산업에서 수소화 크래킹 공급원료는 VGO와 같은 350-540 ℃의 비등 범위를 갖는 분획(fraction)을 포함하며, 이는 다량의 다환식 방향족 탄화수소 및 사이클로알칸을 함유한다. 연구에 따르면, 수소화 크래킹의 전환율이 높은 영역에서는 중질 분획의 방향족 탄화수소의 함량이 감소하고, 나프텐 탄화수소의 함량이 높아지기 때문에, 개환 성능이 테일 오일의 품질을 향상시키고, 항공 등유(aviation kerosene)의 분사 지점을 증가시키기 위한 효과적인 수단이 된다.

그러나, 사이클로알칸에서의 β결합은 사이클로알칸 유도의 카르보니움(carbonium) 이온의 빈 p 오비탈의 수직 방향에 있기 때문에, 이들이 동일 평면 형태를 형성하는 것은 쉽지 않으므로, 사이클로알칸의 개환을 위해 보다 강한 산성 조건을 필요로 한다. 분자체는 비교적 높은 산도를 가지며, 수소화 크래킹 반응에 널리 사용된다.

이러한 분자체로 인을 함유하는 분자체를 이용하며, 당 업계에 공지된 일부 인 함유 분자체 및 그 제조 방법이 있지만, 수소화 크래킹 촉매 및 이러한 분자체의 제조 방법에 사용될 때 보다 높은 수소화 크래킹 활성 및 개환 선택성을 나타내는 인 함유 분자체에 대한 필요성이 여전히 남아 있다.

시노펙의 본 특허는 인 함유 분자체, 그 제조 방법과, 상기 분자체를 포함하는 수소화 크래킹 촉매에 관한 것이다. 구체적으로 인 함유 분자체의 인 함량은 산화물로서 계산될 때 약 0.3-5 중량%이고, 기공 부피는 약 0.2-0.95 ml/g이며, B 산 함량 대 L 산 함량의 비는 약 2-10이다.

본 특허에서 실시예(Y-1 내지 Y-3) 및 비교예(RY-1 내지 RY-3)의 분자체를 제조하고 특성을 분석하였다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 인 함유 분자체는 특성의 특정 조합, 특히 B 산 함량 대 L 산 함량의 보다 높은 비 및 I-1ppm/I±6ppm의 보다 낮은 비를 가지며, 인 함유 분자체의 제조 방법은 인 함유 분자체 원료의 입자 크기를 제어함으로써 분자체의 수율을 향상시킬 수 있다.

 [표 1] 분자체의 특성

Y-1 내지 Y-3 분자체를 이용하여 실시예 II-1 내지 실시예 II-5의 수소화 크래킹 촉매를 제조하였다. 또한 비교예 RY-1 내지 RY-4 분자체를 이용하여 비교예 II-1 내지 비교예 II-4의 촉매를 제조하였다. 수득된 촉매의 조성은 표 2와 같다.

 [표 2] 촉매의 조성

실시예 II-1 내지 II-5에서 얻어진 촉매의 수소화 크래킹에 대한 활성과 비교예 II-1 내지 II-4에서 얻어진 촉매의 수소화 크래킹에 대한 활성을 평가하였다.

표 3을 참조하면 본 특허에 따른 인 함유 분자체를 함유하는 수소화 크래킹 촉매의 촉매 활성은 동일한 반응 조건 하에서 통상적인 방법에 의해 제조된 분자체를 함유하는 수소화 크래킹 촉매에 비해 약 7.9-63.4% 증가된다.

 [표 3] 촉매 활성 평가

시노펙의 본 특허에 따른 인 함유 분자체 원료에 특수 처리를 하여, 우수한 성능을 갖는 인 함유 분자체를 제조하며, 인 함유 분자체는 특정한 특성 조합, 특히 다른 특정 특성과 조합하여 높은 B 산 함량 대 L 산 함량의 비율을 갖는다. 기존의 인 함유 분자체와 비교하여, 본 특허에 따른 인 함유 분자체는 수소화 크래킹 촉매의 제조에 사용될 때 보다 높은 수소화 크래킹 활성 및 개환 선택성을 나타낸다. 따라서 본 특허에 따른 인 함유 분자체로 제조된 촉매가 수소화 크래킹 활성을 높이고 개환 선택성 높여 정유공정에 유용하게 활용 가능할 것으로 예상된다.

특허법인 ECM

변리사 최자영

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