KR930006681B1 - Catalyst for olefin oligomerization - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저급올레핀의 소중합 촉매에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 C2~C4의 저급올레핀을 소중합(Oligomerization)시켜 C4~C12의 고급 올레핀을 합성할 수 있는 촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a small polymerization catalyst of lower olefins, and more particularly, to a catalyst capable of synthesizing higher olefins of C 4 to C 12 by oligomerization of lower olefins of C 2 to C 4 .
일반적으로 탄소수 4~12의 올레핀들은 석유화학공업에서 다양한 용도로 유용하게 이용되어지고 있는데, 특히 프로필렌의 이량체인 C6-올레핀의 경우 가솔린엔진의 연료로 사용되는 휘발유의 옥탄가 증진제로 유용하게 이용될 수 있으며, 조미료, 향료, 의약, 염료, 수지 등을 합성하는 중간물질로도 이용되고 있다. 또한, n-부텐의 이량체인 C8-올레핀은 가소제 합성의 기초원료로 사용되고 있다.In general, olefins having 4 to 12 carbon atoms are used for various purposes in the petrochemical industry. Especially, C 6 -olefin, a dimer of propylene, is useful as an octane number enhancer for gasoline used as a fuel for gasoline engines. It is also used as an intermediate for synthesizing seasonings, flavorings, medicines, dyes, resins and the like. In addition, C 8 -olefin, which is a dimer of n-butene, is used as a basic raw material for plasticizer synthesis.
특히, 가지가 적은 C8-올레핀(n-옥텐+메틸헵텐+소량의 디에틸헥센 혼합물)으로부터 옥소(Oxo)반응을 통해 합성된 이소노닐 알콜은 무수프탈산이나 아디프산과 에스테르 화합물을 만들고 고급 PVC 가소제로 이용되고 있다.In particular, isononyl alcohol synthesized by Oxo reaction from small branched C 8 -olefin (n-octene + methylheptene + small amount of diethylhexene mixture) forms ester compounds with phthalic anhydride or adipic acid, It is used as a plasticizer.
또한, 이소노닐 알콜로 만들어진 가소제 DINP(디이소노닐프탈레이트), DINA(디이소노닐 아디페이트)등은 기존의 2-에틸헥사놀이나 메틸헵타놀로부터 만들어진 가소제 DOP(디옥틸프탈레이트), DOA(디옥틸아디페이트)등보다 입체구조상 가지가 적기때문에 PVC 가소제로 사용되었을때 PVC 제품의 고급화와 다양화에 큰 효과가 있으며, 국내의 PVC 업계에서도 위의 여러 특성때문에 이소노닐알콜 계통의 가소제 사용량이 증가하고 있는 설정이다.In addition, plasticizers DINP (diisononylphthalate), DINA (diisononyl adipate) made of isononyl alcohol, and plasticizers DOP (dioctylphthalate) made from conventional 2-ethylhexanol or methylheptanol, DOA (dione) Since there are fewer branches in three-dimensional structure than octyl adipate), it has a great effect on the quality and diversification of PVC products when used as PVC plasticizer.In the domestic PVC industry, the use of plasticizer of isononyl alcohol is increased due to the above characteristics. This is the setting you are doing.
또한, C4-올레핀의 소중합 반응에서 생성되는 C4-올레핀의 삼량체는 C12-올레핀으로써 계면활성제, 윤활유, 조미료, 향료, 의약, 염료등을 합성하는데 이용되고 있으며, C12-올레핀을 수소화반응시켜서 고급윤활유로도 이용되고 있다.In addition, C 4 - C 4 are generated in the small polymerization of olefin-terpolymer of olefins are C 12 -, and is used to synthesize surfactants, lubricants, flavoring, perfumes, medicines, dyes and the like as the olefin, C 12 - olefin It is also used as a high-grade lubricating oil by hydrogenation.
현재, 공업적으로 생산되고 있는 C4-잔사유는 이들에 함유된 이소부틸렌을 산촉매 존재하에 메탄올과 반응시켜 MTBE(메틸 터셔리 부틸에테르)를 합성하여 이소부틸렌을 제거시킨 다음 남게되는것 C4-유분을 C4-라피네이트 Ⅱ(C4-raffinate Ⅱ)라고 명명하였는바, 이들중에는 n-부텐이 포함되며, 현재까지는 이들 대부분을 연료로 사용하고 있는 실정이다. 본 발명의 궁극적인 목적은 연료로 사용되고 있는 이들 C4-라피네이트 Ⅱ를 화학공업원료로 전환시킬 수 있는 촉매제조에 관한 것이다.Currently, industrially produced C 4 -residues react with isobutylene contained in methanol in the presence of an acid catalyst to synthesize MTBE (methyl tertiary butyl ether) to remove isobutylene and remain. 4 - a fraction C 4 - while bar hayeotneun named raffinate ⅱ (C 4 -raffinate ⅱ), and these include n- butene, a situation that is currently used by the majority of these in the fuel. The ultimate object of the present invention is to produce a catalyst capable of converting these C 4 -rapinate IIs used as fuels into chemical industrial raw materials.
