JP2021059484A - Novel silver-containing zeolite and zeolite-containing catalyst for producing aromatic hydrocarbons - Google Patents

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紗衣 本望
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紗衣 本望
智洋 林
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智洋 林
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Abstract

To provide a novel silver-containing zeolite having a specific trace amount of Bronsted acid points on its surface and a catalyst for producing aromatic hydrocarbons containing the silver-containing zeolite, which is expected to be useful as a catalyst for the aromatization of non-aromatic hydrocarbons such as aliphatic hydrocarbons.SOLUTION: A silver-containing zeolite which contains silver and satisfies the following properties (i) to (iv): (i) Average particle size is 100 nm or less. (ii) 10-membered ring pore zeolite. (iii) The content of silver is 0.05 to 3 wt%. (iv) The amount of Bronsted acid on the outer surface is 0.1 to 10.0 μmol/g.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、銀を含有し、外表面に特定量のブレンステッド酸点を有する10員環細孔ゼオライトである新規な銀含有ゼオライト及びそれを含む芳香族炭化水素製造用触媒に関するものであり、更に詳細には、特定の平均粒子径、外表面に微量のブレンステッド酸点、特定量の銀を有することにより、芳香族炭化水素の製造効率に優れる芳香族炭化水素製造用触媒としての作用及び耐久性を有する10員環細孔ゼオライトである新規な銀含有ゼオライトに関するものである。 The present invention relates to a novel silver-containing zeolite which is a 10-membered ring-pore zeolite containing silver and having a specific amount of blended acid points on the outer surface, and a catalyst for producing an aromatic hydrocarbon containing the same. More specifically, by having a specific average particle size, a trace amount of zeolite acid spot on the outer surface, and a specific amount of silver, the action as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons, which is excellent in the production efficiency of aromatic hydrocarbons, and It relates to a novel silver-containing zeolite, which is a durable 10-membered ring-pore zeolite.

ベンゼン、トルエン、キシレン(以下、総称して芳香族化合物と表記する場合がある。)は、多くの場合、石油精製により得られた原料油(例えば、ナフサなど)を、熱分解反応装置にて分解し、得られた熱分解生成物から芳香族化合物を蒸留または抽出によって分離精製することで得られる。これらによる芳香族化合物の製造では、芳香族化合物以外の熱分解生成物として、脂肪族及び/又は脂環式炭化水素が含まれる。そのため、芳香族化合物の製造に伴って、脂肪族及び/又は脂環式炭化水素が同時に製造されるため、芳香族化合物の生産量は脂肪族及び/又は脂環式炭化水素の生産量を見合って調整がなされ、おのずと生産量に制限を受けるものであった。 For benzene, toluene, and xylene (hereinafter, may be collectively referred to as aromatic compounds), in many cases, raw material oil (for example, naphtha) obtained by petroleum refining is used in a pyrolysis reaction device. It is obtained by decomposition and separation and purification of an aromatic compound from the obtained thermal decomposition product by distillation or extraction. In the production of aromatic compounds by these, aliphatic and / or alicyclic hydrocarbons are included as thermal decomposition products other than aromatic compounds. Therefore, the aliphatic and / or alicyclic hydrocarbons are produced at the same time as the aromatic compound is produced, so that the production amount of the aromatic compound is commensurate with the production amount of the aliphatic and / or alicyclic hydrocarbons. Adjustments were made, and the production volume was naturally limited.

ゼオライトは、石油化学触媒、内燃機関等の排ガス浄化触媒、吸着剤等の用途として工業的に幅広く用いられる。そして、工業的使用の際には、耐久性、取り扱い性の向上を目的として、バインダー(例えば、シリカ、粘土鉱物など)を混合し、所定の形状に成形され、高温焼成により焼結を行うことでゼオライトとバインダーとを複合化したゼオライト成形体として用いられてきた。 Zeolites are widely used industrially as petrochemical catalysts, exhaust gas purification catalysts for internal combustion engines, adsorbents, and the like. Then, in industrial use, for the purpose of improving durability and handleability, a binder (for example, silica, clay mineral, etc.) is mixed, molded into a predetermined shape, and sintered by high-temperature firing. It has been used as a zeolite molded product in which a zeolite and a binder are combined.

また、中細孔ゼオライト、ゼオライト複合体は、芳香族化合物相当のサイズの細孔を利用した高選択性触媒として用いられている。そのようなゼオライトで代表的なMFI型ゼオライトを触媒として用いた例として、トルエンの不均化、キシレンの異性化などが提案されている。これらの反応は主に、ゼオライトのミクロ細孔の特徴を利用したものである。中細孔ゼオライトのミクロ細孔は、入口径がおよそ0.5nmであり、この細孔径に近接した分子径を持つ分子の有効な反応場となると考えられる。 Further, medium-pore zeolite and zeolite complex are used as highly selective catalysts utilizing pores having a size equivalent to that of an aromatic compound. Disproportionation of toluene, isomerization of xylene, and the like have been proposed as examples of using MFI-type zeolite as a catalyst, which is a typical example of such zeolite. These reactions mainly utilize the characteristics of the micropores of zeolite. The micropores of the medium-pore zeolite have an inlet diameter of about 0.5 nm, and are considered to be an effective reaction field for molecules having a molecular diameter close to the pore diameter.

そして、脂肪族または脂環式炭化水素原料を、中細孔径ゼオライトを主に含んだ触媒と約400℃〜約800℃程度の温度で接触させることにより、芳香族化合物を製造する方法(例えば、特許文献1,2)が提案されている。これら製造法には、熱分解による芳香族化合物の製造法と比較して、付加価値が低く、余剰な炭化水素である非芳香族化合物を原料とし芳香族化合物が製造できるという効果が認められる。その一方で、その生産効率、選択性という点でまだまだ課題を有するものであった。 Then, a method for producing an aromatic compound by contacting an aliphatic or alicyclic hydrocarbon raw material with a catalyst mainly containing medium pore size zeolite at a temperature of about 400 ° C. to about 800 ° C. (for example). Patent Documents 1 and 2) have been proposed. Compared with the method for producing an aromatic compound by thermal decomposition, these production methods have an effect that the added value is low and the aromatic compound can be produced from a non-aromatic compound which is a surplus hydrocarbon as a raw material. On the other hand, there are still problems in terms of production efficiency and selectivity.

また、ゼオライトを触媒とした反応においては、表面の酸点を除去したゼオライト(例えば特許文献3参照。)が提案されている。ゼオライト表面(外表面)の酸点における反応も知られており、この反応は一般的には非選択的反応と考えられている。これらの非選択的反応はしばしば、生成物収量の低下、生成物選択率の低下、コーク析出による触媒の失活、等を誘発し、望ましくないものと判断されている。 Further, in a reaction using a zeolite as a catalyst, a zeolite from which acid spots on the surface have been removed (see, for example, Patent Document 3) has been proposed. A reaction at the acid point on the zeolite surface (outer surface) is also known, and this reaction is generally considered to be a non-selective reaction. These non-selective reactions often induce a decrease in product yield, a decrease in product selectivity, catalyst inactivation due to cork precipitation, etc., and are judged to be undesirable.

このような非選択的反応を抑制する方法として、嵩高い試剤で表面のアルミニウムを抽出する、または表面を被覆する方法が提案され、具体的には、MFI構造を有するゼオライトをシリケートで被覆し、p−キシレンを選択的に製造する方法(例えば特許文献4参照。)、嵩高いジアルキルアミン試剤でゼオライトの表面酸点を被覆する方法(例えば特許文献5,6参照。)、等が提案されている。 As a method of suppressing such a non-selective reaction, a method of extracting aluminum on the surface with a bulky reagent or coating the surface has been proposed. Specifically, a zeolite having an MFI structure is coated with silicate. A method for selectively producing p-xylene (see, for example, Patent Document 4), a method for coating the surface acid spot of zeolite with a bulky dialkylamine reagent (see, for example, Patent Documents 5 and 6), and the like have been proposed. There is.

また、表面や内部に限らず、ゼオライトの酸点は加熱もしくは水熱雰囲気下での脱アルミニウムにより経時的に減少する。この現象は、ゼオライトを触媒として使用する場合には避けられない課題である。加熱もしくは水熱雰囲気とは、400℃を超えるような高温での使用や、水蒸気が発生するような環境下での使用によるものである。特に後者は、コーク析出後の触媒に対して、酸素を含む雰囲気下でコークを燃焼させる触媒再生工程が当てはまる。 Further, not only on the surface and inside, the acidity of zeolite decreases with time by heating or dealumination in a hydrothermal atmosphere. This phenomenon is an unavoidable problem when zeolite is used as a catalyst. The heating or hydrothermal atmosphere is due to use at a high temperature exceeding 400 ° C. or use in an environment where water vapor is generated. In particular, the latter applies to the catalyst regeneration step of burning the coke in an atmosphere containing oxygen with respect to the catalyst after the coke precipitation.

ゼオライトの脱アルミニウムを抑制する一つの方法として、添加金属による酸点の保護がある。例えば、ゼオライトへ銀を含有させ酸点を保護することで、ゼオライトの耐熱性および耐水熱性を向上させる方法(例えば、非特許文献1参照。)が提案されている。 One method of suppressing the dealumination of zeolite is the protection of acid spots with an additive metal. For example, a method of improving the heat resistance and water heat resistance of zeolite by adding silver to the zeolite to protect the acid point has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).

特許第3741455号Patent No. 3741455 特許第3264447号Patent No. 3264447 特開2018−145085号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-145085 特許第6029654号Patent No. 6029654 米国特許第4520221号U.S. Pat. No. 4,502,221 米国特許第4568768号U.S. Pat. No. 4,568,768

Physical Chemistry Chemical Physics 第17巻、15637頁(2015年)Physical Chemistry Chemical Physics Vol. 17, p. 15637 (2015)

しかし、特許文献3に提案の方法においては、芳香族炭化水素の製造において一定の効果は見られるものの、ゼオライト表面の酸点を除去することから、芳香族炭化水素の生産効率、選択性という点ではまだまだ改良の余地を有するものであった。また、特許文献4に提案の方法については、ゼオライトをシリケートで被覆する際に複数回の水熱合成が必要という課題を有する上に、p−キシレンを選択的に製造するものであり、芳香族炭化水素の選択的、効率的な製造という点では何ら考慮のなされていないものである。さらに、特許文献5,6に提案された方法においては、アミンによる表面酸点の被覆を提案するものであり、高温下ではアミンの脱離もしくは分解が発生しやすいため、高温下での使用を前提とする芳香族炭化水素製造用触媒としての安定性に課題を有する。さらに、非特許文献1で提案された方法においては、ゼオライトの酸量を規定しておらず、芳香族炭化水素の生産効率、選択性という点ではまだまだ改良の余地を有するものであった。 However, although the method proposed in Patent Document 3 has a certain effect in the production of aromatic hydrocarbons, it removes acid spots on the surface of zeolite, so that the production efficiency and selectivity of aromatic hydrocarbons are improved. Then, there was still room for improvement. Further, the method proposed in Patent Document 4 has a problem that hydrothermal synthesis is required a plurality of times when the zeolite is coated with a hydrocarbon, and p-xylene is selectively produced, and is aromatic. No consideration has been given to the selective and efficient production of hydrocarbons. Further, the methods proposed in Patent Documents 5 and 6 propose coating of surface acid spots with amines, and since amines are likely to be desorbed or decomposed at high temperatures, they should be used at high temperatures. There is a problem in stability as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons, which is a prerequisite. Further, in the method proposed in Non-Patent Document 1, the amount of acid of zeolite is not specified, and there is still room for improvement in terms of production efficiency and selectivity of aromatic hydrocarbons.

そこで、本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、ゼオライト表面のブレンステッド酸点のみを選択的に除去し、外表面に特定量の微量のブレンステッド酸点を有すると共に、さらに特定量の銀を含有することにより、芳香族炭化水素の製造に際して、高い耐熱性および耐水熱性を示すとともに、耐コーキング性、反応寿命および生産性が改善され、優れた性能を発揮することを見出し、本発明を完成するに至った。 Therefore, as a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors selectively removed only the Bronsted acid spots on the surface of the zeolite and provided a specific amount of a small amount of Bronsted acid spots on the outer surface. In addition to having it, by further containing a specific amount of silver, it exhibits high heat resistance and water heat resistance in the production of aromatic hydrocarbons, and also improves caulking resistance, reaction life and productivity, and exhibits excellent performance. We have found that this is the case, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、銀を含有し、下記(i)〜(iv)の特性を満足することを特徴とする銀含有ゼオライト及びそれを含む芳香族炭化水素製造用触媒に関するものである。その際の製造方法としては、例えば下記(i)、(ii)、(iv)の特性を有するゼオライトに対し、含浸担持、イオン交換、骨格置換等の方法により銀を導入する方法を挙げることができ、その際には硝酸銀水溶液等を用いることができる。
(i)平均粒子径が100nm以下。
(ii)10員環細孔ゼオライト。
(iii)銀の含有率が0.05〜3wt%。
(iv)外表面のブレンステッド酸量が0.1〜10.0μmol/g。
That is, the present invention relates to a silver-containing zeolite containing silver and satisfying the following characteristics (i) to (iv), and a catalyst for producing an aromatic hydrocarbon containing the same. As a production method at that time, for example, a method of introducing silver into a zeolite having the following characteristics (i), (ii), and (iv) by impregnation loading, ion exchange, skeleton substitution, or the like can be mentioned. In that case, an aqueous silver nitrate solution or the like can be used.
(I) The average particle size is 100 nm or less.
(Ii) 10-membered ring pore zeolite.
(Iii) The silver content is 0.05 to 3 wt%.
(Iv) The amount of Bronsted acid on the outer surface is 0.1 to 10.0 μmol / g.

