KR20230168573A - Zeolite-based catalyst for manufacturing acrylic acid and method for manufacturing same - Google Patents

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KR20230168573A
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Abstract

본 출원은 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 및 이의 제조방법을 제공한다. This application provides a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid and a method for producing the same.

Description

아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 및 이의 제조방법{ZEOLITE-BASED CATALYST FOR MANUFACTURING ACRYLIC ACID AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}Zeolite-based catalyst for producing acrylic acid and method for producing the same {ZEOLITE-BASED CATALYST FOR MANUFACTURING ACRYLIC ACID AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 출원은 2022년 06월 07일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2022-0068916호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.This application claims the benefit of the filing date of Korean Patent Application No. 10-2022-0068916 filed with the Korea Intellectual Property Office on June 7, 2022, the entire contents of which are included in this specification.

본 출원은 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다.This application relates to a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid and a method for producing the same.

국제 유가의 상승, 세계적인 기후 협약으로 인한 탄소 배출에 대한 규제로 기존 석유 연료로부터의 화학 제품을 탈피하여, 지속 및 재사용가능한 바이오매스 자원으로부터 고부가가치의 화학 제품 생산이 큰 관심을 받고 있다.Due to the rise in international oil prices and regulations on carbon emissions due to global climate agreements, the production of high value-added chemical products from sustainable and reusable biomass resources is receiving great attention by moving away from chemical products from existing petroleum fuels.

특히, 바이오매스 기반의 설탕으로부터 생산된 젖산이, 현재 페인트 도료, 접착제 등에 널리 사용되는 아크릴산 또는 폴리아크릴산의 원료 물질인 프로필렌을 대체할 수 있는 물질로 큰 관심을 받고 있다. 상기 젖산의 경우에는 화학적 구조상 카르복실기(-COOH)와 하이드록실기(-OH)가 인접하게 있어서, 고체산 촉매를 사용하여 하이드록실기를 선택적으로 제거하면, 현재 석유 유래 아크릴산과 동일한 조성과 물성의 화합물로 전환하는 것이 가능하다. 그러나, 경쟁 반응으로 일어나는 탈탄산을 통한 아세트 알데하이드 생성이 빠르게 일어나 높은 선택도로 아크릴산을 제조하는 것이 매우 어렵다. 아울러 반응 중 일어나는 젖산과 아크릴산의 중합으로 인한 코킹 반응이 일어나 탄소 침적이 일어나고, 장시간 반응시 촉매 활성이 쉽게 떨어지게 된다.In particular, lactic acid produced from biomass-based sugar is receiving great attention as a material that can replace propylene, a raw material for acrylic acid or polyacrylic acid, which is currently widely used in paints, adhesives, etc. In the case of lactic acid, the carboxyl group (-COOH) and the hydroxyl group (-OH) are adjacent to each other in the chemical structure, so when the hydroxyl group is selectively removed using a solid acid catalyst, it has the same composition and physical properties as current petroleum-derived acrylic acid. It is possible to convert it into a compound. However, it is very difficult to produce acrylic acid with high selectivity because acetaldehyde is produced rapidly through decarboxylation, which occurs as a competitive reaction. In addition, a coking reaction occurs due to the polymerization of lactic acid and acrylic acid that occurs during the reaction, causing carbon deposition, and the catalyst activity easily decreases during long-term reaction.

최근에 보고된 바에 따르면, 적절한 세기의 산점과 염기점이 혼합된 인산칼슘-실리카 복합 산화물 촉매(대한민국 공개특허공보 제10-2011-0022235호) 및 알칼리 이온이 교환된 제올라이트(KBr-ZSM-5 또는 KBr-Beta 제올라이트)가 보고되었다. 그러나, 이들 촉매는 단기간의 선택도가 높지만, 부반응을 억제하기 위해 젖산의 카르복시기가 탈탄산으로부터 보호된 젖산 에스테르를 반응물로 사용하거나, 장시간 사용시 촉매의 활성이 낮아져 최종 아크릴산 수율이 낮아 합성 공정의 효율이나 경제성이 낮은 문제점이 있다.According to a recent report, a calcium phosphate-silica composite oxide catalyst with a mixture of acid and base points of appropriate strength (Korean Patent Publication No. 10-2011-0022235) and a zeolite with exchanged alkali ions (KBr-ZSM-5 or KBr-Beta zeolite) has been reported. However, these catalysts have high short-term selectivity, but in order to suppress side reactions, lactic acid esters in which the carboxyl group of lactic acid is protected from decarboxylation are used as reactants, or when used for a long time, the activity of the catalyst is lowered and the final acrylic acid yield is low, resulting in low efficiency of the synthesis process. However, there is a problem of low economic feasibility.

특히 기존에 보고된 우수한 선택도의 제올라이트 계열 촉매들은 유해화학물질인 브롬 전구체를 촉매 합성 물질로 사용하거나 수열합성된 제올라이트 물질에 복잡한 이온교환 과정(NaOH 처리) 및 촉매 활성 물질로 포스페이트기를 도입하여, 합성방법이 까다롭고 촉매 내구성이 떨어진다는 단점이 있다.In particular, previously reported zeolite-based catalysts with excellent selectivity use bromine precursor, a hazardous chemical, as a catalyst synthesis material, or use a complex ion exchange process (NaOH treatment) in hydrothermally synthesized zeolite material and introduce a phosphate group as a catalytic active material. The disadvantage is that the synthesis method is difficult and the catalyst durability is low.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0022235호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0022235

본 출원은 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.The present application seeks to provide a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid and a method for producing the same.

본 출원의 실시상태는, Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매로서, The exemplary embodiment of the present application is a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + ,

상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 불순물을 포함하고, The zeolite-based catalyst for producing acrylic acid contains impurities,

상기 불순물은 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부를 기준으로 0 중량부 초과, 3 중량부 이하 포함하는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매를 제공한다.The impurity provides a Na + -substituted zeolite-based catalyst for producing acrylic acid, wherein the impurity contains more than 0 parts by weight and less than or equal to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid.

또한, 본 출원의 다른 일 실시상태는,In addition, another embodiment of this application is,

Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액을 제조하는 단계;Preparing a solution containing an inorganic alkali salt containing Na + , a silica precursor, and an alumina precursor;

상기 용액을 3℃ 내지 30℃의 온도에서 8시간 내지 23시간 동안 숙성시키는 단계;Aging the solution at a temperature of 3°C to 30°C for 8 to 23 hours;

상기 용액을 숙성시킨 후, 수열합성을 수행하여 생성물을 제조하는 단계;After maturing the solution, performing hydrothermal synthesis to produce a product;

상기 생성물을 여과한 후, 여과된 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계; 및After filtering the product, washing the filtered product with a solvent; and

상기 용매로 세척하는 단계 이 후 상기 생성물을 건조 및 소성하는 단계를 포함하는 상기 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법을 제공한다.A method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid is provided, including the step of drying and calcining the product after washing with the solvent.

또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 아크릴산 제조용 촉매 존재 하에, 젖산 화합물을 탈수반응시켜 아크릴산을 제조하는 단계를 포함하고,In addition, another embodiment of the present application includes the step of producing acrylic acid by dehydrating a lactic acid compound in the presence of a catalyst for producing acrylic acid,

상기 아크릴산 제조용 촉매는 상기 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매인 것인 아크릴산의 제조방법을 제공한다.The catalyst for producing acrylic acid provides a method for producing acrylic acid, wherein the Na + is a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted.

본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는, Na+ 이온을 이용한 수열합성 공정으로 제조함으로써, 종래의 TPA(테트라프로필암모늄) 등과 같은 고가의 유기 구조유도체를 이용하지 않으므로 제올라이트계 촉매의 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 미반응 유기체가 포함된 세척수로 인한 오염방지가 가능한 특징이 있다.The zeolite-based catalyst for producing acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application is manufactured through a hydrothermal synthesis process using Na + ions, and does not use expensive organic structural derivatives such as conventional TPA (tetrapropylammonium), so it is a zeolite-based catalyst. It can reduce manufacturing costs and has the feature of preventing contamination due to washing water containing unreacted organisms.

또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는, Na+가 치환된 제올라이트계 촉매 형태로 직접 제조되어 종래의 별도의 이온교환 공정이 불필요하므로, 제올라이트계 촉매의 제조공정을 단순화시킬 수 있다.In addition, the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application is directly manufactured in the form of a Na + substituted zeolite-based catalyst and does not require a separate conventional ion exchange process, thereby simplifying the manufacturing process of the zeolite-based catalyst. You can.

또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매를, 젖산 화합물을 이용한 아크릴산 제조공정에 적용하는 경우에는, 높은 아크릴산 선택도를 나타낼 수 있는 특징이 있다.In addition, when the zeolite-based catalyst for acrylic acid production according to an exemplary embodiment of the present application is applied to an acrylic acid production process using a lactic acid compound, it has the feature of showing high acrylic acid selectivity.

도 1 및 도 5는 본 출원의 일 실시상태로서, 실시예 1의 제올라이트계 촉매의 주사전자현미경(Scanning Electrone Microscope, SEM) 이미지를 나타낸 도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시상태로서, 실시예 6의 제올라이트계 촉매의 주사전자현미경(Scanning Electrone Microscope, SEM) 이미지를 나타낸 도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시상태로서, 실시예 1의 제올라이트계 촉매의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과를 나타낸 도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시상태로서, 실시예 2의 제올라이트계 촉매의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과를 나타낸 도이다.
도 6은 실시예 4, 비교예 7 및 실시예 7 내지 실시예 11의 제올라이트계 촉매를 이용해서 아크릴산을 제조 결과에 따른 촉매의 전환율 및 아크릴산 선택도 등을 나타내는 도이다.
도 7은 비교예 9의 초기 습식 합침법(Incipient Wetness Impregnation, IWI)에 의한 활성 결과를 4시간 간격으로 총 16시간 동안 측정한 결과를 나타내는 도이다.
도 8은 실시예 1 및 비교예 10의 제올라이트계 촉매의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과를 나타낸 도이다.
도 9는 비교예 11 내지 비교예 14의 제올라이트계 촉매의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과를 나타낸 도이다.
Figures 1 and 5 show a scanning electron microscope (SEM) image of the zeolite-based catalyst of Example 1 as an exemplary embodiment of the present application.
Figure 2 is a diagram showing a scanning electron microscope (SEM) image of the zeolite-based catalyst of Example 6, as an exemplary embodiment of the present application.
Figure 3 is a diagram showing the results of XRD (X-Ray Diffraction) analysis of the zeolite-based catalyst of Example 1, as an exemplary embodiment of the present application.
Figure 4 is a diagram showing the results of XRD (X-Ray Diffraction) analysis of the zeolite-based catalyst of Example 2 as an exemplary embodiment of the present application.
Figure 6 is a diagram showing the catalyst conversion rate and acrylic acid selectivity according to the results of manufacturing acrylic acid using the zeolite-based catalyst of Example 4, Comparative Example 7, and Examples 7 to 11.
Figure 7 is a diagram showing the results of activity measured at 4-hour intervals for a total of 16 hours by the initial wet impregnation (IWI) method of Comparative Example 9.
Figure 8 is a diagram showing the results of XRD (X-Ray Diffraction) analysis of the zeolite-based catalyst of Example 1 and Comparative Example 10.
Figure 9 is a diagram showing the results of XRD (X-Ray Diffraction) analysis of the zeolite-based catalysts of Comparative Examples 11 to 14.

이하, 본 출원에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, this application will be described in more detail.

본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.In this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where a member is in contact with another member, but also the case where another member exists between the two members.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In this specification, when a part “includes” a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서, “p 내지 q”는 “p 이상 q 이하”를 의미한다.In this specification, “p to q” means “p to q or less.”

전술한 바와 같이, 바이오유래 젖산의 하이드록시기를 탈수반응을 통해 제거하면, 고흡수성 수지(Super absorbent polymer, SAP) 합성을 위한 아크릴산 모노머로 전환 가능하다. 이러한 아크릴산은 석유 유래 프로필렌의 아크릴산을 바이오 유래 모노머로 대체하여 탄소중립에 기여할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 젖산의 하이드록시기의 탈수반응시 경쟁 반응으로 일어나는 탈카르보닐화를 통한 아세트알데하이드 생성이 빠르게 일어나 반응 선택도 제어가 어렵고, 반응 중 발생할 수 있는 젖산과 아크릴산의 중합으로 인한 코킹 반응에 의하여 촉매의 비활성화가 심하다는 문제점이 있다. 현재까지 복합금속산화물 기반의 다양한 고체산 촉매가 개발되었으나, 높은 촉매 선택도와 안정성을 가지면서, 높은 공간속도 조건에서 높은 촉매 활성을 유지하는 촉매는 거의 없다. 이에, 본 출원에서는 전술한 선택도, 안정성, 활성 등의 조건을 동시에 만족하는 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.As described above, if the hydroxyl group of bio-derived lactic acid is removed through a dehydration reaction, it can be converted into acrylic acid monomer for the synthesis of super absorbent polymer (SAP). This acrylic acid has the advantage of contributing to carbon neutrality by replacing acrylic acid in petroleum-derived propylene with a bio-derived monomer. However, during the dehydration reaction of the hydroxyl group of lactic acid, acetaldehyde is produced quickly through decarbonylation, which occurs as a competitive reaction, making it difficult to control reaction selectivity, and coking reaction due to polymerization of lactic acid and acrylic acid that may occur during the reaction. There is a problem that the catalyst is severely deactivated. To date, various solid acid catalysts based on complex metal oxides have been developed, but there are few catalysts that have high catalytic selectivity and stability while maintaining high catalytic activity under high space velocity conditions. Accordingly, the present application seeks to provide a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid that simultaneously satisfies the above-mentioned conditions such as selectivity, stability, and activity, and a method for producing the same.

