Abstract
The acid characteristics of ${\beta}$-zeolites was modified by the different calcination conditions in order to remove template and the post-treatments such as ammonium ion exchange and HCl treatment. Alkylation of benzene with propene and isopropanol was carried out over the catalysts to investigate the effect of acid characteristics on the selectivity to cumene in this reaction. The $Br{\ddot{o}}nsted$ acidity(IR $3610cm^{-1}$ band) of ${\beta}$-zeolite was significantly reduced by a deep bed calcination compared to that of ${\beta}$-zeolite calcined in a shallow bed. Moreover, extraframework aluminum species which did not show acidity were produced by the framework dealumination on the deep bed calcined ${\beta}$-zeolite. $Br{\ddot{o}}nsted$ acidity of deep bed calcined ${\beta}$-zeolite was significantly recovered by ammonium ion exchange, however, it was partially recovered by a weak HCl treatment. It was found that the framework aluminum as well as the extraframework aluminum were extracted by a strong HCl treatment. The selectivity to cumene was shown to be about 95% on the shallow bed calcined ${\beta}$-zeolite, however, it decreased to 90% on the deep bed calcined one. The post-treatment such as ammonium exchange and weak HCl treatment enhanced the selectivity to cumene up to 93% by the partial recovery of $Br{\ddot{o}}nsted$ acidity. Propene was proved to be a good alkylating agent for the selectivity to cumene compared to isopropanol.
베타 제올라이트 내의 template를 제거하기 위한 소성처리 조건을 달리하고, 암모늄 이온 교환 및 염산 처리 등의 후처리를 통하여 베타 제올라이트의 산특성을 변형시키고, 이들 촉매 상에서 프로펜 및 이소프로판올에 의한 벤젠의 알킬화 반응을 실시하여 산특성이 이 반응에서 큐멘의 선택성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. Deep bed에서 소성시킨 촉매는 shallow bed에서 소성시킨 촉매에 비하여 브뢴스테드 산점($Br{\ddot{o}}nsted$ acidity, IR $3610cm^{-1}$ band)이 크게 감소함을 알 수 있었다. 또한 deep bed 소성 시에는 구조 내의 알루미늄 추출에 의해 산성을 나타내지 않는 extraframework aluminum species가 생성되었다. Deep bed에서 처리한 촉매도 암모늄 용액으로 이온교환 시키면 브뢴스테드 산점이 다시 회복되며, 약한 염산 용액으로 처리하면 약간의 브뢴스테드 산점이 나타났다. 그러나 강한 염산으로 처리하면 브뢴스테드 산점뿐만 아니라 구조내의 알루미늄도 추출되었다. Shallow bed에서 처리한 촉매는 큐멘의 선택성이 약 95%로 높으나 deep bed에서 처리한 촉매는 약 90%로 감소하였다. deep bed에서 소성한 경우에도 암모늄 용액이나 약한 염산으로 후처리하면 산성도가 회복되어 큐멘의 선택성이 93%까지 증가하였다. 알킬화제로는 큐멘의 선택성 면에서 프로펜이 이소프로판올 보다 우수하다는 것을 알 수 있었다.