JP2013006965A - Production method of aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms, and production apparatus for aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms - Google Patents

Production method of aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms, and production apparatus for aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms Download PDF

Info

Publication number
JP2013006965A
JP2013006965A JP2011140859A JP2011140859A JP2013006965A JP 2013006965 A JP2013006965 A JP 2013006965A JP 2011140859 A JP2011140859 A JP 2011140859A JP 2011140859 A JP2011140859 A JP 2011140859A JP 2013006965 A JP2013006965 A JP 2013006965A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
zeolite
hydrocarbon
acid
carbon atoms
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.)
Withdrawn
Application number
JP2011140859A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Ikeguchi
真之 池口
Atsuyuki Miyaji
淳幸 宮路
Satoshi Akiyama
聰 秋山
Takashi Tatsumi
敬 辰巳
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.)
Mitsui Chemicals Inc
Sumitomo Chemical Co Ltd
Tokyo Institute of Technology NUC
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Mitsui Chemicals Inc
Sumitomo Chemical Co Ltd
Tokyo Institute of Technology NUC
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 Showa Denko KK, Mitsui Chemicals Inc, Sumitomo Chemical Co Ltd, Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2011140859A priority Critical patent/JP2013006965A/en
Publication of JP2013006965A publication Critical patent/JP2013006965A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of an aromatic hydrocarbon and/or a light olefin, in which deactivation of a catalyst due to coking can be suppressed.SOLUTION: The production method of an aromatic hydrocarbon and/or an olefin having at most 4 carbon atoms is provided. The method comprises: allowing a hydrocarbon to pass through a first catalyst section containing zeolite (A) having an acid amount by 0.001 to 1 mmol/g and a porous structure of a 10-membered ring; then allowing the hydrocarbon to pass through a second catalyst section containing a solid acid catalyst (B) having an acid amount of 90% or less of the acid amount of the zeolite (A); and cracking the hydrocarbon in the second catalyst section at a reaction temperature of lower than 600°C.

Description

本発明は、芳香族炭化水素及び/又は炭素数4以下のオレフィン(以下、「軽質オレフィン」と記載することがある。)を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an aromatic hydrocarbon and / or an olefin having 4 or less carbon atoms (hereinafter sometimes referred to as “light olefin”).

エチレン、プロピレン、ブテン等の軽質オレフィンおよびBTX(ベンゼン、トルエン、及びキシレン)等の芳香族炭化水素は、ポリマーや様々な化学品の原料となる重要な化学品である。これらの製造方法の1つとして、ナフサの熱分解プロセスが挙げられるが、このプロセスは800℃以上という高温を必要とし、吸熱反応である熱分解を行うために多大なエネルギーを消費する。また、軽質オレフィンのうち、プロピレンの需要増加、供給不足が見込まれているが、熱分解ではエチレン選択率が高く、プロピレン増産への対応は困難である。   Light olefins such as ethylene, propylene, and butene and aromatic hydrocarbons such as BTX (benzene, toluene, and xylene) are important chemicals that are raw materials for polymers and various chemicals. One of these production methods is a naphtha pyrolysis process, which requires a high temperature of 800 ° C. or more, and consumes a large amount of energy to perform an endothermic pyrolysis. Among light olefins, propylene demand is expected to increase and supply shortage is expected, but thermal cracking has a high ethylene selectivity, making it difficult to cope with increased propylene production.

そのため、触媒を用いたナフサの接触分解の実現が期待されている。接触分解は、600〜700℃程度の低い温度での反応が可能であるため、省エネルギー化でき、また、一般に熱分解より高いプロピレン選択性を示す。また、触媒の制御によって各生成物の需給バランスに応じた選択率の制御、および全有効成分選択率の向上が期待される。   Therefore, realization of catalytic cracking of naphtha using a catalyst is expected. Catalytic cracking enables a reaction at a temperature as low as about 600 to 700 ° C., so that it can save energy and generally exhibits higher propylene selectivity than thermal cracking. In addition, the control of the selectivity according to the supply and demand balance of each product and the improvement of the total active ingredient selectivity are expected by controlling the catalyst.

ナフサの接触分解の触媒として、ゼオライトを中心とした固体酸触媒についてこれまで様々な検討が行われてきている。しかし、生成物の逐次反応により触媒がコーキングされ、失活するという問題点がある。また、ゼオライトを触媒として用いた場合、コークを燃焼させて除去する際に生成する水蒸気や、反応中共存させるスチームによりゼオライト骨格からの脱アルミニウムがおき、失活することも問題となる。   Various studies have been conducted on solid acid catalysts, mainly zeolite, as catalysts for catalytic cracking of naphtha. However, there is a problem that the catalyst is caulked by the sequential reaction of the product and deactivated. When zeolite is used as a catalyst, dealumination occurs due to dealumination from the zeolite skeleton caused by water vapor generated when coke is burned and removed, or steam coexisting during the reaction.

このような失活を抑制する方法がこれまでに報告されている。例えば特開2010−42344号公報(特許文献1)には、アルカリ土類金属、希土類元素およびリンを担持したゼオライトを用いた接触分解において、ゼオライトにリンとリン以外の成分を別工程で担持した触媒を用いることにより、同時に担持した触媒を用いた場合よりも活性低下が抑制されることが記載されている。   Methods for suppressing such deactivation have been reported so far. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-42344 (Patent Document 1), in catalytic cracking using zeolite supporting alkaline earth metal, rare earth element, and phosphorus, zeolite is loaded with components other than phosphorus and phosphorus in separate steps. It is described that the use of a catalyst suppresses a decrease in activity as compared with the case of using a simultaneously supported catalyst.

特開2010−104878号公報(特許文献2)には、アルカリ土類金属、希土類元素およびリンを担持したゼオライトを用いた接触分解において、ゼオライトにアルカリ土類金属、リン、希土類元素の順又はアルカリ土類金属、リン、希土類、リンの順に担持した触媒を用いることにより、同時あるいは上記と異なる順番で担持した触媒を用いた場合よりも活性低下が抑制されることが記載されている。   In JP 2010-104878 (Patent Document 2), in catalytic cracking using a zeolite supporting an alkaline earth metal, a rare earth element and phosphorus, the zeolite is in the order of alkaline earth metal, phosphorus, rare earth element or alkali. It is described that the use of a catalyst supported in the order of earth metal, phosphorus, rare earth, and phosphorus suppresses a decrease in activity as compared with the case of using a catalyst supported simultaneously or in a different order.

特開2010−104909号公報(特許文献3)には、アルカリ土類金属およびリンを担持したゼオライトを用いた接触分解において、ゼオライトにアルカリ土類金属とリンを含む水溶性の塩を用いて担持することにより、活性低下が抑制されることを記載している。   In JP 2010-104909 A (Patent Document 3), in catalytic cracking using a zeolite supporting an alkaline earth metal and phosphorus, the zeolite is supported using a water-soluble salt containing an alkaline earth metal and phosphorus. It is described that the decrease in activity is suppressed.

特開2010−202613号公報(特許文献4)には、MCM−68を用いたパラフィンの接触分解において、Si/Al比の低いMCM−68を硝酸処理により脱アルミニウムさせ、Si/Al比を高くすることにより、脱アルミニウムしていないものと比較して活性低下が抑制されることを記載している。   In JP 2010-202613 (Patent Document 4), in the catalytic cracking of paraffin using MCM-68, MCM-68 having a low Si / Al ratio is dealuminated by nitric acid treatment to increase the Si / Al ratio. By doing, it is described that an activity fall is suppressed compared with what is not dealuminated.

