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KR20250020196A - Catalyst for oxidative dehydrogenation and method of preparing same - Google Patents

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KR20250020196A
KR20250020196A KR1020230101780A KR20230101780A KR20250020196A KR 20250020196 A KR20250020196 A KR 20250020196A KR 1020230101780 A KR1020230101780 A KR 1020230101780A KR 20230101780 A KR20230101780 A KR 20230101780A KR 20250020196 A KR20250020196 A KR 20250020196A
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KR
South Korea
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catalyst
oxidative dehydrogenation
precursor
dehydrogenation reaction
aqueous solution
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Pending
Application number
KR1020230101780A
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Korean (ko)
Inventor
이동민
김찬수
장은정
차경용
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 산화적 탈수소화 반응용 촉매 및 이의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction and a method for producing the same.

Description

산화적 탈수소화 반응용 촉매 및 이의 제조 방법{CATALYST FOR OXIDATIVE DEHYDROGENATION AND METHOD OF PREPARING SAME}Catalyst for oxidative dehydrogenation reaction and method of preparing same {CATALYST FOR OXIDATIVE DEHYDROGENATION AND METHOD OF PREPARING SAME}

본 출원은 산화적 탈수소화 반응용 촉매 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction and a method for producing the same.

많은 석유화학 제품의 중간체로서 부타디엔을 제조하는 방법으로는 납사 크래킹, 부텐의 직접 탈수소화 반응, 부텐의 산화적 탈수소화반응이 있다. 이 중 납사 크래킹 공정은 높은 반응 온도로 인하여 에너지 소비량이 많고, 별도 설비가 필요하며, 불필요한 생성물이 발생하는 문제점이 있었다.There are several methods for producing butadiene as an intermediate for many petrochemical products, including naphtha cracking, direct dehydrogenation of butene, and oxidative dehydrogenation of butene. Among these, the naphtha cracking process has the problems of high reaction temperature, high energy consumption, separate equipment requirement, and generation of unnecessary products.

또한, 부텐의 직접 탈수소화 반응은 반응열이 매우 큰 흡열반응으로서 높은 수율의 부타디엔 생산을 위해 고온 및 저압의 조건이 요구되며, 열역학적으로도 불리하여, 상용화 공정으로는 사용하기 부적절한 부분이 있었다.In addition, the direct dehydrogenation reaction of butene is an endothermic reaction with a very large heat of reaction, and requires high temperature and low pressure conditions for high yield butadiene production. It is also thermodynamically unfavorable, and therefore, there were some aspects that made it unsuitable for use as a commercialization process.

한편, 부텐의 산화적 탈수소화 반응은 부텐과 산소가 반응하여 부타디엔과 물을 생성하는 반응으로, 부텐의 직접 탈수소화 반응과 다르게 발열 반응으로 상대적으로 낮은 온도에서 부타디엔을 얻을 수 있다. 또한, 생성물로 물이 생성되기 때문에 열역학적으로도 유리하다. 이러한 장점으로 인하여 상용화 공정으로 사용하기에 적합한 부분이 있다. 그 중에서도 부텐의 산화적 탈수소화 반응의 활성을 높이기 위해서 페라이트 계열 촉매가 사용되고 있다. Meanwhile, the oxidative dehydrogenation reaction of butene is a reaction in which butene and oxygen react to produce butadiene and water. Unlike the direct dehydrogenation reaction of butene, it is an exothermic reaction, so butadiene can be obtained at a relatively low temperature. In addition, it is thermodynamically advantageous because water is produced as a product. Due to these advantages, there are some parts that are suitable for use as a commercialization process. Among them, ferrite-based catalysts are used to increase the activity of the oxidative dehydrogenation reaction of butene.

다만, 페라이트 계열 촉매를 사용하는 부텐의 산화적 탈수소화 반응은 발열 반응으로 부산물로 다량의 헤비(heavy) 및 COx 성분이 발생하여 이를 제거하기 위한 운전 비용이 증가하는 문제가 있었다.However, the oxidative dehydrogenation reaction of butene using a ferrite-based catalyst is an exothermic reaction, generating a large amount of heavy and CO x components as byproducts, which increases the operating cost to remove them.

또한, 반응 과정에서 있어서, 페라이트 계열 촉매에 탄소 침적으로 인한 비활성화(deactivation)가 나타나 촉매의 수명을 단축시키는 문제도 있었다.In addition, during the reaction process, there was a problem of deactivation due to carbon deposition on the ferrite series catalyst, which shortened the life of the catalyst.

따라서, 부산물의 발생 및 촉매 탄소 침적 현상을 최소화하기 위한 페라이트 계열 촉매에 대한 연구가 필요한 상황이다.Therefore, research on ferrite-based catalysts is needed to minimize the generation of by-products and catalytic carbon deposition.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0046458호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0046458

본 출원은 부타디엔의 제조 과정 중의 부산물의 발생 및 촉매 탄소 침적 현상을 최소화하기 위한 산화적 탈수소화 반응용 촉매 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present application seeks to provide a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction and a method for producing the same to minimize the generation of by-products and catalytic carbon deposition during the process of producing butadiene.

본 출원의 실시상태는, 철(Fe) 전구체 및 아연(Zn) 전구체를 포함하는 전구체 수용액을 제조하는 단계; 상기 전구체 수용액과 염기성 수용액을 공침시켜 금속 산화물을 포함하는 용액을 제조하는 단계; 상기 용액을 여과하여 상기 금속 산화물의 슬러리를 얻는 단계; 상기 슬러리를 건조하는 단계; 상기 슬러리를 1차 소성하여 하기 화학식 1로 표시되는 고체 시료를 얻는 단계; 및 상기 고체 시료, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 담체에 코팅하여 촉매를 제조하는 단계를 포함하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매 제조 방법을 제공한다.An embodiment of the present application provides a method for preparing a catalyst for an oxidative dehydrogenation reaction, comprising: a step of preparing a precursor aqueous solution containing an iron (Fe) precursor and a zinc (Zn) precursor; a step of coprecipitating the precursor aqueous solution and a basic aqueous solution to prepare a solution containing a metal oxide; a step of filtering the solution to obtain a slurry of the metal oxide; a step of drying the slurry; a step of first calcining the slurry to obtain a solid sample represented by the following chemical formula 1; and a step of coating the solid sample, the cerium precursor, and the manganese precursor on a carrier to prepare a catalyst.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Zn1-a1Fe2O4 Zn 1-a1 Fe 2 O 4

상기 화학식 1에 있어서, In the above chemical formula 1,

0 ≤ a1 < 0.001이다. 0 ≤ a1 < 0.001.

본 출원의 다른 일 실시상태는, 담체; 및 상기 담체 상에 구비되는 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제공한다.Another embodiment of the present application provides a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, comprising: a carrier; and a coating layer provided on the carrier, wherein the coating layer includes a compound represented by the following chemical formula 2.

[화학식 2][Chemical formula 2]

Mna2CebZnFe2O4 Mn a2 Ce b ZnFe 2 O 4

상기 화학식 2에 있어서, In the above chemical formula 2,

0.002 < a2 < 0.1이고,0.002 < a2 < 0.1,

0.001 < b < 0.02이다.0.001 < b < 0.02.

본 발명의 일 실시상태에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매는, 부타디엔의 제조 과정 중의 부산물의 발생 및 촉매 탄소 침적 현상을 최소화할 수 있다.A catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to one embodiment of the present invention can minimize the generation of by-products and catalyst carbon deposition during the process of manufacturing butadiene.

본 발명의 일 실시상태에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 부타디엔의 수율을 높일 수 있다.A catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to one embodiment of the present invention can increase the yield of butadiene.

본 발명의 일 실시상태에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 부타디엔 제조의 공정상 비용을 감소시킬 수 있다.A catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to one embodiment of the present invention can reduce process costs for producing butadiene.

본 발명의 일 실시상태에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법은 우수한 성능을 갖는 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조가 가능하다.A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to one embodiment of the present invention enables the production of a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction having excellent performance.

