KR20200115064A - Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same - Google Patents

Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20200115064A
KR20200115064A KR1020200009292A KR20200009292A KR20200115064A KR 20200115064 A KR20200115064 A KR 20200115064A KR 1020200009292 A KR1020200009292 A KR 1020200009292A KR 20200009292 A KR20200009292 A KR 20200009292A KR 20200115064 A KR20200115064 A KR 20200115064A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
primary alcohol
dehydration
olefin
linear alpha
Prior art date
Application number
KR1020200009292A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102306324B1 (en
Inventor
구기영
정운호
김영은
임효빈
천동현
윤민혜
정헌도
박지찬
임근배
이동욱
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to US16/791,392 priority Critical patent/US11192090B2/en
Publication of KR20200115064A publication Critical patent/KR20200115064A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102306324B1 publication Critical patent/KR102306324B1/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
    • B01J27/20Carbon compounds
    • B01J27/232Carbonates
    • B01J27/236Hydroxy carbonates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/10Magnesium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/30Tungsten
    • B01J32/00
    • 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
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • C07C1/24Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms by elimination of water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/04Purification; Separation; Use of additives by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/10Purification; Separation; Use of additives by extraction, i.e. purification or separation of liquid hydrocarbons with the aid of liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/12Purification; Separation; Use of additives by adsorption, i.e. purification or separation of hydrocarbons with the aid of solids, e.g. with ion-exchangers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2523/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
    • C07C2523/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • C07C2523/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • C07C2523/30Tungsten

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

The present invention relates to a catalyst for dehydration of a primary alcohol, a method for preparing the same, and a method for preparing alpha-olefins using the same. The catalyst for dehydration of a primary alcohol according to the present invention has excellent dehydration activity, high conversion frequency, and excellent catalyst stability, and thus can provide high-purity linear alpha-olefins with high selectivity even if a relatively small amount of cocatalyst is added compared to a homogeneous catalyst system. The catalyst for dehydration of a primary alcohol includes complex metal oxides of magnesium and aluminum.

Description

알코올의 탈수반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 알파-올레핀의 제조방법{Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same}Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same}

본 발명은 알코올의 탈수반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 알파-올레핀의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for dehydration of alcohol, a method for preparing the same, and a method for preparing an alpha-olefin using the same.

탄소수 4 내지 20의 선형 알파-올레핀은 계면활성제, 가소제, 합성 윤활제 및 폴리올레핀 등을 생산하는 데에 주요한 공급 원료이다. 또한, 고순도의 선형 알파-올레핀은 저밀도 폴리에틸렌의 생산 및 옥소 공정 등에 특히 유용하다.Linear alpha-olefins having 4 to 20 carbon atoms are a major feedstock for the production of surfactants, plasticizers, synthetic lubricants and polyolefins. In addition, high-purity linear alpha-olefins are particularly useful for production of low-density polyethylene and oxo processes.

선형 올레핀은 선형 알칸의 탈수소화반응 또는 선형 알코올의 탈수반응을 통해 제조될 수 있다. 그러나, 상기한 제조방법으로부터 수득되는 생성물의 대부분은 인터널 올레핀(internal olefins)으로 구성된다. 이에, 보다 높은 선택도로 선형 알파-올레핀을 제조하기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있는 실정이다.Linear olefins can be prepared through dehydrogenation of linear alkanes or dehydration of linear alcohols. However, most of the products obtained from the above-described manufacturing method consist of internal olefins. Accordingly, research for producing linear alpha-olefins with higher selectivity is continuously being conducted.

다양한 선형 알파-올레핀 중, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등은 에틸렌과 폴리머 중합과정을 통하여 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 중합되는 혼성 단량체로서 폴리머의 물성 변화에 중요한 역할을 한다. 폴리에틸렌은 열가소성 플라스틱으로 가볍고 유연하여 현대사회에서 각종 용기, 포장용 필름, 섬유, 파이프, 패킹, 도료 등에 사용되고 있다. 폴리에틸렌에 있어, 폴리머의 중요 요구 물성인 파단강도, 인열강도, 낙추충격강도 등은 폴리머의 특성인 결정화 및 가교(crosslink) 밀도 등에 영향을 받는다. 즉, 폴리에틸렌의 중요 요구 물성은 혼성 단량체인 선형 알파-올레핀의 다양한 양태의 조합으로 조절될 수 있다.Among various linear alpha-olefins, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, etc. are hybrid monomers that are polymerized into low-density polyethylene (LDPE) and high-density polyethylene (HDPE) through ethylene and polymer polymerization. Plays a role. Polyethylene is a thermoplastic plastic, light and flexible, and is used in various containers, packaging films, fibers, pipes, packings, and paints in the modern society. In polyethylene, the breaking strength, tear strength, and drop impact strength, which are important properties of the polymer, are affected by the crystallization and crosslink density, which are properties of the polymer. That is, the important required physical properties of polyethylene can be controlled by a combination of various aspects of the hybrid monomer   linear alpha-olefin.

이들 선형 알파-올레핀을 생산하는 상업공정은 에틸렌의 올리고머화 반응으로 생산하는 방법과 석유의 나프타 분해(naphtha cracking)로부터 올레핀을 분별하여 생산하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 선형 알파-올레핀을 생산하는 상업공정은 분별 과정에서 단가 상승 및 환경 문제 등이 지적되고 있다. 이에, 재생 가능하고 지속적인 생산이 가능한 친환경 탄소자원인 바이오매스로부터 전환된 알코올 등을 이용한 탈수반응을 통해 생산하는 상업공정이 요구된다.Commercial processes for producing these linear alpha-olefins include a method of producing by oligomerization of ethylene and a method of separating and producing olefins from naphtha cracking of petroleum. However, in the commercial process of producing such a linear alpha-olefin, an increase in cost and environmental problems have been pointed out during the fractionation process. Accordingly, there is a need for a commercial process for producing through a dehydration reaction using alcohol converted from biomass, an eco-friendly carbon resource that is renewable and capable of sustained production.

KR 10-2007-0112460 AKR 10-2007-0112460 A

본 발명의 목적은 1차 알코올의 탈수반응에 효과적으로 사용하기 위한 촉매 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a catalyst for effective use in the dehydration reaction of primary alcohols and a method for producing the same.

상세하게, 본 발명의 일 목적은 탈수반응에 대한 활성이 우수하고, 전환빈도가 높으면서도 촉매 안정성이 우수한 1차 알코올의 탈수반응용 촉매 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.In detail, one object of the present invention is to provide a catalyst for dehydration reaction of a primary alcohol having excellent activity against dehydration reaction, high conversion frequency and excellent catalyst stability, and a method for preparing the same.

상세하게, 본 발명의 일 목적은 균일 촉매계에 비해 상대적으로 적은 양의 조촉매를 투입으로도 높은 촉매활성을 구현하고, 탈수반응을 통한 선형 알파-올레핀에 대한 선택도를 높여, 고순도의 선형 알파-올레핀을 제공할 수 있는 1차 알코올의 탈수반응용 촉매 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.In detail, one object of the present invention is to realize high catalytic activity even by introducing a relatively small amount of cocatalyst compared to a homogeneous catalyst system, and to increase selectivity to linear alpha-olefins through dehydration reaction, and to achieve high purity linear alpha. -To provide a catalyst for dehydration of a primary alcohol capable of providing an olefin and a method for producing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 1차 알코올의 탈수반응용 촉매를 이용하여, 높은 선택도로 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of converting a primary alcohol to an olefin with high selectivity using the catalyst for dehydration of the primary alcohol described above.

본 발명의 또 다른 목적은 매우 경제적인 방법으로 대량생산이 가능한 선형 알파-올레핀의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a linear alpha-olefin capable of mass production in a very economical manner.

상술된 과제를 해결하기 위하여, 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)의 복합금속 산화물을 포함하는 1차 알코올의 탈수반응용 촉매가 제공된다.In order to solve the above-described problems, a catalyst for dehydration of a primary alcohol including a composite metal oxide of magnesium (Mg) and aluminum (Al) is provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매에 있어서, 상기 복합금속 산화물은 마그네슘 알루미네이트(magnesium aluminate; MgAl2O4) 및 하이드로탈사이트(hydrotalcite; Mg2xAl2(OH)4x+4COnH2O) 등에서 선택되는 것일 수 있다.In the catalyst for dehydration of a primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the composite metal oxide is magnesium aluminate (MgAl 2 O 4 ) and hydrotalcite (Mg 2x Al 2 (OH)). 4x+4 CO 3 · nH 2 O) may be selected from.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매에 있어서, 상기 1차 알코올의 탈수 반응용 촉매는 상기 복합금속 산화물을 담체로 하고, 상기 담체에 담지된 금속입자를 포함하는 것일 수 있다.In the catalyst for dehydration reaction of a primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the catalyst for dehydration reaction of the primary alcohol may include the composite metal oxide as a carrier and metal particles supported on the carrier. have.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매에 있어서, 상기 금속입자는 알칼리토금속 및 전이금속 등에서 선택되는 것일 수 있다.In the catalyst for dehydration reaction of primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the metal particles may be selected from alkaline earth metals and transition metals.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매에 있어서, 상기 금속입자는 텅스텐(W) 등 일 수 있다.In the catalyst for dehydration reaction of primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the metal particles may be tungsten (W) or the like.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매에 있어서, 상기 금속입자는 상기 담체의 총 중량에 대하여 10중량%이하로 담지된 것일 수 있다.In the catalyst for dehydration reaction of primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the metal particles may be supported in an amount of 10% by weight or less based on the total weight of the carrier.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매에 있어서, 상기 1차 알코올은 1-옥탄올 등 일 수 있다.In the catalyst for dehydration of a primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the primary alcohol may be 1-octanol or the like.

