JP2005247932A - Method for producing high-octane-number gasoline base stock - Google Patents

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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a high-octane-number gasoline base stock in high yields from mainly 4C hydrocarbons as a by-product from e.g., a catalytic cracking apparatus or a thermal cracking apparatus. <P>SOLUTION: The method for producing the high-octane-number gasoline base stock comprises reforming a hydrocarbon mixture containing at least 50 wt.% 4C hydrocarbons by bringing it into contact with a zeolite catalyst under such reaction conditions that the formed 5C or higher fraction satisfies the requirements: (1) the content of 5C or higher olefins is 5 to 90 wt.%, (2) the content of aromatics is 10 to 90 wt.%, (3) benzene accounts for at most 10 wt.% of the aromatics, and (4) 8C aromatics account for at least 30 wt.% of the aromatics and is characterized in that the formed 5C or higher fraction has a octane number by a research method of at least 95, and its % yield is at least 60 wt.% based on the hydrocarbon mixture as the feedstock. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は接触分解装置や熱分解装置などから副生する主に炭素数4よりなるパラフィンおよび/またはオレフィンから高収率で高オクタン価ガソリン基材を製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a high octane gasoline substrate in a high yield from paraffins and / or olefins mainly comprising 4 carbon atoms, which are by-produced from a catalytic cracking apparatus, a thermal cracking apparatus or the like.

従来、オクタン価の高いガソリンを得る方法として、白金/アルミナ系触媒による直留ナフサの接触改質が商業的に広く採用されている。この接触改質における原料ナフサとしては、自動車用ガソリン製造を目的とする場合には、主に沸点70〜180℃の留分が、またキシレン等の芳香族留分、いわゆるBTX製造の場合には、60〜150℃の留分が用いられている。しかし、炭素数の減少とともに芳香族への転化割合が低くなるなど生成物のオクタン価が低くなってしまうため、炭素数6より低い炭化水素(パラフィンおよび/またはオレフィン)を主成分とする軽質炭化水素より高オクタン価ガソリンを製造することは困難である。このため現状では、こうした軽質炭化水素の用途は石油化学原料や都市ガス製造用原料などに限られている。   Conventionally, catalytic reforming of straight run naphtha with a platinum / alumina catalyst has been widely used commercially as a method for obtaining gasoline having a high octane number. As a raw material naphtha in this catalytic reforming, a fraction having a boiling point of 70 to 180 ° C. is mainly used for automobile gasoline production, and an aromatic fraction such as xylene, so-called BTX production is used. A fraction of 60-150 ° C. is used. However, since the octane number of the product becomes low, for example, the conversion ratio to aromatics becomes low as the number of carbon atoms decreases, light hydrocarbons mainly composed of hydrocarbons (paraffins and / or olefins) lower than 6 carbon atoms. It is difficult to produce higher octane gasoline. Therefore, at present, the use of such light hydrocarbons is limited to petrochemical raw materials and city gas production raw materials.

また、近年石油需要動向が白油化の一途をたどり、二次分解装置の全石油精製装置に占める割合が増加しており、今後もこうした傾向は強まるものと予想されている。これに伴って原油体積単位あたりの最終製品に占める軽質炭化水素の割合は今後ますます増加していくと予想される。このような状況において、炭素数3のプロピレン等は石油化学向けの需要が旺盛であることから今後もその需給均衡が保たれると予測される一方で、炭素数4の炭化水素類(パラフィンおよび/またはオレフィン)は、ガソリンの蒸気圧規制強化と相まって今後ますます余剰基調となっていく。
こうした背景の中、軽質炭化水素、なかでも炭素数4の炭化水素類(パラフィンおよび/またはオレフィン)から高オクタン価ガソリンを製造することは、軽質炭化水素の付加価値増大、ガソリン高オクタン価基材不足への対応として、非常に注目されている。またガソリン中に含まれるベンゼンは取り扱い中の漏洩或いは未燃分として環境汚染の原因になり得るため、生成ガソリン中に含有されるベンゼンの量は少ないほうが望ましい。さらにはこの生成物中に、オクタン価が高いだけではなく重要な石油化学原料でもある炭素数8(C8)の芳香族を多く含有することは、昨今の需要動向を鑑みると、生成物をガソリン留分として利用するだけにとどまらず、化学品原料として使用できるという柔軟性を有する観点からも、広く経済性に優れたものとなる。
In recent years, the trend of petroleum demand has continued to become white oil, and the ratio of secondary crackers to all petroleum refiners has increased. This trend is expected to increase in the future. Along with this, the proportion of light hydrocarbons in the final product per crude oil volume unit is expected to increase in the future. Under such circumstances, while demand for petrochemicals such as propylene having 3 carbon atoms is strong, it is predicted that the supply and demand balance will be maintained in the future, while hydrocarbons having 4 carbon atoms (paraffin and (And / or olefins) will become a surplus in the future in conjunction with the tightening of gasoline vapor pressure regulations.
Against this background, producing high-octane gasoline from light hydrocarbons, especially hydrocarbons with 4 carbon atoms (paraffins and / or olefins), increases the added value of light hydrocarbons, resulting in a shortage of high-octane gasoline base materials. As a response, it has been attracting a lot of attention. Further, since benzene contained in gasoline can cause environmental pollution as a leakage during handling or as an unburned component, it is desirable that the amount of benzene contained in the produced gasoline is small. Furthermore, this product contains not only a high octane number but also a large amount of aromatics having 8 carbon atoms (C8), which is an important petrochemical feedstock. From the viewpoint of flexibility that can be used as a raw material for chemicals as well as use as a component, it is widely excellent in economic efficiency.

高オクタン価ガソリン基材の製造に関連する技術として、結晶性シリケート、特にMFI型構造をもつ結晶性アルミノシリケートおよび結晶性メタロシリケートと接触させる方法が知られている。例えば、特許文献1によれば、組成式2Na2O:9(C374NOH:0.33Ga23:25SiO2:450H2Oで表される結晶質ケイ酸ガリウムの焼成物をアンモニウム交換後、か焼したものを触媒として用いて、n−ブタンとプロパンをそれぞれ芳香族化処理する方法が具体的に示されている。また特許文献2によれば、炭素数2〜7の軽質炭化水素を、温度350〜650℃、水素分圧490kPa(5kg/cm2)以下の条件でSiO4、AlO4およびGaO4四面体で骨格が形成されている結晶性アルミノガロシリケートと接触させて高オクタン価ガソリン基材を製造する方法が示されている。しかしながら、これら従来法では、軽質炭化水素からの高オクタン価ガソリン基材収率が低く、また得られたガソリン成分中に含まれるベンゼンの含有量が高く、逆に芳香族の中でもオクタン価が高くかつ石油化学材料として有用なC8芳香族の割合が低いなど、工業的には未だ満足すべきものではなかった。
特開昭59−98020号公報 特開昭62−254847号公報
As a technique related to the production of a high octane gasoline substrate, a method of contacting with a crystalline silicate, particularly a crystalline aluminosilicate having an MFI type structure and a crystalline metallosilicate is known. For example, according to Patent Document 1, a fired product of crystalline gallium silicate represented by the composition formula 2Na 2 O: 9 (C 3 H 7 ) 4 NOH: 0.33Ga 2 O 3 : 25SiO 2 : 450H 2 O Specifically, a method for aromatizing n-butane and propane using a catalyst obtained by calcination after ammonium exchange is shown. According to Patent Document 2, light hydrocarbons having 2 to 7 carbon atoms are formed as SiO 4 , AlO 4 and GaO 4 tetrahedrons under conditions of a temperature of 350 to 650 ° C. and a hydrogen partial pressure of 490 kPa (5 kg / cm 2 ) or less. A method for producing a high octane gasoline substrate by contacting with a crystalline aluminogallosilicate having a skeleton formed therein is shown. However, in these conventional methods, the yield of a high octane gasoline base from light hydrocarbons is low, the content of benzene contained in the obtained gasoline component is high, and conversely, even among aromatics, the octane number is high and petroleum Industrially, it was not satisfactory because the ratio of C8 aromatics useful as chemical materials was low.
JP 59-98020 A JP 62-254847 A

本発明は、軽質炭化水素を原料とする高オクタン価ガソリン基材の製造方法において、従来技術に比べてガソリン収率が高く、かつガソリン留分中に含まれるベンゼン濃度が低く、かつC8芳香族留分濃度の高い製造方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a method for producing a high octane gasoline base material using light hydrocarbons as a raw material, and has a higher gasoline yield and lower benzene concentration in the gasoline fraction than the prior art, and a C8 aromatic fraction. It aims at providing the manufacturing method with high partial concentration.

本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、主に炭素数4の炭化水素を含む留分を適切な反応条件下でゼオライト触媒と接触させることにより、高いオクタン価を有し、かつベンゼン濃度が低く、なおかつオクタン価が高いのみならず石油化学原料として重要なC8芳香族収率が高いガソリン留分を、高い収率で得ることができる製造法を見出したものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention brought a high octane number by bringing a fraction mainly containing hydrocarbons having 4 carbon atoms into contact with a zeolite catalyst under appropriate reaction conditions. The present inventors have found a production method capable of obtaining a gasoline fraction having a high C8 aromatic yield not only having a low benzene concentration and a high octane number but also having a high C8 aromatic yield as a petrochemical raw material in a high yield. .

すなわち、本発明は、炭素数4からなる炭化水素を50重量%以上含む炭化水素混合物を、ゼオライト触媒と接触させて、生成した炭素数5以上の留分が
(1)炭素数5以上のオレフィン含有量:5〜90重量%
(2)芳香族含有量:10〜90重量%
(3)芳香族中に占めるベンゼンの割合:10重量%以下
(4)芳香族中に占める炭素数8の芳香族の割合:30重量%以上
となる反応条件下に改質させ、かつ生成した炭素数5以上の留分が、リサーチ法オクタン価が95以上で、その収率が原料の炭化水素混合物に対して60重量%以上であることを特徴とする高オクタン価ガソリン基材の製造方法に関する。
That is, the present invention is such that a hydrocarbon mixture containing 50% by weight or more of a hydrocarbon having 4 carbon atoms is brought into contact with a zeolite catalyst, and the resulting fraction having 5 or more carbon atoms is Content: 5 to 90% by weight
(2) Aromatic content: 10 to 90% by weight
(3) Ratio of benzene in aromatics: 10% by weight or less (4) Ratio of aromatics having 8 carbon atoms in aromatics: reformed and produced under reaction conditions of 30% by weight or more The present invention relates to a method for producing a high-octane gasoline base material, wherein a fraction having 5 or more carbon atoms has a research octane number of 95 or more and a yield of 60% by weight or more based on a hydrocarbon mixture as a raw material.

以下に本発明の詳細を説明する。
本発明での原料油である炭化水素混合物は、炭素数4からなる炭化水素を50重量%以上、好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上含むものである。炭素数4からなる炭化水素が50重量%未満である場合には、C8芳香族などオクタン価の高い芳香族留分の割合が少なくなるため、生成したガソリン留分のオクタン価が低くなってしまうことから好ましくない。また、本発明の炭化水素混合物は炭素数2から7の炭化水素、好ましくは炭素数3〜6の炭化水素を90重量%以上含むことが好ましい。この含有量が90重量%に満たない場合には、炭素数5以上のガソリン留分の収率が低くなる虞がある。さらには、本発明の炭化水素混合物中の、パラフィンの合計含有量は70重量%以下であることが好ましく、さらには60重量%以下であることが好ましい。パラフィンの合計含有量が70重量%を超える場合、反応性の低下に伴い生成物中の炭素数5以上の収率が低くなる虞がある。
Details of the present invention will be described below.
The hydrocarbon mixture which is a raw material oil in the present invention contains a hydrocarbon having 4 carbon atoms in an amount of 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more. When the hydrocarbon having 4 carbon atoms is less than 50% by weight, the proportion of the aromatic fraction having a high octane number, such as C8 aromatic, decreases, and the octane number of the generated gasoline fraction becomes low. It is not preferable. The hydrocarbon mixture of the present invention preferably contains 90% by weight or more of hydrocarbons having 2 to 7 carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms. When this content is less than 90% by weight, the yield of a gasoline fraction having 5 or more carbon atoms may be lowered. Furthermore, the total content of paraffin in the hydrocarbon mixture of the present invention is preferably 70% by weight or less, more preferably 60% by weight or less. When the total content of paraffin exceeds 70% by weight, the yield of 5 or more carbon atoms in the product may decrease as the reactivity decreases.

このような原料炭化水素混合物は、例えば接触分解装置や熱分解装置から得られる。本発明の改質技術は、脱水素および重合を経て芳香族を製造する一連の反応のなかで、特に重合オレフィンと芳香族が共存する高オクタン価ガソリン基材を製造することを目的としている。このとき原料油中に炭素数4の物質が多く含まれることによって、その重合物により生成した炭素数8のオレフィンおよびその環化脱水素により変換される炭素数8の芳香族を生成物中に多く含有させることが可能となる。   Such a raw material hydrocarbon mixture is obtained from, for example, a catalytic cracking apparatus or a thermal cracking apparatus. The reforming technique of the present invention is intended to produce a high octane gasoline substrate in which a polymerized olefin and an aromatic coexist, among a series of reactions for producing an aromatic through dehydrogenation and polymerization. At this time, since the raw material oil contains a large number of substances having 4 carbon atoms, the olefin having 8 carbon atoms produced by the polymer and the aromatic having 8 carbon atoms converted by the cyclodehydrogenation are contained in the product. A large amount can be contained.

本発明の改質反応に使用される触媒は、ゼオライトと結合剤(バインダー)との混合物である。結合剤とは、触媒の機械的性質(強度、耐磨耗性、成形性)を高めるための物質であり、例えば、アルミナ、シリカ、アルミナボリア、シリカアルミナ等の無機酸化物が挙げられる。その添加量は、触媒組成物中に10〜70重量%となるように加えられる。また、成型体の機械的強度をさらに向上させる目的で、これらの無機結合剤にさらに燐を添加することも好ましく採用される。   The catalyst used in the reforming reaction of the present invention is a mixture of zeolite and a binder (binder). The binder is a substance for enhancing the mechanical properties (strength, abrasion resistance, moldability) of the catalyst, and examples thereof include inorganic oxides such as alumina, silica, alumina boria, and silica alumina. The addition amount is added so that it may become 10 to 70 weight% in a catalyst composition. Further, for the purpose of further improving the mechanical strength of the molded body, it is also preferable to add phosphorus to these inorganic binders.

本発明で用いる触媒の主たる活性成分であるゼオライトは、生成物の芳香族炭化水素類がその細孔内に比較的自由に出入りの出来る中孔径のゼオライトであるMFI型構造をもっていることが望ましい。具体的なMFI型構造を有するゼオライトとしては、結晶性ZSM―5又はZSM―5型のメタロシリケートが挙げられる。 ZSM―5の合成法については米国特許3,702,886号及び同3,756,942号に開示されている。また、ZSM―5型メタロシリケートの合成はZSM―5の合成法に準拠し、骨格構成元素の硝酸塩又は硫酸塩を原料として加えることにより調製することができる。   The zeolite which is the main active component of the catalyst used in the present invention preferably has an MFI type structure which is a medium pore size zeolite in which the product aromatic hydrocarbons can enter and exit relatively freely. Specific examples of zeolite having an MFI type structure include crystalline ZSM-5 or ZSM-5 type metallosilicates. The synthesis method of ZSM-5 is disclosed in US Pat. Nos. 3,702,886 and 3,756,942. The synthesis of the ZSM-5 type metallosilicate is based on the ZSM-5 synthesis method, and can be prepared by adding nitrates or sulfates as skeleton constituent elements as raw materials.

MFI型構造を有するゼオライトには、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ホウ素、バナジウム、ニッケルおよびコバルトから選ばれる金属が1種若しくは2種以上が含まれることが望ましい。好ましくは、ガリウムおよび/または亜鉛が含まれることが望ましい。このとき各金属量は該ゼオライトに対し0.1〜10.0重量%であることが望ましい。該金属は、イオン交換法、含浸法、Incipient wetness法など、既知の方法で該ゼオライトに含有させることができるが、望ましくは、ゼオライト骨格中に該金属が含まれるよう調製することが望ましい。特に望ましいゼオライトは骨格構造中に0.1〜5.0重量%のアルミニウムおよび0.1〜10.0重量%のガリウムを含有する結晶性アルミノガロシリケート、若しくは骨格構造中に0.1〜5.0重量%のアルミニウムおよび0.1〜10.0重量%の亜鉛を含有する結晶性アルミノジンコシリケート、またはこれらの混合物である。また、触媒中にガリウムを含むゼオライトを使用する際には、反応を行なう前にあらかじめ350〜650℃において水素処理を行なうことが望ましい。   The zeolite having the MFI structure preferably contains one or more metals selected from gallium, zinc, iron, platinum, boron, vanadium, nickel and cobalt. Preferably, gallium and / or zinc is contained. At this time, the amount of each metal is preferably 0.1 to 10.0% by weight based on the zeolite. The metal can be contained in the zeolite by a known method such as an ion exchange method, an impregnation method, or an incipient wetness method, but it is desirable to prepare the metal so that the metal is contained in the zeolite framework. Particularly preferred zeolites are crystalline aluminogallosilicates containing 0.1 to 5.0 wt% aluminum and 0.1 to 10.0 wt% gallium in the framework structure, or 0.1 to 5 in the framework structure. Crystalline aluminodine silicate containing 0.0 wt% aluminum and 0.1-10.0 wt% zinc, or a mixture thereof. Further, when using zeolite containing gallium in the catalyst, it is desirable to perform a hydrogen treatment at 350 to 650 ° C. in advance before the reaction.

本発明の高オクタン価ガソリン基材の製造方法は、炭素数4からなる炭化水素を50重量%以上含む炭化水素混合物を、ゼオライト触媒と接触させて、生成した炭素数5以上の留分が
(1)炭素数5以上のオレフィン含有量:5〜90重量%
(2)芳香族含有量:10〜90重量%
(3)芳香族中に占めるベンゼンの割合:10重量%以下
(4)芳香族中に占める炭素数8の芳香族の割合:30重量%以上
となる反応条件下に改質させ、かつ生成した炭素数5以上の留分が、リサーチ法オクタン価が95以上で、その収率が原料の炭化水素混合物に対して60重量%以上であることを特徴とするものである。
In the method for producing a high octane gasoline base material according to the present invention, a hydrocarbon mixture containing 50% by weight or more of a hydrocarbon having 4 carbon atoms is brought into contact with a zeolite catalyst. ) Content of olefin having 5 or more carbon atoms: 5 to 90% by weight
(2) Aromatic content: 10 to 90% by weight
(3) Ratio of benzene in aromatics: 10% by weight or less (4) Ratio of aromatics having 8 carbon atoms in aromatics: reformed and produced under reaction conditions of 30% by weight or more The fraction having 5 or more carbon atoms has a research octane number of 95 or more and a yield of 60% by weight or more based on the hydrocarbon mixture as a raw material.

生成した炭素数5以上の留分が、上記の(1)〜(4)の性状を有する反応条件で改質することにより、10重量%以下の低ベンゼン含有率、および芳香族中に占めるC8芳香族の割合が30重量%以上という高C8芳香族含有率であるリサーチ法オクタン価が95以上と高いガソリン基材を従来技術にはなかった60重量%以上という高い収率で製造することが可能となる。
生成する炭素数5以上の留分の炭素数5以上のオレフィンの含有量は、リサーチ法オクタン価を高く維持するために5〜90重量%とする必要がある。また、芳香族化合物の含有量は、炭素数5以上のガソリン留分の収率を高く維持するために10〜90重量%となる必要があり、好ましくは20〜80重量%である。
The produced fraction having 5 or more carbon atoms is modified under the reaction conditions having the above-mentioned properties (1) to (4), whereby a low benzene content of 10% by weight or less and C8 in the aromatic It is possible to produce a gasoline base with a high C8 aromatic content of 30% by weight or higher and a high octane number of 95 or more, which is high in the research method. It becomes.
The content of the olefin having 5 or more carbon atoms in the fraction having 5 or more carbon atoms to be generated needs to be 5 to 90% by weight in order to keep the research octane number high. Further, the content of the aromatic compound needs to be 10 to 90% by weight, preferably 20 to 80% by weight in order to maintain a high yield of gasoline fraction having 5 or more carbon atoms.