제올라이트는 결정성 알루미노 규산염의 총칭으로서, 그의 화학조성은 일반식 M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O(n은 양이온 M의 원자가수, x는 2 이상의 수, y는 흡착수분의 양)으로 표시될 수 있다. 제올라이트의 골격은 구성원소인 Si 및 Al이 4배위 구조를 취하면서 산소 원자를 매개하여 연결된 것으로서, 그의 연결형식에 다라서 결정구조, 세공구조가 다르다.Zeolite is a general term for crystalline aluminosilicates, and its chemical composition has the general formula M 2/n O·Al 2 O 3 ·xSiO 2 ·yH 2 O (n is the valency of the cation M, x is a number of 2 or more, y can be expressed as the amount of adsorbed moisture. The skeleton of zeolite consists of the constituent elements Si and Al having a four-coordinate structure and being connected through oxygen atoms, and the crystal structure and pore structure are different depending on the connection type.

제올라이트의 구조는, 국제 제올라이트학회(International Zeolite Association: IZA)가 규정한 알파벳 3문자의 구조 코드에 의하여 분류되어 있으며, IZA 발행의 성서나 Web 상에 공개되어 있다. 이 제올라이트의 구조의 종류는 매년 증가하고 있으며, 2007년 시점에서는 176종에 달하고 있다. 그 중에서 공업적으로 생산되고 있는 제올라이트는 10종류 정도이다.The structure of zeolite is classified by a three-letter structural code defined by the International Zeolite Association (IZA), and is disclosed in books published by IZA and on the Web. The types of zeolite structures are increasing every year, reaching 176 types as of 2007. Among them, there are about 10 types of zeolites that are industrially produced.

이하, 본 출원의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법에 대해서 우선 설명한다.Hereinafter, a method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid of the present application will first be described.

<Na<Na ++ 가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법>Method for producing zeolite-based catalyst for producing substituted acrylic acid>

본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 상기 용액을 3℃ 내지 30℃의 온도에서 8시간 내지 23시간 동안 숙성시키는 단계; 상기 용액을 숙성시킨 후, 수열합성을 수행하여 생성물을 제조하는 단계; 상기 생성물을 여과한 후, 여과된 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계; 및 상기 용매로 세척하는 단계 이 후 상기 생성물을 건조 및 소성하는 단계를 포함한다. 즉, 본 명세서에 있어서 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 Na+가 치환된 제올라이트계 촉매로서 아크릴산 제조에 사용되는 촉매를 의미한다.A method for producing a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + according to an exemplary embodiment of the present application includes preparing a solution containing an inorganic alkali salt containing Na + , a silica precursor, and an alumina precursor; Aging the solution at a temperature of 3°C to 30°C for 8 to 23 hours; After maturing the solution, performing hydrothermal synthesis to produce a product; After filtering the product, washing the filtered product with a solvent; and drying and calcining the product after washing with the solvent. That is, in this specification, the Na + -substituted zeolite-based catalyst for producing acrylic acid refers to a Na + -substituted zeolite-based catalyst used in the production of acrylic acid.

본 출원에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법을 사용하는 경우, 고가의 유기 구조유도체를 이용하지 않으므로 제올라이트계 촉매의 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 미반응 유기체가 포함된 세척수로 인한 오염방지가 가능한 특징이 있다. 또한, 종래의 제조방법에서 필요한 별도의 이온교환 공정이 불필요하므로, 제올라이트계 촉매의 제조공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 용액의 숙성을 상기 조건으로 수행함으로써, 제조된 촉매가 우수한 촉매 활성을 가지게 된다.When using the method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to the present application, the manufacturing cost of the zeolite-based catalyst can be reduced because expensive organic structure derivatives are not used, and the washing water containing unreacted organisms can be reduced. It has the feature of preventing contamination. In addition, since the separate ion exchange process required in the conventional manufacturing method is unnecessary, the manufacturing process of the zeolite-based catalyst can be simplified. In addition, by maturing the solution under the above conditions, the prepared catalyst has excellent catalytic activity.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 생성물을 여과한 후, 여과된 생성물을 용매로 세척하는 단계는 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계를 의미하는 것일 수 있다. In one embodiment of the present application, after filtering the product, the step of washing the filtered product with a solvent means washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate maintains basicity. You can.

즉, 본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 상기 용액을 3℃ 내지 30℃의 온도에서 8시간 내지 23시간 동안 숙성시키는 단계; 상기 용액을 숙성시킨 후, 수열합성을 수행하여 생성물을 제조하는 단계; 상기 생성물을 여과한 후, 여과된 상기 생성물을 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계; 및 상기 용매로 세척하는 단계 이 후 상기 생성물을 건조 및 소성하는 단계를 포함한다.That is, the method for producing a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + according to an exemplary embodiment of the present application includes the steps of preparing a solution containing an inorganic alkali salt containing Na + , a silica precursor, and an alumina precursor; Aging the solution at a temperature of 3°C to 30°C for 8 to 23 hours; After maturing the solution, performing hydrothermal synthesis to produce a product; After filtering the product, washing the filtered product with a solvent within a range where the pH of the filtrate remains basic; and drying and calcining the product after washing with the solvent.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 생성물을 여과한 후, 여과된 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계는 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계를 의미하고, 상기 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계 이후, 상기 용매로 세척된 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, after filtering the product, the step of washing the filtered product with a solvent means washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate is maintained at neutral; , after washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate remains neutral, the step of dry impregnating the product washed with the solvent with a Na precursor may be further included.

즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 생성물을 여과한 후, 여과된 생성물을 용매로 세척하는 단계는 용매로 세척하는 단계는 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계를 의미하고, 상기 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계 이후, 상기 용매로 세척된 생성물을 건조 및 소성하기 전에 상기 용매로 세척된 생성물을 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계를 더 포함할 수 있다.That is, in one embodiment of the present application, after filtering the product, the step of washing the filtered product with a solvent is to wash the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate is maintained at neutral. refers to a step of washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate remains neutral, and before drying and calcining the product washed with the solvent. A step of dry impregnation with Na precursor may be further included.

다시 말해서, 본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액을 제조하는 단계; 상기 용액을 3℃ 내지 30℃의 온도에서 8시간 내지 23시간 동안 숙성시키는 단계; 상기 용액을 숙성시킨 후, 수열합성을 수행하여 생성물을 제조하는 단계; 상기 생성물을 여과한 후, 여과된 상기 생성물을 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계; 상기 용매로 세척된 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계; 및 상기 Na 전구체가 건식 함침된 생성물을 건조 및 소성하는 단계를 포함한다.In other words, the method for producing a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + according to an exemplary embodiment of the present application includes the steps of preparing a solution containing an inorganic alkali salt containing Na + , a silica precursor, and an alumina precursor; Aging the solution at a temperature of 3°C to 30°C for 8 to 23 hours; After maturing the solution, performing hydrothermal synthesis to produce a product; After filtering the product, washing the filtered product with a solvent within a range where the pH of the filtrate remains neutral; Dry impregnating the product washed with the solvent with a Na precursor; and drying and calcining the product dry-impregnated with the Na precursor.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매로 세척된 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계는 상기 용매로 세척된 생성물을 Na 전구체를 포함하는 용액에 담지하는 단계; 및 상기 담지된 생성물을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the step of dry impregnating the product washed with the solvent with a Na precursor includes the steps of supporting the product washed with the solvent in a solution containing the Na precursor; And it may include drying the supported product.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 25℃에서 pH가 3 내지 9, 바람직하게는, pH가 5.5 내지 7.5일 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the solvent may have a pH of 3 to 9, preferably, a pH of 5.5 to 7.5 at 25°C.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 알코올, 물(수돗물), 알칼리 금속 수용액 또는 정제수일 수 있으며, 바람직하게는 정제수일 수 있다. 상기 알칼리 금속은 Na, K, Rb, Cs 등일 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the solvent may be alcohol, water (tap water), an aqueous alkali metal solution, or purified water, and preferably purified water. The alkali metal may be Na, K, Rb, Cs, etc.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Na 전구체는 무기산 또는 유기산의 공액 짝염기 음이온과 결합한 나트륨염으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것일 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the Na precursor may be one or more selected from the group consisting of sodium salts bonded to the conjugated conjugate base anion of an inorganic acid or organic acid.

상기 Na 전구체는 무기산 또는 유기산의 공액 짝염기 음이온과 결합한 나트륨염은 보다 구체적으로, Na2O, NaF, NaCl, NaBr, NaI, Na2SO4, Na2S, Na2CO3, NaNO3, NaOH, NaHCO3 및 Na2HPO4일 수 있다.The Na precursor is a sodium salt combined with the conjugate base anion of an inorganic acid or organic acid, more specifically, Na 2 O, NaF, NaCl, NaBr, NaI, Na 2 SO 4 , Na 2 S, Na 2 CO 3 , NaNO 3 , NaOH , NaHCO 3 and Na 2 HPO 4 .

즉, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Na 전구체는 Na2O, NaF, NaCl, NaBr, NaI, Na2SO4, Na2S, Na2CO3, NaNO3, NaOH, NaHCO3 및 Na2HPO4로 이루어진 군에서 선택된 1 이상일 수 있다.That is, in an exemplary embodiment of the present application, the Na precursor is Na 2 O, NaF, NaCl, NaBr, NaI, Na 2 SO 4 , Na 2 S, Na 2 CO 3 , NaNO 3 , NaOH, NaHCO 3 and Na 2 HPO 4 It may be one or more selected from the group consisting of.

또한, 본 명세서에 있어서, Na 전구체를 건식 함침시키는 방법은 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 방법이 사용될 수 있다.Additionally, in this specification, a method commonly used in the field may be used as a method of dry impregnating the Na precursor.

본 명세서에 있어서, 상기 "pH"는 물의 산성이나 알칼리성의 정도를 나타내는 수치로서, 구체적으로 수소 이온 농도의 지수를 의미하는 것으로 25℃ 기준으로 pH 값이 7인 경우는 중성, pH 값이 7 미만인 경우는 산성, pH 값이 7 초과인 경우를 염기성이라고 정의한다.In this specification, “pH” is a value indicating the degree of acidity or alkalinity of water, and specifically refers to the index of hydrogen ion concentration. Based on 25°C, a pH value of 7 is neutral, and a pH value of less than 7 is neutral. In this case, it is defined as acidic, and in cases where the pH value is greater than 7, it is defined as basic.

본 명세서에 있어서, "여과액"은 수열합성을 통해 생성된 상기 생성물을 여과하여 얻어진 액체를 의미하며, 상기 여과액은 본 출원의 수열합성에 의해 합성된 생성물을 포함한다.As used herein, “filtrate” refers to a liquid obtained by filtering the product produced through hydrothermal synthesis, and the filtrate includes the product synthesized through hydrothermal synthesis of the present application.

즉, 본 명세서에 있어서, 여과액의 pH가 "중성" 또는 "염기성"을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척한다는 것은 수열합성을 통해 생성된 상기 생성물을 여과한 후, 상기 생성물을 용매로 세척하는 과정에서 상기 여과액의 pH가 "중성" 또는 "염기성"을 유지할 수 있는 범위 내에서 용매를 사용함을 의미한다.That is, in this specification, washing the product with a solvent within the range where the pH of the filtrate is maintained at "neutral" or "basic" means filtering the product produced through hydrothermal synthesis and then washing the product with a solvent. This means that a solvent is used within a range that can maintain the pH of the filtrate at "neutral" or "basic" during the washing process.

본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액을 제조하는 단계를 포함한다.A method for producing a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + according to an exemplary embodiment of the present application includes preparing a solution containing an inorganic alkali salt containing Na + , a silica precursor, and an alumina precursor.

상기 Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액의 Si/Al 몰비는 15 내지 50 일 수 있고, 보다 바람직하게는 20 내지 35 일 수 있으며, 20인 것이 가장 바람직하다.The Si/Al molar ratio of the solution containing the Na + -containing inorganic alkali salt, silica precursor, and alumina precursor may be 15 to 50, more preferably 20 to 35, and 20 is most preferable.

상기 Si/Al 몰비가 15 미만인 경우, TPA(테트라프로필암모늄) 등과 같은 고가의 유기 구조유도체를 이용하지 않는 공정으로 제올라이트계 촉매를 합성하는 것이 어렵고, Si/Al 몰비가 50 초과인 경우, Al의 함량이 적어서 제올라이트계 촉매의 합성이 어렵고, 촉매의 성능을 방해할 정도로 쿼츠(quartze) 불순물이 형성될 가능성이 높아지기 때문에 상기 Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액의 Si/Al 몰비는 15 내지 50인 것이 바람직하다.If the Si/Al molar ratio is less than 15, it is difficult to synthesize a zeolite-based catalyst through a process that does not use expensive organic structure derivatives such as TPA (tetrapropylammonium), and if the Si/Al molar ratio is more than 50, Al Because the content is small, it is difficult to synthesize a zeolite-based catalyst, and the possibility of quartz impurities being formed to the extent of interfering with the performance of the catalyst increases, so it is necessary to use a solution containing the inorganic alkali salt containing Na + , a silica precursor, and an alumina precursor. The Si/Al molar ratio is preferably 15 to 50.

