JP2021030175A - Pb-CONTAINING ZEOLITE CATALYST FOR ETHYLATION - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、Pb含有ゼオライト触媒、特に芳香族炭化水素及びエタンを原料とする芳香族炭化水素のエチル化に用いられるPb含有ゼオライト触媒に関する。 The present disclosure relates to Pb-containing zeolite catalysts, particularly Pb-containing zeolite catalysts used for ethylation of aromatic hydrocarbons and ethane-based aromatic hydrocarbons.
芳香族炭化水素のエチル化は各種有用化合物の工業的生産において重要である。例えば、ベンゼンをエチル化して得られるエチルベンゼンはポリスチレン原料として有用である。芳香族炭化水素をエチル化する方法として、エチレンと芳香族炭化水素とを反応させる方法がある。しかしながら、工業的にエチレンを生成するためにはエタンの脱水素化が必要となり、炭素析出による選択性の低下が問題となり得る。よって、エチレンを原料として用いることなく、エタンと芳香族炭化水素とから、芳香族炭化水素のエチル化を達成できれば、トータルコストの観点から工業上有利となり得る。また、原料の供給量の観点からも、エタンと芳香族炭化水素とを直接反応させてエチル化を達成できることが望ましいい。非特許文献1においては、PtとMFIとの組合せがエタンとベンゼンとの反応に活性を有することが記載されている。 Ethylation of aromatic hydrocarbons is important in the industrial production of various useful compounds. For example, ethylbenzene obtained by ethylizing benzene is useful as a polystyrene raw material. As a method of ethylating an aromatic hydrocarbon, there is a method of reacting ethylene with an aromatic hydrocarbon. However, dehydrogenation of ethane is required to industrially produce ethylene, and a decrease in selectivity due to carbon precipitation can be a problem. Therefore, if ethylation of aromatic hydrocarbons can be achieved from ethane and aromatic hydrocarbons without using ethylene as a raw material, it may be industrially advantageous from the viewpoint of total cost. Also, from the viewpoint of the amount of raw materials supplied, it is desirable that ethane and aromatic hydrocarbons can be directly reacted to achieve ethylation. Non-Patent Document 1 describes that the combination of Pt and MFI is active in the reaction of ethane and benzene.
しかしながら、触媒を実用化するにあたっては、反応選択性及び/又は触媒寿命等も高レベルで求められるところ、従来の触媒の性能では必ずしも十分ではない。 However, in order to put the catalyst into practical use, the reaction selectivity and / or the catalyst life is required at a high level, and the performance of the conventional catalyst is not always sufficient.
本開示はかかる事情に鑑みて為されたものである。本開示の主たる目的は、芳香族炭化水素及びエタンを原料とする芳香族炭化水素のエチル化反応に対して一定の触媒活性を有しつつ、反応選択性及び/又は触媒寿命に優れた触媒を提供することにある。 This disclosure has been made in view of such circumstances. A main object of the present disclosure is to provide a catalyst having a certain catalytic activity for the ethylation reaction of aromatic hydrocarbons and ethane-based aromatic hydrocarbons, while having excellent reaction selectivity and / or catalytic life. To provide.
本開示の一実施形態は次のとおりである:
[項1]
MFI型ゼオライト及び
前記MFI型ゼオライトに担持されたPb
を含んでなる、エタン及び芳香族炭化水素を原料とするエチル化反応用のPb含有ゼオライト触媒であって、前記芳香族炭化水素が、下記式(I):
C6(CH3)x(C2H5)y(H)6−(x+y) (I)
(式中、C6はベンゼンから6個の水素原子を除いた6価の基であり、xは0〜5の整数であり、yは0〜5の整数であり、かつ、x+yは0〜5の整数である)
で表されるPb含有ゼオライト触媒。
[項2]
エチル化反応による生成物がエチルベンゼンを含む、項1に記載のPb含有ゼオライト触媒。
[項3]
Al含量が0.1mol/kg以上である、項1又は2に記載のPb含有ゼオライト触媒。
[項4]
Pb含量が0.1mol/kg以上である、項1〜3のいずれか一項に記載のPb含有ゼオライト触媒。
[項5]
PbとAlとのモル比(Pb/Al(mol%))が、25mol%以上、かつ、80mol%以下である、項1〜4のいずれか一項に記載のPb含有ゼオライト触媒。
[項6]
含浸法又はイオン交換法によりPbが担持される、項1〜5のいずれか一項に記載のPb含有ゼオライト触媒の製造方法。
[項7]
NH4型MFIゼオライトに対してPbが担持される、項6に記載のPb含有ゼオライト触媒の製造方法。
[項8]
項1〜5のいずれか一項に記載のPb含有ゼオライト触媒又は項6又は7の製造方法により製造されたPb含有ゼオライト触媒を用いる、エチル化反応による生成物の製造方法。
One embodiment of the present disclosure is:
[Item 1]
MFI-type zeolite and Pb supported on the MFI-type zeolite
A Pb-containing zeolite catalyst for an ethylation reaction using ethane and an aromatic hydrocarbon as a raw material, wherein the aromatic hydrocarbon has the following formula (I):
C 6 (CH 3 ) x (C 2 H 5 ) y (H) 6- (x + y) (I)
(In the formula, C 6 is a hexavalent group obtained by removing 6 hydrogen atoms from benzene, x is an integer of 0 to 5, y is an integer of 0 to 5, and x + y is 0 to 0. (It is an integer of 5)
Pb-containing zeolite catalyst represented by.
[Item 2]
Item 2. The Pb-containing zeolite catalyst according to Item 1, wherein the product of the ethylation reaction contains ethylbenzene.
[Item 3]
Item 2. The Pb-containing zeolite catalyst according to Item 1 or 2, wherein the Al content is 0.1 mol / kg or more.
[Item 4]
Item 2. The Pb-containing zeolite catalyst according to any one of Items 1 to 3, wherein the Pb content is 0.1 mol / kg or more.
[Item 5]
Item 2. The Pb-containing zeolite catalyst according to any one of Items 1 to 4, wherein the molar ratio of Pb to Al (Pb / Al (mol%)) is 25 mol% or more and 80 mol% or less.
[Item 6]
Item 8. The method for producing a Pb-containing zeolite catalyst according to any one of Items 1 to 5, wherein Pb is supported by an impregnation method or an ion exchange method.
[Item 7]
Pb respect NH 4 type MFI zeolite is supported, the production method of the Pb-containing zeolite catalyst according to claim 6.
[Item 8]
A method for producing a product by an ethyling reaction, using the Pb-containing zeolite catalyst according to any one of Items 1 to 5 or the Pb-containing zeolite catalyst produced by the production method according to Item 6 or 7.
本開示における触媒は、芳香族炭化水素及びエタンを原料とする芳香族炭化水素のエチル化反応に対して一定の触媒活性を有しつつ、反応選択性及び/又は触媒寿命に優れる。また、本開示における触媒は、貴金属触媒を必須とせず、安価で製造され得る。 The catalyst in the present disclosure is excellent in reaction selectivity and / or catalyst life while having a certain catalytic activity for the ethylation reaction of aromatic hydrocarbons and ethane-based aromatic hydrocarbons. Further, the catalyst in the present disclosure does not require a noble metal catalyst and can be produced at low cost.
<Pb含有ゼオライト触媒>
本開示における、Pb含有ゼオライト触媒は、MFI型ゼオライト及び当該ゼオライトに担持されたPbを含む。
<Pb-containing zeolite catalyst>
The Pb-containing zeolite catalyst in the present disclosure includes an MFI-type zeolite and Pb supported on the zeolite.
[MFI型ゼオライト]
「MFI型ゼオライト」とは、国際ゼオライト学会で定義される構造コードMFIに属するアルミノシリケート化合物を示す。MFI型ゼオライトの例としては、ZSM−5、TS−1、TSZ、SSI−10、USC−4及びNU−4が挙げられる。MFI型ゼオライトの製造方法は限定されず、公知の方法により製造することができる。市販のMFI型ゼオライトを用いてもよい。
[MFI type zeolite]
“MFI-type zeolite” refers to an aluminosilicate compound belonging to the structure code MFI defined by the International Zeolite Society. Examples of MFI-type zeolites include ZSM-5, TS-1, TSZ, SSI-10, USC-4 and NU-4. The method for producing MFI-type zeolite is not limited, and it can be produced by a known method. Commercially available MFI-type zeolite may be used.
[担持されたPb]
本開示におけるMFI型ゼオライトに担持されるPbはカチオンであって、好ましくはPb2+である。Pbカチオンはゼオライト骨格中のアニオン中心とイオン対形成をしていてもよい。Pbカチオンはゼオライト骨格中のアニオン中心とイオン対形成せずに、ゼオライトに担持されていてもよい。この場合、Pb含有ゼオライト触媒はゼオライト骨格中のアニオン中心以外のアニオンを有し得る。
[Supported Pb]
The Pb supported on the MFI-type zeolite in the present disclosure is a cation, preferably Pb 2+ . The Pb cation may form an ion pair with the anion center in the zeolite skeleton. The Pb cation may be supported on the zeolite without forming an ion pair with the anion center in the zeolite skeleton. In this case, the Pb-containing zeolite catalyst may have an anion other than the anion center in the zeolite skeleton.
[Al含量]
Pb含有ゼオライト触媒のAl含量は、触媒活性の観点から、0.1mol/kg以上、0.3mol/kg以上、0.5mol/kg以上、0.7mol/kg以上、0.9mol/kg以上、1.1mol/kg以上、1.3mol/kg以上又は1.5mol/kg以上であってよく、好ましくは0.2mol/kg以上、より好ましくは0.6mol/kg以上、さらに好ましくは1.0mol/kg以上である。また、Pb含有ゼオライト触媒のAl含量は、5mol/kg、2.5mol/kg以下又は1.5mol/kg以下であってよい。なお、ここでいうAlとはゼオライト骨格中のAlを意味する。
[Al content]
From the viewpoint of catalytic activity, the Al content of the Pb-containing zeolite catalyst is 0.1 mol / kg or more, 0.3 mol / kg or more, 0.5 mol / kg or more, 0.7 mol / kg or more, 0.9 mol / kg or more, It may be 1.1 mol / kg or more, 1.3 mol / kg or more, or 1.5 mol / kg or more, preferably 0.2 mol / kg or more, more preferably 0.6 mol / kg or more, still more preferably 1.0 mol. / Kg or more. The Al content of the Pb-containing zeolite catalyst may be 5 mol / kg, 2.5 mol / kg or less, or 1.5 mol / kg or less. In addition, Al here means Al in a zeolite skeleton.
[Pb含量]
Pb含有ゼオライト触媒のPb含量は、触媒活性の観点から、0.1mol/kg以上、0.3mol/kg以上、0.5mol/kg以上、0.7mol/kg以上、0.9mol/kg以上、1.1mol/kg以上であってよく、好ましくは0.25mol/kg以上、より好ましくは0.55mol/kg以上である。また、Pb含有ゼオライト触媒のPb含量は、触媒活性の観点から、4mol/kg以下、2.0mol/kg以下、1.5mol/kg以下であってよい。Pb含量が上記範囲にあることで、より良好な触媒活性が得られる。
[Pb content]
From the viewpoint of catalytic activity, the Pb content of the Pb-containing zeolite catalyst is 0.1 mol / kg or more, 0.3 mol / kg or more, 0.5 mol / kg or more, 0.7 mol / kg or more, 0.9 mol / kg or more, It may be 1.1 mol / kg or more, preferably 0.25 mol / kg or more, and more preferably 0.55 mol / kg or more. The Pb content of the Pb-containing zeolite catalyst may be 4 mol / kg or less, 2.0 mol / kg or less, and 1.5 mol / kg or less from the viewpoint of catalytic activity. When the Pb content is in the above range, better catalytic activity can be obtained.
[Pb/Al]
Pb含有ゼオライト触媒のPbとAlとのモル比(Pb/Al(mol%))は、10mol%以上、20mol%以上、30mol%以上又は35mol%以上であってよく、好ましくは25mol%以上、より好ましくは30mol%以上である。また、Pb/Alは、300mol%以下、250mol%以下、200mol%以下、150mol%以下、100mol%又は75mol%以下であってよく、好ましくは120mol%以下、より好ましくは80mol%以下、さらに好ましくは60mol%以下である。なお、ここでいうAlとはゼオライト骨格中のAlのことを意味する。Pb/Alが上記範囲にあることで、より良好な触媒活性が得られる。
[Pb / Al]
The molar ratio (Pb / Al (mol%)) of Pb to Al of the Pb-containing zeolite catalyst may be 10 mol% or more, 20 mol% or more, 30 mol% or more, or 35 mol% or more, preferably 25 mol% or more, and more. It is preferably 30 mol% or more. Further, Pb / Al may be 300 mol% or less, 250 mol% or less, 200 mol% or less, 150 mol% or less, 100 mol% or 75 mol% or less, preferably 120 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, still more preferably. It is 60 mol% or less. In addition, Al here means Al in a zeolite skeleton. When Pb / Al is in the above range, better catalytic activity can be obtained.
[SiO2/Al2O3]
Pb含有ゼオライト触媒におけるSiO2とAl2O3とのモル比(SiO2/Al2O3(mol%))は、1以上、5以上又は10以上であってよい。また、Pb含有ゼオライト触媒におけるSiO2/Al2O3は、2000以下、1000以下、100以下、75以下、50以下又は20以下であってよく、好ましくは200以下又は30以下である。また、SiO2/Al2O3は、2000以下であってよく、1000以下、100以下、75以下、50以下又は20以下であってよく、好ましくは200以下又は30以下である。SiO2/Al2O3が上記範囲にあることで、より良好な触媒活性が得られる。
[SiO 2 / Al 2 O 3 ]
The molar ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 (SiO 2 / Al 2 O 3 (mol%)) in the Pb-containing zeolite catalyst may be 1 or more, 5 or more, or 10 or more. Further, the SiO 2 / Al 2 O 3 in the Pb-containing zeolite catalyst may be 2000 or less, 1000 or less, 100 or less, 75 or less, 50 or less or 20 or less, and preferably 200 or less or 30 or less. Further, SiO 2 / Al 2 O 3 may be 2000 or less, 1000 or less, 100 or less, 75 or less, 50 or less or 20 or less, and preferably 200 or less or 30 or less. When SiO 2 / Al 2 O 3 is in the above range, better catalytic activity can be obtained.
[その他イオン成分]
Pb含有ゼオライト触媒は、Pbカチオン以外のその他カチオンを含んでいてよい。その他カチオンは、Pbを担持させる前のMFI型ゼオライトに担持されていたカチオンであってよい。その他カチオンは、触媒活性の観点からNH4 +又はH+等のプロトン性カチオンを含んでいてよい。Pb含有ゼオライト触媒は、ブレンステッド酸点を含んでいてもよい。一般にNH4 +で陽イオンをイオン交換処理した後に、焼成することで、NH3がガスとして脱離しゼオライトがプロトン型となる。ゼオライトがプロトンを含む場合、プロトンはAlとSiに架橋した酸素イオンに結合し、架橋ヒドロキシ基として固体表面に存在する。この架橋ヒドロキシ基がブレンステッド酸点となり得る。プロトン性カチオンの量は、その他カチオンの総量に対して、30mol%以上、50mol%以上、70mol%以上又は90mol%以上であってよい。Pb含有ゼオライト触媒はゼオライト骨格中のアニオン中心以外のアニオンを含み得るが、ゼオライト調製時のPb塩溶液におけるアニオンであってよい。Pb含有ゼオライト触媒の含有するアニオンの具体例としては例えば水酸化物イオン、硝酸イオン及びハロゲン化物イオン等が挙げられる。
[Other ionic components]
The Pb-containing zeolite catalyst may contain other cations other than the Pb cation. The other cation may be a cation supported on the MFI-type zeolite before supporting Pb. Other cations may be from the point of view of catalytic activity contain NH 4 + or H + and the like proton cation. The Pb-containing zeolite catalyst may contain Bronsted acid points. Cation after ion exchange treatment in general NH 4 +, by sintering, NH 3 is desorbed zeolite is a proton type as a gas. When the zeolite contains protons, the protons are bonded to oxygen ions crosslinked with Al and Si and are present on the solid surface as crosslinked hydroxy groups. This crosslinked hydroxy group can be the Bronsted acid point. The amount of the protonic cation may be 30 mol% or more, 50 mol% or more, 70 mol% or more, or 90 mol% or more with respect to the total amount of other cations. The Pb-containing zeolite catalyst may contain anions other than the anion center in the zeolite skeleton, but may be anions in the Pb salt solution at the time of zeolite preparation. Specific examples of the anion contained in the Pb-containing zeolite catalyst include hydroxide ion, nitrate ion and halide ion.
[Pb含有ゼオライト触媒の形状]
Pb含有ゼオライト触媒の粒径は、1cm以下、1mm以下又は100μm以下であってよい。ここでいう、粒径はレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて得られる体積基準の中心粒径(D50)であってよい。また、Pb含有ゼオライト触媒の形状は、ビーズ状、ペレット状又は粉末状等であってよい。
[Shape of Pb-containing zeolite catalyst]
The particle size of the Pb-containing zeolite catalyst may be 1 cm or less, 1 mm or less, or 100 μm or less. The particle size referred to here may be a volume-based center particle size (D 50 ) obtained by using a laser diffraction type particle size distribution measuring device. The shape of the Pb-containing zeolite catalyst may be beads, pellets, powder, or the like.
[その他成分]
Pb含有ゼオライト触媒は、本開示の効果を損なわない範囲で、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライトなどを含む無機バインダー;炭化物系、炭化水素系、高分子系の化合物を含む有機バインダー;その他添加剤と組み合わせて用いてもよい。
[Other ingredients]
The Pb-containing zeolite catalyst is an inorganic binder containing alumina, silica, zirconia, zeolite and the like; an organic binder containing a carbide-based, hydrocarbon-based, and polymer-based compound; and other additives as long as the effects of the present disclosure are not impaired. It may be used in combination.
<Pb含有ゼオライト触媒の調製方法>
Pb含有ゼオライト触媒は、MFI型ゼオライトにPbを担持させることで調製することができる。Pbの担持方法の例としては、含浸法(IMP法)又はイオン交換法(IE法)が挙げられる。一般に含浸法で調製した場合にはイオン交換サイトだけでなく、イオン交換サイト以外にも金属が担持される。一方、イオン交換法で調製した触媒は基本的にはイオン交換サイトにのみ金属が担持される。Pb塩溶液の濃度を調整することで、Pb含有ゼオライト触媒におけるPb含量を調整することが可能である。
<Preparation method of Pb-containing zeolite catalyst>
The Pb-containing zeolite catalyst can be prepared by supporting Pb on an MFI-type zeolite. Examples of the method for supporting Pb include an impregnation method (IMP method) or an ion exchange method (IE method). Generally, when prepared by the impregnation method, a metal is supported not only at the ion exchange site but also at the ion exchange site. On the other hand, in the catalyst prepared by the ion exchange method, the metal is basically supported only on the ion exchange site. By adjusting the concentration of the Pb salt solution, it is possible to adjust the Pb content in the Pb-containing zeolite catalyst.
[含浸法]
含浸法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、硝酸塩等のPb塩を含む水溶液(例えば、濃度0.01重量%〜10重量%)にNa型ゼオライト又はNH4型等のゼオライトを添加し、25〜100℃(例えば、50〜95℃)の温度で、水分がなくなるまで攪拌する。その後、例えば、100〜200℃で1〜10h加熱乾燥させる。含浸法により調製されるPb含有触媒は、Pbカチオンがイオン交換サイト以外にも存在しているものと推定される。
[Immersion method]
As the impregnation method, a known method can be used. For example, an aqueous solution containing Pb salts of nitrates (e.g., concentration of 0.01 wt% to 10 wt%) was added Na-type zeolite or NH 4 form or the like of the zeolite, 25 to 100 ° C. (e.g., 50 to 95 ° C. ), Stir until the water is gone. Then, for example, it is dried by heating at 100 to 200 ° C. for 1 to 10 hours. In the Pb-containing catalyst prepared by the impregnation method, it is presumed that the Pb cation is present in other than the ion exchange site.
[イオン交換法]
イオン交換法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、硝酸塩等のPb塩を含む水溶液(例えば、濃度0.01重量%〜10重量%)を調製し、Na型ゼオライト又はNH4型ゼオライトを添加し、25〜100℃の温度(例えば、50〜95℃)で所定時間(例えば、1分〜30時間、好ましくは30分〜6時間)攪拌後、ろ過、イオン交換水で洗浄し、余分な塩等を除去することでイオン交換することができる。その後、例えば、100〜200℃で1〜10h加熱乾燥させる。
[Ion exchange method]
As the ion exchange method, a known method can be used. For example, an aqueous solution containing Pb salts of nitrates (e.g., concentration of 0.01 wt% to 10 wt%) was prepared, added Na-type zeolite or NH 4 zeolite, temperatures of 25 to 100 ° C. (e.g., 50 After stirring at (~ 95 ° C.) for a predetermined time (for example, 1 minute to 30 hours, preferably 30 minutes to 6 hours), ion exchange can be performed by filtering, washing with ion-exchanged water, and removing excess salts and the like. it can. Then, for example, it is dried by heating at 100 to 200 ° C. for 1 to 10 hours.
<芳香族炭化水素のエチル化反応>
本開示における触媒は芳香族炭化水素及びエタンを原料とする芳香族炭化水素のエチル化反応に有用である。本開示でいう「芳香族炭化水素のエチル化」とは芳香族炭化水素の有する少なくとも1つの芳香環水素がエチル基に置換されることをいう。本開示におけるPb含有ゼオライト触媒は、エタンと芳香族化合物とを原料とする芳香族化合物のエチル化反応において、良好な反応選択性及び触媒寿命を有する。
<Ethylation reaction of aromatic hydrocarbons>
The catalyst in the present disclosure is useful for the ethylation reaction of aromatic hydrocarbons and ethane-based aromatic hydrocarbons. "Ethylation of aromatic hydrocarbons" as used in the present disclosure means that at least one aromatic ring hydrogen contained in an aromatic hydrocarbon is substituted with an ethyl group. The Pb-containing zeolite catalyst in the present disclosure has good reaction selectivity and catalyst life in the ethylation reaction of an aromatic compound using ethane and an aromatic compound as raw materials.
芳香族炭化水素は、下記式(I):
C6(CH3)x(C2H5)y(H)6−(x+y) (I)
(式中、C6はベンゼンから6個の水素原子を除いた6価の基であり、xは0〜5の整数であり、yは0〜5の整数であり、かつ、x+yは0〜5の整数である)
で表される。xは好ましくは0〜3の整数である。yは好ましくは0〜3の整数である。
芳香族炭化水素の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン及びエチルベンゼンが挙げられる。
The aromatic hydrocarbon has the following formula (I):
C 6 (CH 3 ) x (C 2 H 5 ) y (H) 6- (x + y) (I)
(In the formula, C 6 is a hexavalent group obtained by removing 6 hydrogen atoms from benzene, x is an integer of 0 to 5, y is an integer of 0 to 5, and x + y is 0 to 0. (It is an integer of 5)
It is represented by. x is preferably an integer from 0 to 3. y is preferably an integer from 0 to 3.
Specific examples of aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, xylene and ethylbenzene.
反応生成物は、エチル基により芳香環水素の少なくとも一個(例えば一個)が置換されたエチル化芳香族炭化水素である。エチル化芳香族炭化水素の具体例としては、エチルベンゼン、エチルトルエン、エチルキシレン及びジエチルベンゼンが挙げられる。なお、エチル化芳香族炭化水素が脱水素化して、エテニル化芳香族炭化水素(例えば、スチレン及びジビニルベンゼン)が生成し得る。エテニル化芳香族炭化水素も工業製品(例えばポリスチレン)の原料として有用である。本開示の触媒を用いた反応はエテニル化芳香族炭化水素の生成にも有用である。本開示の触媒を用いた反応生成物はエテニル化芳香族炭化水素を含んでいてよい。 The reaction product is an ethylened aromatic hydrocarbon in which at least one (for example, one) of aromatic ring hydrogen is substituted with an ethyl group. Specific examples of ethylated aromatic hydrocarbons include ethylbenzene, ethyltoluene, ethylxylene and diethylbenzene. It should be noted that the ethylened aromatic hydrocarbons can be dehydrogenated to produce ethenylated aromatic hydrocarbons (eg, styrene and divinylbenzene). Ethenylated aromatic hydrocarbons are also useful as raw materials for industrial products (eg polystyrene). Reactions using the catalysts of the present disclosure are also useful for the production of ethenylated aromatic hydrocarbons. The catalyst-based reaction products of the present disclosure may contain ethenylated aromatic hydrocarbons.
芳香族炭化水素のエチル化反応の条件として、従来公知の条件を採用できる。例えば、図1に示す固定床流通装置のような流通式の触媒反応装置を用いることができる。原料の流通量、反応温度、反応圧力等は適宜調製可能である。 Conventionally known conditions can be adopted as the conditions for the ethylation reaction of aromatic hydrocarbons. For example, a flow-type catalytic reaction device such as the fixed-bed flow device shown in FIG. 1 can be used. The distribution amount of raw materials, reaction temperature, reaction pressure, etc. can be appropriately adjusted.
反応温度は、触媒活性を高める観点から、300℃以上、400℃以上、450℃以上又は500℃以上であってよく、好ましくは350℃以上、より好ましくは450℃以上である。また、反応温度は、エネルギー効率の観点から、800℃以下、750℃以下、700℃以下、650℃以下又は600℃以下であってよく、好ましくは720℃以下、より好ましくは620℃以下である。 The reaction temperature may be 300 ° C. or higher, 400 ° C. or higher, 450 ° C. or higher or 500 ° C. or higher, preferably 350 ° C. or higher, more preferably 450 ° C. or higher, from the viewpoint of enhancing the catalytic activity. The reaction temperature may be 800 ° C. or lower, 750 ° C. or lower, 700 ° C. or lower, 650 ° C. or lower, or 600 ° C. or lower, preferably 720 ° C. or lower, and more preferably 620 ° C. or lower, from the viewpoint of energy efficiency. ..
反応容器内の全圧(エタン分圧と芳香族炭化水素分圧の合計)は、大気圧以上(1.0×105Pa以上)であってよく、例えば1〜20atm、1〜15atm、1〜10atm又は1〜5atmである。エタン分圧と芳香族炭化水素分圧の圧力比(エタン分圧/芳香族炭化水素分圧)は、99.5/0.5〜70/30であってよい。 The total pressure in the reaction vessel (total of ethane partial pressure and an aromatic hydrocarbon partial pressure) may be above atmospheric pressure (1.0 × 10 5 Pa or more), for example 1~20atm, 1~15atm, 1 It is 10 atm or 1 to 5 atm. The pressure ratio of the ethane partial pressure to the aromatic hydrocarbon partial pressure (ethane partial pressure / aromatic hydrocarbon partial pressure) may be 99.5 / 0.5 to 70/30.
<実施例>
以下、実施例および比較例を示して本開示をさらに具体的に説明するが、本開示はこれらの例によって限定されるものではない。
<Example>
Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present disclosure is not limited to these examples.
[原料]
試験に用いたゼオライトは次のとおりである。
NH4-MFI (HSZ-820NHA, SiO2/Al2O3=22.1,[Al]=1.3mol/kg):東ソー(株)
NH4-MFI (JRC-Z5-30NH4 (1), SiO2/Al2O3=30,[Al]=1.0mol/kg):水澤化学工業(株)
Na-MFI (MT-50, SiO2/Al2O3 = 48,[Al]=0.66mol/kg):水澤化学工業(株)
NH4-MFI (CBV5524G, SiO2/Al2O3 = 61,[Al]=0.52mol/kg):ZEOLYST
Na-MFI (JRC-Z5-90NA, SiO2/Al2O3 = 90,[Al]=0.36mol/kg):クラリアント触媒(株)
Na-MFI (MT-2000, SiO2/Al2O3 = 2000,[Al]=0.017mol/kg):水澤化学工業(株)
Na-MOR (JRC-Z-M15 (1), SiO2/Al2O3=15,[Al]=1.9mol/kg):東ソー(株)
Na-BEA (JRC-Z-B25 (1), SiO2/Al2O3=25,[Al]=1.2mol/kg):クラリアント触媒(株)
Na-FAU (JRC-Z-Y4.8, SiO2/Al2O3=4.8,[Al]=4.5mol/kg):触媒化成工業(株)
NH4-FER (HSZ-720NHA, SiO2/Al2O3=18.5,[Al]=1.6mol/kg):東ソー(株)
[material]
The zeolites used in the test are as follows.
NH 4- MFI (HSZ-820NHA, SiO 2 / Al 2 O 3 = 22.1, [Al] = 1.3 mol / kg): Tosoh Corporation
NH 4 -MFI (JRC-Z5-30NH4 (1), SiO2 / Al2O3 = 30, [Al] = 1.0 mol / kg): Mizusawa Industrial Chemicals Co., Ltd.
Na-MFI (MT-50, SiO 2 / Al 2 O 3 = 48, [Al] = 0.66 mol / kg): Mizusawa Industrial Chemicals Co., Ltd.
NH 4 -MFI (CBV5524G, SiO 2 / Al 2 O 3 = 61, [Al] = 0.52 mol / kg): ZEOLYST
Na-MFI (JRC-Z5-90NA, SiO 2 / Al 2 O 3 = 90, [Al] = 0.36 mol / kg): Clariant Catalyst Co., Ltd.
Na-MFI (MT-2000, SiO 2 / Al 2 O 3 = 2000, [Al] = 0.017 mol / kg): Mizusawa Industrial Chemicals Co., Ltd.
Na-MOR (JRC-Z-M15 (1), SiO 2 / Al 2 O 3 = 15, [Al] = 1.9 mol / kg): Tosoh Corporation
Na-BEA (JRC-Z-B25 (1), SiO 2 / Al 2 O 3 = 25, [Al] = 1.2 mol / kg): Clariant Catalyst Co., Ltd.
Na-FAU (JRC-Z-Y4.8, SiO 2 / Al 2 O 3 = 4.8, [Al] = 4.5 mol / kg): Catalytic Chemical Industry Co., Ltd.
NH 4- FER (HSZ-720NHA, SiO 2 / Al 2 O 3 = 18.5, [Al] = 1.6 mol / kg): Tosoh Corporation
[Pb/Alの測定]
イオン交換法を用いて、触媒を作製した場合、誘導結合プラズマ発光分析(ICP−AES)を用いて、担持金属とアルミニウムとのmol比(金属/Al(mol%))を測定した。具体的には次のとおりである。
[Measurement of Pb / Al]
When a catalyst was prepared using the ion exchange method, the mol ratio (metal / Al (mol%)) of the supported metal to aluminum was measured using inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP-AES). Specifically, it is as follows.
テフロンビーカーに測定する触媒を30mg入れ、そこへフッ化水素酸10mLをゆっくり加えることで触媒を溶かした。その後、硝酸5mLをゆっくり加えた。その後、設定温度を200℃にしたホットスターラー上で2h加熱した。加熱後、硝酸3mLと塩酸9mLを加え、全て溶けたことを確認した後、熱した脱イオン水を加えた。その後、これを100mLメスフラスコに脱イオン水を用いて洗い込み、100mLとなるように脱イオン水を加えた。そして、この溶液を10mLホールピペットを用いて測り取り、100mLメスフラスコに入れ、脱イオン水を加えることで試料溶液とした。 30 mg of the catalyst to be measured was placed in a Teflon beaker, and 10 mL of hydrofluoric acid was slowly added thereto to dissolve the catalyst. Then 5 mL of nitric acid was added slowly. Then, it was heated for 2 hours on a hot stirrer whose set temperature was set to 200 ° C. After heating, 3 mL of nitric acid and 9 mL of hydrochloric acid were added, and after confirming that all were dissolved, heated deionized water was added. Then, this was washed in a 100 mL volumetric flask with deionized water, and deionized water was added to make 100 mL. Then, this solution was measured using a 10 mL volumetric pipette, placed in a 100 mL volumetric flask, and deionized water was added to prepare a sample solution.
調製した標準溶液と使用した脱イオン水(0mgL−1)の発光強度を測定することで、Alと担持金属の検量線を作成した。作成した検量線を用いて、測定した試料のそれぞれの発光強度からAlと担持金属の濃度を求め、金属/Al比(mol%)を求めた。なお、発光強度は3回測定した値の平均値を用いた。なお、測定には以下を用いた。
装置:Agilent製 5110 ICP−OES
トーチ:石英製トーチ
A calibration curve of Al and the supported metal was prepared by measuring the emission intensity of the prepared standard solution and the deionized water (0 mgL -1) used. Using the prepared calibration curve, the concentrations of Al and the supporting metal were determined from the emission intensity of each of the measured samples, and the metal / Al ratio (mol%) was determined. As the emission intensity, the average value of the values measured three times was used. The following was used for the measurement.
Equipment: Agilent 5110 ICP-OES
Torch: Quartz torch
[エチル化反応]
エタンとベンゼンとの反応を図1に示す固定床流通装置で行った。内径10mmのパイレックス管に適量のグラスウールを詰め、その上に触媒0.300g入れた。それを系につなぎ、エタン流速を30mLmin−1で安定させ、4方コックを操作しエタンにより氷温のベンゼンをバブリングさせ30min放置した。次に4方コックを操作し、ベンゼンルートを独立させた後、エタンの供給を止め、N2を流速30mL min−1で流通させ30min放置した。反応管とガスサンプラーを接続し、ガスサンプラー全体を150℃、電気炉を15℃min−1で550℃まで昇温させた後、前処理のため1h放置した。前処理後、電気炉を500℃まで冷却し、N2の流通を止めた。エタンを流通させ、30min放置した。その後、4方コックを操作してベンゼンを導入した。ベンゼン導入時を流通開始時刻とした。反応全圧101.3kPa(Pエタン98.8kPa,Pベンゼン2.5kPa)として反応を行った。流通時間0.5,1.5,2.5,3.5,4.5hの時にガスサンプラーを用いて出口気体を捕集し、オンラインのFIDを備えたガスクロマトグラフ(GC)で分析を行った。生成物の定量は絶対検量線法を用いて行った。
[Ethylation reaction]
The reaction between ethane and benzene was carried out in the fixed bed distribution device shown in FIG. An appropriate amount of glass wool was packed in a Pyrex tube having an inner diameter of 10 mm, and 0.300 g of a catalyst was placed therein. It was connected to the system, the ethane flow rate was stabilized at 30 mL min -1 , and a 4-way cock was operated to bubbling ice-temperature benzene with ethane and left for 30 minutes. Next, after operating the 4-way cock to make the benzene route independent, the supply of ethane was stopped, N 2 was circulated at a flow rate of 30 mL min -1 , and left for 30 min. The reaction tube and the gas sampler were connected, and the temperature of the entire gas sampler was raised to 150 ° C. and the temperature of the electric furnace was raised to 550 ° C. at 15 ° C. min-1 and then left for 1 hour for pretreatment. After the pretreatment, the electric furnace was cooled to 500 ° C. and the distribution of N 2 was stopped. Ethane was circulated and left for 30 minutes. After that, benzene was introduced by operating a four-way cock. The time when benzene was introduced was set as the distribution start time. The reaction was carried out at a total reaction pressure of 101.3 kPa (P ethane 98.8 kPa, P benzene 2.5 kPa). At the flow time of 0.5, 1.5, 2.5, 3.5, 4.5 h, the outlet gas is collected using a gas sampler and analyzed by a gas chromatograph (GC) equipped with an online FID. It was. The product was quantified using the absolute calibration curve method.
GCの分析条件を以下に示す。
装置:SHIMADZU GC−2014
カラム:CP−PoraBOND Q(長さ:25m、内径:0.32mm、膜厚:5μm)
カラム温度:60℃→5℃min−1で100℃まで昇温→10℃min−1で310℃まで昇温(21min保持)
The analysis conditions of GC are shown below.
Equipment: SHIMADZU GC-2014
Column: CP-PoraBOND Q (length: 25 m, inner diameter: 0.32 mm, film thickness: 5 μm)
Column temperature: 60 ° C → 5 ° C min -1 to 100 ° C → 10 ° C min -1 to 310 ° C (holds 21 min)
収率等の計算式を以下に示す。
The formula for calculating the yield etc. is shown below.
[実施例1及び比較例1〜18:金属種についての検討]
MFIゼオライト担持触媒を含浸法により作製した。具体的には次のとおりである。NH4型MFIゼオライト(東ソー社製:HSZ−820NHA、[Al]=1.3molkg−1、SiO2/Al2O3=22.1)を塩化アンモニウム飽和水溶液の入った密封容器内で2日間放置し、飽和吸水させた。200mLビーカーに表1に記載の各種金属塩と脱イオン水75mLを入れ、そこへ飽和吸水させたゼオライトを1.0g加えた。その後全量が100mLになるように脱イオン水を加えた。次に、水分がなくなるまで70℃、400rpmで撹拌した。その後、得られた粉末を蒸発皿に移し、110℃で3h乾燥させ各種金属を含むMFIゼオライト担持触媒を得た。得られたMFIゼオライト担持触媒のプロファイルを表1に示す。
[Example 1 and Comparative Examples 1 to 18: Examination of metal species]
The MFI zeolite-supported catalyst was prepared by the impregnation method. Specifically, it is as follows. NH 4 form MFI zeolite (manufactured by Tosoh Corporation: HSZ-820NHA, [Al] = 1.3molkg -1, SiO 2 / Al 2 O 3 = 22.1) 2 days in a sealed container with saturated aqueous ammonium chloride and It was left to stand and was saturated with water. Various metal salts shown in Table 1 and 75 mL of deionized water were placed in a 200 mL beaker, and 1.0 g of saturated water-absorbed zeolite was added thereto. After that, deionized water was added so that the total volume became 100 mL. Next, the mixture was stirred at 70 ° C. and 400 rpm until all the water was removed. Then, the obtained powder was transferred to an evaporating dish and dried at 110 ° C. for 3 hours to obtain an MFI zeolite-supported catalyst containing various metals. The profile of the obtained MFI zeolite-supported catalyst is shown in Table 1.
[表1]
[Table 1]
表1に記載の触媒を用いてエタンとベンゼンとの反応を試みた。表1に記載の担持金属を用いた場合のエチルベンゼン、スチレン、トルエン及びC3−C6の軽質成分について、流通時間0.5h、1.5h、2.5h、3.5h及び4.5h時における収率の平均(本明細書において「平均収率」という)を図2に示す。図2の金属元素は原子番号順に並べてある。また、図中の点線は金属元素を周期ごとに分けてある。図2から、エチルベンゼン+スチレンの平均収率はPt−MFIを触媒とした時に最も高くなることがわかった。Zn−MFI、Pb−MFIを触媒とした時のエチルベンゼン+スチレンの平均収率も比較的高い。しかし、目的生成物であるエチルベンゼン及びスチレンが多く生成したこれらの触媒の中でPt−MFI、Zn−MFIを触媒とした時には水素化分解由来の副生成物であるトルエンと軽質成分も多く生成している。一方で、Pb−MFI触媒を用いた場合は副生成物を抑制している。つまり、Pb−MFI触媒は活性だけでなく、反応選択性にも優れることがわかる。 The reaction between ethane and benzene was attempted using the catalysts shown in Table 1. Ethylbenzene in the case of using the supported metal according to Table 1, styrene, the light components of toluene and C 3 -C 6, flow time 0.5h, 1.5 h, 2.5 h, during 3.5h and 4.5h The average yield in (referred to herein as "average yield") is shown in FIG. The metal elements in FIG. 2 are arranged in order of atomic number. In addition, the dotted line in the figure divides the metal element into cycles. From FIG. 2, it was found that the average yield of ethylbenzene + styrene was highest when Pt-MFI was used as a catalyst. The average yield of ethylbenzene + styrene when catalyzed by Zn-MFI and Pb-MFI is also relatively high. However, among these catalysts in which a large amount of ethylbenzene and styrene, which are the target products, are produced, when Pt-MFI and Zn-MFI are used as catalysts, a large amount of toluene and a light component, which are by-products derived from hydrocracking, are also produced. ing. On the other hand, when a Pb-MFI catalyst is used, by-products are suppressed. That is, it can be seen that the Pb-MFI catalyst is excellent not only in activity but also in reaction selectivity.
また、目的生成物であるエチルベンゼン及びスチレンが最も多く生成していたPt−MFI及びPb−MFIについて、触媒寿命の点から比較した。図3に生成物収率の経時変化を示す。Pt−MFIを触媒とした時には流通時間2.5hから急激にエチルベンゼン収率が低下し、流通時間4.5hで初期活性の60%まで低下し、顕著な触媒劣化が見られた。この理由として、エタンの脱水素化反応によってエチレンが生成し、そのエチレンがさらに脱水素化される、または重合することでコーキングが起こったためであると考えられる。また、エタンの脱水素化反応の進行は触媒劣化の原因になるだけでなく、その際に生成する水素によってベンゼンの水素化分解がより進行しやすくなり、トルエンやC3−C6の軽質成分も多く生成してしまう原因になると考えられる。これではエタンを有効利用できているとは言えない。一方、Pb−MFIを触媒とした時には、流通時間4.5hまで安定した触媒活性を示した。以上のことから、Pb−MFIが高い活性、高い選択性、長い触媒寿命を示すことがわかる。以下でゼオライト担持Pb触媒についてさらに検討した。 In addition, Pt-MFI and Pb-MFI, which produced the most target products, ethylbenzene and styrene, were compared in terms of catalyst life. FIG. 3 shows the change over time in the product yield. When Pt-MFI was used as a catalyst, the yield of ethylbenzene decreased sharply from the flow time of 2.5 h, and decreased to 60% of the initial activity at the flow time of 4.5 h, and remarkable catalyst deterioration was observed. It is considered that the reason for this is that ethylene is produced by the dehydrogenation reaction of ethane, and the ethylene is further dehydrogenated or polymerized to cause caulking. Also, the progress of dehydrogenation of ethane not only cause catalyst deterioration, the hydrogen generated during the hydrocracking of benzene becomes more easily proceeds, light components of toluene and C 3 -C 6 It is thought that this will cause a large amount of hydrogen to be generated. This does not mean that ethane can be used effectively. On the other hand, when Pb-MFI was used as a catalyst, stable catalytic activity was exhibited up to a flow time of 4.5 hours. From the above, it can be seen that Pb-MFI exhibits high activity, high selectivity, and long catalyst life. The zeolite-supported Pb catalyst was further investigated below.
[比較例19〜24:担体についての検討]
表2に示す担体を用いたこと、及び表2に記載の量のPb(NO3)2を用いたこと以外は、実施例1と同様の含浸法にて各種担体に担持されたPb触媒を作製して、その活性評価を行った。得られた触媒のプロファイルを表2に示す。
[Comparative Examples 19 to 24: Examination of Carrier]
Pb catalysts supported on various carriers by the same impregnation method as in Example 1 except that the carriers shown in Table 2 were used and the amounts of Pb (NO 3 ) 2 shown in Table 2 were used. It was prepared and its activity was evaluated. The profile of the obtained catalyst is shown in Table 2.
なお、出発原料としてNa型ゼオライトを用いる場合、NH4型ゼオライトへのイオン交換を行い、得られたNH4型ゼオライトにPbを担持させた。Na型ゼオライトからNH4型ゼオライトへのイオン交換は次のとおりにして行った。Na型ゼオライトを塩化アンモニウム飽和水溶液の入った密封容器内で2日間放置し、飽和吸水させた。200mLビーカーにNa型ゼオライト5.00gに含まれるAl量に対して10当量の硝酸アンモニウムと脱イオン水75mLを入れ、そこへ飽和吸水させたゼオライトを5.00g加えた。その後、全量が100mLになるように脱イオン水を加えた。次に、軽くラップでふたをし、80℃,400rpmで4h撹拌した。その後、吸引濾過と洗浄を計3回行った。そして下線部の操作を繰り返して計3回行い、得られた粉末を蒸発皿に移し、110℃で一晩乾燥させ、NH4型ゼオライトを得た。
[表2]
In the case of using the Na-type zeolite as a starting material, ion exchange into NH 4 zeolite, it was supported Pb in NH 4 zeolite obtained. Ion exchange from Na zeolite to NH 4 zeolite was carried out as follows. The Na-type zeolite was left in a sealed container containing a saturated aqueous solution of ammonium chloride for 2 days to allow saturated water absorption. 10 equivalents of ammonium nitrate and 75 mL of deionized water were placed in a 200 mL beaker with respect to the amount of Al contained in 5.00 g of Na-type zeolite, and 5.00 g of saturated water-absorbed zeolite was added thereto. Then, deionized water was added so that the total volume became 100 mL. Next, the lid was lightly covered with plastic wrap, and the mixture was stirred at 80 ° C. and 400 rpm for 4 hours. Then, suction filtration and washing were performed a total of 3 times. Secondly, a total of three times by repeating the operations underlined, resulting powder was transferred to an evaporating dish, and dried overnight at 110 ° C., to obtain a NH 4 zeolite.
[Table 2]
表2に記載の触媒を用いてエタンとベンゼンとを反応させた。エチルベンゼン、スチレン及びトルエンについて、平均収率を図4に示す。図4からMFI以外の担体を用いた場合では、エチルベンゼンが殆ど生成されないことがわかった。PbとMFIの組み合わせにより特異的な触媒性能を示すことがわかった。 Ethane and benzene were reacted using the catalysts shown in Table 2. The average yields of ethylbenzene, styrene and toluene are shown in FIG. From FIG. 4, it was found that when a carrier other than MFI was used, almost no ethylbenzene was produced. It was found that the combination of Pb and MFI exhibited specific catalytic performance.
[実施例2〜5及び比較例25:Al含量についての検討]
MFIのAl含量が1.0mol/kg、0.66mol/kg、0.52mol/kg、0.36mol/kg又は0.017mol/kgであるMFIゼオライトを用いて、表3に記載の量のPb(NO3)2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、Pb/Al比が60%のMFI担持Pb触媒を作製した。得られた触媒のプロファイルを表3に示す。
[表3]
[Examples 2 to 5 and Comparative Example 25: Examination of Al content]
Using MFI zeolite having an Al content of MFI of 1.0 mol / kg, 0.66 mol / kg, 0.52 mol / kg, 0.36 mol / kg or 0.017 mol / kg, the amounts of Pb shown in Table 3 are used. An MFI-supported Pb catalyst having a Pb / Al ratio of 60% was prepared in the same manner as in Example 1 except that (NO 3 ) 2 was used. The profile of the obtained catalyst is shown in Table 3.
[Table 3]
表3に記載の触媒を用いてエタンとベンゼンとを反応させた。エチルベンゼン+スチレンについて、平均収率を図5に示す。Al含量が増加するに従い、平均収率も増加することがわかった。 Ethane and benzene were reacted using the catalysts shown in Table 3. The average yield of ethylbenzene + styrene is shown in FIG. It was found that the average yield increased as the Al content increased.
[実施例6〜15:Pb含量についての検討]
表4に記載の量のPb(NO3)2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、Pb/Al比が表4に示す値を有するMFI担持Pb触媒を作製した。得られた触媒のプロファイルを表4に示す。
[Examples 6 to 15: Examination of Pb content]
An MFI-supported Pb catalyst having a Pb / Al ratio having the values shown in Table 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amounts of Pb (NO 3 ) 2 shown in Table 4 were used. The profile of the obtained catalyst is shown in Table 4.
また、イオン交換法を用いて、MFI担持Pb触媒を作製した。作製手順は具体的には次のとおりである。NH4−MFIゼオライトを塩化アンモニウム飽和水溶液の入った密封容器内で2日間放置し、飽和吸水させた。200mLビーカーに表4に記載の量の硝酸鉛(Pb(NO3)2)と脱イオン水75mLを入れ、そこへ飽和吸水させたNH4−MFIを1.00g加えた。その後全量が100mLになるように脱イオン水を加えた。次に、軽くラップでふたをし、70℃,400rpmで4h撹拌した。その後、吸引濾過と洗浄を計3回行い、得られた粉末を蒸発皿に移し、110℃で3h乾燥させPb−MFIを得た。得られたMFI担持Pb触媒のプロファイルを表4に示す。
[表4]
In addition, an MFI-supported Pb catalyst was prepared using the ion exchange method. The production procedure is specifically as follows. The NH 4- MFI zeolite was left in a sealed container containing a saturated aqueous solution of ammonium chloride for 2 days for saturated water absorption. Lead nitrate (Pb (NO 3 ) 2 ) and 75 mL of deionized water were placed in a 200 mL beaker in the amounts shown in Table 4, and 1.00 g of saturated water-absorbed NH 4- MFI was added thereto. After that, deionized water was added so that the total volume became 100 mL. Next, the lid was lightly covered with plastic wrap, and the mixture was stirred at 70 ° C. and 400 rpm for 4 hours. Then, suction filtration and washing were performed a total of 3 times, and the obtained powder was transferred to an evaporating dish and dried at 110 ° C. for 3 hours to obtain Pb-MFI. The profile of the obtained MFI-supported Pb catalyst is shown in Table 4.
[Table 4]
表4に記載の触媒を用いてエタンとベンゼンとを反応させた。エチルベンゼン+スチレンについて、平均収率を図6に示す。Pb/Alが0.6まで収率が増加し、Pb/Alが0.6以上で収率減少することがわかった。また、イオン交換法により作製した触媒の方が、含浸法により作製したものよりも優れた性能を示すことがわかった。これは、イオン交換サイト上のPbが特に活性に寄与しているためと推定される。また、Pb/Alが60mol%以上になると収率が低下しているのは、Pb量が多すぎると活性なPb種だけでなく、不活性なPb種も多くできてしまい、活性なPb種の阻害をしてしまうためと推定される。 Ethane and benzene were reacted using the catalysts shown in Table 4. The average yield of ethylbenzene + styrene is shown in FIG. It was found that the yield increased to 0.6 for Pb / Al and decreased when Pb / Al was 0.6 or more. It was also found that the catalyst produced by the ion exchange method exhibited superior performance to that produced by the impregnation method. It is presumed that this is because Pb on the ion exchange site particularly contributes to the activity. Further, when Pb / Al is 60 mol% or more, the yield decreases because not only active Pb species but also inactive Pb species are produced when the amount of Pb is too large, and active Pb species are produced. It is presumed that this is due to the inhibition of.
[実施例16:Na型MFIを用いたMFI担持Pb触媒の検討]
Na−MFIゼオライトを塩化アンモニウム飽和水溶液の入った密封容器内で2日間放置し、飽和吸水させた。200mLビーカーに3.9gの硝酸鉛(Pb(NO3)2)と脱イオン水75mLを入れ、そこへ飽和吸水させたNa−MFIを1.00g加えた。その後全量が100mLになるように脱イオン水を加えた。次に、軽くラップでふたをし、70℃、400rpmで4h撹拌した。その後、吸引濾過と洗浄を計3回行い、得られた粉末を蒸発皿に移し、110℃で3h乾燥させPb−MFIを得た。得られた触媒のプロファイルを表5に示す。
[表5]
[Example 16: Examination of MFI-supported Pb catalyst using Na-type MFI]
The Na-MFI zeolite was left in a sealed container containing a saturated aqueous solution of ammonium chloride for 2 days to allow saturated water absorption. 3.9 g of lead nitrate (Pb (NO 3 ) 2 ) and 75 mL of deionized water were placed in a 200 mL beaker, and 1.00 g of saturated water-absorbed Na-MFI was added thereto. After that, deionized water was added so that the total volume became 100 mL. Next, the lid was lightly covered with plastic wrap, and the mixture was stirred at 70 ° C. and 400 rpm for 4 hours. Then, suction filtration and washing were performed a total of 3 times, and the obtained powder was transferred to an evaporating dish and dried at 110 ° C. for 3 hours to obtain Pb-MFI. The profile of the obtained catalyst is shown in Table 5.
[Table 5]
表5に記載の触媒を用いて、エタンとベンゼンとを反応させた。エチルベンゼン、スチレン及びトルエンについて、平均収率を図7に示す。実施例1のNH4型MFIに含浸させたPb−MFIよりは平均収率が低いが,Na型MFIを用いた場合も触媒活性を有する。 Ethane and benzene were reacted using the catalysts shown in Table 5. The average yields of ethylbenzene, styrene and toluene are shown in FIG. Lower average yield than Pb-MFI impregnated into NH 4 form MFI of Example 1 but with the catalytic activity in the case of using the Na-type MFI.
本開示の触媒は石油化学工業における各種製品の製造工程に有用である。 The catalysts of the present disclosure are useful in the manufacturing process of various products in the petrochemical industry.
Claims (8)
前記MFI型ゼオライトに担持されたPb
を含んでなる、
エタン及び芳香族炭化水素を原料とするエチル化反応用のPb含有ゼオライト触媒であって、前記芳香族炭化水素が、下記式(I):
C6(CH3)x(C2H5)y(H)6−(x+y) (I)
(式中、C6はベンゼンから6個の水素原子を除いた6価の基であり、xは0〜5の整数であり、yは0〜5の整数であり、かつ、x+yは0〜5の整数である)
で表される、Pb含有ゼオライト触媒。 MFI-type zeolite and Pb supported on the MFI-type zeolite
Contains,
A Pb-containing zeolite catalyst for an ethylation reaction using ethane and an aromatic hydrocarbon as raw materials, wherein the aromatic hydrocarbon has the following formula (I):
C 6 (CH 3 ) x (C 2 H 5 ) y (H) 6- (x + y) (I)
(In the formula, C 6 is a hexavalent group obtained by removing 6 hydrogen atoms from benzene, x is an integer of 0 to 5, y is an integer of 0 to 5, and x + y is 0 to 0. (It is an integer of 5)
A Pb-containing zeolite catalyst represented by.
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