これらの報告は、いずれも反応に触媒を1種類のみ用いて性能の向上を図ったものである。接触分解では、反応の初期では原料炭化水素濃度が高く、反応の後期では原料炭化水素濃度は低くなり、それに代わって軽質オレフィン、芳香族、および軽質パラフィンなどの生成物濃度が高くなる。そのため、反応の初期と後期では反応性、コーキング、失活挙動などが異なることから、それぞれの段階で適した触媒は異なると推定される。   These reports are intended to improve performance by using only one type of catalyst for the reaction. In catalytic cracking, the raw material hydrocarbon concentration is high at the beginning of the reaction, and the raw material hydrocarbon concentration is low at the later stage of the reaction. Instead, the product concentration of light olefins, aromatics, light paraffins and the like is high. Therefore, since the reactivity, coking, deactivation behavior, and the like are different between the initial stage and the late stage of the reaction, it is estimated that the suitable catalyst is different in each stage.

複数の触媒を用いた反応として、例えば米国特許公開2010/0213101A1号公報(特許文献5)には、酸量の小さいbetaゼオライトにVIII族金属を担持した触媒を前段に配置し、高SiのZSM−5にVIII族金属を担持した触媒を後段に配置することが記載されている。そして、これらの触媒は、約800〜約1100°F(約427〜約593℃)でのナフサの改質の選択率を向上し、生成する油分のオクタン価を上げることを目的として選択されている。   As a reaction using a plurality of catalysts, for example, in US Patent Publication No. 2010 / 0213101A1 (Patent Document 5), a catalyst in which a group VIII metal is supported on a beta zeolite having a low acid amount is disposed in the previous stage, and a high Si ZSM -5 describes that a catalyst supporting a Group VIII metal is disposed in the subsequent stage. These catalysts are selected for the purpose of improving the selectivity of naphtha reforming at about 800 to about 1100 ° F. (about 427 to about 593 ° C.) and increasing the octane number of the oil produced. .

特開2010−42344号公報JP 2010-42344 A 特開2010−104878号公報JP 2010-104878 A 特開2010−104909号公報JP 2010-104909 A 特開2010−202613号公報JP 2010-202613 A 米国特許出願公開第2010/0213101号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0213101

しかしながら、特許文献5に記載の技術は、接触分解におけるコーキングによる触媒の失活を抑制することを想定していない。   However, the technique described in Patent Document 5 does not assume that catalyst deactivation due to coking in catalytic cracking is suppressed.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コーキングによる触媒の失活を抑制できる、芳香族炭化水素及び/又は軽質オレフィンの製造方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a condition, The place made into the objective is providing the manufacturing method of the aromatic hydrocarbon and / or light olefin which can suppress the deactivation of the catalyst by coking.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の製造方法は、芳香族炭化水素及び/又は炭素数4以下のオレフィンの製造方法である。この製造方法は、炭化水素を、酸量が0.001〜1mmol/gであり、10員環の細孔構造を有するゼオライト(A)を含む第1の触媒部を通過させてから、酸量が前記ゼオライト(A)の酸量の90%以下である固体酸触媒(B)を含む第2の触媒部を通過させ、かつ、前記第2の触媒部において該炭化水素を600℃未満の反応温度で接触分解する。   In order to solve the above problems, a production method according to an aspect of the present invention is a method for producing an aromatic hydrocarbon and / or an olefin having 4 or less carbon atoms. In this production method, the hydrocarbon is passed through the first catalyst part containing zeolite (A) having an acid amount of 0.001 to 1 mmol / g and having a 10-membered ring pore structure, and then the acid amount. Is passed through a second catalyst part containing a solid acid catalyst (B) that is 90% or less of the acid amount of the zeolite (A), and the hydrocarbon is reacted at a temperature of less than 600 ° C. in the second catalyst part. Decomposes at temperature.

また、本発明の別の態様は、芳香族炭化水素及び/又は炭素数4以下のオレフィンの製造装置である。この製造装置は、少なくとも第1の触媒部と第2の触媒部とを有する反応部を備えている。第1の触媒部は、酸量が0.001〜1mmol/gであり、10員環の細孔構造を有するゼオライト(A)を含み、第2の触媒部は、第1の触媒部より下流側に配置されているとともに、酸量が前記ゼオライト(A)の酸量の90%以下の固体酸触媒(B)を含んでいる。第2の触媒部は、供給された炭化水素を600℃未満の反応温度で接触分解できるように構成されている。   Another embodiment of the present invention is an apparatus for producing aromatic hydrocarbons and / or olefins having 4 or less carbon atoms. This manufacturing apparatus includes a reaction unit having at least a first catalyst unit and a second catalyst unit. The first catalyst part includes zeolite (A) having an acid amount of 0.001 to 1 mmol / g and having a 10-membered ring pore structure, and the second catalyst part is downstream from the first catalyst part. And a solid acid catalyst (B) having an acid amount of 90% or less of the acid amount of the zeolite (A). The second catalyst unit is configured to be able to catalytically decompose the supplied hydrocarbon at a reaction temperature of less than 600 ° C.

本発明によれば、コーキングによる触媒の失活を抑制できる。   According to the present invention, catalyst deactivation due to coking can be suppressed.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. Moreover, the structure described below is an illustration and does not limit the scope of the present invention at all.

本発明者らは、鋭意研究の結果、酸量の異なる固体酸触媒を組み合わせることで、各触媒単独で使用した場合より長い時間、高い転化率を維持することを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research, the present inventors have found that a high conversion rate is maintained for a longer time than when each catalyst is used alone by combining solid acid catalysts having different acid amounts, and the present invention is completed. It came.

具体的には、本実施の形態に係る製造方法は、芳香族炭化水素及び/又は軽質オレフィンの製造方法である。この製造方法は、炭化水素を、酸量が0.001〜1mmol/gであり、10員環の細孔構造を有するゼオライト(以下、「ゼオライト(A)」と記載することがある。)を含む第1の触媒部を通過させてから、酸量がゼオライト(A)の酸量の90%以下である固体酸触媒(以下、「固体酸触媒(B)」と記載することがある。)を含む第2の触媒部を通過させ、かつ、第2の触媒部において該炭化水素を600℃未満の反応温度で接触分解する。   Specifically, the production method according to the present embodiment is a method for producing aromatic hydrocarbons and / or light olefins. In this production method, hydrocarbon is a zeolite having an acid amount of 0.001 to 1 mmol / g and having a 10-membered ring pore structure (hereinafter sometimes referred to as “zeolite (A)”). The solid acid catalyst having an acid amount of 90% or less of the acid amount of the zeolite (A) after passing through the first catalyst portion (hereinafter, sometimes referred to as “solid acid catalyst (B)”). And the hydrocarbon is catalytically cracked at a reaction temperature of less than 600 ° C. in the second catalyst portion.

ここで、第1の触媒部(ゼオライト(A))は第2の触媒部(固体酸触媒(B))の上流側に配置されている。換言すれば、第2の触媒部は第1の触媒部の下流側に配置されている。   Here, the first catalyst part (zeolite (A)) is arranged upstream of the second catalyst part (solid acid catalyst (B)). In other words, the second catalyst part is arranged on the downstream side of the first catalyst part.

本実施の形態の製造方法において、原料に好適な炭化水素としては、例えば、炭素数2〜20のアルカン、炭素数2〜20のオレフィン、炭素数6〜20の芳香族炭化水素、炭素数5〜20のナフテン等が挙げられる。炭化水素として、好ましくは、炭素数が5〜12の炭化水素であり、より好ましくは、炭素数が5〜9の飽和炭化水素及び/又は炭素数6〜9の芳香族炭化水素である。炭素数が5〜9の飽和炭化水素としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等が挙げられ、炭素数6〜9の芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。また、炭化水素として、好ましくは、炭素数が5〜12の炭化水素を80重量%以上含有する炭化水素であり、より好ましくは、炭素数が5〜9の飽和炭化水素及び/又は炭素数6〜9の芳香族炭化水素を80重量%以上含有する炭化水素である。   In the production method of the present embodiment, examples of suitable hydrocarbons for the raw material include, for example, alkanes having 2 to 20 carbon atoms, olefins having 2 to 20 carbon atoms, aromatic hydrocarbons having 6 to 20 carbon atoms, and 5 carbon atoms. -20 naphthenes and the like. The hydrocarbon is preferably a hydrocarbon having 5 to 12 carbon atoms, more preferably a saturated hydrocarbon having 5 to 9 carbon atoms and / or an aromatic hydrocarbon having 6 to 9 carbon atoms. Examples of the saturated hydrocarbon having 5 to 9 carbon atoms include pentane, hexane and heptane. Examples of the aromatic hydrocarbon having 6 to 9 carbon atoms include benzene, toluene and xylene. The hydrocarbon is preferably a hydrocarbon containing 80% by weight or more of a hydrocarbon having 5 to 12 carbon atoms, more preferably a saturated hydrocarbon having 5 to 9 carbon atoms and / or 6 carbon atoms. It is a hydrocarbon containing 80 wt% or more of -9 aromatic hydrocarbons.

このような炭化水素として、重油、軽油、ナフサ等が挙げられ、好ましくは、ナフサである。ナフサとしては、その沸点によりライトナフサ、ヘビーナフサ、フルレンジナフサがあり、そのいずれでもよく、好ましくは、ライトナフサである。ここで、ライトナフサとは、ナフサの中で沸点が比較的低いものをいい、ヘビーナフサとは、ナフサの中で沸点が比較的高いものをいう。   Examples of such hydrocarbons include heavy oil, light oil, and naphtha, and naphtha is preferable. The naphtha includes light naphtha, heavy naphtha, and full-range naphtha depending on the boiling point thereof, and any of them may be used, and light naphtha is preferable. Here, light naphtha refers to a naphtha having a relatively low boiling point, and heavy naphtha refers to a naphtha having a relatively high boiling point.

これらの原料に、接触分解の未反応原料および生成物の一部をリサイクルして混合してもよく、あるいは他のプロセスで生成した炭化水素を混合して用いてもよい。原料を反応器に導入する際に、窒素などの不活性ガスで希釈してもよいが、不活性ガス供給のコストを考慮すると不活性ガスを使用しないことが好ましい。また、水素を供給してもよいが、水素濃度が高くなると、生成物が水素化されて芳香族炭化水素及び/又は軽質オレフィンの収率が低下するため水素は供給しないことが好ましい。熱供給およびコーキング抑制のために、スチームを同伴させてもよい。   These raw materials may be recycled and mixed with unreacted raw materials and products of catalytic cracking, or may be used by mixing hydrocarbons produced by other processes. When the raw material is introduced into the reactor, it may be diluted with an inert gas such as nitrogen, but it is preferable not to use an inert gas in consideration of the cost of supplying the inert gas. Although hydrogen may be supplied, it is preferable not to supply hydrogen because the product is hydrogenated and the yield of aromatic hydrocarbons and / or light olefins decreases when the hydrogen concentration increases. Steam may be accompanied for heat supply and coking control.

第1の触媒部において、炭化水素の接触分解の反応温度として、好ましくは、500〜900℃であり、より好ましくは、550〜700℃であり、更に好ましくは、560〜660℃であり、特に好ましくは、570℃以上600℃未満である。温度が低すぎると十分に反応が進まない。一方、温度が高すぎると熱分解が進行するためメタンが増加し、芳香族炭化水素及び/又は軽質オレフィンの収率が低下し、また、コーキングが増大し、触媒の失活が早くなる。   In the first catalyst part, the reaction temperature for the catalytic cracking of the hydrocarbon is preferably 500 to 900 ° C, more preferably 550 to 700 ° C, still more preferably 560 to 660 ° C, particularly Preferably, it is 570 degreeC or more and less than 600 degreeC. If the temperature is too low, the reaction will not proceed sufficiently. On the other hand, if the temperature is too high, thermal decomposition proceeds, so methane increases, the yield of aromatic hydrocarbons and / or light olefins decreases, coking increases, and catalyst deactivation is accelerated.

第2の触媒部においては、第1の触媒部よりも逐次反応が進みコーキングしやすいため、温度が低い方がよい。そのため、第2の触媒部において炭化水素の接触分解の反応温度としては、600℃未満であり、好ましくは、500℃以上600℃未満であり、より好ましくは、550℃以上600℃未満であり、更に好ましくは、570℃以上600℃未満である。温度が低すぎると十分に反応が進まない。一方、温度が高すぎると熱分解が進行するためメタンが増加し、芳香族炭化水素及び/又は軽質オレフィンの収率が低下し、また、コーキングが増大し、触媒の失活が早くなる。   In the second catalyst part, since the sequential reaction proceeds and coking is easier than in the first catalyst part, the temperature is preferably lower. Therefore, the reaction temperature for the catalytic cracking of hydrocarbons in the second catalyst part is less than 600 ° C, preferably 500 ° C or more and less than 600 ° C, more preferably 550 ° C or more and less than 600 ° C, More preferably, it is 570 degreeC or more and less than 600 degreeC. If the temperature is too low, the reaction will not proceed sufficiently. On the other hand, if the temperature is too high, thermal decomposition proceeds, so methane increases, the yield of aromatic hydrocarbons and / or light olefins decreases, coking increases, and catalyst deactivation is accelerated.

ゼオライト(A)としては、MFI、MEL、MWW、TON型ゼオライトの中から選ばれる少なくとも1つであることが好ましく、その中でも特に接触分解活性、安定性が高いMFI型がより好ましい。ZSM−5はMFI型ゼオライトの1種である。   The zeolite (A) is preferably at least one selected from MFI, MEL, MWW, and TON type zeolite, and among them, the MFI type having particularly high catalytic cracking activity and stability is more preferable. ZSM-5 is a kind of MFI type zeolite.

固体酸触媒(B)としては、ゼオライト、シリカアルミナ、硫酸化ジルコニア、タングステン酸ジルコニアなどが挙げられ、8、10又は12員環の細孔構造を有するゼオライトであることが好ましく、8又は10員環の細孔構造を有するゼオライトであることがより好ましい。以下、触媒部の一形態として触媒層を例に説明するが、触媒部は発明を逸脱しない範囲で様々な形態をとりうる。   Examples of the solid acid catalyst (B) include zeolite, silica alumina, sulfated zirconia, zirconia tungstate, and the like, preferably a zeolite having a pore structure of 8, 10 or 12 membered ring, and 8 or 10 membered. More preferred is a zeolite having a ring pore structure. Hereinafter, although a catalyst layer will be described as an example of one form of the catalyst part, the catalyst part may take various forms without departing from the invention.

上記8、10又は12員環の細孔構造を有するゼオライトは、MFI、MEL、MWW、TON、BEA、MSE、MOR、MTW、FAU型ゼオライトの中から選ばれる少なくとも1つであることが好ましく、MFI、MSE、FAU型ゼオライトの中から選ばれる少なくとも1つであることがより好ましく、その中でも特に接触分解活性、安定性が高いMFI型が最も好ましい。ZSM−5はMFI型ゼオライトの1種である。   The zeolite having an 8-, 10-, or 12-membered ring pore structure is preferably at least one selected from MFI, MEL, MWW, TON, BEA, MSE, MOR, MTW, and FAU type zeolite, More preferably, it is at least one selected from MFI, MSE, and FAU type zeolite, and among these, the MFI type having particularly high catalytic cracking activity and stability is most preferable. ZSM-5 is a kind of MFI type zeolite.

これらゼオライト(A)及び固体酸触媒(B)(以下、単に「固体酸触媒」と記載することがある。)は、使用する触媒すべてが修飾されていないものを用いてもよい。また、固体酸触媒は、使用する触媒の1つ以上が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、リン、および元素の周期律表第4〜12族の遷移金属から選ばれる1つ以上の成分で修飾されたものを用いてもよい。   As these zeolite (A) and solid acid catalyst (B) (hereinafter sometimes simply referred to as “solid acid catalyst”), those in which all of the catalyst used are not modified may be used. The solid acid catalyst may be one or more selected from alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, phosphorus, and transition metals of groups 4 to 12 of the periodic table of elements. You may use what was modified with the component.

固体酸触媒は、粉体、成型いずれの形で用いてもよい。成型触媒として用いる場合、結合剤等の目的で、固体酸触媒以外にカオリン、ベントナイト等の粘土鉱物及び/又はシリカ、アルミナ、ジルコニア等の無機酸化物を1つ以上含有していてもよい。   The solid acid catalyst may be used in either powder or molded form. When used as a molded catalyst, in addition to the solid acid catalyst, it may contain one or more clay minerals such as kaolin and bentonite and / or one or more inorganic oxides such as silica, alumina and zirconia for the purpose of a binder and the like.

固体酸触媒の酸量は、アンモニア昇温脱離法(以下、アンモニアTPD法)により測定することができる。なお、成型触媒については、成型体を粉砕した粉末をアンモニアTPDで測定して得られる酸量が、上流に配置されるいずれかの触媒層(触媒部)に用いられるゼオライト(A)の酸量よりも小さい触媒を下流に配置してもよく、粘土鉱物や無機酸化物等を混合する前の固体酸触媒をアンモニアTPDで測定して得られる酸量が、上流に配置されるいずれかの触媒層(触媒部)に用いられるゼオライト(A)の酸量より小さい触媒を下流に配置してもよい。   The acid amount of the solid acid catalyst can be measured by an ammonia temperature programmed desorption method (hereinafter referred to as ammonia TPD method). In addition, about a shaping | molding catalyst, the acid amount obtained by measuring the powder which grind | pulverized the molded object with ammonia TPD is the acid amount of the zeolite (A) used for any catalyst layer (catalyst part) arrange | positioned upstream. Any catalyst in which the amount of acid obtained by measuring the solid acid catalyst before mixing clay mineral, inorganic oxide, etc. with ammonia TPD may be arranged upstream. You may arrange | position a catalyst smaller than the acid amount of the zeolite (A) used for a layer (catalyst part) downstream.

本実施の形態においては、ゼオライト(A)の酸量が、0.001〜1mmol/gであり、好ましくは、0.01〜0.8mmol/gであり、より好ましくは、0.1〜0.5mmol/gである。酸量が大きすぎると、活性が高いもののコーキングにより失活しやすく、一方酸量が小さすぎると十分な活性が得られない。   In the present embodiment, the acid amount of zeolite (A) is 0.001-1 mmol / g, preferably 0.01-0.8 mmol / g, more preferably 0.1-0. 0.5 mmol / g. If the acid amount is too large, the activity is high, but it is easily deactivated by coking. On the other hand, if the acid amount is too small, sufficient activity cannot be obtained.

また、本実施の形態においては、固体酸触媒(B)の酸量が、ゼオライト(A)の酸量の90%以下であり、好ましくは、5〜70%であり、より好ましくは、15〜60%である。3層以上の触媒層を用いる場合は、いずれか2層の触媒層に用いられる固体酸触媒の酸量が上記範囲を満たせばよい。   In the present embodiment, the acid amount of the solid acid catalyst (B) is 90% or less, preferably 5 to 70%, more preferably 15 to 15% of the acid amount of the zeolite (A). 60%. When using three or more catalyst layers, the acid amount of the solid acid catalyst used in any two catalyst layers should satisfy the above range.

本実施の形態において、2層以上の触媒層を形成する方法としては、酸量の異なる固体酸触媒をそれぞれ、別々の反応器に充填して、触媒層を形成した反応器を2器以上直列に配置してもよい。なお、設備および運転のコストを考慮すると、酸量の異なる固体酸触媒を1つの反応器に充填して、1つの反応器内に2層以上の触媒層を形成することが好ましい。   In the present embodiment, as a method of forming two or more catalyst layers, two or more reactors in which solid acid catalysts having different acid amounts are filled in separate reactors to form catalyst layers are connected in series. You may arrange in. In consideration of the cost of equipment and operation, it is preferable to fill a single reactor with solid acid catalysts having different amounts of acid to form two or more catalyst layers in one reactor.

酸量の異なる固体酸触媒をそれぞれ、別々の反応器に充填して、触媒層を形成した反応器を2器以上使用する場合、その反応器の形式は固定層、移動層、流動層いずれでもよく、異なる形式の反応器を組み合わせてもよい。なお、設備および運転コストを考慮すると、複数の反応器の間には、原料や生成物の成分を分離するための設備がないこと好ましい。ここで、「固定層」流通式の反応器は、例えば、粒状触媒を何らかの部材で保持するタイプの反応器であり、低コストで実現できる。粒状触媒を保持する部材は、例えば、石英ウールと石英砂を組み合わせたものや、網目状の床などが用いられる。また、「流動層」式の反応器は、例えば、粉体状の触媒の中を気体が泡のように噴き出すよう構成された反応器である。   When using two or more reactors in which solid acid catalysts having different acid amounts are packed in separate reactors to form a catalyst layer, the type of the reactor may be a fixed bed, a moving bed, or a fluidized bed. Often, different types of reactors may be combined. In consideration of equipment and operating costs, it is preferable that there is no equipment for separating raw materials and product components between the plurality of reactors. Here, the “fixed bed” flow-type reactor is, for example, a reactor of a type in which a granular catalyst is held by some member and can be realized at low cost. As the member for holding the granular catalyst, for example, a combination of quartz wool and quartz sand, a mesh floor, or the like is used. Further, the “fluidized bed” type reactor is a reactor configured such that gas is blown out like a bubble in a powdered catalyst, for example.

酸量の異なる固体酸触媒を1つの反応器に充填して、1つの反応器内に2層以上の触媒層を形成する場合、固定層流通式として構成されている反応器を使用することが好ましい。反応器内に酸量の異なる固体酸触媒を直列に充填するが、酸量の異なる固体酸触媒の段が互いに直接接していてもよく、不活性な層、あるいは互いに酸量の異なる固体酸触媒以外の触媒の層が間に入ることにより互いに離れていてもよい。また、3種類以上の固体酸触媒を使用する場合、そのうち少なくとも2種類の相互の位置が、上流に酸量の大きい固体酸触媒があり、下流に酸量の小さい固体酸触媒があればよく、残る触媒の位置は特に制限されない。なお、上流側から順に酸量の大きい固体酸触媒を種類ごとに複数段に分けて反応器に充填することが好ましい。本実施の形態に係る反応器は、上流側に相対的に酸量の高い固体酸触媒が充填されているとともに、下流側に相対的に酸量の低い固体酸触媒が充填されている。   When two or more catalyst layers are formed in one reactor by filling solid acid catalysts having different acid amounts into one reactor, a reactor configured as a fixed bed flow type may be used. preferable. Solid acid catalysts having different acid amounts are packed in series in the reactor, but the stages of the solid acid catalysts having different acid amounts may be in direct contact with each other, in an inert layer, or solid acid catalysts having different acid amounts. Other catalyst layers may be separated from each other by being interposed therebetween. In addition, when using three or more kinds of solid acid catalysts, it is sufficient that at least two of them have a solid acid catalyst having a large acid amount upstream and a solid acid catalyst having a small acid amount downstream, The position of the remaining catalyst is not particularly limited. In addition, it is preferable to divide the solid acid catalyst with a large acid amount in order from the upstream side into a plurality of stages and charge the reactor. The reactor according to the present embodiment is filled with a solid acid catalyst having a relatively high acid amount on the upstream side, and is filled with a solid acid catalyst having a relatively low acid amount on the downstream side.

ゼオライト(A)の重量と、固体酸触媒(B)との重量としては、ゼオライト(A)の重量に対して、固体酸触媒(B)の重量が1/100〜100倍であることが好ましく、1/10〜10倍であることがより好ましい。3層以上の触媒層を用いる場合は、酸量の大きいいずれかの固体酸触媒に対しての重量が上記範囲に入っていればよい。成型触媒の場合、ここで示す重量は、固体酸触媒又は成型体全体の重量を表す。   As for the weight of the zeolite (A) and the weight of the solid acid catalyst (B), the weight of the solid acid catalyst (B) is preferably 1/100 to 100 times the weight of the zeolite (A). 1/10 to 10 times is more preferable. When three or more catalyst layers are used, it is sufficient that the weight with respect to any solid acid catalyst having a large acid amount falls within the above range. In the case of a molded catalyst, the weight shown here represents the weight of the solid acid catalyst or the entire molded body.

用いる触媒層は、2層以上であればよいが、触媒製造コスト、充填の手間に対する効果を考慮すると2〜5層の触媒層を用いることが好ましく、2〜3層の触媒層を用いることがより最も好ましい。   The catalyst layer to be used may be two or more layers, but it is preferable to use 2 to 5 catalyst layers, and to use 2 to 3 catalyst layers, in consideration of the catalyst production cost and the effect of filling. More preferred.

ゼオライト(A)と固体酸触媒(B)との組合せについては、ゼオライトとシリカアルミナのように異なる系の固体酸触媒を組み合わせてもよいが、操作性の観点から、酸量の異なるゼオライト同士のように、同じ系で酸量を変えた組合せがより好ましい。ゼオライトを用いる場合、MFIとFAUのように構造の異なるゼオライトを組み合わせてもよいが、好ましくは少なくとも2種類は互いに結晶構造の同じMFI型ゼオライトであり、すべての固体酸触媒がMFI型ゼオライトであることがより好ましい。   Regarding the combination of zeolite (A) and solid acid catalyst (B), solid acid catalysts of different systems such as zeolite and silica alumina may be combined, but from the viewpoint of operability, zeolites having different acid amounts may be combined. Thus, the combination which changed the amount of acids in the same system is more preferable. When using zeolite, zeolites having different structures such as MFI and FAU may be combined. Preferably, at least two kinds are MFI type zeolites having the same crystal structure, and all solid acid catalysts are MFI type zeolites. It is more preferable.

酸量は、原料、組成、調製法、調製条件、後処理、金属担持など様々な要因で制御することができ、酸量の異なる固体酸触媒を得るための方法は特に制限されない。ゼオライトの場合、例えばSi/Alモル比を変える、水蒸気処理を行う、酸処理を行う、アルカリ処理を行う、イオン交換率を変えるといった方法で、容易に酸量を制御することができる。Si/Alモル比を変えることはゼオライトの後処理を必要としない点から好ましい。また、水蒸気処理、酸処理、アルカリ処理といった後処理の場合、1つのゼオライトから酸量の異なるゼオライトを調製できるため、ゼオライトの調達が複数のゼオライトを購入する場合より安価に入手でき得るという利点がある。これらの後処理の中では、水蒸気処理が、酸処理やアルカリ処理と異なり廃液が水のみであるため、処理が容易であり、また、触媒量の減少を伴わない点から、好ましい。 The amount of acid can be controlled by various factors such as raw materials, composition, preparation method, preparation conditions, post-treatment, metal loading, and the method for obtaining solid acid catalysts having different acid amounts is not particularly limited. In the case of zeolite, the amount of acid can be easily controlled, for example, by changing the Si / Al 2 molar ratio, performing steam treatment, performing acid treatment, performing alkali treatment, or changing the ion exchange rate. Changing the Si / Al 2 molar ratio is preferred because it does not require post-treatment of the zeolite. In addition, in the case of post-treatment such as steam treatment, acid treatment, and alkali treatment, since zeolites having different acid amounts can be prepared from one zeolite, there is an advantage that the procurement of zeolite can be obtained at a lower cost than when purchasing a plurality of zeolites. is there. Among these post-treatments, the steam treatment is preferable because the waste liquid is only water, unlike the acid treatment and alkali treatment, and the treatment is easy and the amount of catalyst is not reduced.

ゼオライト(A)および固体酸触媒(B)は、共に一般式xMO・yAl・zSiO・nHOで表されたゼオライトを含んでいてもよい。そして、ゼオライト(A)におけるSiとAlのモル比z/yは、固体酸触媒(B)に含まれているゼオライト(B1)におけるSiとAlのモル比z/yと異なっていてもよい。このように、ゼオライトのSi/Alモル比を変えることで酸量を制御することができる。なお、一般的にSi/Alモル比が大きいと酸量は減少する。Si/Alモル比は、原料の組成を変えて調節することができ、また、Si/Alモル比の異なるゼオライトは容易に購入可能である。 Both the zeolite (A) and the solid acid catalyst (B) may contain a zeolite represented by the general formula xM 2 O.yAl 2 O 3 .zSiO 2 .nH 2 O. The molar ratio z / y of Si and Al 2 in the zeolite (A) may be different from the molar ratio z / y of Si and Al 2 in the zeolite (B1) contained in the solid acid catalyst (B). Good. Thus, the amount of acid can be controlled by changing the Si / Al 2 molar ratio of the zeolite. In general, when the Si / Al 2 molar ratio is large, the acid amount decreases. The Si / Al 2 molar ratio can be adjusted by changing the composition of the raw materials, and zeolites having different Si / Al 2 molar ratios can be easily purchased.

水蒸気処理は、通常400〜900℃、好ましくは500〜700℃で、水蒸気あるいは窒素等の不活性ガスで希釈した水蒸気により気相でゼオライトを処理する方法であり、ゼオライト骨格中のアルミニウムを脱アルミニウムさせ、酸量を小さくすることができる。ゼオライト(A)および固体酸触媒(B)のゼオライト(B1)の少なくとも一方は、水蒸気で処理されることにより酸量が調節されているものであってもよい。   The steam treatment is a method of treating a zeolite in a gas phase with steam diluted with an inert gas such as steam or nitrogen at a temperature of usually 400 to 900 ° C., preferably 500 to 700 ° C., and aluminum in the zeolite framework is dealuminated. The amount of acid can be reduced. At least one of the zeolite (A) and the zeolite (B1) of the solid acid catalyst (B) may have an acid amount adjusted by treatment with water vapor.

酸処理は、ゼオライトを30〜100℃の塩酸、硝酸、硫酸等の酸で処理する方法であり、これによりゼオライト骨格中のアルミニウムを脱アルミニウムさせ、酸量を小さくすることができる。   The acid treatment is a method of treating the zeolite with an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or the like at 30 to 100 ° C., whereby the aluminum in the zeolite skeleton can be dealuminated to reduce the acid amount.

また、アルカリ処理は水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ性水溶液でゼオライトを処理する方法であり、それに伴いゼオライト骨格中のケイ素を溶出させ、酸量を大きくすることができる。   Alkali treatment is a method of treating zeolite with an alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution, and accordingly, silicon in the zeolite skeleton can be eluted to increase the acid amount.

以下、本実施の形態の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。   Examples of the present embodiment will be described below, but the present invention is not limited to these.

(1)酸量の測定
触媒の酸量はアンモニアTPD法により測定を行った。測定には日本ベル社製、BELCATを用いて行った。粉末試料を石英セルに充填し、Heフロー下で500℃まで昇温、1h保持した後100℃まで冷却した。続いて、100℃にて5vol%NH/Heを30分供給してアンモニアを吸着させた後、Heで15分パージを行った。その後、10℃/分で700℃まで昇温、20分保持し、脱離するアンモニアの定量を行った。ゼオライトを分析すると200〜300℃までの低温側のピークと、それ以降の高温側のピークが現れるが、高温側のピークが酸に由来するため、200〜300℃の間でピーク分離を行い、高温側のピークから、酸量を算出した。
(1) Measurement of acid amount The acid amount of the catalyst was measured by the ammonia TPD method. The measurement was performed using BELCAT manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. The powder sample was filled in a quartz cell, heated to 500 ° C. under He flow, held for 1 h, and then cooled to 100 ° C. Subsequently, 5 vol% NH 3 / He was supplied at 100 ° C. for 30 minutes to adsorb ammonia, and then purged with He for 15 minutes. Thereafter, the temperature was raised to 700 ° C. at 10 ° C./min and held for 20 minutes, and the desorbed ammonia was quantified. When the zeolite is analyzed, a peak on the low temperature side up to 200 to 300 ° C. and a peak on the high temperature side thereafter appear, but since the peak on the high temperature side is derived from an acid, peak separation is performed between 200 and 300 ° C., The acid amount was calculated from the peak on the high temperature side.

(2)反応試験
炭化水素原料としてn−ヘキサンを使用し、固定層流通反応装置を用いて接触分解を行った。触媒は粒径250〜500μmに整粒したものを用いた。また、粒状の触媒は、石英ウールと石英砂を用いて保持されている。触媒をハステロイC(登録商標)製反応管に全量が0.36gとなるように充填した。触媒層の上下を石英ウールで保持し、そのさらに上下には反応管内のガスの滞留時間を短くするために石英砂を充填した。複数の触媒を2段に分けて充填する場合、その間に石英ウールなどは充填せず、下段の触媒層の上に直接上段の触媒層を充填した。触媒層の中央の位置になるように熱電対をセットし触媒層温度を測定した。ガスは反応管上部から供給し、下部から抜き出した。0.2MPaの圧力下、窒素気流中、5℃/分で反応管を所定の温度まで昇温した。その後、窒素供給を止め、圧力を0.2MPaに保持したまま、n−ヘキサンを7.2g/hで供給した。n−ヘキサン以外に、希釈ガスや水蒸気などは反応中供給しなかった。反応開始直後、接触分解の吸熱により触媒層温度が急激に低下するため、触媒層温度が所定の温度になるように電気炉温度を調節した。所定の時間反応後、n−ヘキサンの供給を止め、窒素気流中冷却した。分析はガスクロマトグラフィーにより行い、その結果から転化率(%)を算出した。また、有用成分をエチレン、プロピレン、ブテン類、BTXとして、それらの炭素原子換算の選択率(C‐mol%)を算出した。本実施の形態は、芳香族炭化水素及び/又は軽質オレフィンを製造する方法において高い活性と活性低下の抑制とを両立する効果に関するものであり、初期転化率が高くかつ反応開始後所定の時間経過後にも高い転化率を示したものがその効果が大きいといえる。
(2) Reaction test n-hexane was used as a hydrocarbon raw material, and catalytic cracking was performed using a fixed bed flow reactor. A catalyst having a particle size of 250 to 500 μm was used. The granular catalyst is held using quartz wool and quartz sand. The catalyst was packed in a Hastelloy C (registered trademark) reaction tube so that the total amount was 0.36 g. The upper and lower sides of the catalyst layer were held with quartz wool, and the upper and lower sides were filled with quartz sand to shorten the residence time of the gas in the reaction tube. When packing a plurality of catalysts in two stages, the upper catalyst layer was filled directly on the lower catalyst layer without filling quartz wool or the like between them. The thermocouple was set so that it might become the center position of a catalyst layer, and the catalyst layer temperature was measured. The gas was supplied from the upper part of the reaction tube and extracted from the lower part. Under a pressure of 0.2 MPa, the reaction tube was heated to a predetermined temperature at 5 ° C./min in a nitrogen stream. Thereafter, the supply of nitrogen was stopped, and n-hexane was supplied at 7.2 g / h while maintaining the pressure at 0.2 MPa. In addition to n-hexane, no dilution gas or water vapor was supplied during the reaction. Immediately after the start of the reaction, the temperature of the catalyst layer rapidly decreases due to the endothermic heat of catalytic cracking. Therefore, the temperature of the electric furnace was adjusted so that the catalyst layer temperature became a predetermined temperature. After the reaction for a predetermined time, the supply of n-hexane was stopped and the system was cooled in a nitrogen stream. The analysis was performed by gas chromatography, and the conversion rate (%) was calculated from the result. The useful components were ethylene, propylene, butenes, and BTX, and their carbon atom conversion selectivity (C-mol%) was calculated. The present embodiment relates to the effect of achieving both high activity and suppression of decrease in activity in a method for producing aromatic hydrocarbons and / or light olefins. Those that showed a high conversion rate later have a great effect.

[実施例1]
触媒層の上段側に、10員環のMFI型である、Si/Alモル比80、酸量0.424mmol/gのH−ZSM−5(触媒A)を0.18g充填し、触媒層の下段側に、10員環のMFI型である、Si/Alモル比500、酸量0.091mmol/gのH−ZSM−5(触媒B)を0.18g充填した。下段側の触媒の酸量の、上段側の触媒の酸量に対する比(触媒B/触媒A)は、21%であった。これについて580℃にて反応試験を行った。反応結果を表1に示す。
[Example 1]
0.18 g of H-ZSM-5 (catalyst A), which is a 10-membered MFI type Si / Al 2 molar ratio 80 and acid amount 0.424 mmol / g, is packed on the upper side of the catalyst layer. 0.18 g of 10-membered MFI type H-ZSM-5 (catalyst B) having a Si / Al 2 molar ratio of 500 and an acid amount of 0.091 mmol / g was charged on the lower side of the bottom. The ratio of the acid amount of the lower catalyst to the acid amount of the upper catalyst (catalyst B / catalyst A) was 21%. About this, the reaction test was done at 580 degreeC. The reaction results are shown in Table 1.

[比較例1]
触媒Aのみを0.36g充填した。これについて580℃にて反応試験を行った。反応結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Only 0.36 g of catalyst A was charged. About this, the reaction test was done at 580 degreeC. The reaction results are shown in Table 1.

[比較例2]
触媒Bのみを0.36g充填した。これについて580℃にて反応試験を行った。反応結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
0.36 g of catalyst B alone was charged. About this, the reaction test was done at 580 degreeC. The reaction results are shown in Table 1.

[比較例3]
触媒層の上段側に、触媒Bを0.18g充填し、触媒層の下段側に、触媒Aを0.18g充填した。下段側の触媒の酸量の、上段側の触媒の酸量に対する比(触媒A/触媒B)は、466%であった。これについて580℃にて反応試験を行った。反応結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
0.18 g of catalyst B was charged on the upper side of the catalyst layer, and 0.18 g of catalyst A was charged on the lower side of the catalyst layer. The ratio of the acid amount of the lower catalyst to the acid amount of the upper catalyst (catalyst A / catalyst B) was 466%. About this, the reaction test was done at 580 degreeC. The reaction results are shown in Table 1.

[比較例4]
整粒済みの触媒Aおよび触媒Bを重量比1:1で混合したもの0.36g充填した。これについて580℃にて反応試験を行った。反応結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
0.36 g of a mixture of catalyst A and catalyst B that have been sized is mixed at a weight ratio of 1: 1. About this, the reaction test was done at 580 degreeC. The reaction results are shown in Table 1.

[比較例5]
触媒層の上段側に、12員環のBEA型である、Si/Alモル比41、酸量0.502mmol/gのH−beta(触媒C)を0.18g充填し、触媒層の下段側に、触媒Bを0.18g充填した。下段側の触媒の酸量の、上段側の触媒の酸量に対する比(触媒B/触媒C)は、18%であった。これについて580℃にて反応試験を行った。反応結果を表1に示す。
[Comparative Example 5]
The upper stage side of the catalyst layer is filled with 0.18 g of 12-membered BEA type H-beta (catalyst C) having a Si / Al 2 molar ratio of 41 and an acid amount of 0.502 mmol / g, and the lower stage of the catalyst layer. On the side, 0.18 g of catalyst B was charged. The ratio of the acid amount of the lower catalyst to the acid amount of the upper catalyst (catalyst B / catalyst C) was 18%. About this, the reaction test was done at 580 degreeC. The reaction results are shown in Table 1.

[比較例6]
触媒層の上段側に、触媒Cを0.18g充填し、触媒層の下段側に、Si/Alモル比200、酸量0.092mmol/gのH−beta(触媒D)を0.18g充填した。下段側の触媒の酸量の、上段側の触媒の酸量に対する比(触媒D/触媒C)は、18%であった。これについて580℃にて反応試験を行った。反応結果を表1に示す。
[Comparative Example 6]
0.18 g of catalyst C is filled on the upper side of the catalyst layer, and 0.18 g of H-beta (catalyst D) having an Si / Al 2 molar ratio of 200 and an acid amount of 0.092 mmol / g is filled on the lower side of the catalyst layer. Filled. The ratio of the acid amount of the lower catalyst to the acid amount of the upper catalyst (catalyst D / catalyst C) was 18%. About this, the reaction test was done at 580 degreeC. The reaction results are shown in Table 1.

実施例1および比較例1〜6における反応時間ごとの転化率と、有用成分であるC2〜4オレフィンおよびBTX、軽質オレフィンへの転換可能なC2〜6パラフィン(n−ヘキサンは除く)、および軽質オレフィンへの転換が困難な副生成物であるメタンの炭素原子換算の選択率を表1に示す。 Conversion rate for each reaction time in Example 1 and Comparative Examples 1 to 6, C 2-4 olefins and BTX as useful components, C 2-6 paraffins (except for n-hexane) that can be converted into light olefins, Table 1 shows the selectivity in terms of carbon atoms of methane, which is a by-product that is difficult to convert to light olefins.

Figure 2013006965
Figure 2013006965

実施例1と、比較例1および比較例2とを比較すると、実施例1における転化率の低下は、比較例1や比較例2における転化率の低下よりも小さい。このことから、酸量が多く、10員環の細孔構造を有するゼオライトを上流に配置し、それよりも酸量が少ない触媒を下流に配置することにより、いずれかの触媒を単独で用いた場合よりも長時間高い活性を維持することが明らかとなった。   When Example 1 is compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the decrease in the conversion rate in Example 1 is smaller than the decrease in the conversion rate in Comparative Example 1 and Comparative Example 2. From this, one of the catalysts was used alone by disposing a zeolite having a large amount of acid and having a 10-membered ring pore structure upstream, and disposing a catalyst having a smaller amount of acid downstream. It became clear that it maintained a high activity for a longer time than the case.

また、使用した触媒の組合せ、および、使用したそれぞれの触媒の量が、互いに同じ実施例1と、比較例3および比較例4とを比較すると、実施例1における転化率の低下は、比較例3や比較例4における転化率の低下よりも小さい。このことから、実施例1に係る触媒の配置は、最も長時間高い活性を維持することが明らかとなった。   Further, when Example 1 is compared with Comparative Example 3 and Comparative Example 4 in which the combination of the catalysts used and the amounts of the respective catalysts used are the same as each other, the reduction in the conversion rate in Example 1 is a comparative example. 3 and the lowering of the conversion rate in Comparative Example 4 is smaller. From this, it became clear that the arrangement of the catalyst according to Example 1 maintains the highest activity for the longest time.

また、実施例1と、比較例5および比較例6とを比較すると、12員環の細孔構造を有するBEA型ゼオライトを上流に配置した場合(比較例5および比較例6)は、反応初期から低い転化率を示している。一方、10員環の細孔構造を有するMFI型ゼオライトを上流に配置した場合(実施例1)は、長時間高い活性を維持することが明らかとなった。   Further, when Example 1 is compared with Comparative Examples 5 and 6, when BEA type zeolite having a 12-membered ring pore structure is arranged upstream (Comparative Example 5 and Comparative Example 6), the initial stage of the reaction Shows a low conversion. On the other hand, when MFI-type zeolite having a 10-membered ring pore structure was disposed upstream (Example 1), it was revealed that high activity was maintained for a long time.

また、本実施の形態を製造装置として捉えることもできる。この場合、本実施の形態に係る芳香族炭化水素及び/又は軽質オレフィン製造装置は、少なくとも第1の触媒部と第2の触媒部とを有する反応器を備えている。第1の触媒部は、酸量が0.001〜1mmol/gであり、10員環の細孔構造を有するゼオライト(A)を含み、第2の触媒部は、第1の触媒部より下流側に配置されているとともに、酸量が前記ゼオライト(A)の酸量の90%以下の固体酸触媒(B)を含んでいる。第2の触媒部は、供給された炭化水素を600℃未満の反応温度で接触分解できるように構成されている。   Further, the present embodiment can be regarded as a manufacturing apparatus. In this case, the aromatic hydrocarbon and / or light olefin production apparatus according to the present embodiment includes a reactor having at least a first catalyst part and a second catalyst part. The first catalyst part includes zeolite (A) having an acid amount of 0.001 to 1 mmol / g and having a 10-membered ring pore structure, and the second catalyst part is downstream from the first catalyst part. And a solid acid catalyst (B) having an acid amount of 90% or less of the acid amount of the zeolite (A). The second catalyst unit is configured to be able to catalytically decompose the supplied hydrocarbon at a reaction temperature of less than 600 ° C.

なお、本実施の形態に係る製造方法や製造装置において副生する主なパラフィンのうち、メタンを除くエタン、プロパン等の炭素数2〜6のパラフィンは回収し、原料にリサイクルしたり、別プロセスに送ったりすることで有用な軽質オレフィンに転換することが可能である。加えて、接触分解では熱分解と比較してメタンの選択率が低く、その他のパラフィンの選択率を高くすることができる。そのため、本実施の形態に係る製造方法や製造装置における接触分解によって、最終的な有効成分の収率は熱分解と比較してさらに向上することが期待される。   Of the main paraffins produced as a by-product in the production method and production apparatus according to the present embodiment, paraffins having 2 to 6 carbon atoms such as ethane and propane other than methane are collected and recycled to the raw material, or another process. Can be converted into useful light olefins. In addition, in catalytic cracking, the selectivity of methane is lower than that of thermal cracking, and the selectivity of other paraffins can be increased. Therefore, it is expected that the yield of the final active ingredient is further improved as compared with the thermal decomposition by the catalytic decomposition in the manufacturing method and the manufacturing apparatus according to the present embodiment.

以上、本発明を上述の実施の形態や各実施例を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態や実施例に限定されるものではなく、実施の形態や各実施例の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態や各実施例における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態や各実施例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。   The present invention has been described above with reference to the above-described embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the configuration of the embodiments and examples. Those appropriately combined or substituted are also included in the present invention. In addition, based on the knowledge of those skilled in the art, it is possible to appropriately change the combination and processing order in the embodiments and examples, and to add various modifications such as various design changes to the embodiments and examples. Embodiments to which such modifications are added can also be included in the scope of the present invention.

Claims (11)

炭化水素を、酸量が0.001〜1mmol/gであり、10員環の細孔構造を有するゼオライト(A)を含む第1の触媒部を通過させてから、酸量が前記ゼオライト(A)の酸量の90%以下である固体酸触媒(B)を含む第2の触媒部を通過させ、
かつ、前記第2の触媒部において該炭化水素を600℃未満の反応温度で接触分解する、
ことを特徴とする芳香族炭化水素及び/又は炭素数4以下のオレフィンの製造方法。
The hydrocarbon is allowed to pass through the first catalyst part containing zeolite (A) having an acid amount of 0.001 to 1 mmol / g and having a 10-membered ring pore structure. ) Is passed through a second catalyst portion containing a solid acid catalyst (B) that is 90% or less of the acid amount,
And catalytically cracking the hydrocarbon at a reaction temperature of less than 600 ° C. in the second catalyst part,
A process for producing aromatic hydrocarbons and / or olefins having 4 or less carbon atoms.
前記固体酸触媒(B)はゼオライト(B1)であり、
前記ゼオライト(A)および前記ゼオライト(B1)は、共に一般式xMO・yAl・zSiO・nHOで表され、
ゼオライト(A)におけるSiとAlのモル比z/yは、ゼオライト(B1)におけるSiとAlのモル比z/yと異なる請求項1に記載の製造方法。
The solid acid catalyst (B) is zeolite (B1),
The zeolite (A) and the zeolite (B1) are both represented by the general formula xM 2 O.yAl 2 O 3 .zSiO 2 .nH 2 O,
The manufacturing method according to claim 1, wherein the molar ratio z / y of Si and Al 2 in the zeolite (A) is different from the molar ratio z / y of Si and Al 2 in the zeolite (B1).
供給された炭化水素に含まれる炭素原子の総数に対して、炭素数4以下のオレフィン、ベンゼン、トルエンおよびキシレンからなる生成物の、炭素原子換算の選択率が40%以上となるように構成されている請求項の1又は2に記載の製造方法。   It is configured so that the selectivity in terms of carbon atom of a product composed of olefin, benzene, toluene and xylene having 4 or less carbon atoms is 40% or more with respect to the total number of carbon atoms contained in the supplied hydrocarbon. The manufacturing method according to claim 1 or 2. 前記炭化水素は、炭素数5〜9の飽和炭化水素及び/又は炭素数6〜9の芳香族炭化水素を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。   The said hydrocarbon is a manufacturing method of any one of Claims 1-3 containing a C5-C9 saturated hydrocarbon and / or a C6-C9 aromatic hydrocarbon. 前記炭化水素は、ナフサを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。   The said hydrocarbon contains the naphtha, The manufacturing method of any one of Claims 1-3. 前記固体酸触媒(B)は、8、10又は12員環の細孔構造を有するゼオライトである請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid acid catalyst (B) is a zeolite having a pore structure of an 8, 10 or 12-membered ring. 前記ゼオライト(A)および前記固体酸触媒(B)の少なくとも一方は、MFI型ゼオライトである請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the zeolite (A) and the solid acid catalyst (B) is MFI type zeolite. 前記第1の触媒部において該炭化水素を600℃未満の反応温度で接触分解する請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the hydrocarbon is catalytically cracked at a reaction temperature of less than 600 ° C. in the first catalyst part. 固定層流通式として構成されている反応器を備え、
前記反応器は、触媒ごとに複数段に分かれており、上流側に前記ゼオライト(A)が充填されているとともに、下流側に前記固体酸触媒(B)が充填されている、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
Equipped with a reactor configured as a fixed bed flow-through,
The reactor is divided into a plurality of stages for each catalyst, and the upstream side is filled with the zeolite (A) and the downstream side is filled with the solid acid catalyst (B).
The manufacturing method of any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned.
少なくとも第1の触媒部と第2の触媒部とを有する反応部を備え、
前記第1の触媒部は、酸量が0.001〜1mmol/gであり、10員環の細孔構造を有するゼオライト(A)を含み、
前記第2の触媒部は、前記第1の触媒部より下流側に配置されているとともに、酸量が前記ゼオライト(A)の酸量の90%以下の固体酸触媒(B)を含み、
前記第2の触媒部は、供給された炭化水素を600℃未満の反応温度で接触分解できるように構成されている、
芳香族炭化水素及び/又は炭素数4以下のオレフィンの製造装置。
A reaction unit having at least a first catalyst unit and a second catalyst unit;
The first catalyst part includes a zeolite (A) having an acid amount of 0.001 to 1 mmol / g and having a 10-membered ring pore structure,
The second catalyst part includes a solid acid catalyst (B) that is disposed downstream of the first catalyst part and has an acid amount of 90% or less of the acid amount of the zeolite (A).
The second catalyst part is configured to be able to catalytically crack the supplied hydrocarbon at a reaction temperature of less than 600 ° C.
An apparatus for producing aromatic hydrocarbons and / or olefins having 4 or less carbon atoms.
前記固体酸触媒(B)は、8、10又は12員環の細孔構造を有するゼオライトであることを特徴とする請求項10に記載の製造装置。   The production apparatus according to claim 10, wherein the solid acid catalyst (B) is a zeolite having a pore structure of an 8, 10 or 12-membered ring.
JP2011140859A 2011-06-24 2011-06-24 Production method of aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms, and production apparatus for aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms Withdrawn JP2013006965A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011140859A JP2013006965A (en) 2011-06-24 2011-06-24 Production method of aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms, and production apparatus for aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011140859A JP2013006965A (en) 2011-06-24 2011-06-24 Production method of aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms, and production apparatus for aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013006965A true JP2013006965A (en) 2013-01-10

Family

ID=47674581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011140859A Withdrawn JP2013006965A (en) 2011-06-24 2011-06-24 Production method of aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms, and production apparatus for aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013006965A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021060305A1 (en) * 2019-09-26 2021-04-01 東レ株式会社 Catalyst filling method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021060305A1 (en) * 2019-09-26 2021-04-01 東レ株式会社 Catalyst filling method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009215655B2 (en) Process for the conversion of ethane to aromatic hydrocarbons
RU2403972C2 (en) Catalyst for catalytic cracking of fluidised bed
AU2009215686B2 (en) Process for the conversion of ethane to aromatic hydrocarbons
JP5349312B2 (en) Rhenium-containing transalkylation catalyst, process for its production and use
US9382173B2 (en) Method of producing single-ring aromatic hydrocarbons
US20120029256A1 (en) Process for the conversion of lower alkanes to aromatic hydrocarbons
EP1856230B1 (en) Catalytic naphtha cracking catalyst and process
MXPA02000372A (en) Catalytic production of light olefins rich in propylene.
JPWO2007088745A1 (en) Catalyst for the production of aromatic hydrocarbon compounds
CN103459560B (en) The manufacture method of monocyclic aromatic hydrocarbon
JP6404352B2 (en) Composite catalyst, method for producing composite catalyst, method for producing lower olefin, and method for regenerating composite catalyst
KR100993397B1 (en) Process of catalytic cracking of hydrocarbon
US8766026B2 (en) Process for the conversion of lower alkanes to aromatic hydrocarbons
TWI342306B (en)
CN112745924B (en) Method and system for treating catalytic pyrolysis gasoline, catalytic pyrolysis process and device
US9861967B2 (en) Dehydroaromatization catalyst, method of making and use thereof
JP6446033B2 (en) Process for producing unsaturated hydrocarbons
JP2013014760A (en) Method and apparatus for producing aromatic hydrocarbon and/or olefin having four or less carbon atom
CN112745926A (en) Method and system for treating catalytic pyrolysis gasoline, and process and device for producing light olefins and light aromatics in high yield
JP2013006965A (en) Production method of aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms, and production apparatus for aromatic hydrocarbon and/or olefin having at most four carbon atoms
JP6228682B2 (en) Propylene production method and propylene production catalyst
JP4159853B2 (en) Catalyst for catalytic cracking of hydrocarbon and catalytic cracking method using the same
CN116981515A (en) Complex catalyst, process for producing complex catalyst, and process for producing lower olefin
JP5587761B2 (en) Monocyclic aromatic hydrocarbon production method
JP2019511504A (en) Liquid phase transalkylation method

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140902