以下に、本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の新規な銀含有ゼオライトは、(i)平均粒子径(以下、PDと記す場合もある。)がPD≦100nm、(ii)10員環細孔ゼオライト、(iii)銀の含有率が0.05〜3wt%、(iv)外表面のブレンステッド酸点が0.1〜10.0μmol/gのいずれの要件をも満足するものである。 The novel silver-containing zeolite of the present invention has (i) an average particle size (hereinafter, also referred to as PD) of PD ≦ 100 nm, (ii) a 10-membered ring-pore zeolite, and (iii) a silver content. It satisfies any of the requirements of 0.05 to 3 wt% and (iv) zeolite on the outer surface of 0.1 to 10.0 μmol / g.

本発明の新規な銀含有ゼオライトは、(i)PD≦100nmのものであり、特に熱安定性にも優れるゼオライトとなることから、5nm≦PD≦100nmであることが望ましい。ここで、PDが100nmを越えるものである場合、炭化水素の転化反応用の触媒とした場合、その反応効率に劣るものとなる。 The novel silver-containing zeolite of the present invention has (i) PD ≦ 100 nm, and is particularly excellent in thermal stability. Therefore, it is desirable that 5 nm ≦ PD ≦ 100 nm. Here, when PD exceeds 100 nm, the reaction efficiency is inferior when it is used as a catalyst for a hydrocarbon conversion reaction.

なお、本発明におけるPDは、その測定方法に制限はなく、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)の写真から任意の粒子を100個以上選んで、その平均直径を求める方法、ゼオライトの外表面積から以下の式(1)を用いて算出する方法、等の任意の方法を挙げることができる。
PD=6/S×(1/(2.29×10)+0.18×10−6) (1)
(ここで、Sは外表面積(m/g)を示すものである。)
なお、式(1)における外表面積(S(m/g))は、液体窒素温度における一般的な窒素吸着法を用い、t−plot法から求めることができる。例えば、tを吸着量の厚みとするときに、tについて0.6〜1nmの範囲の測定点を直線近似し、得られた回帰直線の傾きからゼオライトの外表面積を求めるものである。
The measurement method of PD in the present invention is not limited. For example, 100 or more arbitrary particles are selected from photographs of a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), and the average diameter thereof is obtained. Any method can be mentioned, such as a method, a method of calculating from the outer surface surface of zeolite using the following formula (1), and the like.
PD = 6 / S × (1 / (2.29 × 10 6 ) + 0.18 × 10-6 ) (1)
(Here, S indicates the outer surface area (m 2 / g).)
The outer surface area (S (m 2 / g)) in the formula (1) can be obtained from the t-prot method using a general nitrogen adsorption method at a liquid nitrogen temperature. For example, when t is the thickness of the adsorption amount, the measurement points in the range of 0.6 to 1 nm are linearly approximated with respect to t, and the outer surface area of the zeolite is obtained from the slope of the obtained regression line.

そして、中でも簡便な測定が可能であることから、SEM又はTEMによる方法が好ましい。 And, above all, the method by SEM or TEM is preferable because simple measurement is possible.

本発明の新規な銀含有ゼオライトは、(ii)10員環細孔ゼオライトであり、骨格構造が10員環構造を有し、細孔を有するゼオライトであれば如何なるものでも良く、該10員環細孔構造を有するゼオライトとしては、具体的にはAEL、EUO、FER、HEU、MEU、MEL、MFI、NES型等のゼオライトを挙げることができ、特に脂肪族炭化水素の芳香族炭化水素製造用触媒として期待されるものとなることからMFI型またはMEL型であることが好ましい。そして、例えばMFI型としては、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挙げることができる。 The novel silver-containing zeolite of the present invention is (ii) a 10-membered ring-pore zeolite, and any zeolite having a skeleton structure having a 10-membered ring structure and pores may be used, and the 10-membered ring may be used. Specific examples of the zeolite having a pore structure include zeolites of AEL, EUO, FER, HEU, MEU, MEL, MFI, NES type and the like, and particularly for producing aromatic hydrocarbons of aliphatic hydrocarbons. It is preferably MFI type or MEL type because it is expected as a catalyst. And, for example, as the MFI type, an aluminosilicate compound belonging to the structure code MFI defined by the International Zeolite Society can be mentioned.

本発明の新規な銀含有ゼオライトは、(iii)銀の含有率が0.05〜3wt%であり、特定の範囲内の銀含有率を有することで芳香族炭化水素製造用触媒とした際に特に優れた触媒性能を示すものとなる。ここで、銀の含有量が0.05w%未満である場合、銀による酸点の保護効果が得られなくなり、芳香族炭化水素製造用触媒とした際の生産効率、選択性の触媒性能に劣るものとなる。一方、3w%よりも大きい場合、銀の凝集化が進行し、銀凝集粒子表面における副反応、コーキングが生じやすく、触媒性能が悪化したものとなる。 The novel silver-containing zeolite of the present invention has a (iii) silver content of 0.05 to 3 wt%, and has a silver content within a specific range when used as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons. It exhibits particularly excellent catalytic performance. Here, when the silver content is less than 0.05 w%, the effect of protecting the acid point by silver cannot be obtained, and the production efficiency and selectivity of the catalyst performance when used as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons are inferior. It becomes a thing. On the other hand, when it is larger than 3 w%, silver agglutination proceeds, side reactions and caulking on the surface of the silver agglutinated particles are likely to occur, and the catalytic performance is deteriorated.

本発明の新規な銀含有ゼオライトは、(iv)外表面のブレンステッド酸量(以下、B酸量と記す場合がある。)が0.1〜10.0μmol/gであり、特定の範囲内の外表面B酸量を有することで芳香族炭化水素製造用触媒とした際に特に優れた触媒性能を示すものとなる。ここで、外表面B酸量が0.1μmol/g未満である場合、芳香族炭化水素製造用触媒とした際の生産効率、選択性の触媒性能に劣るものとなる。一方、10.0μmol/gよりも大きい場合、触媒表面における副反応、コーキングが生じやすく、触媒性能が悪化したものとなる。 The novel silver-containing zeolite of the present invention has a (iv) outer surface Bronsted acid amount (hereinafter, may be referred to as B acid amount) of 0.1 to 10.0 μmol / g, which is within a specific range. By having the amount of B acid on the outer surface of the above, the catalyst performance is particularly excellent when it is used as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons. Here, when the amount of B acid on the outer surface is less than 0.1 μmol / g, the production efficiency and selectivity of the catalyst performance when used as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons are inferior. On the other hand, when it is larger than 10.0 μmol / g, side reactions and caulking on the catalyst surface are likely to occur, and the catalyst performance is deteriorated.

そして、本発明の新規な銀含有ゼオライトにおいては、芳香族炭化水素製造用触媒とした場合に、芳香族炭化水素の製造効率、選択性に優れる触媒となることから(v)B酸量が0.01〜1.0mmol/gであるものが好ましく、特に0.01〜0.2mmol/gであるものが好ましい。 In the novel silver-containing zeolite of the present invention, when it is used as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons, it becomes a catalyst having excellent production efficiency and selectivity of aromatic hydrocarbons. Therefore, (v) the amount of B acid is 0. It is preferably 0.01 to 1.0 mmol / g, and particularly preferably 0.01 to 0.2 mmol / g.

ここで、ゼオライトのB酸量とは、ブレンステッド酸点(以下、B酸点と記す場合がある。)の量を示すものであり、ゼオライトに存在する酸性OH基を示すものである。通常、ゼオライトは、その外表面及び(ミクロ)細孔内にB酸点を有するものである。そして、外表面にB酸点をわずかしか有さないものとは、そのB酸点はそのほとんどが(ミクロ)細孔内に存在することを意味するものである。 Here, the B acid amount of the zeolite indicates the amount of the Bronsted acid point (hereinafter, may be referred to as the B acid point), and indicates the acidic OH group present in the zeolite. Zeolites usually have B acid points on their outer surface and in (micro) pores. And, having only a few B acid points on the outer surface means that most of the B acid points are present in the (micro) pores.

本発明の新規な銀含有ゼオライトにおける外表面のB酸量の確認方法としては、その確認を行うことが可能であれば如何なる方法をも用いることが可能であり、例えばB酸点に対する吸着性を有する2,4−ジメチルキノリンの吸着により確認することが可能である。2,4−ジメチルキノリンは、ゼオライト(細孔内を含む)に存在するB酸点(酸性OH基)との吸着性質を有している。しかし、MFI型のようにゼオライトの(ミクロ)細孔径が2,4−ジメチルキノリン分子より小さい場合、(ミクロ)細孔内に侵入することができず、(ミクロ)細孔内のB酸点と吸着することは出来ない。つまり、ゼオライトの外表面のB酸点のみと吸着するものとなる。よって、MFI型ゼオライトの外表面のB酸点への2,4−ジメチルキノリンの吸着量を求めることで、外表面のB酸量を定量することができる。 As a method for confirming the amount of B acid on the outer surface of the novel silver-containing zeolite of the present invention, any method can be used as long as the confirmation can be performed. It can be confirmed by the adsorption of 2,4-dimethylquinoline. 2,4-Dimethylquinoline has an adsorptive property with the B acid point (acidic OH group) present in zeolite (including in the pores). However, when the (micro) pore diameter of the zeolite is smaller than the 2,4-dimethylquinoline molecule as in the MFI type, it cannot penetrate into the (micro) pores and the B acid point in the (micro) pores. Cannot be adsorbed. That is, it adsorbs only the B acid point on the outer surface of the zeolite. Therefore, the amount of B acid on the outer surface can be quantified by determining the amount of 2,4-dimethylquinoline adsorbed on the B acid point on the outer surface of the MFI-type zeolite.

より具体的な方法としては、ゼオライトの前処理として400℃で2時間の脱気・脱水処理を行ったゼオライトの150℃における赤外吸収スペクトル測定を行う。そして、脱気・脱水処理を行ったゼオライトに2,4−ジメチルキノリンガスを導入して30分間吸着させ、150℃での排気により余剰2,4−ジメチルキノリンを除き、2,4−ジメチルキノリン吸着ゼオライトの調製を行い150℃における赤外吸収スペクトル測定を行う。つまり、2,4−ジメチルキノリン吸着前後の赤外吸収の差スペクトルにおいて、3600〜3650cm−1の範囲で赤外線吸収の差(減少)を定量することで、外表面のB酸量を得ることができる。なお、2,4−ジメチルキノリンはゼオライト表面のシラノール部位にも吸着するが、シラノールのO−H伸縮振動に由来する吸収は、3700〜3800cm−1に観測される。一方、ゼオライトの外表面のB酸点のO−H伸縮振動に由来する吸収は、3600〜3650cm−1に観測され、2,4−ジメチルキノリンを吸着してB酸点のO−H伸縮振動に由来する吸収3600〜3650cm−1の範囲に赤外吸収スペクトルの減少がみられることは、2,4−ジメチルキノリンがゼオライトの外表面のB酸点に吸着したことを示す。 As a more specific method, infrared absorption spectrum measurement at 150 ° C. of zeolite which has been degassed and dehydrated at 400 ° C. for 2 hours as a pretreatment of zeolite is performed. Then, 2,4-dimethylquinoline gas is introduced into the degassed / dehydrated zeolite and adsorbed for 30 minutes, and excess 2,4-dimethylquinoline is removed by exhaust at 150 ° C. to remove 2,4-dimethylquinoline. The adsorbed zeolite is prepared and the infrared absorption spectrum is measured at 150 ° C. That is, the amount of B acid on the outer surface can be obtained by quantifying the difference (decrease) in infrared absorption in the range of 3600 to 3650 cm -1 in the infrared absorption difference spectrum before and after adsorption of 2,4-dimethylquinoline. it can. Although 2,4-dimethylquinoline is also adsorbed on the silanol site on the zeolite surface, absorption derived from the oh expansion and contraction vibration of silanol is observed at 3700 to 3800 cm -1. On the other hand, the absorption derived from the OH expansion and contraction vibration of the B acid point on the outer surface of the zeolite was observed at 3600 to 3650 cm -1 , adsorbing 2,4-dimethylquinoline and the OH expansion and contraction vibration of the B acid point. The decrease in the infrared absorption spectrum in the range of absorption 3600 to 3650 cm -1 derived from the above indicates that 2,4-dimethylquinoline was adsorbed on the B acid point on the outer surface of the zeolite.

また、本発明の新規な銀含有ゼオライトのB酸量(外表面及び(ミクロ)細孔内に存在するB酸点)の測定方法としては、その測定を行うことが可能であれば如何なる方法をも用いることが可能であり、例えばB酸点に対する吸着性を有するピリジンの吸着により確認することが可能である。ピリジンは、ゼオライト(細孔内を含む)に存在するB酸点(酸性OH基)との吸着性質を有しており、ゼオライトの(ミクロ)細孔径がピリジンより大きい場合、(ミクロ)細孔内にも侵入することができ、外表面及び(ミクロ)細孔内のB酸点とも吸着出来る。よって、MFI型ゼオライトの細孔内に存在するB酸点も含め、ゼオライトに存在するB酸量を定量することができる。 Further, as a method for measuring the amount of B acid (B acid point existing on the outer surface and in the (micro) pores) of the novel silver-containing zeolite of the present invention, any method can be used as long as the measurement can be performed. Can also be used, for example, it can be confirmed by adsorption of pyridine having adsorptivity to the B acid point. Pyridine has an adsorption property with the B acid point (acidic OH group) existing in the zeolite (including in the pores), and when the (micro) pore diameter of the zeolite is larger than the pyridine, the (micro) pores It can also penetrate inside and can adsorb both the outer surface and the B acid points in the (micro) pores. Therefore, the amount of B acid present in the zeolite can be quantified, including the B acid point existing in the pores of the MFI type zeolite.

より具体的な方法としては、ゼオライトの前処理として400℃で2時間の脱気・脱水処理を行ったゼオライトの150℃における赤外吸収スペクトル測定を行う。そして、脱気・脱水処理を行ったゼオライトにピリジンガスを導入して10分間吸着させ、150℃での排気により余剰ピリジンを除き、ピリジン吸着ゼオライトの調製を行い150℃における赤外吸収スペクトル測定を行う。つまり、ピリジン吸着前後の赤外吸収の差スペクトルにおいて、1515〜1565cm−1の範囲で赤外線吸収の差(増加)を定量することで、細孔内も含めたB酸量を得ることができる。 As a more specific method, infrared absorption spectrum measurement at 150 ° C. of zeolite which has been degassed and dehydrated at 400 ° C. for 2 hours as a pretreatment of zeolite is performed. Then, pyridine gas is introduced into the degassed / dehydrated zeolite and adsorbed for 10 minutes, excess pyridine is removed by exhaust at 150 ° C., pyridine-adsorbed zeolite is prepared, and infrared absorption spectrum measurement at 150 ° C. is performed. Do. That is, in the infrared absorption difference spectrum before and after pyridine adsorption, the amount of B acid including the inside of the pores can be obtained by quantifying the difference (increase) in infrared absorption in the range of 1515 to 1565 cm -1.

そして、本発明における新規な銀含有ゼオライトは、特に芳香族炭化水素製造用触媒とした場合に、芳香族炭化水素の製造効率、選択性に優れる触媒となることから、外表面に僅かなB酸点を有し、B酸点のほとんどが(ミクロ)細孔内に存在するものであることが好ましい、その外表面に存在するB酸点は、全B酸点の1〜10%のものであることが好ましい。なお、外表面のB酸点の割合は、上述したゼオライトの外表面のB酸量を、ゼオライト(細孔内を含む)に存在するB酸量の割合として求められる。 The novel silver-containing zeolite in the present invention is a catalyst having excellent production efficiency and selectivity of aromatic hydrocarbons, particularly when it is used as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons. Therefore, a slight amount of B acid is applied to the outer surface. It is preferable that the B acid points have points and most of the B acid points are present in the (micro) pores, and the B acid points present on the outer surface thereof are 1 to 10% of the total B acid points. It is preferable to have. The ratio of the B acid point on the outer surface is determined by using the amount of B acid on the outer surface of the above-mentioned zeolite as the ratio of the amount of B acid present in the zeolite (including the inside of the pores).

本発明の新規な銀含有ゼオライトの製造方法としては、上記(i)〜(iv)に記載の特性を満足するゼオライトの製造が可能であれば如何なる方法をも用いることは可能である。そして、外表面に特定量の微量のB酸点を有するゼオライト、つまり、ゼオライト表面のB酸点の選択的な除去方法としては、(i)〜(ii)の特性を満足するゼオライトを製造する際の焼成処理(熱処理)の一部又は全部を水熱(スチーム)処理とし、該焼成処理の前後にイオン交換処理を付加する方法を挙げることができる。 As a novel method for producing a silver-containing zeolite of the present invention, any method can be used as long as it is possible to produce a zeolite satisfying the characteristics described in (i) to (iv) above. Then, a zeolite having a specific amount of a small amount of B acid point on the outer surface, that is, a zeolite satisfying the characteristics of (i) to (ii) is produced as a method for selectively removing the B acid point on the zeolite surface. Examples thereof include a method in which a part or all of the firing treatment (heat treatment) is treated as a hydrothermal (steam) treatment, and an ion exchange treatment is added before and after the firing treatment.

そして、(i)〜(ii)の特性を満足するゼオライトの合成方法としては、一般的な公知の方法を用いることにより、PD≦100nm、10員環細孔の骨格構造を有するゼオライトとすることができる。具体的にはカチオンとしてアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属を含む化合物、有機構造指向剤とアルミノシリケートゲルとを混合し、得られた結晶物を焼成することにより製造することができる。その際のアルカリ金属、アルカリ土類金属を含む化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等を挙げることでき、中でも水酸化ナトリウムが好ましい。有機構造指向剤としては、例えばテトラプロピルアンモニウム水酸化物、テトラブチルアンモニウム水酸化物、テトラエチルアンモニウム水酸化物等を挙げることができる。また、アルミノシリケートゲルとしては、例えば不定形アルミノシリケートゲル等を挙げることができる。 Then, as a method for synthesizing the zeolite satisfying the characteristics (i) to (ii), a generally known method is used to obtain a zeolite having a skeleton structure of PD ≦ 100 nm and 10-membered ring pores. Can be done. Specifically, it can be produced by mixing a compound containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal as a cation, an organic structure-directing agent and an aluminosilicate gel, and calcining the obtained crystal product. Examples of the compound containing an alkali metal and an alkaline earth metal at that time include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and the like, and sodium hydroxide is particularly preferable. Examples of the organic structure-directing agent include tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, and tetraethylammonium hydroxide. Moreover, as an aluminosilicate gel, for example, an amorphous aluminosilicate gel and the like can be mentioned.

さらに、(i)〜(iv)の特性を満足するゼオライトとする際には、上記により得られた結晶物を焼成する前にイオン交換を行い、焼成の際の一部又は全部を水熱処理とし、その後、更にイオン交換を行う方法、上記により得られた結晶物を焼成した後にイオン交換を行いプロトン型ゼオライトとし、その後に水熱雰囲気下で焼成を行う方法、等により製造することが可能となる。 Further, in order to obtain a zeolite that satisfies the characteristics of (i) to (iv), ion exchange is performed before firing the crystal obtained as described above, and a part or all of the firing is subjected to hydrothermal treatment. After that, it can be produced by a method of further ion exchange, a method of calcining the crystal obtained as described above, then ion exchange to obtain a proton-type zeolite, and then calcining in a hydrothermal atmosphere. Become.

その際の焼成条件としては、処理温度としては300〜900℃が好ましく、特に400〜700℃であることが好ましい。処理時間は、工業的には好ましくは5分〜25時間である。雰囲気としては、例えば窒素、空気、酸素、アルゴン、その他不活性ガスのうち一つもしくは二つ以上の組み合わせのガスをも挙げることができる。そして、該焼成工程の一部又は全部を水熱(スチーム)処理を行うことにより、B酸点のアルミニウムが脱離される。水熱処理の処理温度としては400〜750℃が好ましく、特に500〜650℃が好ましい。また、水蒸気濃度は5〜100%が好ましく、特に10〜80%であることが好ましい。 As the firing conditions at that time, the treatment temperature is preferably 300 to 900 ° C, particularly preferably 400 to 700 ° C. The treatment time is industrially preferably 5 minutes to 25 hours. The atmosphere may also include, for example, nitrogen, air, oxygen, argon, or any other combination of one or more of the inert gases. Then, by performing a hydrothermal (steam) treatment on a part or all of the firing step, the aluminum at the B acid point is desorbed. The treatment temperature of the hydrothermal treatment is preferably 400 to 750 ° C, particularly preferably 500 to 650 ° C. The water vapor concentration is preferably 5 to 100%, particularly preferably 10 to 80%.

また、イオン交換は、焼成工程の前後に行うものであり、複数回のイオン交換に分割して行ってもよい。また、イオン交換は、塩化アンモニウム、塩酸、硝酸等の酸を用いたイオン交換が挙げられ、塩酸、硝酸によるものが好ましい。また、イオン交換は水での洗浄で代用することもできる。 Further, the ion exchange is performed before and after the firing step, and may be divided into a plurality of times of ion exchange. Further, the ion exchange includes ion exchange using an acid such as ammonium chloride, hydrochloric acid and nitric acid, and those using hydrochloric acid and nitric acid are preferable. In addition, ion exchange can be replaced by washing with water.

そして、硝酸銀水溶液等による含浸担持、イオン交換、骨格置換等の方法により銀を導入することができる。なお、銀の導入は、ゼオライトの形状賦形後であってもよい。 Then, silver can be introduced by a method such as impregnation support with an aqueous silver nitrate solution, ion exchange, or skeleton substitution. The introduction of silver may be performed after shaping the shape of the zeolite.

本発明の新規な銀含有ゼオライトは、脂肪族炭化水素から芳香族炭化水素を製造する際の生産性、選択性に優れる触媒としての作用を有することから、該ゼオライトを含む芳香族炭化水素製造用触媒として優れた性能を発揮するものとなる。 Since the novel silver-containing zeolite of the present invention acts as a catalyst having excellent productivity and selectivity in producing aromatic hydrocarbons from aliphatic hydrocarbons, it is used for producing aromatic hydrocarbons containing the zeolite. It will exhibit excellent performance as a catalyst.

そして、芳香族炭化水素製造用触媒とする際には、その取り扱い性、触媒性能に優れる触媒となることから成形体としての形状付与を行うことが好ましい。形状付与を行う際には如何なる方法により成形してもよく、例えば、ゼオライト粉末をそのまま圧縮成形等により所定形状に成形し成形体とする方法、所定割合のバインダーをゼオライトに混合し、場合によっては更なる添加剤等を所定割合で混合し、その混合物を所定形状に成形し成形体とする方法、さらには焼結を付随し成形体とする方法などを挙げることが出来る。そして、本発明の新規な銀含有ゼオライトを芳香族炭化水素製造用触媒とする際には、成形体としての成形性に優れることはもとより、高い圧壊強度を示しその取り扱い性、触媒寿命にも優れるものとなることから、該ゼオライト及びバインダーとからなる成形体であることが好ましく、より良好な触媒性能を示すものとなることから該ゼオライト及びシリカとからなる成形体であることがより好ましい。その際のシリカとしては、シリカと称される範疇に属するものであれば如何なるものであってもよく、特定の結晶構造を有するもの、また、非結晶性のものであってもよい。さらに、シリカの粒子径や凝集径等に関しても如何なる制限もない。また、該ゼオライトとシリカの配合割合は任意であり、中でも特に優れた触媒性能、取り扱い性、触媒寿命を示す芳香族炭化水素製造用触媒となることから、該ゼオライト:シリカ=50〜95:50〜5(重量割合)であることが好ましく、特に60〜90:40〜10であることが好ましい。 When a catalyst for producing an aromatic hydrocarbon is used, it is preferable to impart a shape as a molded product because the catalyst is excellent in handleability and catalytic performance. When the shape is imparted, it may be molded by any method. For example, a method in which zeolite powder is directly molded into a predetermined shape by compression molding or the like to form a molded product, a predetermined ratio of binder is mixed with zeolite, and in some cases, the zeolite is mixed. Examples thereof include a method in which further additives and the like are mixed at a predetermined ratio and the mixture is molded into a predetermined shape to form a molded product, and further, a method in which sintering is accompanied to form a molded product can be mentioned. When the novel silver-containing zeolite of the present invention is used as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons, it not only has excellent moldability as a molded product, but also exhibits high crushing strength and excellent handleability and catalyst life. Therefore, it is preferable that the molded product is made of the zeolite and the binder, and it is more preferable that the molded product is made of the zeolite and silica because it exhibits better catalytic performance. The silica at that time may be any silica as long as it belongs to the category called silica, and may have a specific crystal structure or may be non-crystalline. Furthermore, there are no restrictions on the particle size, aggregation diameter, etc. of silica. In addition, the blending ratio of the zeolite and silica is arbitrary, and since it is a catalyst for producing aromatic hydrocarbons which exhibits particularly excellent catalyst performance, handleability, and catalyst life, the zeolite: silica = 50 to 95:50. It is preferably ~ 5 (weight ratio), and particularly preferably 60 to 90:40-10.

該芳香族炭化水素製造用触媒は、その形状が如何なるものであってもよく、例えば円柱形状、円筒形状、三角柱形状,四角柱形状,五角柱形状,六角柱形状等の多角柱形状、中空多角柱形状、球形状等を挙げることができ、中でも、連続生産性に優れ、かつ圧壊強度の高い触媒となることから円柱形状、円筒形状であることが好ましい。また、その直径,幅,長さ等のサイズ、嵩密度,真密度等の密度としては充填効率等を考慮し任意に選択可能であり、特に芳香族炭化水素を有効に製造することが可能となる触媒となることから、径1〜10mmの円柱形状又は厚さ0.5〜5.0mmの円筒形状を有するものであることが好ましい。さらに、該芳香族炭化水素製造用触媒は、更に担持、イオン交換、物理混合、蒸着等の処理により、銀に代表される任意の金属種を導入したものであっても良い。 The aromatic hydrocarbon production catalyst may have any shape, for example, a polygonal prism shape such as a cylindrical shape, a cylindrical shape, a triangular prism shape, a square prism shape, a pentagonal prism shape, a hexagonal prism shape, or a hollow polymorphic shape. Examples thereof include a prismatic shape and a spherical shape. Among them, a cylindrical shape and a cylindrical shape are preferable because the catalyst has excellent continuous productivity and high crushing strength. In addition, the size such as diameter, width and length, bulk density, density such as true density can be arbitrarily selected in consideration of filling efficiency, etc., and it is possible to effectively produce aromatic hydrocarbons in particular. Therefore, it preferably has a cylindrical shape having a diameter of 1 to 10 mm or a cylindrical shape having a thickness of 0.5 to 5.0 mm. Further, the catalyst for producing an aromatic hydrocarbon may be one in which an arbitrary metal species typified by silver is introduced by further treatments such as loading, ion exchange, physical mixing, and vapor deposition.

該芳香族炭化水素製造用触媒は、高温および水蒸気によるゼオライトの脱アルミニウムを抑制するため、高い耐熱性および耐水熱性を有する。また、表面に特定量の酸点を有するものとなるものである。したがって、たとえば炭化水素の転化反応や異性化反応に用いた際には、高い耐コーキング性、反応寿命および生産性を有するものとなる。例えば、非芳香族炭化水素、例えば炭素数4〜6の非芳香族炭化水素を原料として接触することにより、特に効率よく芳香族炭化水素を製造することを可能とするものである。より高効率に芳香族炭化水素を製造するために、非芳香族炭化水素原料は好ましくは20質量パーセント以上、より好ましくは50質量パーセント以上、さらに好ましくは70質量パーセントの炭素数4〜6の非芳香族炭化水素を含むことが好ましい。その際の炭素数4〜6の非芳香族炭化水素としてはその範疇に属するものであれば如何なるものを挙げることができ、例えば飽和脂肪族炭化水素、不飽和脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、それらの混合物等を挙げることができ、より具体的には、n−ブタン、イソブタン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、ブタジエン、シクロブテン、シクロブタン、n−ペンタン、1−ペンタン、2−ペンタン、1−ペンテン、2−ペンテン、3−ペンテン、n−ヘキサン、1−ヘキサン、2−ヘキサン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、3−ヘキセン、ヘキサジエン、シクロヘキサン及びそれらの混合物等を挙げることができる。また、場合によっては原料中に含まれる炭素数4〜6の非芳香族炭化水素以外の原料成分としては、炭素成分を含んだ化合物であれば如何なるものであってよく、例えば、炭素数1〜3の炭化水素、炭素数7〜15の炭化水素、含酸素化合物(アルコール、エーテル、カルボン酸、ケトン等)、および含窒素化合物(アミン等)が挙げられ、芳香族炭化水素を効率よく製造する観点から、炭素数1〜3の炭化水素または炭素数7〜10の炭化水素であることが好ましい。 The catalyst for producing aromatic hydrocarbons has high heat resistance and water heat resistance because it suppresses dealumination of zeolite due to high temperature and steam. Further, it has a specific amount of acid points on the surface. Therefore, for example, when it is used for a hydrocarbon conversion reaction or an isomerization reaction, it has high caulking resistance, reaction life and productivity. For example, by contacting a non-aromatic hydrocarbon, for example, a non-aromatic hydrocarbon having 4 to 6 carbon atoms as a raw material, it is possible to produce an aromatic hydrocarbon particularly efficiently. In order to produce aromatic hydrocarbons with higher efficiency, the non-aromatic hydrocarbon raw material is preferably 20% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and further preferably 70% by mass of non-aromatic hydrocarbons having 4 to 6 carbon atoms. It preferably contains aromatic hydrocarbons. At that time, any non-aromatic hydrocarbon having 4 to 6 carbon atoms can be mentioned as long as it belongs to the category, for example, saturated aliphatic hydrocarbon, unsaturated aliphatic hydrocarbon, alicyclic hydrocarbon. Hydrogen, mixtures thereof and the like can be mentioned, and more specifically, n-butene, isobutane, 1-butene, 2-butene, isobutene, butadiene, cyclobutene, cyclobutane, n-pentane, 1-pentane, 2- Pentan, 1-pentene, 2-pentene, 3-pentene, n-hexane, 1-hexane, 2-hexane, 1-hexene, 2-hexene, 3-hexene, hexadiene, cyclohexane and mixtures thereof can be mentioned. it can. In some cases, the raw material component other than the non-aromatic hydrocarbon having 4 to 6 carbon atoms contained in the raw material may be any compound containing a carbon component, for example, 1 to 1 carbon number. Examples thereof include hydrocarbons of 3, hydrocarbons having 7 to 15 carbon atoms, oxygen-containing compounds (alcohol, ether, carboxylic acid, ketone, etc.), and nitrogen-containing compounds (amine, etc.), which efficiently produce aromatic hydrocarbons. From the viewpoint, a hydrocarbon having 1 to 3 carbon atoms or a hydrocarbon having 7 to 10 carbon atoms is preferable.

そして、該芳香族炭化水素製造用触媒を用いた芳香族炭化水素の製造において、その反応温度は特に制限されるものではなく、芳香族炭化水素の製造が可能であればよく、中でも、オレフィン又はアルカンの生成を抑制し、必要以上の耐熱反応装置を要しない芳香族炭化水素の効率的な製造方法となることから400〜800℃の範囲が望ましい。また、反応圧力にも制限はなく、例えば0.05MPa〜5MPa程度の圧力範囲で運転が可能である。そして、該芳香族炭化水素製造用触媒に対する反応原料の供給は、該触媒体積に対し原料ガスの体積の比として特に制限されるものではなく、例えば1h−1〜50000h−1程度の空間速度を挙げることができる。炭化水素を原料ガスとして供給する際には、特定の炭化水素の単一ガス、混合ガス、およびこれらを窒素等の不活性ガス、水素、一酸化炭素、二酸化炭素から選ばれる単一または混合ガスにより希釈したものとして用いることもできる。 In the production of aromatic hydrocarbons using the catalyst for producing aromatic hydrocarbons, the reaction temperature is not particularly limited as long as the aromatic hydrocarbons can be produced, and among them, olefins or The range of 400 to 800 ° C. is desirable because it suppresses the formation of alkanes and provides an efficient method for producing aromatic hydrocarbons that does not require an unnecessarily heat-resistant reactor. Further, the reaction pressure is not limited, and the operation can be performed in a pressure range of, for example, about 0.05 MPa to 5 MPa. The supply of the reaction raw material to the aromatic hydrocarbon production catalyst is not particularly limited as the ratio of the volume of the raw material gas to the volume of the catalyst, and the space velocity is, for example, about 1h -1 to 50,000h -1. Can be mentioned. When supplying a hydrocarbon as a raw material gas, a single gas of a specific hydrocarbon, a mixed gas, and a single or mixed gas selected from an inert gas such as nitrogen, hydrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide. It can also be used as diluted with.

芳香族炭化水素を製造する際の反応形式としては制限はなく、例えば固定床、輸送床、流動床、移動床、多管式反応器のみならず連続流式および間欠流式並びにスイング式反応器、等を用いることができる。 There is no limitation on the reaction type when producing aromatic hydrocarbons, for example, fixed bed, transport bed, fluidized bed, moving bed, multi-tube reactor as well as continuous flow type, intermittent flow type and swing type reactor. , Etc. can be used.

また、製造される芳香族炭化水素としては、芳香族炭化水素と称される範疇に属するものであれば特に制限はなく、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ナフタレン、メチルナフタレン等を挙げることができ、特に、ベンゼン、トルエン、キシレンであることが好ましい。 The aromatic hydrocarbons produced are not particularly limited as long as they belong to the category called aromatic hydrocarbons. For example, benzene, toluene, xylene, trimethylbenzene, ethylbenzene, propylbenzene, butylbenzene, etc. Examples thereof include naphthalene and methylnaphthalene, and benzene, toluene and xylene are particularly preferable.

本発明の特定の平均粒子径、外表面に微量のB酸量を有する新規な10員環細孔銀含有ゼオライトは、芳香族炭化水素製造用触媒とした際に、優れた生産効率、選択性、耐熱性および耐水熱性、耐コーキング性、長寿命で芳香族炭化水素を製造することが可能となり、その工業的な有用性が期待されるものである。 The novel 10-membered ring pore silver-containing zeolite having a specific average particle size and a trace amount of B acid on the outer surface of the present invention has excellent production efficiency and selectivity when used as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons. It is possible to produce aromatic hydrocarbons with heat resistance, water heat resistance, coking resistance, and long life, and its industrial usefulness is expected.

;実施例1、2,3及び比較例1、2、3で得られたゼオライト(2,4−ジメチルキノリン吸着前後)の赤外吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the infrared absorption spectrum of the zeolite (before and after adsorption of 2,4-dimethylquinoline) obtained in Examples 1, 2 and 3 and Comparative Examples 1, 2 and 3. ;実施例1、2,3及び比較例1、2、3で得られたゼオライト(ピリジン吸着前後)の赤外吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the infrared absorption spectrum of the zeolite (before and after pyridine adsorption) obtained in Examples 1, 2 and 3 and Comparative Examples 1, 2 and 3. ;実施例4,5で得られたゼオライト(2,4−ジメチルキノリン吸着前後)の赤外吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the infrared absorption spectrum of the zeolite (before and after adsorption of 2,4-dimethylquinoline) obtained in Examples 4 and 5. ;実施例4,5で得られたゼオライト(ピリジン吸着前後)の赤外吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the infrared absorption spectrum of the zeolite (before and after pyridine adsorption) obtained in Examples 4 and 5.

以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

なお、実施例および比較例に用いた10員環細孔ゼオライトは、特許6070336号公報に基づき調製を行った。また、ゼオライト及び芳香族炭化水素製造用触媒は、以下の方法により測定した。 The 10-membered ring-pore zeolite used in Examples and Comparative Examples was prepared based on Japanese Patent No. 60070336. The catalyst for producing zeolite and aromatic hydrocarbon was measured by the following method.

〜平均粒子径の測定〜
平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(以下、TEMと記す場合がある。)及び走査型電子顕微鏡(以下、SEMと記す場合がある。)により測定を行った。TEMは、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、(商品名)JEM−2100、加速電圧200kV、観察倍率3万倍)を用い、乳鉢で軽く粉砕した試料をアセトン中に超音波分散し、プラスチック支持膜上に滴下し自然乾燥させたものを検鏡用試料とし、写真を撮影した。写真中の各一次粒子について、最長径とその中点において直角方向の径の平均を測定し、合計300個の粒子の平均を平均粒子径とした。
~ Measurement of average particle size ~
The average particle size was measured with a transmission electron microscope (hereinafter, may be referred to as TEM) and a scanning electron microscope (hereinafter, may be referred to as SEM). For TEM, a transmission electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., (trade name) JEM-2100, acceleration voltage 200 kV, observation magnification 30,000 times) was used, and a sample lightly crushed in a dairy pot was ultrasonically dispersed in acetone. A sample was taken as a sample for a microscope, which was dropped on a plastic support film and naturally dried. For each primary particle in the photograph, the average of the diameters in the direction perpendicular to the longest diameter and its midpoint was measured, and the average of a total of 300 particles was taken as the average particle diameter.

SEMは、走査型電子顕微鏡(株式会社キーエンス製、(商品名)VE−9800、加速電圧20kV、観察倍率2000倍)を用い、乳鉢で軽く粉砕した試料を試料台に乗せ、金蒸着させたものを検鏡用試料とし、写真を撮影した。写真中の粒子一辺の長さを150個計測し、その平均値を平均結晶径とした。 The SEM is a scanning electron microscope (manufactured by KEYENCE CORPORATION, (trade name) VE-9800, acceleration voltage 20 kV, observation magnification 2000 times), and a sample lightly crushed in a dairy pot is placed on a sample table and gold-deposited. Was used as a sample for microscopy, and a photograph was taken. The length of one side of 150 particles in the photograph was measured, and the average value was taken as the average crystal diameter.

〜2,4−ジメチルキノリン吸着赤外吸収分光測定〜
赤外吸収分光の測定は、FT−IR測定装置((商品名)FT/IR−6700,日本分光株式会社製)を用いて、透過法により測定を行った。MCT検出器を使用し、積算回数256回にてスペクトルを得た。試料は直径13mmのディスクに成形した後、石英製真空脱気セル内のディスクホルダーに設置することで、赤外光路上に垂直に設置した。試料の前処理として、真空排気下、10℃/分で400℃まで昇温し、2時間保持した。150℃に冷却後、2,4−ジメチルキノリン吸着前の赤外吸収スペクトルを測定した。2,4−ジメチルキノリンガスを導入し、30分間吸着させ、150℃で1時間真空排気した後、2,4−ジメチルキノリン吸着後の赤外吸収スペクトルを測定した。2,4−ジメチルキノリン吸着後の赤外吸収スペクトルと吸着前のスペクトルの差をとり、吸着による赤外吸収の変化を測定した。この差スペクトルのうち3600cm−1付近のピークがブレンステッド酸に吸着した2,4−ジメチルキノリンの吸収スペクトルのピークであり、この面積強度を求めた後、ランベルト−ベア(Lamber−berr)の法則により下記の式(2)よりB酸量を求めた。
B酸量(μmol/mg)=A・S/(W・ε) (2)
(ここで、A;対象のピークのピーク面積強度(cm−1)、S;サンプル断面積(cm)、W;サンプル重量(mg)、ε;積分吸光係数であり、3.7cm・μmol−1、のそれぞれを示す。)
〜ピリジン吸着赤外吸収分光測定〜
上記の2,4−ジメチルキノリン吸着赤外吸収分光測定において、ピリジンガスを導入し、10分間吸着させた点のみを変更し、同一の装置、同一の手法で測定した。
~ 2,4-Dimethylquinoline adsorption infrared absorption spectroscopy ~
The infrared absorption spectroscopy was measured by a transmission method using an FT-IR measuring device ((trade name) FT / IR-6700, manufactured by Nippon Spectroscopy Co., Ltd.). A spectrum was obtained after 256 integrations using an MCT detector. The sample was formed into a disc having a diameter of 13 mm and then placed vertically on the infrared optical path by placing the sample in a disc holder in a quartz vacuum degassing cell. As a pretreatment of the sample, the temperature was raised to 400 ° C. at 10 ° C./min under vacuum exhaust and held for 2 hours. After cooling to 150 ° C., the infrared absorption spectrum before adsorption of 2,4-dimethylquinoline was measured. 2,4-Dimethylquinoline gas was introduced, adsorbed for 30 minutes, evacuated at 150 ° C. for 1 hour, and then the infrared absorption spectrum after adsorbing 2,4-dimethylquinoline was measured. The difference between the infrared absorption spectrum after adsorption of 2,4-dimethylquinoline and the spectrum before adsorption was taken, and the change in infrared absorption due to adsorption was measured. Of this difference spectrum, the peak near 3600 cm -1 is the peak of the absorption spectrum of 2,4-dimethylquinoline adsorbed on Bronsted acid, and after determining this area intensity, Lamber-berr's law The amount of B acid was calculated from the following formula (2).
Amount of B acid (μmol / mg) = A · S / (W · ε) (2)
(Here, A; peak area intensity of the target peak (cm -1 ), S; sample cross-sectional area (cm 2 ), W; sample weight (mg), ε; integral extinction coefficient, 3.7 cm · μmol. -1 and each are shown.)
~ Pyridine adsorption infrared absorption spectroscopy ~
In the above 2,4-dimethylquinoline adsorption infrared absorption spectroscopic measurement, only the point where pyridine gas was introduced and adsorbed for 10 minutes was changed, and the measurement was carried out by the same apparatus and the same method.

ただし、差スペクトルにおける1545cm−1付近のピークをブレンステッド酸に吸着したピリジンの吸収スペクトルのピークとして用い、積分吸光係数を1.67cm・μmol−1として、上記の式(2)よりB酸量を求めた。 However, the peak near 1545 cm -1 in the difference spectrum is used as the peak of the absorption spectrum of pyridine adsorbed on Bronsted acid, the integrated absorption coefficient is 1.67 cm · μmol -1 , and the amount of B acid is calculated from the above formula (2). Asked.

〜成形体最側面から成形体の中心(成形体断面の中心)又は成形体内筒の側面への最短距離の測定〜
無作為に選択した30個の成形体粒子について、ノギスを用い測定を行い、その平均を測定値とした。
~ Measurement of the shortest distance from the outermost side of the molded body to the center of the molded body (center of the cross section of the molded body) or the side surface of the molded body cylinder ~
30 randomly selected molded particles were measured using calipers, and the average was used as the measured value.

〜粉末X線回折の測定〜
X線回折測定装置(スペクトリス社製、(商品名)X’pert PRO MPD)を用い、管電圧45kV、管電流40mAとしてCuKα1を用いて、大気中において測定した。0.04〜5度の範囲を0.08度/ステップ、200秒/ステップで分析した。また、ダイレクトビームの吸収率で補正したバックグラウンドを除去している。
~ Measurement of powder X-ray diffraction ~
It was measured in the atmosphere using an X-ray diffraction measuring device (manufactured by Spectris, (trade name) X'pert PRO MPD), using CuKα1 as a tube voltage of 45 kV and a tube current of 40 mA. The range of 0.04 to 5 degrees was analyzed at 0.08 degrees / step and 200 seconds / step. In addition, the background corrected by the absorption rate of the direct beam is removed.

ピークの有無の確認を目視で行うことにより結晶構造の同定を行った。他の方法として、ピークサーチプログラムを利用してもよい。ピークサーチプログラムは、一般的なプログラムが利用できる。例えば、横軸が2θ(度)、縦軸が強度(a.u.)の測定結果をSAVITSKY&GOLAYの式とSliding Polynomialフィルターで平滑化した後、2次微分を行ったときに、3点以上連続する負の値がある場合、ピークが存在すると判断できる。 The crystal structure was identified by visually confirming the presence or absence of peaks. As another method, a peak search program may be used. As the peak search program, a general program can be used. For example, when the measurement results of 2θ (degrees) on the horizontal axis and intensity (a.u.) on the vertical axis are smoothed by the SAVITSKY & GOLAY equation and the Sliding Polynomial filter, and then the second derivative is performed, three or more points are continuous. If there is a negative value, it can be determined that a peak exists.

〜芳香族炭化水素製造装置及びその製造方法〜
実施例、比較例により得られた触媒により、以下の方法により芳香族炭化水素の製造を行い、芳香族炭化水素製造用触媒としての性能評価を行った。
-Aromatic hydrocarbon production equipment and its production method-
Using the catalysts obtained in Examples and Comparative Examples, aromatic hydrocarbons were produced by the following methods, and the performance as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons was evaluated.

ステンレス製反応管(内径16mm、長さ600mm)を有する固定床気相流通式反応装置を用いた。ステンレス製反応管の中段に、成形体を充填し、乾燥空気流通下での加熱前処理を行ったのち、原料ガスをフィードした。そして、加熱はセラミック製管状炉を用い、触媒(成形体)層の温度を制御した。反応出口ガスおよび反応液を採取し、ガスクロマトグラフを用い、ガス成分および液成分を個別に分析した。ガス成分は、TCD検出器を備え、充填剤(Waters社製、(商品名)PorapakQまたはGLサイエンス社製、(商品名)MS−5A)を有するガスクロマトグラフ(島津製作所製、(商品名)GC−1700)を用いて分析した。液成分は、FID検出器を備え、分離カラムとしてキャピラリーカラム(GLサイエンス社製、(商品名)TC−1)を有するガスクロマトグラフ(島津製作所製、(商品名)GC−2015)を用いて分析した。 A fixed-floor gas-phase flow reactor having a stainless steel reaction tube (inner diameter 16 mm, length 600 mm) was used. The middle stage of the stainless steel reaction tube was filled with a molded product, pretreated by heating under a dry air flow, and then the raw material gas was fed. Then, a ceramic tube furnace was used for heating, and the temperature of the catalyst (mold) layer was controlled. The reaction outlet gas and the reaction solution were collected, and the gas component and the liquid component were analyzed individually using a gas chromatograph. The gas component is a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, (trade name) GC) equipped with a TCD detector and having a filler (manufactured by Waters Corp., (trade name) PorapakQ or GL Science Co., Ltd., (trade name) MS-5A). -1700) was used for analysis. The liquid components were analyzed using a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, (trade name) GC-2015) equipped with a FID detector and having a capillary column (manufactured by GL Science, Inc. (trade name) TC-1) as a separation column. ..

反応条件は下記のように設定した。 The reaction conditions were set as follows.

(芳香族炭化水素製造条件)
触媒重量:3.8g。
流通ガス:原料ガス50mol%+窒素50mol%の混合ガス
反応温度:590℃。
反応時間:48時間。
(Aromatic hydrocarbon production conditions)
Catalyst weight: 3.8 g.
Flowing gas: Mixed gas reaction temperature of 50 mol% of raw material gas + 50 mol% of nitrogen: 590 ° C.
Reaction time: 48 hours.

(前処理条件)
触媒温度:590℃。
流通ガス:空気100Nml/分。
処理時間:1時間。
(Pretreatment conditions)
Catalyst temperature: 590 ° C.
Flowing gas: Air 100 Nml / min.
Processing time: 1 hour.

48時間の反応の後、再生ガスをフィードした。反応時同様、加熱はセラミック製管状炉を用い、触媒(成形体)層の温度を制御した。 After a 48 hour reaction, the regenerated gas was fed. As in the reaction, a ceramic tube furnace was used for heating, and the temperature of the catalyst (mold) layer was controlled.

再生条件は下記のように設定した。
触媒温度:590℃。
処理時間:41時間。
再生ガス: 空気20〜50Nml/分。
The playback conditions were set as follows.
Catalyst temperature: 590 ° C.
Processing time: 41 hours.
Regenerated gas: Air 20-50 Nml / min.

41時間の再生ののち、再び反応ガスをフィードするというサイクルを、計30回行った。 After 41 hours of regeneration, a cycle of feeding the reaction gas again was performed 30 times in total.

実施例1
テトラプロピルアンモニウム(以降、TPAと略記する場合がある。)水酸化物と水酸化ナトリウムの水溶液に不定形アルミノシリケートゲルを添加して懸濁させた。得られた懸濁液にMFI型ゼオライトを種晶として加え原料組成物とした。その際の種晶の添加量は、原料組成物中のAlとSiOの重量に対して、0.7重量%とした。また、副生したエタノールは蒸発させて除いた。
Example 1
Atypical aluminosilicate gel was added to an aqueous solution of tetrapropylammonium (hereinafter sometimes abbreviated as TPA) hydroxide and sodium hydroxide and suspended. MFI-type zeolite was added as a seed crystal to the obtained suspension to prepare a raw material composition. The amount of the seed crystal added at that time was 0.7% by weight with respect to the weight of Al 2 O 3 and SiO 2 in the raw material composition. In addition, the by-produced ethanol was removed by evaporation.

該原料組成物の組成は以下のとおりである。
SiO/Alモル比=48、TPA/Siモル比=0.05、Na/Siモル比=0.16、OH/Siモル比=0.21、HO/Siモル比=10
得られた原料組成物をステンレス製オートクレーブに密閉し、115℃で攪拌しながら4日間結晶化させ、スラリー状混合液を得た。結晶化後のスラリー状混合液を遠心沈降機で固液分離した後、十分量の純水で固体粒子を洗浄し、110℃で乾燥して乾燥粉末を得た。
The composition of the raw material composition is as follows.
SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio = 48, TPA / Si molar ratio = 0.05, Na / Si molar ratio = 0.16, OH / Si molar ratio = 0.21, H 2 O / Si molar ratio = 10
The obtained raw material composition was sealed in a stainless steel autoclave and crystallized for 4 days with stirring at 115 ° C. to obtain a slurry-like mixed solution. The slurry-like mixed solution after crystallization was solid-liquid separated by a centrifugal sedimentation machine, and then the solid particles were washed with a sufficient amount of pure water and dried at 110 ° C. to obtain a dry powder.

得られた乾燥粉末を1mol/Lの常温の塩酸中に分散し、ろ過した後に、十分量の純水で固体粒子を洗浄し、再度ろ過後、100℃で1晩乾燥させた。空気下、550℃で1時間焼成後、600℃、30%の水蒸気で2時間処理した。 The obtained dry powder was dispersed in hydrochloric acid at room temperature of 1 mol / L, filtered, and then the solid particles were washed with a sufficient amount of pure water, filtered again, and dried at 100 ° C. overnight. After firing at 550 ° C. for 1 hour under air, it was treated with 30% steam at 600 ° C. for 2 hours.

得られた粉末を1mol/Lの常温の塩酸中に分散し、ろ過した後に、十分量の純水で固体粒子を洗浄し、再度ろ過後、ゼオライトを得た。 The obtained powder was dispersed in hydrochloric acid at room temperature of 1 mol / L, filtered, and then the solid particles were washed with a sufficient amount of pure water and filtered again to obtain zeolite.

得られたゼオライト100重量部に対して、シリカ(日産化学工業社製、(商品名)スノーテックスN−30G)25重量部、セルロース5重量部、純水40重量部を加え混練した。そして、混練物を直径1.5mm、長さ1.0〜7.0mm(平均長さ3.5mm)の円柱状の成形体とした。これを100℃で1晩乾燥した。乾燥後の成形体を、空気流通下、600℃で2時間焼成して成形体を得た。 To 100 parts by weight of the obtained zeolite, 25 parts by weight of silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., (trade name) Snowtex N-30G), 5 parts by weight of cellulose, and 40 parts by weight of pure water were added and kneaded. Then, the kneaded product was made into a columnar molded body having a diameter of 1.5 mm and a length of 1.0 to 7.0 mm (average length of 3.5 mm). This was dried at 100 ° C. overnight. The dried molded product was fired at 600 ° C. for 2 hours under air flow to obtain a molded product.

得られたMFI型ゼオライト成形体5gを、内径9.5mmの硼珪酸ガラス管に充填した。別途、硝酸銀0.2gを純水25mlに溶解させ0.05mol/Lの硝酸銀水溶液を調製した。耐薬品性ポリオレフィンホースを用いて循環ポンプとガラス管下部を接続し、暗所にて硝酸銀水溶液を2時間循環させた。硝酸銀水溶液をすべて抜き出して純水30mlを30分間循環したのち、洗浄液をすべて抜き出してpHを測定した。その後、pHが5〜6の範囲に収まるまで繰り返し洗浄を行った。洗浄後、ゼオライトを磁性皿に採取し、10℃/minの昇温速度で110℃まで昇温し一晩乾燥させた。続けて2℃/minの昇温速度で550℃まで昇温し、6時間焼成した。 5 g of the obtained MFI-type zeolite molded product was filled in a borosilicate glass tube having an inner diameter of 9.5 mm. Separately, 0.2 g of silver nitrate was dissolved in 25 ml of pure water to prepare a 0.05 mol / L silver nitrate aqueous solution. The circulation pump and the lower part of the glass tube were connected using a chemical-resistant polyolefin hose, and the silver nitrate aqueous solution was circulated for 2 hours in a dark place. After extracting all the silver nitrate aqueous solution and circulating 30 ml of pure water for 30 minutes, all the washing liquid was extracted and the pH was measured. Then, washing was repeated until the pH was within the range of 5 to 6. After washing, the zeolite was collected in a magnetic dish, heated to 110 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, and dried overnight. Subsequently, the temperature was raised to 550 ° C. at a heating rate of 2 ° C./min and calcined for 6 hours.

得られた銀含有ゼオライトの物性を表1に示す。得られたゼオライトは、MFI型ゼオライトの骨格構造を有する10員環細孔ゼオライトであり、銀含有量は1.1wt%であり、TEMを用いて測定した平均粒子径25nmであった。 Table 1 shows the physical characteristics of the obtained silver-containing zeolite. The obtained zeolite was a 10-membered ring-pore zeolite having a skeleton structure of an MFI-type zeolite, had a silver content of 1.1 wt%, and had an average particle size of 25 nm measured using a TEM.

得られたMFI型銀含有ゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図1に(サンプル量51mg)、ピリジンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図2に示す(サンプル量53mg)。図1の3600cm−1のゼオライトB酸点のOHに由来するピークの減少から求めた外表面のB酸量は3.3μmol/g、図2の1545cm−1のゼオライトB酸点に吸着したピリジンに由来するピークの増加から求めたB酸量は0.06mmol/g、外表面B酸率は5.4%であった。 The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained MFI-type silver-containing zeolite is shown in FIG. 1 (sample amount 51 mg), and the difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing pyridine. Is shown in FIG. 2 (sample amount 53 mg). The amount of B acid on the outer surface determined from the decrease in the peak derived from the OH of the zeolite B acid point of 3600 cm -1 in FIG. 1 was 3.3 μmol / g, and the pyridine adsorbed on the zeolite B acid point of 1545 cm -1 in FIG. The amount of B acid determined from the increase in the peak derived from is 0.06 mmol / g, and the outer surface B acid ratio was 5.4%.

得られた成形体を芳香族炭化水素製造用触媒として、上記した条件にて芳香族炭化水素の製造を行い、芳香族化の評価を行った。原料ガスの流通量は、イソブタン2Nml/分、ノルマルブタン5Nml/分、トランス−2−ブテン8Nml/分、1−ブテン15Nml/分、イソブテン3Nml/分、プロパン7Nml/分、プロピレン2Nml/分とした。反応時間に対するC4成分転化率、芳香族炭化水素収率、ベンゼン収率を表2に示す。反応時間30分〜48時間の間、C4成分転化率、芳香族収率、ベンゼン収率はいずれも高い値を示した。また、芳香族炭化水素の製造と芳香族炭化水素製造用触媒の再生サイクルを30回繰り返しても安定的に芳香族炭化水素、ベンゼンを製造することが可能であり、耐久性に優れ、安定した再生が可能であることを確認した。 Using the obtained molded product as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons were produced under the above conditions, and aromatization was evaluated. The flow rate of the raw material gas was isobutane 2N ml / min, normal butene 5Nml / min, trans-2-butene 8Nml / min, 1-butene 15Nml / min, isobutene 3Nml / min, propane 7Nml / min, propylene 2Nml / min. .. Table 2 shows the conversion rate of C4 components, the yield of aromatic hydrocarbons, and the yield of benzene with respect to the reaction time. During the reaction time of 30 minutes to 48 hours, the C4 component conversion rate, the aromatic yield, and the benzene yield all showed high values. Further, even if the production of aromatic hydrocarbons and the regeneration cycle of the catalyst for producing aromatic hydrocarbons are repeated 30 times, it is possible to stably produce aromatic hydrocarbons and benzene, and the durability is excellent and stable. It was confirmed that reproduction was possible.

Figure 2021059484
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Figure 2021059484
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実施例2
実施例1で得られた銀未担持のMFI型ゼオライト成型体に対して、イオン交換法で銀担持を行った。硝酸銀量を0.3gに変更した以外は、実施例1と同様に行った。得られた成型体の銀含有量は1.3wt%であり、TEMを用いて測定した平均粒子径22nmであった。
Example 2
The silver-unsupported MFI-type zeolite molded product obtained in Example 1 was silver-supported by an ion exchange method. The procedure was the same as in Example 1 except that the amount of silver nitrate was changed to 0.3 g. The silver content of the obtained molded product was 1.3 wt%, and the average particle size measured using TEM was 22 nm.

得られたMFI型銀含有ゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図1に(サンプル量57mg)、ピリジンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図2に示す(サンプル量54mg)。図1の3600cm−1のゼオライトB酸点のOHに由来するピークの減少から求めた、外表面のB酸量は1.8μmol/g、図2の1545cm−1のゼオライトB酸点に吸着したピリジンに由来するピークの増加から求めたB酸量は0.05mmol/g、外表面B酸率は3.5%であった。 The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained MFI-type silver-containing zeolite is shown in FIG. 1 (sample amount 57 mg), and the difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing pyridine. Is shown in FIG. 2 (sample amount 54 mg). The amount of B acid on the outer surface was 1.8 μmol / g, which was determined from the decrease in the peak derived from the OH of the zeolite B acid point of 3600 cm -1 in FIG. 1, and was adsorbed on the zeolite B acid point of 1545 cm -1 in FIG. The amount of B acid determined from the increase in the peak derived from pyridine was 0.05 mmol / g, and the outer surface B acid ratio was 3.5%.

得られた成形体を芳香族炭化水素製造用触媒として用い、上記した条件にて芳香族化合物の製造を行い、芳香族化の評価を行った。原料ガスの流通量は、イソブタン2Nml/分、ノルマルブタン5Nml/分、トランス−2−ブテン8Nml/分、1−ブテン15Nml/分、イソブテン3Nml/分、プロパン7Nml/分、プロピレン2Nml/分とした。反応時間に対するC4成分転化率、芳香族炭化水素収率、ベンゼン収率を表2に示す。反応時間30分〜48時間の間、C4成分転化率、芳香族収率、ベンゼン収率はいずれも高い値を示した。また、芳香族炭化水素の製造と芳香族炭化水素製造用触媒の再生サイクルを30回繰り返しても安定的に芳香族炭化水素、ベンゼンを製造することが可能であり、耐久性に優れ、安定した再生が可能であることを確認した。 Using the obtained molded product as a catalyst for producing an aromatic hydrocarbon, an aromatic compound was produced under the above-mentioned conditions, and the aromatization was evaluated. The flow rate of the raw material gas was isobutane 2N ml / min, normal butene 5Nml / min, trans-2-butene 8Nml / min, 1-butene 15Nml / min, isobutene 3Nml / min, propane 7Nml / min, propylene 2Nml / min. .. Table 2 shows the conversion rate of C4 components, the yield of aromatic hydrocarbons, and the yield of benzene with respect to the reaction time. During the reaction time of 30 minutes to 48 hours, the C4 component conversion rate, the aromatic yield, and the benzene yield all showed high values. Further, even if the production of aromatic hydrocarbons and the regeneration cycle of the catalyst for producing aromatic hydrocarbons are repeated 30 times, it is possible to stably produce aromatic hydrocarbons and benzene, and the durability is excellent and stable. It was confirmed that reproduction was possible.

実施例3
実施例1で得られた銀未担持のMFI型ゼオライト成型体に対して、イオン交換法で銀担持を行った。ゼオライト成形体10g、硝酸銀量を1.0g、純水量を35mlに変更した以外は、実施例1と同様に行った。得られた成型体の銀含有量は1.5wt%であり、TEMを用いて測定した平均粒子径24nmであった。
Example 3
The silver-unsupported MFI-type zeolite molded product obtained in Example 1 was silver-supported by an ion exchange method. The procedure was the same as in Example 1 except that the zeolite molded product was changed to 10 g, the amount of silver nitrate was changed to 1.0 g, and the amount of pure water was changed to 35 ml. The silver content of the obtained molded product was 1.5 wt%, and the average particle size measured using TEM was 24 nm.

得られたMFI型銀含有ゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図1に(サンプル量56mg)、ピリジンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図2に示す(サンプル量56mg)。図1の3600cm−1のゼオライトB酸点のOHに由来するピークの減少から求めた、外表面のB酸量は4.1μmol/g、図2の1545cm−1のゼオライトB酸点に吸着したピリジンに由来するピークの増加から求めたB酸量は0.04mmol/g、外表面B酸率は9.6%であった。 The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained MFI-type silver-containing zeolite is shown in FIG. 1 (sample amount 56 mg), and the difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing pyridine. Is shown in FIG. 2 (sample amount 56 mg). The amount of B acid on the outer surface was 4.1 μmol / g, which was determined from the decrease in the peak derived from the OH of the zeolite B acid point of 3600 cm -1 in FIG. 1, and was adsorbed on the zeolite B acid point of 1545 cm -1 in FIG. The amount of B acid determined from the increase in the peak derived from pyridine was 0.04 mmol / g, and the outer surface B acid ratio was 9.6%.

得られた成形体を芳香族炭化水素製造用触媒として用いて、上記した条件にて芳香族化合物の製造を行い、芳香族炭化水素の評価を行った。原料ガスの流通量は、イソブタン2Nml/分、ノルマルブタン5Nml/分、トランス−2−ブテン8Nml/分、1−ブテン15Nml/分、イソブテン3Nml/分、プロパン7Nml/分、プロピレン2Nml/分とした。反応時間に対するC4成分転化率、芳香族炭化水素収率、ベンゼン収率を表2に示す。反応時間30分〜48時間の間、C4成分転化率、芳香族収率、ベンゼン収率はいずれも高い値を示した。また、芳香族炭化水素の製造と芳香族炭化水素製造用触媒の再生サイクルを30回繰り返しても安定的に芳香族炭化水素、ベンゼンを製造することが可能であり、耐久性に優れ、安定した再生が可能であることを確認した。 Using the obtained molded product as a catalyst for producing an aromatic hydrocarbon, an aromatic compound was produced under the above-mentioned conditions, and the aromatic hydrocarbon was evaluated. The flow rate of the raw material gas was isobutane 2N ml / min, normal butene 5Nml / min, trans-2-butene 8Nml / min, 1-butene 15Nml / min, isobutene 3Nml / min, propane 7Nml / min, propylene 2Nml / min. .. Table 2 shows the conversion rate of C4 components, the yield of aromatic hydrocarbons, and the yield of benzene with respect to the reaction time. During the reaction time of 30 minutes to 48 hours, the C4 component conversion rate, the aromatic yield, and the benzene yield all showed high values. Further, even if the production of aromatic hydrocarbons and the regeneration cycle of the catalyst for producing aromatic hydrocarbons are repeated 30 times, it is possible to stably produce aromatic hydrocarbons and benzene, and the durability is excellent and stable. It was confirmed that reproduction was possible.

比較例1
オートクレーブによるゼオライトの結晶化、洗浄、乾燥操作までを実施例1と同様に行った。
得られた乾燥粉末を、空気下、550℃で焼成後、得られた粉末を常温の1mol/Lの塩酸中に分散し、ろ過した後に、十分量の純水で固体粒子を洗浄し、再度ろ過後、100℃で1晩乾燥させ、ゼオライトを得た。
Comparative Example 1
Crystallization, washing, and drying of zeolite by autoclave were carried out in the same manner as in Example 1.
The obtained dry powder is calcined under air at 550 ° C., the obtained powder is dispersed in 1 mol / L hydrochloric acid at room temperature, filtered, and then the solid particles are washed with a sufficient amount of pure water and again. After filtration, it was dried at 100 ° C. overnight to obtain zeolite.

得られたゼオライト100重量部に対して、シリカ(日産化学工業社製、(商品名)スノーテックスN−30G)25重量部、セルロース5重量部、純水40重量部を加え混練した。そして、混練物を直径1.5mm、長さ1.0〜7.0mm(平均長さ3.5mm)の円柱状の成形体とした。これを100℃で1晩乾燥した。乾燥後の成形体を、空気流通下、600℃で2時間焼成して成形体を得た。 To 100 parts by weight of the obtained zeolite, 25 parts by weight of silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., (trade name) Snowtex N-30G), 5 parts by weight of cellulose, and 40 parts by weight of pure water were added and kneaded. Then, the kneaded product was made into a columnar molded body having a diameter of 1.5 mm and a length of 1.0 to 7.0 mm (average length of 3.5 mm). This was dried at 100 ° C. overnight. The dried molded product was fired at 600 ° C. for 2 hours under air flow to obtain a molded product.

得られたMFI型ゼオライト成型体に対して、イオン交換法で銀担持を行った。硝酸銀0.3gを純水100mlに溶解させ、その水溶液に上記のMFI型ゼオライト3gを加え、室温で2時間撹拌した。ブフナー漏斗で濾過したのち、純水35gを加え、同様の操作で撹拌した。純水での撹拌を合計3回繰り返したのち、濾過したゼオライトを110℃で一晩乾燥させ、550℃で6時間焼成した。 The obtained MFI-type zeolite molded product was supported on silver by an ion exchange method. 0.3 g of silver nitrate was dissolved in 100 ml of pure water, 3 g of the above MFI-type zeolite was added to the aqueous solution, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. After filtering with a Büchner funnel, 35 g of pure water was added, and the mixture was stirred in the same manner. After stirring with pure water a total of 3 times, the filtered zeolite was dried at 110 ° C. overnight and calcined at 550 ° C. for 6 hours.

得られたゼオライトの物性を表1に示す。得られたゼオライトは、MFI型ゼオライトの骨格構造を有する10員環細孔ゼオライトであり、銀含有量は1.2wt%であり、TEMを用いて測定した平均粒子径20nmであった。 Table 1 shows the physical characteristics of the obtained zeolite. The obtained zeolite was a 10-membered ring-pore zeolite having a skeleton structure of an MFI-type zeolite, had a silver content of 1.2 wt%, and had an average particle size of 20 nm measured using a TEM.

得られたゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図1に(サンプル量50mg)、ピリジンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図2に示す(サンプル量51mg)。図1の3600cm−1のゼオライトB酸点のOHに由来するピークの減少から求めた外表面のB酸量は10.1μmol/g、図2の1545cm−1のゼオライトB酸点に吸着したピリジンに由来するピークの増加から求めたB酸量は0.10mmol/g、外表面B酸率は10.1%であった。 The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained zeolite is shown in FIG. 1 (sample amount 50 mg), and the difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing pyridine is shown in FIG. Shown (sample volume 51 mg). The amount of B acid on the outer surface determined from the decrease in the peak derived from the OH of the zeolite B acid point of 3600 cm -1 in FIG. 1 was 10.1 μmol / g, and the pyridine adsorbed on the zeolite B acid point of 1545 cm -1 in FIG. The amount of B acid determined from the increase in the peak derived from is 0.10 mmol / g, and the outer surface B acid ratio was 10.1%.

得られた成形体を芳香族炭化水素製造用触媒として、上記した条件にて芳香族炭化水素の製造を行い、芳香族化の評価を行った。原料ガスの流通量は、イソブタン2Nml/分、ノルマルブタン5Nml/分、トランス−2−ブテン8Nml/分、1−ブテン15Nml/分、イソブテン3Nml/分、プロパン7Nml/分、プロピレン2Nml/分とした。反応時間に対するC4成分転化率、芳香族炭化水素収率、ベンゼン収率を表2に示す。反応時間30分〜48時間の間、C4成分転化率、芳香族収率、ベンゼン収率はいずれも低く、触媒性能に劣るものであった。また、芳香族炭化水素の製造と芳香族炭化水素製造用触媒の再生サイクルを繰り返したところ、11回目で性能低下が著しく、耐久性、再生性に劣ることを確認した。 Using the obtained molded product as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons were produced under the above conditions, and aromatization was evaluated. The flow rate of the raw material gas was isobutane 2N ml / min, normal butene 5Nml / min, trans-2-butene 8Nml / min, 1-butene 15Nml / min, isobutene 3Nml / min, propane 7Nml / min, propylene 2Nml / min. .. Table 2 shows the conversion rate of C4 components, the yield of aromatic hydrocarbons, and the yield of benzene with respect to the reaction time. During the reaction time of 30 minutes to 48 hours, the C4 component conversion rate, aromatic yield, and benzene yield were all low, and the catalytic performance was inferior. Further, when the production of aromatic hydrocarbons and the regeneration cycle of the catalyst for producing aromatic hydrocarbons were repeated, it was confirmed that the performance was significantly deteriorated at the 11th time, and the durability and reproducibility were inferior.

比較例2
実施例1で得られた銀未担持のMFI型ゼオライト成型体に対して行った、2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図1に(サンプル量51mg)、ピリジンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図2に示す(サンプル量59mg)。図1の3600cm−1のゼオライトB酸点のOHに由来するピークの減少から求めた外表面のB酸量は3.0μmol/g、図2の1545cm−1のゼオライトB酸点に吸着したピリジンに由来するピークの増加から求めたB酸量は0.12mmol/g、外表面B酸率は2.5%であった。また、TEMを用いて測定した平均粒子径26nmであった。
Comparative Example 2
The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the silver-unsupported MFI-type zeolite molded product obtained in Example 1 is shown in FIG. 1 (sample amount 51 mg). The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing pyridine is shown in FIG. 2 (sample amount 59 mg). The amount of B acid on the outer surface determined from the decrease in the peak derived from the OH of the zeolite B acid point of 3600 cm -1 in FIG. 1 was 3.0 μmol / g, and the pyridine adsorbed on the zeolite B acid point of 1545 cm -1 in FIG. The amount of B acid determined from the increase in the peak derived from is 0.12 mmol / g, and the outer surface B acid ratio was 2.5%. The average particle size measured using TEM was 26 nm.

この成形体を触媒として用い、上記した条件にて芳香族炭化水素の製造を行い、芳香族化の評価を行った。原料ガスの流通量は、イソブタン2Nml/分、ノルマルブタン5Nml/分、トランス−2−ブテン8Nml/分、1−ブテン15Nml/分、イソブテン3Nml/分、プロパン7Nml/分、プロピレン2Nml/分とした。反応時間に対するC4成分転化率、芳香族炭化水素収率、ベンゼン収率を表2に示す。反応時間30分〜48時間の間、C4成分転化率、芳香族収率、ベンゼン収率はいずれも低く、触媒性能に劣るものであった。 Using this molded product as a catalyst, aromatic hydrocarbons were produced under the above conditions, and aromaticization was evaluated. The flow rate of the raw material gas was isobutane 2N ml / min, normal butene 5Nml / min, trans-2-butene 8Nml / min, 1-butene 15Nml / min, isobutene 3Nml / min, propane 7Nml / min, propylene 2Nml / min. .. Table 2 shows the conversion rate of C4 components, the yield of aromatic hydrocarbons, and the yield of benzene with respect to the reaction time. During the reaction time of 30 minutes to 48 hours, the C4 component conversion rate, aromatic yield, and benzene yield were all low, and the catalytic performance was inferior.

比較例3
オートクレーブによるゼオライトの結晶化、洗浄、乾燥操作までを実施例1と同様に行った。
Comparative Example 3
Crystallization, washing, and drying of zeolite by autoclave were carried out in the same manner as in Example 1.

得られた乾燥粉末を1mol/Lの常温の塩酸中に分散し、ろ過した後に、十分量の純水で固体粒子を洗浄し、再度ろ過後、100℃で1晩乾燥させた。空気下、550℃で1時間焼成後、600℃、30%の水蒸気で2時間処理した。 The obtained dry powder was dispersed in hydrochloric acid at room temperature of 1 mol / L, filtered, and then the solid particles were washed with a sufficient amount of pure water, filtered again, and dried at 100 ° C. overnight. After firing at 550 ° C. for 1 hour under air, it was treated with 30% steam at 600 ° C. for 2 hours.

得られた粉末を1mol/Lの常温の塩酸中に分散し、ろ過した後に、十分量の純水で固体粒子を洗浄し、再度ろ過後、ゼオライトを得た。 The obtained powder was dispersed in hydrochloric acid at room temperature of 1 mol / L, filtered, and then the solid particles were washed with a sufficient amount of pure water and filtered again to obtain zeolite.

得られたゼオライト100重量部に対して、シリカ(日産化学工業社製、(商品名)スノーテックスN−30G)25重量部、セルロース5重量部、純水40重量部を加え混練した。そして、混練物を直径1.5mm、長さ1.0〜7.0mm(平均長さ3.5mm)の円柱状の成形体とした。これを100℃で1晩乾燥した。乾燥後の成形体を、空気流通下、600℃で2時間焼成して成形体を得た。 To 100 parts by weight of the obtained zeolite, 25 parts by weight of silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., (trade name) Snowtex N-30G), 5 parts by weight of cellulose, and 40 parts by weight of pure water were added and kneaded. Then, the kneaded product was made into a columnar molded body having a diameter of 1.5 mm and a length of 1.0 to 7.0 mm (average length of 3.5 mm). This was dried at 100 ° C. overnight. The dried molded product was fired at 600 ° C. for 2 hours under air flow to obtain a molded product.

得られたMFI型ゼオライト成型体に対して、含浸法で銀担持を行った。硝酸銀1.0gを純水7mlに溶解させ、その水溶液に上記のMFI型ゼオライト15gを加え、室温で5分間浸漬した。その後ゼオライトを110℃で一晩乾燥させ、550℃で6時間焼成した。 The obtained MFI-type zeolite molded product was supported on silver by an impregnation method. 1.0 g of silver nitrate was dissolved in 7 ml of pure water, 15 g of the above MFI-type zeolite was added to the aqueous solution, and the mixture was immersed at room temperature for 5 minutes. The zeolite was then dried at 110 ° C. overnight and calcined at 550 ° C. for 6 hours.

得られたゼオライトの物性を表1に示す。得られたゼオライトは、MFI型ゼオライトの骨格構造を有する10員環細孔ゼオライトであり、銀含有量は3.8wt%であり、TEMを用いて測定した平均粒子径24nmであった。 Table 1 shows the physical characteristics of the obtained zeolite. The obtained zeolite was a 10-membered ring-pore zeolite having a skeleton structure of an MFI-type zeolite, had a silver content of 3.8 wt%, and had an average particle size of 24 nm measured using a TEM.

得られたゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図1に(サンプル量49mg)、ピリジンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図2に示す(サンプル量48mg)。図1の3600cm−1のゼオライトB酸点のOHに由来するピークの減少から求めた外表面のB酸量は8.9μmol/g、図2の1545cm−1のゼオライトB酸点に吸着したピリジンに由来するピークの増加から求めたB酸量は0.06mmol/g、外表面B酸率は13.8%であった。 The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained zeolite is shown in FIG. 1 (sample amount 49 mg), and the difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing pyridine is shown in FIG. Shown (sample volume 48 mg). The amount of B acid on the outer surface determined from the decrease in the peak derived from the OH of the zeolite B acid point of 3600 cm -1 in FIG. 1 was 8.9 μmol / g, and the pyridine adsorbed on the zeolite B acid point of 1545 cm -1 in FIG. The amount of B acid determined from the increase in the peak derived from is 0.06 mmol / g, and the outer surface B acid ratio was 13.8%.

得られた成形体を芳香族炭化水素製造用触媒として、上記した条件にて芳香族炭化水素の製造を行い、芳香族化の評価を行った。原料ガスの流通量は、イソブタン2Nml/分、ノルマルブタン5Nml/分、トランス−2−ブテン8Nml/分、1−ブテン15Nml/分、イソブテン3Nml/分、プロパン7Nml/分、プロピレン2Nml/分とした。反応時間に対するC4成分転化率、芳香族炭化水素収率、ベンゼン収率を表2に示す。反応時間30分〜48時間の間、C4成分転化率、芳香族収率、ベンゼン収率はいずれも低く、触媒性能に劣るものであった。また、芳香族炭化水素の製造と芳香族炭化水素製造用触媒の再生サイクルを繰り返したところ、2回目までで実施例のいずれよりも芳香族炭化水素、ベンゼン収率が低く、芳香族製造用触媒として劣っていることを確認した。 Using the obtained molded product as a catalyst for producing aromatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons were produced under the above conditions, and aromatization was evaluated. The flow rate of the raw material gas was isobutane 2N ml / min, normal butene 5Nml / min, trans-2-butene 8Nml / min, 1-butene 15Nml / min, isobutene 3Nml / min, propane 7Nml / min, propylene 2Nml / min. .. Table 2 shows the conversion rate of C4 components, the yield of aromatic hydrocarbons, and the yield of benzene with respect to the reaction time. During the reaction time of 30 minutes to 48 hours, the C4 component conversion rate, aromatic yield, and benzene yield were all low, and the catalytic performance was inferior. Further, when the production of aromatic hydrocarbons and the regeneration cycle of the catalyst for producing aromatic hydrocarbons were repeated, the yields of aromatic hydrocarbons and benzene were lower than those of any of the examples up to the second time, and the catalyst for producing aromatic hydrocarbons. Confirmed that it is inferior.

実施例4
実施例1で得られた塩酸洗浄後のゼオライトに対して、含浸法で銀担持を行った。硝酸銀0.2gを純水100mlに溶解させ、その水溶液に上記のゼオライト5gを加え、溶液を室温で4時間撹拌した。ろ過後、純水150mLでの洗浄とろ過を3回繰り返し、その後ゼオライトを110℃で一晩乾燥させ、550℃で4時間焼成した。
Example 4
The zeolite obtained in Example 1 after washing with hydrochloric acid was supported on silver by an impregnation method. 0.2 g of silver nitrate was dissolved in 100 ml of pure water, 5 g of the above-mentioned zeolite was added to the aqueous solution, and the solution was stirred at room temperature for 4 hours. After filtration, washing with 150 mL of pure water and filtration were repeated three times, and then the zeolite was dried at 110 ° C. overnight and calcined at 550 ° C. for 4 hours.

得られたゼオライトの物性を表3に示す。得られたゼオライトは、MFI型ゼオライトの骨格構造を有する10員環細孔ゼオライトであり、銀含有量は0.8wt%であり、TEMを用いて測定した平均粒子径21nmであった。 Table 3 shows the physical characteristics of the obtained zeolite. The obtained zeolite was a 10-membered ring-pore zeolite having a skeleton structure of MFI-type zeolite, had a silver content of 0.8 wt%, and had an average particle size of 21 nm measured using TEM.

得られたMFI型銀含有ゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図3に(サンプル量57mg)、ピリジンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図4に示す(サンプル量49mg)。図3の3600cm−1のゼオライトB酸点のOHに由来するピークの減少から求めた、外表面のB酸量は8.8μmol/g、図4の1545cm−1のゼオライトB酸点に吸着したピリジンに由来するピークの増加から求めたB酸量は0.09mmol/g、外表面B酸率は9.8%であった。 The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained MFI-type silver-containing zeolite is shown in FIG. 3 (sample amount 57 mg), and the difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing pyridine. Is shown in FIG. 4 (sample amount 49 mg). The amount of B acid on the outer surface was 8.8 μmol / g, which was determined from the decrease in the peak derived from the OH of the zeolite B acid point of 3600 cm -1 in FIG. 3, and was adsorbed on the zeolite B acid point of 1545 cm -1 in FIG. The amount of B acid determined from the increase in the peak derived from pyridine was 0.09 mmol / g, and the outer surface B acid ratio was 9.8%.

得られた銀含有ゼオライト100重量部に対して、シリカ(日産化学工業社製、(商品名)スノーテックスN−30G)25重量部、セルロース5重量部、純水40重量部を加え混練した。そして、混練物を直径1.5mm、長さ1.0〜7.0mm(平均長さ3.5mm)の円柱状の成形体とした。これを100℃で1晩乾燥した。乾燥後の成形体を、空気流通下、600℃で2時間焼成して成形体を得た。 To 100 parts by weight of the obtained silver-containing zeolite, 25 parts by weight of silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., (trade name) Snowtex N-30G), 5 parts by weight of cellulose, and 40 parts by weight of pure water were added and kneaded. Then, the kneaded product was made into a columnar molded body having a diameter of 1.5 mm and a length of 1.0 to 7.0 mm (average length of 3.5 mm). This was dried at 100 ° C. overnight. The dried molded product was fired at 600 ° C. for 2 hours under air flow to obtain a molded product.

得られた成形体を芳香族炭化水素製造用触媒として用いて、上記した条件にて芳香族化合物の製造を行い、芳香族炭化水素の評価を行った。原料ガスの流通量は、イソブタン2Nml/分、ノルマルブタン5Nml/分、トランス−2−ブテン8Nml/分、1−ブテン15Nml/分、イソブテン3Nml/分、プロパン7Nml/分、プロピレン2Nml/分とした。反応時間に対するC4成分転化率、芳香族炭化水素収率、ベンゼン収率を表4に示す。反応時間30分〜48時間の間、C4成分転化率、芳香族収率、ベンゼン収率はいずれも高い値を示した。また、芳香族炭化水素の製造と芳香族炭化水素製造用触媒の再生サイクルを30回繰り返しても安定的に芳香族炭化水素、ベンゼンを製造することが可能であり、耐久性に優れ、安定した再生が可能であることを確認した。 Using the obtained molded product as a catalyst for producing an aromatic hydrocarbon, an aromatic compound was produced under the above-mentioned conditions, and the aromatic hydrocarbon was evaluated. The flow rate of the raw material gas was isobutane 2N ml / min, normal butene 5Nml / min, trans-2-butene 8Nml / min, 1-butene 15Nml / min, isobutene 3Nml / min, propane 7Nml / min, propylene 2Nml / min. .. Table 4 shows the conversion rate of C4 components, the yield of aromatic hydrocarbons, and the yield of benzene with respect to the reaction time. During the reaction time of 30 minutes to 48 hours, the C4 component conversion rate, the aromatic yield, and the benzene yield all showed high values. Further, even if the production of aromatic hydrocarbons and the regeneration cycle of the catalyst for producing aromatic hydrocarbons are repeated 30 times, it is possible to stably produce aromatic hydrocarbons and benzene, and the durability is excellent and stable. It was confirmed that playback was possible.

実施例5
実施例1で得られた塩酸洗浄後のゼオライトに対して、含浸法で銀担持を行った。硝酸銀0.2gを純水100mlに溶解させ、その水溶液に上記のゼオライト5gを加え、溶液を室温で4時間撹拌した。ろ過後に得られた銀含有ゼオライト粉末を、純水100mlに硝酸銀0.2gを溶解させた水溶液に加え、溶液を室温で4時間撹拌した。ろ過後、純水150mLでの洗浄とろ過を3回繰り返し、その後ゼオライトを110℃で一晩乾燥させ、550℃で4時間焼成した。
Example 5
The zeolite obtained in Example 1 after washing with hydrochloric acid was supported on silver by an impregnation method. 0.2 g of silver nitrate was dissolved in 100 ml of pure water, 5 g of the above-mentioned zeolite was added to the aqueous solution, and the solution was stirred at room temperature for 4 hours. The silver-containing zeolite powder obtained after filtration was added to an aqueous solution prepared by dissolving 0.2 g of silver nitrate in 100 ml of pure water, and the solution was stirred at room temperature for 4 hours. After filtration, washing with 150 mL of pure water and filtration were repeated three times, and then the zeolite was dried at 110 ° C. overnight and calcined at 550 ° C. for 4 hours.

得られたゼオライトの物性を表3に示す。得られたゼオライトは、MFI型ゼオライトの骨格構造を有する10員環細孔ゼオライトであり、銀含有量は1.6wt%であり、TEMを用いて測定した平均粒子径24nmであった。 Table 3 shows the physical characteristics of the obtained zeolite. The obtained zeolite was a 10-membered ring-pore zeolite having a skeleton structure of an MFI-type zeolite, had a silver content of 1.6 wt%, and had an average particle size of 24 nm measured using a TEM.

得られたMFI型銀含有ゼオライトに2,4−ジメチルキノリンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図3に(サンプル量51mg)、ピリジンを吸着させた前後の赤外吸収の差スペクトルを図4に示す(サンプル量48mg)。図3の3600cm−1のゼオライトB酸点のOHに由来するピークの減少から求めた、外表面のB酸量は4.5μmol/g、図4の1545cm−1のゼオライトB酸点に吸着したピリジンに由来するピークの増加から求めたB酸量は0.05mmol/g、外表面B酸率は9.6%であった。 The difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing 2,4-dimethylquinoline on the obtained MFI-type silver-containing zeolite is shown in FIG. 3 (sample amount 51 mg), and the difference spectrum of infrared absorption before and after adsorbing pyridine. Is shown in FIG. 4 (sample amount 48 mg). The amount of B acid on the outer surface was 4.5 μmol / g, which was determined from the decrease in the peak derived from the OH of the zeolite B acid point of 3600 cm -1 in FIG. 3, and was adsorbed on the zeolite B acid point of 1545 cm -1 in FIG. The amount of B acid determined from the increase in the peak derived from pyridine was 0.05 mmol / g, and the outer surface B acid ratio was 9.6%.

得られた銀含有MFI型ゼオライト100重量部に対して、シリカ(日産化学工業社製、(商品名)スノーテックスN−30G)25重量部、セルロース5重量部、純水40重量部を加え混練した。そして、混練物を直径1.5mm、長さ1.0〜7.0mm(平均長さ3.4mm)の円柱状の成形体とした。これを100℃で1晩乾燥した。乾燥後の成形体を、空気流通下、600℃で2時間焼成して成形体を得た。 To 100 parts by weight of the obtained silver-containing MFI-type zeolite, 25 parts by weight of silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. (trade name) Snowtex N-30G), 5 parts by weight of cellulose, and 40 parts by weight of pure water are added and kneaded. did. Then, the kneaded product was made into a columnar molded body having a diameter of 1.5 mm and a length of 1.0 to 7.0 mm (average length of 3.4 mm). This was dried at 100 ° C. overnight. The dried molded product was fired at 600 ° C. for 2 hours under air flow to obtain a molded product.

得られた成形体を芳香族炭化水素製造用触媒として用いて、上記した条件にて芳香族化合物の製造を行い、芳香族炭化水素の評価を行った。原料ガスの流通量は、イソブタン2Nml/分、ノルマルブタン5Nml/分、トランス−2−ブテン8Nml/分、1−ブテン15Nml/分、イソブテン3Nml/分、プロパン7Nml/分、プロピレン2Nml/分とした。反応時間に対するC4成分転化率、芳香族炭化水素収率、ベンゼン収率を表4に示す。反応時間30分〜48時間の間、C4成分転化率、芳香族収率、ベンゼン収率はいずれも高い値を示した。また、芳香族炭化水素の製造と芳香族炭化水素製造用触媒の再生サイクルを30回繰り返しても安定的に芳香族炭化水素、ベンゼンを製造することが可能であり、耐久性に優れ、安定した再生が可能であることを確認した。 Using the obtained molded product as a catalyst for producing an aromatic hydrocarbon, an aromatic compound was produced under the above-mentioned conditions, and the aromatic hydrocarbon was evaluated. The flow rate of the raw material gas was isobutane 2N ml / min, normal butene 5Nml / min, trans-2-butene 8Nml / min, 1-butene 15Nml / min, isobutene 3Nml / min, propane 7Nml / min, propylene 2Nml / min. .. Table 4 shows the conversion rate of C4 components, the yield of aromatic hydrocarbons, and the yield of benzene with respect to the reaction time. During the reaction time of 30 minutes to 48 hours, the C4 component conversion rate, the aromatic yield, and the benzene yield all showed high values. Further, even if the production of aromatic hydrocarbons and the regeneration cycle of the catalyst for producing aromatic hydrocarbons are repeated 30 times, it is possible to stably produce aromatic hydrocarbons and benzene, and the durability is excellent and stable. It was confirmed that reproduction was possible.

Figure 2021059484
Figure 2021059484

Figure 2021059484
Figure 2021059484

本発明の外表面に微量のB酸量及び銀を有する新規な銀含有ゼオライトは、例えば低級オレフィン等の炭化水素原料の転化・異性化反応、特に芳香族化の際に特異的な安定性・効率・耐久性を発現し、その触媒としての産業的価値は極めて高いものである。 The novel silver-containing zeolite having a trace amount of B acid and silver on the outer surface of the present invention has specific stability during conversion / isomerization reaction of hydrocarbon raw materials such as lower olefins, especially during aromatization. It exhibits efficiency and durability, and its industrial value as a catalyst is extremely high.

Claims (9)

銀を含有し、下記(i)〜(iv)の特性を満足することを特徴とする銀含有ゼオライト。
(i)平均粒子径が100nm以下。
(ii)10員環細孔ゼオライト。
(iii)銀の含有率が0.05〜3wt%。
(iv)外表面のブレンステッド酸量が0.1〜10.0μmol/g。
A silver-containing zeolite containing silver and satisfying the following characteristics (i) to (iv).
(I) The average particle size is 100 nm or less.
(Ii) 10-membered ring pore zeolite.
(Iii) The silver content is 0.05 to 3 wt%.
(Iv) The amount of Bronsted acid on the outer surface is 0.1 to 10.0 μmol / g.
上記10員環細孔ゼオライトがMFI型またはMEL型であることを特徴とする請求項1に記載のゼオライト。 The zeolite according to claim 1, wherein the 10-membered ring-pore zeolite is an MFI type or a MEL type. さらに、(v)ブレンステッド酸量が0.01〜1.0mmol/g、であることを満足することを特徴とする請求項1又は2に記載のゼオライト。 The zeolite according to claim 1 or 2, wherein (v) the amount of Bronsted acid is 0.01 to 1.0 mmol / g. 請求項1〜3のいずれかに記載のゼオライトを含むことを特徴とする芳香族炭化水素製造用触媒。 A catalyst for producing an aromatic hydrocarbon, which comprises the zeolite according to any one of claims 1 to 3. さらに、シリカを含むことを特徴とする請求項4に記載の芳香族炭化水素製造用触媒。 The catalyst for producing an aromatic hydrocarbon according to claim 4, further comprising silica. 円柱形状又は円筒形状を有する成形体であることを特徴とする請求項4又は5に記載の芳香族炭化水素製造用触媒。 The catalyst for producing an aromatic hydrocarbon according to claim 4 or 5, wherein the molded product has a cylindrical shape or a cylindrical shape. 径1〜10mmの円柱形状を有する成形体であることを特徴とする請求項6に記載の芳香族炭化水素製造用触媒。 The catalyst for producing an aromatic hydrocarbon according to claim 6, wherein the molded product has a cylindrical shape having a diameter of 1 to 10 mm. 厚さ0.5〜5.0mmの円筒形状を有する成形体であることを特徴とする請求項6に記載の芳香族化合物製造用触媒。 The catalyst for producing an aromatic compound according to claim 6, wherein the molded product has a cylindrical shape having a thickness of 0.5 to 5.0 mm. 請求項4〜8のいずれかに記載の芳香族炭化水素製造用触媒の存在下、炭素数4〜6の非芳香族炭化水素を少なくとも70質量パーセント含む原料を接触することを特徴とする芳香族炭化水素の製造方法。 An aromatic characterized by contacting a raw material containing at least 70% by mass of a non-aromatic hydrocarbon having 4 to 6 carbon atoms in the presence of the aromatic hydrocarbon production catalyst according to any one of claims 4 to 8. Method for producing hydrocarbons.
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