JP5797545B2 - Heat treatment method for catalyst precursor, method for producing catalyst, and method for producing propylene - Google Patents

Heat treatment method for catalyst precursor, method for producing catalyst, and method for producing propylene Download PDF

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Description

本発明は、触媒前駆体の熱処理方法、触媒の製造方法、並びにその触媒を用いるプロピレンの製造方法に関する。   The present invention relates to a heat treatment method for a catalyst precursor, a method for producing a catalyst, and a method for producing propylene using the catalyst.

ゼオライトを炭化水素の転化反応触媒として用いる技術は数多く知られている。また、転化反応に供する前に、比較的高温においてゼオライトと水蒸気を含むガスとを接触させ、ゼオライトの骨格アルミニウムを脱離させることにより、ゼオライト構造を安定化させる処理も、好ましい処理として従来、広く行われている。このような水蒸気処理は、ゼオライトを回転炉に充填し、閉鎖された状態のもと、気相に水蒸気を存在させ、400〜900℃で数時間、バッチ式で行われることが多い。一方、水蒸気処理の効率を上げる観点から、連続的に処理する方法も開示されている。   Many techniques using zeolite as a hydrocarbon conversion reaction catalyst are known. In addition, the treatment for stabilizing the zeolite structure by contacting the zeolite and the gas containing water vapor at a relatively high temperature and desorbing the framework aluminum of the zeolite before being subjected to the conversion reaction has been widely used as a preferred treatment. Has been done. Such steam treatment is often carried out batchwise at 400 to 900 ° C. for several hours under the condition that zeolite is charged in a rotary furnace and closed in a gas phase. On the other hand, from the viewpoint of increasing the efficiency of the water vapor treatment, a method of continuous treatment is also disclosed.

特許文献1には、アンモニウム交換フォージャサイト型ゼオライトを粉末の形態で回転焼成炉にて連続焼成する際に、焼成炉内の水蒸気分圧を10%以上に維持しつつ、ゼオライトから発生するアンモニアガス及び水蒸気を回転焼成炉内のゼオライトの流れと同一方向(並流)に排気する方法が記載されている。   In Patent Document 1, when ammonium-exchanged faujasite-type zeolite is continuously calcined in the form of powder in a rotary calciner, ammonia generated from the zeolite while maintaining the partial pressure of water vapor in the calciner at 10% or more. A method is described in which gas and water vapor are exhausted in the same direction (cocurrent) as the zeolite flow in the rotary calciner.

特許文献2には、特許文献1のようにゼオライトが粉末の形態では、ゼオライト粒子の大きさが小さいために、蒸気と接触しながら焼成炉内を流れるゼオライト粒子の一様な分布を得ることが困難になることが記載されている。そこで、この文献では、Na含量を減少させたY型ゼオライトを多孔性無機酸化物と混合し、押し出し成形した後、成形体の形態で水蒸気分圧2.0p.s.i.aより高い条件で焼成する方法が記載されている。   In Patent Document 2, when the zeolite is in a powder form as in Patent Document 1, the size of the zeolite particles is small, so that a uniform distribution of the zeolite particles flowing in the calcining furnace while in contact with steam can be obtained. It is described that it becomes difficult. Therefore, in this document, a Y-type zeolite having a reduced Na content is mixed with a porous inorganic oxide, extruded, and then fired in the form of a molded body under conditions higher than a water vapor partial pressure of 2.0 p.sia. Is described.

特公平5−66324号公報Japanese Patent Publication No. 5-66324 特許2563910号公報Japanese Patent No. 2563910

特許文献1及び2においては、いずれも水蒸気分圧を維持して水蒸気処理が行われている。しかしながら、水蒸気分圧を維持して水蒸気処理を行っても、得られる触媒は均一な品質を有しておらず、中には、十分な水蒸気処理が施されていないものも含まれる。そのため、触媒全体として、水蒸気処理の効果が十分に得られない場合がある。   In Patent Documents 1 and 2, the water vapor treatment is performed while maintaining the water vapor partial pressure. However, even when the steam treatment is performed while maintaining the steam partial pressure, the resulting catalyst does not have a uniform quality, and some of them do not have a sufficient steam treatment. For this reason, the steam treatment effect may not be sufficiently obtained as a whole catalyst.

さらに、上記特許文献には、ゼオライト粉末、あるいは押し出し成形触媒に対する水蒸気処理の記載はあるものの、触媒が略球状である場合に、どのような処理をすべきであるかはこれまで検討されていない。一見すると、成型触媒に比べ、球状を呈した触媒の方が均一な処理をしやすいように考えられる。ところが、本発明者らの検討によれば、上述の特許文献に記載されている条件を参考にしても、略球状の触媒を連続的に熱処理する場合には、水蒸気処理された触媒の状態が不均一になる課題があることが判明した。   Furthermore, although the above-mentioned patent document describes a steam treatment for zeolite powder or an extrusion-molded catalyst, it has not been studied what treatment should be performed when the catalyst is substantially spherical. . At first glance, it is considered that a spherical catalyst is easier to process uniformly than a molded catalyst. However, according to the study by the present inventors, even when the substantially spherical catalyst is continuously heat-treated even with reference to the conditions described in the above-mentioned patent document, the state of the steam-treated catalyst is It turns out that there is a problem that becomes uneven.

そこで、本発明は、上記事情にかんがみてなされたものであり、ゼオライトとバインダーとを含有する略球状の触媒前駆体を、回転炉内で連続的に水蒸気処理する熱処理方法であって、その熱処理を経て得られる触媒が従来よりも均一な品質を有することのできる触媒前駆体の熱処理方法、触媒の製造方法、並びに、その触媒を用いるプロピレンの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and is a heat treatment method in which a substantially spherical catalyst precursor containing a zeolite and a binder is continuously steam-treated in a rotary furnace, and the heat treatment is performed. It is an object of the present invention to provide a catalyst precursor heat treatment method, a catalyst production method, and a propylene production method using the catalyst, in which the catalyst obtained through the above process can have a more uniform quality than conventional catalysts.

本発明者らは、略球状の触媒前駆体は流動性が比較的高いため、回転炉内の場所によって触媒前駆体の移動速度に差が生じ、処理状態が不均一になりやすい結果、得られる触媒が均一な品質を有し難くなるのではないかと考えた。そして、更に鋭意研究を重ねた結果、回転炉内の加熱領域の体積に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量の比率を高く保持することにより、触媒がより均一な品質を有するようになることを見出し、本発明を完成するに至った。   Since the present inventors have a relatively high fluidity of the substantially spherical catalyst precursor, a difference in the moving speed of the catalyst precursor occurs depending on the location in the rotary furnace, and the processing state is likely to be uneven. We thought that it would be difficult for the catalyst to have uniform quality. As a result of further earnest research, the catalyst has a more uniform quality by maintaining a high ratio of the mass of the catalyst precursor present in the heating area to the volume of the heating area in the rotary furnace. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]ゼオライトとバインダーとを含有する略球状の触媒前駆体を、水蒸気雰囲気下の回転炉内において連続的に熱処理する方法であって、前記回転炉の加熱領域の炉心管体積(v)に対する前記加熱領域に存在する前記触媒前駆体の質量(w)の比率(w/v)を0.10g/cm3以上に保持して、前記触媒前駆体を熱処理する、触媒前駆体の熱処理方法。
[2]前記触媒前駆体は、噴霧乾燥処理を経て得られたものである、[1]に記載の熱処理方法。
[3]前記ゼオライトがMFI型ゼオライトである、[1]又は[2]に記載の熱処理方法。
[4][1]〜[3]のいずれか一つに記載の熱処理方法による工程を有する、触媒の製造方法。
[5][4]に記載の製造方法により得られた触媒に、エチレン、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素原料を接触させる工程を有する、プロピレンの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A method of continuously heat-treating a substantially spherical catalyst precursor containing a zeolite and a binder in a rotary furnace under a water vapor atmosphere, wherein the precursor core volume (v) in the heating zone of the rotary furnace is A method for heat treating a catalyst precursor, wherein the catalyst precursor is heat-treated while maintaining a ratio (w / v) of mass (w) of the catalyst precursor existing in the heating region to 0.10 g / cm 3 or more.
[2] The heat treatment method according to [1], wherein the catalyst precursor is obtained through a spray drying process.
[3] The heat treatment method according to [1] or [2], wherein the zeolite is MFI type zeolite.
[4] A method for producing a catalyst, comprising a step by the heat treatment method according to any one of [1] to [3].
[5] A catalyst obtained by the production method according to [4], having a step of contacting a hydrocarbon raw material containing at least one compound selected from the group consisting of ethylene, methanol, ethanol and dimethyl ether. Production method.

本発明によると、ゼオライトとバインダーとを含有する略球状の触媒前駆体を、回転炉内で連続的に水蒸気処理する熱処理方法であって、その熱処理を経て得られる触媒が従来よりも均一な品質を有することのできる触媒前駆体の熱処理方法、触媒の製造方法、並びに、その触媒を用いるプロピレンの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, there is provided a heat treatment method in which a substantially spherical catalyst precursor containing zeolite and a binder is continuously steam-treated in a rotary furnace, and the catalyst obtained through the heat treatment has a more uniform quality than before. It is possible to provide a method for heat treatment of a catalyst precursor that can have a catalyst, a method for producing a catalyst, and a method for producing propylene using the catalyst.

本発明に係るスプレードライヤーの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the spray dryer which concerns on this invention. 本発明に係る回転炉を含む熱処理装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the heat processing apparatus containing the rotary furnace which concerns on this invention. 実施例に係る触媒前駆体の電子顕微鏡写真(50倍)である。It is an electron micrograph (50 times) of the catalyst precursor which concerns on an Example. 実施例に係る触媒前駆体の電子顕微鏡写真(100倍)である。It is an electron micrograph (100 times) of the catalyst precursor which concerns on an Example. 実施例に係る触媒前駆体の電子顕微鏡写真(350倍)である。It is an electron micrograph (350 times) of the catalyst precursor which concerns on an Example. 実施例に係る触媒前駆体の電子顕微鏡写真(150倍)である。It is an electron micrograph (150 times) of the catalyst precursor which concerns on an Example. 実施例に係る触媒の電子顕微鏡写真(100倍)である。It is an electron micrograph (100 times) of the catalyst which concerns on an Example.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態(以降、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は下記の本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as necessary. The present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

本実施形態の触媒前駆体の熱処理方法は、ゼオライトとバインダーとを含有する略球状の触媒前駆体を、水蒸気雰囲気下の回転炉内において連続的に熱処理する方法であって、回転炉の加熱領域の炉心管体積(v)に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量(w)の比率(w/v)を0.10g/cm3以上に保持して、触媒前駆体を熱処理するものである。
ここで、「触媒前駆体」とは、何らかの化学的変化をもたらすような処理を経て触媒を得る際に、その処理を経る前の物質を指す。
The heat treatment method of the catalyst precursor of the present embodiment is a method of continuously heat-treating a substantially spherical catalyst precursor containing a zeolite and a binder in a rotary furnace under a steam atmosphere, and the heating region of the rotary furnace The catalyst precursor is heat-treated while maintaining the ratio (w / v) of the mass (w) of the catalyst precursor existing in the heating region to the core tube volume (v) of 0.10 g / cm 3 or more. .
Here, the “catalyst precursor” refers to a material before undergoing the treatment when the catalyst is obtained through a treatment that causes some chemical change.

(1)ゼオライト
ゼオライトとは、結晶性多孔質アルミノケイ酸塩又はメタロケイ酸塩(結晶性多孔質アルミノケイ酸塩の骨格を構成するアルミニウム原子の一部又は全部がガリウム(Ga)原子、鉄(Fe)原子、ホウ素(B)原子、クロム(Cr)原子、チタン(Ti)原子等の置換可能な元素で置換されたもの)であり、それらと同様又は類似の構造を有するリン酸塩系多孔質結晶も包含され、後述のシリカライトも包含される。
(1) Zeolite Zeolite is crystalline porous aluminosilicate or metallosilicate (a part or all of aluminum atoms constituting the skeleton of crystalline porous aluminosilicate is gallium (Ga) atom, iron (Fe) Phosphoric porous crystals having a structure similar to or similar to those of atoms, boron (B) atoms, chromium (Cr) atoms, titanium (Ti) atoms and the like, which can be substituted with substitutable elements) Is also included, and silicalite described later is also included.

具体的には、小細孔径(酸素8員環以下の構造)のゼオライトとして、例えば、チャバザイト(CHA:国際ゼオライト学会が定めるゼオライトを構造により分類するコードによる表記による。以下同様。)、SAPO−34(CHA)、エリオナイト(ERI)、及びA型(LHA)が挙げられる。中間細孔径(酸素10員環構造)のゼオライトとして、例えば、フェリエライト(FER)、ZSM−11(MEL)、ZSM−5(MFI)、シリカライト(MFI)及びAlPO4−11(AEL)が挙げられる。また、大細孔径(酸素12員環構造)のゼオライトとして、例えば、X型(FAU)、Y型(FAU)、フォージャサイト(FAU)、β型(BEA)、モルデナイト(MOR)、ZSM−12(MTW)、及びALPO4−5(AFI)が挙げられる。さらに、超大細孔径(酸素14員環以上の構造)のゼオライトとして、例えば、UTD−1(DON)、CIT−5(CFI)、及びVPI−5(VFI)が挙げられる。これらのゼオライトは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Specifically, as a zeolite having a small pore diameter (structure having an oxygen 8-membered ring or less), for example, chabazite (CHA: notation by a code that classifies zeolite defined by the International Zeolite Society. The same applies hereinafter) SAPO-. 34 (CHA), erionite (ERI), and type A (LHA). As zeolite intermediate pore size (10-membered oxygen ring structures), for example, ferrierite (FER), ZSM-11 ( MEL), ZSM-5 (MFI), silicalite (MFI) and AlPO 4 -11 (AEL) is Can be mentioned. Moreover, as a zeolite with a large pore diameter (oxygen 12-membered ring structure), for example, X type (FAU), Y type (FAU), faujasite (FAU), β type (BEA), mordenite (MOR), ZSM- 12 (MTW), and ALPO 4 -5 (AFI) and the like. Furthermore, examples of the zeolite having an ultra-large pore diameter (structure having an oxygen 14-membered ring or more) include UTD-1 (DON), CIT-5 (CFI), and VPI-5 (VFI). These zeolites are used alone or in combination of two or more.

これらのうち、好ましくは、MFI型、及びCHA型のゼオライトである。より好ましくは、MFI型ZSM−5、MFI型シリカライト、及びCHA型SAPO−34である。更に好ましくは、MFI型ZSM−5及びMFI型シリカライトであり、特に好ましくはMFI型ZSM−5である。MFI型ZSM−5は耐熱性が高く、形状選択性や固体酸性の点で好ましい。   Of these, MFI type and CHA type zeolites are preferred. More preferred are MFI type ZSM-5, MFI type silicalite, and CHA type SAPO-34. More preferred are MFI type ZSM-5 and MFI type silicalite, and particularly preferred is MFI type ZSM-5. MFI type ZSM-5 has high heat resistance and is preferable in terms of shape selectivity and solid acidity.

ゼオライトの組成に特に限定はない。エチレン、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素原料からプロピレンを製造する反応(以降、「プロピレン製造反応」ともいう。)に触媒として用いる場合、触媒活性及びプロピレン選択率の観点から、例えば、Y型ゼオライトの場合に、好ましいSi/Al比は原子比で1〜20である。MFI型ゼオライトの場合に、好ましいSi/Al比は原子比で10〜20000であり、より好ましくは10〜1000である。MFI型ゼオライトがメタロケイ酸塩の場合、Alの量に代えて、置換された元素とAlとの合計量を用い、Si/Al比と同様にして勘案する。SAPO−34のようなシリコアルミノリン酸塩の場合には、Si/Al比に代えて(Al+P)/Si比を用い、好ましい(Al+P)/Si比は原子比で2〜20000である。プロピレン製造反応の場合、ゼオライトの組成(Si/Al比、(Al+P)/Si比など)が上記好ましい範囲の下限以上であると、活性が高すぎることによる副反応の助長を抑制できる傾向にあり、上記好ましい範囲の上限以下であると、活性点の数が少なくなることによる活性の低下を抑制できる傾向がある。   There is no particular limitation on the composition of the zeolite. When used as a catalyst in a reaction for producing propylene from a hydrocarbon raw material containing at least one compound selected from the group consisting of ethylene, methanol, ethanol and dimethyl ether (hereinafter also referred to as “propylene production reaction”), From the viewpoint of propylene selectivity, for example, in the case of Y-type zeolite, a preferable Si / Al ratio is 1 to 20 in terms of atomic ratio. In the case of MFI-type zeolite, the preferable Si / Al ratio is 10 to 20000 in terms of atomic ratio, more preferably 10 to 1000. When the MFI-type zeolite is a metallosilicate, the total amount of substituted elements and Al is used instead of the amount of Al, and is considered in the same manner as the Si / Al ratio. In the case of a silicoaluminophosphate such as SAPO-34, the (Al + P) / Si ratio is used instead of the Si / Al ratio, and the preferred (Al + P) / Si ratio is 2 to 20000 in atomic ratio. In the case of propylene production reaction, if the composition of the zeolite (Si / Al ratio, (Al + P) / Si ratio, etc.) is equal to or more than the lower limit of the above preferred range, it tends to be able to suppress the promotion of side reactions due to too high activity. When the amount is not more than the upper limit of the above preferable range, there is a tendency that a decrease in activity due to a decrease in the number of active points can be suppressed.

ゼオライトの陽イオンはNH4 +、H+であってもよいし、上記反応のプロピレン選択率を高くする観点から、以下の元素のイオンを含んでいてもよい。そのような元素としては、例えば、Li、Na、K及びRbよりなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属、Mg、Ca、Sr及びBaよりなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Au、Y、La及びCeよりなる群から選ばれる少なくとも1種の遷移金属、並びに、Zn、B、Ga、Sn及びSbが挙げられる。また、脱アルミニウムを抑制する観点から、ゼオライトがPを含む形態であってもよい。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられ、イオン交換や含浸担持によりゼオライトに含ませてもよいし、バインダーと共に成形した後、含ませてもよい。 The cation of the zeolite may be NH 4 + , H + , or may contain ions of the following elements from the viewpoint of increasing the propylene selectivity in the above reaction. Examples of such elements include at least one alkali metal selected from the group consisting of Li, Na, K and Rb, and at least one alkaline earth metal selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba. At least one transition metal selected from the group consisting of Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Y, La and Ce, and Zn , B, Ga, Sn and Sb. Moreover, the form in which a zeolite contains P may be sufficient from a viewpoint of suppressing dealumination. These may be used singly or in combination of two or more, and may be included in the zeolite by ion exchange or impregnation support, or may be included after molding with a binder.

触媒におけるゼオライトの含有量は、上記反応に十分な活性を得やすい観点から、触媒全体の質量を基準として、好ましくは15〜65質量%であり、より好ましくは30〜60質量%である。   The content of zeolite in the catalyst is preferably 15 to 65% by mass, more preferably 30 to 60% by mass, based on the mass of the whole catalyst, from the viewpoint of easily obtaining sufficient activity for the reaction.

(2)バインダー
バインダーは、上記ゼオライトの結合剤として機能するものであれば特に限定はなく、公知のものであってもよい。
(2) Binder The binder is not particularly limited as long as it functions as a binder for the zeolite, and may be a known one.

好ましいバインダーは、耐熱性の高い多孔質無機酸化物である。具体的には、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、シリカチタニア、チタニア、シリカジルコニア、ジルコニア、カオリン粘土及びケイソウ土が挙げられる。バインダーは多孔体のものに限定されない。多孔体以外のバインダーの例として、リン酸アルミニウムが挙げられる。バインダーは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。触媒を上記反応に用いる場合、反応によるコーク生成を助長する過剰な酸性を有しないようにする観点から、バインダーは好ましくはシリカ及び/又はカオリン粘土であり、より好ましくはシリカである。   A preferred binder is a porous inorganic oxide having high heat resistance. Specific examples include silica, alumina, silica alumina, silica titania, titania, silica zirconia, zirconia, kaolin clay, and diatomaceous earth. The binder is not limited to a porous material. An example of the binder other than the porous body is aluminum phosphate. A binder is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. When a catalyst is used in the above reaction, the binder is preferably silica and / or kaolin clay, more preferably silica, from the viewpoint of not having excessive acidity that promotes coke formation by the reaction.

触媒におけるバインダーの含有量は、触媒をプロピレン製造反応に用いる場合、触媒強度の観点から、触媒全体の質量を基準として、好ましくは35〜85質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。   When the catalyst is used for a propylene production reaction, the content of the binder in the catalyst is preferably 35 to 85% by mass, more preferably 40 to 70% by mass, based on the mass of the entire catalyst, from the viewpoint of catalyst strength. is there.

(3)触媒前駆体及び触媒の形状と粒子径
本実施形態において、触媒前駆体は略球状の外形を有するものであり、触媒も略球状の外径を有すると好ましい。本明細書において「略球状」とは、柱状及び錘状のものを除いた形状を意味する。後述する熱処理工程での転がり性の観点では、多面体や燐片形状の中には許容されるものもあるが、工業的に効率よく製造する観点からは、多面体のような成型を要する形状でないことが好ましい。製造効率の観点から、噴霧乾燥は触媒前駆体の製造方法において好ましい乾燥方法である。また、噴霧乾燥(スプレードライ)処理により得られる粒子は、全て略球状であり、噴霧乾燥処理により得られる粒子は、「略球状」の粒子に包含される。噴霧乾燥により得られる粒子は球状、略球状の他、楕円体形状もあり、さらには、それらの形状の表面が陥没していたり、それらの形状を有する中空の立体が開口したような形状のものもあるが、これらは、本明細書において球に準ずる形状であり、球状も含めて全て「略球状」に包含される。陥没したり開口したりした球状を有する触媒粒子は、流動層反応器中での流動性が、陥没及び開口のない球状の触媒粒子と比較して劣ると考えられる。ただし、本明細書において、触媒前駆体が「略球状」であることを必須とする趣旨は、熱処理時の触媒前駆体粒子の運動が、その粒子に対する加熱の均一性に影響し、最終的に得られる触媒品質の均一性にも影響することにある。触媒前駆体が、互いに接触した状態で転がりながら流れて加熱される工程においては、陥没していたり、球形がいびつになっていたりすることは、形状が柱状又は錘状である場合と比較して、粒子の転がり方に与える影響が遥かに小さい。よって、「略球状」は、柱状、錘状のものを除いた形状を意味することとする。なお、楕円形の長径に対する短径の比は、球状に近い方が触媒の品質をより均一にすることができるので、0.5〜1.0であると好ましく、0.7〜1.0であるとより好ましい。粒子表面の状態についても、熱処理における粒子の運動に与える影響は形状因子に比べて僅かであることから、表面が滑らかであっても凹凸を有するものでも差し支えない。
(3) Shape and particle diameter of catalyst precursor and catalyst In the present embodiment, the catalyst precursor has a substantially spherical outer shape, and the catalyst preferably has a substantially spherical outer diameter. In this specification, “substantially spherical” means a shape excluding a columnar shape and a weight-like shape. From the viewpoint of rolling properties in the heat treatment step described below, some polyhedrons and flake shapes are allowed, but from the viewpoint of industrially efficient production, they are not shapes that require molding like polyhedrons. Is preferred. From the viewpoint of production efficiency, spray drying is a preferred drying method in the production method of the catalyst precursor. The particles obtained by the spray drying process are all substantially spherical, and the particles obtained by the spray drying process are included in the “substantially spherical” particles. The particles obtained by spray drying have a spherical shape, a substantially spherical shape, and an elliptical shape. Furthermore, the shape of the surface is depressed, or a hollow solid having such shape is opened. However, these are shapes similar to spheres in the present specification, and are all included in “substantially spherical” including spherical shapes. It is considered that the catalyst particles having a spherical shape that is depressed or opened are inferior in fluidity in a fluidized bed reactor as compared with spherical catalyst particles that are not depressed or opened. However, in the present specification, it is essential that the catalyst precursor is “substantially spherical” because the movement of the catalyst precursor particles during the heat treatment affects the uniformity of heating with respect to the particles, and finally It also affects the uniformity of the catalyst quality obtained. In the process in which the catalyst precursors flow while being rolled while being in contact with each other and are heated, the depressions and the spherical shape are distorted compared to the case where the shape is columnar or weight-like. The effect on the rolling of particles is much smaller. Therefore, “substantially spherical” means a shape excluding a columnar shape and a weight-like shape. The ratio of the minor axis to the major axis of the ellipse is preferably 0.5 to 1.0 because the closer to a sphere can make the quality of the catalyst more uniform, 0.7 to 1.0 Is more preferable. As for the state of the particle surface, the influence of the heat treatment on the movement of the particle is small compared to the shape factor, so that the surface may be smooth or uneven.

触媒前駆体及び触媒が略球状であるか否かは、電子顕微鏡により、視野に100〜200個の触媒又は触媒前駆体が含まれるような倍率にして観察することで確認することができる。   Whether or not the catalyst precursor and the catalyst are substantially spherical can be confirmed by observing with an electron microscope at a magnification such that 100 to 200 catalysts or catalyst precursors are included in the visual field.

触媒前駆体及び触媒の平均粒子径は、プロピレン製造反応の流動床触媒用途の場合に良好な反応性が得られる観点から、好ましくは10〜500μmであり、より好ましくは20〜300μmであり、更に好ましくは20〜100μmであり、特に好ましくは30〜60μmである。触媒前駆体及び触媒の平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分析計により測定できる。平均粒子径とは、上記分析計により触媒の粒度分布(一定粒度区間内にある粒子の割合)を測定し、その全体積を100%として粒度分布の累積を求め、累積が50%となる点の粒径、すなわち、累積平均径(中心径、Median径)を意味する。   The average particle diameter of the catalyst precursor and the catalyst is preferably 10 to 500 μm, more preferably 20 to 300 μm, from the viewpoint of obtaining good reactivity in the case of fluidized bed catalyst use for propylene production reaction. Preferably it is 20-100 micrometers, Most preferably, it is 30-60 micrometers. The average particle diameter of the catalyst precursor and the catalyst can be measured by a laser diffraction / scattering particle size analyzer. The average particle diameter is a point where the particle size distribution of the catalyst (the ratio of particles in a certain particle size interval) is measured by the above analyzer and the accumulation of the particle size distribution is obtained by taking the total volume as 100% and the accumulation becomes 50%. Mean particle diameter, that is, cumulative average diameter (center diameter, median diameter).

[触媒の製造方法]
触媒及び触媒前駆体は、ゼオライトとバインダーを形成する原料(以降、「バインダー原料」ともいう。)とを含む原料混合物を噴霧乾燥(スプレードライ)する工程を経ることにより製造することができる。
[Method for producing catalyst]
The catalyst and the catalyst precursor can be produced by subjecting a raw material mixture containing zeolite and a raw material forming a binder (hereinafter also referred to as “binder raw material”) to spray drying.

(1)原料混合物調製工程
原料混合物は、好ましくはゼオライトとバインダー原料とを混合して調製される。
(1) Raw material mixture preparation step The raw material mixture is preferably prepared by mixing zeolite and a binder raw material.

ゼオライトの一次粒子が二次凝集により数μm〜十数μmの塊状粒子を形成している場合、機械的処理又は化学的処理で解凝集してからバインダーと混合することが好ましい。特に簡便である観点から、機械的な粉砕処理が好ましい。ゼオライトの粒子径が0.01〜5μm程度になるまで粉砕処理すると、得られる触媒の摩耗強度が高くなる傾向にある。   When the primary particles of zeolite form agglomerated particles of several μm to several tens of μm by secondary aggregation, it is preferable to deaggregate by mechanical treatment or chemical treatment and then mix with the binder. From the viewpoint of simplicity, mechanical pulverization is preferred. When the pulverization is performed until the zeolite has a particle diameter of about 0.01 to 5 μm, the wear strength of the resulting catalyst tends to increase.

バインダー原料に特に限定はなく、公知のゼオライトを含む触媒を製造するために用いられるバインダー原料であってもよい。バインダー原料としては、例えば、シリカゾル、シリカゲル、ケイ酸ソーダ、ヒュームドシリカ、アルミナゾル、アルミナゲル、シリカアルミナゾル、シリカアルミナゲル、シリカチタニヤゾル、チタニアゾル、シリカジルコニアゾル、ジルコニアゾル、カオリン粘土、ケイソウ土、及びリン酸アルミニウムが挙げられる。これらの中で、好ましくは、シリカゾル及びカオリン粘土であり、より好ましくはシリカゾルである。特に、4〜30nmの平均粒子径を有するシリカゾルを用いることが、触媒強度を高める観点から好ましい。バインダー原料は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   There is no limitation in particular in a binder raw material, The binder raw material used in order to manufacture the catalyst containing a well-known zeolite may be sufficient. Examples of the binder raw material include silica sol, silica gel, sodium silicate, fumed silica, alumina sol, alumina gel, silica alumina sol, silica alumina gel, silica titania sol, titania sol, silica zirconia sol, zirconia sol, kaolin clay, and diatomaceous earth. And aluminum phosphate. Of these, silica sol and kaolin clay are preferable, and silica sol is more preferable. In particular, it is preferable to use a silica sol having an average particle diameter of 4 to 30 nm from the viewpoint of increasing the catalyst strength. A binder raw material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

原料混合物は、ゼオライトとバインダー原料とを混合後、両者が十分混合する時間と強度で撹拌するのが好ましい。通常、5〜95℃で0.5〜48時間撹拌すると両者は十分に混ざり合った状態になる。原料混合物の固形分濃度は5〜60質量%に調節するのが好ましい。バインダー原料にシリカゾルを用いる場合、原料混合物に成形助剤として、無機塩を添加するのも好ましい。無機塩の添加により粒子内部に孔のない中実粒子を形成しやすい。無機塩としては、例えば、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、硝酸ジルコニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、及び酢酸アンモニウムが挙げられる。さらに、原料混合物のpH及び/又は粘度を調節する目的で、無機酸及び/又はアルカリを添加することも好ましい。無機酸としては、例えば、硝酸、塩酸及び硫酸が挙げられ、アルカリとしては、例えばアンモニア水が挙げられる。原料混合物の粘度は25℃で約1〜1000cpsの範囲が好ましく、pHは約0.1〜10の範囲が好ましい。上述の成形助剤、無機酸及びアルカリは、それぞれ1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   The raw material mixture is preferably stirred after mixing the zeolite and the binder raw material with sufficient time and strength to mix them together. Usually, when it stirs at 5-95 degreeC for 0.5 to 48 hours, both will be in the state fully mixed. The solid content concentration of the raw material mixture is preferably adjusted to 5 to 60% by mass. When silica sol is used as the binder raw material, it is also preferable to add an inorganic salt as a molding aid to the raw material mixture. By adding an inorganic salt, solid particles having no pores are easily formed. Examples of the inorganic salt include ammonium nitrate, sodium nitrate, calcium nitrate, zirconium nitrate, ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium acetate. Furthermore, it is also preferable to add an inorganic acid and / or alkali for the purpose of adjusting the pH and / or viscosity of the raw material mixture. Examples of the inorganic acid include nitric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid, and examples of the alkali include aqueous ammonia. The viscosity of the raw material mixture is preferably in the range of about 1-1000 cps at 25 ° C., and the pH is preferably in the range of about 0.1-10. The above-mentioned molding aid, inorganic acid and alkali are used singly or in combination of two or more.

(2)噴霧乾燥工程
原料混合物を噴霧乾燥(以下、「スプレードライ」ともいう。)する方法について述べる。スプレードライとは、溶質と溶媒とを含む原料液を噴霧することにより、原料液の微小な液滴を形成し、その液滴を、加熱したガス流体と接触させることによって液滴から溶媒を蒸発させ、乾燥した溶質を得る乾燥方法である。本実施形態においては、原料混合液を噴霧することにより、原料混合液の微小な液滴を形成し、その液滴を、加熱したガス流体と接触させることによって液滴から揮発成分を取り除き、乾燥した触媒前駆体(乾燥体)を得る方法である。
(2) Spray drying step A method for spray drying (hereinafter also referred to as “spray drying”) of the raw material mixture will be described. Spray drying is a method of spraying a raw material liquid containing a solute and a solvent to form minute droplets of the raw material liquid, and evaporating the solvent from the droplets by contacting the liquid droplets with a heated gas fluid. And drying to obtain a dried solute. In this embodiment, by spraying the raw material mixture, fine droplets of the raw material mixture are formed, and by contacting the droplets with a heated gas fluid, volatile components are removed from the droplets and dried. This is a method for obtaining a catalyst precursor (dried product).

スプレードライは、一般にはスプレードライヤーを用いて行うことができる。スプレードライヤーとしては、触媒の製造に用いられるスプレードライヤーとして従来知られていたものも用いることができる。図1は、スプレードライヤーの典型的な一例を示す模式図である。スプレードライヤー10は、上記原料混合物を貯蔵する原料液槽1と、送液装置2と、送風装置3と、加熱装置4と、噴霧装置5と、乾燥室6と、乾燥物回収装置7と、サイクロン8と、排風装置9とを主に備える乾燥装置である。   Spray drying can be generally performed using a spray dryer. As a spray dryer, what was conventionally known as a spray dryer used for manufacture of a catalyst can also be used. FIG. 1 is a schematic view showing a typical example of a spray dryer. The spray dryer 10 includes a raw material liquid tank 1 for storing the raw material mixture, a liquid feeding device 2, a blower device 3, a heating device 4, a spraying device 5, a drying chamber 6, a dry matter recovery device 7, This is a drying device mainly including a cyclone 8 and a wind exhaust device 9.

原料液槽1は、原料混合物を貯蔵するだけでなく、そこにゼオライトとバインダー原料と、必要に応じてその他の物質とを投入して原料混合物を調製するための容器として用いられてもよい。また、原料液槽1には、撹拌器が設置されていてもよく、その攪拌器で適宜撹拌することにより、原料混合物中の固形分が沈殿したり凝集したりすることを防止することができる。攪拌器は、原料混合物を原料液槽1で調製する場合に、ゼオライト、バインダー原料及び必要に応じて添加される各種の物質を撹拌混合するために用いられてもよい。送液装置2は、原料液槽1と噴霧装置5とを接続するラインに設けられるものであり、原料液槽1から噴霧装置5に原料混合物を送液するための装置である。送液装置2としては、通常、ポンプが用いられる。   The raw material liquid tank 1 may not only store the raw material mixture, but may be used as a container for preparing a raw material mixture by adding zeolite, a binder raw material, and other substances as required. Moreover, the raw material liquid tank 1 may be provided with a stirrer, and by appropriately stirring with the stirrer, it is possible to prevent the solid content in the raw material mixture from being precipitated or aggregated. . When the raw material mixture is prepared in the raw material liquid tank 1, the stirrer may be used for stirring and mixing the zeolite, the binder raw material, and various substances added as necessary. The liquid feeding device 2 is provided in a line connecting the raw material liquid tank 1 and the spraying device 5, and is a device for feeding the raw material mixture from the raw material liquid tank 1 to the spraying device 5. As the liquid delivery device 2, a pump is usually used.

送風装置3は、乾燥室6内に、液滴の乾燥に用いるガス流体を導入するための装置であり、送風装置3としては、例えば電動送風機を用いることができる。ガス流体としては、例えば、空気、窒素及びヘリウムが挙げられ、好ましくは空気である。加熱装置4は、送風装置3と乾燥室6とを接続するラインに設けられるものであり、送風装置3から送られてきたガス流体を加熱するための装置である。加熱装置としては、例えば電気ヒーターを用いることができる。加熱装置4においては、乾燥室6入口のガス流体温度が所望の温度となるようにガス流体を加熱すればよい。乾燥室6入口のガス流体温度は、好ましくは100〜400℃、より好ましくは150〜300℃である。   The blower 3 is a device for introducing a gas fluid used for drying droplets into the drying chamber 6. As the blower 3, for example, an electric blower can be used. Examples of the gas fluid include air, nitrogen, and helium, and preferably air. The heating device 4 is provided in a line connecting the blower 3 and the drying chamber 6, and is a device for heating the gas fluid sent from the blower 3. For example, an electric heater can be used as the heating device. In the heating device 4, the gas fluid may be heated so that the gas fluid temperature at the inlet of the drying chamber 6 becomes a desired temperature. The gas fluid temperature at the inlet of the drying chamber 6 is preferably 100 to 400 ° C, more preferably 150 to 300 ° C.

噴霧装置5は、原料液槽1から送液装置2を介して送られてくる原料混合物の液滴を乾燥室6内に噴霧するための装置である。噴霧装置5における原料混合物の噴霧は、例えば、回転円盤方式、二流体ノズル方式、及び高圧ノズル方式により行うことができ、噴霧装置5としては、かかる方式に適合する装置を用いればよい。触媒の粒度分布を狭くする観点から、好ましくは回転円盤方式及び二流体ノズル方式であり、より好ましくは回転円盤方式である。   The spraying device 5 is a device for spraying the droplets of the raw material mixture sent from the raw material liquid tank 1 through the liquid feeding device 2 into the drying chamber 6. Spraying of the raw material mixture in the spraying device 5 can be performed by, for example, a rotating disk method, a two-fluid nozzle method, and a high-pressure nozzle method. As the spraying device 5, an apparatus suitable for such a method may be used. From the viewpoint of narrowing the particle size distribution of the catalyst, the rotating disk method and the two-fluid nozzle method are preferable, and the rotating disk method is more preferable.

乾燥室6は、その中で、噴霧装置5により噴霧された原料混合物の液滴と、送風装置3から加熱装置4を経由して加熱されて導入されたガス流体とを接触させて、上記液滴から揮発成分を除去する、すなわち上記液滴を乾燥するためのものである。乾燥室6としては、触媒のスプレードライヤーに従来設けられているものを用いることができる。乾燥室6出口(後述のサイクロン8への出口)のガス流体温度は、好ましくは80〜200℃、より好ましくは90〜150℃である。乾燥室6内の圧力は、常圧であっても、減圧であっても、加圧であってもよい。乾燥物回収装置7は、液滴を乾燥して得られた乾燥体を回収するための装置である。乾燥物回収装置7としては、触媒のスプレードライヤーに従来設けられているものを用いることができる。なお、上記乾燥体は、本実施形態に係る触媒前駆体の一態様である。   In the drying chamber 6, the liquid droplets of the raw material mixture sprayed by the spraying device 5 are brought into contact with the gas fluid heated and introduced from the blower device 3 via the heating device 4, so that the liquid For removing volatile components from the droplets, that is, for drying the droplets. As the drying chamber 6, those conventionally provided in a catalyst spray dryer can be used. The gas fluid temperature at the outlet of the drying chamber 6 (exit to the cyclone 8 described later) is preferably 80 to 200 ° C, more preferably 90 to 150 ° C. The pressure in the drying chamber 6 may be normal pressure, reduced pressure, or increased pressure. The dry matter recovery apparatus 7 is an apparatus for recovering a dry body obtained by drying droplets. As the dry matter recovery device 7, a catalyst spray dryer conventionally provided can be used. In addition, the said dry body is one aspect | mode of the catalyst precursor which concerns on this embodiment.

サイクロン8は、乾燥室6から排出されたガス流体に同伴する乾燥体を、ガス流体から分離して回収するための装置である。サイクロン8としては、触媒のスプレードライヤーに従来設けられているものを用いることができる。排風装置9は、乾燥室6内からガス流体を排出させるための装置である。排風装置9としては、例えば電動排風機を用いることができる。   The cyclone 8 is a device for separating and recovering a dry body accompanying the gas fluid discharged from the drying chamber 6 from the gas fluid. As the cyclone 8, a catalyst spray dryer conventionally provided can be used. The air exhaust device 9 is a device for discharging the gas fluid from the drying chamber 6. As the air exhaust device 9, for example, an electric exhaust fan can be used.

触媒及び触媒前駆体の平均粒子径を好ましい範囲に制御するには、スプレードライヤー10における円盤の回転数、二流体ノズルの噴霧ガス量、原料混合物の供給量、ガス流体の供給量、乾燥温度等を調整すればよい。   In order to control the average particle diameter of the catalyst and the catalyst precursor within a preferable range, the number of rotations of the disk in the spray dryer 10, the amount of spray gas from the two-fluid nozzle, the amount of raw material mixture, the amount of gas fluid, the drying temperature Can be adjusted.

こうして得られた乾燥体(触媒前駆体の一態様)の形状及び平均粒子径は、後述する焼成、酸性溶液との接触を経た後も実質的に変化がない。   The shape and average particle size of the dried body thus obtained (one aspect of the catalyst precursor) are substantially unchanged after calcination and contact with an acidic solution described later.

(3)焼成工程
焼成工程では、乾燥体、又は乾燥体に後述の熱処理を施したもの(以下、「乾燥体等」という。)を焼成することによって、焼成体を得る。この焼成体は触媒前駆体の別の一態様となり得るものであり、また、触媒の一態様ともなり得るものである。乾燥体等の焼成に用いる炉は特に限定されず、公知のものであってもよく、例えば、静置炉、回転炉及び流動焼成炉等で焼成することができる。焼成温度は、好ましくは400〜1000℃であり、より好ましくは600〜800℃である。焼成雰囲気の気体は、好ましくは、空気、窒素、水蒸気及び二酸化炭素等であり、より好ましくは空気である。これらの気体は1種を単独で又は2種以上を混合して用いられる。
(3) Firing step In the firing step, a dried product or a product obtained by subjecting the dried product to the heat treatment described below (hereinafter referred to as "dried product") is fired to obtain a fired product. This calcined body can be another embodiment of the catalyst precursor and can also be one embodiment of the catalyst. The furnace used for firing the dried body is not particularly limited, and may be a known one, for example, firing in a stationary furnace, a rotary furnace, a fluidized firing furnace, or the like. The firing temperature is preferably 400 to 1000 ° C, more preferably 600 to 800 ° C. The gas in the firing atmosphere is preferably air, nitrogen, water vapor, carbon dioxide or the like, and more preferably air. These gases are used alone or in combination of two or more.

こうして得られた焼成体を、更に酸性溶液と接触させることも好ましい。これにより、バインダーに含まれる微量のアルカリ金属等を焼成体から除去することができる。酸性溶液としては、硝酸、塩酸、及び硫酸水溶液が好ましく、より好ましくは硝酸である。酸性溶液の濃度は、好ましくは0.01〜2モル濃度であり、より好ましくは0.1〜1モル濃度である。焼成体と酸性溶液との接触時間は、好ましくは0.5〜48時間であり、より好ましくは0.5〜2時間である。接触時の酸性溶液の温度は、好ましくは5〜95℃であり、より好ましくは室温である。   It is also preferable to contact the fired body thus obtained with an acidic solution. Thereby, the trace amount alkali metal etc. which are contained in a binder can be removed from a sintered body. As the acidic solution, nitric acid, hydrochloric acid, and aqueous sulfuric acid are preferable, and nitric acid is more preferable. The concentration of the acidic solution is preferably 0.01 to 2 molar, more preferably 0.1 to 1 molar. The contact time between the fired product and the acidic solution is preferably 0.5 to 48 hours, more preferably 0.5 to 2 hours. The temperature of the acidic solution at the time of contact is preferably 5 to 95 ° C., more preferably room temperature.

酸性溶液と接触させた後、焼成体をろ過したり、水洗したり、乾燥したりすることが好ましい。また、焼成体に対して、必要に応じてイオン交換を施してもよく、さらに、必要に応じて、焼成体を再度焼成することも可能である。   After contacting with the acidic solution, the fired body is preferably filtered, washed with water, or dried. Moreover, you may ion-exchange with respect to a sintered body as needed, Furthermore, it is also possible to bake a sintered body again as needed.

さらに、所望の粒子径の触媒を得るため、焼成体を篩で分級することも好ましい。   Furthermore, in order to obtain a catalyst having a desired particle size, it is also preferable to classify the fired body with a sieve.

[触媒前駆体の熱処理方法]
本実施形態における触媒前駆体の熱処理方法は、上述のようにして得た乾燥体又は焼成体である触媒前駆体を、水蒸気雰囲気下の回転炉内で、連続的に熱処理する方法である。この熱処理は、上述の焼成工程として採用することもできる。つまり、上記焼成工程を省略し、それに代えて、乾燥体にこの熱処理を施してもよい。また、熱処理を施す焼成体は、上記酸性溶液と接触したものであっても接触していないものであってもよく、焼成体を再度焼成して得られたものであってもよい。これらによっても熱処理の効果を得ることができる。もちろん、乾燥体にこの熱処理を施した後に、更に上記焼成工程、酸性溶液との接触、再度の焼成などを施してもよい。
[Method of heat treatment of catalyst precursor]
The heat treatment method of the catalyst precursor in the present embodiment is a method of continuously heat-treating the catalyst precursor, which is a dry body or a fired body, obtained as described above in a rotary furnace in a steam atmosphere. This heat treatment can also be employed as the above-described firing step. That is, the above baking step may be omitted, and this heat treatment may be performed on the dried body instead. In addition, the fired body subjected to heat treatment may be in contact with the acidic solution or not, or may be obtained by firing the fired body again. Also by these, the effect of heat treatment can be obtained. Of course, after the heat treatment is performed on the dried body, the above baking step, contact with an acidic solution, or baking again may be performed.

本実施形態の熱処理方法では、略球状の触媒前駆体を、水蒸気雰囲気下の回転炉内で連続的に熱処理する際、加熱領域の炉心管体積(v)に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量(w)の比率(w/v)を0.10(g/cm3)以上に保持して熱処理を施す。これにより、熱処理中の触媒前駆体が安定的に流動し、触媒前駆体を均一に熱処理できる結果、従来よりも均一な品質を有する触媒を得ることが可能となる。 In the heat treatment method of the present embodiment, when a substantially spherical catalyst precursor is continuously heat-treated in a rotary furnace under a steam atmosphere, the catalyst precursor present in the heating region with respect to the core tube volume (v) in the heating region is reduced. Heat treatment is performed while maintaining the mass (w) ratio (w / v) at 0.10 (g / cm 3 ) or more. As a result, the catalyst precursor during the heat treatment flows stably, and the catalyst precursor can be uniformly heat-treated. As a result, it becomes possible to obtain a catalyst having a more uniform quality than conventional.

回転炉とは、触媒前駆体をその炉内に収容した状態で、一軸回転しながら内部の触媒前駆体を加熱する装置を意味する。図2は、本実施形態に係る回転炉を含む熱処理装置の一例を示す。回転炉は、典型的には、図2に示すように、横設された円筒状であって軸方向に回転し、一端側から他端側へ触媒前駆体が筒内を流通する間に、加熱されるようになっている。   A rotary furnace means an apparatus that heats an internal catalyst precursor while uniaxially rotating in a state where the catalyst precursor is accommodated in the furnace. FIG. 2 shows an example of a heat treatment apparatus including a rotary furnace according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the rotary furnace is typically a horizontal cylindrical shape that rotates in the axial direction, while the catalyst precursor circulates in the cylinder from one end side to the other end side. It is supposed to be heated.

図2に示す回転炉である熱処理装置20は、両端が開口した炉心管11と、炉心管11の一端からその内部に通じる開口を有し、炉心管11内に触媒前駆体を供給可能なフィーダー12と、炉心管11の他端からその内部に通じる開口を有し、炉心管11からの触媒及び/又は触媒前駆体を回収可能な収容器13とを備える。炉心管11の大部分はヒーター14で覆われており、そのヒーター14で覆われた炉心管11内の空間領域が加熱領域であり、その体積が炉心管体積(v)である。炉心管11はその管の軸を中心にして回転しながら加熱されるので、フィーダー12から炉心管11に供給された触媒前駆体も炉心管11内で加熱される。炉心管11は収容器13側が少し低くなっているので、触媒前駆体は炉心管11の回転に伴って、流動しながらフィーダー12側から収容器13側へと移動する。   A heat treatment apparatus 20 that is a rotary furnace shown in FIG. 2 has a reactor core tube 11 having both ends opened, and a feeder capable of supplying a catalyst precursor into the reactor core tube 11 through an opening that communicates with one end of the reactor core tube 11. 12, and a container 13 having an opening leading from the other end of the core tube 11 to the inside thereof and capable of recovering the catalyst and / or catalyst precursor from the core tube 11. Most of the core tube 11 is covered with a heater 14, and the space region in the core tube 11 covered with the heater 14 is a heating region, and the volume thereof is the core tube volume (v). Since the core tube 11 is heated while rotating around the axis of the tube, the catalyst precursor supplied from the feeder 12 to the core tube 11 is also heated in the core tube 11. Since the reactor core tube 11 is slightly lower on the container 13 side, the catalyst precursor moves from the feeder 12 side to the container 13 side while flowing as the reactor core tube 11 rotates.

炉心管11の収容器13側の端部からは水供給管15が挿入されており、ヒーター14に覆われている炉心管11内の加熱領域まで延設されて、開口している。水供給管15から炉心管11内に供給された水は、ヒーター14の熱によって気化し、炉心管11内で触媒前駆体と接触しながら、フィーダー12側に向かって移動し、排気口17から流出する。ヒーター14に覆われていない炉心管11の端部から水及び/又は水蒸気が供給される場合、水及び/又は水蒸気が収容器13に混入して触媒及び/又は触媒前駆体を凝縮させるといった問題が起こりやすい。それに対し、本実施形態では、水は、炉心管11内の加熱領域から供給されることにより、すぐさま気化して水蒸気の状態で十分に高温の部分に供給されるため、触媒及び/又は触媒前駆体を凝縮させ難い上、供給箇所が収容器13から離れているので、収容器13内への混入も起こり難い。空気供給管16も炉心管11の収容器13側の開口端から挿入されているが、空気については凝縮等の問題を起こさないので、管内に十分な空気量を供給できる限り加熱領域から供給されても端部から供給されてもよい。   A water supply pipe 15 is inserted from the end of the core tube 11 on the container 13 side, and extends to the heating region in the core tube 11 covered with the heater 14 so as to open. The water supplied from the water supply pipe 15 into the core tube 11 is vaporized by the heat of the heater 14, moves toward the feeder 12 while contacting the catalyst precursor in the core pipe 11, and from the exhaust port 17. leak. When water and / or steam is supplied from the end of the core tube 11 not covered with the heater 14, water and / or steam is mixed into the container 13 to condense the catalyst and / or catalyst precursor. Is likely to occur. On the other hand, in this embodiment, since water is supplied from the heating region in the core tube 11 and is immediately vaporized and supplied to a sufficiently high-temperature portion in the state of water vapor, the catalyst and / or catalyst precursor is used. It is difficult to condense the body, and the supply location is away from the container 13, so that mixing into the container 13 is unlikely to occur. The air supply pipe 16 is also inserted from the open end of the reactor core tube 11 on the container 13 side. However, since air does not cause problems such as condensation, it is supplied from the heating region as long as a sufficient amount of air can be supplied into the pipe. Or you may supply from an edge part.

本明細書において「連続的」とは、触媒前駆体の供給から、熱処理を経て、触媒及び/又は触媒前駆体の回収までの処理が途切れなく、あるいは、間欠的に行われることを意味する。この場合、ある触媒前駆体は、回転炉に供給されてから、回転炉内の加熱領域を、供給側から回収側に流動しながら移動して、回収側から排出される。触媒を閉鎖された容器内に滞留させて熱処理し、処理後の触媒の一部又は全部を容器外へ取り出すことを何度も繰り返す、いわゆる回分式(バッチ式)は「連続的」ではない。すなわち、回分式とは大量の被処理物を処理するのに際し、複数のバッチに分けて同じ処理を繰り返す操作である。一方、連続式とは、大量の被処理物を処理するのに際し、複数のバッチに分けないで、順次連続的に処理する操作である。回分式では被処理物の仕込み毎に装置を開放するため、被処理物やエネルギーの損失を免れず、効率の観点から連続式が優れている。   In this specification, “continuous” means that the process from the supply of the catalyst precursor to the recovery of the catalyst and / or catalyst precursor through the heat treatment is performed without interruption or intermittently. In this case, after a certain catalyst precursor is supplied to the rotary furnace, it moves in the heating region in the rotary furnace while flowing from the supply side to the recovery side, and is discharged from the recovery side. The so-called batch method (batch method) in which the catalyst is retained in a closed container and heat-treated, and part or all of the treated catalyst is taken out of the container many times is not “continuous”. That is, the batch type is an operation of repeating the same processing in a plurality of batches when processing a large amount of objects to be processed. On the other hand, the continuous type is an operation in which a large amount of objects to be processed are successively processed without being divided into a plurality of batches. In the batch system, since the apparatus is opened every time the workpiece is charged, the loss of the workpiece and energy is unavoidable, and the continuous method is superior from the viewpoint of efficiency.

比率w/vは、好ましくは0.10〜0.70g/cm3であり、より好ましくは0.10〜0.50g/cm3であり、更に好ましくは0.10〜0.40g/cm3であり、特に好ましくは0.10〜0.30g/cm3である。比率w/vを0.10g/cm3以上にすることで、触媒前駆体が炉心管内で一様な速度で流れやすくなる。また、比率w/vを0.70g/cm3以下にすることにより、炉心管上部に空間が生じ、炉心管内で触媒前駆体による閉塞が起こり難い。また、触媒前駆体が気相部の水蒸気とも接触しやすくなるという効果が得られる。 The ratio w / v is preferably 0.10 to 0.70 g / cm 3 , more preferably 0.10 to 0.50 g / cm 3 , still more preferably 0.10 to 0.40 g / cm 3. And particularly preferably 0.10 to 0.30 g / cm 3 . By setting the ratio w / v to 0.10 g / cm 3 or more, the catalyst precursor easily flows at a uniform speed in the furnace core tube. In addition, by setting the ratio w / v to 0.70 g / cm 3 or less, a space is generated in the upper part of the core tube, and clogging by the catalyst precursor hardly occurs in the core tube. In addition, an effect is obtained that the catalyst precursor easily comes into contact with water vapor in the gas phase.

通常、炉心管は円形断面又は多角形断面を有する筒状物であるため、加熱領域の炉心管体積は、炉心管断面積と加熱領域の長さとを乗ずることにより求めることができる。加熱領域に存在する触媒前駆体の質量は下記のようにして測定できる。すなわち、加熱領域に存在する触媒前駆体の質量を把握したい条件と同条件で触媒前駆体を供給し、触媒前駆体の供給量と排出量とが同程度になった、つまり、炉心管内を流通する触媒前駆体の流通量が定常となった段階で、触媒前駆体の供給を停止する。そして、炉心管内に残存した触媒前駆体を炉心管から排出させて、その質量を測定して、加熱領域に存在する触媒前駆体の質量とすることができる。なお、専ら質量測定のために、把握したい条件と条件を揃えて熱処理しない触媒前駆体の計測をすることは必須ではなく、可能であれば、熱処理する際に、処理量を測定するようにしてもよい。   Usually, since the core tube is a cylinder having a circular cross section or a polygonal cross section, the volume of the core tube in the heating region can be obtained by multiplying the cross section area of the core tube by the length of the heating region. The mass of the catalyst precursor present in the heating region can be measured as follows. In other words, the catalyst precursor was supplied under the same conditions as the conditions for determining the mass of the catalyst precursor existing in the heating zone, and the supply amount and discharge amount of the catalyst precursor became the same level. The supply of the catalyst precursor is stopped when the flow rate of the catalyst precursor to be reached becomes steady. Then, the catalyst precursor remaining in the reactor core tube is discharged from the reactor core tube, and its mass is measured to obtain the mass of the catalyst precursor existing in the heating region. In addition, for mass measurement, it is not essential to measure the catalyst precursor that is not heat-treated by aligning the conditions and conditions to be grasped, and if possible, measure the throughput when heat-treating. Also good.

比率w/vを0.10g/cm3以上に保持するには、例えば、触媒前駆体の供給量、炉心管の傾斜角、炉心管の回転数を調整すればよい。 In order to maintain the ratio w / v at 0.10 g / cm 3 or more, for example, the supply amount of the catalyst precursor, the inclination angle of the core tube, and the rotational speed of the core tube may be adjusted.

時間当たりの触媒前駆体の供給量は、炉心管体積と滞留時間とに依存するが、好ましくは0.1〜1000kg/hrであり、より好ましくは0.5〜500kg/hrであり、更に好ましくは1〜300kg/hrである。供給方法は粉体フィーダーにより炉心管内に連続的に供給する方法が好ましい。   Although the supply amount of the catalyst precursor per hour depends on the core tube volume and the residence time, it is preferably 0.1 to 1000 kg / hr, more preferably 0.5 to 500 kg / hr, still more preferably. Is 1 to 300 kg / hr. As a supply method, a method of continuously supplying the powder into the furnace core tube by a powder feeder is preferable.

炉心管の水平からの傾斜角は、好ましくは0〜10°であり、より好ましくは0.1〜5°であり、更に好ましくは0.5〜3°であり、特に好ましくは0.5〜1.5°である。   The inclination angle from the horizontal of the core tube is preferably 0 to 10 °, more preferably 0.1 to 5 °, still more preferably 0.5 to 3 °, and particularly preferably 0.5 to 3. 1.5 °.

炉心管の回転数は、好ましくは5rpm(回転/分)以下であり、より好ましくは0.1〜5rpmであり、更に好ましくは0.5〜3rpmである。炉心管の回転は炉心管底部の触媒前駆体と炉心管上部の触媒前駆体との混合に有効であるが、回転数が高すぎると触媒前駆体の炉心管軸方向への流れを加速し、加熱領域での触媒前駆体の滞留時間が短くなり、比率w/vが小さくなる傾向にある。   The number of rotations of the core tube is preferably 5 rpm (rotation / minute) or less, more preferably 0.1 to 5 rpm, and still more preferably 0.5 to 3 rpm. The rotation of the reactor core tube is effective for mixing the catalyst precursor at the bottom of the reactor core tube and the catalyst precursor at the top of the reactor core tube, but if the rotational speed is too high, the flow of the catalyst precursor in the axial direction of the reactor core tube is accelerated. The residence time of the catalyst precursor in the heating region is shortened and the ratio w / v tends to be small.

例えば、加熱領域の炉心管体積が5000cm3、炉心管の水平からの傾斜角が1°の回転炉の場合、炉心管の回転数を1rpm、触媒前駆体の供給量を3000g/hrとすることにより、比率w/vを0.10g/cm3以上にすることができる。工業規模の回転炉で実施する場合、炉心管体積に比例して触媒前駆体の供給量を増加させればよい。 For example, in the case of a rotary furnace with a furnace core tube volume of 5000 cm 3 in the heating zone and a tilt angle of 1 ° from the horizontal of the core tube, the rotational speed of the core tube is 1 rpm, and the supply amount of the catalyst precursor is 3000 g / hr. Thus, the ratio w / v can be set to 0.10 g / cm 3 or more. When implemented in an industrial scale rotary furnace, the supply amount of the catalyst precursor may be increased in proportion to the core tube volume.

比率w/vを0.10g/cm3以上に保持することにより、触媒前駆体が炉心管を通過する速度が一様になりやすく、触媒前駆体の熱処理を均一にできると考えられ、これにより、熱処理を経て得られる触媒が従来よりも均一な品質を有することができると推察される。その要因については詳細には不明であるが、本発明者らが推定するメカニズムを下記に述べる。ただし、要因はこれに限定されない。従来、略球状の触媒前駆体粒子を炉心管にて熱処理する場合、炉心管内の加熱領域にある触媒前駆体層の底部における触媒前駆体は炉心管軸方向に速く流れやすい。一方、触媒前駆体層の上部における触媒前駆体は逆に流れが遅い。これらの結果、加熱領域における触媒前駆体の流れに不均一が生じ、これが均一な熱処理を困難にしている要因と推測される。特に、流動床反応に用いられる触媒を製造する場合、高い流動性を示すような形状、粒径に調整するのが当然であるので、この傾向が一層顕著であると考えられる。これに対し、本発明者らは、加熱領域の炉心管体積に対し触媒前駆体の量をある程度以上存在させると、その触媒前駆体の自重により炉心管軸方向に速く流れやすい炉心管底部の触媒前駆体の流れを抑制し、触媒前駆体層上部の触媒前駆体の流れの速さとの差を小さくし、触媒前駆体層全体が一様に流れるようにできるのではないかと考えた。そして、具体的には、加熱領域の炉心管体積(v)に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量(w)の比率(w/v)を一定以上にすることで、炉心管内で触媒前駆体層の上部であっても底部であっても均一に熱処理でき、これにより、熱処理を経て得られる触媒が従来よりも均一な品質を有することが可能であることを見出した。 By maintaining the ratio w / v at 0.10 g / cm 3 or more, it is considered that the rate at which the catalyst precursor passes through the core tube is likely to be uniform, and the heat treatment of the catalyst precursor can be made uniform. It is speculated that the catalyst obtained through the heat treatment can have a more uniform quality than the conventional one. Although the cause is unknown in detail, the mechanism which the present inventors presume is described below. However, the factor is not limited to this. Conventionally, when heat treatment is performed on substantially spherical catalyst precursor particles in a core tube, the catalyst precursor at the bottom of the catalyst precursor layer in the heating region in the core tube tends to flow quickly in the axial direction of the core tube. On the other hand, the catalyst precursor in the upper part of the catalyst precursor layer has a slow flow. As a result, non-uniformity in the flow of the catalyst precursor in the heating region occurs, which is presumed to be a factor that makes uniform heat treatment difficult. In particular, when producing a catalyst used in a fluidized bed reaction, it is natural to adjust the shape and particle size so as to exhibit high fluidity, and this tendency is considered to be more remarkable. On the other hand, when the amount of the catalyst precursor is more than a certain amount with respect to the core tube volume in the heating region, the inventors of the present invention have a catalyst at the bottom of the core tube that easily flows in the axial direction of the core tube due to its own weight. We thought that the flow of the precursor could be suppressed, the difference from the flow rate of the catalyst precursor above the catalyst precursor layer could be reduced, and the entire catalyst precursor layer could flow uniformly. Specifically, by setting the ratio (w / v) of the mass (w) of the catalyst precursor existing in the heating region to the core tube volume (v) in the heating region to be a certain level or more, the catalyst precursor in the core tube. It has been found that heat treatment can be uniformly performed on the upper and bottom portions of the body layer, whereby the catalyst obtained through the heat treatment can have a more uniform quality than conventional.

また、本実施形態の熱処理方法を経て得られた触媒は、処理方法の異なる触媒に比べて、プロピレン製造反応においてプロピレン収率が高いという、予期し得ない効果を有する。その要因についても詳細には不明であるが、本発明者らは下記のように考えている。ただし、要因はこれに限定されない。不均一に熱処理された触媒は、触媒の一部にゼオライトの脱アルミニウムが不十分な、すなわち酸点の密度が高い触媒を含むため、生成したプロピレンが更にアロマ類のような他の化合物に逐次的に転化しやすくなる。これに対し、均一に熱処理された触媒では、触媒のどの部分もゼオライトの脱アルミニウムが均等であり、酸点密度に偏りがないため、上記の逐次反応が抑制されるものと推定している。   Moreover, the catalyst obtained through the heat treatment method of the present embodiment has an unexpected effect that the propylene yield is higher in the propylene production reaction than the catalyst with a different treatment method. Although the factor is also unknown in detail, the present inventors consider as follows. However, the factor is not limited to this. The heterogeneously heat-treated catalyst contains a catalyst with insufficient dealumination of the zeolite, that is, a catalyst with a high acid point density, so that the produced propylene is further converted to other compounds such as aromas. Conversion easily. On the other hand, in the case of a uniformly heat-treated catalyst, it is presumed that the sequential reaction is suppressed because the dealumination of zeolite is uniform in any part of the catalyst and the acid point density is not biased.

炉心管内の加熱領域に存在する触媒前駆体の温度は、脱アルミニウムの程度を制御する観点から、好ましくは400〜1000℃であり、より好ましくは500〜900℃であり、特に好ましくは600〜900℃である。触媒前駆体の温度は炉心管内に熱電対を設置し測定することができる。   From the viewpoint of controlling the degree of dealumination, the temperature of the catalyst precursor existing in the heating region in the furnace core tube is preferably 400 to 1000 ° C, more preferably 500 to 900 ° C, and particularly preferably 600 to 900. ° C. The temperature of the catalyst precursor can be measured by installing a thermocouple in the furnace core tube.

加熱領域の触媒前駆体の滞留時間は、脱アルミニウムの程度を制御する観点から、好ましくは1分〜48時間であり、より好ましくは30分〜24時間であり、特に好ましくは30分〜6時間である。滞留時間を制御するために、炉心管内に炉心管の軸方向と垂直に邪魔板を設け、触媒前駆体の流れを制御することも好ましい。触媒前駆体のより均一な熱処理を促すために、炉心管内の軸方向に触媒前駆体の掻き上げ羽根を設けることも好ましい。   From the viewpoint of controlling the degree of dealumination, the residence time of the catalyst precursor in the heating region is preferably 1 minute to 48 hours, more preferably 30 minutes to 24 hours, and particularly preferably 30 minutes to 6 hours. It is. In order to control the residence time, it is also preferable to provide a baffle plate in the core tube perpendicular to the axial direction of the core tube to control the flow of the catalyst precursor. In order to promote a more uniform heat treatment of the catalyst precursor, it is also preferable to provide a scraping blade for the catalyst precursor in the axial direction in the core tube.

炉心管内の水蒸気濃度は、好ましくは1〜100体積%であり、より好ましくは10〜80体積%である。水蒸気の結露に伴う触媒前駆体による装置内閉塞を避ける観点から、更に好ましくは30〜70体積%である。水蒸気以外の気相部分としては、例えば、空気、窒素及び酸素並びにこれらの混合物が挙げられる。炉心管内の圧力は加圧であっても減圧であってもよい。水蒸気雰囲気の形成は、炉心管内に管を通して水を供給すること等により実施できる。   The water vapor concentration in the furnace core tube is preferably 1 to 100% by volume, more preferably 10 to 80% by volume. From the viewpoint of avoiding clogging in the apparatus due to the catalyst precursor accompanying the condensation of water vapor, it is more preferably 30 to 70% by volume. Examples of the gas phase portion other than water vapor include air, nitrogen and oxygen, and mixtures thereof. The pressure in the furnace core tube may be increased or reduced. Formation of the water vapor atmosphere can be performed by supplying water through the tube into the core tube.

炉心管内の水蒸気を含むガスと触媒前駆体との流れの方向は、並流であっても、向流であってもよい。好ましくは、水蒸気を含むガスと触媒との接触効率が高い観点から向流である。   The flow direction of the gas containing the water vapor in the core tube and the catalyst precursor may be cocurrent or counterflow. The counter current is preferably a counter current from the viewpoint of high contact efficiency between the gas containing water vapor and the catalyst.

また、熱処理を経た触媒前駆体に対して、必要に応じてイオン交換を施して、触媒を得てもよい。
特に、ゼオライトがMFI型の場合、他のゼオライトに比べて脱アルミニウムし難い傾向があるため、やや厳しい条件で熱処理することが好ましい。すなわち、MFI型ゼオライトを含む触媒前駆体を熱処理する場合、熱処理における触媒前駆体の温度は800〜900℃が好ましく、加熱領域の滞留時間は1〜6時間が好ましく、炉心管内の水蒸気濃度は50〜70体積%が好ましい。
In addition, the catalyst precursor that has undergone the heat treatment may be subjected to ion exchange as necessary to obtain a catalyst.
In particular, when the zeolite is of the MFI type, it tends to be difficult to dealumination compared to other zeolites, and therefore it is preferable to perform heat treatment under somewhat severe conditions. That is, when heat-treating a catalyst precursor containing MFI-type zeolite, the temperature of the catalyst precursor in the heat treatment is preferably 800 to 900 ° C., the residence time in the heating region is preferably 1 to 6 hours, and the water vapor concentration in the core tube is 50 -70 volume% is preferable.

[熱処理を経た触媒の酸量測定方法]
触媒品質の均一性は、触媒に含有されるゼオライトの脱アルミニウムの度合いを酸量として測定することで評価できる。酸量は、TPD(Tempreture Programed Desorption)NH3吸着脱離法により測定できる。
[Method for measuring acid amount of catalyst after heat treatment]
The uniformity of the catalyst quality can be evaluated by measuring the degree of dealumination of the zeolite contained in the catalyst as an acid amount. The amount of acid can be measured by a TPD (Templeature Programmed Desorption) NH 3 adsorption / desorption method.

好適な触媒の酸量は、ゼオライトの種類によって異なる。例えば、ZSM−5を含む触媒をプロピレン製造反応の触媒に用いる場合、酸量は、好ましくは触媒の単位質量(g)当たり、0.1〜500μmolであり、より好ましくは1〜100μmolである。酸量が500μmol以下であることにより、上記反応において副生物の生成を抑制しやすくなり、0.1μmol以上であることにより、活性の低下を防止しやすくなる。   The acid amount of a suitable catalyst varies depending on the type of zeolite. For example, when a catalyst containing ZSM-5 is used as a catalyst for the propylene production reaction, the acid amount is preferably 0.1 to 500 μmol, more preferably 1 to 100 μmol, per unit mass (g) of the catalyst. When the acid amount is 500 μmol or less, it becomes easy to suppress the formation of by-products in the above reaction, and when it is 0.1 μmol or more, it becomes easy to prevent a decrease in activity.

具体的には、酸量は、測定装置としてTPD−1−ATw(日本ベル(株)製)を用いて測定できる。測定方法は、触媒約100mgを測定セルに充填し、その測定セル内にHeガスを50cc/minで流しながら500℃で1時間加熱する。次いで、100℃まで冷却後、NH3ガスを測定セルに導入し、NH3圧力100mmHgで30分間保持して、触媒にNH3を吸着させる。NH3ガスの導入を停止した後、測定セル内にHeガスを流しながら600℃まで10℃/minで昇温し、昇温中に脱離した(すなわち、触媒に吸着していた)NH3量を質量分析計で測定する。酸量は、下記式に示すように、180℃以上において脱離したNH3量を、測定に用いた触媒量で除して導く。その理由は180℃未満で脱離するNH3は主に物理吸着したNH3であり、触媒酸点に化学吸着したNH3は180℃以上で脱離するためである。
触媒酸量(μmol/g)=180℃以上における脱離NH3量(μmol)/触媒量(g)
Specifically, the acid amount can be measured using TPD-1-ATw (manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) as a measuring device. In the measurement method, about 100 mg of catalyst is filled in a measurement cell, and heated at 500 ° C. for 1 hour while flowing He gas into the measurement cell at 50 cc / min. Next, after cooling to 100 ° C., NH 3 gas is introduced into the measurement cell and held at an NH 3 pressure of 100 mmHg for 30 minutes to adsorb NH 3 on the catalyst. After stopping the introduction of NH 3 gas, the temperature was raised to 600 ° C. at 10 ° C./min while flowing He gas into the measurement cell, and NH 3 desorbed during the temperature rise (that is, adsorbed on the catalyst). The amount is measured with a mass spectrometer. As shown in the following formula, the amount of acid is derived by dividing the amount of NH 3 desorbed at 180 ° C. or higher by the amount of catalyst used for the measurement. The reason is the NH 3 was NH 3 is mainly physical adsorption to desorption at less than 180 ° C., NH 3 chemisorbed on the catalyst acid site is for desorbing at 180 ° C. or higher.
Catalytic acid amount (μmol / g) = desorbed NH 3 amount (μmol) / catalyst amount (g) at 180 ° C. or higher

[プロピレンの製造方法]
次に、プロピレンの製造方法について述べる。
[Propylene production method]
Next, a method for producing propylene will be described.

本実施形態の熱処理方法を経た触媒を反応原料と接触させることによりプロピレンを製造することができる。好ましい反応原料は、低級オレフィン及び/又は炭素数1〜4の含酸素化合物を含む炭化水素を含有する。低級オレフィンとしては、炭素数1〜6のオレフィンが好ましく、例えば、エチレン、2−メチル−プロペン、1−ブテン、cis−2−ブテン、trans−2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン及び2−ヘキセンが挙げられる。炭素数1〜4の含酸素化合物としては、炭素数1〜4のアルコール、炭素数1〜4のエーテルが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール及びブタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル及びエチルメチルエーテルが挙げられる。炭化水素原料は、より好ましくは、低級オレフィン、炭素数1〜4のアルコール及び炭素数1〜4のエーテルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含み、更に好ましくは、エチレン、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル及びジエチルエーテルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含み、特に好ましくは、エチレン、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む。   Propylene can be produced by bringing the catalyst that has undergone the heat treatment method of this embodiment into contact with the reaction raw material. A preferable reaction raw material contains a hydrocarbon containing a lower olefin and / or an oxygen-containing compound having 1 to 4 carbon atoms. The lower olefin is preferably an olefin having 1 to 6 carbon atoms, such as ethylene, 2-methyl-propene, 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene, 1-pentene, 2-pentene, 2 -Methyl-1-butene, 3-methyl-1-butene, 1-hexene and 2-hexene. The oxygen-containing compound having 1 to 4 carbon atoms is preferably an alcohol having 1 to 4 carbon atoms or an ether having 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include methanol, ethanol, propanol and butanol, dimethyl ether, diethyl ether and ethyl methyl ether. It is done. The hydrocarbon raw material more preferably contains at least one compound selected from the group consisting of lower olefins, alcohols having 1 to 4 carbon atoms and ethers having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably ethylene, methanol, ethanol , At least one compound selected from the group consisting of dimethyl ether and diethyl ether, and particularly preferably at least one compound selected from the group consisting of ethylene, methanol, ethanol and dimethyl ether.

プロピレン製造反応の反応方式は、例えば、固定床反応、移動床反応、流動床反応及びライザー反応方式のいずれの方法であってもよい。上記反応は、反応経過と共に触媒上にコークが生成し活性が劣化する傾向があり、活性の劣化した触媒を反応器から外部に抜き出しやすい観点から流動床反応方式が好ましい。   The reaction system of the propylene production reaction may be any of a fixed bed reaction, a moving bed reaction, a fluidized bed reaction, and a riser reaction system, for example. The reaction has a tendency that coke is generated on the catalyst with the progress of the reaction and the activity tends to deteriorate, and the fluidized bed reaction method is preferable from the viewpoint of easily extracting the catalyst having deteriorated activity from the reactor.

炭化水素原料として、エチレン、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルのうちの1種以上を含むものを選択する場合、反応原料全体の質量に対して、エチレンを20質量%以上含有するものが好ましく、より好ましくは25質量%以上含有するものであり、更に好ましくは50質量%を越えて含有するものである。反応原料中のエチレン濃度が20質量%以上であると、プロピレンの生成反応速度が向上する傾向にある。なお、炭化水素原料がメタノール、エタノール及びジメチルエーテルのうちの1種以上を含む場合、それらの化合物の各々が脱水反応によりエチレンと水とに分解すると仮定し、エチレンとして勘案して、上記範囲にあれば好ましい。   When selecting what contains 1 or more types of ethylene, methanol, ethanol, and dimethyl ether as a hydrocarbon raw material, what contains 20 mass% or more of ethylene with respect to the mass of the whole reaction raw material is preferable, More preferably It is contained in an amount of 25% by mass or more, more preferably more than 50% by mass. When the ethylene concentration in the reaction raw material is 20% by mass or more, the propylene production reaction rate tends to be improved. When the hydrocarbon raw material contains one or more of methanol, ethanol and dimethyl ether, it is assumed that each of these compounds decomposes into ethylene and water by a dehydration reaction, and it is considered as ethylene and falls within the above range. It is preferable.

触媒上のコーク生成を抑制する観点から、反応原料に水を存在させることも好ましい。反応原料全体の質量に対して、水分が1質量%以上であると好ましく、より好ましくは10〜80質量%である。   From the viewpoint of suppressing coke formation on the catalyst, it is also preferable that water be present in the reaction raw material. The water content is preferably 1% by mass or more, more preferably 10 to 80% by mass, based on the mass of the whole reaction raw material.

炭化水素原料は、上記以外のオレフィン及びパラフィンの少なくとも一方を含んでもよい。パラフィンとしては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン及びノナンが挙げられる。また、オレフィンとしては、例えば、プロピレン、上記以外のペンテン、上記以外のヘキセン、ヘプテン、オクテン及びノネンが挙げられる。オレフィン及びパラフィンは環状であっても、ジエンであってもよく、そのような例として、シクロペンタン、メチルシクロペンタン及びシクロヘキサン等のシクロパラフィン;シクロペンテン、メチルシクロペンテン及びシクロヘキセン等のシクロオレフィン;シクロヘキサジエン、ブタジエン、ペンタジエン及びシクロペンタジエン等のジエンが挙げられる。更に、炭化水素原料は、アセチレン及びメチルアセチレン等のアセチレンを含んでもよいし、t−ブチルアルコール、メチル−t−ブチルエーテル、ジエチルエーテル及びメチルエチルエーテル等の含酸素化合物を含んでもよい。また、反応原料は、通常、キャリアガスやその他のガスを含んでもよく、上記キャリアガス及びその他のガスとしては、例えば、水素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素及びイオウ化合物のうちの少なくとも1種以上が挙げられる。   The hydrocarbon raw material may contain at least one of olefins other than the above and paraffin. Examples of paraffin include methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane and nonane. Examples of the olefin include propylene, pentene other than the above, hexene other than the above, heptene, octene, and nonene. The olefin and paraffin may be cyclic or diene, such as cycloparaffins such as cyclopentane, methylcyclopentane and cyclohexane; cycloolefins such as cyclopentene, methylcyclopentene and cyclohexene; cyclohexadiene, Examples include dienes such as butadiene, pentadiene and cyclopentadiene. Further, the hydrocarbon raw material may contain acetylene such as acetylene and methylacetylene, or may contain oxygen-containing compounds such as t-butyl alcohol, methyl-t-butyl ether, diethyl ether and methyl ethyl ether. The reaction raw material may usually contain a carrier gas or other gas. Examples of the carrier gas and other gas include at least one of hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and sulfur compounds. The above is mentioned.

原料のエタノールとして、植物資源から得られるエタノール(バイオマスエタノール)を用いることもできる。具体的には、サトウキビやトウモロコシ等の発酵により得られるエタノール、廃材、間伐材、稲わら及び農作物等の木質資源から得られるエタノールが挙げられる。   Ethanol (biomass ethanol) obtained from plant resources can also be used as the raw material ethanol. Specific examples include ethanol obtained by fermentation of sugarcane, corn, and the like, and ethanol obtained from woody resources such as waste wood, thinned wood, rice straw, and agricultural crops.

プロピレン製造反応の反応温度は、好ましくは300〜650℃であり、より好ましくは400〜600℃である。その反応圧力は、好ましくは0.1〜30気圧であり、より好ましくは0.5〜10気圧である。   The reaction temperature of the propylene production reaction is preferably 300 to 650 ° C, more preferably 400 to 600 ° C. The reaction pressure is preferably 0.1 to 30 atm, more preferably 0.5 to 10 atm.

反応原料の供給速度は、触媒基準の重量時間空間速度(WHSV)で、0.1〜20hr-1が好ましく、より好ましくは0.2〜5hr-1である。 The feed rate of the reaction raw material, at a weight hourly space velocity of the catalyst reference (WHSV), preferably 0.1 to 20 -1, more preferably 0.2~5hr -1.

エチレン及び/又はエタノールを含む炭化水素原料を用いる場合、上記反応条件を調節することにより、エチレンの転化率を45〜85%、好ましくは50〜80%の範囲に制御することが好ましい。上記のエチレン転化率の範囲では、高いプロピレン収率を得ることができる。   When a hydrocarbon raw material containing ethylene and / or ethanol is used, it is preferable to control the ethylene conversion rate in the range of 45 to 85%, preferably 50 to 80% by adjusting the reaction conditions. A high propylene yield can be obtained within the above ethylene conversion range.

本実施形態のプロピレンの製造方法において、反応生成物からプロピレンを分離し、残りのエチレンを含む低沸成分及び/又はブテンを含む高沸成分の少なくとも一部を、原料としてリサイクルすることも好ましい。   In the method for producing propylene of the present embodiment, it is also preferable to separate propylene from the reaction product and to recycle at least a part of the remaining low-boiling components containing ethylene and / or high-boiling components containing butene as raw materials.

本実施形態のプロピレンの製造方法において、触媒を長期間反応に用いると、触媒上に炭素質化合物(コーク)が生成し、触媒活性が低下する傾向がある。その場合、触媒を酸素含有ガスと400〜700℃で接触させることにより、触媒上のコークを除去し再生してもよい。その後、再生した触媒を再度、反応に用いることも好ましい。   In the method for producing propylene of the present embodiment, when a catalyst is used for a long-term reaction, a carbonaceous compound (coke) is generated on the catalyst, and the catalytic activity tends to decrease. In that case, the coke on the catalyst may be removed and regenerated by contacting the catalyst with an oxygen-containing gas at 400 to 700 ° C. Thereafter, the regenerated catalyst is preferably used again for the reaction.

以下に実施例を示して、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記に実施例によって制限されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[触媒前駆体調製例1]
まず、H型ベータゼオライト(PQ社製、BEA型ゼオライト、Si/Al比(原子比)=14)30kg、シリカゾル(ナルコ社製、商品名「NalcoDVSZN002」、シリカ含有量:34質量%)88kg、硝酸アンモニウム(和光純薬製、特級試薬)10kg、及び硝酸(和光純薬製、特級試薬)4kgを十分に混合して、原料混合物を調製した。得られた原料混合物を、図1に示すのと同様の構成を有するスプレードライヤー(大川原化工機製、型式:OC−16)により噴霧乾燥し、乾燥体を得た。スプレードライは、原料混合物を15kg/hrで供給し、原料混合物の噴霧を回転円盤方式により、回転数8000rpmの条件で行った。ガス流体として空気を用い、乾燥室入口のガス流体温度は230℃、乾燥室出口のガス流体温度は130℃とした。回収された乾燥体を、静置型電気炉内にて、空気雰囲気下において、600℃で1時間焼成して、焼成体を得た。
[Catalyst precursor preparation example 1]
First, 30 kg of H-type beta zeolite (manufactured by PQ, BEA-type zeolite, Si / Al ratio (atomic ratio) = 14), silica sol (manufactured by Nalco, trade name “NalcoDVSZN002”, silica content: 34 mass%) 88 kg, A raw material mixture was prepared by thoroughly mixing 10 kg of ammonium nitrate (Wako Pure Chemicals, special grade reagent) and 4 kg of nitric acid (Wako Pure Chemicals, special grade reagent). The obtained raw material mixture was spray-dried by a spray dryer (model: OC-16, manufactured by Okawara Chemical Co., Ltd.) having the same configuration as shown in FIG. 1 to obtain a dried product. In spray drying, the raw material mixture was supplied at 15 kg / hr, and the raw material mixture was sprayed by a rotating disk method under the condition of a rotational speed of 8000 rpm. Air was used as the gas fluid, the gas fluid temperature at the inlet of the drying chamber was 230 ° C., and the gas fluid temperature at the outlet of the drying chamber was 130 ° C. The recovered dried body was baked at 600 ° C. for 1 hour in a static electric furnace in an air atmosphere to obtain a baked body.

得られた焼成体を1N硝酸アンモニウム水溶液中に投入し、25℃で1時間イオン交換を行った後、乾燥を行った。こうして得られた触媒前駆体は、50質量%のNH4型ベータゼオライトと、50質量%のシリカとを含むものであった。これを篩により分級し、平均粒子径(Microtrac製レーザー回折・散乱式粒度分析計、型式:MT3000により測定。以下同様。)が95μmの触媒前駆体を得た。図3に触媒前駆体の電子顕微鏡写真(KEYENCE製、型式:VE−9800により測定。以下同様。)を示す。
図3から分かるように、得られた触媒前駆体は略球状であった。
The obtained fired body was put into a 1N ammonium nitrate aqueous solution, subjected to ion exchange at 25 ° C. for 1 hour, and then dried. The catalyst precursor thus obtained contained 50% by mass of NH 4 type beta zeolite and 50% by mass of silica. This was classified with a sieve to obtain a catalyst precursor having an average particle diameter (laser diffraction / scattering particle size analyzer manufactured by Microtrac, model: measured with MT3000, the same applies hereinafter) of 95 μm. FIG. 3 shows an electron micrograph of the catalyst precursor (manufactured by KEYENCE, model: measured by VE-9800, the same applies hereinafter).
As can be seen from FIG. 3, the obtained catalyst precursor was substantially spherical.

[触媒前駆体調製例2]
まず、H型ZSM−5ゼオライト(ズードケミー社製、MFI型ゼオライト、Si/Al比(原子比)=14)30kg、シリカゾル(ナルコ社製、商品名「Nalco2326」、シリカ含有量:15質量%)200kg、硝酸アンモニウム(和光純薬製、特級試薬)10kg、及び硝酸(和光純薬製、特級試薬)4kgを十分に混合して、原料混合物を調製した。得られた原料混合物を、回転円盤の回転数を12000rpmに代えた以外は触媒前駆体調製例1と同様の条件でスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、乾燥体を得た。回収された乾燥体を、静置型電気炉内にて、空気雰囲気下において、700℃で1時間焼成して、焼成体を得た。得られた焼成体を0.1N硝酸水溶液中に投入し、25℃で1時間イオン交換を行った後、乾燥を行った。こうして得られた触媒前駆体は、50質量%のH型ZSM−5ゼオライトと、50質量%のシリカとを含むものであった。この触媒前駆体の平均粒子径は52μmであった。図4に触媒前駆体の電子顕微鏡写真を示す。
図4から分かるように、得られた触媒前駆体は略球状であった。
[Catalyst precursor preparation example 2]
First, H-type ZSM-5 zeolite (manufactured by Zude Chemie, MFI-type zeolite, Si / Al ratio (atomic ratio) = 14) 30 kg, silica sol (manufactured by Nalco, trade name “Nalco2326”, silica content: 15 mass%) 200 kg, ammonium nitrate (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade reagent) 10 kg, and nitric acid (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade reagent) 4 kg were sufficiently mixed to prepare a raw material mixture. The obtained raw material mixture was spray-dried with a spray drier under the same conditions as in Catalyst Precursor Preparation Example 1 except that the rotational speed of the rotating disk was changed to 12000 rpm, to obtain a dried product. The collected dried body was fired at 700 ° C. for 1 hour in a static electric furnace in an air atmosphere to obtain a fired body. The obtained fired body was put into a 0.1N nitric acid aqueous solution, subjected to ion exchange at 25 ° C. for 1 hour, and then dried. The catalyst precursor thus obtained contained 50% by mass of H-type ZSM-5 zeolite and 50% by mass of silica. The average particle diameter of this catalyst precursor was 52 μm. FIG. 4 shows an electron micrograph of the catalyst precursor.
As can be seen from FIG. 4, the obtained catalyst precursor was substantially spherical.

[触媒前駆体調製例3]
まず、リン修飾したH型ZSM−5ゼオライト(ズードケミー社製のMFI型ゼオライト(Si/Al比(原子比)=120、リン元素含有量=0.5質量%)を粉砕処理したもの)30kg、シリカゾル(ナルコ社製、商品名「Nalco2326」、シリカ含有量:15質量%)200kg、硝酸アンモニウム(和光純薬製、特級試薬)10kg、及び硝酸(和光純薬製、特級試薬)4kgを十分に混合して、原料混合物を調製した。得られた原料混合物を、回転円盤の回転数を16000rpmに代えた以外は触媒前駆体調製例1と同様の条件でスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、乾燥体を得た。回収された乾燥体を、静置型電気炉内にて、空気雰囲気下において、700℃で1時間焼成して、焼成体を得た。得られた焼成体を0.1N硝酸水溶液に中に投入し、25℃で1時間イオン交換を行った後、乾燥を行った。こうして得られた触媒前駆体は、50質量%のリン修飾H型ZSM−5ゼオライトと、50質量%のシリカとを含むものであった。これを篩により分級し、平均粒子径が25μmの触媒前駆体を得た。図5に触媒前駆体の電子顕微鏡写真を示す。
図5から分かるように、得られた触媒前駆体は略球状であった。
[Catalyst precursor preparation example 3]
First, phosphorus-modified H-type ZSM-5 zeolite (MFI-type zeolite manufactured by Zude Chemie (Si / Al ratio (atomic ratio) = 120, phosphorus element content = 0.5 mass%) pulverized) 30 kg, Silica sol (Nalco, trade name “Nalco 2326”, silica content: 15% by mass) 200 kg, ammonium nitrate (Wako Pure Chemicals, special grade reagent) 10 kg, and nitric acid (Wako Pure Chemicals, special grade reagent) 4 kg are mixed thoroughly. Thus, a raw material mixture was prepared. The obtained raw material mixture was spray-dried with a spray dryer under the same conditions as in Catalyst Precursor Preparation Example 1 except that the rotational speed of the rotating disk was changed to 16000 rpm, to obtain a dried product. The collected dried body was fired at 700 ° C. for 1 hour in a static electric furnace in an air atmosphere to obtain a fired body. The obtained fired body was put into a 0.1N nitric acid aqueous solution, subjected to ion exchange at 25 ° C. for 1 hour, and then dried. The catalyst precursor thus obtained contained 50% by mass of phosphorus-modified H-type ZSM-5 zeolite and 50% by mass of silica. This was classified with a sieve to obtain a catalyst precursor having an average particle size of 25 μm. FIG. 5 shows an electron micrograph of the catalyst precursor.
As can be seen from FIG. 5, the obtained catalyst precursor was substantially spherical.

[触媒前駆体調製例4]
まず、H型ZSM−5ゼオライト(ズードケミー社製、MFI型ゼオライト、Si/Al比(原子比)=14)30kg、シリカゾル(ナルコ社製、商品名「Nalco2326」、シリカ含有量:15質量%)100kg、カオリン粘土(ENGELHARD製、商品名「ASP−600」)15kg、硝酸アンモニウム(和光純薬製、特級試薬)5kg、及び硝酸(和光純薬製、特級試薬)2kgを十分に混合して、原料混合物を得た。得られた原料混合物を、触媒前駆体調製例2と同様の条件でスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、乾燥体を得た。回収された乾燥体を、静置型電気炉内にて、空気雰囲気下において、700℃で1時間焼成して、焼成体を得た。得られた焼成体を0.1N硝酸水溶液中に投入し、25℃で1時間イオン交換を行った後、乾燥を行った。こうして得られた触媒前駆体は、50質量%のH型ZSM−5ゼオライトと、25質量%のシリカと、25質量%のカオリン粘土とを含むものであった。この触媒前駆体の平均粒子径は49μmであった。図6に触媒前駆体の電子顕微鏡写真を示す。
図6から分かるように、得られた触媒前駆体は略球状であった。また、一部の粒子は楕円形状であり、表面が開口した形状の粒子も含まれていた。図6の「a」に示すのは楕円形状の粒子の一例であり、「b」に示すのは表面に開口のある(図中では穴が黒く見える)粒子の一例である。
[Catalyst precursor preparation example 4]
First, H-type ZSM-5 zeolite (manufactured by Zude Chemie, MFI-type zeolite, Si / Al ratio (atomic ratio) = 14) 30 kg, silica sol (manufactured by Nalco, trade name “Nalco2326”, silica content: 15 mass%) 100 kg, kaolin clay (product of ENGELHARD, trade name “ASP-600”) 15 kg, ammonium nitrate (product of Wako Pure Chemicals, special grade reagent) 5 kg, and nitric acid (product of Wako Pure Chemicals, special grade reagent) 2 kg are mixed thoroughly to prepare raw materials A mixture was obtained. The obtained raw material mixture was spray-dried with a spray dryer under the same conditions as in Catalyst Precursor Preparation Example 2 to obtain a dried product. The collected dried body was fired at 700 ° C. for 1 hour in a static electric furnace in an air atmosphere to obtain a fired body. The obtained fired body was put into a 0.1N nitric acid aqueous solution, subjected to ion exchange at 25 ° C. for 1 hour, and then dried. The catalyst precursor thus obtained contained 50% by mass of H-type ZSM-5 zeolite, 25% by mass of silica, and 25% by mass of kaolin clay. The average particle size of this catalyst precursor was 49 μm. FIG. 6 shows an electron micrograph of the catalyst precursor.
As can be seen from FIG. 6, the obtained catalyst precursor was substantially spherical. Some of the particles had an elliptical shape, and included particles having an open surface. “A” in FIG. 6 shows an example of an elliptical particle, and “b” shows an example of a particle having an opening on the surface (a hole appears black in the figure).

[触媒前駆体調製例5]
H型ZSM−5ゼオライト(ズードケミー社製、MFI型ゼオライト、Si/Al比(原子比)=14)500kg、シリカゾル(ナルコ社製、商品名「Nalco2326」、シリカ含有量:15質量%)2667kg、アルミナゾル(日産化学製、商品名「アルミナ200」、アルミナ含有量:10質量%)1000kg、及び純水2000kgを十分に混合して、原料混合物を調製した。得られた原料混合物を、二流体ノズル方式(原料混合物を噴霧ガスにより霧状に噴霧する)の噴霧装置を有するスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、乾燥体を得た。原料混合物の供給量は80kg/hr、噴霧ガス圧力は0.1MPaで行った。乾燥室入口のガス流体温度は300℃、乾燥室出口のガス流体温度は150℃とした。回収された乾燥体を、静置型電気炉内にて、空気雰囲気下において、700℃で1時間焼成して、焼成体を得た。得られた焼成体を0.1N硝酸水溶液中に投入し、25℃で1時間イオン交換を行った後、乾燥を行った。こうして得られた触媒前駆体は、50質量%のH型ZSM−5ゼオライトと、40質量%のシリカと、10質量%のアルミナとを含むものであった。この触媒前駆体の平均粒子径は42μmであった。図7に触媒前駆体の電子顕微鏡写真を示す。
図7から分かるように、得られた触媒前駆体は略球状であった。
[Catalyst precursor preparation example 5]
H-type ZSM-5 zeolite (manufactured by Zude Chemie, MFI-type zeolite, Si / Al ratio (atomic ratio) = 14) 500 kg, silica sol (manufactured by Nalco, trade name “Nalco 2326”, silica content: 15 mass%) 2667 kg, A raw material mixture was prepared by sufficiently mixing 1000 kg of alumina sol (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., trade name “Alumina 200”, alumina content: 10 mass%) and 2000 kg of pure water. The obtained raw material mixture was spray-dried by a spray dryer having a spray device of a two-fluid nozzle method (spraying the raw material mixture in the form of a mist with a spray gas) to obtain a dried product. The supply amount of the raw material mixture was 80 kg / hr, and the spray gas pressure was 0.1 MPa. The gas fluid temperature at the drying chamber inlet was 300 ° C, and the gas fluid temperature at the drying chamber outlet was 150 ° C. The collected dried body was fired at 700 ° C. for 1 hour in a static electric furnace in an air atmosphere to obtain a fired body. The obtained fired body was put into a 0.1N nitric acid aqueous solution, subjected to ion exchange at 25 ° C. for 1 hour, and then dried. The catalyst precursor thus obtained contained 50% by mass of H-type ZSM-5 zeolite, 40% by mass of silica, and 10% by mass of alumina. The average particle diameter of this catalyst precursor was 42 μm. FIG. 7 shows an electron micrograph of the catalyst precursor.
As can be seen from FIG. 7, the obtained catalyst precursor was substantially spherical.

[実施例1]
触媒前駆体調製例1で製造した触媒前駆体を、図2に示すのと同様の構成を備える熱処理装置(回転炉)に連続的に供給し、熱処理することにより、触媒を得た。回転炉における炉心管として、円形の直径(内径)8cmφ、加熱領域の長さ100cmのものを用いた。加熱領域の炉心管体積(v)は、5024cm3((8/2)2×π×100)であった。触媒前駆体の供給量は2000g/hr、炉心管内の雰囲気は水蒸気雰囲気とした。触媒前駆体の温度を600℃、炉心管の回転数を0.5rpm、炉心管の水平からの傾斜角を1°、水蒸気濃度を50体積%(残部は空気)の条件にして熱処理を行った。この時の加熱領域に存在した触媒前駆体の質量(w)は1350gであった。したがって、加熱領域の炉心管体積に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量の比率(w/v)は1350g/5024cm3=0.27g/cm3であった。
[Example 1]
The catalyst precursor produced in Catalyst Precursor Preparation Example 1 was continuously supplied to a heat treatment apparatus (rotary furnace) having the same configuration as shown in FIG. 2 and heat-treated to obtain a catalyst. As the core tube in the rotary furnace, a circular core (inner diameter) of 8 cmφ and a heating region length of 100 cm was used. The core tube volume (v) in the heating region was 5024 cm 3 ((8/2) 2 × π × 100). The supply amount of the catalyst precursor was 2000 g / hr, and the atmosphere in the furnace core tube was a steam atmosphere. Heat treatment was performed under the conditions of the catalyst precursor temperature of 600 ° C., the core tube rotation speed of 0.5 rpm, the core tube tilt angle from 1 °, and the water vapor concentration of 50% by volume (the balance being air). . The mass (w) of the catalyst precursor present in the heating region at this time was 1350 g. Therefore, the ratio of the mass of the catalyst precursor present in the heating region to the core tube volume of the heating area (w / v) was 1350g / 5024cm 3 = 0.27g / cm 3.

触媒前駆体の供給量と触媒の排出量とが安定する、触媒前駆体の供給後3時間経過してから、炉心管出口から排出される触媒を1時間毎に採取し、酸量を測定した。触媒前駆体の供給後3〜8時間の触媒酸量を表1に示す。表1及び表2に示す標準偏差は、各時間の触媒酸量のばらつきを表す指標として、下記式(A)により導出した。標準偏差がゼロに近いほど、触媒酸量のばらつきが少なく、触媒が均一な品質を有することを意味する。熱処理後の触媒組成、平均粒子径及び粒子形状は、熱処理前の触媒前駆体と変化がなかった。   The amount of catalyst precursor supplied and the amount of catalyst discharged are stable. After 3 hours have passed since the catalyst precursor was supplied, the catalyst discharged from the reactor core tube outlet was sampled every hour and the acid amount was measured. . Table 1 shows the amount of catalyst acid for 3 to 8 hours after the supply of the catalyst precursor. The standard deviations shown in Tables 1 and 2 were derived by the following formula (A) as an index representing the variation in the amount of catalytic acid at each time. The closer the standard deviation is to zero, the smaller the variation of the catalyst acid amount, which means that the catalyst has a uniform quality. The catalyst composition, average particle diameter, and particle shape after the heat treatment were unchanged from the catalyst precursor before the heat treatment.

[実施例2]
触媒前駆体調製例2で製造した触媒前駆体を、実施例1で用いたのと同じ熱処理装置(回転炉)に連続的に供給し、熱処理することにより、触媒を得た。触媒前駆体の供給量は600g/hr、炉心管内の雰囲気は水蒸気雰囲気とした。触媒前駆体の温度を900℃、炉心管の回転数を1rpm、炉心管の水平からの傾斜角を1°、水蒸気濃度を50体積%(残部は空気)の条件にして熱処理を行った。この時の加熱領域に存在した触媒前駆体の質量(w)は520gであった。したがって、加熱領域の炉心管体積に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量の比率(w/v)は520g/5024cm3=0.10g/cm3であった。
[Example 2]
The catalyst precursor produced in Catalyst Precursor Preparation Example 2 was continuously supplied to the same heat treatment apparatus (rotary furnace) as used in Example 1 and heat treated to obtain a catalyst. The supply amount of the catalyst precursor was 600 g / hr, and the atmosphere in the core tube was a steam atmosphere. Heat treatment was performed under the conditions of the catalyst precursor temperature of 900 ° C., the core tube rotation speed of 1 rpm, the core tube inclination angle from 1 °, and the water vapor concentration of 50% by volume (the balance being air). The mass (w) of the catalyst precursor present in the heating region at this time was 520 g. Therefore, the ratio of the mass of the catalyst precursor present in the heating region to the core tube volume of the heating area (w / v) was 520g / 5024cm 3 = 0.10g / cm 3.

実施例1と同様にして触媒を採取し、触媒酸量を測定した。結果を表1に示す。熱処理後の触媒組成、平均粒子径及び粒子形状は、熱処理前の触媒前駆体と変化がなかった。   The catalyst was collected in the same manner as in Example 1, and the amount of catalyst acid was measured. The results are shown in Table 1. The catalyst composition, average particle diameter, and particle shape after the heat treatment were unchanged from the catalyst precursor before the heat treatment.

[実施例3]
触媒前駆体調製例3で製造した触媒前駆体を、実施例1で用いたのと同じ熱処理装置(回転炉)に連続的に供給し、熱処理することにより、触媒を得た。触媒前駆体の供給量は4500g/hr、炉心管内の雰囲気は水蒸気雰囲気とした。触媒前駆体の温度を800℃、炉心管の回転数を2rpm、炉心管の水平からの傾斜角を1°、水蒸気濃度を50体積%(残部は空気)の条件にして熱処理を行った。この時の加熱領域に存在した触媒の質量(w)は2500gであった。したがって、加熱領域の炉心管体積に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量の比率(w/v)は2500g/5024cm3=0.50g/cm3であった。
[Example 3]
The catalyst precursor produced in Catalyst Precursor Preparation Example 3 was continuously supplied to the same heat treatment apparatus (rotary furnace) as used in Example 1 and heat treated to obtain a catalyst. The supply amount of the catalyst precursor was 4500 g / hr, and the atmosphere in the furnace core tube was a steam atmosphere. Heat treatment was performed under the conditions of the catalyst precursor temperature of 800 ° C., the core tube rotation speed of 2 rpm, the core tube inclination angle from 1 °, and the water vapor concentration of 50% by volume (the balance being air). The mass (w) of the catalyst present in the heating region at this time was 2500 g. Therefore, the ratio of the mass of the catalyst precursor present in the heating region to the core tube volume of the heating area (w / v) was 2500g / 5024cm 3 = 0.50g / cm 3.

実施例1と同様にして触媒を採取し、触媒酸量を測定した。結果を表1に示す。熱処理後の触媒組成、平均粒子径及び粒子形状は、熱処理前の触媒前駆体と変化がなかった。   The catalyst was collected in the same manner as in Example 1, and the amount of catalyst acid was measured. The results are shown in Table 1. The catalyst composition, average particle diameter, and particle shape after the heat treatment were unchanged from the catalyst precursor before the heat treatment.

[実施例4]
触媒前駆体調製例4で製造した触媒前駆体を、実施例1で用いたのと同じ熱処理装置(回転炉)に連続的に供給し、熱処理することにより、触媒を得た。触媒前駆体の供給量は2000g/hr、炉心管内の雰囲気は水蒸気雰囲気とした。触媒前駆体の温度を700℃、炉心管の回転数を1rpm、炉心管の水平からの傾斜角を0.5°、水蒸気濃度を60体積%(残部は空気)の条件にして熱処理を行った。この時の加熱領域に存在した触媒前駆体の質量(w)は1450gであった。したがって、加熱領域の炉心管体積に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量の比率(w/v)は1450g/5024cm3=0.29g/cm3であった。
[Example 4]
The catalyst precursor produced in Catalyst Precursor Preparation Example 4 was continuously supplied to the same heat treatment apparatus (rotary furnace) as used in Example 1 and heat treated to obtain a catalyst. The supply amount of the catalyst precursor was 2000 g / hr, and the atmosphere in the furnace core tube was a steam atmosphere. The heat treatment was performed under the conditions of the catalyst precursor temperature of 700 ° C., the core tube rotation speed of 1 rpm, the core tube tilt angle from the horizontal of 0.5 °, and the water vapor concentration of 60% by volume (the balance being air). . The mass (w) of the catalyst precursor present in the heating region at this time was 1450 g. Therefore, the ratio of the mass of the catalyst precursor present in the heating region to the core tube volume of the heating area (w / v) was 1450g / 5024cm 3 = 0.29g / cm 3.

実施例1と同様にして触媒を採取し、触媒酸量を測定した。結果を表1に示す。熱処理後の触媒組成、平均粒子径及び粒子形状は熱処理前の触媒前駆体と変化がなかった。   The catalyst was collected in the same manner as in Example 1, and the amount of catalyst acid was measured. The results are shown in Table 1. The catalyst composition, average particle diameter, and particle shape after the heat treatment were unchanged from the catalyst precursor before the heat treatment.

[実施例5]
再現性を確認するために、触媒前駆体調製例2で製造した触媒前駆体を、実施例2における条件と同じ条件で熱処理した。この時の加熱領域に存在した触媒前駆体の質量(w)は600gであった。したがって、加熱領域の炉心管体積に対する加熱領域に存在する触媒の質量の比率(w/v)は600g/5024cm3=0.12g/cm3であった。
[Example 5]
In order to confirm reproducibility, the catalyst precursor produced in Catalyst Precursor Preparation Example 2 was heat-treated under the same conditions as in Example 2. The mass (w) of the catalyst precursor present in the heating region at this time was 600 g. Therefore, the ratio of the mass of catalyst present in the heating region to the core tube volume of the heating area (w / v) was 600g / 5024cm 3 = 0.12g / cm 3.

実施例1と同様にして触媒を採取し、触媒酸量を測定した。結果を表1に示す。熱処理後の触媒組成、平均粒子径、粒子形状は熱処理前の触媒前駆体と変化がなかった。   The catalyst was collected in the same manner as in Example 1, and the amount of catalyst acid was measured. The results are shown in Table 1. The catalyst composition, average particle diameter, and particle shape after the heat treatment were unchanged from the catalyst precursor before the heat treatment.

[実施例6]
触媒前駆体調製例2と同様にして乾燥までを行い触媒前駆体である乾燥体を得た。得られた乾燥体の平均粒子径は52μmであった。次いで、この乾燥体を実施例1で用いたのと同じ熱処理装置(回転炉)に連続的に供給し、熱処理を経ることにより、触媒を得た。乾燥体の供給量は4000g/hr、炉心管内の雰囲気は水蒸気雰囲気とした。乾燥体の温度を800℃、炉心管の回転数を0.5rpm、炉心管の傾斜角を0.5°、水蒸気濃度を30体積%(残部は空気)の条件にして熱処理を行った。この時の加熱領域に存在した触媒前駆体(乾燥体)の質量(w)は3500gであった。したがって、加熱領域の炉心管体積に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量の比率(w/v)は3500g/5024cm3=0.70g/cm3であった。
[Example 6]
In the same manner as in Catalyst Precursor Preparation Example 2, drying was performed to obtain a dried product as a catalyst precursor. The average particle diameter of the obtained dried product was 52 μm. Next, this dried body was continuously supplied to the same heat treatment apparatus (rotary furnace) as used in Example 1 and subjected to heat treatment to obtain a catalyst. The supply amount of the dried body was 4000 g / hr, and the atmosphere in the furnace core tube was a steam atmosphere. Heat treatment was performed under conditions of a dry body temperature of 800 ° C., a core tube rotation speed of 0.5 rpm, a core tube inclination angle of 0.5 °, and a water vapor concentration of 30% by volume (the balance being air). The mass (w) of the catalyst precursor (dry body) present in the heating region at this time was 3500 g. Therefore, the ratio of the mass of the catalyst precursor present in the heating region to the core tube volume of the heating area (w / v) was 3500g / 5024cm 3 = 0.70g / cm 3.

実施例1において触媒を採取したのと同様にして触媒前駆体を採取し、それを0.1N硝酸水溶液中に投入し、25℃で1時間イオン交換を行い、触媒を得た。そして、得られた触媒の酸量を測定した。結果を表1に示す。熱処理後の触媒前駆体の平均粒子径及び粒子形状は、熱処理前の乾燥体と変化がなかった。   A catalyst precursor was collected in the same manner as the catalyst was collected in Example 1, and it was put into a 0.1N nitric acid aqueous solution and subjected to ion exchange at 25 ° C. for 1 hour to obtain a catalyst. And the acid amount of the obtained catalyst was measured. The results are shown in Table 1. The average particle diameter and particle shape of the catalyst precursor after the heat treatment did not change from the dry body before the heat treatment.

[実施例7]
触媒前駆体調製例5で製造した触媒前駆体を、図2に示すのと同様の構成を備える熱処理装置(回転炉)に連続的に供給し、熱処理することにより、触媒を得た。回転炉における炉心管として、円形の直径(内径)50cmφ、加熱領域の長さ400cmのものを用いた。加熱領域の炉心管体積(v)は、785000cm3((50/2)2×π×400)であった。触媒前駆体の供給量は86000g/hr、炉心管内の雰囲気は水蒸気雰囲気とした。触媒前駆体の温度を800℃、炉心管の回転数を1.0rpm、炉心管の水平からの傾斜角を1°、水蒸気濃度を50体積%(残部は空気)の条件にして熱処理を行った。この時の加熱領域に存在した触媒前駆体の質量(w)は172700gであった。したがって、加熱領域の炉心管体積に対する加熱領域に存在する触媒前駆体の質量の比率(w/v)は172700g/785000cm3=0.22g/cm3であった。
実施例1と同様にして触媒を採取し、触媒酸量を測定した。結果を表1に示す。熱処理後の触媒組成、平均粒子径及び粒子形状は、熱処理前の触媒前駆体と変化がなかった。
[実施例8]
実施例2において得られた触媒を目開き32μmの篩により分級し、篩に残った触媒25.0gを内径24mmのステンレス製の流動床反応管に充填した。次に、その反応管内にエチレン/H2/H2O/N2=24/24/33/19(体積比)の原料ガスを流通させ、反応温度550℃、反応圧力0.14MPa(ゲージ)、WHSV0.4hr-1の条件で90時間反応を行った。反応後のガス分析は、反応管と直結したガスクロマトグラフィーで行った。3時間経過後のエチレン転化率は82%であり、60時間経過後のエチレン転化率70%におけるプロピレン収率は26.0質量%であった。
[Example 7]
The catalyst precursor produced in Catalyst Precursor Preparation Example 5 was continuously supplied to a heat treatment apparatus (rotary furnace) having the same configuration as shown in FIG. 2 and heat-treated to obtain a catalyst. As the core tube in the rotary furnace, a circular core (inner diameter) of 50 cmφ and a heating region length of 400 cm was used. The core tube volume (v) in the heating region was 785000 cm 3 ((50/2) 2 × π × 400). The supply amount of the catalyst precursor was 86000 g / hr, and the atmosphere in the furnace core tube was a steam atmosphere. Heat treatment was performed under the conditions of the catalyst precursor temperature of 800 ° C., the core tube rotation speed of 1.0 rpm, the core tube tilt angle from 1 °, and the water vapor concentration of 50% by volume (the balance being air). . The mass (w) of the catalyst precursor present in the heating region at this time was 172700 g. Therefore, the ratio of the mass of the catalyst precursor present in the heating region to the core tube volume of the heating area (w / v) was 172700g / 785000cm 3 = 0.22g / cm 3.
The catalyst was collected in the same manner as in Example 1, and the amount of catalyst acid was measured. The results are shown in Table 1. The catalyst composition, average particle diameter, and particle shape after the heat treatment were unchanged from the catalyst precursor before the heat treatment.
[Example 8]
The catalyst obtained in Example 2 was classified with a sieve having an opening of 32 μm, and 25.0 g of the catalyst remaining on the sieve was charged into a stainless steel fluidized bed reaction tube having an inner diameter of 24 mm. Next, a raw material gas of ethylene / H 2 / H 2 O / N 2 = 24/24/33/19 (volume ratio) was circulated in the reaction tube, the reaction temperature was 550 ° C., and the reaction pressure was 0.14 MPa (gauge). The reaction was performed for 90 hours under the conditions of WHSV 0.4 hr −1 . The gas analysis after the reaction was performed by gas chromatography directly connected to the reaction tube. The ethylene conversion after 3 hours was 82%, and the propylene yield at 70% ethylene conversion after 60 hours was 26.0% by mass.

なお、エチレン転化率及びプロピレン収率は下式に従って導出した。
(a)エチレン転化率=((反応管入口のガス中のエチレン濃度)−(反応管出口のガス中のエチレン濃度))/(反応管入口のガス中のエチレン濃度)×100
(b)プロピレン収率=(反応により生成したプロピレン質量)/(反応管に供給したエチレン質量)×100
The ethylene conversion rate and the propylene yield were derived according to the following formula.
(A) Ethylene conversion rate = ((ethylene concentration in gas at reaction tube inlet) − (ethylene concentration in gas at reaction tube outlet)) / (ethylene concentration in gas at reaction tube inlet) × 100
(B) Propylene yield = (Mass of propylene produced by reaction) / (Mass of ethylene supplied to the reaction tube) × 100

[実施例9]
実施例3において得られた触媒を目開き32μmの篩により分級し、篩に残った触媒25.0gを、内径24mmのステンレス製の流動床反応管に充填した。次に、その反応管内にエタノール/N2=80/20(体積比)の原料ガスを流通させ、反応温度550℃、反応圧力0.14MPa(ゲージ)、WHSV0.5hr-1の条件で80時間反応を行った。反応後のガス分析は、反応管と直結したガスクロマトグラフィーで行った。3時間経過後のエタノール転化率は100%であり、60時間経過後のプロピレン収率は27.0質量%であった。
[Example 9]
The catalyst obtained in Example 3 was classified by a sieve having an opening of 32 μm, and 25.0 g of the catalyst remaining on the sieve was charged into a stainless fluidized bed reaction tube having an inner diameter of 24 mm. Next, a raw material gas of ethanol / N 2 = 80/20 (volume ratio) was passed through the reaction tube, and the reaction temperature was 550 ° C., the reaction pressure was 0.14 MPa (gauge), and WHSV was 0.5 hr −1 for 80 hours. Reaction was performed. The gas analysis after the reaction was performed by gas chromatography directly connected to the reaction tube. The ethanol conversion after 3 hours was 100%, and the propylene yield after 2 hours was 27.0% by mass.

エタノール転化率及びプロピレン収率は下式に従って導出した。
(a)エタノール転化率=((反応管入口のガス中のエタノール濃度)−(反応管出口のガス中のエタノール濃度))/(反応管入口のガス中のエタノール濃度)×100
(b)プロピレン収率=(反応により生成したプロピレン質量)/(反応管に供給したエチレン質量)×100(ただし、反応管に供給したエチレン質量は、エタノールが即座にエチレンと水とに分解すると仮定し算出した。)
Ethanol conversion and propylene yield were derived according to the following formula.
(A) Ethanol conversion rate = ((ethanol concentration in gas at reaction tube inlet) − (ethanol concentration in gas at reaction tube outlet)) / (ethanol concentration in gas at reaction tube inlet) × 100
(B) Propylene yield = (Mass of propylene produced by the reaction) / (Mass of ethylene supplied to the reaction tube) x 100 (However, the mass of ethylene supplied to the reaction tube is determined when ethanol is immediately decomposed into ethylene and water. Calculated assuming.)

[実施例10]
実施例3において得られた触媒を目開き32μmの篩により分級し、篩に残った触媒25.0gを、内径24mmのステンレス製の流動床反応管に充填した。次に、その反応管内にメタノール/N2=80/20(体積比)の原料ガスを流通させ、反応温度550℃、反応圧力0.14MPa(ゲージ)、WHSV0.4hr-1の条件で80時間反応を行った。反応後のガス分析は反応器と直結したガスクロマトグラフィーで行った。3時間経過後のメタノール転化率は100%であり、90時間経過後のプロピレン収率は29.5質量%であった。
[Example 10]
The catalyst obtained in Example 3 was classified by a sieve having an opening of 32 μm, and 25.0 g of the catalyst remaining on the sieve was charged into a stainless fluidized bed reaction tube having an inner diameter of 24 mm. Next, a raw material gas of methanol / N 2 = 80/20 (volume ratio) was circulated in the reaction tube, and the reaction temperature was 550 ° C., the reaction pressure was 0.14 MPa (gauge), and WHSV was 0.4 hr −1 for 80 hours. Reaction was performed. Gas analysis after the reaction was performed by gas chromatography directly connected to the reactor. The methanol conversion after 3 hours was 100%, and the propylene yield after 2 hours was 29.5% by mass.

メタノール転化率及びプロピレン収率は下式に従って導出した。
(a)メタノール転化率=((反応管入口のガス中のメタノール濃度)−(反応管出口のガス中のメタノール濃度))/(反応管入口のガス中のメタノール濃度)×100
(b)プロピレン収率=(反応により生成したプロピレン質量)/(反応管に供給したエチレン質量)×100(ただし、反応管に供給したエチレン質量は、メタノールが即座にエチレンと水とに分解すると仮定し算出した。)
Methanol conversion and propylene yield were derived according to the following equations.
(A) Methanol conversion rate = ((Methanol concentration in gas at reaction tube inlet) − (Methanol concentration in gas at reaction tube outlet)) / (Methanol concentration in gas at reaction tube inlet) × 100
(B) Propylene yield = (Mass of propylene produced by reaction) / (Mass of ethylene supplied to the reaction tube) × 100 (However, the mass of ethylene supplied to the reaction tube is determined when methanol is immediately decomposed into ethylene and water. Calculated assuming.)

[実施例11]
実施例3において得られた触媒を圧縮成形後、破砕し、6〜16メッシュの大きさに揃えた。この触媒8.56gを、内径15mmのステンレス製の固定床反応管に充填した。次に、その反応管内にジメチルエーテル/N2=65/35(体積比)の原料ガスを流通させ、反応温度550℃、反応圧力0.14MPa(ゲージ)、WHSV0.7hr-1の条件で反応を行った。反応後のガス分析は反応器と直結したガスクロマトグラフィーで行った。3時間経過後のジメチルエーテル転化率は100%であり、30時間経過後のプロピレン収率は40.0%であった。
[Example 11]
The catalyst obtained in Example 3 was compressed and then crushed to a size of 6 to 16 mesh. 8.56 g of this catalyst was packed into a stainless fixed bed reaction tube having an inner diameter of 15 mm. Next, a source gas of dimethyl ether / N 2 = 65/35 (volume ratio) was circulated in the reaction tube, and the reaction was performed under the conditions of a reaction temperature of 550 ° C., a reaction pressure of 0.14 MPa (gauge), and WHSV 0.7 hr −1. went. Gas analysis after the reaction was performed by gas chromatography directly connected to the reactor. The dimethyl ether conversion after 3 hours was 100%, and the propylene yield after 30 hours was 40.0%.

ジメチルエーテル転化率及びプロピレン収率は下式に従って導出した。
(a)ジメチルエーテル転化率=((反応管入口のガス中のジメチルエーテル濃度)−(反応管出口のガス中のジメチルエーテル濃度))/(反応管入口のガス中のジメチルエーテル濃度)×100
(b)プロピレン収率=(反応により生成したプロピレン質量)/(反応管に供給したエチレン質量)×100(ただし、反応管に供給したエチレン質量は、ジメチルエーテルが即座にエチレンと水とに分解すると仮定し算出した。)
Dimethyl ether conversion and propylene yield were derived according to the following equations.
(A) Dimethyl ether conversion rate = ((dimethyl ether concentration in gas at reaction tube inlet) − (dimethyl ether concentration in gas at reaction tube outlet)) / (dimethyl ether concentration in gas at reaction tube inlet) × 100
(B) Propylene yield = (Mass of propylene produced by the reaction) / (Mass of ethylene supplied to the reaction tube) × 100 (However, the mass of ethylene supplied to the reaction tube is determined when dimethyl ether is immediately decomposed into ethylene and water. Calculated assuming.)

[比較例1]
触媒前駆体調製例2で製造した触媒前駆体を、触媒前駆体の供給量を300g/hrに変更した以外は実施例2と同様の条件で熱処理して触媒を得た。この時の加熱領域に存在した触媒前駆体の質量(w)は250gであった。したがって、加熱領域の炉心管体積に対する加熱領域の触媒前駆体の質量の比率(w/v)は250g/5024cm3=0.05g/cm3であった。
[Comparative Example 1]
The catalyst precursor produced in Catalyst Precursor Preparation Example 2 was heat-treated under the same conditions as in Example 2 except that the supply amount of the catalyst precursor was changed to 300 g / hr to obtain a catalyst. The mass (w) of the catalyst precursor present in the heating region at this time was 250 g. Therefore, the ratio of the mass of the catalyst precursor of the heating region to the core tube volume of the heating area (w / v) was 250g / 5024cm 3 = 0.05g / cm 3.

実施例1と同様にして触媒を採取し、触媒酸量を測定した。結果を表2に示す。熱処理後の触媒組成、平均粒子径及び粒子形状は熱処理前の触媒前駆体と変化がなかった。   The catalyst was collected in the same manner as in Example 1, and the amount of catalyst acid was measured. The results are shown in Table 2. The catalyst composition, average particle diameter, and particle shape after the heat treatment were unchanged from the catalyst precursor before the heat treatment.

[比較例2]
比較例1において得られた触媒を目開き32μmの篩により分級し、篩に残った触媒25.0gを内径1インチのステンレス製の流動床反応管に充填した。次に、実施例8と同様にして90時間反応を行った。反応後のガス分析は、反応管と直結したガスクロマトグラフィーで行った。3時間経過後のエチレン転化率は85%であり、60時間経過後のエチレン転化率70%におけるプロピレン収率は24.5質量%であった。
[Comparative Example 2]
The catalyst obtained in Comparative Example 1 was classified with a sieve having an opening of 32 μm, and 25.0 g of the catalyst remaining on the sieve was packed into a stainless fluidized bed reaction tube having an inner diameter of 1 inch. Next, the reaction was performed for 90 hours in the same manner as in Example 8. The gas analysis after the reaction was performed by gas chromatography directly connected to the reaction tube. The ethylene conversion after 3 hours was 85%, and the propylene yield at 70% ethylene conversion after 2 hours was 24.5% by mass.

以上の実施例と比較例との比較から、実施例1〜7の触媒の酸量は標準偏差がいずれも2以下であり、ばらつきが少なく、均一に熱処理されていることが分かる。また、実施例2と実施例5との比較により、熱処理の再現性も優れることが分かる。一方、比較例1の触媒では、酸量の標準偏差が8.2であり、ばらつきが大きく、不均一であることが分かる。   From the comparison of the above Examples and Comparative Examples, it can be seen that the acid amounts of the catalysts of Examples 1 to 7 all have a standard deviation of 2 or less, have little variation, and are uniformly heat-treated. Moreover, it can be seen from the comparison between Example 2 and Example 5 that the reproducibility of the heat treatment is also excellent. On the other hand, in the catalyst of Comparative Example 1, it can be seen that the standard deviation of the acid amount is 8.2, and the variation is large and non-uniform.

更に、本発明の方法で熱処理した触媒を用いた実施例8は、本発明の要件を満たさない方法で熱処理した触媒を用いた比較例2より、同一エチレン転化率においてプロピレン収率が高いことが分かる。   Furthermore, Example 8 using the catalyst heat-treated by the method of the present invention has a higher propylene yield at the same ethylene conversion rate than Comparative Example 2 using the catalyst heat-treated by the method not satisfying the requirements of the present invention. I understand.

本発明は、ゼオライトとバインダーとを含有する略球状の触媒前駆体を、回転炉を用いて水蒸気雰囲気下において連続的に熱処理する際に利用できる。その触媒はプロピレンの製造に利用できる点で特に産業上の利用可能性がある。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used when a substantially spherical catalyst precursor containing zeolite and a binder is continuously heat-treated in a steam atmosphere using a rotary furnace. The catalyst has particular industrial applicability in that it can be used for the production of propylene.

1…原料液槽、2…送液装置、3…送風装置、4…加熱装置、5…噴霧装置、6…乾燥室、7…乾燥物回収装置、8…サイクロン、9…排風装置、10…スプレードライヤー、11…炉心管、12…フィーダー、13…収容器、14…ヒーター、15…水供給管、16…空気供給管、17…排気口、20…熱処理装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Raw material liquid tank, 2 ... Liquid feeding apparatus, 3 ... Blower apparatus, 4 ... Heating apparatus, 5 ... Spraying apparatus, 6 ... Drying chamber, 7 ... Dry matter collection apparatus, 8 ... Cyclone, 9 ... Air exhaust apparatus, 10 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Spray dryer, 11 ... Core tube, 12 ... Feeder, 13 ... Container, 14 ... Heater, 15 ... Water supply pipe, 16 ... Air supply pipe, 17 ... Exhaust port, 20 ... Heat processing apparatus.

Claims (5)

ゼオライトとバインダーとを含有する略球状の触媒前駆体を、水蒸気雰囲気下の回転炉内において連続的に熱処理する方法であって、前記回転炉の加熱領域の炉心管体積(v)に対する前記加熱領域に存在する前記触媒前駆体の質量(w)の比率(w/v)を0.10g/cm3以上に保持して、前記触媒前駆体を熱処理する、触媒前駆体の熱処理方法。 A method of continuously heat-treating a substantially spherical catalyst precursor containing a zeolite and a binder in a rotary furnace under a steam atmosphere, wherein the heating area with respect to a core tube volume (v) of the heating area of the rotary furnace The catalyst precursor is heat-treated by heat-treating the catalyst precursor while maintaining the ratio (w / v) of the mass (w) of the catalyst precursor present in 0.10 to 0.10 g / cm 3 or more. 前記触媒前駆体は、噴霧乾燥処理を経て得られたものである、請求項1に記載の熱処理方法。   The heat treatment method according to claim 1, wherein the catalyst precursor is obtained through a spray drying process. 前記ゼオライトがMFI型ゼオライトである、請求項1又は2に記載の熱処理方法。   The heat treatment method according to claim 1 or 2, wherein the zeolite is MFI type zeolite. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱処理方法による工程を有する、触媒の製造方法。   The manufacturing method of a catalyst which has the process by the heat processing method as described in any one of Claims 1-3. 請求項4に記載の製造方法により得られた触媒に、エチレン、メタノール、エタノール及びジメチルエーテルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含む炭化水素原料を接触させる工程を有する、プロピレンの製造方法。   A method for producing propylene, comprising a step of contacting a catalyst obtained by the production method according to claim 4 with a hydrocarbon raw material containing at least one compound selected from the group consisting of ethylene, methanol, ethanol and dimethyl ether.
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