JP3171877B2 - Process for producing liquid hydrocarbon mixtures from ethane - Google Patents

Process for producing liquid hydrocarbon mixtures from ethane

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JP3171877B2
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エタンまたはエタンを
含むガス組成物を原料として、触媒の存在下に芳香族炭
化水素を含む液状炭化水素混合物を製造する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon in the presence of a catalyst from ethane or a gas composition containing ethane.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、天然ガスの重要性が認識され、そ
の化学的利用に関する研究が盛んに行なわれている。天
然ガスには、通常メタンが大量に含まれているが、これ
は化学的に非常に安定である。そのため、天然ガスのほ
とんどは都市ガス、発電用燃料として利用されており、
化学工業原料としての利用は限定されているのが現状で
ある。しかし、最近触媒の存在下でメタンを空気または
酸素で部分酸化して、エタン,エチレンとし、これをさ
らに反応させて液体燃料を製造する研究が盛んに行なわ
れるようになってきた。この場合、生成物の一つである
エタンを効率的に液体燃料に変換することが重要な課題
である。一般に、パラフィン系炭化水素から芳香族炭化
水素を含む液状炭化水素混合物を製造するには、ペンタ
シル型ゼオライトまたはこれを水素または各種の金属で
変性した触媒が用いられる。特に、プロパン,ブタン等
の液化石油ガス(LPG)は、この触媒によって容易に
芳香族炭化水素に変換されることが知られており、すで
に、英国において商業規模のプラントが稼働していると
いわれる。
2. Description of the Related Art In recent years, the importance of natural gas has been recognized, and research on its chemical use has been actively conducted. Natural gas typically contains large amounts of methane, which is very chemically stable. Therefore, most of natural gas is used as city gas and fuel for power generation,
At present, utilization as a raw material for the chemical industry is limited. However, recently, methane and ethylene are partially oxidized with air or oxygen in the presence of a catalyst to produce ethane and ethylene, which are further reacted to produce a liquid fuel. In this case, it is important to efficiently convert ethane, which is one of the products, to liquid fuel. Generally, in order to produce a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon from a paraffinic hydrocarbon, a pentasil-type zeolite or a catalyst obtained by modifying this with hydrogen or various metals is used. In particular, liquefied petroleum gas (LPG) such as propane and butane is known to be easily converted to aromatic hydrocarbons by this catalyst, and it is said that a commercial-scale plant is already operating in the UK. .

【0003】しかしながら、エタンはメタンについで反
応性に乏しい原料であり、たとえば、水素イオンで変性
したペンタシル型ゼオライト触媒の存在下で反応させて
も、目的とする液状炭化水素はほとんど得ることができ
ない。エタンを反応させる工夫として、たとえば、イギ
リス国ブリティッシュ・ペトロリアム社の公開特許公報
である特開昭61−246135号公報には、ガリウム
添加ゼオライト触媒の存在下、高められた温度でエタン
および少なくとも1種のC3〜C6 パラフィン系炭化水
素を含有する原料から芳香族炭化水素を製造する方法が
記載されている。
[0003] However, ethane is a raw material having poor reactivity after methane. For example, even if the reaction is carried out in the presence of a pentasil-type zeolite catalyst modified with hydrogen ions, the desired liquid hydrocarbon can hardly be obtained. . As a contrivance for reacting ethane, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-246135, which is a published patent publication of British Petroleum Co., Ltd., discloses ethane and at least one kind in the presence of a gallium-doped zeolite catalyst at an elevated temperature. A method for producing an aromatic hydrocarbon from a raw material containing a C 3 -C 6 paraffinic hydrocarbon is described.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の方
法においては、原料としてエタンの他にC3 以上の炭化
水素原料の存在が不可欠であり、工程的にも複雑である
という欠点を有する。また、実施例によれば、エタンの
反応が625℃という高温で行なわれている。通常、ゼ
オライト触媒を用いる反応では、温度が高いほど、カー
ボン状物質の析出が多く、触媒活性の低下が速まるとと
もに目的とする液状炭化水素混合物の収率も低下する。
したがって、より温和な条件で反応させることが、収率
向上および触媒寿命の点で重要である。エタンの反応性
の低さは、これをエチレンにすることによって、ある程
度補うことができる。すなわち、エタンを脱水素触媒の
存在下でいったんエチレンとし、ついでエチレンをゼオ
ライト触媒の存在下で液状炭化水素とする方法である。
それぞれの反応は公知の方法で行なわれるが、この場
合、脱水素反応が平衡反応であり、そのためエチレンの
転化率は平衡の制約を受けるという欠点がある。さら
に、反応および分離等のために別個の装置が必要であ
り、プロセス的に複雑となる。以上の点から、エタンか
ら直接、液状炭化水素混合物を得るに際し、より温和な
条件でかつ、プロセス的にも簡略化された方法の開発が
望まれる。
However, the above-mentioned conventional method has a drawback that the presence of a hydrocarbon raw material of C 3 or more besides ethane as a raw material is indispensable and the process is complicated. Further, according to the embodiment, the reaction of ethane is performed at a high temperature of 625 ° C. Generally, in a reaction using a zeolite catalyst, the higher the temperature, the more the carbon-like substance is precipitated, the faster the catalytic activity decreases, and the lower the yield of the target liquid hydrocarbon mixture.
Therefore, it is important to carry out the reaction under milder conditions in terms of improving yield and catalyst life. The low reactivity of ethane can be compensated to some extent by converting it to ethylene. That is, ethane is once converted to ethylene in the presence of a dehydrogenation catalyst, and then ethylene is converted to liquid hydrocarbon in the presence of a zeolite catalyst.
Each reaction is carried out by a known method, but in this case, there is a disadvantage that the dehydrogenation reaction is an equilibrium reaction, so that the conversion of ethylene is restricted by the equilibrium. Furthermore, a separate apparatus is required for the reaction and the separation, and the process becomes complicated. In view of the above points, it is desired to develop a method which is more mild and which is simplified in terms of process when obtaining a liquid hydrocarbon mixture directly from ethane.

【0005】本発明の目的は、エタンから直接芳香族炭
化水素を含む液状炭化水素混合物を製造するに際し、エ
タンからエチレンへの脱水素、エチレンから液状炭化水
素混合物への反応を別々の反応器で行なうのではなく、
1つの反応器にそれぞれの反応に活性を有する複合触媒
を充填し、2つの反応を同時に進行させることによって
工程を短縮するとともに、脱水素反応の平衡の制約を排
除し、さらにできるだけ低い温度条件で反応させること
によってプロセス効率を向上させた製造方法を提供する
ことにある。
[0005] An object of the present invention is to produce a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon directly from ethane, in which the dehydrogenation of ethane to ethylene and the reaction of ethylene to the liquid hydrocarbon mixture in separate reactors. Instead of doing
One reactor is filled with a composite catalyst having an activity in each reaction, and the two reactions are allowed to proceed simultaneously to shorten the process, eliminate restrictions on the equilibrium of the dehydrogenation reaction, and further reduce the temperature at the lowest possible temperature. An object of the present invention is to provide a manufacturing method in which the process efficiency is improved by reacting.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、エタンま
たはエタンを含有するガス組成物を原料として、エタン
を芳香族炭化水素を含む液状炭化水素混合物に変換する
に際し、エタンを脱水素してエチレンに変換する能力を
有する担体に担持された触媒と、エチレンを芳香族炭化
水素を含む液状炭化水素混合物に変換する能力を有する
触媒を同一系内で使用することにより、エタンの転化
率、芳香族炭化水素の収率を向上させることを目的とし
て鋭意研究を重ねた結果、特定の複合触媒を用いること
によって、課題を解決できることを見出し本発明を完成
した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention use ethane or a gas composition containing ethane as a raw material to convert ethane into a liquid hydrocarbon mixture containing aromatic hydrocarbons. By using a catalyst supported on a carrier capable of converting ethylene into ethylene and a catalyst capable of converting ethylene into a liquid hydrocarbon mixture containing aromatic hydrocarbons in the same system, the conversion of ethane, As a result of intensive studies aimed at improving the yield of aromatic hydrocarbons, the present inventors have found that the problem can be solved by using a specific composite catalyst and completed the present invention.

【0007】すなわち本発明の要旨は、エタンまたはエ
タンを含有するガス組成物を原料として、触媒の存在下
に、芳香族炭化水素を含む液状炭化水素混合物を製造す
る方法において、エタンを脱水素してエチレンに変換し
うる担体に担持された触媒と、エチレンを芳香族炭化水
素に変換しうる触媒からなる複合触媒を用いることを特
徴とする、エタンから液状炭化水素混合物の製造方法に
存する。本発明における前記複合触媒は、ペンタシル型
ゼオライトまたはこれを水素イオンもしくはアルカリ土
類金属で変性した触媒に、担体に担持された白金、クロ
ム、亜鉛あるいはガリウムよりなる群から選ばれるいず
れか一種または二種以上の金属、もしくはその酸化物を
物理混合して調製される。通常、このような複合触媒を
反応器に充填し、これにエタンまたはエタンを含有する
原料を、重量時間空間速度(WHSV)0.1〜400hr
-1、温度400〜700℃、圧力0.1〜100気圧(1
0〜10132キロパスカル)の条件下で通して反応さ
せることにより、芳香族炭化水素を含む液状炭化水素混
合物を得ることができる。ペンタシル型ゼオライトを単
独で用いた場合、エチレンを芳香族炭化水素に変換する
ことはできるが、エタンはほとんど反応せず、芳香族炭
化水素に変換されない。また、エタン脱水素触媒を単独
で用いた場合も単にエチレンが生成するのみで、エタン
を芳香族炭化水素に変換することはできない。しかしな
がら、両者を物理混合して調製した複合触媒を用いてエ
タンを反応させると、容易に芳香族炭化水素を含む液状
炭化水素混合物を得ることができ、さらに驚くべきこと
に、エタン脱水素反応の生成物をそのまま芳香族化反応
に供した場合に比べて、原料エタンに対する芳香族炭化
水素の生成率が顕著に増大するという事実が認められ
た。すなわち、これら2つの触媒をそれぞれ充填した2
つの反応器を直列につないで反応させた場合に比べて、
高い選択率で生成物を得ることができた。
That is, the gist of the present invention is to provide a method for producing a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon in the presence of a catalyst using ethane or a gas composition containing ethane as a raw material. The present invention provides a method for producing a liquid hydrocarbon mixture from ethane, characterized by using a composite catalyst comprising a catalyst supported on a carrier capable of converting ethylene into ethylene and a catalyst capable of converting ethylene into aromatic hydrocarbon. In the present invention, the composite catalyst is a pentasil-type zeolite or a catalyst obtained by modifying the pentasil-type zeolite with a hydrogen ion or an alkaline earth metal, and one or two selected from the group consisting of platinum, chromium, zinc and gallium supported on a carrier. It is prepared by physically mixing at least one kind of metal or its oxide. Usually, such a composite catalyst is charged into a reactor, and ethane or a raw material containing ethane is charged with the weight hourly space velocity (WHSV) of 0.1 to 400 hr.
-1 , temperature 400 to 700 ° C, pressure 0.1 to 100 atm (1
(0-10132 kilopascals) to carry out the reaction to obtain a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon. When a pentasil-type zeolite is used alone, ethylene can be converted to an aromatic hydrocarbon, but ethane hardly reacts and is not converted to an aromatic hydrocarbon. Also, when the ethane dehydrogenation catalyst is used alone, ethylene is simply generated, and ethane cannot be converted to an aromatic hydrocarbon. However, when ethane is reacted using a composite catalyst prepared by physically mixing the two, a liquid hydrocarbon mixture containing aromatic hydrocarbons can be easily obtained, and more surprisingly, the ethane dehydrogenation reaction Compared to the case where the product was directly subjected to an aromatization reaction, the fact that the generation rate of aromatic hydrocarbons relative to the starting ethane was significantly increased was recognized. That is, 2 filled with these two catalysts respectively.
Compared to a case where two reactors are connected in series and reacted,
The product could be obtained with high selectivity.

【0008】以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明ではエタンを脱水素してエチレンにする触媒と、
得られたエチレンを芳香族炭化水素を含む液状炭化水素
混合物に変換するゼオライト触媒を一定割合で混合した
複合触媒を用いる。まず、ゼオライト触媒としては、例
えば自動車用液体燃料の原料として使用可能な軽質芳香
族炭化水素特に、ベンゼン,トルエン,キシレン類の生
成割合の高い触媒が望ましい。このようなゼオライト触
媒としては、ペンタシル型ゼオライトを挙げることがで
きる。ペンタシル型ゼオライトは、シリカとアルミナか
らなるアルミノシリケートやゼオライトのうち、酸素原
子および珪素またはアルミニウム原子からなる5員環が
10個集まり、これによって特異な細孔を構成している
合成ゼオライトの総称である。より具体的には、アメリ
カ合衆国モービル社が開発した特殊な合成ゼオライトで
ある、ZSM−5,ZSM−11,ZSM−12,ZS
M−23,ZSM−35,ZSM−48型のゼオライト
を挙げることができる。これらの中では、本発明の目的
には特にZSM−5型ゼオライトが好ましい。ペンタシ
ル型ゼオライトを構成するシリカとアルミナのモル比(S
iO2/Al2O3 比)は、15〜3000が好ましく、最も好
ましくは20〜100である。ペンタシル型ゼオライト
としては、水熱合成したのち有機塩基を取り除いた焼成
品をそのまま用いることができるが、これを水素イオン
で変性したものを用いてもよい。水素イオンによる変性
は、たとえば、次のようにして行なうことができる。硝
酸アンモニウム(試薬特級)40gを蒸留水1000ml
に溶解し、これにZSM−5型ゼオライト10gを加え
て、80℃で3時間攪拌後ゼオライトを溶液から濾別す
る。このゼオライトをさらに上記の硝酸アンモニウム水
溶液に懸濁し同様に処理する。この操作を合計10回行
なって、水素イオン交換を終了する。その後、まず空気
中、120℃で15時間乾燥し、さらに空気中、550
℃で2時間焼成する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, a catalyst for dehydrogenating ethane to ethylene,
A composite catalyst is used in which a zeolite catalyst for converting the obtained ethylene into a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon is mixed at a certain ratio. First, as the zeolite catalyst, for example, a light aromatic hydrocarbon which can be used as a raw material of a liquid fuel for automobiles, particularly a catalyst having a high generation rate of benzene, toluene and xylenes is desirable. Examples of such a zeolite catalyst include a pentasil-type zeolite. The pentasil-type zeolite is a general term for synthetic zeolites in which ten five-membered rings composed of oxygen atoms and silicon or aluminum atoms are gathered among aluminosilicates and zeolites composed of silica and alumina, thereby forming unique pores. is there. More specifically, ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, and ZS, which are special synthetic zeolites developed by Mobile Company, USA
M-23, ZSM-35 and ZSM-48 type zeolites can be mentioned. Among these, ZSM-5 zeolite is particularly preferred for the purpose of the present invention. The molar ratio of silica and alumina constituting the pentasil-type zeolite (S
iO 2 / Al 2 O 3 ratio) is preferably from 15 to 3000, most preferably from 20 to 100. As the pentasil-type zeolite, a calcined product obtained by hydrothermal synthesis and removing an organic base can be used as it is, or a product obtained by modifying this with hydrogen ions may be used. Denaturation with hydrogen ions can be performed, for example, as follows. 40 g of ammonium nitrate (special grade reagent) in 1000 ml of distilled water
, And 10 g of ZSM-5 type zeolite is added thereto. After stirring at 80 ° C. for 3 hours, the zeolite is separated from the solution by filtration. This zeolite is further suspended in the above-mentioned aqueous solution of ammonium nitrate and treated similarly. This operation is performed a total of 10 times to complete the hydrogen ion exchange. After that, first, it is dried in air at 120 ° C. for 15 hours,
Bake at 2 ° C for 2 hours.

【0009】さらに、本発明の目的をよりよく達成する
ためには、水素イオン変性ゼオライトをさらにアルカリ
土類金属により変性することが必要である。変性するた
めに用いるアルカリ土類金属としては、特にマグネシウ
ムとカルシウムが好ましい。変性は、これらのアルカリ
土類金属の塩、酸化物、水酸化物を用いて、イオン交換
法や含浸法などにより行なうことができる。イオン交換
法による変性の例を示せば、以下の通りである。硝酸マ
グネシウム(試薬特級)32gを蒸留水500mlに溶解
し、これに水素イオン交換したZSM−5型ゼオライト
5gを加えて、80℃で3時間攪拌する。ゼオライトを
溶液から濾別後、さらに上記の硝酸マグネシウム溶液に
懸濁し、同様の処理を合計5回行なう。その後、まず空
気中、120℃で15時間乾燥し、さらに空気中、55
0℃で2時間焼成する。
Further, in order to better achieve the object of the present invention, it is necessary to further modify the hydrogen ion-modified zeolite with an alkaline earth metal. As the alkaline earth metal used for the modification, magnesium and calcium are particularly preferable. The denaturation can be carried out by using an alkaline earth metal salt, oxide or hydroxide thereof by an ion exchange method or an impregnation method. An example of denaturation by the ion exchange method is as follows. 32 g of magnesium nitrate (special grade of reagent) is dissolved in 500 ml of distilled water, and 5 g of hydrogen-exchanged zeolite ZSM-5 is added thereto, followed by stirring at 80 ° C. for 3 hours. After the zeolite is separated from the solution by filtration, it is further suspended in the above-mentioned magnesium nitrate solution, and the same treatment is performed a total of five times. Then, first, it is dried in air at 120 ° C. for 15 hours.
Bake at 0 ° C. for 2 hours.

【0010】一方、エタン脱水素触媒は、通常、白金,
クロム,亜鉛あるいはガリウムの有機塩や塩化物、硝酸
塩などの無機塩、または酸化物や水酸化物を用いて調製
する。これらをシリカ,アルミナあるいは活性炭などの
担体に担持させたものを用いる。エタン脱水素触媒は、
以下のようにして調製することができる。所定量の金属
化合物を蒸留水に溶解し、これに規定量のアルミナを加
え、減圧下で30分放置した後、水蒸気浴中で蒸発乾固
する。その後、まず空気中、120℃で15時間乾燥
し、さらに空気中、550℃で2時間焼成する。本発明
の方法においては、このようにして得られたエタン脱水
素触媒とペンタシル型ゼオライト触媒とを重量比1:1
〜1:10、好ましくは1:4で混合して用いる。混合
は、固体粉末同士で行なってもよく、あるいは適当な分
散媒を用いてスラリー状で混合してもよい。これらの触
媒はそのまま反応に用いてもよいが、空気中または窒素
気流中で焼成後用いてもよい。また、場合によっては水
素または一酸化炭素などの気流中で還元してもよい。混
合触媒中に含有させる白金、クロム、亜鉛あるいはガリ
ウムの金属量は、それぞれ金属換算で0.1〜15重量%
であり、白金およびガリウムについては0.1〜5重量
%、亜鉛およびクロムについては0.2〜10重量%が好
ましい。
On the other hand, an ethane dehydrogenation catalyst is usually platinum,
It is prepared by using an organic salt of chromium, zinc or gallium, an inorganic salt such as chloride or nitrate, or an oxide or hydroxide. What carried these on the support | carriers, such as silica, alumina, or activated carbon, is used. The ethane dehydrogenation catalyst
It can be prepared as follows. A predetermined amount of a metal compound is dissolved in distilled water, a specified amount of alumina is added thereto, the mixture is left under reduced pressure for 30 minutes, and then evaporated to dryness in a steam bath. After that, first, it is dried in air at 120 ° C. for 15 hours, and further baked in air at 550 ° C. for 2 hours. In the method of the present invention, the ethane dehydrogenation catalyst thus obtained and the pentasil-type zeolite catalyst are mixed at a weight ratio of 1: 1.
1 : 1: 10, preferably 1: 4. The mixing may be performed between solid powders, or may be performed in a slurry using an appropriate dispersion medium. These catalysts may be used for the reaction as they are, or may be used after calcination in air or a nitrogen stream. In some cases, the reduction may be carried out in a stream of hydrogen or carbon monoxide. The amount of platinum, chromium, zinc or gallium metal contained in the mixed catalyst is 0.1 to 15% by weight in terms of metal.
The platinum and gallium content is preferably 0.1 to 5% by weight, and the zinc and chromium content is preferably 0.2 to 10% by weight.

【0011】次に上記で得られた触媒を用いて、エタン
含有ガスから、芳香族炭化水素を含む液状炭化水素混合
物を製造する方法を述べる。反応は、温度400〜70
0℃、好ましくは400〜600℃、重量時間空間速度
0.1〜400hr-1、好ましくは1〜50hr-1、全圧力0.
1〜100気圧(10〜10132キロパスカル)、好
ましくは0.1〜20気圧(10〜2026キロパスカ
ル)の条件下で行なうことができる。原料としては、天
然ガス等から分離したエタンのほかに、エタンを含む天
然ガスそのものを原料として用いることもできる。ま
た、メタンの部分酸化反応により生成したエタンおよび
エチレンを含むガスをそのまま用いることもできる。こ
れらの原料は水蒸気あるいは、窒素,ヘリウム,アルゴ
ンなどの不活性ガスで希釈して触媒上に供給することも
可能である。生成物である芳香族炭化水素と未反応原料
は公知の方法によって互に分離、精製される。この反応
は、上記原料をガスとして供給し、固体である触媒と充
分接触させ得るものであればどんな反応形式でもよく、
固定床反応方式、流動床反応方式、移動床反応方式など
いずれの反応形式でも本発明の目的を達成することがで
きる。
Next, a method for producing a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon from an ethane-containing gas using the catalyst obtained above will be described. The reaction is performed at a temperature of 400 to 70.
0 ° C, preferably 400-600 ° C, weight hourly space velocity
0.1 to 400 hr -1 , preferably 1 to 50 hr -1 , total pressure 0.1.
It can be carried out under the conditions of 1 to 100 atm (10 to 10132 kPa), preferably 0.1 to 20 atm (10 to 2026 kPa). As a raw material, in addition to ethane separated from natural gas or the like, natural gas itself containing ethane can be used as a raw material. Further, a gas containing ethane and ethylene generated by a partial oxidation reaction of methane can be used as it is. These raw materials can be diluted with steam or an inert gas such as nitrogen, helium, or argon and supplied onto the catalyst. The product aromatic hydrocarbon and unreacted raw material are separated and purified from each other by a known method. This reaction may be performed in any reaction form, as long as the raw material is supplied as a gas and can be sufficiently contacted with a solid catalyst.
The object of the present invention can be achieved by any reaction type such as a fixed bed reaction system, a fluidized bed reaction system, and a moving bed reaction system.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例1 (1)触媒の調製 イ)H−Z5触媒の調製 硝酸アンモニウム(試薬特級)40gを蒸留水1000
mlに溶解し、これにZSM−5型ゼオライト10gを加
えて、80℃で3時間攪拌した。ゼオライトを溶液から
濾別後、このゼオライトについて前記と同様の処理を合
計10回行なった。その後、空気中、120℃で15時
間乾燥し、さらに空気中、550℃で2時間焼成した。 ロ)Pt+H−Z5触媒(複合触媒)の調製 塩化白金酸(試薬特級)1.33gを蒸留水25mlに溶解
した溶液に、アルミナ9.50gを加え、減圧下で30分
放置した後、水蒸気浴中で蒸発乾固した。その後、空気
中、120℃で15時間乾燥し、さらに空気中、550
℃で2時間焼成した。ここで得られた触媒粉末とイ)で
得られたH−Z5触媒を重量比で1対4になるように秤
量し、乳ばちで混合した。 (2)反応 上記ロ)で得られた触媒粉末を圧力400Kg/cm2 で打
錠し、次いでこれを粉砕して20〜40メッシュに成粒
したもの1gを内径10mmの石英ガラス製反応管に充填
した。反応は、大気圧下において、エタンを窒素で希釈
した反応用混合ガス(C2 6 /N2 =20/80:体
積比)を用い、W/F=10g・ h/mol、反応温度:6
00℃、触媒量:1.00g(2段反応の場合:1.00g
+1.00g)の条件で行なった。反応管から出た生成物
をそのままガスクロマトグラフに導き分析した。その結
果を表1に示す。
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 (1) Preparation of catalyst a) Preparation of H-Z5 catalyst 40 g of ammonium nitrate (special grade reagent) was added to 1000 parts of distilled water.
Then, 10 g of ZSM-5 type zeolite was added thereto, followed by stirring at 80 ° C. for 3 hours. After the zeolite was separated from the solution by filtration, the same treatment as described above was performed on the zeolite a total of 10 times. Thereafter, the resultant was dried in air at 120 ° C. for 15 hours, and further fired in air at 550 ° C. for 2 hours. B) Preparation of Pt + H-Z5 catalyst (composite catalyst) 9.50 g of alumina was added to a solution of 1.33 g of chloroplatinic acid (special reagent grade) in 25 ml of distilled water, and the mixture was left under reduced pressure for 30 minutes. And evaporated to dryness. Then, it is dried in air at 120 ° C. for 15 hours.
Calcination was performed at 2 ° C for 2 hours. The catalyst powder obtained here and the H-Z5 catalyst obtained in a) were weighed so as to have a weight ratio of 1: 4, and mixed with a milk stick. (2) Reaction The catalyst powder obtained in the above b) was tableted at a pressure of 400 kg / cm 2 , and then crushed and granulated to 20 to 40 mesh, and 1 g of the powder was placed in a quartz glass reaction tube having an inner diameter of 10 mm. Filled. The reaction was carried out under atmospheric pressure using a mixed gas for reaction in which ethane was diluted with nitrogen (C 2 H 6 / N 2 = 20/80: volume ratio), W / F = 110 g · h / mol, reaction temperature: 6
00 ° C, amount of catalyst: 1.00 g (for two-stage reaction: 1.00 g
+1.00 g). The product that came out of the reaction tube was directly analyzed by gas chromatography. Table 1 shows the results.

【表1】 表1において、エタン転化率は反応したエタンの割合、
選択率は反応生成物の生成割合を示す。なお、表中、C
1 ,C2 ,C3 ,C4 はそれぞれ炭素数1,2,3,4
の炭化水素を表わす。また、C5 + 脂肪族は炭素数5以
上の炭化水素、芳香族は芳香族炭化水素を表わし、両者
の合計が液状炭化水素混合物を表わす。
[Table 1] In Table 1, ethane conversion is the percentage of ethane reacted,
The selectivity indicates the production ratio of the reaction product. In the table, C
1 , C 2 , C 3 and C 4 each have 1 , 2 , 3 , 4 carbon atoms
Represents a hydrocarbon. In addition, C 5 + aliphatic represents a hydrocarbon having 5 or more carbon atoms, aromatic represents an aromatic hydrocarbon, and the total of both represents a liquid hydrocarbon mixture.

【0013】比較例1 実施例1の(1)イ)で得られたH−Z5触媒を用い
て、実施例1の(2)と同じ条件で反応させた。その結
果を表1に示す。
Comparative Example 1 Using the H-Z5 catalyst obtained in Example 1 (1) a), the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 (2). Table 1 shows the results.

【0014】実施例2 (1)触媒の調製 イ)Mg−Z5触媒の調製 硝酸マグネシウム(試薬特級)32gを蒸留水500ml
に溶解し、これにH−Z5触媒5gを加えて、80℃で
3時間攪拌した。ゼオライトを溶液から濾別後、このゼ
オライトについて前記と同様の処理を合計5回行なっ
た。その後、空気中、120℃で15時間乾燥し、さら
に空気中、550℃で2時間焼成した。 ロ)Pt+Mg−Z5触媒(複合触媒)の調製 ゼオライトとして上記イ)で得られたMg−Z5触媒を
用いたほかは、実施例1の(1)ロ)と同様にして調製
した。 (2)反応 実施例1の(2)と同様にして行なった。結果を表1に
示す。
Example 2 (1) Preparation of catalyst a) Preparation of Mg-Z5 catalyst 32 g of magnesium nitrate (special grade reagent) was added to 500 ml of distilled water.
And 5 g of H-Z5 catalyst was added thereto, followed by stirring at 80 ° C. for 3 hours. After the zeolite was separated from the solution by filtration, this zeolite was subjected to the same treatment as above for a total of five times. Thereafter, the resultant was dried in air at 120 ° C. for 15 hours, and further fired in air at 550 ° C. for 2 hours. B) Preparation of Pt + Mg-Z5 catalyst (composite catalyst) A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 (1) b) except that the Mg-Z5 catalyst obtained in the above a) was used as the zeolite. (2) Reaction The reaction was carried out in the same manner as in Example 1, (2). Table 1 shows the results.

【0015】比較例2 実施例2の(1)イ)で得られたMg−Z5触媒を用い
て、実施例1の(2)と同じ条件で反応させた。その結
果を表1に示す。
Comparative Example 2 Using the Mg-Z5 catalyst obtained in Example 2 (1) a), the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 (2). Table 1 shows the results.

【0016】実施例3 硝酸クロム(試薬特級)7.70gと、アルミナ9.00g
を用いて、実施例2の(1)ロ)と同様の操作でCr+
Mg−Z5触媒を調製し、実施例1の(2)と同じ条件
で反応させた。その結果を表2に示す。
Example 3 7.70 g of chromium nitrate (special grade reagent) and 9.00 g of alumina
And Cr + by the same operation as (1) b) of Example 2
An Mg-Z5 catalyst was prepared and reacted under the same conditions as in (2) of Example 1. Table 2 shows the results.

【表2】 表2の実験条件は表1の場合と同一である。[Table 2] The experimental conditions in Table 2 are the same as in Table 1.

【0017】実施例4 硝酸亜鉛(試薬特級)2.24gを用いて、実施例2の
(1)ロ)と同様の操作でZn+Mg−Z5触媒を調製
し、実施例1の(2)と同じ条件で反応させた。その結
果を表2に示す。
Example 4 Using 2.24 g of zinc nitrate (special reagent grade), a Zn + Mg-Z5 catalyst was prepared in the same manner as in (1) b) of Example 2, and the same as (2) of Example 1 The reaction was carried out under the conditions. Table 2 shows the results.

【0018】実施例5 硝酸ガリウム(試薬特級)3.00gを用いて、実施例2
の(1)ロ)と同様の操作でGa+Mg−Z5触媒を調
製し、実施例1の(2)と同じ条件で反応させた。その
結果を表2に示す。
Example 5 Example 2 was conducted using 3.00 g of gallium nitrate (special grade reagent).
(1) b) A Ga + Mg-Z5 catalyst was prepared in the same manner as in (b), and reacted under the same conditions as in (2) of Example 1. Table 2 shows the results.

【0019】比較例3 塩化白金酸(試薬特級)1.33gを蒸留水25mlに溶解
した溶液に、アルミナ9.50gを加え、減圧下で30分
放置した後、水蒸気浴中で蒸発乾固した。その後、空気
中、120℃で15時間乾燥し、さらに空気中、550
℃で2時間焼成して調製した脱水素触媒1gを第1の石
英製反応管に、実施例2の(1)イ)で得られたMg−
Z5触媒1gを第2の石英製反応管にそれぞれ充填し
て、2つの反応管を直列につなぎ、実施例1の(2)と
同じ条件で反応させた。その結果を表2に示す。
Comparative Example 3 To a solution of 1.33 g of chloroplatinic acid (special grade reagent) dissolved in 25 ml of distilled water, 9.50 g of alumina was added, the mixture was allowed to stand under reduced pressure for 30 minutes, and evaporated to dryness in a steam bath. . Then, it is dried in air at 120 ° C. for 15 hours.
1 g of the dehydrogenation catalyst prepared by calcining at 2 ° C. for 2 hours was placed in a first quartz reaction tube, and the Mg—
1 g of Z5 catalyst was filled in each of the second quartz reaction tubes, and the two reaction tubes were connected in series, and reacted under the same conditions as (2) of Example 1. Table 2 shows the results.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明の方法によれば、エタンを直接、
芳香族炭化水素を含む液状炭化水素混合物に高い選択率
で変換することができ、さらにプロセスを簡略化できる
などその工業的価値は大きい。
According to the method of the present invention, ethane is directly
It can be converted into a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon with a high selectivity, and the process can be simplified.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07C 2/12 C07C 2/12 5/333 5/333 11/04 11/04 15/02 15/02 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (56)参考文献 特開 昭59−25336(JP,A) 特開 昭50−5335(JP,A) 特開 昭61−7218(JP,A) 特開 昭60−156793(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10G 35/04 - 35/14 C07C 2/12 C07C 5/333 C07C 11/04 C07C 15/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C07C 2/12 C07C 2/12 5/333 5/333 11/04 11/04 15/02 15/02 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (56) Reference JP-A-59-25336 (JP, A) JP-A-50-5335 (JP, A) JP-A-61-7218 (JP, A) JP-A-60-156793 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C10G 35/04-35/14 C07C 2/12 C07C 5/333 C07C 11/04 C07C 15/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エタンまたはエタンを含有するガス組成
物を原料として、触媒の存在下に、芳香族炭化水素を含
む液状炭化水素混合物を製造する方法において、エタン
を脱水素してエチレンに変換しうる担体に担持された触
と、エチレンを芳香族炭化水素に変換しうる触媒とを
物理混合して得た複合触媒を用いることを特徴とする、
エタンから液状炭化水素混合物の製造方法。
1. A method for producing a liquid hydrocarbon mixture containing an aromatic hydrocarbon using ethane or a gas composition containing ethane as a raw material, wherein ethane is dehydrogenated to ethylene. Contact carried on a carrier
Medium, and a composite catalyst obtained by physically mixing a catalyst capable of converting ethylene to an aromatic hydrocarbon,
A method for producing a liquid hydrocarbon mixture from ethane.
【請求項2】 前記エタン脱水素触媒として、白金、ク
ロム、亜鉛あるいはガリウムのいずれか一種または二種
の金属を含む触媒を、エチレンを芳香族炭化水素に変換
しうる触媒として、ペンタシル型ゼオライトまたはこれ
を水素イオンあるいはアルカリ土類金属で変性したゼオ
ライトをそれぞれ用いる、請求項1のエタンから液状炭
化水素混合物の製造方法。
2. A catalyst containing one or two metals of platinum, chromium, zinc or gallium as the ethane dehydrogenation catalyst, and a pentasil-type zeolite or a catalyst capable of converting ethylene into an aromatic hydrocarbon. 2. The method for producing a liquid hydrocarbon mixture from ethane according to claim 1, wherein said zeolites are modified with hydrogen ions or alkaline earth metals.
【請求項3】 前記ペンタシル型ゼオライトがZSM−
5型合成ゼオライトである、請求項2のエタンから液状
炭化水素混合物の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the pentasil-type zeolite is ZSM-
The method for producing a liquid hydrocarbon mixture from ethane according to claim 2, which is a type 5 synthetic zeolite.
【請求項4】 前記ペンタシル型ゼオライトを変性する
ためのアルカリ土類金属がマグネシウムまたはカルシウ
ムである、請求項2または請求項3のエタンから液状炭
化水素混合物の製造方法。
4. The method for producing a liquid hydrocarbon mixture from ethane according to claim 2, wherein the alkaline earth metal for modifying the pentasil-type zeolite is magnesium or calcium.
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