한편, 이러한 n-부텐 이합체의 제조에 관한 기술이 많이 알려져 있는바, 이들 공지 기술을 살펴보면 다음과 같다. 즉, 미국특허 제 4,490,571호에서는 BF3-Al2O3과 아민 혹은 에테르로 구성된 고체 촉매하에서 150℃와 100psig의 반응 조건에서 2-부텐을 반응시키는 방법이 알려져 있으나 전환율이 50% 이하로 낮은 편이고 이합체의 90% 이상이 디메틸헥센으로 생성되어 가지가 적은 C8-올레핀 제조에 유용하지 못하였다.On the other hand, a lot of techniques related to the production of such n-butene dimers are known, looking at these known techniques are as follows. That is, US Patent No. 4,490,571 discloses a method of reacting 2-butene at a reaction condition of 150 ° C. and 100 psig under a solid catalyst composed of BF 3 -Al 2 O 3 and an amine or ether, but the conversion rate is lower than 50%. More than 90% of the dimers were produced with dimethylhexene, which was not useful for producing small branched C 8 -olefins.
미국특허 제 4,463,211호에서는 이온교환수지 앰버리스트 15(Amberlyst 15)를 촉매로 사용하여 n-부텐을 반응시키는 방법이 제시되어 있지만, 이경우 역시 전환율이 80% 이하에 불과하고 이합체의 90%이상이 디메틸헥센으로 생성되기 때문에 가지가 적은 C8-올레핀 제조에는 적합하지 못하였다.U.S. Patent No. 4,463,211 discloses a method of reacting n-butene using an ion exchange resin, Amberlyst 15, as a catalyst, but in this case also the conversion is only 80% or less and 90% or more of the dimer is dimethyl. Since it is made of hexene, it is not suitable for the production of small branched C 8 -olefins.
또한, 미국특허 제 4,613,580호에서는 니켈염-알루미나-알킬알루미늄 화합물로 구성된 고체 촉매를 사용하여 350℃ 700psig 조건에서 n-부텐을 반응시켜서 이합체를 제조하는 기술이 기재되어 있는바, 이 방법에서는 비교적 높은 전환율을 나타내기는 하였으나, 반응압력이 매우 높아야되는 단점이 있으며, 촉매의 안정성과 수명이 비교적 장시간 유지되지 못하는 문제가 있었다.In addition, US Pat. No. 4,613,580 describes a technique for preparing dimers by reacting n-butene at 350 ° C. 700 psig condition using a solid catalyst composed of a nickel salt-alumina-alkylaluminum compound. Although showing the conversion rate, there is a disadvantage that the reaction pressure must be very high, there was a problem that the stability and life of the catalyst is not maintained for a relatively long time.
이에 본 발명은 다용도로 사용되고 있는 C4~C12올레핀을 C2~C4저급올레핀으로부터 합성할때 유용한 촉매로서, 기존의 촉매들에 비해 온화한 반응조건에서 반응물의 전환율이 높고 촉매의 안정성이 향상된 새로운 소중합 촉매를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is a useful catalyst for synthesizing C 4 to C 12 olefins, which are being used in a variety of forms, from C 2 to C 4 lower olefins. The purpose is to provide a new small polymerization catalyst.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 C4-유분(C4-raffinate Ⅱ)이나 1-부텐 또는 2-부텐의 소중합체의 제조에 사용되는 촉매로서, 주기율표상의 Ⅴ, Ⅵ, Ⅶ 및 Ⅷ족에서 선택된 적어도 2이상의 전이금속 촉매성분과, Al2O3, SiO2, MgO 및 ZrO2중에서 선택된 어느하나 또는 2종 이상의 혼합물로된 다공성 담체성분 및 유기알루미늄 할로겐화합물로 이루어진 저급올레핀의 소중합 촉매를 그 특징으로 한다.The invention C 4 - fraction (C 4 -raffinate Ⅱ) or 1-butene or a catalyst used in the production of the oligomer of 2-butene, Ⅴ the Periodic Table, Ⅵ, Ⅶ and at least two transition metals selected from the group Ⅷ It is characterized by a small polymerization catalyst of a lower olefin consisting of a catalyst component, a porous carrier component composed of any one or a mixture of two or more selected from Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO and ZrO 2 and an organoaluminum halide compound.
이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.
본 발명은 C4-유분(C4-raffinate Ⅱ)이나 1-부텐 혹은 2-부텐의 소중합체를 제조할때 사용되는 촉매로서, 주기율표상의 Ⅴ, Ⅵ, Ⅶ, Ⅷ족 중에서 선택된 2개 이상의 전이금속 촉매성분을 다공성 담체에 함침(impregnation)시켜 소성(calcination)시킨후 과량의 유기알루미늄 할로겟(alkyl aluminium halide)화합물에 저장하여 이들 화합물중 일부가 상기 금속촉매성분과 결합을 형성하게 하여서 이루어진 촉매이다.The invention C 4 - fraction (C 4 -raffinate Ⅱ) or 1-butene or a catalyst used in the preparation of an oligomer of 2-butene, Ⅴ the Periodic Table, Ⅵ, Ⅶ, 2 or more selected from the transition group Ⅷ A catalyst formed by impregnating a metal catalyst component with a porous carrier and calcining it, and then storing it in an excess of an aluminum aluminum halide compound, whereby some of these compounds form a bond with the metal catalyst component. to be.
