JP7304615B2 - Solid catalyst, method for producing same, method for producing oil - Google Patents

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Description

本発明は、固体触媒およびその製造方法、油状物の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid catalyst, a method for producing the same, and a method for producing an oil.

ポリエチレンを初めとするポリオレフィン系プラスチックを分解して、油化し、液体燃料等として再利用する方法の開発が進められている。このようなポリオレフィン系プラスチックを油化する方法に関して、油化に適した触媒の開発が進められている。 Development of a method for decomposing polyolefin plastics such as polyethylene into oil and reusing them as liquid fuels and the like is underway. Regarding the method of converting such polyolefin plastics to oil, the development of catalysts suitable for oil conversion is underway.

例えば、ルテニウム(Ru)触媒を用いて、スクアランとアルカンを水素化分解する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。また、ルテニウム(Ru)触媒を用いて、藻類由来ガソリン燃料を製造する方法が知られている(例えば、非特許文献2参照)。さらに、ルテニウム(Ru)触媒を用いて、スクアランや炭素数30の藻類由来の分岐炭化水素を製造する方法が知られている(例えば、非特許文献3参照)。 For example, a method of hydrocracking squalane and alkane using a ruthenium (Ru) catalyst is known (see, for example, Non-Patent Document 1). A method of producing algae-derived gasoline fuel using a ruthenium (Ru) catalyst is also known (see, for example, Non-Patent Document 2). Furthermore, a method for producing squalane and algae-derived branched hydrocarbons having 30 carbon atoms using a ruthenium (Ru) catalyst is known (see, for example, Non-Patent Document 3).

Regioselectivity and Reaction Mechanism of Ru-Catalyzed Hydrogenolysis of Squalane and Model Alkanes、Yoshinao Nakagawa、Shin-ichi Oya、Daisuke Kanno、Yosuke Nakaji、Masazumi Tamura、and Keiichi Tomishige、Chem Sus Chem 2017、10、189-198、DOI:10.1002/cssc.201601204Regioselectivity and Reaction Mechanism of Ru-Catalyzed Hydrogenolysis of Squalane and Model Alkanes, Yoshinao Nakagawa, Shin-ichi Oya, Daisuke Kanno, Yoshi ke Nakaji, Masazumi Tamura, and Keiichi Tomishige, Chem Sus Chem 2017, 10, 189-198, DOI: 10 .1002/cssc. 201601204 Production of Gasoline Fuel from Alga-Derived Botryococcene by Hydrogenolysis over Ceria-Supported Ruthenium Catalyst、Yosuke Nakaji、Shin-ichi Oya、Hideo Watanabe、Makoto M.Watanabe、Yoshinao Nakagawa、Masazumi Tamura、and Keiichi Tomishige、Chem Cat Chem 2017、9、2701-2708、DOI:10.1002/cctc.201700200Production of Gasoline Fuel from Alga-Derived Botryococcene by Hydrogenolysis over Ceria-Supported Ruthenium Catalyst, Yosuke Nakaji, Shin-ichi Oya, Hideo Watanabe, Makoto M.; Watanabe, Yoshinao Nakagawa, Masazumi Tamura, and Keiichi Tomishige, Chem Cat Chem 2017, 9, 2701-2708, DOI: 10.1002/cctc. 201700200 Catalytic Production of Branched Small Alkanes from Biohydrocarbons、Shin-ichi Oya、Daisuke Kanno、Hideo Watanabe、Masazumi Tamura、Yoshinao Nakagawa、and Keiichi Tomishige、Chem Sus Chem 2015、8、2472-2475、DOI:10.1002/cssc.201500375Catalytic Production of Branched Small Alkanes from Biohydrocarbons, Shin-ichi Oya, Daisuke Kanno, Hideo Watanabe, Masazumi Tamura, Yoshinao Nakagawa, and Keiichi Tomishige, Chem Sus Chem 2015, 8, 2472-2475, DOI: 10.1002/cssc. 201500375

しかしながら、従来の触媒は、反応終了後の回収や再生が煩雑である上に、触媒反応時の反応温度が高温(400度以上)であるという課題があった。 However, conventional catalysts have problems in that collection and regeneration after completion of the reaction are complicated, and the reaction temperature during the catalytic reaction is high (400° C. or higher).

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、反応終了後の回収や再生が容易であり、触媒反応時の反応温度を従来よりも低くすることができる固体触媒およびその製造方法、油状物の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a solid catalyst that can be easily recovered and regenerated after the completion of the reaction and can lower the reaction temperature during the catalytic reaction than before, and a method for producing the same. An object of the present invention is to provide a method for producing an oil.

本発明は、下記の態様を有する。
[1]ポリオレフィンの分解反応に用いられる固体触媒であって、金属酸化物からなる担体と、該担体に担持されたルテニウムと、を含み、比表面積が、10m/g以上1000m/g以下であり、前記金属酸化物は、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも1種である固体触媒。
[2]前記ルテニウムの担持量は、1質量%以上30質量%以下である[1]に記載の固体触媒
[3]ポリオレフィンの分解反応に用いられる固体触媒の製造方法であって、金属酸化物を、大気雰囲気下、600℃以上1500℃以下で焼成する工程と、焼成した金属酸化物とルテニウムの混合物を、窒素雰囲気下、200℃以上1000℃以下で熱処理する工程と、を有し、前記金属酸化物は、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも1種である固体触媒の製造方法。
][1]または[2]に記載の固体触媒を、融点が250℃以下のプラスチックに接触させて、前記プラスチックを100℃以上で水素下で熱処理する工程を有する油状物の製造方法
The present invention has the following aspects.
[1] A solid catalyst used for a decomposition reaction of polyolefin, comprising a carrier made of a metal oxide and ruthenium supported on the carrier, and having a specific surface area of 10 m 2 /g or more and 1000 m 2 /g or less. wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of cerium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide and zirconium oxide.
[2] The solid catalyst according to [1], wherein the supported amount of ruthenium is 1% by mass or more and 30% by mass or less .
[3] A method for producing a solid catalyst used in a decomposition reaction of polyolefin, comprising the steps of calcining a metal oxide at 600° C. or more and 1500° C. or less in an air atmosphere; and heat-treating at 200° C. or higher and 1000° C. or lower in a nitrogen atmosphere, wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of cerium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide and zirconium oxide. A method for producing a solid catalyst that is a seed .
[ 4 ] A method for producing an oily substance, comprising the steps of bringing the solid catalyst according to [1] or [2] into contact with a plastic having a melting point of 250°C or lower, and heat-treating the plastic at 100°C or higher under hydrogen .

本発明によれば、反応終了後の回収や再生が容易であり、触媒反応時の反応温度を従来よりも低くすることができる固体触媒およびその製造方法、油状物の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid catalyst, a method for producing the same, and a method for producing an oily substance, which are easy to recover and regenerate after the completion of the reaction, and which can lower the reaction temperature during the catalytic reaction. can.

実験例20において、反応時間と転化率の関係、反応時間と炭素数1~4のガスの収率の関係、反応時間と炭素数5~21の油状物の収率の関係、反応時間と炭素数22~45の油状物の収率の関係、および反応時間と炭素数15~45の油状物の収率の関係を示す図である。In Experimental Example 20, the relationship between the reaction time and the conversion rate, the relationship between the reaction time and the yield of the gas having 1 to 4 carbon atoms, the relationship between the reaction time and the yield of the oily substance having 5 to 21 carbon atoms, the reaction time and the carbon FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the yield of oils having a number of 22-45 and the relationship between the reaction time and the yield of oils having 15-45 carbon atoms. 実験例20において、所定の反応時間毎に、回収したガス(気相)および液相を、ガスクロマトグラフ/水素炎イオン化型検出器(GC-FID)を用いて分析した結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of analyzing the recovered gas (vapor phase) and liquid phase using a gas chromatograph/flame ionization detector (GC-FID) for each predetermined reaction time in Experimental Example 20. 実験例1と実験例21について、反応終了後に回収したガス(気相)および液相を、ガスクロマトグラフ/水素炎イオン化型検出器(GC-FID)を用いて分析した結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of analyzing the gas (vapor phase) and liquid phase recovered after the completion of the reaction in Experimental Examples 1 and 21 using a gas chromatograph/flame ionization detector (GC-FID). 実験例22のサンプルに関する13C NMR測定の結果を示す図である。FIG. 13 shows the results of 13 C NMR measurement on the sample of Experimental Example 22; 実験例23のサンプルに関する13C NMR測定の結果を示す図である。FIG. 13 shows the results of 13 C NMR measurement of the sample of Experimental Example 23. FIG. 実験例28において、分解反応の前後において、固体触媒(Ru/CeO)のX線回折(XRD)測定を行った結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of X-ray diffraction (XRD) measurement of the solid catalyst (Ru/CeO 2 ) before and after the decomposition reaction in Experimental Example 28; 実験例30において、固体触媒(Ru/CeO)のX線回折(XRD)測定の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the results of X-ray diffraction (XRD) measurement of a solid catalyst (Ru/CeO 2 ) in Experimental Example 30; 図7の一部を拡大した図である。FIG. 8 is an enlarged view of a part of FIG. 7;

本発明の固体触媒およびその製造方法、油状物の製造方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
Embodiments of the solid catalyst of the present invention, the method for producing the same, and the method for producing an oily product will be described.
It should be noted that the present embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the invention unless otherwise specified.

[固体触媒]
本実施形態の固体触媒は、金属酸化物からなる担体と、該担体に担持されたルテニウム(Ru)と、を含み、比表面積が、10m/g以上1000m/g以下である。
本実施形態の固体触媒の比表面積は、10m/g以上1000m/g以下であり、10m/g以上500m/g以下であることが好ましく、20m/g以上300m/g以下であることがより好ましい。
比表面積が10m/g未満では、固体触媒の活性が低下する。一方、比表面積が1000m/gを超えると、固体触媒の活性が低下する。
[Solid catalyst]
The solid catalyst of the present embodiment contains a carrier made of a metal oxide and ruthenium (Ru) supported on the carrier, and has a specific surface area of 10 m 2 /g or more and 1000 m 2 /g or less.
The specific surface area of the solid catalyst of the present embodiment is 10 m 2 /g or more and 1000 m 2 /g or less, preferably 10 m 2 /g or more and 500 m 2 /g or less, and 20 m 2 /g or more and 300 m 2 /g or less. is more preferable.
If the specific surface area is less than 10 m 2 /g, the activity of the solid catalyst is lowered. On the other hand, when the specific surface area exceeds 1000 m 2 /g, the activity of the solid catalyst is lowered.

本実施形態の固体触媒の比表面積(単位:m/g)とは、BET法で求めたBET比表面積のことである。
固体触媒の比表面積を測定する方法としては、例えば、全自動比表面積測定装置(商品名:Gemini VII2360、島津製作所社製)を用いたBET法が挙げられる。
The specific surface area (unit: m 2 /g) of the solid catalyst of the present embodiment is the BET specific surface area determined by the BET method.
Examples of the method for measuring the specific surface area of the solid catalyst include the BET method using a fully automatic specific surface area measuring device (trade name: Gemini VII2360, manufactured by Shimadzu Corporation).

本実施形態の固体触媒において、ルテニウムの担持量は、固体触媒の全質量100質量%のうち、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、3質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
ルテニウムの担持量が1質量%以上であれば、固体触媒は活性に優れる。一方、ルテニウムの担持量が30質量%以下であれば、固体触媒は活性に優れるとともに、固体触媒を用いたプラスチックの分解において、ガス成分が増加することがない。
In the solid catalyst of the present embodiment, the amount of ruthenium supported is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, and 3% by mass or more and 10% by mass or less, out of 100% by mass of the total mass of the solid catalyst. is more preferred.
If the supported amount of ruthenium is 1% by mass or more, the solid catalyst is excellent in activity. On the other hand, when the supported amount of ruthenium is 30% by mass or less, the solid catalyst exhibits excellent activity, and the gas component does not increase in the decomposition of plastic using the solid catalyst.

本実施形態の固体触媒において、ルテニウムの担持量は、理論仕込み量から算出される。 In the solid catalyst of the present embodiment, the supported amount of ruthenium is calculated from the theoretical charged amount.

本実施形態の固体触媒において、金属酸化物は、酸化セリウム(CeO)、酸化ケイ素(SiO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO)および酸化ジルコニウム(ZrO)からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、選択性の観点から、酸化セリウム(CeO)であることがより好ましい。これらの金属酸化物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In the solid catalyst of the present embodiment, the metal oxide is selected from the group consisting of cerium oxide (CeO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ). At least one selected is preferable, and cerium oxide (CeO 2 ) is more preferable from the viewpoint of selectivity. These metal oxides may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

本実施形態の固体触媒は、融点が250℃以下のプラスチックに接触させて、そのプラスチックを水素下で熱処理することにより、そのプラスチックを分解し、ワックスや潤滑油等の油状物を製造する油状物の製造方法に好適に用いられる。 The solid catalyst of the present embodiment is brought into contact with a plastic having a melting point of 250° C. or less, and the plastic is heat-treated under hydrogen to decompose the plastic and produce an oil such as wax or lubricating oil. It is suitably used for the production method of

本実施形態の固体触媒は、プラスチックの分解反応に用いた場合、反応終了後の回収や再生が容易であり、触媒反応時の反応温度を従来よりも低くすることができる。すわなち、本実施形態の固体触媒は、プラスチックの分解反応に用いた後、ろ過することにより容易に回収することができる。また、本実施形態の固体触媒は、プラスチックの分解反応に用いても劣化し難いため、回収後に、有機溶媒で洗浄することにより、再び、プラスチックの分解触媒として用いることができる。さらに、本実施形態の固体触媒は、触媒反応時の反応温度を従来よりも低くすることができるため、プラスチックの分解反応に要するエネルギー(熱量)を低減することができる。 When the solid catalyst of the present embodiment is used in the decomposition reaction of plastics, it is easy to recover and regenerate after the completion of the reaction, and the reaction temperature during the catalytic reaction can be made lower than before. That is, the solid catalyst of the present embodiment can be easily recovered by filtration after being used for the decomposition reaction of plastics. In addition, since the solid catalyst of the present embodiment is hardly deteriorated even when used in a plastic decomposition reaction, it can be used again as a plastic decomposition catalyst by washing with an organic solvent after recovery. Furthermore, since the solid catalyst of the present embodiment can lower the reaction temperature during the catalytic reaction, it is possible to reduce the energy (calorie) required for the plastic decomposition reaction.

[固体触媒の製造方法]
本実施形態の固体触媒の製造方法は、上述の本実施形態の固体触媒を製造する方法である。
本実施形態の固体触媒の製造方法は、金属酸化物を、大気雰囲気下、600℃以上1500℃以下で焼成する工程(以下、「第1の工程」と言う。)と、焼成した金属酸化物とルテニウムの混合物を、窒素雰囲気下、200℃以上1000℃以下で熱処理する工程(以下、「第2の工程」と言う。)と、を有する。
[Method for producing solid catalyst]
The method for producing the solid catalyst of the present embodiment is a method for producing the above-described solid catalyst of the present embodiment.
The method for producing a solid catalyst of the present embodiment includes a step of calcining a metal oxide at 600° C. or higher and 1500° C. or lower in an air atmosphere (hereinafter referred to as “first step”); and ruthenium in a nitrogen atmosphere at 200° C. or higher and 1000° C. or lower (hereinafter referred to as “second step”).

第1の工程において、大気雰囲気下、金属酸化物を焼成する温度は600℃以上1500℃以下であり、600℃以上1000℃以下であることが好ましい。
金属酸化物を焼成する温度が600℃未満では、固体触媒の活性が低下する。一方、金属酸化物を焼成する温度が1500℃を超えると、固体触媒の活性や選択性が低下する。
In the first step, the temperature for sintering the metal oxide is 600° C. or higher and 1500° C. or lower, preferably 600° C. or higher and 1000° C. or lower, in an air atmosphere.
If the temperature for calcining the metal oxide is less than 600°C, the activity of the solid catalyst is lowered. On the other hand, when the temperature for calcining the metal oxide exceeds 1500° C., the activity and selectivity of the solid catalyst are lowered.

第1の工程において、上記の温度範囲内で金属酸化物を焼成する時間は、0.5時間以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましい。
金属酸化物を焼成する時間が0.5時間未満であれば、金属酸化物の結晶性が低下し、固体触媒の活性が低下する。
In the first step, the time for firing the metal oxide within the above temperature range is preferably 0.5 hours or longer, more preferably 1 hour or longer.
If the time for calcining the metal oxide is less than 0.5 hours, the crystallinity of the metal oxide is lowered and the activity of the solid catalyst is lowered.

金属酸化物を焼成する方法(手段)は、特に限定されないが、例えば、焼成炉で焼成する方法や管形流通装置で焼成する方法等が挙げられる。 The method (means) for firing the metal oxide is not particularly limited, but examples thereof include a method of firing in a firing furnace and a method of firing in a tubular flow device.

金属酸化物としては、酸化セリウム(CeO)、酸化ケイ素(SiO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化チタン(TiO)および酸化ジルコニウム(ZrO)からなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。これらの金属酸化物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the metal oxide, at least one selected from the group consisting of cerium oxide (CeO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), titanium oxide (TiO 2 ) and zirconium oxide (ZrO 2 ). It is preferable to use These metal oxides may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

第2の工程において、第1の工程で焼成した金属酸化物とルテニウムを混合する方法は、特に限定されないが、例えば、焼成後の金属酸化物とルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)とを混合し、その混合物を、窒素雰囲気下で加熱、乾燥した後、窒素雰囲気下で熱処理する方法が挙げられる。 In the second step, the method of mixing the metal oxide and ruthenium baked in the first step is not particularly limited, but for example, Ru(NO) (NO 3 ) 3-x (OH) x is mixed, the mixture is heated under a nitrogen atmosphere, dried, and then heat-treated under a nitrogen atmosphere.

第2の工程において、窒素雰囲気下、金属酸化物とルテニウムの混合物を熱処理する温度は200℃以上1000℃以下であり、300℃以上800℃以下であることが好ましい。
混合物を熱処理する温度が200℃未満では、固体触媒の活性が低下する。一方、混合物を熱処理する温度が1000℃を超えると、固体触媒の活性や選択性が低下する。
In the second step, the temperature for heat-treating the mixture of metal oxide and ruthenium in a nitrogen atmosphere is 200° C. or higher and 1000° C. or lower, preferably 300° C. or higher and 800° C. or lower.
When the mixture is heat-treated at a temperature lower than 200°C, the activity of the solid catalyst is lowered. On the other hand, when the mixture is heat-treated at a temperature exceeding 1000° C., the activity and selectivity of the solid catalyst are lowered.

第2の工程において、上記の温度範囲内で混合物を熱処理する時間は、0.5時間以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましい。
混合物を熱処理する時間が0.5時間未満であれば、触媒形成が不十分となる。
In the second step, the time for heat-treating the mixture within the above temperature range is preferably 0.5 hours or longer, more preferably 1 hour or longer.
If the mixture is heat treated for less than 0.5 hours, insufficient catalyst formation will result.

混合物を熱処理する方法(手段)は、特に限定されないが、例えば、焼成炉で熱処理する方法や管形流通装置で熱処理する方法等が挙げられる。 The method (means) for heat-treating the mixture is not particularly limited, but examples thereof include heat-treating in a kiln and heat-treating in a tubular flow device.

本実施形態の固体触媒の製造方法によれば、金属酸化物を、大気雰囲気下、600℃以上1500℃以下で焼成し、焼成した金属酸化物とルテニウムの混合物を、窒素雰囲気下、200℃以上1000℃以下で熱処理するため、金属酸化物からなる担体と、該担体に担持されたルテニウムと、を含み、比表面積が、10m/g以上1000m/g以下である固体触媒が得られる。 According to the method for producing a solid catalyst of the present embodiment, the metal oxide is calcined at 600° C. or more and 1500° C. or less in an air atmosphere, and the mixture of the calcined metal oxide and ruthenium is heated to 200° C. or more in a nitrogen atmosphere. Since the heat treatment is performed at 1000° C. or less, a solid catalyst containing a metal oxide carrier and ruthenium supported on the carrier and having a specific surface area of 10 m 2 /g or more and 1000 m 2 /g or less is obtained.

[油状物の製造方法]
本実施形態の油状物の製造方法は、上述の本実施形態の固体触媒を、融点が250℃以下のプラスチックに接触させて、前記プラスチックを100℃以上で水素下で熱処理する工程を有する。
[Method for producing oil]
The method for producing an oily product of the present embodiment includes the steps of bringing the solid catalyst of the present embodiment into contact with plastic having a melting point of 250° C. or lower and heat-treating the plastic at 100° C. or higher under hydrogen.

本実施形態の油状物の製造方法におけるプラスチックは、融点が250℃以下のものであれば、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのプラスチックは、廃プラスチックの大半を占める。これらのプラスチックの中でも、炭化水素系プラスチックであるポリオレフィンが好ましい。 The plastic in the method for producing an oily substance of the present embodiment is not particularly limited as long as it has a melting point of 250° C. or less. Examples include vinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyamide (PA), epoxy resin, and the like. These plastics make up the majority of waste plastics. Among these plastics, polyolefins, which are hydrocarbon plastics, are preferred.

プラスチックを熱処理する工程において、プラスチック100質量部に対する固体触媒の投入量は、0.01質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上5質量部以下であることがより好ましい。
固体触媒の投入量が0.01質量部未満では、十分な触媒活性が得られない。一方、固体触媒の投入量が10質量部を超えると、触媒コストが非常に高くなる。
In the step of heat-treating the plastic, the amount of the solid catalyst added to 100 parts by mass of the plastic is preferably 0.01 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, more preferably 0.1 parts by mass or more and 5 parts by mass or less. preferable.
If the amount of solid catalyst added is less than 0.01 parts by mass, sufficient catalytic activity cannot be obtained. On the other hand, if the amount of the solid catalyst added exceeds 10 parts by mass, the cost of the catalyst becomes very high.

プラスチックを水素下で熱処理する工程において、大気雰囲気下、プラスチックを水素下で熱処理する温度は100℃以上であり、150℃以上であることが好ましく、160℃以上250℃以下であることがより好ましい。
プラスチックを水素下で熱処理する温度が100℃未満では、十分な触媒活性が得られない。
なお、水素下で熱処理とは、水素加圧条件下で熱処理をすることである。
In the step of heat-treating the plastic under hydrogen, the temperature at which the plastic is heat-treated under hydrogen in an air atmosphere is 100°C or higher, preferably 150°C or higher, and more preferably 160°C or higher and 250°C or lower. .
If the temperature for heat-treating the plastic under hydrogen is less than 100°C, sufficient catalytic activity cannot be obtained.
Note that heat treatment under hydrogen means heat treatment under hydrogen pressurization conditions.

プラスチックを水素下で熱処理する工程において、上記の温度範囲内でプラスチックを水素下で熱処理する時間は、0.1時間以上100時間以下であることが好ましく、1時間以上72時間以下であることがより好ましい。 In the step of heat-treating the plastic under hydrogen, the time for heat-treating the plastic under hydrogen within the above temperature range is preferably 0.1 hour or more and 100 hours or less, and preferably 1 hour or more and 72 hours or less. more preferred.

本実施形態の油状物の製造方法によれば、上述の本実施形態の固体触媒を、融点が250℃以下のプラスチックに接触させて、プラスチックを100℃以上で水素熱処理するため、ワックスや潤滑油等の油状物を製造することができる。 According to the method for producing an oily substance of the present embodiment, the solid catalyst of the present embodiment is brought into contact with a plastic having a melting point of 250° C. or lower, and the plastic is hydrothermally treated at 100° C. or higher. It is possible to produce oils such as

以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples, but the present invention is not limited to the following experimental examples.

[実験例1]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(CeO)(第一稀元素化学工業社製)を、大気雰囲気下、873K(600℃)にて3時間焼成した。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム(Ru)前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)3.33gとを混合し、その混合物を、窒素雰囲気下、383K(110)℃にて12時間、乾燥した後、大気雰囲気下、573K(300℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを5質量%含む固体触媒(Ru/CeO)を得た。以下、固体触媒(Ru/CeO)をRu/CeO触媒と記す。
[Experimental example 1]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (CeO 2 ) (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was calcined at 873 K (600° C.) for 3 hours in an air atmosphere.
0.95 g of cerium oxide after firing and 3.33 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content: 1.5% by mass, manufactured by Aldrich) as a ruthenium (Ru) precursor solution The mixture is dried at 383 K (110) ° C. for 12 hours under a nitrogen atmosphere, and then heat-treated at 573 K (300 ° C.) for 1 hour under an air atmosphere to obtain 5 mass of ruthenium. % of solid catalyst (Ru/CeO 2 ) was obtained. The solid catalyst (Ru/CeO 2 ) is hereinafter referred to as Ru/CeO 2 catalyst.

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒100mg、低密度ポリエチレン(数平均分子量Mn=1700)3.4g、およびガラス製スターラーチップを、反応器内に投入した。
次いで、反応容器内を水素で3回置換した後、反応容器の内圧が6MPaとなるように、反応容器内に水素を導入し、反応容器を密閉した。
次いで、反応容器内の温度を、1時間かけて513K(240℃)まで昇温し、加熱開始から1時間、すなわち、反応容器内の温度(反応温度)が513K(240℃)になった時点を反応時間0時間(反応開始時点)とした。
反応中は、ガラス製スターラーチップを回転数450prmで回転させて、Ru/CeO触媒と低密度ポリエチレンを撹拌した。反応時間(撹拌を継続する時間、および反応温度を維持する時間)を5時間とした。
反応時間(5時間)経過後、ウォーターバスにより、反応容器を室温まで冷却した。
冷却後の反応容器から、ガスバッグにガス(気相)を全量取り出した。その後、ガスを収容したガスバッグ内に、内部標準としてジクロロメタンを80μL導入した。
また、冷却後の反応容器から、内部標準として9,10-ジヒドロアントラセンを100mg投入したオートクレーブに、メシチレンを用いて液相を回収した。
回収したガス(気相)および液相を、ガスクロマトグラフ/水素炎イオン化型検出器(GC-FID)(商品名:GC-2014、島津製作所社製)を用いて、分析した。結果を表1に示す。
さらに、冷却後の反応容器から、減圧濾過により、固体を回収し、その固体の質量を計測した。
(decomposition reaction)
100 mg of the resulting Ru/CeO 2 catalyst, 3.4 g of low density polyethylene (number average molecular weight Mn=1700) and a glass stirrer tip were charged into the reactor.
Then, after the inside of the reaction vessel was replaced with hydrogen three times, hydrogen was introduced into the reaction vessel so that the internal pressure of the reaction vessel was 6 MPa, and the reaction vessel was sealed.
Next, the temperature in the reaction vessel is raised to 513 K (240° C.) over 1 hour, and 1 hour after the start of heating, that is, when the temperature in the reaction vessel (reaction temperature) reaches 513 K (240° C.) was taken as a reaction time of 0 hours (at the start of the reaction).
During the reaction, the Ru/ CeO2 catalyst and the low-density polyethylene were stirred by rotating a glass stirrer tip at a speed of 450 rpm. The reaction time (time to continue stirring and time to maintain the reaction temperature) was 5 hours.
After the reaction time (5 hours) had passed, the reaction vessel was cooled to room temperature using a water bath.
From the reaction vessel after cooling, the entire amount of gas (vapor phase) was taken out into a gas bag. After that, 80 μL of dichloromethane was introduced as an internal standard into the gas bag containing the gas.
Further, from the reaction vessel after cooling, the liquid phase was recovered using mesitylene in an autoclave charged with 100 mg of 9,10-dihydroanthracene as an internal standard.
The recovered gas (gas phase) and liquid phase were analyzed using a gas chromatograph/flame ionization detector (GC-FID) (trade name: GC-2014, manufactured by Shimadzu Corporation). Table 1 shows the results.
Further, a solid was recovered from the reaction vessel after cooling by filtration under reduced pressure, and the mass of the solid was measured.

[実験例2]
(固体触媒の製造)
焼成後の酸化セリウム0.95gとイリジウム(Ir)前駆体溶液であるIr(NO(イリジウム含有量8.63質量%、フルヤ金属社製)0.58gとを用いたこと以外は実験例1と同様にして、イリジウムを5質量%含むIr/CeO触媒を得た。
[Experimental example 2]
(Production of solid catalyst)
The experiment was carried out except that 0.95 g of cerium oxide after firing and 0.58 g of Ir(NO 3 ) 4 (iridium content 8.63% by mass, manufactured by Furuya Metal Co., Ltd.), which is an iridium (Ir) precursor solution, were used. Analogously to Example 1, an Ir/CeO 2 catalyst containing 5% by weight of iridium was obtained.

(分解反応)
固体触媒として、Ir/CeOを用い、反応温度を513K(240℃)または533K(260℃)としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。なお、反応温度が260℃の場合、反応時間を24時間とした。結果を表1に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1 except that Ir/CeO 2 was used as a solid catalyst and the reaction temperature was 513 K (240° C.) or 533 K (260° C.). When the reaction temperature was 260°C, the reaction time was 24 hours. Table 1 shows the results.

[実験例3]
(固体触媒の製造)
焼成後の酸化セリウム0.95gとロジウム(Rh)前駆体溶液であるRh(NO(ロジウム含有量9.16質量%、和光純薬工業社製)0.55gとを用いたこと以外は実験例1と同様にして、ロジウムを5質量%含むRh/CeO触媒を得た。
[Experimental example 3]
(Production of solid catalyst)
Except that 0.95 g of cerium oxide after firing and 0.55 g of Rh(NO 3 ) 3 (rhodium content 9.16% by mass, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a rhodium (Rh) precursor solution, were used. A Rh/CeO 2 catalyst containing 5% by mass of rhodium was obtained in the same manner as in Experimental Example 1.

(分解反応)
固体触媒として、Rh/CeOを用い、反応温度を513K(240℃)または533K(260℃)としたこと以外は実験例2と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表1に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 2 except that Rh/CeO 2 was used as a solid catalyst and the reaction temperature was 513 K (240° C.) or 533 K (260° C.). Table 1 shows the results.

[実験例4]
(固体触媒の製造)
焼成後の酸化セリウム0.95gと白金(Pt)前駆体溶液であるPt(NH(NO(白金含有量4.564質量%、田中貴金属工業社製)1.10gとを用いたこと以外は実験例1と同様にして、白金を5質量%含むPt/CeO触媒を得た。
[Experimental example 4]
(Production of solid catalyst)
0.95 g of cerium oxide after firing and 1.10 g of Pt(NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 (platinum content 4.564% by mass, manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.), which is a platinum (Pt) precursor solution, A Pt/CeO 2 catalyst containing 5% by mass of platinum was obtained in the same manner as in Experimental Example 1, except that it was used.

(分解反応)
固体触媒として、Pt/CeOを用い、反応温度を513K(240℃)または533K(260℃)としたこと以外は実験例2と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表1に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 2 except that Pt/CeO 2 was used as a solid catalyst and the reaction temperature was 513 K (240° C.) or 533 K (260° C.). Table 1 shows the results.

[実験例5]
(固体触媒の製造)
焼成後の酸化セリウム0.95gとパラジウム(Pd)前駆体溶液であるPd(NO(パラジウム含有量5.03質量%、エヌ・イー ケムキャット社製)0.99gとを用いたこと以外は実験例1と同様にして、パラジウムを5質量%含むPd/CeO触媒を得た。
[Experimental example 5]
(Production of solid catalyst)
Except that 0.95 g of cerium oxide after firing and 0.99 g of Pd(NO 3 ) 2 (palladium content: 5.03% by mass, manufactured by NE Chemcat), which is a palladium (Pd) precursor solution, were used. A Pd/CeO 2 catalyst containing 5% by mass of palladium was obtained in the same manner as in Experimental Example 1.

(分解反応)
固体触媒として、Pd/CeOを用い、反応温度を513K(240℃)または533K(260℃)としたこと以外は実験例2と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表1に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 2 except that Pd/CeO 2 was used as a solid catalyst and the reaction temperature was 513 K (240° C.) or 533 K (260° C.). Table 1 shows the results.

[実験例6]
(固体触媒の製造)
焼成後の酸化セリウム0.95gと銅(Cu)前駆体溶液であるCu(NO・3HO(和光純薬工業社製)0.19gとを用いたこと以外は実験例1と同様にして、銅を5質量%含むCu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 6]
(Production of solid catalyst)
Same as Experimental Example 1, except that 0.95 g of cerium oxide after firing and 0.19 g of Cu(NO 3 ) 2.3H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a copper (Cu) precursor solution, were used. Similarly, a Cu/CeO 2 catalyst containing 5% by weight of copper was obtained.

(分解反応)
固体触媒として、Cu/CeOを用い、反応温度を513K(240℃)または533K(260℃)としたこと以外は実験例2と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表1に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 2 except that Cu/CeO 2 was used as a solid catalyst and the reaction temperature was 513 K (240° C.) or 533 K (260° C.). Table 1 shows the results.

[実験例7]
(固体触媒の製造)
焼成後の酸化セリウム0.95gとコバルト(Co)前駆体溶液であるCo(NO・6HO(和光純薬工業社製)0.25gとを用いたこと以外は実験例1と同様にして、コバルトを5質量%含むCo/CeO触媒を得た。
[Experimental example 7]
(Production of solid catalyst)
Same as Experimental Example 1, except that 0.95 g of cerium oxide after firing and 0.25 g of Co(NO 3 ) 2.6H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a cobalt (Co) precursor solution, were used. Similarly, a Co/CeO 2 catalyst containing 5% by weight of cobalt was obtained.

(分解反応)
固体触媒として、Co/CeOを用い、反応温度を513K(240℃)または533K(260℃)としたこと以外は実験例2と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表1に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 2, except that Co/CeO 2 was used as the solid catalyst and the reaction temperature was 513 K (240° C.) or 533 K (260° C.). Table 1 shows the results.

[実験例8]
(固体触媒の製造)
焼成後の酸化セリウム0.95gとニッケル(Ni)前駆体溶液であるNi(NO・6HO(和光純薬工業社製)0.25gとを用いたこと以外は実験例1と同様にして、ニッケルを5質量%含むNi/CeO触媒を得た。
[Experimental example 8]
(Production of solid catalyst)
Same as Experimental Example 1, except that 0.95 g of cerium oxide after firing and 0.25 g of Ni(NO 3 ) 2.6H 2 O (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a nickel (Ni) precursor solution, were used. Similarly, a Ni/CeO 2 catalyst containing 5% by weight of nickel was obtained.

(分解反応)
固体触媒として、Ni/CeOを用い、反応温度を513K(240℃)または533K(260℃)としたこと以外は実験例2と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表1に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 2 except that Ni/CeO 2 was used as the solid catalyst and the reaction temperature was 513 K (240° C.) or 533 K (260° C.). Table 1 shows the results.

Figure 0007304615000001
Figure 0007304615000001

表1において、Entry1は実験例1、Entry2、3は実験例2、Entry4、5は実験例3、Entry6、7は実験例4、Entry8、9は実験例5、Entry10、11は実験例6、Entry12、13は実験例7、Entry14、15は実験例8である。
また、表1において、Temp.は反応温度(K)、Timeは反応時間(h)、Yieldは収率(%-C)、Conversionは転化率(%-C)、Carbon balanceは物質収支(%-C)、Number of cleavagesは開裂回数、Gasは低密度ポリエチレンの分解によって生成した炭素数1~4のガス、Liquid fuels(燃料有用物)は低密度ポリエチレンの分解によって生成した炭素数5~21の油状物、Heavy oil(重質油)は低密度ポリエチレンの分解によって生成した炭素数22~45の油状物、Lubricating oil(潤滑油基材)は低密度ポリエチレンの分解によって生成した炭素数15~45の油状物である。ガス、燃料有用物、重質油は、沸点により、炭素数を決定した。また、潤滑油基材は、CAS:72623-86-0に従って炭素数を決定した。
In Table 1, Entry 1 is Experimental Example 1, Entries 2 and 3 are Experimental Example 2, Entries 4 and 5 are Experimental Example 3, Entries 6 and 7 are Experimental Example 4, Entries 8 and 9 are Experimental Example 5, Entries 10 and 11 are Experimental Example 6, Entries 12 and 13 are Experimental Example 7, and Entries 14 and 15 are Experimental Example 8.
Also, in Table 1, Temp. is the reaction temperature (K), Time is the reaction time (h), Yield is the yield (%-C), Conversion is the conversion rate (%-C), Carbon balance is the material balance (%-C), Number of cleavages is Cleavage number, Gas is C 1-4 gas generated by decomposition of low density polyethylene, Liquid fuels (fuel useful material) is C 5-21 oily substance generated by decomposition of low density polyethylene, Heavy oil (heavy oil) The crude oil) is an oil having 22 to 45 carbon atoms produced by decomposing low density polyethylene, and the lubricating oil (base lubricating oil) is an oil having 15 to 45 carbon atoms produced by decomposing low density polyethylene. For gases, useful fuels, and heavy oil, the number of carbon atoms was determined by boiling point. Also, the number of carbon atoms in the lubricating oil base was determined according to CAS: 72623-86-0.

Yield(収率)は下記の式(1)、Conversion(転化率)は下記の式(2)、Carbon balance(物質収支)は下記の式(3)、Number of cleavages(開裂回数)は下記の式(4)で定義される。 Yield is expressed by the following formula (1), Conversion is expressed by the following formula (2), Carbon balance is expressed by the following formula (3), and Number of cleavages is expressed by the following formula. It is defined by formula (4).

Figure 0007304615000002
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Figure 0007304615000003
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Figure 0007304615000004
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Figure 0007304615000005
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なお、基質とは、固体触媒を用いて分解するプラスチックのことであり、本実験例では、低密度ポリエチレンのことである。 The substrate is a plastic that decomposes using a solid catalyst, and in this experimental example it is low-density polyethylene.

表1の結果から、低密度ポリエチレンの分解反応において、ルテニウムが高い活性を示すことが分かった。これに対して、低密度ポリエチレンの分解反応において、ロジウム、白金、パラジウム、銅、コバルトおよびニッケルは活性を示さないことが分かった。
また、一般的に炭化水素の水素化分解能に活性を示すイリジウムは、513K(240℃)では活性を示さなかったものの、反応温度を20K(20℃)上げた533K(260℃)では、僅かに反応が進行することが分かった。
From the results in Table 1, it was found that ruthenium exhibits high activity in the decomposition reaction of low-density polyethylene. In contrast, rhodium, platinum, palladium, copper, cobalt and nickel were found to be inactive in the decomposition reaction of low-density polyethylene.
In addition, iridium, which generally shows activity in hydrogenation decomposition of hydrocarbons, did not show activity at 513 K (240 ° C.), but slightly It was found that the reaction proceeded.

[実験例9]
(分解反応)
固体触媒として、ルテニウム(Ru)を5質量%含む市販のRu/C触媒(和光純薬工業社製)を用い、反応時間を4時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表2に示す。
[Experimental example 9]
(decomposition reaction)
A low-density decomposed polyethylene. Table 2 shows the results.

[実験例10]
(固体触媒の製造)
酸化ケイ素(SiO)(富士シリシア化学社製)を973K(700℃)にて1時間焼成した。
焼成後の酸化ケイ素(SiO)0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)3.33gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを5質量%含むRu/SiO触媒を得た。
[Experimental example 10]
(Production of solid catalyst)
Silicon oxide (SiO 2 ) (manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd.) was baked at 973 K (700° C.) for 1 hour.
0.95 g of silicon oxide (SiO 2 ) after sintering and Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content: 1.5% by mass, manufactured by Aldrich) as a ruthenium precursor solution3. The mixture was dried at 383 K (110° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to convert ruthenium to 5. A Ru/SiO 2 catalyst containing wt % was obtained.

(分解反応)
Ru/SiO触媒を用い、反応時間を8時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表2に示す。
(decomposition reaction)
Low density polyethylene was degraded in the same manner as in Experimental Example 1, except that a Ru/ SiO2 catalyst was used and the reaction time was 8 hours. Table 2 shows the results.

[実験例11]
(固体触媒の製造)
酸化マグネシウム(MgO)(宇部興産社製)を973K(700℃)にて1時間焼成した。
焼成後の酸化マグネシウム(MgO)0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)3.33gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを5質量%含むRu/MgO触媒を得た。
[Experimental example 11]
(Production of solid catalyst)
Magnesium oxide (MgO) (manufactured by Ube Industries, Ltd.) was fired at 973K (700°C) for 1 hour.
0.95 g of calcined magnesium oxide (MgO) and 3.33 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content: 1.5% by mass, manufactured by Aldrich) as a ruthenium precursor solution The mixture is dried at 383 K (110 ° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200 ° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain 5 mass of ruthenium. % of Ru/MgO catalyst was obtained.

(分解反応)
Ru/MgO触媒を用い、反応時間を4時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表2に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1 except that a Ru/MgO catalyst was used and the reaction time was 4 hours. Table 2 shows the results.

[実験例12]
(固体触媒の製造)
酸化チタン(TiO)(日本エアロジル社製)を973K(700℃)にて1時間焼成した。
焼成後の酸化チタン(TiO)0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)3.33gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを5質量%含むRu/TiO触媒を得た。
[Experimental example 12]
(Production of solid catalyst)
Titanium oxide (TiO 2 ) (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was sintered at 973 K (700° C.) for 1 hour.
0.95 g of calcined titanium oxide (TiO 2 ) and Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content: 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution3. The mixture was dried at 383 K (110° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to convert ruthenium to 5. A Ru/TiO 2 catalyst containing wt % was obtained.

(分解反応)
Ru/TiO触媒を用い、反応時間を4時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表2に示す。
(decomposition reaction)
Low density polyethylene was degraded in the same manner as in Experimental Example 1, except that a Ru/TiO 2 catalyst was used and the reaction time was 4 hours. Table 2 shows the results.

[実験例13]
(固体触媒の製造)
酸化ジルコニウム(ZrO)(第一稀元素化学工業社製)を973K(700℃)にて1時間焼成した。
焼成後の酸化ジルコニウム(ZrO)0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)3.33gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを5質量%含むRu/ZrO触媒を得た。
[Experimental example 13]
(Production of solid catalyst)
Zirconium oxide (ZrO 2 ) (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 973 K (700° C.) for 1 hour.
0.95 g of calcined zirconium oxide (ZrO 2 ) and a ruthenium precursor solution Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content 1.5% by mass, manufactured by Aldrich)3. The mixture was dried at 383 K (110° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to convert ruthenium to 5. A Ru/ZrO 2 catalyst containing wt % was obtained.

(分解反応)
Ru/ZrO触媒を用い、反応時間を4時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表2に示す。
(decomposition reaction)
Low density polyethylene was degraded in the same manner as in Experimental Example 1, except that a Ru/ZrO 2 catalyst was used and the reaction time was 4 hours. Table 2 shows the results.

Figure 0007304615000006
Figure 0007304615000006

表2において、Entry1は実験例9、Entry2は実験例1、Entry3は実験例10、Entry4は実験例11、Entry5は実験例12、Entry6は実験例13である。
また、表2において、Supportは固体触媒であり、その他は表1と同様である。
In Table 2, Entry 1 is Experimental Example 9, Entry 2 is Experimental Example 1, Entry 3 is Experimental Example 10, Entry 4 is Experimental Example 11, Entry 5 is Experimental Example 12, and Entry 6 is Experimental Example 13.
Moreover, in Table 2, Support is a solid catalyst, and the others are the same as in Table 1.

表2の結果から、担体の種類によらず、低密度ポリエチレンの水素化分解の進行が確認された。
担体として酸化セリウムを用いた実験例1は、炭素数1~4のガスの収率が非常に低く、液体燃料として有用な炭素数5~21の油状物の収率が他の実験例よりも多いことが分かった。また、実験例1は、潤滑油基材として有用な炭素数15~45の油状物の収率が他の実験例よりも多いことが分かった。
なお、開裂回数は分子数由来で計算しているため、低分子の生成物が得られると、開裂回数は多くなる。従って、ガス選択率が高い酸化セリウム以外の担体を用いた実験例で、開裂回数が多くなった。
以上の結果から、Ru/CeO触媒が、低密度ポリエチレンの分解に最適な触媒であると考えられる。
From the results in Table 2, the progress of hydrogenolysis of low-density polyethylene was confirmed regardless of the type of carrier.
Experimental Example 1 using cerium oxide as a carrier has a very low yield of C 1-4 gases, and a yield of C 5-21 oils useful as liquid fuels is lower than other Experimental Examples. It turns out there are many. Moreover, it was found that Experimental Example 1 yielded a higher yield of C15-45 oils useful as lubricating oil base materials than other Experimental Examples.
Since the number of cleavages is calculated based on the number of molecules, the number of cleavages increases when a low-molecular-weight product is obtained. Therefore, the number of times of cleavage increased in the experimental examples using carriers other than cerium oxide with high gas selectivity.
From the above results, it is considered that the Ru/ CeO2 catalyst is the most suitable catalyst for cracking low density polyethylene.

[実験例14]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を873K(600℃)にて3時間焼成した。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)0.666gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを1質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 14]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 873 K (600° C.) for 3 hours.
0.95 g of cerium oxide after firing and 0.666 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content: 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution, were mixed. Then, the mixture is dried at 383 K (110 ° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200 ° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain Ru containing 1% by mass of ruthenium. /CeO 2 catalyst was obtained.

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒500mgを用いたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表3に示す。
(decomposition reaction)
Low density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that 500 mg of the resulting Ru/CeO 2 catalyst was used. Table 3 shows the results.

[実験例15]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を873K(600℃)にて3時間焼成した。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)1.998gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを3質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 15]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 873 K (600° C.) for 3 hours.
0.95 g of cerium oxide after firing and 1.998 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution, were mixed. Then, the mixture is dried at 383 K (110° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain Ru containing 3% by mass of ruthenium. /CeO 2 catalyst was obtained.

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒167mgを用いたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表3に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that 167 mg of the resulting Ru/CeO 2 catalyst was used. Table 3 shows the results.

[実験例16]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を873K(600℃)にて3時間焼成した。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)2.664gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを4質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 16]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 873 K (600° C.) for 3 hours.
0.95 g of cerium oxide after firing and 2.664 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution, were mixed. Then, the mixture is dried at 383 K (110 ° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200 ° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain Ru containing 4% by mass of ruthenium. /CeO 2 catalyst was obtained.

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒125mgを用いたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表3に示す。
(decomposition reaction)
Low density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that 125 mg of the resulting Ru/CeO 2 catalyst was used. Table 3 shows the results.

[実験例17]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を873K(600℃)にて3時間焼成した。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)2.997gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを4.5質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 17]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 873 K (600° C.) for 3 hours.
0.95 g of cerium oxide after firing and 2.997 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution, were mixed. Then, the mixture is dried at 383 K (110 ° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200 ° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain 4.5% by mass of ruthenium. A Ru/CeO 2 catalyst containing

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒111mgを用いたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表3に示す。
(decomposition reaction)
Low density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that 111 mg of the resulting Ru/CeO 2 catalyst was used. Table 3 shows the results.

[実験例18]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を873K(600℃)にて3時間焼成した。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)4.995gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを7.5質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 18]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 873 K (600° C.) for 3 hours.
0.95 g of cerium oxide after firing and 4.995 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution, were mixed. Then, the mixture is dried at 383 K (110 ° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200 ° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to reduce ruthenium to 7.5% by mass. A Ru/CeO 2 catalyst containing

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒67mgを用いたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表3に示す。
(decomposition reaction)
Low density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that 67 mg of the resulting Ru/CeO 2 catalyst was used. Table 3 shows the results.

[実験例19]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を873K(600℃)にて3時間焼成した。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)6.66gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを10質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 19]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 873 K (600° C.) for 3 hours.
0.95 g of cerium oxide after firing and 6.66 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution, are mixed. Then, the mixture is dried at 383 K (110 ° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200 ° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain Ru containing 10% by mass of ruthenium. /CeO 2 catalyst was obtained.

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒50mgを用いたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表3に示す。
(decomposition reaction)
Low density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that 50 mg of the resulting Ru/CeO 2 catalyst was used. Table 3 shows the results.

Figure 0007304615000007
Figure 0007304615000007

表3において、Ru loading amountはルテニウムの担持量であり、Catalyst amountは低密度ポリエチレンの分解に用いた固体触媒の量であり、その他は表1と同様である。
表3において、Ru loading amountが1wt%(質量%)の場合は実験例14、Ru loading amountが3wt%(質量%)の場合は実験例15、Ru loading amountが4wt%(質量%)の場合は実験例16、Ru loading amountが4.5wt%(質量%)の場合は実験例17、Ru loading amountが5wt%(質量%)の場合は実験例1、Ru loading amountが7.5wt%(質量%)の場合は実験例18、Ru loading amountが10wt%(質量%)の場合は実験例19である。
なお、実験例14~実験例19において、反応中の金属量を揃えるために、固体触媒の量を増減させた。
In Table 3, Ru loading amount is the amount of ruthenium carried, Catalyst amount is the amount of solid catalyst used for decomposing low density polyethylene, and others are the same as in Table 1.
In Table 3, Experimental Example 14 when the Ru loading amount is 1 wt% (mass%), Experimental Example 15 when the Ru loading amount is 3 wt% (mass%), and Ru loading amount of 4 wt% (mass%) is Experimental Example 16, when Ru loading amount is 4.5 wt% (mass%), Experimental Example 17, when Ru loading amount is 5 wt% (mass%), Experimental Example 1, Ru loading amount is 7.5 wt% ( %), Experimental Example 18, and Experimental Example 19 when the Ru loading amount is 10 wt% (mass%).
In Experimental Examples 14 to 19, the amount of solid catalyst was increased or decreased in order to equalize the amount of metal during the reaction.

表3の結果から、固体触媒の量を変えることにより金属の担持量を揃えたにも関わらず、触媒活性に差が見られた。ルテニウムの担持量が1質量%から5質量%までは、担持量とともに転化率が上昇するものの、さらに担持量を増やすと転化率が低下することが分かった。一方、ルテニウムの担持量が5質量%を超えると、担体であるCeOの表面でルテニウムが凝集して、固体触媒の粒径が増大等により、触媒活性が低下したと考えられる。
以上の結果から、ルテニウムの担持量が5質量%の場合が、水素化分解能や触媒構造の点からも最適であると考えられる。
From the results in Table 3, a difference in catalytic activity was observed even though the amount of supported metal was uniformed by changing the amount of solid catalyst. It was found that when the supported amount of ruthenium is from 1 mass % to 5 mass %, the conversion rate increases with the supported amount, but the conversion rate decreases when the supported amount is further increased. On the other hand, when the supported amount of ruthenium exceeded 5% by mass, ruthenium agglomerated on the surface of CeO 2 as a support, increasing the particle size of the solid catalyst, etc., and reducing the catalytic activity.
From the above results, it is considered that the case where the amount of ruthenium supported is 5% by mass is optimal from the viewpoint of hydrogenation resolution and catalyst structure.

[実験例20]
実験例1で製造したRu/CeO触媒を用い、反応温度を513K(240℃)、反応時間を1時間~24時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解し、低密度ポリエチレンに分解反応の経時変化を調べた。結果を表4並びに図1および図2に示す。
[Experimental example 20]
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the Ru/CeO 2 catalyst produced in Experimental Example 1 was used, the reaction temperature was 513 K (240 ° C.), and the reaction time was 1 to 24 hours. , investigated the time course of the degradation reaction in low-density polyethylene. The results are shown in Table 4 and Figures 1 and 2.

Figure 0007304615000008
Figure 0007304615000008

表4における表記は、表1と同様である。図1は、反応時間と転化率の関係、反応時間と炭素数1~4のガスの収率の関係、反応時間と炭素数5~21の油状物の収率の関係、反応時間と炭素数22~45の油状物の収率の関係、および反応時間と炭素数15~45の油状物の収率の関係を示す図である。図2は、所定の反応時間毎に、回収したガス(気相)および液相を、ガスクロマトグラフ/水素炎イオン化型検出器(GC-FID)を用いて分析した結果を示す図である。
表4および図1の結果から、反応時間とともに転化率が増加し、反応時間が8時間で転化率が100%-Cとなった。このとき、残存固体は見られなかった。
また、図2の結果から、転化率が大きくなるに従って、ガスクロマトグラフ/水素炎イオン化型検出器(GC-FID)で検出可能な炭素数22~45の油状物であるHeavy oil(重質油)が増加することが分かった。
反応時間8時間における炭素数5~21の油状物(燃料有用物)の収率が83.7%-Cであり、炭素数15~45の油状物(潤滑油基材)の収率が36.3%-Cであり、炭素数1~4のガスの収率が10%-C未満である。反応時間を8時間よりも長くすると、炭素数1~4のガスの収率と切断回数が増加し、炭素数5~21の油状物(燃料有用物)や、炭素数15~45の油状物(潤滑油基材)の収率が低下することが分かった。
The notation in Table 4 is the same as in Table 1. FIG. 1 shows the relationship between reaction time and conversion rate, the relationship between reaction time and yield of gas having 1 to 4 carbon atoms, the relationship between reaction time and yield of oily product having 5 to 21 carbon atoms, and the relationship between reaction time and carbon number. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the yield of oils having 22 to 45 carbon atoms and the relationship between the reaction time and the yield of oils having 15 to 45 carbon atoms. FIG. 2 is a diagram showing the results of analyzing the collected gas (vapor phase) and liquid phase at predetermined reaction times using a gas chromatograph/flame ionization detector (GC-FID).
From the results in Table 4 and FIG. 1, the conversion rate increased with the reaction time, and the conversion rate reached 100%-C at the reaction time of 8 hours. At this time, no residual solid was found.
In addition, from the results of FIG. 2, as the conversion rate increases, heavy oil, which is an oily substance with 22 to 45 carbon atoms that can be detected with a gas chromatograph/flame ionization detector (GC-FID) was found to increase.
The yield of C 5-21 oils (useful fuel) in a reaction time of 8 hours is 83.7%-C, and the yield of C 15-45 oils (lubricating oil base) is 36. .3%-C with a yield of C1-4 gases of less than 10%-C. When the reaction time is longer than 8 hours, the yield of C 1-4 gases and the number of cleavages increase, and C 5-21 oils (useful fuels) and C 15-45 oils. It was found that the yield of (lubricating oil base) decreased.

[実験例21]
(固体触媒の製造)
焼成していないH-USY(東ソー社製)0.95gと白金前駆体溶液であるPt(NH(NO(白金含有量4.564質量%、田中貴金属工業社製)0.22gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、383K(110℃)にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、473K(200℃)にて1時間、熱処理することにより、白金を1質量%含むPt/H-USY触媒を得た。
[Experimental example 21]
(Production of solid catalyst)
0.95 g of unfired H-USY (manufactured by Tosoh Corporation) and Pt(NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 (platinum content 4.564% by mass, manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) which is a platinum precursor solution .22 g, the mixture is dried at 383 K (110° C.) for 12 hours in an air atmosphere, and then heat-treated at 473 K (200° C.) for 1 hour in a nitrogen atmosphere to convert platinum to A Pt/H-USY catalyst containing 1% by mass was obtained.

(分解反応)
Pt/H-USY触媒を用い、反応温度を533K(260℃)とし、反応時間を24時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表5および図3に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that a Pt/H-USY catalyst was used, the reaction temperature was 533 K (260° C.), and the reaction time was 24 hours. Results are shown in Table 5 and FIG.

Figure 0007304615000009
Figure 0007304615000009

表5において、Catalystは固体触媒であり、その他は表1と同様である。図3は、実験例1と実験例21について、反応終了後に回収したガス(気相)および液相を、ガスクロマトグラフ/水素炎イオン化型検出器(GC-FID)を用いて分析した結果を示す図である。
表5の結果から、Pt/H-USY触媒を用いた実験例21では、炭素数22~45の油状物(重質油)と炭素数15~45の油状物(潤滑油基材)が全く生成しないことが分かった。
また、図3の結果から、炭素数15~45の油状物(潤滑油基材)が全く生成しないことが分かった。
また、実験例1における反応後の残存固体と実験例21における反応後の残存固体を比較したところ、実験例1では残存固体が軟化していたものの、実験例21では基質と同様の硬質の固体が残っていた。従って、実験例21では低密度ポリエチレン分子の末端からC-C結合を連鎖的に切断することにより、炭素数22~45の油状物(重質油)や炭素数15~45の油状物(潤滑油基材)が全く生成しなかったと考えられる。
In Table 5, Catalyst is a solid catalyst, and others are the same as in Table 1. FIG. 3 shows the results of analyzing the gas (vapor phase) and liquid phase collected after the reaction in Experimental Examples 1 and 21 using a gas chromatograph/flame ionization detector (GC-FID). It is a diagram.
From the results in Table 5, in Experimental Example 21 using the Pt/H-USY catalyst, the oils having 22 to 45 carbon atoms (heavy oil) and the oils having 15 to 45 carbon atoms (lubricating oil base) were completely eliminated. I found that it doesn't generate
Further, from the results of FIG. 3, it was found that no C 15 to 45 oil (lubricating oil base) was produced at all.
Further, when comparing the residual solid after the reaction in Experimental Example 1 and the residual solid after the reaction in Experimental Example 21, although the residual solid was softened in Experimental Example 1, in Experimental Example 21, it was a hard solid similar to the substrate. was left. Therefore, in Experimental Example 21, by chain-cutting the C—C bonds from the ends of the low-density polyethylene molecules, oils with 22 to 45 carbon atoms (heavy oils) and oils with 15 to 45 carbon atoms (lubricating oil base) was not generated at all.

[実験例22]
(分解反応)
反応時間を8時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。反応後のサンプル(転化率が100%-C)について、核磁気共鳴(NMR)スペクトル(13C)を測定した。
結果を表6および表7並びに図4に示す。
[Experimental example 22]
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that the reaction time was 8 hours. A nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum ( 13 C) was measured for the sample after the reaction (conversion rate of 100%-C).
The results are shown in Tables 6 and 7 and FIG.

[実験例23]
(分解反応)
反応時間を42時間としたこと以外は実験例22と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。反応後のサンプル(転化率が100%-C)について、核磁気共鳴(NMR)スペクトル(13C)を測定した。
結果を表6および表7並びに図5に示す。
[Experimental example 23]
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 22, except that the reaction time was 42 hours. A nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum ( 13 C) was measured for the sample after the reaction (conversion rate of 100%-C).
The results are shown in Tables 6 and 7 and FIG.

Figure 0007304615000010
Figure 0007304615000010

Figure 0007304615000011
Figure 0007304615000011

表6において、Catalystは固体触媒であり、その他は表1と同様である。表7において、Amount of each products in carbon number 6は炭素数6の各生成物の割合であり、Selectivity to each products in carbon number 6は炭素数6の各生成物の選択率である。図4は、実験例22のサンプルに関する13C NMR測定の結果を示す図である。図5は、実験例23のサンプルに関する13C NMR測定の結果を示す図である。 In Table 6, Catalyst is a solid catalyst, and others are the same as in Table 1. In Table 7, Amount of each products in carbon number 6 is the ratio of each product with 6 carbon atoms, and Selectivity to each products in carbon number 6 is the selectivity of each product with 6 carbon atoms. FIG. 4 is a diagram showing the results of 13 C NMR measurement for the sample of Experimental Example 22. FIG. FIG. 5 is a diagram showing the results of 13 C NMR measurement for the sample of Experimental Example 23. FIG.

表6および表7並びに図4および図5の結果から、実験例22では、ほとんど単一の直鎖の生成物が得られていることが確認された。一方、実験例23では、異性化が進行していることが確認された。 From the results in Tables 6 and 7 and FIGS. 4 and 5, it was confirmed that in Experimental Example 22, almost a single linear product was obtained. On the other hand, in Experimental Example 23, it was confirmed that isomerization proceeded.

[実験例24]
(分解反応)
反応時間を12時間としたこと以外は実験例1と同様にして、低密度ポリエチレン(数平均分子量Mn=7700)を分解した。結果を表8に示す。
[Experimental example 24]
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene (number average molecular weight Mn=7700) was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that the reaction time was 12 hours. Table 8 shows the results.

[実験例25]
(分解反応)
反応時間を10時間としたこと以外は実験例1と同様にして、高密度ポリエチレンを分解した。結果を表8に示す。
[Experimental example 25]
(decomposition reaction)
High-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that the reaction time was 10 hours. Table 8 shows the results.

Figure 0007304615000012
Figure 0007304615000012

表8において、基質は分解対象のプラスチックであり、その他は表1と同様である。なお、表8には、実験例22の結果も示す。
表8の結果から、低密度ポリエチレンでは、分子量の大小に関わらず、反応時間を変化させる(分子量が大きい場合にはより反応時間を長くする)ことにより、同等の結果が得られることが確認された。高密度ポリエチレンでは、ガスの収率が高く、炭素数15~45の油状物(潤滑油基材)の収率が低くなったものの、分子量や密度に関わらず、炭素数5~21の油状物(燃料有用物)の収率は80%-Cを超える結果となった。
In Table 8, the substrate is the plastic to be decomposed, and the others are the same as in Table 1. Table 8 also shows the results of Experimental Example 22.
From the results in Table 8, it was confirmed that equivalent results can be obtained with low-density polyethylene by changing the reaction time (longer reaction time if the molecular weight is large) regardless of the molecular weight. rice field. In high-density polyethylene, the yield of gas was high and the yield of oils with 15 to 45 carbon atoms (base lubricating oil) was low. The yield of (fuel useful material) was over 80%-C.

[実験例26]
(再利用実験)
Ru/CeO触媒の耐久性を確かめるために、Ru/CeO触媒の再利用実験を行った。
反応時間を8時間としたこと以外は、実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。
反応終了後、回収したガス(気相)および液相を、実験例1と同様にして分析した。
また、反応終了後の固体触媒を遠心分離で回収し、ヘキサンで3回洗浄した後、12時間乾燥させた。
乾燥後の固体触媒の量が、既定量の100mgに満たない場合、不足分を補うために新たにRu/CeO触媒を加えて、固体触媒の量を100mgとし、再び、低密度ポリエチレンの分解を行った。
以上の分解と洗浄を5回繰り返した。結果を表9に示す。
[Experimental example 26]
(reuse experiment)
To confirm the durability of the Ru/ CeO2 catalyst, a reuse experiment of the Ru/ CeO2 catalyst was performed.
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1, except that the reaction time was 8 hours.
After completion of the reaction, the recovered gas (vapor phase) and liquid phase were analyzed in the same manner as in Experimental Example 1.
Further, the solid catalyst after completion of the reaction was recovered by centrifugation, washed with hexane three times, and then dried for 12 hours.
If the amount of solid catalyst after drying is less than the predetermined amount of 100 mg, add a new Ru/ CeO2 catalyst to make up for the shortfall to make the amount of solid catalyst 100 mg, and then crack the low-density polyethylene again. did
The above decomposition and washing were repeated 5 times. Table 9 shows the results.

Figure 0007304615000013
Figure 0007304615000013

表9において、Usage Timeは分解実験の回数であり、その他は表1と同様である。
表9の結果から、若干の誤差があるものの、固体触媒は失活することなく、一定の結果を示した。従って、Ru/CeO触媒は再利用可能な触媒であり、耐久性の高い触媒であることが確認された。
In Table 9, Usage Time is the number of decomposition experiments, and the others are the same as in Table 1.
From the results in Table 9, although there are some errors, the solid catalyst did not deactivate and showed constant results. Therefore, it was confirmed that the Ru/CeO 2 catalyst is a reusable catalyst and highly durable.

また、分解反応の前後において、Ru/CeO触媒の構造が変化していないか確認するために、Ru/CeO触媒のX線回折(XRD)測定を行った。結果を図6に示す。
測定に用いた各サンプルとしては、担体であるCeO、反応前のRu/CeO触媒を想定して還元処理(513K(240℃)にて1時間、熱処理)を行ったRu/CeO触媒、上述のような再利用処理を行ったRu/CeO触媒を用いた。
Ru/CeO触媒は、粒子径が1.5nm以下のルテニウムが高分散に担持された触媒であるため、X線回折(XRD)ではピークを観測することが難しい。図6に示す3つの回折パターンは類似しており、ルテニウムのピークも見られないため、分解反応後もルテニウムは凝集することなく、高分散に担持されていると考えられる。
In addition, before and after the decomposition reaction, X-ray diffraction (XRD) measurement of the Ru/CeO 2 catalyst was performed in order to confirm whether the structure of the Ru/CeO 2 catalyst had changed. The results are shown in FIG.
The samples used for the measurement were CeO 2 as a carrier and Ru/CeO 2 catalyst that had undergone a reduction treatment (heat treatment at 513 K (240° C.) for 1 hour) assuming a Ru/CeO 2 catalyst before reaction. , used a Ru/CeO 2 catalyst that had undergone a recycling treatment as described above.
Since the Ru/CeO 2 catalyst is a catalyst in which ruthenium having a particle size of 1.5 nm or less is highly dispersedly supported, it is difficult to observe a peak in X-ray diffraction (XRD). Since the three diffraction patterns shown in FIG. 6 are similar and no ruthenium peak is observed, it is considered that ruthenium is not aggregated even after the decomposition reaction and is supported in a highly dispersed manner.

[実験例27]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(CeO)(第一稀元素化学工業社製)を、大気雰囲気下、873K(600℃)、973K(700℃)、1073K(800℃)または1273K(1000℃)にて3時間焼成した。また、得られた酸化セリウムの比表面積をBET法で求めた。酸化セリウムの比表面積の測定には、全自動比表面積測定装置(商品名:Gemini VII2360、島津製作所社製)を用いた。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)3.33gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、110℃にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、300℃にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを5質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 27]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (CeO 2 ) (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is fired for 3 hours at 873K (600°C), 973K (700°C), 1073K (800°C) or 1273K (1000°C) in an air atmosphere. bottom. Moreover, the specific surface area of the obtained cerium oxide was determined by the BET method. A fully automatic specific surface area measuring device (trade name: Gemini VII2360, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the specific surface area of cerium oxide.
0.95 g of cerium oxide after firing and 3.33 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution, were mixed. The mixture was dried at 110° C. for 12 hours in an air atmosphere and then heat-treated at 300° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain a Ru/CeO 2 catalyst containing 5% by mass of ruthenium. rice field.

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒を用いて、実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表10に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1 using the Ru/CeO 2 catalyst obtained. Table 10 shows the results.

Figure 0007304615000014
Figure 0007304615000014

表10において、Entry1は酸化セリウム)の焼成温度が873K(600℃)、酸化セリウムにルテニウムを担持する時の雰囲気が窒素雰囲気であり、Entry2は酸化セリウムの焼成温度が873K(600℃)、酸化セリウムにルテニウムを担持する時の雰囲気が大気雰囲気であり、Entry3は酸化セリウムの焼成温度が973K(700℃)、酸化セリウムにルテニウムを担持する時の雰囲気が窒素雰囲気であり、Entry4は酸化セリウムの焼成温度が1073K(800℃)、酸化セリウムにルテニウムを担持する時の雰囲気が窒素雰囲気であり、Entry5は酸化セリウムの焼成温度が1273K(1000℃)、酸化セリウムにルテニウムを担持する時の雰囲気が窒素雰囲気である。 In Table 10, Entry 1 has a cerium oxide firing temperature of 873 K (600 ° C.) and a nitrogen atmosphere when supporting ruthenium on cerium oxide. The atmosphere for supporting ruthenium on cerium is an air atmosphere. Entry 3 has a firing temperature of 973 K (700° C.) for cerium oxide, and the atmosphere for supporting ruthenium on cerium oxide is a nitrogen atmosphere. The sintering temperature is 1073K (800°C), and the atmosphere for supporting ruthenium on cerium oxide is a nitrogen atmosphere. A nitrogen atmosphere.

Entry2のRu/CeO触媒は、粒子径が約7nmであり、Entry1のRu/CeO触媒におけるルテニウムの粒子径が1.5nmであることを考慮すると、粒子径の肥大化により、転化率が低下したと考えられる。ルテニウムを高分散に担持可能な担体は酸化セリウムのみであるから、ルテニウムの粒子径が低密度ポリエチレンの分解に大きく影響を与えると考えられる。
Entry3のRu/CeO触媒は、酸化セリウムの比表面積が58.7m/gであった。Entry4のRu/CeO触媒は、酸化セリウムの比表面積が43.4m/gであった。Entry5のRu/CeO触媒は、酸化セリウムの比表面積が15.4m/gであった。このように、酸化セリウムの焼成温度を上げていくと、比表面積が小さくなっていく。酸化セリウムの比表面積を小さくすることにより、転化率が上昇することが確認された。従って、酸化セリウムの比表面積を調整することにより、さらに高活性な固体触媒が得られる可能性が示唆された。
The Ru/ CeO catalyst in Entry 2 has a particle size of about 7 nm, and the Ru/ CeO catalyst in Entry 1 has a ruthenium particle size of 1.5 nm. presumably decreased. Since cerium oxide is the only support capable of supporting ruthenium in a highly dispersed manner, it is believed that the particle size of ruthenium has a great effect on the decomposition of low-density polyethylene.
The Ru/CeO 2 catalyst of Entry 3 had a cerium oxide specific surface area of 58.7 m 2 /g. The Ru/CeO 2 catalyst of Entry 4 had a cerium oxide specific surface area of 43.4 m 2 /g. The Ru/CeO 2 catalyst of Entry 5 had a cerium oxide specific surface area of 15.4 m 2 /g. Thus, as the firing temperature of cerium oxide increases, the specific surface area decreases. It was confirmed that the conversion rate increased by decreasing the specific surface area of cerium oxide. Therefore, it was suggested that by adjusting the specific surface area of cerium oxide, a more highly active solid catalyst could be obtained.

[実験例28]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を、大気雰囲気下、773K(500℃)、873K(600℃)、1073K(800℃)、1273K(1000℃)または1373K(1100℃)にて3時間焼成した。また、得られた酸化セリウムの比表面積をBET法で求めた。酸化セリウムの比表面積の測定には、全自動比表面積測定装置(商品名:Gemini VII2360、島津製作所社製)を用いた。
焼成後の酸化セリウム0.95gとルテニウム前駆体溶液であるRu(NO)(NO3-x(OH)(ルテニウム含有量1.5質量%、アルドリッチ社製)3.33gとを混合し、その混合物を、大気雰囲気下、110℃にて12時間、乾燥した後、窒素雰囲気下、300℃にて1時間、熱処理することにより、ルテニウムを5質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 28]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is heated at 773 K (500° C.), 873 K (600° C.), 1073 K (800° C.), 1273 K (1000° C.) or 1373 K (1100° C.) in an air atmosphere. Baked for hours. Moreover, the specific surface area of the obtained cerium oxide was determined by the BET method. A fully automatic specific surface area measuring device (trade name: Gemini VII2360, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the specific surface area of cerium oxide.
0.95 g of cerium oxide after firing and 3.33 g of Ru(NO)(NO 3 ) 3-x (OH) x (ruthenium content 1.5% by mass, manufactured by Aldrich), which is a ruthenium precursor solution, were mixed. The mixture was dried at 110° C. for 12 hours in an air atmosphere and then heat-treated at 300° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain a Ru/CeO 2 catalyst containing 5% by mass of ruthenium. rice field.

得られたRu/CeO触媒のX線回折(XRD)測定およびH吸着を行った。触媒100mgを、573K(300℃)で1時間還元した後、室温でH吸着を行った。水素(H)原子としての吸着を想定しているため、分散度を下記の式(5)で定義した。
分散度=2×(水素吸着量)/(触媒中のRu量) (5)
結果を表11並びに図7および図8に示す。
X-ray diffraction (XRD) measurements and H 2 adsorption of the resulting Ru/CeO 2 catalyst were performed. 100 mg of catalyst was reduced at 573 K (300° C.) for 1 hour followed by H 2 adsorption at room temperature. Since adsorption as a hydrogen (H) atom is assumed, the dispersity is defined by the following formula (5).
Dispersity = 2 x (amount of hydrogen adsorption)/(amount of Ru in catalyst) (5)
The results are shown in Table 11 and Figures 7 and 8.

Figure 0007304615000015
Figure 0007304615000015

表11において、Calcination Temperatureは酸化セリウムの焼成温度、BET Surface Area of CeOは酸化セリウムのBET比表面積、Ru amount in catalystはRu/CeO触媒におけるルテニウムの担持量、Ru particle size by XRDはX線回折測定によって得られたルテニウムの粒子径、H chemisorptionはRu/CeO触媒における水素の化学吸着量、Dispersionは上記の式(5)で定義される分散度、Ru particle size by H chemisorptionはH吸着によって得られたルテニウムの粒子径である。
表11の結果から、酸化セリウムの焼成温度が1073K(800℃)以上になると、ルテニウムの粒子径が大きくなり、水素の化学吸着量が低下することが分かった。水素の化学吸着量が低下することは、Ru/CeO触媒におけるRuの表面量が低下することを意味している。
In Table 11, Calcination Temperature is the calcination temperature of cerium oxide, BET Surface Area of CeO 2 is the BET specific surface area of cerium oxide, Ru amount in catalyst is the amount of ruthenium supported in the Ru/CeO 2 catalyst, and Ru particle size by XRD is X. The particle size of ruthenium obtained by line diffraction measurement, H 2 chemisorption is the amount of hydrogen chemisorption in the Ru/CeO 2 catalyst, Dispersion is the degree of dispersion defined by the above formula (5), Ru particle size by H 2 chemisorption is the particle size of ruthenium obtained by H2 adsorption.
From the results in Table 11, it was found that when the firing temperature of cerium oxide is 1073 K (800° C.) or higher, the particle size of ruthenium increases and the chemical adsorption amount of hydrogen decreases. A decrease in the amount of hydrogen chemisorption implies a decrease in the surface amount of Ru in the Ru/ CeO2 catalyst.

図7は、Ru/CeO触媒のX線回折(XRD)測定の結果を示す図である。図8は、図7の一部を拡大した図である。
図7および図8の結果から、Ruの分散状態についての情報が得られ、Ru/CeO触媒粒子の粒子径に関する情報が得られる。
FIG. 7 shows the results of X-ray diffraction (XRD) measurements of the Ru/CeO 2 catalyst. FIG. 8 is an enlarged view of a part of FIG.
The results in FIGS. 7 and 8 provide information about the state of dispersion of Ru and information about the particle size of the Ru/CeO 2 catalyst particles.

[実験例29]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を、大気雰囲気下、873K(600℃)、1073K(800℃)または1273K(1000℃)にて3時間焼成した。また、得られた酸化セリウムの比表面積をBET法で求めた。酸化セリウムの比表面積の測定には、全自動比表面積測定装置(商品名:Gemini VII2360、島津製作所社製)を用いた。
以下、実験例1と同様にして、ルテニウムを5質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 29]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 873 K (600° C.), 1073 K (800° C.) or 1273 K (1000° C.) for 3 hours in an air atmosphere. Moreover, the specific surface area of the obtained cerium oxide was determined by the BET method. A fully automatic specific surface area measuring device (trade name: Gemini VII2360, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the specific surface area of cerium oxide.
Thereafter, in the same manner as in Experimental Example 1, a Ru/CeO 2 catalyst containing 5% by mass of ruthenium was obtained.

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒を用いて、実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。
873K(600℃)で焼成した酸化セリウムを用いたRu/CeO触媒では、(Entry1)反応温度を513K(240℃)、反応時間を8時間、(Entry2)反応温度を493K(220℃)、反応時間を48時間、(Entry3)反応温度を473K(200℃)、反応時間を144時間とした。
1073K(800℃)で焼成した酸化セリウムを用いたRu/CeO触媒では、(Entry4)反応温度を513K(240℃)、反応時間を5時間、(Entry5)反応温度を493K(220℃)、反応時間を30時間、(Entry6)反応温度を473K(200℃)、反応時間を90時間とした。
1273K(1000℃)で焼成した酸化セリウムを用いたRu/CeO触媒では、(Entry7)反応温度を513K(240℃)、反応時間を4時間、(Entry8)反応温度を493K(220℃)、反応時間を24時間、(Entry9)反応温度を473K(200℃)、反応時間を72時間とした。
結果を表12に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1 using the Ru/CeO 2 catalyst obtained.
Ru/CeO 2 catalyst using cerium oxide calcined at 873 K (600 ° C.), (Entry 1) reaction temperature of 513 K (240 ° C.), reaction time of 8 hours, (Entry 2) reaction temperature of 493 K (220 ° C.), The reaction time was 48 hours, (Entry 3) the reaction temperature was 473 K (200°C), and the reaction time was 144 hours.
Ru/CeO 2 catalyst using cerium oxide calcined at 1073 K (800 ° C.), (Entry 4) reaction temperature of 513 K (240 ° C.), reaction time of 5 hours, (Entry 5) reaction temperature of 493 K (220 ° C.), The reaction time was 30 hours, (Entry 6) the reaction temperature was 473 K (200°C), and the reaction time was 90 hours.
Ru/CeO 2 catalyst using cerium oxide calcined at 1273 K (1000 ° C.), (Entry 7) reaction temperature of 513 K (240 ° C.), reaction time of 4 hours, (Entry 8) reaction temperature of 493 K (220 ° C.), The reaction time was 24 hours, (Entry 9) the reaction temperature was 473 K (200°C), and the reaction time was 72 hours.
Table 12 shows the results.

Figure 0007304615000016
Figure 0007304615000016

表12において、Calc. Temp.は酸化セリウムの焼成温度、BET Surf. Areaは酸化セリウムのBET比表面積、Conv.は転化率(%-C)、C.B.は物質収支(%-C)、Activityは触媒活性であり、その他は表1と同様である。 In Table 12, Calc. Temp. is the firing temperature of cerium oxide, BET Surf. Area is the BET specific surface area of cerium oxide, Conv. is the conversion rate (%-C), C.I. B. is material balance (%-C), Activity is catalytic activity, and others are the same as in Table 1.

表12の結果から、Entry2およびEntry3は、Entry1と同等の結果が得られた。
また、Entry5およびEntry6は、Entry4よりも炭素数1~4のガスの収率がやや多くなり、炭素数22~45の油状物(重質油)の収率が減るものの、炭素数5~21の油状物(燃料有用物)の収率が向上することが分かった。
また、Entry8およびEntry9は、Entry7よりも炭素数1~4のガスの収率がやや多くなり、炭素数22~45の油状物(重質油)の収率が減るものの、炭素数5~21の油状物(燃料有用物)の収率が向上することが分かった。
From the results in Table 12, Entry2 and Entry3 yielded results equivalent to Entry1.
In addition, Entry 5 and Entry 6 have a slightly higher yield of C 1-4 gas than Entry 4, and a lower yield of C 22-45 oil (heavy oil). It was found that the yield of oil (fuel useful material) was improved.
In addition, Entry 8 and Entry 9 have a slightly higher yield of C 1-4 gas than Entry 7, and a lower yield of C 22-45 oil (heavy oil), but C 5-21 It was found that the yield of oil (fuel useful material) was improved.

[実験例30]
(分解反応)
実験例1と同様のRu/CeO触媒100mgまたは200mgと、ポリプロピレン(数平均分子量Mn=5000)3.4gと、ガラス製スターラーチップとを、反応器内に投入した。
以下、反応時間を72時間、75時間、96時間または120時間としたこと以外は実験例1と同様にして、ポリプロピレンを分解した。結果を表13に示す。
[Experimental example 30]
(decomposition reaction)
100 mg or 200 mg of the Ru/CeO 2 catalyst similar to Experimental Example 1, 3.4 g of polypropylene (number average molecular weight Mn=5000), and a glass stirrer tip were charged into the reactor.
Thereafter, polypropylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction time was set to 72 hours, 75 hours, 96 hours or 120 hours. The results are shown in Table 13.

Figure 0007304615000017
Figure 0007304615000017

表13において、Entry1はRu/CeO触媒の量が100mg、反応時間が75時間、Entry2はRu/CeO触媒の量が100mg、反応時間が96時間、Entry3はRu/CeO触媒の量が100mg、反応時間が120時間、Entry4はRu/CeO触媒の量が200mg、反応時間が72時間、Entry5はRu/CeO触媒の量が200mg、反応時間が96時間であり、その他は表12と同様である。 In Table 13, Entry 1 has a Ru/CeO 2 catalyst amount of 100 mg and a reaction time of 75 hours, Entry 2 has a Ru/CeO 2 catalyst amount of 100 mg and a reaction time of 96 hours, and Entry 3 has a Ru/CeO 2 catalyst amount of 100 mg, reaction time is 120 hours, entry 4 is Ru/ CeO2 catalyst amount of 200 mg, reaction time is 72 hours, entry 5 is Ru/ CeO2 catalyst amount of 200 mg, reaction time is 96 hours, others are Table 12 is similar to

表13の結果から、Entry4において、反応時間72時間で炭素数5~21の油状物(燃料有用物)の収率が最高となった。Entry4では、炭素数5~21の油状物(燃料有用物)の収率が72.2%-Cであるのに対して、炭素数1~4のガスの収率が21.0%-Cであることを考慮すると、反応を、転化率100.0%-Cの少し前に停止することが好ましいと思われる。
また、触媒の活性は、Entry4において、0.004μmol/g/hであった。この値は、低密度ポリエチレンの分解において、収率が最高となった条件(Ru/CeO触媒の量が100mg、低密度ポリエチレンの量3.4g、水素圧6MPa、反応温度513K(240℃)、反応時間8時間)における触媒の活性(0.050μmol/g/h)の10分の1の値となった。
From the results in Table 13, in Entry 4, the yield of C5-C21 oily substance (useful fuel substance) was the highest at the reaction time of 72 hours. In Entry 4, the yield of C 5-21 oils (fuel useful substances) is 72.2%-C, while the yield of C 1-4 gases is 21.0%-C. , it seems preferable to stop the reaction shortly before 100.0%-C conversion.
Also, the activity of the catalyst was 0.004 μmol/g/h in Entry 4. This value was obtained under conditions where the yield was maximized in the decomposition of low-density polyethylene (the amount of Ru/ CeO2 catalyst was 100 mg, the amount of low-density polyethylene was 3.4 g, the hydrogen pressure was 6 MPa, and the reaction temperature was 513 K (240°C). , reaction time of 8 hours), the value was 1/10 of the activity of the catalyst (0.050 μmol/g/h).

[実験例31]
(固体触媒の製造)
酸化セリウム(第一稀元素化学工業社製)を、大気雰囲気下、873K(600℃)にて5時間または1073K(800℃)にて4時間焼成した。
また、得られた酸化セリウムの比表面積をBET法で求めた。酸化セリウムの比表面積の測定には、全自動比表面積測定装置(商品名:Gemini VII2360、島津製作所社製)を用いた。
以下、焼成温度が異なる2種の酸化セリウムを用いて、実験例1と同様にして、ルテニウムを5質量%含むRu/CeO触媒を得た。
[Experimental example 31]
(Production of solid catalyst)
Cerium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was calcined at 873 K (600° C.) for 5 hours or at 1073 K (800° C.) for 4 hours in an air atmosphere.
Moreover, the specific surface area of the obtained cerium oxide was determined by the BET method. A fully automatic specific surface area measuring device (trade name: Gemini VII2360, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the specific surface area of cerium oxide.
A Ru/CeO 2 catalyst containing 5% by mass of ruthenium was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 using two types of cerium oxide with different calcination temperatures.

(分解反応)
得られたRu/CeO触媒を用いて、実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表14に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1 using the Ru/CeO 2 catalyst obtained. The results are shown in Table 14.

[実験例32]
(固体触媒の製造)
酸化ジルコニウム(第一稀元素化学工業社製)を873K(600℃)にて4時間焼成した。
また、得られた酸化ジルコニウムの比表面積をBET法で求めた。酸化ジルコニウムの比表面積の測定には、全自動比表面積測定装置(商品名:Gemini VII2360、島津製作所社製)を用いた。
以下、焼成した酸化ジルコニウムと焼成していない酸化ジルコニウムを用いて、実験例1と同様にして、ルテニウムを5質量%含むRu/ZrO触媒を得た。
[Experimental example 32]
(Production of solid catalyst)
Zirconium oxide (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was fired at 873 K (600° C.) for 4 hours.
Also, the specific surface area of the resulting zirconium oxide was determined by the BET method. A fully automatic specific surface area measuring device (trade name: Gemini VII2360, manufactured by Shimadzu Corporation) was used to measure the specific surface area of zirconium oxide.
Thereafter, a Ru/ZrO 2 catalyst containing 5% by mass of ruthenium was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 using calcined zirconium oxide and uncalcined zirconium oxide.

(分解反応)
得られたRu/ZrO触媒を用いて、実験例1と同様にして、低密度ポリエチレンを分解した。結果を表14に示す。
(decomposition reaction)
Low-density polyethylene was decomposed in the same manner as in Experimental Example 1 using the Ru/ZrO 2 catalyst obtained. The results are shown in Table 14.

Figure 0007304615000018
Figure 0007304615000018

表14において、873K(600℃)で焼成した酸化セリウムを含むRu/CeO触媒を用いた場合をEntry1、1073K(800℃)で焼成した酸化セリウムを含むRu/CeO触媒をEntry2、焼成していない酸化ジルコニウムを含むRu/ZrOを用いた場合をEntry3、873K(600℃)で焼成した酸化ジルコニウムを含むRu/ZrO触媒をEntry4とした。表14において、Calcination Temperature of support は酸化セリウムと酸化ジルコニウムの焼成温度、BET surface area は酸化セリウムと酸化ジルコニウムのBET比表面積であり、その他は表1と同様である。 In Table 14, Entry 1 uses a Ru/CeO 2 catalyst containing cerium oxide calcined at 873 K (600°C), and Entry 2 uses a Ru/CeO 2 catalyst containing cerium oxide calcined at 1073 K (800°C). The Ru/ZrO 2 catalyst containing zirconium oxide calcined at 873 K (600° C.) was Entry 4. In Table 14, Calculation Temperature of support is the calcination temperature of cerium oxide and zirconium oxide, BET surface area is the BET specific surface area of cerium oxide and zirconium oxide, and the others are the same as in Table 1.

表14の結果から、Entry1~3において、炭素数5~21の油状物(燃料有用物)の収率が高く、Entry4において、炭素数5~21の油状物(燃料有用物)の収率が低いことが分かった。また、Entry1~3において、炭素数1~4のガスの収率が低く、Entry4において、炭素数1~4のガスの収率が高いことが分かった。 From the results of Table 14, in Entry 1 to 3, the yield of C 5 to 21 oil (fuel useful substance) is high, and in Entry 4, the yield of C 5 to 21 oil (fuel useful substance) is high. found to be low. It was also found that in Entry 1 to 3, the yield of gas with 1 to 4 carbon atoms was low, and in Entry 4, the yield of gas with 1 to 4 carbon atoms was high.

Claims (4)

ポリオレフィンの分解反応に用いられる固体触媒であって、
金属酸化物からなる担体と、該担体に担持されたルテニウムと、を含み、
比表面積が、10m/g以上1000m/g以下であり、
前記金属酸化物は、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも1種である固体触媒。
A solid catalyst used for the decomposition reaction of polyolefin,
A carrier made of a metal oxide and ruthenium supported on the carrier,
a specific surface area of 10 m 2 /g or more and 1000 m 2 /g or less ;
The solid catalyst, wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of cerium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide and zirconium oxide.
前記ルテニウムの担持量は、1質量%以上30質量%以下である請求項1に記載の固体触媒。 2. The solid catalyst according to claim 1, wherein the supported amount of ruthenium is 1% by mass or more and 30% by mass or less. ポリオレフィンの分解反応に用いられる固体触媒の製造方法であって、
金属酸化物を、大気雰囲気下、600℃以上1500℃以下で焼成する工程と、
焼成した金属酸化物とルテニウムの混合物を、窒素雰囲気下、200℃以上1000℃以下で熱処理する工程と、を有し、
前記金属酸化物は、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタンおよび酸化ジルコニウムからなる群から選択される少なくとも1種である固体触媒の製造方法。
A method for producing a solid catalyst used in a polyolefin decomposition reaction, comprising:
a step of firing the metal oxide at 600° C. or higher and 1500° C. or lower in an air atmosphere;
and heat-treating the mixture of the fired metal oxide and ruthenium at 200° C. or more and 1000° C. or less in a nitrogen atmosphere ;
The method for producing a solid catalyst, wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of cerium oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide and zirconium oxide.
請求項1または2に記載の固体触媒を、融点が250℃以下のポリオレフィンに接触させて、前記ポリオレフィンを100℃以上で水素下で熱処理する工程を有する油状物の製造方法。 3. A method for producing an oily substance, comprising the steps of bringing the solid catalyst according to claim 1 or 2 into contact with a polyolefin having a melting point of 250° C. or lower, and heat-treating the polyolefin at 100° C. or higher under hydrogen.
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