상기 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액을 제조하는 단계는, Na+를 포함하는 무기 알칼리염 및 실리카 전구체를 포함하는 제1 용액을 제조하는 단계; 알루미나 전구체를 포함하는 제2 용액을 제조하는 단계; 및 상기 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 한번에 혼합하여 용액을 제조하는 경우에는 겔화로 인하여 Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체가 균일하게 혼합되지 않아서 원하는 촉매 구조가 형성되지 않을 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, 본 출원의 일 실시상태에서는, 상기 Na+를 포함하는 무기 알칼리염 및 실리카 전구체를 포함하는 제1 용액과 알루미나 전구체를 포함하는 제2 용액을 각각 별도로 제조한 후 이들을 혼합하는 것이 보다 바람직하다.The step of preparing a solution containing an inorganic alkali salt, a silica precursor, and an alumina precursor includes preparing a first solution containing an inorganic alkali salt containing Na + and a silica precursor; Preparing a second solution containing an alumina precursor; And it may include mixing the first solution and the second solution. When preparing a solution by mixing the inorganic alkali salt containing Na + , the silica precursor, and the alumina precursor at the same time, the inorganic alkali salt containing Na + , the silica precursor, and the alumina precursor are not uniformly mixed due to gelation, resulting in the desired catalyst. This is undesirable because the structure may not be formed. Therefore, in an exemplary embodiment of the present application, it is more preferable to prepare the first solution containing the inorganic alkali salt containing Na + and the silica precursor and the second solution containing the alumina precursor separately and then mix them. .

상기 실리카 전구체는 테트라에틸오르토실리케이트, 실리카 겔, 콜로이드 실리카, 소듐 실리케이트(sodium silicate), 천연 실리카, 흄드 실리카 및 합성 실리카 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The silica precursor may include one or more selected from tetraethylorthosilicate, silica gel, colloidal silica, sodium silicate, natural silica, fumed silica, and synthetic silica, but is not limited thereto.

상기 알루미나 전구체는 알루미늄 알콕사이드, 소듐 알루미네이트(sodium aluminate), 황산 알루미늄, 보헤마이트 및 수산화알루미늄 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 동역학적으로 Si-O-Al 결합을 보다 잘 유도할 수 있도록, 상기 알루미나 전구체는 소듐 알루미네이트를 포함하는 것이 보다 바람직하다.The alumina precursor may include, but is not limited to, one or more selected from aluminum alkoxide, sodium aluminate, aluminum sulfate, boehmite, and aluminum hydroxide. To better induce Si-O-Al bonding kinetically, it is more preferable that the alumina precursor contains sodium aluminate.

상기 Na+를 포함하는 무기 알칼리염은 제올라이트의 결정화를 촉진시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 Na+를 포함하는 무기 알칼리염은 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide)일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. The inorganic alkali salt containing Na + may play a role in promoting crystallization of zeolite. The inorganic alkali salt containing Na + may be sodium hydroxide, but is not limited thereto.

본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, 상기 용액을 숙성시킨 후, 수열합성을 수행하는 단계를 포함한다.The method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application includes the step of aging the solution and then performing hydrothermal synthesis.

보다 구체적으로, 본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, 상기 용액을 3℃ 내지 30℃의 온도에서 8시간 내지 23시간 동안 숙성시키는 단계; 및 상기 용액을 숙성시킨 후, 수열합성을 수행하여 생성물을 제조하는 단계를 포함한다.More specifically, the method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application includes the steps of aging the solution at a temperature of 3°C to 30°C for 8 to 23 hours; And after aging the solution, it includes performing hydrothermal synthesis to produce a product.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 용액을 숙성시키는 단계는, 3℃ 내지 30℃의 온도에서 8시간 내지 23시간 동안 수행될 수 있고, 3℃ 내지 30℃의 온도에서 10시간 내지 15시간 동안 수행될 수 있으며 4℃ 내지 25℃의 온도에서 10시간 내지 12시간 동안 수행될 수 있다. 상기 온도 및 시간 조건에서 용액을 숙성시키는 경우에는 혼합 용액이 결정핵을 형성하도록 해 줄 수 있고, 이후의 수열합성 단계에서 결정화 속도를 증대시켜 결정성과 순도를 높여줄 수 있다. 상기 용액의 숙성단계를 수행하지 않고 바로 수열합성을 수행하는 경우에는, 키타이트(keatite) 또는 쿼츠와 같은 불순물 상이 촉매의 성능을 방해할 정도로 생성될 수 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 상기 온도 조건을 벗어나는 경우 용액의 숙성이 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 시간 조건을 벗어나는 경우, 비정질 실리카(amorphous silica) 및 불순물에 해당하는 쿼츠가 촉매의 활성을 방해할 정도로 발생할 수 있다. In an exemplary embodiment of the present application, the step of maturing the solution may be performed at a temperature of 3°C to 30°C for 8 hours to 23 hours, and at a temperature of 3°C to 30°C for 10 hours to 15 hours. It can be performed at a temperature of 4°C to 25°C for 10 to 12 hours. When the solution is aged under the above temperature and time conditions, the mixed solution can form crystal nuclei, and the crystallization rate can be increased in the subsequent hydrothermal synthesis step to increase crystallinity and purity. If hydrothermal synthesis is performed directly without performing the solution maturation step, it is not preferable because impurity phases such as keatite or quartz may be generated to the extent of interfering with the performance of the catalyst. In addition, if the temperature conditions are exceeded, the solution may not be matured, and if the time conditions are exceeded, amorphous silica and quartz, which are impurities, may be generated to the extent of interfering with the activity of the catalyst.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 수열합성은 별도의 교반공정 없이 정적(static) 조건으로 수행할 수도 있고, 상기 수열합성을 교반공정과 함께 수행할 수도 있다. 특히, 상기 숙성된 용액을 교반하면서 수열합성을 수행하는 경우에는, 결정속도가 증가하여 수열합성에 요구되는 시간이 감소될 수 있으므로 보다 바람직하다.In an exemplary embodiment of the present application, the hydrothermal synthesis may be performed under static conditions without a separate stirring process, or the hydrothermal synthesis may be performed together with a stirring process. In particular, it is more preferable to perform hydrothermal synthesis while stirring the aged solution because the crystallization rate increases and the time required for hydrothermal synthesis can be reduced.

상기 수열합성은 165℃ 내지 195℃의 온도에서 수행될 수 있고, 175℃ 내지 185℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 온도 조건을 만족하는 경우에 Na+가 치환된 제올라이트계 촉매의 순도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 수열합성은 20시간 내지 28시간 동안 수행될 수 있고, 22시간 내지 26시간 동안 수행될 수 있다. 상기 수열합성 시간이 20시간 미만인 경우에는 Na+가 치환된 제올라이트계 촉매의 결정을 충분히 형성할 수 없다. 또한, 상기 수열합성 시간이 28시간을 초과하는 경우에는 과도한 반응으로 인하여 촉매의 성능을 방해할 정도로 쿼츠 상이 형성될 수 있으므로 바람직하지 않다.The hydrothermal synthesis may be performed at a temperature of 165°C to 195°C, and may be performed at a temperature of 175°C to 185°C. When the above temperature conditions are met, the purity of the Na + -substituted zeolite catalyst can be improved. Additionally, the hydrothermal synthesis may be performed for 20 to 28 hours, or may be performed for 22 to 26 hours. If the hydrothermal synthesis time is less than 20 hours, crystals of the Na + -substituted zeolite catalyst cannot be sufficiently formed. In addition, if the hydrothermal synthesis time exceeds 28 hours, it is not preferable because excessive reaction may cause the formation of a quartz phase to the extent of interfering with the performance of the catalyst.

본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, 상기 생성물을 여과한 후, 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 생성물은 상기 수열합성하는 단계를 통해서 제조된 물질을 의미한다.The method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application includes the steps of filtering the product and then washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate maintains basicity. Includes. Here, the product refers to a material manufactured through the hydrothermal synthesis step.

본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척함으로써, 제올라이트계 촉매의 표면에 소량의 Na를 남겨둘 수 있다. 특히, 상기 소량의 미제거 Na는 제올라이트계 촉매의 표면에서 염기점으로 작용할 수 있고, 이에 따라 제올라이트계 촉매를 이용한 아크릴산의 제조공정시 아크릴산의 선택도를 향상시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present application, a small amount of Na can be left on the surface of the zeolite-based catalyst by washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate maintains basicity. In particular, the small amount of unremoved Na can act as a base point on the surface of the zeolite-based catalyst, thereby improving the selectivity of acrylic acid during the production process of acrylic acid using the zeolite-based catalyst.

상기 여과액의 pH가 중성이 될 때까지 상기 생성물을 용매로 세척하는 경우에는, 염기점으로 작용할 수 있는 Na 찌꺼기가 완전히 제거되어 아크릴산 선택도가 급격히 감소할 수 있다. 또한, 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계가 없는 경우, 과량의 Na가 촉매 표면에 남게 되고, 이에 따른 과도한 염기점으로 인하여 촉매 내 산점/염기점 분포도가 무너지게 된다. 이러한 경우에는 아크릴산 보다는 부반응인 2,3-펜탄디온(2,3-pentanedione)이 생성될 수 있으므로 아크릴산 선택도가 감소할 수 있다.When the product is washed with a solvent until the pH of the filtrate becomes neutral, Na residues that may act as base points are completely removed, and acrylic acid selectivity may rapidly decrease. In addition, if there is no step of washing the product with a solvent, excess Na remains on the catalyst surface, and the acid/base point distribution within the catalyst collapses due to excessive base points. In this case, 2,3-pentanedione, a side reaction, may be generated rather than acrylic acid, so acrylic acid selectivity may be reduced.

즉, 상기 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 경우, 별도의 추가 단계 없이 제올라이트계 촉매를 이용한 아크릴산의 제조공정시 아크릴산의 선택도를 향상시킬 수 있다.That is, when the product is washed with a solvent within a range where the pH of the filtrate maintains basicity, the selectivity of acrylic acid can be improved during the production process of acrylic acid using a zeolite-based catalyst without any additional steps.

본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, 상기 생성물을 여과한 후, 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계; 및 상기 pH가 여과액의 중성을 유지하는 범위 내에서 생성물을 용매로 세척하는 단계 이후, 상기 용매로 세척된 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계를 포함할 수 있다. 여기서도 상기 생성물은 상기 수열합성하는 단계를 통해서 제조된 물질을 의미한다.A method for producing a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application includes the steps of filtering the product and washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate is maintained at neutral; And after washing the product with a solvent within a range where the pH maintains the neutrality of the filtrate, the step may include dry impregnating the product washed with the solvent with a Na precursor. Here too, the product refers to a material manufactured through the hydrothermal synthesis step.

상기 여과액의 pH가 중성이 될 때까지 용매로 세척하는 경우, 세척 과정에서의 안전 및 효율을 높일 수 있으나, 상술한 바와 같이 염기점으로 작용할 수 있는 Na 찌꺼기가 완전히 제거되어 아크릴산 선택도가 급격히 감소할 수 있는 문제가 있다. 다만, 이러한 문제는 상기 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계를 통해 해결할 수 있다. 또한, 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 경우, 소성 단계 이후 촉매 내의 Na2O의 비율을 조절하는 것이 더 용이하여 원하는 성능의 촉매를 더 쉽게 제조할 수 있는 장점도 있다. 용매로 세척하는 단계가 없는 경우의 발생하는 문제점에 대해서는 상술한 바와 같다.When washing with a solvent until the pH of the filtrate becomes neutral, the safety and efficiency of the washing process can be increased. However, as described above, Na residues that can act as base points are completely removed, and the acrylic acid selectivity rapidly decreases. There are problems that can be reduced. However, this problem can be solved through dry impregnation of the Na precursor into the product. In addition, when the product is dry impregnated with a Na precursor, it is easier to control the ratio of Na 2 O in the catalyst after the calcination step, which has the advantage of making it easier to manufacture a catalyst with desired performance. The problems that arise when there is no washing step with a solvent are the same as described above.

본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은, 상기 용매로 세척하는 단계 이 후 상기 생성물을 건조 및 소성하는 단계를 포함한다. 즉, 상술한 용매로 세척하는 단계 이 후 상기 생성물을 건조 소성하여, Na+가 치환된 제올라이트계 촉매를 제조하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로는 상기 생성물을 여과한 후, 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 용매로 세척하는 단계 이후; 또는 상기 생성물을 여과한 후, 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 용매로 세척하는 단계; 및 상기 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계 이후 건조 및 소성하는 것일 수 있다.The method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application includes the steps of drying and calcining the product after washing with the solvent. That is, it includes the step of drying and calcining the product after washing with the above-described solvent to prepare a Na + -substituted zeolite-based catalyst. More specifically, after filtering the product, washing with a solvent within a range where the pH of the filtrate maintains basicity; or filtering the product and then washing it with a solvent within a range where the pH of the filtrate remains neutral; and dry impregnating the product with a Na precursor followed by drying and firing.

즉, 상기 생성물을 여과한 후, 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계 이후 건조 및 소성하는 것이거나 상기 생성물을 여과한 후, 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계; 및 상기 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계 이후 건조 및 소성하는 것일 수 있다.That is, after filtering the product, the product is washed with a solvent within a range where the pH of the filtrate remains basic, followed by drying and calcining, or after filtering the product, the pH of the filtrate is neutral. washing the product with a solvent within the range maintained; and dry impregnating the product with a Na precursor followed by drying and firing.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 건조 및 소성은 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 상기 건조는 50℃ 내지 150℃의 온도에서 1시간 내지 48시간 동안 수행될 수 있고, 60℃ 내지 100℃의 온도에서 5시간 내지 36시간 동안 수행될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 소성은 공기 분위기 하에서 300℃ 내지 1,000℃의 온도에서 1시간 내지 10시간 동안 수행될 수 있고, 공기 분위기 하에서 400℃ 내지 600℃의 온도에서 1.5시간 내지 8시간 동안 수행될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.In an exemplary embodiment of the present application, the drying and firing may use methods known in the art. For example, the drying may be performed at a temperature of 50°C to 150°C for 1 hour to 48 hours, and may be performed at a temperature of 60°C to 100°C for 5 hours to 36 hours, but is not limited thereto. In addition, the firing may be performed in an air atmosphere at a temperature of 300°C to 1,000°C for 1 hour to 10 hours, and may be performed in an air atmosphere at a temperature of 400°C to 600°C for 1.5 hours to 8 hours. It is not limited to this.

종래에는 양이온(Na+ 등) 치환된 제올라이트계 촉매(ZSM-5)의 제조시, ZSM-5의 결정구조를 유도하기 위하여 TPA 등과 같은 유기 구조유도체를 필수적으로 사용하고, ZSM-5 제조 후 양이온(Na+ 등) 교환공정이 필수적으로 필요하였으나, 본 출원의 일 실시상태에 따르면 별도의 TPA 등과 같은 유기 구조유도체를 사용하지 않고, 별도의 이온교환공정 없이 Na+ 치환된 제올라이트계 촉매를 직접 합성할 수 있다. 특히, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 상기 제올라이트계 촉매의 Na+는 무기 알칼리염, 알루미나 전구체 등으로부터 도입될 수 있다. 따라서, 본 출원의 일 실시상태에서는 상기 무기 알칼리염이 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide)이거나 상기 알루미나 전구체가 소듐 알루미네이트(sodium aluminate)인 것이 보다 바람직하다.Conventionally, when producing a zeolite-based catalyst (ZSM-5) substituted with cations (Na +, etc.), an organic structural derivative such as TPA was essentially used to induce the crystal structure of ZSM-5, and after producing ZSM-5, the cation (Na + etc.) exchange process was essential, but according to an exemplary embodiment of the present application, Na + substituted zeolite-based catalyst was directly synthesized without using a separate organic structure derivative such as TPA, etc., without a separate ion exchange process. can do. In particular, according to an exemplary embodiment of the present application, Na + of the zeolite-based catalyst may be introduced from an inorganic alkali salt, an alumina precursor, etc. Therefore, in an exemplary embodiment of the present application, it is more preferable that the inorganic alkali salt is sodium hydroxide or the alumina precursor is sodium aluminate.

또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 상기 제조방법으로 제조되는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매를 제공한다. In addition, another embodiment of the present application provides a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid, which is prepared by the above production method.

이하, 본 출원의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매에 대해서 우선 설명한다.Hereinafter, the zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid of the present application will first be described.

<Na<Na ++ 가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매>Zeolite-based catalyst for producing substituted acrylic acid>

본 출원의 일 실시상태는 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매로서, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 불순물을 포함하고, 상기 불순물은 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부를 기준으로 0 중량부 초과 3 중량부 이하 포함하는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매를 제공한다. An exemplary embodiment of the present application is a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + , wherein the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid contains impurities, and the impurities are in an amount exceeding 0 parts by weight and 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid. A zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid is provided, which includes the following:

본 출원에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 본 출원에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 제조 방법에 의해서 제조되는 것일 수 있다.The zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to the present application may be manufactured by the method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to the present application.

상술한 바와 같이 제올라이트계 촉매의 제조비용을 절감시키고, 세척수로 인한 오염방지가 가능한 상기 제조방법으로 제조되는 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 기존 공정보다 단순한 제조 공정에 의해서 제조되는 것이다.As described above, the zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid produced by the above-mentioned manufacturing method, which reduces the manufacturing cost of the zeolite-based catalyst and can prevent contamination due to washing water, is manufactured by a simpler manufacturing process than the existing process.

또한, 본 출원에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 이온교환 공정에 의해 제조되는 촉매와 비교할 때, 도 5에 a로 표시된 부분과 같이 일부 쿼츠와 같은 불순물이 발생할 수 있으나, 촉매의 성능을 방해할 정도로 발생하지 않는다. 오히려, 일부 쿼츠와 같은 불순물의 함량이 상술한 범위를 만족함으로써, 기존 방법과 같이 양이온 교환과정에서 미교환된 프로톤의 존재로 인하여 촉매들의 활성이 떨어지는 문제가 발생하지 않는 바, 촉매의 활성이 높아지는 우수한 효과가 있다.In addition, compared to the catalyst prepared by the ion exchange process, the Na + -substituted zeolite-based catalyst for producing acrylic acid according to the present application may generate some impurities such as quartz, as shown in the part indicated by a in FIG. 5, but the catalyst It does not occur to the extent that it interferes with performance. Rather, as the content of impurities such as some quartz satisfies the above-mentioned range, the problem of lowering the activity of catalysts due to the presence of unexchanged protons in the cation exchange process does not occur as in the existing method, and the activity of the catalyst increases. It has excellent effects.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 불순물은 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부를 기준으로 0 중량부 초과 3 중량부 이하, 바람직하게는 0 중량부 초과 2 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 0 중량부 초과 1 중량부 이하, 더더욱 바람직하게는 0 중량부 초과 0.02 중량부 이하 포함할 수 있다. 즉, 기존 방법과 같이 양이온 교환과정을 진행한 경우에는 확인할 수 없는 쿼츠 상의 불순물이 발생할 수 있으나, 본 출원의 촉매는 쿼츠 상의 불순물이 상기 함량 범위 내에서 존재하여 촉매의 활성을 방해하지 않는다. 오히려, 양이온 교환과정을 생략하여 촉매의 활성도를 높일 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the impurity is more than 0 parts by weight and 3 parts by weight or less, preferably more than 0 parts by weight and less than 2 parts by weight, more preferably 0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the zeolite catalyst for producing acrylic acid. It may contain more than 1 part by weight, more preferably more than 0 part by weight and less than 0.02 parts by weight. In other words, when the cation exchange process is performed as in the existing method, impurities on quartz may occur that cannot be confirmed, but in the catalyst of the present application, impurities on quartz exist within the above content range and do not interfere with the activity of the catalyst. Rather, the activity of the catalyst can be increased by omitting the cation exchange process.

또한, 상기 쿼츠 상의 불순물의 존재로 인하여 본 출원에 따른 제조 방법에 의해 제조된 촉매임을 확인할 수도 있다. Additionally, due to the presence of impurities in the quartz phase, it can be confirmed that the catalyst was manufactured by the manufacturing method according to the present application.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Si/Al 몰비는 15 내지 50일 수 있고, 보다 바람직하게는 20 내지 35일 수 있으며, 20인 것이 가장 바람직하다. 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Si/Al 몰비는 제올라이트계 촉매의 산점 농도에 영향을 줄 수 있다. 보다 구체적으로, 제올라이트계 촉매의 Si/Al 몰비가 줄어들수록 Al의 함량이 늘어나고, charge balance를 위한 Na 함량이 늘어나므로 제올라이트계 촉매의 산점이 증가할 수 있다. 이 때, 제올라이트계 촉매의 높은 산점 농도는 촉매 활성 및 선택도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 제올라이트계 촉매의 Si/Al 몰비가 과도하게 줄어드는 경우에는 제올라이트계 촉매의 합성 자체가 불가능할 수 있으므로, 적절하게 Si/Al 몰비를 조절하는 것이 필요하다.In an exemplary embodiment of the present application, the Si/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid may be 15 to 50, more preferably 20 to 35, and most preferably 20. The Si/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid may affect the acid site concentration of the zeolite-based catalyst. More specifically, as the Si/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst decreases, the Al content increases and the Na content for charge balance increases, so the acid sites of the zeolite-based catalyst may increase. At this time, the high acid site concentration of the zeolite-based catalyst can increase catalyst activity and selectivity. However, if the Si/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst is excessively reduced, synthesis of the zeolite-based catalyst may not be possible, so it is necessary to appropriately adjust the Si/Al molar ratio.

상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Si/Al 몰비가 15 미만인 경우에는 TPA(테트라프로필암모늄) 등과 같은 고가의 유기 구조유도체를 이용하지 않는 공정으로 제올라이트계 촉매를 합성하는 것이 어려울 수 있다. 또한, 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Si/Al 몰비가 50을 초과하는 경우에는 상대적으로 Al의 함량이 적어서 제올라이트계 촉매의 합성이 어려울 수 있고, 촉매의 성능을 방해할 정도로 쿼츠(quartze) 불순물이 형성될 수 있으므로 바람직하지 않다.If the Si/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid is less than 15, it may be difficult to synthesize the zeolite-based catalyst through a process that does not use expensive organic structural derivatives such as TPA (tetrapropylammonium). In addition, when the Si/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for acrylic acid production exceeds 50, the synthesis of the zeolite-based catalyst may be difficult due to the relatively low Al content, and quartz impurities are formed to the extent of interfering with the performance of the catalyst. It is undesirable because it can happen.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Na/Al 몰비는 1.1 내지 2.5일 수 있고, 1.2 내지 2.5, 더욱 바람직하게는 1.2 내지 1.5일 수 있다. 제올라이트계 촉매가 중성인 경우에는 제올라이트 구조의 charge balance를 위한 extraframework cation 형태로만 Na가 존재하므로, Na/Al의 이론적인 몰비는 1 이다. 그러나, 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조공정시 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 용매로 세척함으로서 제올라이트계 촉매를 염기성으로 조절할 수 있고, 이에 따라 제올라이트계 촉매 내에 Al charge balancing을 위한 Na와 더불어 추가적인 Na가 존재하도록 제올라이트계 촉매를 제조할 수 있다. 상기 추가적인 Na는 제올라이트계 촉매 제조공정에서 나트륨 산화물(NaOx)로 변하여 촉매 표면에 존재할 수 있고, 이는 추가적인 염기점으로 작용하여 반응선택도를 증진시키는 역할을 수행할 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the Na/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid may be 1.1 to 2.5, 1.2 to 2.5, more preferably 1.2 to 1.5. When the zeolite-based catalyst is neutral, Na exists only in the form of an extraframework cation for the charge balance of the zeolite structure, so the theoretical molar ratio of Na/Al is 1. However, according to an exemplary embodiment of the present application, during the manufacturing process of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid, the zeolite-based catalyst can be adjusted to be basic by washing with a solvent within the range where the pH of the filtrate maintains basicity. Accordingly, the zeolite-based catalyst can be adjusted to basicity. Zeolite-based catalysts can be manufactured so that additional Na is present in the catalyst in addition to Na for Al charge balancing. The additional Na may be converted to sodium oxide (NaOx) during the zeolite-based catalyst manufacturing process and may exist on the catalyst surface, which may act as an additional base point and play a role in improving reaction selectivity.

상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Na/Al 몰비가 1.1 미만인 경우에는 전술한 촉매 표면에 추가적인 염기점 형성이 어려울 수 있다. 또한, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Na/Al 몰비가 2.5를 초과하는 경우에는 Na 함량이 과도하게 높아져서 촉매 내의 기공이 막히는 문제점이 발생하거나, 촉매의 산점/염기점 비율을 변화시켜 오히려 촉매의 활성이 떨어질 수 있으므로 바람직하지 않다.If the Na/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid is less than 1.1, it may be difficult to form additional base points on the surface of the catalyst. In addition, when the Na/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid exceeds 2.5, the Na content becomes excessively high, causing a problem of clogging the pores in the catalyst, or changing the acid/base point ratio of the catalyst, which may actually increase the catalyst's activity. This is not advisable as it may fall.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 결정 크기는 10nm 내지 3,000nm 일 수 있고, 10nm 내지 900nm 일 수 있으며, 900nm 내지 3,000nm 일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 10nm 내지 900nm의 크기를 갖는 결정, 900nm 내지 3,000nm의 크기를 갖는 결정 등이 군집된 형태일 수 있다. 본 출원의 일 실시상태에 따르면, 비교적 작은 크기의 결정으로 촉매를 제조할 수 있고, 이에 따라 분자 확산 속도를 증진시켜 반응 활성 및 선택도를 증가시킬 수 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the crystal size of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid may be 10 nm to 3,000 nm, 10 nm to 900 nm, and 900 nm to 3,000 nm. More specifically, the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid may be in the form of clusters of crystals with a size of 10 nm to 900 nm, crystals with a size of 900 nm to 3,000 nm, etc. According to an exemplary embodiment of the present application, a catalyst can be manufactured with relatively small-sized crystals, and thus the reaction activity and selectivity can be increased by enhancing the molecular diffusion rate.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 Na+가 치환된 MFI 제올라이트, Na+가 치환된 Beta 제올라이트, 또는 Na+가 치환된 Y 제올라이트일 수 있고, 보다 바람직하게는 Na+가 치환된 MFI 제올라이트이다. 본 출원에 있어서, 상기 Na+가 치환된 MFI 제올라이트는 Na+가 치환된 ZSM-5라 기재될 수도 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid may be Na + substituted MFI zeolite, Na + substituted Beta zeolite, or Na + substituted Y zeolite, more preferably Na + is a substituted MFI zeolite. In the present application, the Na + -substituted MFI zeolite may be described as Na + -substituted ZSM-5.

본 출원의 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 표면에 Na2O를 포함하고, 상기 Na2O는 촉매의 활성점으로 작용하는 것일 수 있다. The zeolite-based catalyst for producing acrylic acid of the present application includes Na 2 O on the surface of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid, and the Na 2 O may act as an active site of the catalyst.

상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 활성이 Na2O에 기인하는지 여부는 pH=7 상태에서 상기 촉매의 표면 상에 남아 있는 Na2O를 확인하는 방법을 통해서 확인할 수 있다.Whether the activity of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid is due to Na 2 O can be confirmed by checking the Na 2 O remaining on the surface of the catalyst at pH = 7.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Na2O는 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 표면에 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부 기준 0.01 중량부 내지 3 중량부, 바람직하게는 1 중량부 내지 2 중량부, 더욱 바람직하게는 1.5 중량부 내지 2 중량부 포함되는 것일 수 있다. 상기 함량을 만족시킬 경우, 촉매의 아크릴산 선택도가 더욱 우수한 효과가 있다.In an exemplary embodiment of the present application, the Na 2 O is added to the surface of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid in an amount of 0.01 parts by weight to 3 parts by weight, preferably 1 part by weight to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid. parts, more preferably 1.5 to 2 parts by weight. When the above content is satisfied, the acrylic acid selectivity of the catalyst is more excellent.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 Na2O는 Na전구체를 소성하는 과정에서 생성되는 것이며, 상기 Na전구체는 NaNO3, NaOH, NaHCO3 및 Na2HPO4로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In an exemplary embodiment of the present application, the Na 2 O is generated in the process of calcining the Na precursor, and the Na precursor may be one or more selected from the group consisting of NaNO 3, NaOH, NaHCO 3 and Na 2 HPO 4 However, it is not limited to this.

또한, 본 출원의 다른 실시상태는, 아크릴산 제조용 촉매 존재 하에, 젖산 화합물을 탈수반응시켜 아크릴산을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 아크릴산 제조용 촉매는 상기 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매인 것인 아크릴산의 제조방법을 제공한다.In addition, another embodiment of the present application includes the step of producing acrylic acid by dehydrating a lactic acid compound in the presence of a catalyst for producing acrylic acid, wherein the catalyst for producing acrylic acid is a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + A method for producing acrylic acid is provided.

본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산의 제조방법은, 전술한 본 출원의 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매를 이용하는 것을 제외하고는, 당 기술분야에 알려진 방법을 이용할 수 있다.The method for producing acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application may use a method known in the art, except for using the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid of the present application described above.

예컨대, 상기 젖산 화합물의 탈수반응은 고정식(Fixed bed) 반응기를 사용하는 연속식 반응, 또는 회분식 반응을 이용할 수 있다. 상기 고정식 반응기를 사용하는 반응방법으로는 고정식 반응기에 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매를 충진하고 젖산 화합물을 연속적으로 반응기에 공급하여 반응시킴으로 생성물을 연속적으로 제조할 수 있다.For example, the dehydration reaction of the lactic acid compound may use a continuous reaction or a batch reaction using a fixed bed reactor. In the reaction method using the fixed reactor, the product can be continuously produced by filling the fixed reactor with the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid and continuously supplying the lactic acid compound to the reactor for reaction.

또한, 상기 젖산 화합물은 하이드록실기(-OH) 및 카르복실기(-COOH)를 모두 가진 물질을 포함하는 것일 수 있고, L-form 젖산 화합물 및 D-form 젖산 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the lactic acid compound may include a material having both a hydroxyl group (-OH) and a carboxyl group (-COOH), and may include at least one selected from L-form lactic acid compounds and D-form lactic acid compounds. You can.

또한, 상기 젖산 화합물의 탈수반응은 200℃ 내지 500℃의 온도, 바람직하게는 250℃ 내지 380℃의 온도와 상압 내지 5bar의 압력에서 수행할 수 있다. 또한, 상기 젖산 화합물의 공간속도(liquid hourly space velocity, LHSV)는 0.05hr-1 내지 1.0hr-1, 바람직하게는 0.10hr-1 내지 0.80 hr-1 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Additionally, the dehydration reaction of the lactic acid compound can be performed at a temperature of 200°C to 500°C, preferably 250°C to 380°C and a pressure of normal pressure to 5 bar. In addition, the liquid hourly space velocity (LHSV) of the lactic acid compound may be 0.05 hr -1 to 1.0 hr -1 , preferably 0.10 hr -1 to 0.80 hr -1 , but is not limited thereto.

또한, 상기 젖산 화합물의 탈수반응은 1시간 내지 32시간 동안 수행될 수 있고, 2시간 내지 28시간 동안 수행될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Additionally, the dehydration reaction of the lactic acid compound may be performed for 1 hour to 32 hours, and may be performed for 2 hours to 28 hours, but is not limited thereto.

이하, 본 출원을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 출원에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, in order to explain the present application in detail, examples will be given in detail. However, the embodiments according to the present application may be modified into various other forms, and the scope of the present application is not to be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The embodiments of the present application are provided to more completely explain the present application to those with average knowledge in the art.

<실시예><Example>

Lactic acid solution(in water 85 wt%), LUDOX® AS-40 Colloidal silica(40wt% suspension in H2O), sodium hydroxide(reagent grade 98%, ≥ pellets - anhydrous), TPAOH(tetrapropylammonium hydroxide, 25 wt%), NaOH, NaNO3, KNO3, KF, KCl, KBr 및 KI를 시그마 알드리치를 통해 구입하였다. sodium aluminate 시약은 대정화금을 통해 구입하여 사용하였다.Lactic acid solution (in water 85 wt%), LUDOX® AS-40 Colloidal silica (40 wt% suspension in H 2 O), sodium hydroxide (reagent grade 98%, ≥ pellets - anhydrous), TPAOH (tetrapropylammonium hydroxide, 25 wt%) ), NaOH, NaNO 3 , KNO 3 , KF, KCl, KBr, and KI were purchased through Sigma Aldrich. The sodium aluminate reagent was purchased and used through Daejeong Chemical.

<실시예 1><Example 1>

우선, Si/Al 몰비를 25에 맞춰 sodium hydroxide 수용액(총 증류수의 절반)에 colloidal silica를 넣어 3시간 동안 교반 실시하여 제1 용액을 제조하였다. 증류수(총 증류수의 절반)에 sodium aluminate를 넣고 3시간 동안 교반을 실시하여 제2 용액을 제조하였다. 제1 용액에 제2 용액을 천천히 부어 3시간 동안 교반을 실시하였다. 그 후, 혼합 용액을 4℃ 내지 25℃의 온도에서 12시간 숙성과정을 거쳤다. 최종적으로, 수열합성기에 정지상태에서 24시간 동안 수열합성을 실시하였다.First, a first solution was prepared by adding colloidal silica to an aqueous solution of sodium hydroxide (half of total distilled water) with the Si/Al molar ratio set to 25 and stirring for 3 hours. A second solution was prepared by adding sodium aluminate to distilled water (half of the total distilled water) and stirring for 3 hours. The second solution was slowly poured into the first solution and stirred for 3 hours. Afterwards, the mixed solution was aged for 12 hours at a temperature of 4°C to 25°C. Finally, hydrothermal synthesis was performed for 24 hours in a hydrothermal synthesis machine at rest.

그 후, 촉매를 진공 여과 후, 여과액의 pH가 9 내지 10이 될 때까지 정제수로 세척하고, 하루 동안 건조시킨 후 550℃에서 4시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다.Afterwards, the catalyst was vacuum filtered, washed with purified water until the pH of the filtrate was 9 to 10, dried for a day, and then calcined at 550°C for 4 hours to prepare the catalyst.

최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_25_syn" 라고 명명하였다.The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_25_syn”.

<실시예 2><Example 2>

Si/Al 몰비를 35로 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_35_syn" 라고 명명하였다.The same procedure as Example 1 was performed, except that the Si/Al molar ratio was adjusted to 35. The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_35_syn”.

<실시예 3><Example 3>

Si/Al 몰비를 50으로 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_50_syn" 라고 명명하였다.The same procedure as Example 1 was performed, except that the Si/Al molar ratio was adjusted to 50. The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_50_syn”.

<실시예 4><Example 4>

Si/Al 몰비를 20로 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_20_syn" 라고 명명하였다.The same procedure as Example 1 was performed, except that the Si/Al molar ratio was adjusted to 20. The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_20_syn”.

<실시예 5><Example 5>

Si/Al 몰비를 15로 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_15_syn" 라고 명명하였다. The same procedure as Example 1 was performed, except that the Si/Al molar ratio was adjusted to 15. The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_15_syn”.

<실시예 6><Example 6>

수열합성시 정지상태에서 수행하는 것 대신에, 100rpm의 속도로 교반하면서 수행한 것을 제외하고는, 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-ZMS-5_20_Stiring"라고 명명하였다. The hydrothermal synthesis was performed in the same manner as Example 4, except that instead of performing it in a stationary state, it was performed while stirring at a speed of 100 rpm. The finally prepared catalyst was named “Na-ZMS-5_20_Stiring”.

<비교예 1><Comparative Example 1>

Zeolyst®를 통해 구입한 암모늄 폼의 ZSM-5(Si/Al 몰비: 15)를 공기 분위기 하에 550℃ 4시간 동안 소성을 실시하여 하이드로젠폼의 ZSM-5를 제조하였다. 그 후, 시그마 알드리치에서 구입한 0.5M NaNO3 수용액에 넣어 80℃에서 1시간씩 4번의 교환 과정을 거쳤다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_15_com" 라고 명명하였다.Hydrogen foam ZSM-5 was manufactured by firing ammonium foam ZSM-5 (Si/Al molar ratio: 15) purchased through Zeolyst® at 550°C for 4 hours in an air atmosphere. Afterwards, it was placed in a 0.5M NaNO 3 aqueous solution purchased from Sigma Aldrich and exchanged four times for 1 hour at 80°C. The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_15_com”.

<비교예 2><Comparative Example 2>

비교예 1의 "Na_ZSM-5_15_com"에 0.5M KF 수용액을 통해 80℃에서 1시간 이온 교환을 실시한 후 공기 분위기 하에 550℃ 4시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "KF_ZSM-5_15_com" 라고 명명하였다.A catalyst was prepared by subjecting “Na_ZSM-5_15_com” of Comparative Example 1 to ion exchange with a 0.5M KF aqueous solution at 80°C for 1 hour and then calcining it at 550°C for 4 hours in an air atmosphere. The finally prepared catalyst was named “KF_ZSM-5_15_com”.

<비교예 3><Comparative Example 3>

비교예 1의 "Na_ZSM-5_15_com"에 0.5M KCl 수용액을 통해 80℃에서 1시간 이온 교환을 실시한 후 공기 분위기 하에 550℃ 4시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "KCl_ZSM-5_15_com" 라고 명명하였다.A catalyst was prepared by subjecting “Na_ZSM-5_15_com” of Comparative Example 1 to ion exchange with a 0.5M KCl aqueous solution at 80°C for 1 hour and then calcining it at 550°C for 4 hours in an air atmosphere. The finally prepared catalyst was named “KCl_ZSM-5_15_com”.

<비교예 4><Comparative Example 4>

비교예 1의 "Na_ZSM-5_15_com"에 0.5M KI 수용액을 통해 80℃에서 1시간 이온 교환을 실시한 후 공기 분위기 하에 550℃ 4시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "KI_ZSM-5_15_com" 라고 명명하였다.A catalyst was prepared by performing ion exchange on “Na_ZSM-5_15_com” of Comparative Example 1 with a 0.5M KI aqueous solution at 80°C for 1 hour and then calcining it at 550°C for 4 hours in an air atmosphere. The finally prepared catalyst was named “KI_ZSM-5_15_com”.

<비교예 5><Comparative Example 5>

비교예 1의 "Na_ZSM-5_15_com"에 KNO3 수용액을 통해 80℃에서 1시간 이온 교환을 실시한 후 공기 분위기 하에 550℃ 4시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "KNO3_ZSM-5_15_com" 라고 명명하였다.A catalyst was prepared by subjecting “Na_ZSM-5_15_com” of Comparative Example 1 to ion exchange with an aqueous KNO 3 solution at 80°C for 1 hour and then calcining it at 550°C for 4 hours in an air atmosphere. The finally prepared catalyst was named “KNO 3 _ZSM-5_15_com”.

<비교예 6><Comparative Example 6>

구조 유도체가 있는 ZSM-5를 제조하기 위하여, 제1 용액 및 제2 용액의 혼합 용액에 TPAOH를 추가로 첨가하여 제조하고, 소성 후 0.5M NaNO3 수용액에 넣어 80℃에서 1시간씩 4번의 교환 과정을 거친 것을 제외하고는, 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_20_TPAOH" 라고 명명하였다.In order to prepare ZSM-5 with a structural derivative, TPAOH was additionally added to the mixed solution of the first and second solutions, and after calcination, it was placed in a 0.5M NaNO 3 aqueous solution and exchanged four times for 1 hour at 80°C. Except for the process, the same procedure as Example 4 was performed. The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_20_TPAOH”.

<비교예 7><Comparative Example 7>

수열 합성된 촉매를 진공 여과 후, 여과액의 pH가 7이 될 때까지 정제수로 세척한 것을 제외하고는, 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-ZSM-5_20_중성" 라고 명명하였다.The hydrothermally synthesized catalyst was vacuum filtered and then washed with purified water until the pH of the filtrate reached 7. The same procedure as Example 4 was performed. The finally prepared catalyst was named “Na-ZSM-5_20_neutral”.

<비교예 8><Comparative Example 8>

Zeolyst®를 통해 구입한 암모늄 폼의 Beta(Si/Al 몰비: 12.5)를 공기 분위기 하에 550℃ 4시간 동안 소성을 실시하여 하이드로젠폼의 Beta를 제조하였다. 그 후, 시그마 알드리치에서 구입한 0.5M NaNO3 수용액에 넣어 80℃에서 1시간씩 4번의 교환 과정을 거쳤다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-Beta zeolite" 라고 명명하였다.Hydrogen foam Beta was manufactured by firing ammonium foam Beta (Si/Al molar ratio: 12.5) purchased through Zeolyst® at 550°C for 4 hours in an air atmosphere. Afterwards, it was placed in a 0.5M NaNO 3 aqueous solution purchased from Sigma Aldrich and exchanged four times for 1 hour at 80°C. The finally prepared catalyst was named “Na-Beta zeolite”.

<실시예 7><Example 7>

수열 합성된 촉매를 진공 여과 후, 여과액의 pH가 7이 될 때까지 정제수로 세척하고, 건식 함침을 통해 강제적으로 NaNO3(0.5 wt%)를 촉매 기공에 삽입한 것을 제외하고는, 상기 비교예 7과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-ZSM-5_20_중성_0.5 wt%" 라고 명명하였다.The above comparison, except that the hydrothermally synthesized catalyst was vacuum filtered, washed with purified water until the pH of the filtrate reached 7, and NaNO 3 (0.5 wt%) was forcibly inserted into the catalyst pores through dry impregnation. The same procedure as Example 7 was performed. The finally prepared catalyst was named “Na-ZSM-5_20_neutral_0.5 wt%”.

<실시예 8><Example 8>

수열 합성된 촉매를 진공 여과 후, 여과액의 pH가 7이 될 때까지 정제수로 세척하고, 건식 함침을 통해 강제적으로 NaNO3(1.0 wt%)를 촉매 기공에 삽입한 것을 제외하고는, 상기 비교예 7과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-ZSM-5_20_중성_1.0 wt%" 라고 명명하였다.The above comparison, except that the hydrothermally synthesized catalyst was vacuum filtered, washed with purified water until the pH of the filtrate reached 7, and NaNO 3 (1.0 wt%) was forcibly inserted into the catalyst pores through dry impregnation. The same procedure as Example 7 was performed. The finally prepared catalyst was named “Na-ZSM-5_20_neutral_1.0 wt%”.

<실시예 9><Example 9>

수열 합성된 촉매를 진공 여과 후, 여과액의 pH가 7이 될 때까지 정제수로 세척하고, 건식 함침을 통해 강제적으로 NaNO3(2.0 wt%)를 촉매 기공에 삽입한 것을 제외하고는, 상기 비교예 7과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-ZSM-5_20_중성_2.0 wt%" 라고 명명하였다.The hydrothermally synthesized catalyst was vacuum filtered, washed with purified water until the pH of the filtrate reached 7, and NaNO 3 (2.0 wt%) was forcibly inserted into the catalyst pores through dry impregnation. The same procedure as Example 7 was performed. The finally prepared catalyst was named “Na-ZSM-5_20_neutral_2.0 wt%”.

<실시예 10><Example 10>

수열 합성된 촉매를 진공 여과 후, 여과액의 pH가 7이 될 때까지 정제수로 세척하고, 건식 함침을 통해 강제적으로 NaNO3(3.0 wt%)를 촉매 기공에 삽입한 것을 제외하고는, 상기 비교예 7과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-ZSM-5_20_중성_3.0 wt%" 라고 명명하였다.The above comparison, except that the hydrothermally synthesized catalyst was vacuum filtered, washed with purified water until the pH of the filtrate reached 7, and NaNO 3 (3.0 wt%) was forcibly inserted into the catalyst pores through dry impregnation. The same procedure as Example 7 was performed. The finally prepared catalyst was named “Na-ZSM-5_20_neutral_3.0 wt%”.

<실시예 11><Example 11>

수열 합성된 촉매를 진공 여과 후, 여과액의 pH가 7이 될 때까지 정제수로 세척하고, 건식 함침을 통해 강제적으로 NaNO3(5.0 wt%)를 촉매 기공에 삽입한 것을 제외하고는, 상기 비교예 7과 동일하게 수행하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-ZSM-5_20_중성_5.0 wt%" 라고 명명하였다.The hydrothermally synthesized catalyst was vacuum filtered, washed with purified water until the pH of the filtrate reached 7, and NaNO 3 (5.0 wt%) was forcibly inserted into the catalyst pores through dry impregnation. The same procedure as Example 7 was performed. The finally prepared catalyst was named “Na-ZSM-5_20_neutral_5.0 wt%”.

<비교예 9><Comparative Example 9>

비교예 1의 "Na_ZSM-5_15_com"에 건식 함침을 통해 강제적으로 NaNO3(2.0 wt%)를 촉매 기공에 삽입한 후, 공기 분위기 하에 550℃ 4시간 동안 소성하여 촉매를 제조하였다. 최종적으로 제조된 촉매를 "Na-ZSM-5_15_com_2.0 wt%" 라고 명명하였다.A catalyst was prepared by forcibly inserting NaNO 3 (2.0 wt%) into the catalyst pores of “Na_ZSM-5_15_com” of Comparative Example 1 through dry impregnation and then calcining it at 550°C for 4 hours in an air atmosphere. The finally prepared catalyst was named “Na-ZSM-5_15_com_2.0 wt%”.

<비교예 10><Comparative Example 10>

실시예 1에서 혼합 용액을 4℃ 내지 25℃의 온도에서 24시간 숙성과정을 거친 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 10의 촉매를 제조하였다.The catalyst of Comparative Example 10 was prepared in the same manner as Example 1, except that the mixed solution was aged for 24 hours at a temperature of 4°C to 25°C.

최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_25_syn(aging, 24hr)"라고 명명하였다.The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_25_syn(aging, 24hr)”.

<비교예 11><Comparative Example 11>

실시예 1에서 숙성 과정을 거친 후, 수열합성기에 정지상태에서 12 시간 동안 수열합성을 실시한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 11의 촉매를 제조하였다.After the aging process in Example 1, the catalyst of Comparative Example 11 was prepared in the same manner as Example 1, except that hydrothermal synthesis was performed for 12 hours in a stopped state in the hydrothermal synthesizer.

최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_25_syn(12hr)"라고 명명하였다.The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_25_syn (12hr)”.

<비교예 12><Comparative Example 12>

실시예 1에서 숙성 과정을 거친 후, 수열합성기에 정지상태에서 18 시간 동안 수열합성을 실시한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 12의 촉매를 제조하였다.After the aging process in Example 1, the catalyst of Comparative Example 12 was prepared in the same manner as Example 1, except that hydrothermal synthesis was performed for 18 hours in a stopped state in the hydrothermal synthesizer.

최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_25_syn(18hr)"라고 명명하였다.The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_25_syn (18hr)”.

<비교예 13><Comparative Example 13>

실시예 1에서 숙성 과정을 거친 후, 수열합성기에 정지상태에서 30 시간 동안 수열합성을 실시한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 13의 촉매를 제조하였다.After the aging process in Example 1, the catalyst of Comparative Example 13 was prepared in the same manner as Example 1, except that hydrothermal synthesis was performed for 30 hours in a stopped state in the hydrothermal synthesizer.

최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_25_syn(30hr)"라고 명명하였다.The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_25_syn (30hr)”.

<비교예 14><Comparative Example 14>

실시예 1에서 숙성 과정을 거친 후, 수열합성기에 정지상태에서 48 시간 동안 수열합성을 실시한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 14의 촉매를 제조하였다.After the aging process in Example 1, the catalyst of Comparative Example 14 was prepared in the same manner as Example 1, except that hydrothermal synthesis was performed for 48 hours in a stopped state in the hydrothermal synthesizer.

최종적으로 제조된 촉매를 "Na_ZSM-5_25_syn(48hr)"라고 명명하였다.The finally prepared catalyst was named “Na_ZSM-5_25_syn (48hr)”.

<실험예 1> 제올라이트계 촉매의 구조 및 특성 분석<Experimental Example 1> Analysis of structure and characteristics of zeolite-based catalyst

실시예 1의 제올라이트계 촉매의 주사전자현미경(Scanning Electrone Microscope, SEM) 이미지를 하기 도 1에 나타내었고, 실시예 6의 제올라이트계 촉매의 주사전자현미경(Scanning Electrone Microscope, SEM) 이미지를 하기 도 2에 나타내었다. 하기 도 1 및 2의 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 제올라이트계 촉매는 10nm 내지 3,000nm의 크기를 갖는 결정이 군집된 형태임을 확인할 수 있다.A scanning electron microscope (SEM) image of the zeolite-based catalyst of Example 1 is shown in FIG. 1, and a scanning electron microscope (SEM) image of the zeolite-based catalyst of Example 6 is shown in FIG. 2. shown in As shown in the results of Figures 1 and 2 below, it can be confirmed that the zeolite-based catalyst according to an exemplary embodiment of the present application is in the form of clusters of crystals with a size of 10 nm to 3,000 nm.

또한, 실시예 1의 제올라이트계 촉매의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과를 하기 도 3에 나타내었고, 실시예 2의 제올라이트계 촉매의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과를 하기 도 4에 나타내었다. 하기 도 3 및 4의 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 어떠한 불순물이 없는 순수한 MFI 결정구조를 가지는 제올라이트인 것임을 확인할 수 있다.In addition, the XRD (X-Ray Diffraction) analysis results of the zeolite-based catalyst of Example 1 are shown in Figure 3, and the XRD (X-Ray Diffraction) analysis results of the zeolite-based catalyst of Example 2 are shown in Figure 4 It was. As shown in the results of Figures 3 and 4 below, it can be confirmed that the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application is a zeolite with a pure MFI crystal structure without any impurities.

<실험예 2> 제올라이트계 촉매의 성분 분석<Experimental Example 2> Component analysis of zeolite catalyst

실시예 4, 비교예 7, 비교예 9 및 비교예 13 내지의 제올라이트계 촉매에 대하여, 촉매 내 Al 및 Na의 함량을 ICP-OES(inductively coupled plasma-optical emission)로 측정하였고, Na/Al 몰비를 하기 표 1에 나타내었다.For the zeolite-based catalysts of Example 4, Comparative Example 7, Comparative Example 9, and Comparative Example 13, the content of Al and Na in the catalyst was measured by ICP-OES (inductively coupled plasma-optical emission), and the Na/Al molar ratio is shown in Table 1 below.

Na/Al (몰비)Na/Al (molar ratio) 실시예 4Example 4 1.361.36 비교예 7Comparative Example 7 1.051.05 실시예 7Example 7 1.091.09 실시예 8Example 8 1.21.2 실시예 9Example 9 2.042.04 실시예 10Example 10 2.302.30 실시예 11Example 11 2.452.45

상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 제올라이트계 촉매는 정제수 세척공정시 제올라이트계 촉매를 염기성으로 조절하거나 정제수 세척공정시 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 정제수로 세척한 후, 상기 생성물에 Na 전구체를 건식 함침함으로써, 제올라이트계 촉매 내에 Al charge balancing을 위한 Na와 더불어 추가적인 Na가 존재하도록 제올라이트계 촉매를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.As shown above, the zeolite-based catalyst according to an exemplary embodiment of the present application adjusts the zeolite-based catalyst to basicity during the purified water washing process or washes with purified water within the range where the pH of the filtrate remains neutral during the purified water washing process. , It can be confirmed that by dry impregnating the product with a Na precursor, a zeolite-based catalyst can be manufactured so that additional Na is present in the zeolite-based catalyst in addition to Na for Al charge balancing.

또한, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Na/Al 몰비가 2.5를 초과하는 경우에는, Na 함량이 과도하게 높아져서 하기 아크릴산의 제조공정의 실험결과와 같이 촉매의 산점/염기점 비율을 변화시켜 오히려 촉매의 활성이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.In addition, when the Na/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid exceeds 2.5, the Na content becomes excessively high, and as shown in the experimental results of the acrylic acid production process below, the acid point/base point ratio of the catalyst changes and the catalyst You can see that the activity is decreasing.

<실험예 3> 아크릴산의 제조<Experimental Example 3> Preparation of acrylic acid

Down flow fixed bed reactor 내의 외경 1cm 쿼츠관에 각각 실시예 및 비교예의 촉매를 0.8g 충진한 후 이동상 가스로 N2를 사용하여 25 cc/h 흘려주었다. 쿼츠관을 325℃까지 승온한 후 실린지 펌프의 실린지 내에 젖산 수용액(10 wt%)을 넣고 LHSV 0.64h-1로 공급하고 16시간 동안 반응을 실시하였다. 생성물의 경우 칠러를 통해 액상으로 포집하여 GC로 분석하였다.A quartz tube with an outer diameter of 1 cm in a down flow fixed bed reactor was filled with 0.8 g of the catalysts of each example and comparative example, and then flowed at 25 cc/h using N 2 as a mobile phase gas. After raising the temperature of the quartz tube to 325°C, an aqueous lactic acid solution (10 wt%) was placed in the syringe of the syringe pump, supplied at LHSV 0.64h -1 , and reaction was performed for 16 hours. The product was collected in liquid form through a chiller and analyzed by GC.

젖산 수용액의 전환율은 하기 수학식 1에 의하여 계산되었고, 생성물(아크릴산)의 선택도는 하기 수학식 2에 의하여 계산되었다. 또한, 생성물(아크릴산)의 수율은 하기 수학식 3에 의하여 계산되었다.The conversion rate of the aqueous lactic acid solution was calculated by Equation 1 below, and the selectivity of the product (acrylic acid) was calculated by Equation 2 below. Additionally, the yield of the product (acrylic acid) was calculated using Equation 3 below.

[수학식 1][Equation 1]

전환율(%) = (반응한 젖산 화합물의 카본 몰수) / (공급된 젖산 화합물의 카본 몰수) Х 100Conversion rate (%) = (number of moles of carbon in the reacted lactic acid compound) / (number of moles of carbon in the supplied lactic acid compound) Х 100

[수학식 2][Equation 2]

선택도(%) = (생성된 아크릴산의 카본 몰수) / (반응한 젖산 화합물의 카본 몰수) Х 100Selectivity (%) = (carbon moles of produced acrylic acid) / (carbon moles of reacted lactic acid compounds) Х 100

[수학식 3][Equation 3]

수율(%) = 전환율(%) Х 선택도(%) / 100Yield (%) = Conversion rate (%) Х Selectivity (%) / 100

본 출원에서 적용한 분석장치 및 분석조건은 아래와 같다.The analysis device and analysis conditions applied in this application are as follows.

1) 주사전자현미경(Scanning Electrone Microscope, SEM)1) Scanning Electrone Microscope (SEM)

사용 장비: GEMINI500Equipment used: GEMINI500

분석 방법: 촉매 시료를 고정 셀에 로딩한 후 Pt 코팅처리를 하여 전자빔에 손상가는 것을 방지한 후 전자현미경을 통해 확대 및 축소하며 확인Analysis method: After loading the catalyst sample into a fixed cell, apply Pt coating to prevent damage to the electron beam, and then check by zooming in and out using an electron microscope.

2) XRD(X-Ray Diffraction)2) XRD (X-Ray Diffraction)

사용 장비: X'Pert-3 System (PHILIPS)Equipment used: X'Pert-3 System (PHILIPS)

분석 방법: 촉매 시료를 고정 셀에 로딩한 후 분석 angle은 5°~60°, time per step은 30, scan step size는 0.02로 측정Analysis method: After loading the catalyst sample into the fixed cell, the analysis angle is measured at 5°~60°, time per step is 30, and scan step size is 0.02.

3) ICP-OES(inductively coupled plasma-optical emission)3) ICP-OES (inductively coupled plasma-optical emission)

사용 장비: Jobin Yvon Ultima 2Equipment used: Jobin Yvon Ultima 2

분석 방법: 촉매 시료를 고농도의 산 용액에 완전히 녹여 용액 상태로 만든 후, 이를 희석하여 ICP 장비로 원소 양을 정량화Analysis method: Completely dissolve the catalyst sample in a high-concentration acid solution to form a solution, then dilute it and quantify the amount of elements using ICP equipment.

그 결과는 하기 표 2와 같았다.The results were as shown in Table 2 below.

촉매catalyst 아크릴산 선택도(%)Acrylic acid selectivity (%) 수율(%)transference number(%) 실시예 1Example 1 7272 7272 실시예 2Example 2 6565 6161 실시예 3Example 3 6363 5454 실시예 4Example 4 8181 7979 실시예 5Example 5 5757 5757 실시예 6Example 6 6060 6060 비교예 1Comparative Example 1 1212 1111 비교예 2Comparative Example 2 3333 3131 비교예 3Comparative Example 3 1919 1717 비교예 4Comparative Example 4 1414 1212 비교예 5Comparative Example 5 3939 3535 비교예 6Comparative Example 6 1313 1313 비교예 7Comparative Example 7 2424 2424 비교예 8Comparative Example 8 1010 1010 실시예 7Example 7 6262 6060 실시예 8Example 8 6161 5959 실시예 9Example 9 7171 7070 실시예 10Example 10 5757 5252 실시예 11Example 11 5454 4848 비교예 9Comparative Example 9 5252 5252 비교예 10Comparative Example 10 4444 4040 비교예 11Comparative Example 11 2828 2727 비교예 12Comparative Example 12 3232 2929 비교예 13Comparative Example 13 3838 3535 비교예 14Comparative Example 14 3030 2626

상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실시예에서는 비교예 대비하여 현저하게 높은 아크릴산 선택도를 나타냄을 확인할 수 있다. 비교예의 제올라이트계 촉매들에서는 양이온 교환과정에서 미교환된 프로톤의 존재로 인하여 촉매들의 활성이 떨어질 수 있다. 그러나, 본 출원의 일 실시상태에 따른 실시예에서는 제올라이트계 촉매의 제조공정시 별도의 유기 구조유도체를 이용하지 않고 별도의 이온교환공정 없이 Na+ 치환된 제올라이트계 촉매가 직접 합성되거나, 건식 함침을 통해 Na 전구체를 주입하므로, 소성공정 이후에도 프로톤이 존재하지 않고, 촉매의 활성을 증가시킬 수 있다.As shown in the above results, it can be confirmed that the examples according to the exemplary embodiment of the present application exhibit significantly higher acrylic acid selectivity compared to the comparative examples. In the zeolite-based catalysts of the comparative example, the activity of the catalysts may be reduced due to the presence of unexchanged protons during the cation exchange process. However, in an example according to an exemplary embodiment of the present application, during the manufacturing process of the zeolite-based catalyst, the Na + -substituted zeolite-based catalyst is directly synthesized without using a separate organic structure derivative and without a separate ion exchange process, or by dry impregnation. Since the Na precursor is injected through the sintering process, protons do not exist even after the calcination process, and the activity of the catalyst can be increased.

또한, 실시예 4 및 비교예 6을 비교할 때, 비교예 6과 같이 유기 구조유도체를 추가하여 합성한 제올라이트계 촉매의 경우에는 젖산 화합물의 탈수반응에서 큰 활성을 나타내지 못함을 확인할 수 있다.Additionally, when comparing Example 4 and Comparative Example 6, it can be seen that the zeolite-based catalyst synthesized by adding an organic structure derivative as in Comparative Example 6 does not show significant activity in the dehydration reaction of lactic acid compounds.

또한, 실시예 4 및 비교예 7을 비교할 때, 실시예 4와 같이 제올라이트계 촉매가 염기성을 나타낼 때 촉매의 표면 상에 Na2O가 남아 있게 되고, 이러한 Na2O가 촉매의 활성점으로 작용하여 촉매의 성능을 높일 수 있음을 확인할 수 있다.In addition, when comparing Example 4 and Comparative Example 7, when the zeolite-based catalyst shows basicity as in Example 4, Na 2 O remains on the surface of the catalyst, and this Na 2 O acts as an active site for the catalyst. It can be confirmed that the performance of the catalyst can be improved.

또한, 실시예 4 및 6을 비교할 때, 제올라이트계 촉매 제조공정의 수열합성은 별도의 교반공정 없이 정적(static) 조건으로 수행하는 것이 아크릴산의 선택도 측면에서 보다 바람직함을 확인할 수 있다.Additionally, when comparing Examples 4 and 6, it can be seen that it is more preferable in terms of selectivity of acrylic acid to perform the hydrothermal synthesis of the zeolite-based catalyst production process under static conditions without a separate stirring process.

상기 결과와 같이, 본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는, Na+ 이온을 이용한 수열합성 공정으로 제조함으로써, 종래의 TPA(테트라프로필암모늄) 등과 같은 고가의 유기 구조유도체를 이용하지 않으므로 제올라이트계 촉매의 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 미반응 유기체가 포함된 세척수로 인한 오염방지가 가능한 특징이 있다.As shown above, the zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application is manufactured by a hydrothermal synthesis process using Na + ions, thereby reducing the cost of expensive organic substances such as conventional TPA (tetrapropylammonium). Since structural derivatives are not used, the manufacturing cost of zeolite-based catalysts can be reduced, and contamination due to washing water containing unreacted organisms can be prevented.

또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는, Na+가 치환된 제올라이트계 촉매 형태로 직접 제조되어 종래의 별도의 이온교환 공정이 불필요하므로, 제올라이트계 촉매의 제조공정을 단순화시킬 수 있다.In addition, the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + according to an exemplary embodiment of the present application is directly manufactured in the form of a zeolite-based catalyst substituted with Na + and does not require a separate conventional ion exchange process, so the zeolite-based catalyst The manufacturing process can be simplified.

또한, 본 출원의 일 실시상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매를, 젖산 화합물을 이용한 아크릴산 제조공정에 적용하는 경우에는, 높은 아크릴산 선택도를 나타낼 수 있는 특징이 있다.In addition, when the Na + -substituted zeolite-based catalyst for acrylic acid production according to an exemplary embodiment of the present application is applied to an acrylic acid production process using a lactic acid compound, it has the feature of showing high acrylic acid selectivity.

또한, 구체적으로, pH=7 상태에서 상기 실시예 4, 비교예 7 및 실시예 7 내지 실시예 11의 촉매의 표면 상에 남아 있는 Na 전구체가 함량을 확인하고, 상기 촉매들을 이용하여 아크릴산을 제조하여 상기 실시예 4, 및 실시예 7 내지 실시예 11의 촉매의 전환율 및 아크릴산 선택도 등을 확인하였다. 그 결과는 도 6에 나타내었다.In addition, specifically, the content of Na precursor remaining on the surface of the catalysts of Example 4, Comparative Example 7, and Examples 7 to 11 was confirmed at pH = 7, and acrylic acid was produced using the catalysts. The conversion rate and acrylic acid selectivity of the catalysts of Example 4 and Examples 7 to 11 were confirmed. The results are shown in Figure 6.

도 6에 나타난 바와 같이 본 출원의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매인 실시예 4와 비교예 7 및 실시예 7 내지 실시예 11의 촉매의 선택도 및 전환율을 비교하면, 전환율은 유사하나 실시예 4의 아크릴산 선택도가 가장 우수함을 확인할 수 있었다. As shown in Figure 6, when comparing the selectivity and conversion rates of Example 4, which is a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + of the present application, and the catalysts of Comparative Example 7 and Examples 7 to 11, the conversion rates are similar. It was confirmed that the acrylic acid selectivity of Example 4 was the best.

또한, 실시예 7 내지 실시예 11의 결과로부터 건식 함침을 통해 강제적으로 Na 전구체를 촉매 기공에 삽입하는 경우에도 아크릴산 선택도가 높은 것을 확인할 수 있었다. 참고로, 건식 함침을 통해 강제적으로 Na 전구체를 촉매 기공에 삽입한 경우, 소성 결과 촉매는 Na2O를 포함하게 된다.In addition, from the results of Examples 7 to 11, it was confirmed that acrylic acid selectivity was high even when the Na precursor was forcibly inserted into the catalyst pores through dry impregnation. For reference, if the Na precursor is forcibly inserted into the catalyst pores through dry impregnation, the catalyst will contain Na 2 O as a result of calcination.

또한, 실시예 7 내지 실시예 11의 결과로부터 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부 기준 상기 Na2O가 0.01 중량부 내지 3 중량부, 보다 구체적으로, 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부 기준 상기 Na2O가 1 중량부 내지 2 중량부 포함될 때, 촉매의 전환율 및 아크릴산 선택도가 우수함을 확인할 수 있었다. In addition, from the results of Examples 7 to 11, the Na 2 O is 0.01 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the zeolite catalyst for producing acrylic acid, more specifically, the Na 2 O is contained in 100 parts by weight of the zeolite catalyst for producing acrylic acid. It was confirmed that when 1 to 2 parts by weight of O was included, the conversion rate and acrylic acid selectivity of the catalyst were excellent.

즉, 촉매가 포함하는 Na2O의 함량을 제외하고 다른 조건이 동일한 실시예 7 내지 실시예 11의 결과로부터 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부 기준 상기 Na2O가 0.01 중량부 내지 3 중량부 포함되는 실시예 7 내지 11은 촉매의 전환율 및 아크릴산 선택도가 우수하며, 특히 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부 기준 상기 Na2O가 1 중량부 내지 2 중량부 포함되는 비교예 7 내지 9의 경우가 촉매의 전환율 및 아크릴산 선택도가 더 우수함을 확인할 수 있다.That is, from the results of Examples 7 to 11 where other conditions were the same except for the content of Na 2 O contained in the catalyst, 0.01 to 3 parts by weight of Na 2 O was found based on 100 parts by weight of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid. Examples 7 to 11 are excellent in catalyst conversion rate and acrylic acid selectivity, especially in Comparative Examples 7 to 9 in which 1 to 2 parts by weight of Na 2 O is contained based on 100 parts by weight of zeolite-based catalyst for producing acrylic acid. It can be seen that the catalyst conversion rate and acrylic acid selectivity are superior.

즉, 실시예 1 내지 6의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매도 소성 결과 Na2O를 포함하게 되므로, 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부 기준 상기 Na2O가 0.01 중량부 내지 3 중량부 포함되는 실시예 7 내지 9는 촉매의 전환율 및 아크릴산 선택도가 우수하며, 특히 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부 기준 상기 Na2O가 1 중량부 내지 2 중량부 포함하는 경우 촉매의 전환율 및 아크릴산 선택도가 더 우수하다는 설명이 적용될 수 있다.That is, since the Na + -substituted zeolite-based catalysts for acrylic acid production in Examples 1 to 6 also contain Na 2 O as a result of firing, the Na 2 O content is 0.01 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the zeolite-based catalyst for acrylic acid production. Examples 7 to 9 included are excellent in catalyst conversion rate and acrylic acid selectivity, especially when Na 2 O is included in 1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of zeolite-based catalyst for acrylic acid production, catalyst conversion rate and acrylic acid selection The explanation that the degree is superior can be applied.

비교예 9는 기존과 같이 양이온 교환과정을 진행한 촉매에 건식 함침을 통해 강제적으로 Na 전구체를 삽입한 촉매를 의미한다.Comparative Example 9 refers to a catalyst in which a Na precursor was forcibly inserted through dry impregnation into a catalyst that underwent a cation exchange process as before.

이와 관련하여, 비교예 9의 초기 습식 합침법(Incipient Wetness Impregnation, IWI)에 의한 활성 결과를 4시간 간격으로 총 16시간 동안 측정한 결과는 도 7과 같았다. In this regard, the activity results of Comparative Example 9 measured by the initial wet impregnation (IWI) method at 4-hour intervals for a total of 16 hours were shown in FIG. 7.

도 7을 통해서 비교예 9와 같이 양이온 교환과정을 진행한 촉매에 건식 함침을 통해 강제적으로 Na 전구체를 삽입한 촉매의 경우에는 아크릴산 선택도도 높지만 부반응물인 아세트알데하이드의 선택도(40 % 정도)가 높음을 확인할 수 있었다. 7, in the case of a catalyst in which a Na precursor was forcibly inserted through dry impregnation into a catalyst that underwent a cation exchange process as in Comparative Example 9, the selectivity for acrylic acid was high, but the selectivity for acetaldehyde, a side reactant, was also high (about 40%). It was confirmed that it was high.

즉, 본 출원의 제조방법에 의해 제조된 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 높은 아크릴산 선택도를 가지고, 부반응물인 아세트알데하이드의 선택도(20% 정도)는 낮은 우수한 효과가 있다.That is, the Na + -substituted zeolite-based catalyst for acrylic acid production prepared by the production method of the present application has high selectivity for acrylic acid and has excellent effects with low selectivity (about 20%) for acetaldehyde, a side reactant.

또한, TPA 등과 같은 유기 구조유도체를 필수적으로 사용하고, ZSM-5 제조 후 양이온(Na+ 등) 교환공정이 필수적으로 필요하지 않아서 공정상 효율 및 공정 비용에서 장점이 있다.In addition, organic structural derivatives such as TPA are essentially used, and a cation (Na + etc.) exchange process is not necessarily required after manufacturing ZSM-5, which has advantages in terms of process efficiency and process cost.

게다가, 본 출원의 일 실시상태에 따른 제올라이트계 촉매의 제조 공정시 건식 함침에 따른 추가적인 공정이 필요하지 않기 때문에 합성시간을 줄일수 있는 장점도 있다.In addition, there is an advantage of reducing the synthesis time because no additional process due to dry impregnation is required during the manufacturing process of the zeolite-based catalyst according to an exemplary embodiment of the present application.

비교예 10은 용액의 숙성 시간이 본 출원의 일 실시 상태에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 제조 방법의 숙성 시간을 초과하는 것이다. 도 8에 나타난 바와 같이 비교예 10의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과를 실시예 1의 XRD(X-Ray Diffraction) 분석결과과 비교하면 ZSM-5의 측면에서 촉매 구조상 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 그럼에도 불구하고, 상기 실험예로부터 비교예 10의 아크릴산 선택도(%)는 실시예 1보다 현저히 낮음을 확인할 수 있었다. 이는 비정질 실리카(amorphous silica) 및 불순물에 해당하는 쿼츠가 촉매의 활성을 방해할 정도로 발생했음을 의미한다.In Comparative Example 10, the maturation time of the solution exceeds the maturation time of the method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to an exemplary embodiment of the present application. As shown in Figure 8, when comparing the XRD (X-Ray Diffraction) analysis results of Comparative Example 10 with the XRD (X-Ray Diffraction) analysis results of Example 1, it was confirmed that there was no difference in catalyst structure in terms of ZSM-5. . Nevertheless, from the above experimental example, it was confirmed that the acrylic acid selectivity (%) of Comparative Example 10 was significantly lower than that of Example 1. This means that amorphous silica and quartz, which are impurities, were generated to the extent of interfering with the activity of the catalyst.

비교예 11 내지 14는 실시예 1과 비교할 때 수열합성 시간을 다르게 한 것으로 상기 수열 합성 시간에 따라서 불순물의 함량이 과도하게 많거나(비교예 11 및 비교예 12), 불순물이 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부를 기준으로 5 중량부 정도 포함(이하 불순물 5% 포함이라고 표현)하는 것(비교예 13 및 비교예 14)으로, 본 출원의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매가 포함하는 불순물의 함량을 벗어나는 촉매에 해당한다.Comparative Examples 11 to 14 have different hydrothermal synthesis times compared to Example 1, and depending on the hydrothermal synthesis time, the content of impurities is excessively high (Comparative Examples 11 and 12) or the impurities are used in the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid. It contains about 5 parts by weight based on 100 parts by weight (hereinafter expressed as containing 5% of impurities) (Comparative Examples 13 and 14), and the impurities contained in the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + of the present application It corresponds to a catalyst that exceeds the content.

이는 도 9를 통해서 확인할 수 있다. 구체적으로 비교예 11 및 비교예 12는 도 9에 나타난 바와 같이 불순물의 함량이 과도하게 많아서 XRD(X-Ray Diffraction) 분석으로 ZSM-5에 해당하는 peak 관찰이 어렵고, 이는 촉매의 활성을 나타내기 어렵다는 것을 의미한다. 또한, 불순물 5% 포함하는 비교예 13 및 비교예 14의 경우 도 9에 나타난 바와 같이 ZSM-5의 측면에서 촉매 구조상 차이가 비교적 적은 것을 확인할 수 있으나, 상기 실험예로부터 비교예 13 및 비교예 14의 의 아크릴산 선택도(%)는 실시예 1보다 현저히 낮음을 확인할 수 있었다. 이는 비정질 실리카(amorphous silica) 및 불순물에 해당하는 쿼츠가 촉매의 활성을 방해할 정도로 발생했음을 의미한다.This can be confirmed through Figure 9. Specifically, Comparative Examples 11 and 12, as shown in FIG. 9, have an excessively large content of impurities, making it difficult to observe the peak corresponding to ZSM-5 through XRD (X-Ray Diffraction) analysis, which does not indicate the activity of the catalyst. It means that it is difficult. In addition, in the case of Comparative Examples 13 and 14 containing 5% of impurities, it can be seen that there is a relatively small difference in catalyst structure in terms of ZSM-5, as shown in FIG. 9. However, from the above experimental examples, Comparative Examples 13 and 14 It was confirmed that the acrylic acid selectivity (%) of was significantly lower than that of Example 1. This means that amorphous silica and quartz, which are impurities, were generated to the extent of interfering with the activity of the catalyst.

결론적으로 본 출원의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법은 공정의 효율 및 비용 측면에서 우수한 효과가 있으며, 본 출원의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 촉매의 성능이 우수하다. 또한, 본 출원의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법으로 본 출원의 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매를 제조할 수 있다.In conclusion, the method for producing the Na + -substituted zeolite-based catalyst for the production of acrylic acid of the present application has excellent effects in terms of process efficiency and cost, and the Na + -substituted zeolite-based catalyst for the production of acrylic acid of the present application is a zeolite-based catalyst for the production of acrylic acid. The catalyst performance is excellent. In addition, the Na + -substituted zeolite-based catalyst for the production of acrylic acid of the present application can be prepared by the method for producing the Na + -substituted zeolite-based catalyst for the production of acrylic acid of the present application.

Claims (16)

Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매로서,
상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 불순물을 포함하고,
상기 불순물은 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부를 기준으로 0 중량부 초과 3 중량부 이하 포함하는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매.
As a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + ,
The zeolite-based catalyst for producing acrylic acid contains impurities,
A zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + , wherein the impurities include more than 0 parts by weight and up to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid.
청구항 1에 있어서,
상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Si/Al 몰비는 15 내지 50인 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매.
In claim 1,
A zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + , wherein the Si/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid is 15 to 50.
청구항 1에 있어서,
상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 Na/Al 몰비는 1.1 내지 2.5인 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매.
In claim 1,
A zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + , wherein the Na/Al molar ratio of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid is 1.1 to 2.5.
청구항 1에 있어서, 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매는 Na+가 치환된 MFI 제올라이트, Na+가 치환된 Beta 제올라이트, 또는 Na+가 치환된 Y 제올라이트인 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매.The method according to claim 1, wherein the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid is Na + -substituted MFI zeolite, Na + -substituted Beta zeolite, or Na + -substituted Y zeolite. 청구항 1에 있어서,
상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 표면에 Na2O를 포함하고, 상기 Na2O는 촉매의 활성점으로 작용하는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매.
In claim 1,
A zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + , which includes Na 2 O on the surface of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid, and wherein the Na 2 O acts as an active site of the catalyst.
청구항 5에 있어서,
상기 Na2O는 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 표면에 상기 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매 100 중량부 기준 0.01 중량부 내지 3 중량부 포함되는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매.
In claim 5,
The Na 2 O is contained on the surface of the zeolite-based catalyst for acrylic acid production in an amount of 0.01 parts by weight to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the zeolite-based catalyst for producing acrylic acid.
Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액을 제조하는 단계;
상기 용액을 3℃ 내지 30℃의 온도에서 8시간 내지 23시간 동안 숙성시키는 단계;
상기 용액을 숙성시킨 후, 수열합성을 수행하여 생성물을 제조하는 단계;
상기 생성물을 여과한 후, 여과된 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계; 및
상기 용매로 세척하는 단계 이 후 상기 생성물을 건조 및 소성하는 단계를 포함하는 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
Preparing a solution containing an inorganic alkali salt containing Na + , a silica precursor, and an alumina precursor;
Aging the solution at a temperature of 3°C to 30°C for 8 to 23 hours;
After maturing the solution, performing hydrothermal synthesis to produce a product;
After filtering the product, washing the filtered product with a solvent; and
A method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid according to any one of claims 1 to 6, comprising drying and calcining the product after washing with the solvent.
청구항 7에 있어서,
상기 생성물을 여과한 후, 여과된 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계는 여과액의 pH가 염기성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계를 의미하는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
In claim 7,
After filtering the product, the step of washing the filtered product with a solvent means washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate maintains basicity. Na + -substituted acrylic acid production. Method for producing zeolite-based catalyst.
청구항 7에 있어서,
상기 생성물을 여과한 후, 여과된 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계는 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계를 의미하고,
상기 여과액의 pH가 중성을 유지하는 범위 내에서 상기 생성물을 용매로 세척하는 단계 이후, 상기 생성물에 Na 전구체를 건식 함침시키는 단계를 더 포함하는 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
In claim 7,
After filtering the product, the step of washing the filtered product with a solvent means washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate is maintained at neutral,
A method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid, further comprising the step of dry impregnating the product with a Na precursor after washing the product with a solvent within a range where the pH of the filtrate is maintained at neutrality. .
청구항 9에 있어서,
상기 Na 전구체는 무기산 또는 유기산의 공액 짝염기 음이온과 결합한 나트륨염으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상인 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
In claim 9,
A method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid, wherein the Na precursor is at least one selected from the group consisting of sodium salts bonded to the conjugated conjugate base anion of an inorganic acid or organic acid.
청구항 7에 있어서,
상기 Na+를 포함하는 무기 알칼리염, 실리카 전구체 및 알루미나 전구체를 포함하는 용액을 제조하는 단계는,
Na+를 포함하는 무기 알칼리염 및 실리카 전구체를 포함하는 제1 용액을 제조하는 단계;
알루미나 전구체를 포함하는 제2 용액을 제조하는 단계; 및
상기 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
In claim 7,
The step of preparing a solution containing an inorganic alkali salt containing Na + , a silica precursor, and an alumina precursor,
Preparing a first solution containing an inorganic alkali salt containing Na + and a silica precursor;
Preparing a second solution containing an alumina precursor; and
A method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid, comprising the step of mixing the first solution and the second solution.
청구항 7에 있어서,
상기 실리카 전구체는 테트라에틸오르토실리케이트, 실리카 겔, 콜로이드 실리카, 소듐 실리케이트(sodium silicate), 천연 실리카, 흄드 실리카 및 합성 실리카 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
In claim 7,
The silica precursor is a Na + -substituted zeolite for producing acrylic acid containing at least one selected from tetraethylorthosilicate, silica gel, colloidal silica, sodium silicate, natural silica, fumed silica, and synthetic silica. Method for producing catalyst.
청구항 7에 있어서,
상기 알루미나 전구체는 알루미늄 알콕사이드, 소듐 알루미네이트(sodium aluminate), 황산 알루미늄, 보헤마이트 및 수산화알루미늄 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
In claim 7,
The alumina precursor is a method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid, wherein the alumina precursor includes at least one selected from aluminum alkoxide, sodium aluminate, aluminum sulfate, boehmite, and aluminum hydroxide.
청구항 7에 있어서,
상기 Na+를 포함하는 무기 알칼리염은 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide)인 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
In claim 7,
A method for producing a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + , wherein the inorganic alkali salt containing Na + is sodium hydroxide.
청구항 7에 있어서,
상기 수열합성은 165℃ 내지 195℃의 온도에서 20시간 내지 28시간 동안 수행되는 것인 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매의 제조방법.
In claim 7,
A method for producing a zeolite-based catalyst for producing Na + -substituted acrylic acid, wherein the hydrothermal synthesis is performed at a temperature of 165°C to 195°C for 20 to 28 hours.
아크릴산 제조용 촉매 존재 하에, 젖산 화합물을 탈수반응시켜 아크릴산을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 아크릴산 제조용 촉매는 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 Na+가 치환된 아크릴산 제조용 제올라이트계 촉매인 것인 아크릴산의 제조방법.
Comprising the step of producing acrylic acid by dehydrating a lactic acid compound in the presence of a catalyst for producing acrylic acid,
A method for producing acrylic acid, wherein the catalyst for producing acrylic acid is a zeolite-based catalyst for producing acrylic acid substituted with Na + according to any one of claims 1 to 6.
KR1020230023681A 2022-06-07 2023-02-22 Zeolite-based catalyst for manufacturing acrylic acid and method for manufacturing same KR20230168573A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20110022235A (en) 2009-08-27 2011-03-07 한국화학연구원 Calcium phosphate catalysts for dehydration reaction of lactates, preparation thereof, and process for the preparation of acrylic compounds from lactates

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