도 1은 실시예 1 및 2와 비교예 3의 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 순서를 보여주는 도이다.
도 2는 비교예 1의 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 순서를 보여주는 도이다.
도 3은 비교예 2의 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 순서를 보여주는 도이다.
도 4는 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 3의 TPO 프로필을 보여주는 도이다.
Figure 1 is a diagram showing the manufacturing sequence of a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of Examples 1 and 2 and Comparative Example 3.
Figure 2 is a diagram showing the manufacturing sequence of a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 1.
Figure 3 is a diagram showing the manufacturing sequence of a catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 2.
Figure 4 is a diagram showing the TPO profiles of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 3.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Below, the present specification is 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 it is said that a certain member is located 'on' another member, this includes not only cases where a certain member is in contact with another member, but also cases 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 is said to 'include' a certain component, this does not mean that other components are excluded, but rather that other components may be included, unless otherwise specifically stated.

본 명세서에서, 'p 내지 q'는 'p 이상 q 이하'를 의미한다.In this specification, 'p to q' means 'p or more and q or less'.

<산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법><Method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction>

본 발명의 일 실시상태는 담체 상에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 코팅액을 코팅하는 것이 특징인 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법을 제공한다. 이를 위해서 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법은 공침법을 사용하여 촉매를 제조한다.One embodiment of the present invention provides a method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, characterized by coating a coating solution containing a compound represented by the chemical formula 1, a cerium precursor, and a manganese precursor on a carrier. To this end, the method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to the present invention produces a catalyst using a co-precipitation method.

상기 화학식 1로 표시되는 고체 시료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 고체 시료를 의미할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 고체 시료를 제조한 후, 상기 고체 시료, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 코팅액으로 담체를 코팅하는 것이 특징이다. 상기 특징으로 인하여 세륨 전구체 및 망간 전구체를 추가해도 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구조적인 변화를 발생시키지 않고도, 원하는 촉매의 성능을 달성할 수 있다.The solid sample represented by the above chemical formula 1 may refer to a solid sample containing a compound represented by the above chemical formula 1. That is, the present invention is characterized in that after preparing a solid sample containing a compound represented by the above chemical formula 1, a carrier is coated with a coating solution containing the solid sample, a cerium precursor, and a manganese precursor. Due to the above characteristic, even if the cerium precursor and the manganese precursor are added, the desired catalytic performance can be achieved without causing a structural change in the compound represented by the above chemical formula 1.

본 발명에 따른 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법은 철(Fe) 전구체 및 아연(Zn) 전구체를 포함하는 전구체 수용액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법은 철(Fe) 전구체 및 아연(Zn) 전구체를 물에 용해시켜 전구체 수용액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. The method for preparing a catalyst for dehydrogenation reaction according to the present invention may include a step of preparing an aqueous precursor solution containing an iron (Fe) precursor and a zinc (Zn) precursor. Specifically, the method for preparing a catalyst for dehydrogenation reaction according to the present invention may include a step of preparing an aqueous precursor solution by dissolving an iron (Fe) precursor and a zinc (Zn) precursor in water.

이 때, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전구체 수용액에 포함된 철(Fe)의 함량은 상기 전구체 수용액 100 중량부 기준 0.005 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.01 중량부 내지 10 중량부일 수 있다. At this time, in one embodiment of the present invention, the content of iron (Fe) included in the precursor aqueous solution may be 0.005 parts by weight to 20 parts by weight, preferably 0.01 parts by weight to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the precursor aqueous solution.

또한, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전구체 수용액에 포함된 아연(Zn)의 함량은 상기 전구체 수용액 100 중량부 기준 0.005 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.01 중량부 내지 10 중량부일 수 있다. In addition, in one embodiment of the present invention, the content of zinc (Zn) included in the precursor aqueous solution may be 0.005 parts by weight to 20 parts by weight, preferably 0.01 parts by weight to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the precursor aqueous solution.

상기 함량을 만족하는 경우, 코팅층 내에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함된 촉매의 제조가 가능하며, 이를 통해서 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 기능을 효과적으로 수행하면서도 부산물을 감소시킬 수 있다.When the above content is satisfied, it is possible to manufacture a catalyst including a compound represented by the chemical formula 1 in a coating layer, thereby effectively performing the function of a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction while reducing by-products.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 철(Fe) 전구체는 철의 원소의 암모늄염, 질산염, 탄산염, 염화염, 유산염, 수산화물, 유기산염, 산화물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 철(Fe) 전구체는 철의 염화염일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the iron (Fe) precursor may be an ammonium salt, nitrate, carbonate, chloride, sulfate, hydroxide, organic acid salt, oxide or a mixture thereof of iron element. Specifically, the iron (Fe) precursor may be an iron chloride, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 아연(Zn) 전구체는 아연의 원소의 암모늄염, 질산염, 탄산염, 염화염, 유산염, 수산화물, 유기산염, 산화물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 아연(Zn) 전구체는 연의 염화염일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the zinc (Zn) precursor may be an ammonium salt, nitrate, carbonate, chloride, sulfate, hydroxide, organic acid salt, oxide or a mixture thereof of the zinc element. Specifically, the zinc (Zn) precursor may be a chloride of lead, but is not limited thereto.

본 발명에 따른 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법은 상기 전구체 수용액과 염기성 수용액을 공침시켜 금속 산화물을 포함하는 용액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.The method for producing a catalyst for dehydrogenation reaction according to the present invention may include a step of producing a solution containing a metal oxide by co-precipitating the precursor aqueous solution and the basic aqueous solution.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 전구체 수용액과 염기성 수용액을 공침시켜 금속 산화물을 포함하는 용액을 제조하는 단계는 상기 전구체 수용액의 pH가 7 내지 10이 되로록 상기 염기성 수용액을 적가하는 단계; 및 상기 전구체 수용액 및 상기 염기성 수용액을 교반하는 단계를 포함할 수 있다. 이를 위해서 공침조를 사용할 수 있으나, 상기 단계를 수행할 수 있다면 다른 기구 또는 장비를 사용할 수 있으며, 그 형태는 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of preparing a solution containing a metal oxide by co-precipitating the precursor solution and the basic aqueous solution may include the step of adding the basic aqueous solution dropwise so that the pH of the precursor solution becomes 7 to 10; and the step of stirring the precursor solution and the basic aqueous solution. For this purpose, a co-precipitation tank may be used, but other devices or equipment may be used as long as the above step can be performed, and the form thereof may not be limited.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 염기성 수용액을 적가하는 단계는 7 g/min 내지 11 g/min, 바람직하게는 8 g/min 내지 10 g/min로 적가하는 것일 수 있다. 상기 속도를 만족하는 경우 활성성분의 함량을 일정 범위로 조절이 용이하고, 이를 통해 우수한 촉매를 제할 수 있다.In one embodiment of the present application, the step of adding the basic aqueous solution dropwise may be done at a rate of 7 g/min to 11 g/min, preferably 8 g/min to 10 g/min. When the above rate is satisfied, the content of the active ingredient can be easily controlled within a certain range, thereby producing an excellent catalyst.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 염기성 수용액은 상기 금속 전구체 수용액 및 상기 염기성 수용액이 혼합된 용액 100 중량부 기준 5 중량부 내지 40 중량부, 바람직하게는 5 중량부 내지 30 중량부 일 수 있다. 상기 함량을 만족하는 경우, 스피넬상 촉매를 제조하기 더욱 용이한 효과가 있다. In one embodiment of the present invention, the basic aqueous solution may be 5 to 40 parts by weight, preferably 5 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solution in which the metal precursor aqueous solution and the basic aqueous solution are mixed. When the above content is satisfied, there is an effect in which it is easier to manufacture a spinel-phase catalyst.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 염기성 수용액은 암모니아수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 전구체 수용액의 pH가 7 내지 10이되도록 조절할 수 있는 약염기 물질을 사용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the basic aqueous solution may be ammonia water, but is not limited thereto, and a weakly basic substance capable of adjusting the pH of the precursor aqueous solution to 7 to 10 may be used.

