JP3553878B2 - 固体酸触媒、その製造方法およびそれを用いる反応方法 - Google Patents
固体酸触媒、その製造方法およびそれを用いる反応方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3553878B2 JP3553878B2 JP2000534329A JP2000534329A JP3553878B2 JP 3553878 B2 JP3553878 B2 JP 3553878B2 JP 2000534329 A JP2000534329 A JP 2000534329A JP 2000534329 A JP2000534329 A JP 2000534329A JP 3553878 B2 JP3553878 B2 JP 3553878B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- acid catalyst
- solid acid
- carrier
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 190
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 55
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 122
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 110
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 22
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 103
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 66
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 46
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 28
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 17
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 16
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 16
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 10
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 claims description 8
- IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethynyl-2,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(C#C)C(OC)=C1 IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910021512 zirconium (IV) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000007171 acid catalysis Methods 0.000 claims 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N hexane Substances CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 17
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 14
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 13
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 12
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 11
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005917 acylation reaction Methods 0.000 description 6
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000010933 acylation Effects 0.000 description 4
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- -1 sulfuric acid compound Chemical class 0.000 description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 3
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- RLUFBDIRFJGKLY-UHFFFAOYSA-N (2,3-dichlorophenyl)-phenylmethanone Chemical class ClC1=CC=CC(C(=O)C=2C=CC=CC=2)=C1Cl RLUFBDIRFJGKLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N Diammonium sulfite Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S([O-])=O PQUCIEFHOVEZAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- FRIBMENBGGCKPD-UHFFFAOYSA-N 3-(2,3-dimethoxyphenyl)prop-2-enal Chemical compound COC1=CC=CC(C=CC=O)=C1OC FRIBMENBGGCKPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKIDDEGICSMIJA-UHFFFAOYSA-N 4-chlorobenzoyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(Cl)C=C1 RKIDDEGICSMIJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007848 Bronsted acid Substances 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N dichloridooxygen Chemical compound ClOCl RCJVRSBWZCNNQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011968 lewis acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005691 oxidative coupling reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical class O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CENHPXAQKISCGD-UHFFFAOYSA-N trioxathietane 4,4-dioxide Chemical compound O=S1(=O)OOO1 CENHPXAQKISCGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/066—Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/053—Sulfates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/657—Pore diameter larger than 1000 nm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/22—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by isomerisation
- C07C5/2206—Catalytic processes not covered by C07C5/23 - C07C5/31
- C07C5/2213—Catalytic processes not covered by C07C5/23 - C07C5/31 with metal oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/22—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by isomerisation
