JP2007238608A - Method for production of liquefied petroleum gas - Google Patents

Method for production of liquefied petroleum gas Download PDF

Info

Publication number
JP2007238608A
JP2007238608A JP2007030703A JP2007030703A JP2007238608A JP 2007238608 A JP2007238608 A JP 2007238608A JP 2007030703 A JP2007030703 A JP 2007030703A JP 2007030703 A JP2007030703 A JP 2007030703A JP 2007238608 A JP2007238608 A JP 2007238608A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
liquefied petroleum
methanol
petroleum gas
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007030703A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Fujimoto
薫 藤元
Kenji Asami
賢二 朝見
Giyouko Rei
暁紅 黎
Qianwen Zhang
謙温 張
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON GAS GOSEI KK
Original Assignee
NIPPON GAS GOSEI KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON GAS GOSEI KK filed Critical NIPPON GAS GOSEI KK
Priority to JP2007030703A priority Critical patent/JP2007238608A/en
Publication of JP2007238608A publication Critical patent/JP2007238608A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for economically producing a hydrocarbon material consisting mainly of propane and/or butane, namely a liquefied petroleum gas (LPG) from carbon-containing materials, such as natural gas, through synthesis gas, methanol and/or dimethyl ether. <P>SOLUTION: The method comprises producing the synthesis gas from the carbon-containing material, producing a crude methanol or crude dimethyl ether including carbon monoxide and/or carbon dioxide from the synthesis gas and producing the liquefied petroleum gas including hydrocarbons consisting mainly of propane or butane. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、合成ガスから、メタノールおよび/またはジメチルエーテルを経由して、主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する方法に関する。さらに、本発明は、天然ガス等の含炭素原料から、合成ガス、メタノールおよび/またはジメチルエーテルを経由して、主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing liquefied petroleum gas whose main component is propane or butane from synthesis gas via methanol and / or dimethyl ether. Furthermore, the present invention relates to a method for producing a liquefied petroleum gas whose main component is propane or butane from a carbon-containing raw material such as natural gas via synthesis gas, methanol and / or dimethyl ether.

液化石油ガス(LPG)は、常温常圧下ではガス状を呈する石油系もしくは天然ガス系炭化水素を圧縮し、あるいは同時に冷却して液状にしたものをいい、その主成分はプロパンまたはブタンである。液体の状態で貯蔵および輸送が可能なLPGは可搬性に優れ、供給にパイプラインを必要とする天然ガスとは違い、ボンベに充填した状態でどのような場所にでも供給することができるという特徴がある。そのため、プロパンを主成分とするLPG、すなわちプロパンガスが、家庭用・業務用の燃料として広く用いられている。現在、日本国内においても、プロパンガスは約2,500万世帯(全世帯の50%以上)に供給されている。また、LPGは、家庭用・業務用燃料以外にも、カセットコンロ、使い捨てライター等の移動体用の燃料(主に、ブタンガス)、工業用燃料、自動車用燃料としても使用されている。   The liquefied petroleum gas (LPG) is obtained by compressing a petroleum-based or natural gas-based hydrocarbon that is in a gaseous state at normal temperature and pressure, or by simultaneously cooling it into a liquid state, and its main component is propane or butane. LPG that can be stored and transported in a liquid state has excellent portability, and unlike natural gas that requires a pipeline for supply, it can be supplied to any place in a filled state in a cylinder. There is. For this reason, LPG mainly composed of propane, that is, propane gas, is widely used as a fuel for home use and business use. Currently, propane gas is supplied to approximately 25 million households (more than 50% of all households) in Japan. In addition to household and commercial fuels, LPG is also used as fuel for moving bodies (mainly butane gas) such as cassette stoves and disposable lighters, industrial fuel, and automobile fuel.

従来、LPGは、1)湿性天然ガスから回収する方法、2)原油のスタビライズ(蒸気圧調整)工程から回収する方法、3)石油精製工程などで生成されるものを分離・抽出する方法などにより生産されている。   Conventionally, LPG is obtained by 1) a method of recovering from wet natural gas, 2) a method of recovering from crude oil stabilization (vapor pressure adjustment), 3) a method of separating / extracting what is produced in an oil refining process, etc. Has been produced.

LPG、特に家庭用・業務用の燃料として用いられるプロパンガスは将来的にも需要が見込め、工業的に実施可能な、新規な製造方法を確立できれば非常に有用である。   Propane gas, which is used as a fuel for LPG, particularly for home and business use, is very useful if a new production method that can be industrially implemented can be established in the future.

LPGの製造方法として、特許文献1には、Cu−Zn系、Cr−Zn系、Pd系等のメタノール合成触媒、具体的には、CuO−ZnO−Al触媒、Pd/SiO触媒と、平均孔径が略10Å(1nm)以上のゼオライト、具体的にはY型ゼオライトよりなるメタノール転化触媒とを物理的に混合した混合触媒の存在下で、水素および一酸化炭素よりなる合成ガスを反応させて、液化石油ガス、あるいは、これに近い組成の炭化水素混合物を製造する方法が開示されている。 As a method for producing LPG, Patent Document 1 discloses a methanol synthesis catalyst such as Cu—Zn, Cr—Zn, and Pd, specifically, a CuO—ZnO—Al 2 O 3 catalyst and a Pd / SiO 2 catalyst. And a synthesis gas composed of hydrogen and carbon monoxide in the presence of a mixed catalyst obtained by physically mixing a zeolite having an average pore diameter of approximately 10 mm (1 nm) or more, specifically, a methanol conversion catalyst composed of Y-type zeolite. A method of reacting to produce liquefied petroleum gas or a hydrocarbon mixture having a composition close to this is disclosed.

また、LPGの製造方法として、非特許文献1には、メタノール合成用触媒である4wt%Pd/SiO、Cu−Zn−Al混合酸化物[Cu:Zn:Al=40:23:37(原子比)]またはCu系低圧メタノール合成用触媒(商品名:BASF S3−85)と、450℃で1時間水蒸気処理した、SiO/Al=7.6の高シリカY型ゼオライトとから成るハイブリッド触媒を用い、合成ガスからメタノール、ジメチルエーテルを経由してC2〜C4のパラフィンを選択率69〜85%で製造する方法が開示されている。 As a method for producing LPG, Non-Patent Document 1 discloses that 4 wt% Pd / SiO 2 , a Cu—Zn—Al mixed oxide [Cu: Zn: Al = 40: 23: 37 (atom), which is a catalyst for methanol synthesis. Ratio)] or a Cu-based catalyst for low-pressure methanol synthesis (trade name: BASF S3-85) and high-silica Y-type zeolite with SiO 2 / Al 2 O 3 = 7.6 treated with steam at 450 ° C. for 1 hour. And a method for producing C2-C4 paraffins from synthesis gas via methanol and dimethyl ether with a selectivity of 69-85%.

一方、非特許文献2には、メタノール及びジメチルエーテルの少なくとも1つを原料としてLPGを製造する方法が開示されている。具体的には、微加圧下、反応温度603K(330℃)で、メタノール:H:N=1:1:1の原料ガスをメタノール基準のLHSVが20h−1で、前段がZSM−5であり、後段がPt−Cである2層の触媒層(ZSM−5/Pt−C Series)、または、ZSM−5とPt−Cとからなる混合触媒層(ZSM−5/Pt−C Pellet−mixture)に流通させ、LPG合成反応を行っている。 On the other hand, Non-Patent Document 2 discloses a method for producing LPG using at least one of methanol and dimethyl ether as a raw material. Specifically, under slight pressure, at a reaction temperature of 603 K (330 ° C.), a raw material gas of methanol: H 2 : N 2 = 1: 1: 1 has a methanol-based LHSV of 20 h −1 , and the first stage is ZSM-5 And two catalyst layers (ZSM-5 / Pt-C Series) whose subsequent stage is Pt-C, or a mixed catalyst layer (ZSM-5 / Pt-C Pellet) composed of ZSM-5 and Pt-C. -Mixture) to carry out the LPG synthesis reaction.

さらに、非特許文献3には、ジメチルエーテルと水素とから、触媒反応により、LPGを製造する方法が開示されている。用いる触媒としては、メタノール合成触媒とゼオライトとから成るハイブリッド触媒(Cu−Zn/USYなど)、Pdでイオン交換したZSM−5(Pd−ZSM−5)、Ptでイオン交換したZSM−5(Pt−ZSM−5)などが挙げられている。非特許文献4にも、触媒としてVIIIB金属担持ZSM−5、具体的には、Pdでイオン交換したZSM−5(Pd−ZSM−5)、Ptでイオン交換したZSM−5(Pt−ZSM−5)などを用い、ジメチルエーテルと水素とからLPGを製造する方法が開示されている。
特開昭61−23688号公報 “Selective Synthesis of LPG from Synthesis Gas”,Kaoru Fujimoto et al.,Bull.Chem.Soc.Jpn.,58,p.3059−3060(1985) “Methanol/Dimethyl Ether Conversion on Zeolite Catalysts for Indirect Synthesis of LPG from Natural Gas”,Yingjie Jin et al.,第92回触媒討論会 討論会A予稿集,p.322,2003年9月18日 “Selective Synthesis of LPG from DME”,Kenji Asami et al.,石油学会第47回年会 受賞講演、第53回研究発表会 講演要旨,p.98−99,平成16年5月19日 “Synthesis of LPG from DME with VIIIB Metal Supported on ZSM−5”,Kenji Asami et al.,第13回日本エネルギー学会大会 講演要旨集,p.128−129,平成16年7月29日
Furthermore, Non-Patent Document 3 discloses a method for producing LPG from dimethyl ether and hydrogen by catalytic reaction. As the catalyst to be used, a hybrid catalyst composed of a methanol synthesis catalyst and zeolite (Cu-Zn / USY etc.), ZSM-5 ion-exchanged with Pd (Pd-ZSM-5), ZSM-5 ion-exchanged with Pt (Pt -ZSM-5) and the like. Non-Patent Document 4 also discloses VIIIB metal-supported ZSM-5 as a catalyst, specifically, ZSM-5 ion-exchanged with Pd (Pd-ZSM-5), ZSM-5 ion-exchanged with Pt (Pt-ZSM- 5) and the like, and a method for producing LPG from dimethyl ether and hydrogen is disclosed.
Japanese Patent Laid-Open No. 61-23688 “Selective Synthesis of LPG from Synthesis Gas”, Kaoru Fujimoto et al. Bull. Chem. Soc. Jpn. 58, p. 3059-3060 (1985) “Methanol / Dimethyl Ether Conversion on Zeolites Catalysts for Indirect Synthesis of LPG from Natural Gas”, Yingjie Jin et al. , 92nd Catalyst Conference, Proceedings of Conference A, p. 322, September 18, 2003 “Selective Synthesis of LPG from DME”, Kenji Asami et al. , The 47th Annual Meeting of the Petroleum Society, 53rd Research Presentation Abstract, p. 98-99, May 19, 2004 “Synthesis of LPG from DME with VIIIB Metal Supported on ZSM-5”, Kenji Asami et al. , 13th Annual Meeting of the Japan Institute of Energy, p. 128-129, July 29, 2004

本発明の目的は、合成ガスから、メタノールおよび/またはジメチルエーテルを経由して、主成分がプロパンまたはブタンである炭化水素、すなわち液化石油ガス(LPG)を経済的に製造することができる方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method capable of economically producing a hydrocarbon whose main component is propane or butane, that is, liquefied petroleum gas (LPG), from methanol and / or dimethyl ether from synthesis gas. It is to be.

本発明の他の目的は、天然ガスなどの含炭素原料から、合成ガス、メタノールおよび/またはジメチルエーテルを経由して、主成分がプロパンまたはブタンである炭化水素、すなわち液化石油ガス(LPG)を経済的に製造することができる方法を提供することである。   Another object of the present invention is to economically produce hydrocarbons whose main component is propane or butane, that is, liquefied petroleum gas (LPG), from a carbon-containing raw material such as natural gas, via synthesis gas, methanol and / or dimethyl ether. It is to provide a method that can be manufactured automatically.

本発明によれば、
(i)メタノール合成触媒を用いて、合成ガスから、メタノールと、水素と、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくとも1つとを含む粗メタノールを製造するメタノール製造工程と、
(ii)メタノール製造工程において得られた粗メタノールを精製することなく供給し、液化石油ガス製造用触媒を用いて、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する液化石油ガス製造工程と
を有することを特徴とする液化石油ガスの製造方法が提供される。
According to the present invention,
(I) a methanol production process for producing crude methanol containing methanol, hydrogen, and at least one of carbon monoxide and carbon dioxide from synthesis gas using a methanol synthesis catalyst;
(Ii) Liquefaction in which crude methanol obtained in the methanol production process is supplied without purification, and liquefied petroleum gas in which the main component of the contained hydrocarbon is propane or butane is produced using a catalyst for liquefied petroleum gas production. There is provided a method for producing a liquefied petroleum gas, comprising a petroleum gas production process.

さらに、本発明によれば、
(I)含炭素原料と、HO、OおよびCOからなる群より選択される少なくとも一種とから、合成ガスを製造する合成ガス製造工程と、
(II)メタノール合成触媒を用いて、合成ガスから、メタノールと、水素と、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくとも1つとを含む粗メタノールを製造するメタノール製造工程と、
(III)メタノール製造工程において得られた粗メタノールを精製することなく供給し、液化石油ガス製造用触媒を用いて、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する液化石油ガス製造工程と
を有することを特徴とする液化石油ガスの製造方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
(I) a synthesis gas production process for producing synthesis gas from a carbon-containing raw material and at least one selected from the group consisting of H 2 O, O 2 and CO 2 ;
(II) a methanol production process for producing crude methanol containing methanol, hydrogen, and at least one of carbon monoxide and carbon dioxide from synthesis gas using a methanol synthesis catalyst;
(III) Liquefaction in which crude methanol obtained in the methanol production process is supplied without purification, and liquefied petroleum gas in which the main component of the contained hydrocarbon is propane or butane is produced using a catalyst for liquefied petroleum gas production. There is provided a method for producing a liquefied petroleum gas, comprising a petroleum gas production process.

また、本発明によれば、
(i)ジメチルエーテル合成触媒を用いて、合成ガスから、ジメチルエーテルと、水素と、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくとも1つとを含む粗ジメチルエーテルを製造するジメチルエーテル製造工程と、
(ii)ジメチルエーテル製造工程において得られた粗ジメチルエーテルを精製することなく供給し、液化石油ガス製造用触媒を用いて、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する液化石油ガス製造工程と
を有することを特徴とする液化石油ガスの製造方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
(I) a dimethyl ether production process for producing crude dimethyl ether containing dimethyl ether, hydrogen, and at least one of carbon monoxide and carbon dioxide from synthesis gas using a dimethyl ether synthesis catalyst;
(Ii) Liquefaction by supplying the crude dimethyl ether obtained in the dimethyl ether production process without purification and using the catalyst for liquefied petroleum gas production to produce liquefied petroleum gas whose main hydrocarbon component is propane or butane. There is provided a method for producing a liquefied petroleum gas, comprising a petroleum gas production process.

さらに、本発明によれば、
(I)含炭素原料と、HO、OおよびCOからなる群より選択される少なくとも一種とから、合成ガスを製造する合成ガス製造工程と、
(II)ジメチルエーテル合成触媒を用いて、合成ガスから、ジメチルエーテルと、水素と、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくとも1つとを含む粗ジメチルエーテルを製造するジメチルエーテル製造工程と、
(III)ジメチルエーテル製造工程において得られた粗ジメチルエーテルを精製することなく供給し、液化石油ガス製造用触媒を用いて、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する液化石油ガス製造工程と
を有することを特徴とする液化石油ガスの製造方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
(I) a synthesis gas production process for producing synthesis gas from a carbon-containing raw material and at least one selected from the group consisting of H 2 O, O 2 and CO 2 ;
(II) a dimethyl ether production process for producing crude dimethyl ether containing dimethyl ether, hydrogen, and at least one of carbon monoxide and carbon dioxide from synthesis gas using a dimethyl ether synthesis catalyst;
(III) Liquefaction that supplies crude dimethyl ether obtained in the dimethyl ether production process without purification and uses the catalyst for liquefied petroleum gas production to produce liquefied petroleum gas whose main hydrocarbon component is propane or butane. There is provided a method for producing a liquefied petroleum gas, comprising a petroleum gas production process.

ここで、合成ガスとは、天然ガスや石炭などの含炭素原料から製造される水素と一酸化炭素とを含む混合ガスを指し、水素および一酸化炭素からなる混合ガスに限られない。合成ガスは、例えば、二酸化炭素、水、メタン、エタン、エチレンなどを含む混合ガスであってもよい。天然ガスを改質して得られる合成ガスは、通常、水素と一酸化炭素とに加えて二酸化炭素や水蒸気を含む。   Here, the synthesis gas refers to a mixed gas containing hydrogen and carbon monoxide produced from a carbon-containing raw material such as natural gas or coal, and is not limited to a mixed gas consisting of hydrogen and carbon monoxide. The synthesis gas may be a mixed gas containing, for example, carbon dioxide, water, methane, ethane, ethylene, and the like. Syngas obtained by reforming natural gas usually contains carbon dioxide and water vapor in addition to hydrogen and carbon monoxide.

本発明においては、まず、合成ガスからメタノールおよび/またはジメチルエーテルを製造する。次いで、液化石油ガス製造用触媒の存在下、メタノールおよび/またはジメチルエーテルと水素とを反応させて、主成分がプロパンまたはブタンである炭化水素、すなわち液化石油ガス(LPG)を製造する。用いる液化石油ガス製造用触媒は、Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh,Pd,Ir、Pt等のオレフィン水素化触媒成分とゼオライトとを含有するものであり、例えば、Pdおよび/またはPtをZSM−5またはUSY型ゼオライトに担持したもの、Pdを担体(シリカなど)に担持してなるPd系触媒成分とUSY型ゼオライトとを混合したものである。   In the present invention, first, methanol and / or dimethyl ether is produced from synthesis gas. Next, methanol and / or dimethyl ether and hydrogen are reacted in the presence of a catalyst for producing liquefied petroleum gas to produce a hydrocarbon whose main component is propane or butane, that is, liquefied petroleum gas (LPG). The liquefied petroleum gas production catalyst used contains an olefin hydrogenation catalyst component such as Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Rh, Pd, Ir, and Pt, and zeolite. For example, Pd and / or Alternatively, Pt is supported on ZSM-5 or USY-type zeolite, and Pd-based catalyst component obtained by supporting Pd on a support (such as silica) and USY-type zeolite are mixed.

合成ガスからメタノールを製造する場合、メタノール合成触媒の存在下、一酸化炭素と水素とを反応させる。この反応により得られる生成物(未精製のメタノール)には、通常、水や、未反応の原料である一酸化炭素、副生物である二酸化炭素、ジメチルエーテルなどが含まれる。   When methanol is produced from synthesis gas, carbon monoxide and hydrogen are reacted in the presence of a methanol synthesis catalyst. The product (unpurified methanol) obtained by this reaction usually contains water, carbon monoxide as an unreacted raw material, carbon dioxide as a by-product, dimethyl ether, and the like.

一方、合成ガスからジメチルエーテルを製造する場合、メタノール合成触媒とメタノール脱水触媒との混合触媒であるジメチルエーテル合成触媒の存在下、一酸化炭素と水素とを反応させる。この反応により得られる生成物(未精製のジメチルエーテル)には、通常、水や、未反応の原料である一酸化炭素、副生物である二酸化炭素、メタノールなどが含まれる。   On the other hand, when producing dimethyl ether from synthesis gas, carbon monoxide and hydrogen are reacted in the presence of a dimethyl ether synthesis catalyst which is a mixed catalyst of a methanol synthesis catalyst and a methanol dehydration catalyst. The product (unpurified dimethyl ether) obtained by this reaction usually contains water, carbon monoxide as an unreacted raw material, carbon dioxide as a by-product, methanol, and the like.

合成ガスからメタノールおよび/またはジメチルエーテルを製造し、続いてメタノールおよび/またはジメチルエーテルからLPGを製造するプロセスを構築する場合、メタノールおよび/またはジメチルエーテルの合成反応後に生成物を精製する必要があると、工程数が多くなり、また、精製にエネルギーが少なからず消費されるので、経済的に不利である。未精製のメタノールおよび/または未精製のジメチルエーテルをLPG製造の原料ガス(反応器に送入されるガス)として使用できることは経済性の点から非常に望ましい。   When constructing a process for producing methanol and / or dimethyl ether from synthesis gas and subsequently producing LPG from methanol and / or dimethyl ether, it is necessary to purify the product after the synthesis reaction of methanol and / or dimethyl ether. It is economically disadvantageous because of the large number and energy consumption for purification. It is highly desirable from the viewpoint of economy that unpurified methanol and / or unpurified dimethyl ether can be used as a raw material gas for LPG production (gas fed to the reactor).

ところで、従来、メタノールおよび/またはジメチルエーテルからオレフィンを製造する方法はよく知られている。また、オレフィンのパラフィンへの水素化反応もよく知られている。この2つを組み合わせることにより、メタノールおよび/またはジメチルエーテルからLPGを製造することができる。具体的には、まず、ゼオライト触媒を用いて、メタノールおよび/またはジメチルエーテルから主成分がプロピレンまたはブテンであるオレフィン類を製造し、次いで、オレフィン水素化触媒を用いて、得られたオレフィン類を水素化して主成分がプロパンまたはブタンであるパラフィン類、すなわちLPGを製造する。   By the way, conventionally, a method for producing an olefin from methanol and / or dimethyl ether is well known. The hydrogenation reaction of olefins to paraffin is also well known. By combining the two, LPG can be produced from methanol and / or dimethyl ether. Specifically, first, an olefin having a main component of propylene or butene is produced from methanol and / or dimethyl ether using a zeolite catalyst, and then the obtained olefin is hydrogenated using an olefin hydrogenation catalyst. To produce paraffins whose main component is propane or butane, that is, LPG.

しかし、この二段階で反応させるLPGの製造方法では、メタノールおよび/またはジメチルエーテルからオレフィン類を合成する工程において、ゼオライト触媒がコーキングにより劣化しやすく、触媒寿命が十分に長いとは言い難い。   However, in this LPG production method in which the reaction is performed in two steps, it is difficult to say that the zeolite catalyst is easily deteriorated by coking in the process of synthesizing olefins from methanol and / or dimethyl ether, and the catalyst life is sufficiently long.

さらに、このLPGの製造方法では、原料ガスとして一酸化炭素および/または二酸化炭素を含むものは望ましくない。原料ガスが一酸化炭素および/または二酸化炭素を含む場合、二段目のオレフィンの水素化工程において、一酸化炭素および二酸化炭素が触媒被毒物質になることがあり、LPGを長期間にわたって安定に製造することは困難である。また、水素化によるメタンの生成が起こることもある。つまり、多くの場合、この二段階で反応させるLPGの製造方法では、一酸化炭素や二酸化炭素などを含む未精製のメタノールおよび/または未精製のジメチルエーテルをLPG製造の原料ガスとして用いることはできない。   Furthermore, in this LPG production method, it is not desirable that the raw material gas contains carbon monoxide and / or carbon dioxide. When the raw material gas contains carbon monoxide and / or carbon dioxide, carbon monoxide and carbon dioxide may become catalyst poisons in the second stage olefin hydrogenation process, and LPG can be stabilized over a long period of time. It is difficult to manufacture. Also, methane may be produced by hydrogenation. That is, in many cases, in the LPG production method in which the reaction is performed in two steps, unpurified methanol and / or unpurified dimethyl ether containing carbon monoxide, carbon dioxide, and the like cannot be used as a raw material gas for LPG production.

それに対し、メタノールおよび/またはジメチルエーテルからLPGを一段階で合成する本発明のLPGの製造方法では、原料ガスが一酸化炭素および/または二酸化炭素を含んでいてもLPG合成に何ら影響がない。LPG合成反応においてオレフィン水素化触媒成分を含有する触媒を用いても、上記の二段階で反応させるLPGの製造方法のような問題は起こらない。そのため、本発明では、合成ガスから製造された、一酸化炭素や二酸化炭素などを含む未精製のメタノールおよび未精製のジメチルエーテルをそのままLPG製造の原料ガスとして用いることができる。   On the other hand, in the LPG production method of the present invention in which LPG is synthesized from methanol and / or dimethyl ether in one step, there is no influence on LPG synthesis even if the raw material gas contains carbon monoxide and / or carbon dioxide. Even when a catalyst containing an olefin hydrogenation catalyst component is used in the LPG synthesis reaction, there is no problem like the LPG production method in which the reaction is carried out in the above two steps. Therefore, in the present invention, unpurified methanol and unpurified dimethyl ether containing carbon monoxide, carbon dioxide and the like, produced from synthesis gas, can be used as a raw material gas for LPG production.

さらに、本発明のLPGの製造方法によれば、LPG合成反応においてゼオライトを含有する触媒を用いても、ゼオライトのコーキングによる劣化が小さく、LPGを長期間にわたって安定に製造することができ、また、触媒コストも低減される。   Furthermore, according to the method for producing LPG of the present invention, even when a catalyst containing zeolite is used in the LPG synthesis reaction, deterioration due to zeolite coking is small, and LPG can be produced stably over a long period of time. Catalyst costs are also reduced.

このように、本発明によれば、合成ガスから、メタノールおよび/またはジメチルエーテルを経由して、主成分がプロパンまたはブタンである炭化水素、すなわちLPGを経済的に製造することができる。また、本発明によれば、天然ガス等の含炭素原料から、合成ガス、メタノールおよび/またはジメチルエーテルを経由して、主成分がプロパンまたはブタンである炭化水素、すなわちLPGを経済的に製造することができる。   Thus, according to the present invention, a hydrocarbon whose main component is propane or butane, that is, LPG can be economically produced from synthesis gas via methanol and / or dimethyl ether. In addition, according to the present invention, a hydrocarbon whose main component is propane or butane, that is, LPG is economically produced from a carbon-containing raw material such as natural gas via synthesis gas, methanol and / or dimethyl ether. Can do.

図面を参照しながら、本発明のLPGの製造方法の一実施形態について説明する。   An embodiment of the LPG production method of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に、本発明のLPGの製造方法を実施するのに好適なLPG製造装置の一例を示す。   FIG. 1 shows an example of an LPG production apparatus suitable for carrying out the LPG production method of the present invention.

まず、含炭素原料として天然ガス(メタン)が、ライン21を経て、改質器11に供給される。また、図示しないが、必要に応じて酸素、水蒸気あるいは二酸化炭素がライン21に供給される。改質器11内には、改質触媒(合成ガス製造用触媒)11aが備えられている。また、改質器11は、改質のために必要な熱を供給するための加熱手段(不図示)を備える。この改質器11内において、改質触媒の存在下、メタンが改質され、水素および一酸化炭素を含む合成ガスが得られる。   First, natural gas (methane) is supplied to the reformer 11 via the line 21 as a carbon-containing raw material. Although not shown, oxygen, water vapor, or carbon dioxide is supplied to the line 21 as necessary. In the reformer 11, a reforming catalyst (synthetic gas production catalyst) 11a is provided. The reformer 11 includes a heating unit (not shown) for supplying heat necessary for reforming. In the reformer 11, methane is reformed in the presence of the reforming catalyst, and a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide is obtained.

このようにして得られた合成ガスは、ライン22を経て、メタノール合成用反応器12に供給される。反応器12内には、メタノール合成触媒12aが備えられている。この反応器12内において、メタノール合成触媒の存在下、合成ガスから、メタノールと水素と一酸化炭素および/または二酸化炭素とを含む粗メタノールが製造される。   The synthesis gas thus obtained is supplied to the methanol synthesis reactor 12 via a line 22. In the reactor 12, a methanol synthesis catalyst 12a is provided. In this reactor 12, crude methanol containing methanol, hydrogen, carbon monoxide and / or carbon dioxide is produced from synthesis gas in the presence of a methanol synthesis catalyst.

製造された粗メタノールは、精製されることなく、ライン23を経て、液化石油ガス製造用反応器13に供給される。また、図示しないが、必要に応じて水素がライン23に供給される。反応器13内には、液化石油ガス製造用触媒13aが備えられている。この反応器13内において、液化石油ガス製造用触媒の存在下、粗メタノールから、主成分がプロパンまたはブタンである炭化水素ガス(低級パラフィン含有ガス)が製造される。   The produced crude methanol is supplied to the liquefied petroleum gas production reactor 13 via the line 23 without being purified. Although not shown, hydrogen is supplied to the line 23 as necessary. Inside the reactor 13, a liquefied petroleum gas production catalyst 13a is provided. In the reactor 13, hydrocarbon gas (lower paraffin-containing gas) whose main component is propane or butane is produced from crude methanol in the presence of a liquefied petroleum gas production catalyst.

製造された炭化水素ガスは、必要に応じて水分や、水素等の低沸点成分および高沸点成分を気液分離などにより除去した後、加圧・冷却され、ライン24から製品となるLPGが得られる。   The produced hydrocarbon gas is removed by moisture, low-boiling components such as hydrogen and high-boiling components by gas-liquid separation or the like, and then pressurized and cooled to obtain LPG as a product from the line 24. It is done.

なお、図示しないが、LPG製造装置には、昇圧機、熱交換器、バルブ、計装制御装置などが必要に応じて設けられる。   Although not shown, the LPG manufacturing apparatus is provided with a booster, a heat exchanger, a valve, an instrumentation control device, and the like as necessary.

また、メタノール合成触媒12aの代わりにジメチルエーテル合成触媒を用いることもできる。その場合、反応器12内において、合成ガスから、ジメチルエーテルと水素と一酸化炭素および/または二酸化炭素とを含む粗ジメチルエーテルが製造され、これから、反応器13内において、主成分がプロパンまたはブタンである炭化水素ガス(低級パラフィン含有ガス)が製造される。   Further, a dimethyl ether synthesis catalyst can be used instead of the methanol synthesis catalyst 12a. In that case, crude dimethyl ether containing dimethyl ether, hydrogen, carbon monoxide and / or carbon dioxide is produced from synthesis gas in the reactor 12, and from this, the main component is propane or butane in the reactor 13. Hydrocarbon gas (lower paraffin-containing gas) is produced.

〔合成ガス製造工程〕
合成ガス製造工程では、通常、含炭素原料と、HO、OおよびCOからなる群より選択される少なくとも一種とから、合成ガスを製造する。
[Syngas production process]
In the synthesis gas production process, synthesis gas is usually produced from a carbon-containing raw material and at least one selected from the group consisting of H 2 O, O 2 and CO 2 .

含炭素原料としては、炭素を含む物質であって、HO、OおよびCOからなる群より選択される少なくとも一種と反応してHおよびCOを生成可能なものを用いることができる。含炭素原料としては、合成ガスの原料として公知のものを用いることができ、例えば、メタンやエタン等の低級炭化水素など、また、天然ガス、ナフサ、石炭などを用いることができる。 As the carbon-containing raw material, a substance containing carbon and capable of generating H 2 and CO by reacting with at least one selected from the group consisting of H 2 O, O 2 and CO 2 can be used. . As the carbon-containing raw material, those known as raw materials for synthesis gas can be used. For example, lower hydrocarbons such as methane and ethane, natural gas, naphtha, coal, and the like can be used.

本発明では、通常、合成ガス製造工程、メタノール製造工程またはジメチルエーテル製造工程、液化石油ガス製造工程において触媒を用いるため、含炭素原料(天然ガス、ナフサ、石炭など)としては、硫黄や硫黄化合物などの触媒被毒物質の含有量が少ないものが好ましい。また、含炭素原料に触媒被毒物質が含まれる場合には、必要に応じて、合成ガス製造工程に先立ち脱硫など、触媒被毒物質を除去する工程を行うことができる。   In the present invention, since a catalyst is usually used in a synthesis gas production process, a methanol production process or a dimethyl ether production process, and a liquefied petroleum gas production process, as a carbon-containing raw material (natural gas, naphtha, coal, etc.), sulfur, sulfur compounds, etc. Those having a low content of the catalyst poisoning substance are preferred. Moreover, when a catalyst poisoning substance is contained in the carbon-containing raw material, a step of removing the catalyst poisoning substance such as desulfurization can be performed prior to the synthesis gas production process, if necessary.

合成ガスは、合成ガス製造用触媒(改質触媒)の存在下で、上記のような含炭素原料と、HO、OおよびCOからなる群より選択される少なくとも一種とを反応させることにより製造される。合成ガスは、公知の方法、例えば、天然ガス(メタン)の水蒸気改質法、複合改質法あるいは自己熱改質法により製造される。 The synthesis gas reacts the carbon-containing raw material as described above with at least one selected from the group consisting of H 2 O, O 2 and CO 2 in the presence of a synthesis gas production catalyst (reforming catalyst). It is manufactured by. The synthesis gas is produced by a known method, for example, a steam reforming method, a combined reforming method, or an autothermal reforming method of natural gas (methane).

下記式(1)のように、メタノール製造のための化学量論から言えば、合成ガスの組成はH/CO(モル比)=2が好ましい。 From the stoichiometry for methanol production as shown in the following formula (1), the composition of the synthesis gas is preferably H 2 / CO (molar ratio) = 2.

Figure 2007238608
Figure 2007238608

合成ガスから主としてメタノールを製造する場合、合成ガス製造工程において製造される合成ガスの組成は、好ましくは、CO:H=1:1.5〜1:2.5(モル比)である。製造される合成ガス中の一酸化炭素に対する水素の含有比率(H/CO;モル基準)は、1.8以上が好ましく、1.9以上がより好ましい。また、製造される合成ガス中の一酸化炭素に対する水素の含有比率(H/CO;モル基準)は、2.3以下が好ましく、2.2以下がより好ましい。合成ガスの組成を上記の範囲にすることにより、次のメタノール製造工程において、より効率的に、より経済的にメタノールを製造することができ、その結果、より経済的にLPGを製造することができる。 When methanol is mainly produced from synthesis gas, the composition of the synthesis gas produced in the synthesis gas production process is preferably CO: H 2 = 1: 1.5 to 1: 2.5 (molar ratio). The content ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 / CO; molar basis) in the produced synthesis gas is preferably 1.8 or more, and more preferably 1.9 or more. In addition, the content ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 / CO; on a molar basis) in the produced synthesis gas is preferably 2.3 or less, and more preferably 2.2 or less. By setting the composition of the synthesis gas in the above range, methanol can be produced more efficiently and more economically in the next methanol production process, and as a result, LPG can be produced more economically. it can.

また、下記式(2)のように、ジメチルエーテル製造のための化学量論から言えば、合成ガスの組成はH/CO(モル比)=1が好ましい。 Further, as expressed by the following formula (2), the composition of the synthesis gas is preferably H 2 / CO (molar ratio) = 1 in terms of the stoichiometry for producing dimethyl ether.

Figure 2007238608
Figure 2007238608

合成ガスから主としてジメチルエーテルを製造する場合、合成ガス製造工程において製造される合成ガスの組成は、好ましくは、CO:H=1:0.5〜1:1.5(モル比)である。製造される合成ガス中の一酸化炭素に対する水素の含有比率(H/CO;モル基準)は、0.8以上が好ましく、0.9以上がより好ましい。また、製造される合成ガス中の一酸化炭素に対する水素の含有比率(H/CO;モル基準)は、1.2以下が好ましく、1.1以下がより好ましい。合成ガスの組成を上記の範囲にすることにより、次のジメチルエーテル製造工程において、より効率的に、より経済的にジメチルエーテルを製造することができ、その結果、より経済的にLPGを製造することができる。 When mainly producing dimethyl ether from synthesis gas, the composition of the synthesis gas produced in the synthesis gas production process is preferably CO: H 2 = 1: 0.5 to 1: 1.5 (molar ratio). The content ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 / CO; on a molar basis) in the produced synthesis gas is preferably 0.8 or more, and more preferably 0.9 or more. Further, the content ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 / CO; on a molar basis) in the produced synthesis gas is preferably 1.2 or less, and more preferably 1.1 or less. By setting the composition of the synthesis gas within the above range, dimethyl ether can be produced more efficiently and more economically in the next dimethyl ether production process, and as a result, LPG can be produced more economically. it can.

また、例えば、上記のような原料から合成ガスを製造する反応器である改質器の下流にシフト反応器を設け、シフト反応(CO+HO→CO+H)によって合成ガスの組成を上記の範囲に調整することもできる。 Further, for example, a shift reactor is provided downstream of a reformer that is a reactor for producing synthesis gas from the above raw materials, and the composition of the synthesis gas is changed by the shift reaction (CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ). It is also possible to adjust to the range.

組成が上記の範囲である合成ガスを製造するためには、含炭素原料と水(スチーム)、酸素および二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも一種との供給量比、用いる合成ガス製造用触媒の種類や、その他の反応条件を適宜選択すればよい。   In order to produce a synthesis gas having a composition within the above range, a supply ratio of a carbon-containing raw material and at least one selected from the group consisting of water, steam and oxygen, and a catalyst for producing a synthesis gas to be used And other reaction conditions may be appropriately selected.

組成が上記の範囲である合成ガスは、例えば、次のような方法によって製造することができる。   The synthesis gas whose composition is in the above range can be produced, for example, by the following method.

下記式(A)で表される組成を有する複合酸化物からなる改質触媒の存在下、含炭素原料(特に、天然ガス、メタン)と酸素と二酸化炭素とスチーム(水蒸気)とを、反応器に導入する原料ガス中の(二酸化炭素+スチーム)/カーボン比を0.5〜3、酸素/カーボン比を0.2〜1とし、かつ、反応器出口での温度を900〜1100℃、圧力を5〜60kg/cmとして反応させることにより、本発明において用いられる合成ガスを製造することができる。 In the presence of a reforming catalyst comprising a composite oxide having a composition represented by the following formula (A), a carbon-containing raw material (particularly natural gas, methane), oxygen, carbon dioxide, and steam (steam) are reacted in a reactor. (Carbon dioxide + steam) / carbon ratio in the raw material gas introduced into the reactor is 0.5-3, oxygen / carbon ratio is 0.2-1 and the temperature at the outlet of the reactor is 900-1100 ° C., pressure Can be made to react at 5 to 60 kg / cm 2 to produce the synthesis gas used in the present invention.

・Co・Ni・Mg・Ca・O (A)
(式中、Mは第6A族元素、第7A族元素、CoおよびNiを除く第8族遷移元素、第1B族元素、第2B族元素、第4B族元素およびランタノイド元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表す。a,b,c,dおよびeは各元素の原子比率を表し、a+b+c+d+e=1のとき、0≦a≦0.1、0.001≦(b+c)≦0.3、0≦b≦0.3、0≦c≦0.3、0.6≦(d+e)≦0.999、0<d≦0.999、0≦e≦0.999であり、fは各元素が酸素と電荷均衡を保つのに必要な数である。)
反応器に導入する原料ガス中の(二酸化炭素+スチーム)/カーボン比は、0.5〜2程度が好ましい。また、反応器の出口の温度は、950〜1050℃が好ましい。反応器の出口の圧力は、15〜20kg/cmが好ましい。
M a · Co b · Ni c · Mg d · Ca e · O f (A)
(Wherein M is selected from the group consisting of Group 6A elements, Group 7A elements, Group 8 transition elements excluding Co and Ni, Group 1B elements, Group 2B elements, Group 4B elements, and lanthanoid elements) Represents at least one element, a, b, c, d and e represent the atomic ratio of each element, and when a + b + c + d + e = 1, 0 ≦ a ≦ 0.1, 0.001 ≦ (b + c) ≦ 0. 3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0 ≦ c ≦ 0.3, 0.6 ≦ (d + e) ≦ 0.999, 0 <d ≦ 0.999, 0 ≦ e ≦ 0.999, and f is (Each element is necessary to maintain charge balance with oxygen.)
The (carbon dioxide + steam) / carbon ratio in the raw material gas introduced into the reactor is preferably about 0.5 to 2. The temperature at the outlet of the reactor is preferably 950 to 1050 ° C. The pressure at the outlet of the reactor is preferably 15 to 20 kg / cm 2 .

