KR20210096440A - Catalyst for synthesizing trioxane and method of synthesizing trioxane using the same - Google Patents

Catalyst for synthesizing trioxane and method of synthesizing trioxane using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20210096440A
KR20210096440A KR1020200009875A KR20200009875A KR20210096440A KR 20210096440 A KR20210096440 A KR 20210096440A KR 1020200009875 A KR1020200009875 A KR 1020200009875A KR 20200009875 A KR20200009875 A KR 20200009875A KR 20210096440 A KR20210096440 A KR 20210096440A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
trioxane
formaldehyde
catalyst material
trioxane synthesis
Prior art date
Application number
KR1020200009875A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102343755B1 (en
Inventor
김성수
이승재
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 KR1020200009875A priority Critical patent/KR102343755B1/en
Publication of KR20210096440A publication Critical patent/KR20210096440A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102343755B1 publication Critical patent/KR102343755B1/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
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/195Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with vanadium, niobium or tantalum
    • B01J27/198Vanadium
    • B01J27/199Vanadium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D323/00Heterocyclic compounds containing more than two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D323/04Six-membered rings
    • C07D323/06Trioxane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

The present invention relates to a catalyst for synthesizing trioxane. The catalyst according to the present invention includes a catalyst material containing phosphorus (P), vanadium (V) and molybdenum (Mo) as constitutional elements, and an inert support on which the catalyst material is supported, wherein the catalyst material is represented by chemical formula 1 of P_xV_yMo_zH_mO_n, wherein, 0 < x <= 1.2, 0 < y <= 2, 0 < y <= 20, 10 <= z/y <= 100, 0 < m < 4, and 0 < n < 70, and accelerates conversion of formaldehyde into trioxane.

Description

트리옥산 합성용 촉매 및 이를 사용하는 트리옥산 합성방법{CATALYST FOR SYNTHESIZING TRIOXANE AND METHOD OF SYNTHESIZING TRIOXANE USING THE SAME}Catalyst for trioxane synthesis and trioxane synthesis method using the same

본 발명은 기상의 폼알데히드를 트리옥산으로 전환시키는 트리옥산 합성용 촉매, 그리고 이를 사용하는 트리옥산 합성방법을 제공한다.The present invention provides a catalyst for synthesizing trioxane for converting gaseous formaldehyde into trioxane, and a trioxane synthesis method using the same.

폼알데히드(formaldehyde)는 화학적으로 반응성이 매우 강한 환원제로서 페놀, 멜라닌, 우레아와 같은 수지로부터 성형재료나 방부제, 접착제, 발포제 등을 생산하는 공정에 원료로 사용되며 액상 포름알데히드의 액상 삼량체화는 polyoxymethylenes의 제조에서 중간체인 트리옥산(trioxane)의 생산에 사용되는 중요한 산업 공정이다. 하지만 이 경우 수분이 포함되어 있어 폼알데히드가 중합하려는 경향이 증가해 polyoxymethylene 침착에 의한 촉매의 피독을 유도하고, 제조 과정에서도 심각한 문제를 일으킬 수 있으며, 수분 제거를 위한 비용이 많이 들 수 있다. 따라서 기상의 폼알데히드로부터 직접 고분자량체를 만드는 방법이 오랫동안 연구되어 왔다.Formaldehyde is a chemically reactive reducing agent that is used as a raw material in the process of producing molding materials, preservatives, adhesives, and foaming agents from resins such as phenol, melanin, and urea. Liquid trimerization of liquid formaldehyde is polyoxymethylenes It is an important industrial process used in the production of trioxane, an intermediate in the manufacture of However, in this case, since moisture is included, the tendency of formaldehyde to polymerize increases, leading to catalyst poisoning by polyoxymethylene deposition, causing serious problems in the manufacturing process, and high cost for moisture removal. Therefore, a method for making a high molecular weight substance directly from gaseous formaldehyde has been studied for a long time.

미국등록특허 US 6,313,323 B1은 기상의 폼알데히드로부터 트리옥산을 생성하기 위한 고체인산 촉매 물질 및 담체를 포함하는 촉매를 개시하고 있고, 구체적으로 H3PO4(촉매 물질) / SiO2(지지체), H3PO4 / SiO2-Al2O3, H3PO4 / TiO2, HPA(Heteropoly acid) / Al2O3 등을 개시하고 있다.US Patent No. 6,313,323 B1 discloses a catalyst comprising a solid phosphoric acid catalyst material and a support for producing trioxane from gaseous formaldehyde, specifically H 3 PO 4 (catalyst material) / SiO 2 (support), H 3 PO 4 / SiO 2 -Al 2 O 3 , H 3 PO 4 / TiO 2 , HPA (Heteropoly acid) / Al 2 O 3 and the like are disclosed.

미국공개특허 US 5,508,448 A는 (VO)HPO4·1/2H2O (Vanadyl hydrogenphosphate hemihydrate) 촉매를 개시하나, 합성 과정이 매우 복잡하고, 바나듐 함량이 지나치게 높으며, 안정성이 낮은 문제점이 있다.US Patent Publication No. 5,508,448 A discloses a (VO)HPO 4 ·1/2H 2 O (Vanadyl hydrogenphosphate hemihydrate) catalyst, but the synthesis process is very complicated, the vanadium content is too high, and the stability is low.

미국공개특허 US 5,508,449 A는 H3PVMo11O40·nH2O (11-molybdo-1-vanadophosphoric acid) 촉매 (n=0~32)를 개시하나 STY 가 지나치게 높을 수 있다.US Patent Publication No. 5,508,449 A discloses a H 3 PVMo 11 O 40 ·nH 2 O (11-molybdo-1-vanadophosphoric acid) catalyst (n=0-32), but the STY may be too high.

미국공개특허 US 6,124,480 A는 H4PVMo11O40 촉매 물질을 개시하였으나, 폼알데히드에서 트리옥산으로의 전환율이 30% 미만을 나타내었다.US Patent Publication No. 6,124,480 A discloses a H 4 PVMo 11 O 40 catalyst material, but the conversion of formaldehyde to trioxane was less than 30%.

미국등록특허 US 6,313,323 B1US Registered Patent US 6,313,323 B1 미국공개특허 US 5,508,448 AUS Patent Publication No. 5,508,448 A 미국공개특허 US 5,508,449 AUS Patent Publication No. 5,508,449 A 미국공개특허 US 6,124,480 AUS Patent Publication No. 6,124,480 A

본 발명의 한 실시예에 다른 트리옥산 합성용 촉매 및 이를 사용하는 트리옥산 합성방법은 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환률을 향상시키기 위한 것이다.A catalyst for trioxane synthesis and a trioxane synthesis method using the same according to an embodiment of the present invention is to improve the conversion rate of formaldehyde to trioxane.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다. In addition to the above problems, the embodiment according to the present invention may be used to achieve other problems not specifically mentioned.

본 발명의 실시예에 따른 트리옥산 합성용 촉매는, 인(P), 바나듐(V) 및 몰리브덴(Mo)을 구성 원소로 포함하는 촉매 물질, 그리고, 촉매 물질이 담지된 불활성 지지체를 포함하고, 촉매 물질은 하기 화학식을 갖고, 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환 반응을 촉진시킨다.The catalyst for trioxane synthesis according to an embodiment of the present invention includes a catalyst material including phosphorus (P), vanadium (V) and molybdenum (Mo) as constituent elements, and an inert support on which the catalyst material is supported, The catalyst material has the formula

[화학식 1][Formula 1]

PxVyMozHmOn P x V y Mo z H m O n

화학식 1에서, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70 이다.In Formula 1, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70.

불활성 지지체는 활성 탄소를 포함할 수 있다.The inert support may comprise activated carbon.

트리옥산 합성용 촉매 전체의 부피를 기준으로 인(P)이 0.9 내지 1.1 mol 담지되어 있을 수 있다.Based on the total volume of the catalyst for trioxane synthesis, 0.9 to 1.1 mol of phosphorus (P) may be supported.

본 발명의 실시예에 따른 트리옥산 합성용 촉매를 사용하는 트리옥산 합성방법은, Phosphoric acid(H3PO4), Vanadium pentoxide(V2O5) 및 Molybdenum trioxide(MoO3)를 물에 혼합하여 혼합물을 형성하고, 혼합물을 교반한 다음, 감압 후 여과액을 추출하고 건조시켜 촉매 물질을 제조하는 단계, 촉매 물질을 불활성 지지체에 담지시켜 트리옥산 합성용 촉매를 제조하는 단계, 그리고 트리옥산 합성용 촉매를 사용하여 폼알데히드를 처리하여 폼알데히드를 트리옥산으로 전환 시키는 전환 반응 단계를 포함한다.Trioxane synthesis method using a catalyst for trioxane synthesis according to an embodiment of the present invention, Phosphoric acid (H 3 PO 4 ), Vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) and Molybdenum trioxide (MoO 3 ) by mixing in water Forming a mixture, stirring the mixture, extracting the filtrate after reduced pressure and drying to prepare a catalyst material, supporting the catalyst material on an inert support to prepare a catalyst for trioxane synthesis, and for trioxane synthesis It includes a conversion reaction step of converting formaldehyde to trioxane by treating formaldehyde using a catalyst.

여기서, 촉매 물질은 인(P), 바나듐(V) 및 몰리브덴(Mo)을 구성 원소로 포함하고, 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환 반응을 촉진시키고, 촉매 물질은 하기 화학식을 갖는다.Here, the catalyst material includes phosphorus (P), vanadium (V) and molybdenum (Mo) as constituent elements, promotes the conversion reaction of formaldehyde to trioxane, and the catalyst material has the following formula.

[화학식 1][Formula 1]

PxVyMozHmOn P x V y Mo z H m O n

화학식 1에서, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70 이다. In Formula 1, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70.

전환 반응 단계에서, 폼알데히드가 미리 정해진 처리량만큼 처리될 수 있다.In the conversion reaction step, formaldehyde may be treated by a predetermined throughput.

불활성 지지체에 담지된 촉매 물질의 질량당 폼알데히드 처리량의 자연로그(ln) 값이 3.4 내지 3.6일 수 있다.The natural log (ln) value of the amount of formaldehyde treated per mass of the catalyst material supported on the inert support may be 3.4 to 3.6.

미리 정해진 처리량은 0.001 ~ 0.3 kg/h 일 수 있다.The predetermined throughput may be 0.001 to 0.3 kg/h.

촉매 물질을 제조하는 단계에서, 교반은 70 내지 90 ℃의 온도에서 2 내지 4시간 동안 400 내지 600 rpm의 속도로 수행될 수 있다.In the step of preparing the catalyst material, stirring may be performed at a temperature of 70 to 90° C. for 2 to 4 hours at a speed of 400 to 600 rpm.

전환 반응 단계에서, 전환 반응의 반응 압력이 높아질수록 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환률이 증가할 수 있다.In the conversion reaction step, as the reaction pressure of the conversion reaction increases, the conversion rate of formaldehyde to trioxane may increase.

불활성 지지체는 활성 탄소를 포함할 수 있다.The inert support may comprise activated carbon.

본 발명의 한 실시예에 다른 트리옥산 합성용 촉매 및 이를 사용하는 트리옥산 합성방법은 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환률을 향상시킬 수 있다.A catalyst for trioxane synthesis and a trioxane synthesis method using the same according to an embodiment of the present invention can improve the conversion rate of formaldehyde to trioxane.

도 1a 내지 도 1c는 담지용 지지체의 영향을 나타내는 실험 결과들을 나타내는 그래프들이다.
도 2a 및 도 2b는 0.001 kg/h 처리 규모의 트리옥산 생산의 경우의 실험 결과들을 나타내는 그래프들이다.
도 3a 내지 도 3d는 0.06 kg/h 처리 규모의 트리옥산 생산의 경우의 실험 결과들을 나타내는 그래프들이다.
도 4a 내지 도 4c는 0.3 kg/h 처리 규모의 트리옥산 생산의 경우의 실험 결과들을 나타내는 그래프들이다.
도 5은 트리옥산 수율 증가를 위한 적절한 폼알데히드 처리량과 촉매 물질 담지량의 비율을 나타내는 그래프이다.
1A to 1C are graphs showing experimental results showing the influence of a support for carrying.
2A and 2B are graphs showing experimental results in the case of trioxane production at a 0.001 kg/h treatment scale.
3A to 3D are graphs showing experimental results in the case of trioxane production at a 0.06 kg/h treatment scale.
4A to 4C are graphs showing experimental results in the case of trioxane production at a 0.3 kg/h treatment scale.
5 is a graph showing the ratio of an appropriate amount of formaldehyde treatment and catalyst material loading for increasing the yield of trioxane.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.With reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In addition, in the case of a well-known known technology, a detailed description thereof will be omitted.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. When a part, such as a layer, film, region, plate, etc., is "on" another part, it includes not only the case where it is "directly on" another part, but also the case where there is another part in between. On the other hand, when a part is said to be "just above" another part, it means that there is no other part in the middle. Conversely, when a part, such as a layer, film, region, plate, etc., is "under" another part, it includes not only the case where the other part is "directly under" but also the case where there is another part in between. On the other hand, when a part is said to be "just below" another part, it means that there is no other part in the middle.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

본 발명은 폼알데히드(formaldehyde)로부터 트리옥산(trioxane)을 합성하기 위한 촉매에 관한 것이다. 본 발명에 따른 촉매는 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환률을 종래에 비해 크게 향상시킬 수 있고, 예를 들어, 30% 이상의 전환률을 나타낼 수 있다.The present invention relates to a catalyst for synthesizing trioxane from formaldehyde. The catalyst according to the present invention can significantly improve the conversion rate of formaldehyde to trioxane compared to the prior art, for example, it can exhibit a conversion rate of 30% or more.