본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 염기성 수용액이 암모니아수인 경우 상기 암모니아수 기준 암모니아를 20 중량% 내지 40 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 우수한 산화적 탈수소화 반응 촉매가 제조 가능하면서 오염 물질의 배출을 줄 일 수 있다.In one embodiment of the present application, when the basic aqueous solution is ammonia water, it may contain 20 to 40 wt% of ammonia based on the ammonia water. When the above range is satisfied, an excellent oxidative dehydrogenation reaction catalyst can be produced while reducing the emission of pollutants.

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, the 'pH' is a numerical value indicating the degree of acidity or alkalinity of water, and specifically means an index of hydrogen ion concentration. When the pH value is 7 at 25℃, it is defined as neutral, when the pH value is less than 7, it is acidic, and when the pH value is more than 7, it is defined as alkaline.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러리를 건조하는 단계는 60℃ 내지 130℃, 바람직하게는 80℃ 내지 120℃의 온도에서 진행할 수 있다. 또한, 상기 슬러리를 건조하는 단계는 20시간 내지 36시간, 바람직하게는 22시간 내지 26시간 동안 진행할 수 있으나, 슬러리의 함량에 따라 시간 조건이 변경될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of drying the slurry can be performed at a temperature of 60° C. to 130° C., preferably 80° C. to 120° C. In addition, the step of drying the slurry can be performed for 20 hours to 36 hours, preferably 22 hours to 26 hours, but the time conditions can be changed depending on the content of the slurry.

본 발명의 일 실시상태에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매 제조 방법은 상기 슬러리를 1차 소성하여 고체 시료를 얻는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 슬러리를 건조한 후, 건조된 슬러리를 소성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 건조된 슬러리를 소성하는 단계는 후술하는 코팅액으로 코팅된 담체를 소성하는 단계와 구분하기 위해서 1차 소성이라고 정의하였다. The method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to one embodiment of the present invention may include a step of first calcining the slurry to obtain a solid sample. That is, the step of drying the slurry and then calcining the dried slurry may be included. In the present specification, the step of calcining the dried slurry is defined as first calcination in order to distinguish it from the step of calcining a carrier coated with a coating solution described later.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러리를 1차 소성하여 고체 시료를 얻는 단계는 700℃ 이하, 바람직하게는 680℃ 이하에서 진행할 수 있다. 또한, 상기 슬러리를 1차 소성하여 고체 시료를 얻는 단계는 4시간 내지 12시간, 바람직하게는 5시간 내지 10시간 동안 진행할 수 있으나, 슬러리의 함량에 따라 시간 조건이 변경될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of first calcining the slurry to obtain a solid sample can be performed at 700° C. or lower, preferably 680° C. or lower. In addition, the step of first calcining the slurry to obtain a solid sample can be performed for 4 to 12 hours, preferably 5 to 10 hours, but the time conditions can be changed depending on the content of the slurry.

이 때, 상기 고체 시료가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 고체 시료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물로 구성될 수 있다.At this time, the solid sample may include a compound represented by the chemical formula 1. More specifically, the solid sample may be composed of a compound represented by the chemical formula 1.

본 발명의 일 실시상태에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매 제조 방법은 상기 고체 시료, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 담체에 코팅하여 촉매를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to one embodiment of the present invention may include a step of producing a catalyst by coating the solid sample, the cerium precursor, and the manganese precursor on a carrier.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 고체 시료, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 담체에 코팅하여 촉매를 제조하는 단계는 상기 고체 시료를 분쇄하여 파우더(powder)로 제조하는 단계; 상기 파우더, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 코팅액을 제조하는 단계; 상기 코팅액으로 상기 담체를 코팅하는 단계; 및 상기 담체를 2차 소성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of manufacturing a catalyst by coating a carrier with the solid sample, the cerium precursor, and the manganese precursor may include the step of pulverizing the solid sample to manufacture a powder; the step of manufacturing a coating solution including the powder, the cerium precursor, and the manganese precursor; the step of coating the carrier with the coating solution; and the step of secondary calcining the carrier.

즉, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 고체 시료를 파우더로 제조한 후, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 추가하여 코팅액을 제조하는 것이 특징이다. 상기 특징으로 인하여 세륨 전구체 및 망간 전구체를 추가해도 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구조적인 변화를 발생시키지 않으므로, 촉매의 기능을 저해하지 않으면서도 코크 발생량 감소 및 산화적 탈수소화 반응으로 인한 생성물의 수율을 높일 수 있다.That is, the solid sample containing the compound represented by the chemical formula 1 is manufactured into a powder, and then a cerium precursor and a manganese precursor are added to manufacture a coating solution. Due to the above characteristic, even if the cerium precursor and the manganese precursor are added, no structural change occurs in the compound represented by the chemical formula 1, so that the coke generation amount can be reduced and the yield of the product due to the oxidative dehydrogenation reaction can be increased without impairing the function of the catalyst.

본 발명은 상기 담체에 코팅액을 코팅한 후, 이를 소성하여 담체 및 상기 담체 상에 구비되는 코팅층을 포함하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제조하게 된다. 이 때, 코팅액을 코팅한 후 소성하는 단계를 건조된 슬러리를 소성하는 1차 소성 단계와 구분하기 위해서 고체 시료가 코팅된 담체를 소성하는 단계를 2차 소성 단계로 정의하였다.The present invention manufactures a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction including a carrier and a coating layer provided on the carrier by coating a coating liquid on the carrier and then calcining the carrier. At this time, in order to distinguish the step of coating the coating liquid and then calcining it from the first calcination step of calcining a dried slurry, the step of calcining the carrier coated with a solid sample is defined as the second calcination step.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 파우더, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 코팅액을 제조하는 단계는 상기 파우더를 상기 세륨 전구체 및 상기 망간 전구체를 포함하는 용액에 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of preparing a coating solution including the powder, a cerium precursor and a manganese precursor may include a step of adding the powder to a solution including the cerium precursor and the manganese precursor.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 세륨 전구체 및 상기 망간 전구체를 포함하는 용액은 상기 세륨을 0.001 중량부 내지 0.02 중량부, 바람직하게는 0.001 중량부 내지 0.01 중량부 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the solution containing the cerium precursor and the manganese precursor may contain 0.001 part by weight to 0.02 part by weight of the cerium, preferably 0.001 part by weight to 0.01 part by weight.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 세륨 전구체 및 상기 망간 전구체를 포함하는 용액은 상기 망간을 0.002 중량부 내지 0.1 중량부, 바람직하게는 0.002 중량부 내지 0.04 중량부 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the solution containing the cerium precursor and the manganese precursor may contain 0.002 part by weight to 0.1 part by weight of the manganese, preferably 0.002 part by weight to 0.04 part by weight.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 세륨 전구체는 세륨의 원소의 암모늄염, 질산염, 탄산염, 염화염, 유산염, 수산화물, 유기산염, 산화물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 세륨 전구체는 세륨의 질산염 또는 수산화물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the cerium precursor may be an ammonium salt, nitrate, carbonate, chloride, sulfate, hydroxide, organic acid salt, oxide or a mixture thereof of the element cerium. Specifically, the cerium precursor may be a nitrate or hydroxide of cerium, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 망간 전구체는 망간의 원소의 암모늄염, 질산염, 탄산염, 염화염, 유산염, 수산화물, 유기산염, 산화물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 망간 전구체는 망간의 염화염일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the manganese precursor may be an ammonium salt, nitrate, carbonate, chloride, sulfate, hydroxide, organic acid salt, oxide or a mixture thereof of the manganese element. Specifically, the manganese precursor may be a chloride of manganese, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 실리카 담체를 2차 소성하는 단계는 700℃ 이하, 바람직하게는 680℃ 이하에서 진행할 수 있다. 또한, 상기 실리카 담체를 2차 소성하는 단계는 4시간 내지 12시간, 바람직하게는 5시간 내지 10시간 동안 진행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of secondary calcining the silica carrier can be performed at 700° C. or lower, preferably 680° C. or lower. In addition, the step of secondary calcining the silica carrier can be performed for 4 to 12 hours, preferably 5 to 10 hours.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 담체는 실리카(Silica, SiO2) 담체 또는 알루미나(Alumina)/실리카 담체일 수 있고, 바람직하게는 알루미나(Alumina)/실리카 담체일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the carrier may be a silica (SiO 2 ) carrier or an alumina/silica carrier, and preferably an alumina/silica carrier.

