High pressure reaction (180.7 psia) behavior of oxylene isomerization using packed bed reactor was studied under various reaction conditions.
In comparison with low pressure reaction, high pressure operation under hydrogen atmosphere showed no deactivation and fixed low isomerization selectivity.
Pretreatment conditions affected the reaction behavior. Steam treated mordenites, especially cobalt or nickel ion-exchanged mordenites, showed higher activity but lower isomerization selectivity than dry air calcined mordenites. Temperature Programmed Desorption (TPD) using ammonia showed that dry air calcined mordenites had stronger acid sites than steam treated mordenites. In combination with low pressure reaction high pressure reaction data was interpreted from the stand point of acidity and acid strength.
Atmosphere had an effect on coke formation. From surface area data and the analysis of trimethylbenzene mechanism of coke formation under different atmospheres was proposed.
Effect of temperature, space time, metal loading, metal type and comparison with other catalysts were investigated and discussed.
전이금속 이온교환과 여러가지 전처리를 거친 모더나이트 촉매를 사용하여 기상 0-자일렌 이성질화 반응을 고압까지도 실험이 가능한 고정상 반응기를 사용하여 여러 반응조건하에서 관찰하였다.
수소하의 고압(180.7 psia)반응에서는 비활성화가 관찰되지 않고 계속 높은 활성을 유지하는 반면 낮은 이성질화 선택성을 보였다. 이와는 달리 수소하 상압 반응에서는 비활성화가 일어나는 반면 높은 이성질화 선택성을 보였다. 또한 스팀 처리를 한 모더나이트 촉매는 고압에서 는 건조공기로 처리한 촉매보다 높은 활성과 낮은 이성질화 선택성을 보였고 상압에서는 느린 비활성화를 보였다. 이러한 관찰로 부터 불균화반응에 필요한 산점세기는 이성질화 반응에 필요한 산점의 세기 보다 강하다는 것을 알수 있고 불균화 반응과 코크생성은 같은 산점과 같은 중간 생성물을 거쳐 일어난다는 것을 알수 있다. 또한 반응분위기에 따라 비활성화가 다르게 관찰됨을 알수 있고 비활성화에 대한 수소의 역할을 추측할 수 있었다.
온도를 증가시킬수록 불균화반응이 증가한다는 사실에서 푸로톤의 이동을 알수 있었으며 전이금속에 따른 영향은 활성은 Ni > Fe > CO 순으로 증가하고 이성질화선택성은 이와 역순으로 증가한다. 전이금속의 양에 따른 영향은 본 수소하 고압 실험에서는 나타나지 않았다. 공간시간을 변화시키면서 실험한 결과 불균화 반응이 2차 반응이라는 것을 알수 있었으며 모더나이트를 다른 촉매와도 비교하였다.
이상의 결과로부터 반응의 활성과 선택성, 그리고 비활성화를 연구하기 위해서는 산점의 수 뿐만 아니라 산점의 세기, 세공구조, 확산, 반응분위기 이온교환된 금속의 성질에 대한 광범위한 고찰이 있어야 한다는 것을 알수 있으며 수소 고압하의 반응에서 최적 조업조건을 찾기 위해서 는 활성보다도 부반응에 의한 이성질화 선택성의 변화에 더 비중을 두어야 한다는 것을 알수 있다.
