KR850001062B1 - 디올레핀을 선택적으로 수소화하는 방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
본 발명은 α-올레핀의 실질적인 전환 없이 α-올레핀의 존재하에서 디올레핀을 선택적으로 수소화하는 방법에 관한 것이다.
증기분해, 점도감소 및 접촉분해와 같은 탄화수소류의 고온전환방법에 의하여 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐시스-와 트란스-2-부텐, 이소부텐, n-펜텐, 이소펜텐 등의 올레핀계 불포화 탄화수소가 생산된다.
실시예에 의하면 증기분해로 생성된 C4유분은 1-부텐, 2-부텐 및 이소부텐으로 혼합된 다량의 부타디엔을 함유한다. 부타디엔은 N-메틸칼롤리돈 혹은 디메틸포름아미드와 같은 용매에서 추출증류에 의하여 상응하는 올레핀에서 분리된다. 나프타의 증기분해의 경우에 올레핀계 유분은 하기의 성분을 지닌다.
상기의 표는 유분에 있어서 탄화수소류의 비점을 보인다. 1-부텐, 이소부텐 및 부타디엔 등의 탄화수소는 매우 유사한 끊는 점을 보인다.
만일 순수한 1-부텐과 이소부텐을 원한다면 통상의 방법을 적용하지 아니하고 선택적인 화학반응으로 작동된 공정을 사용할 필요가 있다. 예를들면 1-부텐의 이성화가 없이 부타디엔의 선택적 수소화 : 본 탄화수소의 선택적 이량화방법에 의하여 메탄올로 이소부텐의 선택적 에테르화를 효율화하는 공정으로 이소부텐의 분리(메틸 t-부틸 에테르가 선출됨).
이소부텐은 부덴유분에서 이소부텐과 유사하지 아니한 비점을 지닌 시스 및 트란스 2-부텐으로 1-부텐을 이성화함으로서 분리되며 초유분(superfractionation)으로 분리할 수 있다. 이 방법은 2-부텐의 최대생성을 원할 경우에 사용할 수 있다.
그러나 폴리-1-부텐의 생산을 위한 단량체로서 혹은 고농도 폴리에틸렌의 생산을 위한 공단량체로 사용될 때 1-부텐은 증가된 양이 요구된다.
이러한 것은 부타디엔의 가능한 완전한 수소화에 필요한데 이 화합물의 최대함량은 일반적으로 10중량ppm이하이다. 이 수소화에 사용된 조건과 Ni와 Pd와 같은 VIII족 금속으로 구성되는 통상의 촉매하에서, 수소화할 때 부탄생성 및 시스 및 트란스 2-부텐을 생성하는 이중결합의 이전으로 인한 1-부텐 농도의 감소가 관찰되었다. 이것은 α-올레핀 산출에 실질적으로 100%이하로 되게 하기 때문에 공정에 대단히 불리하다.
반응이 좀 더 선택적이고 1-부텐 산출량을 증가시키기 위하여 다양한 공정이 제안되어 왔다. 즉 일산화탄소가 존재하는 수소내에서 부타디엔을 수소화하는 것이 제안되었다. 이 방법은 다량의 일산화탄소가 수소내에 필요하여서 항상 가능하지도 았다. 일산화탄소의 존재는 촉매의 수소화활성을 낮춘다.
상기의 서술은 추출에 의하여 다량의 디올레핀이 제거된 C5유분과도 관련이 있다. 디올레핀의 최종 흔적량은 선택적 수소화로 제거될 수 있으며 후자는 가능한한 낮은 1-펜텐의 이성화로 효율화되어야 한다.
본 발명은 부수적인 중합이 거의 배제되고 1-올레핀의 실질적인 이성화가 없이 디올레핀을 거의 완전히 수소화하는데 목적이 있다.
0.05에서 0.5중량%의 팔라듐 0.5에서 1중량%의 은, 몰비가 1 : 1에서 5 :1인 수소와 디올레핀으로 구성된 조촉매를 사용하는 것이 특징이다.
은과 팔라듐의 중량비는 0.7 : 1에서 3 : 1, 특히 1 : 1에서 2.5 : 1이다.
팔라듐과 은 화합물의 결합은 공지의 방법으로 효율화할 수 있다. 즉 생성되어질 통상의 금속화합물의 용액을, 혹은 팔라듐 질산염 혹은 염화물같은 하나 이상의 팔라듐염 및 하나 이상의 은염, 즉 질산은 용액을 함유한 용액과 미리 형성된(또는 안됨) 담체와 함침시킴으로서 효율화될 수 있다.
팔라듐과 은 금속은 함께 혹은 연속하여 결합될 수 있다. 이 공정 사이에 건조와 하소처리가 효율화될 수 있다. 두 금속과 함침시킨 후 촉매의 다량의 함침용액을 제거하기 위하여 건조한다 : 200에서 900℃의 온도로 공기중에서 최종적으로 하소함.
필요하면 공지된 기술인 수소에 의한 환원처리로서 반응을 종결할 수 있다. 환원온도는 0에서 200℃가 양호하다. 양호한 알루미나 담체는 100㎡/g의 비표면적, 즉 1에서 100㎡/g을 지님 : 이것은 양호하게 낮은 산성도를 지님. 다른 담체로는 실리카가 있는데 10에서 200㎡/g의 비표면적을 갖는 실리카가 양호하다.
선택적인 수소화는 기체가 액체상에서 약 0에서 160℃의 온도에서 효율화 될 수 있다. 후자의 경우, 액체상태가 유지되도록 압력이 충분해야 하며, 양호한 조건은 0-80℃, 3에서 20바아, 원료공급율은 2에서 50, 특히 시간당 촉매부피당 10에서 30액체 부피가 양호하다. 기체상태에서 C4유분의 공급속도 VVH가스)는 시간당 촉매부피당 500에서 20,000부피이고, 압력은 3에서 20바아이다.