<산화적 탈수소화 반응용 촉매><Catalyst for oxidative dehydrogenation reaction>

본 발명의 일 실시상태는 담체 상에 코팅된 코팅층이 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 특징인 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, characterized in that a coating layer coated on a carrier includes a compound represented by the chemical formula 2.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 a2는 0.002 < a2 < 0.1, 바람직하게는 0.002 < a2 < 0.04일 수 있다. 즉, 소량의 망간(Mn)을 조촉매(promoter)로 첨가한 것이 본 발명의 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 특징으로서, 상기 특징으로 인하여 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 기능을 효과적으로 수행하면서도 부산물 및 코크 발생 함량을 감소시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, a2 of the chemical formula 2 may be 0.002 < a2 < 0.1, preferably 0.002 < a2 < 0.04. That is, the addition of a small amount of manganese (Mn) as a promoter is a characteristic of the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of the present invention, and due to the characteristic, the function of the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction can be effectively performed while reducing the amount of by-products and coke generated.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 b는 0.001 < b < 0.02, 바람직하게는 0.001 < b < 0.01일 수 있다. 즉, 세륨은 코크 발생 함량의 효과가 있는 물질로 상기 함량을 만족하는 경우 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 기능을 효과적으로 수행하면서도 부산물 및 코크 발생 함량을 감소시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, b in the chemical formula 2 may be 0.001 < b < 0.02, preferably 0.001 < b < 0.01. That is, cerium is a substance having an effect on the coke generation content, and when the content is satisfied, it can effectively perform the function of a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction while reducing byproducts and coke generation content.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the compound represented by the chemical formula 2 can be represented by the following chemical formula 3.

[화학식 3][Chemical Formula 3]

Mna3Ce0.002ZnFe2O4 Mn a3 Ce 0.002 ZnFe 2 O 4

상기 화학식 3에 있어서, In the above chemical formula 3,

0.002 < a3 < 0.1이다.0.002 < a3 < 0.1.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 상기 코팅층이 ZnFe2O4, CeO2, MnO, Mn3O4 및 CeMnO를 포함하는 형태일 수 있다.More specifically, the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to one embodiment of the present invention may have a form in which the coating layer includes ZnFe 2 O 4 , CeO 2, MnO, Mn 3 O 4 and CeMnO.

본 발명의 일 실시상태에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 아연 페라이트(Zinc ferrite)계 물질(촉매)의 구조를 미리 소성한 후, 아연 페라이트(Zinc ferrite)계 물질에 세륨 전구체 및 망간 전구체를 추가한 코팅액을 이용하여 제조된 것이 특징이다. 즉, 세륨 전구체 및 망간 전구체가 아연 페라이트(Zinc ferrite)계 물질 구조에 영향을 주지 않음으로써, 촉매의 기능을 저해하지 않으면서도 코크 발생량 감소 및 산화적 탈수소화 반응으로 인한 생성물의 수율을 높일 수 있는 것이 특징이다. According to one embodiment of the present invention, a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction is characterized in that it is manufactured by using a coating solution in which a structure of a zinc ferrite-based material (catalyst) is pre-sintered and a cerium precursor and a manganese precursor are added to the zinc ferrite-based material. That is, since the cerium precursor and the manganese precursor do not affect the structure of the zinc ferrite-based material, it is characterized in that the amount of coke generated can be reduced and the yield of products resulting from the oxidative dehydrogenation reaction can be increased without impairing the function of the catalyst.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 세륨을 상기 산화적 탈수소화 반응용 촉매 100 중량부 기준 0.05 중량부 내지 2.5 중량부, 바람직하게는 0.05 중량부 내지 2.0 중량부 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction may contain cerium in an amount of 0.05 to 2.5 parts by weight, preferably 0.05 to 2.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 망간을 상기 산화적 탈수소화 반응용 촉매 100 중량부 기준 0.05 중량부 내지 2.5 중량부, 바람직하게는 0.05 중량부 내지 2.0 중량부 포함할 수 있다. 상기 함량을 만족하는 경우 화적 탈수소화 반응용 촉매에 코크(coke)가 침적되는 현상을 방지하면서도 촉매의 활성을 감소시키지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction may contain manganese in an amount of 0.05 to 2.5 parts by weight, preferably 0.05 to 2.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction. When the above content is satisfied, the phenomenon of coke being deposited on the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction may be prevented while not reducing the activity of the catalyst.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 스피넬 구조이고, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 결정 크기(crystallite size)는 110㎚ 이상, 바람직하게는 113㎚ 이상일 수 있다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 결정 크기(crystallite size)는 120㎚ 이하일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the compound represented by the chemical formula 2 has a spinel structure, and the crystal size of the compound represented by the chemical formula 2 may be 110 nm or more, preferably 113 nm or more. In addition, the crystal size of the compound represented by the chemical formula 2 may be 120 nm or less.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 부텐의 산화적 탈수소화 반응에 사용될 수 있다. 즉, 부텐으로부터 부타디엔을 생성하는 부텐의 산화적 탈수소화 반응에 사용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction can be used in the oxidative dehydrogenation reaction of butene. That is, it can be used in the oxidative dehydrogenation reaction of butene to produce butadiene from butene.

이에, 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 상기 특징으로 인하여 부타디엔의 제조 과정 중의 부산물의 발생 및 촉매 탄소 침적 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 부타디엔의 수율을 높일 수 있으며, 부타디엔 제조의 공정상 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to the present invention can minimize the occurrence of by-products and the catalytic carbon deposition phenomenon during the process of producing butadiene due to the above characteristics. In addition, it has the advantage of increasing the yield of butadiene and reducing the process cost of producing butadiene.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 코팅층은 산화 세륨(CeO2)을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층 내의 산화 세륨(CeO2)은 후술하는 바와 같이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 형성된 이 후 추가되는 것으로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 α-Fe2O3의 함량 및 결정 크기 등에 영향을 주지 않는다.In one embodiment of the present invention, the coating layer may further include cerium oxide (CeO 2 ). The cerium oxide (CeO 2 ) in the coating layer is added after the compound represented by the chemical formula 1 is formed, as described below, and does not affect the content and crystal size of α-Fe 2 O 3 of the compound represented by the chemical formula 1.

세륨을 첨가하는 경우, 산화적 탈수소화 반응용 촉매에 코크(coke)가 침적되는 현상을 방지할 수 있다. When cerium is added, the phenomenon of coke deposition on the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction can be prevented.

본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법에 관한 설명은 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매에도 적용할 수 있다. 그 반대도 마찬가지다.The description of the method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to the present invention can also be applied to the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to the present invention. The opposite is also true.

본 발명의 일 실시상태는 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용(Oxidative dehydrogenation) 촉매를 사용하는 부텐의 산화적 탈수소화 반응 방법을 제공한다. 즉, 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용(Oxidative dehydrogenation) 촉매는 상술한 바와 같이 부텐의 산화적 탈수소화 반응을 통해서 부타디엔을 제조하는 과정에서 사용되는 촉매일 수 있다. One embodiment of the present invention provides a method for oxidative dehydrogenation of butene using an oxidative dehydrogenation catalyst according to the present invention. That is, the oxidative dehydrogenation catalyst according to the present invention may be a catalyst used in a process of producing butadiene through an oxidative dehydrogenation reaction of butene as described above.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 부텐의 산화적 탈수소화 반응은 고정층 반응기, 이동층 반응기 또는 유동층 반응기를 사용하여 실시할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the oxidative dehydrogenation reaction of butene can be carried out using a fixed bed reactor, a moving bed reactor, or a fluidized bed reactor.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 부텐의 산화적 탈수소화 반응에 사용되는 부텐은 1-부텐(butene) 또는 2-부텐일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the butene used in the oxidative dehydrogenation reaction of butene may be 1-butene or 2-butene.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 부텐의 산화적 탈수소화 반응에 사용되는 반응원료는 부텐, 스팀(steam), 산소 및 질소를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reaction raw material used in the oxidative dehydrogenation reaction of butene may include butene, steam, oxygen and nitrogen.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 부텐의 산화적 탈수소화 반응의 반응 온도는 250℃ 내지 500℃, 바람직하게는 350℃ 내지 460℃이고, 반응 압력은 0 bar 내지 10 bar일 수 있다. 상기 반응 압력은 측정 압력으로 0 bar는 상압을 의미한다. 상기 반응 온도를 만족하는 것이 촉매의 활성화를 최적화 시키기에 바람직하고, 상기 반응 압력을 만족하는 경우 부타디엔의 선택도를 높일 수 있다. 다만, 반응기의 크기, 반응원료의 조성 등에 의해서 상기 반응 온도 및 반응 압력을 조절할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the reaction temperature of the oxidative dehydrogenation reaction of butene may be 250°C to 500°C, preferably 350°C to 460°C, and the reaction pressure may be 0 bar to 10 bar. The reaction pressure is a measured pressure, and 0 bar means normal pressure. Satisfying the reaction temperature is preferable for optimizing the activation of the catalyst, and when the reaction pressure is satisfied, the selectivity of butadiene can be increased. However, the reaction temperature and reaction pressure can be controlled by the size of the reactor, the composition of the reaction raw material, etc.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 부타디엔의 제조 방법은 본 출원의 본 발명의 산화적 탈수소화 반응용(Oxidative dehydrogenation) 촉매를 사용하는 것을 제외하고 이 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법인 경우 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method for producing butadiene is not particularly limited and can be applied as a method commonly used in this technical field, except for using the oxidative dehydrogenation catalyst of the present invention.

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 specifically explain the present application, examples will be given and described in detail. However, the examples according to the present application may be modified in various different forms, and the scope of the present application is not construed as being limited to the examples described below. The examples of the present application are provided to more completely explain the present application to a person having average knowledge in the art.

<촉매의 제조><Production of catalyst>

1) 실시예 11) Example 1

2,000.00g의 순수(DI water)에 염화아연(ZnCl2) 및 염화제이철(FeCl2)의 금속 몰비(Zn : Fe) = 1: 2를 만족하도록 투입하여 용해시켜 금속 전구체 수용액을 준비하였다. 이어서, 금속 전구체 수용액의 pH가 7이 되도록 암모니아 수용액을 적가하고, 1시간 동안 교반하여 공침시켜서 공침액을 제조하였다.The molar ratio of metals ( ZnCl2 ) and ferric chloride ( FeCl2 ) in 2,000.00 g of pure water (DI water) : Fe) = 1: 2 was satisfied, and the metal precursor aqueous solution was prepared by dissolving it. Then, the ammonia aqueous solution was added dropwise so that the pH of the metal precursor aqueous solution became 7, and the solution was stirred for 1 hour to cause coprecipitation, thereby preparing a coprecipitate.

이 후, 공침액을 증류수로 세척하였고, 이를 120℃에서 24시간 동안 건조한 후, 공기 분위기 하에서 1℃/min의 승온 속도로 650℃까지 승온시켰다. 승온된 온도인 650℃를 6시간 동안 유지(1차 소성)하여 스피넬(Spinel) 구조를 갖는 아연-철 산화물 고체 시료를 제조하였다. 상기 아연-철 산화물 고체 시료의 구조는 ZnFe2O4였다.Thereafter, the precipitate was washed with distilled water, dried at 120°C for 24 hours, and then heated to 650°C at a heating rate of 1°C/min in an air atmosphere. The elevated temperature of 650°C was maintained for 6 hours (first calcination) to produce a zinc-iron oxide solid sample having a spinel structure. The structure of the zinc-iron oxide solid sample was ZnFe 2 O 4 .

이어서, 상기 고체 시료를 분쇄하여 파우더(powder)로 제조하고, 상기 파우더와 질산세륨(Ce(NO3)3·6H2O) 및 염화망간(MnCl2·4H2O)을 순수(DI water)에 투입하여 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액에 알루미나/실리카 담체(SA5218, 제조사: Saint Gobain 사)를 투입하여 코팅 촉매를 제조하였다.Next, the solid sample was pulverized to prepare a powder, and the powder, cerium nitrate (Ce(NO 3 ) 3 6H 2 O) and manganese chloride (MnCl 2 4H 2 O) were added to deionized water (DI water) to prepare a coating solution. An alumina/silica carrier (SA5218, manufacturer: Saint Gobain) was added to the coating solution to prepare a coating catalyst.

상기 코팅 촉매를 650℃에서 6시간 동안 소성(2차 소성)하여 실시예 1의 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제조하였다. The above coating catalyst was calcined at 650°C for 6 hours (secondary calcination) to produce a catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Example 1.

이 때, 실시예 1의 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 산화적 탈수소화 반응용 촉매 기준 0.1wt%의 세륨 및 0.05wt%의 망간을 포함하고 있었다.At this time, the catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Example 1 contained 0.1 wt% of cerium and 0.05 wt% of manganese based on the catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction.

2) 실시예 22) Example 2

실시예 1에서 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 산화적 탈수소화 반응용 촉매 기준 0.1wt%의 망간을 포함하도록 상기 파우더와 질산세륨(Ce(NO3)3·6H2O) 및 염화망간(MnCl2·4H2O)을 순수(DI water)에 투입하여 코팅액을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제조하였다. In Example 1, a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction was prepared by adding the powder and cerium nitrate (Ce(NO 3 ) 3 6H 2 O) and manganese chloride (MnCl 2 4H 2 O) to deionized water to prepare a coating solution so that the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction contained 0.1 wt% of manganese based on the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, and a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1.

즉, 실시예 2의 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 산화적 탈수소화 반응용 촉매 기준 0.1wt%의 세륨 및 0.1wt%의 망간을 포함하고 있었다.That is, the catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Example 2 contained 0.1 wt% of cerium and 0.1 wt% of manganese based on the catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction.

실시예 1 및 2의 산화적 탈수소화 반응용 촉매 제조 과정은 도 1에 나타내었다.The process for preparing a catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Examples 1 and 2 is shown in Fig. 1.

3) 비교예 13) Comparative Example 1

실시예 1에서 고체 시료를 분쇄하여 파우더(powder)로 제조하고, 상기 파우더 및 질산세륨(Ce(NO3)3·6H2O)을 산화적 탈수소화 반응용 촉매 기준 0.1wt%의 세륨을 포함하도록 순수(DI water)에 투입하여 코팅액을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1의 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제조하였다. In Example 1, a solid sample was pulverized to prepare a powder, and the powder and cerium nitrate (Ce(NO 3 ) 3 6H 2 O) were added to pure water (DI water) to contain 0.1 wt% of cerium based on the oxidative dehydrogenation reaction catalyst, thereby preparing a coating solution, with the exception that a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1.

비교예 1의 산화적 탈수소화 반응용 촉매 제조 과정은 도 2에 나타내었다.The process for manufacturing a catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 1 is shown in Fig. 2.

4) 비교예 24) Comparative Example 2

실시예 1에서 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 산화적 탈수소화 반응용 촉매 기준 0.1wt%(0.005 mol%)의 망간(Mn)을 포함하도록 염화망간(MnCl2·4H2O)을 포함하는 망간 전구체 용액을 2000.00g의 순수(DI water)에 염화아연(ZnCl2) 및 염화제이철(FeCl2) 투입 시 동시 투입하여 용해시켜 금속 전구체 수용액을 준비하였다. 이 때, 염화아연(ZnCl2) 및 염화제이철(FeCl2)의 금속 몰비(Zn : Fe)는 0.995: 2였다.In Example 1, a catalyst for an oxidative dehydrogenation reaction was prepared by dissolving a manganese precursor solution containing manganese chloride (MnCl 2 4H 2 O) containing 0.1 wt% (0.005 mol%) of manganese (Mn) based on the catalyst for an oxidative dehydrogenation reaction into 2000.00 g of pure water, simultaneously adding zinc chloride (ZnCl 2 ) and ferric chloride (FeCl 2 ), to prepare a metal precursor aqueous solution. At this time, the metal molar ratio of zinc chloride (ZnCl 2 ) and ferric chloride (FeCl 2 ) (Zn : Fe) was 0.995: 2.

이어서, 금속 전구체 수용액의 pH가 7이 되도록 암모니아 수용액을 적가하고, 1시간 동안 교반하여 공침시켜서 공침액을 제조하였다.Next, an ammonia aqueous solution was added dropwise so that the pH of the metal precursor aqueous solution became 7, and the solution was stirred for 1 hour to cause coprecipitation, thereby preparing a coprecipitate.

이 후, 공침액을 증류수로 세척하였고, 이를 120℃에서 24시간 동안 건조한 후, 공기 분위기 하에서 1℃/min의 승온 속도로 650℃까지 승온시켰다. 승온된 온도인 650℃를 6시간 동안 유지(1차 소성)하여 스피넬(Spinel) 구조를 갖는 아연-철-망간 산화물 고체 시료를 제조하였다.Thereafter, the precipitate was washed with distilled water, dried at 120°C for 24 hours, and then heated to 650°C at a heating rate of 1°C/min in an air atmosphere. The elevated temperature of 650°C was maintained for 6 hours (first calcination) to produce a zinc-iron-manganese oxide solid sample having a spinel structure.

이어서, 상기 고체 시료를 분쇄하여 파우더(powder)로 제조하고, 상기 파우더와 질산세륨(Ce(NO3)36H2O)을 순수(DI water)에 투입하여 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액에 알루미나/실리카 담체(SA5218, 제조사: Saint Gobain 사)를 투입하여 코팅 촉매를 제조하였다.Next, the solid sample was pulverized to prepare a powder, and the powder and cerium nitrate (Ce(NO 3 ) 3 6H 2 O) were added to deionized water (DI water) to prepare a coating solution. An alumina/silica carrier (SA5218, manufacturer: Saint Gobain) was added to the coating solution to prepare a coating catalyst.

상기 코팅 촉매를 650℃에서 6시간 동안 소성(2차 소성)하여 비교예 2의 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제조하였다. The above coating catalyst was calcined at 650°C for 6 hours (secondary calcination) to prepare a catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 2.

즉, 실시예 1과 비교하면 염화망간(MnCl2)을 코팅액을 제조할 때가 아닌 금속 전구체 수용액을 제조할 때 투입하여 비교예 2의 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제조하였다. That is, compared to Example 1, manganese chloride (MnCl 2 ) was added when preparing the metal precursor aqueous solution rather than when preparing the coating solution, thereby producing a catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 2.

이 때, 비교예 2의 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 산화적 탈수소화 반응용 촉매 기준 0.1wt%의 세륨 및 0.1wt%의 망간을 포함하고 있었다.At this time, the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 2 contained 0.1 wt% of cerium and 0.1 wt% of manganese based on the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction.

비교예 2의 산화적 탈수소화 반응용 촉매 제조 과정은 도 3에 나타내었다.The process for manufacturing a catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 2 is shown in Fig. 3.

5) 비교예 35) Comparative Example 3

실시예 1에서 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 산화적 탈수소화 반응용 촉매 기준 0.2wt%의 망간을 포함하도록 상기 파우더와 질산세륨(Ce(NO3)3·6H2O) 및 염화망간((MnCl2·4H2O)을 순수(DI water)에 투입하여 코팅액을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 3의 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 제조하였다. In Example 1, a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction was prepared by adding the powder and cerium nitrate (Ce(NO 3 ) 3 6H 2 O) and manganese chloride ((MnCl 2 4H 2 O) to deionized water (DI water) to prepare a coating solution so that the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction contained 0.2 wt% of manganese based on the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, and a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 3 was prepared in the same manner as in Example 1.

즉, 비교예 3의 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 산화적 탈수소화 반응용 촉매 기준 0.1wt%의 세륨 및 0.2wt%의 망간을 포함하고 있었다.That is, the catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction of Comparative Example 3 contained 0.1 wt% of cerium and 0.2 wt% of manganese based on the catalyst for the oxidative dehydrogenation reaction.

즉, 비교예 3은 도 1과 같이 실시예 1 및 2의 제조 순서를 따르고 있으나, 망간이 실시예 1 및 2보다 다량 첨가된 경우를 의미한다.That is, Comparative Example 3 follows the manufacturing order of Examples 1 and 2 as shown in Fig. 1, but means a case in which manganese is added in a larger amount than in Examples 1 and 2.

이를 하기 표 1에 정리하였다.This is summarized in Table 1 below.

고체 시료Solid sample Ce 함량(wt%)Ce content (wt%) Mn 함량(wt%)Mn content (wt%) 화학식Chemical formula 실시예 1Example 1 ZnFe2O4 ZnFe 2 O 4 0.10.1 0.050.05 Mn0.002Ce0.002ZnFe2O4 Mn 0.002 Ce 0.002 ZnFe 2 O 4 실시예 2Example 2 ZnFe2O4 ZnFe 2 O 4 0.10.1 0.10.1 Mn0.005Ce0.002ZnFe2O4 Mn 0.005 Ce 0.002 ZnFe 2 O 4 비교예 1Comparative Example 1 ZnFe2O4 ZnFe 2 O 4 0.10.1 -- Ce0.002ZnFe2O4 Ce 0.002 ZnFe 2 O 4 비교예 2Comparative Example 2 Mn0.005Zn0.995Fe2O4 Mn 0.005 Zn 0.995 Fe 2 O 4 0.10.1 0.10.1 Mn0.005Ce0.002Zn0.995Fe2O4 Mn 0.005 Ce 0.002 Zn 0.995 Fe 2 O 4 비교예 3Comparative Example 3 ZnFe2O4 ZnFe 2 O 4 0.10.1 0.20.2 Mn0.009Ce0.002ZnFe2O4 Mn 0.009 Ce 0.002 ZnFe 2 O 4

상기 표 1에서 화학식은 실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3의 촉매의 코팅층이 포함하는 화합물을 의미한다.In the above Table 1, the chemical formulas refer to compounds included in the coating layers of the catalysts of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3.

<실험예 1 - 코크(coke)의 침적 감소율 평가><Experimental Example 1 - Evaluation of the sedimentation reduction rate of coke>

실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3의 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 각각 지름 3.5 cm에 금속 관형 반응기에 촉매 부피 10cc로 고정되도록 충진시킨 후, 상기 금속 관형 반응기에 반응원료 스트림을 기체 공간 속도(Gas Hourly Space Velocity, GHSV) 1,500hr-1로 유입시키면서 400℃의 반응 온도 및 1bar의 반응 압력에서 산화적 탈수소화 반응을 14 시간 동안 진행시켰다. 상기 반응원료로는 2-부텐, 스팀, 산소 및 질소를 사용하였다. 이 때, 상기 반응원료는 OBR=0.2, SBR=8, NBR=1을 만족하도록 성분을 조절하였다. The catalysts for the oxidative dehydrogenation reaction of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 were each filled into a metal tubular reactor with a diameter of 3.5 cm to a fixed catalyst volume of 10 cc, and then a reaction raw material stream was introduced into the metal tubular reactor at a gas hourly space velocity (GHSV) of 1,500 hr -1 , while the oxidative dehydrogenation reaction was performed at a reaction temperature of 400° C. and a reaction pressure of 1 bar for 14 hours. 2-butene, steam, oxygen, and nitrogen were used as the reaction raw materials. At this time, the components of the reaction raw materials were adjusted to satisfy OBR = 0.2, SBR = 8, and NBR = 1.

