DE112006002572B4

DE112006002572B4 - Verfahren zur Herstellung einer aromatischen Verbindung

Info

Publication number: DE112006002572B4
Application number: DE112006002572.4T
Authority: DE
Inventors: Masaru Ichikawa; Ryoichi Kojima; Yuji Ogawa; Masamichi Kuramoto
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2026-09-30
Also published as: DE112006002572T5; KR20080046699A; WO2007037388A1; US8097763B2; CN101277916B; CA2620480C; US20090240093A1; CN101277916A; CA2620480A1; JPWO2007037388A1; KR101019518B1

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung durch Reagieren eines Methan und Ethan enthaltenden Rohgases in der Gegenwart eines Katalysators, wobei der Katalysator so ausgebildet ist, dass Metallsilikat eines von Molybdän, Rhenium und Wolfram sowie als ein sekundäres Metall eines von Rhodium und Palladium zusätzlich zu Molybdän, Rhenium und Wolfram trägt, wobei das Metallsilikat aus ZSM-5 vom H-Typ oder aus MCM-22 vom H-Typ gebildet ist, und, wobei die Reaktionstemperatur, welche während der in der Gegenwart des Katalysators durchgeführten Reaktion angewendet wird, in einem Bereich von höher als 550 bis weniger als 750 °C liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum stabilen Herstellen einer aromatischen Verbindung, wie beispielsweise von Benzol, von Toluol und von Naphthalin (insbesondere Benzol), in der Gegenwart eines Katalysators. Die aromatische Verbindung wird aus einem niedrigeren Kohlenwasserstoff mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen, insbesondere aus einer Ethan enthaltenden Gaszusammensetzung, wie beispielsweise einem Ethangas, Erdgas und einem reformierten Gas enthaltend einen niedrigeren Kohlenwasserstoff mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen, hergestellt. Das reformierte Gas wird durch eine Wasserstoffreformierungsreaktion, wie beispielsweise durch eine Fischer-Tropsch (FT)-Reaktion eines Kohlegases, eines Koksofengases oder dergleichen erhalten.
STAND DER TECHNIK
Es wird erwartet, dass Erdgas eine effektive Energie gegenüber globaler Erwärmung ist, und daher ist das Interesse an Techniken, welche Erdgas verwenden, gestiegen. Üblicherweise enthält Erdgas als andere Verbindungen als Methan (CH₄), welches als Hauptbestandteil in einer Menge in einem Bereich zwischen 70 und 98 % enthalten ist, Ethan (C₂H₆) in einer Menge in einem Bereich zwischen 1 und 10 %, Propan (C₃H₈) in einer Menge von weniger als 5 %, Butan (C₄H₁₀) in einer Menge von weniger als 2 %, Pentan (C₅H₁₂) in einer Menge von weniger als 1 % und Hexan (C₆H₁₄) in einer Menge von weniger als 0,5 %.
Bei der Verwendung von Erdgas wird Methangas, welches als der Hauptbestandteil dient, hohe Aufmerksamkeit geschenkt, so dass in dem Erdgas enthaltendes Ethan manchmal entfernt wird, wenn das Erdgas in flüssiger Form in einen Speicher getan wird, oder, wenn das Erdgas durch eine Pipeline oder dergleichen transportiert wird.
In Europa und in den Vereinigten Staaten ist Ethan allgemein als ein Rohmaterial für die Ethylenherstellung in der petrochemischen Industrie bekannt. Allerdings ist in anderen Ländern, einschließlich Japan, Naphtha ein Rohmaterial für Ethylen und daher wird Ethan als ein überflüssiges Gas behandelt, so dass dieses nicht als wichtig erachtet wird.
Die Herstellung von Benzol aus niedrigeren Kohlenwasserstoffen gemäß einem Stand der Technik ist in der Patentliteratur 1 (Offenlegungsschrift der provisorischen japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-255605 ) offenbart, bei der ein niedrigerer Hauptkohlenwasserstoff Methan ist und die anderen geeigneten niedrigeren Kohlenwasserstoffe durch Ethan, Ethylen, Propylen, n-Butan, Isobuten, n-Buten und Isobuten veranschaulicht werden. Die Patentliteratur 1 wird als Stand der Technik angesehen, welcher weithin für niedrigere Kohlenwasserstoffe anwendbar ist, und nicht als solcher, welcher sich auf Ethan zum Untersuchen der effektiven Verwendung von Ethan fokussiert.
Wie zuvor dargelegt, wird Ethan immer noch als ein überflüssiges Gas behandelt und wird immer noch nicht effektiv eingesetzt, selbst obwohl es als ein reformiertes Gas (ein Rohgas) existiert, welches bisher nicht in einem Vergasungsverfahren für eine Braunkohle oder dergleichen eingesetzt worden ist, wobei das Verfahren in der Stahl erzeugenden Industrie angewendet wird. Daher ist es ein wesentliches Ziel, Verfahren zum Erreichen der wirksamen Verwendung von Ethan zu entwickeln.
Patentliteratur 1: Offenlegungsschrift der provisorischen japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-255605 .
Aus der US 2008/0312483 ist ein Verfahren zum Herstellen von aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff bekannt, bei dem ein niedere Kohlenwasserstoffe enthaltendes Ausgangsgas bei hoher Temperatur mit einem Katalysator zu aromatischen Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff reformiert wird. Dabei ist der Katalysator beispielsweise ein Metallsilikat, welches Molybdän und Rhodium trägt, wobei die Reaktionstemperatur 750°C beträgt.
In der US 4,766,265 wird ein Verfahren zum Umsetzen von Ethan zu flüssigen Kohlenwasserstoffen beschrieben mit einem ZSM-5- oder ZSM-11-Katalysator bei 500 bis 700°C beschrieben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorgenannten Umstände gemacht worden und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die wirksame Verwendung von Ethan zu erreichen durch Bereitstellen eines Verfahrens zum stabilen Herstellen einer aromatischen Verbindung, wie beispielsweise von Benzol, von Toluol und von Naphthalin, aus einer Ethan enthaltenden Gaszusammensetzung, wie beispielsweise aus einem Ethangas, aus Erdgas und aus einem reformierten Gas, welches einen niedrigeren Kohlenwasserstoff mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen enthält, wobei das reformierte Gas durch eine Wasserstoffreformierungsreaktion, wie beispielsweise durch eine Fischer-Tropsch (FT)-Reaktion eines Kohlegases, eines Koksofengases oder dergleichen, erhalten worden ist.
Die vorliegende Erfindung, wie in dem Patentanspruch 1 beansprucht, ist ein Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung durch Reagieren eines Methan und Ethan enthaltenden Rohgases in der Gegenwart eines Katalysators, wobei der Katalysator so ausgebildet ist, dass Metallsilikat eines von Molybdän, Rhenium und Wolfram sowie eines von Rhodium und Platin als ein sekundäres Metall zusätzlich zu Molybdän, Rhenium und Wolfram trägt, wobei das Metallsilikat aus ZSM-5 vom H-Typ oder aus MCM-22 vom H-Typ gebildet ist, und, wobei die Reaktionstemperatur, welche während der in der Gegenwart des Katalysators durchgeführten Reaktion angewendet wird, in einem Bereich von höher als 550 bis weniger als 750 °C liegt.
Die vorliegende Erfindung, wie in dem Patentanspruch 2 beansprucht, ist ein Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach Patentanspruch 1, bei dem die Reaktionstemperatur, welche bei der Reaktion, welche in der Gegenwart des Katalysators durchgeführt wird, angewendet wird, zwischen nicht weniger als 600 °C und nicht mehr als 680 °C beträgt.
Die vorliegende Erfindung, wie in dem Patentanspruch 3 beansprucht, ist ein Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, bei dem zu dem Rohgas Wasserstoff in einer Menge von mehr als 2 % und weniger als 10 %, vorzugsweise in einer Menge in einem Bereich zwischen 4 und 8 %, zugegeben wird.
Die vorliegende Erfindung, wie in dem Patentanspruch 4 beansprucht, ist ein Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung durch Reagieren eines Methan und Ethan enthaltenden Rohgases in der Gegenwart eines Katalysators, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: einen ersten Schritt zum Reformieren von in dem Rohgas enthaltenden Methan und Ethan durch das Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und einen zweiten Schritt zum Reagieren des in dem ersten Schritt hergestellten Gases wiederum in der Gegenwart eines Katalysators, wobei der in dem zweiten Schritt eingesetzte Katalysator so ausgebildet ist, dass dieser Molybdän und ein Platingruppenelement trägt.
Die vorliegende Erfindung, wie in dem Patentanspruch 5 beansprucht, ist ein Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung, wie in dem Patentanspruch 4 beansprucht, bei dem das Platingruppenelement, welches in dem Katalysator enthalten ist, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Palladium oder Platin ist.
Die vorliegende Erfindung, wie in dem Patentanspruch 6 beansprucht, ist ein Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung, wie in dem Patentanspruch 4 oder in dem Patentanspruch 5 beansprucht, bei dem Wasserstoff zu dem in dem ersten Schritt hergestellten Gas in einer gemäß dem zweiten Schritt durchgeführten Reaktion in einer Menge von mehr als 2 % und weniger als 10 % und vorzugsweise in einer Menge in einem Bereich zwischen 4 und 8 % zugegeben wird.
Die vorliegende Erfindung, wie in dem Patentanspruch 7 definiert, ist ein Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung durch Reagieren eines Methan und Ethan enthaltenden Rohgases in der Gegenwart eines Katalysators, wobei das Auslassgas, welches die in dem zweiten Schritt des Verfahrens zum Herstellen einer aromatischen Verbindung, wie in den Patentansprüchen 4 bis 6 beansprucht, durchgeführte Reaktion durchlaufen hat, wieder zu dem ersten Schritt zurück geführt wird, um dadurch zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt zweimal oder öfter zirkuliert zu werden, um reagiert zu werden.
Gemäß den wie in den Patentansprüchen 1 bis 3 beanspruchten Erfindungen wird eine aromatische Verbindung stabil aus Rohmaterialien aus einem Methan und Ethan enthaltenden Gas, einschließlich Ethangas, Erdgas und dergleichen, hergestellt.
Gemäß den wie in den Patentansprüchen 4 bis 6 beanspruchten Erfindungen wird das Rohgas in dem ersten Schritt in der Gegenwart eines HZSM-5- oder MCM-22-Katalysators reagiert, um so Methan und Ethan zu Benzol umzusetzen, und daran anschließend wird in dem zweiten Schritt ein Molybdän und ein Platingruppenelement tragender Katalysator eingesetzt wird. Damit wird Erdgas, wie es ist, zugeführt, ohne eine Trennung und Reinigung zu durchlaufen, was es erlaubt, dass Erdgas direkt zu Benzol umgesetzt wird. Insbesondere in einer Erdgas erzeugenden Region oder in einer Umgebung, in der Erdgas durch eine Pipeline oder dergleichen gefördert wird, ist diese Technik sicherlich eine extrem effektive.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in dem Patentanspruch 7 beansprucht, wird das Auslassgas, welches die in dem zweiten Schritt durchgeführte Reaktion unterlaufen hat, wieder dem ersten Schritt zugeführt und zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt zweimal oder öfter zirkuliert, um reagiert zu werden. Damit kann das in dem zweiten Schritt (in einer Menge in einem Bereich zwischen 10 und 20 %) hergestellte Ethangas in dem ersten Schritt reagiert werden, was die Verwendungseffektivität des Rohgases weiter erhöht.
Figurenliste

Die 1 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, welche die Zeitvariation in der Benzolherstellungsrate in dem Fall zeigt, bei dem jede der Gasproben 1 bis 3 einem Mo/HZSM-5-Katalysator zugeführt wurde und mit diesem reagiert wurde.
Die 2 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, welche die Zeitvariation in der Benzolherstellungsrate bei jeder Reaktionstemperatur zeigt.
Die 3 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, welche die Zeitvariation in der Selektivität (%) des Produkts (Ethylen, Propylen, Benzol, Toluol und Naphthalin) bei einer Reaktionstemperatur von 750 °C zeigt.
Die 4 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, welche die Zeitvariation in der Selektivität (%) des Produkts (Ethylen, Propylen, Benzol, Toluol und Naphthalin) bei einer Reaktionstemperatur von 680 °C zeigt.
Die 5 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, welche die Zeitvariation in der Selektivität (%) des Produkts (Ethylen, Propylen, Benzol, Toluol und Naphthalin) bei einer Reaktionstemperatur von 600 °C zeigt.
Die 6 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, welche die Zeitvariation in der Selektivität (%) des Produkts (Ethylen, Propylen, Benzol, Toluol und Naphthalin) bei einer Reaktionstemperatur von 550 °C zeigt.
Die 7 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, welche die Zeitvariation in der Benzolherstellungsrate in dem Fall zeigt, bei dem jede der Gasproben 4 bis 7 einem Mo/HZSM-5-Katalysator zugeführt wurde und mit diesem reagiert wurde.
Die 8 ist eine graphische Darstellung der Eigenschaften, welche die Zeitvariation in der Umsetzungsmenge von Methan und Ethan in den Fällen zeigt, bei denen als Katalysator eingesetzt wurde: ein Mo/HZSM-5-Katalysator (680 °C-Mo), ein sekundäres Metall tragender Katalysator 1 (680 °C-Rh-Mo), welcher zusätzlich zu Molybdän als sekundäres Metall Rhodium trägt, und ein sekundäres Metall tragender Katalysator 2 (680 °C-Pt-Mo), welcher zusätzlich zu Molybdän als sekundäres Metall Platin trägt.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUM AUSFÜHREN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die Erfinder haben eine Technik zum Herstellen einer aromatischen Verbindung (hauptsächlich Benzol) und Wasserstoff aus einem niedrigeren Kohlenwasserstoff (hauptsächlich Methan) durch Anwenden einer katalytischen und chemischen Umsetzungstechnik untersucht, mit der diese bisher viele Ergebnisse erhalten haben.
Daher haben diese basierend auf der so kultivierten katalytischen und chemischen Umsetzungstechnik verschiedenen Experimente zum Zwecke des Herstellens einer aromatischen Verbindung aus einer Ethan enthaltenden Gaszusammensetzung, wie beispielsweise Ethangas und Erdgas, während dem eine stabile Herstellungsrate aufrechterhalten wird, durchgeführt.
Katalysatorherstellung
Als Katalysator wird ein ZSM-5-Zeolithkatalysator vom H-Typ eingesetzt, wobei der Katalysator Molybdän darauf trägt, weswegen dieser hier als „Mo/HZSM-5-Katalysator“ bezeichnet wird.
Tragen von Molybdän
Zunächst wurden 522 g Ammoniumheptamolybdathexahydrat (enthaltend 300 g Molybdän) in 5 Litern destilliertem Wasser gelöst, um dadurch eine Imprägnierungslösung herzustellen. Dann wurden zu der so hergestellten Imprägnierungslösung 5 kg Zeolith zugegeben und diese wurde für 3 Stunden mit einem Hochgeschwindigkeitsrührer gerührt. Ferner wurde die gerührte Verbindung getrocknet, d.h. bei 70 bis 100 °C bis zur Festigkeit verdampft. Daran anschließend wurde die getrocknete Verbindung in Luft bei 550 °C für 5 Stunden kalziniert, um dadurch Zeolithpulver zu erhalten, welches Molybdän in einer Menge von 15 Gew.-% bezogen auf Zeolith trägt.
Herstellung von Katalysatorkomponenten
Zusammensetzung der anorganischen Komponente: Molybdän tragendes Zeolith (82,5 Gew.-%), Ton (10,5 Gew.-%) und Glasfaser (7 Gew.-%).
Gesamtzusammensetzung: die vorgenannte anorganische Komponente (65,4 Gew.-%), ein organisches Bindemittel (13,6 Gew.-%), Polymerkugeln (welche von Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd. unter dem Handelsnamen F-80E erhältlich waren und einen durchschnittlichen Durchmesser von 90 bis 110 µm sowie eine wahre spezifische Schwere von 0,0025 aufwiesen) (5,0 Gew.-%) sowie ein Wassergehalt (21 Gew.-%).
Formen des Katalysators
Die anorganische Komponente, das organische Bindemittel, die Polymerkugeln und der Wassergehalt, welche in dem vorgenannten Verhältnis hergestellt wurden, wurden mittels Knetens (in einem Kneter) vermischt oder geknetet. Anschließend wurde die so gemischte Verbindung durch eine Vakuumextrusionsmaschine zu einem Stab (5 mm Durchmesser) geformt. Der Extrusionsdruck, welcher während dieses Formverfahrens angewendet wurde, wurde so eingestellt, dass dieser in einem Bereich zwischen 70 und 100 kg/cm² lag.
Trocknen und Kalzinieren des Katalysators
Das Trocknungsverfahren wurde bei 100 °C für ungefähr 5 Stunden durchgeführt, um so den in dem Formverfahren zugegebenen Wassergehalt zu entfernen. Die Temperaturerhöhungs- und Temperaturverringerungsgeschwindigkeiten in dem Kalzinierverfahren wurden auf einen in einem Bereich zwischen 30 und 50 °C/Stunde liegenden Wert eingestellt. Während des Kalzinierungsverfahrens wurde die Temperatur in einem Bereich zwischen 120 und 150 °C für 2 Stunden gehalten, um die in dem Formverfahren zugegebenen Polymerkugeln nicht augenblicklich zu kalzinieren. Daran anschließend wurde ein solches Verfahren zweimal durchgeführt, um, damit das organische Bindemittel nicht augenblicklich kalziniert wird, die Temperatur in einem Bereich für 2 bis 5 Stunden zwischen 250 und 450 °C zu halten, um dadurch das Bindemittel zu entfernen. Wenn die Temperaturerhöhungs- und Temperaturverringerungsgeschwindigkeiten die zuvor genannte Geschwindigkeit übersteigen, und, wenn die Temperaturhaltezeit nicht gewährleistet ist, kalziniert das Bindemittel augenblicklich, um so die Festigkeit der kalzinierten Verbindung zu verringern.
Karbonisierungsbehandlung
Die Temperatur des durch das vorgenannte Verfahren hergestellten Katalysators wurde in einer Luftatmosphäre auf 550 °C erhöht und der Katalysator wurde dann für 1 Stunde bei diesem Zustand belassen. Daran anschließend wurde die Temperatur des Katalysators, während einer Ersetzung der Atmosphäre mit der eines Reaktionsgases (CH₄ + 4H₂), auf 700 °C erhöht und dieser wurde für 1 Stunde bei diesem Zustand belassen.
Herstellung von Gasproben
Dann wurden drei Arten von Gasen hergestellt, von denen jedes, indem diese wie nachfolgend aufgeführt Methan und Ethan enthielten, Erdgas simuliert.
Zusammensetzung der Gasprobe 1: Methan (75,1 %), Argon (8,3 %), Wasserstoff (5,3 %) und Ethan (11,3 %).
Zusammensetzung der Gasprobe 2: Methan (79,3 %), Argon (8,8 %) und Ethan (11,9 %).
Zusammensetzung der Gasprobe 3: Methan (70,9 %), Argon (7,9 %) und Ethan (21,3 %).
Basisexperiment
Der Mo/HZSM-5-Katalysator wurde in ein Reaktionsrohr aus einem Festbettreaktor eingeführt (das Rohr wies einen Innendurchmesser von 18 mm auf und wurde in einer derartigen Weise hergestellt, um auf einem Inconel 800H-Teilstück, mit welchem Gas in Kontakt gebracht wird, eine Kalorisierungsbehandlung durchzuführen), dem die Gasproben 1 bis 3 zugeführt wurden. Dann wurde der Katalysator mit jeder der Gasproben unter den nachfolgenden Bedingungen reagiert:

Raumgeschwindigkeit der Reaktion = 450 ml/g - MFI/Std. (die Raumgeschwindigkeit, welche C₂H₆ in dem Reaktionsgas aufwies),
Reaktionstemperatur: 600 °C (873 K),
Reaktionszeit: 1400 Minuten und
Reaktionsdruck: 0,3 MPa.

Während der Reaktion wurde eine Produktanalyse durchgeführt, wodurch die Zeitvariation in der Herstellungsrate der aromatischen Verbindung (Benzolherstellungsrate) untersucht wurde. Die Produktanalyse wurde durch Verwenden von TCD-GC und FID-GC durchgeführt.
Die Ergebnisse des Experiments 1 sind in der 1 dargestellt. Aus den in der 1 dargestellten Daten wird herausgefunden, dass eine Benzolherstellung stattgefunden hat. Des Weiteren wird herausgefunden, dass es für die Stabilität der Benzolherstellungsrate bevorzugt ist, dass in der Gasprobe Wasserstoff enthalten ist.
Anwendungsbeispiel 1
Durch Verwenden der Gasprobe 1 wurde ein Experiment, bei dem die Temperaturbedingung weiter verändert wurde, durchgeführt, mit welchem die Stabilität der Benzolherstellungsrate in dem Basisexperiment bestätigt worden ist.
In diesem Experiment wurde der Mo/HZSM-5-Katalysator in ein Reaktionsrohr aus einem Festbettreaktor (das Rohr wies einen Innendurchmesser von 18 mm auf und wurde in einer solchen Weise hergestellt, dass auf einem Inconel 800H-Teilstück, mit dem Gas in Kontakt gebracht wird, eine Kalorisierungsbehandlung durchgeführt wurde) eingeführt. Dann wurde der Katalysator mit der Gasprobe 1 unter den nachfolgenden Bedingungen reagiert:

Raumgeschwindigkeit der Reaktion = 450 ml/g - MFI/Std. (die Raumgeschwindigkeit, welche C₂H₆ in dem Reaktionsgas aufwies),
Reaktionszeit: 1400 Minuten,
Reaktionsdruck: 0,3 MPa und
Temperaturbedingung geändert wie folgt: 750 °C (1023 K), 680 °C (953 K), 600 °C (873 K) und 550 °C (823 K).

Während der Reaktion wurde eine Produktanalyse durchgeführt, wodurch die Zeitvariation in der Rate, mit der jedes der Produkte, wie beispielsweise Ethylen, Propylen, Benzol, Toluol und Naphthalin, hergestellt wird, untersucht wurde. Die Produktanalyse wurde durch Verwenden von TCD-GC und von FID-GC durchgeführt.
Die Ergebnisse des Anwendungsbeispiels sind in den 2 bis 6 dargestellt.
Die 2 ist ein Diagramm, welches die Zeitvariation in der Benzolherstellungsrate bei jeder der Reaktionstemperaturen zeigt. Aus den in der 2 gezeigten Ergebnissen ist herausgefunden worden, dass Benzol bei jeder Reaktionstemperatur zwischen 680 °C und 600 °C stabil hergestellt wird, während eine bestimmte Produktionsrate aufrechterhalten wird. Bei einer Reaktionstemperatur von 750 °C ist die Benzolherstellungsrate während den frühen Phasen der Reaktion (bis zu 400 Minuten) hoch; allerdings fällt die Herstellungsrate daran anschließend beträchtlich ab und resultiert nach 600 Minuten bei einem Wert von 0. Bei einer Reaktionstemperatur von 550 °C ist die Herstellungsrate extrem niedrig, obwohl diese stabil ist.
Des Weiteren zeigen die 3 bis 6 die durch das Untersuchen der Zeitvariation in der Selektivität (%) des Produkts (Ethylen, Propylen, Benzol, Toluol und Naphthalin) bei jeder Reaktionstemperatur von 750 °C, 680 °C, 600 °C und 550 °C erhaltenen Ergebnisse. In den 3 bis 6 bedeutet „C₂H₄ sel.“ die Selektivität von C₂H₄. „C₃ sel.“ bezeichnet die Selektivität einer C₃-Verbindung. „Benz sel.“ bedeutet die Selektivität von Benzol. „Tol sei.“ bezeichnet die Selektivität von Toluol. „Naph sel.“ bezeichnet die Selektivität von Naphthalin. „CH₄+ C₂H₆ konv.“ bezeichnet die Gesamtumsetzungsrate von Methan und Ethan.
Bestätigung der Ergebnisse des Anwendungsbeispiels 1 (Bestätigung der von Ethan stammenden Benzolherstellung)
Um zu bestätigen, dass in diesem Experiment Benzol aus reagiertem Ethan hergestellt wird, wurde eine Analyse der zuvor erwähnten experimentellen Ergebnisse durchgeführt.

Die Tabelle 1 gibt eine Zusammenfassung der Gesamtumsetzungsrate und der Prozentzahl jeden Produkts (Ethylen, Propylen, Benzol, Toluol und Naphthalin) wieder, welches bei jeder Reaktionstemperatur von 750 °C, 680 °C, 600 °C und 550 °C erhalten worden ist. [Tabelle 1]

Reaktionstemperatur (°C)	Gesamtumsetzungsrate (%) bezogen auf Kohlenstoff	Selektivität des Produkts (% bezogen auf Kohlenstoff)
Reaktionstemperatur (°C)	Gesamtumsetzungsrate (%) bezogen auf Kohlenstoff	Ethylen	Propylen	Benzol	Toluol	Naphthalin
550	7,4	23,8	13,7	48,3	11,5	2,7
600	10,8	5,3	1,1	68,4	12,7	9,1
680	13,9	2,8	0,1	74,1	5,7	16,0
750	20,8	2,5	0,2	72,0	8,6	16,7

Die Tabelle 2 zeigt die durchschnittliche Umsetzungsrate (ein theoretischer Wert) von Methan zu Benzol bei jeder Reaktionstemperatur, bei der das Experiment durchgeführt wurde. [Tabelle 2]

Durchschnittliche Umsetzungsrate (%) von Methan

550 °C 600 °C 680 °C 750 °C

0,00355 0,2892 3,34 7,98
Im Vergleich zu der theoretischen Umsetzungsrate, wie in der Tabelle 2 gezeigt, und der in der Tabelle 1 gezeigten Gesamtumsetzungsrate als experimentelle Ergebnisse ist es herausgefunden worden, dass die Gesamtumsetzungsraten, welche als das experimentelle Ergebnis erhalten worden sind, bei jeder von 750 °C, 680 °C und 600 °C viel höher als die Umsetzungsrate von Methan alleine sind. Aus diesen Ergebnissen ist es klar nachgewiesen worden, dass eine Verbindung, welche in der Gasprobe 1 enthalten ist, aber von Methan verschieden ist, d.h. Ethan, reagiert worden ist, um zu Benzol umgesetzt zu werden.
Durch die zuvor genannten Ergebnisse ist es bestätigt worden, dass: Benzol direkt aus Ethan hergestellt werden kann, wenn eine Ethan enthaltende Gaszusammensetzung als ein Rohgas eingesetzt wird, und dass Rohgas in der Gegenwart des Mo/HZSM-5-Katalysators gemäß der vorliegenden Erfindung reagiert wird; Wasserstoff wird dem Rohgas vorzugsweise zugegeben, um eine stabile Produktsrate aufrechtzuerhalten; und die Reaktionstemperatur liegt in einem Bereich zwischen 550 und weniger als 750 °C, vorzugsweise bei nicht weniger als 600 °C und bei nicht mehr als 680 °C, um dadurch Benzol stabil herzustellen, während eine bestimmte Produktionsrate aufrechterhalten wird.
Aus dem Ergebnis von Untersuchungen, welche die Erfinder bisher durchgeführt haben, ist eine Reaktionstemperatur von 750 °C in einer solchen Reaktion, um Benzol aus Methan herzustellen, als eine Temperaturbedingung bekannt gewesen, welche ein extrem bevorzugtes Ergebnis liefert. Allerdings ist es aus den vorliegenden Experimenten herausgefunden worden, dass die Temperatur für die Benzolherstellung vorzugsweise in einem Bereich von niedriger und klar verschieden von der zum Herstellen von Benzol aus Methan bevorzugten ist. Dies ist ein Faktor, welcher belegt, dass Benzol in dem vorliegenden Experiment durch die Reaktion einer Komponente verschieden von Methan, d.h. durch die Reaktion von Ethan, hergestellt wird.
Anwendungsexperiment 2 (Bestätigung, dass Benzol aus Ethan hergestellt wird, sowie Effekte von Methan und Wasserstoff)
Um die Ergebnisse der Überprüfung des Anwendungsexperiments 1, bei dem Ethan reagiert wird, um zu Benzol umgesetzt zu werden, zu bestätigen, und, um die Effekte von in den Gasproben 1 bis 3 enthaltendem Methan und von zugeführtem Wasserstoff zu bestätigen, wurden vier Arten von Gasproben, d.h. die Gasproben 4 bis 7, hergestellt.

Zusammensetzung der Gasprobe 4: Helium (87,0 %), Argon (11,7 %) und Ethan (1,3 %).
Zusammensetzung der Gasprobe 5: Methan (79,3 %), Argon (8,8 %) und Ethan (11,9 %).
Zusammensetzung der Gasprobe 6: Helium (84,0 %), Argon (1,1 %), Wasserstoff (5,4 %) und Ethan (9,1 %).
Zusammensetzung der Gasprobe 7: Methan (75,2 %), Argon (8,4 %), Wasserstoff (5,3 %) und Ethan (11,3 %).

Das Reaktionsexperiment wurde durch die Verwendung dieser Gasproben 4 bis 7 durchgeführt. In diesem Reaktionsexperiment wurde der Mo/HZSM-5-Katalysator in ein Reaktionsrohr aus einem Festbettreaktor (das Rohr wies einen Innendurchmesser von 18 mm auf und wurde in einer solchen Weise hergestellt, dass auf einem Inconel 800H-Teilstück, mit dem Gas in Kontakt gebracht wird, eine Kalorisierungsbehandlung durchgeführt wurde) eingeführt und die Bedingungen waren wie folgt:

Raumgeschwindigkeit der Reaktion = 450 ml/g - MFI/Std. (die Raumgeschwindigkeit, welche C₂H₆ in dem Reaktionsgas aufwies),
Reaktionszeit: 1400 Minuten,
Reaktionsdruck: 0,3 MPa und
Reaktionstemperatur: 600 °C, bei welcher ein gutes Ergebnis sowohl in dem Basisexperiment als auch in dem Anwendungsexperiment 1 erhalten wurde.

Dann wurde das Experiment durch Untersuchen der Zeitvariation in der Benzolherstellungsrate durchgeführt. Für die Produktanalyse wurden TCD-GC und FID-GC eingesetzt. Die Ergebnisse des Anwendungsexperiments 2 sind in der 7 gezeigt.
Das Ergebnis des Reaktionsexperiments unter Verwendung der Gasprobe 4 zeigt, dass Benzol hergestellt wird, wodurch es bestätigt wird, dass Ethan direkt reagiert wird, um dadurch Benzol herzustellen.
Das Ergebnis des Reaktionsexperiments unter Verwendung der Gasprobe 5 zeigt, dass, wenn in dem Rohgas Methan enthalten ist, die Benzolherstellungsrate verglichen mit dem Fall von Ethan alleine (die Gasprobe 4) verbessert wird. Deshalb wird es angenommen, dass Methan in der Koexistenz von Methan aktiviert wird, so dass ein Teil hiervon zu Ethan, welches zu reagieren ist, umgesetzt wird.
Ferner zeigt das Ergebnis des Reaktionsexperiments unter Verwendung der Gasprobe 6, dass die Rate, mit welcher Benzol aus Ethan hergestellt wird, hinsichtlich der Stabilität stark verbessert ist, wenn in dem Rohgas Wasserstoff enthalten ist. Damit wird der Effekt der Zugabe von Wasserstoff nachgewiesen, wobei der Effekt durch das Basisexperiment bestätigt wird.
Ferner zeigt das Ergebnis des Reaktionsexperiments unter Verwendung der Gasprobe 7, dass die Rate, mit der Benzol aus Ethan hergestellt wird, hinsichtlich der Stabilität mehr verbessert ist als in dem Fall, bei dem Wasserstoff alleine zugegeben wird, wenn Methan und Wasserstoff in dem Rohgas enthalten sind.
Durch die Ergebnisse des Anwendungsbeispiels 2 wird es nachgewiesen, dass Ethan direkt reagiert wird, um dadurch Benzol herzustellen. Zusätzlich dazu wird es bestätigt, dass: die Benzolherstellungsrate bei der Koexistenz mit Methan in dem Rohgas verbessert wird; die Benzolherstellungsrate hinsichtlich der Stabilität stark verbessert wird, wenn dem Rohgas Wasserstoff zugegeben wird; und Methan und Wasserstoff in dem Rohgas enthalten sind, so dass die Rate, bei welcher Benzol aus Ethan hergestellt wird, hinsichtlich der Stabilität mehr verbessert ist, als in dem Fall, bei dem Wasserstoff alleine zugegeben wird. Ferner wurden auch die Effekte bestätigt, welche erreicht werden, wenn Methan und Wasserstoff in dem Rohgas enthalten sind.
Anwendungsexperiment 3 (Leistungsfähigkeit von sekundäres Metall tragendem Katalysator)
Dann wurde ein Katalysator, welcher ein sekundäres Metall zusätzlich zu Molybdän trägt (der Katalysator wird hier als „ein sekundäres Metall tragender Katalysator“ bezeichnet), hergestellt und es wurde ein Experiment zum Nachweis des Unterschieds in der Leistungsfähigkeit zwischen dem sekundäres Metall tragenden Katalysator und dem bisher eingesetzten Mo/HZSM-5-Katalysator durchgeführt.
(Herstellung von sekundäres Metall tragendem Katalysator 1)
Ein sekundäres Metall tragender Katalysator 1 wurde so hergestellt, dass Molybdän und Rhodium auf einem ZSM-5 vom H-Typ getragen wurden. Der sekundäres Metall tragende Katalysator 1 wurde durch dasselbe Verfahren wie das unter „1. Katalysatorherstellung“ erörterte Herstellungsverfahren von Mo/HZSM-5 hergestellt mit der Ausnahme des Schritts des Tragens. In dem Schritt des Tragens wurde Ammoniummolybdat eingesetzt, zu dem Rhodiumchlorid zugegeben wurde. Molybdän wurde in einer Menge von 6 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der gesinterten Verbindung getragen. Rhodium wurde mit einem Molverhältnis zu Molybdän getragen, spezifischer mit dem nachfolgenden Verhältnis:

Rhodium : Molybdän = 0,2 : 1.

(Herstellung von sekundäres Metall tragendem Katalysator 2)
Ein sekundäres Metall tragender Katalysator 2 wurde so hergestellt, dass der Zeolithkatalysator ZSM-5 vom H-Typ Molybdän und Platin darauf trägt, und zwar durch das nachfolgende Verfahren.
Tragen von Molybdän- und Platingruppe-Komponente
522 g Ammoniumheptamolybdathexahydrat (enthaltend 300 g Molybdän) sowie 305 g 40 Gew.-% Platin enthaltendes Chlorplatinathydrat (enthaltend 122 g Platin) wurden vermischt und in 5 Litern destilliertem Wasser gelöst, um dadurch eine Imprägnierungslösung herzustellen. Dann wurden 5 kg des Zeoliths zu der so erhaltenen Imprägnierungslösung zugegeben und diese für 3 Stunden gerührt. Nach dem Trocknen der gerührten Verbindung, um den Wassergehalt zu entfernen, wurde die Verbindung für 10 Stunden in Luft bei 550 °C kalziniert, um dadurch Metall tragendes Zeolithpulver zu erhalten, welches Molybdän und Platin trägt. Das Metall tragende Zeolithpulver trägt Molybdän in einer Menge von 6 Gew.-% bezogen auf das Zeolith. Platin wurde in einem Molverhältnis zu Molybdän getragen, und zwar spezifischer bei dem nachfolgenden Verhältnis:

Platin : Molybdän = 0,2 : 1,0.

Herstellung der Katalysatorzusammensetzung
Die Katalysatorzusammensetzung und das Zusammensetzungsverhältnis hiervon sind wie folgt.
Anorganische Komponente : organische Komponente : Polymerkugeln : Wassergehalt = 65,4 : 13,6 : 5,0 : 21,0.
Ferner sind die Zusammensetzung der anorganischen Verbindung und das Zusammensetzungsverhältnis hiervon wie folgt.
Metall tragendes Zeolith : Ton : Glasfaser = 82,5 : 10,5 : 7,0.
Die anorganische Komponente, die organische Komponente und der Wassergehalt wurden in dem zuvor erörterten Verhältnis vermischt und wurden dann mittels Knetens, beispielsweise mit einer Knetvorrichtung, geknetet. Nachfolgend wurde die so vermischte Verbindung durch eine Vakuumextrusionsmaschine zu einem Stab (5 mm Durchmesser) geformt. Der während dieses Verfahrens angelegte Extrusionsdruck wurde auf einen innerhalb eines Bereiches von 70 bis 100 kg/cm² liegenden Wert eingestellt. Dann wurde das stabförmige Substrat mit einem Durchmesser von 5 mm, welches durch die Extrusion erhalten wurde, geschnitten, um 10 mm zu betragen, um dadurch ein Extrudat zu erhalten.
Trocknen und Kalzinierung des Katalysators
Das Trocknungsverfahren wurde bei 100 °C für ungefähr 12 Stunden durchgeführt, um den während des Formverfahrens zugegebenen Wassergehalt zu entfernen. Die Temperatur in dem Kalzinierungsverfahren wurde auf einen innerhalb eines Bereiches von 600 bis 700 °C liegenden Wert eingestellt. Die Temperaturerhöhungs- und Temperaturverringerungsgeschwindigkeiten in dem Kalzinierungsverfahren wurden auf innerhalb eines Bereichs von 30 bis 50 °C liegende Werte eingestellt. Während des Kalzinierungsverfahrens wurde die Temperatur für 2 Stunden in einem Bereich zwischen 120 und 150 °C gehalten, um die zugegebenen Polymerkugeln nicht augenblicklich zu kalzinieren. Daran anschließend wurde das Verfahren, damit das organische Bindemittel nicht augenblicklich kalziniert wird, unter Halten der Temperatur in einem Bereich von 250 bis 450 °C für ungefähr 2 bis 5 Stunden zweimal durchgeführt, um dadurch das Bindemittel zu entfernen. Wenn die Temperaturerhöhungs- und Temperaturverringerungsgeschwindigkeiten die zuvor genannte Geschwindigkeit übersteigen, und, wenn die Temperatur haltende Zeit nicht ausreichend ist, um das Bindemittel zu entfernen, kalziniert das Bindemittel augenblicklich, so dass sich die Festigkeit der kalzinierten Verbindung verringert. Bei dem vorstehenden Betrieb wurde ein Schaumkatalysator erhalten, welcher Molybdän und eine Platingruppenkomponente trägt.
Karbonierungsbehandlung
Die Temperatur des durch das zuvor genannte Verfahren hergestellten Katalysators wurde in einer Luftatmosphäre auf 550 °C erhöht und dann für 1 Stunde bei diesem Zustand gehalten. Daran anschließend wurde die Temperatur des Katalysators während der Ersetzung der Atmosphäre mit der eines Reaktionsgases (CH₄ + 4H2) auf 700 °C erhöht und bei diesem Zustand für 1 Stunde gehalten.
(Reaktionsexperiment)
Unter Verwendung der durch das zuvor genannte Herstellungsverfahren hergestellten, Metall tragenden Katalysatoren 1 und 2 sowie des Mo/HZSM-5-Katalysators wurde ein Reaktionsexperiment mit Ethan durchgeführt. In diesem Experiment wurde jeder Katalysator in ein Reaktionsrohr aus einem Festbettreaktor (das Rohr wies einen Innendurchmesser von 18 mm auf und wurde auf eine solche Weise hergestellt, dass auf einem Inconel 800H-Teilstück, mit welchem Gas in Kontakt gebracht wird, eine Kalorisierungsbehandlung durchgeführt wurde) in einer Menge von 7 g zugeführt. Die Bedingungen waren wie folgt:

Raumgeschwindigkeit der Reaktion = 450 ml/g - MFI/Std. (die Raumgeschwindigkeit, welche das C₂H₆ in dem Reaktionsgas aufwies),
Raumgeschwindigkeit der Reaktion = 3000 ml/g - MFI/Std. (die Raumgeschwindigkeit, welche CH₄ in dem Reaktionsgas aufwies),
Reaktionszeit: 1400 Minuten und
Reaktionsdruck: 0,3 MPa.