양호한 조건은 저온에서 효과적인 액체상반응으로 구성되는데, 이 조건에서 1-올레핀의 이성화는 매우 감소되고, 1-부텐 혹은 1-펜텐의 산출량은 최대가 된다.
수소대올레핀 몰비는 1 : 1에서 5 : 1, 특히 1 : 1에서 2 : 1이 양호하다. 수소는 질소 혹은 메탄과 같은 불활성가스로 희석되거나 순수한 상태로 사용될 수 있다.
[실시예 1] (비교)
알루미나 담체를 팔라듐 질산염의 질산용매로 함침시켜서 촉매를 제조하는데, 담체는 2mm 직경의 펠렛으로서 10㎡/g의 비표면 및 0.6㎤/g의 기공부피를 가지므로서, 최종촉매의 팔라듐함량은 0.3중량5가 된다. 함침 후 촉매는 120℃의 오븐에서 건조한 뒤 450℃에서 2시간 공기흐름하에서 하소하였다.
촉매는 관상 반응조건에 위치시키고 그대로 100℃에서 2시간 동안 수소를 통과시켜서 환원한다.
공정조건을 다음과 같다 ;
-공간속도(액체 VVH) : 30
-압 력 : 10바아
-온 도 : 40℃
-수소/부타디엔 : 1.8몰/몰
유입원과 생성물의 분석은 다음 표에 요약된다 ;
생산물의 산출은 실질적으로 100중량%이다. 촉매는 이것이 완전히 부타디엔을 전환시키기 때문에 충분히 활성임이 알려졌다. 그러나 1-부텐의 산출량은 26.04/28, 따라서 단지 93%임 ; 1-부텐손실은 7%에이른다
[실시예 2] (본 발명)
실시예 1과 동일한 알루미나 담체를 팔라듐 질산염과 질산은의 질산용액으로 함침하여서 촉매를 제조한다. 실시예 1에 따라서 촉매를 건조하고 하소한다 ; 이것은 0.3중량%의 팔라듐 및 0.3중량%의 은을 함유함.
촉매는 관상 반응조에 유입시키고 실시예 1과 같이 환원하였다. 유입원과 공정조건은 실시예 1과 동일하다. 이 결과의 다음과 같은 조성을 지닌 생산물이 산출되었다.
생산물의 산출량은 실질적으로 100중량%이다. 촉매는 실시예 1과 동일한 활성을 지님이 발견되었다. 그러나 유입원의 것과 비슷한 양의 1-부텐이 생성물(에서 28%에 대하여 27.24%) 존재하기 때문에 선택성이 우세한다. 1-부텐 산출은 27.24/28. 따라서 97.3%로서 이것은 팔라듐 독자적으로 만 촉매에서 관찰된 것보다 더욱 낮은 2.7%의 손실을 나타낸다.
[실시예 3] (본 발명)
본 공정은 은의 양이 감소된 것 이외에는 실시예 2와 같다. 이결과의 촉매는 팔라듐 0.3중량%와 은 0.05중량%를 함유한다.
촉매는 관상반응조건에 유입시키고 실시예 1처럼 환원한다. 유입원과 공정조건은 실시예 1과 동일하다.
유입원과 생성물의 특성은 다음 표와 같다.
생성물의 중량비 산출은 실질적으로 100%이다. 촉매는 충분히 활성이지만 1-부텐 전환에 대한 선택성은 실시예 2에서보다 대단히 낮다 ; 1-부텐 산출은 은함량이 팔라듐 함량과 동일한 실시예 2에서의 97.3%에 비하여 94.3%이다. 94.3%의 값은 팔라듐 촉매 자체에 의한 실시예 1(93%)보다는 크다.
[실시예 4] (본 발명)
촉매는 실시예 2와 같이 제조함. 그러나 알루미나 담체 대신에 90㎡/g의 비표면적과 0.8㎤/g의 기공부피를 지니는 3mm 직경의 펠렛형인 실리카를 사용한다.
공정은 실시예 1에서처럼 수행한다.
수소화로 얻은 생성물은 다음 성분을 지닌다.
생성물이 수율은 실질적으로 100중량%이다.
1-부텐수율은 97.35%로서 실시예 2와 실질적으로 동일함.
[실시예 5] (본 발명)
실시예 2이 촉매를 접촉분해로 C5탄화수소 유분을 처리하는데 이용한다. 디올레핀이 종단 모노-올레핀이 이중결합이 실질적인 이성화 없이 수소화됨을 알았다.
Claims (1)
- 디올레핀과 1-올레핀을 함유하는 C4유분의 탄화수소 혼합물내에서, 1-올레핀의 실질적인 이성화 및 수소화없이 촉매와의 접촉하에 상기 혼합물과 수소를 반응시켜 디올레핀만을 선택적으로 수소화하는 방법에 있어서, 상기 촉매와의 접촉하에서 상기 혼합물과 수소를 반응시켜 디올레핀만을 선택적으로 수소화하는 방법에 있어서, 상기 촉매가 팔라듐 또는 팔라듐 화합물과 은 또는 은화합물로 구성된 촉매이며 촉매내이 팔라듐의 함량이 0.05-0.5중량%이고 은 함량이 0.05-1중량%이며 수소와 디올레핀의 몰 비율이 1 : 1-5 : 1이고 은과 팔라듐의 중량비율이 0.7 : 1-3 : 1인 것을 특징으로 하는 수소화 방법.
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