이때 다공성 담체로는 Al2O3, SiO2, MgO, ZrO2등과 이들의 혼합물들이 사용가능하며, 특히 Al2O3가 포함된 담체들이 촉매의 활성에서 우수한 결과를 나타냈다. 주기율표상의 Ⅴ, Ⅵ, Ⅶ, Ⅷ족의 전이금속화합물은 수용성인 Ni(NO3)2, Ni(OH)2, NiCl2, Ni(CH3CO2)2, CrO3, CrCl2, Cr(HCO2)3, Cr2(SO4)3, CoCl2, Co(NO3)2, CoC2O4등의 수용액으로부터 다공성 담체에 함침시켰으며, 상기 유기알루미늄 할로겐 화합물에 디알킬알루미늄할라이드, 알킬아루미늄디할라이드, 알루미늄할라이드 등이나 이들의 혼합물들이 포함된다.In this case, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, ZrO 2, and mixtures thereof may be used. In particular, carriers containing Al 2 O 3 showed excellent results in the activity of the catalyst. Transition metal compounds of Groups V, VI, V and V on the periodic table are water soluble Ni (NO 3 ) 2 , Ni (OH) 2 , NiCl 2 , Ni (CH 3 CO 2 ) 2 , CrO 3 , CrCl 2 , Cr ( The porous carrier was impregnated with an aqueous solution of HCO 2 ) 3 , Cr 2 (SO 4 ) 3 , CoCl 2 , Co (NO 3 ) 2, CoC 2 O 4, and the like. Aluminum dihalides, aluminum halides, and the like and mixtures thereof.
본 발명에 따르면, 상기 다공성담체는 금속화합물에 대해 4~20배의 몰비로 사용하는 것이 좋으며, 이때 활성화용액으로 사용되는 유기알루미늄 할로겐화합물은 상기 Ⅷ족의 금속화합물에 대해 원자비로 2~6만큼 조성되도록 하는 것이 좋다.According to the present invention, the porous carrier is preferably used in a molar ratio of 4 to 20 times with respect to the metal compound, wherein the organoaluminum halide compound used as the activation solution is 2 to 6 in atomic ratio with respect to the metal group of Group VIII. It is good to have enough composition.
특히, 본 발명에서의 가장 바람직한 경우는 다공성담체로서 Al2O3를 사용하고, 금속촉매성분으로서는 Ⅷ족의 Ni을 Al2O3/NiO의 몰비가 4~20이 되도록 하며, 금속촉매성분으로서 상기 Ni이외에 바나듐(V), 크롬(Cr) 또는 망간(Mn) 화합물중 어느한 성분을 상기 NiO 성분에 대해 5~20몰%로 첨가 사용하는 것이 촉매의 안정성 면에서 매우 좋은 것으로 밝혀졌다. 특히 이 경우에서도 바나듐을 첨가하게되면 촉매의 반응성 및 안정성이 크게 증가하게 된다.In particular, the most preferred case in the present invention is Al 2 O 3 as a porous carrier, Ni as a metal catalyst component so that the molar ratio of Al 2 O 3 / NiO of 4 to 20, as a metal catalyst component In addition to the Ni, any one of vanadium (V), chromium (Cr) or manganese (Mn) compounds was found to be used in an amount of 5 to 20 mol% based on the NiO component. Especially in this case, the addition of vanadium greatly increases the reactivity and stability of the catalyst.
또한, 활성화 용액으로 사용된 유기알루미늄 할로겐화합물은(C2H5)AlCl2이거나 (C2H5)2AlCl과 AlCl3를 1 : 1~1 : 0.4의 몰비로 혼합된 것이거나 또는 (C2H5)3Al2Cl2등을 사용한 경우가 가장 바람직한 결과를 나타내었다.Further, an organic aluminum halogen compound used as active solution (C 2 H 5) AlCl 2 or (C 2 H 5) 2 AlCl and AlCl 3 of 1: 1 to 1: is mixed at a molar ratio of 0.4, or (C 2 H 5 ) 3 Al 2 Cl 2 And the like was the most preferable result.
한편, 본 발명에 다른 촉매를 제조하기 위해서 상기 금속촉매성분의 혼합물을 다공성담체에 대해 2~4배에 해당하는 몰부피만큼의 물에 녹이고, 이 수용액을 교반시키면서 상기 다공성담체를 혼합시킨다음, 회전식 증발기를 이용하여 회전시키면서 함침건조시켰다.On the other hand, in order to prepare a catalyst according to the present invention, the mixture of the metal catalyst component is dissolved in water of a molar volume corresponding to 2 to 4 times the porous carrier, and the porous carrier is mixed while stirring the aqueous solution. It was impregnated to dryness using a rotary evaporator while rotating.
상기와 같이 제조된 촉매는 관상로(tubular furnace)에서 1분에 그 촉매부피의 10~100배 만큼에 해당하는 공기를 흘려주고 350~420℃로 2시간 소성시킨후, 건조된 질소를 충분하게 흘려주어서 관상로 내부에 있는 공기를 질소로 치환시켜서 촉매가 소성되도록 하였다.The catalyst prepared as described above is allowed to flow air corresponding to 10 to 100 times the volume of the catalyst in a tubular furnace for 1 minute and calcined at 350 to 420 ° C. for 2 hours. By flowing, the catalyst in the tubular furnace was replaced with nitrogen to sinter the catalyst.
이렇게 소성이 끝난 촉매는 상기 금속촉매성분에 대해 2~10몰에 해당하는 과량의 유기알루미늄할로겐 화합물용액(Al/금속촉매성분의 몰비=2~10)에 넣고 약 5시간 이상 방치하여 금속촉매성분이 유기 알루미늄 할로겐화합물에 의해 환원되게하여 촉매를 활성화시켰다.The calcined catalyst is placed in an excess of an organoaluminum halogen compound solution (molar ratio of Al / metal catalyst = 2 to 10) corresponding to 2 to 10 moles with respect to the metal catalyst component, and left to stand for about 5 hours or more. The catalyst was activated by being reduced by this organoaluminum halide.
이와같이 촉매를 활성화시킨후에는 과량의 유기 알루미늄 할로겐화합물 용액을 버리고 잘 건조된 톨루엔, 헥산 또는 헵탄등의 용매로 촉매에 물리적으로 흡착된 유기 알루미늄 할로겐화합물을 씻어낸후, 약 60~70℃의 온도에서 진공펌프에 연결하여 감압 건조시켜 촉매를 제조하였다.After activating the catalyst in this way, the excess organic aluminum halide solution is discarded and the organic aluminum halide compound physically adsorbed to the catalyst is washed with a solvent such as toluene, hexane or heptane, and dried at a temperature of about 60 to 70 ° C. The catalyst was prepared by drying under reduced pressure by connecting to a vacuum pump.
한편, 본 발명에 따라 제조된 촉매의 활성조사방법은 회분식 반응기(batch type reactor)와 고정상 반응기(fixed bed type reactor)를 이용하여 수행하였다.On the other hand, the activity investigation of the catalyst prepared according to the present invention was carried out using a batch type reactor (batch type reactor) and a fixed bed type reactor (fixed bed type reactor).
회분식 반응기를 이용한 촉매활성조사에서는 상기의 방법에 따라 제조된 촉매 1g과 n-부텐 30g을 교반 장치가 부착된 반응기에 주입하고 15~30℃의 항온수조에 반응기를 설치한후 반응물을 교반시키며 2~5시간 반응시켰다.In the catalytic activity investigation using a batch reactor, 1 g of catalyst and 30 g of n-butene prepared according to the above method were injected into a reactor equipped with a stirring device, and a reactor was installed in a constant temperature water bath of 15 to 30 ° C., followed by stirring the reactants. The reaction was carried out for 5 hours.
반응이 끝난후 반응기내의 미반응 가스를 제거하고 생성물의 무게를 측정한후 다음의 반응식에 의해 촉매의 반응성을 계산하여 촉매들간의 활성을 비교하였다.After the reaction was completed, the unreacted gas in the reactor was removed, the product weight was measured, and the reactivity of the catalyst was calculated by the following reaction formula to compare the activities between the catalysts.
또한, 고정상 반응기를 이용한 촉매활성조사에서는 금속촉매성분이 담지된 촉매를 타정(pelletizing)하여 6~8메쉬의 크기가 되는 촉매를 선별하고 회분식 반응에서와 같이 소성후 활성화하여 1/2인치 튜브형 반응기에 10ml에 충진하였다.In addition, in the catalytic activity investigation using a fixed-bed reactor, a catalyst having a metal catalyst component is pelletized to select a catalyst having a size of 6 to 8 mesh and activated after firing as in a batch reaction to activate a 1/2 inch tubular reactor. Was charged in 10 ml.
촉매가 충진된 반응기를 15~30℃의 항온조에 설치하고 n-부텐을 LHSV=0.5~2.0hr-1의 유속으로 통과시키며 반응을 시켜 촉매의 반응성 및 안정성을 조사하였다.A reactor filled with a catalyst was installed in a constant temperature bath at 15 to 30 ° C., and n-butene was passed at a flow rate of LHSV = 0.5 to 2.0 hr −1 for reaction to investigate the reactivity and stability of the catalyst.
그 조사결과 본 발명에 따른 촉매들은 기존의 촉매들에 비해 반응성과 안정성이 우수하였다.As a result of the investigation, the catalysts according to the present invention were superior in reactivity and stability compared to conventional catalysts.
이와같은 본 발명의 촉매를 사용하여 저급올레핀의 소중합반응을 실시할 경우 반응조건은 25~40℃의 낮은 온도와 60~80psig의 낮은 압력으로도 반응이 가능한 잇점이 있게 된다.When the small polymerization reaction of the lower olefin is carried out using the catalyst of the present invention, the reaction conditions have the advantage that the reaction can be carried out at a low temperature of 25 to 40 ℃ and a low pressure of 60 to 80 psig.
또한, 본 발명의 촉매는 반응성과 안정성이 기존의 것에 비해 매우 우수하기 때문에, C4-raffinate Ⅱ를 원료로하여 이들을 소중합시켜서 가소제로 유용한 C8-올레핀을 합성하는데 매우 적합하고, 또 부산물로 생산되는 C12-올레핀은 위에서 열거한 여러가지 용도로 이용할 수가 있게 된다.In addition, since the catalyst of the present invention is very excellent in reactivity and stability compared to the conventional one, it is very suitable for synthesizing C 8 -olefin which is useful as a plasticizer by small polymerization of C 4 -raffinate II as a raw material and as a by-product. The produced C 12 -olefins can be used for the various applications listed above.
