Mordenite, zeolite Y 및 L 상에서 m-xylene 의 이성질화 반응과 shape selectivity 에 관한 연구

Abstract

mordenite,zeolite Y 및 L의 양이온 교환, aluminum 추출 및 $Ba^{2+},\; Ca^{2+}$ 이온에 의한 세공 크기 조절에 의해 촉매의 물리 및 화학적 성질을 변화시킴으로써 m-xylene의 이성질화 반응을 통하여 활성과 선택도에 미치는 산점과 세공 크기의 영향 특히 shape selectivity 현상을 구명하려 했다. $500\,^\circ\!C$ 부터 $800\,^\circ\!C$ 까지 활성화 온도를 증가시켜 산점의 세기와 분포를 변화시킴으로써 이성질화 반응은 Bronsted 산점이, 불균화 반응은 Lewis 산점이 관여한다고 생각된다. aluminum 추출한 modernite 는 Si/Al 비가 증가함에 따라 총괄 전화율은 증가하고 불균화 반응에 대한 이성질화 반응의 선택도는 감소한다. 이는 각각 보다 센 산점과 유효 세공 크기의 증가에 기인된 것으로 해석된다. $Ba^{2+}$ 나 $Mg^{2+}$ 이온으로 세공 크기가 조절된 zeolite 상에서 shape selectivity 현상을 관찰한 결과 zeolite Y나 L은 본 실험 조건에서 shape selectivity를 보여 주지 않고 mordenite는 현저한 shape selectivity를 나타낸다. mesitylene의 반응으로부터 이러한 현상은 transition state shape selectivity 이고 1,3,5-TMB은 1,2,4-TMB의 분자내 ℃抉봐虛U} 반응 생성물 임을 알 수 있었다. 한편, 여러 양이온으로 치환된 zeolite X상에서 xylene 이성질체들 사이의 선택적인 흡착을 이용하여 $C_8$-aromatics로 부터 각 이성질체들을 분리하려는 시도가 동실험실에서 있었고(42), zeolite와 각 이성질체들 사이의 화학적인 상호 작용에 의해 분리가 된다고 믿어져 온 Parex 공정과는 대조적으로 zeolite의 세공 크기와 각 이성질체들의 기하학적인 요인으로 인해 분리 될수 있다는 가능성이 보고되어 왔다는 것을 부언한다.