JP5978887B2 - Propylene and linear butene production method - Google Patents
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Description
本発明は、エチレン及び/又はエタノールを、触媒と接触させてプロピレンと直鎖ブテンを製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a process for producing propylene and linear butene by contacting ethylene and / or ethanol with a catalyst.
従来、プロピレンや、ブタジエン製造原料として有用な直鎖ブテン(1‐ブテン、trans‐2‐ブテン、cis‐2‐ブテン)といったオレフィン類を製造する方法としては、ナフサのスチームクラッキング法や減圧軽油の流動接触分解法が挙げられ、主にナフサのスチームクラッキング法が実施されている。しかし、スチームクラッキング法では、エチレンが大量に生産される上、目的とするプロピレンや直鎖ブテン等のオレフィン類の製造割合を大きく変えることが難しいため、需給バランスの変化に対応するのは困難であった。またスチームクラッキング法で得られるブテン類中には、イソブテンを多量に含むため、直鎖ブテンを得る際には、分離精製の負荷が大きくなるという問題があった。
そこで、大量に生産されるエチレンを有効利用することを目的とし、エチレンを原料として、プロピレンと直鎖ブテンを製造する方法が望まれている。
Conventional methods for producing olefins such as propylene and linear butene (1-butene, trans-2-butene, cis-2-butene), which are useful as raw materials for butadiene production, include naphtha steam cracking and vacuum gas oil. The fluid catalytic cracking method is mentioned, and the naphtha steam cracking method is mainly implemented. However, in the steam cracking method, ethylene is produced in large quantities, and it is difficult to greatly change the production ratio of the target olefins such as propylene and linear butene, so it is difficult to cope with changes in the balance between supply and demand. there were. In addition, since the butenes obtained by the steam cracking method contain a large amount of isobutene, there is a problem that the load of separation and purification becomes large when obtaining linear butene.
Therefore, a method for producing propylene and linear butene using ethylene as a raw material is desired for the purpose of effectively using ethylene produced in large quantities.
プロピレンの製造方法としては、エチレンからプロピレンを直接製造する方法が提案されている。
特許文献1では、ゼオライトの外表面酸量が、全酸量に対して5%以下となるように修飾されたゼオライトを触媒として、エチレン及び/又はエタノールと接触させることにより、高い収率でプロピレンが得られることが記載されている。
As a method for producing propylene, a method for directly producing propylene from ethylene has been proposed.
In Patent Document 1, propylene is produced in a high yield by contacting with ethylene and / or ethanol using a zeolite modified so that the outer surface acid amount of the zeolite is 5% or less based on the total acid amount. Is obtained.
特許文献2では、水蒸気処理した中細孔径のアルミノシリケートを用いたプロピレンの製造方法が記載されている。
一方、ブテン類の製造方法としては、例えばZiegler−Natta系触媒を用いたエチレンの二量化によりブテン類を製造する方法が知られている(非特許文献1)。
Patent Document 2 describes a method for producing propylene using a steam-treated medium pore diameter aluminosilicate.
On the other hand, as a method for producing butenes, for example, a method for producing butenes by dimerization of ethylene using a Ziegler-Natta catalyst is known (Non-patent Document 1).
しかし、従来、エチレンを原料とし、プロピレンと直鎖ブテンを同時に効率よく生産する方法については知られていなかった。
特許文献1に記載の方法は、プロピレンとともにブテン類が副生する。しかし、プロピレンの生産量は十分なものの、ブテン類の生成量が非常に少なく、ブテン類の生産という面では実用に耐えるものではない。
However, conventionally, a method for efficiently producing propylene and linear butene simultaneously from ethylene as a raw material has not been known.
In the method described in Patent Document 1, butenes are by-produced together with propylene. However, although the production amount of propylene is sufficient, the production amount of butenes is very small, and the production of butenes is not practical.
特許文献2に記載の方法は、プロピレン収率が30%前後であり、プロピレンの生成量としては低いものである。そして実施例から算出されるブテン類(ブテン異性体の合計)の収率は15%程度であり、プロピレンとブテン類の合算収率としても40%前後である。さらに生成するブテン類中の直鎖ブテンの割合についても不明である。そのためプロピ
レンの生産の面でも、直鎖ブテンの生産という面でも実用に耐えるものではない。
In the method described in Patent Document 2, the propylene yield is around 30%, and the amount of propylene produced is low. The yield of butenes (total of butene isomers) calculated from the examples is about 15%, and the combined yield of propylene and butenes is around 40%. Furthermore, the proportion of linear butene in the butenes produced is also unclear. For this reason, neither propylene production nor linear butene production is practical.
非特許文献1の記載のエチレンの二量化反応については、1‐ブテンが収率良く得られるものの、プロピレンは全く得られないため、プロピレンとの同時生産という観点では望ましくない。さらに用いるZiegler−Natta系の触媒が水分に非常に弱いため、エタノールの脱水反応により得られるエチレンを原料として用いる場合、エチレンを一旦精製する必要があるといった問題がある。
本発明は、エチレン及び/又はエタノールから、プロピレンと直鎖ブテンを高い収率で同時に生産することができる製造方法を提供することを課題とする。
Regarding the ethylene dimerization reaction described in Non-Patent Document 1, although 1-butene is obtained in good yield, propylene is not obtained at all, which is undesirable from the viewpoint of simultaneous production with propylene. Furthermore, since the Ziegler-Natta catalyst used is very sensitive to moisture, there is a problem that when ethylene obtained by a dehydration reaction of ethanol is used as a raw material, it is necessary to once purify ethylene.
An object of the present invention is to provide a production method capable of simultaneously producing propylene and linear butene in high yield from ethylene and / or ethanol.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、エチレン及び/又はエタノールと接触させる触媒として、酸素8員環または酸素9員環構造を有するアルミノシリケートを、シリル化処理と、水蒸気処理及び/又は熱処理したものを用いることにより、プロピレンと、直鎖ブテンを同時に収率よく製造できることを見出し、本発明に至った。 As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventors have determined that an aluminosilicate having an oxygen 8-membered ring or oxygen 9-membered ring structure as a catalyst to be contacted with ethylene and / or ethanol is subjected to silylation treatment. It was found that by using a steam-treated and / or heat-treated product, propylene and linear butene can be simultaneously produced in good yield, and the present invention has been achieved.
すなわち本発明の要旨は、
[1]エチレン及び/又はエタノールを、触媒と接触させてプロピレン及び直鎖ブテンを製造する方法であって、前記触媒の活性成分が、酸素8員環構造または酸素9員環構造を有するアルミノシリケートに、シリル化処理と、水蒸気処理及び/又は熱処理とを施したものであることを特徴とする、プロピレン及び直鎖ブテンの製造方法、
[2]前記アルミノシリケートが、CHA型構造を有することを特徴とする上記[1]に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法、
[3]前記アルミノシリケートが水蒸気処理及び/又は熱処理される前にシリル化処理されていることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法、
[4]エチレン及び/又はエタノールの転化率が60%以上でエチレン及び/又はエタノールと触媒とを接触させることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれか1に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法、に存する。
That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] A process for producing propylene and linear butene by bringing ethylene and / or ethanol into contact with a catalyst, wherein the active component of the catalyst has an oxygen 8-membered ring structure or an oxygen 9-membered ring structure In addition, a method for producing propylene and linear butene, characterized by being subjected to silylation treatment, steam treatment and / or heat treatment,
[2] The method for producing propylene and linear butene according to the above [1], wherein the aluminosilicate has a CHA type structure,
[3] The method for producing propylene and linear butene according to the above [1] or [2], wherein the aluminosilicate is silylated before being steamed and / or heat treated,
[4] Ethylene and / or ethanol and catalyst are brought into contact with ethylene and / or ethanol at a conversion rate of 60% or more, and propylene and straight chain according to any one of [1] to [3] above The production method of chain butene.
本発明によれば、エチレン及び/又はエタノールを原料として、プロピレン及び直鎖ブテンを同時に、効率よく製造することができる。またイソブテンの副生量を抑制し、直鎖ブテンを選択的に製造することができるため、直鎖ブテンとイソブテンとを分離精製する工程における負荷を大幅に低減することが可能となる。 According to the present invention, propylene and linear butene can be simultaneously and efficiently produced using ethylene and / or ethanol as raw materials. Moreover, since the amount of isobutene by-produced can be suppressed and linear butene can be selectively produced, it is possible to greatly reduce the load in the process of separating and purifying linear butene and isobutene.
以下、本発明を実施するための代表的な態様を具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施の態様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。
本発明の製造方法は、エチレン及び/又はエタノールを、触媒と接触させてプロピレン及び直鎖ブテンを製造する方法であって、前記触媒の活性成分が、酸素8員環構造または酸素9員環構造を有するアルミノシリケートであり、かつ前記アルミノシリケートが、シリル化処理と、水蒸気処理及び/又は熱処理とを施されたものであることを特徴とするものである。
以下、本発明における構成成分について説明する。
Hereinafter, typical embodiments for carrying out the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to the following embodiments unless the gist of the present invention is exceeded, and within the scope of the gist. Various modifications can be made.
The production method of the present invention is a method of producing propylene and linear butene by bringing ethylene and / or ethanol into contact with a catalyst, wherein the active component of the catalyst is an oxygen 8-membered ring structure or an oxygen 9-membered ring structure And the aluminosilicate is subjected to silylation treatment, steam treatment and / or heat treatment.
Hereinafter, the components in the present invention will be described.
<触媒>
(1)酸素8員環または酸素9員環構造を有するアルミノシリケート
本発明における触媒は、触媒活性成分として8員環又は9員環構造を有するアルミノシリケート(以下、単にアルミノシリケートということがある)を含むものである。
アルミノシリケートは、構成原子としてケイ素とアルミニウムを含む結晶性酸化物である。アルミノシリケートは、四面体構造をもつTO4単位(Tで表される原子は、アルミノシリケートの骨格を構成する原子のうち、酸素以外の原子をいい、中心原子ともいう)が酸素原子を共有して三次元的に連結し、開かれた規則的なミクロ細孔を形成している。
酸素8員環又は9員環構造とは、アルミノシリケートの有する細孔が、TO4単位で8個または9個からなる環構造であることを意味する。
<Catalyst>
(1) Aluminosilicate having an oxygen 8-membered ring or oxygen 9-membered ring structure The catalyst in the present invention is an aluminosilicate having an 8-membered ring or 9-membered ring structure as a catalytically active component (hereinafter sometimes simply referred to as aluminosilicate). Is included.
Aluminosilicate is a crystalline oxide containing silicon and aluminum as constituent atoms. The aluminosilicate has a tetrahedral structure of TO 4 units (the atom represented by T is an atom other than oxygen among atoms constituting the skeleton of an aluminosilicate, also called a central atom) and shares an oxygen atom. Connected three-dimensionally to form open regular micropores.
The oxygen 8-membered or 9-membered ring structure means that the pores of the aluminosilicate are ring structures composed of 8 or 9 TO 4 units.
アルミノシリケートは、ケイ素とアルミニウムと酸素を含んで形成されるゼオライトの一種であり、その構造は、ゼオライトの構造分類によって規定することができる。
細孔が酸素8員環を含むアルミノシリケートとしては、具体的にはInternational Zeolite Association(IZA)が規定するコードで表すと、例えば、AEI、AFX、CAS、CHA、DDR、ERI、ESV、GIS、GOO、ITE、JBW、KFI、LEV、LTA、MER、MON、MTF、PAU、PHI、RHO、RTE、RTH、RWR,UFI等が挙げられる。
Aluminosilicate is a kind of zeolite formed containing silicon, aluminum, and oxygen, and its structure can be defined by the structural classification of the zeolite.
As an aluminosilicate in which the pore contains an oxygen 8-membered ring, specifically, expressed by a code defined by International Zeolite Association (IZA), for example, AEI, AFX, CAS, CHA, DDR, ERI, ESV, GIS, GOO, ITE, JBW, KFI, LEV, LTA, MER, MON, MTF, PAU, PHI, RHO, RTE, RTH, RWR, UFI and the like.
細孔が酸素9員環を含むアルミノシリケートとしては、具体的にはIZAが規定するコードで表すと、LOV、NAT、RSN等のように酸素9員環とともに酸素8員環を含んでいるもの、STTのように酸素9員環とともに酸素7員環を含んでいるもの等が挙げられる。
酸素8員環または酸素9員環構造を有するアルミノシリケートの細孔径は、構造により異なるが、概ね3Åから5Å程度であるため、触媒として用いた場合、その細孔径の大きさにより、イソブテンなどの分岐オレフィンの細孔外への拡散が抑制されるため、プロピレンに加えて、直鎖ブテンを選択率良く得ることができる。
Specifically, the aluminosilicate in which the pore contains an oxygen 9-membered ring includes an oxygen 9-membered ring and an oxygen 9-membered ring such as LOV, NAT, RSN, etc. And those containing an oxygen 7-membered ring together with an oxygen 9-membered ring, such as STT.
The pore diameter of the aluminosilicate having an oxygen 8-membered ring or oxygen 9-membered ring structure varies depending on the structure, but is generally about 3 to 5 mm. Therefore, when used as a catalyst, depending on the size of the pore diameter, Since diffusion of branched olefins outside the pores is suppressed, linear butene can be obtained with high selectivity in addition to propylene.
これらのうち、本発明におけるアルミノシリケートの骨格構造としては、AFX、CHA、DDR、ERI、KFI、LEV、LTA、RHO、RTH、UFIが好ましく、より好ましくはCHAである。これらの構造は、後述するフレームワーク密度が小さいため、炭化水素の転化反応において細孔内へのコーキングが進行しても、細孔閉塞が起こりにくい構造であるため好ましい。 Among these, as the skeleton structure of the aluminosilicate in the present invention, AFX, CHA, DDR, ERI, KFI, LEV, LTA, RHO, RTH, and UFI are preferable, and CHA is more preferable. These structures are preferable because the framework density described later is small, so that pore clogging is unlikely to occur even when coking into the pores proceeds in the hydrocarbon conversion reaction.
CHA型アルミノシリケートとは、天然に産出するチャバサイト(Chabazite)と同等
の結晶構造を持ち、3.8×3.8Åの径を有する酸素8員環からなる3次元細孔を有するアルミノシリケートである。その構造はX線回折データにより特徴付けられる。
アルミノシリケートのフレームワーク密度は特に限定されるものではないが、フレームワーク密度が、通常18.0T/nm3以下であり、好ましくは17.0T/nm3以下であり、通常11.0T/nm3以上であり、好ましくは12.0T/nm3以上である。前記の範囲にあることで、炭化水素の転化反応において細孔閉塞が起こりにくい点で好ましい。
CHA-type aluminosilicate is an aluminosilicate with a three-dimensional pore consisting of an 8-membered oxygen ring with a crystal structure equivalent to that of naturally occurring chabazite and a diameter of 3.8 × 3.8 mm. is there. Its structure is characterized by X-ray diffraction data.
The framework density of the aluminosilicate is not particularly limited, but the framework density is usually 18.0 T / nm 3 or less, preferably 17.0 T / nm 3 or less, usually 11.0 T / nm. 3 or more, preferably 12.0 T / nm 3 or more. It exists in the point which a pore obstruction | occlusion does not occur easily in the conversion reaction of hydrocarbon because it exists in the said range.
ここでフレームワーク密度(単位:T/nm3)とは、アルミノシリケートの単位体積(1nm3)当たりに存在する骨格を形成する酸素以外の原子(T原子)の個数を意味し、この値はアルミノシリケートの構造により決まるものである。なお、フレームワーク密度とアルミノシリケートの構造との関係はATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES Sixth Revised Edition 2007 ELSEVIERに示されている。 Here, the framework density (unit: T / nm 3 ) means the number of atoms (T atoms) other than oxygen forming a skeleton existing per unit volume (1 nm 3 ) of aluminosilicate, and this value is It depends on the structure of the aluminosilicate. The relationship between framework density and aluminosilicate structure is shown in ATLAS OF ZEOLITE FRAMEWORK TYPES Sixth Revised Edition 2007 ELSEVIER.
本発明において用いられるアルミノシリケートのSiO2/Al2O3モル比は、特に制限されるものではないが、通常5以上であり、好ましくは8以上、より好ましくは10以上であり、通常1000以下、好ましくは300以下、より好ましくは200以下、さ
らに好ましくは100以下である。アルミノシリケート中のSiO2/Al2O3モル比
は、生成したアルミノシリケート中のSi原子が全てSiO2として含まれ、Al原子が
Al2O3として含まれると仮定して求める値である。前記モル比が高すぎると、酸量が少ないため、エチレンの転化率が低下する場合があり、前記モル比が低すぎると、コーク付着、蓄積による失活が速くなる、アルミニウムが骨格から抜けやすくなる、酸点当たりの酸強度が弱くなるといったことが起こる場合がある。
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the aluminosilicate used in the present invention is not particularly limited, but is usually 5 or more, preferably 8 or more, more preferably 10 or more, and usually 1000 or less. , Preferably 300 or less, more preferably 200 or less, still more preferably 100 or less. The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio in the aluminosilicate is a value determined on the assumption that all Si atoms in the produced aluminosilicate are contained as SiO 2 and Al atoms are contained as Al 2 O 3 . If the molar ratio is too high, the acid amount is small, so the ethylene conversion rate may decrease.If the molar ratio is too low, deactivation due to coke adhesion and accumulation is accelerated, and aluminum tends to escape from the skeleton. There are cases where the acid strength per acid point becomes weak.
本発明において用いられるアルミノシリケートの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、米国特許4544538号公報や、特開2011‐102209号公報等に記載の公知の方法で製造することができる。一般的に水熱合成法により調製することが可能である。また水熱合成後にイオン交換、脱アルミニウム処理、含浸等の処理を加え、アルミノシリケートの組成を変えたものも使用できる。 The method for producing an aluminosilicate used in the present invention is not particularly limited, and can be produced by a known method described in, for example, US Pat. No. 4,544,538 and JP-A 2011-102209. In general, it can be prepared by a hydrothermal synthesis method. In addition, after the hydrothermal synthesis, treatments such as ion exchange, dealumination treatment, impregnation, etc., and aluminosilicate composition changed can be used.
具体的には、アルミノシリケートは、通常、プロトン型(以下、H型ともいう)が用いられるが、その一部がNaやK等のアルカリ金属、MgやCa等のアルカリ土類金属で交換されていてもよい。
本発明の製造方法では、上記アルミノシリケートに、シリル化処理と、水蒸気処理及び/又は熱処理とを施したものを用いる。以下、これらの処理方法について述べる。
Specifically, the aluminosilicate is usually used in a proton type (hereinafter also referred to as H type), but a part thereof is exchanged with an alkali metal such as Na or K, or an alkaline earth metal such as Mg or Ca. It may be.
In the production method of the present invention, a product obtained by subjecting the aluminosilicate to silylation treatment, steam treatment and / or heat treatment is used. Hereinafter, these processing methods will be described.
(2)シリル化処理
アルミノシリケートのシリル化処理とは、アルミノシリケートの外表面酸点をシリル化することにより外表面酸量を低減したり、結晶開口部の細孔径を縮小したりする方法である。シリル化の方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を適宜用いることができ、具体的にはアルコキシシランを用いた液相シリル化、またはクロロシランを用いた気相シリル化等で行うことができる。以下、液相でのシリル化について具体的に説明する。
(2) Silylation treatment The silylation treatment of aluminosilicate is a method in which the amount of acid on the outer surface is reduced by silylating the outer surface acid sites of aluminosilicate, or the pore diameter of the crystal opening is reduced. is there. The method of silylation is not particularly limited, and a known method can be used as appropriate. Specifically, liquid phase silylation using alkoxysilane, gas phase silylation using chlorosilane, or the like is performed. be able to. Hereinafter, silylation in the liquid phase will be specifically described.
<シリル化剤>
シリル化剤としては、アルミノシリケート表面をシリル化することができ、かつアルミノシリケートの細孔内をシリル化することができない分子であれば、特に限定されるものではなく、シリコーン、クロロシラン、アルコキシシラン、シロキサン、シラザンなどが使用できる。これらのうち好ましいシリル化剤としては、アルコキシシランである。
<Silylating agent>
The silylating agent is not particularly limited as long as it is a molecule that can silylate the aluminosilicate surface and cannot silylate the pores of the aluminosilicate. Silicone, chlorosilane, alkoxysilane , Siloxane, silazane and the like can be used. Of these, a preferred silylating agent is alkoxysilane.
シリコーンとしては、具体的にはジメチルシリコーン、ジエチルシリコーン、フェニルメチルシリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン、エチルハイドロジェンシリコーン、フェニルハイドロジェンシリコーン、メチルエチルシリコーン、フェニルエチルシリコーン、ジフェニルシリコーン、メチルトリフルオロプロピルシリコーン、エチルトリフルオロプロピルシリコーン、テトラクロロフェニルメチルシリコーン、テトラクロロフェニルエチルシリコーン、テトラクロロフェニルハイドロジェンシリコーン、テトラクロロフェニルシリコーン、メチルビニルシリコーン及びエチルビニルシリコーン等が用いられる。 Specific examples of silicone include dimethyl silicone, diethyl silicone, phenylmethyl silicone, methyl hydrogen silicone, ethyl hydrogen silicone, phenyl hydrogen silicone, methyl ethyl silicone, phenyl ethyl silicone, diphenyl silicone, methyl trifluoropropyl silicone, Ethyl trifluoropropyl silicone, tetrachlorophenyl methyl silicone, tetrachlorophenyl ethyl silicone, tetrachlorophenyl hydrogen silicone, tetrachlorophenyl silicone, methyl vinyl silicone, ethyl vinyl silicone and the like are used.
クロロシランとしては、具体的には、テトラクロロシラン、トリクロロシラン、トリクロロメチルシラン、ジクロロジメチルシラン、クロロトリメチルシラン、トリクロロエチルシラン、ジクロロジエチルシラン、クロロトリエチルシラン等が用いられる。
アルコキシシランとしては、具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等;の4級アルコキシシラン、トリメトキシメチルシラン、トリメトキシエチルシラン、トリエトキシメチルシラン、トリエトキシエチルシラン等;の3級アルコキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジメトキシジエチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシジエチルシラン等;の2級アルコキシシラン、メトキシトリメチルシラン、メトキシトリエチルシラン、エトキシトリメチルシラン、エトキシトリエチルシラン等;の1
級アルコキシシランが用いられる。好ましくは2級以上のアルコキシシランであり、より好ましくは3級以上のアルコキシシランであり、さらに好ましくは4級アルコキシシランである。
Specific examples of chlorosilane include tetrachlorosilane, trichlorosilane, trichloromethylsilane, dichlorodimethylsilane, chlorotrimethylsilane, trichloroethylsilane, dichlorodiethylsilane, and chlorotriethylsilane.
Specific examples of the alkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and the like; quaternary alkoxysilane, trimethoxymethylsilane, trimethoxyethylsilane, triethoxymethylsilane, triethoxyethylsilane and the like; tertiary alkoxy Silane, dimethoxydimethylsilane, dimethoxydiethylsilane, diethoxydimethylsilane, diethoxydiethylsilane, etc .; secondary alkoxysilane, methoxytrimethylsilane, methoxytriethylsilane, ethoxytrimethylsilane, ethoxytriethylsilane, etc.
Grade alkoxysilanes are used. A secondary or higher alkoxysilane is preferable, a tertiary or higher alkoxysilane is more preferable, and a quaternary alkoxysilane is more preferable.
シロキサンとしては、具体的には、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、ペンタメチルジシロキサン、テトラメチルジシロキサン等が挙げられ、ヘキサメチルジシロキサンが好ましい。
シラザンとしては、具体的には、ヘキサメチルジシラザン、ジプロピルテトラメチルジシラザン、ジフェニルテトラメチルジシラザン、テトラフェニルジメチルジシラザン等が挙げられ、ヘキサメチルジシラザンが好ましい。
Specific examples of siloxane include hexamethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane, pentamethyldisiloxane, tetramethyldisiloxane, and the like, and hexamethyldisiloxane is preferred.
Specific examples of the silazane include hexamethyldisilazane, dipropyltetramethyldisilazane, diphenyltetramethyldisilazane, tetraphenyldimethyldisilazane, and the like, and hexamethyldisilazane is preferable.
<溶媒>
液相でシリル化を行う場合の溶媒としては、特に限定されるものではなく、へキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の有機溶媒や水溶媒を使用することができる。また、水溶媒系では、シリル化反応を促進するために、硫酸や硝酸等の酸を添加した酸性水溶液を使用することができる。
<Solvent>
The solvent for the silylation in the liquid phase is not particularly limited, and an organic solvent such as hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclopentane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, or an aqueous solvent is used. Can be used. In the aqueous solvent system, an acidic aqueous solution to which an acid such as sulfuric acid or nitric acid is added can be used to promote the silylation reaction.
<水分含有量>
液相でシリル化を行う場合、シリル化処理に供するアルミノシリケートに特定の範囲の水分を付与しておいても良い。アルミノシリケートが含有する水分は、アルミノシリケートが元々含有しているものであっても、人為的に水分を供給して、特定の範囲に調整してもよい。通常、アルミノシリケートは水熱合成により得られたものを焼成し、さらに必要に応じてアンモニウム型へ変換してから焼成することによりプロトン型に変換したものを使用する。したがって、通常シリル化前のアルミノシリケートの含水量は非常に少ないと想定され、そのままシリル化処理に供してもよいし、アルミノシリケートに特定の水分量を含有するように水分を供給し、水分含有量を調整して使用してもよい(以下、調湿処理ということがある)。
また、水分含有量は、特に制限されるものではないが、アルミノシリケート中に含まれる水分量の乾燥アルミノシリケート重量に対する重量%で表し、通常30重量%以下、好ましくは25重量%以下であり、下限としては完全乾燥状態の0重量%である。前記上限超過では、過剰なシリル化被覆により細孔が閉塞し、触媒活性が低下する傾向がある。
<Moisture content>
When silylation is performed in the liquid phase, a specific range of moisture may be imparted to the aluminosilicate to be subjected to the silylation treatment. The moisture contained in the aluminosilicate may be originally contained in the aluminosilicate, or may be adjusted to a specific range by artificially supplying moisture. Usually, the aluminosilicate is obtained by calcining a product obtained by hydrothermal synthesis, and further converting to an ammonium type and then calcining as necessary to convert to a proton type. Therefore, it is assumed that the water content of the aluminosilicate before silylation is usually very low, and it may be subjected to silylation treatment as it is, or water is supplied to the aluminosilicate so as to contain a specific water content. The amount may be adjusted and used (hereinafter sometimes referred to as humidity conditioning treatment).
In addition, the water content is not particularly limited, but is expressed in terms of wt% of the moisture content contained in the aluminosilicate with respect to the dry aluminosilicate weight, usually 30 wt% or less, preferably 25 wt% or less, The lower limit is 0% by weight in a completely dry state. When the upper limit is exceeded, pores are blocked by excessive silylation coating, and the catalytic activity tends to decrease.
<調湿処理方法>
調湿処理方法としては、所定の水分量に調整することができれば、特に限定されるものではない。例えば、アルミノシリケートを適当な相対湿度を有する大気中に放置することにより調湿処理することができる。また、デシケーター中に、水を入れた容器を置き、飽和水蒸気雰囲気下、アルミノシリケートを入れて放置することによっても調湿処理することができる。場合によっては、水の代わりに塩化アンモニウムや硫酸アンモニウム等の無機塩の飽和水溶液を入れた容器を共存させることにより、デシケーター中の水蒸気圧を調節した条件下で、調湿処理を行うこともできる。また、適当な水蒸気圧のガスを流通させることにより、調湿を行うこともできる。なお、より均一な調湿を行うために、アルミノシリケートを混合または攪拌しながら調湿処理を行ってもよい。
<Humidity treatment method>
The humidity control method is not particularly limited as long as it can be adjusted to a predetermined moisture content. For example, humidity control can be performed by leaving aluminosilicate in an atmosphere having an appropriate relative humidity. Moreover, humidity control can also be performed by placing a container containing water in a desiccator and placing aluminosilicate in a saturated water vapor atmosphere and leaving it to stand. In some cases, humidity control can also be performed under conditions in which the water vapor pressure in the desiccator is adjusted by allowing a container containing a saturated aqueous solution of an inorganic salt such as ammonium chloride or ammonium sulfate to coexist. In addition, humidity can be controlled by circulating a gas having an appropriate water vapor pressure. In addition, in order to perform a more uniform humidity control, you may perform a humidity control process, mixing or stirring aluminosilicate.
<反応原料組成>
アルミノシリケートに対するシリル化剤の量としては、特に限定されるものではないが、アルミノシリケート1モルに対して、通常0.001モル以上、好ましくは0.01モル以上、より好ましくは0.1モル以上である。また、通常5モル以下であり、好ましくは3モル以下、より好ましくは1モル以下である。シリル化剤の量が前記下限未満では、シリル化が不十分となり、シリル化の効果が小さくなることがあり、前記上限超過では、
シリル化剤が過剰に積層して細孔が閉塞することがある。なお、上記シリル化剤の量は、シリル化剤に含まれるSi原子のモル数で表すこととし、分子内に複数のSi原子を有するシリル化剤では、そのSi原子の合計のモル数をシリル化剤のモル数として扱うことにする。
<Reaction raw material composition>
The amount of the silylating agent relative to the aluminosilicate is not particularly limited, but is usually 0.001 mol or more, preferably 0.01 mol or more, more preferably 0.1 mol, per 1 mol of aluminosilicate. That's it. Moreover, it is 5 mol or less normally, Preferably it is 3 mol or less, More preferably, it is 1 mol or less. When the amount of the silylating agent is less than the lower limit, silylation becomes insufficient, and the effect of silylation may be reduced.
The silylating agent may be excessively laminated to block the pores. The amount of the silylating agent is expressed in terms of the number of moles of Si atoms contained in the silylating agent. In the case of a silylating agent having a plurality of Si atoms in the molecule, the total number of moles of Si atoms is converted to silylation. It will be treated as the number of moles of agent.
液相でシリル化を行なう場合のアルミノシリケートに対する溶媒の量としては、特に制限されるものではないが、アルミノシリケート1gに対して、通常1g以上、好ましくは3g以上、より好ましくは5g以上である。また、通常100g以下、好ましくは60g以下、より好ましくは20g以下である。アルミノシリケートに対する溶媒の量が前記下限未満では、スラリーの攪拌が不十分となる場合があり、前記上限超過では、生産性が低くなる場合がある。 The amount of the solvent relative to the aluminosilicate in the case of performing silylation in the liquid phase is not particularly limited, but is usually 1 g or more, preferably 3 g or more, more preferably 5 g or more with respect to 1 g of aluminosilicate. . Moreover, it is 100 g or less normally, Preferably it is 60 g or less, More preferably, it is 20 g or less. When the amount of the solvent relative to the aluminosilicate is less than the lower limit, stirring of the slurry may be insufficient, and when the amount exceeds the upper limit, productivity may be lowered.
液相でシリル化を行う場合の前記炭化水素溶媒中のシリル化剤の濃度としては、特に限定されるものではないが、通常0.01重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。また、通常80重量%以下であり、好ましくは60重量%以下であり、より好ましくは40重量%以下である。シリル化剤濃度が前記下限未満では、シリル化の速度が低下するため、反応時間が長くなる傾向があり、シリル化剤濃度が前記上限超過では、溶液中のシリル化剤同士の縮合が起こりやすくなる傾向がある。 The concentration of the silylating agent in the hydrocarbon solvent when performing silylation in the liquid phase is not particularly limited, but is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more. Preferably it is 1 weight% or more. Moreover, it is 80 weight% or less normally, Preferably it is 60 weight% or less, More preferably, it is 40 weight% or less. If the silylating agent concentration is less than the lower limit, the reaction time tends to be long because the silylation rate decreases, and if the silylating agent concentration exceeds the upper limit, condensation between silylating agents in the solution tends to occur. Tend to be.
<反応条件>
シリル化処理をする温度は、シリル化剤や溶媒の種類によるが、特に限定されるものではなく、通常20℃以上、好ましくは40℃以上、より好ましくは60℃以上である。また、通常140℃以下、好ましくは120℃以下であり、より好ましくは100℃以下である。前記下限未満では、シリル化の進行が遅くなる傾向があり、前記上限超過では、アルミノシリケート細孔内の水分が大幅に失われ、シリル化効率が低下する場合がある。
<Reaction conditions>
The temperature for the silylation treatment depends on the kind of the silylating agent and the solvent, but is not particularly limited, and is usually 20 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher. Moreover, it is 140 degrees C or less normally, Preferably it is 120 degrees C or less, More preferably, it is 100 degrees C or less. If the amount is less than the lower limit, the progress of silylation tends to be slow. If the amount exceeds the upper limit, moisture in the aluminosilicate pores is greatly lost, and the silylation efficiency may be lowered.
シリル化剤を添加してからシリル化温度まで昇温するのに要する時間は、特に限定されるものではなく、シリル化温度にてシリル化剤を添加してもよいが、通常0.01時間以上、好ましくは0.05時間以上、より好ましくは0.1時間以上であり、昇温に要する時間の上限は特にない。シリル化温度が高い場合、昇温に要する時間が短すぎると、アルミノシリケート細孔内からの水の吐出速度が大きくなり、溶液中のシリル化剤の加水分解及び重合反応が進行し、結晶外表面のシリル化効率が低下する場合がある。 The time required to raise the temperature to the silylation temperature after adding the silylating agent is not particularly limited, and the silylating agent may be added at the silylation temperature, but is usually 0.01 hours. As described above, preferably 0.05 hours or more, more preferably 0.1 hours or more, and there is no particular upper limit for the time required for temperature increase. When the silylation temperature is high, if the time required for the temperature rise is too short, the water discharge rate from the aluminosilicate pores increases, the hydrolysis and polymerization reaction of the silylating agent in the solution proceeds, and The silylation efficiency on the surface may decrease.
シリル化の処理時間は、反応温度にもよるが、通常0.1時間以上、好ましくは0.5時間以上であり、より好ましくは1時間以上であり、触媒の性能を阻害しない限りにおいて処理時間の上限は特にない。処理時間が短すぎると十分なシリル化が起こらず、外表面酸量の低下が不十分となる場合がある。 The treatment time for silylation depends on the reaction temperature, but is usually 0.1 hour or longer, preferably 0.5 hour or longer, more preferably 1 hour or longer, as long as the performance of the catalyst is not impaired. There is no upper limit. If the treatment time is too short, sufficient silylation does not occur, and the decrease in the acid amount on the outer surface may be insufficient.
アルミノシリケートは、シリル化処理により、外表面の酸点が被覆され、不活性化することにより、外表面酸量が低下するものと考えられる。外表面酸量が低下すると、アルミノシリケートの外表面で起こる副反応が抑制される。具体的には、原料エチレンや、アルミノシリケートの細孔内で生成したプロピレンや直鎖ブテンがアルミノシリケートの外表面の酸点と接触することで、目的物以外の成分が生成することを抑制する効果があると考えられる。また、外表面酸点のシリル化では、細孔を構成する酸点にもシリル基が結合するため、外表面開口部の細孔径が僅かに縮小し、結晶外への分子拡散を抑制する効果もあると考えられる。これにより、より大きい分子である炭素数5以上の炭化水素の生成を抑制することができるものと考える。
本発明において、シリル化処理を施したアルミノシリケートに対して、水蒸気処理(スチーミング)及び/又は熱処理を行なう。
It is considered that the aluminosilicate is coated with the acid sites on the outer surface by the silylation treatment, and deactivates to reduce the outer surface acid amount. When the outer surface acid amount decreases, side reactions occurring on the outer surface of the aluminosilicate are suppressed. Specifically, raw material ethylene, propylene generated in the pores of aluminosilicate, and linear butene come into contact with acid sites on the outer surface of the aluminosilicate, thereby suppressing the formation of components other than the target product. It is considered effective. In addition, the silylation of the acid points on the outer surface also binds to the acid points that make up the pores, so the pore diameter at the outer surface opening is slightly reduced, suppressing the molecular diffusion outside the crystal. It is thought that there is also. Thereby, it is considered that generation of hydrocarbons having 5 or more carbon atoms, which are larger molecules, can be suppressed.
In the present invention, steam treatment (steaming) and / or heat treatment is performed on the silylated aluminosilicate.
(3)水蒸気処理
アルミノシリケートの水蒸気処理方法は、特に限定されるものではないが、具体的には、水蒸気または水蒸気を含む空気及び/または不活性ガスなどに接触させる方法、エチレン及び/又はエタノールとともに水蒸気を含む反応雰囲気に接触させる方法、または水蒸気を生成する反応雰囲気に接触させる方法などが挙げられる。水蒸気を生成する反応とは、エタノールの脱水反応のように脱水が起こって水蒸気を生成する反応のことである。なお、条件によって水蒸気が部分的に液体状の水として存在しても構わないが、アルミノシリケートに一様な水蒸気処理効果を与えるために全体が水蒸気の状態で存在していることが好ましい。
(3) Steam Treatment The steam treatment method of aluminosilicate is not particularly limited, and specifically, a method of contacting water vapor or air containing steam and / or an inert gas, ethylene and / or ethanol. In addition, a method of contacting with a reaction atmosphere containing water vapor, a method of contacting with a reaction atmosphere generating water vapor, or the like may be mentioned. The reaction that generates water vapor is a reaction that generates water vapor by dehydration, such as the dehydration reaction of ethanol. Although the water vapor may partially exist as liquid water depending on the conditions, it is preferable that the whole be present in the state of water vapor in order to give the aluminosilicate a uniform water vapor treatment effect.
アルミノシリケートの水蒸気処理温度は、特に限定されるものではないが、通常400℃以上であり、好ましくは500℃以上、より好ましくは550℃以上である。また通常850℃以下であり、好ましくは750℃以下、より好ましくは700℃以下である。温度が低すぎると水蒸気処理の効果が小さく、直鎖ブテン収率が低下する場合があり、前記上限超過ではアルミノシリケートの構造崩壊が起こる場合がある。 The steaming temperature of the aluminosilicate is not particularly limited, but is usually 400 ° C or higher, preferably 500 ° C or higher, more preferably 550 ° C or higher. Moreover, it is 850 degrees C or less normally, Preferably it is 750 degrees C or less, More preferably, it is 700 degrees C or less. When the temperature is too low, the effect of the steam treatment is small, and the linear butene yield may be reduced. When the upper limit is exceeded, the structure of the aluminosilicate may be collapsed.
水蒸気処理に用いる水蒸気(スチーム)は、ヘリウム、窒素、空気等で希釈して使用することができる。水蒸気濃度は、特に限定されるものではないが、アルミノシリケートを処理する際に用いる気体全体に対して通常3体積%以上、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上であり、上限は特に制限されず、100体積%の水蒸気を用いることができる。前記範囲より水蒸気濃度が低い場合、水蒸気処理の効果が小さく、所望の直鎖ブテン収率を達成するための水蒸気処理に長い処理時間を要する場合がある。 The water vapor (steam) used for the water vapor treatment can be diluted with helium, nitrogen, air or the like. The water vapor concentration is not particularly limited, but is usually 3% by volume or more, preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, based on the total gas used when the aluminosilicate is treated. Is not particularly limited, and 100% by volume of water vapor can be used. When the water vapor concentration is lower than the above range, the effect of the water vapor treatment is small, and the water vapor treatment for achieving the desired linear butene yield may require a long treatment time.
アルミノシリケートの水蒸気処理時間は、特に限定されるものではないが、通常0.1時間以上、好ましくは0.5時間以上であり、より好ましくは1時間以上である。また触媒活性を著しく阻害しない限りにおいては処理時間の上限はない。水蒸気処理温度及び水蒸気濃度により、処理時間は適宜調整することができる。
アルミノシリケートは、水蒸気処理をすることにより、その骨格を形成するアルミニウム原子が脱離する(以下、単に脱アルミニウムという)ため、後述する結晶の外表面酸量だけでなく、結晶全体の酸量(以下、全酸量という)が減少すると考えられる。
The water vapor treatment time of the aluminosilicate is not particularly limited, but is usually 0.1 hour or longer, preferably 0.5 hour or longer, more preferably 1 hour or longer. Further, there is no upper limit of the treatment time as long as the catalyst activity is not significantly inhibited. The treatment time can be appropriately adjusted depending on the steam treatment temperature and the water vapor concentration.
In the aluminosilicate, the aluminum atoms forming the skeleton are desorbed by steam treatment (hereinafter simply referred to as dealumination), so that not only the outer surface acid amount of the crystal described later but also the acid amount of the entire crystal ( Hereinafter, the total acid amount) is considered to decrease.
本発明における水蒸気処理の効果としては、骨格からの脱アルミニウムにより、全酸量が低下することで、アルミノシリケートの細孔内部で、分子の拡散を阻害するコークの生成が抑制され、細孔内拡散が向上することにより、プロピレンよりも大きい分子である直鎖ブテンの生成が促進されるものと推測している。
なお、水蒸気処理を強化することにより、より大きい分子の生成が可能になり、ペンテンやヘキセン等の炭素数の多い炭化水素分子の生成量が増加する傾向がある。したがって、直鎖ブテン収率を高め、かつプロピレンとの合計収率を高めるためには、直鎖ブテンの収率が向上し、かつ炭素数5以上の炭化水素生成量が増加しない程度に、適度な水蒸気処理条件に適宜調整する。
As an effect of the water vapor treatment in the present invention, the generation of coke that inhibits the diffusion of molecules inside the pores of the aluminosilicate is suppressed by dealumination from the skeleton, thereby reducing the total acid amount. It is speculated that the improvement of diffusion promotes the production of linear butene, which is a molecule larger than propylene.
Note that, by strengthening the steam treatment, larger molecules can be produced, and the production amount of hydrocarbon molecules having a large number of carbon atoms such as pentene and hexene tends to increase. Therefore, in order to increase the yield of linear butene and increase the total yield with propylene, the yield of linear butene is improved and the amount of hydrocarbons having 5 or more carbon atoms is not increased. To appropriate steam treatment conditions.
アルミノシリケートの水蒸気処理は、細孔内部に有機物が存在している状態で行ってもよい。有機物が細孔内部に存在することで、特に強い水蒸気処理を行なった場合に、細孔内部の酸点の極端な減少を防ぎつつ、外表面酸点の大幅な減少をはかることができる。有機物としては、特に限定されないが、アルミノシリケートの水熱合成時に使用する構造規定剤、及び反応によって生成するコーク等が挙げられる。これら有機物は、水熱合成後のアルミノシリケート(以下、as madeのアルミノシリケートということがある)に水蒸気処理を行った後、空気焼成等の燃焼工程を経て除去することもでき、または空気等の酸素含有ガスで希釈した水蒸気で処理することにより、有機物を除去しながら水蒸気処理することもできる。 The steam treatment of the aluminosilicate may be performed in a state where organic substances are present inside the pores. The presence of organic substances inside the pores makes it possible to greatly reduce the acid points on the outer surface while preventing an extreme decrease in the acid points inside the pores, particularly when a strong steam treatment is performed. Although it does not specifically limit as an organic substance, The structure directing agent used at the time of the hydrothermal synthesis of aluminosilicate, the coke produced | generated by reaction, etc. are mentioned. These organic substances can be removed through a combustion process such as air firing after steaming the aluminosilicate after hydrothermal synthesis (hereinafter sometimes referred to as as-made aluminosilicate), or air or the like. By treating with steam diluted with an oxygen-containing gas, steam treatment can be performed while removing organic substances.
アルミノシリケートを水蒸気処理に供する前に、アルカリ土類金属を含む化合物と物理混合することも可能である。アルカリ土類金属を添加することにより、アルミノシリケートの強酸点を中和し、強酸点で生成するコークの生成を抑制できることがある。アルカリ土類金属を含む化合物としては、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウムが挙げられ、中でも炭酸カルシウムが好ましい。
アルカリ土類金属を含む化合物の量はアルミノシリケートに対して0.5重量%から45重量%が好ましい。さらに好ましくは3重量%から40重量%である。
It is also possible to physically mix the aluminosilicate with a compound containing an alkaline earth metal before subjecting the aluminosilicate to steam treatment. By adding an alkaline earth metal, the strong acid point of the aluminosilicate may be neutralized and the production of coke generated at the strong acid point may be suppressed. Examples of the compound containing an alkaline earth metal include calcium carbonate, calcium hydroxide, and magnesium carbonate, among which calcium carbonate is preferable.
The amount of the compound containing an alkaline earth metal is preferably 0.5% by weight to 45% by weight with respect to the aluminosilicate. More preferably, it is 3 to 40% by weight.
(4)熱処理
アルミノシリケートを熱処理する方法は、特に限定されるものではないが、具体的には、プロピレン及び直鎖ブテンの合成反応に供する前に、空気及び/または不活性ガス雰囲気下で高温処理する方法、またはプロピレン及び直鎖ブテンの合成反応においてエチレン及び/又はエタノールを含む混合ガス雰囲気下で高温処理する方法などが挙げられる。
アルミノシリケートは、熱処理をすることにより、脱アルミニウムが起こり、全酸量を減少させるという点で、上述の水蒸気処理と同じ効果が得られると考えられる。
(4) Heat treatment The method of heat-treating the aluminosilicate is not particularly limited, but specifically, before being subjected to the synthesis reaction of propylene and straight-chain butene, the temperature is high in an air and / or inert gas atmosphere. The method of processing, or the method of high-temperature processing in the mixed gas atmosphere containing ethylene and / or ethanol in the synthesis reaction of propylene and a linear butene etc. are mentioned.
The aluminosilicate is considered to have the same effect as the above-described steam treatment in that dealumination occurs by heat treatment and the total acid amount is reduced.
熱処理温度は特に限定されるものではないが、通常600℃以上であり、好ましくは700℃以上であり、通常1000℃以下であり、好ましくは900℃以下である。熱処理温度が低すぎると、熱処理の効果が小さく、直鎖ブテンの収率が低下する場合があり、高すぎるとアルミノシリケートの構造崩壊が起こり、触媒活性が低下する場合がある。
熱処理に使用するガス種としては、ヘリウム、窒素、空気等を使用することができる。
The heat treatment temperature is not particularly limited, but is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, usually 1000 ° C. or lower, preferably 900 ° C. or lower. If the heat treatment temperature is too low, the effect of the heat treatment may be small, and the yield of linear butene may be reduced. If it is too high, the structure of the aluminosilicate may be collapsed and the catalytic activity may be reduced.
As the gas species used for the heat treatment, helium, nitrogen, air, or the like can be used.
熱処理の時間は、特に限定されるものではないが、通常0.1時間以上、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1.0時間以上である。また触媒活性を著しく阻害しない限りにおいては処理時間の上限はなく、熱処理温度により、処理時間は適宜調整することができる。
また、熱処理も水蒸気処理同様に、細孔内部に有機物が存在している状態で行っても良い。ヘリウムや窒素等の不活性ガスを用いた場合、熱処理により有機物が炭化する場合があるが、空気での焼成により、除去することができる。
The heat treatment time is not particularly limited, but is usually 0.1 hour or longer, preferably 0.5 hour or longer, and more preferably 1.0 hour or longer. Further, there is no upper limit of the treatment time as long as the catalyst activity is not significantly inhibited, and the treatment time can be appropriately adjusted depending on the heat treatment temperature.
Further, the heat treatment may be performed in a state where organic substances are present inside the pores, similarly to the steam treatment. When an inert gas such as helium or nitrogen is used, the organic substance may be carbonized by heat treatment, but can be removed by firing with air.
本発明において用いられるアルミノシリケートは、シリル化処理と、水蒸気処理及び/又は熱処理を行なったものである。これら両方の処理を行うことが、プロピレンと直鎖ブテンの同時生産に有効である理由は定かではないが、以下の様に推測する。
水蒸気処理や熱処理の効果としては、上述の通り、骨格からの脱アルミニウムにより全酸量を減少させることで、コークの生成が抑制され、細孔内の分子拡散が向上し、細孔内で生成したプロピレンと直鎖ブテンが細孔外へと拡散し易くなるものと考えられる。
The aluminosilicate used in the present invention has been subjected to silylation treatment, steam treatment and / or heat treatment. The reason why performing both of these treatments is effective for the simultaneous production of propylene and linear butene is not clear, but is presumed as follows.
As described above, the effect of steam treatment and heat treatment is to reduce the total acid amount by dealumination from the skeleton, thereby suppressing the formation of coke, improving the molecular diffusion in the pores, and generating in the pores. Propylene and linear butene are considered to be easily diffused out of the pores.
また、シリル化処理は、外表面酸点を不活性化し、アルミノシリケートの外表面で起こる副反応を抑制する、具体的には特にプロピレンの選択率を向上させるための修飾となっていると考えられる。水蒸気処理や熱処理でも、シリル化処理と同様の効果を一定量もたらすものと考えられるが、主として外表面酸点に作用するシリル化処理の方が、外表面酸点を不活性化させる効果が大きいと考えられる。したがって、シリル化処理と、水蒸気処理及び/又は熱処理とを組み合わせて修飾した触媒を用いることにより、プロピレンと直鎖ブテンを高い収率で得られるものと考えられる。 The silylation treatment is considered to be a modification to inactivate acid points on the outer surface and suppress side reactions that occur on the outer surface of the aluminosilicate, specifically to improve the selectivity of propylene. It is done. Steam treatment and heat treatment are thought to bring a certain amount of the same effect as silylation treatment, but silylation treatment that mainly acts on the outer surface acid sites has a greater effect of inactivating the outer surface acid sites. it is conceivable that. Therefore, it is considered that propylene and linear butene can be obtained in high yield by using a catalyst modified by a combination of silylation treatment, steam treatment and / or heat treatment.
シリル化処理と水蒸気及び/又は熱処理の程度としては、所望のプロピレン及び直鎖ブテンの製造比率に応じて適宜調整される。反応生成物中の直鎖ブテン比率を高めて製造したい場合、シリル化処理を緩和し、水蒸気処理をより厳しい条件で行うことが望ましい。
プロピレン及び直鎖ブテンの収率は、シリル化と水蒸気及び/又は熱処理の程度により
決まるため、実際に反応結果を確認しながら、アルミノシリケートの構造や酸量に応じて、処理条件を調整すればよい。
The degree of silylation treatment and steam and / or heat treatment is appropriately adjusted according to the desired production ratio of propylene and linear butene. When it is desired to produce by increasing the linear butene ratio in the reaction product, it is desirable to relax the silylation treatment and perform the steam treatment under more severe conditions.
Since the yield of propylene and linear butene is determined by the degree of silylation and steam and / or heat treatment, the treatment conditions can be adjusted according to the structure of the aluminosilicate and the acid amount while actually confirming the reaction results. Good.
処理順序は制限されるものではないが、好ましくはシリル化処理をおこなった後、水蒸気処理及び/又は熱処理することが好ましい。シリル化処理は、水蒸気処理及び/又は熱処理前の外表面の酸量が多い状態の方が、外表面酸点の被覆効率が高くなる傾向があり、当該順序の方が、ブテン類中のイソブテンの割合を低減できる点、炭素数5以上の炭化水素の生成を抑制できる点で好ましい。 Although the processing order is not limited, it is preferable to perform steam treatment and / or heat treatment after silylation treatment. In the silylation treatment, the coating efficiency of the acid surface on the outer surface tends to be higher when the amount of acid on the outer surface before steaming and / or heat treatment is higher, and this order is more suitable for isobutene in butenes. It is preferable at the point which can reduce the ratio of this, and the point which can suppress the production | generation of C5 or more hydrocarbons.
本発明の製造方法において触媒として用いられる、上述の処理後のアルミノシリケートの外表面酸量は、特に限定されるものではないが、通常は上記処理後のアルミノシリケートの結晶の全酸量(以下、全酸量という)に対して5%以下であるものが好ましい。結晶の全酸量とは、結晶の細孔内に存在する酸点の量と外表面酸点の量の総和である。外表面酸量が大きすぎる場合には、外表面酸点で起こる副反応によりプロピレンや直鎖ブテンの選択性が低下する傾向がある。これは、外表面酸点で進行する反応が目的物以外の炭化水素を生成するためと推測される。また、触媒の細孔内で生成したプロピレンや直鎖ブテンが外表面で更に反応してしまうことも選択率低下の一因であると推測される。 The outer surface acid amount of the above-treated aluminosilicate used as a catalyst in the production method of the present invention is not particularly limited, but usually the total acid amount of the aluminosilicate crystals after the above treatment (hereinafter referred to as “aluminosilicate”). The total acid amount) is preferably 5% or less. The total acid amount of the crystal is the sum of the amount of acid points present in the pores of the crystal and the amount of acid points on the outer surface. When the amount of acid on the outer surface is too large, the selectivity of propylene and linear butene tends to decrease due to side reactions occurring at the acid points on the outer surface. This is presumably because the reaction proceeding at the outer surface acid sites generates hydrocarbons other than the target product. Further, it is presumed that the propylene and linear butene produced in the pores of the catalyst further react on the outer surface also contribute to the decrease in selectivity.
なお外表面酸量を低下させる方法としては、アルミノシリケートの外表面をシリル化する以外に、アルミノシリケートを水蒸気処理する、アルミノシリケートを熱処理する、また、アルミノシリケートを成形する際にバインダーとアルミノシリケートの外表面酸点を結合させる、といった方法が挙げられ、シリル化処理後、これらの方法を用いて追加的に低減させることができる。
なお本発明において用いられるアルミノシリケートの外表面酸量および全酸量の値については国際公開2010/128644号パンフレットに記載の方法で測定した値である。
In addition to the silylation of the outer surface of the aluminosilicate, the method of reducing the acid amount on the outer surface includes steam treatment of the aluminosilicate, heat treatment of the aluminosilicate, and binder and aluminosilicate when forming the aluminosilicate. The method may be such that the outer surface acid sites are bonded, and after the silylation treatment, these methods can be additionally reduced.
In addition, about the value of the outer surface acid amount of the aluminosilicate used in this invention, and the total acid amount, it is the value measured by the method as described in international publication 2010/128644 pamphlet.
上記の処理を終えたアルミノシリケートは、そのまま触媒として反応に用いても良いし、反応に不活性な物質やバインダーを用いて、造粒・成形して、或いはこれらを混合して反応に用いても良い。上記処理を施したアルミノシリケートは、触媒の活性成分となることから、触媒中のアルミノシリケートを指して「触媒活性成分」ということがある。 The aluminosilicate that has been subjected to the above treatment may be used as it is as a catalyst in the reaction, or it may be used for the reaction by granulating / molding using a substance or binder that is inert to the reaction, or by mixing them. Also good. The aluminosilicate that has been subjected to the above treatment becomes an active component of the catalyst. Therefore, the aluminosilicate in the catalyst is sometimes referred to as a “catalytic active component”.
該反応に不活性な物質やバインダーとしては、アルミナまたはアルミナゾル、シリカ、シリカゾル、石英、およびこれらの混合物等が挙げられる。成形によって、前記外表面酸量を全体酸量に対して低下させる場合、シリカをバインダーとして用いた成形が好ましい。
なお、アルミナ等の、酸点を有するバインダーを使用した場合には、前記全体酸量及び外表面酸量の測定方法では、アルミノシリケートの酸量と共にバインダーの酸量も含んだ合計値として測定される。その場合はバインダー由来の酸量を別法により求め、その値を差し引くことによってバインダー由来の酸量を含まない全体酸量及び外表面酸量を求めることが可能である。前記バインダーの酸量を求める方法は特に限定されないが、例えば27Al−NMRにおいてアルミノシリケート酸点に由来する4配位Alのピーク強度からアルミノシリケート全体酸量を求め、アンモニア昇温脱離法により求まるアルミノシリケート全体酸量とバインダー由来の酸量の合計値から差し引く方法などが挙げられる。
Examples of the substance or binder inert to the reaction include alumina or alumina sol, silica, silica sol, quartz, and a mixture thereof. When the amount of acid on the outer surface is reduced relative to the total amount of acid by molding, molding using silica as a binder is preferable.
When a binder having an acid point such as alumina is used, the total acid amount and the external surface acid amount are measured as a total value including the acid amount of the binder together with the acid amount of the aluminosilicate. The In that case, it is possible to determine the amount of acid derived from the binder by another method and subtract the value to determine the total amount of acid and the amount of outer surface acid that do not include the amount of acid derived from the binder. The method for determining the acid amount of the binder is not particularly limited. For example, in 27 Al-NMR, the total acid amount of aluminosilicate is determined from the peak intensity of 4-coordinated Al derived from an aluminosilicate acid point, Examples include a method of subtracting from the total value of the total amount of aluminosilicate to be obtained and the acid amount derived from the binder.
(5)プロピレン及び直鎖ブテンの製造方法
本発明においては、エチレン及び/又はエタノールと、上記処理を経たアルミノシリケートを含む触媒を接触させることにより、プロピレン及び直鎖ブテンを製造する(以下、本発明におけるプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法という)。以下、製造方法について説明する。
(5) Propylene and linear butene production method In the present invention, propylene and linear butene are produced by bringing ethylene and / or ethanol into contact with a catalyst containing an aluminosilicate that has undergone the above treatment (hereinafter referred to as the present invention). This is referred to as a method for producing propylene and linear butene in the invention. Hereinafter, the manufacturing method will be described.
(5−1)反応方法
<反応原料>
原料となるエチレンは特に限定されるものではない。例えば、石油供給源から接触分解法または蒸気分解法により製造されるエチレン、石炭のガス化により得られる水素/CO混合ガスを原料としてフィッシャートロプシュ合成を行うことにより得られるエチレン、エタンの脱水素または酸化脱水素で得られるエチレン、メタセシス反応およびホモロゲーション反応により得られるエチレン、MTO(Methanol to Olefin)反応によって得られるエチレン、エタノールの脱水反応から得られるエチレン、メタンの酸化カップリングで得られるエチレン、その他の公知の各種方法により得られるエチレンを任意に用いることができる。このとき各種製造方法に起因するエチレン以外の化合物を任意に混合した状態のものをそのまま用いてもよいし、精製したエチレンを用いてもよいが、好ましくは精製したエチレンである。
(5-1) Reaction method <Reaction raw material>
The raw material ethylene is not particularly limited. For example, ethylene produced by catalytic cracking or steam cracking from petroleum sources, ethylene obtained by performing Fischer-Tropsch synthesis using hydrogen / CO mixed gas obtained by gasification of coal as raw material, or ethane dehydrogenation or Ethylene obtained by oxidative dehydrogenation, ethylene obtained by metathesis reaction and homologation reaction, ethylene obtained by MTO (Methanol to Olefin) reaction, ethylene obtained by dehydration reaction of ethanol, ethylene obtained by oxidative coupling of methane, Ethylene obtained by other various known methods can be arbitrarily used. At this time, a state in which a compound other than ethylene resulting from various production methods is arbitrarily mixed may be used as it is, or purified ethylene may be used, but purified ethylene is preferable.
原料に用いるエタノールは、特に限定されるものではない。例えば、エチレンの水和反応により製造されるもの、合成ガスから製造されるもの、植物由来の多糖類を原料として発酵により製造されるもの等の、公知の各種方法により得られるものを任意に用いることができ、このとき各製造方法に起因する化合物(特に水)が任意に混合した状態のものをそのまま用いても良いし、精製したエタノールを用いても良い。 Ethanol used for the raw material is not particularly limited. For example, those obtained by various known methods such as those produced by hydration reaction of ethylene, those produced from synthesis gas, and those produced by fermentation using plant-derived polysaccharides as raw materials are arbitrarily used. In this case, a compound in which a compound (particularly water) resulting from each production method is arbitrarily mixed may be used as it is, or purified ethanol may be used.
エタノールは、アルミノシリケートに存在する酸点により、容易に脱水されてエチレンに変換される。そのため、反応器に原料としてエタノールを直接導入してもよい。以下、エタノールを原料とする製造方法については、脱水により変換されたエチレンを基準とし、エチレンを原料とする製造方法と同様に扱うこととする。
また、本発明によりプロピレン及び直鎖ブテンを製造する際、反応器出口ガスに含まれるオレフィンを反応器入口にリサイクルして使用しても良い。リサイクルするオレフィンとしては、通常エチレンだが、その他オレフィンをリサイクルしても良い。原料となるオレフィンとしては、低級オレフィンが好ましく、分岐鎖オレフィンはその分子の大きさからアルミノシリケートの細孔内への進入が困難であるため好ましくない。低級オレフィンとしては、好ましくはエチレンであるが、所望のプロピレンと直鎖ブテンの製造割合に応じて、プロピレンや直鎖ブテンをリサイクルしても良い。
Ethanol is easily dehydrated and converted to ethylene by the acid sites present in the aluminosilicate. Therefore, ethanol may be directly introduced into the reactor as a raw material. Hereinafter, the production method using ethanol as a raw material will be handled in the same manner as the production method using ethylene as a raw material on the basis of ethylene converted by dehydration.
Moreover, when producing propylene and linear butene according to the present invention, olefin contained in the reactor outlet gas may be recycled to the reactor inlet. The olefin to be recycled is usually ethylene, but other olefins may be recycled. As the olefin to be a raw material, a lower olefin is preferable, and a branched chain olefin is not preferable because it is difficult to enter the pores of the aluminosilicate because of the molecular size. The lower olefin is preferably ethylene, but propylene or linear butene may be recycled depending on the desired production ratio of propylene and linear butene.
<反応器>
本発明のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法においては、通常、エチレンを反応器中で触媒と接触させ、プロピレンと直鎖ブテンを製造する。用いる反応器の形態は特に限定されないが、通常連続式の固定床反応器や流動床反応器が選ばれる。好ましくは、流動床反応器である。
<Reactor>
In the method for producing propylene and linear butene of the present invention, propylene and linear butene are usually produced by contacting ethylene with a catalyst in a reactor. Although the form of the reactor to be used is not particularly limited, a continuous fixed bed reactor or a fluidized bed reactor is usually selected. Preferably, it is a fluidized bed reactor.
なお、流動床反応器に前述の触媒を充填する際、触媒層の温度分布を小さく抑えるために、石英砂、アルミナ、シリカ、シリカ-アルミナ等の反応に不活性な粒状物を、触媒と
混合して充填しても良い。この場合、石英砂等の反応に不活性な粒状物の使用量には特に限定されない。なお、粒状物は、触媒との均一混合性の面から、触媒と同程度の粒径であることが好ましい。
When packing the above-mentioned catalyst into the fluidized bed reactor, in order to suppress the temperature distribution of the catalyst layer to a small level, particles that are inert to the reaction such as quartz sand, alumina, silica, and silica-alumina are mixed with the catalyst. And may be filled. In this case, there is no particular limitation on the amount of granular material inert to the reaction such as quartz sand. In addition, it is preferable that a granular material is a particle size comparable as a catalyst from the surface of uniform mixing property with a catalyst.
<希釈剤>
反応器内には、エチレンの他に、ヘリウム、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水(水蒸気)、パラフィン類、メタン等の炭化水素類、芳香族化合物類、および、それらの混合物など、反応に不活性な気体を存在させることができるが、この中でも水素が共存していることが好ましい。
<Diluent>
In the reactor, in addition to ethylene, helium, argon, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, water (steam), paraffins, hydrocarbons such as methane, aromatic compounds, and their Gases that are inert to the reaction, such as a mixture, can be present, but among these, it is preferable that hydrogen coexists.
(5−2)反応条件
<基質濃度>
反応器に供給する全供給成分中のエチレンの濃度(即ち、基質濃度)に関して特に制限はないが、通常5モル%以上であり、通常90モル%以下、好ましくは70モル%以下である。基質濃度が前記下限未満では、反応速度が低下するため、多量の触媒が必要となり、反応器が大きくなりすぎる傾向がある。また、前記上限超過では、芳香族化合物やパラフィン類の生成が顕著となり、プロピレン及び直鎖ブテンの選択性が低下する傾向がある。
したがって、このような基質濃度となるように、必要に応じて上記の希釈剤でエチレンを希釈することが好ましい。
(5-2) Reaction conditions <Substrate concentration>
There is no particular limitation on the concentration of ethylene (that is, the substrate concentration) in all the feed components fed to the reactor, but it is usually at least 5 mol%, usually at most 90 mol%, preferably at most 70 mol%. If the substrate concentration is less than the lower limit, the reaction rate decreases, so a large amount of catalyst is required, and the reactor tends to be too large. Moreover, when the said upper limit is exceeded, the production | generation of an aromatic compound and paraffin becomes remarkable, and there exists a tendency for the selectivity of a propylene and a linear butene to fall.
Therefore, it is preferable to dilute ethylene with the above-mentioned diluent as necessary so as to obtain such a substrate concentration.
<空間速度>
ここで言う空間速度とは、触媒(触媒活性成分)の重量当たりの反応原料であるエチレンの流量(重量/時間)である。ここでの触媒重量とは、触媒の造粒・成形に使用する不活性成分やバインダーを含まない触媒活性成分の重量である。
空間速度は、特に制限されるものではないが、通常0.01Hr−1以上、好ましくは0.1Hr−1以上であり、通常500Hr−1以下、好ましくは100Hr−1以下である。空間速度が前記下限未満では、炭素数5以上の炭化水素、芳香族化合物やパラフィン類等の生成が増加し、プロピレン及び直鎖ブテンの選択率が低下する傾向がある。一方、前記上限超過では、未反応エチレンが多くなる傾向となり、プロピレン及び直鎖ブテンの収率が低下する傾向がある。
<Space velocity>
The space velocity mentioned here is a flow rate (weight / hour) of ethylene as a reaction raw material per weight of the catalyst (catalytic active component). Here, the catalyst weight is the weight of an inactive component used for granulation / molding of the catalyst and a catalytically active component that does not contain a binder.
The space velocity is not particularly limited, but is usually 0.01 Hr −1 or more, preferably 0.1 Hr −1 or more, and usually 500 Hr −1 or less, preferably 100 Hr −1 or less. If the space velocity is less than the lower limit, the production of hydrocarbons having 5 or more carbon atoms, aromatic compounds, paraffins and the like tends to increase, and the selectivity for propylene and linear butene tends to decrease. On the other hand, when the upper limit is exceeded, unreacted ethylene tends to increase, and the yield of propylene and linear butene tends to decrease.
<反応温度>
反応温度は、エチレンが触媒と接触してプロピレン及び直鎖ブテンを生成する温度であれば、特に制限されるものではないが、通常200℃以上、好ましくは300℃以上であり、通常700℃以下、好ましくは600℃以下である。反応温度が前記下限未満では、反応速度が小さく、未反応エチレンが多くなる傾向となり、プロピレン及び直鎖ブテンの収率が低下する傾向がある。一方、反応温度が前記上限超過では、コークの析出が顕著となり、プロピレン及び直鎖ブテンの収率が低下し、さらに触媒寿命が短くなる傾向がある。また、コーク生成量の増加は、アルミノシリケートの細孔内の分子拡散を低下させるため、プロピレン/直鎖ブテンの割合が高くなり、直鎖ブテン収率が低下する傾向にある。
<Reaction temperature>
The reaction temperature is not particularly limited as long as ethylene is in contact with the catalyst to produce propylene and linear butene, but is usually 200 ° C. or higher, preferably 300 ° C. or higher, and usually 700 ° C. or lower. The temperature is preferably 600 ° C. or lower. When the reaction temperature is less than the lower limit, the reaction rate tends to be low, the amount of unreacted ethylene tends to increase, and the yield of propylene and linear butene tends to decrease. On the other hand, if the reaction temperature exceeds the upper limit, coke deposition becomes remarkable, the yields of propylene and linear butene tend to decrease, and the catalyst life tends to be shortened. Moreover, since the increase in the amount of coke produced decreases the molecular diffusion in the pores of the aluminosilicate, the ratio of propylene / linear butene tends to increase, and the linear butene yield tends to decrease.
<反応圧力>
反応圧力は特に制限されるものではないが、通常1kPa(絶対圧、以下同様)以上、好ましくは50kPa以上であり、より好ましくは100kPa以上である。また、通常3MPa以下、好ましくは1MPa以下であり、より好ましくは0.7MPa以下である。反応圧力が前記下限未満では、反応速度が小さくなる傾向があり、前記上限超過では、パラフィン類等の好ましくない副生成物の生成量が増加し、プロピレン及び直鎖ブテンの選択率が低下する傾向がある。
<Reaction pressure>
The reaction pressure is not particularly limited, but is usually 1 kPa (absolute pressure, the same applies hereinafter) or more, preferably 50 kPa or more, more preferably 100 kPa or more. Moreover, it is 3 MPa or less normally, Preferably it is 1 MPa or less, More preferably, it is 0.7 MPa or less. When the reaction pressure is less than the lower limit, the reaction rate tends to decrease, and when the upper limit is exceeded, the amount of undesired by-products such as paraffins increases, and the selectivity for propylene and linear butene tends to decrease. There is.
<触媒の再生>
反応に供した触媒は再生して使用することができる。具体的には、エチレン転化率が低下した触媒は、各種公知の触媒の再生方法を使用して再生することができる。
再生方法は特に限定されるものではないが、具体的には例えば、空気、窒素、水蒸気、水素等を用いて再生することができ、水素を用いて再生することが好ましい(例えば、特開2011−78962号公報に記載の方法に準じて再生することができる)。
<Catalyst regeneration>
The catalyst subjected to the reaction can be regenerated and used. Specifically, a catalyst having a reduced ethylene conversion can be regenerated using various known catalyst regeneration methods.
The regeneration method is not particularly limited. Specifically, for example, the regeneration can be performed using air, nitrogen, water vapor, hydrogen, or the like, and the regeneration is preferably performed using hydrogen (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-2011). Can be reproduced in accordance with the method described in Japanese Patent No. -78962.
<転化率>
本発明の製造方法において、エチレンの転化率は特に制限されるものではないが、通常転化率は60%以上であり、好ましくは65%以上であり、より好ましくは70%以上で
ある。
本発明は、エチレンの転化率が60%以上となるように反応することにより、プロピレン及び直鎖ブテンを高い収率で製造することができ、さらに高い直鎖ブテン/プロピレン比で製造することができる。エチレンの転化率が高いほど、直鎖ブテン/プロピレン比が高くなる傾向がある。一方、エチレンの転化率の上限は特に制限はないが、通常100%未満、好ましくは98%以下、より好ましくは95%以下であり、更に好ましくは90%以下である。前記転化率が100%近辺になると、パラフィン類等の副生成物の生成量が増加し、プロピレン及び直鎖ブテンの選択率が低下する傾向がある。
<Conversion rate>
In the production method of the present invention, the conversion rate of ethylene is not particularly limited, but the conversion rate is usually 60% or more, preferably 65% or more, more preferably 70% or more.
In the present invention, propylene and linear butene can be produced in a high yield by reacting so that the conversion rate of ethylene is 60% or more, and can be produced at a higher linear butene / propylene ratio. it can. The higher the ethylene conversion, the higher the linear butene / propylene ratio tends to be. On the other hand, the upper limit of the ethylene conversion is not particularly limited, but is usually less than 100%, preferably 98% or less, more preferably 95% or less, and still more preferably 90% or less. When the conversion rate is around 100%, the amount of by-products such as paraffins increases, and the selectivity for propylene and linear butene tends to decrease.
通常、エチレンの転化率は、反応時間の経過とともに低下する傾向にあるため、一定時間反応させた触媒は、再生処理に供する必要がある。上記のエチレン転化率の範囲で運転する方法としては、特に制限されない。
例えば、固定床反応器で反応を行う場合には、複数個の反応器を並列に備え、エチレンの転化率が上記の好ましい範囲から低下した際には、触媒と反応原料との接触を停止し、該触媒を再生工程に供する。固定床反応器においては、反応時間及び再生時間を適宜調整する、すなわち、運転における反応工程と再生工程とを切り替える時間を適宜調整することにより、上記の好ましい範囲のエチレン転化率で連続的に運転することができる。
Usually, since the conversion rate of ethylene tends to decrease as the reaction time elapses, the catalyst that has been reacted for a certain period of time needs to be subjected to regeneration treatment. The method for operating in the above ethylene conversion range is not particularly limited.
For example, when the reaction is carried out in a fixed bed reactor, a plurality of reactors are provided in parallel, and when the ethylene conversion rate falls from the above preferred range, the contact between the catalyst and the reaction raw material is stopped. The catalyst is subjected to a regeneration step. In a fixed bed reactor, the reaction time and the regeneration time are appropriately adjusted, that is, the time for switching between the reaction step and the regeneration step in the operation is appropriately adjusted, thereby continuously operating at the ethylene conversion rate in the above preferred range. can do.
また、流動床反応器で反応を行う場合には、反応器に対して触媒の再生器を付設し、反応器から抜き出した触媒を連続的に再生器に送り、再生器において再生された触媒を連続的に反応器に戻しながら、反応を行うことが好ましい。触媒の反応器内での滞留時間と再生器内での滞留時間を適宜調整することにより、上記の好ましい範囲のエチレン転化率で連続的に運転することができる。 When the reaction is carried out in a fluidized bed reactor, a catalyst regenerator is attached to the reactor, the catalyst extracted from the reactor is continuously sent to the regenerator, and the catalyst regenerated in the regenerator is removed. The reaction is preferably carried out while continuously returning to the reactor. By appropriately adjusting the residence time of the catalyst in the reactor and the residence time in the regenerator, the catalyst can be continuously operated at an ethylene conversion rate in the above preferred range.
また、高いエチレン転化率を長時間維持するための方法としては、特開2011‐79818号公報記載の水素雰囲気下でエチレンを反応させることにより、触媒へのコーク蓄積を抑制する方法も挙げられる。
転化率は次の式により算出される値である。
エチレン転化率(%)=〔[反応器入口エチレン(mol/Hr)−反応器出口エチレ
ン(mol/Hr)]/反応器入口エチレン(mol/Hr)〕×100
なおエタノールは、触媒と接触すると容易に脱水されてエチレンに変換されることから、本発明においてエタノールを原料として使用する場合、供給したエタノールが反応器入口で全てエチレンに変換されたとみなし、反応器入口エチレン(mol/Hr)として扱うことで、上記の式よりエチレン転化率を算出する。
Moreover, as a method for maintaining a high ethylene conversion rate for a long time, there is a method for suppressing coke accumulation in the catalyst by reacting ethylene in a hydrogen atmosphere described in JP-A-2011-79818.
The conversion rate is a value calculated by the following formula.
Ethylene conversion (%) = [[Reactor inlet ethylene (mol / Hr) −Reactor outlet ethylene (mol / Hr)] / Reactor inlet ethylene (mol / Hr)] × 100
Since ethanol is easily dehydrated and converted to ethylene when it comes into contact with the catalyst, when ethanol is used as a raw material in the present invention, it is considered that all of the supplied ethanol has been converted to ethylene at the reactor inlet. By treating it as inlet ethylene (mol / Hr), the ethylene conversion rate is calculated from the above formula.
<選択率>
本明細書における選択率とは、以下の各式により算出される値である。下記の各式において、プロピレン、ブテン、C5+、パラフィンまたは芳香族化合物の炭化水素の「由来カーボン流量(mol/Hr)」とは、各炭化水素を構成する炭素原子のモル流量を意味する。尚、パラフィンは炭素数1から4のパラフィンの合計、芳香族化合物はベンゼン、トルエン、キシレンの合計、C5+は前記芳香族化合物を除いた炭素数5以上の炭化水素の合計である。
<Selectivity>
The selectivity in this specification is a value calculated by the following equations. In each of the following formulas, “derived carbon flow rate (mol / Hr)” of propylene, butene, C5 +, paraffin or aromatic hydrocarbon means the molar flow rate of carbon atoms constituting each hydrocarbon. Paraffin is the sum of paraffins having 1 to 4 carbon atoms, aromatic compounds are the sum of benzene, toluene and xylene, and C5 + is the sum of hydrocarbons having 5 or more carbon atoms excluding the aromatic compounds.
プロピレン選択率(%)=〔反応器出口プロピレン由来カーボンモル流量(mol/Hr)/[反応器出口総カーボンモル流量(mol/Hr)−反応器出口エチレン由来カーボンモル流量(mol/Hr)]〕×100
ブテン選択率(%)=〔反応器出口ブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)/[反応器出口総カーボンモル流量(mol/Hr)−反応器出口エチレン由来カーボンモル流量(mol/Hr)]〕×100
C5+選択率(%)=〔反応器出口C5+由来カーボンモル流量(mol/Hr)/[
反応器出口総カーボンモル流量(mol/Hr)−反応器出口エチレン由来カーボンモル流量(mol/Hr)]〕×100
パラフィン選択率(%)=〔反応器出口パラフィン由来カーボンモル流量(mol/Hr)/[反応器出口総カーボンモル流量(mol/Hr)−反応器出口エチレン由来カーボンモル流量(mol/Hr)]〕×100
芳香族化合物選択率(%)=〔反応器出口芳香族化合物由来カーボンモル流量(mol/Hr)/[反応器出口総カーボンモル流量(mol/Hr)−反応器出口エチレン由来カーボンモル流量(mol/Hr)]〕×100
Propylene selectivity (%) = [reactor outlet propylene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / [reactor outlet total carbon molar flow rate (mol / Hr) −reactor outlet ethylene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)] ] × 100
Butene selectivity (%) = [reactor outlet butene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / [reactor outlet total carbon molar flow rate (mol / Hr) −reactor outlet ethylene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)] ] × 100
C5 + selectivity (%) = [reactor outlet C5 + derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / [
Reactor outlet total carbon molar flow rate (mol / Hr) −reactor outlet ethylene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)]] × 100
Paraffin selectivity (%) = [reactor outlet paraffin-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / [reactor outlet total carbon molar flow rate (mol / Hr) −reactor outlet ethylene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)] ] × 100
Aromatic compound selectivity (%) = [reactor outlet aromatic compound-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / [reactor outlet total carbon molar flow rate (mol / Hr) −reactor outlet ethylene-derived carbon molar flow rate (mol) / Hr)]] × 100
ブテン類中の各異性体の比率は、下記の各式により算出される。
1‐ブテン比率(%)=〔反応器出口1‐ブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)/反応器出口ブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)〕×100
trans‐2‐ブテン比率(%)=〔反応器出口trans‐2‐ブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)/反応器出口ブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)〕×100
cis‐2‐ブテン比率(%)=〔反応器出口cis‐2‐ブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)/反応器出口ブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)〕×100
イソブテン比率(%)=〔反応器出口イソブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)/反応器出口ブテン由来カーボンモル流量(mol/Hr)〕×100
なお、本明細書における収率とは、前記エチレン転化率と、生成した各成分の選択率の積により求められ、具体的にプロピレン収率、直鎖ブテン収率は、それぞれ次の式で表される。ここでの直鎖ブテン選択率とは、ブテン選択率と、ブテン類中の1−ブテン、trans‐2‐ブテン及びcis‐2‐ブテンの比率の合計との積で表される。
The ratio of each isomer in butenes is calculated by the following formulas.
1-butene ratio (%) = [reactor outlet 1-butene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / reactor outlet butene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)] × 100
trans-2-butene ratio (%) = [reactor outlet trans-2-butene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / reactor outlet butene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)] × 100
cis-2-butene ratio (%) = [reactor outlet cis-2-butene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / reactor outlet butene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)] × 100
Isobutene ratio (%) = [reactor outlet isobutene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / reactor outlet butene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)] × 100
The yield in the present specification is determined by the product of the ethylene conversion rate and the selectivity of each component produced. Specifically, the propylene yield and the linear butene yield are represented by the following formulas, respectively. Is done. The linear butene selectivity here is represented by the product of the butene selectivity and the sum of the ratios of 1-butene, trans-2-butene and cis-2-butene in butenes.
プロピレン収率(%)=エチレン転化率(%)×プロピレン選択率(%)/100
直鎖ブテン収率(%)=エチレン転化率(%)×直鎖ブテン選択率(%)/100
直鎖ブテン選択率(%)=ブテン選択率(%)×〔1‐ブテン比率+trans‐2‐ブテン比率+cis‐2‐ブテン比率(%)〕/100
Propylene yield (%) = ethylene conversion (%) × propylene selectivity (%) / 100
Linear Butene Yield (%) = Ethylene Conversion (%) × Linear Butene Selectivity (%) / 100
Linear butene selectivity (%) = butene selectivity (%) × [1-butene ratio + trans-2-butene ratio + cis-2-butene ratio (%)] / 100
(5−3)反応生成物
反応器出口ガス(反応器流出物)としては、反応生成物である、プロピレン及び直鎖ブテン、未反応のエチレン、副生成物及び希釈剤を含む混合ガスが得られる。該混合ガス中のプロピレン及び直鎖ブテンの合計の濃度は通常1重量%以上、好ましくは2重量%以上であり、通常95重量%以下、好ましくは80重量%以下である。
この混合ガス中には通常エチレンが含まれるが、この混合ガス中のエチレンはその少なくとも一部を反応器にリサイクルして反応原料として再利用することが好ましい。
尚、副生成物としては炭素数が5以上のオレフィン類、パラフィン類、芳香族化合物が挙げられる。
(5-3) Reaction product As the reactor outlet gas (reactor effluent), a mixed gas containing propylene and linear butene, unreacted ethylene, by-products, and a diluent, which is a reaction product, is obtained. It is done. The total concentration of propylene and linear butene in the mixed gas is usually 1% by weight or more, preferably 2% by weight or more, and usually 95% by weight or less, preferably 80% by weight or less.
The mixed gas usually contains ethylene, but it is preferable that at least a part of the ethylene in the mixed gas is recycled to the reactor and reused as a reaction raw material.
Examples of by-products include olefins having 5 or more carbon atoms, paraffins, and aromatic compounds.
本発明の製造方法によって得られたプロピレンは、これを重合することによりポリプロピレンを製造することができる。プロピレンの重合の方法は特に限定されないが、本発明により得られたプロピレンを直接、原料モノマーとして重合反応器に導入して使用することができる。また、本発明により得られたプロピレンは、ポリプロピレン以外にも、後述する各種反応を経てプロピレン誘導品の原料としても利用できる。例えば、アンモニア酸化によりアクリロニトリル、選択酸化によりアクロレイン、アクリル酸及びアクリル酸エステル、オキソ反応によりノルマルブチルアルコール、選択酸化によりプロピレンオキサイド及びプロピレングリコール等が製造できる。またプロピレンは、ワッカー反応によりアセトンが製造でき、更に得られたアセトンよりメチルイソブチルケトンが製造できる。またアセトンからは、アセトンシアンヒドリンを経てメチルメタクリレートを製造するこ
とができる。またプロピレンは、水和反応によりイソプロピルアルコールを製造することができる。またプロピレンは、ベンゼンと反応させて得られる、キュメンを原料にフェノール、ビスフェノールA、またはポリカーボネート樹脂を製造することができる。
Propylene obtained by the production method of the present invention can produce polypropylene by polymerizing it. The method for polymerizing propylene is not particularly limited, but the propylene obtained by the present invention can be directly used as a raw material monomer by introducing it into a polymerization reactor. Moreover, the propylene obtained by this invention can be utilized also as a raw material of propylene derivative products through the various reaction mentioned later besides a polypropylene. For example, acrylonitrile can be produced by ammonia oxidation, acrolein, acrylic acid and acrylate esters by selective oxidation, normal butyl alcohol by oxo reaction, propylene oxide, propylene glycol, etc. by selective oxidation. Propylene can produce acetone by the Wacker reaction, and methyl isobutyl ketone can be produced from the obtained acetone. Further, methyl methacrylate can be produced from acetone via acetone cyanohydrin. Propylene can produce isopropyl alcohol by a hydration reaction. Propylene can be produced by reacting with benzene, and can be used to produce phenol, bisphenol A, or polycarbonate resin using cumene as a raw material.
本発明の製造方法によって得られた直鎖ブテンは、脱水素化することによりブタジエンを製造することができる。さらに、ブタジエンは、単独重合によりポリブタジエン(BR)、スチレンとの重合によりスチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルとスチレンとの重合によりアクリロニトリル‐スチレン‐ブタジエン樹脂(ABS樹脂)等を製造することができる。また直鎖ブテンは、その他のブテン誘導品の原料としても利用できる。例えば、直鎖ブテンは、間接水和法によりsec−ブチルアルコールを経て、続く脱水素化反応によりメチルエチルケトンを製造することができる。1−ブテンは、重合によりポリブテン−1や、オキソ反応によりアミルアルコール等が製造できる。 The linear butene obtained by the production method of the present invention can produce butadiene by dehydrogenation. Furthermore, butadiene can produce polybutadiene (BR) by homopolymerization, styrene butadiene rubber (SBR) by polymerization with styrene, acrylonitrile-styrene-butadiene resin (ABS resin) by polymerization of acrylonitrile and styrene, and the like. Linear butene can also be used as a raw material for other butene derivatives. For example, linear butene can produce methyl ethyl ketone through sec-butyl alcohol by the indirect hydration method and subsequent dehydrogenation reaction. 1-butene can produce polybutene-1 by polymerization, amyl alcohol or the like by oxo reaction.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
(調製例1)
25重量%のN,N,N‐トリメチル‐1‐アダマンタンアンモニウムハイドロキサイド水溶液59.2g及び1M水酸化ナトリウム水溶液145.6gを順次、水371gに溶解し、次に水酸化アルミニウム(酸化アルミニウム換算で50〜57重量%)8.90gを加え攪拌した後に、シリカ源としてフュームドシリカ42.1gを加えて2時間攪拌
した。さらに、加えたフュームドシリカの重量に対して2重量%のCHA型アルミノシリケートを種晶として加えさらに攪拌した。次いで、このゲルを1000mlのオートクレーブに仕込み、自圧下、150rpmで攪拌しながら、160℃で42時間、水熱合成を行った。生成物を濾過、水洗した後、乾燥させた。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.
(Preparation Example 1)
59.2 g of 25% by weight N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide aqueous solution and 145.6 g of 1M sodium hydroxide aqueous solution were successively dissolved in 371 g of water, and then aluminum hydroxide (in terms of aluminum oxide) (50 to 57% by weight) was added and stirred, and then fumed silica 42.1 g was added as a silica source and stirred for 2 hours. Further, 2% by weight of CHA-type aluminosilicate was added as a seed crystal to the weight of the added fumed silica, and further stirred. Next, this gel was charged into a 1000 ml autoclave, and hydrothermal synthesis was performed at 160 ° C. for 42 hours while stirring at 150 rpm under an autogenous pressure. The product was filtered, washed with water and dried.
水熱合成後のアルミノシリケート(as madeのアルミノシリケート)を、乾燥後、空気流通下580℃で6時間焼成を行い、ナトリウム型のアルミノシリケートを得た。このアルミノシリケートを1Mの硝酸アンモニウム水溶液で80℃、1時間のイオン交換を2回行い、100℃で乾燥した後、空気流通下、500℃で6時間焼成し、プロトン型のアルミノシリケートAを得た。
上記で得られたアルミノシリケートはCHA型のH型アルミノシリケートであり、SiO2/Al2O3比は14(モル比)であった。また、走査型電子顕微鏡の測定により、アルミノシリケートの一次粒子径はおよそ100nmであった。
The aluminosilicate after hydrothermal synthesis (as-made aluminosilicate) was dried and then calcined at 580 ° C. for 6 hours under air flow to obtain a sodium-type aluminosilicate. The aluminosilicate was ion-exchanged twice at 80 ° C. for 1 hour with a 1M ammonium nitrate aqueous solution, dried at 100 ° C. and then calcined at 500 ° C. for 6 hours in an air stream to obtain a proton type aluminosilicate A. .
The aluminosilicate obtained above was a CHA type H type aluminosilicate, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 14 (molar ratio). Moreover, the primary particle diameter of the aluminosilicate was about 100 nm by the measurement of the scanning electron microscope.
(調製例2)
25重量%のN,N,N‐トリメチル‐1‐アダマンタンアンモニウムハイドロキサイド水溶液5.92kg及び水酸化ナトリウム0.56kgを順次、水51.0kgに溶解し、次に水酸化アルミニウム(酸化アルミニウム換算で50〜57重量%)0.534kgを加え攪拌した後に、シリカ源としてフュームドシリカ4.22kgを加えて2時間攪
拌した。さらに、加えたフュームドシリカの重量に対して2重量%のCHA型アルミノシリケートを種晶として加えさらに攪拌した。次いで、このゲルを100lのオートクレーブに仕込み、自圧下、180rpmで攪拌しながら、160℃で48時間、水熱合成を行った。生成物を濾過、水洗した後、乾燥させた。
(Preparation Example 2)
Dissolve 5.92 kg of 25% by weight N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide aqueous solution and 0.56 kg of sodium hydroxide sequentially in 51.0 kg of water, then aluminum hydroxide (in terms of aluminum oxide) After adding 0.534 kg, the mixture was stirred for 2 hours after adding 4.22 kg of fumed silica as a silica source. Further, 2% by weight of CHA-type aluminosilicate was added as a seed crystal to the weight of the added fumed silica, and further stirred. Next, this gel was charged into a 100 l autoclave, and hydrothermal synthesis was performed at 160 ° C. for 48 hours while stirring at 180 rpm under an autogenous pressure. The product was filtered, washed with water and dried.
乾燥後のas madeのアルミノシリケートを、調製例1と同様の処理方法によりプロトン型へと変換し、プロトン型のアルミノシリケートBを得た。
上記で得られたアルミノシリケートはCHA型のH型アルミノシリケートであり、SiO2/Al2O3比は24(モル比)であった。また、走査型電子顕微鏡の測定により、アルミノシリケートの一次粒子径はおよそ50nmであった。
The as-made aluminosilicate after drying was converted to the proton type by the same treatment method as in Preparation Example 1 to obtain proton-type aluminosilicate B.
The aluminosilicate obtained above was a CHA type H type aluminosilicate, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 24 (molar ratio). Moreover, the primary particle diameter of the aluminosilicate was about 50 nm by the measurement of the scanning electron microscope.
(調製例3)
水酸化ナトリウム3.93gおよび25重量%のN,N,N‐トリメチル‐1‐アダマンタンアンモニウムハイドロキサイド水溶液47.3gを順次、水89.6gに溶解し、次に水酸化アルミニウム(酸化アルミニウム換算で50〜57重量%)4.27gを加え混合した後に、シリカ源としてコロイダルシリカSI‐30(SiO2 30重量%,Na 0.3重量%,日揮触媒化成株式会社製)111gを加えて十分攪拌した。さらに加えたSiO2に対して10重量%のCHA型アルミノシリケートを種結晶として加えてさらに攪拌した。次いで、このゲルを1000mlのオートクレーブに仕込み、自圧下、200rpmで攪拌しながら、160℃で42時間、水熱合成を行った。生成物を濾過、水洗した後、乾燥させた。
(Preparation Example 3)
3.93 g of sodium hydroxide and 47.3 g of 25% by weight N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide aqueous solution were sequentially dissolved in 89.6 g of water, and then aluminum hydroxide (in terms of aluminum oxide) After adding 4.27 g and mixing, 111 g of colloidal silica SI-30 (SiO 2 30 wt%, Na 0.3 wt%, manufactured by JGC Catalysts and Chemicals Co., Ltd.) is sufficiently added as a silica source. Stir. Further, 10% by weight of CHA type aluminosilicate was added as a seed crystal to the added SiO 2 and further stirred. Next, this gel was charged into a 1000 ml autoclave, and hydrothermal synthesis was performed at 160 ° C. for 42 hours while stirring at 200 rpm under a self-pressure. The product was filtered, washed with water and dried.
乾燥後のas madeのアルミノシリケートを、調製例1と同様の処理方法によりプロトン型へと変換し、プロトン型のアルミノシリケートCを得た。
上記で得られたアルミノシリケートはCHA型のH型アルミノシリケートであり、SiO2/Al2O3比は22(モル比)であった。また、走査型電子顕微鏡の測定により、アルミノシリケートの一次粒子径はおよそ20〜60nmであった。
The as-made aluminosilicate after drying was converted to the proton type by the same treatment method as in Preparation Example 1 to obtain proton type aluminosilicate C.
The aluminosilicate obtained above was a CHA type H type aluminosilicate, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 22 (molar ratio). Moreover, the primary particle diameter of the aluminosilicate was about 20-60 nm by the measurement of the scanning electron microscope.
(調製例4)
水酸化ナトリウム2.09gおよび25重量%のN,N,N‐トリメチル‐1‐アダマンタンアンモニウムハイドロキサイド水溶液47.3gを順次、水89.6gに溶解し、次に水酸化アルミニウム(酸化アルミニウム換算で50〜57重量%)4.27gを加え混合した後に、シリカ源としてコロイダルシリカSI‐30(SiO2 30重量%,Na 0.3重量%,日揮触媒化成株式会社製)111gを加えて十分攪拌した。さらに加えたSiO2に対して10重量%のCHA型アルミノシリケートを種結晶として加えてさらに攪拌した。次いで、このゲルを1000mlのオートクレーブに仕込み、自圧下、250rpmで攪拌しながら、160℃で20時間、水熱合成を行った。生成物を濾過、水洗した後、乾燥させた。
(Preparation Example 4)
Dissolve 2.09 g of sodium hydroxide and 47.3 g of 25% by weight N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide aqueous solution successively in 89.6 g of water, then aluminum hydroxide (in terms of aluminum oxide) After adding 4.27 g and mixing, 111 g of colloidal silica SI-30 (SiO 2 30 wt%, Na 0.3 wt%, manufactured by JGC Catalysts and Chemicals Co., Ltd.) is sufficiently added as a silica source. Stir. Further, 10% by weight of CHA type aluminosilicate was added as a seed crystal to the added SiO 2 and further stirred. Next, this gel was charged into a 1000 ml autoclave, and hydrothermal synthesis was performed at 160 ° C. for 20 hours while stirring at 250 rpm under an autogenous pressure. The product was filtered, washed with water and dried.
乾燥後のas madeのアルミノシリケートを、調製例1と同様の処理方法によりプロトン型へと変換し、プロトン型のアルミノシリケートDを得た。
上記で得られたアルミノシリケートはCHA型のH型アルミノシリケートであり、SiO2/Al2O3比は26(モル比)であった。また、走査型電子顕微鏡の測定により、アルミノシリケートの一次粒子径はおよそ50nmであった。
The as-made aluminosilicate after drying was converted to the proton type by the same treatment method as in Preparation Example 1 to obtain proton-type aluminosilicate D.
The aluminosilicate obtained above was a CHA type H type aluminosilicate, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 26 (molar ratio). Moreover, the primary particle diameter of the aluminosilicate was about 50 nm by the measurement of the scanning electron microscope.
(実施例1)
(触媒の調製)
調製例1で得られたアルミノシリケートA 10gに対して、溶媒としてヘキサメチルジシロキサン100ml、シリル化剤としてテトラエトキシシラン25mlを加えて、攪拌しながら100℃で、6時間加熱処理を行った。反応終了後、濾過によって固液を分離し、固形分を100℃で乾燥させた。乾燥後、空気流通下550℃で6時間焼成を行い、シリル化されたアルミノシリケートを得た。
次いで、シリル化されたアルミノシリケート1gを600℃で、50%水蒸気(水蒸気/窒素=50/50)流通下、5時間処理することにより、シリル化処理及び水蒸気処理された触媒を得た。
Example 1
(Preparation of catalyst)
To 10 g of aluminosilicate A obtained in Preparation Example 1, 100 ml of hexamethyldisiloxane as a solvent and 25 ml of tetraethoxysilane as a silylating agent were added, and heat treatment was performed at 100 ° C. for 6 hours while stirring. After completion of the reaction, the solid and liquid were separated by filtration, and the solid content was dried at 100 ° C. After drying, calcination was carried out at 550 ° C. for 6 hours under air flow to obtain a silylated aluminosilicate.
Next, 1 g of silylated aluminosilicate was treated at 600 ° C. for 5 hours under the flow of 50% steam (steam / nitrogen = 50/50) to obtain a silylation-treated and steam-treated catalyst.
(反応)
上記で得られた触媒を用いて、エチレンを原料として、プロピレン及び直鎖ブテンを合成する反応を行なった。前記反応には、常圧固定床流通反応装置を用い、内径6mmの石英反応管に、上記触媒100mgと石英砂400mgの混合物を充填した。エチレン及び
窒素を、エチレンの空間速度が0.36Hr−1で、エチレン30体積%と窒素70体積%となるように反応器に供給し、350℃、0.1MPaでプロピレン及び直鎖ブテンの合成反応を実施した。この反応の反応成績を比較するため、エチレンの転化率がおよそ80%となる時間反応させた後、ガスクロマトグラフィーで生成物の分析を行った。反応成績を表1に示した。
(reaction)
Using the catalyst obtained above, a reaction for synthesizing propylene and linear butene was performed using ethylene as a raw material. For the reaction, a normal pressure fixed bed flow reactor was used, and a quartz reaction tube having an inner diameter of 6 mm was filled with a mixture of the catalyst 100 mg and quartz sand 400 mg. Ethylene and nitrogen were fed to the reactor so that the space velocity of ethylene was 0.36Hr −1 , 30% by volume of ethylene and 70% by volume of nitrogen, and synthesis of propylene and linear butene was performed at 350 ° C. and 0.1 MPa. The reaction was carried out. In order to compare the reaction results of this reaction, the reaction was carried out for a time when the conversion rate of ethylene was about 80%, and then the product was analyzed by gas chromatography. The reaction results are shown in Table 1.
(実施例2)
調製例2で得られたアルミノシリケートBを実施例1と同様にシリル化処理を行い、水蒸気処理の処理時間を2時間とした以外は同様に処理することにより、シリル化処理及び水蒸気処理された触媒を得た。
得られた触媒を実施例1と同様の反応器に充填し、同様の反応条件にてプロピレン及び直鎖ブテンの合成反応を実施した。反応成績を表1に示した。
(Example 2)
The aluminosilicate B obtained in Preparation Example 2 was subjected to a silylation treatment in the same manner as in Example 1, and was treated in the same manner except that the treatment time for the steam treatment was 2 hours. A catalyst was obtained.
The obtained catalyst was charged into the same reactor as in Example 1, and a synthesis reaction of propylene and linear butene was performed under the same reaction conditions. The reaction results are shown in Table 1.
(実施例3)
調製例3で得られたアルミノシリケートC 2.5gに、溶媒としてトルエン25ml、シリル化剤としてテトラエトキシシラン6.3mlを加えて、攪拌しながら室温で2時間処理を行った。反応終了後、濾過によって固液を分離し、固形分を100℃で乾燥させた。乾燥後、空気流通下550℃で6時間焼成を行い、シリル化されたアルミノシリケートを得た。次いで、実施例1の水蒸気処理と同様に処理し、シリル化処理及び水蒸気処理された触媒を得た。
この触媒を実施例1と同様の反応器に充填し、同様の反応条件にてプロピレン及び直鎖ブテンの合成反応を実施した。反応成績を表1に示した。
(Example 3)
25 ml of toluene as a solvent and 6.3 ml of tetraethoxysilane as a silylating agent were added to 2.5 g of aluminosilicate C obtained in Preparation Example 3, and the mixture was treated at room temperature for 2 hours with stirring. After completion of the reaction, the solid and liquid were separated by filtration, and the solid content was dried at 100 ° C. After drying, calcination was carried out at 550 ° C. for 6 hours under air flow to obtain a silylated aluminosilicate. Subsequently, it processed similarly to the steaming process of Example 1, and obtained the silylation process and the steam-processed catalyst.
This catalyst was charged into the same reactor as in Example 1, and a synthesis reaction of propylene and linear butene was performed under the same reaction conditions. The reaction results are shown in Table 1.
(実施例4)
調製例3で得られたアルミノシリケートCを実施例3と同様にシリル化処理を行い、シリル化されたアルミノシリケート1gを800℃で、窒素流通下、6時間処理することにより、シリル化処理及び熱処理された触媒を得た。
この触媒を実施例1と同様の反応器に充填し、同様の反応条件にてプロピレン及び直鎖ブテンの合成反応を実施した。反応成績を表1に示した。
Example 4
The aluminosilicate C obtained in Preparation Example 3 was subjected to silylation treatment in the same manner as in Example 3, and 1 g of silylated aluminosilicate was treated at 800 ° C. under nitrogen flow for 6 hours, whereby silylation treatment and A heat-treated catalyst was obtained.
This catalyst was charged into the same reactor as in Example 1, and a synthesis reaction of propylene and linear butene was performed under the same reaction conditions. The reaction results are shown in Table 1.
(比較例1)
調製例4で得られたアルミノシリケートD 2.0gに対して、含水量が21重量%となるように調湿処理を行い、溶媒としてトルエン20ml、シリル化剤としてテトラエトキシシラン5mlを加えて、攪拌しながら70℃で4時間加熱処理を行った。反応終了後、濾過によって固液を分離し、固形分を100℃で乾燥させることにより、シリル化されたアルミノシリケート触媒を得た。
この触媒を実施例1と同様の反応器に充填し、同様の反応条件にてプロピレン及び直鎖ブテンの合成反応を実施した。反応成績を表1に示した。
(Comparative Example 1)
To 2.0 g of aluminosilicate D obtained in Preparation Example 4, a moisture conditioning treatment was performed so that the water content was 21% by weight, and 20 ml of toluene as a solvent and 5 ml of tetraethoxysilane as a silylating agent were added. Heating was performed for 4 hours at 70 ° C. with stirring. After completion of the reaction, the solid-liquid was separated by filtration, and the solid content was dried at 100 ° C. to obtain a silylated aluminosilicate catalyst.
This catalyst was charged into the same reactor as in Example 1, and a synthesis reaction of propylene and linear butene was performed under the same reaction conditions. The reaction results are shown in Table 1.
比較例1は、8員環であるCHA型アルミノシリケートに、シリル化処理を施したアルミノシリケートを触媒とし、エチレンと接触させた際に得られた結果である。プロピレン収率は68.5%であるが、直鎖ブテン収率は3.2%であり、直鎖ブテンの収率は非常に低いものであった。一方、実施例1〜3は、シリル化処理と水蒸気処理の両方を施したCHA型アルミノシリケートを触媒として用いた場合であり、このときはエチレンからプロピレン収率が45%以上であり、かつ直鎖ブテン収率が15%以上得られた。また実施例4は、実施例3における水蒸気処理の代わりに熱処理を施したものである。これより、シリル化に加え、水蒸気処理又は熱処理の両方の処理をアルミノシリケートに施すことにより、プロピレンと直鎖ブテンの両方を同時に、高収率で得られることがわかる。 Comparative Example 1 is a result obtained when a CHA type aluminosilicate which is an 8-membered ring is contacted with ethylene using aluminosilicate subjected to silylation as a catalyst. The propylene yield was 68.5%, but the linear butene yield was 3.2%, and the linear butene yield was very low. On the other hand, Examples 1 to 3 are cases where CHA type aluminosilicate subjected to both silylation treatment and steam treatment was used as a catalyst. In this case, the propylene yield from ethylene was 45% or more, and A chain butene yield of 15% or more was obtained. In Example 4, heat treatment was performed instead of the water vapor treatment in Example 3. From this, it can be seen that both propylene and linear butene can be obtained in high yield simultaneously by subjecting the aluminosilicate to both steam treatment and heat treatment in addition to silylation.
本発明の製造方法により、プロピレンと直鎖ブテンを同時に高い収率で製造する方法が得られる。また、インブテンの副生を抑制し、直鎖ブテンを選択的に製造することができるため、ブテン類からの直鎖ブテンの分離精製負荷を大幅に低減できる。 The production method of the present invention provides a method for producing propylene and linear butene at the same time in a high yield. In addition, since by-product of inbutene can be suppressed and linear butene can be selectively produced, the load of separation and purification of linear butene from butenes can be greatly reduced.
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