Die Temperatur wurde auf 680 °C eingestellt, bei welcher sowohl bei dem Basisexperiment als auch bei dem Anwendungsexperiment 1 ein gutes Ergebnis erhalten wurde. Dann wurde die Umsetzungsmenge von Methan und Ethan mit der Zeit durch Verwendung von TCD-GC und von FID-GC gemessen. Die Ergebnisse des Anwendungsexperiments 3 sind in der 8 dargestellt.
Aus den in der 8 gezeigten Ergebnissen ist es herausgefunden worden, dass sowohl der sekundäres Metall tragende Katalysator 1 (in der 8 als 680 °C-Rh-Mo bezeichnet), welcher zusätzlich zu Molybdän Rhodium als das sekundäre Metall trägt, als auch der sekundäres Metall tragende Katalysator 2 (in der 8 als 680 °C-Pt-Mo bezeichnet), welcher zusätzlich zu Molybdän als das sekundäre Metall Platin trägt, bezüglich der Umsetzungsmenge verglichen mit dem Mo/HZSM-5-Katalysator (in der 8 als 680 °C-Mo bezeichnet), welcher Molybdän alleine trägt, verbessert sind. Somit ist es herausgefunden worden, dass das sekundäre Metall wirksam ist.
Rhenium oder Wolfram können anstelle von Molybdän wirksam eingesetzt werden. Daher kann zusätzlich zu jedem der Katalysatoren, welche in dem zuvor genannten Experiment eingesetzt worden sind, ein Katalysator eingesetzt werden, welcher Rhodium oder Platin als das sekundäre Metall trägt.
Wenn Aluminiumsilikat als Metallsilikat dient, kann dieses ein poröses Material sein, welches aus Silika und Aluminiumoxid gebildet ist, und welches Poren mit 4,5 bis 6,5 Angström im Durchmesser ausbildet. Beispiele für wirksames Metallsilikat schließen solche von MCM, wie beispielsweise MCM-22, Molekularsieb 5A und Faujasit (vom Typ NaY oder NaX) zusätzlich zu durch das zuvor genannte ZSM-5 wiedergegebene ZSM ein. Wirksame Beispiele schließen ferner ein: poröse Materialien (wie beispielsweise ALPO-5 und VPI-5) gebildet mit Mikroporen von 6 bis 13 Angström im Durchmesser und enthaltend Phosphorsäure als Hauptbestandteil; ein Zeolithsubstrat ausgebildet mit Kanälen; und solche, welche Silika als Hauptkomponente und Aluminiumoxid als ein Teil enthalten und mit zylindrischen Mesoporen (oder Kanälen) von 10 bis 1000 Angström im Durchmesser ausgebildet sind, wie beispielsweise FSM-16 und MCM-41. Ferner wird das Metallsilikat zusätzlich zu dem zuvor erwähnten Aluminiumsilikat beispielhaft durch solche hergestellt aus Silika und Titandioxid erläutert.
Anwendung der experimentellen Ergebnisse (Hybridisierung)
Jedes zuvor erörterte experimentelle Ergebnis zeigt nicht nur, dass Benzol direkt aus Ethan hergestellt wird, um eine effektive Verwendung zu erlauben, sondern auch, dass dieses weitere Vorteile mit sich bringt, wenn mit den Ergebnissen der Technik kombiniert, welche die vorliegenden Erfinder bisher zum Herstellen von Benzol direkt aus Methan, wie zuvor dargelegt, untersucht haben.
Die Technik, welche die vorliegenden Erfinder bisher untersucht haben, wird nachfolgend erörtert. Als ein Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung, wie beispielsweise von Benzol und Wasserstoff, aus einem niedrigeren Kohlenwasserstoff (insbesondere Methan), ist ein Verfahren bekannt, bei dem Methan in der Gegenwart eines Katalysators und in der Abwesenheit von Sauerstoff und Oxidationsmittel reagiert wird. Basierend auf einem Katalysator, welcher so ausgebildet ist, dass ein poröses Metallsilikat Molybdän trägt (beispielsweise provisorische japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-272366), wird ein anderer Katalysator durch Zugabe eines Metalls verschieden von Molybdän als eine sekundäre Komponente (beispielsweise provisorische japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-60514) entwickelt, um dadurch Verbesserungen in der Katalysatoreigenschaft zu erlauben. Mit Untersuchungen, welche ferner zum Zwecke der Stabilisierung der Katalysatoraktivität über eine lange Zeitspanne und zum Verbessern der Selektivität sorgfältig durchgeführt worden sind, wurde ein Erfolgsgrad erreicht und bereits eine Patentanmeldung eingereicht, in der die Katalysatoraktivität so wiederhergestellt worden ist, dass eine Stabilität über eine lange Zeitspanne erreicht wird: wenn ein Platingruppenmetall (wie beispielsweise Platin, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Palladium und dergleichen) zusätzlich zu Molybdän als sekundärer Metallbestandteil getragen wird; wenn Wasserstoffgas zu dem Rohgas, welches mit dem Katalysator reagiert wird (in einer Menge von mehr als 2 % und weniger als 10 %, vorzugsweise in einer Menge in einem Bereich zwischen 4 und 8 %) zugegeben wird, und, wenn die Zufuhr des Rohgases für eine bestimmte Zeitspanne abgeschaltet wird, während die Zufuhr des Wasserstoffgases aufrechterhalten wird.
In dem Fall, bei dem das Rohgas ein Gas ist, welches zusätzlich zu Methan, welches als Hauptbestandteil dient, Ethan enthält, wird das in dem Rohgas enthaltene Ethan zunächst in dem ersten Verfahrensschritt (Vorreformer) durch Reagieren des Rohgases in der Gegenwart solch eines Katalysators zu Benzol umgesetzt, um aus Ethan Benzol herzustellen, wobei durch die zuvor dargelegten Experimente bestätigt worden ist, dass der Katalysator wirksam ist. Daran anschließend wird in dem zweiten Schritt die Technik der Erfinder zum Herstellen von Benzol aus Methan auf ein in dem ersten Verfahrensschritt hergestelltes Gas angewendet. Dadurch wird Erdgas wie es ist, ohne eine Trennung und eine Reinigung zu durchlaufen, zugeführt, was es erlaubt, dass Erdgas direkt zu Benzol umgesetzt wird. Insbesondere in einer Erdgas herstellenden Region oder in einer Umgebung, wo Naturgas durch eine Pipeline oder dergleichen gefördert wird, ist diese Technik sicherlich eine extrem wirksame.
Ferner wird in dem zweiten Schritt Ethan in einer Menge in einem Bereich zwischen 10 und 20 % hergestellt, um in dem zweiten Schritt ein Abgas zu sein. Wenn das Auslassgas in dem zweiten Verfahrensschritt erneut zu dem ersten Verfahrensschritt geführt wird, spezifischer, wenn das Auslassgas zweimal oder öfter zirkuliert wird, um reagiert zu werden, kann daher die Verwendungseffizienz des Rohgases weiter verbessert werden.
Obwohl der Katalysator geeigneterweise aus den zuvor genannten Arten von Katalysatoren ausgewählt werden kann, wird der Mo/HZSM-5-Katalysator, dessen Rohmaterialien mit geringen Kosten erhalten werden, vorzugsweise in dem Fall, bei dem der erste Verfahrensschritt als Vorreformer dient, eingesetzt.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung durch Reagieren eines Methan und Ethan enthaltenden Rohgases in der Gegenwart eines Katalysators, wobei der Katalysator so ausgebildet ist, dass Metallsilikat eines von Molybdän, Rhenium und Wolfram sowie als ein sekundäres Metall eines von Rhodium und Palladium zusätzlich zu Molybdän, Rhenium und Wolfram trägt, wobei das Metallsilikat aus ZSM-5 vom H-Typ oder aus MCM-22 vom H-Typ gebildet ist, und, wobei die Reaktionstemperatur, welche während der in der Gegenwart des Katalysators durchgeführten Reaktion angewendet wird, in einem Bereich von höher als 550 bis weniger als 750 °C liegt.
Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Reaktionstemperatur, welche während der in der Gegenwart des Katalysators durchgeführten Reaktion angewendet wird, in einem Bereich von nicht weniger als 600 °C und nicht mehr als 680 °C beträgt.
Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei Wasserstoff zu dem Rohgas in einer Menge von mehr als 2 % und weniger als 10 %, vorzugsweise in einer Menge in einem Bereich zwischen 4 und 8 %, zugegeben wird.
Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung durch Reagieren eines Methan und Ethan enthaltenden Rohgases in der Gegenwart eines Katalysators, umfassend die Schritte: einen ersten Schritt für das Reformieren von in dem Rohgas enthaltenden Methan und Ethan durch das Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und einen zweiten Schritt für das Reagieren des in dem ersten Schritt hergestellten Gases erneut in der Gegenwart eines Katalysators, wobei der in dem zweiten Schritt eingesetzte Katalysator so ausgebildet ist, dass dieser Molybdän und ein Platingruppenelement trägt.
Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach Anspruch 4, wobei das Platingruppenelement, welches in dem Katalysator enthalten ist, Rhodium, Ruthenium, Iridium, Palladium oder Platin ist.
Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach Anspruch 4 oder 5, wobei Wasserstoff dem in dem ersten Schritt hergestellten Gas in einer in dem zweiten Schritt durchgeführten Reaktion in einer Menge von mehr als 2 % und weniger als 10 %, vorzugsweise in einer Menge in einem Bereich zwischen 4 und 8 %, zugeführt wird.
Verfahren zum Herstellen einer aromatischen Verbindung durch Reagieren eines Methan und Ethan enthaltenden Rohgases in der Gegenwart eines Katalysators, wobei das Auslassgas, welches die in dem zweiten Schritt des Verfahrens zum Herstellen einer aromatischen Verbindung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 durchgeführte Reaktion durchlaufen hat, wieder dem ersten Schritt zugeführt wird, um dadurch zwischen dem ersten Schritt und dem zweiten Schritt zweimal oder öfter zirkuliert zu werden, um reagiert zu werden.