참고로, 실험예 1의 경우 코크 발생 관련 실험으로 공간 속도를 높여서 진행함으로써, 코크의 발생을 가속화하였다. For reference, in Experimental Example 1, the coke generation was accelerated by increasing the space velocity in an experiment related to coke generation.

이에 반응 완료 후 코크(coke)의 침적 감소율을 측정하였다.After the reaction was completed, the coke deposition reduction rate was measured.

그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.The results are shown in Table 2 below.

<실험예 2 - 촉매의 성능 평가><Experimental Example 2 - Catalyst Performance Evaluation>

실시예 1 및 2와 비교예 1 내지 3의 산화적 탈수소화 반응용 촉매를 각각 지름 3.5 cm에 금속 관형 반응기에 촉매 부피 150cc로 고정되도록 충진시킨 후, 상기 금속 관형 반응기에 반응원료 스트림을 기체 공간 속도(Gas Hourly Space Velocity, GHSV) 100hr-1로 유입시키면서 산소 전환율이 99 % 이상 되는 반응 온도 및 1 bar의 반응 압력에서 산화적 탈수소화 반응을 진행시켰다. 상기 반응원료로는 2-부텐, 스팀, 산소 및 질소를 사용하였다. 이 때, 상기 반응원료는 OBR=0.1, SBR=8, NBR=1을 만족하도록 성분을 조절하였다. The catalysts for the oxidative dehydrogenation reaction of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 were each filled into a metal tubular reactor with a diameter of 3.5 cm to a fixed catalyst volume of 150 cc, and then a reaction raw material stream was introduced into the metal tubular reactor at a gas hourly space velocity (GHSV) of 100 hr -1 , and the oxidative dehydrogenation reaction was performed at a reaction temperature at which the oxygen conversion rate was 99% or higher and a reaction pressure of 1 bar. 2-butene, steam, oxygen, and nitrogen were used as the reaction raw materials. At this time, the components of the reaction raw materials were adjusted to satisfy OBR = 0.1, SBR = 8, and NBR = 1.

반응 완료 후 촉매에 전환율, 선택도 및 수율을 측정하였다.After the reaction was completed, the conversion, selectivity, and yield of the catalyst were measured.

그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.The results are shown in Table 2 below.

상기 실험예 2에서 OBR, SBR 및 NBR은 각각 하기와 같은 의미를 가지고 있다. In the above experimental example 2, OBR, SBR and NBR have the following meanings, respectively.

* OBR = Oxygen/2-butene ratio * OBR = Oxygen/2-butene ratio

* SBR = Steam/2-butene ratio* SBR = Steam/2-butene ratio

* NBR = Nitrogen/2-butene ratio* NBR = Nitrogen/2-butene ratio

촉매catalyst X_BE (%)X_BE (%) S_BD (%)S_BD (%) Y_BD (%)Y_BD (%) 코크(coke) 함량(wt%)Coke content (wt%) 코크(coke)의 침적 감소율(%)Coke sedimentation reduction rate (%) 실시예 1Example 1 85.5485.54 87.2087.20 74.5974.59 0.01200.0120 - 28.6- 28.6 실시예 2Example 2 88.7488.74 87.5087.50 77.6577.65 0.00650.0065 - 61.3- 61.3 비교예 1Comparative Example 1 86.5086.50 86.7086.70 75.0075.00 0.01680.0168 -- 비교예 2Comparative Example 2 83.4883.48 87.1887.18 72.7872.78 0.02540.0254 + 51.2+ 51.2 비교예 3Comparative Example 3 84.5084.50 86.5886.58 73.1673.16 0.01960.0196 + 16.7+ 16.7

상기 표 2에서 X_BE는 부텐의 전환율을 의미하고, S_BD 및 Y_BD는 각각 부타디엔의 선택도 및 수율을 의미한다.In Table 2 above, X_BE represents the conversion of butene, and S_BD and Y_BD represent the selectivity and yield of butadiene, respectively.

각각의 수치는 하기 식으로 계산하였다.Each value was calculated using the following formula.

* X_BE (%) = [반응한 2-부텐 몰수/공급한 반응원료 몰수] Х 100(%)* X_BE (%) = [number of moles of 2-butene reacted/number of moles of reactant supplied] Х 100(%)

* S_BD (%) = [생성된 부타디엔 몰수/반응한 2-부텐 몰수] Х 100(%)* S_BD (%) = [number of moles of butadiene produced/number of moles of 2-butene reacted] Х 100(%)

* Y_BD (%) = X_BE (%) Х S_BD (%) / 100(%)* Y_BD (%) = X_BE (%) Х S_BD (%) / 100(%)

또한, 상기 표 2에서 코크의 침적 감소율은 TGA 분석을 통해서 실시예 및 비교예의 코크 함량을 하기 식으로 계산하 후, 비교예 1의 코크 함량을 100으로 할 때, 각각 몇 % 감소했는지를 계산하였다. In addition, in the above Table 2, the coke deposition reduction rate was calculated by using the following formula for the coke contents of the examples and comparative examples through TGA analysis, and then calculating the % reduction when the coke content of comparative example 1 was set to 100.

* 코크 함량 (중량%) = [(TGA 분석 전 촉매의 무게 - TGA 분석 후 촉매의 무게)/TGA 분석 전 촉매의 무게] × 100 (%)* Coke content (wt%) = [(Weight of catalyst before TGA analysis - Weight of catalyst after TGA analysis) / Weight of catalyst before TGA analysis] × 100 (%)

상기 표 2의 결과로부터 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매는 부타디엔 선택도 및 수율이 높으면서, 코크 발생 측면에서 비교예보다 우수한 성능을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 2의 경우 부타디엔 선택도 및 수율도 비교예보다 우수함을 확인할 수 있었다.From the results in Table 2 above, it was confirmed that the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to the present invention has high butadiene selectivity and yield, and superior performance in terms of coke generation compared to the comparative example. In addition, it was confirmed that the butadiene selectivity and yield of Example 2 were also superior to the comparative example.

구체적으로, 실시예 1 및 2의 결과로부터 코팅액 단계에서 망간을 첨가하는 경우 세륨과의 시너지 효과가 발생하여 코크 발생이 크게 감소함을 확인할 수 있었다. 비교예 1의 경우 망간을 첨가하지 않기 때문에 세륨과의 시너지 효과를 확인할 수 없었다.Specifically, from the results of Examples 1 and 2, it was confirmed that when manganese was added in the coating solution stage, a synergistic effect with cerium occurred, significantly reducing coke generation. In the case of Comparative Example 1, since manganese was not added, a synergistic effect with cerium could not be confirmed.

또한, 코팅액을 제조하는 단계가 아닌 공침 단계에서 금속 전구체 용액에 망간을 첨가하는 비교예 2는 부타디엔 선택도 및 수율도 저하되고 코크 발생이 크게 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 공침 단계에서 첨가된 망간이 ZnFe2O4의 구조를 변화시키기 때문에 활성점 감소 및 부산물 증가 등의 문제가 발생하게 되는 것으로 해석된다.In addition, it was confirmed that Comparative Example 2, in which manganese was added to the metal precursor solution in the co-precipitation step rather than the step of preparing the coating solution, showed a decrease in butadiene selectivity and yield and a significant increase in coke generation. This is interpreted to be because the manganese added in the co-precipitation step changes the structure of ZnFe 2 O 4 , which causes problems such as a decrease in active sites and an increase in by-products.

비교예 3은 실시예와 동일하게 코팅액의 제조 단계에서 망간이 첨가되는것이지만 망간이 과량 첨가된 경우로서, 부타디엔의 수율을 감소시키면서도 코크 발생이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 망간의 함량이 너무 많으면 ZnFe2O4의 활성점을 가리게 되고, 망간 산화물이 과량 형성되어 부반응을 많이 일으켰기 때문으로 해석된다.Comparative Example 3 is the same as the Example in that manganese is added in the manufacturing stage of the coating solution, but manganese was added in excessive amounts. It was confirmed that the yield of butadiene decreased while coke generation increased. This is interpreted as being because if the manganese content is too high, the active site of ZnFe 2 O 4 is covered, and manganese oxide is formed in excessive amounts, causing many side reactions.

또한, 도 4는 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 3의 TPO 프로필을 보여주는 것으로 실시예 1 및 2의 산소 저장 용량(oxygen storage capacity)이 큰 것을 확인할 수 있으며, 특히 실시예 2의 산소 저장 용량이 가장 큰 것을 확인할 수 있었다. 산소 저장 용량이 크다는 것은 코크가 적게 발생한다는 것을 의미한다. In addition, FIG. 4 shows the TPO profiles of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 3, and it can be confirmed that Examples 1 and 2 have large oxygen storage capacities, and in particular, it can be confirmed that Example 2 has the largest oxygen storage capacity. A large oxygen storage capacity means that less coke is generated.

도 4의 결과에서도 망간을 첨가하지 않은 경우인 비교예 1과 실시예와 동일한 제조 순서로 제조되었으나 망간이 과량 첨가된 비교예 3은 산소 저장 용량이 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매보다 작기 때문에 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매보다 코크가 다량 발생하는 것임을 확인할 수 있었다.As shown in the results of FIG. 4, it was confirmed that Comparative Example 1, in which manganese was not added, and Comparative Example 3, which was manufactured in the same manufacturing order as the examples but with excessive manganese addition, generated a larger amount of coke than the catalyst for oxidative dehydrogenation according to the present invention because the oxygen storage capacity was smaller than that of the catalyst for oxidative dehydrogenation according to the present invention.

즉, 도 4의 결과로부터도 본 발명에 따른 산화적 탈수소화 반응용 촉매가 코크 발생 측면에서 우수한 성능을 가짐을 확인할 수 있었으며, 실시예 2가 코크 발생 측면에서 특히 우수함을 확인할 수 있었다. That is, from the results of FIG. 4, it was confirmed that the catalyst for oxidative dehydrogenation reaction according to the present invention had excellent performance in terms of coke generation, and it was confirmed that Example 2 was particularly excellent in terms of coke generation.

Claims (10)

철(Fe) 전구체 및 아연(Zn) 전구체를 포함하는 전구체 수용액을 제조하는 단계;
상기 전구체 수용액과 염기성 수용액을 공침시켜 금속 산화물을 포함하는 용액을 제조하는 단계;
상기 용액을 여과하여 상기 금속 산화물의 슬러리를 얻는 단계;
상기 슬러리를 건조하는 단계;
상기 슬러리를 1차 소성하여 하기 화학식 1로 표시되는 고체 시료를 얻는 단계; 및
상기 고체 시료, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 담체에 코팅하여 촉매를 제조하는 단계를 포함하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법:
[화학식 1]
Zn1-a1Fe2O4
상기 화학식 1에 있어서,
0 ≤ a1 < 0.001이다.
A step of preparing a precursor solution containing an iron (Fe) precursor and a zinc (Zn) precursor;
A step of preparing a solution containing a metal oxide by co-precipitating the precursor aqueous solution and the basic aqueous solution;
A step of filtering the above solution to obtain a slurry of the metal oxide;
A step of drying the above slurry;
A step of first calcining the above slurry to obtain a solid sample represented by the following chemical formula 1; and
A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, comprising the step of coating the above solid sample, a cerium precursor and a manganese precursor on a carrier to produce a catalyst:
[Chemical Formula 1]
Zn 1-a1 Fe 2 O 4
In the above chemical formula 1,
0 ≤ a1 < 0.001.
제1항에 있어서,
상기 전구체 수용액에 포함된 철(Fe)의 함량은 상기 전구체 수용액 100 중량부 기준 0.005 중량부 내지 20 중량부인 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, wherein the content of iron (Fe) contained in the precursor aqueous solution is 0.005 parts by weight to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the precursor aqueous solution.
제1항에 있어서,
상기 전구체 수용액에 포함된 아연(Zn)의 함량은 상기 전구체 수용액 100 중량부 기준 0.005 중량부 내지 20 중량부인 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, wherein the content of zinc (Zn) contained in the precursor aqueous solution is 0.005 parts by weight to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the precursor aqueous solution.
제1항에 있어서,
상기 전구체 수용액과 염기성 수용액을 공침시켜 금속 산화물을 포함하는 용액을 제조하는 단계는
상기 전구체 수용액의 pH가 7 내지 10이 되로록 상기 염기성 수용액을 적가하는 단계; 및
상기 전구체 수용액 및 상기 염기성 수용액을 교반하는 단계를 포함하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법.
In the first paragraph,
The step of preparing a solution containing a metal oxide by co-precipitating the above precursor aqueous solution and the basic aqueous solution
A step of adding the basic aqueous solution dropwise so that the pH of the precursor aqueous solution becomes 7 to 10; and
A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, comprising the step of stirring the above precursor aqueous solution and the above basic aqueous solution.
제1항에 있어서,
상기 슬러리를 건조하는 단계는 60℃ 내지 130℃의 온도에서 진행하는 것인 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, wherein the step of drying the above slurry is performed at a temperature of 60°C to 130°C.
제1항에 있어서,
상기 슬러리를 1차 소성하여 고체 시료를 얻는 단계는 700℃ 이하에서 진행하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법.
In the first paragraph,
A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, wherein the step of first calcining the above slurry to obtain a solid sample is performed at 700°C or lower.
제1항에 있어서,
상기 고체 시료, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 담체에 코팅하여 촉매를 제조하는 단계는
상기 고체 시료를 분쇄하여 파우더로 제조하는 단계;
상기 파우더, 세륨 전구체 및 망간 전구체를 포함하는 코팅액을 제조하는 단계;
상기 코팅액으로 상기 담체를 코팅하는 단계; 및
상기 담체를 2차 소성하는 단계를 포함하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법.
In the first paragraph,
The step of manufacturing a catalyst by coating the above solid sample, cerium precursor and manganese precursor on a carrier
A step of grinding the above solid sample to produce a powder;
A step of preparing a coating solution including the above powder, a cerium precursor and a manganese precursor;
A step of coating the carrier with the coating solution; and
A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, comprising a step of secondary calcination of the above-mentioned carrier.
제7항에 있어서,
상기 담체를 2차 소성하는 단계는 700℃ 이하에서 진행하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매의 제조 방법.
In Article 7,
A method for producing a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, wherein the step of secondary calcination of the above-mentioned carrier is performed at 700°C or lower.
담체; 및
상기 담체 상에 구비되는 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 산화적 탈수소화 반응용 촉매:
[화학식 2]
Mna2CebZnFe2O4
상기 화학식 2에 있어서,
0.002 < a2 < 0.1이고,
0.001 < b < 0.02이다.
carrier; and
Including a coating layer provided on the above carrier,
The above coating layer is a catalyst for oxidative dehydrogenation reaction comprising a compound represented by the following chemical formula 2:
[Chemical formula 2]
Mn a2 Ce b ZnFe 2 O 4
In the above chemical formula 2,
0.002 < a2 < 0.1,
0.001 < b < 0.02.
제9항에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 스피넬 구조이고,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 결정 크기(crystallite size)는 110㎚ 이상인 산화적 탈수소화 반응용 촉매.
In Article 9,
The compound represented by the above chemical formula 2 has a spinel structure,
A catalyst for oxidative dehydrogenation reaction, wherein the crystal size of the compound represented by the chemical formula 2 above is 110 nm or more.
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