또한, 본 발명은 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)의 복합금속 산화물에 금속 전구체 용액을 함침법으로 담지하여 담지물을 제조하는 단계; 및 상기 담지물을 소성하는 단계;를 포함하는 1차 알코올의 탈수반응용 촉매의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of preparing a supported material by impregnating a metal precursor solution on a composite metal oxide of magnesium (Mg) and aluminum (Al); And it provides a method for producing a catalyst for the dehydration reaction of the primary alcohol comprising; and firing the supported material.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매의 제조방법에 있어서, 상기 금속 전구체는 알칼리토금속 및 전이금속 등에서 선택되는 금속을 포함하는 암모늄계 화합물일 수 있다.In the method for preparing a catalyst for dehydration reaction of a primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the metal precursor may be an ammonium-based compound including a metal selected from alkaline earth metals and transition metals.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매의 제조방법에 있어서, 상기 금속 전구체는 암모늄 파라텅스테이트(ammonium paratungstate), 암모늄 메타텅스테이트(ammonium metatungstate) 등에서 선택되는 암모늄계 텅스텐 화합물일 수 있다.In the method for producing a catalyst for dehydration reaction of a primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the metal precursor is an ammonium tungsten compound selected from ammonium   paratungstate,   ammonium   metatungstate, etc. Can be

또한, 본 발명은 상술한 1차 알코올의 탈수반응용 촉매를 이용하여, 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of converting a primary alcohol into an olefin using the catalyst for dehydration of the primary alcohol described above.

또한, 본 발명은 상술한 1차 알코올의 탈수반응용 촉매를 이용하여, 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 단계; 및 전환된 올레핀을 분획하는 단계;를 포함하는 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention uses the catalyst for dehydration of the primary alcohol described above, converting the primary alcohol into an olefin; And it provides a method for producing a linear alpha-olefin comprising; and fractionating the converted olefin.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 전환하는 단계는 200 내지 800℃의 조건에서 수행되는 것일 수 있다.In the method for producing a linear alpha-olefin according to an embodiment of the present invention, the converting step may be performed under conditions of 200 to 800°C.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 전환하는 단계는 액 공간속도(liquid hourly space velocity; LHSV)가 3 내지 100h-1로 1차 알코올을 공급하는 것일 수 있다.In the method for producing a linear alpha-olefin according to an embodiment of the present invention, the converting step may be to supply the primary alcohol at a liquid hourly space velocity (LHSV) of 3 to 100 h -1 . have.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 분획하는 단계는 증류, 추출, 흡착 또는 이온교환 등을 통해 수행되는 것일 수 있다.In the method for producing a linear alpha-olefin according to an embodiment of the present invention, the fractionation may be performed through distillation, extraction, adsorption, or ion exchange.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 1차 알코올의 전환율은 50%이상이고, 상기 선형 알파-올레핀의 선택도는 60%이상인 것일 수 있다.In the method for producing a linear alpha-olefin according to an embodiment of the present invention, the conversion rate of the primary alcohol may be 50% or more, and the selectivity of the linear alpha-olefin may be 60% or more.

본 발명에 따르면, 1차 알코올의 탈수반응에 대한 촉매활성이 우수하고, 전환빈도(Trunover Frequency)가 높으면서도 촉매 안정성이 우수한 불균일 촉매 또는 촉매계를 제공할 수 있다. 또한, 액상의 균일 촉매계에 비해 상대적으로 적은 양으로도 높은 촉매활성을 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a heterogeneous catalyst or catalyst system having excellent catalytic activity for dehydration reaction of a primary alcohol, high conversion frequency, and excellent catalytic stability. In addition, high catalytic activity can be achieved with a relatively small amount compared to a liquid homogeneous catalyst system.

또한, 본 발명에 따르면, 적절한 산점 조절로 1차 알코올의 탈수반응 시, 이성질체의 생성을 효과적으로 저감시키고 높은 순도와 전환율을 동시에 만족시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to effectively reduce the formation of isomers and satisfy high purity and conversion rate at the same time during dehydration reaction of the primary alcohol by appropriate acid point control.

또한, 본 발명에 따르면, 높은 선택도로 1차 알코올을 올레핀으로 전환시킬 수 있을 뿐 아니라 선형 알파-올레핀을 고수율로 수득할 수 있어, 매우 경제적인 방법으로 선형 알파-올레핀의 대량생산이 가능하다. 또한, 고체상의 촉매 또는 촉매계를 사용함에 따라 액상의 반응물 및 생성물과의 분리가 용이하다.In addition, according to the present invention, not only can the primary alcohol be converted to olefins with high selectivity, but also linear alpha-olefins can be obtained in high yield, so that mass production of linear alpha-olefins is possible in a very economical manner. . In addition, the use of a solid catalyst or catalyst system facilitates separation of liquid reactants and products.

도1은 본 발명의 실시예 및 비교예의 촉매 또는 촉매계를 이용한 1차 알코올의 탈수반응을 통해 제조된 생성물을 도시한 것이다(시료1: 비교예5, 시료2: 비교예4, 시료3: 실시예15, 시료6: 실시예16).1 shows a product prepared through dehydration of primary alcohol using catalysts or catalyst systems of Examples and Comparative Examples of the present invention (Sample 1: Comparative Example 5, Sample 2: Comparative Example 4, Sample 3: Example) Example 15, Sample 6: Example 16).

본 발명에 따른 알코올의 탈수반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 알파-올레핀의 제조방법에 대하여 이하 상술하나, 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.The catalyst for the dehydration reaction of alcohol according to the present invention, a method for preparing the same, and a method for preparing an alpha-olefin using the same will be described below. However, unless otherwise defined in the technical and scientific terms used, the technical field to which the present invention belongs. In the following description, a description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted to have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art.

본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.In the present specification, the term'includes' is an open type description having the meaning equivalent to expressions such as'include','include','have' or'as a feature', and elements not listed further, It does not exclude materials or processes.

본 명세서의 용어, '1차 알코올'은 알코올기(-OH)가 말단에 결합된 알코올을 의미한다. 구체적으로, 상기 1차 알코올은 탄소수 20이하의 알코올일 수 있으며, 보다 구체적으로 탄소수6 내지 20의 알코올일 수 있으며, 가장 바람직하게는 탄소수 8의 알코올인 1-옥탄올일 수 있다.As used herein, the term'primary alcohol' means an alcohol in which an alcohol group (-OH) is attached to the terminal. Specifically, the primary alcohol may be an alcohol having 20 or less carbon atoms, more specifically an alcohol having 6 to 20 carbon atoms, and most preferably 1-octanol, an alcohol having 8 carbon atoms.

본 명세서의 용어, '선형 알파-올레핀'은 탄화수소의 1번 탄소와 2번 탄소 사이에 이중결합이 존재하는 탄화수소 화합물을 의미하며, 일 예로, 1-헥센, 1-옥텐 등을 들 수 있다.As used herein, the term'linear alpha-olefin' refers to a hydrocarbon compound in which a double bond exists between carbon 1 and carbon 2 of a hydrocarbon, and examples thereof include 1-hexene and 1-octene.

본 명세서의 용어, '탈수반응'은 1차 알코올에서 물이 제거되는 반응을 의미하며, 이로부터 생성된 생성물은 올레핀 또는 에테르 등일 수 있다.As used herein, the term'dehydration reaction' refers to a reaction in which water is removed from the primary alcohol, and the product produced therefrom may be an olefin or an ether.

본 명세서의 용어, '촉매'는 1차 알코올의 탈수반응용 촉매와 동일한 의미를 가지는 기재이다. 또한, 여러 개의 산점이 혼재된 양태와 조촉매 등을 담지한 양태 등을 모두 포함하는 것일 수 있다.In the present specification, the term'catalyst' is a substrate having the same meaning as a catalyst for dehydration of a primary alcohol. In addition, it may include both a mode in which a plurality of acid points are mixed and a mode in which a cocatalyst is supported.

본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.The singular form used in the present specification may be intended to include the plural form unless otherwise indicated in the context.

본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.Units used in the present specification without special mention are based on weight, for example, the unit of% or ratio means weight% or weight ratio, and weight% means any one component of the total composition unless otherwise defined. It means the weight percent occupied by.

본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다.Numerical ranges used herein include lower and upper limits and all values within the range, increments that are logically derived from the shape and width of the defined range, all of which are defined, and upper and lower limits of the numerical range defined in different forms. Includes all possible combinations of.

상기 언급에서와 같이, 1차 알코올을 이용하여 탈수반응을 수행하는 경우 올레핀 또는 에테르가 생성된다. 구체적으로, 올레핀이 생성되는 반응은 하기 반응식1로 나타낼 수 있으며, 에테르가 생성되는 반응은 하기 반응식2로 나타낼 수 있다.As mentioned above, when the dehydration reaction is carried out using a primary alcohol, olefins or ethers are produced. Specifically, the reaction in which olefin is generated can be represented by the following Reaction Scheme 1, and the reaction in which ether is generated can be represented by the following Reaction Scheme 2.

[반응식 1][Scheme 1]

ROH → CH2=CH-R' + H2OROH → CH 2 =CH-R' + H 2 O

[반응식 2][Scheme 2]

2R"OH → R"-O-R" + H2O2R"OH → R"-OR" + H 2 O

[상기 반응식1 및 반응식2에서,[In the above Scheme 1 and Scheme 2,

R은 C2-C20알킬이고,R is C 2 -C 20 alkyl,

R'는 수소 또는C1-C18알킬이고,R'is hydrogen or C 1 -C 18 alkyl,

R"는 C1-C20알킬이다.]R" is C 1 -C 20 alkyl.]

상기 반응식 1에 도시한 바와 같은 탈수반응은 흡열반응으로 촉매에 의해 물이 제거됨으로써 올레핀이 생성되는 것이다. 또한, 상기 화학식2에 도시한 바와 같은 탈수반응은 발열반응으로 2 분자의 1차 알코올의 반응으로부터 디알킬에테르가 생성되는 것이다.The dehydration reaction as shown in Scheme 1 is an endothermic reaction, where water is removed by a catalyst to generate olefins. In addition, the dehydration reaction as shown in Formula 2 is an exothermic reaction in which dialkyl ether is generated from the reaction of two molecules of primary alcohol.

이와 같이, 1차-알코올로부터 높은 선택도로 올레핀을 생성하기 위해서는 촉매, 이의 조성 및 반응조건 등의 조절이 매우 중요하다.As described above, in order to produce olefins with high selectivity from primary-alcohol, it is very important to control the catalyst, its composition, and reaction conditions.

본 발명자들은 1차 알코올의 탈수반응으로부터 고선택적으로 올레핀을 생성하기 위한 연구를 거듭한 결과, 마그네슘(Mg)과 알루미늄(Al)을 동시에 포함하는 복합금속 산화물을 촉매로 사용하는 경우, 부반응을 억제하고 높은 선택도로 선형 알파-올레핀을 생성할 수 있음을 확인하여 본 발명을 제안한다.As a result of repeating research to produce olefins highly selectively from the dehydration reaction of primary alcohols, the present inventors suppressed side reactions when a composite metal oxide containing magnesium (Mg) and aluminum (Al) is used as a catalyst. The present invention is proposed by confirming that linear alpha-olefins can be produced with high selectivity.

본 발명에 따르면, 재생 가능하고 지속적인 생산이 가능한 친환경 탄소자원인 바이오매스로부터 전환된 알코올 등을 이용하여, 고부가가치를 갖는 저밀도 폴리에틸렌의 생산 및 옥소 공정 등에 유용한 고순도의 선형 알파-올레핀을 매우 경제적인 방법으로 제공할 수 있다는 장점을 갖는다.According to the present invention, high-purity linear alpha-olefins useful for production of low-density polyethylene and oxo processes with high added value, using alcohol converted from biomass, which is an eco-friendly carbon resource capable of sustainable and sustainable production, is very economical. It has the advantage that it can be provided in a way.

또한, 본 발명에 따르면, 목적하는 흡열반응을 통한 탈수반응에 대한 촉매활성, 즉 우수한 전환빈도(turnover frequency)를 구현한다. 나아가, 상기 촉매를 담체로하여 조촉매를 담지하는 경우 촉매의 산성도를 증가시켜, 촉매의 산점(Lewis acid sites, LAS)을 다양하게 조절하여 보다 향상된 탈수반응 특성을 구현할 수 있다. 구체적인 탈수반응 특성의 향상은 이하 후술한다.Further, according to the present invention, catalytic activity for dehydration reaction through a desired endothermic reaction, that is, excellent turnover frequency is realized. Further, when the co-catalyst is supported by using the catalyst as a carrier, the acidity of the catalyst is increased, and the acid point of the catalyst (Lewis acid sites, LAS) can be variously adjusted to realize more improved dehydration reaction characteristics. The improvement of specific dehydration reaction characteristics will be described later.

또한, 본 발명에 따르면, 균일 촉매계에 비해 상대적으로 적은 조촉매를 투입하더라도 높은 촉매활성을 구현할 수 있고, 1차 알코올의 탈수반응에서 활성점 역할을 하는 산점을 조절하며, 이성질체의 생성을 효과적으로 저감시키고 높은 선택도와 수율을 동시에 만족시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to achieve high catalytic activity even if a relatively small cocatalyst is added compared to the homogeneous catalyst system, control the acid point that serves as the active point in the dehydration reaction of the primary alcohol, and effectively reduce the formation of isomers. And high selectivity and yield can be satisfied at the same time.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 상술한 목적 및 효과를 구현하기 위해, 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)의 복합금속 산화물을 포함하는 1차 알코올의 탈수반응용 촉매를 제공한다. 구체적으로, 상기 복합금속 산화물은 산화마그네슘과 산화알루미늄이 혼합된 금속 산화물의 혼합물과는 차별된다.The present invention provides a catalyst for dehydration of a primary alcohol including a complex metal oxide of magnesium (Mg) and aluminum (Al) in order to achieve the above-described objects and effects. Specifically, the composite metal oxide is differentiated from a mixture of a metal oxide in which magnesium oxide and aluminum oxide are mixed.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매는 마그네슘 알루미네이트(magnesium aluminate; MgAl2O4) 및 하이드로탈사이트(hydrotalcite; Mg2xAl2(OH)4x+4COnH2O) 등에서 선택되는 복합금속 산화물을 포함하는 것일 수 있다.The catalyst for dehydration of a primary alcohol according to an embodiment of the present invention is magnesium aluminate (MgAl 2 O 4 ) and hydrotalcite (Mg 2x Al 2 (OH) 4x+4 CO 3 · nH). It may include a composite metal oxide selected from 2 O) and the like.

상기 언급된 복합금속 산화물은, 그 구조가 매우 조밀하고 마그네슘과 알루미늄이 원자수준에서 비교적 넓은 범위의 비율로 층상구조를 이루면서 균일하게 결합되어 있다. 이에, 마그네슘과 알루미늄의 분산성과 균일성이 매우 높다는 특징을 갖는다.The composite metal oxide mentioned above has a very dense structure, and magnesium and aluminum are uniformly bonded to form a layered structure in a relatively wide range at the atomic level. Accordingly, the dispersibility and uniformity of magnesium and aluminum are very high.

상기 1차 알코올의 탈수반응용 촉매는 산화마그네슘 또는 산화알루미늄을 단독으로 사용하는 경우 대비, 극히 향상된 선택도와 수율을 동시에 만족시킬 수 있다. 나아가, 산화마그네슘과 산화알루미늄을 물리적 혼합하여 사용하는 경우 인터널 올레핀 등의 반응 부산물을 과량 생산하여, 고순도의 선형 알파-올레핀을 제공할 수 없다는 점을 고려한다면, 본 발명에 따른 상술한 목적 및 효과는 마그네슘 및 알루미늄을 동시에 포함하는 촉매의 구조적 특징으로부터 야기되는 것이라 예상할 수 있다.The catalyst for dehydration of the primary alcohol may simultaneously satisfy extremely improved selectivity and yield compared to the case of using magnesium oxide or aluminum oxide alone. Further, considering that when magnesium oxide and aluminum oxide are physically mixed and used, reaction by-products such as internal olefins are excessively produced, and taking into account that it is not possible to provide high-purity linear alpha-olefins, the above-described object according to the present invention and The effect can be expected to result from the structural characteristics of the catalyst containing magnesium and aluminum simultaneously.

일 예로, 산점의 세기가 상대적으로 높은 산화알루미늄을 촉매로 사용하는 경우, 높은 1차 알코올 전환율을 나타낼 수 있으나 인터널 올레핀을 포함한 다양한 양태의 이성질체가 동시에 생성되어 선형 알파-올레핀에 대한 선택도와 수율이 현저하게 낮다.As an example, when aluminum oxide having a relatively high acid point intensity is used as a catalyst, it may exhibit a high primary alcohol conversion rate, but various forms of isomers including internal olefins are simultaneously generated, resulting in selectivity and yield for linear alpha-olefins. Is remarkably low.

일 예로, 산점의 세기가 상대적으로 낮은 산화마그네슘을 촉매로 사용하는 경우, 선형 알파-올레핀과 디알킬 에테르만이 수득되어 고순도의 선형 알파-올레핀을 제공할 수 있으나 선형 알파-올레핀에 대한 선택도와 수율이 현저하게 낮다.For example, when magnesium oxide having a relatively low acid point intensity is used as a catalyst, only linear alpha-olefins and dialkyl ethers are obtained to provide high-purity linear alpha-olefins, but selectivity for linear alpha-olefins and The yield is remarkably low.

그러나, 상기 1차 알코올의 탈수반응용 촉매는 마그네슘 알루미네이트(magnesium aluminate; MgAl2O4) 및 하이드로탈사이트(hydrotalcite; Mg2xAl2(OH)4x+4COnH2O) 등에서 선택되는 복합금속 산화물을 포함함에 따라, 극히 향상된 선택도와 수율을 동시에 만족시킬 수 있음은 물론 이로부터 수득된 선형 알파-올레핀의 순도를 높일 수 있다는 측면에서 바람직하다.However, the catalyst for the dehydration of the primary alcohol is selected from magnesium aluminate (MgAl 2 O 4 ) and hydrotalcite (Mg 2x Al 2 (OH) 4x+4 CO 3 · nH 2 O). As the composite metal oxide is included, extremely improved selectivity and yield can be simultaneously satisfied, and the purity of the linear alpha-olefin obtained therefrom can be increased.

일 예로, 상기 마그네슘 알루미네이트는 상용의 마그네슘 알루미네이트로 사용되거나 상용의 하이드로탈사이트(hydrotalcite; Mg2xAl2(OH)4x+4COnH2O)를 공기 분위기로 500 내지 1100℃의 온도조건으로 소성하여 제조된 것일 수 있다.For example, the magnesium aluminate may be used as a commercial magnesium aluminate or a commercial hydrotalcite (Mg 2x Al 2 (OH) 4x+4 CO 3 nH 2 O) in an air atmosphere of 500 to 1100°C. It may be produced by firing under temperature conditions.

일 예로, 상기 마그네슘 알루미네이트는 산화마그네슘(MgO) 100 중량부 기준, 알루미나(Al2O3, 산화알루미늄)를 10 내지 300중량부로 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 마그네슘 알루미네이트는 산화마그네슘(MgO) 및 알루미나(Al2O3)가 30:70, 50:50 또는 70:30의 중량비로 포함된 것일 수 있다.As an example, the magnesium aluminate may contain 10 to 300 parts by weight of alumina (Al 2 O 3 , aluminum oxide) based on 100 parts by weight of magnesium oxide (MgO). Specifically, the magnesium aluminate may include magnesium oxide (MgO) and alumina (Al 2 O 3 ) in a weight ratio of 30:70, 50:50, or 70:30.

일 예로, 상기 마그네슘 알루미네이트는 보다 향상된 1차 알코올의 전환율 및 선형 알파-올레핀의 선택도의 구현을 위해, 산화마그네슘의 중량비는 적절하게 조절될 수 있다.For example, in the magnesium aluminate, the weight ratio of magnesium oxide may be appropriately adjusted in order to realize more improved conversion of primary alcohol and selectivity of linear alpha-olefin.

일 예로, 상기 하이드로탈사이트는 상용의 하이드로탈사이트(Mg6Al2(CO3)(OH)16 · 4H2O) 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As an example, the hydrotalcite may be a commercial hydrotalcite (Mg 6 Al 2 (CO 3 )(OH) 16 · 4H 2 O), but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매는 반응물에 따라 목적하는 산점을 구현하기 위해, 상기 복합금속 산화물을 담체로 하고, 상기 담체에 담지된 금속입자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 금속입자는 조촉매의 역할을 한다.The catalyst for dehydration of a primary alcohol according to an exemplary embodiment of the present invention may include the composite metal oxide as a carrier and metal particles supported on the carrier in order to achieve a desired acid point depending on the reactant. At this time, the metal particles serve as a cocatalyst.

상기 금속입자는 알칼리토금속 및 전이금속 등에서 선택되는 것일 수 있다.The metal particles may be selected from alkaline earth metals and transition metals.

일 예로, 상기 금속입자는 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 및 라듐(Ra) 등의 알칼리토금속; 및 나이오븀(Nb), 아연(Zn), 세륨(Ce), 지르코늄(Zr), 철(Fe), 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W) 등의 전이금속; 에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.For example, the metal particles may include alkaline earth metals such as beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), and radium (Ra); And transition metals such as niobium (Nb), zinc (Zn), cerium (Ce), zirconium (Zr), iron (Fe), molybdenum (Mo), and tungsten (W); It may be one or two or more selected from.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매에 있어서, 상기 금속입자는 구체적으로 몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W) 등에서 선택되는 6족 전이금속일 수 있으며, 보다 구체적으로 텅스텐(W) 일 수 있다.In the catalyst for dehydration reaction of primary alcohol according to an embodiment of the present invention, the metal particle may be a Group 6 transition metal specifically selected from molybdenum (Mo) and   tungsten (W), and more specifically, tungsten ( W) can be.

일 예로, 상기 금속입자는 원자수준의 평균직경(D50)이상을 갖는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 금속입자는 2 내지 10 nm, 보다 구체적으로 3 내지 5 nm일 수 있다. 이때, 상기 평균직경은 전체 입자 개수를 100%으로 했을 때 가장 작은 입자로부터 50%에 해당되는 입경의 값을 의미한다. D50은 당업자에게 널리 공지된 방법으로 측정될 수 있음은 물론이다. 일 예로, 입도 분석기(Particle size analyzer)로 측정하거나, TEM 사진 또는 SEM 사진으로부터 측정될 수 있다.For example, the metal particles may have an atomic-level average diameter (D50) or more. Specifically, the metal particles may be 2 to 10 nm, more specifically 3 to 5 nm. In this case, the average diameter means a value of a particle diameter corresponding to 50% from the smallest particle when the total number of particles is 100%. It goes without saying that D50 can be measured by a method well known to those skilled in the art. For example, it may be measured with a particle size analyzer, or may be measured from a TEM photo or an SEM photo.

일 예로, 상기 금속입자는 상기 담체의 표면 또는 기공 내 균일하게 분포될 수 있다. 이때, 상기 금속입자가 상기 담체의 표면 상에 분포된 형태 및 기공 내 분포된 형태 모두 담지의 형태일 수 있다.For example, the metal particles may be uniformly distributed on the surface or in the pores of the carrier. In this case, both the metal particles distributed on the surface of the carrier and in the pores may be supported.

일 예로, 상기 금속입자는 상기 담체의 총 중량에 대하여 10중량%이하로 담지된 것일 수 있다. 상기 금속입자의 담지량은, 구체적으로 0.1 내지 10중량%일 수 있으며, 보다 구체적으로 1.0 내지 7.5중량%일 수 있으며, 가장 구체적으로 4.0 내지 6.0중량%일 수 있다.For example, the metal particles may be supported in an amount of 10% by weight or less based on the total weight of the carrier. The supported amount of the metal particles may be specifically 0.1 to 10% by weight, more specifically 1.0 to 7.5% by weight, and most specifically 4.0 to 6.0% by weight.

일 예로, 상기 1차 알코올의 탈수반응용 촉매가 4.0 내지 6.0중량%의 금속입자를 포함하는 경우, 1차 알코올에 대한 전환율을 극히 향상시키고 보다 향상된 선형 알파-올레핀을 제공할 수 있다는 점에서 좋다. 구체적으로, 이의 경우 1차 알코올에 대한 전환율은 80%이상일 수 있다.As an example, when the catalyst for dehydration reaction of the primary alcohol contains 4.0 to 6.0% by weight of metal particles, it is good in that the conversion rate to the primary alcohol can be extremely improved and a more improved linear alpha-olefin can be provided. . Specifically, in this case, the conversion rate to the primary alcohol may be 80% or more.

일 예로, 상기 1차 알코올은 선형 또는 분지형의 알코올일 수 있다.For example, the primary alcohol may be a linear or branched alcohol.

일 예로, 상기 1차 알코올은 C6-C20알코올일 수 있으며, 이의 비한정적인 일 예로는 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 노난올, 데칸올, 운데칸올 등을 들 수 있다.For example, the primary alcohol may be a C 6 -C 20 alcohol, and non-limiting examples thereof include hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, and undecanol.

일 예로, 상기 1차 알코올은 가장 바람직하게 1-헥산 또는 1-옥탄올 일 수 있다.For example, the primary alcohol may most preferably be 1-hexane or 1-octanol.

본 발명에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매는 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)의 복합금속 산화물에 금속 전구체 용액을 함침법으로 담지하여 담지물을 제조하는 단계; 및 상기 담지물을 소성하는 단계;를 포함하는 제조방법을 통해 제조될 수 있다.The catalyst for dehydration of a primary alcohol according to the present invention comprises the steps of preparing a supported material by impregnating a metal precursor solution on a composite metal oxide of magnesium (Mg) and aluminum (Al); And it can be produced through a manufacturing method including; firing the support.

일 예로, 상기 소성하는 단계는 수소, 공기, 산소 및 비활성 기체 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 기체를 포함하는 기체 분위기 하에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 소성하는 단계의 기체 분위기에 따라 담지되는 금속입자의 조성이 조절될 수 있음은 물론이다.For example, the firing may be performed in a gas atmosphere including one or more gases selected from hydrogen, air, oxygen, and inert gas. In addition, it goes without saying that the composition of the supported metal particles may be adjusted according to the gas atmosphere in the firing step.

일 예로, 상기 소성하는 단계는 200 내지 800℃의 조건으로 3 내지 6시간 동안 수행될 수 있다.For example, the firing may be performed for 3 to 6 hours under conditions of 200 to 800°C.

일 예로, 상기 담지물은 소성하는 단계 이전에 80 내지 110℃에서 6 내지 18시간 동안 건조하는 단계를 더 포함할 수도 있다.For example, the support may further include drying at 80 to 110° C. for 6 to 18 hours before the firing step.

또한, 상기 금속 전구체는 알칼리토금속 및 전이금속 등에서 선택되는 금속을 포함하는 암모늄계 화합물일 수 있다. 상기 암모늄계 화합물의 비한정적인 일 예로는 암모늄 파라텅스테이트(ammonium paratungstate), 암모늄 메타텅스테이트(ammonium metatungstate) 등을 암모늄계 텅스텐 화합물을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the metal precursor may be an ammonium-based compound including a metal selected from alkaline earth metals and transition metals. Non-limiting examples of the ammonium compound include ammonium   paratungstate,   ammonium   metatungstate, and the like, but the ammonium tungsten compound is not limited thereto.

상기 제조방법을 통해 제조된 본 발명에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매는 상기 금속입자를 상기 담체의 총 중량에 대하여 10중량%이하로 포함할 수 있으며, 목적에 따라 다양한 담지량으로 조절될 수 있음은 물론이다.The catalyst for dehydration reaction of the primary alcohol according to the present invention prepared through the above manufacturing method may contain the metal particles in an amount of 10% by weight or less based on the total weight of the carrier, and may be adjusted to various loading amounts depending on the purpose. Yes, of course.

일 예로, 상기 1차 알코올의 탈수반응용 촉매가 4 내지 6중량%의 금속입자를 포함하는 경우, 80%이상에 달하는 1-옥탄올 전환율을 구현할 수 있다. 또한, 이의 경우 반응 부산물의 생성을 효과적으로 억제하여 고순도의 선형 알파-올레핀을 높은 수율로 제공할 수 있어 좋다.For example, when the catalyst for dehydration reaction of the primary alcohol contains 4 to 6% by weight of metal particles, a 1-octanol conversion rate of 80% or more may be achieved. In addition, in this case, it is preferable to effectively suppress the generation of reaction by-products to provide high-purity linear alpha-olefins in high yield.

이하, 본 발명에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매의 용도에 대해 설명한다.Hereinafter, the use of the catalyst for dehydration of the primary alcohol according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 용도의 일 양태는 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 용도의 일 양태는 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법을 포함하는 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법일 수 있다.One aspect of the use according to the invention may be a method of converting primary alcohols to olefins. In addition, one aspect of the use according to the invention may be a method of producing a linear alpha-olefin comprising a method of converting a primary alcohol to an olefin.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법은 200 내지 800℃의 조건에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법은 상압 내지 50barg의 압력조건에서 수행될 수 있다.The method of converting a primary alcohol to an olefin according to an embodiment of the present invention may be performed under conditions of 200 to 800°C. In addition, the method of converting the primary alcohol to olefin may be carried out under a pressure condition of normal pressure to 50 barg.

보다 효과적인 올레핀으로의 전환을 위해, 상기 1차 알코올의 탈수반응용 촉매는 사용전 200℃이상의 조건에서 1 내지 5시간동안 전처리한 후 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 전처리는 200 내지 800℃의 조건에서 수행되는 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For more effective conversion to olefins, the catalyst for dehydration reaction of the primary alcohol may be used after pretreatment for 1 to 5 hours at 200°C or higher before use. Specifically, the pretreatment may be performed under conditions of 200 to 800°C, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법에 있어서, 반응물인 1차 알코올은 끓는점(bp)이상의 온도로 예열하여 기화된 상태로 공급될 수 있다. 구체적으로, 상기 예열을 위한 온도조건은 200℃이상일 수 있으며, 보다 구체적으로 200 내지 500℃, 가장 구체적으로는 250 내지 450℃일 수 있다.In addition, in the method of converting the primary alcohol to olefin according to an embodiment of the present invention, the primary alcohol as a reactant may be preheated to a temperature higher than the boiling point (bp) and supplied in a vaporized state. Specifically, the temperature condition for the preheating may be 200°C or higher, more specifically 200 to 500°C, and most specifically 250 to 450°C.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법에 있어서, 반응물인 1차 알코올은 상술된 조건으로 예열하여 기화된 상태로 제공될 수 있고, 이동가스를 이용하여 보다 용이하게 반응물을 촉매와 접촉시킬 수 있음이다.In addition, in the method for converting the primary alcohol to olefin according to an embodiment of the present invention, the primary alcohol as a reactant may be preheated under the above-described conditions and provided in a vaporized state, and it is easier to use a moving gas. It is possible to bring the reactants into contact with the catalyst.

일 예로, 상기 이동가스는 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는데 불리한 영향을 미치지 않는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 이의 비한정적인 일예로는 질소가스, 헬륨가스, 아르곤가스 등을 들 수 있다.As an example, the moving gas may be used without limitation as long as it does not adversely affect the conversion of primary alcohol to olefin, and non-limiting examples thereof include nitrogen gas, helium gas, and argon gas.

일 예로, 상기 1차 알코올의 공급 속도는 촉매 0.5 mL 당 20 내지 80 mL/min으로 공급되는 것일 수 있다. 또한, 상기 이동가스의 유량은 촉매의 부피에 비례하여 결정될 수 있으며, 목적에 따라 다양한 조건으로 조절될 수 있음은 물론이다.For example, the supply rate of the primary alcohol may be supplied at 20 to 80 mL/min per 0.5 mL of catalyst. In addition, the flow rate of the moving gas may be determined in proportion to the volume of the catalyst, and of course, it may be adjusted under various conditions depending on the purpose.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법은 액체 공간속도(liquid hourly space velocity; LHSV) 3 내지 100h-1로 1차 알코올을 공급하는 것일 수 있다. 상기 액체 공간속도는 구체적으로 5 내지 80h-1, 보다 구체적으로 7 내지 56h-1의 조건으로 1차 알코올을 공급하는 것일 수 있다.In addition, the method of converting the primary alcohol to olefin according to an embodiment of the present invention may be to supply the primary alcohol at a liquid hourly space velocity (LHSV) 3 to 100 h -1 . The liquid space velocity may be to supply the primary alcohol under conditions of specifically 5 to 80h -1 , more specifically 7 to 56h -1 .

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법을 통해 생성되는 생성물은 선형 알파-올레핀, 인터널 올레핀, 디알킬 에테르 등에서 선택되는 조합일 수 있다.The product produced through the method of converting a primary alcohol into an olefin according to an embodiment of the present invention may be a combination selected from linear alpha-olefins, internal olefins, dialkyl ethers, and the like.

본 발명의 일 실시예에 따른 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법은 산화마그네슘 또는 산화알루미늄을 단독으로 포함하거나 이들이 혼합된 금속 산화물의 혼합물을 촉매로 하는 경우 대비 극히 향상된 선택도와 수율을 구현할 수 있다는 특징을 갖는다.The method of converting a primary alcohol into an olefin according to an embodiment of the present invention can implement extremely improved selectivity and yield compared to the case of using magnesium oxide or aluminum oxide alone or a mixture of metal oxides in which they are mixed as a catalyst. Has features.

구체적으로, 상기 방법에 따르면 산점의 세기가 상대적으로 높은 산화알루미늄을 촉매로 하는 경우 대비 동등 또는 그보다 다소 낮은 전환율을 나타내지만, 부산물의 생성을 효과적으로 억제하고, 고선택적으로 선형 알파-올레핀을 제조할 수 있다는 측면에서 보다 상업적으로 유리하다.Specifically, according to the above method, the conversion rate is equivalent to or slightly lower than that of aluminum oxide having a relatively high acid point strength as a catalyst, but it effectively suppresses the generation of by-products and highly selectively prepares linear alpha-olefins. It is more commercially advantageous in terms of being able to.

전환된 올레핀은 통상의 분획방법을 통해 분획하는 단계를 통해, 선형 알파-올레핀을 최종 수득할 수 있다.The converted olefin may be fractionated through a conventional fractionation method to finally obtain a linear alpha-olefin.

상기 분획방법은 통상의 방법이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 이의 비한정적인 일 예로는 증류, 추출, 흡착, 이온교환 등을 들 수 있으며, 이들에서 선택되는 하나 이상의 분획방법을 통해 단계를 수행할 수 있다.The fractionation method may be used without limitation as long as it is a conventional method, and non-limiting examples thereof include distillation, extraction, adsorption, ion exchange, etc., and the step may be performed through one or more fractionation methods selected from I can.

이때, 공정상 이점을 갖는 측면에서 속슬렛을 이용한 증류가 바람직할 수 있다. 다만, 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 단계를 통해 수득된 생성물 중 선형 알파-올레핀과 인터널 올레핀은 끓는점이 유사수준으로 이들의 분리가 매우 어렵다. 이에, 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 단계에 있어서, 선형 알파-올레핀에 대한 높은 선택도의 구현은 고순도의 선형 알파-올레핀의 제조에 매우 중요한 요인일 수 있다.At this time, distillation using Soxhlet may be preferable in terms of having an advantage in the process. However, among the products obtained through the step of converting a primary alcohol into an olefin, the linear alpha-olefin and the internal olefin have similar boiling points and are very difficult to separate them. Accordingly, in the step of converting the primary alcohol to olefin, the implementation of high selectivity for the linear alpha-olefin may be a very important factor in the production of high purity linear alpha-olefin.

일 예로, 반응물로 1-옥탄올(bp188℃)을 사용하는 경우 이로부터 전환된 올레핀은 1-옥텐(bp121℃), cis-2-옥텐(bp126℃), trans-2-옥텐(bp123℃), cis-3-옥텐(bp123℃), trans-3-옥텐(bp121-122℃), trans-4-옥텐(bp122-123℃) 등 일 수 있다. 언급에서와 같이, 목적하는 선형 알파-올레핀인 1-옥텐의 끓는점은 이와 동시에 생성된는 부산물과 유사수준으로 이들의 분리가 매우 어렵다.For example, when using 1-octanol (bp188°C) as a reactant, the olefins converted therefrom are 1-octene (bp121°C), cis-2-octene (bp126°C), trans-2-octene (bp123°C) , cis-3-octene (bp123°C), trans-3-octene (bp121-122°C), trans-4-octene (bp122-123°C), and the like. As mentioned, the boiling point of the desired linear alpha-olefin 1-octene is similar to that of the by-products produced at the same time, and their separation is very difficult.

본 발명의 일 실시예에 따른 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 1차 알코올의 전환율은 50%이상일 수 있다.In the method for producing a linear alpha-olefin according to an embodiment of the present invention, the conversion rate of the primary alcohol may be 50% or more.

구체적으로, 상기 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 1차 알코올의 전환율은 50%이상이고, 상기 선형 알파-올레핀의 선택도는 60%이상인 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 1차 알코올의 전환율은 70 내지 90%이고, 상기 선형 알파-올레핀의 선택도는 65 내지 90%인 것일 수 있다. 가장 구체적으로, 상기 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 1차 알코올의 전환율은 80 내지 90%이고, 상기 선형 알파-올레핀의 선택도는 75 내지 90%인 것일 수 있다.Specifically, in the method for producing the linear alpha-olefin, the conversion rate of the primary alcohol may be 50% or more, and the selectivity of the linear alpha-olefin may be 60% or more. More specifically, in the method for producing the linear alpha-olefin, the conversion rate of the primary alcohol may be 70 to 90%, and the selectivity of the linear alpha-olefin may be 65 to 90%. Most specifically, in the method of producing the linear alpha-olefin, the conversion rate of the primary alcohol may be 80 to 90%, and the selectivity of the linear alpha-olefin may be 75 to 90%.

또한, 상기 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법에 있어서, 상기 선형 알파-올레핀의 수율은 45%이상을 구현하는 것일 수 있다.In addition, in the method for producing the linear alpha-olefin, the yield of the linear alpha-olefin may be 45% or more.

이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다. 발명에서 달리 언급하지 않는 한 온도는 모두 ℃단위를 의미하고, 다른 언급이 없는 한 조성물의 사용량은 중량%의 단위를 의미한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples. However, the following Examples and Comparative Examples are only one example for describing the present invention in more detail, and the present invention is not limited by the following Examples and Comparative Examples. Unless otherwise stated in the present invention, all temperature refers to a unit of °C, and unless otherwise stated, the amount used of the composition refers to a unit of weight %.

(평가방법)(Assessment Methods)

1.탈수반응에 의한 생성물의 확인1. Identification of product by dehydration reaction

반응기로부터 수득된 생성물을 -2℃ 응축기에서 액상으로 전환하여 20 cm 길이와 15 mL 부피를 갖는 분류기에서 액상 생성물을 수집하였다. 수집된 액상 생성물은 HP-5 컬럼(Agilent 19091J-413)이 장착된 GC-FID(Agilent 7890B)를 통해 분석하였다. 이때, 생성물 측정시간은 탈수반응 3시간을 기준으로 비교하였다.The product obtained from the reactor was converted into a liquid phase in a -2° C. condenser, and the liquid product was collected in a fractionator having a length of 20 cm and a volume of 15 mL. The collected liquid product was analyzed through a GC-FID (Agilent 7890B) equipped with an HP-5 column (Agilent 19091J-413). At this time, the product measurement time was compared based on 3 hours of dehydration reaction.

2.탈수반응 특성의 확인2. Confirmation of dehydration reaction characteristics

본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 탈수반응 특성은 하기 식1 내지 식4를 통해 계산되었다.The dehydration properties of Examples and Comparative Examples according to the present invention were calculated through Equations 1 to 4 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

(실시예1)(Example 1)

하이드로탈사이트 파우더(제조사: 사솔, 제품명: PURAL® MG30, MgO:Al2O3=30:70(wt:wt))를 공기 분위기로 850 ℃ 오븐에서 3시간 동안 소성하여, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매인 마그네슘 알루미네이트를 제조하였다.Hydrotalcite powder (manufacturer: Sasol, product name: PURAL ® MG30, MgO:Al 2 O 3 =30:70 (wt:wt)) is calcined in an air atmosphere at 850°C for 3 hours in an oven to dehydrate primary alcohol Magnesium aluminate as a catalyst for reaction was prepared.

(실시예2)(Example 2)

하이드로탈사이트 파우더(제조사: 사솔, 제품명: PURAL® MG50, MgO:Al2O3=50:50(wt:wt))을 이용하였다. 상기 실시예1과 동일한 방법으로 소성하여, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매인 마그네슘 알루미네이트를 제조하였다.Hydrotalcite powder (manufacturer: Sasol, product name: PURAL ® MG50, MgO:Al 2 O 3 =50:50 (wt:wt)) was used. By firing in the same manner as in Example 1, magnesium aluminate, which is a catalyst for dehydration of the primary alcohol, was prepared.

(실시예3)(Example 3)

하이드로탈사이트 파우더(제조사: 사솔, 제품명: PURAL® MG70, MgO:Al2O3=70:30(wt:wt))을 이용하였다. 상기 실시예1과 동일한 방법으로 소성하여, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매인 마그네슘 알루미네이트를 제조하였다.Hydrotalcite powder (manufacturer: Sasol, product name: PURAL ® MG70, MgO:Al 2 O 3 =70:30 (wt:wt)) was used. By firing in the same manner as in Example 1, magnesium aluminate, which is a catalyst for dehydration of the primary alcohol, was prepared.

(실시예4 내지 실시예7) (Examples 4 to 7)

상기 실시예1로부터 제조된 마그네슘 알루미네이트를 담체로 하여, 텅스텐의 함량이 1.0, 2.5, 5.0 또는 7.5중량%(W content)가 되도록 담지된 1차 알코올의 탈수반응용 촉매를 제조하였다.Using the magnesium aluminate prepared in Example 1 as a carrier, a catalyst for dehydration of the supported primary alcohol was prepared so that the content of tungsten was 1.0, 2.5, 5.0, or 7.5% by weight (W content).

구체적으로, 촉매 전체 중량에 대해 각 텅스텡(W)의 함량이 상술된 중량%를 만족하도록 암모늄 메타텅스테이트(0.086 g, 0.22 g, 0.43 g 또는 0.65 g) 를 증류수 10 mL에 넣고, 이에 상기 실시예1로부터 제조된 마그네슘 알루미네이트 (9.9 g, 9.75 g, 9.5 g 또는 9.25 g)를 넣었다. 이를 60분동안 혼합한 후, 공기 분위기로 500 ℃ 오븐에서 4시간 동안 소성하여, 텅스텐이 담지된 1차 알코올의 탈수 반응용 촉매를 제조하였다.Specifically, ammonium   metatungstate (0.086 g, 0.22 g, 0.43 g or 0.65 g) was added to 10 mL of distilled water so that the content of each tungsten (W) with respect to the total weight of the catalyst satisfies the above-described wt%, and the above Magnesium aluminate (9.9 g, 9.75 g, 9.5 g or 9.25 g) prepared from Example 1 was added. The mixture was mixed for 60 minutes and then calcined in an oven at 500° C. for 4 hours in an air atmosphere to prepare a catalyst for dehydration reaction of the primary alcohol carrying tungsten.

(실시예8)(Example 8)

실시예1에서 제조한 마그네슘 알루미네이트(MgAl2O4, MgO:Al2O3=30:70)를 이용하여, 탈수반응을 수행하였다.Using the magnesium aluminate prepared in Example 1 (MgAl 2 O 4 , MgO:Al 2 O 3 =30:70), a dehydration reaction was performed.

구체적으로, 직경이 3/8인치 쿼츠반응기에 상기 마그네슘 알루미네이트를 0.75㎝높이로 충진된 반응기를 통해 탈수반응을 수행하였다. 반응물인 1-옥탄올(≥99%, 시그마알드리치)의 완전한 기화를 위하여 예열기를 통해 280℃로 가열하고, HPLC 펌프를 이용하여 액체 공간속도(liquid hourly space velocity; LHSV) 7 h-1 및 400℃ 조건에서 탈수반응을 수행하였다.Specifically, the dehydration reaction was performed through a reactor filled with the magnesium aluminate to a height of 0.75 cm in a quartz reactor having a diameter of 3/8 inches. For complete vaporization of the reactant 1-octanol (≥99%, Sigma-Aldrich), it is heated to 280°C through a preheater, and liquid hourly space velocity (LHSV) 7 h -1 and 400 using an HPLC pump. The dehydration reaction was performed under conditions of °C.

탈수반응에 의한 생성물에 대한 분석은 HP-5 컬럼(Agilent 19091J-413)이 장착된 GC-FID(Agilent 7890B)를 통해 분석하였다. 이때, 생성물 측정시간은 탈수반응 3시간을 기준으로 비교하였다. 또한, 그 결과는 하기 표1에 도시하였다.Analysis of the product by the dehydration reaction was performed through a GC-FID (Agilent 7890B) equipped with an HP-5 column (Agilent 19091J-413). At this time, the product measurement time was compared based on 3 hours of dehydration reaction. In addition, the results are shown in Table 1 below.

(실시예9 내지 실시예14)(Examples 9 to 14)

상기 실시예8과 동일한 방법으로 탈수반응을 수행하되, 실시예1에서 제조한 마그네슘 알루미네이트 대신 실시예2 내지 실시예7에서 제조된 촉매를 사용하였다.Dehydration was performed in the same manner as in Example 8, but the catalysts prepared in Examples 2 to 7 were used instead of the magnesium aluminate prepared in Example 1.

상기 실시예9는, 실시예2에서 제조된 촉매를 사용하였다.In Example 9, the catalyst prepared in Example 2 was used.

상기 실시예10은, 실시예3에서 제조된 촉매를 사용하였다.In Example 10, the catalyst prepared in Example 3 was used.

상기 실시예11은, 실시예4에서 제조된 촉매를 사용하였다.In Example 11, the catalyst prepared in Example 4 was used.

상기 실시예12는, 실시예5에서 제조된 촉매를 사용하였다.In Example 12, the catalyst prepared in Example 5 was used.

상기 실시예13은, 실시예6에서 제조된 촉매를 사용하였다.In Example 13, the catalyst prepared in Example 6 was used.

상기 실시예14는, 실시예7에서 제조된 촉매를 사용하였다.In Example 14, the catalyst prepared in Example 7 was used.

탈수반응에 의한 생성물에 대한 분석 또한 상기 실시예8과 동일한 방법으로 수행하였다. 또한, 그 결과는 하기 표1에 도시하였다.Analysis of the product by the dehydration reaction was also performed in the same manner as in Example 8. In addition, the results are shown in Table 1 below.

(실시예15 및 실시예16)(Example 15 and Example 16)

상기 실시예8과 동일한 방법으로 탈수반응을 수행하되, 액체 공간속도 및 촉매를 하기 표2와 같이 조절하였다.Dehydration was performed in the same manner as in Example 8, but the liquid space velocity and catalyst were adjusted as shown in Table 2 below.

탈수반응에 의한 생성물에 대한 분석 또한 상기 실시예8과 동일한 방법으로 수행하였다. 또한, 그 결과는 하기 표2에 도시하였다.Analysis of the product by the dehydration reaction was also performed in the same manner as in Example 8. In addition, the results are shown in Table 2 below.

(실시예17)(Example 17)

상기 실시예8과 동일한 방법으로 탈수반응을 수행하되, 마그네슘 알루미네이트(MgAl2O4) 대신 하이드로탈사이트(제조사: 사솔, 제품명: PURAL® MG30, MgO:Al2O3=30:70(wt:wt))를 촉매로 사용하였다.Dehydration was carried out in the same manner as in Example 8, but hydrotalcite (manufacturer: Sasol, product name: PURAL ® MG30, MgO:Al 2 O 3 =30:70 (wt) instead of magnesium aluminate (MgAl 2 O 4 ) :wt)) was used as a catalyst.

탈수반응에 의한 생성물에 대한 분석 또한 상기 실시예8과 동일한 방법으로 수행하였다.Analysis of the product by the dehydration reaction was also performed in the same manner as in Example 8.

(비교예1)(Comparative Example 1)

상기 실시예8과 동일한 방법으로 탈수반응을 수행하되, 상기 마그네슘 알루미네이트 대신 상용의 알루미나(제조사: 사솔, Al2O3)를 촉매로 사용하였다.Dehydration was performed in the same manner as in Example 8, but a commercial alumina (manufacturer: Sasol, Al 2 O 3 ) was used as a catalyst instead of the magnesium aluminate.

탈수반응에 의한 생성물에 대한 분석은 상기 실시예8과 동일한 방법으로 수행하였다. 또한, 그 결과는 하기 표1에 도시하였다.Analysis of the product by the dehydration reaction was performed in the same manner as in Example 8. In addition, the results are shown in Table 1 below.

(비교예2)(Comparative Example 2)

상기 실시예8과 동일한 방법으로 탈수반응을 수행하되, 상기 마그네슘 알루미네이트 대신 상용의 산화마그네슘(제조사: 시그마알드리치, MgO)를 촉매로 사용하였다.Dehydration was carried out in the same manner as in Example 8, but a commercial magnesium oxide (manufacturer: Sigma Aldrich, MgO) was used as a catalyst instead of the magnesium aluminate.

탈수반응에 의한 생성물에 대한 분석은 상기 실시예8과 동일한 방법으로 수행하였다. 또한, 그 결과는 하기 표1에 도시하였다.Analysis of the product by the dehydration reaction was performed in the same manner as in Example 8. In addition, the results are shown in Table 1 below.

(비교예3)(Comparative Example 3)

상기 실시예8과 동일한 방법으로 탈수반응을 수행하되, 상기 마그네슘 알루미네이트 대신 상용의 알루미나(제조사: 사솔, Al2O3)와 상용의 산화마그네슘(제조사: 시그마알드리치, MgO)을 70:30의 중량비로 혼합한 혼합물을 촉매로 사용하였다.Dehydration was performed in the same manner as in Example 8, but instead of the magnesium aluminate, commercial alumina (manufacturer: Sasol, Al 2 O 3 ) and commercial magnesium oxide (manufacturer: Sigma Aldrich, MgO) were added at 70:30. The mixture mixed in a weight ratio was used as a catalyst.

탈수반응에 의한 생성물에 대한 분석은 상기 실시예8과 동일한 방법으로 수행하였다. 또한, 그 결과는 하기 표1에 도시하였다.Analysis of the product by the dehydration reaction was performed in the same manner as in Example 8. In addition, the results are shown in Table 1 below.

(비교예4 내지 비교예5)(Comparative Examples 4 to 5)

상기 실시예8과 동일한 방법으로 탈수반응을 수행하되, 액체 공간속도 및 촉매를 하기 표2와 같이 조절하였다.Dehydration was performed in the same manner as in Example 8, but the liquid space velocity and catalyst were adjusted as shown in Table 2 below.

탈수반응에 의한 생성물에 대한 분석 또한 상기 실시예8과 동일한 방법으로 수행하였다. 또한, 그 결과는 하기 표2에 도시하였다.Analysis of the product by the dehydration reaction was also performed in the same manner as in Example 8. In addition, the results are shown in Table 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 표1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 촉매를 사용하는 경우 1차 알코올의 탈수반응에 대한 1-옥텐 선택도와 1-옥텐 수율에 현저한 효과를 나타냄을 확인하였다. 구체적으로, 실시예8의 경우 비교예2 대비 최대 770%이상의 1-옥텐 선택도를 보이며, 1-옥텐 수율에 현저한 상승효과를 나타냄을 확인하였다.As shown in Table 1, it was confirmed that the use of the catalyst according to the present invention exhibited remarkable effects on 1-octene selectivity and 1-octene yield for the dehydration reaction of primary alcohol. Specifically, it was confirmed that Example 8 showed a maximum 1-octene selectivity of 770% or more compared to Comparative Example 2, and showed a remarkable synergistic effect on the 1-octene yield.

또한, 본 발명에 따른 촉매를 사용하는 경우, 70%이상의 1-옥탄올 전환율을 구현할 수 있었으며, 이성질체의 생성을 효과적으로 억제하여 탈수반응으로부터 최종 생성된 생성물인 1-옥텐의 선택도가 매우 높음을 확인할 수 있었다.In addition, when the catalyst according to the present invention was used, it was possible to achieve a 1-octanol conversion rate of 70% or more, and the selectivity of 1-octene, the final product produced from the dehydration reaction, was very high by effectively suppressing the formation of isomers. I could confirm.

반면, 산점의 세기가 가장 낮은 비교예2의 경우, 가장 낮은 1-옥탄올 전환율을 보였으며, 주로 디옥틸 에테르를 생성하여, 선형 알파-올레핀을 제조하기 위한 용도로는 적합하지 않음을 확인하였다. 반대로, 산점의 세기가 가장 높은 비교예1의 경우, 1-옥탄올 전환율을 보였지만 1-옥텐 선택도와 수율이 낮고, 과량 생성된 이성질체의 분리가 어려워 최종 생성된 생성물인 1-옥텐의 순도가 현저히 낮아 선형 알파-올레핀을 제조하기 위한 용도로는 적합하지 않음을 확인하였다.On the other hand, it was confirmed that Comparative Example 2, which had the lowest acid point intensity, showed the lowest 1-octanol conversion rate, mainly produced dioctyl ether, and was not suitable for use in preparing linear alpha-olefins. . On the contrary, in the case of Comparative Example 1 with the highest acid point intensity, 1-octanol conversion was shown, but 1-octene selectivity and yield were low, and the separation of excess isomers was difficult, so the purity of the final product, 1-octene, was remarkably. It was confirmed that it is not suitable for use in producing linear alpha-olefins.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 표2및 도1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 촉매를 사용하여 액체 공간속도를 높이는 경우, 1-옥텐을 선택적으로 생성하고 이성질체의 생성을 효과적으로 저감시킴과 동시에 끓는점에 현저한 차이를 갖는 디옥틸 에테르에 대한 선택도를 높여 보다 우수한 순도의 1-옥텐을 수득할 수 있음을 확인하였다. 이에, 본 발명에 따르면 높은 전환율로 선형 알파-올레핀을 선택적으로 생성하고, 1차 알코올의 탈수반응을 통한 생성물의 선택도를 용이하게 조절하여 목적하는 선형 알파-올레핀을 고순도로 제공할 수 있다.As shown in Table 2 and Fig. 1, in the case of increasing the liquid space velocity using the catalyst according to the present invention, 1-octene is selectively produced and isomers are effectively reduced, while at the same time having a remarkable difference in boiling point. By increasing the selectivity for dioctyl ether, it was confirmed that 1-octene of higher purity can be obtained. Accordingly, according to the present invention, it is possible to selectively generate linear alpha-olefins with a high conversion rate, and easily control product selectivity through dehydration of the primary alcohol, thereby providing a desired linear alpha-olefin with high purity.

상기 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those of knowledge.

Claims (16)

마그네슘 및 알루미늄의 복합금속 산화물을 포함하는, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매.A catalyst for dehydration of a primary alcohol, comprising a complex metal oxide of magnesium and aluminum. 제 1항에 있어서,
상기 복합금속 산화물은,
마그네슘 알루미네이트, 하이드로탈사이트 또는 이들의 조합인, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매.
The method of claim 1,
The composite metal oxide,
A catalyst for dehydration of a primary alcohol, which is magnesium aluminate, hydrotalcite, or a combination thereof.
제 1항에 있어서,
상기 1차 알코올의 탈수 반응용 촉매는,
상기 복합금속 산화물을 담체로 하고, 상기 담체에 담지된 금속입자를 포함하는 것인, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매.
The method of claim 1,
The catalyst for dehydration reaction of the primary alcohol,
A catalyst for dehydration reaction of a primary alcohol, comprising the composite metal oxide as a carrier and metal particles supported on the carrier.
제 3항에 있어서,
상기 금속입자는,
알칼리토금속, 전이금속 또는 이들의 조합인, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매.
The method of claim 3,
The metal particles,
An alkaline earth metal, a transition metal, or a combination thereof, a catalyst for dehydration of a primary alcohol.
제 3항에 있어서,
상기 금속입자는,
텅스텐인, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매.
The method of claim 3,
The metal particles,
Tungsten phosphorus, a catalyst for dehydration of primary alcohols.
제 3항에 있어서,
상기 금속입자는,
상기 담체의 총 중량에 대하여 10중량%이하로 담지된 것인, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매.
The method of claim 3,
The metal particles,
The catalyst for dehydration reaction of the primary alcohol, which is supported in an amount of 10% by weight or less based on the total weight of the support.
제 1항에 있어서,
상기 1차 알코올은,
1-옥탄올인, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매.
The method of claim 1,
The primary alcohol,
1-octanol, a catalyst for dehydration of a primary alcohol.
마그네슘 및 알루미늄의 복합금속 산화물에 금속 전구체 용액을 함침법으로 담지하여 담지물을 제조하는 단계; 및
상기 담지물을 소성하는 단계;를 포함하는 1차 알코올의 탈수반응용 촉매의 제조방법.
Preparing a supported material by impregnating a metal precursor solution on a composite metal oxide of magnesium and aluminum; And
A method for producing a catalyst for dehydration reaction of a primary alcohol comprising; firing the supported material.
제 8항에 있어서,
상기 금속 전구체는,
알칼리토금속, 전이금속 또는 이들의 조합을 포함하는 암모늄계 화합물인, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매의 제조방법.
The method of claim 8,
The metal precursor,
An ammonium-based compound comprising an alkaline earth metal, a transition metal, or a combination thereof, a method for producing a catalyst for dehydration of a primary alcohol.
제 8항에 있어서,
상기 금속 전구체는,
암모늄 파라텅스테이트, 암모늄 메타텅스테이트 또는 이들의 조합인, 1차 알코올의 탈수반응용 촉매의 제조방법.
The method of claim 8,
The metal precursor,
Ammonium paratungstate, ammonium metatungstate, or a combination thereof, a method for producing a catalyst for dehydration of a primary alcohol.
제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매를 이용하여, 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 방법.A method of converting a primary alcohol into an olefin using the catalyst for dehydration of the primary alcohol according to any one of claims 1 to 7. 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 1차 알코올의 탈수반응용 촉매를 이용하여, 1차 알코올을 올레핀으로 전환하는 단계; 및
전환된 올레핀을 분획하는 단계;를 포함하는 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법.
Converting the primary alcohol to an olefin using the catalyst for dehydration of the primary alcohol according to any one of claims 1 to 7; And
A method for producing a linear alpha-olefin comprising; fractionating the converted olefin.
제 12항에 있어서,
상기 전환하는 단계는,
200 내지 800℃의 조건에서 수행되는 것인, 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법.
The method of claim 12,
The converting step,
The method of producing a linear alpha-olefin is carried out under conditions of 200 to 800°C.
제 12항에 있어서,
상기 전환하는 단계는,
액체 공간속도가 3 내지 100h-1로 1차 알코올을 공급하는 것인, 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법.
The method of claim 12,
The converting step,
A method for producing a linear alpha-olefin, which is to supply the primary alcohol with a liquid space velocity of 3 to 100 h -1 .
제 12항에 있어서,
상기 분획하는 단계는,
증류, 추출, 흡착 또는 이온교환을 통해 수행되는 것인, 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법.
The method of claim 12,
The fractionating step,
A method for producing a linear alpha-olefin, which is carried out through distillation, extraction, adsorption or ion exchange.
제 12항에 있어서,
상기 1차 알코올의 전환율은 50%이상이고,
상기 선형 알파-올레핀의 선택도는 60%이상인, 선형 알파-올레핀을 제조하는 방법.
The method of claim 12,
The conversion rate of the primary alcohol is 50% or more,
The selectivity of the linear alpha-olefin is 60% or more, a method for producing a linear alpha-olefin.
KR1020200009292A 2019-03-25 2020-01-23 Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same KR102306324B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/791,392 US11192090B2 (en) 2019-03-25 2020-02-14 Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20190033666 2019-03-25
KR1020190033666 2019-03-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200115064A true KR20200115064A (en) 2020-10-07
KR102306324B1 KR102306324B1 (en) 2021-09-29

Family

ID=72884541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200009292A KR102306324B1 (en) 2019-03-25 2020-01-23 Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102306324B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220102021A (en) * 2021-01-12 2022-07-19 한국화학연구원 Additives for Dehydration Reaction of 1―Alcohol and Method for Preparing 1―Olefin Using the Same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070112460A (en) 2005-03-16 2007-11-26 코그니스 아이피 매니지먼트 게엠베하 Method for dehydrating fatty alcohols
CN105312044A (en) * 2014-07-24 2016-02-10 中国石油化工股份有限公司 Catalyst used for preparing olefin with corresponding carbon number via C6-C10 alcohol dehydration

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070112460A (en) 2005-03-16 2007-11-26 코그니스 아이피 매니지먼트 게엠베하 Method for dehydrating fatty alcohols
CN105312044A (en) * 2014-07-24 2016-02-10 中国石油化工股份有限公司 Catalyst used for preparing olefin with corresponding carbon number via C6-C10 alcohol dehydration

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.I.Di Cosimo et al., Journal of Catalysis, 190, 261-275 (2000.03.10.)* *
J.Macht et al., Journal of Catalysis, 227, 479-491 (2004.09.17.)* *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220102021A (en) * 2021-01-12 2022-07-19 한국화학연구원 Additives for Dehydration Reaction of 1―Alcohol and Method for Preparing 1―Olefin Using the Same
WO2022154480A1 (en) * 2021-01-12 2022-07-21 한국화학연구원 Additive for dehydration reaction of 1-alcohol and method for preparing 1-olefin using same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102306324B1 (en) 2021-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101127676B1 (en) Process for producing olefin
US10239800B2 (en) Catalyst and process for selective production of lower hydrocarbons C1—C5 from syngas with low methane and CO2 production
AU2007324360B2 (en) Process for producing alkenes from oxygenates by using supported heteropolyacid catalysts
US5883036A (en) Olefin oligomerization catalyst, process for preparing the same, and olefin oligomerization process using the same
KR101152768B1 (en) Nano-silica based catalysts for the production of 1,3-butadiene and production method of 1,3-butadiene thereof
JP6942189B2 (en) Dual catalytic processes and systems for propylene production
WO2011031017A2 (en) Molded zeolite-based catalyst for an olefin cracking reaction, and method for producing light olefins from synthetic gas
US9732012B2 (en) Method for producing olefin
EP2796197B1 (en) Method for preparing ethylene and propylene by using methyl alcohol and/or dimethyl ether,
EP2679568A1 (en) Process for production ethylene and propylene from syngas
JPWO2010113993A1 (en) Olefin production method
JP2011148720A (en) Method for producing butadiene
Chen et al. Conversion of lipid into high-viscosity branched bio-lubricant base oil
KR20090042630A (en) Process for producing light olefins from synthesis gas using sequence dual-bed reactor
KR102306324B1 (en) Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same
Pérez-Martínez et al. Improving the selectivity to HDS in the HDT of synthetic FCC naphtha using sodium doped amorphous aluminosilicates as support of CoMo catalysts
Shimura et al. Preparation of NiOx/SiO2–Al2O3 catalysts by a homogenous precipitation method and their catalytic activity for ethylene oligomerization
JP2014151253A (en) Method for low polymerization of olefin, and catalyst used for the method
US11192090B2 (en) Alcohol dehydration catalyst, preparation method the same and method for preparing alpha-olefins using the same
Ling et al. Modulating the interaction of NiSO4 and Nb2O5 boosts the dimerization of propylene
US2237459A (en) Polymerization of olefins
Szeto et al. Tailoring the selectivity in 2-butene conversion over supported d 0 group 4, 5 and 6 metal hydrides: from dimerization to metathesis
JP6678429B2 (en) Method for producing conjugated diene compound and catalyst for dehydrating allylic unsaturated alcohol
JPWO2012015060A1 (en) Propylene production method
KR101950697B1 (en) Heterogeneous Catalysts for Oligomerization and Preparation Method Thereof

Legal Events

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