- C07C5/27—Rearrangement of carbon atoms in the hydrocarbon skeleton
- C07C5/2767—Changing the number of side-chains
- C07C5/277—Catalytic processes
- C07C5/2791—Catalytic processes with metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C9/00—Aliphatic saturated hydrocarbons
- C07C9/14—Aliphatic saturated hydrocarbons with five to fifteen carbon atoms
- C07C9/16—Branched-chain hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2521/00—Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
- C07C2521/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
- C07C2521/04—Alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2521/00—Catalysts comprising the elements, oxides or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium or hafnium
- C07C2521/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
本発明は酸触媒反応に高い活性を有し、取り扱い性に優れた固体酸触媒およびその製造方法に関する。
背景技術
化学工業においては、アルキル化反応、エステル化反応、異性化反応などの酸触媒反応が知られている。従来、この種の反応には、硫酸、塩化アルミニウム、フッ化水素、リン酸、パラトルエンスルホン酸等の酸触媒が使用されている。しかし、これらの酸触媒は金属を腐食させる性質があり、製造装置に高価な耐食材料の使用あるいは耐食処理を施す必要があった。また通常、反応後の反応物質との分離が困難な上に廃酸処理が必要であり、アルカリ洗浄などの煩雑な工程を経なければならず、環境面にも大きな問題があった。さらに触媒を再利用することも非常に困難であった。
このような問題に対して、周期律表第IV族金属酸化物もしくは水和酸化物を硫酸分含有溶液と接触させた後、350〜800℃で焼成した硫酸根含有固体酸触媒が提案された(特公昭59−6181号公報)。この固体酸触媒は、100%硫酸(ハメットの酸度関数H0は−11.93)より強い酸強度を示す。これらの固体酸触媒は、その強い酸強度により様々な酸触媒反応に対し高い触媒性能を有し、しかも腐食性が低く、反応物質との分離が容易で廃酸処理も不要であり、触媒の再利用も可能といった長所を有しており、様々な工業的反応において、従来の酸触媒の代替が期待されている。
硫酸分を含有させたジルコニアゲルを焼成して得られた触媒に白金を含有させた触媒が炭化水素の異性化反応に良好な活性を示すことも既に公知である(米国特許3,032,599号公報)。
炭化水素の異性化を主な目的とする白金族金属と硫酸分を含有する金属酸化物触媒の製造方法として、硫酸分含有化合物による処理と白金族金属を担持する工程との間の焼成を省いた製造法、硫酸分含有化合物による処理と白金族金属の担持の順序を変えた製造法、硫酸分含有化合物の種類を変えた製造法が特公平5−29503号公報、特公平5−29504号公報、特公平5−29505号公報及び特公平5−29506号公報に開示されている。
また、アルミニウムの水酸化物もしくは酸化物に硫酸分含有化合物を添加し、それを焼成して得られる固体酸触媒は、100%硫酸よりも強い酸強度を示すことが知られている(特開平5−96171号公報、荒田;Trends in Physical Chemistry 2巻、1項(1991年))。
特開平9−38494号公報には硫酸根処理金属酸化物触媒成形体の製造法が開示されている。これは、金属水酸化物とベーマイトを用いて成形した成形体を300℃以上500℃以下の温度で前焼成した後、硫酸根処理を行うことを特徴としており、アルミナを結合剤とする触媒成形方法である。しかしながらその触媒活性はベーマイトを加えて成形したために、ベーマイトを加えない粉体触媒に比べて活性が低下している。また、金属水酸化物とベーマイト粉末を用いて得た成形体は300℃未満の温度で乾燥した場合には水を加えると粉化して壊れてしまうこと、さらに、白金担持硫酸ジルコニア触媒粉末(白金および硫酸分を担持したジルコニアからなる粉末状触媒)をベーマイト粉末と混合し、水を添加して練った後成形し、焼成した触媒は、大幅に触媒活性が低下することも開示されている。
固体酸触媒としては、利用上、粉体ではなく、反応物からの分離、再利用が容易な成形された触媒が必要とされる。しかし、粉体として十分な触媒活性を有していても、それを成形した場合、反応時・製造時に必要な機械的強度が得られない、もしくは、成形にともない触媒活性が低下してしまう。このように、触媒としての必要な特性を満足し、必要な機械的強度を持つように成形された固体酸触媒を製造する方法は報告されていない。
発明の開示
本発明はこのような課題を解決するもので、硫酸分を含有する固体酸触媒の成形物でありながら十分に高い活性を有し、実用上十分な取り扱い性と必要な機械的強度を有する固体酸触媒、その製造方法およびその触媒を用いる反応方法を提供することにある。
本発明者らは、固体酸触媒の製造方法について鋭意研究を重ねた結果、特定の物性を有する水酸化ジルコニウム、特定の物性を有する擬ベーマイトおよび硫酸アンモニウムを混練し、成形して、焼成したところ、触媒活性に優れ、かつ、十分な機械的を有する固体酸触媒が得られることを見出し、その触媒について研究を進めて本発明を完成した。
本発明の第1の態様による固体酸触媒の製造方法は、ジルコニアおよび/または含水ジルコニアからなる部分とアルミナおよび/または含水アルミナからなる部分で構成され、細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において直径0.05〜1μmの範囲にピークを有する担体を作成する工程と、その担体に硫酸分を担持する工程を含むものである。
本発明の第2の態様による固体酸触媒の製造方法は、ジルコニアおよび/または含水ジルコニアからなる部分とアルミナおよび/または含水アルミナからなる部分で構成され、直径0.05μm以上〜1μm以下の細孔容積が0.05〜0.5ml/g、直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満である担体を作成する工程と、その担体に硫酸分を担持する工程を含むものである。
本発明の第3の態様による固体酸触媒の製造方法は、凝集粒子の平均粒径が0.2〜10μmであるジルコニウム水酸化物および/または水和酸化物からなる粉体と、繊維状の粒子形状を有するアルミニウム水酸化物および/または水和酸化物からなる粉体を混練し、成形することにより担体を作成する工程と、その担体に硫酸分を担持する工程を含むものである。この場合、前記担体が細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において直径0.05〜1μmの範囲にピークを有し、かつ、直径0.05μm以上1μmの細孔容積が0.05〜0.5ml/g、直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満であることが好ましい。なお、本発明において、担体を作成する工程と硫酸分を担持する工程を同一工程にて、同時に行うことが好ましい。
本発明による固体酸触媒は、ジルコニアおよび/または含水ジルコニアからなる部分とアルミナおよび/または含水アルミナからなる部分で構成され、硫酸分を含有し、酸触媒反応に用いられる触媒であり、細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において直径0.05〜1μmの範囲にピークを有する。または、ジルコニアおよび/または含水ジルコニアからなる部分とアルミナおよび/または含水アルミナからなる部分で構成され、硫酸分を含有し、酸触媒反応に用いられる触媒であり、直径0.05μm以上〜1μm以下の細孔容積が0.05〜0.5ml/gかつ直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満である。酸触媒反応としては、炭化水素類の転化反応に好ましく用いられる。
発明を実施するための最良の形態
[ジルコニア粉体]
固体酸触媒の製造に用いるジルコニウム水酸化物および/または水和酸化物からなる粉体(以下、単にジルコニア粉体ともいう)は、X線、電子線の回折により明確な結晶構造を持たない無定形とすることで、触媒の圧壊強度が向上し、またジルコニアが安定しやすい。また、凝集粒子の平均粒径が0.2〜10μm、特には0.2〜5μm、さらには0.5〜2μmを用いることが、触媒の活性および機械的強度向上のために好ましい。凝集粒子の平均粒径は、水中に分散した粒子群にレーザー光を照射し、その散乱光から求めるなどの方法により測定することができる。
ジルコニア粉体は、どのように製造しても構わないが、一般にはジルコニウム塩や有機金属化合物、例えばオキシ塩化物、アルコラート、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、オキシ硫酸塩などを中和もしくは加水分解することにより得ることができる。ジルコニア粉体の主成分は、ジルコニウム水酸化物とジルコニウム水和酸化物の混合物、ジルコニウム水酸化物、または、ジルコニウム水和酸化物である。
さらに、ジルコニア粉体は、複合金属水酸化物および/または複合金属水和酸化物として用いることもできる。ジルコニウムの水酸化物および/または水和酸化物には、他の金属の水酸化物および/または水和酸化物および/または塩を加えても構わない。他の金属としては、チタン、ハフニウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、ケイ素、錫、ガリウムなどが好適に用いられる。これら他の金属の化合物は複合金属化合物でも構わない。しかし、ジルコニア粉体としては、実質的に金属成分としてジルコニウムのみを有するもの、具体的には、ジルコニア粉体中の全金属重量のうち、ジルコニアをその金属重量として70重量%以上、特には90重量%以上のものが好ましく用いられる。
[アルミナ粉体]
固体酸触媒の製造に用いるアルミニウム水酸化物および/または水和酸化物からなる粉体(以下、単にアルミナ粉体ともいう)は、繊維状の粒子形状を有することが、触媒成形体の機械的強度の向上、特に、成形ペレットの水安定性を向上するために好ましい。繊維状の粒子形状として、具体的には、アスペクト比が10より、特には20より大きいことが好ましい。通常、アスペクト比の上限は、200程度である。ここでアスペクト比は、粒子の短軸と長軸の長さの比([長軸の長さ]/[短軸の長さ])を意味し、例えば、アルミナ粉体を透過型電子顕微鏡などによって観察し、粒子の短軸と長軸の長さの比を測定し、それらの平均から求めることができる。粒子が球状の場合、アスペクト比は最小の1となる。代表的には、このような粒子形状は、長軸の長さ0.1μm以上の1次粒子や、1次粒子が一定方向に配向した2次粒子として得られる。また、平均した値であるアスペクト比が10より、特には20より大きくなる範囲において、繊維状以外の形状の、例えば板状の粒子が含まれていてもよい。
アルミナ粉体は、凝集粒子の平均粒径0.5〜50μm、特には1〜40μm、さらには1〜20μmの形状を用いることが好ましい。通常、この凝集粒子は、繊維状の粒子が凝集したものである。アルミナ粉体としては、いろいろな製法により得られたものを用いることができるが、特に、擬ベーマイトなどのベーマイト構造を有するアルミニウム水和酸化物を用いることが触媒活性を向上できるので好ましい。アルミナ粉体としてα−アルミナやγ−アルミナを用いると、相対的に、触媒成形体の機械的強度が低下し、また、触媒活性が低下する。
[担体]
本発明に好ましく用いられる担体は、細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において直径0.05〜1μmの範囲にピークを有する、特には、直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積が0.05〜0.5ml/g、直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満である。細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において、直径0.05〜1μmの範囲、特に0.05〜0.5μmの範囲にピークを有し、それ以外にはピークがなく、直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積が0.05〜0.5ml/g、特には0.05〜0.3ml/gであり、直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満、特には0.02ml/g未満であることが触媒の機械的強度を高めるために好ましい。
細孔分布は、水銀圧入法を用いて測定でき、水銀の接触角を140°、表面張力を480dynes/cmとし、全ての細孔は円筒形であると仮定して測定できる。ピークを有する細孔分布とは、累積細孔容量を細孔直径について微分した値を、細孔直径に対してプロットした、いわゆる細孔分布曲線が明瞭な極大値を有することを意味する。
担体は、粉体でなく、成形された形状であり、0.5〜20mmの大きさのものを容易に得ることができ、通常、粒子の大きさ(断面の長さ)として、0.2〜50mm、特には、0.5〜20mmが好ましく用いられる。アルミナ部分、ジルコニア部分は、担体中に0.01〜100μmの粒子として存在している。このような担体は、上述のジルコニア粉体とアルミナ粉体を混練し、成形することで作成できるが、所定の細孔構造を有する担体であれば、他の方法により作成したものを用いることができる。
混練には、一般に触媒調製に用いられている混練機を用いることができる。通常は原料を投入し、水を加えて攪拌羽根で混合するような方法が好適に用いられるが、原料および添加物の投入順序など特に限定はない。混練の際には通常水を加えるが、原料粉体がスラリー状の場合などには特に水を加える必要はない。また、加える液体としては、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどの有機溶媒でも良い。混練時の温度や混練時間は、原料となるジルコニア粉体とアルミナ粉体により異なるが、好ましい細孔構造が得られる条件であれば、特に制限はない。同様に本発明の触媒性状が維持される範囲内であれば、硝酸などの酸やアンモニアなどの塩基、有機化合物、バインダー、セラミックス繊維、界面活性剤、ゼオライトなどを加えて混練しても構わない。
混練後の成形は、一般に触媒調製に用いられている成形方法を用いることができる。特に、ペレット状、ハニカム状等の任意の形状に効率よく成形できるので、スクリュー式押出機などを用いた押出成形が好ましく用いられる。成形物のサイズは特に制限はないが、通常、その断面の長さが0.5〜20mmの大きさに成形される。例えば円柱状のペレットであれば、通常直径0.5〜10mm、長さ0.5〜15mm程度のものを容易に得ることができる。
成形後の焼成は、空気または窒素などのガス雰囲気中において行われる。この焼成は、担体に硫酸分を担持するために行われる焼成を兼ねて行うことが、工程が簡便で好ましい。
[硫酸分の担持]
硫酸分は、硫酸分含有化合物を担体に接触させて、熱処理を行うことにより担持できる。硫酸分含有化合物としては、硫酸、硫酸アンモニウム、亜硫酸、亜硫酸アンモニウム、塩化チオニルなどが挙げられるが、硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウムが製造装置の腐食性も低く好ましい。硫酸分含有化合物はそのままでも、または水溶液のような溶液として用いても構わない。硫酸分含有化合物は、固体の状態でも、液状でも、溶液の濃度に関しても特に限定はなく、混練に必要な溶液量などを考えて調製することができる。硫酸分含有化合物の添加量は、最終的に得られる固体酸触媒中に占める硫黄量が0.2〜10重量%、特には1〜10重量%となるようにすることが好ましい。
硫酸分の担持を担体の作成と同時に行うことが好ましい。ジルコニア粉体、アルミナ粉体および硫酸分含有化合物を混練し、成形した後、焼成することで本発明の触媒を作成できる。混練、成形は、担体の作成と同様にして行うことができる。硫酸分含有化合物の重量を、焼成前の全重量の3〜40重量%、特には、10〜30重量%とすることが、触媒活性の点から好ましい。焼成は、正方晶構造の酸化ジルコニウムが得られる温度で焼成することが好ましい。この構造はX線回折により確認でき、具体的には、CuKα線による、2θ=28.2°と2θ=30.2°のX線回折ピーク面積比(以下S28.2/S30.2比と略記する。S28.2は2θ=28.2°における単斜晶ジルコニアのピークの面積、S30.2は2θ=30.2°における正方晶ジルコニアのピークの面積)が、1.0以下、好ましくは、0.05以下であることで確認できる。単斜晶構造がほとんど存在していない方が、高い触媒活性が得られる。
アルミナ粉体として、擬ベーマイト型アルミナを用いた場合、好ましい焼成温度は450〜800℃、特に500〜800℃、さらには600〜800℃であり、また、好ましい焼成時間は0.1〜20時間である。焼成温度が高すぎると、酸化ジルコニウムの結晶構造における単斜晶の割合が増え、S28.2/S30.2比が1を越えてしまう場合があり、触媒活性が低下するため好ましくない。また、焼成温度が低すぎると酸化ジルコニウムが結晶化せず、触媒活性が低下するため好ましくない。
担体を作成した後に硫酸分を担持する場合において、硫酸分含有化合物は、担体との接触が十分行えるならば、どのような形態、例えばガス状あるいは水溶液のような形態で用いてもかまわないが、液体状であることが取り扱いやすく好ましい。接触させる方法についても特に制限はないが、スプレー、浸漬等による含浸法や、ガス状にして触媒層を通過させる方法が好適に使用される。硫酸分含有化合物に接触させた後、300℃より高く、800℃より低く、好ましくは400℃より高く、800℃より低い温度で焼成して目的の固体酸触媒を得る。焼成時間は通常0.5〜10時間である。
[使用済み触媒]
本発明に用いる担体として、活性が低下した使用済の固体酸触媒を用いることができる。使用前における固体酸触媒は、正方晶の結晶構造を有するジルコニア部分とアルミナ部分で構成された担体と、この担体に担持された硫酸分とを含むものである。使用後においても、正方晶の結晶構造を有するジルコニア部分とアルミナ部分で構成された担体が残存することが好ましい。使用条件によっては、使用後に硫酸分を含んでいない場合もある。
この使用前の固体酸触媒は、ジルコニア粉体、アルミナ粉体および硫酸分含有化合物を混練し、成形した後、焼成することにより製造されていることが好ましい。この場合、混練、成形は、上述の担体の作成と同様にして行うことができる。この場合、硫酸分含有化合物の重量を、焼成前の全重量の3〜40重量%、特には、10〜30重量%とすることが、触媒活性の点から好ましい。焼成は、正方晶構造の酸化ジルコニウムが得られる温度で焼成する。
[固体酸触媒]
本発明の固体酸触媒は、ジルコニアおよび/または含水ジルコニアからなる部分(以下、ジルコニア部分ともいう)と、アルミナおよび/または含水アルミナからなる部分(以下、アルミナ部分ともいう)で構成された担体と、この担体に担持された硫酸分からなり、細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において直径0.05〜1μmの範囲にピークを有する、特には、直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積が0.05〜0.5ml/g、直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満である。触媒の細孔構造は、担体の場合と同様に測定でき、細孔直径0.05μm以上の細孔構造は硫酸分を担持する前とほぼ同様である。特には、細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において、直径0.05〜1μmの範囲、特に0.05〜0.5μmの範囲にピークを有し、それ以外にはピークのなく、直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積が0.05〜0.5ml/g、特には0.05〜0.3ml/gであり、直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満、特には0.02ml/g未満であることが触媒の機械的強度を高めるために好ましい。
細孔直径0.05μm以下の細孔分布は、窒素吸着法などにより測定できる。この範囲では、反応対象化合物の大きさに応じた平均細孔径を有していることが好ましく、通常は、20〜200Å、特には、30〜120Åである。触媒中のジルコニア部分の結晶構造は、S28.2/S30.2比が、1.0以下、特には、0.05以下であることが好ましい。単斜晶構造がほとんど存在していない方が、高い触媒活性が得られる。本発明による固体酸触媒は、100%硫酸より高い酸強度、酸強度H0(ハメットの酸度関数)が−11.93より強い酸性を示すことができる。
触媒中のアルミナ部分とジルコニア部分の合計重量におけるアルミナ部分の重量を、5〜90重量%、好ましくは5〜50重量%、特に10〜40重量%とすることがより好ましい。この範囲未満では、触媒の機械的強度が低下し、また、ジルコニアが安定しにくい。この範囲を超えると相対的に触媒活性が低下する。また、触媒中に占めるジルコニア部分とアルミナ部分の合計重量は、触媒活性、成形物の強度の点などから70重量%以上、より好ましくは80重量%以上になるようにすることが好ましい。
本発明の固体酸触媒は、必要に応じて、例えば、異性化などの転化反応に用いられる場合には、第8族、第9族、または、第10族金属成分を含むことが好ましい。本発明の触媒に用いられる第8族、第9族、第10族から選ばれる金属成分としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ニッケルなどが好適に用いられる。これらは金属そのものよりも化合物の形態になっているものを用いる方が好ましい。これらの金属化合物は、無水物としても、水和物としても用いることができる。さらにこれらの金属化合物は1種でも、2種以上を混合したものでも良い。これら金属化合物の添加量は、固体酸触媒中に占める第8族、第9族、第10族元素の合計量が0.05〜10重量%、特には0.1〜5重量%となるように添加することが好ましい。
これらの金属成分を担持する方法には特に制限はないが、スプレー、浸漬などによる含浸法や、イオン交換法等が好適に用いられる。上記の担持された触媒は、空気または窒素などのガス雰囲気中において300℃〜700℃の温度で0.1〜20時間焼成することが触媒の活性を高めるために好ましい。
本発明の触媒は、粉体でなく、成形された形状であり、0.5〜20mmの大きさのものを容易に得ることができ、通常、平均粒径として0.2〜50mm、特には、0.5〜20mmが好ましく用いられる。
触媒の機械的強度は、直径1.5mmの円柱ペレットの側面圧壊強度として2kg以上、より好ましくは3kg以上、さらに好ましくは4〜20kgが得られる。本発明による成形された固体酸触媒は、水中に放置した状態でもその形状が維持される。水中でその形状が維持されないペレットは、触媒製造時の担持工程や触媒反応時において、ペレットが粉化や割れを起こすことにより、歩留まりの低下やプロセスのトラブルにつながり、実用上好ましくない。
[酸触媒反応]
本発明による固体酸触媒が適用される酸触媒反応としては、従来、塩化アルミニウム系触媒に代表されるルイス酸触媒または硫酸に代表されるブレンステッド酸触媒を用いていた酸触媒反応に用いることができる。反応としては、異性化、不均化、ニトロ化、分解や、アルキル化、エステル化、アシル化、エーテル化、重合などの様々な反応が挙げることができ、具体的には、メタクリル酸などのエステル化反応、クメンハイドロパーオキサイドの分解反応、フェノールのアルキル化反応、テトラヒドロフランの開環重合反応、フロン類の分解反応、メタンの酸化的カップリング反応などに用いることができる。特には、異性化、分解、アシル化、エーテル化、エステル化などの転化反応に好ましく用いられる。主な反応対象は、炭化水素類、すなわち、炭化水素、および、その炭化水素に置換基を付与したような炭化水素誘導体、特には炭化水素または含酸素炭化水素化合物である。特には、炭化水素類の転化反応に好ましく用いられる。転化反応としては、異性化、分解、アシル化、エーテル化、アルキル化などが挙げられる。
異性化反応の対象としては、沸点範囲−20℃〜150℃程度の石油留分中にある炭化水素に好ましく用いられる。特に直鎖パラフィンが分枝パラフィンに異性化され、オレフィンや芳香族化合物が水素化されて鎖状あるいは環状のパラフィンになり、さらに異性化される反応に好ましく用いられる。炭化水素化合物の異性化の反応条件としては、好ましい反応温度の範囲が100〜300℃、特には120〜240℃であり、好ましい反応圧力の範囲が1〜50kgf/cm2、好ましいLHSVの範囲が0.2〜10hr、好ましい水素/原料比の範囲が0.2〜10mol/molである。
[酸化雰囲気中での処理]
本発明の触媒は、使用前、または、使用後に酸化雰囲気中で熱処理することで触媒活性を向上させることができる。通常、空気などの酸素の存在した雰囲気で300〜500℃の熱処理を行う。雰囲気の酸素の含有量は0.1〜50容量%、特には1〜30容量%が好ましく、窒素と酸素の混合物、窒素と空気の混合物、空気などが好適に用いられる。特に、処理温度350〜480℃、処理時間0.1〜100時間が好ましい。処理圧力は、減圧、常圧、加圧下で処理が可能であるが、常圧での処理が簡便であり、好ましい。この酸化雰囲気中での処理により、触媒は乾燥され、また、吸着物質や使用により付着した堆積物が酸化され除去されることにより活性化されると考えられるので、用いる空気は水分などの不純物が低減された空気を用いることが、特に触媒使用前には好ましい。具体的には、20℃における相対湿度を5%以下に除湿した雰囲気が好ましく用いられる。処理温度が高すぎると触媒の性状が変化し、また処理温度が低すぎると触媒が十分に乾燥されず、何れの場合も活性が低下する。触媒製造時の焼成などの熱処理の後、1日以上、特には、10日以上の期間、大気中におかれていた触媒、または、酸触媒反応に使用された触媒に対してこの処理は有効である。また、非酸化雰囲気(酸素を含まない気流)中で処理を行っても触媒の活性は低下する。
酸化雰囲気中での処理の後、触媒は水分などの吸着をさける必要がある。このため、この処理は、反応を行う反応装置や反応器に触媒を導入した後に行い、大気を実質的に導入することなく、目的の酸触媒反応を開始することが好ましい。目的の酸触媒反応が水素雰囲気などの還元雰囲気で行われる場合には、反応開始前に、窒素ガスまたはアルゴンガスなどの希ガスのような不活性雰囲気に置換してからその反応を開始することが好ましい。なお、1日程度の期間、大気に暴露しても活性は大きく低下はしないので、小規模な反応装置などでは、反応容器外でこの酸化雰囲気中の処理を行ない、その後、反応容器に触媒を導入してもよい。
また、前記酸化雰囲気中での処理は、反応装置や反応器中で反応に使用され活性が低下した触媒の再生に適用することもできる。特に、触媒上にコークと呼ばれるような炭素質が析出している場合には、酸素濃度を0.1〜20容量%、特には0.2〜5容量%として、急激に炭素質の酸化が行われないようにすることが好ましい。
実施例
以下、実施例により詳細に説明する。
本実施例での測定法などは、以下の方法によった。
[凝集粒子の平均粒径測定方法]
日機装(株)MICROTRAC粒度分析計を用い、湿式測定法で測定した。これは、粉体を水中に分散させ、流れる凝集粒子群にレーザー光を照射し、その前方散乱光により粒度分析を行うものである。
[アスペクト比の測定方法]
日立製作所製H−9000UHR透過型電子顕微鏡を用いて粉体を観察し、画像フィールド中に存在する粒子から無差別に10個を抽出し、その粒子の長軸と短軸の長さの比を測定してそれらの平均を求めるものである。
[細孔分布の測定方法]
細孔直径0.05〜10μmの範囲については、Micromeritics社製AutoPore9200型測定器を用い、水銀圧入法にて測定した。細孔直径0.05μm以下の範囲については、Micromeritics社製ASAP2400型測定器を用い、窒素吸着法にて測定した。
[水安定性テスト]
直径1.5mm、長さ5mmの円柱ペレット50個を無作為に選び、これを室温において水10mlの中に浸して15分放置した後のペレット形状の変化を調べたものである。形状が維持されるとは、50個全てのペレットが、粉化したり割れたりすることなく、水に浸す前の形状を保っていることを意味する。
[平均圧壊強度の測定方法]
富山産業(株)製TH−203CP錠剤破壊強度測定器を用い、円柱状に押出成形し、乾燥、焼成したサンプルを用いて側面圧壊強度を測定した。測定プローブは先端が直径4.5mmの円形状のものを使用した。測定サンプルを、円柱サンプルの側面中央に当てて測定する操作を20回繰り返し、その平均値を算出した。
[S28.2/S30.2比の算出方法]
X線回折チャートからジルコニアの正方晶と単斜晶のピーク分離を行い、2θ=28.2°における単斜晶ジルコニアのピークの面積と、2θ=30.2°における正方晶ジルコニアのピークの面積との比(S28.2/S30.2比)を算出した。なお、S28.2/S30.2比が0.02以下では、単斜晶ピークが不明瞭となり検出不能であった。X線回折チャートは以下の条件で測定した。
広角X線測定装置;理学電機(株)製 RAD−1C横型ゴニオメーター
X線管球;封入管型Cu管球(出力30kV−20mA、波長1.5406Å)
測定領域(2θ);3〜90°
ステップ幅;0.02°
スキャンスピード;4°/min
スリット幅;ダイバージェントスリット(DS)=1°
スキャッタリングスリット(SS)=1°
レシービングスリット(RS)=0.3mm
スムージング条件;Savitzky,Golayの15点の重み付き平滑化法
ピーク分離使用領域(2θ);26.5〜32.5°
分離対象ピーク数;4本(単斜晶2本、正方晶1本、非晶質1本)
結晶種比算出使用ピーク;
単斜晶;2θ=28.2°(d=3.163、hkl=111)
正方晶;2θ=30.2°(d=2.960、hkl=111)
[触媒A]
市販の乾燥水和ジルコニアのうち、平均粒径1.2μmの粉体をジルコニア粉体として用いた。また、市販の水和アルミナ(擬ベーマイト)粉のうち、繊維状の粒子形状を有するアルミナ粉体を用いた。このアルミナ粉体のアスペクト比は58、平均粒径は10μmであった。このジルコニア粉体1200gとアルミナ粉体800gを加え、さらに硫酸アンモニウム383gを加え、攪拌羽根のついた混練機で水を加えながら45分間混練を行った。得られた混練物を直径1.6mmの円形開口を有する押出機より押し出して円柱状のペレットを成形し、110℃で乾燥して乾燥ペレットを得た。この乾燥ペレットについて水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなく、そのままの形状を維持した。続いてこの乾燥ペレットを650℃で2時間焼成し、触媒Aを得た。
触媒Aの細孔直径0.05〜10μmの細孔分布を測定したところ、細孔直径0.18μmに明確なピークを有し、それ以外には明確なピークを持たない細孔分布を示した。また、細孔直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積は0.18ml/g、細孔直径1μmを超え10μm以下の細孔容積は0.01ml/g以下であった。また、細孔直径500Å以下の細孔分布を測定したところ、平均細孔径は50Åであった。
成形された触媒Aは、平均直径1.5mm、平均長さ5mmの円柱状であり、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなく、そのままの形状を維持した。また、平均圧壊強度は4.5kgであった。触媒AのS28.2/S30.2比は0.04であり、単斜晶構造はほとんど存在していない。
[触媒B]
市販の乾燥水和ジルコニアのうち、平均粒径15μmの粉体をジルコニア粉体として用いた。また、市販の水和アルミナ(擬ベーマイト)粉のうち、板状の粒子形状のアルミナ粉体を用いた。このアルミナ粉体のアスペクト比は2、平均粒径は20μmであった。このジルコニア粉体とアルミナ粉体をもちい、それ以外は触媒Aと同様に作成し、触媒Bを得た。また、作成途中の乾燥ペレットについて水安定性試験を行ったところ、全てのペレットが粉化した。
触媒Bの細孔直径0.05〜10μmの細孔分布を測定したところ、細孔直径1.7μmに明確なピークを有し、それ以外には明確なピークを持たない細孔分布を示した。また、細孔直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積は0.07ml/g、細孔直径1μmを超え10μm以下の細孔容積は0.12ml/gであった。また、細孔直径500Å以下の細孔分布を測定したところ、平均細孔径は45Åであった。
成形された触媒Bは、平均直径1.5mm、平均長さ5mmの円柱状であり、水安定試験を行ったが50個中10個のペレットが割れ、または粉化した。また、平均圧壊強度は2.8kgであった。触媒BのS28.2/S30.2比は0.04であり、単斜晶構造がほとんど存在していない。
[触媒C]
50gの触媒Aに、触媒中の白金量が0.5%になるように塩化白金酸の水溶液をスプレー担持した。これを乾燥後、550℃で2時間焼成して触媒Cを得た。触媒Cの細孔分布および結晶構造は触媒Aとほぼ同等であった。触媒Cについて、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなくそのままの形状を維持した。また、平均圧壊強度は4.0kgであった。
[触媒D]
50gの触媒Bに、触媒中の白金量が0.5%になるように塩化白金酸の水溶液をスプレー担持した。これを乾燥後、550℃で2時間焼成して触媒Dを得た。触媒Dの細孔分布および結晶構造は触媒Bとほぼ同等であった。触媒Dについて、水安定試験を行ったところ、50個中8個のペレットが割れ、または粉化した。また、平均圧壊強度は2.5kgであった。
[触媒E,F]
市販の水酸化ジルコニウムを乾燥させた、平均粒径1.2μmの乾燥水和ジルコニア粉体をジルコニア粉体として用いた。また、市販の水和アルミナ(擬ベーマイト)粉のうち、繊維状の粒子形状を有するアルミナ粉体を用いた。このアルミナ粉体のアスペクト比は58、平均粒径は10μmであった。このジルコニア粉体1500gとアルミナ粉体500gを加え、さらに硫酸アンモニウム383gを加え、攪拌羽根のついた混練機で水を加えながら45分混練を行った。得られた混練物を直径1.6mmの円形の穴の開いた押出機より押し出し、110℃で乾燥して乾燥ペレットを得た。この乾燥ペレットについて水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなく、そのままの形状を維持した。続いてこの乾燥ペレットを650℃で2時間焼成し、硫酸分を担持したジルコニア成形体の触媒である触媒Eを得た。
触媒Eの細孔直径0.05〜10μmの細孔分布を測定したところ、細孔直径0.22μmに明確なピークを有し、それ以外には明確なピークを持たない細孔分布を示した。また、細孔直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積は0.18ml/g、細孔直径1μmを超え10μm以下の細孔容積は0.01ml/g以下であった。また、細孔直径500Å以下の細孔分布を測定したところ、平均細孔径は48Åであった。
成形された触媒Eは、平均直径1.5mm、平均長さ5mmの円柱状であり、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなく、そのままの形状を維持した。また、平均圧壊強度は3.5kgであった。触媒EのS28.2/S30.2比は0.05であり、単斜晶構造はほとんど存在していない。
この触媒E50gに、触媒中の白金量が0.5%になるように塩化白金酸の水溶液125mlを添加した。これを乾燥後、550℃で2時間焼成して白金および硫酸分を担持したジルコニア/アルミナ成形体の触媒である触媒Fを得た。触媒Fの細孔分布および結晶構造は触媒Eとほぼ同等であった。触媒Fについて、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなくそのままの形状を維持した。また、平均圧壊強度は3.3kgであった。
[触媒G]
市販の乾燥水和ジルコニアのうち、平均粒径1.2μmの粉体をジルコニア粉体として用いた。また、市販の水和アルミナ(擬ベーマイト)粉のうち、繊維状の粒子形状を有するアルミナ粉体を用いた。このアルミナ粉体のアスペクト比は58、平均粒径は10μmであった。このジルコニア粉体300gとアルミナ粉体300gを加え、攪拌羽根のついた混練機で水を加えながら2時間混練を行った。得られた混練物を直径1.6mmの円形開口を有する押出機より押し出して円柱状のペレットを成形し、110℃で乾燥して乾燥ペレットを得た。続いてこの乾燥ペレットを650℃で2時間焼成して担体Gを得た。
担体Gの細孔直径0.05〜10μmの細孔分布を測定したところ、細孔直径0.25μmに明確なピークを有し、それ以外には明確なピークを持たない細孔分布を示した。また、細孔直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積は0.20ml/g、細孔直径1μmを超え10μm以下の細孔容積は0.01ml/g以下であった。また、細孔直径500Å以下の細孔分布を測定したところ、平均細孔径は65Åであった。
成形された担体Gは、平均直径1.5mm、平均長さ5mmの円柱状であり、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなく、そのままの形状を維持した。また、平均圧壊強度は4.8kgであった。担体GのS28.2/S30.2比は0.02以下であり、単斜晶構造はほとんど存在していない。
この担体Gに、触媒中の白金量が0.5重量%になるように塩化白金酸の水溶液125mlを添加した。これを乾燥後、0.5mol/l硫酸水溶液125mlを添加し、再び乾燥し、600℃で2時間焼成して触媒Gを得た。成形された触媒Gは、平均直径1.5mm、平均長さ5mmの円柱状であった。触媒GのS28.2/S30.2比は0.02以下であり、単斜晶構造はほとんど存在していない。
触媒Gの細孔直径0.05〜10μmの細孔分布を測定したところ、細孔直径0.22μmに明確なピークを有し、それ以外には明確なピークを持たない細孔分布を示した。また、細孔直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積は0.18ml/g、細孔直径1μmを超え10μm以下の細孔容積は0.01ml/g以下であった。また、細孔直径500Å以下の細孔分布を測定したところ、平均細孔径は60Åであった。
成形された触媒Gは、平均直径1.5mm、平均長さ5mmの円柱状であり、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなく、そのままの形状を維持した。また、平均圧壊強度は4.6kgであった。担体GのS28.2/S30.2比は0.02以下であり、単斜晶構造はほとんど存在していない。
[劣化触媒H]
40gの触媒Gを10kg/cm2−G、600ml/分の水素気流中で450℃、24時間処理して劣化触媒Hを得た。劣化触媒Hの細孔分布および結晶構造は触媒Gとほぼ同等であった。また劣化触媒Hについて、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなくそのままの形状を維持した。
[処理触媒I]
10gの劣化触媒Hを550℃、2時間、空気中で焼成し、処理触媒Iを得た。処理触媒Iの細孔分布および結晶構造は触媒Gとほぼ同等であった。また処理触媒Iについて、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなくそのままの形状を維持した。
[処理触媒J]
10gの劣化触媒Hに0.5mol/l硫酸水溶液150mlを加えて接触させた後、過剰な硫酸水溶液を濾過により除去し、乾燥後、550℃で2時間焼成して処理触媒Jを得た。処理触媒Jの細孔分布および結晶構造は触媒Gとほぼ同等であった。また処理触媒Jについて、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなくそのままの形状を維持した。
[処理触媒K]
10gの劣化触媒Hに0.5mol/l硫酸アンモニウム水溶液150mlを加えて接触させた後、過剰な硫酸アンモニウム水溶液を濾過により除去し、乾燥後、550℃で2時間焼成して処理触媒Kを得た。処理触媒Kの細孔分布および結晶構造は触媒Gとほぼ同等であった。また処理触媒Kについて、水安定試験を行ったところ、全てのペレットが割れたり粉化することなくそのままの形状を維持した。
[アシル化反応]
攪拌効率を上げるため乳鉢で粉砕し、32メッシュ以下に篩い分けた触媒20.0gをオートクレーブ内に入れ、空気雰囲気中で400℃、1時間の前処理を行った。その後、大気を導入することなく、オートクレーブ内を窒素雰囲気とし、クロロベンゼン225g、p−クロロベンゾイルクロリド35gを加え、135℃で攪拌しながら反応を行った。3時間反応後の反応液をガスクロマトグラフにより分析した。
アシル化体であるジクロロベンゾフェノンの収率は、触媒Aを用いた場合27%、触媒Bを用いた場合24%、触媒Eを用いた場合29%であった。比較のために、触媒Eを用いて前処理の雰囲気を窒素とし、他は同様にアシル化反応を行ったところ、ジクロロベンゾフェノンの収率は26%であった。
[n−ヘキサン異性化反応1]
16〜24メッシュに整粒した触媒(触媒C、D)4ccを、長さ50cm、内径1cmの固定床流通式反応器中に充填し、前処理の後、n−ヘキサンの異性化反応を行った。前処理は、温度:400℃、圧力:常圧、雰囲気:空気で1時間行った。その後、大気を導入することなく、反応器内を窒素雰囲気とし、さらに水素雰囲気とした後異性化反応を開始した。
n−ヘキサンの異性化反応は、反応温度:200℃、反応圧力(ゲージ圧):10kgf/cm2、LHSV=1.5hr、水素/油比(H2/Oil):5(mol/mol)で行った。
触媒の活性を示す転化率、選択率は、n−ヘキサンへの転化率および2,2’−ジメチルブタン/鎖状C6の値を用いて以下により算出し、評価した。
n−ヘキサン転化率=
[1−(生成油中に占めるn−ヘキサンの重量%
/原料油中に占めるn−ヘキサンの重量%]
×100(%)
2,2’−ジメチルブタン/鎖状C6=
(生成油中に占める2,2’−ジメチルブタンの重量%/
生成油中に占める炭素数6の鎖状炭化水素全体の重量%)
×100(%)
通油開始20時間後の反応管出口組成をガスクロマトグラフィーにより分析した結果、n−ヘキサン転化率は、触媒Cの場合88.6%、触媒Dの場合86.3%であり、2,2’−ジメチルブタン/鎖状C6の値は、触媒Cの場合26.2%、触媒Dの場合20.5%であった。
[n−ヘキサン異性化反応2]
触媒Fを用い、上述の異性化反応1と同様のn−ヘキサンの異性化反応を、反応温度:180℃、反応圧力(ゲージ圧):10kgf/cm2、LHSV=1.5/hr、水素/油比(H2/Oil):5(mol/mol)の反応条件で、前処理条件を変えて行った。前処理条件の温度、雰囲気、圧力を変えた反応での、通油開始20時間後の反応管出口組成をガスクロマトグラフィーにより分析した結果を表1に示す。
[n−ヘキサン異性化反応3]
反応により活性が低下した触媒の活性化処理を行った。触媒Fを用い、上述の異性化反応2の反応において水素の代わりに窒素を用いて100時間反応を行うことで触媒を劣化させた。この触媒を異なった雰囲気で前処理し、活性の変化を測った。雰囲気としては、水素雰囲気、窒素雰囲気、また、2容量%酸素を含む窒素を用い、400℃で2時間行った。活性の評価は、上述の異性化反応2と同じ反応を行い、通油開始20時間後の反応管出口組成をガスクロマトグラフィーにより分析することで行った。その結果を表2に示す。
[n−ヘプタン転化反応]
16〜24メッシュの粒に成形した1gの触媒を、長さ50cm、内径1cmの固定床流通式反応器中に充填し、反応温度:200℃、反応圧力:4kg/cm2−G、WHSV:3.4/h、水素原料比(H2/Oil):5mol/molの条件で行った。触媒の前処理として、300℃、1時間の水素還元を転化反応前に行った。触媒の活性を示す転化率は、n−ヘプタンへの転化率を用いて以下により算出し、評価した。
n−ヘプタン転化率=
[1−(生成油中に占めるn−ヘプタンの重量%
/原料油中に占めるn−ヘプタンの重量%]
×100(%)
反応の開始から2時間後のn−ヘプタンの転化率をガスクロマトグラフィーにより分析して、ヘプタン転化活性を評価した。その結果を表3に示す。
産業上の利用可能性
本発明は、特定の細孔構造を持った担体を有する成形された固体酸触媒に関するものであり、成形された触媒が特定の細孔構造を有することにより、機械的に十分な強度が得られると同時に優れた触媒活性を発揮することができる。また、成形品であるため反応物質との分離が容易であるから、触媒の再利用も容易である他、使用済み触媒の再生も容易である。
また、本発明の固体酸触媒は、異性化、不均化、アルキル化、エステル化、アシル化、エーテル化、重合など酸触媒反応に広く有用である。
Claims (15)
- ジルコニアおよび/または含水ジルコニアからなる部分とアルミナおよび/または含水アルミナからなる部分で構成され、細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において直径0.05〜1μmの範囲にピークを有する担体を作成する工程と、その担体に硫酸分を担持する工程を含む固体酸触媒の製造方法。
- 前記担体が直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積が0.05〜0.5ml/g、直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満である請求項1記載の固体酸触媒の製造方法。
- 前記担体を作成する工程が、凝集粒子の平均粒径が0.2〜10μmであるジルコニウム水酸化物および/または水和酸化物からなる粉体と、繊維状の粒子形状を有するアルミニウム水酸化物および/または水和酸化物からなる粉体を混練し、成形することを含む工程である請求項1または2記載の固体酸触媒の製造方法。
- 前記担体を作成する工程と、その担体に硫酸分を担持する工程が、同一の工程で行われる請求項1〜3記載の固体酸触媒の製造方法。
