의 촉매전구체 혼합으로 인하여 배위자가 이탈되어 불순물로 함유되는 문제를 예방할 수 있다. Furthermore, in the method of hydrocracking heavy oil according to an embodiment of the present invention, the catalyst precursor may be contained in an amount of 0.01 to 5 wt%, preferably 0.01 to 2 wt%, more preferably 0.05 to 1 wt% . It is possible to prevent the problem that the ligand is detached and contained as an impurity due to the mixing of a large amount of the catalyst precursor, while exhibiting sufficient catalytic activity in the above-mentioned range.

이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 중질유의 수첨분해방법에서, 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하는 단계는 300 내지 500 ℃, 10 내지 200기압 하에서 수행될 수 있다. 상술한 범위에서, 몰리브데넘 착체와 황의 반응으로 이황화몰리브데넘 촉매를 효율적으로 형성하면서도, 지나치게 가혹한 환경에 의한 생산비용 상승 및 촉매 변형 등을 예방할 수 있는 장점이 있다. In addition, in the method of hydrogenolysis of heavy oil according to an embodiment of the present invention, the step of producing the molybdenum disulfide catalyst may be carried out at 300 to 500 ° C under a pressure of 10 to 200 atm. In the above-mentioned range, there is an advantage that the molybdenum disulfide catalyst can be efficiently formed by the reaction of the molybdenum complex with sulfur, and the production cost and catalyst deformation due to the harsh environment can be prevented.

본 발명은 또한 본 발명의 일 실시예에 의한 수첨분해반응용 촉매 전구체를 이용한 수첨분해반응용 촉매 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 의한 수첨분해반응용 촉매 제조방법은 화학식 1의 화합물이 중질유 내에 포함된 황과 반응하여 인이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하는 단계를 포함한다. 즉, 본 발명에 의한 수첨분해반응용 촉매 제조방법에서, 촉매의 제조는 반응계 내에서 수행되며, 반응물인 중질유와 반응하여 촉매를 생성하게 된다. 본 발명에 의한 촉매 제조방법으로 제조된 촉매를 이용하여 중질유의 수첨분해반응을 수행하는 경우, 코크등과 같은 부생성물의 생성을 최소화하면서도, 본 발명에서 목적하는 나프타 등과 같은 액상 생성물을 높은 비율로 형성할 수 있는 장점이 있다. The present invention also provides a process for preparing a catalyst for hydrocracking reaction using a catalyst precursor for hydrocracking according to an embodiment of the present invention. Specifically, the process for preparing a catalyst for hydrocracking reaction according to the present invention comprises reacting a compound of the formula (1) with sulfur contained in a heavy oil to produce a phosphorus-doped molybdenum disulfide catalyst. That is, in the method for preparing a catalyst for hydrocracking reaction according to the present invention, the preparation of the catalyst is carried out in the reaction system, and the catalyst is reacted with the heavy oil as the reactant. In the case of carrying out the hydrocracking reaction of heavy oil using the catalyst prepared by the catalyst production method according to the present invention, it is possible to minimize the production of by-products such as coke and the like and to increase the liquid product such as naphtha, There is an advantage that it can be formed.

이하 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래에서 설명하는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The embodiments described below are only for the understanding of the invention, and the present invention is not limited to the embodiments.

[실시예 1][Example 1]

수소첨가분해 반응 평가에 있어서 공급원료로 사용된 물질은 현대 오일뱅크로부터 입수한 감압잔사유로 특성은 표 1에 정리하여 나타냈다. 감압잔사유의 특성 분석을 위해 원소성분 및 각각의 함량을 알아보기 위해 원소분석(Elemental Analysis; 모델명: Thermo Scientific Flash 2000, 감지기: Thermal Conductivity Detector), X-선 형광분석(X-ray fluorescence analysis; 모델명: Thermo/ARL QUANT'X), inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES; 모델명: Thermo Fisher Scientific iCAP 6500Duo)를 사용하고, SARA(Saturates, Aromatics, Resins and Asphaltenes) 함량분석은 SARA 분석기 (모델명: Latroscan MK6s), 비점분포는 ASTM D7169 (GC-SIMDIS) 방법을 사용하여 결정하였다.  The materials used as the feedstock in the hydrocracking evaluation are the decompressed residues obtained from Hyundai Oilbank. The properties are summarized in Table 1. In order to analyze the characteristics of the decompressed residual oil, elemental analysis (Model: Thermo Scientific Flash 2000, Detector: X-ray fluorescence analysis, (Thermo / ARL QUANT'X), inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES; Model: Thermo Fisher Scientific iCAP 6500Duo) and SARA (Saturates, Aromatics, Resins and Asphaltenes) Latroscan MK6s) and the boiling point distribution was determined using the ASTM D7169 (GC-SIMDIS) method.