실시예들에 따른 촉매는 불활성 지지체에 담지된 촉매 물질을 포함한다.A catalyst according to embodiments includes a catalyst material supported on an inert support.

불활성 지지체는 촉매 물질과 반응하지 않는 물질로 이루어지고, 활성 탄소(activated carbon)를 포함할 수 있다. 일반적으로 불활성 지지체로 사용될 수 있는 실리카(Silica)에 비해, 활성 탄소는 상대적으로 매우 큰 비표면적을 가지므로, 활성 탄소 지지체는 촉매의 트리옥산으로의 전환 성능을 향상시킬 수 있다.The inert support is made of a material that does not react with the catalyst material, and may include activated carbon. In general, since activated carbon has a relatively very large specific surface area compared to silica, which can be used as an inert support, the activated carbon support can improve the conversion performance of the catalyst into trioxane.

촉매 물질은 인(P), 바나듐(V) 및 몰리브덴(Mo)을 구성 원소로 포함하고, 촉매 물질은 하기 화학식으로 나타낼 수 있다.The catalyst material includes phosphorus (P), vanadium (V) and molybdenum (Mo) as constituent elements, and the catalyst material may be represented by the following chemical formula.

[화학식 1][Formula 1]

PxVyMozHmOn P x V y Mo z H m O n

(상기 화학식 1에서, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70)(In Formula 1, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70)

화학식 1에서, 바나듐(V)에 대한 몰리브덴(Mo)의 조성비(함량비) (z/y)는 10 이상 100 이하일 수 있다. 조성비(z/y)가 10 미만인 경우에는 몰리브덴의 상대적 함량이 적어서 촉매 물질과 폼알데히드의 반응성이 저하될 수 있고, 조성비(z/y)가 100 초과인 경우에는 바나듐(V)의 상대적인 함량이 적어서 촉매 물질과 폼알데히드의 반응성이 저하될 수 있다. 따라서, 전술한 범위 내에서 촉매 물질에 대한 담지량이 보다 증가하고, 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환률이 향상될 수 있다.In Formula 1, the composition ratio (content ratio) (z/y) of molybdenum (Mo) to vanadium (V) may be 10 or more and 100 or less. When the composition ratio (z/y) is less than 10, the relative content of molybdenum is small, so that the reactivity between the catalyst material and formaldehyde may be reduced, and when the composition ratio (z/y) is more than 100, the relative content of vanadium (V) is Since it is small, the reactivity of the catalyst material and formaldehyde may be reduced. Accordingly, the supported amount of the catalyst material within the above-described range may be further increased, and the conversion rate of formaldehyde to trioxane may be improved.

촉매 전체의 부피를 기준으로 인(P) 원소는 약 0.9 내지 1.1 mol 담지되어 있을 수 있고, 이러한 범위 내에서, 촉매 물질의 촉매 성능이 잘 구현될 수 있다.Based on the total volume of the catalyst, the element phosphorus (P) may be supported by about 0.9 to 1.1 mol, and within this range, the catalytic performance of the catalyst material may be well implemented.

이러한 촉매를 사용하는 트리옥산의 합성방법은, 촉매 물질 제조 단계, 촉매 제조 단계, 그리고 폼알데히드를 트리옥산으로 전환 시키는 전환 반응 단계를 포함한다.The method for synthesizing trioxane using such a catalyst includes a catalyst material preparation step, a catalyst preparation step, and a conversion reaction step for converting formaldehyde into trioxane.

우선, 촉매 물질 제조 단계는 Phosphoric acid(H3PO4), Vanadium pentoxide(V2O5) 및 Molybdenum trioxide(MoO3)를 물에 혼합하여 혼합물을 형성하고, 혼합물을 교반한 다음, 감압 후 여과액을 추출하고 건조시켜 촉매 물질을 제조하는 단계이다.First, in the catalyst material preparation step, Phosphoric acid (H 3 PO 4 ), Vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) and Molybdenum trioxide (MoO 3 ) are mixed in water to form a mixture, the mixture is stirred, and then filtered after reduced pressure It is a step of preparing a catalyst material by extracting the liquid and drying it.

여기서, 교반은 70 내지 90 ℃의 온도에서 2 내지 4시간 동안 400 내지 600 rpm의 속도로 수행될 수 있고, 이러한 조건에서 촉매 물질이 높은 수율로 제조될 수 있고, 균일한 성능을 나타낼 수 있다.Here, agitation may be performed at a temperature of 70 to 90° C. at a speed of 400 to 600 rpm for 2 to 4 hours, and under these conditions, the catalyst material can be prepared in high yield and exhibit uniform performance.

이어서, 촉매 물질을 불활성 지지체에 담지시켜 트리옥산 합성용 촉매를 제조하는 단계가 수행된다. 여기서, 불활성 지지체는 넓은 비표면적을 갖는 활성 탄소를 포함할 수 있고, 이로 인해 촉매 물질이 지지체에 담지되는 경우 촉매 물질과 폼알데하이드의 접촉 면적이 증가할 수 있다.Then, a step of preparing a catalyst for trioxane synthesis by supporting the catalyst material on an inert support is performed. Here, the inert support may include activated carbon having a large specific surface area, so that when the catalyst material is supported on the support, the contact area between the catalyst material and formaldehyde may increase.

다음으로, 트리옥산 합성용 촉매와 폼알데히드를 접촉시켜 폼알데히드를 트리옥산으로 전환 시키는 전환 반응 단계가 수행된다.Next, a conversion reaction step of converting formaldehyde into trioxane by contacting the catalyst for trioxane synthesis with formaldehyde is performed.