상술한 바와같이 본 발명에 따르면 에틸렌 생산공정에서 부산물로 대량 생산되고 있는 C4-잔사유중의 n-부텐을 원료로 사용할 수 있으므로 산업적으로 매우 유용한 장점이 있다.As described above, according to the present invention, since n-butene in C 4 -resid oil, which is mass-produced as a by-product in the ethylene production process, can be used as a raw material, there is an industrially useful advantage.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하겠는바, 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by Examples.
[실시예 1]Example 1
NiO-V2O5-Al2O3(NiO/V2O5/Al2O3몰비=10/1/100)NiO-V 2 O 5 -Al 2 O 3 (NiO / V 2 O 5 / Al 2 O 3 molar ratio = 10/1/100)
촉매를 제조하기 위해 20g의 Al2O3(Baker Chem.)분말에 5.8g의 Ni(NO3)2ㆍ6H2O와 0.48g의 NH4VO3를 녹인 수용액과 혼합, 회전식 증발기(rotary evaporator)를 이용하여 함침건조시킨뒤, 관상로(tubular furnace)에서 공기를 흘려주며 400℃까지 온도를 올려 4시간동안 소성시킨뒤 질소를 흘려주며 상온까지 식혀주었다.To prepare a catalyst, a rotary evaporator was mixed with an aqueous solution of 5.8 g of Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H2O and 0.48 g of NH 4 VO 3 in 20 g of Al 2 O 3 (Baker Chem.) Powder. After impregnation drying, air was flowed in a tubular furnace, heated to 400 ° C., fired for 4 hours, cooled, and cooled to room temperature.
활성화용액(activating solution)은 (CH3)2AlCl : AlCl3=10 : 4 몰비로 혼합시켜 톨루엔에 녹여 제조하여 이하 모든 실험에서 이 활성화용액을 사용하였다(DEAC 기준 20wt% 용액).The activating solution was prepared by mixing (CH 3 ) 2 AlCl: AlCl 3 = 10: 4 molar ratio and dissolving it in toluene. This activating solution was used in all experiments below (20 wt% solution based on DEAC).
교반장치가 되어있는 50ml의 스테인레스 바이알에 질소 대기하에서 위의 촉매 1g을 취하여 활성화용액 3ml를 넣고 교반시킨뒤 24시간 동안 방치시켰다. 그리고 나서 질소 대기하에서 미반응 활성화용액을 제거하고 수분을 제거 정제한 톨루엔으로 촉매를 3회 씻어내고 건조시켰다.1 g of the catalyst above was taken in a 50 ml stainless steel vial equipped with a stirrer under nitrogen atmosphere, 3 ml of the activating solution was added thereto, and stirred for 24 hours. Then, the catalyst was washed three times with toluene purified by removing unreacted activating solution and removing water under nitrogen atmosphere and dried.
촉매가 들어있는 스테인레스 바이알에 30g의 액화 1-부텐을 취한후 25℃의 항온조에 넣고 일정한 속도로 교반하며 반응을 진행시킨후, 미반응 1-부텐을 제거하고 생성물의 무게를 측정하여 반응성을 계산하였다. 그결과 반응성은 4.7product g/Cat g/hr의 결과를 얻었다.Take 30 g of liquefied 1-butene in a stainless vial containing a catalyst, place it in a constant temperature bath at 25 ° C., stir at a constant rate, remove the unreacted 1-butene and calculate the reactivity by measuring the weight of the product. It was. The reactivity resulted in 4.7 product g / Cat g / hr.
[실시예 2]Example 2
실시예 1의 NiO-V2O5-Al2O3촉매분말을 타정법으로 성형하여 6~8메쉬(2.38-3.26mm)크기로 선별하여 10ml의 활성화 용액으로 처리 건조하여 최종 촉매를 제조하였다.NiO-V 2 O 5 -Al 2 O 3 catalyst powder of Example 1 was molded by tableting, sized 6-8 mesh (2.38-3.26mm), treated and dried with 10 ml of activation solution to prepare a final catalyst. .
위와같이 제조된 촉매 10ml를 스테인레스 스틸 튜브 반응기(내경 1인치,길이 20cm)에 충진하고, 25℃ 항온조에 반응기를 설치한후, 70psig의 압력으로 액화 2-부텐을 LHSV=1.4hr-1의 유속으로 공급하면서 반응을 진행하였다.10 ml of the catalyst prepared as described above was filled in a stainless steel tube reactor (1 inch inside, 20 cm long), and the reactor was installed in a 25 ° C. thermostatic bath, and then liquefied 2-butene at a pressure of 70 psig with a flow rate of LHSV = 1.4hr −1 The reaction proceeded while feeding.
반응시간에 따른 전환율과 선택도 및 생성물의 분포를 알아내기 위해 GS와 GC-Mass를 사용하였다. 반응의 결과는 표 1에 나타내었다.GS and GC-Mass were used to determine the conversion, selectivity and product distribution over the reaction time. The results of the reaction are shown in Table 1.
[표 1]TABLE 1
[실시예 3]Example 3
NiO-CrO3-Al2O3(NiO/CrO3/Al2O3몰비=10/1/100)의 촉매를 제조하기 위해 20g의 Al2O3(Baker Chem)분말과 5.8g Ni(NO3)2ㆍ6H2O+0.88g(NH4)2CrO4수용액을 혼합하여 회전식 증발기에서 함침 건조시킨후, 타정법을 이용하여 성형한후 6~7메쉬(2.38-3.26mm)의 촉매를 선별하여 실시예 2와 같은 방법으로 소성시켜 활성화용액으로 처리한후 10ml의 촉매를 스테인레스 반응기에 충진하여 실시예 2와 같은 조건에서 반응을 실시하였으며 결과를 표 2에 열거하였다.20 g Al 2 O 3 (Baker Chem) powder and 5.8 g Ni (NO) to prepare a catalyst of NiO-CrO 3 -Al 2 O 3 (NiO / CrO 3 / Al 2 O 3 molar ratio = 10/1/100) 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O + 0.88g (NH 4 ) 2 CrO 4 Aqueous solution was mixed, impregnated and dried in a rotary evaporator, and then molded using a tableting method to produce 6-7 mesh (2.38-3.26mm) catalyst. After sorting and firing in the same manner as in Example 2, treated with an activation solution, 10ml of the catalyst was charged in a stainless reactor, and the reaction was carried out under the same conditions as in Example 2. The results are listed in Table 2.
[실시예 4]Example 4
NiO-MnO-Al2O3(NiO/MnO/Al2O3몰비=10/1/100)의 촉매를 제조하기 위해 20g의 Al2O3분말과 5.8g Ni(NO3)2ㆍ6H2O+0.88g Mn(SO4)ㆍ4H2O 수용액을 혼합하여 회전식 증발기에서 함침, 건조시킨후, 상기의 실시예 2와 같은 방법으로 성형하여 소성시킨후, 10ml의 활성화 용액으로 처리하여 건조시킨후 실시예 2와 같은 조건에서 반응을 실시하였다. 반응결과는 표 2에 열거하였다.20 g Al 2 O 3 powder and 5.8 g Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 to prepare a catalyst of NiO-MnO-Al 2 O 3 (NiO / MnO / Al 2 O 3 molar ratio = 10/1/100) O + 0.88g Mn (SO 4 ) .4H 2 O aqueous solution was mixed, impregnated and dried in a rotary evaporator, molded and calcined in the same manner as in Example 2, and then treated with 10 ml of activating solution and dried. After the reaction was carried out under the same conditions as in Example 2. The reaction results are listed in Table 2.
[표 2]TABLE 2
[실시예 5]Example 5
NiO-V2O5-Al2O3(NiO/V2O5/Al2O3몰비=10/1/100)의 촉매를 제조하기 위해 고활성의 τ-Al2O3(직경 1/8인치,길이 3mm의 펠렛) 30ml를 0.2N NH4VO3수용액에 2~3초간 담근후 관상로에서 질소를 흘려주며 온도를 서서히 증가시켜 200℃의 온도에서 2~3시간 건조시켰다.Highly active τ-Al 2 O 3 (diameter 1 / to prepare a catalyst of NiO-V 2 O 5 -Al 2 O 3 (NiO / V 2 O 5 / Al 2 O 3 molar ratio = 10/1/100) 8 inches, 3 mm long pellets) 30ml was dipped in 0.2N NH 4 VO 3 aqueous solution for 2-3 seconds, flowing nitrogen in a tubular furnace and gradually increased the temperature and dried at 200 ℃ for 2-3 hours.
건조된 NH4VO3-Al2O3펠렛을 상온까지 식힌후 2N Ni(NO3)2수용액에 2~3초간 담근후 관상로에서 온도를 서서히 증가시켜 400℃에서 4시간 동안 소성시킨 뒤 질소를 흘려주며 상온까지 식혀주었다.After cooling the dried NH 4 VO 3 -Al 2 O 3 pellet to room temperature, immersed in 2N Ni (NO 3 ) 2 aqueous solution for 2 ~ 3 seconds and gradually increased the temperature in the tubular furnace and calcined at 400 ℃ for 4 hours and then nitrogen Shed cool to room temperature.
이와같이 제조된 촉매 10ml를 취하여 실시예 1에서 사용했던 조성의 활성화 용액으로 촉매를 활성화시켜 최종촉매를 제조하였다.10 ml of the catalyst thus prepared was taken to activate the catalyst with the activating solution of the composition used in Example 1 to prepare a final catalyst.
이와같이 제조된 촉매 10ml를 스테인레스 스틸 튜브 반응기(내경 1인치,길이 20cm)에 충진하고 25℃의 항온조에 반응기를 설치한 후 70psig의 압력으로 C4-라피네이트 Ⅱ를 LHSV=1.4hr-1의 유속으로 공급하면서 반응을 진행하였다. 본 실시예에서 사용한 C4-라피네이트 Ⅱ는 국내의 나프타 분해공정에서 부산물로 생산된 C4-잔사유에서 MTBE를 합성하고 부텐-Ⅰ을 분리한 후의 최종 C4-유분으로서 이들의 조성은 n-부탄이 39%, 부텐-2가 61%를 함유하고 있다. 이들의 반응결과는 표 3에 열거하였다.10 ml of the catalyst thus prepared was filled in a stainless steel tube reactor (1 inch inner diameter, 20 cm long), and the reactor was installed in a constant temperature bath at 25 ° C., and C 4 -raffinate II was flown at a pressure of 70 psig. LHSV = 1.4hr −1 . The reaction proceeded while feeding. C 4 used in this embodiment is a C 4 raffinate Ⅱ produced as a by-product in the naphtha cracking process in the domestic-end C 4 after a MTBE synthesis and separation from the residual butene -Ⅰ - a fraction of these compositions are n -Butane contains 39% and butene-2 61%. The reaction results are listed in Table 3.
[표 3]TABLE 3
[비교예 1]Comparative Example 1
저급올레핀을 고급올레핀으로 전환시키는 기존의 촉매는 여러종류가 있지만 그중 가장 반응활성이 우수한 것으로 알려진 촉매는 미국특허 제 4,613,580호의 Al2O3-NiO를 알킬 알루미늄화합물로 활성화시킨 촉매이다.Conventional catalysts for converting lower olefins to higher olefins are available, but among them, the catalyst known to have the highest reaction activity is a catalyst in which Al 2 O 3 -NiO of US Patent No. 4,613,580 is activated with an alkyl aluminum compound.
이들 촉매를 본 발명의 촉매와 반응성을 비교하기 위해 20g의 Al2O3(Baker Chem)분말과 5.8g의 Ni(NO3)2ㆍ6H2O를 녹인 수용액과 혼합하여 실시예 1과 같은 방법으로 회전식 증발기를 이용하여 회전시키며 함침, 건조시킨뒤 관상로에서 역시 실시예 1과 같은 방법으로 공기를 흘려주며 400℃까지 온도를 올려 4시간동안 소성시킨뒤 질소를 흘려주며 상온까지 식혀주었다.In order to compare the catalyst with the catalyst of the present invention, 20g Al 2 O 3 (Baker Chem) powder and 5.8g Ni (NO 3 ) 2 ㆍ 6H 2 O dissolved in an aqueous solution of the same method as in Example 1 After impregnating and drying using a rotary evaporator, the air was flowed in the tubular furnace in the same manner as in Example 1, heated to 400 ° C., fired for 4 hours, cooled, and cooled to room temperature.
촉매의 활성화시 실시예 1과 동일한 용액으로 같은 방법으로 활성화시켰으며 반응시 반응조건과 생성물의 분석방법도 실시예 1과 동일하였다. 반응의 결과 반응성은 3.4product g/Cat g/hr를 얻었다. NiO-Al2O3에 V2O5를 반응촉진제로 첨가하였을 경우 기존의 촉매에 비해 동일한 반응조건에서 약 38% 향상되었음을 보여주고 있다.When the catalyst was activated, the same solution as in Example 1 was activated in the same manner, and the reaction conditions and the analysis method of the product were the same as in Example 1. As a result of the reaction, reactivity yielded 3.4 product g / Cat g / hr. When V 2 O 5 was added to NiO-Al 2 O 3 as a reaction accelerator, it was shown to be improved by about 38% under the same reaction conditions compared to the conventional catalyst.
[비교예 2]Comparative Example 2
비교예 1과 같은 목적으로 본 발명의 촉매와 기존의 촉매를 고정상 반응기에서 촉매의 성능을 비교하고자 하였다.To compare the performance of the catalyst of the present invention with a conventional catalyst in a fixed bed reactor for the same purpose as Comparative Example 1.
기존의 촉매는 Al2O3-NiO 촉매로써 비교예 1에서의 Al2O3-NiO 촉매 분말을 타정법으로 성형하여 6~8메쉬(2.38-3.26mm)크기를 선별한 10ml의 촉매를 실시예 2와 같은 방법으로 400℃의 온도에서 4시간 소성하고 질소를 흘려주며 상온까지 식혀 촉매의 소성을 마쳤다.Existing catalyst is Al 2 O 3 -NiO catalyst, Al 2 O 3 -NiO catalyst powder in Comparative Example 1 was molded by a compression method to perform a 10ml catalyst of 6 ~ 8 mesh (2.38-3.26mm) size selection In the same manner as in Example 2, the catalyst was calcined at 400 ° C. for 4 hours, flowed with nitrogen, and cooled to room temperature.
소성이 끝난 촉매는 10ml의 활성화 용액을 첨가하여 24시간 방치한후 건조된 톨루엔으로 3회 씻어내어 과량의 알킬 알루미늄을 제거하고 건조하여 최종 촉매를 제조한다.The calcined catalyst is left for 24 hours with the addition of 10 ml of activating solution, washed three times with dried toluene to remove excess alkyl aluminum and dried to prepare a final catalyst.
이렇게 제조된 촉매는 스테인레스 스틸반응기(내경 1인치 길이 20cm)에 10ml를 충진하고 25℃의 항온조에서 실시예 2와 동일한 반응조건으로 반응을 실시하여 그 결과를 표 3에 열거하였다.The catalyst thus prepared was filled with 10 ml in a stainless steel reactor (inner diameter 1 inch long 20 cm) and subjected to the reaction under the same reaction conditions as in Example 2 in a 25 ° C. thermostat, and the results are listed in Table 3.
기존 촉매의 결과인 표 3을 같은 방법으로 합성한 촉매를 같은 반응조건에서 반응시킨 본 발명의 촉매들의 실험결과와 비교하면 표 1의 V2O5를 반응촉진제로 촉매에 첨가했을 경우 반응의 전환율이 5% 정도 향상되었음을 관찰할 수 있으며 표 2의 CrO3와 MnO를 반응촉진제로 첨가했을 경우는 반응의 전환유리 2~3% 향상되었음을 관찰할 수 있다.Compared with the experimental results of the catalysts of the present invention, in which the catalyst synthesized in the same manner with Table 3, which is the result of the existing catalyst, was reacted under the same reaction conditions, the conversion rate of the reaction when V 2 O 5 of Table 1 was added to the catalyst as a reaction accelerator. It can be observed that the improvement of about 5%, and when the addition of CrO 3 and MnO in Table 2 as the reaction accelerator, it can be observed that the conversion glass 2 ~ 3% improvement of the reaction.
한편 이들 촉매는 촉매의 수명이 길지 못하다는 단점이 있다. 본 발명에서의 촉매들은 표 2와 비교예 1에서 보는 바와같이 표 3의 기존촉매에 비해 반응활성저하가 감소하는 것을 볼 수 있다.On the other hand, these catalysts have the disadvantage that the catalyst life is not long. Catalysts in the present invention can be seen to decrease the reaction activity decrease compared to the conventional catalyst of Table 3 as shown in Table 2 and Comparative Example 1.
특히 V2O5를 첨가한 촉매의 경우에는 촉매의 비활성화가 기존의 촉매에 비해 현저하게 개선되었음을 보여주고 있다.In particular, the catalyst added with V 2 O 5 shows that the deactivation of the catalyst is remarkably improved compared to the existing catalyst.
[표 4]TABLE 4
[비교예 3]Comparative Example 3
본 비교예는 기존공지 촉매인 Al2O3-NiO 촉매를 국내에서 생산되고 있는 C4-라피네이트 Ⅱ에 적용시켜 보았다. 기존의 공지촉매를 제조하기 위해 실시예 5와 같은 방법으로 2N Ni(NO3)2수용액에 고활성의 τ-Al2O3(직경 1/8인치 길이 3mm의 펠렛)을 2~3초 동안 담근후 관상로에서 질소를 흘려주며 온도를 서서이 증가시켜 400℃의 온도에서 4시간 동안 소성시킨 뒤 질소를 흘려주며 상온까지 식혀주었다. 이와같이 제조된 촉매 10ml를 취하여 실시예 5에서 사용했던 활성화용액으로 같은 방법으로 촉매를 활성화시켜 촉매를 제조 하였다.In this comparative example, an existing known catalyst Al 2 O 3 -NiO catalyst was applied to C 4 -raffinate II produced in Korea. In order to prepare a conventional known catalyst, high activity τ-Al 2 O 3 (pellets having a diameter of 1/8 inch length 3 mm) was added to a 2N Ni (NO 3 ) 2 aqueous solution in the same manner as in Example 5 for 2-3 seconds. After immersion, nitrogen was flowed from the tubular furnace, and the temperature was increased and then fired at 400 ° C. for 4 hours, followed by nitrogen flow and cooled to room temperature. The catalyst was prepared by activating the catalyst in the same manner with the activation solution used in Example 5 taking 10 ml of the catalyst prepared as described above.
이와같이 제조된 촉매는 실시예 5와 동일조건으로 같은 반응수조에 병렬로 연결하여 같은 C4-라피네이트 Ⅱ를 원료로 하여 반응시킨 결과를 표 5에 열거하였다. 이들 결과를 앞의 실시예 5의 결과와 비교하면 본 발명의 촉매인 실시예 5의 경우가 초기 전환율에서 2~5% 높게 나타났으며 반응의 비활성화도 면에서도 본 발명의 촉매의 경우가 우수함을 보여주고 있다.Thus prepared catalyst is connected in parallel to the same reaction tank in the same conditions as in Example 5 and the results of the reaction using the same C 4 -raffinate II as a raw material are listed in Table 5. Comparing these results with those of Example 5, Example 5, which is the catalyst of the present invention, was found to be 2-5% higher in the initial conversion rate, and the catalyst of the present invention was superior in terms of deactivation of the reaction. Is showing.
[표 5]TABLE 5
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019900015149A KR930006681B1 (en) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Catalyst for olefin oligomerization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019900015149A KR930006681B1 (en) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Catalyst for olefin oligomerization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR920006375A KR920006375A (en) | 1992-04-27 |
KR930006681B1 true KR930006681B1 (en) | 1993-07-22 |
Family
ID=19303960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019900015149A KR930006681B1 (en) | 1990-09-24 | 1990-09-24 | Catalyst for olefin oligomerization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR930006681B1 (en) |
-
1990
- 1990-09-24 KR KR1019900015149A patent/KR930006681B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR920006375A (en) | 1992-04-27 |
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