구분division 감압잔사유의 조성 및 물성Composition and Properties of Vacuum Residue 원소분석Elemental analysis CC 83.4 중량%83.4 wt% HH 10.1 중량%10.1 wt% SS 5.88 중량%5.88 wt% NN 0.54 중량%0.54 wt% 금속성분 분석Metal analysis NiNi 72.3 ppm72.3 ppm VV 309 ppm309 ppm SARA분석SARA analysis SaturateSaturate 5.0 중량%5.0 wt% AromaticAromatic 51.8 중량%51.8 wt% ResinResin 18.4 중량%18.4 wt% AsphalteneAsphaltene 24.8 중량%24.8 wt% 분별증류 Fractional distillation IBP ~ 524 ℃IBP ~ 524 ° C 10.3 중량%10.3 wt% 524 ~ FBP524 to FBP 89.7 중량%89.7 wt%

Mo(CO)Mo (CO) 44 (PPh(PPh 33 )) 22 착체의Complex 합성 synthesis

아르곤으로 치환한 100mL 쉬렝크튜브에 Mo(CO)6 1g(3.8mmol)과 Triphenylphosphine 2.2g 8.37mmol)을 THF 10 ml, Diethylene glycol dimethyl ether 10 ml에 녹인 후, 150 ℃에서 20 h동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 상온으로냉각하여 상등액을 제거하고, 침전물을 Ether로 3회 세척하여 수첨분해반응용 촉매 전구체를 수득하였다. 1 g (3.8 mmol) of Mo (CO) 6 and 2.2 g (8.37 mmol) of triphenylphosphine are dissolved in 10 ml of THF and 10 ml of diethylene glycol dimethyl ether, and the mixture is reacted at 150 ° C. for 20 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature to remove the supernatant, and the precipitate was washed three times with ether to obtain a catalyst precursor for hydrocracking reaction.

1H-NMR(CD2Cl2, ppm): 7.55(m 8H) 7.37(m, 12H), 1 H-NMR (CD 2 Cl 2 , ppm): 7.55 (m 8H) 7.37 (m, 12H)

13C-NMR(CD2Cl2, ppm): 212.12 133.10 133.03 129.01 128.06 13 C-NMR (CD 2 Cl 2 , ppm): 212.12 133.10 133.03 129.01 128.06

FT-IR: 1877 cm-1 (Mo-CO-) FT-IR: 1877 cm < -1 > (Mo- CO &

제조된 Manufactured 착체를Complex 이용한  Used 수첨분해반응Hydrocracking reaction

합성한 Mo전구체를 사용하여 감압잔사유(VR)의 수첨분해반응을 다음과 같은 조건 하에서 실시하였다. 용량이 100 ml인 고온고압반응기에 감압잔사유 20 g을 넣고, 촉매전구체를 약 250 wppm(Mo 원소 기준) 투입하여 반응기 내 3회 이상 수소 충진과 퍼징을 반복한 후, 80 ℃에서 수소를 80 bar가 되도록 하여 수소첨가분해 반응을 준비하였다. 준비된 반응물의 온도를 430 ℃로 승온한 후, 교반(1500 rpm)과 동시에 수소첨가분해반응을 1시간 수행하였다. 반응이 종료되면 냉각 코일을 통해 상온 상태로 급속 냉각시키고, 기상 성분은 테들러 백(tedlar bag)에 포집하여 TCD와 FID가 장착된 기체크로마토그래피로 분석하고 액상 제품 및 코크는 톨루엔에 용해도 차에 따라 분리하여 정량하고 액상 제품은 ASTM D7169 (GC-SIMDIS) 방법에 따라 비점분포를 분석하였다. 반응 후 전구체의 화학조성 및 구조를 확인하기 위하여, 전구체와 원료를 혼합하여 열분해시킨 후 얻은 생성물을 XPS 및 XRD로 분석하여 각각 표 2 및 도 1로 나타내었으며, 수첨분해반응에 의한 생성물의 분석결과는 표 3으로 나타내었다. The hydrocracking reaction of vacuum residue (VR) was carried out under the following conditions using the synthesized Mo precursor. 20 g of vacuum residue was placed in a high-temperature high-pressure reactor having a capacity of 100 ml, and a catalyst precursor was charged at about 250 wppm (based on Mo element). The reactor was repeatedly subjected to hydrogen filling and purging three times or more, bar to prepare the hydrogenolysis reaction. After the temperature of the prepared reaction product was raised to 430 ° C, hydrocracking reaction was performed for 1 hour at the same time as stirring (1500 rpm). Upon completion of the reaction, the solution was rapidly cooled to room temperature through a cooling coil. The gaseous components were collected in a Tedlar bag and analyzed by gas chromatography equipped with TCD and FID. The liquid product and the coke were analyzed for solubility in toluene And the liquid product was analyzed for boiling point according to ASTM D7169 (GC-SIMDIS) method. In order to confirm the chemical composition and structure of the precursor after the reaction, the product obtained by pyrolyzing the mixture of the precursor and the raw material was analyzed by XPS and XRD, respectively, and the results are shown in Table 2 and FIG. Are shown in Table 3.

성분ingredient 함량 (원자%)Content (atom%) CC 88.8888.88 OO 6.616.61 PP 0.060.06 SS 2.922.92 MoMo 1.531.53

표 2 및 도 1을 참고하면, MoS2 촉매에 인이 도핑되어 있는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 2 and FIG. 1, it can be confirmed that phosphorus is doped in the MoS 2 catalyst.

[실시예 2][Example 2]

Mo(CO)Mo (CO) 44 (Dppe)착체의(Dppe) complex 합성 synthesis

아르곤으로 치환한 100mL 쉬렝크튜브에 Mo(CO)6 1g(3.8mmol)과 DPPE(di(phenylphosphino)ethane) (1.8g 4.54mmol)을 THF 10 ml, Diethylene glycol dimethyl ether 10 ml에 녹인 후, 150 ℃에서 20 h동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 RT로 냉각하여 상등액을 제거하고, 침전물을 Ether로 3회 세척하여 깨끗한 화합물을 얻었다. 1 g (3.8 mmol) of Mo (CO) 6 and DPPE (di (phenylphosphino) ethane) (1.8 g, 4.54 mmol) were dissolved in 10 ml of THF and 10 ml of diethylene glycol dimethyl ether, Deg.] C for 20 h. After the reaction was completed, the supernatant was removed by cooling with RT, and the precipitate was washed three times with ether to obtain a clean compound.

1H-NMR(CD2Cl2, ppm): 7.55(m 12H) 7.37(m, 18H) 2.54(m, 4H) 1 H-NMR (CD 2 Cl 2 , ppm): 7.55 (m 12H) 7.37 (m, 18H) 2.54 (m, 4H)

FT-IR: 2010, 1941, 1877 cm-1(Mo-CO-)FT-IR: 2010, 1941, 1877 cm -1 (Mo- CO -)

제조된 Manufactured 착체를Complex 이용한  Used 수첨분해반응Hydrocracking reaction

실시예 1과 같은 방법으로 제조된 착물을 이용하여 수첨분해반응을 수행하였으며, 그 결과를 표 3으로 나타내었다. The hydrocracking reaction was carried out using the complex prepared in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

[실시예 3][Example 3]

Mo(CO)Mo (CO) 44 (TEP)2착체의(TEP) 2 complex 합성 synthesis

Mo(CO)6 0.1g(0.38mmol)를 Toluene 5ml에 녹인 후 Triethyl phosphite(TEP) (0.19ml, 1.14mmol)를 넣고 Close Vessel에서 110℃, 200W 의 조건으로 마이크로파로 10분 반응, 이후 가스를 내 보낸다. 이 반응을 총 5회 반복, 반응 후 냉각 시킨 다음 상층액을 다 빼낸 후 헥산으로 3회 세척하여 재결정하였다.Triethyl phosphite (TEP) (0.19ml, 1.14mmol) was added to 0.1ml (0.38mmol) of Mo (CO) 6 in 5ml of toluene and reacted in a closed vessel at 110 ° C and 200W under microwave for 10 minutes. Export. This reaction was repeated 5 times in total, and after the reaction was completed, the reaction solution was cooled, and the supernatant was removed. The reaction solution was washed three times with hexane and recrystallized.

1H-NMR(CDCl3, ppm): 3.996(m,6H), 1.264(m, 9H) 1 H-NMR (CDCl 3, ppm): 3.996 (m, 6H), 1.264 (m, 9H)

13C-NMR(CDCl3, ppm): 204.83, 59.93, 16.15 13 C-NMR (CDCl 3 , ppm): 204.83, 59.93, 16.15

FT-IR: 1934, 1897 cm-1(Mo-CO-)FT-IR: 1934, 1897 cm -1 (Mo- CO -)

제조된 Manufactured 착체를Complex 이용한  Used 수첨분해반응Hydrocracking reaction

실시예 1과 같은 방법으로 제조된 착물을 이용하여 수첨분해반응을 수행하였으며, 그 결과를 표 3으로 나타내었다. The hydrocracking reaction was carried out using the complex prepared in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

[비교예 1][Comparative Example 1]

몰리브데넘 2-Molybdenum 2- 에틸렌헥사노에이트Ethylene hexanoate 촉매의 제조 Preparation of Catalyst

특허 KR1396181의 방법에 의해, 30.0g의 몰리브데넘산(Aldrich, MoO3≥85.0%) 및 102.2 g의 2-에틸헥산산(Aldrich, 99%)을 함께 300 ml 플라스크에서 혼합한 다음 교반하면서 100 ml/min의 N2로 퍼지하면서 1시간동안 200 ℃에서 가열하였다. 퍼지를 20% H2와 80% N2의 혼합물로 변경하고 200 ℃에서 12시간동안 유지하였다. 상기 반응은 14.7 wt% Mo을 갖는 몰리브데넘 2-에틸헥사노에이트를 산출하였다. 1H-NMR과 13C-NMR로 확인하였으며, 이는 다음과 같다.30.0 g of molybdenum acid (Aldrich, MoO3≥85.0%) and 102.2 g of 2-ethylhexanoic acid (Aldrich, 99%) were mixed together in a 300 ml flask by the method of patent KR1396181 and 100 ml while purging with / min of N 2 was heated at 200 ℃ for 1 hour. Changing the purging of a mixture of 20% H2 and 80% N 2 and held at 200 ℃ for 12 hours. The reaction yielded molybdenum 2-ethylhexanoate with 14.7 wt% Mo. The results were confirmed by 1 H-NMR and 13 C-NMR, as follows.

1H-NMR(CDCl3, ppm): 2.256(m, 1H), 1.620(m, 4H), 1.283(m, 4H), 0.910(m, 6H) 1 H-NMR (CDCl 3 , ppm): 2.256 (m, 1H), 1.620 (m, 4H), 1.283

13C-NMR(CDCl3, ppm): 183.38, 47.31, 31.58, 29.66, 25.28, 22.74, 13.90, 11.74 13 C-NMR (CDCl 3 , ppm): 183.38, 47.31, 31.58, 29.66, 25.28, 22.74, 13.90, 11.74

제조된 촉매를 이용한 Using the prepared catalyst 수첨분해반응Hydrocracking reaction

실시예 1과 같은 방법으로 제조된 착물을 이용하여 수첨분해반응을 수행하였으며, 그 결과를 표 3으로 나타내었다.The hydrocracking reaction was carried out using the complex prepared in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

[비교예 2][Comparative Example 2]

비교예 1에 의해 합성된 몰리브데넘 2-에틸헥사노에이트 전구체에 1당량의 PPh3함량을 넣고서 실시예 1에서 수행한 방법과 같은 조건으로 수첨분해반응을 실시하였으며, 그 결과는 표 3에 나타내었다.The hydrocracking reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the molybdenum 2-ethylhexanoate precursor synthesized in Comparative Example 1 was added with one equivalent of PPh 3. The results are shown in Table 3 Respectively.

제조된 촉매를 이용한 Using the prepared catalyst 수첨분해반응Hydrocracking reaction

실시예 1과 같은 방법으로 제조된 착물을 이용하여 수첨분해반응을 수행하였으며, 그 결과를 표 3으로 나타내었다.The hydrocracking reaction was carried out using the complex prepared in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

구분division 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 Gas product (%)Gas product (%) 6.26.2 7.57.5 6.76.7 6.16.1 6.76.7 Liquid Product (%)Liquid Product (%) Naphtha (IBP-177℃) Naphtha (IBP-177 < 0 > C) 7.17.1 8.88.8 8.88.8 11.711.7 13.013.0 M.D.a (177-343℃) A MD (177-343 ℃) 20.620.6 21.221.2 21.521.5 25.0 25.0 17.017.0 Gas oil (343-524℃) Gas oil (343-524 DEG C) 38.038.0 36.436.4 35.135.1 37.7 37.7 34.434.4 Residue (524℃-FBP) Residue (524 ° C-FBP) 27.227.2 25.525.5 29.729.7 16.916.9 15.615.6 Toluene insoluble (%)Toluene insoluble (%) 0.50.5 0.50.5 0.30.3 3.0 3.0 3.33.3 Liquid Yield (%)b Liquid Yield (%) b 66.166.1 66.566.5 63.363.3 63.5 63.5 64.464.4 Conversion (%)c Conversion (%) c 72.872.8 74.574.5 70.370.3 71.1 71.1 84.484.4

a. M.D. : Middle distillatea. M.D. : Middle distillate

b. 100%-Gas product(%)-Residue(%)-Toluene insoluble(%)b. 100% -Gas product (%) - Residue (%) - Toluene insoluble (%)

c. 100%-Residue(%)c. 100% -Residue (%)

상술한 바와 같이, 표 2 및 도 1을 참고하면 인을 중심원소로 포함하는 몰리브데넘 착물 전구체를 이용하는 경우, 인이 도핑된 이황화몰리브데넘이 형성되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 인이 도핑된 이황화몰리브데넘을 포함하는 촉매 전구체를 이용하여 수첨분해반응을 수행하는 경우, 액상생성물의 함량이 높으며, 부생성물인 톨루엔 불용성 성분(코크)의 생성이 현저히 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 아울러, 이러한 장점은 인이 이황화몰리브데넘에 도핑됨으로써 발생하는 현상이며, 단순히 실시예의 배위자로 포함된 인 화합물을 몰리브데넘과 별도로 첨가하는 경우(비교예 2) 본 발명과 같은 장점이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다. As described above, referring to Table 2 and FIG. 1, it can be confirmed that phosphorus-doped molybdenum disulfide is formed when a molybdenum complex precursor containing phosphorus as a central element is used. When the hydrogenolysis reaction is carried out using the catalyst precursor containing the phosphorus-doped molybdenum disulfide, the content of the liquid product is high and the production of the toluene-insoluble component (coke), which is a by-product, is remarkably lowered have. In addition, this merit is a phenomenon that occurs when phosphorus is doped in molybdenum disulfide. In the case where a phosphorus compound contained as a ligand in the embodiment is added separately from molybdenum (Comparative Example 2), the advantages similar to those of the present invention are not shown .

Claims (10)

하기 화학식 1의 구조를 가지며, 중질유 내의 황과 반응하여 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하는 수첨분해반응용 촉매 전구체.
[화학식 1]
Mo(CO)6 -x- 2yLxL‘y
[화학식 1의 화합물은 L 또는 L’를 적어도 하나 이상 포함하며,
L은 인을 중심원소로 포함하는 배위수 1의 배위자이고,
L‘는 인을 중심원소로 포함하는 배위수 2의 배위자이며,
x는 0 내지 6의 정수이고, y는 0 내지 3의 정수이다.]
A catalyst precursor for a hydrogenolysis reaction having a structure represented by the following formula (1) and reacting with sulfur in heavy oil to produce a molybdenum disulfide catalyst.
[Chemical Formula 1]
Mo (CO) 6 - x - 2y L x L ' y
The compound of formula (1) comprises at least one L or L '
L is a ligand of coordination number 1 containing phosphorus as a central element,
L 'is a ligand of coordination number 2 including phosphorus as a central element,
x is an integer of 0 to 6 and y is an integer of 0 to 3.]
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물인 수첨분해반응용 촉매 전구체.
[화학식 2]
Figure pat00009

[화학식 2에서, R1 내지 R3는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, x는 1 내지 6의 정수이다.]
[화학식 3]
Figure pat00010

[화학식 3에서, R4 내지 R7는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, Y는 (C1-C5)의 알킬렌이며, y는 1 내지 3의 정수이다.]
The method according to claim 1,
Wherein the compound of formula (1) is a compound represented by the following formula (2) or (3).
(2)
Figure pat00009

[In the formula 2, R 1 to R 3 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 (C1-C20) alkyl or (C1-C20) alkyl (C6-C12) aryl, and x is an integer of 1 to 6.
(3)
Figure pat00010

[In the formula 3, R 4 to R 7 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 Y is a (C1-C5) alkylene, and y is an integer of 1 to 3. The compound of the formula (I)
제 1항에 있어서,
상기 이황화몰리브데넘 촉매는 인(P)이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매인 수첨분해반응용 촉매 전구체.
The method according to claim 1,
Wherein the molybdenum disulfide disulfide catalyst is a molybdenum disulfide disulfide catalyst doped with phosphorus (P).
제 3항에 있어서,
상기 인이 도핑된 이황화 몰리브데넘 촉매는 몰리브데넘 원자 1몰 대비 0.01 내지 0.08몰의 인을 포함하는 수첨분해반응용 촉매 전구체.
The method of claim 3,
Wherein the phosphorus-doped molybdenum disulfide catalyst comprises 0.01 to 0.08 mol of phosphorus relative to 1 mol of molybdenum atom.
제 1항에 있어서,
상기 중질유는 수소 원자/탄소원자의 비가 1 이하이며, 황원자를 0.1 중량% 이상 포함하는 탄화수소인 수첨분해반응용 촉매 전구체.
The method according to claim 1,
Wherein the heavy oil is a hydrocarbon having a ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 1 or less and containing sulfur atoms in an amount of 0.1 wt% or more.
중질유와 하기 화학식 1의 촉매 전구체를 혼합하여 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하는 단계;를 포함하는 중질유의 수첨분해방법.
[화학식 1]
Mo(CO)6 -x- 2yLxL‘y
[화학식 1의 화합물은 L 또는 L’를 적어도 하나 이상 포함하며,
L은 인을 중심원소로 포함하는 배위수 1의 배위자이고,
L‘는 인을 중심원소로 포함하는 배위수 2의 배위자이며,
x는 0 내지 6의 정수이고, y는 0 내지 3의 정수이다.]
Mixing a heavy oil and a catalyst precursor of formula (1) to produce a molybdenum disulfide catalyst.
[Chemical Formula 1]
Mo (CO) 6 - x - 2y L x L ' y
The compound of formula (1) comprises at least one L or L '
L is a ligand of coordination number 1 containing phosphorus as a central element,
L 'is a ligand of coordination number 2 including phosphorus as a central element,
x is an integer of 0 to 6 and y is an integer of 0 to 3.]
제 6항에 있어서,
상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 화합물인 중질유의 수첨분해방법.
[화학식 2]
Figure pat00011

[화학식 2에서, R1 내지 R3는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, x는 1 내지 6의 정수이다.]
[화학식 3]
Figure pat00012

[화학식 3에서, R4 내지 R7는 각각 수소, 히드록시, 할로겐, (C1-C20)알킬, 할로(C1-C20)알킬, (C1-C20)알콕시, (C6-C12)아릴, (C6-C12)아릴(C1-C20)알킬 또는 (C1-C20)알킬(C6-C12)아릴이며, Y는 (C1-C5)의 알킬렌이며, Y는 1 내지 3의 정수이다.]
The method according to claim 6,
Wherein the compound of formula (1) is a compound represented by the following formula (2) or (3).
(2)
Figure pat00011

[In the formula 2, R 1 to R 3 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 (C1-C20) alkyl or (C1-C20) alkyl (C6-C12) aryl, and x is an integer of 1 to 6.
(3)
Figure pat00012

[In the formula 3, R 4 to R 7 are each hydrogen, hydroxy, halogen, (C1-C20) alkyl, halo (C1-C20) alkyl, (C1-C20) alkoxy, (C6-C12) aryl, (C6 Y is a (C1-C5) alkylene, and Y is an integer of 1 to 3. " (C 1 -C 20)
제 6항에 있어서,
상기 이황화몰리브데넘 촉매는 인(P)이 도핑된 이황화몰리브데넘 촉매인 중질유의 수첨분해방법.
The method according to claim 6,
Wherein said molybdenum disulfide catalyst is a molybdenum disulfide disulfide catalyst doped with phosphorus (P).
제 6항에 있어서,
상기 촉매 전구체는 전체 반응물 중 0.01 내지 5 중량% 첨가되는 중질유의 수첨분해방법.
The method according to claim 6,
Wherein the catalyst precursor is added in an amount of 0.01 to 5 wt% of the total reactants.
제 6항에 있어서,
상기 이황화몰리브데넘 촉매를 생성하는 단계는 300 내지 500 ℃, 10 내지 200 기압에서 수행되는 중질유의 수첨분해방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step of producing the molybdenum disulfide catalyst is carried out at a temperature of 300 to 500 DEG C and 10 to 200 atm.
KR1020170118592A 2017-09-15 2017-09-15 Catalyst precursor for hydrocracking and method for hydrocracking of heavy oil using thereof KR101994627B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170118592A KR101994627B1 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Catalyst precursor for hydrocracking and method for hydrocracking of heavy oil using thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170118592A KR101994627B1 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Catalyst precursor for hydrocracking and method for hydrocracking of heavy oil using thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190031388A true KR20190031388A (en) 2019-03-26
KR101994627B1 KR101994627B1 (en) 2019-07-03

Family

ID=65949654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170118592A KR101994627B1 (en) 2017-09-15 2017-09-15 Catalyst precursor for hydrocracking and method for hydrocracking of heavy oil using thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101994627B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210043231A (en) * 2019-10-11 2021-04-21 단국대학교 산학협력단 Heavy oil upgrading method with carbon additive
CN114425449A (en) * 2020-10-16 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 Hydrodesulfurization catalyst and preparation method and application thereof
CN114425448A (en) * 2020-10-16 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 Hydrodesulfurization catalyst and preparation method and application thereof
CN114433232A (en) * 2020-10-16 2022-05-06 中国石油化工股份有限公司 Hydrogenation carbon residue removal catalyst and preparation method and application thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120069959A (en) * 2010-12-21 2012-06-29 단국대학교 산학협력단 Manufacturing method of molybdenum disulfide nanowire
KR101555000B1 (en) * 2014-05-14 2015-09-22 한국화학연구원 Hydrocracking catalysts for heavy oil upgrading

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120069959A (en) * 2010-12-21 2012-06-29 단국대학교 산학협력단 Manufacturing method of molybdenum disulfide nanowire
KR101555000B1 (en) * 2014-05-14 2015-09-22 한국화학연구원 Hydrocracking catalysts for heavy oil upgrading