- 前記担体に硫酸分を担持する工程が、担体を作成した後、担体に硫酸分含有化合物を接触させ、300℃より高く800℃より低い温度で焼成する請求項1〜3記載の固体酸触媒の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかの製造方法により製造された固体酸触媒を使用し、活性が低下した該触媒を担体として、これに硫酸分含有化合物を接触させ、300℃より高く800℃より低い温度で焼成する硫酸分を担持する工程を含む固体酸触媒の製造方法。
- 前記固体酸触媒が第8族、第9族、第10族から選ばれる1種以上の金属成分を含む請求項1〜6記載の固体酸触媒の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかの製造方法により製造された固体酸触媒を使用し、活性が低下した該触媒を酸化雰囲気中300〜500℃の温度で処理する工程を含む固体酸触媒の製造方法。
- 担体がジルコニアおよび/または含水ジルコニアからなる部分とアルミナおよび/または含水アルミナからなる部分で構成され、硫酸分を含有し、細孔直径0.05〜10μmの細孔分布において直径0.05〜1μmの範囲にピークを有し、酸触媒反応に用いられる固体酸触媒。
- 固体酸触媒が直径0.05μm以上1μm以下の細孔容積が0.05〜0.5ml/g、直径1μmを超え10μm以下の細孔容積が0.05ml/g未満である請求項9記載の固体酸触媒。
- 酸触媒反応が、炭化水素類の転化反応である請求項9または10記載の固体酸触媒。
- 固体酸触媒がさらに第8族、第9族、第10族から選ばれる1種以上の金属成分を含む請求項9〜11記載の固体酸触媒。
- 請求項9〜12記載の固体酸触媒を使用し、活性が低下したものを酸化雰囲気中300〜500℃の温度で処理した固体酸触媒を用いて酸触媒反応を行う酸触媒反応方法。
- 請求項9〜12の固体酸触媒を反応容器に充填し、酸化雰囲気中300〜500℃の温度で処理した後、酸触媒反応を行うことを特徴とする酸触媒反応方法。
- 請求項9〜12の固体酸触媒を反応容器に充填し、酸化雰囲気中300〜5000℃の温度で処理した後、不活性雰囲気に置換し、水素雰囲気下で炭化水素と接触させることを特徴とする炭化水素の異性化方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6761498 | 1998-03-04 | ||
PCT/JP1999/000922 WO1999044738A1 (fr) | 1998-03-04 | 1999-02-26 | Catalyseur acide solide, procede de preparation dudit catalyseur et reaction mettant en oeuvre ledit catalyseur |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3553878B2 true JP3553878B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=13350025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000534329A Expired - Lifetime JP3553878B2 (ja) | 1998-03-04 | 1999-02-26 | 固体酸触媒、その製造方法およびそれを用いる反応方法 |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6420305B1 (ja) |
EP (1) | EP1060791B1 (ja) |
JP (1) | JP3553878B2 (ja) |
KR (1) | KR100388310B1 (ja) |
CN (1) | CN1131105C (ja) |
AT (1) | ATE269756T1 (ja) |
CA (1) | CA2321709C (ja) |
DE (1) | DE69918274T2 (ja) |
DK (1) | DK1060791T3 (ja) |
ES (1) | ES2223164T3 (ja) |
RU (1) | RU2190465C2 (ja) |
WO (1) | WO1999044738A1 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7132582B2 (en) * | 2003-05-30 | 2006-11-07 | Council Of Scientific And Industrial Research | Catalytic process for the preparation of isolongifolene |
US6737380B2 (en) * | 2001-02-05 | 2004-05-18 | Petroleum Energy Center | Solid acid catalyst, production method thereof, and method for hydrodesulfurizing and isomerizing light hydrocarbon oil using the same |
US7026268B2 (en) * | 2001-03-02 | 2006-04-11 | Japan Energy Corporation | Solid acid catalyst containing platinum group metal component and method for preparation thereof |
GB0121871D0 (en) * | 2001-09-11 | 2001-10-31 | Bp Plc | Hydrogen production |
CN1193824C (zh) * | 2001-10-19 | 2005-03-23 | 松下电器产业株式会社 | 纯化催化剂、其制备方法和气体纯化装置 |
US20050124745A1 (en) * | 2002-04-19 | 2005-06-09 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Flame retardant composites |
JP4646684B2 (ja) * | 2005-04-18 | 2011-03-09 | 株式会社日本触媒 | 気相酸化触媒およびそれを用いたアクリル酸の製造方法 |
WO2010077779A2 (en) * | 2008-12-17 | 2010-07-08 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Applications of shaped nano alumina hydrate in inkjet paper |
JP5552306B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2014-07-16 | 花王株式会社 | エーテル化合物の製造方法 |
CN101781223B (zh) * | 2009-12-25 | 2013-01-23 | 华东师范大学 | 一种以碳硅固体酸为催化剂催化合成胺类化合物的方法 |
CA2827107C (en) * | 2010-11-16 | 2021-06-22 | Rhodia Operations | Porous inorganic composite oxide |
CN102553659B (zh) * | 2010-12-30 | 2014-05-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种固体超强酸催化剂的再生方法 |
CN102649093B (zh) * | 2011-02-24 | 2014-05-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种固体超强酸催化剂的预处理方法 |
EP3019235B1 (en) * | 2013-06-28 | 2017-08-09 | Autonomic Technologies, Inc. | Method for reducing zirconium oxide to elemental zirconium by laser and an implantable medical device comprising zirconium |
US10384196B2 (en) * | 2014-12-26 | 2019-08-20 | Kellogg Brown & Root Llc | Highly selective catalyst and method of isomerization of C4—C7 paraffin hydrocarbons |
KR20210116649A (ko) | 2019-01-25 | 2021-09-27 | 차이나 페트로리움 앤드 케미컬 코포레이션 | 고체 산 촉매, 이의 제조방법 및 이의 용도 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3032599A (en) | 1958-05-05 | 1962-05-01 | Phillips Petroleum Co | Sulfate-treated zirconia-gel catalyst |
JPS596181A (ja) | 1982-07-02 | 1984-01-13 | Mitsubishi Motors Corp | シ−トの搬入装置 |
EP0174836B1 (en) | 1984-09-10 | 1992-06-17 | Research Association For Utilization Of Light Oil | Solid strong acid catalyst |
JPS61254250A (ja) | 1985-05-02 | 1986-11-12 | Cataler Kogyo Kk | 触媒担体の製造方法 |
FR2611739B1 (fr) | 1987-03-06 | 1989-07-07 | Inst Francais Du Petrole | Procede d'activation d'un catalyseur d'isomerisation de paraffines normales |
JP2610490B2 (ja) | 1988-09-08 | 1997-05-14 | コスモ石油株式会社 | アルキル化反応用固体酸触媒 |
US5365010A (en) | 1990-09-26 | 1994-11-15 | Catalytica, Inc. | Method for regenerating Lewis acid-promoted transition alumina catalysts used for isoparaffin alkylation by calcination |
JP3157541B2 (ja) | 1991-06-21 | 2001-04-16 | 日本電気株式会社 | ヒートシンク付半導体パッケージ |
JPH0529505A (ja) | 1991-07-23 | 1993-02-05 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 放熱器および電力制御機器 |
JP2768063B2 (ja) | 1991-07-24 | 1998-06-25 | 松下電器産業株式会社 | 放熱器 |
JPH0529506A (ja) | 1991-07-25 | 1993-02-05 | Nec Corp | 半導体装置 |
JP3251313B2 (ja) | 1991-10-03 | 2002-01-28 | 株式会社ジャパンエナジー | アルミナ系固体酸触媒の製造法 |
JPH0938494A (ja) | 1995-07-28 | 1997-02-10 | Sekiyu Sangyo Kasseika Center | アルミナを結合材とする触媒成型方法 |
WO1998009727A1 (fr) | 1996-09-05 | 1998-03-12 | Japan Energy Corporation | Catalyseur acide solide et procede d'obtention |
-
1999
- 1999-02-26 CN CN99803558A patent/CN1131105C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-26 WO PCT/JP1999/000922 patent/WO1999044738A1/ja active IP Right Grant
- 1999-02-26 KR KR10-2000-7009631A patent/KR100388310B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-02-26 EP EP99906506A patent/EP1060791B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-26 DE DE69918274T patent/DE69918274T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-26 AT AT99906506T patent/ATE269756T1/de active
- 1999-02-26 US US09/622,345 patent/US6420305B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-26 RU RU2000125097/04A patent/RU2190465C2/ru active
- 1999-02-26 DK DK99906506T patent/DK1060791T3/da active
- 1999-02-26 ES ES99906506T patent/ES2223164T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-26 JP JP2000534329A patent/JP3553878B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-26 CA CA002321709A patent/CA2321709C/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100388310B1 (ko) | 2003-06-25 |
EP1060791B1 (en) | 2004-06-23 |
DE69918274D1 (de) | 2004-07-29 |
DE69918274T2 (de) | 2005-07-07 |
EP1060791A4 (en) | 2001-07-18 |
CN1131105C (zh) | 2003-12-17 |
KR20010041474A (ko) | 2001-05-25 |
RU2190465C2 (ru) | 2002-10-10 |
CA2321709A1 (en) | 1999-09-10 |
WO1999044738A1 (fr) | 1999-09-10 |
ES2223164T3 (es) | 2005-02-16 |
ATE269756T1 (de) | 2004-07-15 |
CN1291914A (zh) | 2001-04-18 |
CA2321709C (en) | 2004-01-27 |
DK1060791T3 (da) | 2004-10-18 |
US6420305B1 (en) | 2002-07-16 |
EP1060791A1 (en) | 2000-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100327891B1 (ko) | 고체산촉매 및 그 제조방법 | |
JP3553878B2 (ja) | 固体酸触媒、その製造方法およびそれを用いる反応方法 | |
EA032257B1 (ru) | Катализатор изомеризации парафиновых углеводородов и способ его приготовления | |
JP3989078B2 (ja) | 固体酸触媒の製造方法 | |
JP3995241B2 (ja) | 白金族金属成分を含有した固体酸触媒およびその製造方法 | |
KR100939608B1 (ko) | 탄화수소의 이성화방법 | |
US7026268B2 (en) | Solid acid catalyst containing platinum group metal component and method for preparation thereof | |
JP3730792B2 (ja) | 炭化水素の異性化方法 | |
WO2000056447A1 (fr) | Catalyseur solide acide, son procede de preparation et reaction l'utilisant | |
JP3568372B2 (ja) | 固体酸触媒の製造方法 | |
JP2001070795A (ja) | 固体酸触媒、その製造方法およびそれを用いた炭化水素の異性化方法 | |
JP3922681B2 (ja) | 炭化水素の異性化方法および異性化用固体酸触媒 | |
JP3973176B2 (ja) | 酸触媒反応方法 | |
JP2001070794A (ja) | 白金族金属成分を含有した固体酸触媒 | |
JP4191059B2 (ja) | 炭化水素の異性化方法 | |
JP2003277769A (ja) | 炭化水素の異性化方法 | |
JP2001122956A (ja) | ポリオキシアルキレングリコールの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040209 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040217 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040308 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040308 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040427 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040430 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514 Year of fee payment: 10 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |