JP6915259B2 - Method for producing propylene and straight-chain butene - Google Patents

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本発明は、メタノール及びジメチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の原料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に関するものである。 The present invention relates to a method for producing propylene and linear butene by contacting at least one raw material selected from methanol and dimethyl ether 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)等の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。そのため各オレフィンの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。また、近年ではメタノールおよび/またはジメチルエーテルを原料としたMTO(メタノール to オレフィン)プロセスが知られている。 Conventionally, naphtha steam cracking method and reduced pressure light oil have been used as methods for producing olefins such as propylene and linear butene (1-butene, trans-2-butene, cis-2-butene) useful as a raw material for producing butadiene. The flow contact cracking method of naphtha is mainly used. However, in the steam cracking method, ethylene is produced in a large amount, and it is difficult to significantly change the production ratio of the target olefins such as propylene and linear butene. Therefore, it was difficult to respond to changes in the supply-demand balance of each olefin. Further, since the butenes obtained by the steam cracking method contain a large amount of isobutylene, there is a problem that the load of separation / purification becomes large when obtaining linear butene. Further, in recent years, an MTO (methanol to olefin) process using methanol and / or dimethyl ether as a raw material has been known.

メタノールやジメチルエーテルを原料として、低級オレフィンを製造する方法としては、以下の方法が提案されている。
例えば特許文献1では、10員環細孔のMFI型アルミノケイ酸塩を触媒に用いて、低級オレフィンを製造する方法を開示している。
また、特許文献2では、8員環細孔のCHA型シリコアルミノリン酸塩(SAPO−34)を活性成分とする触媒を用いて、エチレン及びプロピレンを主成分とする低級オレフィンを高収率で製造する方法を開示している。
The following methods have been proposed as a method for producing a lower olefin using methanol or dimethyl ether as a raw material.
For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a lower olefin using a 10-membered ring pore MFI type aluminosilicate as a catalyst.
Further, in Patent Document 2, a catalyst containing CHA-type silicoaluminophosphate (SAPO-34) having 8-membered ring pores as an active ingredient is used to produce a lower olefin containing ethylene and propylene as main components in high yield. The method of manufacturing is disclosed.

特許文献3では、12員環細孔のMSE型構造のアルミノケイ酸塩を触媒に用いて、炭素数3以上のオレフィン収率を高めた低級オレフィンの製造方法を開示している。
特許文献4では、比較的低シリカ組成の8員環細孔のAEI型構造のアルミノケイ酸塩を触媒に用いて、低級オレフィンを製造する方法を開示している。
一方、特許文献5では、フッ化水素を添加して合成した高シリカ組成のAEI型構造のアルミノケイ酸塩を触媒に用いて、低級オレフィンを高収率で得られることが記載されている。
Patent Document 3 discloses a method for producing a lower olefin in which the yield of an olefin having 3 or more carbon atoms is increased by using an aluminosilicate having a 12-membered ring pore MSE type structure as a catalyst.
Patent Document 4 discloses a method for producing a lower olefin using an aluminosilicate having an AEI-type structure with 8-membered ring pores having a relatively low silica composition as a catalyst.
On the other hand, Patent Document 5 describes that a lower olefin can be obtained in a high yield by using an aluminosilicate having an AEI type structure having a high silica composition synthesized by adding hydrogen fluoride as a catalyst.

非特許文献1では、AEI型構造のアルミノケイ酸塩を水蒸気処理した触媒を用いて、低級オレフィンを高収率で得られることが記載されている。
しかしながら、上記の公知の方法には諸種の問題があり、必ずしも満足する結果は得られていない。
特許文献1の方法では、エチレンや芳香族化合物の生成量が多く、プロピレンとC4(ブテン/ブタン)成分の合計収率は35%程度であり、プロピレン及び直鎖ブテンの生産面で実用に耐えるものではない。
Non-Patent Document 1 describes that a lower olefin can be obtained in a high yield by using a catalyst obtained by steam-treating an aluminosilicate having an AEI type structure.
However, the above-mentioned known methods have various problems, and satisfactory results are not always obtained.
In the method of Patent Document 1, the amount of ethylene and aromatic compounds produced is large, and the total yield of propylene and C4 (butene / butane) components is about 35%, which is practical in terms of production of propylene and linear butene. It's not a thing.

特許文献2の方法では、CHA型シリコアルミノリン酸塩(SAPO−34)を触媒として、反応温度350〜425℃の条件で、エチレンとプロピレンが主生成物となり、かつエチレンがプロピレンと同量程度(それぞれ40%前後)生成するため、プロピレン及び直鎖ブテンの併産という面で実用に耐えるものではない。
特許文献3の方法では、MSE型アルミノケイ酸塩(MCM−68)を触媒として、反応温度350〜400℃の条件で、プロピレンとブテン類を生成するが、プロピレンの収率が35%程度、C4成分の収率が25%程度であり、これらの合計収率は60%程度で
ある。また、生成するC4成分中の直鎖ブテンの割合については記載がなく、追試してみたところ、C4成分中にイソブテンが半分程度含まれることから、プロピレン及び直鎖ブテンの生産面で実用に耐えるものではない。
In the method of Patent Document 2, ethylene and propylene are the main products under the condition of a reaction temperature of 350 to 425 ° C. using CHA-type silicoaluminophosphate (SAPO-34) as a catalyst, and ethylene is about the same amount as propylene. Since it is produced (around 40% each), it is not practically usable in terms of co-production of propylene and linear butene.
In the method of Patent Document 3, propylene and butenes are produced under the condition of a reaction temperature of 350 to 400 ° C. using MSE type aluminosilicate (MCM-68) as a catalyst, but the yield of propylene is about 35% and C4. The yield of the components is about 25%, and the total yield of these is about 60%. In addition, there is no description about the ratio of linear butene in the C4 component to be produced, and as a result of additional testing, since about half of isobutene is contained in the C4 component, it can withstand practical use in terms of production of propylene and linear butene. It's not a thing.

特許文献4の方法では、SiO/Al比14.7のH型のAEI型アルミノケイ酸塩を触媒として、反応温度400℃の条件で、プロピレンとブテン類を生成するが、プロピレン選択率が35%、C4(ブテン/ブタン)選択率が14%であり、これらの合計選択率は50%に満たない。また、生成するC4成分中の直鎖ブテンの割合についても不明であり、さらにプロパン副生量が多く(22%)、プロピレン及び直鎖ブテンの生産面で実用に耐えるものではない。 In the method of Patent Document 4, the H-type AEI-type aluminosilicate of the SiO 2 / Al 2 O 3 14.7 as a catalyst, under conditions of a reaction temperature of 400 ° C., but produces propylene and butenes, propylene selectivity The rate is 35%, the C4 (butene / butane) selectivity is 14%, and the total selectivity of these is less than 50%. Further, the ratio of linear butene in the C4 component to be produced is also unknown, and the amount of propane by-produced is large (22%), so that it is not practically usable in terms of production of propylene and linear butene.

特許文献5の方法では、フッ化水素を添加して合成したSi/Al比532のH型のAEI型アルミノケイ酸塩を触媒として、反応温度450〜540℃の条件で、プロピレン選択率が48〜51%、C4(ブテン/ブタン)選択率が17〜23%で得られる。C4成分中の直鎖ブテンの割合については不明である。高Si/Al組成の触媒ゆえに活性点が少ないため、高温条件下での反応により反応速度を高める必要があるものと推測される。触媒寿命についての記載はないが、エチレン選択率が高く(27〜19%)、プロピレン及び直鎖ブテンの製造という点で、実用には耐えるものではない。さらに、AEI型構造のアルミノケイ酸塩は、フッ化水素を用い、かつ非常に水量の少ない高濃度条件(HO/Si<5)で合成されているものであり、触媒の工業的な製造という点では、実用に耐えるものではない。 In the method of Patent Document 5, the propylene selectivity is 48 under the condition of a reaction temperature of 450 to 540 ° C. using an H-type AEI-type aluminosilicate having a Si / Al 2 ratio of 532 synthesized by adding hydrogen fluoride as a catalyst. It is obtained with a selectivity of ~ 51% and a C4 (butene / butane) selectivity of 17-23%. The proportion of linear butene in the C4 component is unknown. Since the catalyst has a high Si / Al 2 composition and therefore has few active sites, it is presumed that it is necessary to increase the reaction rate by the reaction under high temperature conditions. Although there is no description about the catalyst life, it has a high ethylene selectivity (27 to 19%) and is not practically usable in terms of producing propylene and linear butene. Furthermore, it aluminosilicates AEI-type structure, with hydrogen fluoride, and are those which are synthesized at a very low amount of water high density conditions (H 2 O / Si <5 ), industrial production of the catalyst In that respect, it is not practical.

非特許文献1の方法では、AEI型アルミノケイ酸塩をNH型の状態から水蒸気にて処理し、反応温度400℃、メタノール濃度10モル%、WHSV1.3hr−1の条件で反応させることで、プロピレン選択率が48%、ブテン選択率が20%で得られるが、エチレン選択率が17%と高く、メタノール転化率が520分で80%まで低下するほど触媒寿命は短い。また、生成するブテン中の直鎖ブテンの割合については不明である。エチレン選択率が高く、触媒寿命が短いため、プロピレン及び直鎖ブテンの安定製造という点で、実用に耐えるものではない。 In Non-Patent Document 1 method, was treated with steam AEI-type aluminosilicate from NH 4 form states, reaction temperature 400 ° C., the methanol concentration of 10 mole%, it is reacted under the conditions of WHSV1.3Hr -1, A propylene selectivity of 48% and a butene selectivity of 20% are obtained, but the ethylene selectivity is as high as 17%, and the catalyst life is so short that the methanol conversion rate decreases to 80% in 520 minutes. Moreover, the ratio of linear butene in the produced butene is unknown. Due to its high ethylene selectivity and short catalyst life, it is not practical in terms of stable production of propylene and linear butene.

一方で、エチレンを製造する方法としては、天然ガスに含まれるエタンを原料としたスチームクラッキング(以下、エタンクラッキング)が知られている。近年の天然ガス価格低下によって、エタンクラッキングは、ナフサのスチームクラッキングに対して著しくエチレン製造コストが低下してきていることから、エタンクラッキングによるエチレン生産が急激に拡大している。しかしながら、エタンクラッキングではナフサのスチームクラッキングとは異なり、炭素数3以上の炭化水素であるプロピレン、ブタジエンやブテン等がほとんど生成しないことから、炭素数3以上の炭化水素、特にプロピレンとブタジエンが不足するという状況が顕在化しつつある。
そこで、エチレンよりも、プロピレン及び直鎖ブテンを高収率、かつ長時間にわたって安定して製造する方法が求められている。
On the other hand, as a method for producing ethylene, steam cracking (hereinafter referred to as ethane cracking) using ethane contained in natural gas as a raw material is known. Due to the recent decline in natural gas prices, ethylene production costs for ethane cracking have decreased significantly compared to naphtha steam cracking, and ethylene production by ethane cracking has expanded rapidly. However, unlike naphtha steam cracking, ethane cracking produces almost no hydrocarbons with 3 or more carbon atoms such as propylene, butadiene, butene, etc., so hydrocarbons with 3 or more carbon atoms, especially propylene and butadiene, are deficient. The situation is becoming apparent.
Therefore, there is a demand for a method for stably producing propylene and linear butene in a higher yield and for a longer period of time than ethylene.

米国特許第4148835号公報U.S. Pat. No. 4,148,835 特開昭59‐084829号公報JP-A-59-084829 特開2012‐92063号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-92063 米国特許第5958370号公報U.S. Pat. No. 5,953,370 米国特許第7008610号公報U.S. Pat. No. 7,08610

ACS Catal.5,(2015),6078‐6085ACS Catal. 5, (2015), 6078-6085

本発明は、メタノール及びジメチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の原料から、プロピレン及び直鎖ブテンを効率的に製造するにあたり、とりわけ直鎖ブテンを高い収率、かつ長時間にわたって安定して製造する方法を提供することを課題とする。 The present invention provides a method for efficiently producing propylene and linear butene from at least one raw material selected from methanol and dimethyl ether, particularly for producing linear butene in a high yield and stably for a long period of time. The challenge is to provide.

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、メタノール及びジメチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の原料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として、下記(1)〜(3)を満たすメタロケイ酸塩を含み、かつ、前記原料を前記触媒と接触させてプロピレン及び直鎖ブテンを含む混合物を得る工程の反応温度が380℃以下である場合に、プロピレンと直鎖ブテンを同時に効率よく、長時間にわたって安定に製造できることを見出し、本発明に至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors are a method for producing propylene and linear butene by contacting at least one raw material selected from methanol and dimethyl ether with a catalyst. The reaction temperature of the step of obtaining a mixture containing propylene and straight-chain butene by contacting the raw material with the catalyst, which contains metallocates satisfying the following (1) to (3) as the active component of the catalyst, is 380. We have found that propylene and straight-chain butene can be efficiently and stably produced for a long period of time when the temperature is below ° C., and have reached the present invention.

(1)その構造がInternational Zeolite Association(IZA)で規定されるコード
でAEIである。
(2)アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Mを含む。
(3)前記メタロケイ酸塩中に含まれるSiと前記Mの量比が、SiO/Mモル比換算で5以上100未満である。(ただし、前記モル比の分母はAl、Ga、BおよびFeの合計量を表す)
すなわち本発明の要旨は、以下の通りである。
(1) Its structure is AEI with a code defined by the International Zeolite Association (IZA).
(2) Contains at least one element M selected from the group consisting of aluminum, gallium, boron, and iron.
(3) The amount ratio of Si contained in the metallosilicate and the M is 5 or more and less than 100 in terms of SiO 2 / M 2 O 3 molar ratio. (However, the denominator of the molar ratio represents the total amount of Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , B 2 O 3 and Fe 2 O 3).
That is, the gist of the present invention is as follows.

[1]メタノール及びジメチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の原料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として、下記(1)〜(3)を満たすメタロケイ酸塩を含み、かつ、前記原料を前記触媒と接触させてプロピレン及び直鎖ブテンを含む混合物を得る工程の反応温度が380℃以下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。
(1)その構造がInternational Zeolite Association(IZA)で規定されるコード
でAEIである。
(2)アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Mを含む。
(3)前記メタロケイ酸塩中に含まれるSiと前記Mの量比が、SiO/Mモル比換算で5以上100未満である。(ただし、前記モル比の分母はAl、Ga、BおよびFeの合計量を表す)
[1] A method for producing propylene and linear butene by contacting at least one raw material selected from methanol and dimethyl ether with a catalyst, which satisfies the following (1) to (3) as active components of the catalyst. A method for producing propylene and linear butene, which comprises a metallosilicate and has a reaction temperature of 380 ° C. or lower in a step of bringing the raw material into contact with the catalyst to obtain a mixture containing propylene and linear butene. ..
(1) Its structure is AEI with a code defined by the International Zeolite Association (IZA).
(2) Contains at least one element M selected from the group consisting of aluminum, gallium, boron, and iron.
(3) The amount ratio of Si contained in the metallosilicate and the M is 5 or more and less than 100 in terms of SiO 2 / M 2 O 3 molar ratio. (However, the denominator of the molar ratio represents the total amount of Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , B 2 O 3 and Fe 2 O 3).

[2]前記メタノール及びジメチルエーテルの合計の分圧が0.005MPa以上3MPa以下であることを特徴とする[1]に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[3]前記プロピレン及び直鎖ブテンを含む混合物を得る工程における、エチレンに対する直鎖ブテンの質量比(直鎖ブテン/エチレン)が1.5以上であることを特徴とする[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]前記メタロケイ酸塩が、水蒸気処理、熱処理、酸処理、及びイオン交換からなる群より選ばれる少なくとも1つの処理をされたものであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[5]前記メタロケイ酸塩が、少なくともアルミニウムを含むアルミノケイ酸塩であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[2] The method for producing propylene and linear butene according to [1], wherein the total partial pressure of methanol and dimethyl ether is 0.005 MPa or more and 3 MPa or less.
[3] The mass ratio of linear butene to ethylene (linear butene / ethylene) in the step of obtaining the mixture containing propylene and linear butene is 1.5 or more [1] or [2]. ]. The method for producing propylene and linear butene.
[4] Any of [1] to [3], wherein the metallosilicate is treated with at least one selected from the group consisting of steam treatment, heat treatment, acid treatment, and ion exchange. The method for producing propylene and linear butene according to the above.
[5] The method for producing propylene and linear butene according to any one of [1] to [4], wherein the metallosilicate is an aluminosilicate containing at least aluminum.

[6]前記メタロケイ酸塩の平均一次粒子径が、0.03μm以上5μm以下であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。[7]前記メタロケイ酸塩が、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含有することを特徴とする[1]〜[6]のいずれかに記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[8]前記メタロケイ酸塩中のアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の合計の含有量が、0.005質量%以上10質量%以下であることを特徴とする[7]に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[9]前記アルカリ金属元素として、少なくともナトリウムを含有することを特徴とする[7]又は[8]に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[6] The method for producing propylene and linear butene according to any one of [1] to [5], wherein the average primary particle size of the metallosilicate is 0.03 μm or more and 5 μm or less. [7] The propylene and direct metal according to any one of [1] to [6], wherein the metallosilicate contains at least one element selected from an alkali metal element and an alkaline earth metal element. Method for producing chain butene.
[8] The propylene and propylene according to [7], wherein the total content of the alkali metal element and the alkaline earth metal element in the metallosilicate is 0.005% by mass or more and 10% by mass or less. A method for producing linear butene.
[9] The method for producing propylene and linear butene according to [7] or [8], which contains at least sodium as the alkali metal element.

[10]前記メタロケイ酸塩のアンモニア昇温脱離スペクトルにおける高温脱離量から求められる全酸量が0.001mmol/g以上0.80mmol/g以下であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれかに記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[11]前記メタロケイ酸塩がシリル化処理されていることを特徴とする[1]〜[10]のいずれかに記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[12]前記触媒のアンモニア昇温脱離スペクトルにおける高温脱離量から求められる全酸量が0.001mmol/g以上0.80mmol/g以下であることを特徴とする[1]〜[11]のいずれかに記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。
[10] The total acid amount obtained from the high-temperature desorption amount of the metallosilicate in the ammonia-temperature desorption spectrum is 0.001 mmol / g or more and 0.80 mmol / g or less [1] to [1] to [ 9] The method for producing propylene and linear butene according to any one of.
[11] The method for producing propylene and linear butene according to any one of [1] to [10], wherein the metallosilicate is silylated.
[12] The total amount of acid determined from the amount of high-temperature desorption in the ammonia temperature desorption spectrum of the catalyst is 0.001 mmol / g or more and 0.80 mmol / g or less [1] to [11]. The method for producing propylene and linear butene according to any one of.

[13]下記(1)〜(5)を満たすメタロケイ酸塩。
(1)その構造がInternational Zeolite Association(IZA)で規定されるコード
でAEIである。
(2)アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Mを含む。
(3)前記メタロケイ酸塩中に含まれるSiと前記Mの量比が、SiO/Mモル比換算で5以上100未満である。(ただし、前記モル比の分母はAl、Ga、BおよびFeの合計量を表す)
(4)アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する。
(5)アンモニア昇温脱離スペクトルにおける高温脱離量から求められる全酸量が0.001mmol/g以上0.80mmol/g以下である。
[13] A metallosilicate that satisfies the following (1) to (5).
(1) Its structure is AEI with a code defined by the International Zeolite Association (IZA).
(2) Contains at least one element M selected from the group consisting of aluminum, gallium, boron, and iron.
(3) The amount ratio of Si contained in the metallosilicate and the M is 5 or more and less than 100 in terms of SiO 2 / M 2 O 3 molar ratio. (However, the denominator of the molar ratio represents the total amount of Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , B 2 O 3 and Fe 2 O 3).
(4) Contains at least one element selected from alkali metal elements and alkaline earth metal elements.
(5) The total amount of acid determined from the amount of high-temperature desorption in the ammonia temperature-temperature desorption spectrum is 0.001 mmol / g or more and 0.80 mmol / g or less.

[14]アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の合計の含有量が、0.005質量%以上10質量%以下である[13]に記載のメタロケイ酸塩。
[15]アルカリ金属元素として、少なくともナトリウムを含有することを特徴とする[13]又は[14]に記載のメタロケイ酸塩。
[16]平均一次粒子径が、0.03μm以上5μm以下であることを特徴とする[13]〜[15]いずれかに記載のメタロケイ酸塩。
[14] The metallosilicate according to [13], wherein the total content of the alkali metal element and the alkaline earth metal element is 0.005% by mass or more and 10% by mass or less.
[15] The metallosilicate according to [13] or [14], which contains at least sodium as an alkali metal element.
[16] The metallosilicate according to any one of [13] to [15], wherein the average primary particle size is 0.03 μm or more and 5 μm or less.

[17]下記(1)〜(5)を満たすメタロケイ酸塩。
(1)その構造がInternational Zeolite Association(IZA)で規定されるコード
でAEIである。
(2)アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Mを含む。
(3)前記メタロケイ酸塩中に含まれるSiと前記Mの量比が、SiO/Mモル比換算で5以上100未満である。(ただし、前記モル比の分母はAl、Ga、BおよびFeの合計量を表す)
(4)平均一次粒子径が、0.03μm以上0.60μm以下である。
(5)アンモニア昇温脱離スペクトルにおける高温脱離量から求められる全酸量が0.001mmol/g以上0.80mmol/g以下である。
[17] A metallosilicate that satisfies the following (1) to (5).
(1) Its structure is AEI with a code defined by the International Zeolite Association (IZA).
(2) Contains at least one element M selected from the group consisting of aluminum, gallium, boron, and iron.
(3) The amount ratio of Si contained in the metallosilicate and the M is 5 or more and less than 100 in terms of SiO 2 / M 2 O 3 molar ratio. (However, the denominator of the molar ratio represents the total amount of Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , B 2 O 3 and Fe 2 O 3).
(4) The average primary particle size is 0.03 μm or more and 0.60 μm or less.
(5) The total amount of acid determined from the amount of high-temperature desorption in the ammonia temperature-temperature desorption spectrum is 0.001 mmol / g or more and 0.80 mmol / g or less.

本発明によれば、メタノール及び/又はジメチルエーテルを原料として、プロピレン及び直鎖ブテンを同時に、高収率で製造することができる。特に、直鎖ブテンを高い収率、かつ長時間にわたって安定して製造することができる。また、イソ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、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 produced in high yield using methanol and / or dimethyl ether as raw materials. In particular, linear butene can be stably produced in a high yield and for a long period of time. Further, since the by-product of isobutene can be suppressed and the linear butene can be selectively produced, the load in the step of separating and purifying the linear butene and isobutene can be significantly reduced.

実施例1及び比較例1における経過時間に対する直鎖ブテン収率を示す図である。It is a figure which shows the linear butene yield with respect to the elapsed time in Example 1 and Comparative Example 1.

以下に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、以下の態様に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。
本発明は、メタノール及びジメチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の原料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として、下記(1)〜(3)を満たすメタロケイ酸塩を含み、かつ、前記原料を前記触媒と接触させてプロピレン及び直鎖ブテンを含む混合物を得る工程の反応温度が380℃以下であることを特徴。
A typical embodiment for carrying out the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to the following embodiments as long as the gist of the present invention is not exceeded, and the present invention may be implemented in various modifications. Can be done.
The present invention is a method for producing propylene and linear butene by contacting at least one raw material selected from methanol and dimethyl ether with a catalyst, wherein the following (1) to (3) are used as active components of the catalyst. The reaction temperature of the step of contacting the raw material with the catalyst to obtain a mixture containing propylene and linear butene, which contains the metallosilicate to be satisfied, is 380 ° C. or lower.

(1)その構造がInternational Zeolite Association(IZA)で規定されるコード
でAEIである。
(2)アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Mを含む。
(3)前記メタロケイ酸塩中に含まれるSiと前記Mの量比が、SiO/Mモル比換算で5以上100未満である。(ただし、前記モル比の分母はAl、Ga、BおよびFeの合計量を表す)
なお、前記メタロケイ酸塩を、以下「本発明のメタロケイ酸塩」という。
以下、本発明について詳細に説明する。
(1) Its structure is AEI with a code defined by the International Zeolite Association (IZA).
(2) Contains at least one element M selected from the group consisting of aluminum, gallium, boron, and iron.
(3) The amount ratio of Si contained in the metallosilicate and the M is 5 or more and less than 100 in terms of SiO 2 / M 2 O 3 molar ratio. (However, the denominator of the molar ratio represents the total amount of Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , B 2 O 3 and Fe 2 O 3).
The metallosilicate is hereinafter referred to as "metallosilicate of the present invention".
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

1.触媒
本発明で用いられる触媒は、活性成分として下記のメタロケイ酸塩を含む。
[本発明のメタロケイ酸塩]
(構造)
本発明のメタロケイ酸塩は、通常、結晶性を有する。メタロケイ酸塩は、通常、ゼオライトと呼ばれる開かれた規則的なミクロ細孔(以下、単に「細孔」ということがある)を形成している多孔質結晶性化合物であり、四面体構造をもつTO単位(Tは、ゼオライトを構成する酸素以外の元素をいう)が酸素原子を共有して三次元的に連結した構造を有している。
1. 1. Catalyst The catalyst used in the present invention contains the following metallocates as active ingredients.
[Metallocate of the present invention]
(Construction)
The metallosilicates of the present invention are usually crystalline. Metallosilicate is a porous crystalline compound that forms open regular micropores (hereinafter, may be simply referred to as "pores"), usually called zeolite, and has a tetrahedral structure. It has a structure in which 4 units of TO (T means an element other than oxygen constituting zeolite) share an oxygen atom and are three-dimensionally linked.

本発明のメタロケイ酸塩は、AEI型構造を有する。
AEI型構造を有するメタロケイ酸塩は、3種類の3.8×3.8Åの8員環細孔から構成される3次元細孔を有する。8員環細孔が交差することで、その構造内に広い空洞(ケージ)が存在する。また、AEI型構造のユニットセル(単位胞)は空間座標の定まっている原子で表した場合、その組成はT4896であり、単斜晶系である。
The metallosilicate of the present invention has an AEI type structure.
Metallosilicates having an AEI-type structure have three-dimensional pores composed of three types of 3.8 × 3.8 Å 8-membered ring pores. By intersecting the 8-membered ring pores, a wide cavity (cage) exists in the structure. Moreover, when the unit cell (unit cell) of the AEI type structure is represented by an atom having fixed spatial coordinates, its composition is T 48 O 96, which is a monoclinic system.

AEI型構造を有するメタロケイ酸塩のフレームワーク密度は、通常14.8T/nmである。
なおフレームワーク密度(単位:T/nm)とは、ゼオライトの単位体積(1nm)当たりに存在する骨格を形成する酸素以外の原子Tの個数を意味し、この値はゼオライ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ゼオライトの構造との関係は、IZAの構造委員会(Structure Commission)により編纂されたゼオライトに関するデータ集(Atlas of Zeolite Framework Types,Sixth Revised Edition 2007, ELSEVIER)に示されている。
The framework density of metallosilicates having an AEI-type structure is usually 14.8 T / nm 3 .
The framework density (unit: T / nm 3 ) means the number of atoms T other than oxygen that form the skeleton existing per unit volume (1 nm 3) of zeolite, and this value is determined by the structure of zeolite. It is a thing. The relationship between the framework density and the structure of zeolite is shown in the data collection on zeolite (Atlas of Zeolite Framework Types, Sixth Revised Edition 2007, ELSEVIER) compiled by the Structure Commission of IZA. ..

(構成成分)
本発明のメタロケイ酸塩は、ケイ素と酸素以外に、アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄から選ばれる少なくとも1種の元素Mを含む。本発明のメタロケイ酸塩は、T原子
中にケイ素原子を70mol%以上含む。
前記メタロケイ酸塩中にアルミニウム、ガリウム、または鉄を含むものは、これらの原子がメタロケイ酸塩のT原子としてその骨格内に取り込まれ、比較的強い酸点となり、メタノール転化反応の活性点として働くため、触媒活性に優れる。具体的には、構成元素としてアルミニウムを含有するアルミノケイ酸塩や、ガリウムを含有するガロケイ酸塩、ホウ素を含有するボロケイ酸塩、鉄を含有するフェリケイ酸塩等が挙げられる。
(Structural component)
In addition to silicon and oxygen, the metallosilicates of the present invention contain at least one element M selected from aluminum, gallium, boron, and iron. The metallosilicate of the present invention contains 70 mol% or more of silicon atoms in T atoms.
If the metallosilicate contains aluminum, gallium, or iron, these atoms are incorporated into the skeleton as T atoms of the metallosilicate to become relatively strong acid points, which serve as active points for the methanol conversion reaction. Therefore, it has excellent catalytic activity. Specific examples thereof include aluminum-containing aluminosilicates, gallium-containing gallosilicates, boron-containing borosilicates, and iron-containing ferricates.

また、前記メタロケイ酸塩中にホウ素を含むものは、ホウ素原子がメタロケイ酸塩のT原子としてその骨格内に取り込まれることで比較的弱い酸点となる。そのためホウ素は、好ましくはアルミニウムやガリウムなどの強い酸性質を発現する他の構成元素と共存させることで、メタロケイ酸塩の酸性質や酸量を適宜調整することができる。具体的には、構成元素としてアルミニウムとホウ素を含むボロアルミノケイ酸塩や、ガリウムとホウ素を含むガロボロケイ酸塩等が挙げられる。 Further, when boron is contained in the metallosilicate, a boron atom is incorporated into the skeleton as a T atom of the metallosilicate, resulting in a relatively weak acid point. Therefore, boron can appropriately adjust the acid properties and the amount of acid of the metallosilicate by coexisting with other constituent elements such as aluminum and gallium that exhibit strong acid properties. Specific examples thereof include boroaluminosilicate containing aluminum and boron, galloaluminosilicate containing gallium and boron, and the like.

本発明のメタロケイ酸塩中には、少なくともアルミニウムを含むことが、とりわけ強い酸性質によりメタノール転化反応が促進される点、骨格からの脱離が抑制されるため触媒長期寿命の点で好ましい。
本発明のメタロケイ酸塩としては、好ましくは、アルミノケイ酸塩、ボロアルミノケイ酸塩、ガロケイ酸塩、ガロボロケイ酸塩、フェリケイ酸塩であり、より好ましくはアルミノケイ酸塩、ボロアルミノケイ酸塩であり、さらに好ましくはアルミノケイ酸塩である。
It is preferable that the metallosilicate of the present invention contains at least aluminum in terms of promoting the methanol conversion reaction due to its particularly strong acidity and suppressing desorption from the skeleton, so that the catalyst has a long life.
The metallosilicate of the present invention is preferably aluminosilicate, boroaluminosilicate, galosilicate, galoborosilicate, ferricate, more preferably aluminosilicate, boroaluminosilicate, and further. Aluminosilicate is preferred.

また、本発明のメタロケイ酸塩は、前記の元素以外に、その他の元素を含んでいてもよい。その他の元素としては、特に限定されないが、亜鉛(Zn)、ゲルマニウム(Ge)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、錫(Sn)等が挙げられる。これらの構成元素は1種類でも2種類以上でもよい。
本発明のメタロケイ酸塩のSiO/M(ただし、前記モル比の分母はAl、Ga、BおよびFeの合計量を表す)モル比は5以上であり、好ましくは10以上、より好ましくは12以上、さらに好ましくは15以上であり、100未満、好ましくは60以下、より好ましくは40以下であり、さらに好ましくは30以下である。なお、前記の比率は、メタロケイ酸塩中のSi原子が全てSiOとして含まれ、メタロケイ酸塩中に含まれる前記MがすべてMとして含まれると仮定して求める値である。SiO/Mモル比が上記範囲にあることで、強酸点及び弱酸点由来の酸量が十分得られ、高いメタノール吸着能、高いメタノール転化活性及びオレフィン相互変換活性が得られる。またコーク付着による触媒の失活、ケイ素以外のT原子の骨格からの脱離、酸点当たりの酸強度の低下といった現象を防ぐことができる。本発明のメタロケイ酸塩のSiO/Mモル比は、通常、ICP元素分析や蛍光X線分析で測定でき
る。蛍光X線分析は、標準試料中の分析元素の蛍光X線強度と分析元素の原子濃度との検量線を作成し、この検量線により、蛍光X線分析法(XRF)でメタロケイ酸塩試料中の
ケイ素原子、アルミニウム、ガリウム、鉄原子の含有量を求めることができる。なお、ホウ素元素の蛍光X線強度は比較的小さいため、ホウ素原子の含有量はICP元素分析で測定することが好ましい。
Further, the metallosilicate of the present invention may contain other elements in addition to the above-mentioned elements. Examples of other elements include, but are not limited to, zinc (Zn), germanium (Ge), titanium (Ti), zirconium (Zr), tin (Sn) and the like. These constituent elements may be one kind or two or more kinds.
SiO 2 / M 2 O 3 of the metallosilicate of the present invention (however, the denominator of the molar ratio represents the total amount of Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , B 2 O 3 and Fe 2 O 3). Is 5 or more, preferably 10 or more, more preferably 12 or more, still more preferably 15 or more, less than 100, preferably 60 or less, more preferably 40 or less, still more preferably 30 or less. The above ratio is a value obtained on the assumption that all Si atoms in the metallosilicate are contained as SiO 2 and all the M contained in the metallosilicate is contained as M 2 O 3. When the SiO 2 / M 2 O 3 molar ratio is in the above range, the amount of acid derived from the strong acid point and the weak acid point can be sufficiently obtained, and high methanol adsorption ability, high methanol conversion activity and olefin interconversion activity can be obtained. Further, it is possible to prevent phenomena such as deactivation of the catalyst due to coke adhesion, desorption of T atoms other than silicon from the skeleton, and decrease in acid strength per acid point. The SiO 2 / M 2 O 3 molar ratio of the metallosilicate of the present invention can usually be measured by ICP elemental analysis or fluorescent X-ray analysis. In the fluorescent X-ray analysis, a calibration curve of the fluorescent X-ray intensity of the analytical element in the standard sample and the atomic concentration of the analytical element is prepared, and the calibration curve is used in the metallocate sample by the fluorescent X-ray analysis method (XRF). The contents of silicon atom, aluminum, gallium, and iron atom can be determined. Since the fluorescent X-ray intensity of the boron element is relatively small, it is preferable to measure the content of the boron atom by ICP elemental analysis.

本発明のメタロケイ酸塩の結晶内に含まれるリン含有量は、特に限定されるものではないが、少ない方が好ましく、通常500ppm以下、好ましくは300ppm以下、より好ましくは100ppm以下、最も好ましくは0ppmである。メタロケイ酸塩の結晶内に含まれるリン含有量を上記の範囲とすることで、十分な比表面積が得られ、また、炭化水素成分の高い結晶内拡散性が得られ、メタノール転化活性が高くなる。リン由来の酸点での副反応が抑制されるため、プロピレン及び直鎖ブテンの収率が向上させることができる。尚、本発明のメタロケイ酸塩は、メタロケイ酸塩の骨格内および/または骨格外にリンが一部含有されていてもよいが、好ましくは骨格外にのみ含有されるものであり、より好ましくは含有されないものである。 The phosphorus content contained in the crystals of the metallosilicate of the present invention is not particularly limited, but is preferably small, usually 500 ppm or less, preferably 300 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and most preferably 0 ppm. Is. By setting the phosphorus content in the crystal of the metallosilicate in the above range, a sufficient specific surface area can be obtained, a high intracrystal diffusibility of the hydrocarbon component can be obtained, and the methanol conversion activity can be increased. .. Since side reactions at phosphorus-derived acid points are suppressed, the yields of propylene and linear butene can be improved. The metallosilicate of the present invention may contain a part of phosphorus in the skeleton and / or outside the skeleton of the metallosilicate, but it is preferably contained only outside the skeleton, and more preferably. It is not contained.

(全酸量)
本発明のメタロケイ酸塩の全酸量(以下、全酸量という)は、前記メタロケイ酸塩の結晶細孔内に存在する酸点の量と、前記メタロケイ酸塩の結晶外表面酸点の量(以下、外表面酸量という)の総和である。全酸量は、特に限定されるものではないが、通常0.001mmol/g以上、好ましくは0.01mmol/g以上、より好ましくは0.03mmol/g以上、さらに好ましくは0.05mmol/g以上、特に好ましくは0.07mmol/g以上である。また、通常1.2mmol/g以下、好ましくは0.80mmol/g以下、より好ましくは0.50mmol/g以下、さらに好ましくは0.30mmol/g以下、特に好ましくは0.20mmol/g以下である。全酸量を上記の範囲とすることで、メタノールの転化活性が担保されるとともに、メタロケイ酸塩の細孔内部におけるコーク生成が抑制され、分子の結晶内拡散性が上昇することで、プロピレンと直鎖ブテンの生成を促進することができる点で好ましい。
(Total acid amount)
The total acid amount of the metallosilicate of the present invention (hereinafter referred to as the total acid amount) is the amount of acid points existing in the crystal pores of the metallosilicate and the amount of the acid point on the outer surface of the crystal of the metallosilicate. It is the sum of (hereinafter referred to as the amount of acid on the outer surface). The total amount of acid is not particularly limited, but is usually 0.001 mmol / g or more, preferably 0.01 mmol / g or more, more preferably 0.03 mmol / g or more, still more preferably 0.05 mmol / g or more. , Particularly preferably 0.07 mmol / g or more. Further, it is usually 1.2 mmol / g or less, preferably 0.80 mmol / g or less, more preferably 0.50 mmol / g or less, still more preferably 0.30 mmol / g or less, and particularly preferably 0.20 mmol / g or less. .. By setting the total amount of acid in the above range, the conversion activity of methanol is ensured, coke formation inside the pores of metallosilicate is suppressed, and the diffusibility in the crystal of the molecule is increased, so that propylene and propylene are used. It is preferable in that it can promote the production of linear butene.

なお、ここでの全酸量は、アンモニア昇温脱離(NH−TPD)における脱離量から算出される。具体的には、前処理としてメタロケイ酸塩を真空下500℃で30分間乾燥させた後、前処理したメタロケイ酸塩を100℃で過剰量のアンモニアと接触させて、メタロケイ酸塩にアンモニアを吸着させる。得られたメタロケイ酸塩を100℃で真空乾燥する(または、100℃で水蒸気と接触させる)ことにより、該メタロケイ酸塩から余剰アンモニアを除く。次いでアンモニアの吸着したメタロケイ酸塩を、ヘリウム雰囲気下、昇温速度10℃/分で加熱して、100−600℃におけるアンモニア脱離量を質量分析法で測定する。メタロケイ酸塩当たりのアンモニア脱離量を全酸量とする。但し、本発明における全酸量は、TPDプロファイルをガウス関数によって波形分離し、そのピークトップを240℃以上に有する波形の面積の合計とする。この「240℃」は、ピークトップの位置の判断のみに用いる指標であって、240℃以上の部分の面積を求めるという趣旨ではない。ピークトップが240℃以上の波形である限り、当該「波形の面積」は、240℃以外の部分も含む全面積を求める。240℃以上にピークトップを有する波形が複数ある場合には、それぞれの面積の和とする。
本発明の全酸量には、ピークトップを240℃未満に有する弱酸点由来の酸量は含めないものとする。これは、TPDプロファイルにおいて、弱酸点由来の吸着と物理吸着との区
別が容易ではないためである。
Here, the total acid amount is calculated from the desorption amount of ammonia temperature-programmed desorption (NH 3 -TPD). Specifically, as a pretreatment, the metallosilicate is dried under vacuum at 500 ° C. for 30 minutes, and then the pretreated metallosilicate is brought into contact with an excess amount of ammonia at 100 ° C. to adsorb ammonia to the metallosilicate. Let me. Excess ammonia is removed from the metallosilicate by vacuum drying it at 100 ° C. (or contacting it with water vapor at 100 ° C.). Next, the metallosilicate on which ammonia is adsorbed is heated at a heating rate of 10 ° C./min in a helium atmosphere, and the amount of ammonia desorbed at 100-600 ° C. is measured by mass spectrometry. The amount of ammonia desorbed per metallocate is taken as the total acid amount. However, the total amount of acid in the present invention is the total area of the waveform having the peak top of 240 ° C. or higher after the TPD profile is waveform-separated by the Gaussian function. This "240 ° C." is an index used only for determining the position of the peak top, and does not mean to obtain the area of the portion of 240 ° C. or higher. As long as the peak top is a waveform of 240 ° C. or higher, the "area of the waveform" is the total area including the portion other than 240 ° C. When there are a plurality of waveforms having peak tops at 240 ° C. or higher, the sum of the areas thereof is used.
The total amount of acid in the present invention does not include the amount of acid derived from a weak acid point having a peak top of less than 240 ° C. This is because it is not easy to distinguish between adsorption derived from a weak acid point and physical adsorption in the TPD profile.

(外表面酸量)
本発明のメタロケイ酸塩の結晶外表面酸量は、特に限定されるものではないが、通常、メタロケイ酸塩の全酸量に対して5%以下であるものが好ましく、3%以下であるものがより好ましく、0%であるものが最も好ましい。
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、外表面酸点で目的物以外の炭化水素を生成する反応が進行するためと推測される。また、前記メタロケイ酸塩の細孔内で生成したプロピレンや直鎖ブテンが外表面酸点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。
(Amount of acid on the outer surface)
The amount of acid on the outer surface of the crystal of the metallosilicate of the present invention is not particularly limited, but is usually preferably 5% or less, preferably 3% or less, based on the total acid amount of the metallosilicate. Is more preferable, and 0% is most preferable.
If the amount of outer surface acid is too large, the selectivity of propylene or linear butene tends to decrease due to side reactions that occur at the outer surface acid points. It is presumed that this is because the reaction for producing hydrocarbons other than the target substance proceeds at the acid point on the outer surface. Further, it is presumed that the propylene or linear butene produced in the pores of the metallosilicate further reacts at the acid point on the outer surface, which is also one of the causes of the decrease in selectivity.

なお本発明のメタロケイ酸塩の外表面酸量の値は、国際公開2010/128644号パンフレットに記載の方法で測定することができる。
前記メタロケイ酸塩の外表面酸量を、上記範囲に調整する方法としては、特に限定はされないが、通常、前記メタロケイ酸塩の外表面のシリル化、水蒸気処理、熱処理等の方法が挙げられる。また、メタロケイ酸塩を成形する際にバインダーと前記メタロケイ酸塩の外表面酸点を結合させる、といった方法が挙げられる。
The value of the amount of acid on the outer surface of the metallosilicate of the present invention can be measured by the method described in International Publication No. 2010/128644 pamphlet.
The method for adjusting the amount of acid on the outer surface of the metallosilicate within the above range is not particularly limited, but usually includes methods such as silylation of the outer surface of the metallosilicate, steam treatment, and heat treatment. Further, a method of binding the binder and the outer surface acid point of the metallosilicate when molding the metallosilicate can be mentioned.

(弱酸量)
本発明において、前記メタロケイ酸塩の全酸量だけでなく、メタロケイ酸塩中に含まれるアルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄の由来の弱酸点が、メタノール吸着、メタノール転化やオレフィン相互変換に効果的に作用する。よって、その弱酸点由来の弱酸量の指標として、前記メタロケイ酸塩に含まれるアルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄の合計量(mmol/g)から前記全酸量(mmol/g)を差し引いた値(mmol/g)、を用いる。この値は、通常0.10mmol/g以上、好ましくは0.30mmol/g以上、より好ましくは0.50mmol/g以上、さらに好ましくは1.0mmol/g以上であり、通常5.0mmol/g以下、好ましくは4.0mmol/g以下、より好ましくは3.0mmol/g以下、さらに好ましくは2.0mmol/g以下である。この値を上記範囲とすることで、メタノール吸着、メタノール転化を促進することができ、高い触媒活性を得ることができる。
なお、前記メタロケイ酸塩に含まれるアルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄の合計量(mmol/g)は、ICP元素分析またはXRF分析等より算出する。
(Weak acid amount)
In the present invention, not only the total acid amount of the metallosilicate, but also the weak acid points derived from aluminum, gallium, boron, and iron contained in the metallosilicate are effective for methanol adsorption, methanol conversion, and olefin interconversion. Acts on. Therefore, as an index of the amount of weak acid derived from the weak acid point, the value obtained by subtracting the total amount of acid (mmol / g) from the total amount (mmol / g) of aluminum, gallium, boron, and iron contained in the metallocate. (Mmol / g), is used. This value is usually 0.10 mmol / g or more, preferably 0.30 mmol / g or more, more preferably 0.50 mmol / g or more, still more preferably 1.0 mmol / g or more, and usually 5.0 mmol / g or less. It is preferably 4.0 mmol / g or less, more preferably 3.0 mmol / g or less, still more preferably 2.0 mmol / g or less. By setting this value in the above range, methanol adsorption and methanol conversion can be promoted, and high catalytic activity can be obtained.
The total amount (mmol / g) of aluminum, gallium, boron, and iron contained in the metallocate is calculated by ICP elemental analysis, XRF analysis, or the like.

(イオン交換サイト)
本発明のメタロケイ酸塩のイオン交換サイトは、特に限定されない。通常、プロトン型(以下、H型ともいう)、一部がナトリウム(Na)、カリウム(K)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属;マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)やバリウム(Ba)等のアルカリ土類金属;等の金属イオンである。イオン交換サイトは、好ましくはプロトン、ナトリウム、カリウム、カルシウムであり、より好ましくはプロトン、ナトリウム、カリウムであり、さらに好ましくはナトリウム、カリウムであり、特に好ましくはナトリウムである。以下、例えばNaイオンで交換されているものを「Na型」ということがある。なお、アンモニウム(NH)でイオン交換されたものは、反応条件の高温下でアンモニアが脱離するため、通常プロトン型と同等に扱う。
(Ion exchange site)
The ion exchange site of the metallosilicate of the present invention is not particularly limited. Usually, proton type (hereinafter, also referred to as H type), partly alkali metals such as sodium (Na), potassium (K) and cesium (Cs); magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr) and Alkaline earth metals such as barium (Ba); metal ions such as. The ion exchange site is preferably proton, sodium, potassium, calcium, more preferably proton, sodium, potassium, still more preferably sodium, potassium, and particularly preferably sodium. Hereinafter, for example, those exchanged with Na ions may be referred to as "Na type". Those ion-exchanged with ammonium (NH 4 ) are usually treated in the same manner as the proton type because ammonia is eliminated under high temperature under the reaction conditions.

本発明のメタロケイ酸塩中のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の合計の含有量としては、特に限定されないが、通常0.005質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上、特に好ましくは1質量%以上であり、通常10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは6質量%以下、さらに好ましくは4質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。アルカリ金属及びアルカリ土類金属の合計の含有量を上記の範囲とすることで、メタロケイ酸塩の酸量やケージ空間容積を調整することができるため、反応時のコーク蓄積を抑制することができる点で好ましい。また熱的/水熱的安定性が高くなり脱アルミによる劣化を抑
制することができる点でも好ましい。
The total content of the alkali metal and the alkaline earth metal in the metallosilicate of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.005% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0. 1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 1% by mass or more, usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably 6% by mass or less, still more preferably 4 It is mass% or less, particularly preferably 2 mass% or less. By setting the total content of the alkali metal and the alkaline earth metal within the above range, the acid amount of the metallosilicate and the cage space volume can be adjusted, so that coke accumulation during the reaction can be suppressed. It is preferable in that respect. It is also preferable in that the thermal / hydrothermal stability is improved and deterioration due to dealumination can be suppressed.

(含有金属)
これらイオン交換サイト以外に、Na、K等のアルカリ金属;Mg、Ca等のアルカリ
土類金属;Cr、Cu、Ni、Fe、Mo、W、Pt、Re等の遷移金属に金属担持されていてもよい。ここで、金属担持は、通常、平衡吸着法、蒸発乾固法、ポアフィリング法等の含浸法で行うことができる。
本発明のメタロケイ酸塩中のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の合計量としては、イオン交換サイト以外にも含有する場合も、上記の含有量の範囲であることが好ましい。
(Containing metal)
In addition to these ion exchange sites, alkali metals such as Na and K; alkaline earth metals such as Mg and Ca; and transition metals such as Cr, Cu, Ni, Fe, Mo, W, Pt, and Re are supported by metals. May be good. Here, the metal support can usually be carried out by an impregnation method such as an equilibrium adsorption method, an evaporation dry drying method, or a pore filling method.
The total amount of the alkali metal and the alkaline earth metal in the metallosilicate of the present invention is preferably in the above range even when it is contained in other than the ion exchange site.

(平均一次粒子径)
本発明のメタロケイ酸塩の平均一次粒子径は、特に限定されるものではないが、通常 0.03μm以上、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.15μm以上、特に好ましくは0.20μm以上であり、通常5μm以下、好ましくは2μm以下、より好ましくは1μm以下、さらに好ましくは0.60μm以下、特に好ましくは0.40μm以下である。上記範囲とすることで、触媒反応におけるゼオライト結晶内の拡散性及び触媒有効係数が十分高くなり、ゼオライト結晶性が十分なものとなり、耐水熱安定性が高い点で好ましい。
(Average primary particle size)
The average primary particle size of the metallosilicate of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.03 μm or more, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, still more preferably 0.15 μm or more. It is particularly preferably 0.20 μm or more, usually 5 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less, still more preferably 0.60 μm or less, and particularly preferably 0.40 μm or less. Within the above range, the diffusibility in the zeolite crystal and the catalytic effectiveness coefficient in the catalytic reaction are sufficiently high, the zeolite crystallinity is sufficient, and the hydrothermal stability is high, which is preferable.

なお、本発明における平均一次粒子径とは、一次粒子の粒子径に相当する。したがって、光散乱法などで測定される凝集体の粒子径とは異なる。平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(以降、「SEM」と略記する。)又は透過型電子顕微鏡(以降、「TEM」と略記する。)による粒子の観察において、粒子を任意に20個以上測定し、その一次粒子の粒子径を平均して求められる。粒子が長方形の場合、粒子の長辺・短辺を計測して(奥行は計
測せず)、その和の平均(つまり(長辺+短辺)÷2)を算出して、その粒子の粒子径とする。
The average primary particle size in the present invention corresponds to the particle size of the primary particles. Therefore, it is different from the particle size of the agglomerate measured by a light scattering method or the like. The average particle size is determined by arbitrarily measuring 20 or more particles when observing particles with a scanning electron microscope (hereinafter abbreviated as "SEM") or a transmission electron microscope (hereinafter abbreviated as "TEM"). Then, the particle size of the primary particles is averaged. If the particle is rectangular, measure the long and short sides of the particle (without measuring the depth), calculate the average of the sums (that is, (long side + short side) ÷ 2), and then calculate the particle of that particle. The diameter.

(BET比表面積)
本発明のメタロケイ酸塩のBET比表面積は、特に限定されるものではないが、通常300m/g以上、好ましくは400m/g以上、より好ましくは500m/g以上であり、通常1000m/g以下、好ましくは800m/g以下、より好ましくは750m/g以下である。上記範囲にあることで、細孔内表面に存在する活性点が十分多く、触媒活性が高くなるため好ましい。なお、BET比表面積は、JIS8830(ガス吸着による粉体(固体)の比表面積測定方法)に準じた測定方法によって測定できる。吸着ガスとして窒素を使用し、1点法(相対圧:p/p0=0.30)でBET比表面積を求められる。
(BET specific surface area)
The BET specific surface area of the metallosilicate of the present invention is not particularly limited, but is usually 300 m 2 / g or more, preferably 400 m 2 / g or more, more preferably 500 m 2 / g or more, and usually 1000 m 2 or more. It is / g or less, preferably 800 m 2 / g or less, and more preferably 750 m 2 / g or less. Within the above range, there are sufficiently many active sites existing on the inner surface of the pores, and the catalytic activity is increased, which is preferable. The BET specific surface area can be measured by a measuring method according to JIS8830 (method for measuring the specific surface area of powder (solid) by gas adsorption). Nitrogen is used as the adsorbed gas, and the BET specific surface area is determined by the one-point method (relative pressure: p / p0 = 0.30).

(細孔容積)
本発明のメタロケイ酸塩の細孔容積は、特に限定されるものではないが、通常0.1ml/g以上、好ましくは0.2ml/g以上であり、通常3ml/g以下、好ましくは2ml/g以下である。上記範囲にあることで、細孔内表面に存在する活性点が十分多く、触媒活性が高くなるため好ましい。細孔容積は相対圧法により得られる窒素の吸着等温線から求める値であることが好ましい。
(Pore volume)
The pore volume of the metallosilicate of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.1 ml / g or more, preferably 0.2 ml / g or more, and usually 3 ml / g or less, preferably 2 ml / g. It is less than or equal to g. Within the above range, there are sufficiently many active sites existing on the inner surface of the pores, and the catalytic activity is increased, which is preferable. The pore volume is preferably a value obtained from the adsorption isotherm of nitrogen obtained by the relative pressure method.

(製造方法)
本発明のメタロケイ酸塩の製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、米国特許第5958370号公報に記載の方法等の公知の方法で製造することができる。
本発明のメタロケイ酸塩は、一般的に水熱合成法により調製することが可能である。例えば水にアルミニウム源、ガリウム源、ホウ素源、及び鉄源から選ばれる少なくとも1種類と、ケイ素源やアルカリ水溶液等を加えて均一なゲルを生成させ、これに必要に応じて構造規定剤を加えて攪拌し、原料ゲルを調製する。得られた前記原料ゲルを、密閉容器中で加熱し、自圧下反応させることにより、結晶化させる。このときの反応温度は特に限定されないが、通常100〜200℃に保持して結晶化させる。結晶化の際に、必要に応じて種結晶を添加してもよく、製造性の面では種結晶を添加する方が、反応時間を短縮できる点や結晶粒子を微粒子化できる点で好ましい。次いで結晶化した固形成分を濾過および
洗浄した後、固形分を乾燥し、引き続き焼成することによって、アルカリ(土類)金属型のメタロケイ酸塩として得ることができる。前記の乾燥温度は限定されないが、通常100〜200℃である。また前記の焼成温度は限定されないが、通常400〜700℃である。その後、酸性溶液やアンモニウム塩溶液でイオン交換し、焼成することにより、H型のメタロケイ酸塩を得ることができる。
(Production method)
The method for producing the metallosilicate of the present invention is not particularly limited, and for example, it can be produced by a known method such as the method described in US Pat. No. 5,953,370.
The metallosilicate of the present invention can generally be prepared by a hydrothermal synthesis method. For example, at least one selected from an aluminum source, a gallium source, a boron source, and an iron source, a silicon source, an alkaline aqueous solution, etc. are added to water to generate a uniform gel, and a structure defining agent is added to this as necessary. Stir to prepare the raw material gel. The obtained raw material gel is heated in a closed container and reacted under self-pressure to crystallize it. The reaction temperature at this time is not particularly limited, but is usually kept at 100 to 200 ° C. for crystallization. A seed crystal may be added at the time of crystallization as needed, and it is preferable to add the seed crystal in terms of manufacturability because the reaction time can be shortened and the crystal particles can be made into fine particles. Then, after filtering and washing the crystallized solid component, the solid content is dried and subsequently calcined to obtain an alkali (earth) metal type metalloidate. The drying temperature is not limited, but is usually 100 to 200 ° C. The firing temperature is not limited, but is usually 400 to 700 ° C. Then, the H-type metallosilicate can be obtained by ion-exchange with an acidic solution or an ammonium salt solution and calcining.

また、水熱合成の後に、イオン交換や含浸、酸処理等の処理を加え、メタロケイ酸塩の組成を変えたものも使用できる。イオン交換や含浸処理は、アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素源を含む水溶液を用いて行うことができ、上記元素の含有量を増やすことができる。また、酸処理は、無機酸や有機酸等の酸性水溶液を用いて行うことができ、上記元素の含有量を減らすことができる。 Further, after hydrothermal synthesis, treatments such as ion exchange, impregnation, and acid treatment may be added to change the composition of the metallosilicate. The ion exchange and impregnation treatment can be performed using an aqueous solution containing at least one element source selected from the group consisting of aluminum, gallium, boron, and iron, and the content of the above elements can be increased. Further, the acid treatment can be carried out using an acidic aqueous solution such as an inorganic acid or an organic acid, and the content of the above elements can be reduced.

前記メタロケイ酸塩の製造には、通常、構造規定剤が用いられ、米国特許第5958370号公報に記載の構造規定剤が好ましい。具体的には、N,N−ジアルキルピペリジンから誘導されるカチオン、N,N‐ジアルキル‐9‐アゾニアビシクロ[3.3.1]ノナンから誘導されるカチオン、2−アゾニアビシクロ[3.2.1]オクタンから誘導されるカチオン、N,N−ジアルキル−2,5−ジヒドロピロールから誘導されるカチオン等が挙げられる。 A structure-defining agent is usually used for the production of the metallosilicate, and the structure-determining agent described in US Pat. No. 5,953,370 is preferable. Specifically, a cation derived from N, N-dialkylpiperidine, a cation derived from N, N-dialkyl-9-azonia bicyclo [3.3.1] nonane, 2-azonia bicyclo [3.2.1]. Examples include cations derived from octane, cations derived from N, N-dialkyl-2,5-dihydropyrrole and the like.

N,N−ジアルキルピペリジン及びN,N−ジアルキル−2,5−ジヒドロピロールの2つの独立したアルキル基は、AEI型構造の形成に寄与する構造規定剤となるものであれば特に限定はされず、通常低級アルキル基であり、好ましくは炭素数4以下のアルキル基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基である。また前記アルキル基は直鎖状であっても分岐状であってもよく、2つのアルキル基が互いに結合して環を形成してもよい。2つのアルキル基が互いに結合して環を形成する場合は、2つのアルキル基で、通常炭素4〜6のメチレン鎖を形成し、好ましくは炭素数4のメチレン鎖を形成する。 The two independent alkyl groups, N, N-dialkylpiperidin and N, N-dialkyl-2,5-dihydropyrrole, are not particularly limited as long as they serve as a structure defining agent that contributes to the formation of AEI type structure. , Usually a lower alkyl group, preferably an alkyl group having 4 or less carbon atoms, and more preferably a methyl group or an ethyl group. Further, the alkyl group may be linear or branched, and the two alkyl groups may be bonded to each other to form a ring. When two alkyl groups are bonded to each other to form a ring, the two alkyl groups usually form a methylene chain having 4 to 6 carbon atoms, preferably a methylene chain having 4 carbon atoms.

また前記N,N−ジアルキルピペリジンのピペリジン環は、置換基を有していてもよい。置換基は、通常低級アルキル基であり、好ましくは炭素数4以下のアルキル基であり、より好ましくはメチル基、エチル基である。置換基の数は2以上でもよい。
上記のうち好ましくは、N,N‐ジメチル‐3,5‐ジメチルピペリジウムカチオン、N,N‐ジエチル‐2,6‐ジメチルピペリジウムカチオン、N,N‐ジメチル‐9‐アゾニアビシクロ[3.3.1]ノナンカチオン等である。
Further, the piperidine ring of the N, N-dialkylpiperidine may have a substituent. The substituent is usually a lower alkyl group, preferably an alkyl group having 4 or less carbon atoms, and more preferably a methyl group or an ethyl group. The number of substituents may be 2 or more.
Of the above, preferably N, N-dimethyl-3,5-dimethylpiperidium cation, N, N-diethyl-2,6-dimethylpiperidium cation, N, N-dimethyl-9-azonia bicyclo [3.3. 1] Nonane cation and the like.

前記構造規定剤として用いられるカチオンは、本発明のメタロシリケートの形成を阻害しないアニオンを伴うものである。前記アニオンは、特に限定はされないが、具体的には、Cl-、Br-、I-などのハロゲンイオンや水酸化物イオン、酢酸塩、硫酸塩、カルボ
ン酸塩が含まれる。中でも、水酸化物イオンは特に好適に用いられる。
また、リン含有系構造規定剤として、テトラエチルホスホニウム水酸化物、テトラエチルホスホニウムブロミドのような物質を使用することもできる。
The cation used as the structure defining agent is accompanied by an anion that does not inhibit the formation of the metallosilicate of the present invention. The anion is not particularly limited, but specifically includes halogen ions such as Cl-, Br-, and I-, hydroxide ions, acetates, sulfates, and carboxylates. Among them, hydroxide ions are particularly preferably used.
Further, as a phosphorus-containing structure-determining agent, a substance such as tetraethylphosphonium hydroxide or tetraethylphosphonium bromide can also be used.

しかし、リン化合物は、合成メタロケイ酸塩から焼成により構造規定剤を除去する際に、有害物質である五酸化二リン等を発生する可能性があるため、好ましくは窒素系構造規定剤である。
AEI型メタロケイ酸塩の合成方法としては、アルカリ源の代わりにフッ酸等のフッ素源を添加して合成する方法も公知の技術としてはあるが、フッ酸は非常に危険な酸であり、ましてや高温下での水熱合成時に使用することは、工業的には現実的ではない。また、フッ酸を添加して合成されるAEI型メタロケイ酸塩は、プロピレン及び直鎖ブテン製造用の触媒として用いるには以下の点で好ましくない。
However, the phosphorus compound is preferably a nitrogen-based structure-determining agent because it may generate a harmful substance such as diphosphorus pentoxide when the structure-determining agent is removed from the synthetic metallosilicate by calcination.
As a method for synthesizing AEI-type metallocate, there is a known technique of adding a fluorine source such as hydrofluoric acid instead of an alkaline source, but hydrofluoric acid is a very dangerous acid, let alone. It is not industrially practical to use it during hydrothermal synthesis at high temperatures. Further, the AEI type metallosilicate synthesized by adding hydrofluoric acid is not preferable in the following points for use as a catalyst for producing propylene and linear butene.

(1)高シリカ組成(Si/M比>100)となり、強酸点が少なく、また弱酸点も少なくなる傾向があり、メタノールの吸着およびオレフィンへの転化活性が低くなりやすい。
(2)粒子径が大きく、触媒の有効係数が小さくなりやすい。
(3)構造規定剤を除去するための焼成を行っても、フッ素は除かれず、比表面積や細孔容積が小さくなる傾向があり、オレフィンへの転化活性が低くなりやすい。
(1) The composition is high silica (Si / M 2 ratio> 100), the number of strong acid points tends to be small, the number of weak acid points tends to be small, and the adsorption activity of methanol and the conversion activity to olefin tend to be low.
(2) The particle size is large, and the effective coefficient of the catalyst tends to be small.
(3) Even if firing is performed to remove the structure-determining agent, fluorine is not removed, the specific surface area and pore volume tend to be small, and the conversion activity to olefin tends to be low.

本発明のAEI型構造のメタロケイ酸塩は、上述の焼成後、適宜、水蒸気処理、熱処理、酸処理及びイオン交換から選ばれる少なくとも1つの処理をされたものであることが好ましい。このうち、好ましくは水蒸気処理、熱処理、イオン交換から選ばれる少なくとも1つの処理を施したものであり、より好ましくは水蒸気処理、イオン交換から選ばれる少なくとも1つの処理を施したものであり、さらに好ましくは水蒸気処理を施したものである。これらの処理に加えて、シリル化処理を施して用いてもよい。好ましくは水蒸気処理、イオン交換から選ばれる少なくとも1つの処理とシリル化処理を併用したものであり、より好ましくは水蒸気処理とシリル化処理を併用したものである。
以下、これらの処理方法について述べる。
It is preferable that the metallosilicate having an AEI type structure of the present invention is appropriately subjected to at least one treatment selected from steam treatment, heat treatment, acid treatment and ion exchange after the above-mentioned firing. Of these, at least one treatment selected from steam treatment, heat treatment, and ion exchange is preferably performed, and more preferably, at least one treatment selected from steam treatment and ion exchange is performed, which is even more preferable. Is steam-treated. In addition to these treatments, silylation treatment may be performed before use. It is preferably a combination of at least one treatment selected from steam treatment and ion exchange and a silylation treatment, and more preferably a combination of steam treatment and silylation treatment.
Hereinafter, these processing methods will be described.

<水蒸気処理>
本発明のAEI型構造のメタロケイ酸塩の水蒸気処理方法は、特に限定されるものではないが、本発明の効果を損なわない範囲において水蒸気を含む気体に接触させることができる。具体的には水蒸気、空気又は不活性ガスで希釈した水蒸気、メタノールおよび/またはジメチルエーテルとともに水蒸気を含む反応雰囲気、または水蒸気を生成する反応雰囲気等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、メタノールおよび/またはジメチルエーテ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の水として存在しても構わないが、前記メタロケイ酸塩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。
<Steam treatment>
The method for treating water vapor of the metallosilicate having the AEI type structure of the present invention is not particularly limited, but it can be brought into contact with a gas containing water vapor as long as the effects of the present invention are not impaired. Specific examples thereof include a method of contacting with water vapor, water vapor diluted with air or an inert gas, a reaction atmosphere containing water vapor together with methanol and / or dimethyl ether, a reaction atmosphere for generating water vapor, and the like. The reaction that produces water vapor is a reaction in which dehydration occurs to generate water vapor, such as the dehydration reaction of methanol and / or dimethyl ether. Although water vapor may partially exist as liquid water depending on the conditions, it is preferable that the entire metallosilicate salt is present in the state of water vapor in order to give a uniform water vapor treatment effect. ..

前記メタロケイ酸塩は水蒸気処理により、その骨格を形成するヘテロ金属原子の脱離が結晶全体で起こるため、前記の外表面酸量だけでなく、前記全酸量も減少すると考えられる。この全酸量の減少により、メタロケイ酸塩の細孔内部におけるコーク生成が抑制され、分子の結晶内拡散性が向上する。このため、プロピレンよりも大きい分子の直鎖ブテンの生成が相対的に促進されるものと推測される。 It is considered that not only the amount of the outer surface acid but also the total amount of the acid is reduced because the heterometal atoms forming the skeleton of the metallosilicate are eliminated from the entire crystal by the steam treatment. This decrease in the total amount of acid suppresses the formation of cork inside the pores of the metallosilicate, and improves the intracrystal diffusivity of the molecule. Therefore, it is presumed that the production of linear butene, which is a molecule larger than propylene, is relatively promoted.

なお、過度な水蒸気処理を行うと、分子の結晶内拡散性が必要以上に上昇し、ペンテンやヘキセン等の炭素数5以上の炭化水素分子の生成量が増加する傾向がある。
前記メタロケイ酸塩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600℃以上であり、好ましくは700℃以上、より好ましくは750℃以上、さらに好ましくは800℃以上である。また通常1000℃以下であり、好ましくは950℃以下、より好ましくは900℃以下、さらに好ましくは850℃以下である。水蒸気処理温度を上記の範囲とすることで、骨格構造の崩壊を起こさずに、短い処理時間で効率的にヘテロ金属原子を骨格から除去することができる点で好ましい。
When excessive water vapor treatment is performed, the diffusibility of the molecule in the crystal increases more than necessary, and the amount of hydrocarbon molecules having 5 or more carbon atoms such as pentene and hexene tends to increase.
The steam treatment temperature of the metallosilicate is not particularly limited, but is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, more preferably 750 ° C. or higher, still more preferably 800 ° C. or higher. Further, it is usually 1000 ° C. or lower, preferably 950 ° C. or lower, more preferably 900 ° C. or lower, and further preferably 850 ° C. or lower. By setting the steam treatment temperature in the above range, heterometal atoms can be efficiently removed from the skeleton in a short treatment time without causing collapse of the skeleton structure, which is preferable.

水蒸気処理に用いる水蒸気(スチーム)は、空気や、ヘリウム、窒素等の不活性ガスで希釈して使用することができる。その際の水蒸気濃度は、特に限定されるものではないが、前記メタロケイ酸塩を水蒸気処理する際に用いる気体全体に対して通常5体積%以上、好ましくは20体積%以上、より好ましくは35体積%以上であり、さらに好ましくは50体積%以上であり、通常100体積%以下、好ましくは90体積%以下、より好ましくは80体積%以下、さらに好ましくは70体積%以下である。 The steam used for steam treatment can be diluted with air or an inert gas such as helium or nitrogen. The water vapor concentration at that time is not particularly limited, but is usually 5% by volume or more, preferably 20% by volume or more, more preferably 35% by volume, based on the total gas used for steaming the metallocate. % Or more, more preferably 50% by volume or more, usually 100% by volume or less, preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, still more preferably 70% by volume or less.

水蒸気濃度を上記範囲にすることで、短い処理時間で効率的に前記T原子を骨格から除去することができる点で好ましい。
水蒸気処理の圧力(希釈ガスを含む全圧)は特に制限されるものではないが、通常50kPa(絶対圧、以下同様)以上、好ましくは75kPa以上、より好ましくは100kPa以上であり、通常2MPa以下、好ましくは1MPa以下、より好ましくは0.5MPa以下である。水蒸気処理の圧力を上記圧力範囲にすることで、短時間で効率的に前記T原子を骨格から除去することができる点で好ましい。
By setting the water vapor concentration in the above range, the T atom can be efficiently removed from the skeleton in a short treatment time, which is preferable.
The pressure of steam treatment (total pressure including diluting gas) is not particularly limited, but is usually 50 kPa (absolute pressure, the same applies hereinafter) or more, preferably 75 kPa or more, more preferably 100 kPa or more, and usually 2 MPa or less. It is preferably 1 MPa or less, more preferably 0.5 MPa or less. By setting the pressure of steam treatment in the above pressure range, the T atom can be efficiently removed from the skeleton in a short time, which is preferable.

水蒸気の分圧は特に制限されるものではないが、通常0.01MPa以上(絶対圧、以下同様)、好ましくは0.03MPa以上、より好ましくは0.05MPa以上、さらに好ましくは0.06MPa以上、特に好ましくは0.07MPa以上であり、通常3MPa以下、好ましくは2MPa以下、より好ましくは1MPa以下、さらに好ましくは0.2MPa以下、特に好ましくは0.1MPa以下である。水蒸気の分圧を上記圧力範囲にすることで、短時間で効率的に前記T原子を骨格から除去することができる点で好ましい。 The partial pressure of water vapor is not particularly limited, but is usually 0.01 MPa or more (absolute pressure, the same applies hereinafter), preferably 0.03 MPa or more, more preferably 0.05 MPa or more, still more preferably 0.06 MPa or more. It is particularly preferably 0.07 MPa or more, usually 3 MPa or less, preferably 2 MPa or less, more preferably 1 MPa or less, still more preferably 0.2 MPa or less, and particularly preferably 0.1 MPa or less. By setting the partial pressure of water vapor within the above pressure range, the T atom can be efficiently removed from the skeleton in a short time, which is preferable.

前記メタロケイ酸塩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。
前記メタロケイ酸塩の水蒸気処理は、その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。
The steam treatment time of the metallosilicate is not particularly limited, but is usually 0.1 hours or more, preferably 0.5 hours or more, and more preferably 1 hour or more. There is no upper limit to the treatment time as long as the catalytic activity is not significantly impaired. The treatment time can be appropriately adjusted depending on the steam treatment temperature and the steam concentration.
The steam treatment of the metallosilicate may be carried out in a state where an organic substance is present inside the pores. Since the organic substance is present inside the pores, it is possible to significantly reduce the acid points on the outer surface while preventing an extreme decrease in the acid points inside the pores when a particularly strong steam treatment is performed.

前記有機物としては、特に限定されないが、メタロケイ酸塩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、水熱合成後のメタロケイ酸塩(以下、焼成前メタロケイ酸塩ということがある)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。 Examples of the organic substance include, but are not limited to, a structure-determining agent used during hydrothermal synthesis of metallosilicates, cork produced by a reaction, and the like. These organic substances can also be removed through a combustion step such as air firing after steam treatment of the metallosilicate after hydrothermal synthesis (hereinafter, may be referred to as a metallosilicate before firing), or air or the like. By treating with steam diluted with the oxygen-containing gas of the above, steam treatment can also be performed while removing organic substances.

前記メタロケイ酸塩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、メタロケイ酸塩の強酸点を中和し、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、特に限定されないが、前記メタロケイ酸塩に対して通常、0.5質量%以上、好ましくは3質量%以上、通常30質量%以下、好ましくは10質量%以下である。
It is also possible to physically mix the metallosilicate with a compound containing an alkaline earth metal before subjecting it to steam treatment. By adding an alkaline earth metal, it may be possible to neutralize the strong acid point of the metallosilicate and suppress the formation of cork produced at the strong acid point. Examples of the compound containing an alkaline earth metal include calcium carbonate, calcium hydroxide and magnesium carbonate, and calcium carbonate is preferable.
The amount of the compound containing an alkaline earth metal is not particularly limited, but is usually 0.5% by mass or more, preferably 3% by mass or more, usually 30% by mass or less, preferably 10% by mass, based on the metallosilicate. It is as follows.

<熱処理>
本発明のAEI型構造のメタロケイ酸塩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、前記メタロケイ酸塩を、空気及び不活性ガスから選ばれる少なくとも1つの雰囲気下で高温処理する方法や、メタノールおよび/またはジメチルエーテ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。
<Heat treatment>
The method for heat-treating the metallosilicate having the AEI type structure of the present invention is not particularly limited, but specifically, the metallosilicate is placed in at least one atmosphere selected from air and an inert gas. Examples thereof include a method of high temperature treatment and a method of high temperature treatment in a mixed gas atmosphere containing methanol and / or dimethyl ether.

前記メタロケイ酸塩の熱処理では、水蒸気処理と同様、その骨格内のヘテロ金属原子の脱離による全酸量を減少させることができる。
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、好ましくは700℃
以上、より好ましくは800℃以上、さらに好ましくは900℃以上であり、通常1200℃以下、好ましくは1100℃以下、より好ましくは1000℃以下、さらに好ましくは950℃以下である。熱処理温度を上記の範囲とすることで、骨格構造の崩壊を起こさずに、短い処理時間で効率的に前記T原子を骨格から除去することができる点で好ましい。
In the heat treatment of the metallocate, the total amount of acid due to the elimination of heterometal atoms in the skeleton can be reduced as in the case of steam treatment.
The heat treatment temperature is not particularly limited, but is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher.
As described above, it is more preferably 800 ° C. or higher, further preferably 900 ° C. or higher, usually 1200 ° C. or lower, preferably 1100 ° C. or lower, more preferably 1000 ° C. or lower, still more preferably 950 ° C. or lower. By setting the heat treatment temperature in the above range, it is preferable that the T atom can be efficiently removed from the skeleton in a short treatment time without causing the skeleton structure to collapse.

熱処理の際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。
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。
As the gas type used in the heat treatment, helium, nitrogen, air or the like can be used.
Similar to the steam treatment, the heat treatment may be performed in a state where an organic substance is present inside the pores. When an inert gas such as helium or nitrogen is used, the organic substance may be carbonized by heat treatment, but it can be removed by firing with air.

なお、前記熱処理は上記のメタロケイ酸塩を製造する際に行われる焼成と同時に行っても別個に分けて行ってもよい。前記熱処理は骨格内の前記T原子の脱離等を目的とするため比較的高温で行われ、特に限定はされないが、具体的には、上記の焼成と熱処理を別個に行なう場合であれば、前記熱処理は、通常、前記焼成よりも高い温度で行なわれる。
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。
The heat treatment may be performed at the same time as the calcination performed when the metallosilicate is produced, or may be separately performed separately. The heat treatment is performed at a relatively high temperature for the purpose of desorption of the T atom in the skeleton, and is not particularly limited. Specifically, when the above firing and the heat treatment are performed separately, The heat treatment is usually performed at a temperature higher than that of the firing.
The heat treatment time is not particularly limited, but is usually 0.1 hours or more, preferably 0.5 hours or more, and more preferably 1.0 hours or more. Further, there is no upper limit of the treatment time as long as the catalytic activity is not significantly impaired, and the treatment time can be appropriately adjusted depending on the heat treatment temperature.

<酸処理>
本発明のAEI型構造のメタロケイ酸塩の酸処理の方法は、特に限定されるものではないが、具体的には、酸性水溶液を用いる方法が挙げられる。
前記酸性水溶液に用いる酸の種類としては、特に限定されるものではないが、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸などの無機酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などのカルボン酸、シュウ酸、マロン酸などのジカルボン酸などを使用することができる。これらのうち好ましいのは、硫酸、硝酸、塩酸である。
<Acid treatment>
The method for acid treatment of the metallosilicate having an AEI type structure of the present invention is not particularly limited, and specific examples thereof include a method using an acidic aqueous solution.
The type of acid used in the acidic aqueous solution is not particularly limited, but is not limited to inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, oxalic acid, malonic acid and the like. Dicarboxylic acid and the like can be used. Of these, sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid are preferred.

前記酸性水溶液の酸の濃度としては、特に限定されるものではないが、通常0.01M以上、好ましくは0.1M以上、より好ましくは1M以上であり、通常10M以下であり、好ましくは8M以下であり、より好ましくは6M以下である。酸の濃度を上記の範囲とすることで、骨格構造の崩壊を起こさずに、短い処理時間で効率的に前記T原子を骨格から除去することができる点で好ましい。 The acid concentration of the acidic aqueous solution is not particularly limited, but is usually 0.01 M or more, preferably 0.1 M or more, more preferably 1 M or more, usually 10 M or less, and preferably 8 M or less. It is more preferably 6M or less. By setting the acid concentration in the above range, the T atom can be efficiently removed from the skeleton in a short treatment time without causing the collapse of the skeleton structure, which is preferable.

メタロケイ酸塩に対する酸性水溶液の量としては、特に制限されるものではないが、メタロケイ酸塩1gに対して、酸性水溶液の総量で通常3g以上、好ましくは5g以上、より好ましくは10g以上であり、通常100g以下、好ましくは80g以下、より好ましくは50g以下である。酸性水溶液の量を上記の範囲とすることで、スラリーの十分な撹拌効率を得るとともに、一定の生産性を確保することができる点で好ましい。 The amount of the acidic aqueous solution with respect to the metallosilicate is not particularly limited, but the total amount of the acidic aqueous solution is usually 3 g or more, preferably 5 g or more, more preferably 10 g or more with respect to 1 g of the metallosilicate. It is usually 100 g or less, preferably 80 g or less, and more preferably 50 g or less. By setting the amount of the acidic aqueous solution in the above range, it is preferable in that sufficient stirring efficiency of the slurry can be obtained and a certain productivity can be ensured.

酸処理の温度としては、特に限定されるものではないが、常圧においては通常室温から100℃、耐圧容器内では100℃以上で行うことも可能であり、通常40℃以上、好ましく60℃以上、より好ましくは80℃以上であり、通常200℃以下、好ましくは180℃以下、より好ましくは160℃以下である。酸処理の温度を上記の範囲とすることで、骨格構造の崩壊を抑制しながら、短時間で効率的にヘテロ金属原子を骨格から除去することができる。 The temperature of the acid treatment is not particularly limited, but it can be carried out at normal pressure from room temperature to 100 ° C. and in a pressure-resistant container at 100 ° C. or higher, and is usually 40 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher. , More preferably 80 ° C. or higher, usually 200 ° C. or lower, preferably 180 ° C. or lower, more preferably 160 ° C. or lower. By setting the acid treatment temperature within the above range, heterometal atoms can be efficiently removed from the skeleton in a short time while suppressing the collapse of the skeleton structure.

酸処理の処理時間は、特に限定されるものではなく、酸の濃度や反応温度にもよるが、通常0.01時間以上、好ましくは0.1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。酸の濃度や反応温度により、処理時間は適宜調整することができる。
酸性水溶液中に、シリル化剤を添加することにより、酸処理とシリル化処理を同時に行うこともできる。その際に用いるシリル化剤は、前記シリル化剤と同じである。
The treatment time of the acid treatment is not particularly limited and depends on the acid concentration and the reaction temperature, but is usually 0.01 hours or more, preferably 0.1 hours or more, as long as the performance of the catalyst is not impaired. There is no particular upper limit on the processing time. The treatment time can be appropriately adjusted depending on the acid concentration and the reaction temperature.
By adding a silylating agent to the acidic aqueous solution, the acid treatment and the silylation treatment can be performed at the same time. The silylating agent used at that time is the same as the silylating agent.

<イオン交換>
メタロケイ酸塩のヘテロ金属原子のカウンターカチオンは、通常、ナトリウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム(NH)あるいはプロトン(H)である。これらのカウンターカチオンはイオン交換可能であり、適宜、金属イオン交換して使用することができる。
<Ion exchange>
The counter cation of the metalloid atom of the metalloid is usually an alkali metal such as sodium, an alkaline earth metal, ammonium (NH 4 ) or a proton (H). These counter cations are ion-exchangeable and can be used by appropriately exchanging metal ions.

交換する金属としては、特に限定されるものではないが、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属が挙げられる。好ましくはナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムであり、より好ましくはナトリウム、カリウム、カルシウムであり、さらに好ましくはナトリウム、カリウムである。イオン交換することで、メタロケイ酸塩の酸量やケージ空間容積を調整することができるため、反応時のコーク蓄積を抑制することができる点で好ましい。また熱的/水熱的安定性が高くなり脱アルミによる劣化
を抑制することができる点でも好ましい。
The metal to be exchanged is not particularly limited, and examples thereof include alkali metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, and alkaline earth metals such as magnesium, calcium, strontium and barium. It is preferably sodium, potassium, magnesium and calcium, more preferably sodium, potassium and calcium, and even more preferably sodium and potassium. By ion exchange, the acid amount of metallocate and the cage space volume can be adjusted, which is preferable in that coke accumulation during the reaction can be suppressed. It is also preferable in that the thermal / hydrothermal stability is improved and deterioration due to dealumination can be suppressed.

金属イオン交換の方法は、特に限定されるものではないが、既知のイオン交換法によって行うことができる。イオン交換法に用いる際の、メタロケイ酸塩のカチオンは特に限定されず、通常、ナトリウム型、アンモニウム型、あるいはプロトン型が用いられる。
金属源としては、通常、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物塩、臭化物塩、ヨウ化物塩等が用いられ、好ましくは硝酸塩、硫酸塩、塩化物塩であり、より好ましくは硝酸塩である。
The method of metal ion exchange is not particularly limited, but can be performed by a known ion exchange method. The cation of the metallosilicate when used in the ion exchange method is not particularly limited, and a sodium type, an ammonium type, or a proton type is usually used.
As the metal source, nitrates, sulfates, acetates, carbonates, chloride salts, bromide salts, iodide salts and the like are usually used, preferably nitrates, sulfates, chloride salts, and more preferably nitrates. Is.

用いる溶媒としては、金属源が溶解するものであれば、特に限定されるものではないが、通常、水が用いられる。
金属源溶液の濃度は、特に限定されるものではないが、通常0.1M以上、好ましくは0.5M以上、より好ましくは1M以上であり、また上限は、通常10M以下、好ましくは8M以下、より好ましくは6M以下である。金属源の溶解度見合いで濃度を調整することが望ましい。
The solvent used is not particularly limited as long as it dissolves the metal source, but water is usually used.
The concentration of the metal source solution is not particularly limited, but is usually 0.1 M or more, preferably 0.5 M or more, more preferably 1 M or more, and the upper limit is usually 10 M or less, preferably 8 M or less. More preferably, it is 6 M or less. It is desirable to adjust the concentration according to the solubility of the metal source.

イオン交換を行う温度は、室温から溶媒の沸点程度である。処理時間は、イオン交換が十分平衡に達する時間であればよく、通常1〜6時間程度である。金属の交換率を高めるため、イオン交換を複数回繰り返すことも可能である。
所定の時間処理した懸濁液からのメタロケイ酸塩の分離は、通常の固液分離操作、例えば濾過や遠心分離によって行う。
The temperature at which ion exchange is performed is from room temperature to about the boiling point of the solvent. The treatment time may be any time as long as the ion exchange reaches a sufficient equilibrium, and is usually about 1 to 6 hours. It is also possible to repeat ion exchange multiple times in order to increase the metal exchange rate.
Separation of the metallocate from the suspension treated for a predetermined time is carried out by a usual solid-liquid separation operation, such as filtration or centrifugation.

イオン交換後のメタロケイ酸塩を乾燥する際の雰囲気は特に限定されず、例えば空気中、不活性ガス中、真空中などで行われる。乾燥温度は、通常、室温から溶媒の沸点程度である。
イオン交換後のメタロケイ酸塩は、適宜焼成を行って使用する。焼成温度は金属源の分解温度よりも高温であればよく、通常200℃〜600℃、好ましくは300℃〜500℃である。焼成温度が低すぎると金属源が残留しやすく、焼成温度が高すぎるとメタロケイ酸塩の構造崩壊や、金属のシンタリングが進行し易くなる。
The atmosphere for drying the metallosilicate after ion exchange is not particularly limited, and is performed, for example, in air, in an inert gas, in vacuum, or the like. The drying temperature is usually from room temperature to about the boiling point of the solvent.
The metallosilicate after ion exchange is used after being appropriately calcined. The firing temperature may be higher than the decomposition temperature of the metal source, and is usually 200 ° C. to 600 ° C., preferably 300 ° C. to 500 ° C. If the calcination temperature is too low, the metal source tends to remain, and if the calcination temperature is too high, the structure of the metallocate is likely to collapse and metal sintering is likely to proceed.

<シリル化処理>
AEI型構造のメタロケイ酸塩をシリル化処理する方法は、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、具体的には液相シリル化や気相シリル化等を行うことができる。
AEI型構造のメタロケイ酸塩は、シリル化処理により、通常、外表面の酸点が被覆され、不活性化されることにより、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、前記メタロケイ酸塩の外表面で起こる副反応が抑制される。具体的には、有機化合物原料や、メタロケイ酸塩の細孔内で生成した低級オレフィンがメタロケイ酸塩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反応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、前記メタロケイ酸塩が有する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、低級オレフィンの選択率が向上するものと考える。
<Cyrilization treatment>
The method for silylating the metallosilicate having an AEI type structure is not particularly limited, and a known method can be appropriately used, specifically, liquid phase silylation, gas phase silylation, or the like. Can be done.
It is considered that the amount of acid on the outer surface of the metallosilicate having an AEI type structure is reduced by the silylation treatment, which usually covers the acid spots on the outer surface and is inactivated. When the amount of acid on the outer surface decreases, side reactions that occur on the outer surface of the metallosilicate are suppressed. Specifically, when the organic compound raw material or the lower olefin generated in the pores of the metallosilicate comes into contact with the acid point on the outer surface of the metallosilicate, the reaction of forming a component other than the target substance is suppressed. It is considered to be effective. Further, in the silylation of the outer surface acid point, since the silyl group is also bonded to the acid point constituting the pores of the metallocate, the pore diameter of the outer surface opening is slightly reduced to the outside of the crystal. It is also considered to have the effect of suppressing molecular diffusion. It is considered that this makes it possible to suppress the formation of hydrocarbons having 5 or more carbon atoms, which are larger molecules, and improve the selectivity of lower olefins.

以下、シリル化処理を、液相シリル化を例に取り、具体的に説明する。
シリル化剤としては、特に限定されるものではなく、通常はメタロケイ酸塩の外表面をシリル化することができ、かつメタロケイ酸塩の細孔内をシリル化することができないものを使用する。具体的には、シリコーン類、クロロシラン類、アルコキシシラン類、シロキサン類、シラザン類などが使用できる。これらのうち、気相シリル化には通常クロロシラン類、液相シリル化には通常アルコキシシラン類が用いられ、より好ましいシリル化剤は、反応性が高く、取り扱いが比較的容易であるという点で、アルコキシシラン類である。
Hereinafter, the silylation treatment will be specifically described by taking liquid phase silylation as an example.
The silylating agent is not particularly limited, and usually, an agent capable of silylating the outer surface of the metallosilicate and not being able to silylate the inside of the pores of the metallosilicate is used. Specifically, silicones, chlorosilanes, alkoxysilanes, siloxanes, silazanes and the like can be used. Of these, chlorosilanes are usually used for gas phase silylation, and alkoxysilanes are usually used for liquid phase silylation, and more preferable silylating agents are highly reactive and relatively easy to handle. , Alkoxysilanes.

シリコーン類としては、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 silicones include dimethyl silicone, diethyl silicone, phenyl methyl silicone, methyl hydrogen silicone, ethyl hydrogen silicone, phenyl hydrogen silicone, methyl ethyl silicone, phenyl ethyl silicone, diphenyl silicone, and methyl trifluoropropyl silicone. , Ethyltrifluoropropyl silicone, tetrachlorophenylmethyl silicone, tetrachlorophenylethyl silicone, tetrachlorophenylhydrogen silicone, tetrachlorophenyl silicone, methyl vinyl silicone, ethyl vinyl silicone and the like are used.

クロロシラン類としては、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。
アルコキシシラン類としては、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 the chlorosilanes include tetrachlorosilane, trichlorosilane, trichloromethylsilane, dichlorodimethylsilane, chlorotrimethylsilane, trichloroethylsilane, dichlorodiethylsilane, and chlorotriethylsilane.
Specific examples of the alkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, etc .; quaternary alkoxysilane, trimethoxymethylsilane, trimethoxyethylsilane, triethoxymethylsilane, triethoxyethylsilane, etc.; Alkoxysilane, dimethoxydimethylsilane, dimethoxydiethylsilane, diethoxydimethylsilane, diethoxydiethylsilane, etc .; secondary alkoxysilane, methoxytrimethylsilane, methoxytriethylsilane, ethoxytrimethylsilane, ethoxytriethylsilane, etc .; primary alkoxysilane Is used. It is preferably a secondary or higher alkoxysilane, more preferably a tertiary or higher alkoxysilane, and even more preferably a quaternary alkoxysilane.

シロキサン類としては、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。
シラザン類としては、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 the siloxanes include hexamethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane, pentamethyldisiloxane, tetramethyldisiloxane, and the like, with hexamethyldisiloxane being preferred.
Specific examples of the silazanes include hexamethyldisilazane, dipropyltetramethyldisilazane, diphenyltetramethyldisilazane, tetraphenyldimethyldisilazane and the like, and hexamethyldisilazane is preferable.

前記メタロケイ酸塩に対するシリル化剤の量は、特に限定されるものではないが、前記メタロケイ酸塩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。シリル化剤の量を上記の範囲とすることで、外表面酸点のシリル化被覆が効率的に進行し、かつ過度なシリル化被覆による触媒活性低下を抑制できる点で好ましい。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。 The amount of the silylating agent with respect to the metallosilicate is not particularly limited, but is usually 0.001 mol or more, preferably 0.01 mol or more, and more preferably 0, based on 1 mol of the metallosilicate. .1 mol or more. Further, it is usually 5 mol or less, preferably 3 mol or less, and more preferably 1 mol or less. By setting the amount of the silylating agent in the above range, the silylation coating of the outer surface acid spots proceeds efficiently, and the decrease in catalytic activity due to the excessive silylation coating can be suppressed, which is preferable. The amount of the silylating agent is represented by the number of moles of Si atoms contained in the silylating agent, and in the case of a silylating agent having a plurality of Si atoms in the molecule, the total number of moles of the Si atoms is silyl. It will be treated as the number of moles of the agent.

液相シリル化を行う場合、溶媒を使用することができ、溶媒としては、特に限定されないが、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、キシレン等の炭化水素や水を使用することができる。また、水溶媒で液相シリル化を行なう場合は、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。 When liquid phase silylation is performed, a solvent can be used, and the solvent is not particularly limited, but hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclopentane, cyclohexane, benzene, toluene, and xylene. And water can be used. When liquid phase silylation is performed with an aqueous solvent, an acidic aqueous solution to which an acid such as sulfuric acid or nitric acid is added can be used in order to promote the silylation reaction.

液相シリル化を行う場合、前記液相シリル化反応を行なう溶液中のシリル化剤の濃度は、特に限定されるものではないが、通常0.01質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上である。また、通常80質量%以下であり、好ましくは60質量%以下であり、より好ましくは40質量%以下である。シリル化剤の濃度を上記の範囲とすることで、シリル化剤同士の縮合を抑制し、かつシリル化速度を維持できる点で好ましい。 When liquid phase silylation is carried out, the concentration of the silylating agent in the solution for which the liquid phase silylation reaction is carried out is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more. As mentioned above, it is more preferably 1% by mass or more. Further, it is usually 80% by mass or less, preferably 60% by mass or less, and more preferably 40% by mass or less. By setting the concentration of the silylating agent in the above range, condensation between the silylating agents can be suppressed and the silylation rate can be maintained, which is preferable.

液相シリル化を行なう場合の前記メタロケイ酸塩に対する溶媒の量は、特に制限されるものではないが、前記メタロケイ酸塩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80g以下、より好ましくは50g以下である。溶媒の量を上記の範囲とすることで、スラリーの十分な撹拌効率を得るとともに、一定の生産性を確保することができる点で好ましい。 The amount of the solvent with respect to the metallosilicate when performing liquid phase silylation 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 the metallosilicate. Is. Further, it is usually 100 g or less, preferably 80 g or less, and more preferably 50 g or less. By setting the amount of the solvent in the above range, it is preferable in that sufficient stirring efficiency of the slurry can be obtained and a certain productivity can be ensured.

液相シリル化を行う場合、シリル化処理に供するメタロケイ酸塩に特定の範囲の水分を付与しておいても良い。前記のメタロケイ酸塩が含有する水分は、メタロケイ酸塩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、本発明のメタロケイ酸塩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、通常シリル化処理前のメタロケイ酸塩の水分含有量は、通常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、メタロケイ酸塩に特定の水分含有量とな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)。 When liquid phase silylation is performed, a specific range of water may be added to the metallosilicate to be subjected to the silylation treatment. The water content of the metallosilicate may be adjusted to a specific range by artificially supplying water even if the metallosilicate originally contains the water. Usually, as the metallosilicate of the present invention, one obtained by hydrothermal synthesis is calcined, and if necessary, it is converted into an ammonium type and then calcined to be converted into a proton type. Therefore, it is usually assumed that the water content of the metallosilicate before the silylation treatment is very small, and the metallosilicate may be subjected to the silylation treatment as it is, or the water content of the metallosilicate is set to a specific water content. May be used after adjusting the water content (hereinafter, may be referred to as humidity control treatment).

前記水分含有量は、特に制限されるものではないが、メタロケイ酸塩中に含まれる水分重量を乾燥メタロケイ酸塩の重量に対する質量%で表し、通常30質量%以下、好ましくは25質量%以下であり、下限としては完全乾燥状態の0質量%である。水分含有量を上記の範囲とすることで、外表面酸点のシリル化被覆が効率的に進行し、かつ過度なシリル化による細孔閉塞を防ぐことができる点で好ましい。 The water content is not particularly limited, but the weight of water contained in the metallosilicate is represented by mass% with respect to the weight of the dry metallosilicate, and is usually 30% by mass or less, preferably 25% by mass or less. The lower limit is 0% by mass in a completely dry state. By setting the water content in the above range, the silylated coating of the outer surface acid spots proceeds efficiently, and pore clogging due to excessive silylation can be prevented, which is preferable.

前記調湿処理方法は、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、メタロケイ酸塩を適当な相対湿度を有する大気中に放置する方法、メタロケイ酸塩を、密閉容器(デシケーター等)中に、水または無機塩の飽和水溶液とともに共存させ、飽和水蒸気雰囲気下で放置する方法、メタロケイ酸塩に、適当な水蒸気圧のガスを流通させる方法等が挙げられる。なお、前記の方法においては、より均一な調湿を行
うために、メタロケイ酸塩を混合または攪拌しながら調湿処理を行ってもよい。
The humidity control treatment method is not particularly limited as long as it can be adjusted to a predetermined water content. For example, a method of leaving the metallosilicate in the air having an appropriate relative humidity, the metallosilicate is allowed to coexist in a closed container (desiccanter, etc.) together with a saturated aqueous solution of water or an inorganic salt, and left in a saturated steam atmosphere. A method of circulating a gas having an appropriate water vapor pressure through the metallosilicate. In the above method, in order to perform more uniform humidity control, the humidity control treatment may be performed while mixing or stirring the metallosilicate.

シリル化処理をする温度は、使用するシリル化剤や溶媒の種類により適宜調整され、特に限定されるものではないが、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。シリル化処理温度を上記の範囲とすることで、前記メタロケイ酸塩細孔内の水分の吐出が抑制されるため、外表面酸点のシリル化被覆が効率的に進行し、かつシリル化速度を維持できる点で好ましい。 The temperature at which the silylation treatment is performed is appropriately adjusted depending on the type of silylating agent and solvent used, and is not particularly limited, but is usually 20 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher, and more preferably 60 ° C. or higher. .. Further, it is usually 140 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or lower, and more preferably 100 ° C. or lower. By setting the silylation treatment temperature within the above range, the discharge of water in the metallosilicate pores is suppressed, so that the silylation coating of the outer surface acid point proceeds efficiently and the silylation rate is increased. It is preferable because it can be maintained.

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、昇温に要する時間を上記の範囲とすることで、前記メタロケイ酸塩の細孔内からの水分の吐出が抑制されるため、溶液中のシリル化剤の加水分解及び重合反応が抑制され、前記メタロケイ酸塩のシリル化が効率的に進行する点で好ましい。 The time required to raise the temperature from the addition of the silylating agent to the silylation temperature is not particularly limited, and the silylating agent may be added at the silylation temperature, but it is usually 0.01 hour. As described above, it is preferably 0.05 hours or more, more preferably 0.1 hours or more, and there is no particular upper limit on the time required for raising the temperature. When the silylation temperature is high, by setting the time required for raising the temperature within the above range, the discharge of water from the pores of the metallocate is suppressed, so that the silylating agent in the solution is hydrolyzed and It is preferable in that the polymerization reaction is suppressed and the silylation of the metallosilicate proceeds efficiently.

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。処理時間を上記の範囲とすることで、前記メタロケイ酸塩の外表面酸点のシリル化被覆が進行し、外表面酸量が十分に減少する点で好ましい。 The treatment time for silylation depends on the reaction temperature, but is usually 0.1 hours or more, preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, and the treatment time is as long as the performance of the catalyst is not impaired. There is no particular upper limit. By setting the treatment time within the above range, the silylation coating of the outer surface acid point of the metallosilicate proceeds, and the amount of the outer surface acid is sufficiently reduced, which is preferable.

[他の活性成分]
本発明の触媒は、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明のメタロケイ酸塩以外の他の活性成分を含んでいてもよい。他の活性成分としては、例えばシリコアルミノリン酸塩等のアルミノリン酸塩等が挙げられる。本発明の触媒中に含まれるアルミノリン酸塩の含有量は、通常20%質量以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは0質量%である。また、本発明の触媒中に含まれるメタロケイ酸塩の含有量は、通常80質量%以上、好ましくは90%質量以上、より好ましくは100質量%である。シリコアルミノリン酸塩は、高温条件や水蒸気条件に対する安定性が低いため、メタロケイ酸塩の含有量が高い方が好ましい。他の活性成分は、本発明のメタロケイ酸塩中に混晶の形で含有させてもよいが、通常は、各活性成分を各々合成した後に混合する。
[Other active ingredients]
The catalyst of the present invention may contain an active ingredient other than the metallosilicate of the present invention as long as the effect of the present invention is not impaired. Examples of other active ingredients include aluminophosphates such as silicoaluminophosphate. The content of the aluminophosphate contained in the catalyst of the present invention is usually 20% by mass or less, preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 0% by mass. The content of the metallosilicate contained in the catalyst of the present invention is usually 80% by mass or more, preferably 90% by mass or more, and more preferably 100% by mass. Since silicoaluminophosphate has low stability under high temperature conditions and water vapor conditions, it is preferable that the content of metallosilicate is high. Other active ingredients may be contained in the metallosilicate of the present invention in the form of mixed crystals, but usually, each active ingredient is synthesized and then mixed.

[触媒の成型]
上記した触媒活性成分のメタロケイ酸塩は、そのまま触媒として反応に用いてよいし、反応に不活性な物質やバインダーを混合して触媒とし、これを反応に用いてもよい。
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。
[Catalyst molding]
The above-mentioned metallosilicate of the catalytically active ingredient may be used as it is as a catalyst in the reaction, or may be mixed with a substance or a binder inactive in the reaction to form a catalyst, which may be used in the reaction.
Examples of the substance or binder inert to the reaction include alumina or alumina sol, silica, silica sol, quartz, and a mixture thereof.

[触媒の酸量]
触媒の全酸量及び外表面酸量は、上述のメタロケイ酸塩の全酸量及び外表面酸量と同様の方法にて測定することができる。触媒の全酸量は、特に限定されるものではないが、通常0.001mmol/g以上、好ましくは0.01mmol/g以上、より好ましくは0.03mmol/g以上、さらに好ましくは0.05mmol/g以上、特に好ましくは0.07mmol/g以上である。また、通常1.2mmol/g以下、好ましくは0.80mmol/g以下、より好ましくは0.50mmol/g以下、さらに好ましくは0.30mmol/g以下、特に好ましくは0.20mmol/g以下である。触媒全酸量を上記の範囲とすることで、メタノールの転化活性が担保されるとともに、メタロケイ酸塩の細孔内部におけるコーク生成が抑制され、プロピレンと直鎖ブテンの生成を促進す
ることができる点で好ましい。
[Amount of acid in catalyst]
The total acid amount and the outer surface acid amount of the catalyst can be measured by the same method as the total acid amount and the outer surface acid amount of the metallosilicate described above. The total acid content of the catalyst is not particularly limited, but is usually 0.001 mmol / g or more, preferably 0.01 mmol / g or more, more preferably 0.03 mmol / g or more, still more preferably 0.05 mmol / g or more. It is g or more, particularly preferably 0.07 mmol / g or more. Further, it is usually 1.2 mmol / g or less, preferably 0.80 mmol / g or less, more preferably 0.50 mmol / g or less, still more preferably 0.30 mmol / g or less, and particularly preferably 0.20 mmol / g or less. .. By setting the total amount of acid in the catalyst within the above range, the conversion activity of methanol is ensured, the coke formation inside the pores of the metallosilicate is suppressed, and the formation of propylene and linear butene can be promoted. It is preferable in that respect.

触媒の外表面酸量は、特に限定されるものではないが、通常、触媒の全酸量に対して5%以下であるものが好ましく、3%以下であるものがより好ましく、0%であるものが最も好ましい。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。
メタロケイ酸塩に、反応に不活性な物質やバインダーを混合したものを触媒として使用する場合、触媒の全酸量及び外表面酸量を上記範囲に調整するには、酸点を有さないシリカやシリカゾル等をバインダーとして用いることが好ましい。
The amount of acid on the outer surface of the catalyst is not particularly limited, but is usually preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and 0%, based on the total acid amount of the catalyst. The one is the most preferable. If the amount of outer surface acid is too large, the selectivity of propylene or linear butene tends to decrease due to side reactions that occur at the outer surface acid points.
When a mixture of a metallosilicate and a substance or binder inert to the reaction is used as a catalyst, silica having no acid point is used to adjust the total acid amount and the outer surface acid amount of the catalyst within the above ranges. Or silica sol or the like is preferably used as a binder.

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、触媒の全酸量及び外表面酸量の測定方法では、メタロケイ酸塩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、触媒の酸量から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メタロケイ酸塩のみの酸量を求めることが可能である。前記バインダーの酸量は、27Al−NMRにおいてメタロケイ酸塩の酸点に由来する4配位Alのピーク強度からメタロケイ酸塩の酸量を求め、アンモニア昇温脱離法により求まる触媒の酸量からその値を差し引く方法で求められる。 When a binder having an acid point such as alumina is used, in the method for measuring the total acid amount and the outer surface acid amount of the catalyst, the total value including the acid amount of the metallocate and the acid amount of the binder is used. Be measured. In that case, the amount of acid derived from the binder can be obtained by another method, and the value can be subtracted from the amount of acid of the catalyst to obtain the amount of acid of only the metallocate salt that does not contain the amount of acid derived from the binder. The acid amount of the binder is determined by determining the acid amount of the metallocate from the peak intensity of the 4-coordinated Al derived from the acid point of the metallosilicate in 27 Al-NMR, and the acid amount of the catalyst obtained by the ammonia heating desorption method. It is calculated by subtracting the value from.

[粒径]
触媒の粒子径は、メタロケイ酸塩の合成条件や造粒・成型条件により異なるが、通常、平均粒子径として、通常0.01μm〜500μmであり、好ましくは0.1〜100μmである。触媒の粒子径が大きくなり過ぎると、触媒の有効係数が低下する傾向があり、小さすぎると取り扱い性が劣るものとなる。この平均粒子径は、SEM観察等により求めることができる。
[Particle size]
The particle size of the catalyst varies depending on the synthesis conditions of the metallocate and the granulation / molding conditions, but the average particle size is usually 0.01 μm to 500 μm, preferably 0.1 to 100 μm. If the particle size of the catalyst is too large, the effective coefficient of the catalyst tends to decrease, and if it is too small, the handleability becomes poor. This average particle size can be determined by SEM observation or the like.

2.プロピレン及び直鎖ブテンの製造方法
(メタノール、ジメチルエーテル)
本発明の原料であるメタノール、ジメチルエーテルの製造由来は特に限定されない。例えば、石炭および天然ガス、ならびに製鉄業における副生物由来のCO/水素の混合ガスの水素化反応により得られるもの、植物由来のアルコール類の改質反応により得られるもの、発酵法により得られるもの、再循環プラスチックや都市廃棄物等の有機物質から得られるもの等が挙げられる。このとき各製造方法に起因するメタノールおよびジメチルエーテル以外の化合物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、精製したものを用いても良い。
なお、反応原料としては、メタノールのみを用いてもよく、ジメチルエーテルのみを用いてもよく、これらを混合して用いてもよい。メタノールとジメチルエーテルを混合して用いる場合、その混合割合に制限はない。
2. Method for producing propylene and linear butene (methanol, dimethyl ether)
The origin of production of methanol and dimethyl ether, which are the raw materials of the present invention, is not particularly limited. For example, those obtained by the hydrogenation reaction of coal and natural gas, and CO / hydrogen mixed gas derived from by-products in the iron manufacturing industry, those obtained by the modification reaction of plant-derived alcohols, and those obtained by the fermentation method. , Recycled plastics, those obtained from organic substances such as municipal waste, etc. At this time, a compound in which compounds other than methanol and dimethyl ether resulting from each production method are arbitrarily mixed may be used as they are, or a purified compound may be used.
As the reaction raw material, only methanol may be used, only dimethyl ether may be used, or a mixture of these may be used. When methanol and dimethyl ether are mixed and used, there is no limitation on the mixing ratio.

(反応器)
本発明における反応様式としては、メタノールおよび/またはジメチルエーテル供給原料が反応域において気相であれば特に限定されないが、固定床反応器、移動床反応器や流動床反応器が選ばれる。プロピレンと直鎖ブテンを併産する場合は、転化率の変動に伴い、プロピレン及び直鎖ブテンの選択率が変動する傾向にあるため、プロピレンと直鎖ブテンを一定の割合で製造するためには、流動床反応器が好ましい。
(Reactor)
The reaction mode in the present invention is not particularly limited as long as the methanol and / or dimethyl ether feedstock is in the gas phase in the reaction region, but a fixed bed reactor, a moving bed reactor or a fluidized bed reactor is selected. When propylene and straight-chain butene are co-produced, the selectivity of propylene and straight-chain butene tends to fluctuate as the conversion rate fluctuates. , Fluidized bed reactors are preferred.

また、バッチ式、半連続式または連続式のいずれの形態でも行われ得るが、連続式で行うのが好ましく、その方法は、単一の反応器を用いた方法でも良いし、直列または並列に配置された複数の反応器を用いた方法でもよい。
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。
また、反応器には、反応に伴う発熱を分散させることを目的に、反応基質(反応原料)を分割して供給しても良い。
Further, it may be carried out in any form of batch type, semi-continuous type or continuous type, but it is preferably carried out in a continuous type, and the method may be a method using a single reactor, or in series or in parallel. A method using a plurality of arranged reactors may also be used.
When the fluidized bed reactor is filled with the above-mentioned catalyst, particles that are inert to the reaction, such as quartz sand, alumina, silica, and silica-alumina, are mixed with the catalyst in order to keep the temperature distribution of the catalyst layer small. And fill it. In this case, the amount of granules that are inert to the reaction, such as quartz sand, is not particularly limited. The granular material preferably has a particle size similar to that of the catalyst from the viewpoint of uniform mixing with the catalyst.
Further, the reaction substrate (reaction raw material) may be divided and supplied to the reactor for the purpose of dispersing the heat generated by the reaction.

(基質濃度)
反応器に供給する全供給成分中の、メタノールとジメチルエーテルの合計濃度(基質濃度)に関して特に制限はないが、メタノールとジメチルエーテルの和は、全供給成分中、通常5モル%以上、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上、さら好ましくは30モル%以上、特に好ましくは50モル%以上であり、通常95モル%以下、好ましくは90モル%以下、より好ましくは70モル%以下である。基質濃度を上記範囲にすることで、芳香族化合物やパラフィン類の生成を抑制することができ、プロピレン及び直鎖ブテンの収率を向上させることができる。また反応速度を維持できるため、触媒量を抑制することができ、反応器の大きさも抑制可能となる。
従って、このような好ましい基質濃度となるように、必要に応じて以下に記載する希釈剤で反応基質を希釈することが好ましい。
(Substrate concentration)
The total concentration (substrate concentration) of methanol and dimethyl ether in all the feed components supplied to the reactor is not particularly limited, but the sum of methanol and dimethyl ether is usually 5 mol% or more, preferably 10 mol, in the total feed components. % Or more, more preferably 20 mol% or more, still more preferably 30 mol% or more, particularly preferably 50 mol% or more, usually 95 mol% or less, preferably 90 mol% or less, more preferably 70 mol% or less. be. By setting the substrate concentration in the above range, the production of aromatic compounds and paraffins can be suppressed, and the yields of propylene and linear butene can be improved. Further, since the reaction rate can be maintained, the amount of catalyst can be suppressed, and the size of the reactor can also be suppressed.
Therefore, it is preferable to dilute the reaction substrate with the diluent described below, if necessary, so as to obtain such a preferable substrate concentration.

(希釈剤)
反応器内には、メタノールおよび/またはジメチルエーテルの他に、ヘリウム、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水、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、この中でもヘリウム、窒素、水(水蒸気)が共存しているのが、分離が良好であることから好ましい。
このような希釈剤としては、反応原料に含まれている不純物をそのまま使用しても良いし、別途調製した希釈剤を反応原料と混合して用いても良い。
また、希釈剤は反応器に入れる前に反応原料と混合しても良いし、反応原料とは別に反応器に供給しても良い。
(Diluent)
In the reactor, in addition to methanol and / or dimethyl ether, hydrocarbons such as helium, argon, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, water, paraffins, methane, aromatic compounds, and them. A gas inert to the reaction can be present, such as a mixture of helium, nitrogen, and water (steam), which are preferable because of good separation.
As such a diluent, impurities contained in the reaction raw material may be used as they are, or a separately prepared diluent may be mixed with the reaction raw material and used.
Further, the diluent may be mixed with the reaction raw material before being put into the reactor, or may be supplied to the reactor separately from the reaction raw material.

(重量空間速度)
ここで言う重量空間速度とは、触媒(触媒活性成分)の重量当たりの反応原料であるメタノールおよび/またはジメチルエーテルの流量であり、ここで触媒の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。また、流量はメタノールおよび/またはジメチルエーテルの合計の流量(重量/時間)である。
(Weight space speed)
The weight space velocity referred to here is the flow rate of methanol and / or dimethyl ether which is a reaction raw material per weight of the catalyst (catalyst active ingredient), and the weight of the catalyst is not used for granulation / molding of the catalyst. It is the weight of the catalytically active ingredient that does not contain the active ingredient or binder. The flow rate is the total flow rate (weight / hour) of methanol and / or dimethyl ether.

重量空間速度は、特に限定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、より好ましくは0.3Hr−1以上、さらに好ましくは0.5Hr−1以上であり、通常50Hr−1以下、好ましくは20Hr−1以下、より好ましくは10Hr−1以下、さらに好ましくは5.0Hr−1以下である。重量空間速度を前記範囲に設定することで、反応器出口ガス中の未反応のメタノールおよび/またはジメチルエーテルの割合を減らすことができ、芳香族化合物やパラフィン類等の副生成物を減らすことができるため、プロピレン及び直鎖ブテンの収率を向上させることができる点で好ましい。また、一定の生産量を得るのに必要な触媒量を抑えることができ、反応器の大きさを抑えられるため好ましい。 The weight space velocity is not particularly limited, but is usually 0.01 Hr -1 or more, preferably 0.1 Hr -1 or more, more preferably 0.3 Hr -1 or more, still more preferably 0.5 Hr -1 or more. It is usually 50 Hr -1 or less, preferably 20 Hr -1 or less, more preferably 10 Hr -1 or less, still more preferably 5.0 Hr -1 or less. By setting the weight space velocity in the above range, the proportion of unreacted methanol and / or dimethyl ether in the reactor outlet gas can be reduced, and by-products such as aromatic compounds and paraffins can be reduced. Therefore, it is preferable in that the yields of propylene and linear butene can be improved. Further, it is preferable because the amount of catalyst required to obtain a constant production amount can be suppressed and the size of the reactor can be suppressed.

(反応温度)
反応温度は、メタノールおよび/またはジメチルエーテル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250℃
以上、好ましくは280℃以上、より好ましくは310℃以上、さらに好ましくは330℃以上、特に好ましくは350℃以上であり、380℃以下、好ましくは375℃以下、より好ましくは370℃以下、さらに好ましくは365℃以下、特に好ましくは360℃以下である。反応温度を上記範囲にすることで、エチレン、芳香族化合物やパラフィン類の生成を抑制することができるため、プロピレン及び直鎖ブテンの収率、とりわけ直鎖ブテン収率を向上させることができる。また、メタノールおよび/またはジメチルエーテルの転化活性を高いレベルで維持することができるため、長時間にわたって高いプロピレン及び直鎖ブテン収率で製造することができる。さらに、ゼオライト骨格からの脱アルミニウムが抑制されるため、触媒寿命を維持できる点で好ましい。なお、ここでの反応温度とは、触媒層出口の温度をさす。
(Reaction temperature)
The reaction temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which methanol and / or dimethyl ether contacts the catalyst to produce propylene and linear butene, but is usually 250 ° C.
Above, preferably 280 ° C. or higher, more preferably 310 ° C. or higher, still more preferably 330 ° C. or higher, particularly preferably 350 ° C. or higher, 380 ° C. or lower, preferably 375 ° C. or lower, more preferably 370 ° C. or lower, still more preferable. Is 365 ° C. or lower, particularly preferably 360 ° C. or lower. By setting the reaction temperature within the above range, the production of ethylene, aromatic compounds and paraffins can be suppressed, so that the yields of propylene and linear butene, particularly the yield of linear butene, can be improved. In addition, since the conversion activity of methanol and / or dimethyl ether can be maintained at a high level, it can be produced with a high yield of propylene and linear butene over a long period of time. Further, since dealumination from the zeolite skeleton is suppressed, it is preferable in that the catalyst life can be maintained. The reaction temperature here refers to the temperature at the outlet of the catalyst layer.

(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0.01MPa(絶対圧、以下同様)以上、好ましくは0.05MPa以上、より好ましくは0.1MPa以上、さらに好ましくは0.2MPa以上であり、通常5MPa以下、好ましくは1MPa以下、より好ましくは0.7MPa以下、さらに好ましくは0.5MPa以下である。反応圧力を上記範囲にすることで芳香族化合物やパラフィン類等の副生成物の生成を抑制することができ、プロピレン及び直鎖ブテンの収率を向上させることができる。また反応速度も維持できる。
(Reaction pressure)
The reaction pressure is not particularly limited, but is usually 0.01 MPa (absolute pressure, the same applies hereinafter) or more, preferably 0.05 MPa or more, more preferably 0.1 MPa or more, still more preferably 0.2 MPa or more. It is usually 5 MPa or less, preferably 1 MPa or less, more preferably 0.7 MPa or less, still more preferably 0.5 MPa or less. By setting the reaction pressure within the above range, the formation of by-products such as aromatic compounds and paraffins can be suppressed, and the yields of propylene and linear butene can be improved. The reaction rate can also be maintained.

(原料分圧)
メタノール及びジメチルエーテルの合計の分圧は特に制限されるものではないが、通常0.005MPa以上(絶対圧、以下同様)、好ましくは0.01MPa以上、より好ましくは0.03MPa以上、さらに好ましくは0.05MPa以上、特に好ましくは0.07MPa以上であり、通常3MPa以下、好ましくは1MPa以下、より好ましくは0.5MPa以下、さらに好ましくは0.3MPa以下、特に好ましくは0.1MPa以下である。原料の分圧を上記範囲にすることで芳香族化合物やパラフィン類等の副生成物の生成を抑制することができ、プロピレン及び直鎖ブテンの収率を向上させることができる。また反応速度も維持できる。
(Partial pressure of raw materials)
The total partial pressure of methanol and dimethyl ether is not particularly limited, but is usually 0.005 MPa or more (absolute pressure, the same applies hereinafter), preferably 0.01 MPa or more, more preferably 0.03 MPa or more, still more preferably 0. It is 0.05 MPa or more, particularly preferably 0.07 MPa or more, usually 3 MPa or less, preferably 1 MPa or less, more preferably 0.5 MPa or less, still more preferably 0.3 MPa or less, and particularly preferably 0.1 MPa or less. By setting the partial pressure of the raw material within the above range, the formation of by-products such as aromatic compounds and paraffins can be suppressed, and the yields of propylene and linear butene can be improved. The reaction rate can also be maintained.

(転化率)
本発明において、メタノールおよび/またはジメチルエーテル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90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上、さらに好ましくは99.5%以上であり、通常100%以下である。本発明は、転化率が上記範囲になるように調整することで、芳香族化合物やパラフィン類の副生、および細孔内へのコークの蓄積を抑制することができ、プロピレン及び直鎖ブテンの収率を向上させることができ、かつ高い直鎖ブテン/プロピレン比で製造することができる。また、生成物中からのメタノールおよび/またはジメチルエーテルの分離効率を高めることができる。
(Conversion rate)
In the present invention, the conversion rate of methanol and / or dimethyl ether is not particularly limited, but the conversion rate is usually 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 99% or more, still more preferably 99.5%. The above is usually 100% or less. According to the present invention, by adjusting the conversion ratio so as to be within the above range, it is possible to suppress the by-product of aromatic compounds and paraffins and the accumulation of cork in the pores, and it is possible to suppress the accumulation of cork in the pores of propylene and linear butene. The yield can be improved and it can be produced with a high linear butene / propylene ratio. Also, the efficiency of separation of methanol and / or dimethyl ether from the product can be increased.

通常、反応時間の経過とともにコークの蓄積が進行し、メタノールおよび/またはジメチルエーテルの転化率は、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、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転化率で連続的に運転することができる。
Usually, the accumulation of cork progresses with the lapse of the reaction time, and the conversion rate of methanol and / or dimethyl ether tends to decrease. Therefore, the catalyst reacted for a certain period of time needs to be subjected to the regeneration treatment. The method of operating within the above conversion rate 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 conversion rate drops from the above preferable range, the contact between the catalyst and the reaction raw material is stopped, and the reaction is stopped. The catalyst is used in the regeneration process. In the 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, so that the reactor is continuously operated at the above-mentioned preferable range of conversion rate. be able to.

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転化率で連続的に運転することができる。
メタノールおよび/またはジメチルエーテルの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、空気、水素を用いて再生することが好ましい。
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 used. It is preferable to carry out the reaction 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, continuous operation can be performed with the conversion rate in the above-mentioned preferable range.
Catalysts with reduced conversion of methanol and / or dimethyl ether can be regenerated using various known catalyst regeneration methods.
The regeneration method is not particularly limited, but specifically, for example, it can be regenerated using air, nitrogen, steam, hydrogen, etc., and it is preferable to regenerate using air, hydrogen, or the like.

(コーク)
メタノールおよび/またはジメチルエーテルの転化によって、その一部が結晶の内部/外表面にコークとして蓄積する。コーク量は、メタノールおよび/またはジメチルエーテルが転化して、プロピレン及び直鎖ブテンを生成する量であれば、特に制限されるものではないが、メタロケイ酸塩に対して、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1.0質量%以上、さらに好ましくは2.0質量%以上であり、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下であり、さらに好ましくは8.0質量%以下である。コーク量を上記範囲になるように調整することで、メタノールおよび/またはジメチルエーテルの転化活性を保ちつつ、エチレンやパラフィン類の副生を抑制することができ、プロピレン及び直鎖ブテンの収率を向上させることができる。なお、ここでのコーク量は、例えば熱重量分析(TG)により求めることができる。具体的には、メタノールおよび/またはジメチルエーテルの転化反応によりコークが蓄積したメタロケイ酸塩を、ヘリウム等の不活性ガス流通下(50cc/min)、550℃まで昇温速度10℃/分で加熱し、30分間保持することで、吸着水や軽沸炭化水素成分を除去する。続いて、空気流通に切り替え(50cc/min)、550℃から600℃まで昇温速度10℃/分で加熱し、60分間保持する。このときの550℃以上の温度領域での酸化燃焼による重量減少をコーク量とする。
(Coke)
Conversion of methanol and / or dimethyl ether causes some of it to accumulate as cork on the inner / outer surfaces of the crystal. The amount of cork is not particularly limited as long as it is an amount in which methanol and / or dimethyl ether is converted to produce propylene and linear butene, but is usually 0.1% by mass or more with respect to metallosilicate. It is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, further preferably 2.0% by mass or more, and usually 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass. % Or less, more preferably 8.0% by mass or less. By adjusting the amount of cork so as to be within the above range, it is possible to suppress by-products of ethylene and paraffin while maintaining the conversion activity of methanol and / or dimethyl ether, and improve the yield of propylene and linear butene. Can be made to. The amount of cork here can be determined by, for example, thermogravimetric analysis (TG). Specifically, the metallosilicate in which cork has accumulated due to the conversion reaction of methanol and / or dimethyl ether is heated to 550 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min under the flow of an inert gas such as helium (50 cc / min). By holding for 30 minutes, adsorbed water and lightly boiling hydrocarbon components are removed. Subsequently, it is switched to air flow (50 cc / min), heated from 550 ° C. to 600 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, and held for 60 minutes. The weight loss due to oxidative combustion in the temperature range of 550 ° C. or higher at this time is defined as the amount of cork.

(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、エチレン、プロピレン及び直鎖ブテン等の低級オレフィン、副生成物及び希釈剤を含む混合ガスが得られる。前記混合ガス中のプロピレン及び直鎖ブテンの濃度は、特に限定されないが、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上であり、通常95質量%以下、好ましくは90質量%以下である。
(Reaction product)
As the reactor outlet gas (reactor effluent), a mixed gas containing reaction products such as lower olefins such as ethylene, propylene and linear butene, by-products and diluents can be obtained. The concentration of propylene and linear butene in the mixed gas is not particularly limited, but is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and usually 95% by mass or less, preferably 90% by mass or less.

反応条件によっては反応生成物中に未反応原料としてメタノールおよび/またはジメチルエーテルが含まれるが、メタノールおよび/またはジメチルエーテルの転化率が100%になるような反応条件で反応を行うのが好ましい。それにより、反応生成物と未反応原料との分離が容易に、好ましくは不要になる。副生成物としてはエチレン、炭素数が4以上のオレフィン類、パラフィン類、芳香族化合物および水が挙げられる。本発明では、所望により、プロピレンや直鎖ブテン以外の成分をも分離・回収してもよい。特に、エチレンは、市場価格が高く、需要が大きい場合には、プロピレンや直鎖ブテンとともに、分離・回収することが望ましい。所望の成分を分離・回収した残分には、軽質パラフィン、エチレン、C5以上のオレフィン、芳香族化合物、スチーム等を含む。この残分の少なくとも一部を、前述した原料ガスの一部に混合して、いわゆるリサイクルガスとして用いることができる。 Depending on the reaction conditions, methanol and / or dimethyl ether is contained in the reaction product as an unreacted raw material, but it is preferable to carry out the reaction under reaction conditions such that the conversion rate of methanol and / or dimethyl ether is 100%. As a result, the reaction product and the unreacted raw material are easily separated, preferably unnecessary. By-products include ethylene, olefins having 4 or more carbon atoms, paraffins, aromatic compounds and water. In the present invention, components other than propylene and linear butene may be separated and recovered, if desired. In particular, when the market price of ethylene is high and the demand is high, it is desirable to separate and recover ethylene together with propylene and straight-chain butene. The residue obtained by separating and recovering the desired component contains light paraffin, ethylene, C5 or higher olefin, aromatic compound, steam and the like. At least a part of this residue can be mixed with a part of the above-mentioned raw material gas and used as a so-called recycled gas.

本発明において、プロピレン及び直鎖ブテンの合計の収率は特に制限されるものではないが、通常50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%、さらに好ましくは80%以上であり、上限は特に制限されないが、通常100%である。プロピレン及び直鎖ブテンの合計の収率が上記範囲にあることで、反応器出口における目的生成物の収率
が十分なものとなり、原料コスト及び分離・精製の負荷を低減することができる点で好ましい。
In the present invention, the total yield of propylene and linear butene is not particularly limited, but is usually 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70%, still more preferably 80% or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually 100%. When the total yield of propylene and linear butene is within the above range, the yield of the target product at the outlet of the reactor is sufficient, and the raw material cost and the load of separation / purification can be reduced. preferable.

本発明において、直鎖ブテンの収率は特に制限されるものではないが、通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%、さらに好ましくは35%以上であり、上限は特に制限されないが、通常90%以下、好ましくは70%以下、より好ましくは50%以下、さらに好ましくは40%以下である。直鎖ブテンの収率が上記範囲にあることで、反応器出口における目的生成物の収率が十分なものとなり、原料コスト及び分離・精製の負荷を低減することができる点で好ましい。反応条件としては、反応温度をより下げることで、直鎖ブテンの収率を上げることができる。 In the present invention, the yield of linear butene is not particularly limited, but is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30%, still more preferably 35% or more, and the upper limit is particularly limited. However, it is usually 90% or less, preferably 70% or less, more preferably 50% or less, still more preferably 40% or less. When the yield of the linear butene is in the above range, the yield of the target product at the outlet of the reactor becomes sufficient, and the raw material cost and the load of separation / purification can be reduced, which is preferable. As a reaction condition, the yield of linear butene can be increased by lowering the reaction temperature.

本発明において、エチレンに対するプロピレンと直鎖ブテンの合計の質量比(以下、(プロピレン+直鎖ブテン)/エチレン)は、特に制限されるものではないが、通常1.0以上、好ましくは3.0以上、より好ましくは6.0以上、さらに好ましくは9.0以上であり、上限は特に制限されないが、通常30以下、好ましくは20、より好ましくは15以下である。反応条件としては、反応温度をより下げることで、(プロピレン+直鎖ブテン)/エチレン比を向上させることができる。 In the present invention, the total mass ratio of propylene and linear butene to ethylene (hereinafter, (propylene + linear butene) / ethylene) is not particularly limited, but is usually 1.0 or more, preferably 3. It is 0 or more, more preferably 6.0 or more, still more preferably 9.0 or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually 30 or less, preferably 20, more preferably 15 or less. As a reaction condition, the (propylene + linear butene) / ethylene ratio can be improved by lowering the reaction temperature.

本発明において、エチレンに対する直鎖ブテンの質量比(以下、直鎖ブテン/エチレン)は、特に制限されるものではないが、通常1.0以上、好ましくは1.5以上、より好ましくは2.0以上、さらに好ましくは3.0以上、特に好ましくは4.0以上であり、上限は特に制限されないが、通常10以下、好ましくは8.0以下、より好ましくは7.0以下、特に好ましくは6.0以下である。反応条件としては、反応温度をより下げることで、直鎖ブテン/エチレン比を向上させることができる。 In the present invention, the mass ratio of linear butene to ethylene (hereinafter, linear butene / ethylene) is not particularly limited, but is usually 1.0 or more, preferably 1.5 or more, and more preferably 2. It is 0 or more, more preferably 3.0 or more, particularly preferably 4.0 or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually 10 or less, preferably 8.0 or less, more preferably 7.0 or less, particularly preferably 7.0 or less. It is 6.0 or less. As a reaction condition, the linear butene / ethylene ratio can be improved by lowering the reaction temperature.

本発明において、プロピレンに対する直鎖ブテンの質量比(以下、直鎖ブテン/プロピレン)は、特に制限されるものではないが、通常0.1以上、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.4以上であり、上限は特に制限されないが、通常2.0以下、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.0以下である。反応条件としては、反応温度をより下げることで、直鎖ブテン/プロピレン比を向上させることができる。 In the present invention, the mass ratio of linear butene to propylene (hereinafter, linear butene / propylene) is not particularly limited, but is usually 0.1 or more, preferably 0.2 or more, and more preferably 0. It is 4 or more, and the upper limit is not particularly limited, but is usually 2.0 or less, preferably 1.5 or less, and more preferably 1.0 or less. As a reaction condition, the linear butene / propylene ratio can be improved by lowering the reaction temperature.

本発明において、全ブテン中の直鎖ブテンの比率(以下、直鎖ブテン/全ブテン)は、特に制限されるものではないが、通常60%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上であり、最も好ましくは100%である。直鎖ブテン/全ブテン比率が、上記範囲にあることで、目的とする直鎖ブテンの収率が十分なものとなり、また、直鎖ブテンの分離・精製工程における負荷を低減することができる点で好ましい。 In the present invention, the ratio of linear butene to total butene (hereinafter, linear butene / total butene) is not particularly limited, but is usually 60% or more, preferably 80% or more, more preferably 90%. The above is the most preferable, and it is 100%. When the linear butene / total butene ratio is within the above range, the yield of the target linear butene is sufficient, and the load in the separation / purification step of the linear butene can be reduced. Is preferable.

転化率は次の式により算出される値である。
メタノール転化率(%)=〔[反応器入口メタノール(mol/Hr)−反応器出口メタノール(mol/Hr)]/反応器入口メタノール(mol/Hr)〕×100
ジメチルエーテル転化率(%)=〔[反応器入口ジメチルエーテル(mol/Hr)−反応器出口ジメチルエーテル(mol/Hr)−反応器出口メタノール(mol/Hr)÷2]/反応器入口ジメチルエーテル(mol/Hr)〕×100
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、エチレン、プロピレン、ブテン、C5+、パラフィンおよび芳香族化合物等の炭化水素の「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。原料にジメチルエーテルを用いた場合には、次の式の反応器出口原料由来カーボンモル流量に、ジメチルエーテルとメタノールの合計カーボンモル流量を用いて算出する。
The conversion rate is a value calculated by the following formula.
Methanol conversion rate (%) = [[reactor inlet methanol (mol / Hr) -reactor outlet methanol (mol / Hr)] / reactor inlet methanol (mol / Hr)] × 100
Dimethyl ether conversion rate (%) = [[Reactor inlet dimethyl ether (mol / Hr) -Reactor outlet dimethyl ether (mol / Hr) -Reactor outlet methanol (mol / Hr) / 2] / Reactor inlet dimethyl ether (mol / Hr) )] × 100
The selectivity in the present specification is a value calculated by each of the following formulas. In each of the following formulas, the "derived carbon flow rate (mol / Hr)" of hydrocarbons such as ethylene, propylene, butene, C5 +, paraffin and aromatic compounds means the molar flow rate of carbon atoms constituting each hydrocarbon. do. When dimethyl ether is used as the raw material, the total carbon molar flow rate of dimethyl ether and methanol is used for the carbon molar flow rate derived from the reactor outlet raw material of the following formula.

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。
・エチレン選択率(%)=〔反応器出口エチ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)−反応器出口メタノール由来カーボンモル流量(mol/Hr)]〕×100
・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)−反応器出口メタノール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)−反応器出口メタノール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)−反応器出口メタノール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)−反応器出口メタノール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)−反応器出口メタノール由来カーボンモル流量(mol/Hr)]〕×100
・ジメチルエーテル選択率(%)=〔反応器出口ジメチルエーテル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)−反応器出口メタノール由来カーボンモル流量(mol/Hr)]〕×100(ただし、原料にメタノールを用いた場合のみ使用)
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。
Paraffin is the total of paraffin having 1 to 4 carbon atoms, aromatic compound is the total of benzene, toluene and xylene, and C5 + is the total of hydrocarbons having 5 or more carbon atoms excluding the aromatic compound.
Ethylene selectivity (%) = [reactor outlet ethylene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / [reactor outlet total carbon molar flow rate (mol / Hr) -reactor outlet methanol-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)) ]] × 100
-Propine selectivity (%) = [reactor outlet propylene-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / [reactor outlet total carbon molar flow rate (mol / Hr) -reactor outlet methanol-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 methanol-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 methanol 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 methanol-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 methanol-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) mol / Hr)]] × 100
Dimethyl ether selectivity (%) = [reactor outlet dimethyl ether-derived carbon molar flow rate (mol / Hr) / [reactor outlet total carbon molar flow rate (mol / Hr) -reactor outlet methanol-derived carbon molar flow rate (mol / Hr)) ]] × 100 (However, it is used only when methanol is used as the raw material)
The ratio of each isomer in butenes is calculated by the following formulas.

・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、前記原料転化率と、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。
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 isobutylene-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 raw material conversion rate and the selectivity of each produced component. Specifically, the propylene yield and the linear butene yield are represented by the following formulas, respectively. Will be 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 the butenes.

・プロピレン収率(%)=原料転化率(%)×プロピレン選択率(%)/100
・直鎖ブテン収率(%)=原料転化率(%)×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
-Propene yield (%) = raw material conversion rate (%) x propylene selectivity (%) / 100
-Linear butene yield (%) = raw material conversion rate (%) x linear butene selectivity (%) / 100
-Linear butene selectivity (%) = butene selectivity (%) x [1-butene ratio + trans-2-butene ratio + cis-2-butene ratio (%)] / 100

(生成物の分離)
反応器出口ガスとしての、反応生成物であるプロピレン及び直鎖ブテン、未反応原料、副生成物及び希釈剤を含む混合ガスは、公知の分離・精製設備に導入し、それぞれの成分
に応じて回収、精製、リサイクル、排出の処理を行えば良い。
(Separation of products)
The mixed gas containing the reaction products propylene and linear butene, unreacted raw materials, by-products and diluent as the reactor outlet gas is introduced into a known separation / purification facility, and depending on the respective components. It may be collected, refined, recycled, and discharged.

この分離・精製方法の一つの態様として、反応器出口のガスを冷却・圧縮し、凝縮した大部分の水分を除去する工程を含み、水分を除去した後の一部水分を含んだ炭化水素流体をモレキュラーシーブ等で乾燥し、その後蒸留により各オレフィンおよびパラフィンを精製する工程を含む方法が適用される。上記方法において、圧縮した炭化水素流体を一つの蒸留塔に供給しても良いが、多段階の圧縮機を設置し、凝縮しやすい炭化水素と凝縮しにくい炭化水素を粗分離し、これらを別々の蒸留塔に供給して蒸留を行っても良い。
プロピレン及び直鎖ブテン以外の成分(オレフィン、パラフィン等)、特に炭素数5以上の炭化水素の一部または全ては、上記分離・精製された後に反応原料と混合するか、または直接反応器に供給することでリサイクルしても良い。また、副生成物のうち、反応に不活性な成分は希釈剤として再利用することができる。
One embodiment of this separation / purification method includes a step of cooling / compressing the gas at the outlet of the reactor to remove most of the condensed water, and a hydrocarbon fluid containing a part of water after removing the water. Is dried with a molecular sieve or the like, and then a method including a step of purifying each olefin and paraffin by distillation is applied. In the above method, the compressed hydrocarbon fluid may be supplied to one distillation column, but a multi-stage compressor is installed to roughly separate easily condensing hydrocarbons and hard-to-condensate hydrocarbons, and separate them. It may be supplied to the distillation column of the above and distilled.
Ingredients other than propylene and linear butene (olefins, paraffins, etc.), in particular some or all of hydrocarbons having 5 or more carbon atoms, are separated and purified and then mixed with the reaction raw materials or directly supplied to the reactor. You may recycle it by doing so. In addition, among the by-products, the components that are inert to the reaction can be reused as a diluent.

(プロピレンの用途)
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。
(Use of propylene)
Propylene obtained by the production method of the present invention can be produced by polymerizing it. The method for polymerizing propylene is not particularly limited, but the propylene obtained by the present invention can be directly introduced into a polymerization reactor as a raw material monomer and used. In addition to polypropylene, the propylene obtained by the present invention can also be used as a raw material for propylene derivatives through various reactions described later. For example, acrylonitrile can be produced by ammonia oxidation, acrolein, acrylic acid and acrylic acid ester can be produced by selective oxidation, normal butyl alcohol can be produced by oxo reaction, and propylene oxide and propylene glycol can be produced by selective oxidation. Further, propylene can produce acetone by a Wacker reaction, and further, methyl isobutyl ketone can be produced from the obtained acetone. Further, from acetone, methyl methacrylate can be produced via acetone cyanide hydrin. In addition, propylene can produce isopropyl alcohol by a hydration reaction. Further, propylene can produce phenol, bisphenol A, or polycarbonate resin from cumene, which is obtained by reacting with benzene.

(直鎖ブテンの用途)
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。
(Use of linear butene)
Butene obtained by the production method of the present invention can produce butadiene by dehydrogenation. Further, 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. The linear butene can also be used as a raw material for other butene derivatives. For example, straight-chain butene can produce methyl ethyl ketone by a subsequent dehydrogenation reaction via sec-butyl alcohol by an indirect hydration method. As 1-butene, polybutene-1 can be produced by polymerization, amyl alcohol and the like can be produced 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。
なお、以下の調製例において、合成で得られたゼオライトの結晶のX線回折(XRD)パターンは、PANalytical社製のX’Pert Pro MPDを用いて得た。X線源はCuKαであり(X線出力:40kV、30mA)、読込幅は0.016°である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.
In the following preparation examples, the X-ray diffraction (XRD) pattern of the zeolite crystals obtained by synthesis was obtained using X'Pert Pro MPD manufactured by PANalytical. The X-ray source is CuKα (X-ray output: 40 kV, 30 mA) and the read width is 0.016 °.

また、合成したゼオライトのSi、Al組成は、蛍光X線分析により測定した。測定には、島津製作所社製Rayny EDX‐700を用いた。また、Na分析にはHF分解処理後、酸で処理し定容後、原子吸光分析装置(AAS)にて定量を行った。AASにはアジレント テクノロジーズ社製SpectrAA−220を用いた。
ゼオライト粒子の形状は、日立ハイテク社製の走査電子顕微鏡(S‐4100)を用いて、導電処理を行った試料を、加速電圧15kVで観察を行った。
メタロケイ酸塩の全酸量の測定は、NH‐TPDにて測定した。測定には、キヤノンアネルバ社製AGS7000を用い、以下の通りに行った。試料のメタロケイ酸塩50mgをPtボートに秤量し、石英管にセットし、前処理として真空下500℃で30分間乾燥させた。その後、100℃で過剰量のアンモニアと15分間接触させて、メタロケイ酸塩にアンモニアを吸着させた。引き続き、100℃で真空乾燥することで、余剰アンモニアを除くことで、アンモニアの吸着したメタロケイ酸塩を得た。次いで、アンモニアの吸着したメタロケイ酸塩を、ヘリウム雰囲気下、昇温速度10℃/分で加熱して、100−600℃におけるアンモニアの脱離量を質量分析法で測定した。得られたTPDプロファイルをガウス関数によって波形分離し、ピークトップを240℃以上に有する波形の面積の合計から、メタロケイ酸塩の質量当たりの全酸量を算出した。
The Si and Al compositions of the synthesized zeolite were measured by fluorescent X-ray analysis. For the measurement, Rayny EDX-700 manufactured by Shimadzu Corporation was used. Further, for Na analysis, after HF decomposition treatment, treatment with acid, constant volume, and then quantification was performed by an atomic absorption spectrometer (AAS). SpectorAA-220 manufactured by Agilent Technologies was used as the AAS.
As for the shape of the zeolite particles, a scanning electron microscope (S-4100) manufactured by Hitachi High-Tech was used to observe the conductively treated sample at an acceleration voltage of 15 kV.
The total acid content of the metallocate was measured by NH 3- TPD. For the measurement, AGS7000 manufactured by Canon Anerva Co., Ltd. was used, and the measurement was performed as follows. 50 mg of the metallosilicate of the sample was weighed in a Pt boat, set in a quartz tube, and dried under vacuum at 500 ° C. for 30 minutes as a pretreatment. Then, it was brought into contact with an excess amount of ammonia at 100 ° C. for 15 minutes to adsorb ammonia on the metallosilicate. Subsequently, the mixture was vacuum-dried at 100 ° C. to remove excess ammonia, thereby obtaining a metallocate salt on which ammonia was adsorbed. Next, the metallosilicate on which ammonia was adsorbed was heated at a heating rate of 10 ° C./min in a helium atmosphere, and the amount of ammonia desorbed at 100-600 ° C. was measured by mass spectrometry. The obtained TPD profile was waveform-separated by a Gaussian function, and the total acid amount per mass of metallocate was calculated from the total area of the waveform having a peak top of 240 ° C. or higher.

(調製例1)
1M水酸化ナトリウム水溶液123g、N,N‐ジメチル‐3,5‐ジメチルピペリジウムハイドロキサイド水溶液(21.8質量%)32.9gを順に、水8.2gに溶解し、Y型ゼオライトCBV720(SiO/Al比 30、ZEOLYST社製)14.4gを加えて、30分間撹拌した。さらに、コロイダルシリカSI−30(SiO 30質量%、Na 0.3質量%、日揮触媒化成社製)14.8gを加え、ゲル状反応液(以下、原料ゲルということがある)とし、2時間撹拌した。前記原料ゲルを1000mlのオートクレーブに仕込み、自圧下、150rpmで撹拌しながら、135℃で7日間、水熱合成反応に供した。得られた生成物を濾過、水洗した後、100℃で乾燥させた。
生成物のXRDパターンから、得られた生成物はAEI型構造を有するアルミノケイ酸塩であることを確認した。蛍光X線分析より、SiO/Al比は17であった。また、走査電子顕微鏡より、平均一次粒子径はおよそ800nmであった。
水熱合成により得られたアルミノケイ酸塩(焼成前アルミノケイ酸塩)を、空気流通下580℃で6時間焼成を行い、Na型のアルミノケイ酸塩を得た。元素分析の結果、アルミノケイ酸塩中のナトリウムの含有量は1.0質量%であった。
得られたAEI型構造のアルミノケイ酸塩1.0gを800℃で、常圧にて50%水蒸気(水蒸気/空気=50/50(体積/体積))流通下、5時間処理することにより、水蒸気処理されたNa型のAEI型構造のアルミノケイ酸塩を得た。水蒸気処理による結晶全体のSi及びAlの含有量に変化はなく、SiO/Al比は17であった。元素分析の結果、アルミノケイ酸塩中のナトリウムの含有量は1.0質量%であった。このアルミノケイ酸塩の全酸量は、NH‐TPDより、0.08mmol/gであった。(触媒1)
(Preparation Example 1)
123 g of 1 M aqueous sodium hydroxide solution and 32.9 g of N, N-dimethyl-3,5-dimethylpiperidium hydroxide aqueous solution (21.8% by mass) were dissolved in 8.2 g of water in this order, and Y-type zeolite CBV720 ( 14.4 g of SiO 2 / Al 2 O 3 ratio 30, manufactured by ZEOLYST) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. Further, 14.8 g of colloidal silica SI-30 (SiO 2 30% by mass, Na 0.3% by mass, manufactured by JGC Catalysts and Chemicals Co., Ltd.) was added to prepare a gel-like reaction solution (hereinafter, may be referred to as a raw material gel). Stirred for hours. The raw material gel was placed in a 1000 ml autoclave and subjected to a hydrothermal synthesis reaction at 135 ° C. for 7 days while stirring at 150 rpm under self-pressure. The obtained product was filtered, washed with water, and then dried at 100 ° C.
From the XRD pattern of the product, it was confirmed that the obtained product was an aluminosilicate having an AEI type structure. From the fluorescent X-ray analysis, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 17. Moreover, the average primary particle diameter was about 800 nm from the scanning electron microscope.
The aluminosilicate obtained by hydrothermal synthesis (aluminosilicate before calcination) was calcined at 580 ° C. for 6 hours under air flow to obtain a Na-type aluminosilicate. As a result of elemental analysis, the content of sodium in the aluminosilicate was 1.0% by mass.
Water vapor was obtained by treating 1.0 g of the obtained aluminosilicate having an AEI type structure at 800 ° C. under normal pressure under 50% water vapor (steam / air = 50/50 (volume / volume)) for 5 hours. A treated Na-type AEI-type structure aluminosilicate was obtained. There was no change in the Si and Al contents of the entire crystal due to the steam treatment, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 17. As a result of elemental analysis, the content of sodium in the aluminosilicate was 1.0% by mass. All acid content of the aluminosilicate is from NH 3 -TPD, was 0.08 mmol / g. (Catalyst 1)

(調製例2)
水酸化ナトリウム1.60g、N,N‐ジメチル‐3,5‐ジメチルピペリジウムハイドロキサイド水溶液(21.8重量%)205gを順に、水56.6gに溶解し、Y型ゼオライトCBV720(SiO/Al比 30、ZEOLYST社製)51.2gを加えて2時間撹拌した。さらにシリカの重量に対して5質量%に相当するCHA型ゼオライト(SiO/Al比25、平均粒子径200nm、有機構造規定剤含まない)2.40gを種結晶として加えて、撹拌することにより混合物を得た。前記混合物を1000mlのオートクレーブに仕込み、自圧下、150rpmで回転させながら、160℃で7日間、水熱合成反応に供した。得られた生成物を濾過、水洗した後、100℃で乾燥させ、白色粉末41.0gを得た。
生成物のXRDパターンから、得られた生成物はAEI型構造を有するアルミノケイ酸塩であることを確認した。蛍光X線分析より、SiO/Al比は22であった。また、走査電子顕微鏡より、平均一次粒子径はおよそ100〜200nmであった。水熱
合成により得られたアルミノケイ酸塩(焼成前アルミノケイ酸塩)を、空気流通下580℃で6時間焼成を行い、Na型のアルミノケイ酸塩を得た(アルミノケイ酸塩(A))。
得られたAEI型構造のアルミノケイ酸塩(A)1.0gを800℃で、常圧にて50%水蒸気(水蒸気/空気=50/50(体積/体積))流通下、5時間処理することにより、水蒸気処理された微粒子のNa型のAEI型構造のアルミノケイ酸塩を得た。水蒸気処理による結晶全体のSi及びAlの含有量に変化はなく、SiO/Al比は22であった。元素分析の結果、ゼオライト中のNa濃度は1.0重量%であった。(触媒2)
(Preparation Example 2)
1.60 g of sodium hydroxide and 205 g of N, N-dimethyl-3,5-dimethylpiperidium hydroxide aqueous solution (21.8% by weight) were dissolved in 56.6 g of water in this order, and Y-type zeolite CBV720 (SiO 2) was dissolved. / Al 2 O 3 ratio 30, manufactured by ZEOLYST) 51.2 g was added and stirred for 2 hours. Further CHA-type zeolite which corresponds to 5% by weight relative to the weight of silica (SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 25, average particle diameter 200 nm, not including the organic structure-directing agent) was added 2.40g as a seed crystal, stirred The mixture was obtained by The mixture was placed in a 1000 ml autoclave and subjected to a hydrothermal synthesis reaction at 160 ° C. for 7 days while rotating at 150 rpm under self-pressure. The obtained product was filtered, washed with water, and dried at 100 ° C. to obtain 41.0 g of a white powder.
From the XRD pattern of the product, it was confirmed that the obtained product was an aluminosilicate having an AEI type structure. From the fluorescent X-ray analysis, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 22. Further, from the scanning electron microscope, the average primary particle size was about 100 to 200 nm. The aluminosilicate (aluminosilicate before calcination) obtained by hydrothermal synthesis was calcined at 580 ° C. for 6 hours under air flow to obtain a Na-type aluminosilicate (aluminosilicate (A)).
1.0 g of the obtained aluminosilicate (A) having an AEI type structure is treated at 800 ° C. under normal pressure under 50% water vapor (water vapor / air = 50/50 (volume / volume)) flow for 5 hours. To obtain an aluminosilicate having a Na-type AEI-type structure of fine particles treated with steam. There was no change in the Si and Al contents of the entire crystal by steam treatment, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 22. As a result of elemental analysis, the Na concentration in the zeolite was 1.0% by weight. (Catalyst 2)

(調製例3)
調製例2のアルミノケイ酸塩(A)1.0g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、H型のアルミノケイ酸塩を得た。得られたAEI型構造のアルミノケイ酸塩1gを750℃で、常圧にて50%水蒸気(水蒸気/空気=50/50(体積/体積))流通下、5時間処理することにより、水蒸気処理されたH型のAEI型構造のアルミノケイ酸塩を得た。水蒸気処理による結晶全体のSi及びAlの含有量に変化はなく、SiO/Al比は22であった。(触媒3)
(Preparation Example 3)
1.0 g of aluminosilicate (A) of Preparation Example 2 was ion-exchanged twice at 80 ° C. for 1 hour with a 1 M aqueous ammonium nitrate solution, dried at 100 ° C., and then calcined at 500 ° C. for 6 hours under air flow. , H-type aluminosilicate was obtained. 1 g of the obtained aluminosilicate having an AEI type structure is steam-treated by treating it at 750 ° C. under normal pressure under 50% steam (steam / air = 50/50 (volume / volume)) for 5 hours. An H-type AEI-type aluminosilicate was obtained. There was no change in the Si and Al contents of the entire crystal by steam treatment, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 22. (Catalyst 3)

(調製例4)
調製例2のアルミノケイ酸塩(A)1.0gを5Mの硝酸カルシウム水溶液で80℃、5時間のイオン交換を1回行い、100℃で乾燥した後、得られたAEI型構造のアルミノケイ酸塩を900℃で、常圧にて空気流通下、6時間処理することにより、熱処理されたCa,Na型のAEI型構造のアルミノケイ酸塩を得た。水蒸気処理による結晶全体のSi及びAlの含有量に変化はなく、SiO/Al比は22であった。(触媒4)
(Preparation Example 4)
1.0 g of the aluminosilicate (A) of Preparation Example 2 was ion-exchanged once with a 5 M aqueous calcium nitrate solution at 80 ° C. for 5 hours, dried at 100 ° C., and then the obtained aluminosilicate having an AEI type structure was obtained. Was treated at 900 ° C. under normal pressure under air flow for 6 hours to obtain a heat-treated Ca, Na-type aluminosilicate having an AEI-type structure. There was no change in the Si and Al contents of the entire crystal by steam treatment, and the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 22. (Catalyst 4)

(実施例1、2)
触媒1、2を用いて、メタノールを原料とする、プロピレン及び直鎖ブテンの合成反応を行った。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200mgと石英砂300mgの混合物を充填した。メタノール及び窒素を、メタノールの重量空間速度が0.50Hr‐1で、メタノール50体積%と窒素50体積%となるように反応器に供給し、350℃、0.1MPa(絶対圧)でプロピレン及び直鎖ブテンの合成反応を実施し、反応器出口ガスをガスクロマトグラフィーにより分析を行った。反応成績を表1に示した。
(Examples 1 and 2)
Using catalysts 1 and 2, a synthetic reaction of propylene and straight-chain butene was carried out using methanol 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 200 mg of the catalyst and 300 mg of quartz sand. Methanol and nitrogen were supplied to the reactor at a weight space velocity of 0.50 Hr- 1 and 50% by volume of methanol and 50% by volume of nitrogen, and propylene and nitrogen at 350 ° C. and 0.1 MPa (absolute pressure). A straight-chain butene synthesis reaction was carried out, and the reactor outlet gas was analyzed by gas chromatography. The reaction results are shown in Table 1.

(比較例1)
触媒1を用いて、メタノール及び窒素を、メタノールの重量空間速度が1.3Hr‐1で、メタノール10体積%と窒素90体積%となるように反応器に供給し、400℃、0.1MPa(絶対圧)とする以外は実施例1,2と同様の操作を行い、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)
Using the catalyst 1, methanol and nitrogen were supplied to the reactor so that the weight space velocity of methanol was 1.3 Hr- 1 , and the methanol was 10% by volume and the nitrogen was 90% by volume. The same operation as in Examples 1 and 2 was carried out except for the absolute pressure), and the synthesis reaction of propylene and linear butene was carried out. The reaction results are shown in Table 1.

Figure 0006915259
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実施例1は、SiO/Alモル比17、平均一次粒子径約800nm、全酸量0.08mmol/gであるAEI型構造のアルミノケイ酸塩(触媒1)を触媒として、350℃、メタノール濃度50体積%、メタノール分圧0.05MPa(絶対圧)、重量空間速度0.50Hr‐1の条件で、メタノールと接触させてプロピレンと直鎖ブテンを合成した反応例である。反応開始1.83時間後のプロピレン収率は34.2%、直鎖ブテン収率は29.0%であった。反応開始4.17時間後には、プロピレン収率は46.0%、直鎖ブテン収率は27.5%であり、プロピレン、直鎖ブテンともに高い収率が維持された。
また実施例2は、SiO/Alモル比22、平均一次粒子径100〜200nmであるAEI型構造のアルミノケイ酸塩(触媒2)を触媒として、350℃、メタノール濃度50体積%、メタノール分圧0.05MPa(絶対圧)、重量空間速度0.50Hr‐1の条件で、メタノールと接触させてプロピレンと直鎖ブテンを合成した反応例である。反応開始1.83時間後のプロピレン収率は37.6%、直鎖ブテン収率は34.2%であった。反応開始4.17時間後には、プロピレン収率は45.2%、直鎖ブテン収率は31.1%であり、プロピレン、直鎖ブテンともに高い収率が維持された。
一方、比較例は、触媒1を用いて、400℃、メタノール濃度10体積%、メタノール分圧0.01MPa(絶対圧)、重量空間速度1.3Hr‐1の条件で、メタノールと接触させてプロピレンと直鎖ブテンを合成した反応例である。反応開始1.92時間後のプロピレン収率は48.6%、直鎖ブテン収率は22.3%であった。しかし、反応開始4.25時間後には、プロピレン収率は41.7%、直鎖ブテン収率は19.1まで低下した。
実施例1及び2から分かるように、反応を350℃のような低温下で行うことにより、高いプロピレン及び直鎖ブテン収率を達成し、かつ、コーク蓄積による活性低下を抑制し、長時間わたって安定して高い収率で合成することができる。
Example 1 uses an aluminosilicate (catalyst 1) having an AEI type structure having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 17, an average primary particle size of about 800 nm, and a total acid content of 0.08 mmol / g as a catalyst at 350 ° C. This is an example of a reaction in which propylene and linear butene were synthesized by contacting with methanol under the conditions of a methanol concentration of 50% by volume, a partial pressure of methanol of 0.05 MPa (absolute pressure), and a weight space velocity of 0.50 Hr- 1. The propylene yield after 1.83 hours from the start of the reaction was 34.2%, and the linear butene yield was 29.0%. After 4.17 hours from the start of the reaction, the propylene yield was 46.0% and the linear butene yield was 27.5%, and high yields of both propylene and linear butene were maintained.
In Example 2, an aluminosilicate (catalyst 2) having an AEI type structure having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 22 and an average primary particle size of 100 to 200 nm was used as a catalyst at 350 ° C. and a methanol concentration of 50% by volume. This is an example of a reaction in which propylene and linear butene are synthesized by contacting with methanol under the conditions of methanol partial pressure of 0.05 MPa (absolute pressure) and weight space velocity of 0.50 Hr- 1. The propylene yield after 1.83 hours from the start of the reaction was 37.6%, and the linear butene yield was 34.2%. After 4.17 hours from the start of the reaction, the propylene yield was 45.2% and the linear butene yield was 31.1%, and high yields of both propylene and linear butene were maintained.
On the other hand, in Comparative Example, propylene was brought into contact with methanol under the conditions of 400 ° C., methanol concentration 10% by volume, methanol partial pressure 0.01 MPa (absolute pressure), and weight space velocity 1.3 Hr- 1 using catalyst 1. This is an example of a reaction in which straight-chain butene is synthesized. The propylene yield after 1.92 hours from the start of the reaction was 48.6%, and the linear butene yield was 22.3%. However, 4.25 hours after the start of the reaction, the propylene yield decreased to 41.7% and the linear butene yield decreased to 19.1.
As can be seen from Examples 1 and 2, by carrying out the reaction at a low temperature such as 350 ° C., high yields of propylene and linear butene were achieved, and the decrease in activity due to coke accumulation was suppressed, and the activity was reduced for a long time. It can be stably synthesized in a high yield.

(実施例3)
触媒2を用いて、反応温度が335℃とする以外は実施例2と同様の操作を行い、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2に示した。
(Example 3)
Using the catalyst 2, the same operation as in Example 2 was carried out except that the reaction temperature was 335 ° C., and the synthesis reaction of propylene and linear butene was carried out. The reaction results are shown in Table 2.

(実施例4)
触媒2を用いて、反応温度が365℃とする以外は実施例2と同様の操作を行い、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2に示した。
(Example 4)
Using the catalyst 2, the same operation as in Example 2 was carried out except that the reaction temperature was 365 ° C., and the synthesis reaction of propylene and linear butene was carried out. The reaction results are shown in Table 2.

(実施例5)
触媒2を用いて、反応温度が380℃とする以外は実施例2と同様の操作を行い、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2に示した。
(Example 5)
Using the catalyst 2, the same operation as in Example 2 was carried out except that the reaction temperature was set to 380 ° C., and the synthesis reaction of propylene and linear butene was carried out. The reaction results are shown in Table 2.

(実施例6)
触媒2を用いて、メタノール及び窒素を、メタノール30体積%と窒素70体積%となるように反応器に供給する以外は実施例2と同様の操作を行い、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3に示した。
(Example 6)
The same operation as in Example 2 was carried out except that methanol and nitrogen were supplied to the reactor so as to be 30% by volume of methanol and 70% by volume of nitrogen using the catalyst 2, and the synthesis reaction of propylene and linear butene was carried out. carried out. The reaction results are shown in Table 3.

(実施例7)
触媒2を用いて、メタノール及び窒素を、メタノール75体積%と窒素25体積%となるように反応器に供給する以外は実施例2と同様の操作を行い、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3に示した。
(Example 7)
The same operation as in Example 2 was carried out except that methanol and nitrogen were supplied to the reactor so as to be 75% by volume of methanol and 25% by volume of nitrogen using the catalyst 2, and the synthesis reaction of propylene and linear butene was carried out. carried out. The reaction results are shown in Table 3.

(実施例8)
触媒3を用いる以外は実施例1と同様の操作を行い、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3に示した。
(Example 8)
The same operation as in Example 1 was carried out except that the catalyst 3 was used, and a synthetic reaction of propylene and linear butene was carried out. The reaction results are shown in Table 3.

(実施例9)
触媒4を用いる以外は実施例1と同様の操作を行い、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3に示した。
(Example 9)
The same operation as in Example 1 was carried out except that the catalyst 4 was used, and a synthetic reaction of propylene and linear butene was carried out. The reaction results are shown in Table 3.

Figure 0006915259
Figure 0006915259

実施例3、実施例4、実施例5は、AEI型構造のアルミノケイ酸塩(触媒2)を触媒として、メタノール濃度50体積%、メタノール分圧0.05MPa(絶対圧)、重量空間速度0.50Hr‐1の条件で、それぞれ反応温度335℃、365℃、380℃において、メタノールと接触させてプロピレンと直鎖ブテンを合成した反応例である。380℃以下の反応温度においては、反応開始4.17時間後でも、プロピレン収率44.6〜47.5%、直鎖ブテン選択率26.0%〜29.8%となり、プロピレン、直鎖ブテンともに高い収率が維持された。 In Examples 3, 4, and 5, using an aluminosilicate having an AEI type structure (catalyst 2) as a catalyst, the methanol concentration is 50% by volume, the methanol partial pressure is 0.05 MPa (absolute pressure), and the weight space velocity is 0. This is an example of a reaction in which propylene and linear butene were synthesized by contacting with methanol at a reaction temperature of 335 ° C., 365 ° C., and 380 ° C. under the condition of 50 Hr- 1. At a reaction temperature of 380 ° C. or lower, the propylene yield was 44.6 to 47.5% and the linear butene selectivity was 26.0% to 29.8% even after 4.17 hours from the start of the reaction. High yields were maintained for both butene.

Figure 0006915259
Figure 0006915259

実施例6、実施例7は、AEI型構造のアルミノケイ酸塩(触媒2)を触媒として、350℃、重量空間速度0.50Hr‐1の条件で、それぞれメタノール濃度30体積%(メタノール分圧0.03MPa(絶対圧))、75体積%(0.075MPa(絶対圧))において、メタノールと接触させてプロピレンと直鎖ブテンを合成した反応例である。幅広いメタノール濃度領域において、反応開始4.17時間後には、直鎖ブテン収率30%以上となり、プロピレン及び直鎖ブテンを収率良く製造することができる。 In Examples 6 and 7, the methanol concentration was 30% by volume (methanol partial pressure 0 ) under the conditions of 350 ° C. and a weight space velocity of 0.50 Hr-1 using an aluminosilicate (catalyst 2) having an AEI type structure as a catalyst. This is an example of a reaction in which propylene and linear butene were synthesized by contacting with methanol at .03 MPa (absolute pressure)) and 75% by volume (0.075 MPa (absolute pressure)). In a wide methanol concentration region, 4.17 hours after the start of the reaction, the yield of linear butene is 30% or more, and propylene and linear butene can be produced in good yield.

Figure 0006915259
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実施例8、実施例9は、それぞれ触媒として、H型のAEI型アルミノケイ酸塩を水蒸気処理した触媒(触媒3)、カルシウムイオン交換後に熱処理した触媒(触媒4)を用いて、350℃、メタノール濃度50体積%、メタノール分圧0.05MPa(絶対圧)、重量空間速度0.50Hr‐1の条件で、メタノールと接触させてプロピレンと直鎖ブテンを合成した反応例である。いずれの触媒においても、プロピレン、直鎖ブテンを収率良く製造することができる。 In Examples 8 and 9, a catalyst obtained by steam-treating H-type AEI-type aluminosilicate (catalyst 3) and a catalyst heat-treated after calcium ion exchange (catalyst 4) were used as catalysts at 350 ° C. and methanol, respectively. This is an example of a reaction in which propylene and linear butene are synthesized by contacting with methanol under the conditions of a concentration of 50% by volume, a partial pressure of methanol of 0.05 MPa (absolute pressure), and a weight space velocity of 0.50 Hr- 1. With either catalyst, propylene and linear butene can be produced in good yield.

本発明の製造方法により、メタノールおよび/またはジメチルエーテルからプロピレンと直鎖ブテンを同時に高い収率で製造することができる。また、イソ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・精製の負荷を大幅に低減することができる。 According to the production method of the present invention, propylene and linear butene can be simultaneously produced from methanol and / or dimethyl ether in high yield. Further, since the by-product of isobutene can be suppressed and the linear butene can be selectively produced, the load of separating and purifying the linear butene from the butenes can be significantly reduced.

Claims (12)

メタノール及びジメチルエーテルから選ばれる少なくとも1種の原料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として、下記(1)〜(3)を満たすメタロケイ酸塩を含み、かつ、前記原料を前記触媒と接触させてプロピレン及び直鎖ブテンを含む混合物を得る工程の反応温度が250℃以上380℃以下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。
(1)その構造がInternational Zeolite Association(IZA)で規定されるコード
でAEIである。
(2)アルミニウム、ガリウム、ホウ素、及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素Mを含む。
(3)前記メタロケイ酸塩中に含まれるSiと前記Mの量比が、SiO/Mモル比換算で5以上100未満である。(ただし、前記モル比の分母はAl、Ga、BおよびFeの合計量を表す)
A method for producing propylene and linear butene by contacting at least one raw material selected from methanol and dimethyl ether with a catalyst, wherein the active ingredient of the catalyst is a metallosilicate that satisfies the following (1) to (3). A method for producing propylene and linear butene, which comprises, and the reaction temperature of the step of bringing the raw material into contact with the catalyst to obtain a mixture containing propylene and linear butene is 250 ° C. or higher and 380 ° C. or lower. ..
(1) Its structure is AEI with a code defined by the International Zeolite Association (IZA).
(2) Contains at least one element M selected from the group consisting of aluminum, gallium, boron, and iron.
(3) The amount ratio of Si contained in the metallosilicate and the M is 5 or more and less than 100 in terms of SiO 2 / M 2 O 3 molar ratio. (However, the denominator of the molar ratio represents the total amount of Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , B 2 O 3 and Fe 2 O 3).
前記メタノール及びジメチルエーテルの合計の分圧が0.005MPa以上3MPa以下であることを特徴とする請求項1に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The method for producing propylene and linear butene according to claim 1, wherein the total partial pressure of methanol and dimethyl ether is 0.005 MPa or more and 3 MPa or less. 前記プロピレン及び直鎖ブテンを含む混合物を得る工程における、エチレンに対する直鎖ブテンの質量比(直鎖ブテン/エチレン)が1.5以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The propylene according to claim 1 or 2, wherein the mass ratio of linear butene to ethylene (linear butene / ethylene) in the step of obtaining the mixture containing propylene and linear butene is 1.5 or more. And a method for producing linear butene. 前記メタロケイ酸塩が、水蒸気処理、熱処理、酸処理、及びイオン交換からなる群より選ばれる少なくとも1つの処理をされたものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the metallosilicate is treated with at least one selected from the group consisting of steam treatment, heat treatment, acid treatment, and ion exchange. A method for producing propylene and linear butene. 前記メタロケイ酸塩が、少なくともアルミニウムを含むアルミノケイ酸塩であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The method for producing propylene and linear butene according to any one of claims 1 to 4, wherein the metallosilicate is an aluminosilicate containing at least aluminum. 前記メタロケイ酸塩の平均一次粒子径が、0.03μm以上5μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The method for producing propylene and linear butene according to any one of claims 1 to 5, wherein the average primary particle size of the metallosilicate is 0.03 μm or more and 5 μm or less. 前記メタロケイ酸塩が、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The propylene and linear butene according to any one of claims 1 to 6, wherein the metallosilicate contains at least one element selected from an alkali metal element and an alkaline earth metal element. Production method. 前記メタロケイ酸塩中のアルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素の合計の含有量が、0.005質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項7に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The propylene and linear butene according to claim 7, wherein the total content of the alkali metal element and the alkaline earth metal element in the metallosilicate is 0.005% by mass or more and 10% by mass or less. Manufacturing method. 前記アルカリ金属元素として、少なくともナトリウムを含有することを特徴とする請求項7又は8に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The method for producing propylene and linear butene according to claim 7 or 8, wherein the alkali metal element contains at least sodium. 前記メタロケイ酸塩のアンモニア昇温脱離スペクトルにおける高温脱離量から求められる全酸量が0.001mmol/g以上0.80mmol/g以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 Any of claims 1 to 9, wherein the total acid amount obtained from the high-temperature desorption amount of the metallosilicate in the ammonia-temperature desorption spectrum is 0.001 mmol / g or more and 0.80 mmol / g or less. The method for producing propylene and linear butene according to item 1. 前記メタロケイ酸塩がシリル化処理されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 The method for producing propylene and linear butene according to any one of claims 1 to 10, wherein the metallosilicate is silylated. 前記触媒のアンモニア昇温脱離スペクトルにおける高温脱離量から求められる全酸量が0.001mmol/g以上0.80mmol/g以下であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のプロピレン及び直鎖ブテンの製造方法。 Any one of claims 1 to 11, wherein the total acid amount obtained from the high-temperature desorption amount in the ammonia temperature desorption spectrum of the catalyst is 0.001 mmol / g or more and 0.80 mmol / g or less. The method for producing propylene and linear butene according to.
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