여기서, 폼알데히드는 미리 정해진 처리량(유량, flow rate)만큼 처리될 수 있다. 미리 정해진 처리량은 0.001 ~ 0.3 kg/h 일 수 있고, 여기서 0.25 kg/h 이상의 처리량은 실험실 규모가 아닌 실증 규모에 해당할 수 있다.Here, the formaldehyde may be treated as much as a predetermined processing amount (flow rate, flow rate). The predetermined throughput may be 0.001 to 0.3 kg/h, where a throughput of 0.25 kg/h or more may correspond to a demonstration scale rather than a laboratory scale.

실시예들에 따른 트리옥산 합성방법은 반응 압력이 약 1 내지 5 bar 내에서, 폼알데히드의 유량(처리량), 촉매 담지량, 반응 압력 등의 운전 조건을 최적화함으로써, 실증 규모인 0.3 kg/hr 처리 규모에서 수율이 약 41%를 구현할 수 있다. The trioxane synthesis method according to the embodiments has a reaction pressure of about 1 to 5 bar, by optimizing the operating conditions such as the flow rate (throughput) of formaldehyde, catalyst loading, reaction pressure, etc., 0.3 kg/hr treatment, which is an empirical scale At scale, yields of about 41% can be realized.

이때, 반응 압력이 높아질수록 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환률이 증가할 수 있다. 폼알데히드로부터 트리옥산이 생성되는 반응은 3몰의 반응물이 1몰의 생성물로 전환되는 반응으로 르 샤틀리에의 원리를 따르므로, 반응 압력의 증가에 따라 정반응이 촉진될 수 있다.At this time, as the reaction pressure increases, the conversion rate of formaldehyde to trioxane may increase. The reaction in which trioxane is produced from formaldehyde is a reaction in which 3 moles of reactant are converted into 1 mole of product and follows Le Chatelier's principle.

한편, 트리옥산의 수율 증가를 위해 적절한 폼알데히드 처리량(유량, flow rate)과 촉매 물질 담지량 사이의 비율이 존재할 수 있다. 예를 들어, 불활성 지지체에 담지된 촉매 물질의 질량당 폼알데히드 처리량의 자연로그(ln) 값이 3.4 내지 3.6일 수 있고, 이러한 범위 내에서 트리옥산의 수율이 더욱 높을 수 있다.On the other hand, in order to increase the yield of trioxane, there may be a ratio between an appropriate amount of formaldehyde treatment (flow rate) and a catalyst material loading amount. For example, the natural log (ln) value of the amount of formaldehyde treated per mass of the catalyst material supported on the inert support may be 3.4 to 3.6, and within this range, the yield of trioxane may be higher.

촉매 물질을 포함하는 촉매의 제조방법을 예를 들어 설명하면, Phosphoric acid(H3PO4) 0.98g, Vanadium pentoxide(V2O5) 0.18g, Molybdenum trioxide(MoO3) 14.39g과 물 225 ml를 혼합하고, 약 80 ℃에서 약 500 rpm의 속도로 약 3시간 동안 교반한 후, 이어서, 감압 후, 여과액을 추출하고, 약 85 ℃의 온도에서 건조시켜 촉매 물질을 제조할 수 있다. 다음으로, 제조된 촉매 물질을 활성 탄소 지지체에 담지시켜 촉매를 제조할 수 있다.If the preparation method of the catalyst containing the catalyst material is described as an example, Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) 0.98 g, Vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) 0.18 g, Molybdenum trioxide (MoO 3 ) 14.39 g and water 225 ml are mixed, stirred at about 80 ° C. at a speed of about 500 rpm for about 3 hours, then, after reduced pressure, the filtrate is extracted and dried at a temperature of about 85 ° C. to prepare a catalyst material. Next, the prepared catalyst material may be supported on an activated carbon support to prepare a catalyst.

이하에서는, 실시예 및 실험예를 예로 들어 본 발명에 대해서 설명하지만, 본 발명이 하기 내용에 의해 제한되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Experimental Examples, but the present invention is not limited by the following contents.

실험예 1 - 담지체의 영향 실험Experimental Example 1 - Experiment with the influence of the carrier

P0.01V0.001Mo0.1 촉매 물질을 사용하여, 담지체에 따른 영향을 평가하였다. 구체적으로 담지체가 없는 경우, 담지체가 실리카(SiO2)인 경우, 담지체가 활성 탄소인 경우, 담지체가 알루미나(γ-Al2O3)인 경우의 폼알데히드의 온도에 따른 변환율(Conversion), 폼알데히드의 반응 속도(Reaction rate), BET 표면적을 평가하였다. 온도에 따른 변환율을 도 1a에 나타내었고, 반응 속도는 도 1b에 나타내었으며, BET 표면적은 도 1c에 나타내었다. 여기서, 촉매 물질의 충진량은 약 1g이고, 반응 가스는 약 95 ppm formaldehyde/N2 balance이며, 실험 장비 입구에서의 가스 유량은 약 100 ml/min이고, 반응 온도는 약 110 ℃에서 150 ℃로 설정되었다. 농도 분석은 기체크로마토그래피 HP6890 장비가 사용되었고, 이 장비는 Porapak-T 충진컬럼(2M, 80/100 ss, Agilent Tech.) 및 TCD 검출기를 포함한다.P 0.01 V 0.001 Mo 0.1 catalyst material was used, and the effect of the support was evaluated. Specifically, when there is no support, when the support is silica (SiO 2 ), when the support is activated carbon, when the support is alumina (γ-Al 2 O 3 ) Conversion according to the temperature of formaldehyde, foam The reaction rate of the aldehyde and the BET surface area were evaluated. The conversion rate according to temperature is shown in FIG. 1A, the reaction rate is shown in FIG. 1B, and the BET surface area is shown in FIG. 1C. Here, the filling amount of the catalyst material is about 1 g, the reaction gas is about 95 ppm formaldehyde/N 2 balance, the gas flow rate at the inlet of the experimental equipment is about 100 ml/min, and the reaction temperature is set to about 110 ℃ to 150 ℃ became For concentration analysis, gas chromatography HP6890 equipment was used, which included a Porapak-T packed column (2M, 80/100 ss, Agilent Tech.) and a TCD detector.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 지지체가 활성 탄소인 경우와, 지지체가 알루미나인 경우 상대적으로 높은 폼알데히드의 전환율을 보였다. 1a to 1c, when the support is activated carbon and when the support is alumina, a relatively high conversion of formaldehyde was shown.

활성 성분인 촉매 물질 PVMo의 담지량에 따른 폼알데히드의 반응 속도를 비교하면, 활성 탄소 지지체의 BET 표면적이 가장 넓은 것으로 나타났고, 활성 탄소 지지체가 적용되었을 때 가장 높은 반응 속도를 나타내었다. 이로부터 활성 탄소의 BET 표면적(비표면적)이 상대적으로 가장 높아, 촉매 물질의 분산도가 상대적으로 가장 높고, 이로 인해 폼알데히드의 전환율 및 반응 속도가 높다는 것을 알 수 있다.Comparing the reaction rate of formaldehyde according to the supported amount of the active ingredient, the catalyst material PVMo, the BET surface area of the activated carbon support was found to be the largest, and the highest reaction rate was exhibited when the activated carbon support was applied. From this, it can be seen that the BET surface area (specific surface area) of activated carbon is relatively high, and the dispersion degree of the catalyst material is relatively high, and thus the conversion rate and reaction rate of formaldehyde are high.

하기 표 1은 실시예들 및 비교예들에 따라 제조된 촉매를 정리한 표이고, 하기 표 1에 기재된 촉매들로 하기 실험들이 진행되었다.Table 1 below is a table summarizing the catalysts prepared according to Examples and Comparative Examples, and the following experiments were carried out with the catalysts described in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

실험예 2 - 폼알데히드 처리량에 따른 트리옥산 제조 촉매 반응 실험Experimental Example 2 - Trioxane production catalyst reaction experiment according to the amount of formaldehyde treatment

열분해 폼알데히드 처리량은 0.001 ~ 0.3 kg/h로 설정되었고, 촉매 충진량은 약 100~170g, 반응 온도는 약 110 ℃에서 150 ℃로 설정되었고, 반응 압력은 상압(1 bar) ~ 5 bar로 설정되었다. 농도 분석은 기체크로마토그래피 HP6890 장비가 사용되었고, 이 장비는 Porapak-T 충진컬럼(2M, 80/100 ss, Agilent Tech.) 및 TCD 검출기를 포함한다. 생성된 트리옥산을 회수하기 위해 에틸 벤젠(ethylbenzene, C8H10) 약 350g이 사용되었다.The pyrolysis formaldehyde treatment amount was set to 0.001 to 0.3 kg/h, the catalyst loading was set to about 100 to 170 g, the reaction temperature was set to about 110 ° C. to 150 ° C., and the reaction pressure was set to atmospheric pressure (1 bar) to 5 bar. . For concentration analysis, gas chromatography HP6890 equipment was used, which included a Porapak-T packed column (2M, 80/100 ss, Agilent Tech.) and a TCD detector. To recover the generated trioxane, about 350 g of ethylbenzene (ethylbenzene, C 8 H 10 ) was used.

실험예 2-1 - 0.001 kg/h 처리 규모의 트리옥산 생산의 경우Experimental Example 2-1 - In the case of trioxane production of 0.001 kg / h treatment scale

표 1의 촉매 P-DE(비교예) 및 P-KA(비교예)를 사용하여 반응 온도에 따른 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환율을 평가하였다. 이때, 촉매 물질은 100 g 사용되었고, 폼알데히드의 유량(flow rate)은 0.001 kg/h, N2 40 ml/min이었다. 결과는 도 2a에 나타내었다. Using the catalysts P-DE (Comparative Example) and P-KA (Comparative Example) of Table 1, the conversion rate of formaldehyde to trioxane according to the reaction temperature was evaluated. At this time, 100 g of the catalyst material was used, and the flow rate of formaldehyde was 0.001 kg/h, N 2 40 ml/min. The results are shown in Figure 2a.

도 2a를 참조하면, 온도가 증가하면서 두 촉매 물질 모두 전환율이 감소하였고, 상대적으로 P-DE가 더 가파르게 감소하여 130 ℃ 이상에서는 촉매로서 기능하지 못했다. Referring to FIG. 2A , the conversion rate of both catalyst materials decreased as the temperature increased, and the P-DE decreased relatively steeply, so that it did not function as a catalyst at 130° C. or higher.

또한, 표 1의 P-DE(비교예), P-KA(비교예), P0.01V0.005Mo0.10/SI(비교예) 및 P0.01V0.005Mo0.10/AC(실시예) 촉매를 사용하여, 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환율을 평가하였다. 이때, 촉매 물질은 100 g 사용되었고, 폼알데히드의 유량(flow rate)은 0.001 kg/h, N2 40 ml/min이었으며, 반응 온도는 110 ℃였다. 결과는 도 2b에 나타내었다. 도 2b에서 (a)는 촉매가 P-DE 인 경우, (b)는 촉매가 P-KA 인 경우, (c)는 촉매가 P0.01V0.005Mo0.10/SI 인 경우, (d)는 촉매가 P0.01V0.005Mo0.10/AC 인 경우를 각각 나타낸다.In addition, using the catalysts P-DE (comparative example), P-KA (comparative example), P 0.01 V 0.005 Mo 0.10 /SI (comparative example) and P 0.01 V 0.005 Mo 0.10 /AC (example) of Table 1 , the conversion rate of formaldehyde to trioxane was evaluated. At this time, 100 g of the catalyst material was used, the flow rate of formaldehyde was 0.001 kg/h, N 2 40 ml/min, and the reaction temperature was 110 °C. The results are shown in Figure 2b. In Figure 2b, (a) is when the catalyst is P-DE, (b) is when the catalyst is P-KA, (c) is when the catalyst is P 0.01 V 0.005 Mo 0.10 /SI, (d) is the catalyst is The case of P 0.01 V 0.005 Mo 0.10 /AC is shown, respectively.

도 2b를 참조하면, P-DE와 P-KA 촉매 물질의 트리옥산 수율은 상압(1 bar)의 110 ℃ 반응온도에서의 수율이 각각 19.2 %와 14.2 %의 최대값을 나타내었고, PVMo-SI와 PVMo-AC 촉매의 경우, 트리옥산의 수율이 각각 24.7 %와 28.2 %를 나타내었다(상압 조건). Referring to FIG. 2b, the yield of trioxane of the P-DE and P-KA catalyst materials showed the maximum values of 19.2% and 14.2%, respectively, at the reaction temperature of 110° C. under atmospheric pressure (1 bar), PVMo-SI and PVMo-AC catalyst, the yield of trioxane was 24.7% and 28.2%, respectively (atmospheric pressure condition).

한편, 반응압력을 2 bar로 상승시키는 경우, P-DE의 경우를 제외하고는 트리옥산의 수율이 향상되었고, PVMo-AC 촉매에서 31.7 %의 수율을 확보하였다. 이는 폼알데히드로부터 트리옥산이 생성되는 반응은 3몰의 반응물이 1몰의 생성물로 전환되는 반응으로 르 샤틀리에의 원리에 의해 반응 압력의 증가에 따라 정반응이 촉진된 것에 기인한 것으로 해석될 수 있다.On the other hand, when the reaction pressure was increased to 2 bar, the yield of trioxane was improved except in the case of P-DE, and a yield of 31.7% was secured in the PVMo-AC catalyst. This can be interpreted as the reaction in which trioxane is produced from formaldehyde is a reaction in which 3 moles of reactant is converted into 1 mole of product, and it can be interpreted as being due to the fact that the forward reaction is promoted by the increase of the reaction pressure according to Le Chatelier's principle. there is.

실험예 2-2 - 0.06 kg/h 처리 규모의 트리옥산 생산의 경우Experimental Example 2-2 - In the case of trioxane production of 0.06 kg / h treatment scale

표 1의 P0.01V0.005Mo0.20/AC(실시예) 촉매를 0.1 wt.%(촉매 전체 기준) 사용하여 폼알데히드의 유량(flow rate)에 따른 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환율을 평가하였다. 이때, 촉매 물질은 100 g 사용되었고, N2 40 ml/min이었으며, 반응 압력은 5 bar로 유지되었다. 결과는 도 3a에 나타내었다.The conversion rate of formaldehyde to trioxane according to the flow rate of formaldehyde was evaluated by using 0.1 wt.% (based on the total catalyst) of P 0.01 V 0.005 Mo 0.20 /AC (Example) catalyst of Table 1. At this time, 100 g of the catalyst material was used, N 2 40 ml/min, and the reaction pressure was maintained at 5 bar. The results are shown in Figure 3a.

도 3a를 참조하면, 폼알데히드의 처리량(유량)이 증가하면서 트리옥산 수율이 감소하였다. Referring to FIG. 3a , the trioxane yield decreased as the amount of formaldehyde (flow rate) increased.

한편, 표 1의 P0.01V0.005Mo0.20/AC 촉매를 0.1 wt.%(촉매 전체 기준) 사용하여 반응 압력에 따른 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환율을 평가하였다. 이때, 촉매 물질은 170 g 사용되었고, 폼알데히드의 유량(flow rate)은 0.06 kg/h, N2 40 ml/min이었으며, 반응 온도는 110 ℃였다. 결과는 도 3b에 나타내었다.On the other hand, 0.1 wt.% (based on the total catalyst) of the P 0.01 V 0.005 Mo 0.20 /AC catalyst in Table 1 was used to evaluate the conversion rate of formaldehyde to trioxane according to the reaction pressure. At this time, 170 g of the catalyst material was used, the flow rate of formaldehyde was 0.06 kg/h, N 2 40 ml/min, and the reaction temperature was 110 °C. The results are shown in Figure 3b.

도 3b를 참조하면, 반응압력이 증가하면서 트리옥산의 수율이 증가하였다.Referring to Figure 3b, the yield of trioxane was increased as the reaction pressure increased.

한편, 표 1의 P0.01V0.005Mo0.10/AC(실시예) 촉매를 사용하여 촉매 물질 담지량에 따른 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환율을 평가하였다. 이때, 촉매 물질은 100 g 사용되었고, 폼알데히드의 유량은 0.06 kg/h, N2 40 ml/min이었으며, 반응 온도는 110 ℃, 반응 압력은 2 bar로 유지되었다. 결과는 도 3c에 나타내었다.On the other hand, using the P 0.01 V 0.005 Mo 0.10 /AC (Example) catalyst in Table 1, the conversion rate of formaldehyde to trioxane according to the catalyst material loading was evaluated. At this time, 100 g of the catalyst material was used, the flow rate of formaldehyde was 0.06 kg/h, N 2 40 ml/min, and the reaction temperature was 110° C., and the reaction pressure was maintained at 2 bar. The results are shown in Figure 3c.

도 3c를 참조하면, 동일 압력에서 촉매 물질의 담지량 증가에 따라 트리옥산의 수율이 증가하였다.Referring to FIG. 3c , the yield of trioxane increased with an increase in the amount of catalyst material supported at the same pressure.

한편, 표 1의 P0.01V0.005Mo0.10/AC(실시예) 촉매를 2.0 wt.%(촉매 전체 기준) 사용하여 반응 압력에 따른 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환율을 평가하였다. 이때, 촉매 물질은 100 g 사용되었고, 폼알데히드의 유량은 0.06 kg/h, N2 40 ml/min이었으며, 반응 온도는 110 ℃였다. 결과는 도 3d에 나타내었다.On the other hand, the conversion rate of formaldehyde to trioxane according to the reaction pressure was evaluated using the P 0.01 V 0.005 Mo 0.10 /AC (Example) catalyst in Table 1 at 2.0 wt.% (based on the total catalyst). At this time, 100 g of the catalyst material was used, the flow rate of formaldehyde was 0.06 kg/h, N 2 40 ml/min, and the reaction temperature was 110 °C. The results are shown in Figure 3d.

도 3d를 참조하면, 반응압력이 증가하면서 트리옥산의 수율이 증가하였고, 반응 압력이 2 bar 이상일 때 30%를 넘는 수율을 나타내었다.Referring to Figure 3d, the yield of trioxane was increased as the reaction pressure increased, and when the reaction pressure was 2 bar or more, the yield exceeded 30%.

실험예 2-3 - 0.3 kg/h 처리 규모의 트리옥산 생산의 경우Experimental Example 2-3 - In the case of trioxane production of 0.3 kg / h treatment scale

표 1의 P0.01V0.005Mo0.20/AC(실시예) 촉매를 2.0 wt.%(전체 촉매 기준) 사용하여 촉매 물질 담지량에 따른 폼알데히드의 트리옥산으로의 전환율을 평가하였다. 이때, 촉매 물질은 170 g 사용되었고, 폼알데히드의 유량은 0.3 kg/h, N2 40 ml/min이었으며, 반응 온도는 110 ℃, 반응 압력은 5 bar로 유지되었다. 결과는 도 4a에 나타내었다. 또한, 적외선 분광기(Bruker, ALPHA FT-IR Spectrometer)를 사용하여, 트리옥산 용액의 농도에 따른 FTIR 분석 결과를 도 4b에 나타내었고, FTIR 교정고선에 의한 트리옥산의 수율 계산을 도 4c에 나타내었다. 여기서 트리옥산 용액(회수용액)은 생성된 트리옥산이 에틸벤젠에 용해된 표준용액을 의미한다. P 0.01 V 0.005 Mo 0.20 /AC (Example) catalyst in Table 1 was used in 2.0 wt.% (based on the total catalyst) to evaluate the conversion rate of formaldehyde to trioxane according to the amount of catalyst material loaded. At this time, 170 g of the catalyst material was used, the flow rate of formaldehyde was 0.3 kg/h, N 2 40 ml/min, the reaction temperature was 110° C., and the reaction pressure was maintained at 5 bar. The results are shown in Figure 4a. In addition, using an infrared spectrometer (Bruker, ALPHA FT-IR Spectrometer), the FTIR analysis result according to the concentration of the trioxane solution is shown in FIG. 4b, and the calculation of the yield of trioxane by the FTIR calibration curve is shown in FIG. 4c . Here, the trioxane solution (recovery solution) refers to a standard solution in which the generated trioxane is dissolved in ethylbenzene.

도 4a를 참조하면, 촉매 물질의 담지량 증가에 따라 트리옥산의 수율이 증가하였고, 최종적으로 37%의 수율을 확보(담지량이 약 2.0 wt.% 일 때)하였다.Referring to FIG. 4A , the yield of trioxane increased as the amount of supported catalyst material increased, and a yield of 37% was finally secured (when the amount of supported catalyst was about 2.0 wt.%).

도 4b 및 도 4c를 참조하면, 932.47 cm-1 파장에서 트리옥산이 검출하였고, 회수용액의 트리옥산 농도는 10.99 wt.%인 것으로 나타났으며, 이때의 수율은 41.2%인 것으로 계산되었다.4b and 4c, trioxane was detected at a wavelength of 932.47 cm -1 , and the trioxane concentration of the recovery solution was found to be 10.99 wt.%, and the yield at this time was calculated to be 41.2%.

상기 실험예들의 결과들을 종합하여 분석한 결과, 트리옥산 수율 증가를 위한 적절한 폼알데히드 처리량과 촉매 물질 담지량의 비율이 존재하는 것으로 나타났고, 분석 결과를 도 5에 나타내었다.As a result of analyzing the results of the above experimental examples, it was found that there was an appropriate ratio of formaldehyde treatment amount and catalyst material loading amount for increasing the yield of trioxane, and the analysis results are shown in FIG. 5 .

도 1a 내지 도 5을 참조하면, PVMo 촉매 물질을 활성 탄소(AC)와 알루미나 지지체에 담지시켰을 때, 폼알데히드의 전환율이 향상되었다. 특히, 활성 탄소 지지체에 촉매 물질을 담지시킨 촉매의 반응 속도가 높게 나타났고, 이로부터 활성 탄소 지지체의 사용이 다른 지지체 사용에 비해 폼알데히드를 전환시키는데 유리한 것으로 나타났다.1A to 5 , when the PVMo catalyst material was supported on activated carbon (AC) and an alumina support, the conversion rate of formaldehyde was improved. In particular, the reaction rate of the catalyst supporting the catalyst material on the activated carbon support was high, and from this, the use of the activated carbon support was found to be advantageous in converting formaldehyde compared to the use of other supports.

구체적으로, 높은 트리옥산의 수율을 얻기 위해서는 담지된 PVMo 무게당 폼알데히드 처리량의 자연로그값이 3.5로 유지하는 것이 유리한 것으로 나타났다.Specifically, it was found to be advantageous to maintain the natural logarithm of the amount of formaldehyde treated per weight of supported PVMo at 3.5 in order to obtain a high yield of trioxane.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the

Claims (10)

인(P), 바나듐(V) 및 몰리브덴(Mo)을 구성 원소로 포함하는 촉매 물질, 그리고, 상기 촉매 물질이 담지된 불활성 지지체
를 포함하고,
상기 촉매 물질은 하기 화학식을 갖고, 폼알데히드(formaldehyde)의 트리옥산(trioxane)으로의 전환 반응을 촉진시키는
트리옥산 합성용 촉매.
[화학식 1]
PxVyMozHmOn
(상기 화학식 1에서, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70)
A catalyst material comprising phosphorus (P), vanadium (V) and molybdenum (Mo) as constituent elements, and an inert support on which the catalyst material is supported
including,
The catalyst material has the following chemical formula, and promotes the conversion reaction of formaldehyde to trioxane.
Catalyst for trioxane synthesis.
[Formula 1]
P x V y Mo z H m O n
(In Formula 1, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70)
제1항에서,
상기 불활성 지지체는 활성 탄소(activated carbon)를 포함하는 트리옥산 합성용 촉매.
In claim 1,
The inert support is a catalyst for trioxane synthesis comprising activated carbon (activated carbon).
제1항에서,
상기 트리옥산 합성용 촉매 전체의 부피를 기준으로 상기 인(P)이 0.9 내지 1.1 mol 담지되어 있는 트리옥산 합성용 촉매.
In claim 1,
A catalyst for trioxane synthesis in which 0.9 to 1.1 mol of the phosphorus (P) is supported based on the total volume of the catalyst for trioxane synthesis.
Phosphoric acid(H3PO4), Vanadium pentoxide(V2O5) 및 Molybdenum trioxide(MoO3)를 물에 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 교반한 다음, 감압 후 여과액을 추출하고 건조시켜 촉매 물질을 제조하는 단계,
상기 촉매 물질을 불활성 지지체에 담지시켜 트리옥산 합성용 촉매를 제조하는 단계, 그리고
상기 트리옥산 합성용 촉매를 사용하여 폼알데히드(formaldehyde)를 처리하여 상기 폼알데히드를 트리옥산(trioxane)으로 전환 시키는 전환 반응 단계
를 포함하고,
상기 촉매 물질은 인(P), 바나듐(V) 및 몰리브덴(Mo)을 구성 원소로 포함하며, 상기 폼알데히드의 상기 트리옥산으로의 전환 반응을 촉진시키고,
상기 촉매 물질은 하기 화학식을 갖는
트리옥산 합성용 촉매를 사용하는 트리옥산 합성방법.
[화학식 1]
PxVyMozHmOn
(상기 화학식 1에서, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70)
Phosphoric acid (H 3 PO 4 ), Vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) and Molybdenum trioxide (MoO 3 ) were mixed in water to form a mixture, the mixture was stirred, and then the filtrate was extracted and dried under reduced pressure. preparing a catalyst material;
preparing a catalyst for trioxane synthesis by supporting the catalyst material on an inert support, and
A conversion reaction step of converting formaldehyde into trioxane by treating formaldehyde using the catalyst for trioxane synthesis
including,
The catalyst material comprises phosphorus (P), vanadium (V) and molybdenum (Mo) as constituent elements, and promotes the conversion reaction of the formaldehyde to the trioxane,
The catalyst material has the formula
A trioxane synthesis method using a catalyst for trioxane synthesis.
[Formula 1]
P x V y Mo z H m O n
(In Formula 1, 0<x≤1.2, 0<y≤2, 0<y≤20, 10≤z/y≤100, 0<m<4, 0<n<70)
제4항에서,
상기 전환 반응 단계에서,
상기 폼알데히드가 미리 정해진 처리량만큼 처리되는 트리옥산 합성용 촉매를 사용하는 트리옥산 합성방법.
In claim 4,
In the conversion reaction step,
A trioxane synthesis method using a catalyst for trioxane synthesis in which the formaldehyde is treated by a predetermined amount.
제5항에서,
상기 불활성 지지체에 담지된 상기 촉매 물질의 질량당 상기 폼알데히드 처리량의 자연로그(ln) 값이 3.4 내지 3.6인 트리옥산 합성용 촉매를 사용하는 트리옥산 합성방법.
In claim 5,
A trioxane synthesis method using a catalyst for trioxane synthesis having a natural log (ln) value of 3.4 to 3.6 of the amount of formaldehyde treated per mass of the catalyst material supported on the inert support.
제5항에서,
상기 미리 정해진 처리량은 0.001 ~ 0.3 kg/h 인 트리옥산 합성용 촉매를 사용하는 트리옥산 합성방법.
In claim 5,
The predetermined throughput is 0.001 ~ 0.3 kg / h of trioxane synthesis method using a catalyst for trioxane synthesis.
제4항에서,
상기 촉매 물질을 제조하는 단계에서,
상기 교반은 70 내지 90 ℃의 온도에서 2 내지 4시간 동안 400 내지 600 rpm의 속도로 수행되는 트리옥산 합성용 촉매를 사용하는 트리옥산 합성방법.
In claim 4,
In the step of preparing the catalyst material,
The stirring is a trioxane synthesis method using a catalyst for trioxane synthesis performed at a speed of 400 to 600 rpm for 2 to 4 hours at a temperature of 70 to 90 ℃.
제4항에서,
상기 전환 반응 단계에서,
상기 전환 반응의 반응 압력이 높아질수록 상기 폼알데히드의 상기 트리옥산으로의 전환률이 증가하는 트리옥산 합성용 촉매를 사용하는 트리옥산 합성방법.
In claim 4,
In the conversion reaction step,
A trioxane synthesis method using a catalyst for trioxane synthesis in which the conversion rate of the formaldehyde to the trioxane increases as the reaction pressure of the conversion reaction increases.
제4항에서,
상기 불활성 지지체는 활성 탄소(activated carbon)를 포함하는 트리옥산 합성방법.
In claim 4,
The inert support is a trioxane synthesis method comprising activated carbon (activated carbon).
KR1020200009875A 2020-01-28 2020-01-28 Catalyst for synthesizing trioxane and method of synthesizing trioxane using the same KR102343755B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200009875A KR102343755B1 (en) 2020-01-28 2020-01-28 Catalyst for synthesizing trioxane and method of synthesizing trioxane using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200009875A KR102343755B1 (en) 2020-01-28 2020-01-28 Catalyst for synthesizing trioxane and method of synthesizing trioxane using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210096440A true KR20210096440A (en) 2021-08-05
KR102343755B1 KR102343755B1 (en) 2021-12-28

Family

ID=77316559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200009875A KR102343755B1 (en) 2020-01-28 2020-01-28 Catalyst for synthesizing trioxane and method of synthesizing trioxane using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102343755B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508449A (en) 1993-01-06 1996-04-16 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the preparation of trioxane
US5508448A (en) 1992-12-31 1996-04-16 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the preparation of trioxane
US6124480A (en) 1994-07-06 2000-09-26 Hoffmockel; Michael Process for preparing trioxane
US6313323B1 (en) 1999-05-06 2001-11-06 Ticona Gmbh Trimerization of formaldehyde in the gas phase

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508448A (en) 1992-12-31 1996-04-16 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the preparation of trioxane
US5508449A (en) 1993-01-06 1996-04-16 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the preparation of trioxane
US6124480A (en) 1994-07-06 2000-09-26 Hoffmockel; Michael Process for preparing trioxane
US6313323B1 (en) 1999-05-06 2001-11-06 Ticona Gmbh Trimerization of formaldehyde in the gas phase

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F. Kern et al., Applied Catalysis A:General. 150. 143-151 (1997.02.27.)* *
M. E. Chimienti et al., Applied Catalysis A:General. 208. 7-19 (2001.02.14.)* *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102343755B1 (en) 2021-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6695005B2 (en) Preparation of TERT-butyl hydroperoxide solution and process for forming product therefrom
US4048110A (en) Rhenium catalyst composition
US6956134B2 (en) Oxidation of methanol and/or dimethyl ether using supported molybdenum-containing heteropolyacid catalysts
Yoshida et al. On the Behavior of O 2− and O− Radicals over V 2 O 5–SiO 2 Catalyst
US6015875A (en) Process for making acetals
US3932306A (en) Solid catalyst for heterogeneous reactions
JP2694177B2 (en) One-step synthetic method for methyl-t-butyl ether
US20170128916A1 (en) Oxidic composition
US3541143A (en) Process for the preparation of acrylic acid
US3920582A (en) Solid catalyst for heterogeneous reactions
KR102343755B1 (en) Catalyst for synthesizing trioxane and method of synthesizing trioxane using the same
US6313323B1 (en) Trimerization of formaldehyde in the gas phase
Kern et al. Vapour-phase trimerization of formaldehyde to trioxane catalysed by 1-vanado-11-molybdophosphoric acid
CN108495837B (en) Efficient synthesis of methacrolein and other α, β -unsaturated aldehydes from methanol and aldehydes
EP0003158B1 (en) Oxidation and ammoxidation catalysts, their production and use
EP0217855A4 (en) Process and low sodium catalyst for the production of formaldehyde from methane.
RU2004534C1 (en) Method of 2-bromoperfluoroethylhypofluoride synthesis
Deuβer et al. Effects of Cs and V on heteropolyacid catalysts in methacrolein oxidation
US3164628A (en) Method for preparing acrylonitrile
US4128727A (en) Process for the manufacture of acetic acid ethyl ester
KR20100041825A (en) Efficient process for producing epoxides by oxidation of olefines in the homogeneous gas phase
JPS5838227A (en) Preparation of aldehyde
US5508449A (en) Process for the preparation of trioxane
US4727198A (en) Process for the production of formaldehyde from methane
US3518281A (en) Production of 2,3-dihydropyran

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant