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KR19990083611A - Selective oxidation and the synthesis of hydroxyl-containing aromatic compounds - Google Patents

Selective oxidation and the synthesis of hydroxyl-containing aromatic compounds Download PDF

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KR19990083611A
KR19990083611A KR1019990015462A KR19990015462A KR19990083611A KR 19990083611 A KR19990083611 A KR 19990083611A KR 1019990015462 A KR1019990015462 A KR 1019990015462A KR 19990015462 A KR19990015462 A KR 19990015462A KR 19990083611 A KR19990083611 A KR 19990083611A
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KR
South Korea
Prior art keywords
porous glass
dinitrogen monoxide
benzene
temperature
surface area
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1019990015462A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
퀸레아돌프
두다마르크
Original Assignee
페터스,슈베르트페거
크레아피스 게젤샤프트 퓌르 테흐놀로기 운트 인노파티온 엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 페터스,슈베르트페거, 크레아피스 게젤샤프트 퓌르 테흐놀로기 운트 인노파티온 엠베하 filed Critical 페터스,슈베르트페거
Publication of KR19990083611A publication Critical patent/KR19990083611A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C37/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C37/60Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by oxidation reactions introducing directly hydroxy groups on a =CH-group belonging to a six-membered aromatic ring with the aid of other oxidants than molecular oxygen or their mixtures with molecular oxygen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

본 발명은 방향족 화합물의 선택적 촉매적 산화에 의해 하이드록실 함유 방향족 화합물을 단일 단계로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing hydroxyl containing aromatic compounds in a single step by selective catalytic oxidation of aromatic compounds.

Description

하이드록실 함유 방향족 화합물의 선택적 산화 및 합성{Selective oxidation and the synthesis of hydroxyl-containing aromatic compounds}Selective oxidation and the synthesis of hydroxyl-containing aromatic compounds

본 발명은 방향족 탄화수소의 선택적 촉매적 산화에 의해 하이드록실 함유 방향족 화합물을 단일 단계로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing hydroxyl containing aromatic compounds in a single step by selective catalytic oxidation of aromatic hydrocarbons.

이제까지는, 벤젠을 선택적 산화에 의해 상응하는 하이드록실 화합물로 단일 단계 및 고수율로 직접 전환시켜 페놀과 같은 하이드록실 함유 방향족 화합물을 제조하는 것이 가능하지 않았다. 방향족 환이 산화제의 공격을 전혀 받지 않았거나, 산화제에 의해 분해되었었다. 생성된 주 생성물은 이산화탄소와 코크(coke)였다.To date, it has not been possible to directly convert benzene to the corresponding hydroxyl compound in a single step and high yield by selective oxidation to produce hydroxyl containing aromatic compounds such as phenols. The aromatic ring was not attacked by the oxidant at all, or was degraded by the oxidant. The main products produced were carbon dioxide and coke.

이제까지는, 경제적인 관점에서, 하이드록실 그룹을 다수의 중간 단계를 통해 방향족 시스템 내로 도입시키는 것만이 가능하였다.So far, from an economic point of view, it has only been possible to introduce hydroxyl groups into the aromatic system through a number of intermediate steps.

벤젠으로부터 출발하여 페놀을 제조하기 위해 큐멘 공정이 공업적으로 확립되어 있다. 이 공정에서는, 일반적으로, 벤젠과 프로펜으로부터 제조한 큐멘을 과산화시킨 후, 당해 산화 생성물을 페놀과 아세톤으로 분해한다.Cumene processes are industrially established for producing phenols starting from benzene. In this step, in general, cumene produced from benzene and propene is subjected to peroxidation, and then the oxidation product is decomposed into phenol and acetone.

또한, 톨루엔으로부터 출발하는 벤조산 공정이 이용되고 있으며, 이 공정에서는 톨루엔으로부터 제조한 벤조산을 탈카복실화시켜 페놀을 수득할 수 있다. 그러나, 탈카복실화 단계, 즉 본래 결합되어 있는 탄소가 제거되는 단계는 이러한 초기 단계에서 벤젠을 능가하는 톨루엔의 시세 이점을 소실시켜 버린다. 따라서, 당해 공정은 목적 생성물이 벤조산인 경우 및 여분의 생산 설비를 이용하여 페놀을 제조할 수 있는 경우에만 수지 타산이 맞는다.In addition, a benzoic acid process starting from toluene is used, in which a phenol can be obtained by decarboxylation of the benzoic acid prepared from toluene. However, the decarboxylation step, i.e. the step of removing the originally bound carbon, loses the market advantage of toluene over benzene in this initial step. Therefore, this process is only suitable for the case where the desired product is benzoic acid and when the phenol can be produced using the extra production equipment.

예를 들면, 클로로벤젠을 통해 페놀을 제조하는 기타 공정(벤젠의 염소화 또는 옥시염소화) 또는 설폰화 공정(벤젠설폰산을 제조하는 공정)은 비경제적인 것으로 입증되었다. 그 이유들 중 일부는 불만족스러운 선택도, 부식 문제 및 목적하는 않은 부산물의 생성이다.For example, other processes for preparing phenol through chlorobenzene (chlorination or oxychlorination of benzene) or sulfonation processes (processes for preparing benzenesulphonic acid) have proven uneconomical. Some of the reasons are unsatisfactory selectivity, corrosion problems and the generation of undesired by-products.

사이클로헥사놀 공정(제1 단계에서의 사이클로헥센의 수화 공정) 또한 비경제적이다. 이 공정에서는 지나치게 많은 단계를 거쳐야 목적 생성물인 페놀을 제조할 수 있다.The cyclohexanol process (hydration process of cyclohexene in the first stage) is also uneconomical. This process requires too many steps to produce the desired product phenol.

이러한 이유 때문에, 세계적으로 대부분의 페놀은 상기한 큐멘 공정을 통해 제조된다. 그러나, 이 공정에서는 아세톤이 또한 생성되기 때문에, 이 공정의 비용 효율은 페놀과 아세톤의 시세에 따라 달라진다.For this reason, most of the phenols in the world are produced through the cumene process described above. However, because acetone is also produced in this process, the cost efficiency of this process depends on the prices of phenol and acetone.

부산물로서 생성되는 아세톤에 대한 의존도를 무시할 수 있도록, 벤젠 또는 벤젠 유도체를 선택적으로 산화시키는 데에 많은 시도가 집중되었다. 그러나, 예를 들면, 미국 특허 제5,055,623호, 제5,672,777호 및 제5,110,995호에는 벤젠을 적합한 촉매상에서 일산화이질소를 사용하여 산화시키는 것이 기재되어 있다.Many attempts have been focused on the selective oxidation of benzene or benzene derivatives so that the dependence on acetone produced as a byproduct can be neglected. However, for example, US Pat. Nos. 5,055,623, 5,672,777 and 5,110,995 describe the oxidation of benzene with dinitrogen monoxide over suitable catalysts.

산화바나듐/산화몰리브덴/산화텅스텐 촉매 상에서의 일산화이질소에 의한 벤젠의 산화성은 이미 1992년 이후에 공지되었다[이와모토(Iwamoto)]. 1988년에는, 벤젠을 일산화이질소를 사용하여 직접 산화시키기 위해, ZSM-5 유형의 제올라이트 촉매[구벨만(Gubelmann), 롱-프랑(Rhone-Poulenc)]가 개발되었다. 기본적으로, 제올라이트의 작용 방식은 공극 직경이 산화시킬 분자의 크기와 같은 미공성 채널 시스템에 기인한다.The oxidative properties of benzene with dinitrogen monoxide on vanadium oxide / molybdenum oxide / tungsten oxide catalysts have already been known since 1992 (Iwamoto). In 1988, ZSM-5 type zeolite catalysts (Gubelmann, Rhone-Poulenc) were developed to directly oxidize benzene using dinitrogen monoxide. Basically, the mode of action of zeolites is due to the microporous channel system where the pore diameter is equal to the size of the molecules to be oxidized.

일산화이질소로 벤젠을 산화시키기 위한 ZSM-5 유형의 철 함유 제올라이트 촉매의 용도가 문헌에 기재되어 있다[참고: Volodin, Bolshov and Panov, J. Phys. Chem. 1994, 98, 7548-7550].The use of ZSM-5 type iron-containing zeolite catalysts for oxidizing benzene with dinitrogen monoxide is described in the literature. Volodin, Bolshov and Panov, J. Phys. Chem. 1994, 98, 7548-7550.

또한, 다음 문헌에도 제올라이트, 특히 ZSM-5 유형의 제올라이트 상에서의 산화가 기재되어 있다[참고: 3rd World Congress on Oxidation, 1997 Elsevier Science B. V., R. K. Graselli et al., (Editors), M. Hafele et al.(University of Erlangen-Nuremberg) and G. I. Panov et al., Applied Catalysis A: General 98(1993) 1-20].In addition, the following documents describe oxidation on zeolites, in particular zeolites of the ZSM-5 type. See also: 3rd World Congress on Oxidation, 1997 Elsevier Science BV, RK Graselli et al., (Editors), M. Hafele et al. (University of Erlangen-Nuremberg) and GI Panov et al., Applied Catalysis A: General 98 (1993) 1-20.

공정 공학의 견지에서 가장 많이 개발된 반응은 각종 금속(예: 철)을 첨가하면서 ZSM-5 유형과 ZSM-11 유형의 산 제올라이트 상에서 일산화이질소를 반응시키는 것이다. 이 반응은 일반적으로 대기압하에 300 내지 450℃에서 수행한다.The most developed reaction from the point of view of process engineering is the reaction of dinitrogen monoxide on acid zeolites of the ZSM-5 type and ZSM-11 type with the addition of various metals (eg iron). This reaction is generally carried out at 300 to 450 ° C. under atmospheric pressure.

제올라이트의 단점은 완전히 결정성 구조이기 때문에, 공극 크기를 산화시킬 분자에 대해 연속적으로 변화시켜 적용시킬 수 없고, 확립된 결정 유형에 따라 단지 단계적으로 적용시킬 수 있다는 것이다. 이것은 제올라이트를 각각의 산화 문제에 구체적으로 적용시킬 수 없음을 의미한다. 제올라이트는, 고정시킬 경우 특정 반응 메카니즘을 가능하게 하는, 표면 공극성 또한 실질적으로 변화시킬 수 없다. 미국 특허 제5,110,995호와 제 5,055,623호와 같은 문헌에는 다양한 페놀 유도체를 제조하기 위한 한 가지 유형의 제올라이트[펜타실(pentasil) ZSM-5 및 ZSM-11]가 기재되어 있다. 비록 제올라이트 또는 산성 제올라이트를 각종 금속을 이용하여 개질시킬 수 있지만, 이것으로는 위에 기재된 문제를 완전히 해결할 수 있는 것이 아니라 기껏해야 개선시킬 수 있을 뿐이다. 따라서, 예를 들면, 산성 제올라이트에 있어서, 나트륨원자와 수소원자를 교체시킬 수 있다. 철 함유 제올라이트의 경우, 활성이 전혀 저하되지 않는 반면, 철이 알루미늄으로 교체된 경우, 나트륨원자와 수소원자를 교체시키면 활성이 저하된다. 그러나, 전체적으로 전환율과 선택도는 여전히 불만족스럽다.The disadvantage of zeolites is that because they are completely crystalline structures, they cannot be applied continuously by varying the pore size for the molecule to be oxidized, and can only be applied stepwise depending on the crystal type established. This means that zeolites cannot be specifically applied to each oxidation problem. Zeolites cannot substantially change the surface porosity, which, when immobilized, allows for certain reaction mechanisms. Documents such as US Pat. Nos. 5,110,995 and 5,055,623 describe one type of zeolites (pentasil ZSM-5 and ZSM-11) for preparing various phenol derivatives. Although zeolites or acidic zeolites can be modified with a variety of metals, this does not completely solve the problems described above but can at best improve them. Thus, for example, in acidic zeolites, sodium atoms and hydrogen atoms can be replaced. In the case of iron-containing zeolites, the activity is not lowered at all, whereas when iron is replaced with aluminum, the activity is lowered by replacing sodium and hydrogen atoms. However, overall conversion and selectivity are still unsatisfactory.

반응 온도(제올라이트는 약 800℃ 이하에서 열안정적인 것으로 생각됨)를 높이는 등 기타 파라미터를 변화시키면 벤젠 전환율이 증가되지만, 또한 선택도가 더 감소되고 촉매가 더욱 불활성화된다. N2O의 부분 압력을 증가시키는 경우에도, 벤젠 전환율을 증가시킬 수 있지만, 이 경우 또한 선택도가 감소된다. 벤젠의 부분 압력을 증가시키면 기껏해야 점차적으로 개선시킬 수 있을 뿐이다. 선택도와 페놀의 생성량은 다소 증가된다. 그럼에도 불구하고, 선택도와 전환율을 더 증가시키는 것이 여전히 바람직하다.Changing other parameters, such as increasing the reaction temperature (zeolites are thought to be thermally stable below about 800 ° C.), increases the benzene conversion, but also further reduces selectivity and further deactivates the catalyst. Increasing the partial pressure of N 2 O can also increase the benzene conversion, but in this case also the selectivity is reduced. Increasing the partial pressure of benzene can only improve gradually at best. Selectivity and production of phenol are slightly increased. Nevertheless, it is still desirable to further increase selectivity and conversion.

일반적으로 적용되는 온도에서 발생하는 촉매의 비교적 급속한 코킹(coking)에 의해 활성이 저하되므로, 촉매를 비교적 자주(약 48시간 마다) 재생시켜야 한다.Generally, the activity is degraded by relatively rapid coking of the catalyst occurring at the applied temperature, so the catalyst must be regenerated relatively frequently (every about 48 hours).

위에 기재된 공정에서 벤젠을 촉매적으로 산화시키는 데 사용되는 일산화이질소는 매우 고순도이어야 한다. 산소 또는 친수성 기체(수증기 또는 암모니아)와 같은 오염물은 제올라이트 촉매를 완전히 불활성화시킬 수 있다. 0족 기체 또는 질소와 같은 불활성 기체만이 혼합물로서 허용될 수 있다.The dinitrogen monoxide used to catalytically oxidize benzene in the process described above should be very high purity. Contaminants such as oxygen or hydrophilic gases (water vapor or ammonia) can completely inactivate the zeolite catalyst. Only inert gases such as Group 0 gases or nitrogen may be acceptable as mixtures.

일산화이질소의 경우, 다양한 원료가 적합하다. 망간, 구리, 납, 비스무스, 코발트 및 니켈 촉매를 사용하여 100 내지 160℃에서 질산암모늄을 촉매적으로 분해시키면 일산화이질소, 산화질소 및 이산화질소의 혼합물이 수득되므로, 이 기체를 벤젠을 산화시키는 데 직접 사용할 수는 없다.In the case of dinitrogen monoxide, various raw materials are suitable. Catalytic decomposition of ammonium nitrate at 100 to 160 ° C. using manganese, copper, lead, bismuth, cobalt and nickel catalysts yields a mixture of dinitrogen monoxide, nitric oxide and nitrogen dioxide, which is used to directly oxidize benzene. It cannot be used.

200 내지 500℃에서 산화백금 또는 산화비스무스 촉매 상에서 산소로 암모니아를 산화시키고 산화질소를 백금 촉매 상에서 일산화탄소와 반응시키는 것이 다소 보다 용이하다. 그러나, 첫번째 경우, 부산물로서 물이 생성되고, 두번째 경우, 이산화탄소가 부산물로서 생성된다. 이렇게 제조된 일산화이질소도 벤젠 산화에 직접 사용할 수 없다. 마찬가지로, 아디프산 제조시에 발생하는 일산화이질소도 벤젠 산화에 직접 사용할 수 없고, 별도의 정제 단계를 수행해야 한다. 배기 가스 내에 존재하는 산소와 NOX는 특히 방해가 된다.It is rather easier to oxidize ammonia with oxygen on a platinum oxide or bismuth oxide catalyst at 200 to 500 ° C. and to react nitrogen oxide with carbon monoxide on a platinum catalyst. In the first case, however, water is produced as a byproduct, and in the second case carbon dioxide is produced as a byproduct. Dinitrogen monoxide thus prepared cannot be directly used for benzene oxidation. Likewise, dinitrogen monoxide generated in the production of adipic acid cannot be used directly for benzene oxidation and a separate purification step must be performed. Oxygen and NO x present in the exhaust gases are particularly disturbing.

제올라이트가 물을 흡수하면 제올라이트의 촉매 활성이 저하된다는 사실에 대하여 일산화이질소의 순도에 주의를 기울여야 한다. 특정 제올라이트 구조는 탈알루미늄화시켜 소수성화시킬 수 있지만, 이 경우, 적합한 제올라이트의 선택이 추가로 제한된다. 게다가, 탈알루미늄화는 추가의 공정 단계이며, 제올라이트 내에 바람직하지 않은 무정형 성분을 형성시킨다. 추가로, 탈알루미늄화도는 구체적으로 설정할 수 없으므로, 이 공정의 경우에는 실험적으로 측정해야 한다. 이것은 품질 등급이 일정하지 않은 산화제, 예를 들면, 상이한 수증기 혼합물은 사용할 수 없음을 의미한다.Attention should be paid to the purity of dinitrogen monoxide with respect to the fact that the zeolite's catalytic activity decreases when the zeolite absorbs water. Certain zeolite structures may be hydroaminated by dealumination, but in this case the selection of suitable zeolites is further limited. In addition, dealumination is an additional process step, forming undesirable amorphous components in the zeolite. In addition, since the dealumination degree cannot be set specifically, it must be measured experimentally in this process. This means that oxidizers of inconsistent quality grades, for example different steam mixtures, cannot be used.

따라서, 본 발명의 목적은 일산화이질소의 품질이 낮은 경우에도 높은 선택도로 방향족 화합물을 촉매적으로 산화시켜 상응하는 하이드록실 화합물을 수득하는 경제적인 방법을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an economical method for catalytically oxidizing aromatic compounds with high selectivity to obtain the corresponding hydroxyl compounds even when the quality of dinitrogen monoxide is low.

놀랍게도, 다공성 유리는, 오염된 일산화이질소를 사용하는 경우에도, 방향족 화합물의 촉매적 산화에 대하여 우수한 촉매로서 작용하여 상응하는 하이드록실 화합물을 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다.Surprisingly, it has been found that porous glass can act as an excellent catalyst for the catalytic oxidation of aromatic compounds, even when using contaminated dinitrogen monoxide, to obtain the corresponding hydroxyl compound.

따라서, 본 발명은 방향족 화합물을 다공성 유리의 존재하에 100 내지 800℃의 온도에서 일산화이질소 함유 기체를 사용하여 촉매적으로 산화시킴을 포함하여 하이드록실 함유 방향족 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a process for preparing hydroxyl-containing aromatic compounds, including catalytically oxidizing the aromatic compound in the presence of porous glass using a dinitrogen monoxide containing gas at a temperature of 100 to 800 ° C.

본 발명에 따르는 방법은 상응하는 각각의 사용 조건, 예를 들면, 사용할 일산화이질소의 품질 또는 방향족 화합물 유형에 따라 다공성 유리를 사용함으로써 최적화시킬 수 있다.The process according to the invention can be optimized by using porous glass depending on the respective respective conditions of use, for example the quality of dinitrogen monoxide or aromatic compound type to be used.

높은 벤젠 전환율과 동시에 페놀에 대한 높은 선택도에 대한 전문 서적에는 "특정" 제올라이트, 예를 들면 펜타실 유형의 제올라이트(예: ZSM-5과 ZSM-11)가 제안되어 있기 때문에, 본 발명은 예기지 못한 것이다.The present invention is an example because a specialized book on high selectivity to phenols with high benzene conversions suggests "specific" zeolites, for example pentasil type zeolites (eg ZSM-5 and ZSM-11). It is bad.

이들 제올라이트는 3차원 구조["새장(cage) 구조"]를 갖고 있으므로, 표면적이 크다. 그러나, 본 발명에 따르는 방법에서 사용하는 다공성 유리의 공극 시스템은 현저하게 상이한 구조를 갖고 있으므로, 제올라이트에 비해, 일반적으로 3차원적 접근이 가능하지 않기 때문에 촉매 활성이 (만일 있다면) 실질적으로 상당히 낮을 것으로 예상할 수 있다.Since these zeolites have a three-dimensional structure ("cage structure"), the surface area is large. However, since the pore system of porous glass used in the method according to the invention has a significantly different structure, the catalytic activity is substantially lower (if any), as compared to zeolites, since in general three-dimensional access is not possible. Can be expected.

본 발명에서 사용하는 제조방법 또는 다공성 유리의 조성에 의해 이루어진 채널 시스템이 어느 정도로 촉매 작용을 유발하는 것인지는 여전히 풀리지 않는 의문점으로 남아 있을 수 있지만, 본 발명에 따르는 방법에 의해 저품질의 일산화이질소를 사용하는 경우에도 매우 높은 선택도로 전환율을 높일 수 있다.The degree of catalysis caused by the method of manufacture or the composition of the porous glass used in the present invention may still remain unanswered, but using a low quality dinitrogen monoxide by the method according to the present invention Even with very high selectivity, conversion rates can be increased.

본 발명에서 사용하는 일산화이질소 함유 기체는 일산화이질소 5 내지 100용적%와 기타 기체 0 내지 95용적%와의 혼합물일 수 있다.The dinitrogen monoxide-containing gas used in the present invention may be a mixture of 5 to 100 vol% dinitrogen monoxide with 0 to 95 vol% of other gases.

또한, 본 발명에 따르는 방법에서 사용하는 기체의 일산화이질소 함량은 80 내지 100용적%이고, 기타 기체의 함량은 0 내지 20용적%일 수 있다.In addition, the dinitrogen monoxide content of the gas used in the process according to the invention may be from 80 to 100% by volume, the content of other gases may be from 0 to 20% by volume.

기타 기체로서, 공기, 산소, 질소, 0족 기체, 이산화탄소, 수증기, 암모니아 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.As other gases, air, oxygen, nitrogen, group 0 gases, carbon dioxide, water vapor, ammonia or mixtures thereof can be used.

본 발명에서 사용하는 일산화이질소 함유 기체는, 예를 들면 산화 공정으로부터의 유기 불순물 또는 무기 불순물(N2O 제조시의 반응계 자체 또는 아디프산 제조시 발생된 N2O 함유 배기 가스)을 함유할 수 있다.The dinitrogen monoxide-containing gas used in the present invention may contain, for example, an organic impurity or an inorganic impurity from the oxidation process (the reaction system itself in the production of N 2 O or the N 2 O-containing exhaust gas generated in the production of adipic acid). Can be.

본 발명의 특정 양태에서, 사용하는 방향족 화합물은 벤젠이지만, 기타 방향족 화합물, 예를 들면, 톨루엔, 크실렌 또는 할로겐화 벤젠 및 다핵성 방향족 화합물, 예를 들면, 나프탈렌도 산화시킬 수 있다.In certain embodiments of the present invention, the aromatic compound used is benzene, but other aromatic compounds such as toluene, xylene or halogenated benzene and polynuclear aromatic compounds such as naphthalene can also be oxidized.

놀랍게도, 비극성 개질된 다공성 유리의 표면에서는, 375℃ 미만(예: 350℃)에서의 벤젠 전환율이 실질적으로 375℃ 이상에서의 벤젠 전환율 만큼 높은 것으로 관찰된다. 선택도 또한, 기대한 바와 같이, 더 낮은 온도에서 증가한다. 제올라이트 촉매 시스템의 경우, 일반적으로 벤젠 전환율은 온도가 낮아짐에 따라 상당히 감소한다. 따라서, 동등한 조건하에, 제올라이트는 상당히 덜 유리하게 작용한다.Surprisingly, on the surface of non-polar modified porous glass, it is observed that benzene conversion below 375 ° C. (eg 350 ° C.) is substantially as high as benzene conversion above 375 ° C. The selectivity also increases at lower temperatures, as expected. In the case of zeolite catalyst systems, the benzene conversion generally decreases considerably as the temperature is lowered. Thus, under equivalent conditions, zeolites act considerably less advantageously.

본 발명에 따르는 공정은 바람직하게는 200 내지 700℃, 특히 바람직하게는 250 내지 550℃에서 수행한다. 본 발명에 따르는 방법에서 사용하는 다공성 유리와 미공성 무정형 혼합 금속 산화물은 제DE 195 06 843 A1호에 따라 제조할 수 있다.The process according to the invention is preferably carried out at 200 to 700 ° C, particularly preferably at 250 to 550 ° C. Porous glass and microporous amorphous mixed metal oxides used in the process according to the invention can be prepared according to DE 195 06 843 A1.

본 발명에 따르는 방법에서 사용하는 다공성 유리는 졸-겔 방법으로 제조한다.The porous glass used in the process according to the invention is produced by the sol-gel method.

본 발명의 하나의 양태에서, 다공성 유리는 란탄 계열(lanthanide) 및 악티늄 계열(actinide)을 포함하는, 원소 주기율표의 3족, 4족, 3아족 또는 4아족 원소의 산화물 50 내지 100중량%를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the porous glass comprises from 50 to 100% by weight of oxides of Group 3, 4, 3 or 4 elements of the Periodic Table of Elements, including lanthanide and actinide do.

본 발명의 또 다른 양태에서, 다공성 유리의 혼합 금속 산화물 매트릭스는 티탄, 실리콘, 바나듐, 알루미늄, 지르코늄 또는 세륨 원소 화합물 50중량% 이상 및/또는 몰리브덴, 주석, 아연, 바나듐, 망간, 철, 코발트, 니켈, 비소, 납, 안티몬, 비스무스, 루테늄, 레늄, 크롬, 텅스텐, 니오븀, 하프늄, 란탄, 세륨, 가돌리듐, 갈륨, 인듐, 탈륨, 은, 구리, 리튬, 칼륨, 나트륨, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속의 산화물(원자 분포에 매우 유리함) 50중량% 이하를 포함할 수 있다.In another aspect of the invention, the mixed metal oxide matrix of the porous glass comprises at least 50% by weight of titanium, silicon, vanadium, aluminum, zirconium or cerium element compounds and / or molybdenum, tin, zinc, vanadium, manganese, iron, cobalt, Nickel, arsenic, lead, antimony, bismuth, ruthenium, rhenium, chromium, tungsten, niobium, hafnium, lanthanum, cerium, gadolinium, gallium, indium, thallium, silver, copper, lithium, potassium, sodium, beryllium, magnesium, calcium It may comprise up to 50% by weight of an oxide of one or more metals selected from the group consisting of strontium and barium (very advantageous for atomic distribution).

바람직하게는, 다공성 유리의 혼합 금속 산화물 매트릭스는 SiO2, TiO2, Al2O3, 산화바나듐, 산화지르코늄, 산화세륨, 스피넬, 물라이트, 탄화규소, 질화규소 및 아질산티탄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물, 특히 바람직하게는 둘 이상의 화합물을 포함한다.Preferably, the mixed metal oxide matrix of the porous glass is one selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , vanadium oxide, zirconium oxide, cerium oxide, spinel, mullite, silicon carbide, silicon nitride and titanium nitrite At least two compounds, particularly preferably at least two compounds.

게다가, 혼합 금속 산화물 매트릭스는 백금, 로듐, 이리듐, 오스뮴, 은, 금, 구리, 니켈, 팔라듐 및 코발트 중 하나의 금속 10중량% 이하를 금속 상태 또는 산화된 상태로서 고도로 분산된 형태로 추가로 포함할 수 있다.In addition, the mixed metal oxide matrix further comprises up to 10% by weight of the metal of one of platinum, rhodium, iridium, osmium, silver, gold, copper, nickel, palladium and cobalt in a highly dispersed form, either in the metal state or in the oxidized state. can do.

당해 다공성 유리는 위에서 언급한 금속 및 이들의 산화물의 가수분해성 가용성 화합물을 산 또는 불화물을 촉매로 사용하여 선형 중합시키거나 중축합시켜 수득할 수 있다. 바람직하게는, 졸-겔 방법에서 산성 내지 중성의 pH 범위로 위에 기재된 금속 또는 금속 산화물의 알콕시, 혼합 알콕시알킬, 알콕시옥소 또는 아세틸아세토네이트 유도체를 사용한다. 그 다음에 온화하게 건조시키고 서서히 하소시키며, 하소는 120 내지 800℃의 온도에서 종결시킨다.The porous glass can be obtained by linearly polymerizing or polycondensing the hydrolyzable soluble compounds of the above-mentioned metals and their oxides using an acid or a fluoride as a catalyst. Preferably, alkoxy, mixed alkoxyalkyl, alkoxyoxo or acetylacetonate derivatives of the metals or metal oxides described above are used in the sol-gel method in the acidic to neutral pH range. It is then gently dried and calcined slowly, and calcination is terminated at a temperature between 120 and 800 ° C.

이러한 유형의 화합물의 또 다른 제조방법은 열분해 공정이다[참고: K. W. Terry et al., J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9745-9756]. 그러나, 졸-겔 방법에 비해, 이 방법의 단점은 제조하는 동안 변화 가능성이 감소되어, 최종 생성물에 있어서 단지 매우 소량의 원소 비율만이 가능하다.Another method for preparing this type of compound is the pyrolysis process. See K. W. Terry et al., J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9745-9756. However, compared with the sol-gel method, the disadvantage of this method is that the likelihood of change during manufacture is reduced, so that only very small proportions of elements in the final product are possible.

비극성 다공성 유리 또는 소수성 다공성 유리는, 예를 들면, 제DE 195 45 042 A1호에 따라 제조한다. 다공성 유리의 내부 표면과 외부 표면의 극성은, 예를 들면, 비가수분해성 알킬 또는 아릴 그룹 R'을 갖는 화학식 R'-Si(OR)3유형의 알킬실란 또는 아릴옥시실란을 졸-겔 방법의 기타 화합물과 동시 중축합시켜 고정할 수 있다.Non-polar porous glass or hydrophobic porous glass is produced, for example, according to DE 195 45 042 A1. The polarity of the inner surface and the outer surface of the porous glass is, for example, the sol-gel process of alkylsilanes or aryloxysilanes of the formula R'-Si (OR) 3 type having It can be fixed by co-condensation with other compounds.

R과 R'은 동일하거나 상이할 수 있으며, 바람직하게는 탄소수 6 이하의 지방족 탄화수소 라디칼, 예를 들면, 메틸, 에틸 또는 이소프로필 그룹, 또는 페닐 라디칼이다.R and R 'may be the same or different and are preferably aliphatic hydrocarbon radicals of up to 6 carbon atoms, for example methyl, ethyl or isopropyl groups, or phenyl radicals.

이러한 비가수분해성 그룹과 반응시키는 금속 산화물은 위에 기재되어 있다. 출발 화합물, 즉 가용성 금속 화합물의 리간드로서, 바람직하게는 할로겐화물, 알콕사이드, 옥시알콕사이이드, 탄산염, 옥살산염, 질산염, 황산염, 설폰산염, 아세틸아세토네이트, 글리콜레이트 또는 아미노알콕실레이트를 사용한다. 염기 물질은 SiO2, Al2O3, TiO2또는 ZrO2이다.Metal oxides reacted with such non-hydrolyzable groups are described above. As ligands of the starting compounds, ie soluble metal compounds, halides, alkoxides, oxyalkoxides, carbonates, oxalates, nitrates, sulfates, sulfonates, acetylacetonates, glycolates or aminoalkoxylates are preferably used. . The base material is SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 or ZrO 2 .

소수성화 다공성 유리의 용도는, 특히 일산화이질소의 수분 함량이 높은 경우, 선택도가 일정하고 높으므로 유리하다,The use of hydrophobized porous glass is advantageous because the selectivity is constant and high, especially when the moisture content of dinitrogen monoxide is high,

다공성 유리 뿐만 아니라 융제도 사용할 수 있다. 이들은 SiO2또는 Al2O3을 기본으로 하는 지지체 시스템 또는 이들의 혼합물을 의미하는 것으로 생각된다. 또한, 실시예에 기재한 바와 같이, 벤젠 전환율과 선택도를 저하시키지 않으면서 다공성 유리와 (결정성) 제올라이트의 혼합물을 사용할 수 있다.Not only porous glass but also flux may be used. These are considered to mean support systems or mixtures thereof based on SiO 2 or Al 2 O 3 . In addition, as described in the examples, a mixture of porous glass and (crystalline) zeolite can be used without lowering benzene conversion and selectivity.

사용하는 유리의 공극 크기와 총 표면적이 중요하다. 평균 공극 크기는, 호르바스(Horvath)와 가와조에(Kawazoe)에 의해 보고된 바와 같이 측정하여, 0.1 내지 1nm이어야 한다[참고: J. Chem. Eng. Jpn. 16(1983) 470 ff.].The pore size and total surface area of the glass used are important. Average pore size should be between 0.1 and 1 nm, as reported by Horvath and Kawazoe. J. Chem. Eng. Jpn. 16 (1983) 470 ff.].

건조 상태의 다공성 유리의 총 표면적은 문헌에 따라 BET법으로 측정한 바, 각각의 경우, 바람직하게는 50m2/g 이상, 특히 바람직하게는 50 내지 5,000m2/g, 매우 바람직하게는 75 내지 1,500m2/g이다[참고: W. F. Maier et al., Tetrahedron 51(1995) 3787 ff.].The total surface area of the porous glass in the dry state is measured by the BET method according to the literature, in each case preferably 50 m 2 / g or more, particularly preferably 50 to 5,000 m 2 / g, very preferably 75 to 1,500 m 2 / g (WF Maier et al., Tetrahedron 51 (1995) 3787 ff.).

실시예Example

1. 다공성 유리의 제조1. Preparation of Porous Glass

1.1 이산화지르코늄-이산화규소 유리1.1 Zirconium Dioxide-Silicon Dioxide Glass

테트라부톡시지르코늄 1㎖, 테트라에톡시실란 10㎖ 및 에탄올 8㎖를 순서대로 연속적으로 용해시키고, 8N 염산 2㎖를 교반하면서 가한다. 겔이 형성된 후, 이 재료를 0.5℃/분의 가열 속도로 65℃까지 가열하고, 65℃에서 3시간 동안 유지시킨 후, 0.2℃/분의 가열 속도로 250℃까지 가열한 다음, 이 온도에서 추가로 3시간 동안 하소시킨다. 생성물은 일정(monomodal) 공극 분포를 나타낸다.1 ml of tetrabutoxyzirconium, 10 ml of tetraethoxysilane and 8 ml of ethanol are successively dissolved in order, and 2 ml of 8N hydrochloric acid is added while stirring. After the gel was formed, the material was heated to 65 ° C. at a heating rate of 0.5 ° C./min, held at 65 ° C. for 3 hours, and then heated to 250 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min and then at this temperature. Calculate for an additional 3 hours. The product shows a uniform pore distribution.

BET 표면적 : 500m2/gBET Surface Area: 500m 2 / g

공극 직경 : 0.74nmPore Diameter: 0.74nm

1.2 산화알루미늄-이산화지르코늄-이산화규소 유리1.2 Aluminum oxide-zirconium dioxide-silicon dioxide glass

테트라이소부틸알루미늄 0.45㎖, 테트라-n-프로폭시지르코늄 2.01㎖, 테트라에톡시실란 27.5㎖ 및 에탄올 25㎖를 순서대로 연속적으로 용해시키고, 0.4N 염산 4.5㎖를 10분 동안에 걸쳐 교반하면서 가한다. 이 동안, 온도는 55℃까지 상승한다. 겔이 형성된 후, 실온에서 서서히 예비건조시킨 다음, 이 물질을 0.5℃/분의 가열 속도로 65℃까지 가열하고, 65℃에서 3시간 동안 유지시킨 후, 0.2℃/분의 가열 속도로 300℃까지 가열한 다음, 이 온도에서 추가로 3시간 동안 하소시킨다. 생성물은 일정 공극 분포를 나타낸다.0.45 ml of tetraisobutylaluminum, 2.01 ml of tetra-n-propoxyzirconium, 27.5 ml of tetraethoxysilane, and 25 ml of ethanol are successively dissolved, and 4.5 ml of 0.4N hydrochloric acid is added with stirring over 10 minutes. During this time, the temperature rises to 55 ° C. After the gel was formed, it was slowly pre-dried at room temperature, then the material was heated to 65 ° C. at a heating rate of 0.5 ° C./min, held at 65 ° C. for 3 hours, and then 300 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min. Heated to and then calcined for an additional 3 hours at this temperature. The product shows a constant pore distribution.

BET 표면적 : 290m2/gBET Surface Area: 290m 2 / g

공극 직경 : 0.69nmPore diameter: 0.69nm

1.3 이산화지르코늄-이산화규소 유리1.3 Zirconium Dioxide-Silicon Dioxide Glass

테트라부톡시지르코늄 1㎖, 테트라에톡시실란 10㎖ 및 에탄올 8.4㎖를 순서대로 연속적으로 용해시키고, 2N 염산 2㎖를 교반하면서 가한다. 겔이 형성된 후, 이 재료를 0.5℃/분의 가열 속도로 65℃까지 가열하고, 65℃에서 3시간 동안 유지시킨 후, 0.2℃/분의 가열 속도로 250℃까지 가열한 다음, 이 온도에서 추가로 3시간 동안 하소시킨다. 생성물은 일정 공극 분포를 나타낸다.1 ml of tetrabutoxyzirconium, 10 ml of tetraethoxysilane, and 8.4 ml of ethanol are successively dissolved in order, and 2 ml of 2N hydrochloric acid is added with stirring. After the gel was formed, the material was heated to 65 ° C. at a heating rate of 0.5 ° C./min, held at 65 ° C. for 3 hours, and then heated to 250 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min and then at this temperature. Calculate for an additional 3 hours. The product shows a constant pore distribution.

BET 표면적 : 250m2/gBET Surface Area: 250m 2 / g

공극 직경 : 0.65nmPore diameter: 0.65nm

1.4 산화바나듐-이산화규소 유리1.4 Vanadium Oxide-Silicon Dioxide Glass

바나딜 아세틸아세토네이트 1.2g, 테트라에톡시실란 10㎖ 및 에탄올 8㎖를 순서대로 연속적으로 용해시키고, 8N 염산 2㎖를 교반하면서 가한다. 겔이 형성된 후, 이 재료를 0.5℃/분의 가열 속도로 65℃까지 가열하고, 65℃에서 3시간 동안 유지시킨 후, 0.2℃/분의 가열 속도로 250℃까지 가열한 다음, 이 온도에서 추가로 3시간 동안 하소시킨다. 생성물은 일정 공극 분포를 나타낸다.1.2 g of vanadil acetylacetonate, 10 ml of tetraethoxysilane and 8 ml of ethanol are successively dissolved in order, and 2 ml of 8N hydrochloric acid is added with stirring. After the gel was formed, the material was heated to 65 ° C. at a heating rate of 0.5 ° C./min, held at 65 ° C. for 3 hours, and then heated to 250 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min and then at this temperature. Calculate for an additional 3 hours. The product shows a constant pore distribution.

BET 표면적 : 550m2/gBET surface area: 550m 2 / g

공극 직경 : 0.66nmPore diameter: 0.66nm

1.5 철 함유 이산화규소 유리1.5 iron-containing silicon dioxide glass

철 아세틸아세토네이트 1.2g, 테트라에톡시실란 10㎖ 및 에탄올 8㎖를 순서대로 연속적으로 용해시키고, 8N 염산 2㎖를 교반하면서 가한다. 겔이 형성된 후, 이 재료를 0.5℃/분의 가열 속도로 65℃까지 가열하고, 65℃에서 3시간 동안 유지시킨 후, 0.2℃/분의 가열 속도로 230℃까지 가열한 다음, 이 온도에서 추가로 5시간 동안 하소시킨다. 생성물은 일정 공극 분포를 나타낸다.1.2 g of iron acetylacetonate, 10 ml of tetraethoxysilane, and 8 ml of ethanol are successively dissolved in order, and 2 ml of 8N hydrochloric acid is added with stirring. After the gel was formed, the material was heated to 65 ° C. at a heating rate of 0.5 ° C./min, held at 65 ° C. for 3 hours, and then heated to 230 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min and then at this temperature. Calculate for an additional 5 hours. The product shows a constant pore distribution.

BET 표면적 : 520m2/gBET surface area: 520m 2 / g

공극 직경 : 0.62nmPore diameter: 0.62nm

1.6 이산화티탄-이산화규소 유리1.6 Titanium Dioxide-Silicon Dioxide Glass

테트라에톡시티탄 0.14㎖, 아세틸아세토네이트 1.2g, 테트라에톡시실란 10㎖ 및 에탄올 8㎖를 순서대로 연속적으로 용해시키고, 8N 염산 1.8㎖를 교반하면서 가한다. 겔이 형성된 후, 이 재료를 0.5℃/분의 가열 속도로 65℃까지 가열하고, 65℃에서 3시간 동안 유지시킨 후, 0.2℃/분의 가열 속도로 250℃까지 가열한 다음, 이 온도에서 추가로 3시간 동안 하소시킨다. 생성물은 일정 공극 분포를 나타낸다.0.14 ml of tetraethoxytitanium, 1.2 g of acetylacetonate, 10 ml of tetraethoxysilane, and 8 ml of ethanol are successively dissolved, and 1.8 ml of 8N hydrochloric acid is added with stirring. After the gel was formed, the material was heated to 65 ° C. at a heating rate of 0.5 ° C./min, held at 65 ° C. for 3 hours, and then heated to 250 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min and then at this temperature. Calculate for an additional 3 hours. The product shows a constant pore distribution.

BET 표면적 : 480m2/gBET surface area: 480m 2 / g

공극 직경 : 0.67nmPore diameter: 0.67nm

1.7 소수성화 이산화티탄-이산화규소-메틸규소 세스퀴옥사이드 유리1.7 Hydrophobized Titanium Dioxide-Silicon Dioxide-Methyl Silicon Sesquioxide Glass

테트라이소프로폭시티탄 0.133㎖, 테트라에톡시실란 8㎖ 및 메틸트리에톡시실란 1.8㎖ 및 에탄올 7.9㎖를 순서대로 연속적으로 용해시키고, 8N 염산 1.98㎖를 교반하면서 가한다. 겔이 형성되고 경화된 후, 이 겔을 0.2℃/분의 가열 속도로 65℃까지 가열하고, 65℃에서 3시간 동안 유지시킨 후, 0.2℃/분의 가열 속도로 250℃까지 가열한 다음, 이 온도에서 추가로 3시간 동안 하소시킨다. 생성물은 일정 공극 분포를 나타낸다.0.133 ml of tetraisopropoxytitane, 8 ml of tetraethoxysilane, 1.8 ml of methyltriethoxysilane and 7.9 ml of ethanol are successively dissolved, and 1.98 ml of 8N hydrochloric acid is added with stirring. After the gel was formed and cured, the gel was heated to 65 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min, held at 65 ° C. for 3 hours, and then heated to 250 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min, Calcin for an additional 3 hours at this temperature. The product shows a constant pore distribution.

BET 표면적 : 540m2/gBET surface area: 540m 2 / g

공극 직경 : 0.70nmPore diameter: 0.70nm

1.8 소수성화 철 함유 이산화규소-메틸규소 세스퀴옥사이드 유리1.8 Silicon Dioxide-Methylsilicon Sesquioxide Glass with Hydrophobic Iron

테트라에톡시실란 8㎖ 및 메틸트리에톡시실란 1.8㎖, 철 아세틸아세토네이트 0.5g 및 에탄올 8㎖를 순서대로 연속적으로 용해시키고, 8N 염산 2㎖를 교반하면서 가한다. 겔이 형성되고 경화된 후, 이 겔을 보호 기체하에 0.2℃/분의 가열 속도로 65℃까지 가열하고, 65℃에서 3시간 동안 유지시킨 후, 0.2℃/분의 가열 속도로 230℃까지 가열한 다음, 이 온도에서 추가로 5시간 동안 하소시킨다. 생성물은 일정 공극 분포를 나타낸다.8 ml of tetraethoxysilane, 1.8 ml of methyltriethoxysilane, 0.5 g of iron acetylacetonate, and 8 ml of ethanol were dissolved in succession, and 2 ml of 8N hydrochloric acid was added with stirring. After the gel was formed and cured, the gel was heated to 65 ° C. under a protective gas at a heating rate of 0.2 ° C./min, held at 65 ° C. for 3 hours, and then heated to 230 ° C. at a heating rate of 0.2 ° C./min. And then calcined for an additional 5 hours at this temperature. The product shows a constant pore distribution.

BET 표면적 : 420m2/gBET surface area: 420m 2 / g

공극 직경 : 0.61nmPore diameter: 0.61nm

2. 촉매와 벤젠 및 일산화이질소/수반되는 기체와의 반응2. Reaction of catalyst with benzene and dinitrogen monoxide / accompanying gas

2.1 실험 조건2.1 Experimental Conditions

내경 8mm의 터뷸러 반응기 속에 촉매 2cm3을 충전시킨다. 촉매를 입자 직경 500 내지 1,000㎛로 미리 분쇄한다. 반응 구획을 예비설정(preset) 온도로 가열한다. 온도계를 통해 온도를 모니터링한다. 벤젠과 기체를 기체 형태로 연속적으로 가하고, 기체 유량을 60cm3/분으로 설정한다. 압력은 760mmHg의 범위에 속한다. 이 경우, 기체 구획 내에서 벤젠의 산화제에 대한 몰 비는 1:5이다. 실험실 실험에서, 사용된 운반 기체는 질소이다. 기체 조성은 GC/MS 시스템으로 분석한다. 제올라이트로는, UOP 캄파니(UOP company)로부터 구입한 Fe-ZSM-5와 VAW 캄파니(VAW company)로부터 구입한 ZSM-5(철을 함유하지 않음)를 사용한다.A 2 cm 3 catalyst was charged into a 8 mm inner tubular reactor. The catalyst is prepulverized to a particle diameter of 500 to 1,000 mu m. The reaction compartment is heated to a preset temperature. Monitor the temperature through the thermometer. Benzene and gas are added continuously in gaseous form and the gas flow rate is set to 60 cm 3 / min. The pressure is in the range of 760 mmHg. In this case, the molar ratio of benzene to oxidant in the gas compartment is 1: 5. In laboratory experiments, the carrier gas used is nitrogen. Gas composition is analyzed by GC / MS system. As the zeolite, Fe-ZSM-5 purchased from UOP Company and ZSM-5 (containing no iron) purchased from VAW Company are used.

2.2 결과2.2 Results

실험번호Experiment number 촉매catalyst 온도(℃)Temperature (℃) 산화제의 조성(용적%)Composition of oxidant (% by volume) 벤젠 전환율(%)Benzene Conversion (%) 선택도(%)Selectivity (%) 본 발명에 따르지 않음Not in accordance with the present invention 1.One. 철 함유 제올라이트ZSM-5Ferrous Zeolite ZSM-5 375375 100 N2O100 N 2 O 77 9797 본 발명에 따르지 않음Not in accordance with the present invention 2.2. 철 함유 제올라이트ZSM-5Ferrous Zeolite ZSM-5 425425 100 N2O100 N 2 O 1313 8585 본 발명에 따르지 않음Not in accordance with the present invention 3.3. 제올라이트 ZSM-5Zeolite ZSM-5 375375 99 N2O/1 H2O99 N 2 O / 1 H 2 O 00 00 본 발명에 따름According to the present invention 4.4. 1.11.1 375375 99 N2O/1 H2O99 N 2 O / 1 H 2 O 0.50.5 5050 본 발명에 따름According to the present invention 5.5. 100% ZSM-5/100% 1.1100% ZSM-5 / 100% 1.1 375375 99 N2O/1 H2O99 N 2 O / 1 H 2 O 22 5959 본 발명에 따름According to the present invention 6.6. 1.11.1 375375 100 N2O100 N 2 O 22 5555 본 발명에 따름According to the present invention 7.7. 1.21.2 375375 100 N2O100 N 2 O 22 6767 본 발명에 따름According to the present invention 8.8. 1.31.3 375375 100 N2O100 N 2 O 1One 5555 본 발명에 따름According to the present invention 9.9. 1.41.4 375375 100 N2O100 N 2 O 22 4949 본 발명에 따름According to the present invention 10.10. 1.51.5 375375 100 N2O100 N 2 O 1111 8989 본 발명에 따름According to the present invention 11.11. 1.61.6 375375 100 N2O100 N 2 O 1One 5151 본 발명에 따름According to the present invention 12.12. 1.71.7 375375 100 N2O100 N 2 O 66 9191 본 발명에 따름According to the present invention 13.13. 1.81.8 375375 100 N2O100 N 2 O 1313 9595 본 발명에 따름According to the present invention 14.14. 1.81.8 350350 100 N2O100 N 2 O 1212 9999 본 발명에 따름According to the present invention 15.15. 1.81.8 375375 90 N2O/10 H2O90 N 2 O / 10 H 2 O 1010 9696 본 발명에 따르지 않음Not in accordance with the present invention 16.16. 철-함유 제올라이트ZSM-5Iron-containing zeolite ZSM-5 375375 90 N2O/10 H2O90 N 2 O / 10 H 2 O 00 00 본 발명에 따름According to the present invention 17.17. 1.81.8 375375 99 N2O/1 NH3 99 N 2 O / 1 NH 3 33 8585 본 발명에 따름According to the present invention 18.18. 1.81.8 375375 95 N2O/5 공기95 N 2 O / 5 air 44 9292 본 발명에 따름According to the present invention 19.19. 1.81.8 375375 99 N2O/1 O2 99 N 2 O / 1 O 2 55 7979

본 발명에 의해 높은 선택도로 방향족 화합물을 촉매적으로 산화시켜 상응하는 하이드록실 함유 방향족 화합물을 경제적으로 수득할 수 있다.The present invention enables the catalytic oxidation of aromatic compounds with high selectivity to economically obtain the corresponding hydroxyl containing aromatic compounds.

Claims (12)

방향족 화합물을 다공성 유리의 존재하에 100 내지 800℃의 온도에서 일산화이질소 함유 기체를 사용하여 촉매적으로 산화시킴을 포함하여, 하이드록실 함유 방향족 화합물을 제조하는 방법.A method for producing a hydroxyl-containing aromatic compound, comprising catalytically oxidizing the aromatic compound using a dinitrogen monoxide-containing gas at a temperature of 100 to 800 ° C. in the presence of porous glass. 제1항에 있어서, 사용되는 방향족 화합물이 벤젠인 방법.The process of claim 1 wherein the aromatic compound used is benzene. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일산화이질소 함유 기체가 일산화이질소 5 내지 100용적%와 기타 기체 0 내지 95용적%를 포함하는 방법.The process according to claim 1 or 2, wherein the dinitrogen monoxide containing gas comprises 5 to 100% by volume dinitrogen monoxide and 0 to 95% by volume of other gases. 제1항 또는 제2항에 있어서, 일산화이질소 함유 기체가 일산화이질소 80 내지 100용적%와 기타 기체 0 내지 20용적%를 포함하는 방법.The process of claim 1 or 2, wherein the dinitrogen monoxide containing gas comprises 80 to 100 vol% dinitrogen monoxide and 0 to 20 vol% other gases. 제3항 또는 제4항에 있어서, 기타 기체가 공기, 산소, 질소, 0족 기체, 이산화탄소, 수증기, 암모니아 및 이들의 혼합물로 이루어지는 방법.The process according to claim 3 or 4, wherein the other gas consists of air, oxygen, nitrogen, group 0 gas, carbon dioxide, water vapor, ammonia and mixtures thereof. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 다공성 유리의 평균 공극 크기가 0.1 내지 1.0nm인 방법.The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the average pore size of the porous glass is 0.1 to 1.0 nm. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 촉매적 산화가 200 내지 700℃의 온도에서 수행되는 방법.The process according to claim 1, wherein the catalytic oxidation is carried out at a temperature of 200 to 700 ° C. 8. 제7항에 있어서, 촉매적 산화가 250 내지 550℃의 온도에서 수행되는 방법.The process of claim 7 wherein the catalytic oxidation is carried out at a temperature of 250 to 550 ° C. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 다공성 유리의 총 표면적이 건조 상태에서 50m2/g 이상인 방법.The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the total surface area of the porous glass is at least 50 m 2 / g in the dry state. 제9항에 있어서, 다공성 유리의 총 표면적이 건조 상태에서 50 내지 5,000m2/g인 방법.10. The method of claim 9, wherein the total surface area of the porous glass in the dry state is from 50 to 5,000 m 2 / g. 제9항에 있어서, 다공성 유리의 총 표면적이 건조 상태에서 75 내지 1,500m2/g인 방법.10. The method of claim 9, wherein the total surface area of the porous glass is 75 to 1500 m 2 / g in the dry state. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 다공성 유리가 졸-겔 방법으로 제조되며, 란탄 계열(lanthanide) 및 악티늄 계열(actinide)을 포함하는, 원소 주기율표의 3족, 4족, 3아족 또는 4아족 원소의 산화물을 50중량% 이상 포함하는 방법.12. Group 3, 4, 3 of the Periodic Table of Elements according to any one of claims 1 to 11, wherein the porous glass is prepared by the sol-gel method and comprises lanthanide and actinide. A method comprising at least 50% by weight of oxides of subgroup or subgroup elements.
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