本発明の高オクタン価ガソリン基材の製造は、以下の反応工程を経て達成される。反応物が触媒層を通過する時に、まず主として飽和炭化水素の脱水素が起き、続いて不飽和炭化水素の重合とそれに引き続く、特に重質分の分解の連続による幅広い炭素数分布をもつオレフィンの生成と、引き続いて芳香族炭化水素への環化脱水素反応が起こる。反応温度が低すぎる場合、原料炭化水素のC−H結合を切断するのに十分なエネルギーが与えられないために、原料炭化水素の転化率が低くなる結果、生成ガソリンの収率が低くなり、かつ芳香族を生成物中に含まないことによってオクタン価が低くなってしまう。逆に反応温度を上げすぎると、生成物中のガソリン留分のほとんどが芳香族となるものの、メタン、エタンなどの不要な軽質分が、脱アルキル反応および過分解反応によって多く生成してしまい、ガソリン留分の収率を下げてしまう。   The production of the high octane gasoline base material of the present invention is achieved through the following reaction steps. When the reactants pass through the catalyst layer, dehydrogenation of saturated hydrocarbons occurs first, followed by polymerization of unsaturated hydrocarbons, followed by the olefins with a broad carbon number distribution, especially through the continuous decomposition of heavy components. Formation and subsequent cyclization dehydrogenation to aromatic hydrocarbons occurs. If the reaction temperature is too low, sufficient energy is not given to break the C—H bond of the feed hydrocarbon, resulting in a lower conversion rate of the feed hydrocarbon, resulting in a lower yield of produced gasoline, And the octane number will become low by not containing an aromatic in a product. On the other hand, if the reaction temperature is raised too much, most of the gasoline fraction in the product becomes aromatic, but unnecessary light components such as methane and ethane are largely produced by the dealkylation reaction and the overdecomposition reaction, The yield of gasoline fraction is lowered.

また、環化脱水素反応は吸熱反応であり高温になるほど、一般に非芳香族よりオクタン価の高い芳香族生成には有利となるものの、炭化水素数が大きいものほど芳香族への脱水素環化の反応速度は大きいため(例えば、Proceedings of fifth world petroleum congress, section III, Paper 4 (1959), H. G. Krane)、熱力学的制約があまり大きくない温度範囲においては、温度をなるべく低く抑える方が、芳香族の中で相対的にオクタン価の低い、ベンゼンのような炭素数の小さい芳香族の量を低く抑えることができる。さらには、高温になるとC8以上の炭素数の大きい芳香族については、脱アルキル反応、特に脱メチル反応が起き、より芳香族環のメチル置換基数が少なく芳香族の中では想定的にオクタン価も低いベンゼンなどへと転換してしまう。   The cyclization dehydrogenation reaction is an endothermic reaction, and the higher the temperature, the more generally it is advantageous for the production of aromatics having a higher octane number than the non-aromatics, but the larger the number of hydrocarbons, the more dehydrocyclization to aromatics. Because the reaction rate is high (eg, Proceedings of fifth world petroleum congress, section III, Paper 4 (1959), HG Krane) The amount of aromatics having a relatively low octane number, such as benzene, and a small number of carbon atoms can be kept low. Furthermore, for aromatics with a large carbon number of C8 or higher at higher temperatures, dealkylation reactions, especially demethylation reactions, occur, and the number of methyl substituents on the aromatic ring is smaller and the octane number is expected to be lower among aromatics. It will be converted to benzene.

よって、芳香族が生成する反応温度領域において、炭化水素類の過分解反応による液収率の低下や、芳香族炭化水素の脱アルキル反応の進行によるC8芳香族留分の低下を抑制するような反応条件を選択することが、オクタン価を高く維持しながら、高い収率でガソリン基材を製造するためにきわめて重要となる。   Therefore, in the reaction temperature region where aromatics are generated, the decrease in the liquid yield due to the overdecomposition reaction of hydrocarbons and the decrease in the C8 aromatic fraction due to the progress of the dealkylation reaction of the aromatic hydrocarbons are suppressed. The selection of reaction conditions is extremely important for producing a gasoline base with a high yield while maintaining a high octane number.

本発明の炭化水素混合物の転化における反応温度は250〜500℃であることが好ましく、より好ましくは300〜500℃、さらに好ましくは350〜500℃である。反応温度が250℃未満であると、芳香族の割合が低くなることに伴って生成したガソリン留分のオクタン価が低くなってしまい、500℃を越えると炭素数5以上のガソリン留分の収率が低くなってしまうことから好ましくない。   The reaction temperature in the conversion of the hydrocarbon mixture of the present invention is preferably 250 to 500 ° C, more preferably 300 to 500 ° C, still more preferably 350 to 500 ° C. If the reaction temperature is less than 250 ° C, the octane number of the gasoline fraction produced with the lowering of the aromatic ratio will be low, and if it exceeds 500 ° C, the yield of the gasoline fraction having 5 or more carbon atoms will be reduced. Is not preferable because it becomes low.

また、本発明においては、大気圧下でも高収率の高オクタン価ガソリンが得られるため、特に高圧を必要とはしない。炭化水素原料の脱水素反応進行に伴い、反応条件下においては水素を添加しなくても反応に見合う水素分圧を有することとなる。意図的な水素の添加は、コークの堆積を抑制して触媒の再生頻度を減らすといった利点があるものの、高オクタン価ガソリンの収率は、水素分圧の増加により低減してしまうため、必ずしも有利とはいえない。それゆえ、水素分圧は1MPa以下に抑えることが望ましい。   In the present invention, a high-octane gasoline with a high yield can be obtained even under atmospheric pressure, so that no high pressure is required. As the dehydrogenation reaction of the hydrocarbon raw material proceeds, under the reaction conditions, a hydrogen partial pressure corresponding to the reaction is obtained without adding hydrogen. Although intentional addition of hydrogen has the advantage of suppressing coke deposition and reducing catalyst regeneration frequency, the yield of high-octane gasoline is reduced by increasing the hydrogen partial pressure, which is not always advantageous. I can't say that. Therefore, it is desirable to suppress the hydrogen partial pressure to 1 MPa or less.

なお、反応生成物から回収されたメタンおよび/またはエタンを主成分とする軽質ガスを、新しい炭化水素原料とともに反応に再循環すると、触媒上へのコーク析出を抑制し、長期間にわたって芳香族炭化水素の収率を高く維持することができるため好ましく採用される。   When light gas mainly composed of methane and / or ethane recovered from the reaction product is recycled to the reaction together with a new hydrocarbon raw material, coke deposition on the catalyst is suppressed, and aromatic carbonization is performed over a long period of time. It is preferably employed because the yield of hydrogen can be kept high.

本発明の軽質炭化水素の改質反応において実施される反応様式としては、固定床、移動床あるいは流動床のいずれの形態も使用可能である。反応物流量は、固定床の場合、GHSV(ガス空間速度)で10〜10,000h-1、好ましくは50〜5,000h-1、さらに好ましくは100〜2,000h-1である。GHSVが10未満であると、炭素数5以上のガソリン留分の収率が低くなってしまい、10,000より大きいと、芳香族の割合が低くなることに伴って生成したガソリン留分のオクタン価が低くなってしまう懸念がある。反応様式として固定床以外のものを使用する際にも、接触時間は固定床と同様の値となるよう考慮すればよい。 As a reaction mode carried out in the light hydrocarbon reforming reaction of the present invention, any form of a fixed bed, a moving bed or a fluidized bed can be used. Reactant flow amount in the case of a fixed bed, 10~10,000H with GHSV (gas hourly space velocity) -1, preferably 50~5,000H -1, more preferably 100~2,000H -1. If the GHSV is less than 10, the yield of gasoline fractions having 5 or more carbon atoms will be low, and if it is greater than 10,000, the octane number of the gasoline fraction produced as the proportion of aromatics decreases. There is a concern that will become low. When using a reaction mode other than the fixed bed, the contact time may be considered to be the same value as the fixed bed.

このようにして生成した炭素数5以上のガソリン留分は、高いリサーチ法オクタン価を有しており、さらには蒸留性状も大きく、市販されているガソリンとは変わらないことからハイオクガソリンに対してもオクタン価を損なうことなくそのままブレンドすることができる。また、例えば接触分解装置の後段に本発明の製造方法に基づく工程(以下、本工程という。)を導入することにより、本工程から得られたガソリン留分は、接触分解装置から得られたガソリン留分に対してオクタン価を高めることができ、かつ双方をブレンドしたガソリン中のベンゼンを1重量%以下に保つことが可能となる。さらに本工程により接触分解装置から生成したC4留分は、より高沸点のガソリン留分へと変換されることから、トータルのガソリンでみた場合にはガソリンの蒸気圧を低める効果もある。   The gasoline fraction having 5 or more carbon atoms produced in this way has a high research method octane number, and also has a large distillation property and is not different from commercially available gasoline. It can be blended as it is without impairing the octane number. In addition, for example, by introducing a process based on the production method of the present invention (hereinafter referred to as “this process”) after the catalytic cracking apparatus, the gasoline fraction obtained from this process becomes the gasoline obtained from the catalytic cracking apparatus. The octane number can be increased relative to the fraction, and the benzene in the gasoline blended with both can be kept at 1% by weight or less. Furthermore, since the C4 fraction generated from the catalytic cracking apparatus by this step is converted into a gasoline fraction having a higher boiling point, there is an effect of lowering the vapor pressure of gasoline when viewed with total gasoline.

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[ゼオライトの調製例1]
アルミノシリケート(ZSM―5)を以下の方法で調製した。
珪酸ソーダ177gを水221gに溶かした溶液と、硫酸アルミニウム5.9g、テトラプロピルアンモニウムブロマイド22g、硫酸15g、塩化ナトリウム66g及び302gの水からなる溶液をそれぞれ調製した。これらの溶液を室温で徐々に混合し、その混合物をミキサーで5分間攪拌した後、1Lのチタン製ビーカーに入れて、オートクレーブに装着し、温度180℃、回転数100rpmにて48時間自己圧下で攪拌した。次いで放冷後、反応混合物を濾別し100mLの水で5回洗浄して濾過した。濾別した固形物を120℃で乾燥し、さらに550℃で3時間空気流通下で焼成した。得られた粉体をX線回折にかけ、ZSM―5構造であることを確認した。その化学分析の結果から、SiO2/Al23(酸化物としてのモル比)は45であることが判った。
[Zeolite Preparation Example 1]
Aluminosilicate (ZSM-5) was prepared by the following method.
A solution prepared by dissolving 177 g of sodium silicate in 221 g of water and a solution composed of 5.9 g of aluminum sulfate, 22 g of tetrapropylammonium bromide, 15 g of sulfuric acid, 66 g of sodium chloride, and 302 g of water were prepared. These solutions were gradually mixed at room temperature, and the mixture was stirred with a mixer for 5 minutes, then placed in a 1 L titanium beaker, mounted in an autoclave, and subjected to self-pressure at a temperature of 180 ° C. and a rotation speed of 100 rpm for 48 hours. Stir. Then, after cooling, the reaction mixture was filtered off, washed with 100 mL of water 5 times and filtered. The solid matter separated by filtration was dried at 120 ° C. and further calcined at 550 ° C. for 3 hours under air flow. The obtained powder was subjected to X-ray diffraction and confirmed to have a ZSM-5 structure. As a result of the chemical analysis, it was found that SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio as an oxide) was 45.

[ゼオライトの調製例2]
アルミニウムとガリウムを骨格に含むアルミノガロシリケートを以下の方法で調製した。
珪酸ナトリウム1706gと水2227gからなる溶液と、硫酸アルミニウム64gと硝酸ガリウム36g、テトラプロピルアンモニウムブロマイド368g、硫酸153g、塩化ナトリウム653g及び水2980gからなる溶液を調製した。これらの溶液を攪拌しながら徐々に混合し、得られた混合物をミキサーにて攪拌し、均質の乳状の液体とした。この溶液をステンレス製オートクレーブに入れ、温度180℃、回転数100rpmにて72時間自己圧下で攪拌して結晶化操作を行った。次に結晶化物を濾別洗浄し、固形物を乾燥後550℃で3時間焼成した。得られた焼成物はX線回折の結果、ZSM―5型構造を有することを確認した。その化学分析の結果から、SiO2/Al23、SiO2/Ga23、及びSiO2/(Al23+Ga23)はそれぞれ酸化物としてのモル比で70、157及び48であることが判った。また、X線回折分析を行なったところ、このゼオライトはMFI構造タイプであった。
[Zeolite Preparation Example 2]
An aluminogallosilicate containing aluminum and gallium in the skeleton was prepared by the following method.
A solution consisting of 1706 g of sodium silicate and 2227 g of water, and a solution consisting of 64 g of aluminum sulfate, 36 g of gallium nitrate, 368 g of tetrapropylammonium bromide, 153 g of sulfuric acid, 653 g of sodium chloride and 2980 g of water were prepared. These solutions were gradually mixed with stirring, and the resulting mixture was stirred with a mixer to obtain a homogeneous milky liquid. This solution was put in a stainless steel autoclave and stirred at a temperature of 180 ° C. and a rotation speed of 100 rpm for 72 hours under self-pressure to carry out a crystallization operation. Next, the crystallized product was filtered and washed, and the solid was dried and calcined at 550 ° C. for 3 hours. As a result of X-ray diffraction, the obtained fired product was confirmed to have a ZSM-5 type structure. As a result of the chemical analysis, SiO 2 / Al 2 O 3 , SiO 2 / Ga 2 O 3 , and SiO 2 / (Al 2 O 3 + Ga 2 O 3 ) are 70, 157 and molar ratios as oxides, respectively. It was found to be 48. Further, when X-ray diffraction analysis was performed, this zeolite was MFI structure type.

[触媒の調製例1]
ゼオライトの調製例1で得られた結晶性アルミノシリケートに結合剤としてアルミナパウダーと水を加え混練した後、直径約1.5mmに押出し成型し、乾燥後600℃で3時間焼成した。アルミナパウダーは焼成物基準で27重量%になるように加えた。次いで、成型物に対し5mL/gの割合で約2規定の硝酸アンモニウム水溶液を加え、100℃で2時間イオン交換処理を行った。この操作を4回実施後、乾燥してNH4 +型とした。さらに550℃で3時間空気流通下で焼成することで、結晶性アルミノシリケート触媒(触媒1)を得た。
[Catalyst Preparation Example 1]
Alumina powder and water were added and kneaded as a binder to the crystalline aluminosilicate obtained in Preparation Example 1 of the zeolite, then extruded to a diameter of about 1.5 mm, dried, and calcined at 600 ° C. for 3 hours. Alumina powder was added so as to be 27% by weight based on the fired product. Subsequently, about 2N aqueous ammonium nitrate solution was added to the molded product at a rate of 5 mL / g, and ion exchange treatment was performed at 100 ° C. for 2 hours. After performing this operation four times, it was dried to obtain NH 4 + type. Furthermore, the crystalline aluminosilicate catalyst (catalyst 1) was obtained by baking at 550 degreeC under an air flow for 3 hours.

[触媒の調製例2]
結晶性アルミノシリケートの代わりに、ゼオライトの調製例2で得られた結晶性アルミノガロシリケートを用いた以外は、触媒の調製例1と同様の処理を行って結晶性アルミノガロシリケート触媒(触媒2)を得た。
[Catalyst Preparation Example 2]
A crystalline aluminogallosilicate catalyst (Catalyst 2) was prepared in the same manner as in Catalyst Preparation Example 1 except that the crystalline aluminogallosilicate obtained in Zeolite Preparation Example 2 was used instead of the crystalline aluminosilicate. Got.

[実施例1〜4および比較例1〜3]
前記で得られた触媒を用いて、水素不在下で表1に示す炭化水素混合物を等モル量の窒素で希釈したものを原料とし、流通型反応装置において転化反応を行なった。なお、反応に先立ち前処理として、調製例2の触媒に限り触媒を550℃で1時間水素還元処理を行なった。その後、所定反応温度に調整し、圧力1気圧で反応物を装置へ導入した。反応条件および反応結果を表1に示す。
[Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3]
Using the catalyst obtained above, a hydrocarbon mixture shown in Table 1 diluted with an equimolar amount of nitrogen in the absence of hydrogen was used as a raw material, and a conversion reaction was carried out in a flow reactor. Prior to the reaction, as a pretreatment, only the catalyst of Preparation Example 2 was subjected to hydrogen reduction treatment at 550 ° C. for 1 hour. Then, it adjusted to predetermined reaction temperature and introduce | transduced the reaction material into the apparatus at the pressure of 1 atmosphere. The reaction conditions and reaction results are shown in Table 1.

Figure 2005247932
Figure 2005247932

Claims (8)

炭素数4からなる炭化水素を50重量%以上含む炭化水素混合物を、ゼオライト触媒と接触させて、生成した炭素数5以上の留分が
(1)炭素数5以上のオレフィン含有量:5〜90重量%
(2)芳香族含有量:10〜90重量%
(3)芳香族中に占めるベンゼンの割合:10重量%以下
(4)芳香族中に占める炭素数8の芳香族の割合:30重量%以上
となる反応条件下に改質させ、かつ生成した炭素数5以上の留分が、リサーチ法オクタン価が95以上で、その収率が原料の炭化水素混合物に対して60重量%以上であることを特徴とする高オクタン価ガソリン基材の製造方法。
A hydrocarbon mixture containing 50% by weight or more of a hydrocarbon having 4 carbon atoms is brought into contact with a zeolite catalyst, and the produced fraction having 5 or more carbon atoms is (1) olefin content having 5 or more carbon atoms: 5 to 90 weight%
(2) Aromatic content: 10 to 90% by weight
(3) Ratio of benzene in aromatics: 10% by weight or less (4) Ratio of aromatics having 8 carbon atoms in aromatics: reformed and produced under reaction conditions of 30% by weight or more A method for producing a high-octane gasoline base material, wherein the fraction having 5 or more carbon atoms has a research octane number of 95 or more and a yield of 60% by weight or more based on a hydrocarbon mixture as a raw material.
炭化水素混合物が、炭素数2〜7の炭化水素を90重量%以上含むことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the hydrocarbon mixture contains 90% by weight or more of hydrocarbons having 2 to 7 carbon atoms. 炭化水素混合物中の、パラフィンの合計含有量が70重量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein the total content of paraffin in the hydrocarbon mixture is 70% by weight or less. 反応温度が250〜500℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   The reaction temperature is 250-500 degreeC, The manufacturing method in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. GHSVが10〜10,000であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。   GHSV is 10-10,000, The manufacturing method in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. ゼオライトがMFI型骨格を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the zeolite has an MFI type skeleton. ゼオライトが、ガリウム、亜鉛、鉄、白金、ホウ素、バナジウム、ニッケルおよびコバルトから選ばれる金属を1種若しくは2種以上含み、各金属の含有量が該ゼオライトに対して0.1〜10.0重量%であることを特徴とする請求項6に記載の製造方法。   The zeolite contains one or more metals selected from gallium, zinc, iron, platinum, boron, vanadium, nickel and cobalt, and the content of each metal is 0.1 to 10.0 weight with respect to the zeolite. The manufacturing method according to claim 6, wherein the manufacturing method is%. ゼオライトが、骨格構造中に0.1〜5.0重量%のアルミニウムおよび0.1〜10.0重量%のガリウムを含有する結晶性アルミノガロシリケート、若しくは骨格構造中に0.1〜5.0重量%のアルミニウムおよび0.1〜10.0重量%の亜鉛を含有する結晶性アルミノジンコシリケート、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項6または7に記載の製造方法。

A crystalline aluminogallosilicate in which the zeolite contains 0.1 to 5.0% by weight of aluminum and 0.1 to 10.0% by weight of gallium in the framework structure, or 0.1 to 5. The production method according to claim 6 or 7, which is a crystalline aluminodine silicate containing 0% by weight of aluminum and 0.1 to 10.0% by weight of zinc, or a mixture thereof.

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