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fuel, 186, 442-448(2016)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210043231A (en) * 2019-10-11 2021-04-21 단국대학교 산학협력단 Heavy oil upgrading method with carbon additive
CN114425449A (en) * 2020-10-16 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 Hydrodesulfurization catalyst and preparation method and application thereof
CN114425448A (en) * 2020-10-16 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 Hydrodesulfurization catalyst and preparation method and application thereof
CN114433232A (en) * 2020-10-16 2022-05-06 中国石油化工股份有限公司 Hydrogenation carbon residue removal catalyst and preparation method and application thereof
CN114433232B (en) * 2020-10-16 2023-07-28 中国石油化工股份有限公司 Hydrogenation carbon residue removal catalyst and preparation method and application thereof
CN114425448B (en) * 2020-10-16 2023-09-01 中国石油化工股份有限公司 Hydrodesulfurization catalyst and preparation method and application thereof
CN114425449B (en) * 2020-10-16 2023-09-01 中国石油化工股份有限公司 Hydrodesulfurization catalyst and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101994627B1 (en) 2019-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101994627B1 (en) Catalyst precursor for hydrocracking and method for hydrocracking of heavy oil using thereof
US8142645B2 (en) Process for increasing the mono-aromatic content of polynuclear-aromatic-containing feedstocks
US7951745B2 (en) Catalyst for hydrocracking hydrocarbons containing polynuclear aromatic compounds
Rensel et al. Highly selective bimetallic FeMoP catalyst for C–O bond cleavage of aryl ethers
CN108745385B (en) Self-vulcanized oil-soluble molybdenum-based bimetallic catalyst and preparation method and application thereof
JP2015527452A5 (en)
CN103977822B (en) A kind of compound hydrocracking catalyst for suspension bed of oil-soluble and preparation method thereof
Fixari et al. New developments in deep hydroconversion of heavy oil residues with dispersed catalysts. 1. Effect of metals and experimental conditions
CN103980320A (en) Oil soluble molybdenum-based precursor of catalyst, preparation method and application thereof
KR101318146B1 (en) catalytic thermal pyrolysis method of heavy carbonaceous materials
Chen et al. Ultrafine Co-MoS2 monolayer catalyst derived from oil-soluble single-molecule polyoxometalates for slurry phase hydrocracking
KR101555000B1 (en) Hydrocracking catalysts for heavy oil upgrading
CA2426374C (en) Method for hydrocracking petroleum heavy oil
JP5896536B2 (en) A catalyst preparation reactor comprising a catalyst precursor used to feed a reactor to upgrade a heavy hydrocarbon feedstock
CN112745352B (en) Organic molybdenum compound, preparation method thereof, catalyst and application thereof
KR101793144B1 (en) Hydrogenation Reaction Composition For Heavy Oil Upgrading With Aromatic Coal Compound And Hydrogenation Reaction Process
KR101817060B1 (en) Heterometallic precursors for oil-dispersed catalyst, preparation method thereof and hydrocracking method of heavy crude oil using the same
CN114073984A (en) Oil-soluble molybdenum octoate catalyst, preparation method and application thereof
US11492561B2 (en) Catalyst precursor for hydrocracking reaction and method for hydrocracking heavy oil by using same
KR101941933B1 (en) Organic metallic phosphine compounds for oil-dispersed catalyst, preparation method thereof, hydrocracking catalysts for heavy crude oil upgrading comprising the same and hydrocracking method of heavy crude oil using the same
KR101874200B1 (en) Catalyst for heavy oil hydrocracking and methods of heavy oil hydrocracking using the same
CN107867993A (en) A kind of organic-molybdenum salt composite and preparation method thereof
KR20160039471A (en) Preparation method of oil-soluble nickel-molybdenum-tungsten trimetallic catalyst
CN116651506B (en) Oil-soluble molybdenum-based catalyst, and preparation method and application thereof
KR102480353B1 (en) upgrading method by pyrolysis of heavy oil using byproducts from manufacturing cokes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant