JP2010104909A - 低級オレフィン製造用触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルカリ土類金属及びリンを担持した結晶性アルミノシリケートであり、アルカリ土類金属及びリンを、アルカリ土類金属とリンを含む水溶性の塩により担持してなることを特徴とする低級オレフィン製造用触媒。
【選択図】図1
Description
(1)触媒調製
粉末状のプロトン型ZSM−5アルミノシリケート(SiO2/Al2O3モル比=40)10gを、次亜リン酸カルシウム水溶液{1.36gの次亜リン酸カルシウム(特級)をイオン交換水100gに溶解したもの}に含浸し、40℃で1時間攪拌した。生成したスラリーを減圧下40〜60℃で攪拌しながら約1時間かけて水分を蒸発させ、白色の粉末を得た。得られた粉末を空気中、120℃、12時間乾燥した後、マッフル炉で4時間かけて600℃まで昇温し、600℃で5時間焼成した。得られた白色固体を10〜14mesh(1.2〜1.7mm)に成形したものを触媒とした。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で2.6質量%、3.9質量%であった。
得られた触媒2.2gを内径10mmのステンレス反応管(SUS316製)に触媒層の長さが40mmとなるように充填した。触媒層の上下には石英砂を充填した。このリアクターに窒素を流しながら触媒層の温度を650℃まで昇温し、原料としてn−ヘキサン(特級)を8g/hr、窒素を10ml/min、水蒸気を4g/hrの流量で供給し、n−ヘキサンの接触分解反応を行った。反応生成物の分析をガスクロマトグラフィーによって行い、生成物収率及び原料転化率を次式により算出した。
原料転化率(質量%)=(1−未反応原料重量/供給原料重量)×100
次に、触媒の耐水熱安定性を評価した。即ち、得られた触媒5gを石英管に充填し、水蒸気供給量10g/hr、窒素流量10ml/min、700℃で40時間スチーミング処理を行い、処理後の触媒について上記(2)と同じ条件で反応評価を行った。反応開始6時間後の結果を表1(スチーミング処理後の欄)に示す。
90℃の温浴上にて、酢酸カルシウム溶液{6.34gの酢酸カルシウム一水和物(特級)をイオン交換水300gに溶解したもの}とリン酸二水素アンモニウム溶液{4.14gのリン酸二水素アンモニウム(一級)をイオン交換水300gに溶解したもの}を混合し、スラリー状の混合溶液を得た。この混合溶液に、粉末状のプロトン型ZSM−5アルミノシリケート(SiO2/Al2O3モル比=40)10gを加え、40℃で1時間攪拌した。生成したスラリーを減圧濾過し、イオン交換水で洗浄後、空気中、120℃で12時間乾燥した後、マッフル炉で4時間かけて600℃まで昇温し、600℃で5時間焼成した。得られた白色固体を10〜14mesh(1.2〜1.7mm)に成形したものを触媒とした。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で8.9質量%、4.6質量%であった。
実施例1及び比較例1において調製した触媒をそれぞれ用い、n−ヘキサンの供給量を2.6g/hr、水蒸気の供給量を1.3g/hrに変えた他は、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。触媒1gあたりのヘキサン処理量に対する原料転化率の変化を図1に、低級オレフィン収率(C2+C3収率)の変化を図2に示す。図1から明らかなように、比較例2では実施例に比べ初期転化率がやや高いものの、ヘキサン処理量が増加するに伴い転化率が低下しているのに対し、実施例2では転化率がほぼ一定に保たれており、転化率の低下が抑制されていることがわかる。又、図2から明らかなように、実施例2の触媒は、比較例2と比べて低級オレフィン収率(C2+C3収率)が高く維持されており、低級オレフィンを効率よく製造することができる。
次亜リン酸カルシウムの量を1.36gから0.68gに変えた他は実施例1と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で1.3質量%、2.0質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後4時間での原料転化率及び生成物選択率を表2に示す。
次亜リン酸カルシウムの量を1.36gから1.02gに変えた他は実施例1と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で2.0質量%、3.0質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後4時間での原料転化率及び生成物選択率を表2に示す。
含浸溶液をリン酸二水素カルシウム水溶液{1.01gのリン酸二水素カルシウム・一水和物(特級)をイオン交換水100gに溶解したもの}に変えた他は実施例1と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で1.2質量%、2.1質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後5時間後の結果を表2に示す。
含浸溶液を次亜リン酸マグネシウム水溶液{1.04gの次亜リン酸マグネシウム(特級)をイオン交換水100gに溶解したもの}に変えた他は実施例1と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のMg、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で0.9質量%、3.5質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後5時間後の結果を表2に示す。
粉末状のプロトン型ZSM−5アルミノシリケート(SiO2/Al2O3モル比=40)10gを、酢酸カルシウム水溶液{0.71gの酢酸カルシウム一水和物(特級)をイオン交換水100gに溶解したもの}に含浸し、40℃で1時間攪拌した。生成したスラリーを減圧下40〜60℃で攪拌しながら約1時間かけて水分を蒸発させ、白色の粉末を得た。得られた粉末を空気中、120℃、12時間乾燥した後、マッフル炉で4時間かけて600℃まで昇温し、600℃で5時間焼成した。得られた焼成物を次亜リン酸カルシウム水溶液{1.36gの次亜リン酸カルシウム(特級)をイオン交換水100gに溶解したもの}に含浸し、40℃で1時間攪拌した。生成したスラリーを減圧下40〜60℃で攪拌しながら約1時間かけて水分を蒸発させ、白色の粉末を得た。得られた粉末を空気中、120℃、12時間乾燥した後、マッフル炉で4時間かけて600℃まで昇温し、600℃で5時間焼成した。得られた白色固体を10〜14mesh(1.2〜1.7mm)に成形したものを触媒とした。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で4.2質量%、4.3質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後5時間後の結果を表3に示す。
次亜リン酸カルシウム水溶液をリン酸二水素カルシウム水溶液{1.02gのリン酸二水素カルシウム・一水和物(特級)をイオン交換水100gに溶解したもの}に変えた他は実施例7と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で4.2質量%、4.3質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後6時間後の結果を表3に示す。
酢酸カルシウムと次亜リン酸カルシウムによる担持の順番を逆にした他は実施例7と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で4.2質量%、4.3質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後6時間後の結果を表3に示す。
酢酸カルシウムとリン酸二水素カルシウムによる担持の順番を逆にした他は実施例8と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のCa、P濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で4.2質量%、4.3質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後5時間後の結果を表3に示す。
酢酸カルシウムの代わりに酢酸ランタン1.5水和物(純度99.9%)0.95gを用いた他は実施例9と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のCa、P、La濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で2.7質量%、4.2質量%、1.3質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後5時間後の結果を表3に示す。
酢酸ランタン1.5水和物(純度99.9%)の量を2.63gに変えた他は実施例11と同様に触媒を調製した。調製した触媒中のCa、P、La濃度をICP−MSにより測定したところ、それぞれ元素換算で2.7質量%、4.2質量%、3.6質量%であった。この触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応評価を行った。反応開始後6時間後の結果を表3に示す。
Claims (16)
- アルカリ土類金属及びリンを担持した結晶性アルミノシリケートであり、アルカリ土類金属及びリンを、アルカリ土類金属とリンを含む水溶性の塩により担持してなることを特徴とする低級オレフィン製造用触媒。
- 前記水溶性の塩の水に対する溶解度が、20℃で1g/100ml以上である請求項1に記載の低級オレフィン製造用触媒。
- 前記水溶性の塩が、アルカリ土類金属のリン酸二水素塩又は次亜リン酸塩である請求項1又は2に記載の低級オレフィン製造用触媒。
- 前記水溶性の塩が、ポリオールリン酸エステルのアルカリ土類金属塩である請求項1又は2に記載の低級オレフィン製造用触媒。
- 含浸工程、乾燥工程及び焼成工程を含む工程により、アルカリ土類金属及びリンを結晶性アルミノシリケートに担持してなる請求項1〜4のいずれかに記載の低級オレフィン製造用触媒。
- 結晶性アルミノシリケートがZSM−5である請求項1〜5のいずれかに記載の低級オレフィン製造用触媒。
- アルカリ土類金属の含有量が0.1〜20質量%である請求項1〜6のいずれかに記載の低級オレフィン製造用触媒。
- リンの含有量が0.1〜20質量%である請求項1〜7のいずれかに記載の低級オレフィン製造用触媒。
- 更に、希土類元素を含む請求項1〜8のいずれかに記載の低級オレフィン製造用触媒。
- 結晶性アルミノシリケートに、アルカリ土類金属及びリンを担持して低級オレフィン製造用触媒を製造する際、アルカリ土類金属とリンを含む水溶性の塩を使用することを特徴とする低級オレフィン製造用触媒製造方法。
- 前記水溶性の塩の水に対する溶解度が、20℃で1g/100ml以上である請求項10に記載の低級オレフィン製造用触媒の製造方法。
- 前記水溶性の塩が、アルカリ土類金属のリン酸二水素塩又は次亜リン酸塩である請求項10又は11に記載の低級オレフィン製造用触媒の製造方法。
- 前記水溶性の塩が、ポリオールリン酸エステルのアルカリ土類金属塩である請求項10又は11に記載の低級オレフィン製造用触媒の製造方法。
- 含浸工程、乾燥工程及び焼成工程を含む工程により、アルカリ土類金属及びリンを結晶性アルミノシリケートに担持する請求項10〜13のいずれかに記載の低級オレフィン製造用触媒の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の低級オレフィン製造用触媒を用いた低級オレフィンの製造方法。
- 水蒸気の存在下に行う請求項15に記載の低級オレフィンの製造方法。
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