原料ガスの空間速度は、通常、500〜200000hr−1であり、1000〜100000hr−1が好ましく、1000〜70000hr−1がより好ましい。 The space velocity of the raw material gas is usually 500~200000Hr -1, preferably 1000~100000hr -1, 1000~70000hr -1 are more preferred.

上記式(A)で表される組成を有する複合酸化物は、MgO、CaOが岩塩型結晶構造をとり、その格子に位置するMgまたはCa原子の一部がCo、NiあるいはMに置換した一種の固溶体であって、単相をなすものである。   The composite oxide having the composition represented by the above formula (A) is a kind in which MgO and CaO have a rock salt type crystal structure, and a part of Mg or Ca atoms located in the lattice is substituted with Co, Ni or M It is a solid solution and forms a single phase.

上記式(A)中、Mは、マンガン、モリブデン、ロジウム、ルテニウム、白金、パラジウム、銅、銀、亜鉛、錫、鉛、ランタンおよびセリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましい。   In the above formula (A), M is at least one element selected from the group consisting of manganese, molybdenum, rhodium, ruthenium, platinum, palladium, copper, silver, zinc, tin, lead, lanthanum and cerium. preferable.

Mの含有量(a)は0≦a≦0.1であり、0≦a≦0.05であることが好ましく、0≦a≦0.03であることがより好ましい。Mの含有量(a)が0.1を超えると、リフォーミング反応の活性が低下してくる。   The M content (a) is 0 ≦ a ≦ 0.1, preferably 0 ≦ a ≦ 0.05, and more preferably 0 ≦ a ≦ 0.03. If the M content (a) exceeds 0.1, the activity of the reforming reaction decreases.

コバルト含有量(b)は0≦b≦0.3であり、0≦b≦0.25であることが好ましく、0≦b≦0.2であることがより好ましい。コバルト含有量(b)が0.3を超えると、炭素質析出防止効果が十分には得られにくくなる。   The cobalt content (b) is 0 ≦ b ≦ 0.3, preferably 0 ≦ b ≦ 0.25, and more preferably 0 ≦ b ≦ 0.2. When the cobalt content (b) exceeds 0.3, it is difficult to sufficiently obtain the carbonaceous precipitation preventing effect.

ニッケル含有量(c)は0≦c≦0.3であり、0≦c≦0.25であることが好ましく、0≦c≦0.2であることがより好ましい。ニッケル含有量(c)が0.3を超えると、炭素質析出防止効果が十分には得られにくくなる。   The nickel content (c) is 0 ≦ c ≦ 0.3, preferably 0 ≦ c ≦ 0.25, and more preferably 0 ≦ c ≦ 0.2. If the nickel content (c) exceeds 0.3, it is difficult to sufficiently obtain the carbonaceous precipitation preventing effect.

また、コバルト含有量(b)とニッケル含有量(c)との合計量(b+c)は0.001≦(b+c)≦0.3であり、0.001≦(b+c)≦0.25であることが好ましく、0.001≦(b+c)≦0.2であることがより好ましい。合計含有量(b+c)が0.3を超えると、炭素質析出防止効果が十分には得られにくくなる。一方、合計含有量(b+c)が0.001未満では、反応活性が低下してくる。   The total amount (b + c) of the cobalt content (b) and the nickel content (c) is 0.001 ≦ (b + c) ≦ 0.3, and 0.001 ≦ (b + c) ≦ 0.25. It is preferable that 0.001 ≦ (b + c) ≦ 0.2. When the total content (b + c) exceeds 0.3, it becomes difficult to sufficiently obtain the carbonaceous precipitation preventing effect. On the other hand, when the total content (b + c) is less than 0.001, the reaction activity decreases.

マグネシウム含有量(d)とカルシウム含有量(e)との合計量(d+e)は0.6≦(d+e)≦0.9998であり、0.7≦(d+e)≦0.9998であることが好ましく、0.77≦(d+e)≦0.9998であることがより好ましい。   The total amount (d + e) of the magnesium content (d) and the calcium content (e) is 0.6 ≦ (d + e) ≦ 0.9998, and 0.7 ≦ (d + e) ≦ 0.9998. Preferably, 0.77 ≦ (d + e) ≦ 0.9998 is more preferable.

このうち、マグネシウム含有量(d)は0<d≦0.999であり、0.2≦d≦0.9998であることが好ましく、0.37≦d≦0.9998であることがより好ましい。また、カルシウム含有量(e)は0≦e<0.999であり、0≦e≦0.5であることが好ましく、0≦e≦0.3であることがより好ましい。この触媒は、カルシウムを含有しないものであってもよい。   Among these, the magnesium content (d) is 0 <d ≦ 0.999, preferably 0.2 ≦ d ≦ 0.9998, and more preferably 0.37 ≦ d ≦ 0.9998. . The calcium content (e) is 0 ≦ e <0.999, preferably 0 ≦ e ≦ 0.5, and more preferably 0 ≦ e ≦ 0.3. This catalyst may not contain calcium.

マグネシウム含有量(d)とカルシウム含有量(e)との合計量(d+e)は、M含有量(a)、コバルト含有量(b)およびニッケル含有量(c)とのバランスで決められる。(d+e)は上記範囲内であればいかなる割合でもリフォーミング反応に優れた効果を発揮するが、カルシウム(e)とM(a)の含有量が多いと、炭素質析出の抑制に高い効果があるものの、マグネシウム(d)が多い場合に比べて触媒活性が低くなる傾向がある。活性の点からは、カルシウム含有量(e)が0.5以下であり、M含有量(a)が0.1以下であることが好ましい。   The total amount (d + e) of the magnesium content (d) and the calcium content (e) is determined by the balance of the M content (a), the cobalt content (b), and the nickel content (c). (D + e) exhibits an excellent effect on the reforming reaction at any ratio within the above range. However, if the contents of calcium (e) and M (a) are large, the effect of suppressing carbonaceous precipitation is high. Although it exists, there exists a tendency for a catalyst activity to become low compared with the case where there is much magnesium (d). From the viewpoint of activity, it is preferable that the calcium content (e) is 0.5 or less and the M content (a) is 0.1 or less.

用いる改質触媒は、M、CoおよびNiの少なくとも1種が複合酸化物中で高分散化されていることが好ましい。ここで、分散とは、担持された金属の全原子数に対する触媒表面に露出している原子数の比として定められるものである。すなわち、Co、NiあるいはMの金属元素またはその化合物の原子数をAとし、これらの原子のうち粒子表面に露出している原子の数をBとすると、B/Aが分散度となる。M、CoおよびNiの少なくとも1種が複合酸化物中で高分散化されている改質触媒を用いることにより、さらに高活性となって反応が化学量論的に進行し、炭素質(カーボン)の析出がより効果的に防止される。   The reforming catalyst to be used is preferably such that at least one of M, Co and Ni is highly dispersed in the composite oxide. Here, the dispersion is defined as the ratio of the number of atoms exposed on the catalyst surface to the total number of atoms of the supported metal. That is, if the number of atoms of a metal element of Co, Ni or M or a compound thereof is A and the number of atoms exposed on the particle surface among these atoms is B, B / A is the dispersity. By using a reforming catalyst in which at least one of M, Co, and Ni is highly dispersed in the composite oxide, the reaction becomes more active and the reaction proceeds stoichiometrically. Is more effectively prevented.

このような改質触媒を製造する方法としては、例えば、含浸担持法、共沈法、ゾル−ゲル法(加水分解法)、均一沈澱法などが挙げられる。   Examples of a method for producing such a reforming catalyst include an impregnation support method, a coprecipitation method, a sol-gel method (hydrolysis method), and a uniform precipitation method.

上記の改質触媒は、通常、合成ガスの製造に使用する前に、活性化処理を行う。活性化処理は、水素ガスなどの還元性気体の存在下、500〜1000℃、好ましくは600〜1000℃、より好ましくは650〜1000℃の温度範囲で0.5〜30時間程度、触媒を加熱することにより行う。還元性気体は、窒素ガスなどの不活性ガスで希釈されていてもよい。この活性化処理は、リフォーミング反応を行う反応器内で行うこともできる。この活性化処理により、触媒活性が発現する。   The above reforming catalyst is usually subjected to an activation treatment before being used for the production of synthesis gas. In the activation treatment, the catalyst is heated in the temperature range of 500 to 1000 ° C., preferably 600 to 1000 ° C., more preferably 650 to 1000 ° C. for about 0.5 to 30 hours in the presence of a reducing gas such as hydrogen gas. To do. The reducing gas may be diluted with an inert gas such as nitrogen gas. This activation treatment can also be performed in a reactor that performs the reforming reaction. By this activation treatment, catalytic activity is expressed.

本発明において用いられる合成ガスを製造する他の方法としては、含炭素原料(特に、天然ガス、メタン)を部分酸化して、未反応の含炭素原料を含む少なくとも600℃の温度を有する混合ガスを生成させ、次いで、この高温の混合ガス中に含まれる未反応の含炭素原料に、金属イオンの電気陰性度が13以下である金属酸化物からなる担体にロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウムおよび白金からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属(触媒金属)を担持させた、比表面積25m/g以下、触媒金属の担持量が金属換算量で担体金属酸化物に対して0.0005〜0.1モル%の触媒の存在下において、加圧条件下で炭酸ガスおよび/またはスチームを反応させて合成ガスを製造する方法が挙げられる。また、含炭素原料(特に、天然ガス、メタン)と、酸素含有ガス(空気、酸素など)と、炭酸ガスおよび/またはスチームとからなる混合ガスを用い、金属イオンの電気陰性度が13以下である金属酸化物からなる担体にロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウムおよび白金からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属(触媒金属)を担持させた、比表面積25m/g以下、触媒金属の担持量が金属換算量で担体金属酸化物に対して0.0005〜0.1モル%の触媒の存在下において、該混合ガス中の含炭素原料を部分酸化して、未反応の含炭素原料を含む少なくとも600℃の温度を有する混合ガスを生成させるとともに、この未反応の含炭素原料に加圧条件下で炭酸ガスおよび/またはスチームを反応させて合成ガスを製造する方法が挙げられる。 As another method for producing the synthesis gas used in the present invention, a mixed gas having a temperature of at least 600 ° C. containing the unreacted carbon-containing raw material by partially oxidizing a carbon-containing raw material (particularly natural gas, methane). Then, the unreacted carbon-containing raw material contained in the high-temperature mixed gas is supported on a carrier made of a metal oxide having a metal ion electronegativity of 13 or less, rhodium, ruthenium, iridium, palladium and platinum. A specific surface area of 25 m 2 / g or less in which at least one metal (catalyst metal) selected from the group consisting of: And a method of producing a synthesis gas by reacting carbon dioxide gas and / or steam under a pressurized condition in the presence of 1 mol% of a catalyst. Further, a mixed gas composed of a carbon-containing raw material (particularly natural gas, methane), an oxygen-containing gas (air, oxygen, etc.), carbon dioxide gas and / or steam is used, and the electronegativity of metal ions is 13 or less. A specific surface area of 25 m 2 / g or less, a supported amount of catalyst metal, in which at least one metal (catalyst metal) selected from the group consisting of rhodium, ruthenium, iridium, palladium and platinum is supported on a support made of a certain metal oxide. In the presence of 0.0005 to 0.1 mol% of the catalyst in terms of metal in the amount of metal, the carbon-containing raw material in the mixed gas is partially oxidized to include an unreacted carbon-containing raw material. A mixed gas having a temperature of at least 600 ° C. is generated, and a carbon dioxide gas and / or steam is reacted with the unreacted carbon-containing raw material under pressurized conditions to produce a synthesis gas. How to, and the like.

ここで、触媒金属は、金属状態で担持されていてもよいし、酸化物などの金属化合物の状態で担持されていてもよい。また、担体として用いる金属酸化物は、単一金属酸化物であってもよいし、複合金属酸化物であってもよい。   Here, the catalyst metal may be supported in a metal state, or may be supported in the state of a metal compound such as an oxide. Further, the metal oxide used as the carrier may be a single metal oxide or a composite metal oxide.

担体用金属酸化物中の金属イオンの電気陰性度は13以下であり、12以下が好ましく、10以下がより好ましい。金属酸化物中の金属イオンの電気陰性度が13を超えると、その触媒の使用に際して炭素析出が著しくなってくる。また、担体用金属酸化物中の金属イオンの電気陰性度の下限値は、通常、4程度である。   The electronegativity of metal ions in the metal oxide for support is 13 or less, preferably 12 or less, and more preferably 10 or less. When the electronegativity of the metal ion in the metal oxide exceeds 13, carbon deposition becomes remarkable when the catalyst is used. Moreover, the lower limit of the electronegativity of metal ions in the metal oxide for support is usually about 4.

なお、金属酸化物中の金属イオンの電気陰性度は、次式により定義されるものである。   In addition, the electronegativity of the metal ion in the metal oxide is defined by the following formula.

Xi=(1+2i)Xo
Xi:金属イオンの電気陰性度、
Xo:金属の電気陰性度、
i:金属イオンの荷電子数。
Xi = (1 + 2i) Xo
Xi: Electronegativity of metal ions,
Xo: metal electronegativity,
i: the number of valence electrons of the metal ion.

金属酸化物が複合金属酸化物である場合は、平均の金属イオン電気陰性度を用い、その値は、複合金属酸化物中に含まれる各金属イオンの電気陰性度に複合酸化物中の各酸化物のモル分率を掛けた値の合計値とする。   When the metal oxide is a composite metal oxide, the average metal ion electronegativity is used, and the value is calculated based on the electronegativity of each metal ion contained in the composite metal oxide. The sum of the product multiplied by the mole fraction of the product.

金属の電気陰性度(Xo)はPaulingの電気陰性度を用いる。Paulingの電気陰性度は、「藤代亮一訳、ムーア物理化学(下)(第4版)、東京化学同人,p.707(1974)」の表15.4に記載されている。金属酸化物中の金属イオンの電気陰性度(Xi)については、例えば、「触媒学会編、触媒講座、第2巻、p.145(1985)」に詳述されている。   Pauling's electronegativity is used for the metal electronegativity (Xo). Pauling's electronegativity is described in Table 15.4 of “Ryoichi Fujishiro, Moore Physical Chemistry (4th edition), Tokyo Kagaku Dojin, p.707 (1974)”. The electronegativity (Xi) of metal ions in the metal oxide is described in detail, for example, in “Catalyst Society, Catalyst Course, Vol. 2, p. 145 (1985)”.

このような金属酸化物としては、Mg、Ca、Ba、Zn、Al、Zr、La等の金属を1種以上含む金属酸化物が挙げられる。このような金属酸化物として、具体的には、マグネシア(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化バリウム(BaO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、酸化ランタン(La)等の単一金属酸化物や、MgO/CaO、MgO/BaO、MgO/ZnO、MgO/Al、MgO/ZrO、CaO/BaO、CaO/ZnO、CaO/Al、CaO/ZrO、BaO/ZnO、BaO/Al、BaO/ZrO、ZnO/Al、ZnO/ZrO、Al/ZrO、La/MgO、La/Al、La/CaO等の複合金属酸化物が挙げられる。 Examples of such metal oxides include metal oxides containing one or more metals such as Mg, Ca, Ba, Zn, Al, Zr, and La. Specific examples of such metal oxides include magnesia (MgO), calcium oxide (CaO), barium oxide (BaO), zinc oxide (ZnO), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), Single metal oxides such as lanthanum oxide (La 2 O 3 ), MgO / CaO, MgO / BaO, MgO / ZnO, MgO / Al 2 O 3 , MgO / ZrO 2 , CaO / BaO, CaO / ZnO, CaO / Al 2 O 3 , CaO / ZrO 2 , BaO / ZnO, BaO / Al 2 O 3 , BaO / ZrO 2 , ZnO / Al 2 O 3 , ZnO / ZrO 2 , Al 2 O 3 / ZrO 2 , La 2 O Examples thereof include composite metal oxides such as 3 / MgO, La 2 O 3 / Al 2 O 3 , and La 2 O 3 / CaO.

用いる触媒の比表面積は25m/g以下であり、20m/g以下が好ましく、15m/g以下がより好ましく、10m/g以下が特に好ましい。また、用いる触媒の比表面積の下限値は、通常、0.01m/g程度である。触媒の比表面積を上記の範囲にすることにより、触媒の炭素析出活性をより十分に抑制することができる。 Used specific surface area of the catalyst is not more than 25 m 2 / g, preferably not more than 20 m 2 / g, more preferably not more than 15m 2 / g, 10m 2 / g or less is particularly preferred. Moreover, the lower limit of the specific surface area of the catalyst used is usually about 0.01 m 2 / g. By setting the specific surface area of the catalyst within the above range, the carbon deposition activity of the catalyst can be more sufficiently suppressed.

ここで用いる触媒において、触媒の比表面積と担体である金属酸化物の比表面積とは実質的にほぼ同じである。したがって、担体である金属酸化物の比表面積は25m/g以下であり、20m/g以下が好ましく、15m/g以下がより好ましく、10m/g以下が特に好ましい。また、担体である金属酸化物の比表面積の下限値は、通常、0.01m/g程度である。 In the catalyst used here, the specific surface area of the catalyst and the specific surface area of the metal oxide as a support are substantially the same. Therefore, the specific surface area of the metal oxide is a carrier is less 25 m 2 / g, preferably not more than 20 m 2 / g, more preferably not more than 15m 2 / g, 10m 2 / g or less is particularly preferred. Moreover, the lower limit of the specific surface area of the metal oxide as a support is usually about 0.01 m 2 / g.

なお、ここで、触媒または担体である金属酸化物の比表面積は、BET法により、温度15℃で測定されたものである。   Here, the specific surface area of the metal oxide as a catalyst or a carrier is measured at a temperature of 15 ° C. by the BET method.

比表面積が25m/g以下の触媒は、触媒金属の担持前に担体である金属酸化物を300〜1300℃、好ましくは650〜1200℃で焼成し、触媒金属担持後、得られた触媒金属担持物をさらに600〜1300℃、好ましくは650〜1200℃で焼成することによって得ることができる。また、担体である金属酸化物に触媒金属を担持後、得られた触媒金属担持物を600〜1300℃、好ましくは650℃〜1200℃で焼成することによっても得ることができる。焼成温度と焼成時間とを制御することによって、得られる触媒または担体である金属酸化物の比表面積を制御することができる。 The catalyst having a specific surface area of 25 m 2 / g or less is obtained by calcining a metal oxide as a support at 300 to 1300 ° C., preferably 650 to 1200 ° C. before supporting the catalyst metal, and after the catalyst metal is supported, It can be obtained by further firing the support at 600 to 1300 ° C, preferably 650 to 1200 ° C. Further, after the catalyst metal is supported on the metal oxide as the carrier, the obtained catalyst metal support can be obtained by firing at 600 to 1300 ° C, preferably 650 to 1200 ° C. By controlling the calcination temperature and the calcination time, the specific surface area of the metal oxide which is the catalyst or the support obtained can be controlled.

担体である金属酸化物に対する触媒金属の担持量は、金属換算量で、0.0005〜0.1モル%である。担体である金属酸化物に対する触媒金属の担持量は、金属換算量で、0.001モル%以上が好ましく、0.002モル%以上がより好ましい。また、担体である金属酸化物に対する触媒金属の担持量は、金属換算量で、0.09モル%以下が好ましい。   The amount of the catalyst metal supported on the metal oxide as the support is 0.0005 to 0.1 mol% in terms of metal. The amount of the catalyst metal supported on the metal oxide as the carrier is preferably 0.001 mol% or more, and more preferably 0.002 mol% or more, in terms of metal. Further, the supported amount of the catalyst metal with respect to the metal oxide as the carrier is preferably 0.09 mol% or less in terms of metal.

上記のような触媒は、触媒の比表面積が小さく、かつ、触媒金属の担持量が非常に少量であるため、含炭素原料に対する十分な合成ガス化活性を有すると共に、炭素析出活性が著しく抑制されたものである。   The catalyst as described above has a small specific surface area of the catalyst and a very small amount of the catalyst metal supported, so that it has a sufficient synthesis gasification activity for the carbon-containing raw material, and the carbon deposition activity is remarkably suppressed. It is a thing.

このような触媒は、公知の方法に従って調製することができる。触媒を製造する方法としては、例えば、担体である金属酸化物を水中に分散させ、触媒金属塩またはその水溶液を添加、混合した後、触媒金属が担持された金属酸化物を水溶液から分離し、乾燥、焼成する方法(含浸法)や、担体である金属酸化物を排気後、細孔容積分の金属塩溶液を少量ずつ加え、担体表面を均一に濡れた状態にした後、乾燥、焼成する方法(incipient−wetness法)などが挙げられる。   Such a catalyst can be prepared according to a known method. As a method for producing a catalyst, for example, a metal oxide as a support is dispersed in water, a catalyst metal salt or an aqueous solution thereof is added and mixed, and then the metal oxide on which the catalyst metal is supported is separated from the aqueous solution. Drying and firing method (impregnation method) or exhausting the metal oxide as the carrier, adding a small amount of metal salt solution for the pore volume to make the surface of the carrier evenly wet, then drying and firing The method (incipient-wetness method) etc. are mentioned.

上記のような触媒の存在下、含炭素原料(特に、天然ガス、メタン)とスチーム(水蒸気)および/または二酸化炭素とを反応させることにより、本発明において用いられる合成ガスを製造することができる。   The synthesis gas used in the present invention can be produced by reacting a carbon-containing raw material (particularly natural gas, methane) with steam (water vapor) and / or carbon dioxide in the presence of the catalyst as described above. .

含炭素原料と二酸化炭素とを反応させる方法(COリフォーミング)の場合、反応温度は500〜1200℃であり、600〜1000℃が好ましい。反応圧力は5〜40kg/cmGであり、5〜30kg/cmGが好ましい。また、この反応を固定床方式で行う場合、ガス空間速度(GHSV)は1,000〜10,000hr−1であり、2,000〜8,000hr−1が好ましい。反応器に導入する原料ガス中のCOの含有量は、含炭素原料中の炭素1モル当たり、CO20〜0.5モルであり、10〜1モルが好ましい。 In the case of a method of reacting a carbon-containing raw material and carbon dioxide (CO 2 reforming), the reaction temperature is 500 to 1200 ° C, preferably 600 to 1000 ° C. The reaction pressure is 5 to 40 kg / cm 2 G, preferably 5 to 30 kg / cm 2 G. When performing the reaction in a fixed bed system, a gas hourly space velocity (GHSV) is 1,000~10,000hr -1, 2,000~8,000hr -1 are preferred. The content of CO 2 in the raw material gas introduced into the reactor is 20 to 0.5 mol of CO 2 per 1 mol of carbon in the carbon-containing raw material, and preferably 10 to 1 mol.

含炭素原料とスチームとを反応させる方法(スチームリフォーミング)の場合、反応温度は600〜1200℃であり、600〜1000℃が好ましい。反応圧力は1〜40kg/cmGであり、5〜30kg/cmGが好ましい。また、この反応を固定床方式で行う場合、ガス空間速度(GHSV)は1,000〜10,000hr−1であり、2,000〜8,000hr−1が好ましい。反応器に導入する原料ガス中のスチームの含有量は、含炭素原料中の炭素1モル当たり、スチーム(HO)20〜0.5モルであり、10〜1モルが好ましく、1.5〜1モルがより好ましい。 In the case of a method of reacting the carbon-containing raw material and steam (steam reforming), the reaction temperature is 600 to 1200 ° C, preferably 600 to 1000 ° C. The reaction pressure is 1 to 40 kg / cm 2 G, preferably 5 to 30 kg / cm 2 G. When performing the reaction in a fixed bed system, a gas hourly space velocity (GHSV) is 1,000~10,000hr -1, 2,000~8,000hr -1 are preferred. The content of steam in the raw material gas introduced into the reactor is 20 to 0.5 mol of steam (H 2 O) per 1 mol of carbon in the carbon-containing raw material, preferably 10 to 1 mol, and 1.5 ˜1 mole is more preferred.

スチームとCOの混合物を含炭素原料に反応させて合成ガスを製造する場合、スチームとCOとの混合割合は特に限定されないが、通常、HO/CO(モル比)は0.1〜10である。 When a synthesis gas is produced by reacting a mixture of steam and CO 2 with a carbon-containing raw material, the mixing ratio of steam and CO 2 is not particularly limited, but usually the H 2 O / CO 2 (molar ratio) is 0. 1-10.

この合成ガスの製造方法においては、上記リフォーミング反応に必要とされるエネルギーは、リフォーミングの反応原料である含炭素原料の一部を部分酸化(部分燃焼)させ、その際に生じる燃焼熱により補給される。   In this synthesis gas production method, the energy required for the reforming reaction is caused by partial oxidation (partial combustion) of the carbon-containing raw material that is the reaction raw material for reforming, and the combustion heat generated at that time. To be replenished.

含炭素原料の部分酸化反応は、600〜1500℃、好ましくは700〜1300℃の温度および5〜50kg/cmG、好ましくは10〜40kg/cmGの圧力の条件下で実施される。含炭素原料を部分酸化させるための酸化剤としては酸素が用いられるが、この酸素源としては、純酸素の他に、空気、富酸素化空気などの酸素含有ガスが用いられる。反応器に導入する原料ガス中の酸素の含有量は、含炭素原料中の炭素に対する酸素の原子比(O/C)で、0.1〜4であり、0.5〜2が好ましい。 The partial oxidation reaction of the carbon-containing raw material is performed under conditions of a temperature of 600 to 1500 ° C., preferably 700 to 1300 ° C., and a pressure of 5 to 50 kg / cm 2 G, preferably 10 to 40 kg / cm 2 G. Oxygen is used as an oxidizing agent for partially oxidizing the carbon-containing raw material. As this oxygen source, oxygen-containing gas such as air or oxygen-enriched air is used in addition to pure oxygen. The content of oxygen in the raw material gas introduced into the reactor is 0.1 to 4, preferably 0.5 to 2, in terms of the atomic ratio (O / C) of oxygen to carbon in the carbon-containing raw material.

この含炭素原料の部分酸化により、未反応の含炭素原料を含む、少なくとも600℃、好ましくは700〜1300℃の高温の混合ガスが得られる。この混合ガス中の未反応の含炭素原料に対して、上記の条件で二酸化炭素および/またはスチームを反応させることにより、合成ガスを製造することができる。二酸化炭素および/またはスチームは、含炭素原料の部分酸化により得られた混合ガスに添加して反応させてもよく、また、部分酸化反応に供する含炭素原料にあらかじめ添加・混合しておいてもよい。後者の場合には、含炭素原料の部分酸化とリフォーミング反応とを同時に行うことが可能となる。   By this partial oxidation of the carbon-containing raw material, a high-temperature mixed gas containing at least 600 ° C., preferably 700 to 1300 ° C., containing the unreacted carbon-containing raw material is obtained. A synthesis gas can be produced by reacting carbon dioxide and / or steam under the above conditions with the unreacted carbon-containing raw material in the mixed gas. Carbon dioxide and / or steam may be added to and reacted with the mixed gas obtained by partial oxidation of the carbon-containing raw material, or may be added and mixed in advance with the carbon-containing raw material used for the partial oxidation reaction. Good. In the latter case, the partial oxidation of the carbon-containing raw material and the reforming reaction can be performed simultaneously.

含炭素原料のリフォーミング反応は、各種の反応器形式で実施することができるが、通常、固定床方式、流動床方式で実施することが好ましい。   The reforming reaction of the carbon-containing raw material can be carried out in various types of reactors, but usually it is preferably carried out in a fixed bed system or a fluidized bed system.

〔メタノール製造工程、ジメチルエーテル製造工程〕
本発明においては、触媒の存在下、一酸化炭素と水素とを反応させることにより、上記の合成ガス製造工程において得られた合成ガスから、メタノールと水素と一酸化炭素および/または二酸化炭素とを含む粗メタノール、あるいは、ジメチルエーテルと水素と一酸化炭素および/または二酸化炭素とを含む粗ジメチルエーテルを製造する。
[Methanol production process, dimethyl ether production process]
In the present invention, by reacting carbon monoxide and hydrogen in the presence of a catalyst, methanol, hydrogen, carbon monoxide and / or carbon dioxide are synthesized from the synthesis gas obtained in the above synthesis gas production process. Crude methanol containing, or crude dimethyl ether containing dimethyl ether, hydrogen, carbon monoxide and / or carbon dioxide is produced.

次に、合成ガスから主としてメタノールを製造する場合の本工程(メタノール製造工程)と、合成ガスから主としてジメチルエーテルを製造する場合の本工程(ジメチルエーテル製造工程)とについて説明する。   Next, this process (methanol production process) in the case of mainly producing methanol from synthesis gas and this process (dimethyl ether production process) in the case of producing dimethyl ether mainly from synthesis gas will be described.

〔メタノール製造工程〕
メタノール製造工程では、メタノール合成触媒の存在下、一酸化炭素と水素とを反応させることにより、上記の合成ガス製造工程において得られた合成ガスから、メタノール(粗メタノール)を製造する。ここで製造される粗メタノールは、未反応の原料である一酸化炭素、副生物である二酸化炭素を含む。
[Methanol production process]
In the methanol production process, methanol (crude methanol) is produced from the synthesis gas obtained in the synthesis gas production process by reacting carbon monoxide and hydrogen in the presence of a methanol synthesis catalyst. The crude methanol produced here contains unreacted raw material carbon monoxide and by-product carbon dioxide.

メタノール製造工程で反応器に送入されるガスは、合成ガス製造工程において得られた合成ガスから水分、二酸化炭素など、所定の成分を分離したものであってもよい。ここで分離された水分および二酸化炭素は、合成ガス製造工程にリサイクルすることができる。   The gas fed into the reactor in the methanol production process may be a gas obtained by separating predetermined components such as moisture and carbon dioxide from the synthesis gas obtained in the synthesis gas production process. The water and carbon dioxide separated here can be recycled to the synthesis gas production process.

このメタノール製造工程では、公知の方法に従って、例えば、次のような方法によって、メタノールを製造することができる。   In this methanol production process, methanol can be produced according to a known method, for example, by the following method.

メタノール合成は、気相反応、または、メタノール合成触媒を不活性溶媒中に分散させた液相反応などで行うことができる。液相反応(スラリー方式)の場合、溶媒としては石油系溶媒などが挙げられ、メタノール合成触媒の使用量は、例えば、25〜50重量%程度とすることができる。   Methanol synthesis can be performed by a gas phase reaction or a liquid phase reaction in which a methanol synthesis catalyst is dispersed in an inert solvent. In the case of a liquid phase reaction (slurry method), examples of the solvent include petroleum solvents, and the amount of methanol synthesis catalyst used can be, for example, about 25 to 50% by weight.

固定床接触合成反応器としては、例えば、クエンチ型反応器、多管型反応器、多段型反応器、多段冷却ラジアルフロー方式の反応器、二重管熱交換方式の反応器、冷却コイル内蔵方式の反応器、混合流方式の反応器などを用いることができる。   Examples of the fixed bed catalytic synthesis reactor include a quench reactor, a multi-tube reactor, a multi-stage reactor, a multi-stage cooling radial flow reactor, a double-tube heat exchange reactor, and a cooling coil built-in system. Or a mixed flow type reactor can be used.

メタノール合成触媒としては、公知のメタノール合成触媒、具体的には、酸化銅−酸化亜鉛、酸化銅−酸化亜鉛−酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化銅−酸化亜鉛−酸化クロムなどのCu−Zn系触媒や、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化亜鉛−酸化クロム−アルミナなどのZn−Cr系触媒、Cu−ZnO系触媒などが挙げられる。また、比較的高濃度の二酸化炭素雰囲気中で高い耐久性を有するメタノール合成触媒として、Cu、Zn、Al、GaおよびM(アルカリ土類金属元素および希土類元素より選択される少なくとも一種の元素)を、Cu:Zn:Al:Ga:M=100:10〜200:1〜20:1〜20:0.1〜20(原子比)で含有する酸化物が挙げられる。   As the methanol synthesis catalyst, a known methanol synthesis catalyst, specifically, a Cu-Zn catalyst such as copper oxide-zinc oxide, copper oxide-zinc oxide-aluminum oxide (alumina), copper oxide-zinc oxide-chromium oxide, etc. And Zn-Cr-based catalysts such as zinc oxide-chromium oxide and zinc oxide-chromium oxide-alumina, and Cu-ZnO-based catalysts. Further, as a methanol synthesis catalyst having high durability in a relatively high concentration carbon dioxide atmosphere, Cu, Zn, Al, Ga, and M (at least one element selected from alkaline earth metal elements and rare earth elements) are used. , Cu: Zn: Al: Ga: M = 100: 10 to 200: 1 to 20: 1 to 20: 0.1 to 20 (atomic ratio).

メタノール合成触媒は、その所望の効果を損なわない範囲内で必要により他の添加成分を含有していてもよい。   The methanol synthesis catalyst may contain other additional components as necessary within the range not impairing the desired effect.

反応器に送入されるガスは、一酸化炭素と水素とをCO:H=1:1.5〜1:2.5(モル比)で含む合成ガスであることが好ましい。反応器に送入されるガス中の一酸化炭素に対する水素の含有比率(H/CO;モル基準)は、1.8以上がより好ましく、1.9以上が特に好ましい。また、反応器に送入されるガス中の一酸化炭素に対する水素の含有比率(H/CO;モル基準)は、2.3以下がより好ましく、2.2以下が特に好ましい。 The gas fed into the reactor is preferably a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen at CO: H 2 = 1: 1.5 to 1: 2.5 (molar ratio). The content ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 / CO; on a molar basis) in the gas fed to the reactor is more preferably 1.8 or more, and particularly preferably 1.9 or more. In addition, the content ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 / CO; on a molar basis) in the gas fed to the reactor is more preferably 2.3 or less, and particularly preferably 2.2 or less.

反応器に送入されるガスは、一酸化炭素および水素以外の成分を含むものであってもよく、二酸化炭素を含むことが好ましい場合もある。例えば、反応器に送入されるガス中の二酸化炭素の含有量を0.1〜15モル%とすることができる。   The gas fed into the reactor may contain components other than carbon monoxide and hydrogen, and it may be preferable to contain carbon dioxide. For example, the carbon dioxide content in the gas fed into the reactor can be 0.1 to 15 mol%.

メタノール合成触媒としてCu−Zn系触媒を用いる場合、反応温度は200〜300℃程度とすることができる。また、反応圧力は1〜10MPa程度とすることができる。   When a Cu—Zn-based catalyst is used as the methanol synthesis catalyst, the reaction temperature can be about 200 to 300 ° C. The reaction pressure can be about 1 to 10 MPa.

メタノール合成触媒としてZn−Cr系触媒を用いる場合、反応温度は250〜400℃程度とすることができる。また、反応圧力は10〜60MPa程度とすることができる。   When a Zn—Cr-based catalyst is used as the methanol synthesis catalyst, the reaction temperature can be about 250 to 400 ° C. The reaction pressure can be about 10 to 60 MPa.

反応温度、反応圧力などの反応条件は、上記の範囲に限定されるものではなく、用いる触媒の種類などに応じて適宜決めることができる。   Reaction conditions such as reaction temperature and reaction pressure are not limited to the above ranges, and can be appropriately determined according to the type of catalyst used.

このようにして得られる粗メタノールには、通常、メタノール以外に、未反応の原料である一酸化炭素および水素、二酸化炭素、水、ジメチルエーテルなどが含まれる。本発明では、この粗メタノールを精製することなく、そのまま次の液化石油ガス製造工程の原料ガスとして用いる。   The crude methanol thus obtained usually contains, in addition to methanol, unreacted raw materials such as carbon monoxide and hydrogen, carbon dioxide, water, and dimethyl ether. In the present invention, the crude methanol is used as it is as a raw material gas in the next liquefied petroleum gas production process without being purified.

〔ジメチルエーテル製造工程〕
ジメチルエーテル製造工程では、ジメチルエーテル合成触媒の存在下、一酸化炭素と水素とを反応させることにより、上記の合成ガス製造工程において得られた合成ガスから、ジメチルエーテル(粗ジメチルエーテル)を製造する。ここで製造される粗ジメチルエーテルは、未反応の原料である一酸化炭素、副生物である二酸化炭素を含む。
[Dimethyl ether production process]
In the dimethyl ether production process, dimethyl ether (crude dimethyl ether) is produced from the synthesis gas obtained in the synthesis gas production process by reacting carbon monoxide with hydrogen in the presence of a dimethyl ether synthesis catalyst. The crude dimethyl ether produced here contains unreacted raw material carbon monoxide and by-product carbon dioxide.

ジメチルエーテル製造工程で反応器に送入されるガスは、合成ガス製造工程において得られた合成ガスから所定の成分を分離したものであってもよい。通常、合成ガスは、冷却しての気液分離などによって水分を分離し、冷却しての気液分離、アミン等による吸収分離などによって二酸化炭素を分離した後、反応器に送入される。ここで分離された水分および二酸化炭素は、合成ガス製造工程にリサイクルすることができる。   The gas fed into the reactor in the dimethyl ether production process may be a gas obtained by separating predetermined components from the synthesis gas obtained in the synthesis gas production process. In general, the synthesis gas is separated into water by gas-liquid separation after cooling, and carbon dioxide is separated by gas-liquid separation after cooling, absorption separation with amine or the like, and then fed into the reactor. The water and carbon dioxide separated here can be recycled to the synthesis gas production process.

このジメチルエーテル製造工程では、公知の方法に従って、例えば、次のような方法によって、ジメチルエーテルを製造することができる。   In this dimethyl ether production process, dimethyl ether can be produced according to a known method, for example, by the following method.

ジメチルエーテルの合成反応は、固定床式、流動床式、スラリー床式など、各種の反応器形式で実施することができるが、通常、スラリー床式で実施することが好ましい。スラリー床式の場合、反応器内の温度がより均一になり、また、副生物の生成量もより少なくなる。   The synthesis reaction of dimethyl ether can be carried out in various types of reactors such as a fixed bed type, a fluidized bed type and a slurry bed type, but it is usually preferred to carry out in a slurry bed type. In the case of the slurry bed type, the temperature in the reactor becomes more uniform, and the amount of by-products produced becomes smaller.

ジメチルエーテル合成触媒としては、例えば、1種以上のメタノール合成触媒成分と1種以上のメタノール脱水触媒成分とを含有する触媒や、1種以上のメタノール合成触媒成分と1種以上のメタノール脱水触媒成分と1種以上の水性ガスシフト触媒成分とを含有する触媒が挙げられる。   Examples of the dimethyl ether synthesis catalyst include a catalyst containing one or more methanol synthesis catalyst components and one or more methanol dehydration catalyst components, one or more methanol synthesis catalyst components, and one or more methanol dehydration catalyst components. Examples include a catalyst containing one or more water gas shift catalyst components.

ここで、メタノール合成触媒成分とは、CO+2H→CHOHの反応において触媒作用を示すものを指す。また、メタノール脱水触媒成分とは、2CHOH→CHOCH+HOの反応において触媒作用を示すものを指す。また、水性ガスシフト触媒成分とは、CO+HO→H+COの反応において触媒作用を示すものを指す。 Here, the methanol synthesis catalyst component refers to a component that exhibits a catalytic action in the reaction of CO + 2H 2 → CH 3 OH. In addition, the methanol dehydration catalyst component refers to a component that exhibits a catalytic action in the reaction of 2CH 3 OH → CH 3 OCH 3 + H 2 O. The water gas shift catalyst component refers to a component that exhibits a catalytic action in the reaction of CO + H 2 O → H 2 + CO 2 .

メタノール合成触媒成分としては、公知のメタノール合成触媒、具体的には、酸化銅−酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化亜鉛−酸化クロム、酸化銅−酸化亜鉛−アルミナ、酸化亜鉛−酸化クロム−アルミナなどが挙げられる。酸化銅−酸化亜鉛あるいは酸化銅−酸化亜鉛−アルミナの場合、酸化銅に対する酸化亜鉛の含有比率(酸化亜鉛/酸化銅;質量基準)は0.05〜20程度であり、0.1〜5程度がより好ましく、また、酸化銅に対するアルミナの含有比率(アルミナ/酸化銅;質量基準)は0〜2程度であり、0〜1程度がより好ましい。酸化亜鉛−酸化クロムあるいは酸化亜鉛−酸化クロム−アルミナの場合、酸化亜鉛に対する酸化クロムの含有比率(酸化クロム/酸化亜鉛;質量基準)は0.1〜10程度であり、0.5〜5程度がより好ましく、また、酸化亜鉛に対するアルミナの含有比率(アルミナ/酸化亜鉛;質量基準)は0〜2程度であり、0〜1程度がより好ましい。   As the methanol synthesis catalyst component, known methanol synthesis catalysts, specifically, copper oxide-zinc oxide, zinc oxide-chromium oxide, copper oxide-zinc oxide-chromium oxide, copper oxide-zinc oxide-alumina, zinc oxide- Examples thereof include chromium oxide-alumina. In the case of copper oxide-zinc oxide or copper oxide-zinc oxide-alumina, the content ratio of zinc oxide to copper oxide (zinc oxide / copper oxide; mass basis) is about 0.05 to 20, and about 0.1 to 5 In addition, the content ratio of alumina to copper oxide (alumina / copper oxide; mass basis) is about 0 to 2, and more preferably about 0 to 1. In the case of zinc oxide-chromium oxide or zinc oxide-chromium oxide-alumina, the content ratio of chromium oxide to zinc oxide (chromium oxide / zinc oxide; mass basis) is about 0.1 to 10, about 0.5 to 5 Moreover, the content ratio of alumina to zinc oxide (alumina / zinc oxide; mass basis) is about 0 to 2, and more preferably about 0 to 1.

メタノール合成触媒成分は、通常、CO+HO→H+COの反応において触媒作用を示し、水性ガスシフト触媒成分を兼ねることができる。 The methanol synthesis catalyst component usually exhibits a catalytic action in a reaction of CO + H 2 O → H 2 + CO 2 and can also serve as a water gas shift catalyst component.

メタノール脱水触媒成分としては、例えば、酸塩基触媒であるγ−アルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、ゼオライトなどが挙げられる。ゼオライトの金属酸化物成分としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の酸化物、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属の酸化物などが挙げられる。   Examples of the methanol dehydration catalyst component include γ-alumina, silica, silica / alumina, and zeolite, which are acid-base catalysts. Examples of the metal oxide component of zeolite include alkali metal oxides such as sodium and potassium, and alkaline earth metal oxides such as calcium and magnesium.

水性ガスシフト触媒成分としては、例えば、酸化銅−酸化亜鉛、酸化鉄−酸化クロムなどが挙げられる。酸化銅−酸化亜鉛の場合、酸化亜鉛に対する酸化銅の含有比率(酸化銅/酸化亜鉛;質量基準)は0.1〜20程度であり、0.5〜10程度がより好ましい。酸化鉄−酸化クロムの場合、酸化鉄に対する酸化クロムの含有比率(酸化クロム/酸化鉄;質量基準)は0.1〜20程度であり、0.5〜10程度がより好ましい。また、メタノール脱水触媒成分を兼ねた水性ガスシフト触媒成分として、例えば、銅(酸化銅を含む)−アルミナなどが挙げられる。   Examples of the water gas shift catalyst component include copper oxide-zinc oxide and iron oxide-chromium oxide. In the case of copper oxide-zinc oxide, the content ratio of copper oxide to zinc oxide (copper oxide / zinc oxide; based on mass) is about 0.1 to 20, and more preferably about 0.5 to 10. In the case of iron oxide-chromium oxide, the content ratio of chromium oxide to iron oxide (chromium oxide / iron oxide; mass basis) is about 0.1 to 20, more preferably about 0.5 to 10. Examples of the water gas shift catalyst component that also serves as the methanol dehydration catalyst component include copper (including copper oxide) -alumina.

メタノール合成触媒成分とメタノール脱水触媒成分と水性ガスシフト触媒成分との含有比率は特に限定されず、各触媒成分の種類や反応条件などに応じて適宜決めることができる。通常、メタノール合成触媒成分に対するメタノール脱水触媒成分の含有比率(メタノール脱水触媒成分/メタノール合成触媒成分;質量基準)は、0.1〜5程度であり、0.2〜2程度がより好ましい。また、メタノール合成触媒成分に対する水性ガス触媒成分の含有比率(水性ガス触媒成分/メタノール合成触媒成分;質量基準)は、0.2〜5程度であり、0.5〜3程度がより好ましい。メタノール合成触媒成分が水性ガスシフト触媒成分を兼ねる場合には、上記のメタノール合成触媒成分の含有量と上記の水性ガスシフト触媒成分の含有量とを合算した量をメタノール合成触媒成分の含有量とすることが好ましい。   The content ratio of the methanol synthesis catalyst component, the methanol dehydration catalyst component, and the water gas shift catalyst component is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the type of each catalyst component, reaction conditions, and the like. Usually, the content ratio of the methanol dehydration catalyst component to the methanol synthesis catalyst component (methanol dehydration catalyst component / methanol synthesis catalyst component; mass basis) is about 0.1 to 5, and more preferably about 0.2 to 2. The content ratio of the water gas catalyst component to the methanol synthesis catalyst component (water gas catalyst component / methanol synthesis catalyst component; mass basis) is about 0.2 to 5, more preferably about 0.5 to 3. When the methanol synthesis catalyst component also serves as the water gas shift catalyst component, the total amount of the methanol synthesis catalyst component and the content of the water gas shift catalyst component is the content of the methanol synthesis catalyst component. Is preferred.

ジメチルエーテル合成触媒としては、メタノール合成触媒成分と、メタノール脱水触媒成分と、必要に応じて水性ガスシフト触媒成分とを混合したものが好ましい。これらの触媒成分を均一に混合した後、必要に応じて成形してもよく、また、成形後に再度粉砕してもよい。触媒成分を均一に混合した後、加圧密着させ、その後、再度粉砕した触媒を用いることにより、さらに優れた触媒性能が得られることもある。   The dimethyl ether synthesis catalyst is preferably a mixture of a methanol synthesis catalyst component, a methanol dehydration catalyst component, and, if necessary, a water gas shift catalyst component. After these catalyst components are uniformly mixed, they may be molded as necessary, or may be pulverized again after molding. Even better catalytic performance may be obtained by uniformly mixing the catalyst components, press-contacting them, and then re-pulverizing the catalyst.

スラリー床式反応器を用いる場合、メタノール合成触媒成分の平均粒径、メタノール脱水触媒成分の平均粒径、および、水性ガスシフト触媒成分の平均粒径は300μm以下が好ましく、1〜200μmがより好ましく、10〜150μmが特に好ましい。   When using a slurry bed reactor, the average particle size of the methanol synthesis catalyst component, the average particle size of the methanol dehydration catalyst component, and the average particle size of the water gas shift catalyst component are preferably 300 μm or less, more preferably 1 to 200 μm, 10-150 micrometers is especially preferable.

ジメチルエーテル合成触媒は、その所望の効果を損なわない範囲内で必要により他の添加成分を含有していてもよい。   The dimethyl ether synthesis catalyst may contain other additional components as necessary within the range not impairing the desired effect.

ジメチルエーテル製造工程では、上記のような触媒を用いて一酸化炭素と水素とを反応させ、ジメチルエーテルを製造する。   In the dimethyl ether production process, carbon monoxide and hydrogen are reacted using the above catalyst to produce dimethyl ether.

前述の通り、反応は、スラリー床式反応器を用いて行うことが好ましい。   As described above, the reaction is preferably performed using a slurry bed reactor.

スラリー床式反応器を用いる場合、ジメチルエーテル合成触媒は、溶媒である媒体油に分散させてスラリー化した状態で使用する。   When a slurry bed reactor is used, the dimethyl ether synthesis catalyst is used in a state of being dispersed in a medium oil as a solvent and slurryed.

媒体油としては、反応条件下において液体状態を安定に維持できることが必要であり、例えば、脂肪族、芳香族または脂環族の炭化水素、アルコール、エーテル、エステル、ケトン、および、これらのハロゲン化物などが挙げられる。媒体油は、一種を用いても、二種以上を混合して用いてもよい。媒体油としては、炭化水素を主成分とするものが好ましい。また、媒体油として、硫黄分を除去した軽油、減圧軽油、水素化処理したコールタールの高沸点留分、フィッシャー・トロプシュ合成油、高沸点食用油なども用いることができる。   As a medium oil, it is necessary to be able to stably maintain a liquid state under reaction conditions, for example, aliphatic, aromatic or alicyclic hydrocarbons, alcohols, ethers, esters, ketones, and halides thereof. Etc. One medium oil may be used, or two or more medium oils may be mixed and used. As medium oil, what has a hydrocarbon as a main component is preferable. As the medium oil, light oil from which sulfur content has been removed, vacuum gas oil, hydrotreated coal tar high boiling fraction, Fischer-Tropsch synthetic oil, high boiling food oil, and the like can also be used.

ジメチルエーテル合成触媒の使用量は、用いる溶媒(媒体油)の種類、反応条件などに応じて適宜決めることができるが、通常、溶媒に対して1〜50重量%程度が好ましい。ジメチルエーテル合成触媒の使用量は、溶媒に対して5重量%以上がより好ましく、10重量%以上が特に好ましい。また、ジメチルエーテル合成触媒の使用量は、溶媒に対して40重量%以下がより好ましい。   The amount of the dimethyl ether synthesis catalyst used can be appropriately determined according to the type of solvent (medium oil) to be used, reaction conditions, and the like, but is usually preferably about 1 to 50% by weight based on the solvent. The amount of the dimethyl ether synthesis catalyst used is more preferably 5% by weight or more and particularly preferably 10% by weight or more based on the solvent. The amount of dimethyl ether synthesis catalyst used is more preferably 40% by weight or less based on the solvent.

反応器に送入されるガスは、一酸化炭素と水素とをCO:H=1:0.5〜1:1.5(モル比)で含む合成ガスであることが好ましい。反応器に送入されるガス中の一酸化炭素に対する水素の含有比率(H/CO;モル基準)は、0.8以上がより好ましく、0.9以上が特に好ましい。また、反応器に送入されるガス中の一酸化炭素に対する水素の含有比率(H/CO;モル基準)は、1.2以下がより好ましく、1.1以下が特に好ましい。 The gas fed into the reactor is preferably a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen at CO: H 2 = 1: 0.5 to 1: 1.5 (molar ratio). The content ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 / CO; on a molar basis) in the gas fed to the reactor is more preferably 0.8 or more, and particularly preferably 0.9 or more. Further, the content ratio of hydrogen to carbon monoxide (H 2 / CO; on a molar basis) in the gas fed to the reactor is more preferably 1.2 or less, and particularly preferably 1.1 or less.

反応器に送入されるガスは、一酸化炭素および水素以外の成分を含むものであってもよい。   The gas fed into the reactor may contain components other than carbon monoxide and hydrogen.

スラリー床式反応器を用いる場合、反応温度は150〜400℃が好ましく、200℃以上がより好ましく、また、350℃以下がより好ましい。反応温度を上記の範囲にすることにより、一酸化炭素の転化率がより高くなる。   When a slurry bed reactor is used, the reaction temperature is preferably 150 to 400 ° C, more preferably 200 ° C or more, and more preferably 350 ° C or less. By setting the reaction temperature within the above range, the conversion rate of carbon monoxide becomes higher.

反応圧力は1〜30MPaが好ましく、2MPa以上がより好ましく、また、8MPa以下がより好ましい。反応圧力を1MPa以上にすることにより、一酸化炭素の転化率がより高くなる。一方、経済性の点から、反応圧力を30MPa以下にすることが好ましい。   The reaction pressure is preferably 1 to 30 MPa, more preferably 2 MPa or more, and more preferably 8 MPa or less. By setting the reaction pressure to 1 MPa or more, the conversion rate of carbon monoxide becomes higher. On the other hand, the reaction pressure is preferably 30 MPa or less from the viewpoint of economy.

空間速度(触媒1kg当たりの標準状態における原料ガスの供給速度)は、100〜50000L/kg・hが好ましく、500L/kg・h以上がより好ましく、また、30000L/kg・h以下がより好ましい。空間速度を50000L/kg・h以下にすることにより、一酸化炭素の転化率がより高くなる。一方、経済性の点から、空間速度を100L/kg・h以上にすることが好ましい。   The space velocity (feeding rate of the raw material gas per kg of catalyst) is preferably 100 to 50000 L / kg · h, more preferably 500 L / kg · h or more, and more preferably 30000 L / kg · h or less. By setting the space velocity to 50000 L / kg · h or less, the conversion rate of carbon monoxide becomes higher. On the other hand, the space velocity is preferably 100 L / kg · h or more from the viewpoint of economy.

このようにして得られる粗ジメチルエーテルには、通常、ジメチルエーテル以外に、未反応の原料である一酸化炭素および水素、二酸化炭素、水、メタノールなどが含まれる。本発明では、この粗ジメチルエーテルを精製することなく、そのまま次の液化石油ガス製造工程の原料ガスとして用いる。   The crude dimethyl ether thus obtained usually contains carbon monoxide and hydrogen, carbon dioxide, water, methanol, etc., which are unreacted raw materials, in addition to dimethyl ether. In the present invention, this crude dimethyl ether is used as it is as a raw material gas for the next liquefied petroleum gas production step without purification.

〔液化石油ガス製造工程〕
液化石油ガス製造工程では、液化石油ガス製造用触媒の存在下、主にメタノールと水素とを反応させることにより、上記のメタノール製造工程において得られた粗メタノールから、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである低級パラフィン含有ガスを製造する。あるいは、液化石油ガス製造用触媒の存在下、主にジメチルエーテルと水素とを反応させることにより、上記のジメチルエーテル製造工程において得られた粗ジメチルエーテルから、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである低級パラフィン含有ガスを製造する。上記のメタノール製造工程において得られた粗メタノール、あるいは、ジメチルエーテル製造工程において得られた粗ジメチルエーテルがLPG合成反応に必要な量の水素を含まない場合は、これに水素を添加してもよい。そして、得られた低級パラフィン含有ガスから必要に応じて水分や、水素等の低沸点成分および高沸点成分を分離して液化石油ガス(LPG)を製造する。液化石油ガスを得るために、必要に応じて加圧および/または冷却を行ってもよい。
[Liquefied petroleum gas production process]
In the liquefied petroleum gas production process, the main component of hydrocarbons contained in the crude methanol obtained in the above methanol production process is obtained by reacting methanol and hydrogen mainly in the presence of a catalyst for liquefied petroleum gas production. A lower paraffin-containing gas that is propane or butane is produced. Alternatively, the main component of the hydrocarbon contained in the crude dimethyl ether obtained in the above dimethyl ether production process is mainly propane or butane by reacting dimethyl ether and hydrogen mainly in the presence of a catalyst for producing liquefied petroleum gas. A lower paraffin-containing gas is produced. When the crude methanol obtained in the above methanol production process or the crude dimethyl ether obtained in the dimethyl ether production process does not contain an amount of hydrogen necessary for the LPG synthesis reaction, hydrogen may be added thereto. Then, liquid petroleum gas (LPG) is produced by separating moisture and low-boiling components such as hydrogen and high-boiling components from the obtained lower paraffin-containing gas as necessary. In order to obtain liquefied petroleum gas, you may pressurize and / or cool as needed.

液化石油ガス製造用触媒としては、オレフィン水素化触媒成分とゼオライトとを含有するもの、例えば、オレフィン水素化触媒成分をゼオライトに担持したものや、オレフィン水素化触媒成分をシリカ等の担体に担持したものとゼオライトとを混合したものなどが挙げられる。また、1種以上のメタノール合成触媒と1種以上のゼオライトとを含有する触媒、具体的には、Cu−Zn系メタノール合成触媒とUSY型ゼオライトとを、Cu−Zn系メタノール合成触媒:USY型ゼオライト=1:5〜2:1(質量比)で含有する触媒、Cu−Zn系メタノール合成触媒とβ−ゼオライトとを、Cu−Zn系メタノール合成触媒:β−ゼオライト=1:5〜2:1(質量比)で含有する触媒、Pd系メタノール合成触媒とβ−ゼオライトとを、Pd系メタノール合成触媒:β−ゼオライト=1:5〜2.5:1(質量比)で含有する触媒などが挙げられる。   As a catalyst for liquefied petroleum gas production, a catalyst containing an olefin hydrogenation catalyst component and zeolite, for example, an olefin hydrogenation catalyst component supported on zeolite or an olefin hydrogenation catalyst component supported on a support such as silica. The thing which mixed thing and zeolite etc. are mentioned. Further, a catalyst containing one or more types of methanol synthesis catalyst and one or more types of zeolite, specifically, a Cu—Zn based methanol synthesis catalyst and a USY type zeolite, a Cu—Zn based methanol synthesis catalyst: USY type. Zeolite = 1: 5 to 2: 1 (mass ratio) containing catalyst, Cu—Zn-based methanol synthesis catalyst and β-zeolite, Cu—Zn-based methanol synthesis catalyst: β-zeolite = 1: 5 to 2: Catalyst containing 1 (mass ratio), catalyst containing Pd-based methanol synthesis catalyst and β-zeolite in Pd-based methanol synthesis catalyst: β-zeolite = 1: 5-2.5: 1 (mass ratio), etc. Is mentioned.

ここで、オレフィン水素化触媒成分とは、オレフィンのパラフィンへの水素化反応において触媒作用を示すものを指す。具体的には、Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh,Pd,Ir,Ptなどが挙げられる。また、メタノール合成触媒とは、CO+2H→CHOHの反応において触媒作用を示すものを指す。メタノール合成触媒とゼオライトとを含有する上記の触媒においては、メタノール合成触媒がオレフィン水素化触媒成分としての機能を有している。ゼオライトは、メタノールの炭化水素への縮合反応および/またはジメチルエーテルの炭化水素への縮合反応において触媒作用を示すものである。 Here, an olefin hydrogenation catalyst component refers to what shows a catalytic action in the hydrogenation reaction of an olefin to paraffin. Specific examples include Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Rh, Pd, Ir, and Pt. Further, the methanol synthesis catalyst, refers to a compound which can act as a catalyst in the reaction of CO + 2H 2 → CH 3 OH . In the above-described catalyst containing a methanol synthesis catalyst and zeolite, the methanol synthesis catalyst has a function as an olefin hydrogenation catalyst component. Zeolite exhibits a catalytic action in the condensation reaction of methanol to hydrocarbons and / or the condensation reaction of dimethyl ether to hydrocarbons.

この液化石油ガス製造工程においては、下記式(3)に従って、メタノール及びジメチルエーテルの少なくとも1つと水素とから、主成分がプロパンまたはブタンであるパラフィン(LPG)が合成されると考えられる。   In this liquefied petroleum gas production process, it is considered that paraffin (LPG) whose main component is propane or butane is synthesized from at least one of methanol and dimethyl ether and hydrogen according to the following formula (3).

Figure 2007238608
Figure 2007238608

本発明においては、ゼオライトの細孔内の空間場に配座する酸点と塩基点との協奏作用により、メタノールの脱水によってカルベン(HC:)が生成する。そして、このカルベンの重合によって、主成分がプロピレンまたはブテンであるオレフィンが生成する。より詳細には、2量体としてエチレンが、3量体として、あるいは、エチレンとの反応によってプロピレンが、4量体として、あるいは、プロピレンとの反応によって、あるいは、エチレンの2量化によってブテンが生成すると考えられる。 In the present invention, carbene (H 2 C :) is generated by dehydration of methanol by the concerted action of the acid sites and base sites that conform to the space field in the pores of the zeolite. The carbene polymerization produces an olefin whose main component is propylene or butene. More specifically, ethylene is produced as a dimer, but as a trimer, or by reaction with ethylene, propylene is produced as a tetramer, by reaction with propylene, or by dimerization of ethylene. It is thought that.

また、このオレフィンの生成過程においては、メタノールの脱水2量化によるジメチルエーテルの生成、ジメチルエーテルの水和によるメタノールの生成などの反応も起こると考えられる。   In the process of producing olefins, reactions such as production of dimethyl ether by dehydration dimerization of methanol and production of methanol by hydration of dimethyl ether are also considered to occur.

そして、オレフィン水素化触媒成分の作用により、生成したオレフィンが水素化され、主成分がプロパンまたはブタンであるパラフィン、すなわちLPGが合成される。   And the produced | generated olefin is hydrogenated by the effect | action of an olefin hydrogenation catalyst component, and the paraffin, ie, LPG, whose main component is propane or butane is synthesize | combined.

上記の触媒において、Cu−Zn系メタノール合成触媒としては、公知のものいずれをも使用することができる。また、Pd系メタノール合成触媒としては、例えば、シリカ等の担体にPdを0.1〜10重量%担持したもの、シリカ等の担体にPdを0.1〜10重量%、Ca等のアルカリ金属、アルカリ土類金属およびランタノイド金属からなる群より選択される少なくとも一種を5重量%以下(0重量%を除く)担持したものが挙げられる。   In the above catalyst, any known Cu—Zn-based methanol synthesis catalyst can be used. Examples of the Pd-based methanol synthesis catalyst include those in which 0.1 to 10% by weight of Pd is supported on a support such as silica, 0.1 to 10% by weight of Pd on a support such as silica, and alkali metals such as Ca. And at least one selected from the group consisting of alkaline earth metals and lanthanoid metals is supported by 5% by weight or less (excluding 0% by weight).

液化石油ガス製造用触媒としては、中でも、オレフィン水素化触媒成分をゼオライトに担持したもの、オレフィン水素化触媒成分をシリカ等の担体に担持したものとゼオライトとを混合したものが好ましい。   As the liquefied petroleum gas production catalyst, those in which an olefin hydrogenation catalyst component is supported on zeolite, and those in which an olefin hydrogenation catalyst component is supported on a carrier such as silica and zeolite are mixed are preferable.

オレフィン水素化触媒成分として、具体的には、Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh,Pd,Ir,Ptなどが挙げられる。オレフィン水素化触媒成分は、一種であっても、二種以上であってもよい。   Specific examples of the olefin hydrogenation catalyst component include Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Rh, Pd, Ir, and Pt. The olefin hydrogenation catalyst component may be one kind or two or more kinds.

オレフィン水素化触媒成分としては、中でも、Pd,Ptが好ましく、Pdがより好ましい。オレフィン水素化触媒成分としてPdおよび/またはPtを用いることにより、高いプロパンおよびブタンの収率を保ちながら、一酸化炭素および二酸化炭素の副生をより十分に抑制することができる。   Among these, as the olefin hydrogenation catalyst component, Pd and Pt are preferable, and Pd is more preferable. By using Pd and / or Pt as the olefin hydrogenation catalyst component, carbon monoxide and carbon dioxide by-products can be more sufficiently suppressed while maintaining a high yield of propane and butane.

なお、Pd,Ptは金属の形で含まれていなくてもよく、例えば、酸化物、硝酸塩、塩化物などの形で含まれていてもよい。その場合、より高い触媒活性が得られる点から、反応前に、例えば、水素還元処理などをすることによって、Pd,Ptを金属パラジウム、金属白金に転化させることが好ましい。   Note that Pd and Pt may not be included in the form of a metal, and may be included in the form of an oxide, nitrate, chloride, or the like. In this case, it is preferable to convert Pd and Pt to metallic palladium and metallic platinum by, for example, hydrogen reduction treatment before the reaction from the viewpoint that higher catalytic activity can be obtained.

Pd,Ptを活性化するための還元処理の処理条件は、担持したパラジウム化合物および/または白金化合物の種類などに応じて適宜決めることができる。   The treatment conditions for the reduction treatment for activating Pd and Pt can be appropriately determined according to the kind of the supported palladium compound and / or platinum compound.

オレフィン水素化触媒成分をゼオライトに担持したものとしては、Pdおよび/またはPtをZSM−5またはUSY型ゼオライトに担持したものが好ましく、PdをZSM−5またはUSY型ゼオライトに担持したものがさらに好ましい。Pdおよび/またはPtを担持するゼオライトとしてZSM−5またはUSY型ゼオライトを用いることにより、より高い触媒活性、より高いプロパンおよびブタンの収率が得られ、しかも、一酸化炭素および二酸化炭素の副生をより十分に抑制することができる。   As what supported the olefin hydrogenation catalyst component on the zeolite, what supported Pd and / or Pt on ZSM-5 or USY type zeolite is preferable, and what supported Pd on ZSM-5 or USY type zeolite is still more preferable. . By using ZSM-5 or USY type zeolite as the zeolite supporting Pd and / or Pt, higher catalytic activity, higher propane and butane yields are obtained, and carbon monoxide and carbon dioxide by-products are obtained. Can be more sufficiently suppressed.

触媒活性の点から、Pd,PtはZSM−5またはUSY型ゼオライトに高分散担持されていることが好ましい。   From the viewpoint of catalytic activity, Pd and Pt are preferably supported in a highly dispersed manner on ZSM-5 or USY-type zeolite.

この液化石油ガス製造用触媒のPdおよび/またはPtの担持量は、選択性の点から、合計で、0.005重量%以上が好ましく、0.01重量%以上がより好ましく、0.05重量%以上が特に好ましい。また、液化石油ガス製造用触媒のPdおよび/またはPtの担持量は、触媒活性、分散性および経済性の点から、合計で、5重量%以下が好ましく、1重量%以下がより好ましく、0.7重量%以下が特に好ましい。液化石油ガス製造用触媒のPdおよび/またはPtの担持量を上記の範囲にすることにより、より高転化率、高選択率、高収率でプロパンおよび/またはブタンを製造することができる。   From the viewpoint of selectivity, the supported amount of Pd and / or Pt in this liquefied petroleum gas production catalyst is preferably 0.005% by weight or more, more preferably 0.01% by weight or more, and 0.05% by weight. % Or more is particularly preferable. Further, the supported amount of Pd and / or Pt of the liquefied petroleum gas production catalyst is preferably 5% by weight or less in total, more preferably 1% by weight or less, from the viewpoint of catalyst activity, dispersibility and economy. .7% by weight or less is particularly preferable. By setting the supported amount of Pd and / or Pt in the liquefied petroleum gas production catalyst within the above range, propane and / or butane can be produced with higher conversion, higher selectivity, and higher yield.

ZSM−5としては、高シリカZSM−5が好ましく、具体的にはSi/Al比(原子比)が20〜100のZSM−5が好ましい。Si/Al比(原子比)が20〜100のZSM−5を用いることにより、より高い触媒活性、より高いプロパンおよびブタンの収率が得られ、しかも、一酸化炭素および二酸化炭素の副生をより十分に抑制することができる。ZSM−5のSi/Al比(原子比)は、70以下がより好ましく、60以下が特に好ましい。   As ZSM-5, high silica ZSM-5 is preferable, and specifically, ZSM-5 having a Si / Al ratio (atomic ratio) of 20 to 100 is preferable. By using ZSM-5 having an Si / Al ratio (atomic ratio) of 20 to 100, higher catalytic activity, higher yields of propane and butane can be obtained, and carbon monoxide and carbon dioxide by-products can be produced. It can suppress more fully. The Si / Al ratio (atomic ratio) of ZSM-5 is more preferably 70 or less, and particularly preferably 60 or less.

また、USY型ゼオライトのSiO/Al比は、5以上が好ましく、15以上がより好ましい。USY型ゼオライトのSiO/Al比は、70以下が好ましく、50以下がさらに好ましく、40以下がより好ましく、25以下が特に好ましい。 Further, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of the USY-type zeolite is preferably 5 or more, and more preferably 15 or more. The SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of the USY zeolite is preferably 70 or less, more preferably 50 or less, more preferably 40 or less, and particularly preferably 25 or less.

なお、上記の液化石油ガス製造用触媒は、その所望の効果を損なわない範囲内で、Pd,Pt以外の成分をZSM−5またはUSY型ゼオライトに担持したものであってもよい。   The above liquefied petroleum gas production catalyst may be one in which components other than Pd and Pt are supported on ZSM-5 or USY zeolite within a range that does not impair the desired effect.

オレフィン水素化触媒成分をゼオライトに担持した液化石油ガス製造用触媒は、イオン交換法、含浸法など公知の方法で調製することができる。イオン交換法で調製した液化石油ガス製造用触媒は、含浸法で調製した液化石油ガス製造用触媒と比べて、触媒活性がより高い場合があり、より低い反応温度でLPG合成反応を行うことができ、より高い炭化水素の選択性、さらには、より高いプロパンおよびブタンの選択性が得られる場合がある。   A liquefied petroleum gas production catalyst in which an olefin hydrogenation catalyst component is supported on zeolite can be prepared by a known method such as an ion exchange method or an impregnation method. The catalyst for liquefied petroleum gas production prepared by the ion exchange method may have higher catalytic activity than the catalyst for liquefied petroleum gas production prepared by the impregnation method, and the LPG synthesis reaction may be performed at a lower reaction temperature. Higher hydrocarbon selectivity, and even higher propane and butane selectivity may be obtained.

オレフィン水素化触媒成分を担持したゼオライトは、必要により粉砕、成形して用いる。触媒の成形方法としては特に限定されないが、乾式の方法が好ましく、例えば、押出成形法、打錠成形法などが挙げられる。   The zeolite carrying the olefin hydrogenation catalyst component is used after being pulverized and molded as necessary. Although it does not specifically limit as a shaping | molding method of a catalyst, A dry method is preferable, for example, an extrusion molding method, a tableting molding method, etc. are mentioned.

オレフィン水素化触媒成分を担体に担持したものとゼオライトとを混合したものとしては、Pdを担体に担持してなるPd系触媒成分とUSY型ゼオライトとを混合したものが好ましい。ゼオライトとしてUSY型ゼオライトを用いることにより、より高い触媒活性、より高いプロパンおよびブタンの収率が得られ、しかも、一酸化炭素および二酸化炭素の副生をより十分に抑制することができる。   As a mixture of the olefin hydrogenation catalyst component supported on the support and the zeolite, a mixture of the Pd catalyst component formed by supporting Pd on the support and the USY zeolite is preferable. By using USY-type zeolite as the zeolite, higher catalytic activity, higher propane and butane yields can be obtained, and carbon monoxide and carbon dioxide by-products can be more sufficiently suppressed.

USY型ゼオライトに対するPd系触媒成分の含有比率(Pd系触媒成分/USY型ゼオライト;質量基準)は、0.1以上であることが好ましく、0.3以上であることがより好ましい。USY型ゼオライトに対するPd系触媒成分の含有比率(Pd系触媒成分/USY型ゼオライト;質量基準)を0.1以上にすることにより、より高いLPG収率が得られる。   The content ratio of the Pd-based catalyst component to the USY-type zeolite (Pd-based catalyst component / USY-type zeolite; mass basis) is preferably 0.1 or more, and more preferably 0.3 or more. By setting the content ratio of the Pd-based catalyst component to the USY-type zeolite (Pd-based catalyst component / USY-type zeolite; mass basis) to be 0.1 or more, a higher LPG yield can be obtained.

また、USY型ゼオライトに対するPd系触媒成分の含有比率(Pd系触媒成分/USY型ゼオライト;質量基準)は、1.5以下であることが好ましく、1.2以下であることがより好ましく、0.8以下であることがさらに好ましい。USY型ゼオライトに対するPd系触媒成分の含有比率(Pd系触媒成分/USY型ゼオライト;質量基準)を1.5以下にすることにより、より高いLPG収率が得られ、一酸化炭素および二酸化炭素、メタンの副生をより十分に抑制することができる。さらに、USY型ゼオライトに対するPd系触媒成分の含有比率(Pd系触媒成分/USY型ゼオライト;質量基準)を0.8以下にすることにより、LPG収率がより高くなり、重質炭化水素類(C5以上)の副生をより十分に抑制することができる。   The content ratio of the Pd-based catalyst component to the USY-type zeolite (Pd-based catalyst component / USY-type zeolite; mass basis) is preferably 1.5 or less, more preferably 1.2 or less, and 0 More preferably, it is 8 or less. By making the content ratio of the Pd-based catalyst component to the USY-type zeolite (Pd-based catalyst component / USY-type zeolite; mass basis) 1.5 or less, a higher LPG yield can be obtained, and carbon monoxide and carbon dioxide, Byproduct of methane can be more sufficiently suppressed. Furthermore, by setting the content ratio of the Pd-based catalyst component to the USY-type zeolite (Pd-based catalyst component / USY-type zeolite; mass basis) to 0.8 or less, the LPG yield becomes higher, and heavy hydrocarbons ( C5 or more) can be more sufficiently suppressed.

なお、USY型ゼオライトに対するPd系触媒成分の含有比率は、上記の範囲に限定されるものではなく、Pd系触媒成分中のPd量などに応じて適宜決めることができる。   Note that the content ratio of the Pd-based catalyst component to the USY-type zeolite is not limited to the above range, and can be appropriately determined according to the amount of Pd in the Pd-based catalyst component.

Pd系触媒成分は、パラジウムを担体に担持したものである。触媒活性の点から、Pdは担体に高分散担持されていることが好ましい。   The Pd-based catalyst component is one in which palladium is supported on a carrier. From the viewpoint of catalytic activity, Pd is preferably supported in a highly dispersed manner on the support.

Pd系触媒成分のPdの担持量は、0.1重量%以上が好ましく、0.3重量%以上がより好ましい。また、Pd系触媒成分のPdの担持量は、分散性と経済性との点から、5重量%以下が好ましく、3重量%以下がより好ましい。Pd系触媒成分のPdの担持量を上記の範囲にすることにより、より高転化率、高選択率、高収率でプロパンおよび/またはブタンを製造することができる。   The amount of Pd supported by the Pd-based catalyst component is preferably 0.1% by weight or more, and more preferably 0.3% by weight or more. Further, the amount of Pd supported by the Pd-based catalyst component is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less from the viewpoint of dispersibility and economy. Propane and / or butane can be produced with higher conversion, higher selectivity, and higher yield by adjusting the amount of Pd supported by the Pd catalyst component within the above range.

Pdを担持する担体としては特に限定されず、公知のものいずれをも用いることができる。担体としては、例えば、シリカ(二酸化ケイ素)、アルミナ、シリカ・アルミナ、カーボン(活性炭)などが挙げられ、さらには、ジルコニウム、チタン、セリウム、ランタン、鉄などの酸化物や、これらの金属二種以上を含む複合酸化物、あるいは、これらの金属一種以上とその他の金属一種以上とを含む複合酸化物なども挙げられる。   The carrier for supporting Pd is not particularly limited, and any known carrier can be used. Examples of the support include silica (silicon dioxide), alumina, silica / alumina, carbon (activated carbon), and oxides such as zirconium, titanium, cerium, lanthanum, and iron, and two kinds of these metals. Also included are composite oxides containing the above, or composite oxides containing one or more of these metals and one or more other metals.

Pdを担持する担体としては、中でも、シリカが好ましい。担体としてシリカを用いることにより、二酸化炭素の副生を伴わず、高選択率、高収率でプロパンおよび/またはブタンを合成することができる。   Among them, silica is preferable as the carrier for supporting Pd. By using silica as a carrier, propane and / or butane can be synthesized with high selectivity and high yield without carbon dioxide by-product.

担体であるシリカとしては、比表面積が450m/g以上のものが好ましく、比表面積が500m/g以上のものがより好ましい。比表面積が上記の範囲であるシリカを用いることにより、より高い触媒活性が得られ、より高転化率、高収率でプロパンおよび/またはブタンを製造することができる。 The silica as the support preferably has a specific surface area of 450 m 2 / g or more, and more preferably has a specific surface area of 500 m 2 / g or more. By using silica having a specific surface area within the above range, higher catalytic activity can be obtained, and propane and / or butane can be produced with higher conversion and higher yield.

一方、担体であるシリカの比表面積の上限は特に限定されないが、通常、1000m/g程度である。 On the other hand, the upper limit of the specific surface area of silica as a carrier is not particularly limited, but is usually about 1000 m 2 / g.

シリカの比表面積は、例えば、島津製作所製、ASAP2010等の全自動比表面積細孔分布測定装置を使用し、吸着ガスとしてNを用いてBET法により測定する。 The specific surface area of silica is measured by a BET method using N 2 as an adsorbed gas using a fully automatic specific surface area pore distribution measuring device such as ASAP2010 manufactured by Shimadzu Corporation.

Pd系触媒成分は、その所望の効果を損なわない範囲内で、Pd以外の成分を担体に担持したものであってもよい。   The Pd-based catalyst component may be one in which a component other than Pd is supported on the support within a range that does not impair the desired effect.

Pdを担体(シリカなど)に担持したPd系触媒成分は、含浸法、析出沈殿法など公知の方法で調製することができる。   The Pd-based catalyst component in which Pd is supported on a carrier (such as silica) can be prepared by a known method such as an impregnation method or a precipitation method.

例えば、Pdが酸化物の形で含まれているもの、Pdが硝酸塩の形で含まれているもの、Pdが塩化物の形で含まれているものなど、Pd系触媒成分には、使用前に還元処理をして活性化することが必要なものもある。本発明においては、Pd系触媒成分を予め還元処理して活性化する必要は必ずしもなく、Pd系触媒成分とUSY型ゼオライトとを混合・成形して本発明の液化石油ガス製造用触媒を製造した後、反応を開始するに先立ち還元処理をしてPd系触媒成分を活性化することができる。この還元処理の処理条件は、Pd系触媒成分の種類などに応じて適宜決めることができる。   For example, Pd-based catalyst components such as those containing Pd in the form of oxides, those containing Pd in the form of nitrates, and those containing Pd in the form of chlorides, Some products need to be activated by reduction treatment. In the present invention, it is not always necessary to activate the Pd-based catalyst component by reducing it in advance, and the Pd-based catalyst component and USY-type zeolite are mixed and molded to produce the liquefied petroleum gas production catalyst of the present invention. Thereafter, the Pd-based catalyst component can be activated by performing a reduction treatment prior to starting the reaction. The treatment conditions for the reduction treatment can be appropriately determined according to the type of Pd-based catalyst component.

USY型ゼオライトとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等の金属を含有するUSY型ゼオライト、これらの金属等でイオン交換したUSY型ゼオライト、あるいは、これらの金属等を担持したUSY型ゼオライトなども用いることができるが、プロトン型であることが好ましい。適当な酸強度、酸量(酸濃度)を有するプロトン型のUSY型ゼオライトを用いることにより、触媒活性がさらに高くなり、高転化率、高選択率でプロパンおよび/またはブタンを合成することができる。また、Pdおよび/またはPtをUSY型ゼオライトに担持したものも好ましい。   USY-type zeolites include USY-type zeolites containing metals such as alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, USY-type zeolites ion-exchanged with these metals, or USY-type zeolites carrying these metals. The proton type is preferable. By using a proton-type USY-type zeolite having an appropriate acid strength and acid amount (acid concentration), the catalytic activity is further increased, and propane and / or butane can be synthesized with high conversion and high selectivity. . Moreover, what carried Pd and / or Pt on the USY type zeolite is also preferable.

USY型ゼオライトのSiO/Al比は、5以上が好ましく、15以上がより好ましい。SiO/Al比が5以上、より好ましくは15以上のUSY型ゼオライトを用いることにより、一酸化炭素および二酸化炭素の副生をより十分に抑制することができ、また、より高いプロパンおよびブタンの選択性が得られる。 The ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of USY-type zeolite is preferably 5 or more, and more preferably 15 or more. By using a USY-type zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 5 or more, more preferably 15 or more, by-production of carbon monoxide and carbon dioxide can be more sufficiently suppressed, and higher propane And butane selectivity is obtained.

また、USY型ゼオライトのSiO/Al比は、70以下が好ましく、50以下がさらに好ましく、40以下がより好ましく、25以下が特に好ましい。SiO/Al比が70以下、より好ましくは25以下のUSY型ゼオライトを用いることにより、より高いメタノールおよび/またはジメチルエーテルの転化率が得られ、また、メタンの副生をより十分に抑制することができ、より高いプロパンおよびブタンの選択性が得られる。 Further, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of the USY-type zeolite is preferably 70 or less, more preferably 50 or less, more preferably 40 or less, and particularly preferably 25 or less. By using a USY-type zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 70 or less, more preferably 25 or less, a higher conversion ratio of methanol and / or dimethyl ether can be obtained, and methane by-product can be more fully produced. Can be suppressed, resulting in higher propane and butane selectivity.

Pd系触媒成分とUSY型ゼオライトとの混合触媒である液化石油ガス製造用触媒は、Pd系触媒成分とUSY型ゼオライトとを別途に調製し、これらを均一に混合した後、必要に応じて成形して製造される。両触媒成分の混合・成形の方法としては特に限定されないが、乾式の方法が好ましい。湿式で両触媒成分の混合・成形を行った場合、両触媒成分間での化合物の移動、例えばPd系触媒成分中の塩基性成分のUSY型ゼオライト中の酸点への移動・中和が生じることによって、両触媒成分の各々の機能に対して最適化された物性等が変化することがある。触媒の成形方法としては、押出成形法、打錠成形法などが挙げられる。   The liquefied petroleum gas production catalyst, which is a mixed catalyst of Pd-based catalyst component and USY-type zeolite, is prepared separately after the Pd-based catalyst component and USY-type zeolite are prepared and mixed uniformly. Manufactured. The method for mixing and molding the two catalyst components is not particularly limited, but a dry method is preferred. When both catalyst components are mixed and molded in a wet manner, the movement of the compound between the two catalyst components, for example, the movement and neutralization of the basic component in the Pd-based catalyst component to the acid point in the USY-type zeolite occurs. As a result, the physical properties optimized for the respective functions of both catalyst components may change. Examples of the catalyst molding method include an extrusion molding method and a tableting molding method.

液化石油ガス製造用触媒は、その所望の効果を損なわない範囲内で必要により他の添加成分を含有していてもよい。例えば、石英砂などで上記の触媒を希釈して用いることができる。   The liquefied petroleum gas production catalyst may contain other additive components as necessary within the range not impairing the desired effect. For example, the catalyst can be diluted with quartz sand or the like.

また、反応を固定床で行う場合、液化石油ガス製造用触媒を含有する触媒層は、原料ガスの流通方向に対してその組成を変化させることもできる。例えば、触媒層は、原料ガスの流通方向に対して、前段にゼオライトを多く含有し、後段にオレフィン水素化触媒成分をシリカ等の担体に担持したもの、あるいはメタノール合成触媒成分を多く含有する構成にすることができる。   When the reaction is performed in a fixed bed, the composition of the catalyst layer containing the liquefied petroleum gas production catalyst can be changed with respect to the flow direction of the raw material gas. For example, the catalyst layer contains a large amount of zeolite in the former stage and a structure in which the olefin hydrogenation catalyst component is supported on a carrier such as silica or a methanol synthesis catalyst component in the latter stage with respect to the flow direction of the source gas. Can be.

液化石油ガス製造工程では、上記のような液化石油ガス製造用触媒一種以上を用いて、メタノール及びジメチルエーテルの少なくとも1つと水素とを反応させ、主成分がプロパンまたはブタンであるパラフィン類、好ましくは主成分がプロパンであるパラフィン類を製造する。   In the liquefied petroleum gas production process, at least one of methanol and dimethyl ether is reacted with hydrogen using one or more catalysts for liquefied petroleum gas production as described above, and paraffins whose main component is propane or butane, preferably main Paraffins whose components are propane are produced.

反応は、固定床でも、流動床でも、移動床でも行うことができる。原料ガス組成、反応温度、反応圧力、触媒との接触時間などの反応条件は、用いる触媒の種類などに応じて適宜決めることができるが、例えば、以下のような条件でLPG合成反応を行うことができる。   The reaction can be carried out in a fixed bed, a fluidized bed or a moving bed. Reaction conditions such as the raw material gas composition, reaction temperature, reaction pressure, and contact time with the catalyst can be appropriately determined according to the type of catalyst used. For example, the LPG synthesis reaction is performed under the following conditions. Can do.

前述の通り、反応器に送入されるガスは、上記のメタノール製造工程において得られた粗メタノール、あるいは、上記のジメチルエーテル製造工程において得られた粗ジメチルエーテルである。反応器に送入されるガスはメタノールとジメチルエーテルの両方を含んでいてもよく、その場合、メタノールとジメチルエーテルとの含有比率は特に限定されず、いずれも用いることができる。また、粗メタノールあるいは粗ジメチルエーテルに必要に応じて水素を添加してもよい。   As described above, the gas fed into the reactor is the crude methanol obtained in the methanol production process or the crude dimethyl ether obtained in the dimethyl ether production process. The gas fed into the reactor may contain both methanol and dimethyl ether. In that case, the content ratio of methanol and dimethyl ether is not particularly limited, and any of them can be used. Further, hydrogen may be added to crude methanol or crude dimethyl ether as necessary.

反応温度は、より高い触媒活性が得られる点から、300℃以上が好ましく、320℃以上がより好ましい。また、反応温度は、より高い炭化水素の選択性、さらには、より高いプロパンおよびブタンの選択性が得られる点と、触媒寿命の点とから、470℃以下が好ましく、450℃以下がより好ましく、400℃以下が特に好ましい。   The reaction temperature is preferably 300 ° C. or higher, more preferably 320 ° C. or higher, from the viewpoint of obtaining higher catalytic activity. Further, the reaction temperature is preferably 470 ° C. or less, more preferably 450 ° C. or less, from the viewpoint of higher hydrocarbon selectivity, and further higher propane and butane selectivity and catalyst life. 400 ° C. or less is particularly preferable.

反応圧力は、より高い活性が得られる点と、装置の操作性の点とから、0.1MPa以上が好ましく、0.15MPa以上がより好ましい。また、反応圧力は、経済性および安全性の点から、3MPa以下が好ましく、2.5MPa以下がより好ましい。   The reaction pressure is preferably 0.1 MPa or more, more preferably 0.15 MPa or more, from the viewpoint of higher activity and the operability of the apparatus. Further, the reaction pressure is preferably 3 MPa or less, more preferably 2.5 MPa or less, from the viewpoints of economy and safety.

さらに、本発明によれば、より低圧下でLPGを製造することができる。具体的には、1MPa未満、さらには0.6MPa以下の圧力下で、メタノール及びジメチルエーテルの少なくとも1つと水素とからLPGを合成することができる。   Furthermore, according to the present invention, LPG can be produced under a lower pressure. Specifically, LPG can be synthesized from hydrogen and at least one of methanol and dimethyl ether under a pressure of less than 1 MPa, or even 0.6 MPa or less.

メタノールおよび/またはジメチルエーテルのガス空間速度は、経済性の点から、1500hr−1以上が好ましく、1800hr−1以上がより好ましい。また、メタノールおよび/またはジメチルエーテルのガス空間速度は、より高い活性が得られ、また、より高いプロパンおよびブタンの選択性が得られる点から、60000hr−1以下が好ましく、30000hr−1以下がより好ましい。 Gas space velocity of methanol and / or dimethyl ether, from the viewpoint of economy, preferably 1500 hr -1 or more, 1800Hr -1 or more is more preferable. Further, the gas space velocity of methanol and / or dimethyl ether, higher activity can be obtained and, from the point of higher selectivity for propane and butane is obtained, preferably 60000Hr -1 or less, more preferably 30000 hr -1 or less .

反応器に送入されるガスは、分割して反応器に送入し、それにより反応温度を制御することもできる。   The gas fed into the reactor can be divided and fed into the reactor, thereby controlling the reaction temperature.

反応は固定床、流動床、移動床などで行うことができるが、反応温度の制御と触媒の再生方法との両面から選定することが好ましい。例えば、固定床としては、内部多段クエンチ方式などのクエンチ型反応器、多管型反応器、複数の熱交換器を内包するなどの多段型反応器、多段冷却ラジアルフロー方式や二重管熱交換方式や冷却コイル内蔵式や混合流方式などその他の反応器などを用いることができる。   The reaction can be carried out in a fixed bed, a fluidized bed, a moving bed, etc., but it is preferable to select from both aspects of controlling the reaction temperature and regenerating the catalyst. For example, as a fixed bed, a quench reactor such as an internal multi-stage quench system, a multi-tube reactor, a multi-stage reactor including a plurality of heat exchangers, a multi-stage cooling radial flow system or a double-tube heat exchange Other reactors such as a system, a built-in cooling coil system, and a mixed flow system can be used.

液化石油ガス製造用触媒は、温度制御を目的として、シリカ、アルミナなど、あるいは、不活性で安定な熱伝導体で希釈して用いることもできる。また、液化石油ガス製造用触媒は、温度制御を目的として、熱交換器表面に塗布して用いることもできる。   The liquefied petroleum gas production catalyst can be diluted with silica, alumina, or an inert and stable heat conductor for the purpose of temperature control. In addition, the liquefied petroleum gas production catalyst can be applied to the surface of the heat exchanger for the purpose of temperature control.

このようにして得られる反応生成ガス(低級パラフィン含有ガス)は、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである。液化特性の点から、低級パラフィン含有ガス中のプロパンおよびブタンの合計含有量は多いほど好ましい。さらに、得られる低級パラフィン含有ガスは、燃焼性および蒸気圧特性の点から、ブタンよりプロパンが多いことが好ましい。   In the reaction product gas (lower paraffin-containing gas) obtained in this way, the main component of the contained hydrocarbon is propane or butane. From the viewpoint of liquefaction characteristics, the higher the total content of propane and butane in the lower paraffin-containing gas, the better. Further, the obtained lower paraffin-containing gas preferably has more propane than butane from the viewpoint of combustibility and vapor pressure characteristics.

得られる低級パラフィン含有ガスには、通常、水分や、プロパンの沸点より低い沸点または昇華点を持つ物質である低沸点成分、ブタンの沸点より高い沸点を持つ物質である高沸点成分が含まれる。低沸点成分としては、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、未反応の原料である水素や、副生物であるエタン、メタンなどが挙げられる。高沸点成分としては、例えば、副生物である高沸点パラフィン(ペンタン、ヘキサン等)などが挙げられる。   The obtained lower paraffin-containing gas usually contains moisture, a low-boiling component that is a substance having a boiling point or sublimation point lower than that of propane, and a high-boiling component that is a substance having a boiling point higher than that of butane. Examples of the low boiling point component include carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen as an unreacted raw material, ethane as a by-product, and methane. Examples of the high-boiling component include high-boiling paraffins (pentane, hexane, etc.) that are by-products.

そのため、得られた低級パラフィン含有ガスから、必要に応じて水分、低沸点成分および高沸点成分などを分離し、プロパンまたはブタンを主成分とする液化石油ガス(LPG)を得る。また、必要に応じて、未反応の原料であるメタノールおよび/またはジメチルエーテルなども公知の方法によって分離する。   Therefore, moisture, a low boiling point component, a high boiling point component, etc. are isolate | separated from the obtained lower paraffin containing gas as needed, and liquefied petroleum gas (LPG) which has propane or butane as a main component is obtained. If necessary, unreacted raw materials such as methanol and / or dimethyl ether are also separated by a known method.

水分の分離、低沸点成分の分離、高沸点成分の分離は、公知の方法によって行うことができる。   Separation of moisture, low-boiling components, and high-boiling components can be performed by known methods.

水分の分離は、例えば、液液分離などによって行うことができる。   Separation of moisture can be performed, for example, by liquid-liquid separation.

低沸点成分の分離は、例えば、気液分離、吸収分離、蒸留などによって行うことができる。より具体的には、加圧常温での気液分離や吸収分離、冷却しての気液分離や吸収分離、あるいは、その組み合わせによって行うことができる。また、膜分離や吸着分離によって行うこともでき、これらと気液分離、吸収分離、蒸留との組み合わせによって行うこともできる。低沸点成分の分離には、製油所で通常用いられているガス回収プロセス(「石油精製プロセス」石油学会/編、講談社サイエンティフィク、1998年、p.28〜p.32記載)を適用することができる。   Separation of low-boiling components can be performed, for example, by gas-liquid separation, absorption separation, distillation or the like. More specifically, it can be carried out by gas-liquid separation or absorption separation at pressurized normal temperature, gas-liquid separation or absorption separation after cooling, or a combination thereof. Moreover, it can also carry out by membrane separation or adsorption separation, and can also carry out by the combination of these, gas-liquid separation, absorption separation, and distillation. For the separation of low-boiling components, a gas recovery process commonly used in refineries (“Petroleum Refining Process”, Petroleum Society / Ed., Kodansha Scientific, 1998, p.28-p.32) is applied. be able to.

低沸点成分の分離方法としては、プロパンまたはブタンを主成分とする液化石油ガスを、ブタンより沸点の高い高沸点パラフィンガス、あるいは、ガソリンなどの吸収液に吸収させる吸収プロセスが好ましい。   As a method for separating the low-boiling components, an absorption process in which liquefied petroleum gas mainly composed of propane or butane is absorbed in an absorbing liquid such as high-boiling paraffin gas having a boiling point higher than butane or gasoline is preferable.

高沸点成分の分離は、例えば、気液分離、吸収分離、蒸留などによって行うことができる。   Separation of high-boiling components can be performed, for example, by gas-liquid separation, absorption separation, distillation, or the like.

なお、分離条件は、公知の方法に従って適宜決めることができる。   The separation conditions can be appropriately determined according to a known method.

民生用としては、使用時の安全性の点から、例えば、分離によってLPG中の低沸点成分の含有量を5モル%以下(0モル%も含む)とすることが好ましい。   For consumer use, from the viewpoint of safety at the time of use, for example, the content of low-boiling components in LPG is preferably 5 mol% or less (including 0 mol%) by separation.

また、液化石油ガスを得るために、必要に応じて加圧および/または冷却を行ってもよい。   Moreover, in order to obtain liquefied petroleum gas, you may pressurize and / or cool as needed.

ここで分離された成分は、系外に抜き出すこともできるし、また、上記の何れかの工程にリサイクルすることもできる。例えば、ここで分離された一酸化炭素、水素は、メタノール製造工程またはジメチルエーテル製造工程の原料としてリサイクルすることができる。また、メタノール、ジメチルエーテル、水素は、低級パラフィン製造工程の原料としてリサイクルすることができる。   The components separated here can be extracted out of the system, or can be recycled to any one of the above-mentioned steps. For example, the carbon monoxide and hydrogen separated here can be recycled as raw materials for the methanol production process or the dimethyl ether production process. In addition, methanol, dimethyl ether, and hydrogen can be recycled as raw materials for the lower paraffin production process.

分離された成分をリサイクルするためには、適宜リサイクルラインに昇圧手段を設ける等、公知の技術を採用することができる。   In order to recycle the separated components, it is possible to employ known techniques such as appropriately providing a boosting means in the recycle line.

このようにして製造されるLPG中のプロパンおよびブタンの合計含有量は、炭素量基準で90%以上、さらには95%以上(100%も含む)とすることができる。また、製造されるLPG中のプロパンの含有量は、炭素量基準で50%以上、さらには60%以上、さらには65%以上(100%も含む)とすることができる。本発明によれば、家庭用・業務用の燃料として広く用いられているプロパンガスに適した組成を有するLPGを製造することができる。   The total content of propane and butane in the LPG produced in this manner can be 90% or more, further 95% or more (including 100%) based on the amount of carbon. In addition, the content of propane in the produced LPG can be 50% or more, further 60% or more, further 65% or more (including 100%) on the basis of carbon amount. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, LPG which has a composition suitable for the propane gas currently widely used as a fuel for household use and business can be manufactured.

以上のようにして、本発明では、天然ガス等の含炭素原料あるいは合成ガスから、メタノール及びジメチルエーテルの少なくとも1つを経由して、主成分がプロパンまたはブタンであるLPGを製造する。   As described above, in the present invention, LPG whose main component is propane or butane is produced from a carbon-containing raw material such as natural gas or synthesis gas via at least one of methanol and dimethyl ether.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.

〔実施例1〕
(液化石油ガス製造用触媒の製造)
オレフィン水素化触媒成分を担持するゼオライトとして、Si/Al比(原子比)が20であるプロトン型ZSM−5(東ソー株式会社製)を機械的に粉末にしたものを用いた。そして、以下のようにして、イオン交換法によりZSM−5に0.5重量%のPdを担持させた。
[Example 1]
(Manufacture of catalysts for liquefied petroleum gas production)
As the zeolite carrying the olefin hydrogenation catalyst component, a proton-type ZSM-5 (manufactured by Tosoh Corporation) having a Si / Al ratio (atomic ratio) of 20 was mechanically powdered. Then, 0.5% by weight of Pd was supported on ZSM-5 by the ion exchange method as follows.

まず、40〜50℃で、0.0825gの塩化パラジウム(純度:>99重量%)を12.5重量%アンモニア水溶液10mlに溶解させた。さらに、この溶液にイオン交換水150mlを加えて、Pd含有溶液を調製した。調製したPd含有溶液に10gのZSM−5ゼオライトを加え、60〜70℃で6時間加熱・撹拌した。このようにしてイオン交換した後、塩素イオンがろ液中に観察されなくなるまで、試料のろ過、イオン交換水による水洗を繰り返した。   First, 0.0825 g of palladium chloride (purity:> 99 wt%) was dissolved in 10 ml of a 12.5 wt% aqueous ammonia solution at 40-50 ° C. Further, 150 ml of ion exchange water was added to this solution to prepare a Pd-containing solution. 10 g of ZSM-5 zeolite was added to the prepared Pd-containing solution, and the mixture was heated and stirred at 60 to 70 ° C. for 6 hours. After ion exchange in this manner, the sample was repeatedly filtered and washed with ion-exchanged water until no chlorine ions were observed in the filtrate.

そして、このPdでイオン交換したZSM−5を120℃で12時間乾燥した後、さらに500℃で2時間空気焼成し、これを機械的に粉砕し、打錠成形・整粒して、平均粒径1mmの粒状の液化石油ガス製造用触媒(Pd−ZSM−5)を得た。   Then, after ZSM-5 ion-exchanged with Pd was dried at 120 ° C. for 12 hours, it was further fired in air at 500 ° C. for 2 hours, and this was mechanically crushed, tableted and sized, A granular liquefied petroleum gas production catalyst (Pd-ZSM-5) having a diameter of 1 mm was obtained.

調製した液化石油ガス製造用触媒は反応管に充填した後、反応に先立ち、触媒を水素気流中、400℃で3時間還元処理した。   The prepared catalyst for liquefied petroleum gas production was filled in a reaction tube, and prior to the reaction, the catalyst was reduced in a hydrogen stream at 400 ° C. for 3 hours.

(LPGの製造)
:CO:CO=66.6:31.7:1.7(モル比)の組成の合成ガスを用いてメタノール合成を行い、以下の組成のメタノール含有ガス(粗メタノール)を得た。
(Manufacturing LPG)
Methanol synthesis was performed using a synthesis gas having a composition of H 2 : CO: CO 2 = 66.6: 31.7: 1.7 (molar ratio) to obtain a methanol-containing gas (crude methanol) having the following composition. .

メタノール:5.49mol%、ジメチルエーテル:0.04mol%、ギ酸メチル:0.04mol%、エタノール:0.02mol%、メタン:0.04mol%、CO:29.27mol%、CO:1.83mol%、H:62.19mol%、HO:1.10mol%。 Methanol: 5.49mol%, dimethyl ether: 0.04 mol%, methyl formate: 0.04 mol%, ethanol: 0.02 mol%, methane: 0.04mol%, CO: 29.27mol% , CO 2: 1.83mol% , H 2: 62.19mol%, H 2 O: 1.10mol%.

得られた粗メタノールを反応温度350℃、反応圧力2.1MPa、メタノールのガス空間速度2000hr−1(W/F=9.0g・h/mol)で液化石油ガス製造用触媒層に流通させ、LPG合成反応を行なった。生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、メタン、CO、CO以外の含炭素化合物は全て炭化水素に転化し、COは1.2%が炭化水素に転化した。得られた炭化水素(粗メタノール中のメタンを含む)の炭素数分布は以下の通りであった。 The obtained crude methanol was circulated through the catalyst layer for producing liquefied petroleum gas at a reaction temperature of 350 ° C., a reaction pressure of 2.1 MPa, and a gas space velocity of methanol of 2000 hr −1 (W / F = 9.0 g · h / mol). LPG synthesis reaction was performed. When the product was analyzed by gas chromatography, all carbon-containing compounds other than methane, CO, and CO 2 were converted to hydrocarbons, and 1.2% of CO was converted to hydrocarbons. The carbon number distribution of the obtained hydrocarbon (including methane in crude methanol) was as follows.

C1(メタン) : 3.6[C−mol%]、
C2(エタン) :25.6[C−mol%]、
C3(プロパン):35.3[C−mol%]、
C4(ブタン) :16.2[C−mol%]、
C5(ペンタン): 9.8[C−mol%]、
C6(ヘキサン): 7.6[C−mol%]、
C7(ヘプタン): 1.9[C−mol%]。
C1 (methane): 3.6 [C-mol%],
C2 (ethane): 25.6 [C-mol%],
C3 (propane): 35.3 [C-mol%],
C4 (butane): 16.2 [C-mol%],
C5 (pentane): 9.8 [C-mol%],
C6 (hexane): 7.6 [C-mol%],
C7 (heptane): 1.9 [C-mol%].

得られた炭化水素はプロパンとブタンの合計含有量が炭素基準で51.5%であり、未精製の粗メタノールからでも主成分がプロパンおよびブタンである炭化水素を合成することができた。   The obtained hydrocarbon had a total content of propane and butane of 51.5% on the basis of carbon, and was able to synthesize hydrocarbons whose main components were propane and butane even from crude crude methanol.

〔実施例2〕
液化石油ガス製造用触媒は実施例1と同様にして調製したもの(Pd−ZSM−5)を用いた。
[Example 2]
As the liquefied petroleum gas production catalyst, one prepared in the same manner as in Example 1 (Pd-ZSM-5) was used.

(LPGの製造)
:CO=50:50(モル比)の組成の合成ガスを用いてジメチルエーテル合成を行い、以下の組成のジメチルエーテル含有ガス(粗ジメチルエーテル)を得た。
(Manufacturing LPG)
Dimethyl ether synthesis was performed using a synthesis gas having a composition of H 2 : CO = 50: 50 (molar ratio) to obtain a dimethyl ether-containing gas (crude dimethyl ether) having the following composition.

ジメチルエーテル:16.41mol%、メタノール:2.53mol%、ギ酸メチル:0.08mol%、エタノール:0.01mol%、メタン:0.08mol%、CO:33.67mol%、CO:15.99mol%、H:29.46mol%、HO:1.77mol%。 Dimethylether: 16.41mol%, methanol: 2.53mol%, methyl formate: 0.08 mol%, ethanol: 0.01 mol%, methane: 0.08mol%, CO: 33.67mol% , CO 2: 15.99mol% , H 2: 29.46mol%, H 2 O: 1.77mol%.

得られた粗ジメチルエーテルを反応温度350℃、反応圧力2.1MPa、ジメチルエーテルのガス空間速度2000hr−1(W/F=9.0g・h/mol)で液化石油ガス製造用触媒層に流通させ、LPG合成反応を行なった。生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、メタン、CO、CO以外の含炭素化合物は全て炭化水素に転化し、COは6.1%が炭化水素に転化した。得られた炭化水素(粗ジメチルエーテル中のメタンを含む)の炭素数分布は以下の通りであった。 The obtained crude dimethyl ether was circulated through the catalyst layer for producing liquefied petroleum gas at a reaction temperature of 350 ° C., a reaction pressure of 2.1 MPa, and a gas space velocity of dimethyl ether of 2000 hr −1 (W / F = 9.0 g · h / mol). LPG synthesis reaction was performed. When the product was analyzed by gas chromatography, all the carbon-containing compounds other than methane, CO, and CO 2 were converted into hydrocarbons, and 6.1% of CO was converted into hydrocarbons. The carbon number distribution of the obtained hydrocarbon (including methane in the crude dimethyl ether) was as follows.

C1(メタン) : 3.5[C−mol%]、
C2(エタン) :25.8[C−mol%]、
C3(プロパン):35.7[C−mol%]、
C4(ブタン) :17.1[C−mol%]、
C5(ペンタン): 8.9[C−mol%]、
C6(ヘキサン): 6.8[C−mol%]、
C7(ヘプタン): 2.2[C−mol%]。
C1 (methane): 3.5 [C-mol%],
C2 (ethane): 25.8 [C-mol%],
C3 (propane): 35.7 [C-mol%],
C4 (butane): 17.1 [C-mol%],
C5 (pentane): 8.9 [C-mol%],
C6 (hexane): 6.8 [C-mol%],
C7 (heptane): 2.2 [C-mol%].

得られた炭化水素はプロパンとブタンの合計含有量が炭素基準で52.8%であり、未精製の粗ジメチルエーテルからでも主成分がプロパンおよびブタンである炭化水素を合成することができた。   The resulting hydrocarbon had a total content of propane and butane of 52.8% on a carbon basis, and was able to synthesize hydrocarbons whose main components were propane and butane even from unpurified crude dimethyl ether.

以上のように、本発明によれば、天然ガスなどの含炭素原料あるいは合成ガスから、メタノールおよび/またはジメチルエーテルを経由して、主成分がプロパンまたはブタンである炭化水素、すなわち液化石油ガス(LPG)を経済的に製造することができる。   As described above, according to the present invention, a hydrocarbon whose main component is propane or butane, that is, a liquefied petroleum gas (LPG), from a carbon-containing raw material such as natural gas or a synthesis gas via methanol and / or dimethyl ether. ) Can be economically manufactured.

本発明のLPGの製造方法を実施するのに好適なLPG製造装置の一例について、主要な構成を示すプロセスフロー図である。It is a process flow figure which shows the main structures about an example of the LPG manufacturing apparatus suitable for implementing the manufacturing method of LPG of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 改質器
11a 改質触媒(合成ガス製造用触媒)
12 メタノール合成用反応器
12a メタノール合成触媒
13 液化石油ガス製造用反応器
13a 液化石油ガス製造用触媒
21,22,23,24 ライン
11 reformer 11a reforming catalyst (catalyst for synthesis gas production)
12 Reactor for methanol synthesis 12a Methanol synthesis catalyst 13 Reactor for liquefied petroleum gas production 13a Catalyst for liquefied petroleum gas production 21, 22, 23, 24 lines

Claims (15)

(i)メタノール合成触媒を用いて、合成ガスから、メタノールと、水素と、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくとも1つとを含む粗メタノールを製造するメタノール製造工程と、
(ii)メタノール製造工程において得られた粗メタノールを精製することなく供給し、液化石油ガス製造用触媒を用いて、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する液化石油ガス製造工程と
を有することを特徴とする液化石油ガスの製造方法。
(I) a methanol production process for producing crude methanol containing methanol, hydrogen, and at least one of carbon monoxide and carbon dioxide from synthesis gas using a methanol synthesis catalyst;
(Ii) Liquefaction in which crude methanol obtained in the methanol production process is supplied without purification, and liquefied petroleum gas in which the main component of the contained hydrocarbon is propane or butane is produced using a catalyst for liquefied petroleum gas production. A method for producing liquefied petroleum gas, comprising: a petroleum gas production step.
(I)含炭素原料と、HO、OおよびCOからなる群より選択される少なくとも一種とから、合成ガスを製造する合成ガス製造工程と、
(II)メタノール合成触媒を用いて、合成ガスから、メタノールと、水素と、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくとも1つとを含む粗メタノールを製造するメタノール製造工程と、
(III)メタノール製造工程において得られた粗メタノールを精製することなく供給し、液化石油ガス製造用触媒を用いて、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する液化石油ガス製造工程と
を有することを特徴とする液化石油ガスの製造方法。
(I) a synthesis gas production process for producing synthesis gas from a carbon-containing raw material and at least one selected from the group consisting of H 2 O, O 2 and CO 2 ;
(II) a methanol production process for producing crude methanol containing methanol, hydrogen, and at least one of carbon monoxide and carbon dioxide from synthesis gas using a methanol synthesis catalyst;
(III) Liquefaction in which crude methanol obtained in the methanol production process is supplied without purification, and liquefied petroleum gas in which the main component of the contained hydrocarbon is propane or butane is produced using a catalyst for liquefied petroleum gas production. A method for producing liquefied petroleum gas, comprising: a petroleum gas production step.
(i)ジメチルエーテル合成触媒を用いて、合成ガスから、ジメチルエーテルと、水素と、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくとも1つとを含む粗ジメチルエーテルを製造するジメチルエーテル製造工程と、
(ii)ジメチルエーテル製造工程において得られた粗ジメチルエーテルを精製することなく供給し、液化石油ガス製造用触媒を用いて、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する液化石油ガス製造工程と
を有することを特徴とする液化石油ガスの製造方法。
(I) a dimethyl ether production process for producing crude dimethyl ether containing dimethyl ether, hydrogen, and at least one of carbon monoxide and carbon dioxide from synthesis gas using a dimethyl ether synthesis catalyst;
(Ii) Liquefaction by supplying the crude dimethyl ether obtained in the dimethyl ether production process without purification and using the catalyst for liquefied petroleum gas production to produce liquefied petroleum gas whose main hydrocarbon component is propane or butane. A method for producing liquefied petroleum gas, comprising: a petroleum gas production step.
(I)含炭素原料と、HO、OおよびCOからなる群より選択される少なくとも一種とから、合成ガスを製造する合成ガス製造工程と、
(II)ジメチルエーテル合成触媒を用いて、合成ガスから、ジメチルエーテルと、水素と、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくとも1つとを含む粗ジメチルエーテルを製造するジメチルエーテル製造工程と、
(III)ジメチルエーテル製造工程において得られた粗ジメチルエーテルを精製することなく供給し、液化石油ガス製造用触媒を用いて、含まれる炭化水素の主成分がプロパンまたはブタンである液化石油ガスを製造する液化石油ガス製造工程と
を有することを特徴とする液化石油ガスの製造方法。
(I) a synthesis gas production process for producing synthesis gas from a carbon-containing raw material and at least one selected from the group consisting of H 2 O, O 2 and CO 2 ;
(II) a dimethyl ether production process for producing crude dimethyl ether containing dimethyl ether, hydrogen, and at least one of carbon monoxide and carbon dioxide from synthesis gas using a dimethyl ether synthesis catalyst;
(III) Liquefaction that supplies crude dimethyl ether obtained in the dimethyl ether production process without purification and uses the catalyst for liquefied petroleum gas production to produce liquefied petroleum gas whose main hydrocarbon component is propane or butane. A method for producing liquefied petroleum gas, comprising: a petroleum gas production step.
前記ジメチルエーテル合成触媒が、メタノール合成触媒成分とメタノール脱水触媒成分とを含有するものである請求項3または4に記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing a liquefied petroleum gas according to claim 3 or 4, wherein the dimethyl ether synthesis catalyst contains a methanol synthesis catalyst component and a methanol dehydration catalyst component. 前記液化石油ガス製造用触媒が、オレフィン水素化触媒成分とゼオライトとを含有するものである請求項1〜4のいずれかに記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing a liquefied petroleum gas according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquefied petroleum gas production catalyst contains an olefin hydrogenation catalyst component and zeolite. 前記オレフィン水素化触媒成分がFe,Co,Ni,Cu,Zn,Ru,Rh,Pd,IrおよびPtからなる群より選択される少なくとも一種である請求項6に記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing a liquefied petroleum gas according to claim 6, wherein the olefin hydrogenation catalyst component is at least one selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ru, Rh, Pd, Ir, and Pt. 前記液化石油ガス製造用触媒が、Pdおよび/またはPtをZSM−5またはUSY型ゼオライトに担持したものである請求項7に記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing liquefied petroleum gas according to claim 7, wherein the catalyst for producing liquefied petroleum gas comprises Pd and / or Pt supported on ZSM-5 or USY type zeolite. 前記ZSM−5のSi/Al比(原子比)が20〜100であるか、または、前記USY型ゼオライトのSiO/Al比が5〜70である請求項8に記載の液化石油ガスの製造方法。 Or Si / Al ratio of the ZSM-5 (atomic ratio) is 20 to 100, or, liquefied petroleum according to claim 8 SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of the USY-type zeolite is from 5 to 70 Gas production method. 前記液化石油ガス製造用触媒のPdおよび/またはPtの担持量が、合計で、0.005〜5重量%である請求項8に記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing liquefied petroleum gas according to claim 8, wherein the supported amount of Pd and / or Pt of the liquefied petroleum gas production catalyst is 0.005 to 5 wt% in total. 前記液化石油ガス製造用触媒が、Pdを担体に担持してなるPd系触媒成分とUSY型ゼオライトとを混合したものである請求項7に記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing liquefied petroleum gas according to claim 7, wherein the catalyst for producing liquefied petroleum gas is a mixture of a Pd-based catalyst component obtained by supporting Pd on a carrier and USY-type zeolite. 前記USY型ゼオライトに対する前記Pd系触媒成分の含有比率(Pd系触媒成分/USY型ゼオライト;質量基準)が、0.1〜1.5である請求項11に記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing a liquefied petroleum gas according to claim 11, wherein a content ratio of the Pd catalyst component to the USY zeolite (Pd catalyst component / USY zeolite; mass basis) is 0.1 to 1.5. 前記Pd系触媒成分のPdの担持量が、0.1〜5重量%である請求項11に記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing a liquefied petroleum gas according to claim 11, wherein the amount of Pd supported by the Pd-based catalyst component is 0.1 to 5% by weight. 前記Pd系触媒成分の担体が、シリカである請求項11に記載の液化石油ガスの製造方法。   The method for producing a liquefied petroleum gas according to claim 11, wherein the carrier of the Pd-based catalyst component is silica. 前記USY型ゼオライトのSiO/Al比が5〜70である請求項11に記載の液化石油ガスの製造方法。 Method for producing a liquefied petroleum gas according to claim 11 SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of the USY-type zeolite is from 5 to 70.
JP2007030703A 2006-02-10 2007-02-09 Method for production of liquefied petroleum gas Pending JP2007238608A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007030703A JP2007238608A (en) 2006-02-10 2007-02-09 Method for production of liquefied petroleum gas

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006033623 2006-02-10
JP2007030703A JP2007238608A (en) 2006-02-10 2007-02-09 Method for production of liquefied petroleum gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007238608A true JP2007238608A (en) 2007-09-20

Family

ID=38584482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007030703A Pending JP2007238608A (en) 2006-02-10 2007-02-09 Method for production of liquefied petroleum gas

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007238608A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007238935A (en) * 2006-02-10 2007-09-20 Nippon Gas Gosei Kk Preparation process of liquefied petroleum gas
JPWO2009104742A1 (en) * 2008-02-20 2011-06-23 日本ガス合成株式会社 Catalyst for producing liquefied petroleum gas, and method for producing liquefied petroleum gas using the catalyst
CN104927953A (en) * 2015-06-09 2015-09-23 柳州市山泰气体有限公司 Preparation method of liquefied petroleum gas
JP2018039010A (en) * 2014-11-28 2018-03-15 旭化成株式会社 Manufacturing method of hydrocarbon
JP2022130544A (en) * 2017-11-15 2022-09-06 ガス、テクノロジー、インスティチュート Noble metal catalysts and processes for reforming of methane and other hydrocarbons
US20230069964A1 (en) * 2021-09-09 2023-03-09 Gas Technology Institute Production of liquefied petroleum gas (lpg) hydrocarbons from carbon dioxide-containing feeds
JP2023036782A (en) * 2019-01-29 2023-03-14 ランザテク,インコーポレイテッド Production of bio-based liquefied petroleum gas
WO2024143458A1 (en) * 2022-12-28 2024-07-04 古河電気工業株式会社 Liquid petroleum gas production reactor and liquid petroleum gas production reaction device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57197227A (en) * 1981-05-29 1982-12-03 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Preparation of hydrocarbon from methanol and/or dimethyl ether
WO2004074411A1 (en) * 2003-02-18 2004-09-02 Japan Gas Synthesize, Ltd. Method for producing liquefied petroleum gas
JP2006021100A (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Nippon Gas Gosei Kk Catalyst for manufacture of liquefied petroleum gas and method of manufacturing liquefied petroleum gas using it

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57197227A (en) * 1981-05-29 1982-12-03 Japan Synthetic Rubber Co Ltd Preparation of hydrocarbon from methanol and/or dimethyl ether
WO2004074411A1 (en) * 2003-02-18 2004-09-02 Japan Gas Synthesize, Ltd. Method for producing liquefied petroleum gas
JP2006021100A (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Nippon Gas Gosei Kk Catalyst for manufacture of liquefied petroleum gas and method of manufacturing liquefied petroleum gas using it

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007238935A (en) * 2006-02-10 2007-09-20 Nippon Gas Gosei Kk Preparation process of liquefied petroleum gas
JPWO2009104742A1 (en) * 2008-02-20 2011-06-23 日本ガス合成株式会社 Catalyst for producing liquefied petroleum gas, and method for producing liquefied petroleum gas using the catalyst
JP2018039010A (en) * 2014-11-28 2018-03-15 旭化成株式会社 Manufacturing method of hydrocarbon
CN104927953A (en) * 2015-06-09 2015-09-23 柳州市山泰气体有限公司 Preparation method of liquefied petroleum gas
JP2022130544A (en) * 2017-11-15 2022-09-06 ガス、テクノロジー、インスティチュート Noble metal catalysts and processes for reforming of methane and other hydrocarbons
JP2023036782A (en) * 2019-01-29 2023-03-14 ランザテク,インコーポレイテッド Production of bio-based liquefied petroleum gas
JP7422210B2 (en) 2019-01-29 2024-01-25 ランザテク,インコーポレイテッド Bio-based liquefied petroleum gas production
US20230069964A1 (en) * 2021-09-09 2023-03-09 Gas Technology Institute Production of liquefied petroleum gas (lpg) hydrocarbons from carbon dioxide-containing feeds
WO2024143458A1 (en) * 2022-12-28 2024-07-04 古河電気工業株式会社 Liquid petroleum gas production reactor and liquid petroleum gas production reaction device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101016494B (en) Method of producing liquefied petroleum gas
JP4965258B2 (en) Catalyst for producing liquefied petroleum gas, and method for producing liquefied petroleum gas using the catalyst
US7297825B2 (en) Catalyst and process for LPG production
JP2007125515A (en) Catalyst for liquefied petroleum-gas production and production method of liquefied petroleum-gas using it
JP2007238608A (en) Method for production of liquefied petroleum gas
JP4833070B2 (en) Method for producing liquefied petroleum gas
US20070277552A1 (en) Process for producing liquefied petroleum gas
JP4989650B2 (en) Catalyst for producing liquefied petroleum gas, and method for producing liquefied petroleum gas using the catalyst
JP3930879B2 (en) Method for producing liquefied petroleum gas
EP2607302A1 (en) A method for producing hydrogen from ethanol
JPWO2005037962A1 (en) Method for producing liquefied petroleum gas mainly composed of propane or butane
JP2009195815A (en) Catalyst for liquefied petroleum gas production and method for manufacturing liquefied petroleum gas using the same
WO2009104742A1 (en) Liquefied petroleum gas production catalyst, and method for production of liquefied petroleum gas using the catalyst
JPWO2006016583A1 (en) Method for producing liquefied petroleum gas
JP2007181755A (en) Catalyst for producing liquefied petroleum gas and method for producing liquefied petroleum gas by using the same
JP2006143752A (en) Manufacturing method of liquefied petroleum gas mainly composed of propane or butane
JP5086658B2 (en) Method for producing liquefied petroleum gas
JP2007313450A (en) Catalyst for liquefied petroleum gas production and production method of liquefied petroleum gas using catalyst thereof
JP2006182792A (en) Method for producing liquefied petroleum gas
WO2004076600A1 (en) Method for producing liquefied petroleum gas mainly containing propane or butane
JP2007063568A (en) Method for producing liquefied petroleum gas
JP2006182646A (en) Method for producing liquefied petroleum gas mainly containing propane or butane

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100204

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120410

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120418

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120807