일반기술

제올라이트 촉매의 제조 방법 및 이를 이용한 ε-카프로락탐의 제조방법

S/Al의 몰비가 500 이상이 되도록 제조한 제올라이트 촉매를 20∼150 ℃의 처리온도에서 0.01∼0.5 N 농도의 염산, 질산, 황산, 인산 또는 아세트산 등으로 더 처리하여 MFI형 및 MEL형 제올라이트 촉매를 제조하고, 이 촉매를 사용하여 기상의 베크만 전환반응에 의해 250∼400 ℃의 온도에서, 시클로헥사논 옥심으로부터 ε-카프로락탐을 제조한다.실리카 함량(S/Al의 몰비)이 높고, 산으로 처리함으로써 골격에 촉매 활성점으로 적합한 -OH기를 더 생성시켜 시클로헥사논 옥심의 베크만 전환반응에 사용할 때 시클로헥사논 옥심의 전환율과 ε-카프로락탐의 선택도를 더욱 높여준다.시클로헥사논 옥심으로부터 ε-카프로락탐을 제조하는 베크만 전환반응은 공업적으로 중요한 공정이다. 주로 나일론-6의 원료로 사용되는 ε-카프로락탐은 황산을 촉매로 사용하여 액상에서 수행하는 베크만 전환반응에 의해 생산되므로 부산물의 생성, 반응용기의 부식, 안정성 및 환경문제 등을 야기할 수 있다. 이런 단점을 보완하기 위해 고체산을 촉매로 사용하여 기상에서 수행하는 베크만 전환반응이 개발되었으나, 촉매의 수명이 짧은 것 등의 단점이 있었다. 베크만 전환반응에 대한 고체산 촉매의 성능을 개선하기 위해 특히 제올라이트 촉매의 경우에 여러 가지 방법이 개발되어 왔으나, 개선의 여지가 남아 있다.시클로헥사논 옥심의 전환율과 ε-카프로락탐의 선택도를 더욱 높여줄 뿐만 아니라, 코크 형성이 억제되어 촉매의 수명이 연장되는 제올라이트 촉매가 제조되며, 이러한 촉매를 사용하여 우수한 품질의 ε-카프로락탐을 경제적으로 효율적으로 제조할 수 있게 한다.