JP2010229056A - Method for producing olefin dimer, and olefin dimer - Google Patents

Method for producing olefin dimer, and olefin dimer Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an olefin dimer using a solid phosphate catalyst. <P>SOLUTION: This method for producing the olefin dimer is characterized by comprising a first process for introducing the first mixture comprising an olefin in an amount of 0 to 15 mass% based on the total amount of the mixture, water in an amount below a saturated water content in a contact condition and equal to or above 10 mass ppm, and a prescribed solvent, into a reactor receiving a solid phosphate catalyst prepared by supporting phosphoric acid on inorganic support particles, and then heating and pressurizing the mixture to give a prescribed contact condition in the reactor, in the contact state of the solid phosphate catalyst with the first mixture; and a second process for introducing the second mixture comprising the olefin, and water in an amount below the saturated water content at a reaction temperature and equal to or larger than 10 mass ppm, into the reactor after the first process, and subjecting to an olefin-dimerizing reaction in the presence of the solid phosphate catalyst at a reaction temperature of 55 to 300°C to obtain the reaction product containing the olefin dimer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体リン酸触媒を使用するオレフィン二量体の製造方法およびその製造方法によって得られるオレフィン二量体に関する。   The present invention relates to a method for producing an olefin dimer using a solid phosphoric acid catalyst and an olefin dimer obtained by the method.

固体リン酸触媒は、無機担体にリン酸を担持した触媒であり、オレフィンの水和反応やオレフィンのオリゴマー化反応等に広く用いられていれる。   The solid phosphoric acid catalyst is a catalyst in which phosphoric acid is supported on an inorganic carrier, and is widely used for olefin hydration reaction, olefin oligomerization reaction, and the like.

一方、オレフィンのオリゴマーは各種用途に用いられており、特に軽質オレフィン(例えば、プロピレン、ノルマルブテン、イソブテン、ペンテン類)の二量体は、ガソリンの高オクタン価基材や化学中間原料として重要である。オレフィンの二量化を含むオリゴマー化は、酸触媒を用いて行われ、これまで数多くの研究がなされている。酸触媒としては、硫酸、フッ化水素酸、リン酸、塩化アルミニウム及びフッ化ホウ素等の液体或いは気体の触媒や、非晶性又は結晶性アルミノシリケート、粘土、イオン交換樹脂、複合酸化物、担体に担持した酸などの各種固体酸が慣用的な例として挙げられ、安価で簡便な製造プロセスが可能である上記固体リン酸触媒についても種々検討されている。   On the other hand, oligomers of olefins are used in various applications. In particular, dimers of light olefins (for example, propylene, normal butene, isobutene, and pentenes) are important as high octane base materials and chemical intermediate materials for gasoline. . Oligomerization including dimerization of olefins is carried out using an acid catalyst, and many studies have been made so far. Examples of acid catalysts include sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, aluminum chloride, boron fluoride and other liquid or gas catalysts, amorphous or crystalline aluminosilicates, clays, ion exchange resins, composite oxides, carriers Various solid acids such as acids supported on the catalyst are listed as conventional examples, and various studies have been made on the above-described solid phosphoric acid catalyst that can be produced at a low cost with a simple manufacturing process.

固体リン酸触媒によるオレフィンのオリゴマー化反応の例として、例えば、100℃を越えるか焼条件で調製された固体リン酸触媒を用いてプロピレンをオリゴマー化する方法(例えば下記特許文献1を参照。)や、リン酸と珪酸質原料の無定形混合物を250〜450℃の条件で、水蒸気濃度3〜50モル%の空気−水蒸気混合ガスの雰囲気下で処理して結晶化して調製した触媒(シリコンオルトホスフェートおよびシリコンピロホスフェートからなる触媒)を用いてプロピレンをオリゴマー化する方法(例えば下記特許文献2を参照。)などが提案されている。また、固体リン酸触媒のリン酸の縮合度がオレフィンのオリゴマー化反応に対する活性に影響を及ぼすことは従来から知られており、例えば、下記特許文献3や非特許文献1には、固体リン酸触媒を水に浸漬して溶出する遊離リン酸成分(オルトリン酸、ピロリン酸などの非縮合または低縮合のリン酸)の触媒に対する重量比が小さい触媒(担持されたリン酸中のオルトリン酸の比率が、リン原子換算で多くても46モル%程度)を用いて、C3およびC4等のオレフィンをオリゴマー化する例が開示されている。   As an example of an olefin oligomerization reaction using a solid phosphoric acid catalyst, for example, a method of oligomerizing propylene using a solid phosphoric acid catalyst prepared under calcination conditions exceeding 100 ° C. (see, for example, Patent Document 1 below). Or a catalyst prepared by treating and crystallizing an amorphous mixture of phosphoric acid and siliceous raw material under conditions of 250 to 450 ° C. in an air-water vapor mixed gas atmosphere having a water vapor concentration of 3 to 50 mol% (silicon ortho A method of oligomerizing propylene using a catalyst comprising a phosphate and silicon pyrophosphate (see, for example, Patent Document 2 below) has been proposed. In addition, it has been conventionally known that the degree of condensation of phosphoric acid of a solid phosphoric acid catalyst affects the activity of the olefin oligomerization reaction. For example, Patent Document 3 and Non-Patent Document 1 listed below describe solid phosphoric acid. A catalyst with a small weight ratio of the free phosphoric acid component (non-condensed or low-condensed phosphoric acid such as orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, etc.) eluted by immersing the catalyst in water to the catalyst (ratio of orthophosphoric acid in the supported phosphoric acid) However, an example in which an olefin such as C3 and C4 is oligomerized using at most 46 mol% in terms of phosphorus atom is disclosed.

しかしながら、上記の従来の固体リン酸触媒を用いるオレフィンのオリゴマー化は、いずれもオレフィンの二量化を主目的としたものではない上に、従来の固体リン酸触媒ではオレフィンの高重合物の副生が避けられず、オレフィン二量体を選択的に得ることは困難であった。   However, none of the above-mentioned oligomerization of olefins using the conventional solid phosphoric acid catalyst is aimed at dimerization of olefins. In addition, conventional solid phosphoric acid catalysts are a by-product of high-polymerization of olefins. However, it was difficult to selectively obtain an olefin dimer.

オレフィンの二量化選択性の向上について検討された例はあり、例えば、下記特許文献4には、担体に担持されたリン酸中のオルトリン酸の比率をリン原子換算で60モル%以上である固体リン酸触媒を用いたオレフィンの二量体化方法が提案されている。   There is an example in which the improvement of dimerization selectivity of olefins has been studied. For example, in Patent Document 4 below, the ratio of orthophosphoric acid in phosphoric acid supported on a carrier is 60 mol% or more in terms of phosphorus atom An olefin dimerization method using a phosphoric acid catalyst has been proposed.

一方、固体リン酸触媒を使用したオレフィンのオリゴマー化反応において、反応器出口から得られる反応液中に触媒から溶出したリン酸が含まれることや、オリゴマー化反応開始時にオレフィン含有原料の供給前に、オレフィンを含まないか或いは特定濃度以下のオレフィンを含み且つ特定濃度の水分を含有する媒体と接触させることにより、固体リン酸触媒からのリン酸の溶出を低減できることについては何ら記載が無い。また、オリゴマー化反応の温度を選択することにより、リン酸の溶出を低減出来ることについてもなんら記載がない。   On the other hand, in the oligomerization reaction of olefin using a solid phosphoric acid catalyst, the reaction liquid obtained from the reactor outlet contains phosphoric acid eluted from the catalyst, and before the supply of the olefin-containing raw material at the start of the oligomerization reaction However, there is no description that the elution of phosphoric acid from the solid phosphoric acid catalyst can be reduced by contacting with a medium containing no olefin or containing an olefin having a specific concentration or less and containing a specific concentration of water. Further, there is no description that the elution of phosphoric acid can be reduced by selecting the temperature of the oligomerization reaction.

また、反応液に溶出してくるリン酸はオリゴマー化反応のプロセス下流の蒸留塔などでLPG留分とオリゴマー、またはオリゴマーと重質物を分離する際、リン酸が濃縮されるため装置を腐食しうる。それゆえ、反応液中へのリン酸の溶出を抑制することが望ましい。   The phosphoric acid eluted in the reaction solution corrodes the equipment because phosphoric acid is concentrated when the LPG fraction and oligomer, or oligomer and heavy material are separated in a distillation column downstream of the oligomerization reaction process. sell. Therefore, it is desirable to suppress elution of phosphoric acid into the reaction solution.

特公平8−29251号公報Japanese Patent Publication No. 8-29251 特公平7−59301号公報Japanese Patent Publication No. 7-59301 特開2001−199907号公報JP 2001-199907 A 特開2006−51492号公報JP 2006-51492 A 特開平9−233290号公報JP 9-233290 A

“Applied Catalysis A : General”, 1993, 97, p.177-196“Applied Catalysis A: General”, 1993, 97, p.177-196

固体リン酸触媒を用いてオレフィンを二量化する際、微量のリン酸(加水分解によりリン酸となるものを含む)が触媒から反応液中へ溶出することを本発明者らは見い出した。この微量のリン酸は装置の腐食の原因となるため、反応液中の微量のリン酸の除去は重要な課題である。オレフィンの二量体を効率よく生産するためには、固体リン酸触媒の触媒活性及びオレフィンの二量化選択性の向上のみならず、リン酸が炭化水素溶液中へ溶出するのを抑制することが望ましい。しかし、特許文献4には、固体リン酸触媒のリン酸組成と二量化選択性との関係についての記載はあるものの、反応液中へのリン酸溶出の抑制についてはなんら開示されていない。   When dimerizing an olefin using a solid phosphoric acid catalyst, the present inventors have found that a very small amount of phosphoric acid (including one that becomes phosphoric acid by hydrolysis) elutes from the catalyst into the reaction solution. Since this trace amount of phosphoric acid causes corrosion of the apparatus, removal of a trace amount of phosphoric acid in the reaction solution is an important issue. In order to efficiently produce an olefin dimer, not only the catalytic activity of the solid phosphoric acid catalyst and the dimerization selectivity of the olefin are improved, but also the phosphoric acid is prevented from eluting into the hydrocarbon solution. desirable. However, although Patent Document 4 describes the relationship between the phosphoric acid composition of the solid phosphoric acid catalyst and the dimerization selectivity, there is no disclosure about suppression of phosphoric acid elution into the reaction solution.

そこで、本発明は、固体リン酸触媒を用いてオレフィンの二量体を高い選択性でもって製造する方法を提供すること、及びそのような固体リン酸触媒を用いる際に反応液中に溶出するリン酸を抑制しオレフィン二量体を効率よく生産することを可能とするオレフィン二量体の製造方法、およびその製造方法によって得られるオレフィン二量体を提供することを目的とする。   Thus, the present invention provides a method for producing an olefin dimer with high selectivity using a solid phosphoric acid catalyst, and elutes into a reaction solution when such a solid phosphoric acid catalyst is used. It aims at providing the manufacturing method of the olefin dimer which suppresses phosphoric acid and makes it possible to produce an olefin dimer efficiently, and the olefin dimer obtained by the manufacturing method.

上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、無機担体粒子に担持させた固体リン酸触媒を用いたオレフィンの二量化反応において、特定の温度条件で反応を行うことによりリン酸の反応生成物中への溶出を制御し、かつ反応生成物を特定の条件で洗浄を行うことで溶出したリン酸や副生した含酸素化合物を効率的に除去できることを見出した。すなわち、オレフィンの二量化反応温度を55℃以上にすることにより反応液中に溶出するリン酸量を低く抑え、その後反応液中に溶出したリン酸を特定のpHおよび温度範囲でアルカリ洗浄し、その後特定の温度範囲において水洗浄をすることにより、溶出したリン酸や含酸素化合物などの副生物を効率的に除去できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research. As a result, in the dimerization reaction of an olefin using a solid phosphoric acid catalyst supported on inorganic support particles, the reaction is performed at a specific temperature condition. It was found that phosphoric acid and by-product oxygen-containing compounds that were eluted could be efficiently removed by controlling the elution of phosphoric acid into the reaction product and washing the reaction product under specific conditions. That is, by setting the olefin dimerization reaction temperature to 55 ° C. or higher, the amount of phosphoric acid eluted in the reaction solution is kept low, and then the phosphoric acid eluted in the reaction solution is alkali washed at a specific pH and temperature range, Thereafter, by washing with water in a specific temperature range, the inventor has obtained knowledge that by-products such as phosphoric acid and oxygen-containing compounds that have been eluted can be efficiently removed, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、下記(1)〜(8)に記載のオレフィン二量体の製造方法および下記(9)に記載のオレフィン二量体を提供する。
(1)リン酸を無機担体粒子に担持させてなる固体リン酸触媒が収容された反応器に、混合物全量を基準として0〜15質量%のオレフィンと、接触条件における飽和水分量未満且つ10質量ppm以上の水と、所定の媒体とを含む第1の混合物を導入し、固体リン酸触媒と第1の混合物とが接触した状態で、反応器内を所定の接触条件となるように昇温、昇圧させる第1の工程と、第1の工程後の反応器内に、オレフィンと、反応温度における飽和水分量未満且つ10質量ppm以上の水とを含有する第2の混合物を導入し、固体リン酸触媒の存在下、55〜300℃の反応温度でオレフィンの二量化反応を行い、オレフィン二量体を含む反応生成物を得る第2の工程と、を備えることを特徴とするオレフィン二量体の製造方法。
(2)上記第2の工程後の固体リン酸触媒にリン酸を担持して再生し、第1の工程に供する第3の工程を更に備えることを特徴とする、(1)に記載の製造方法。
(3)上記第3の工程において固体リン酸触媒にリン酸を担持するときの温度が100℃以下であり、且つ、担持に使用するリン酸濃度が正リン酸として93質量%以下であることを特徴とする、(2)に記載の製造方法。
(4)上記媒体が液体の炭化水素であることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5)上記第1の工程に供される固体リン酸触媒のリン酸中のオルトリン酸の比率がリン原子換算で60モル%以上であり、細孔径が15〜200nmであることを特徴とする、(1)〜(4)の何れかに記載の製造方法。
(6)上記第1の工程に供される固体リン酸触媒の無機担体の粒子径が3.0mm以下であることを特徴とする、(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法。
(7)上記第2の工程における二量化反応を液相で行うことを特徴とする、(1)〜(6)のいずれかに記載の製造方法。
(8)上記オレフィンが炭素数3〜7のモノオレフィンである、(1)〜(7)のいずれかに記載の製造方法。
(9)(1)〜(8)のいずれかに記載の製造方法により得られるオレフィン二量体。
That is, this invention provides the manufacturing method of the olefin dimer as described in following (1)-(8), and the olefin dimer as described in following (9).
(1) In a reactor containing a solid phosphoric acid catalyst in which phosphoric acid is supported on inorganic support particles, 0 to 15% by mass of olefin, based on the total amount of the mixture, and less than 10% by mass of saturated water under contact conditions A first mixture containing ppm or more of water and a predetermined medium is introduced, and the temperature inside the reactor is increased to a predetermined contact condition while the solid phosphoric acid catalyst and the first mixture are in contact with each other. Into the reactor after the first step of increasing the pressure and the reactor after the first step, the second mixture containing olefin and water of less than the saturated water content at the reaction temperature and 10 mass ppm or more is introduced, and the solid And a second step of performing a dimerization reaction of the olefin at a reaction temperature of 55 to 300 ° C. in the presence of a phosphoric acid catalyst to obtain a reaction product containing the olefin dimer. Body manufacturing method.
(2) The production according to (1), further comprising a third step of supporting and regenerating phosphoric acid on the solid phosphoric acid catalyst after the second step, and subjecting it to the first step. Method.
(3) The temperature at which phosphoric acid is supported on the solid phosphoric acid catalyst in the third step is 100 ° C. or lower, and the phosphoric acid concentration used for supporting is 93% by mass or less as normal phosphoric acid. (2) The manufacturing method according to (2).
(4) The production method according to any one of (1) to (3), wherein the medium is a liquid hydrocarbon.
(5) The ratio of orthophosphoric acid in phosphoric acid of the solid phosphoric acid catalyst used in the first step is 60 mol% or more in terms of phosphorus atoms, and the pore diameter is 15 to 200 nm. The manufacturing method in any one of (1)-(4).
(6) The method according to any one of (1) to (5), wherein the particle size of the inorganic carrier of the solid phosphoric acid catalyst used in the first step is 3.0 mm or less. .
(7) The production method according to any one of (1) to (6), wherein the dimerization reaction in the second step is performed in a liquid phase.
(8) The production method according to any one of (1) to (7), wherein the olefin is a monoolefin having 3 to 7 carbon atoms.
(9) An olefin dimer obtained by the production method according to any one of (1) to (8).

本発明によれば、固体リン酸触媒を用いたオレフィンの二量化反応において、二量化反応開始前に当該固体リン酸を特定の条件で前処し、特定の二量化反応条件を選択することで反応液中へ溶出するリン酸を低減できる方法を提供することができる。またそれにより効率的なオレフィン二量体の製造が可能になる。   According to the present invention, in the dimerization reaction of an olefin using a solid phosphoric acid catalyst, the solid phosphoric acid is pretreated under specific conditions before starting the dimerization reaction, and the reaction is performed by selecting specific dimerization reaction conditions. It is possible to provide a method capable of reducing phosphoric acid eluted into the liquid. It also enables efficient olefin dimer production.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明のオレフィン二量体の製造方法は、下記(I)および(II)に示す工程を備える。
(I)リン酸を無機担体粒子に担持させてなる固体リン酸触媒が収容された反応器に、混合物全量を基準として0〜15質量%のオレフィンと、接触条件における飽和水分量未満且つ10質量ppm以上の水と、所定の媒体とを含む第1の混合物を導入し、固体リン酸触媒と第1の混合物とが接触した状態で、反応器内を所定の接触条件となるように昇温、昇圧させる反応準備工程。
(II)工程(I)の後の反応器内に、オレフィンと、反応温度における飽和水分量未満且つ10質量ppm以上の水とを含有する第2の混合物を導入し、固体リン酸触媒の存在下、55〜300℃の反応温度でオレフィンの二量化反応を行い、オレフィン二量体を含む反応生成物を得る二量化工程。
また、本発明のオレフィン二量体の製造方法は、下記(III)に示す工程を更に備えることが好ましい。
(III)上記工程(II)の後の固体リン酸触媒にリン酸を担持して再生し、工程(I)に供する触媒再生工程。
The manufacturing method of the olefin dimer of this invention comprises the process shown to following (I) and (II).
(I) In a reactor containing a solid phosphoric acid catalyst in which phosphoric acid is supported on inorganic carrier particles, 0 to 15% by mass of olefin based on the total amount of the mixture, and less than 10% by mass of saturated water under contact conditions A first mixture containing ppm or more of water and a predetermined medium is introduced, and the temperature inside the reactor is increased to a predetermined contact condition while the solid phosphoric acid catalyst and the first mixture are in contact with each other. , A reaction preparation step of increasing pressure.
(II) The presence of a solid phosphoric acid catalyst is introduced into the reactor after step (I) by introducing a second mixture containing olefin and water of less than the saturated water content at the reaction temperature and 10 ppm by mass or more. Below, the dimerization process which performs the dimerization reaction of an olefin at the reaction temperature of 55-300 degreeC, and obtains the reaction product containing an olefin dimer.
Moreover, it is preferable that the manufacturing method of the olefin dimer of this invention further includes the process shown to following (III).
(III) A catalyst regeneration step in which phosphoric acid is supported on the solid phosphoric acid catalyst after the step (II) and regenerated, and used for the step (I).

以下、(I)〜(III)の各工程について詳述する。   Hereinafter, each process of (I)-(III) is explained in full detail.

<(I)反応準備工程>
本発明で用いる固体リン酸触媒としては、オレフィンを二量化する活性を有するものであって、触媒成分にリン酸(加水分解によりリン酸となるものを含む)を含むものであれば特に限定されるものではない。
<(I) Reaction preparation step>
The solid phosphoric acid catalyst used in the present invention is particularly limited as long as it has an activity of dimerizing olefins and contains phosphoric acid (including those that become phosphoric acid by hydrolysis) as a catalyst component. It is not something.

固体リン酸触媒を構成する無機担体粒子としては、リン酸を担持できるものであれば特に制限はないが、好ましい例として、珪藻土、滴虫土、繊毛虫土、キーゼルグール、カオリン、フラー土、人工多孔質シリカなどの珪酸質担体及びその混合物の成形体粒子を挙げることができる。担体を成形する場合、十分な強度、細孔容積、比表面積を与える目的でいかなる温度条件でもか焼を行うことができる。成形の方法および成形体の形状については特に制限がなく、例えば打錠成形、押出成形、スプレードライ、転動造粒,油中造粒等の方法で、粒状、板状、ペレット状の各種成形体粒子とすることができる。また、工程(III)の後の、反応により失活した固体リン酸触媒も利用することができる。   The inorganic carrier particles constituting the solid phosphoric acid catalyst are not particularly limited as long as they can support phosphoric acid, but preferred examples include diatomaceous earth, dripworm earth, ciliate earth, kieselguhr, kaolin, fuller earth, artificial Mention may be made of formed particles of siliceous carriers such as porous silica and mixtures thereof. In the case of forming the carrier, calcination can be performed under any temperature condition for the purpose of providing sufficient strength, pore volume, and specific surface area. The molding method and the shape of the molded body are not particularly limited, and various moldings such as tableting, extrusion molding, spray drying, tumbling granulation, and in-oil granulation can be used. It can be a body particle. Moreover, the solid phosphoric acid catalyst deactivated by the reaction after the step (III) can also be used.

本工程に用いる無機担体粒子の好ましい平均細孔径は15〜200nmであり、より好ましくは30〜200nm、さらにより好ましくは30〜100nmである。平均細孔径が15nm未満の場合には、細孔内に存在する物質の細孔外への拡散抵抗が大きくなるため、細孔内でリン酸の触媒作用により生成したオレフィン二量体がより長い時間細孔内に留まり、オレフィン二量体がリン酸の触媒作用によりさらに三量体以上の重質物に転換されやすくなる。これにより二量化選択性が低下する傾向にある。また、平均細孔径が200nmを超える場合は、触媒の機械的強度と触媒活性とを両立することが困難となる。例えば、無機担体粒子が二酸化珪素を含んでなるものである場合、平均細孔径が200nmを超える場合であっても、細孔容積を小さくすることで二酸化珪素構造の密度を大きくして圧壊強度を高めることは可能であるが、細孔容積が小さいと、細孔に担持されるリン酸の量が少なくなるので、触媒層単位容積当りの反応活性が低下してしまうという問題を生ずる。なお、平均細孔径が200nmを超える場合に細孔容積を確保しようとすると、担体中の二酸化珪素構造の密度が小さくなるため、担体の圧壊強度が低下するという問題を生ずる。   The preferable average pore diameter of the inorganic carrier particles used in this step is 15 to 200 nm, more preferably 30 to 200 nm, and still more preferably 30 to 100 nm. When the average pore diameter is less than 15 nm, the diffusion resistance of the substance existing in the pores to the outside of the pores increases, so that the olefin dimer generated by the catalytic action of phosphoric acid in the pores is longer. It remains in the pores for a long time, and the olefin dimer is further easily converted into a heavy product of trimer or higher by the catalytic action of phosphoric acid. This tends to reduce the dimerization selectivity. When the average pore diameter exceeds 200 nm, it becomes difficult to achieve both the mechanical strength of the catalyst and the catalytic activity. For example, when the inorganic carrier particles include silicon dioxide, even if the average pore diameter exceeds 200 nm, the density of the silicon dioxide structure can be increased to reduce the crushing strength by reducing the pore volume. Although it can be increased, if the pore volume is small, the amount of phosphoric acid supported in the pores is reduced, which causes a problem that the reaction activity per unit volume of the catalyst layer is lowered. If the average pore diameter exceeds 200 nm and an attempt is made to secure the pore volume, the density of the silicon dioxide structure in the carrier becomes small, which causes a problem that the crushing strength of the carrier is lowered.

本発明において、無機担体粒子の平均細孔径は、用いる無機担体粒子の平均細孔径が15nm以上のものであるため、これに適した水銀圧入法を用いて測定される。例えば、島津製作所社製の自動ポロシメータ「Micromeritics AutoporeII」(商品名)を用いて測定することができる。   In the present invention, the average pore diameter of the inorganic carrier particles is measured using a mercury intrusion method suitable for this because the average pore diameter of the inorganic carrier particles used is 15 nm or more. For example, it can be measured using an automatic porosimeter “Micromeritics Autopore II” (trade name) manufactured by Shimadzu Corporation.

本工程に用いる無機担体粒子の好ましい平均粒子径は3.0mm以下であり、好ましくは0.5〜3.0mmである。平均粒子径が0.5mm未満の場合には、反応器の圧力損失が大きくなるため、好ましくない。3.0mm以上の場合には、反応流体が反応器内の管壁を流れる量が増加するため、触媒が有効に利用されなくなり二量化反応活性が低下する傾向にある。また、触媒粒子中心部に存在する物質が触媒粒子外へ拡散するのにより長い時間を要するため、触媒粒子中心部でリン酸の触媒作用により生成したオレフィン二量体はより長い時間触媒粒子内に留まり、オレフィン二量体がリン酸の触媒作用によりさらに三量体以上の重質物に転換されやすくなる。これにより二量化選択性が低下する傾向にある。   The preferable average particle diameter of the inorganic carrier particles used in this step is 3.0 mm or less, preferably 0.5 to 3.0 mm. When the average particle diameter is less than 0.5 mm, the pressure loss of the reactor increases, which is not preferable. In the case of 3.0 mm or more, the amount of the reaction fluid flowing through the tube wall in the reactor increases, so that the catalyst is not effectively used and the dimerization reaction activity tends to decrease. In addition, since it takes a longer time for the substance present in the center of the catalyst particle to diffuse out of the catalyst particle, the olefin dimer generated by the catalytic action of phosphoric acid in the center of the catalyst particle will remain in the catalyst particle for a longer time. The olefin dimer is more easily converted into a heavy product of trimer or higher by the catalytic action of phosphoric acid. This tends to reduce the dimerization selectivity.

無機担体粒子の平均粒子径は、無機担体粒子から無作為に抽出した粒子1つ1つの直径を計測し、担体粒子25個の直径を相加平均することにより求める。   The average particle diameter of the inorganic carrier particles is obtained by measuring the diameter of each particle randomly extracted from the inorganic carrier particles and arithmetically averaging the diameters of 25 carrier particles.

次に、本発明の固体リン酸触媒を構成するリン酸について説明する。   Next, the phosphoric acid which comprises the solid phosphoric acid catalyst of this invention is demonstrated.

本発明で使用するリン酸は、リン酸中のオルトリン酸の比率がリン原子換算で60モル%以上のものが好ましい。すなわち、無機担体粒子に担持されるリン酸は、リン酸中に含まれる全リン原子のモル数に対するオルトリン酸中のリン原子の比率が60モル%以上のものである。この場合に、オレフィンの二量化反応に対して優れた活性及び選択性が発現される。上記比率は、70モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることがさらにより好ましい。オレフィンの二量化反応において高い活性及び選択性を長期間維持するためには、担持するリン酸中のオルトリン酸と、その他の縮合したポリリン酸等との比率が重要であり、担持するリン酸中のオルトリン酸の比率が60モル%以上の状態でオレフィンを接触させることが好ましいものである。   The phosphoric acid used in the present invention preferably has a ratio of orthophosphoric acid in phosphoric acid of 60 mol% or more in terms of phosphorus atoms. That is, the phosphoric acid supported on the inorganic carrier particles is such that the ratio of phosphorus atoms in orthophosphoric acid to the number of moles of all phosphorus atoms contained in phosphoric acid is 60 mol% or more. In this case, excellent activity and selectivity for the dimerization reaction of olefin are expressed. The ratio is more preferably 70 mol% or more, and even more preferably 80 mol% or more. In order to maintain high activity and selectivity in the olefin dimerization reaction for a long period of time, the ratio of orthophosphoric acid in the supported phosphoric acid to other condensed polyphosphoric acid is important. It is preferable to contact the olefin in a state where the ratio of orthophosphoric acid is 60 mol% or more.

本発明の固体リン酸触媒を調製する際に用いるリン酸としては、オルトリン酸及びその縮合物であるピロリン酸、ポリリン酸が挙げられるが、加水分解によりリン酸となるもの(リン酸前駆体)、例えば、炭素数1〜8のアルコールのリン酸エステル等も使用することができる。また、それらの混合物であってもよい。浸漬に用いるリン酸濃度は正リン酸換算で93質量%以下が好ましく。30〜85%であることがより好ましい。リン酸濃度が93%以上になると担持後の固体リン酸触媒中のリン酸のうちオルトリン酸の比率を60モル%以上とすることが難しい。一方、30%以下になると担持後の固体リン酸触媒中に含まれるリン酸量が少なくなるため好ましくない。   Examples of the phosphoric acid used in preparing the solid phosphoric acid catalyst of the present invention include orthophosphoric acid and its condensate, pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid, but those which become phosphoric acid by hydrolysis (phosphoric acid precursor) For example, a phosphate ester of an alcohol having 1 to 8 carbon atoms can also be used. Moreover, those mixtures may be sufficient. The phosphoric acid concentration used for immersion is preferably 93% by mass or less in terms of normal phosphoric acid. More preferably, it is 30 to 85%. When the phosphoric acid concentration is 93% or more, it is difficult to make the ratio of orthophosphoric acid out of phosphoric acid in the solid phosphoric acid catalyst after loading 60 mol% or more. On the other hand, if it is 30% or less, the amount of phosphoric acid contained in the solid phosphoric acid catalyst after loading decreases, such being undesirable.

リン酸を無機担体粒子に担持する方法としては、無機担体粒子あるいは失活した固体リン酸触媒をリン酸水溶液に浸漬した後乾燥する方法や、無機担体とリン酸水溶液を混合して得られたペーストを成形・乾燥する方法が一般的に用いられる。前者の方法は、二量化反応の際に触媒中のリン酸が反応液中に溶け出すことによってリン酸担持量が減少した場合、触媒の再含浸によりリン酸を適宜補充することができるので特に好ましい。後者の方法の場合、成形の方法及び成形品の形状については、無機担体粒子の成形と同様に行うことができる。 The method for supporting phosphoric acid on the inorganic carrier particles was obtained by immersing the inorganic carrier particles or the deactivated solid phosphoric acid catalyst in an aqueous phosphoric acid solution and then drying, or by mixing the inorganic carrier and the aqueous phosphoric acid solution. A method of forming and drying a paste is generally used. In the former method, when phosphoric acid in the catalyst is dissolved in the reaction solution during the dimerization reaction and the amount of phosphoric acid supported decreases, the phosphoric acid can be replenished as appropriate by re-impregnation of the catalyst. preferable. In the case of the latter method, the molding method and the shape of the molded product can be performed in the same manner as the molding of the inorganic carrier particles.

固体リン酸触媒中のリン酸の含有量については、特に限定はされないが、無機担体粒子に含まれる無機担体粒子にリン酸を担持して調製した固体リン酸触媒の質量に対する割合として、オルトリン酸換算で15〜75質量%が好ましい。この割合が、15質量%未満である場合、活性が低くなる若しくは必要とする触媒容量が大きくなり、設備コストが大きくなる傾向にある。また、75質量%を超える場合、全リン酸に占めるオルトリン酸の比率を60モル%以上とすることが困難となることから好ましくない。   The content of phosphoric acid in the solid phosphoric acid catalyst is not particularly limited, but orthophosphoric acid is used as a proportion of the mass of the solid phosphoric acid catalyst prepared by supporting phosphoric acid on the inorganic carrier particles contained in the inorganic carrier particles. 15-75 mass% is preferable in conversion. When this ratio is less than 15% by mass, the activity becomes low or the required catalyst capacity tends to increase, and the equipment cost tends to increase. Moreover, when it exceeds 75 mass%, it is not preferable because it becomes difficult to make the ratio of orthophosphoric acid to the total phosphoric acid 60 mol% or more.

触媒調製の具体的な態様の例として、無機担体粒子をリン酸水溶液に浸漬した後に乾燥させて担持させる方法について説明する。触媒調製に使用する装置については特に限定は無く、一般的な回分槽を用いることもできるが、固定相流通式でオレフィンの二量化反応を実施する反応器を用いる方法は、触媒調製と同時に触媒充填を行うことができるので好ましい方法である。浸漬時間は、通常1時間程度あるいはそれ以上であれば特に限定されない。好ましい浸漬温度は100℃以下、より好ましくは50℃以下である。100℃を超える温度条件では、リン酸中のオルトリン酸の比率が小さくなるおそれがあるので好ましくない。また、温度が低すぎると凝固して含浸できなくなるので、0℃以上、さらには15℃以上が好ましい。また、浸漬回数は2回以上行うと担持むらを生じにくくなるので好ましい。   As an example of a specific embodiment of catalyst preparation, a method for supporting inorganic particles by drying them after immersing them in an aqueous phosphoric acid solution will be described. There is no particular limitation on the apparatus used for catalyst preparation, and a general batch tank can be used. However, the method using a reactor for carrying out dimerization reaction of olefins in a stationary phase flow type is a catalyst simultaneously with catalyst preparation. This is a preferred method because it can be filled. The immersion time is not particularly limited as long as it is usually about 1 hour or longer. The preferable immersion temperature is 100 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower. Temperature conditions exceeding 100 ° C. are not preferable because the ratio of orthophosphoric acid in phosphoric acid may be small. Further, if the temperature is too low, it is solidified and cannot be impregnated, so 0 ° C. or higher, more preferably 15 ° C. or higher. In addition, it is preferable that the number of immersions is twice or more because unevenness in support is less likely to occur.

浸漬後、ろ過などの一般的方法でリン酸水溶液の残余分を除去した後に、残留する余剰の水分を除去して乾燥させる。乾燥方法としては、気体流を用いてもよいし、液体流を用いてもよい。乾燥に用いる流体は、特に限定されないが、空気、窒素ガス、水素ガス、炭素数1〜5の飽和炭化水素ガス、炭素数2〜20の飽和炭化水素液が好適である。また、流体中には乾燥条件における飽和量以下の水が含まれていてもよい。例えば、室温において、100質量ppm以下の水を含む液状ブタンを用いて乾燥を行うことができる。好ましい乾燥温度は100℃以下、より好ましくは50℃以下である。100℃を越える温度になると、リン酸の縮合が急速に起こり、リン酸中のオルトリン酸の比率が低下するので好ましくない。また、温度が低すぎると乾燥効率が悪くなるので、0℃以上、さらには5℃以上が好ましい。乾燥時間および用いる流体の量は、乾燥によるリン酸の縮合の進み具合を確認しながら、リン酸中のオルトリン酸の比率がリン原子換算で60モル%未満とならないように適宜調節する。リン酸の縮合が進行した高縮合リン酸触媒は、再含浸処理によって低縮合状態(オルトリン酸の比率が60モル%以上の状態)に戻すことができる。   After the immersion, the residue of the phosphoric acid aqueous solution is removed by a general method such as filtration, and then the remaining excess water is removed and dried. As a drying method, a gas flow or a liquid flow may be used. Although the fluid used for drying is not specifically limited, Air, nitrogen gas, hydrogen gas, a C1-C5 saturated hydrocarbon gas, and a C2-C20 saturated hydrocarbon liquid are suitable. Further, the fluid may contain water not exceeding the saturation amount in the drying conditions. For example, drying can be performed using liquid butane containing 100 ppm by mass or less of water at room temperature. A preferable drying temperature is 100 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower. A temperature exceeding 100 ° C. is not preferable because condensation of phosphoric acid occurs rapidly and the ratio of orthophosphoric acid in phosphoric acid decreases. Moreover, since drying efficiency will worsen if temperature is too low, 0 degreeC or more, Furthermore 5 degreeC or more is preferable. The drying time and the amount of fluid used are appropriately adjusted so that the proportion of orthophosphoric acid in phosphoric acid does not become less than 60 mol% in terms of phosphorus atoms while confirming the progress of condensation of phosphoric acid by drying. The highly condensed phosphoric acid catalyst in which condensation of phosphoric acid has progressed can be returned to a low condensed state (state in which the ratio of orthophosphoric acid is 60 mol% or more) by reimpregnation treatment.

オレフィンの二量化反応に際しては、固体リン酸触媒中の水分量は、固体リン酸触媒の質量を基準として5質量%以上とすることが好ましい。   In the olefin dimerization reaction, the water content in the solid phosphoric acid catalyst is preferably 5% by mass or more based on the mass of the solid phosphoric acid catalyst.

次に、第1の混合物(混合物全量を基準として0〜15質量%のオレフィンと、接触条件における飽和水分量未満且つ10質量ppm以上の水と、所定の媒体とを含む混合物)について説明する。本工程では、当該第1の混合物を用いることにより、二量化反応において反応液中に固体リン酸触媒から溶出するリン酸を大幅に抑制でき、プロセス後段のリン酸による腐食を回避できる。リン酸は腐食性が高いため、カーボンスチールなどの安価な鋼材は100℃を超える条件では腐食しやすい。装置をハステロイ、タンタル等の耐食材料でライニングすることで腐食を抑制できるが、これらの耐食材料は極めて高価である。リン酸の溶出を低減すればこのような高価な材料を使用する必要が無くなり、経済的な効果が大きい。上記のリン酸の溶出抑制方法は、特定の運転条件を選択するという非常に簡便な操作であるため、経済性の向上に寄与する。また、リン酸の溶出を抑制できるため、固体リン酸触媒の寿命延長にも寄与する。水分の供給方法としては特に制限はない。   Next, the first mixture (mixture containing 0 to 15% by mass of olefin based on the total amount of the mixture, less than the saturated water content and 10 ppm by mass or more of water in the contact condition, and a predetermined medium) will be described. In this step, by using the first mixture, phosphoric acid eluted from the solid phosphoric acid catalyst in the reaction solution in the dimerization reaction can be significantly suppressed, and corrosion due to phosphoric acid in the latter stage of the process can be avoided. Since phosphoric acid is highly corrosive, inexpensive steel materials such as carbon steel are easily corroded under conditions exceeding 100 ° C. Although corrosion can be suppressed by lining the apparatus with a corrosion-resistant material such as Hastelloy or tantalum, these corrosion-resistant materials are extremely expensive. If the elution of phosphoric acid is reduced, it is not necessary to use such an expensive material, and the economic effect is great. The phosphoric acid elution suppression method described above is a very simple operation of selecting specific operating conditions, and thus contributes to an improvement in economic efficiency. Moreover, since elution of phosphoric acid can be suppressed, it contributes to extending the life of the solid phosphoric acid catalyst. There is no restriction | limiting in particular as a supply method of a water | moisture content.

第1の混合物に含まれる媒体としては、炭素数1〜7の直鎖状、分岐状および環状のいずれかの炭化水素などが好適であり、これらは単独の炭化水素でも任意の2種以上の組み合わせのものも使用することも出来る。媒体の状態はガス状であっても、液状であっても構わないが、液状の方が固体リン酸触媒に乾燥むらが生じにくく、触媒リン酸中のオルソリン酸を60モル%以上に保ちやすいため好ましい。なお、本工程に使用する媒体としては、窒素、アルゴン、水素などの無機ガスも使用可能である。   The medium contained in the first mixture is preferably a linear, branched, or cyclic hydrocarbon having 1 to 7 carbon atoms, and these may be a single hydrocarbon or any two or more of them. Combinations can also be used. The state of the medium may be gaseous or liquid, but the liquid is less likely to cause drying unevenness in the solid phosphoric acid catalyst, and the orthophosphoric acid in the catalyst phosphoric acid is more likely to be maintained at 60 mol% or more. Therefore, it is preferable. In addition, as a medium used for this process, inorganic gas, such as nitrogen, argon, and hydrogen, can also be used.

第1の混合物には、オレフィン含有量が0質量%である態様(すなわちオレフィンを含まないもの)およびオレフィン含有量が混合物全量を基準として0質量%を超え15質量%以下である態様の双方が含まれる。第1の混合物がオレフィンを含む場合、当該オレフィンとしては、炭素数3〜5の直鎖状、分岐状および環状のいずれかのモノオレフィンが好適である。また、目的生成物に応じて単一のオレフィンであっても、また2種以上のオレフィンの混合物であってもよい。具体的なオレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン、イソブチレン、ノルマルペンテン類、イソペンテン類、シクロペンテン類及びこれらの任意の2種以上の組み合わせを挙げることができる。前述したように、これらオレフィンを全く含まない炭化水素媒体も使用可能である。   The first mixture includes both an embodiment in which the olefin content is 0% by mass (that is, an olefin-free product) and an embodiment in which the olefin content is more than 0% by mass and 15% by mass or less based on the total amount of the mixture. included. When the first mixture contains an olefin, the olefin is preferably a linear, branched or cyclic monoolefin having 3 to 5 carbon atoms. Further, it may be a single olefin or a mixture of two or more olefins depending on the target product. Specific olefins include propylene, 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene, isobutylene, normal pentenes, isopentenes, cyclopentenes, and combinations of any two or more thereof. it can. As described above, a hydrocarbon medium containing no olefin can be used.

本工程の昇温、昇圧速度は、任意に選択することができる。例えば、昇温速度0.2〜5℃/分で55〜300℃まで昇温することが好ましい。また、前記温度に達した後、同温で1〜170時間保持することが好ましい。   The temperature increase and pressure increase rate in this step can be arbitrarily selected. For example, it is preferable to raise the temperature to 55 to 300 ° C. at a temperature rising rate of 0.2 to 5 ° C./min. Moreover, it is preferable to hold | maintain at the same temperature for 1 to 170 hours after reaching the said temperature.

<(II)二量化反応工程>
本工程は、前記第1の工程後の前記反応器内に、オレフィンと、反応温度における飽和水分量未満且つ10質量ppm以上の水とを含有する第2の混合物(以下、「オレフィン含有原料」ともいう。)を導入し、固体リン酸触媒の存在下、55〜300℃の反応温度でオレフィンの二量化反応を行い、オレフィン二量体を含む反応生成物を得る工程である。なお、オレフィンの二量化とは、原料オレフィン2モルの反応(オレフィン混合原料の場合には、異なるオレフィン間の反応も含む。)によりオレフィン1モルが生成することを意味する。
<(II) Dimerization reaction step>
In this reactor after the first step, this step is a second mixture containing olefin and water of less than the saturated water content at the reaction temperature and 10 ppm by mass or more (hereinafter referred to as “olefin-containing raw material”). And a dimerization reaction of olefin at a reaction temperature of 55 to 300 ° C. in the presence of a solid phosphoric acid catalyst to obtain a reaction product containing an olefin dimer. The dimerization of olefin means that 1 mol of olefin is generated by reaction of 2 mol of raw material olefin (including reaction between different olefins in the case of olefin mixed raw material).

本工程では、原料混合物に含まれる水の含有量を、オレフィン含有原料全量を基準として10質量ppm以上且つ反応温度における原料の飽和水分量未満となるように調整する。これにより、反応の進行と共に徐々に触媒中のリン酸の縮合が進行するのを抑制することができ、オレフィン二量体の収率を十分高めることができる。オレフィン含有原料における水分量は、反応系中に水分を共存させることによって調整可能である。水分の供給方法としては特に制限はなく、混合装置によってオレフィン含有原料に所定量の水を溶解させて反応器に供給する方法などが挙げられる。オレフィン含有原料中の水分量は、反応器入口温度における該オレフィン含有原料の飽和水分量未満であることが好ましいが、原料濃度、反応温度等の反応条件に応じて最適な添加量を選択する必要がある。水分の添加量が飽和水分量以上となると、凝縮した水が触媒上のリン酸を流出させるため好ましくない。また、リン酸の縮合を確実に抑制する観点から、オレフィン含有原料中の水分量は原料の質量を基準として100質量ppm以上で且つ反応器内の温度における原料オレフィンの飽和水分量未満であることが望ましい。   In this step, the content of water contained in the raw material mixture is adjusted to be 10 mass ppm or more based on the total amount of the olefin-containing raw material and less than the saturated water content of the raw material at the reaction temperature. Thereby, it can suppress that the condensation of the phosphoric acid in a catalyst progresses gradually with progress of reaction, and can fully raise the yield of an olefin dimer. The amount of water in the olefin-containing raw material can be adjusted by allowing water to coexist in the reaction system. There is no restriction | limiting in particular as a supply method of a water | moisture content, The method etc. which dissolve a predetermined amount of water in an olefin containing raw material with a mixing apparatus, and supply to a reactor are mentioned. The water content in the olefin-containing raw material is preferably less than the saturated water content of the olefin-containing raw material at the reactor inlet temperature, but it is necessary to select the optimum addition amount according to the reaction conditions such as the raw material concentration and reaction temperature. There is. When the amount of water added is equal to or greater than the saturated water amount, the condensed water causes the phosphoric acid on the catalyst to flow out, which is not preferable. In addition, from the viewpoint of reliably suppressing the condensation of phosphoric acid, the water content in the olefin-containing raw material is 100 mass ppm or more based on the mass of the raw material and less than the saturated water content of the raw material olefin at the temperature in the reactor. Is desirable.

本工程に用いる反応器及び反応形式には特に制限はなく、槽型反応器によるバッチ式、セミバッチ式、連続流通式の反応形式、例えば固定床、流動床、移動床等の流通反応器による連続流通式反応などを採用することができる。反応温度は、55〜300℃、好ましくは55〜200℃である。55℃より低温ではリン酸の溶出が著しく増加するため好ましくない。また300℃より高温では分解反応や、それに伴い併記する重合反応などの副反応が多くなるので好ましくない。反応圧力は、常圧〜20MPaが好ましく、常圧未満においては反応系が液相を維持できなくなるおそれがあり、20MPaを越える場合には設備コストが増大するので好ましくない。反応時間は連続流通式の反応形式の場合、LHSVとして、0.1〜100hr−1、好ましくは0.3〜30hr−1である。LHSVが0.1hr−1を下回る場合は、生産効率が低下する、あるいは設備が巨大なものとなり、100hr−1を超える場合には反応が進行しにくくなるので好ましくない。一方、回分式の反応形式の場合、好ましい反応時間は原料中のオレフィン濃度や原料/触媒比などにより異なるが、0.01〜10hrである。 There are no particular limitations on the reactor and reaction format used in this step, and batch, semi-batch, and continuous flow reaction formats using a tank reactor, for example, continuous using a flow reactor such as a fixed bed, fluidized bed, and moving bed. A flow reaction or the like can be employed. The reaction temperature is 55 to 300 ° C, preferably 55 to 200 ° C. A temperature lower than 55 ° C. is not preferable because elution of phosphoric acid is remarkably increased. Further, a temperature higher than 300 ° C. is not preferable because side reactions such as a decomposition reaction and a polymerization reaction accompanying the reaction increase. The reaction pressure is preferably from normal pressure to 20 MPa, and if it is less than normal pressure, the reaction system may not be able to maintain a liquid phase, and if it exceeds 20 MPa, the equipment cost increases, which is not preferable. The reaction time in the reaction form of continuous flow, as LHSV, 0.1~100hr -1, preferably 0.3~30hr -1. When LHSV is less than 0.1 hr −1 , production efficiency is reduced or the equipment becomes huge, and when it exceeds 100 hr −1 , the reaction is difficult to proceed. On the other hand, in the case of a batch-type reaction system, the preferred reaction time is 0.01 to 10 hours, although it varies depending on the olefin concentration in the raw material, the raw material / catalyst ratio, and the like.

本工程においてオレフィン含有原料中に含まれるオレフィンとしては、炭素数3〜5の直鎖状、分岐状および環状のいずれかのモノオレフィンが好適である。また、目的生成物に応じて単一のオレフィンであっても、また2種以上のオレフィンの混合物であってもよい。具体的なオレフィンとしては、プロピレン、1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン、イソブチレン、ノルマルペンテン類、イソペンテン類、シクロペンテン類及びこれらの任意の2種以上の組み合わせを挙げることができる。   In this step, the olefin contained in the olefin-containing raw material is preferably a linear, branched or cyclic monoolefin having 3 to 5 carbon atoms. Further, it may be a single olefin or a mixture of two or more olefins depending on the target product. Specific olefins include propylene, 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene, isobutylene, normal pentenes, isopentenes, cyclopentenes, and combinations of any two or more thereof. it can.

また、反応熱を除去する目的で、溶媒を含むオレフィン含有原料を使用することができる。溶媒は、二量化反応条件において液体であって、固体リン酸触媒に対して本質的に不活性であれば特に限定されない。例えば、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ナフテン類、芳香族などの炭化水素を好ましく用いることができる。また、二量化反応工程の後に未反応分として回収された、原料よりも低濃度のオレフィンを含むパラフィン留分やC4留分中のブタン類等の飽和炭化水素も溶媒として使用することが出来る。オレフィン量と溶媒量の比率としては、オレフィンと溶媒を含むオレフィン含有原料の総質量に占めるオレフィンの割合が、1〜60質量%、好ましくは10〜50質量%、より好ましくは15〜45質量%となることが望ましい。オレフィンの割合が前記下限を下回ると生産性が低下し、前記上限を超えると二量化反応の発熱量が大きくなり、反応温度の制御が難しくなる。   Moreover, the olefin containing raw material containing a solvent can be used in order to remove reaction heat. The solvent is not particularly limited as long as it is liquid under the dimerization reaction conditions and is essentially inert to the solid phosphoric acid catalyst. For example, hydrocarbons such as normal paraffin, isoparaffin, naphthenes, and aromatics can be preferably used. In addition, saturated hydrocarbons such as butanes in paraffin fractions and C4 fractions containing olefins having a lower concentration than the raw material recovered as unreacted components after the dimerization reaction step can also be used as the solvent. As a ratio of the amount of olefin and the amount of solvent, the proportion of olefin in the total mass of the olefin-containing raw material containing olefin and solvent is 1 to 60% by mass, preferably 10 to 50% by mass, more preferably 15 to 45% by mass. It is desirable that When the ratio of the olefin is below the lower limit, the productivity is lowered, and when it exceeds the upper limit, the calorific value of the dimerization reaction is increased, and the reaction temperature is difficult to control.

本工程においては、固体リン酸触媒にオレフィン含有原料を液相で接触せしめる。気相での接触においては、コーキングの発生により、オレフィンの二量化反応の活性及び選択性が低下し、触媒寿命が短くなるおそれがあるので好ましくない。   In this step, the olefin-containing raw material is brought into contact with the solid phosphoric acid catalyst in a liquid phase. The contact in the gas phase is not preferable because the activity and selectivity of the dimerization reaction of the olefin may be reduced due to the occurrence of coking, and the catalyst life may be shortened.

<(III)触媒再生工程>
本工程は、工程(II)の後の、反応により失活した固体リン酸触媒にリン酸を担持して固体リン酸触媒を再生する工程である。
<(III) Catalyst regeneration step>
This step is a step of regenerating the solid phosphoric acid catalyst by carrying phosphoric acid on the solid phosphoric acid catalyst deactivated by the reaction after step (II).

本工程に供する失活した固体リン酸触媒の好ましい平均細孔径は15〜200nmであり、より好ましくは30〜200nm、さらにより好ましくは30〜100nmである。平均細孔径が15nm未満の場合には、細孔内に存在する物質の細孔外への拡散抵抗が大きくなるため、細孔内でリン酸の触媒作用により生成したオレフィン二量体がより長い時間細孔内に留まり、オレフィン二量体がリン酸の触媒作用によりさらに三量体以上の重質物に転換されやすくなる。これにより二量化選択性が低下する傾向にある。また、平均細孔径が200nmを超える場合は、触媒の機械的強度と触媒活性とを両立することが困難となる。例えば、無機担体粒子が二酸化珪素を含んでなるものである場合、平均細孔径が200nmを超える場合であっても、細孔容積を小さくすることで二酸化珪素構造の密度を大きくして圧壊強度を高めることは可能であるが、細孔容積が小さいと、細孔に担持されるリン酸の量が少なくなるので、触媒層単位容積当りの反応活性が低下してしまうという問題を生ずる。なお、平均細孔径が200nmを超える場合に細孔容積を確保しようとすると、担体中の二酸化珪素構造の密度が小さくなるため、担体の圧壊強度が低下するという問題を生ずる。   The preferable average pore diameter of the deactivated solid phosphoric acid catalyst used in this step is 15 to 200 nm, more preferably 30 to 200 nm, and still more preferably 30 to 100 nm. When the average pore diameter is less than 15 nm, the diffusion resistance of the substance existing in the pores to the outside of the pores increases, so that the olefin dimer generated by the catalytic action of phosphoric acid in the pores is longer. It stays in the pores for a long time, and the olefin dimer is more easily converted into a heavy product of trimer or higher by the catalytic action of phosphoric acid. This tends to reduce the dimerization selectivity. When the average pore diameter exceeds 200 nm, it becomes difficult to achieve both the mechanical strength of the catalyst and the catalytic activity. For example, when the inorganic carrier particles include silicon dioxide, even if the average pore diameter exceeds 200 nm, the density of the silicon dioxide structure can be increased to reduce the crushing strength by reducing the pore volume. Although it can be increased, if the pore volume is small, the amount of phosphoric acid supported in the pores is reduced, which causes a problem that the reaction activity per unit volume of the catalyst layer is lowered. If the average pore diameter exceeds 200 nm and an attempt is made to secure the pore volume, the density of the silicon dioxide structure in the carrier becomes small, which causes a problem that the crushing strength of the carrier is lowered.

本発明において、失活した固体リン酸触媒の平均細孔径は、無機担体粒子の平均細孔径の測定の場合と同様に、島津製作所社製の自動ポロシメータ「Micromeritics AutoporeII」(商品名)等を用いた水銀圧入法により測定することができる。   In the present invention, the average pore size of the deactivated solid phosphoric acid catalyst is the same as in the case of measuring the average pore size of the inorganic carrier particles. It can be measured by the mercury intrusion method.

本工程に用いる無機担体粒子あるいは失活した固体リン酸触媒の好ましい平均粒子径は3.0mm以下であり、好ましくは0.5〜3.0mmである。平均粒子径が0.5mm未満の場合には、反応器の圧力損失が大きくなるため、好ましくない。3.0mm以上の場合には、反応流体が反応器内の管壁を流れる量が増加するため、触媒が有効に利用されなくなり二量化反応活性が低下する傾向にある。また、触媒粒子中心部に存在する物質が触媒粒子外へ拡散するのにより長い時間を要するため、触媒粒子中心部でリン酸の触媒作用により生成したオレフィン二量体はより長い時間触媒粒子内に留まり、オレフィン二量体がリン酸の触媒作用によりさらに三量体以上の重質物に転換されやすくなる。これにより二量化選択性が低下する傾向にある。   The preferable average particle diameter of the inorganic carrier particles or the deactivated solid phosphoric acid catalyst used in this step is 3.0 mm or less, preferably 0.5 to 3.0 mm. When the average particle diameter is less than 0.5 mm, the pressure loss of the reactor increases, which is not preferable. In the case of 3.0 mm or more, the amount of the reaction fluid flowing through the tube wall in the reactor increases, so that the catalyst is not effectively used and the dimerization reaction activity tends to decrease. In addition, since it takes a longer time for the substance present in the center of the catalyst particle to diffuse out of the catalyst particle, the olefin dimer generated by the catalytic action of phosphoric acid in the center of the catalyst particle will remain in the catalyst particle for a longer time. The olefin dimer is more easily converted into a heavy product of trimer or higher by the catalytic action of phosphoric acid. This tends to reduce the dimerization selectivity.

失活した固体リン酸触媒の平均粒子径は、失活した固体リン酸触媒から無作為に抽出した粒子1つ1つの直径を計測し、失活した固体リン酸触媒25個の直径を相加平均することにより求める。   The average particle diameter of the deactivated solid phosphoric acid catalyst was measured by measuring the diameter of each particle randomly extracted from the deactivated solid phosphoric acid catalyst, and the diameter of 25 deactivated solid phosphoric acid catalysts was added. Calculate by averaging.

また、本工程において、リン酸の種類、リン酸中のオルトリン酸の比率、担持方法、再生後の固体リン酸触媒中のリン酸の含有量、固体リン酸触媒中の水分量などは、(I)反応準備工程の場合と同様であり、ここでは重複する説明を省略する。   In this step, the type of phosphoric acid, the ratio of orthophosphoric acid in phosphoric acid, the loading method, the content of phosphoric acid in the solid phosphoric acid catalyst after regeneration, the amount of water in the solid phosphoric acid catalyst, etc. I) It is the same as in the case of the reaction preparation step, and redundant explanation is omitted here.

以下、実施例、比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
担体として平均細孔径が50nmで、平均粒子径が2.3mmの概球形であるシリカ造粒品20mlを管形ステンレス鋼製反応器(内径12mm)に充填した後、オルトリン酸換算で40質量%のリン酸水溶液50mlをポンプにて反応器に上部からフィードすることで担体をリン酸に浸漬した。24時間浸漬後、反応器の下部を開放してリン酸水溶液を自重で除去した。この操作を2回繰り返し、固体リン酸触媒Aを調製した(工程1)。この触媒Aに30質量ppmの水分を含有するヘキサンを50ml/hで反応器上部よりフィードしながら、2時間後に圧力3.0Mpa、触媒層入口温度90℃に到達させた。さらに70時間フィードを続けた(工程2)。なお、30質量ppmの水分量は上記の条件において、飽和水分量未満である。次いでこの条件下においてブテン混合原料(イソブチレン35質量%、ノルマルブテン類2質量%、プロピレン1質量%、ブタン類62質量%)に質量基準でこの混合原料の300質量ppmの水を添加したものを、LHSV7h−1にて供給し、下部より抜き出しながら二量化反応を実施した(工程3)。この反応条件では反応器内は液相状態が維持されていること、300質量ppmの水分量は飽和水分量未満であることを確認した。反応器にブテン混合原料を供給開始してから12時間後の反応結果を表1に示す。また、反応液中のリン原子含有量も合わせて表1に示す。オレフィン転化率、ブテン二量体収率は良好であり、反応液へのリン酸溶出量も問題の無い低いレベルであった。
Example 1
After loading 20 ml of a silica granulated product having an average pore diameter of 50 nm and an average particle diameter of 2.3 mm as a carrier into a tubular stainless steel reactor (inner diameter 12 mm), 40 mass% in terms of orthophosphoric acid. The carrier was immersed in phosphoric acid by feeding 50 ml of the phosphoric acid aqueous solution from above into the reactor with a pump. After immersion for 24 hours, the lower part of the reactor was opened and the phosphoric acid aqueous solution was removed by its own weight. This operation was repeated twice to prepare a solid phosphoric acid catalyst A (Step 1). While feeding hexane containing 30 mass ppm of water to this catalyst A from the top of the reactor at 50 ml / h, after 2 hours, a pressure of 3.0 Mpa and a catalyst layer inlet temperature of 90 ° C. were reached. Feeding was continued for another 70 hours (Step 2). The water content of 30 ppm by mass is less than the saturated water content under the above conditions. Then, under these conditions, butene mixed raw material (isobutylene 35% by mass, normal butenes 2% by mass, propylene 1% by mass, butanes 62% by mass) added with 300 mass ppm of this mixed raw material on a mass basis , LHSV7h- 1 was supplied, and the dimerization reaction was carried out while extracting from the bottom (step 3). Under these reaction conditions, it was confirmed that the liquid phase state was maintained in the reactor, and the water content of 300 ppm by mass was less than the saturated water content. Table 1 shows the reaction results after 12 hours from the start of supplying the butene mixed raw material to the reactor. The phosphorus atom content in the reaction solution is also shown in Table 1. The olefin conversion rate and butene dimer yield were good, and the amount of phosphoric acid eluted into the reaction solution was at a low level without any problem.

なお、表2中、「全ブテン転化率(%)」、「ブテン二量体選択率(%)」及び「ブテン二量体収率(%)」はそれぞれ下記式より算出した値である。
全ブテン転化率(%)=[1−(生成物中の全ブテン質量濃度/原料中の全ブテン質量濃度)]×100
ブテン二量体選択率(%)=(生成物中のブテン二量体質量濃度/(原料中の全ブテン質量濃度−生成物中の全ブテン質量濃度)×100
ブテン二量体収率(%)=全ブテン転化率×ブテン二量体選択率/100
In Table 2, “total butene conversion (%)”, “butene dimer selectivity (%)” and “butene dimer yield (%)” are values calculated from the following formulas, respectively.
Total butene conversion (%) = [1- (total butene mass concentration in product / total butene mass concentration in raw material)] × 100
Butene dimer selectivity (%) = (butene dimer mass concentration in product / (total butene mass concentration in raw material−total butene mass concentration in product)) × 100
Butene dimer yield (%) = total butene conversion × butene dimer selectivity / 100

反応液中のリン原子の含有量(ppm)を全リン分析法としてJIS(日本工業規格)K0102「工場排水試験法」に規定されている方法の内、アスコルビン酸で還元させてモリブデンブルーとして発色させ吸光光度計で測定する方法により測定した。   The phosphorous atom content (ppm) in the reaction solution is reduced to ascorbic acid and colored as molybdenum blue among the methods specified in JIS (Japanese Industrial Standards) K0102 “Factory Wastewater Test Method” as a total phosphorus analysis method Then, it was measured by a method of measuring with an absorptiometer.

反応終了後の触媒Aについてリン(31P)の固体核磁気共鳴分光分析を行ったところ、担持されたリン酸の組成(リン原子換算のモル%、以下同じ。)は、オルトリン酸85%、ピロリン酸が15%でポリリン酸は存在していなかった。また、中和滴定の結果、触媒A中のリン酸量は、オルトリン酸換算で34.4量%であり、触媒Aの水洗によるリン酸除去および乾燥の結果、触媒A全質量に対する担体の割合は66.2質量%であった。 When the solid nuclear magnetic resonance spectroscopy of phosphorus ( 31 P) was performed on the catalyst A after completion of the reaction, the composition of the supported phosphoric acid (mol% in terms of phosphorus atom, the same shall apply hereinafter) was 85% orthophosphoric acid, There was 15% pyrophosphoric acid and no polyphosphoric acid was present. Further, as a result of neutralization titration, the amount of phosphoric acid in the catalyst A was 34.4% by weight in terms of orthophosphoric acid. As a result of removing phosphoric acid by washing the catalyst A with water and drying, the ratio of the carrier to the total mass of the catalyst A Was 66.2% by mass.

(実施例2)
工程2で用いる媒体として、10質量%にイソブテンを含むヘキサンを用い、媒体中の水分量を70質量ppmとしたこと以外は実施例1と同じ条件で各工程を実施した。なお、70質量ppmの水分量は、工程2の条件においては飽和水分量未満である。結果を同じく表1に示す。実施例1と同じように、オレフィン転化率、ブテン二量体収率は良好であり、反応液へのリン酸溶出量も問題の無い低いレベルであった。
(Example 2)
Each step was performed under the same conditions as in Example 1 except that 10% by mass of hexane containing isobutene was used as the medium used in Step 2 and the water content in the medium was set to 70 ppm by mass. The water content of 70 ppm by mass is less than the saturated water content under the conditions of step 2. The results are also shown in Table 1. As in Example 1, the olefin conversion rate and butene dimer yield were good, and the amount of phosphoric acid eluted into the reaction solution was at a low level with no problem.

(比較例1)
工程2を行わないこと以外は実施例1と同じ条件で各工程を実施した。結果を表1に示す。表から分かるように、工程2を行わないことにより、反応液へのリン酸溶出は極めて高いレベルであり、反応工程(工程3)におけるオレフィン転化率もブテン二量体の収率も低かった。
(Comparative Example 1)
Each step was performed under the same conditions as in Example 1 except that Step 2 was not performed. The results are shown in Table 1. As can be seen from the table, by not performing Step 2, the elution of phosphoric acid into the reaction solution was at a very high level, and the olefin conversion rate and butene dimer yield in the reaction step (Step 3) were low.

(比較例2)
工程2で用いる媒体として、20質量%のイソブテンを含むヘキサンを用いたこと以外は実施例1と同じ条件で各工程を実施した。結果を表1に示す。表から分かるように、媒体中のオレフィン含有量を20質量と高くしたことにより、反応液中へのリン酸の溶出量は極めて多く、ブテン二量体の収率も低かった。また、反応終了後の固体リン酸に担持されている全リン酸に占めるオルトリン酸の比率も実施例に比べ低い値であり、二量化反応仮定に於いてオルトリン酸の縮合が進行していることが明らかとなった。
(Comparative Example 2)
Each step was performed under the same conditions as in Example 1 except that hexane containing 20% by mass of isobutene was used as the medium used in Step 2. The results are shown in Table 1. As can be seen from the table, when the olefin content in the medium was increased to 20 mass, the amount of phosphoric acid eluted into the reaction solution was extremely large and the yield of butene dimer was also low. In addition, the ratio of orthophosphoric acid to the total phosphoric acid supported on the solid phosphoric acid after completion of the reaction is also lower than in the examples, and the condensation of orthophosphoric acid is proceeding under the dimerization reaction assumption. Became clear.

(比較例3)
オレフィンの二量化反応工程(工程3)の反応温度を50℃としたこと以外は実施例1と同じ条件で各工程を実施した。二量化反応温度が50℃と低かったことにより、反応液中へのリン酸の溶出量も多く、またブテン二量体の収率も低かった。また、反応終了後の固体リン酸に担持されている全リン酸に占めるオルトリン酸の比率も実施例に比べ低い値であり、二量化反応過程に於いてオルトリン酸の縮合が進行していることが明らかとなった。
(Comparative Example 3)
Each step was performed under the same conditions as in Example 1 except that the reaction temperature of the olefin dimerization reaction step (step 3) was 50 ° C. Since the dimerization reaction temperature was as low as 50 ° C., the amount of phosphoric acid eluted into the reaction solution was large, and the yield of butene dimer was also low. In addition, the ratio of orthophosphoric acid to the total phosphoric acid supported on the solid phosphoric acid after completion of the reaction is also lower than in the examples, and the condensation of orthophosphoric acid is proceeding in the dimerization reaction process. Became clear.

(実施例3)
担体として平均細孔径が50nmで、平均粒子径が3.5mmの概球形であるシリカ造粒品を用いて実施例1と同じように工程1を実施し、固体リン酸触媒Bを調製した。触媒Bを用い、実施例1と同じ条件で工程2と工程3を行った。結果を同じく表1に示す。触媒の平均粒子径がやや大きいことが由来して、オレフィン転化率がやや低かったが、問題の無いレベルであり、反応液へのリン酸の溶出も少なく良好であった。
Example 3
A solid phosphoric acid catalyst B was prepared in the same manner as in Example 1 using a silica granulated product having an average pore size of 50 nm and an average spherical particle size of 3.5 mm as a carrier. Using catalyst B, step 2 and step 3 were performed under the same conditions as in Example 1. The results are also shown in Table 1. Although the average particle diameter of the catalyst was slightly larger, the olefin conversion rate was slightly low, but it was a satisfactory level, and it was favorable with little elution of phosphoric acid into the reaction solution.

(実施例4)
担体として平均細孔径が10nmで、平均粒子径が2.3mmの概球形であるシリカ造粒品を用いて実施例1と同じように工程1を実施し、固体リン酸触媒Cを調製した。触媒Cを用い、実施例1と同じ条件で工程2と工程3を行った。結果を同じく表1に示す。平均細孔径が大きいためと思われるが、ブテン二量体の選択率がやや低かったが、収率としては問題ないレベルであった。また、反応液へのリン酸の溶出も少なく良好な結果であった。
Example 4
A solid phosphoric acid catalyst C was prepared in the same manner as in Example 1 using a silica granulated product having an average pore size of 10 nm and an average spherical particle size of 2.3 mm as a carrier. Using catalyst C, step 2 and step 3 were performed under the same conditions as in Example 1. The results are also shown in Table 1. This seems to be due to the large average pore diameter, but the selectivity for butene dimer was somewhat low, but the yield was at a level that is not a problem. In addition, there was little elution of phosphoric acid into the reaction solution, which was a good result.

(実施例5)
担体として平均細孔径が100nmで、平均粒子径が2.3mmの概球形であるシリカ造粒品を用いて実施例1と同じように工程1を実施し、固体リン酸触媒Dを調製した。触媒Dを用い、実施例1と同じ条件で工程2と工程3を行った。結果を同じく表1に示す。オレフィン転化率、ブテン二量体収率、反応液中へのリン酸の溶出レベルも全て良好であった。
(Example 5)
A solid phosphoric acid catalyst D was prepared by carrying out step 1 in the same manner as in Example 1 using an approximately spherical silica granulated product having an average pore size of 100 nm and an average particle size of 2.3 mm as a carrier. Using catalyst D, steps 2 and 3 were performed under the same conditions as in Example 1. The results are also shown in Table 1. The olefin conversion rate, butene dimer yield, and elution level of phosphoric acid in the reaction solution were all good.

(実施例6)
実施例1と同様の方法で調製した触媒Aに30質量ppmの水分を含有するヘキサンを50ml/hで反応器上部よりフィードしながら、2時間後に圧力3.0Mpa、触媒層入口温度90℃に到達させた。さらに70時間フィードを続けた(工程2)。なお、30質量ppmの水分量は上記の条件において、飽和水分量未満である。次いでこの条件下においてブテン混合原料(イソブチレン35質量%、ノルマルブテン類2質量%、プロピレン1質量%、ブタン類62質量%)に質量基準でこの混合原料の5質量ppmの水を添加したものを、LHSV7h−1にて供給し、下部より抜き出しながら二量化反応を実施した(工程3)。この反応条件では反応器内は液相状態が維持されていることを確認した。反応器にブテン混合原料を供給開始してから720時間後に反応器より固体リン酸触媒を取り出した。720時間後の反応結果はオレフィン転化率が51%、ブテン二量体選択率が68%でブテン二量体収率は35%であった。なお、この固体リン酸触媒のリン酸の組成はオルトリン酸2%、ピロリン酸が5%でポリリン酸は93%であった。また、中和滴定の結果、触媒中のリン酸量はオルトリン酸換算で20.4%であった。
シリカ造粒品の代わりに上記の劣化した固体リン酸触媒を用いて、実施例1と同じ条件でリン酸を担持させ、再生固体リン酸触媒を調製した。このものを固体リン酸触媒Eと称す。固体リン酸触媒Eを用いて、実施例1と同じ条件で工程2と3を実施し、ブテンの二量化反応を行った。結果を表1に示す。再生触媒は、新触媒であるAあるいはDと比べ、二量化活性、二量体選択率ともに全く遜色なかった。また反応液中へのリン酸の溶出も極めて少なく、全く問題なかった。
(Example 6)
While feeding hexane containing 30 mass ppm of water to the catalyst A prepared in the same manner as in Example 1 from the top of the reactor at 50 ml / h, the pressure reached 3.0 Mpa and the catalyst layer inlet temperature 90 ° C. after 2 hours. Reached. Feeding was continued for another 70 hours (Step 2). The water content of 30 ppm by mass is less than the saturated water content under the above conditions. Next, a butene mixed raw material (isobutylene 35% by mass, normal butenes 2% by mass, propylene 1% by mass, butanes 62% by mass) added with 5 mass ppm of the mixed raw material on a mass basis under these conditions. , LHSV7h- 1 was supplied, and the dimerization reaction was carried out while extracting from the bottom (step 3). Under these reaction conditions, it was confirmed that the liquid phase state was maintained in the reactor. The solid phosphoric acid catalyst was taken out of the reactor 720 hours after the start of supplying the butene mixed raw material to the reactor. As a result of the reaction after 720 hours, the olefin conversion was 51%, the butene dimer selectivity was 68%, and the butene dimer yield was 35%. The phosphoric acid composition of this solid phosphoric acid catalyst was 2% orthophosphoric acid, 5% pyrophosphoric acid, and 93% polyphosphoric acid. As a result of neutralization titration, the amount of phosphoric acid in the catalyst was 20.4% in terms of orthophosphoric acid.
Using the above-mentioned deteriorated solid phosphoric acid catalyst instead of the silica granulated product, phosphoric acid was supported under the same conditions as in Example 1 to prepare a regenerated solid phosphoric acid catalyst. This is referred to as solid phosphoric acid catalyst E. Steps 2 and 3 were carried out using the solid phosphoric acid catalyst E under the same conditions as in Example 1 to carry out a dimerization reaction of butene. The results are shown in Table 1. The regenerated catalyst was inferior to the new catalyst A or D in terms of dimerization activity and dimer selectivity. Moreover, the elution of phosphoric acid into the reaction solution was extremely small, and there was no problem at all.

Figure 2010229056
Figure 2010229056

本発明によれば、固体リン酸触媒を用いて高い二量化反応活性と高い二量体収率の実現が可能である。また本発明により、二量化反応の過程において反応液へのリン酸の溶出を極めて低いレベルに抑えることが出来る。そのため溶出リン酸の除去のための設備の軽減が可能になり、設備の腐食の問題も低減できる。それにより、経済的にオレフィン二量体を生産することができる。   According to the present invention, a high dimerization reaction activity and a high dimer yield can be realized using a solid phosphoric acid catalyst. In addition, according to the present invention, elution of phosphoric acid into the reaction solution can be suppressed to a very low level in the course of the dimerization reaction. Therefore, it is possible to reduce the equipment for removing the eluted phosphoric acid and to reduce the problem of equipment corrosion. Thereby, an olefin dimer can be produced economically.

Claims (9)

リン酸を無機担体粒子に担持させてなる固体リン酸触媒が収容された反応器に、混合物全量を基準として0〜15質量%のオレフィンと、接触条件における飽和水分量未満且つ10質量ppm以上の水と、所定の媒体とを含む第1の混合物を導入し、前記固体リン酸触媒と前記第1の混合物とが接触した状態で、前記反応器内を所定の接触条件となるように昇温、昇圧させる第1の工程と、
前記第1の工程後の前記反応器内に、オレフィンと、反応温度における飽和水分量未満且つ10質量ppm以上の水とを含有する第2の混合物を導入し、前記固体リン酸触媒の存在下、55〜300℃の反応温度でオレフィンの二量化反応を行い、オレフィン二量体を含む反応生成物を得る第2の工程と、
を備えることを特徴とするオレフィン二量体の製造方法。
In a reactor containing a solid phosphoric acid catalyst in which phosphoric acid is supported on inorganic support particles, 0 to 15% by mass of olefin based on the total amount of the mixture, less than the saturated water content in the contact condition and 10 mass ppm or more A first mixture containing water and a predetermined medium is introduced, and in the state where the solid phosphoric acid catalyst and the first mixture are in contact with each other, the temperature inside the reactor is increased so as to satisfy predetermined contact conditions. A first step of boosting;
Into the reactor after the first step, a second mixture containing olefin and water of less than the saturated water content at the reaction temperature and 10 mass ppm or more is introduced, and in the presence of the solid phosphoric acid catalyst. A second step of performing a dimerization reaction of the olefin at a reaction temperature of 55 to 300 ° C. to obtain a reaction product containing the olefin dimer;
A process for producing an olefin dimer, comprising:
前記第2の工程後の前記固体リン酸触媒にリン酸を担持して再生し、前記第1の工程に供する第3の工程を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。   2. The production method according to claim 1, further comprising a third step of supporting and regenerating phosphoric acid on the solid phosphoric acid catalyst after the second step and supplying the solid phosphoric acid catalyst to the first step. . 前記第3の工程において前記固体リン酸触媒にリン酸を担持するときの温度が100℃以下であり、且つ、担持に使用するリン酸濃度が正リン酸として93質量%以下であることを特徴とする、請求項2に記載の製造方法。   The temperature at which phosphoric acid is supported on the solid phosphoric acid catalyst in the third step is 100 ° C. or less, and the phosphoric acid concentration used for supporting is 93% by mass or less as normal phosphoric acid. The manufacturing method according to claim 2. 前記媒体が液体の炭化水素であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the medium is a liquid hydrocarbon. 前記第1の工程に供される前記固体リン酸触媒のリン酸中のオルトリン酸の比率がリン原子換算で60モル%以上であり、細孔径が15〜200nmであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。   The ratio of orthophosphoric acid in phosphoric acid of the solid phosphoric acid catalyst used in the first step is 60 mol% or more in terms of phosphorus atom, and the pore diameter is 15 to 200 nm, Item 5. The production method according to any one of Items 1 to 4. 前記第1の工程に供される前記固体リン酸触媒の前記無機担体の粒子径が3.0mm以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein a particle diameter of the inorganic carrier of the solid phosphoric acid catalyst used in the first step is 3.0 mm or less. 前記第2の工程における二量化反応を液相で行うことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 6, wherein the dimerization reaction in the second step is performed in a liquid phase. 前記オレフィンが炭素数3〜7のモノオレフィンである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method as described in any one of Claims 1-7 whose said olefin is a C3-C7 monoolefin. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の製造方法により得られるオレフィン二量体。   The olefin dimer obtained by the manufacturing method as described in any one of Claims 1-8.
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