JP5334114B2 - Propylene production method - Google Patents

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Description

本発明は、エタノールを変換してプロピレンを合成する方法に関する。   The present invention relates to a method for synthesizing propylene by converting ethanol.

石油を原料とする化学工業の基幹物質であるプロピレンの工業的な製造方法は、1)900℃程度でのナフサのスチーム分解、2)プロパンの脱水素または酸化脱水素、などが代表的なものである。
他方、石油資源の枯渇の懸念と共に、非石油系原料とりわけバイオマス由来アルコールからのプロピレン製造方法の開発が、今後ますます必要になると予想されている。プロピレンの原料としては、発酵法によるエタノールが量的にも有望であり、またブタノールはアセトン−ブタノール発酵が知られている。
Typical production methods for propylene, a key material of the chemical industry using petroleum as a raw material, are 1) steam decomposition of naphtha at around 900 ° C, 2) dehydrogenation or oxidative dehydrogenation of propane, etc. It is.
On the other hand, it is expected that development of a method for producing propylene from non-petroleum-based raw materials, particularly biomass-derived alcohol, will become more and more necessary in the future due to concerns about the exhaustion of petroleum resources. As a raw material for propylene, ethanol by fermentation is also promising in terms of quantity, and butanol is known to be acetone-butanol fermentation.

しかしながら、一価のイソプロパノールの脱水によるプロピレン合成の例は知られているものの(特許文献1)、エタノールからの製造では、脱水/2量化/不均化などの反応を制御する必要があり、困難度は高い。たとえば、H-ZSM-5を触媒とする単独のエタノールからのプロピレン生成が報告されているが、プロピレンが主生成物ではなく、芳香族類を含むC5+炭化水素(非特許文献1)、プロパン(非特許文献2)、またはエチレン(非特許文献3)などが主に生成した。また、反応時間の経過と共に、一層プロピレン選択率が低下し、エチレン選択率が増加する傾向であり、触媒耐久性の点でも問題があった。さらにエタノールとブタノールの混合系からのプロピレン製造も試みられているが(非特許文献4)、反応温度が400℃程度と低く、またタングステン等で修飾をしたゼオライトではないため、C4や芳香族炭化水素の副生が激しく、プロピレン選択率において満足するものではなかった。   However, although an example of propylene synthesis by dehydration of monovalent isopropanol is known (Patent Document 1), in the production from ethanol, it is necessary to control reactions such as dehydration / dimerization / disproportionation, which is difficult. The degree is high. For example, propylene production from single ethanol using H-ZSM-5 as a catalyst has been reported. Propylene is not the main product, but C5 + hydrocarbons containing aromatics (Non-Patent Document 1), propane ( Non-patent document 2) or ethylene (non-patent document 3) was mainly produced. Further, as the reaction time elapses, the propylene selectivity further decreases and the ethylene selectivity tends to increase, and there is a problem in terms of catalyst durability. Propylene production from a mixed system of ethanol and butanol has also been attempted (Non-patent Document 4). However, since the reaction temperature is as low as about 400 ° C. and it is not zeolite modified with tungsten or the like, C4 or aromatic carbonization is not possible. Hydrogen by-product was intense and the propylene selectivity was not satisfactory.

米国特許第6441262号明細書US Pat. No. 6,441,262

J.Chem.Tech.Biotech., 77, 211-216 (2002)J. Chem. Tech. Biotech., 77, 211-216 (2002) Catal. Lett., 31, 395-403 (1995).Catal. Lett., 31, 395-403 (1995). Green Chem., 9, 638-646 (2007).Green Chem., 9, 638-646 (2007). 第102回触媒討論会−討論会A予稿集、2008年9月24日、第41頁The 102nd Catalysis Conference-Discussion Session A Proceedings, September 24, 2008, p. 41

本発明は、エタノールの変換反応により、高められた選択率と触媒安定性でプロピレンを合成することのできる、工業的に有利な新規なプロピレン合成用触媒を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an industrially advantageous new propylene synthesis catalyst capable of synthesizing propylene with increased selectivity and catalyst stability by an ethanol conversion reaction.

本発明者らは、前記課題を解決すべく種々の触媒群について鋭意研究を重ねた結果、タングステン等で修飾したゼオライトを触媒として用い、エタノールと炭素数4以上のアルコールの共反応を600℃程度の比較的高温の条件下で反応させることにより、炭素数4の炭化水素や芳香族炭化水素の副生が減少しプロピレン選択率が向上すること、またエタノールより疎水性のブタノール等の効果により、触媒表面での脱水反応が制御され、活性低下の主原因の一つである脱アルミが抑制されることにより、触媒の耐久性も併せて改善されることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies on various catalyst groups in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors used zeolite modified with tungsten or the like as a catalyst and carried out a co-reaction of ethanol and an alcohol having 4 or more carbon atoms at about 600 ° C. By reacting under relatively high temperature conditions, the by-product of hydrocarbons having 4 carbon atoms and aromatic hydrocarbons is reduced and propylene selectivity is improved, and the effects of butanol, which is more hydrophobic than ethanol, By controlling the dehydration reaction on the catalyst surface and suppressing dealumination, which is one of the main causes of the decrease in activity, it was found that the durability of the catalyst was also improved and the present invention was completed. It was.

即ち、この出願によれば、以下の発明が提供される。
[1]H−ZSM−5ゼオライト単独又はタングステン修飾されたH−ZSM−5ゼオライトの存在下、エタノールと炭素数4以上のアルコールとを反応させることを特徴とするプロピレンの製造方法。
]炭素数4以上のアルコールがブタノール類であることを特徴とする上記[1]プロピレンの製造方法。
]エタノールおよびブタノールのうち一方または両方が、発酵により得られたバイオエタノールまたはバイオブタノールであることを特徴とする上記[1]又は]のプロピレンの製造方法。
That is, according to this application, the following invention is provided.
[1] A method for producing propylene, comprising reacting ethanol and an alcohol having 4 or more carbon atoms in the presence of H-ZSM-5 zeolite alone or tungsten-modified H-ZSM-5 zeolite .
[ 2 ] The method for producing propylene according to the above [1] , wherein the alcohol having 4 or more carbon atoms is butanols.
[ 3 ] The method for producing propylene according to [1] or [ 2 ] above, wherein one or both of ethanol and butanol is bioethanol or biobutanol obtained by fermentation.

本発明の方法によれば、バイオエタノールなどのエタノール原料から一段で、高められた選択率と耐久性によりプロピレンを合成することができる。   According to the method of the present invention, propylene can be synthesized from an ethanol raw material such as bioethanol in one step with increased selectivity and durability.

本発明のエタノールを変換してプロピレンを合成する際に用いられるプロピレン合成方法では、多孔性固体酸化物の存在下、エタノールとブタノール類など炭素数4以上のアルコールとを、通常より高められた温度で反応させることを特徴とする。さらには、周期律表第6族及び/又は第7族に属する金属を含む化合物で修飾された多孔性固体酸化物を含有することを特徴とする。   In the propylene synthesis method used for synthesizing propylene by converting ethanol of the present invention, ethanol and an alcohol having 4 or more carbon atoms such as butanols in the presence of a porous solid oxide are heated at a temperature higher than usual. It is made to react by. Furthermore, it contains a porous solid oxide modified with a compound containing a metal belonging to Group 6 and / or Group 7 of the Periodic Table.

多孔性固体酸化物としては、周期律表第6族及び/又は第7族金属を含む化合物と共存、またはその表面にこれらの金属を含む化合物を担持できるものであればいかなる酸化物も含まれる。   The porous solid oxide includes any oxide as long as it can coexist with a compound containing a Group 6 and / or Group 7 metal in the periodic table or can carry a compound containing these metals on the surface thereof. .

このような多孔性固体酸化物としては、ゼオライト化合物などが代表的であり、Y-型、L-型、モルデナイト、フェリエライト、ベータ型、H-ZSM-5などを挙げることができる。
また、ゼオライト化合物以外の多孔性固体酸化物としては、TS-1、MCM-41、MCM-22、MCM-48、ガロシリケート、などの結晶性メタロシリケート、大口径シリカ化合物などを挙げることができる。
Typical examples of such porous solid oxides include zeolite compounds, and examples thereof include Y-type, L-type, mordenite, ferrierite, beta-type, and H-ZSM-5.
In addition, examples of porous solid oxides other than zeolite compounds include TS-1, MCM-41, MCM-22, MCM-48, crystalline gallosilicates such as gallosilicate, and large-diameter silica compounds. .

またこれらの多孔性固体酸化物には、チタン、アルミニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、ホウ素、ジルコニウムなどの元素を含有するものや非晶質多孔性シリカ化合物も含まれる。
他の多孔性固体酸化物としては、たとえば、メソポーラス型のシリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、セリアなどの酸化物を挙げることができる。
本発明でとりわけ好ましく使用される多孔性固体酸化物は、エタノールを表面に吸着でき、エタノールのOH基にプロトンを供給して脱水を促すことができる、種々のシリカ/アルミナ比を有するH-ZSM-5ゼオライトなどを挙げることができる。
In addition, these porous solid oxides include those containing elements such as titanium, aluminum, vanadium, niobium, tantalum, boron, zirconium, and amorphous porous silica compounds.
Examples of other porous solid oxides include oxides such as mesoporous silica, alumina, zirconia, titania, and ceria.
The porous solid oxide particularly preferably used in the present invention is an H-ZSM having various silica / alumina ratios capable of adsorbing ethanol on the surface and supplying protons to the OH groups of ethanol to promote dehydration. -5 zeolite.

本発明で用いる多孔性固体酸化物はその使用に当たって、周期律表第6族及び/又は第7族に属する金属を含む化合物で修飾することが一層好ましい。
修飾法としては、固体酸化物にタングステン等の化合物を含有させ、空気中で焼成する方法等が採られる。
The porous solid oxide used in the present invention is more preferably modified with a compound containing a metal belonging to Group 6 and / or Group 7 of the periodic table.
As a modification method, a method of containing a compound such as tungsten in a solid oxide and firing in air is adopted.

ここで、周期律表第6族及び/又は第7族に属する金属を含む化合物とは、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウムの少なくとも一種の金属を含む化合物を意味する。   Here, the compound containing a metal belonging to Group 6 and / or Group 7 of the periodic table means a compound containing at least one metal of chromium, molybdenum, tungsten, manganese, and rhenium.

周期律表第6族及び/又は第7族に属する金属を含む化合物としては、代表的には、タングステン化合物、レニウム化合物、モリブデン化合物などが挙げられ、タングステン化合物としては、塩化タングステンなどのハロゲン化タングステン、12タングステン酸(10-)アンモニウム10水和物、メタタングステン酸アンモニウム、12タングステン酸(10-)カリウム10水和物などのタングステン酸カチオン化合物、ドデカタングストリン酸(3-)14水和物、ドデカタングストケイ酸(4-)26水和物などのタングストヘテロ酸化合物、ヘキサカルボニルタングステン、ヘキサメチルタングステン(VI)などの有機金属タングステン化合物、などが挙げられる。   Typical examples of the compound containing a metal belonging to Group 6 and / or Group 7 of the periodic table include a tungsten compound, a rhenium compound, a molybdenum compound, and the like, and the tungsten compound includes a halogenated compound such as tungsten chloride. Tungsten, tungstic acid (10-) ammonium decahydrate, ammonium metatungstate, tungstic acid cation compound such as 12 tungstic acid (10-) potassium decahydrate, dodecatungstophosphoric acid (3-) 14 hydrate And tungsten metal hetero compounds such as dodecatungstosilicate (4-) 26 hydrate, organometallic tungsten compounds such as hexacarbonyltungsten and hexamethyltungsten (VI), and the like.

レニウム化合物としては、硝酸塩、硫酸塩などの無機酸塩、塩化物、臭化物などのハロゲン化物、ヘキサクロロレニウム酸カリウムなどのレニウム酸化合物、過レニウム酸アンモニウムなどのレニウム酸塩、デカカルボニル2レニウム(0)、ペンタカルボニルメチルレニウムなどの有機金属レニウム化合物、などが挙げられる。   Examples of the rhenium compounds include inorganic acid salts such as nitrates and sulfates, halides such as chlorides and bromides, rhenic acid compounds such as potassium hexachlororhenate, rhenates such as ammonium perrhenate, decacarbonyl dirhenium (0 ), Organometallic rhenium compounds such as pentacarbonylmethylrhenium, and the like.

またモリブデン化合物としては、塩化モリブデンなどのハロゲン化物、4酢酸2モリブデンなどのモリブデン錯化合物、ヘキサカルボニルモリブデン(0)などの有機金属モリブデン類、2モリブデン酸ナトリウム、7モリブデン酸(6-)アンモニウム4水和物などのモリブデン酸カチオン化合物、ドデカボリブドリン酸(3-)30水和物、ドデカもリブドリン酸(3-)アンモニウムなどのドデカモリブド化合物、などが例示される。   The molybdenum compounds include halides such as molybdenum chloride, molybdenum complex compounds such as 2 molybdenum acetate, organometallic molybdenums such as hexacarbonylmolybdenum (0), sodium molybdate, 7- (6-) ammonium molybdate 4 Examples include molybdate cationic compounds such as hydrates, dodecaboribdophosphoric acid (3-) 30 hydrate, dodeca and dodecamolybdo compounds such as (3-) ammonium ribdophosphate.

多孔性固体酸化物にタングステン等の化合物を含有させる方法としては、物理混合法や、含浸法、沈殿法、混練法、インシピエントウェットネス法等の従来公知の方法を採用することが出来る。
たとえば、タングステン等の化合物は、通常、水溶液として固体酸化物に担持される。また、アセトン、イソプロパノール、ベンゼンなどの有機溶媒も用いられる。
タングステン等の化合物を含有させたゼオライト酸化物等の焼成温度は、300〜900℃、好ましくは500〜700℃程度である。
タングステン等の担持量は、任意であるが、タングステン金属として、担体酸化物100g当たり、0.001〜50g、好ましくは1〜20gである。これらの添加物は、単独もしくは2種以上の混合物として用いることができる。とりわけ周期律表第6族のタングステン元素の場合には、エタノールの脱水により生成したエチレン中間体の2量化を促進するので特に好ましい。
As a method of incorporating a compound such as tungsten into the porous solid oxide, a conventionally known method such as a physical mixing method, an impregnation method, a precipitation method, a kneading method, or an incipient wetness method can be employed.
For example, a compound such as tungsten is usually supported on a solid oxide as an aqueous solution. Moreover, organic solvents, such as acetone, isopropanol, and benzene, are also used.
The firing temperature of the zeolite oxide or the like containing a compound such as tungsten is about 300 to 900 ° C, preferably about 500 to 700 ° C.
The supported amount of tungsten or the like is arbitrary, but it is 0.001 to 50 g, preferably 1 to 20 g per 100 g of the carrier oxide as tungsten metal. These additives can be used alone or as a mixture of two or more. In particular, the group 6 tungsten element of the periodic table is particularly preferable because it promotes dimerization of an ethylene intermediate produced by dehydration of ethanol.

本発明に用いるエタノールとしては、試薬グレードのものだけでなく、水を含むエタノールや発酵によるバイオエタノールなどが用いられる。この場合の水の含有量は任意であるが、0〜50wt%、好ましくは0〜15wt%が用いられる。   As ethanol used in the present invention, not only reagent-grade ethanol but also ethanol containing water, bioethanol by fermentation, and the like are used. The water content in this case is arbitrary, but 0 to 50 wt%, preferably 0 to 15 wt% is used.

本発明でエタノールと共に用いられる炭素数4以上のアルコールとして、ブタノール類、ペンタノール類、ヘキサノール類などのアルカノール類、ブタンジオール類、ペンタンジオール類、ヘキサンジオール類などのアルカンジオール類、ペンタエリスリトールなどのポリオール類などが挙げられる。
これら炭素数4以上のアルコール類の導入量は、エタノール1モルに対して0.01〜100モル、好ましくは0.5〜5モルである。また、これらの炭素数4以上のアルコール類は、反応条件条件下で、脱水によりブテン類、ペンテン類などのオレフィン類を生成するため、初めからこれら炭素数4以上のオレフィン類と水を導入することもできる。これらオレフィン類の導入量は、炭素数4以上のアルコール類と同程度であり、水もアルコールと同モル程度が好ましい。
Examples of alcohols having 4 or more carbon atoms used with ethanol in the present invention include alkanols such as butanols, pentanols and hexanols, alkanediols such as butanediols, pentanediols and hexanediols, and pentaerythritol. Examples include polyols.
The amount of introduction of these alcohols having 4 or more carbon atoms is 0.01 to 100 mol, preferably 0.5 to 5 mol, relative to 1 mol of ethanol. In addition, since these alcohols having 4 or more carbon atoms generate olefins such as butenes and pentenes by dehydration under the reaction conditions, these olefins having 4 or more carbon atoms and water are introduced from the beginning. You can also. The amount of these olefins introduced is about the same as that of alcohols having 4 or more carbon atoms, and water is also preferably about the same mole as the alcohol.

本発明の方法においては、前記した触媒の存在下で、エタノールとブタノールなどを同時に反応器の中で変換させればよい。この合成反応では、下記の反応式に示されるように、主たる生成物として、プロピレンが得られるが、その他に、エチレン、およびブテン類や炭素数1〜10程度の飽和炭化水素及びベンゼン/トルエン/キシレンなどの芳香族及び水が生成する。
OH+COH→
+C+C+C2n+2(n=1〜10)+C+C+C10+HO・・・・・(1)(係数は考慮無し)
In the method of the present invention, ethanol and butanol may be simultaneously converted in the reactor in the presence of the catalyst. In this synthesis reaction, as shown in the following reaction formula, propylene is obtained as a main product. In addition, ethylene, butenes, saturated hydrocarbons having about 1 to 10 carbon atoms, and benzene / toluene / Aromatics such as xylene and water are produced.
C 2 H 5 OH + C 4 H 9 OH →
C 3 H 6 + C 2 H 4 + C 4 H 8 + C n H 2n + 2 (n = 1 to 10) + C 6 H 6 + C 7 H 8 + C 8 H 10 + H 2 O (1) (Considering the coefficient) None)

プロピレンの生成機構は、現時点では定かではないが、エタノールやブタノールの脱水反応(エチレンやブテンの生成反応)/不均化反応(エチレンとブチレンの不均化反応によるプロピレンの生成)などの複合反応によるものと考えている。またエタノールよりも相対的に疎水性のブタノールの共存により、エタノール脱水により触媒表面に生成した水の除去が促進され、水生成の条件で通常起こりやすいゼオライトの脱アルミ(失活の主原因)がある程度抑制されるため、耐久性が増大すると想定している。   The propylene production mechanism is not clear at this time, but it is a complex reaction such as ethanol or butanol dehydration (ethylene or butene production) / disproportionation (propylene production by disproportionation of ethylene and butylene). I believe that. The coexistence of butanol, which is relatively hydrophobic compared to ethanol, promotes the removal of water produced on the catalyst surface by ethanol dehydration, and eliminates the dealumination of zeolite (a major cause of deactivation) that normally occurs under water production conditions. Since it is suppressed to some extent, it is assumed that durability is increased.

本発明のプロピレンの合成反応は、気相及び液相のいずれで行うこともできるが、エタノールの沸点は水よりも低く、またプロピレンは常温でガスであるので、触媒との分離を考慮して通常は気相系で行われる。
この場合の反応温度は、50〜800℃、好ましくは400〜650℃の条件下であり、また反応圧力は任意であり、0.01〜100MPa、好ましくは0.05〜5MPaである。
通常は、希釈ガスと共にエタノール及びブタノールを触媒層に導入し、希釈ガスとして、窒素やアルゴンなどの不活性ガス、COまたは水蒸気が用いられる。
希釈ガスの使用割合は、エタノール1モル当たり、0.05〜50モル、好ましくは0.5〜10モルの割合である。
The synthesis reaction of propylene of the present invention can be carried out in either a gas phase or a liquid phase, but ethanol has a lower boiling point than water, and propylene is a gas at room temperature, so that separation from the catalyst is considered. Usually, it is carried out in a gas phase system.
The reaction temperature in this case is 50 to 800 ° C., preferably 400 to 650 ° C., and the reaction pressure is arbitrary, and is 0.01 to 100 MPa, preferably 0.05 to 5 MPa.
Usually, ethanol and butanol are introduced into the catalyst layer together with a diluent gas, and an inert gas such as nitrogen or argon, CO 2 or water vapor is used as the diluent gas.
The use ratio of the dilution gas is 0.05 to 50 moles, preferably 0.5 to 10 moles per mole of ethanol.

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
[10wt%W/H-ZSM-5触媒の調製]
ゼオリスト社製H-ZSM-5(Si/Al比=280)2gに、メタタングステン酸アンモニウム0.27g(タングステン換算で10wt%)を含浸させ、60℃で一晩乾燥し、さらに100℃で3時間乾燥後、600℃で5時間空気焼成し、2.18gのW/H-ZSM-5触媒を得た。
[プロピレンの合成反応]
こうして得られた10%W/H-ZSM-5(0.5g)を固定床流通式反応装置に導入し、エタノール、n−ブタノールと窒素の混合ガス(体積比(エタノール/n−ブタノール/窒素=30/22/48)を全圧0.1MPaにて、W/F(N)=6.15m0l(g cat h)−1、WHSV(EtOH)=0.49h−1、WHSV(n−BuOH)=0.67h−1、600℃で反応させた。
反応開始30分後に、生成物をガスクロマトグラフにより分析したところ、エタノール転化率100%、プロピレン選択率40.6%、プロピレン/エチレン比1.50にてプロピレンが生成した(表1)。副生物として、エチレン27.0%、ブテン類17.0%、BTX(ベンゼン+トルエン+キシレンの和)2.79%の他(表1)、C1からC10の飽和炭化水素及びCOが少量検出された。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to these Examples.
Example 1
[Preparation of 10 wt% W / H-ZSM-5 catalyst]
2 g of H-ZSM-5 (Si / Al 2 ratio = 280) manufactured by Zeolis Co. were impregnated with 0.27 g of ammonium metatungstate (10 wt% in terms of tungsten), dried at 60 ° C. overnight, and further at 100 ° C. After drying for 3 hours, air calcination was performed at 600 ° C. for 5 hours to obtain 2.18 g of a W / H-ZSM-5 catalyst.
[Propylene synthesis reaction]
10% W / H-ZSM-5 (0.5 g) thus obtained was introduced into a fixed bed flow reactor, and a mixed gas of ethanol, n-butanol and nitrogen (volume ratio (ethanol / n-butanol / nitrogen)). = 30/22/48) at a total pressure of 0.1 MPa, W / F (N 2 ) = 6.15 mOl (g cat h) −1 , WHSV (EtOH) = 0.49 h −1 , WHSV (n− (BuOH) = 0.67 h −1 , reacted at 600 ° C.
30 minutes after the start of the reaction, the product was analyzed by gas chromatography. As a result, propylene was produced at an ethanol conversion rate of 100%, a propylene selectivity of 40.6%, and a propylene / ethylene ratio of 1.50 (Table 1). As by-products, ethylene 27.0%, butenes 17.0%, BTX (sum of benzene + toluene + xylene) 2.79% (Table 1), C1 to C10 saturated hydrocarbons and small amounts of CO 2 was detected.

エタノール転化率、プロピレン選択率は便宜的に以下のように計算した。

Figure 0005334114
ここでCnは炭素数nの炭化水素、B、T、Xはそれぞれベンゼン、トルエン、キシレンを示す。また*は積を表す。他の炭化水素選択率も同様に計算した。 The ethanol conversion and propylene selectivity were calculated as follows for convenience.
Figure 0005334114
Here, Cn represents a hydrocarbon having n carbon atoms, and B, T, and X represent benzene, toluene, and xylene, respectively. * Represents a product. Other hydrocarbon selectivity was calculated similarly.

(比較例1)
n−ブタノールを用いない以外は実施例1と同様にしてプロピレンの合成反応をおこなった。その結果を表1に示す。
エタノール転化率76.4%、プロピレン選択率32.3%となったが、プロピレン/エチレン比は0.82であり、むしろエチレンが主生成物であった。
(Comparative Example 1)
A synthesis reaction of propylene was carried out in the same manner as in Example 1 except that n-butanol was not used. The results are shown in Table 1.
Ethanol conversion was 76.4% and propylene selectivity was 32.3%, but the propylene / ethylene ratio was 0.82, rather ethylene was the main product.

(比較例2)
エタノールを用いない以外は実施例1と同様にしてプロピレンの合成反応をおこなった。その結果を表1に示す。
n−ブタノール転化率85.4%、プロピレン選択率35.8%となったが、プロピレン/エチレン比は1.14と、実施例1より低く、また、プロピレン/プロパン比が5.63と、実施例1の約1/2であり、プロピレンが水素化されたプロパンの副生が多かった。
(Comparative Example 2)
A synthesis reaction of propylene was carried out in the same manner as in Example 1 except that ethanol was not used. The results are shown in Table 1.
The n-butanol conversion was 85.4% and the propylene selectivity was 35.8%, but the propylene / ethylene ratio was 1.14, lower than that of Example 1, and the propylene / propane ratio was 5.63. It was about ½ of Example 1, and there were many by-products of the propane by which the propylene was hydrogenated.

(実施例2〜3)
WHSV(n−BuOH)=0.33及び1.04h−1とした以外は実施例1と同様にプロピレンの合成反応を行った。その結果を表1に示す。
エタノール転化率、プロピレン選択率、プロピレン/エチレン比が、実施例2でそれぞれ87.2%、プロピレン選択率36.2%、プロピレン/エチレン比が1.03、また実施例3で、それぞれ、88.8%、38.8%、1.40となり、ブタノール導入量が少ないときには、少しプロピレン選択率が低下した。
(Examples 2-3)
The synthesis reaction of propylene was carried out in the same manner as in Example 1 except that WHSV (n-BuOH) = 0.33 and 1.04h −1 . The results are shown in Table 1.
Ethanol conversion, propylene selectivity, propylene / ethylene ratio were 87.2% in Example 2, propylene selectivity 36.2%, propylene / ethylene ratio 1.03, and 88 in Example 3, respectively. The propylene selectivity slightly decreased when the amount of butanol introduced was small.

(実施例4〜6)
担体のH-ZSM-5のSi/Al比を、80、50及び23とし、WHSV(EtOH)及びWHSV(n−BuOH)を、それぞれ1.10、1.33、1.35、1.63、1.98、2.3h−1とした以外、実施例1と同様に反応させたところ、プロピレン選択率は、それぞれ35.1%、36.1%、37.5%であり、また、プロピレン/エチレン比は、ぞれぞれ、1.21、1.19、1.47と、実施例1と同程度であった。
(Examples 4 to 6)
The Si / Al 2 ratio of the carrier H-ZSM-5 is 80, 50 and 23, and WHSV (EtOH) and WHSV (n-BuOH) are 1.10, 1.33, 1.35, 1. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 63, 1.98, and 2.3 h −1 . The propylene selectivity was 35.1%, 36.1%, and 37.5%, respectively. The propylene / ethylene ratios were 1.21, 1.19, and 1.47, which were the same as those in Example 1, respectively.

(実施例7〜8)
触媒として、タングステン修飾を行わないH-ZSM-5(280)を用い、実施例1と同様に600℃で反応を行い、反応開始1時間及び8時間後の生成物を分析した。
1時間後にはエタノール転化率91%、プロピレン選択率37.5%、プロピレン/エチレン比1.42であったが、8時間後には、60%および37.8%となり、また、プロピレン/エチレン比1.20と少し低下する傾向を示した。
(Examples 7 to 8)
Using H-ZSM-5 (280) without tungsten modification as a catalyst, the reaction was carried out at 600 ° C. in the same manner as in Example 1, and the products 1 hour and 8 hours after the start of the reaction were analyzed.
After 1 hour, the ethanol conversion was 91%, the propylene selectivity was 37.5%, and the propylene / ethylene ratio was 1.42. However, after 8 hours, the ratio was 60% and 37.8%, and the propylene / ethylene ratio was It showed a tendency to decrease slightly to 1.20.

(実施例9〜10)
タングステン修飾したH-ZSM-5(280)触媒を用い、実施例1と同様に反応させ、1時間後および8時間後に分析を行った。
1時間後にはエタノール転化率67.2%、プロピレン選択率36.9%、プロピレン/エチレン比1.25であり、8時間後には、71.3%および38.6%と変化せず、またプロピレン/エチレン比1.38と少し向上する傾向を示し、耐久性が認められた。
(Examples 9 to 10)
Using tungsten-modified H-ZSM-5 (280) catalyst, the reaction was conducted in the same manner as in Example 1, and analysis was performed after 1 hour and 8 hours.
After 1 hour, the ethanol conversion was 67.2%, the propylene selectivity was 36.9%, and the propylene / ethylene ratio was 1.25. After 8 hours, 71.3% and 38.6% remained unchanged. The propylene / ethylene ratio showed a tendency to improve slightly to 1.38, and durability was recognized.

(比較例3)
エタノールを用いない以外、実施例9と同様に反応させ、1時間後に分析したところ、ブタノール転化率45.6%、プロピレン選択率30.4%、プロピレン/エチレン比も0.92と低かった。
(Comparative Example 3)
The reaction was conducted in the same manner as in Example 9 except that ethanol was not used, and analysis was conducted after 1 hour. As a result, the butanol conversion was 45.6%, the propylene selectivity was 30.4%, and the propylene / ethylene ratio was as low as 0.92.

Figure 0005334114
Figure 0005334114

Claims (3)

H−ZSM−5ゼオライト単独又はタングステン修飾されたH−ZSM−5ゼオライトの存在下、エタノールと炭素数4以上のアルコールとを反応させることを特徴とするプロピレンの製造方法。 A process for producing propylene, comprising reacting ethanol and an alcohol having 4 or more carbon atoms in the presence of H-ZSM-5 zeolite alone or tungsten-modified H-ZSM-5 zeolite . 炭素数4以上のアルコールがブタノール類であることを特徴とする請求項1に記載のプロピレンの製造方法。 The method for producing propylene according to claim 1, wherein the alcohol having 4 or more carbon atoms is butanols. エタノールおよびブタノールのうち一方または両方が、発酵により得られたバイオエタノール又はバイオブタノールであることを特徴とする請求項1又は2に記載のプロピレンの製造方法。 The method for producing propylene according to claim 1 or 2 , wherein one or both of ethanol and butanol is bioethanol or biobutanol obtained by fermentation.
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