JP2017197535A - 共役ジエンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
rC={1−(m1/m0)}×100 (1)
rS={m2/(m0−m1)}×100 (2)
rY=(m2/m0)×100 (3)
式(1)におけるrCはオレフィンの転化率(%)である。m0は、原料ガスに含まれるオレフィンのモル数である。m1は、生成ガス中に残存するオレフィンのモル数である。
式(2)におけるrSは共役ジエンの選択率(%)である。m2は生成ガスに含まれる共役ジエンのモル数である。
式(3)におけるrYは共役ジエンの収率(%)である。
・装置:株式会社大倉理研製金属分散度測定装置R−6011
・ガス流速:30mL/分(ヘリウム、水素)
・試料量:約0.1g(小数点以下4桁目まで精秤した)
・前処理:水素気流下で400℃まで1時間かけて昇温し、400℃で60分間還元処理を行う。その後、ガスを水素からヘリウムに切り替えて400℃で30分間パージした後、ヘリウム気流下で室温まで冷却する。室温で検出器が安定するまで待った後、COパルスを行う。
・測定条件:常圧ヘリウムガス流通下、室温(27℃)で一酸化炭素を0.0929cm3ずつパルス注入し、吸着量を測定する。吸着回数は、吸着が飽和するまで行う(最低3回、最大15回)。
<触媒前駆体A−1の調製>
20−60meshに分級されたアルミナ担体2.0g(ネオビードGB−13、(株)水澤化学工業製、1質量%の濃度で水に懸濁させた懸濁液のpH:7.9)に、0.83gのSnCl2・2H2Oを50mLのEtOHに溶解させた溶液を加えた。得られた混合液を、ロータリーエバポレーターを用いて、室温で30分間撹拌し、その後減圧下でEtOHを除去した。得られた固体を130℃のオーブン中で一晩乾燥させた。次に、乾燥後の固体を、空気流通下、130℃で30分、550℃で3時間、800℃で3時間の3段階で焼成し、アルミナ担体にSnが担持された触媒前駆体A−1を得た。
2.0gの触媒前駆体A−1と、53.6mgのH2PtCl6・2H2Oを30mLの水に溶解させた水溶液とを混合した。得られた混合液を、ロータリーエバポレーターを用いて40℃で30分間撹拌し、その後、混合液を撹拌しながら減圧下で水を除去した。得られた固体を130℃のオーブン中で一晩乾燥させた。次に、乾燥後の固体を、空気流通下、130℃で30分、550℃で3.0時間の2段階で焼成した後、還元処理を行い、触媒A−1を得た。還元処理は、焼成後の脱水素触媒を、水素及び雰囲気下、380℃で3時間保持することにより行った。
本実施例において、触媒におけるSnの酸化物換算の含有量、Ptの含有量、Alの酸化物換算の含有量及びPtに対するSnのモル比は、蛍光X線分析法(XRF)により測定した。蛍光X線分析法は、測定装置PW2400(PANalytical製)を用いて行い、含有量の定量はスタンダードレス定量計算プログラム UniQuant4を用いて行った。また、XRFの測定試料の調製は、以下のように行った。メノウ乳鉢に試料(例えば触媒A−1)125mg、セルロース(バインダー)125mgを量り取り、15分混合した後、20mmΦの錠剤成形器に入れ、10分間、300kgf・cm−2の条件で加圧成形した。
<触媒前駆体A−2の調製>
20−60meshに分級されたアルミナ担体2.0g(ネオビードGB−13、(株)水澤化学工業製、1質量%の濃度で水に懸濁させた懸濁液のpH:7.9)に、1.00gのSnCl2・2H2Oを50mLのEtOHに溶解させた溶液を加えた。得られた混合液を、ロータリーエバポレーターを用いて、室温で30分間撹拌し、その後減圧下でEtOHを除去した。得られた固体を130℃のオーブン中で一晩乾燥させた。次に、乾燥後の固体を、空気流通下、130℃で30分、550℃で3時間、800℃で3時間の3段階で焼成し、アルミナ担体にSnが担持された触媒前駆体A−2を得た。
2.0gの触媒前駆体A−2と、53.6mgのH2PtCl6・2H2Oを30mLの水に溶解させた水溶液とを混合した。得られた混合液を、ロータリーエバポレーターを用いて40℃で30分間撹拌し、その後、混合液を撹拌しながら減圧下で水を除去した。得られた固体を130℃のオーブン中で一晩乾燥させた。次に、乾燥後の固体を、空気流通下、130℃で30分、550℃で3.0時間の2段階で焼成した後、還元処理を行い、触媒A−2を得た。還元処理は、焼成後の脱水素触媒を、水素及び雰囲気下、400℃で3時間保持することにより行った。
触媒の調製に際し、還元処理の温度(還元温度)を400℃としたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒の調製を行い、触媒A−3を得た。得られた触媒A−3において、Snの酸化物換算の含有量C2は、触媒の全質量基準で17.4質量%であり、Ptの含有量C3は、触媒の全質量基準で1.0質量%であった。Ptに対するSnのモル比(Sn/Pt)は25であった。
触媒の調製に際し、還元処理の温度(還元温度)を450℃としたこと以外は、触媒合成例1と同様にして触媒の調製を行い、触媒A−4を得た。得られた触媒A−4において、Snの酸化物換算の含有量C2は、触媒の全質量基準で17.3質量%であり、Ptの含有量C3は、触媒の全質量基準で1.0質量%であった。Ptに対するSnのモル比(Sn/Pt)は25であった。
触媒の調製に際し、還元処理の温度(還元温度)を300℃としたこと以外は、触媒合成例2と同様にして触媒の調製を行い、触媒B−1を得た。得られた触媒B−1において、Snの酸化物換算の含有量C2は、触媒の全質量基準で21.0質量%であり、Ptの含有量C3は、触媒の全質量基準で1.0質量%であった。Ptに対するSnのモル比(Sn/Pt)は30であった。
触媒の調製に際し、還元処理の温度を550℃としたこと以外は、触媒合成例2と同様にして触媒の調製を行い、触媒B−2を得た。得られた触媒B−2において、Snの酸化物換算の含有量C2は、触媒の全質量基準で21.1質量%であり、Ptの含有量C3は、触媒の全質量基準で1.0質量%であった。Ptに対するSnのモル比(Sn/Pt)は30であった。
0.5gの触媒A−1を管型反応器に充填し、反応器を固定床流通式反応装置に接続した。次に、水素及びHeの混合ガス(水素:He=4:6(mol比))を50mL/minで流通させながら反応器を600℃まで昇温し、当該温度で1時間保持した。続いて、1−ブテン、He及び水の混合ガス(原料ガス)を反応器に供給し、原料ガス中の1−ブテンの脱水素反応を行った。ここで、原料ガスにおける1−ブテン、He及び水のモル比は、1:4:3に調整した。反応器への原料ガスの供給速度は、99mL/minに調整した。接触時間W/Fは0.04g−cat・min・mL−1に調整した。反応器の原料ガスの圧力は大気圧に調整した。
Rc=(1−MP/M0)×100 (4)
RS=Mb/(M0−MP)×100 (5)
RY=Mb/M0×100 (6)
式(4)におけるRcは、ブテン転化率である。式(5)におけるRSは、ブタジエン選択率である。式(6)におけるRYはブタジエン収率である。式(4)〜(6)におけるM0は、原料ガス中の1−ブテンのモル数である。式(4)及び(5)におけるMPは、生成ガス中の1−ブテン、t−2−ブテン及びc−2−ブテンのモル数の合計である。式(5)及び(6)におけるMbは、生成ガス中の1,3−ブタジエンのモル数である。
C=(G1−G2)/G2×100 (7)
コーク量は、8.3質量%であった。
触媒A−1に代えて触媒A−2を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作により、1−ブテンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から20分経過時点でのブテン転化率は40.7%、ブタジエン選択率は89.2%、ブタジエン収率は36.3%であった。また、360分経過時点でのブテン転化率は36.8%、ブタジエン選択率は92.3%、ブタジエン収率は33.9%であった。コーク量は2.2質量%であった。
触媒A−1に代えて触媒A−3を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作により、1−ブテンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から20分経過時点でのブテン転化率は42.8%、ブタジエン選択率は84.6%、ブタジエン収率は36.2%であった。また、360分経過時点でのブテン転化率は40.0%、ブタジエン選択率は91.0%、ブタジエン収率は36.4%であった。コーク量は6.3質量%であった。
触媒A−1に代えて触媒A−4を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作により、1−ブテンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から20分経過時点でのブテン転化率は43.1%、ブタジエン選択率は88.0%、ブタジエン収率は37.9%であった。また、360分経過時点でのブテン転化率は41.7%、ブタジエン選択率は91.3%、ブタジエン収率は38.0%であった。コーク量は1.7質量%であった。
触媒A−1に代えて触媒B−1を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作により、1−ブテンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から20分経過時点でのブテン転化率は39.1%、ブタジエン選択率は90.8%、ブタジエン収率は35.5%であった。また、360分経過時点でのブテン転化率は25.5%、ブタジエン選択率は90.9%、ブタジエン収率は23.2%であった。コーク量は8.4質量%であった。
触媒A−1に代えて触媒B−2を用いたこと以外は、実施例1と同様の操作により、1−ブテンの脱水素反応及び生成ガスの分析を行った。反応開始時から20分経過時点でのブテン転化率は32.8%、ブタジエン選択率は92.6%、ブタジエン収率は30.4%であった。また、360分経過時点でのブテン転化率は30.4%、ブタジエン選択率は92.7%、ブタジエン収率は28.1%であった。コーク量は1.8質量%であった。
Claims (7)
- Alを含む担体に第14族金属元素及びPtを含む担持金属を担持させた脱水素触媒を、350〜530℃で還元処理する工程と、
オレフィンを含む原料ガスを前記還元処理後の前記脱水素触媒に接触させて、共役ジエンを含む生成ガスを得る工程と、を備える、
共役ジエンの製造方法。 - 前記還元処理の温度が、360〜530℃である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記還元処理の温度が、390〜490℃である、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記脱水素触媒における、前記Ptに対する前記第14族金属元素のモル比が、20〜35である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記第14族金属元素がSnである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記オレフィンが、炭素数4〜10のオレフィンである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記オレフィンがブテンであり、前記共役ジエンがブタジエンである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。
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