JP7443474B2 - Catalyst for directly producing paraxylene from synthesis gas, its production method and use - Google Patents

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Description

本発明は、コアシェル触媒及びその製造方法に関する。本発明は、さらに、当該コアシェル触媒を含む複合触媒及びその製造方法、並びに本発明のコアシェル触媒及び複合触媒の使用、合成ガスからパラキシレンを直接製造することに関する。 The present invention relates to a core-shell catalyst and a method for producing the same. The present invention further relates to a composite catalyst comprising the core-shell catalyst and a method for producing the same, and the use of the core-shell catalyst and composite catalyst of the present invention to directly produce paraxylene from synthesis gas.

パラキシレンは重要な有機合成原料として、織物及び包装材料の分野で広く使用されている。パラキシレンは、主にテレフタルエステル及びテレフタル酸などの製造に使用され、テレフタル酸はプラスチックとポリエステル繊維の中間体、及び塗料、染料と農薬の原料として使用されている。現在、工業において多用されているパラキシレンの製造方法は、トルエンの不均化と九炭素芳香族炭化水素のトランスアルキル化である。当該方法では、生成物におけるパラキシレンの含有量が熱力学的バランスによって制限されているため、通常、濃度が約24wt%のパラキシレンしか得ることができない。しかしながら、パラキシレン市場ではパラキシレン濃度が60wt%以上のキシレンが要求されるため、ポリエステル材料の製造などの工業的製造のニーズを十分に満たすことができない。また、高濃度のパラキシレンを得ると共にパラキシレンの収率を高めるためには、一連の後処理を経る必要がある。特に、キシレンの3つの異性体間の沸点差が小さく、通常の蒸留技術では高純度のパラキシレンを得ることができず、高価な吸着分離プロセスを採用しなければならず、原料の損失及びコストの上昇を招く。石油エネルギーの不足に伴い、市場ニーズだけでなく、石油代替の点からも、新たな芳香族炭化水素の合成プロセスルートの開発価値は非常に高くなっている。 Paraxylene is an important raw material for organic synthesis and is widely used in the fields of textiles and packaging materials. Paraxylene is mainly used in the production of terephthalic esters and terephthalic acid, and terephthalic acid is used as an intermediate for plastics and polyester fibers, and as a raw material for paints, dyes, and agricultural chemicals. Currently, the methods for producing paraxylene that are widely used in industry are the disproportionation of toluene and the transalkylation of nine-carbon aromatic hydrocarbons. In this method, the content of paraxylene in the product is limited by the thermodynamic balance, so that it is usually possible to obtain only a concentration of paraxylene of about 24 wt%. However, since the paraxylene market requires xylene with a paraxylene concentration of 60 wt% or more, it cannot fully meet the needs of industrial production such as the production of polyester materials. Furthermore, in order to obtain a high concentration of paraxylene and to increase the yield of paraxylene, it is necessary to undergo a series of post-treatments. In particular, the boiling point difference between the three isomers of xylene is small, and high-purity para-xylene cannot be obtained by ordinary distillation techniques, and an expensive adsorption separation process must be adopted, resulting in loss of raw materials and cost. leading to an increase in With the shortage of petroleum energy, the value of developing a new aromatic hydrocarbon synthesis process route is extremely high, not only from the market needs but also from the viewpoint of petroleum substitution.

合成ガスは、エネルギー転化の媒体として、石炭、天然ガス、バイオマスをクリーンな油に転化でき、最も潜在力のある石油代替手段の1つとして考えられている。そこで、金属触媒と適切なモレキュラーシーブとを組み合わせた複合触媒がフィッシャー・トロプシュ反応の生成物の分布を効果的に制御でき、この研究は近年大きな進展を見せている。フィッシャー・トロプシュ反応で異なる炭素数範囲の石油製品の合成・製造に成功した後、多くの研究者が、低炭素アルケン、低炭素アルコールなどを含む高付加価値化学物質を合成ガスから直接かつ高選択的に製造することに着目している。合成ガスからベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素をワンショット法で製造する方法についての研究が報告されたが、生成物におけるパラキシレンの選択率が、通常に低く、産業化はまだされていない。生成物の選択率の制御が難しいという大きな問題があるからである。また、触媒が劣化しやすく、触媒性能の安定性の維持が困難である。 As an energy conversion medium, syngas can convert coal, natural gas, and biomass into clean oil and is considered as one of the most potential oil alternatives. Therefore, composite catalysts combining metal catalysts and appropriate molecular sieves can effectively control the distribution of Fischer-Tropsch reaction products, and this research has made great progress in recent years. After successfully synthesizing and producing petroleum products with different carbon number ranges by Fischer-Tropsch reaction, many researchers have developed high-value-added chemicals, including low-carbon alkenes, low-carbon alcohols, etc., directly and highly selectively from syngas. We are focusing on manufacturing products based on Research has been reported on a one-shot method for producing aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene from synthesis gas, but the selectivity of para-xylene in the product is usually low, and industrialization has yet to be achieved. Not yet. This is because there is a major problem in that it is difficult to control the selectivity of the product. In addition, the catalyst easily deteriorates, making it difficult to maintain stability in catalyst performance.

ワンショット法で合成ガスからパラキシレンの製造の選択率を向上させるには、高性能触媒の製造及び開発がポイントとなる。ここで、メタノール合成触媒とモレキュラーシーブからなる二機能複合触媒を用いると、触媒性能が良くなる。該反応ルートには、合成ガスの水素化によるメタノールの製造、メタノールの水素化による脱水反応、芳香族化反応、キシレンの異性化反応などの一連のカスケード反応が含まれる。該ルートは、合成ガスの転化プロセスの発展に大きな利点をもたらし、国のエネルギー戦略の安全性を促進するだけでなく、世界的な石油エネルギーの枯渇という潜在的な脅威に対する解決策の1つになっている。したがって、パラキシレンの選択率を高め、プロセスの複雑性とコストを低減することは、合成ガスからパラキシレンを直接製造する際に解決が急務な技術的な難点である。 In order to improve the selectivity of paraxylene production from synthesis gas using the one-shot method, the key is to manufacture and develop high-performance catalysts. Here, if a bifunctional composite catalyst consisting of a methanol synthesis catalyst and a molecular sieve is used, the catalyst performance will be improved. The reaction route includes a series of cascade reactions such as production of methanol by hydrogenation of synthesis gas, dehydration reaction by hydrogenation of methanol, aromatization reaction, and isomerization reaction of xylene. The route not only brings great advantages to the development of syngas conversion process and promotes the security of the country's energy strategy, but also becomes one of the solutions to the potential threat of global oil energy depletion. It has become. Therefore, increasing the selectivity of para-xylene and reducing the process complexity and cost are technical challenges that urgently need to be solved in the direct production of para-xylene from syngas.

通常合成ガスから芳香族炭化水素を直接製造するには、まず合成ガスをメタノール又はジメチルエーテルに転化させ、次にメタノール又はジメチルエーテルから芳香族炭化水素(MTA)を製造するという2つのプロセスを経なければならないことが研究から明らかである。例えば、山西煤炭化学研究所で用いられた2段反応器には、2つのタイプの触媒が備えられ、合成ガスをジメチルエーテルから芳香族炭化水素に転化させた(CN101422743Aを参照のこと)。合成ガスの芳香族化触媒には、HNKF-5、リン酸アルミニウムモレキュラーシーブ、Ga:ZnO:BaOがある。当該特許文献は、合成ガスを1段目のメタノール合成及びメタノール脱水の混合触媒を通過させた後、2段目の反応器に芳香族化触媒と1段目の触媒との混合触媒を入れて、芳香族化を行い、最終的に芳香族炭化水素の生成物を得るものである。 Normally, direct production of aromatic hydrocarbons from synthesis gas requires two processes: first converting the synthesis gas to methanol or dimethyl ether, and then producing aromatic hydrocarbons (MTA) from methanol or dimethyl ether. Research shows that this is not the case. For example, a two-stage reactor used at the Shanxi Soot and Coal Chemistry Institute was equipped with two types of catalysts to convert synthesis gas from dimethyl ether to aromatic hydrocarbons (see CN101422743A). Synthesis gas aromatization catalysts include HNKF-5, aluminum phosphate molecular sieves, and Ga 2 O 3 :ZnO:BaO. The patent document discloses that after the synthesis gas passes through a mixed catalyst for methanol synthesis and methanol dehydration in the first stage, a mixed catalyst of an aromatization catalyst and a catalyst in the first stage is put into a second stage reactor. , aromatization is performed to finally obtain an aromatic hydrocarbon product.

上記2段階法は、合成ガスからパラキシレンを製造する場合にはステップが多く、2段階反応のフローが長く、エネルギー消費量が大きく、触媒の製造方法が複雑であるだけでなく、パラキシレンの選択率が炭化水素化合物の生成物において30wt%未満であるという問題がある。 The above two-step method has many steps when producing para-xylene from synthesis gas, the two-step reaction flow is long, energy consumption is large, and the method for producing the catalyst is complicated. The problem is that the selectivity is less than 30 wt% in the product of hydrocarbon compounds.

Lasaらは、Cr-Zn/ZSM-5触媒で合成ガスから製造された芳香族炭化水素の特性(Ind.Eng.Chem.Res.、1991、30、1448-1455を参照のこと)を早期に報告し、ここで芳香族炭化水素の炭化水素化合物における選択率は、70.8%に達するが、芳香族炭化水素の具体的な生成物の分布については言及していない。さらに、Cr-Zn/ZSM-5複合触媒で合成ガスから製造された芳香族炭化水素の特性(Appl.Catal.A、1995、125、81~98を参照のこと)が報告され、ここで356-410℃、3.6~4.5MPaの反応条件下で、炭化水素における芳香族炭化水素の選択率は75%に達したが、キシレンの選択率は20%未満であった。また、王徳生ら(触媒化学学報、2002、23(4)、333-335を参照のこと)は、フィッシャー・トロプシュ法で合成するFe系触媒と芳香族化モレキュラーシーブを混合したFe/MnO-Zn/ZSM-5複合触媒を用いて、合成ガスをフィッシャー・トロプシュ反応によって低炭素の炭化水素中間体を生成させ、且つモレキュラーシーブで芳香族炭化水素に転化させ、ここでCO転化率は270℃の時に98.1%に達したが、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素の選択率は低かった。最近、マーティンと樊衛斌の研究チーム(Chem、2017、3、323-333を参照のこと)は、鉄系触媒であるNa-Zn-Fe(FeZnNa)を変性処理したメソ細孔HZSM-5モレキュラーシーブと混合して、アルケンを中間体とする合成ガスで芳香族炭化水素を直接製造することを効果的に実現した。340℃、2MPaの条件下で炭化水素類の生成物から、最大51wt%の芳香族炭化水素が得られ、ここで軽質芳香族炭化水素を主とするものであった。しかしながら、芳香族炭化水素におけるパラキシレンの選択率については言及されていない。厦門大学の王野研究チーム(Chem、2017、3,334-347を参照のこと)は、カップリング反応を発展させた学術的思想に基づいて、ZnにZrO/H-ZSM-5の二機能性触媒を混ぜ合わせるように巧みに設計し、合成ガスからワンショット法で高選択率且つ高安定性で芳香族炭化水素を製造することを実現した。軽質の芳香族炭化水素BTX(ベンゼン、トルエン、キシレン)の含有量を増やすために、筆者は、H-ZSM-5モレキュラーシーブの外面をシラン化処理することにより、ブレンステッド酸性部位を毒化させるという目的を達成し、最終的に芳香族炭化水素生成物におけるBTXの選択率を高めることに成功した。芳香族炭化水素におけるBTXの比率は60wt%まで上昇したが、キシレン及びパラキシレンの含有量については言及していない。 Lasa et al. (see Ind. Eng. Chem. Res., 1991, 30, 1448-1455) early characterized the properties of aromatic hydrocarbons produced from synthesis gas over a Cr-Zn/ZSM-5 catalyst. reported that the selectivity of aromatic hydrocarbons in hydrocarbon compounds reaches 70.8%, but does not mention the specific product distribution of aromatic hydrocarbons. Furthermore, the properties of aromatic hydrocarbons produced from synthesis gas with Cr-Zn/ZSM-5 composite catalysts (see Appl. Catal. A, 1995, 125, 81-98) have been reported, where 356 Under the reaction conditions of −410° C. and 3.6-4.5 MPa, the selectivity of aromatic hydrocarbons over hydrocarbons reached 75%, while the selectivity of xylene was less than 20%. In addition, Wang Desheng et al. (see Catalyst Chemistry Bulletin, 2002, 23(4), 333-335) have reported that Fe/MnO is a mixture of an Fe-based catalyst synthesized by the Fischer-Tropsch method and an aromatized molecular sieve. -Using Zn/ZSM-5 composite catalyst, syngas is converted into low carbon hydrocarbon intermediates through Fischer-Tropsch reaction and converted into aromatic hydrocarbons through molecular sieves, where the CO conversion rate is 270 Although the selectivity for aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene was low, it reached 98.1% at ℃. Recently, the research team of Martin and Weibin Fan (see Chem, 2017, 3 , 323-333) has developed mesoporous HZSM- By mixing with 5 molecular sieves, we have effectively realized the direct production of aromatic hydrocarbons using synthesis gas with alkenes as intermediates. Under the conditions of 340° C. and 2 MPa, up to 51 wt % of aromatic hydrocarbons were obtained from the hydrocarbon product, with light aromatic hydrocarbons being the main component. However, there is no mention of the selectivity of paraxylene in aromatic hydrocarbons. Based on the academic idea that developed the coupling reaction, the Wangno research team at Xiamen University (see Chem, 2017, 3, 334-347) has developed a combination of ZrO 2 /H-ZSM-5 to Zn. By cleverly designing a mixture of functional catalysts, we were able to produce aromatic hydrocarbons from synthesis gas using a one-shot method with high selectivity and stability. In order to increase the content of light aromatic hydrocarbons BTX (benzene, toluene, xylene), the author reported that the outer surface of H-ZSM-5 molecular sieve was silanized to poison the Bronsted acid sites. The objective was achieved and finally the selectivity of BTX in aromatic hydrocarbon products was successfully increased. Although the proportion of BTX in aromatic hydrocarbons has increased to 60 wt%, the content of xylene and paraxylene is not mentioned.

上述の触媒はいずれも合成ガスからワンショット法で芳香族炭化水素を得ることができるが、パラキシレンの選択率が常に低く、キシレンの異性化反応を効果的に抑制できない。 All of the above-mentioned catalysts can obtain aromatic hydrocarbons from synthesis gas in a one-shot method, but the selectivity for para-xylene is always low and the isomerization reaction of xylene cannot be effectively suppressed.

本発明は、合成ガスからパラキシレンを高い選択率で直接製造するための触媒及びその製造方法と使用を提供することにある。当該触媒の製造方法が簡易で、合成ガスの転化率が高く、パラキシレンの選択率が高く、工業への活用が期待されている。 The present invention provides a catalyst for directly producing paraxylene from synthesis gas with high selectivity, and its production method and use. The method for producing the catalyst is simple, the conversion rate of synthesis gas is high, and the selectivity for paraxylene is high, so it is expected to be used in industry.

本発明は、コアシェル触媒を提供することを1つの目的とする。当該触媒と、合成ガスを触媒反応させてメタノールに転化させる触媒とを複合使用する場合、パラキシレンの選択率と合成ガスの転化率が高くなるだけでなく、キシレンに対するパラキシレンの選択率も高くなる。 One objective of the present invention is to provide a core-shell catalyst. When this catalyst is used in combination with a catalyst that converts synthesis gas into methanol through a catalytic reaction, not only the selectivity of para-xylene and the conversion rate of synthesis gas become high, but also the selectivity of para-xylene to xylene is high. Become.

本発明は、前記コアシェル触媒の製造方法を提供することをもう1つの目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method for producing the core-shell catalyst.

本発明は、合成ガスからパラキシレンを直接製造するための複合触媒を提供することをさらに1つの目的とし、該触媒は合成ガスを触媒反応させてメタノールに転化するための触媒と本発明のコアシェル触媒とを含む触媒である。当該複合触媒は、合成ガスを触媒反応させて炭化水素に転化させる場合、パラキシレンの選択率と合成ガスの転化率が高くなるだけでなく、キシレンに対するパラキシレンの選択率も高くなる。 A further object of the present invention is to provide a composite catalyst for directly producing paraxylene from synthesis gas, which comprises a catalyst for catalytically converting synthesis gas to methanol and a core-shell catalyst of the present invention. A catalyst containing a catalyst. When converting synthesis gas into hydrocarbons through a catalytic reaction, the composite catalyst not only increases the selectivity of para-xylene and the conversion rate of synthesis gas, but also increases the selectivity of para-xylene to xylene.

本発明は、本発明の複合触媒の製造方法を提供することをさらなる1つの目的とする。 Another object of the present invention is to provide a method for producing the composite catalyst of the present invention.

本発明は、合成ガスからパラキシレンを直接製造するために、本発明のコアシェル触媒又は本発明の複合触媒を提供することを最後の目的とする。本発明のコアシェル触媒又は複合触媒を、合成ガスからパラキシレンを直接製造する触媒として用いることにより、パラキシレンの選択率と合成ガスの転化率が高くなるだけでなく、キシレンに対するパラキシレンの選択率も高くなる。 The final objective of the present invention is to provide a core-shell catalyst of the present invention or a composite catalyst of the present invention for the direct production of paraxylene from synthesis gas. By using the core-shell catalyst or composite catalyst of the present invention as a catalyst for directly producing para-xylene from synthesis gas, not only the selectivity of para-xylene and the conversion rate of synthesis gas are increased, but also the selectivity of para-xylene to xylene is increased. It also becomes more expensive.

本発明の上記課題を解決するために用いられる技術的解決手段は、以下のとおりである。 The technical solutions used to solve the above problems of the present invention are as follows.

1.コアは水素型ZSM-5モレキュラーシーブ、水素型ZSM-5モレキュラーシーブにおける全部又は一部のHがSn、Ga、Ti、Zn、Mg、Li、Ce、Co、La、Rh、Pd、Pt、Ni、Cu、K、Ca、Ba、Fe、Mn及びBから選ばれた1つ又は複数の元素Mで置換された変性ZSM-5モレキュラーシーブ又はそれらの任意の混合物であり、シェルは炭素膜、Silicalite-1、MCM-41、SBA-15、KIT-6、MSUシリーズ、シリカ、グラフェン、カーボンナノチューブ、有機金属構造体(MOF)、グラファイト、活性炭、金属酸化物膜(例えばMgO、P、CaO)から選ばれた1つ又は複数である、コアシェル触媒。 1. The core is a hydrogen type ZSM-5 molecular sieve, and all or part of H in the hydrogen type ZSM-5 molecular sieve is Sn, Ga, Ti, Zn, Mg, Li, Ce, Co, La, Rh, Pd, Pt, Ni. , Cu, K, Ca, Ba, Fe, Mn and B, or any mixture thereof, and the shell is a carbon membrane, Silicalite. -1, MCM-41, SBA-15, KIT-6, MSU series, silica, graphene, carbon nanotubes, metal organic frameworks (MOF), graphite, activated carbon, metal oxide films (e.g. MgO, P 2 O 5 , A core-shell catalyst which is one or more selected from CaO).

2.コアは水素型ZSM-5モレキュラーシーブ、水素型ZSM-5モレキュラーシーブにおける一部又は全部のHがZnで置換された変性ZSM-5モレキュラーシーブ又はそれらの任意の混合物であり、及び/又は、シェルはシリカ膜、Silicalite-1、金属酸化物膜(例えばMgO、P、CaO)、MCM-41、SBA-15、KIT-6から選ばれた1つ又は複数であり、好ましくはSilicalite-1であり、特に好ましくは元素Mで変性されたM-ZSM-5モレキュラーシーブにおいて、元素MがM-ZSM-5モレキュラーシーブの全重量の0.5~15wt%であり、好ましくは1~10wt%であり、特に好ましくは1~5wt%である、第1項に記載のコアシェル触媒。 2. The core is a hydrogen type ZSM-5 molecular sieve, a modified ZSM-5 molecular sieve in which part or all of the H in the hydrogen type ZSM-5 molecular sieve is replaced with Zn, or any mixture thereof, and/or the shell is one or more selected from silica film, Silicalite-1, metal oxide film (e.g. MgO, P 2 O 5 , CaO), MCM-41, SBA-15, KIT-6, preferably Silicalite-1. 1 and particularly preferably modified with element M, the element M is 0.5 to 15 wt% of the total weight of the M-ZSM-5 molecular sieve, preferably 1 to 10 wt%. %, particularly preferably from 1 to 5 wt.%.

3.コアとシェルの重量比は100:1~1:100であり、好ましくは10:1~1:10であり、より好ましくは5:1~1:5であり、特に好ましくは5:1~1:1である、第1又は2項に記載のコアシェル触媒。 3. The weight ratio of core to shell is 100:1 to 1:100, preferably 10:1 to 1:10, more preferably 5:1 to 1:5, particularly preferably 5:1 to 1. The core-shell catalyst according to item 1 or 2, which is: 1.

4.
1)水素型ZSM-5モレキュラーシーブ、水素型ZSM-5モレキュラーシーブにおける全部又は一部のHがSn、Ga、Ti、Zn、Mg、Li、Ce、Co、La、Rh、Pd、Pt、Ni、Cu、Na、K、Ca、Ba、Fe、Mn及びBから選ばれた1つ又は複数の元素Mで置換された変性ZSM-5モレキュラーシーブ又はそれらの任意の混合物である、粒子状を呈するコアを提供する工程、及び
2)粒子状を呈するコアの表面に、炭素膜、Silicalite-1、MCM-41、SBA-15、KIT-6、MSUシリーズ、シリカ、グラフェン、カーボンナノチューブ、有機金属構造体(MOF)、グラファイト、活性炭、金属酸化物膜(例えばMgO、P、CaO)から選ばれた1つ又は複数の材料を被覆する工程を含む、
第1~3項のいずれかに記載のコアシェル触媒の製造方法。
4.
1) Hydrogen type ZSM-5 molecular sieve, all or part of H in the hydrogen type ZSM-5 molecular sieve is Sn, Ga, Ti, Zn, Mg, Li, Ce, Co, La, Rh, Pd, Pt, Ni Modified ZSM-5 molecular sieve substituted with one or more elements M selected from , Cu, Na, K, Ca, Ba, Fe, Mn and B, or any mixture thereof, exhibiting particulate form a step of providing a core, and 2) a carbon film, Silicalite-1, MCM-41, SBA-15, KIT-6, MSU series, silica, graphene, carbon nanotube, organometallic structure on the surface of the core exhibiting a particle shape; coating one or more materials selected from (MOF), graphite, activated carbon, metal oxide films ( e.g. MgO, P2O5 , CaO),
A method for producing a core-shell catalyst according to any one of items 1 to 3.

5.
A)合成ガスを触媒反応させてメタノールに転化するための触媒A、及び
B)触媒反応させてキシレンを生成するための触媒Bを含む、合成ガスからパラキシレンを直接製造するための複合触媒であって、
前記触媒Bは第1~3項のいずれかに記載のコアシェル触媒であり、
好ましくは複合触媒が、触媒Aと触媒Bの混合物の形態を呈し、触媒Aが触媒Bを物理的若しくは化学的にカプセル化するか、又は触媒Bが触媒Aを物理的若しくは化学的にカプセル化する。
5.
A composite catalyst for directly producing para-xylene from synthesis gas, comprising: A) catalyst A for catalytically converting synthesis gas to methanol; and B) catalyst B for catalytically reacting to produce xylene. There it is,
The catalyst B is the core-shell catalyst according to any one of items 1 to 3,
Preferably, the composite catalyst is in the form of a mixture of catalyst A and catalyst B, with catalyst A physically or chemically encapsulating catalyst B, or catalyst B physically or chemically encapsulating catalyst A. do.

6.触媒Aが第1金属成分と第2金属成分を含むか、又は第1金属成分と第2金属成分からなり、第1金属成分はCr、Fe、Zr、In、Ga、Co、Cuから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、第2金属成分はZn、Na、Al、Ag、Ce、K、Mn、Pd、Ni、La、Vから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、好ましくは第1金属成分がCr、Co、Cu、Zrから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、及び/又は、第2金属成分がZn、Alから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、特に好ましくは触媒AがZnO-Crである、第5項に記載の複合触媒。 6. Catalyst A includes a first metal component and a second metal component, or consists of a first metal component and a second metal component, and the first metal component is selected from Cr, Fe, Zr, In, Ga, Co, and Cu. the second metal component is selected from Zn, Na, Al, Ag, Ce, K, Mn, Pd, Ni, La, and V. An element, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or any mixture thereof, preferably an element in which the first metal component is selected from Cr, Co, Cu, and Zr, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or any mixture thereof. and/or the second metal component is an element selected from Zn and Al, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or an arbitrary mixture thereof, particularly preferably catalyst A is ZnO-Cr. 6. The composite catalyst according to item 5 , which is 2O3 .

7.触媒Aにおける第1金属成分と第2金属成分の金属元素のモル比は、1000:1~1:100であり、好ましくは100:1~1:50であり、より好ましくは10:1~1:10であり、特に好ましくは3:1~1:3である、第5又は6項に記載の複合触媒。 7. The molar ratio of the metal elements of the first metal component and the second metal component in catalyst A is 1000:1 to 1:100, preferably 100:1 to 1:50, more preferably 10:1 to 1. :10, particularly preferably 3:1 to 1:3.

8.触媒Aと触媒Bの重量比が1:99~99:1であり、好ましくは20:80~80:20であり、より好ましくは30:70~70:30であり、特に好ましくは50:50~75:25である、第5~7項のいずれかに記載の複合触媒。 8. The weight ratio of catalyst A and catalyst B is 1:99 to 99:1, preferably 20:80 to 80:20, more preferably 30:70 to 70:30, particularly preferably 50:50. The composite catalyst according to any one of items 5 to 7, wherein the ratio is 75:25.

9.
1)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末をそれぞれ製造する工程、
2a)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末を任意に選択した接着剤と混合してから、複合触媒に成形する工程、
2b)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末をそれぞれ成形することで、触媒Aの成形体と触媒Bの成形体を得てから、これらを混合する工程、
2c)触媒Aをコアとし、触媒Bをシェルとして物理的又は化学的にカプセル化する工程、
2d)触媒Bをコアとし、触媒Aをシェルとして物理的又は化学的にカプセル化する工程を含む、
第5~8項のいずれかに記載の複合触媒の製造方法。
9.
1) A step of producing catalyst A powder and catalyst B powder, respectively;
2a) mixing catalyst A powder and catalyst B powder with an arbitrarily selected adhesive and then forming into a composite catalyst;
2b) A step of respectively molding the powder of catalyst A and the powder of catalyst B to obtain a molded body of catalyst A and a molded body of catalyst B, and then mixing these;
2c) Physically or chemically encapsulating catalyst A as a core and catalyst B as a shell;
2d) A step of physically or chemically encapsulating catalyst B as a core and catalyst A as a shell,
A method for producing a composite catalyst according to any one of items 5 to 8.

10.触媒Aは逐次含浸法、共含浸法、尿素法及び共沈法から選ばれたいずれか1つ又は複数により製造され、好ましくは、逐次含浸法、共含浸法、尿素法及び/又は共沈法による触媒Aの焼成工程において、工程条件は、
焼成雰囲気が空気であり、及び/又は、
焼成温度が200~700℃であり、好ましくは400~600℃であり、及び/又は、
焼成時間が3~8時間であり、好ましくは4~6時間である、
第9項に記載の方法。
10. Catalyst A is produced by one or more selected from sequential impregnation method, co-impregnation method, urea method and coprecipitation method, preferably sequential impregnation method, co-impregnation method, urea method and/or coprecipitation method. In the calcination process of catalyst A by
The firing atmosphere is air, and/or
The firing temperature is 200 to 700°C, preferably 400 to 600°C, and/or
The firing time is 3 to 8 hours, preferably 4 to 6 hours.
The method described in paragraph 9.

11.第1~3項のいずれかに記載のコアシェル触媒、第4項に記載の方法により製造されたコアシェル触媒、第5~8項のいずれかに記載の複合触媒又は第9~10項のいずれかに記載の方法により製造された複合触媒の、合成ガスからパラキシレンを直接製造するための触媒としての使用。 11. The core-shell catalyst according to any one of paragraphs 1 to 3, the core-shell catalyst produced by the method according to paragraph 4, the composite catalyst according to any one of paragraphs 5 to 8, or any one of paragraphs 9 to 10. Use of the composite catalyst produced by the method described in 1 as a catalyst for directly producing paraxylene from synthesis gas.

12.合成ガスにおける水素と一酸化炭素のモル比が0.1~5であり、好ましくは1~4であり、反応圧力が1~10MPaであり、好ましくは2~8MPaであり、反応温度が150~600℃であり、好ましくは250~500℃であり、及び/又は、空間速度は200~8000h-1であり、好ましくは500~5000h-1である、
第11項に記載の使用。
12. The molar ratio of hydrogen to carbon monoxide in the synthesis gas is 0.1 to 5, preferably 1 to 4, the reaction pressure is 1 to 10 MPa, preferably 2 to 8 MPa, and the reaction temperature is 150 to 600° C., preferably 250 to 500° C., and/or the space velocity is 200 to 8000 h −1 , preferably 500 to 5000 h −1 .
Uses as described in Section 11.

13.合成ガスを通気して反応させる前に、複合触媒をまず還元前処理し、
好ましくは還元前処理の工程条件は、
還元ガスが純水素であり、
前処理温度が300~700℃であり、好ましくは400~600℃であり、
前処理圧力が0.1~1MPaであり、好ましくは0.1~0.5MPaであり、
前処理水素ガスの体積空間速度が500~8000h-1であり、好ましくは1000~4000h-1であり、及び/又は
前処理還元時間が2~10時間であり、好ましくは4~6時間である、
第12項に記載の使用。
13. Before the synthesis gas is vented and reacted, the composite catalyst is first pre-treated for reduction,
Preferably, the process conditions for the reduction pretreatment are as follows:
The reducing gas is pure hydrogen,
The pretreatment temperature is 300 to 700°C, preferably 400 to 600°C,
The pretreatment pressure is 0.1 to 1 MPa, preferably 0.1 to 0.5 MPa,
The volumetric hourly space velocity of the pretreatment hydrogen gas is 500 to 8000 h -1 , preferably 1000 to 4000 h -1 , and/or the pretreatment reduction time is 2 to 10 hours, preferably 4 to 6 hours. ,
Uses as described in Section 12.

実施例2に係るZn/ZSM-5及びZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSEM写真であり、図1のaはZn/ZSM-5モレキュラーシーブのSEM写真であり、図1のbはZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSEM写真である。1 is a SEM photograph of Zn/ZSM-5 and Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve according to Example 2, a of FIG. 1 is a SEM photograph of Zn/ZSM-5 molecular sieve, and b of FIG. /ZSM-5@S1 SEM photo of molecular sieve. 実施例2に係るZn/ZSM-5及びZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSEM写真であり、図1のaはZn/ZSM-5モレキュラーシーブのSEM写真であり、図1のbはZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSEM写真である。1 is a SEM photograph of Zn/ZSM-5 and Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve according to Example 2, a of FIG. 1 is a SEM photograph of Zn/ZSM-5 molecular sieve, and b of FIG. /ZSM-5@S1 SEM photo of molecular sieve. 実施例2で製造したZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSTEM写真及びその対応する元素EDS面のスキャン画像である。2 is a STEM photograph of the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve produced in Example 2 and a scan image of its corresponding elemental EDS surface. 実施例2で製造したZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSTEM写真及びその対応する元素EDS面のスキャン画像である。2 is a STEM photograph of the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve produced in Example 2 and a scan image of its corresponding elemental EDS surface. 実施例2で製造したZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSTEM写真及びその対応する元素EDS面のスキャン画像である。2 is a STEM photograph of the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve produced in Example 2 and a scan image of its corresponding elemental EDS surface. 実施例2で製造したZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSTEM写真及びその対応する元素EDS面のスキャン画像である。2 is a STEM photograph of the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve produced in Example 2 and a scan image of its corresponding elemental EDS surface. 実施例2で製造したZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSTEM写真及びその対応する元素EDS面のスキャン画像である。2 is a STEM photograph of the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve produced in Example 2 and a scan image of its corresponding elemental EDS surface.

本発明の1つ目の実施形態は、コアシェル触媒を提供するものであり、ここでコアは水素型ZSM-5モレキュラーシーブ、水素型ZSM-5モレキュラーシーブにおける全部又は一部のHがSn、Ga、Ti、Zn、Mg、Li、Ce、Co、La、Rh、Pd、Pt、Ni、Cu、K、Ca、Ba、Fe、Mn及びBから選ばれた1つ又は複数の元素Mで置換された変性ZSM-5モレキュラーシーブ又はそれらの任意の混合物であり、シェルは炭素膜、Silicalite-1、MCM-41、SBA-15、KIT-6、MSUシリーズ、シリカ、グラフェン、カーボンナノチューブ、有機金属構造体(MOF)、グラファイト、活性炭、金属酸化物膜(例えばMgO、P、CaO)から選ばれた1つ又は複数である。 A first embodiment of the present invention provides a core-shell catalyst, in which the core is a hydrogen-type ZSM-5 molecular sieve, in which all or part of H in the hydrogen-type ZSM-5 molecular sieve is Sn, Ga. , Ti, Zn, Mg, Li, Ce, Co, La, Rh, Pd, Pt, Ni, Cu, K, Ca, Ba, Fe, Mn and B. Modified ZSM-5 molecular sieve or any mixture thereof, the shell is carbon membrane, Silicalite-1, MCM-41, SBA-15, KIT-6, MSU series, silica, graphene, carbon nanotube, organometallic structure The material is one or more selected from MOF, graphite, activated carbon, and metal oxide films (eg, MgO, P 2 O 5 , CaO).

本発明のコアシェル触媒は、コア・シェル構造を有する。コアは、水素型ZSM-5モレキュラーシーブ(以下、HZSM-5と表す場合がある)、水素型ZSM-5モレキュラーシーブにおける全部又は一部のHがSn、Ga、Ti、Zn、Mg、Li、Ce、Co、La、Rh、Pd、Pt、Ni、Cu、Na、K、Ca、Ba、Fe、Mn及びBから選ばれた1つ又は複数の元素Mで置換された変性ZSM-5モレキュラーシーブ(以下、M/ZSM-5モレキュラーシーブと表す場合がある)又はそれらの任意の混合物である。これらのモレキュラーシーブは本発明において、ZSM-5モレキュラーシーブと総称する。ZSM-5モレキュラーシーブは、合成ガスのワンショット法で製造された炭化水素化合物の反応において、炭化水素への転化を触媒反応で促進できる。本発明者は、これらの触媒活性成分を本発明で被覆すると、表面に被覆していないときよりも、合成ガスから炭化水素を製造する場合に、パラキシレンの選択率を明らかに高めることができ、特にキシレンに対するパラキシレンの選択率を著しく高めることができると共に、高いCO転化率を維持できることを見出した。また、本発明のコアシェル触媒は、コア材とシェル材とを同じ条件で物理的に混合した混合触媒と比較しても、パラキシレンの選択率を明らかに高めることができ、特にキシレンに対するパラキシレンの選択率を著しく高めることができると共に、高いCO転化率を維持できる。 The core-shell catalyst of the present invention has a core-shell structure. The core is a hydrogen type ZSM-5 molecular sieve (hereinafter sometimes referred to as HZSM-5), in which all or part of H in the hydrogen type ZSM-5 molecular sieve is Sn, Ga, Ti, Zn, Mg, Li, Modified ZSM-5 molecular sieve substituted with one or more elements M selected from Ce, Co, La, Rh, Pd, Pt, Ni, Cu, Na, K, Ca, Ba, Fe, Mn and B (hereinafter sometimes referred to as M/ZSM-5 molecular sieve) or any mixture thereof. These molecular sieves are collectively referred to as ZSM-5 molecular sieves in the present invention. ZSM-5 molecular sieve can catalyze the conversion of hydrocarbon compounds produced by a one-shot synthesis gas process into hydrocarbons. The inventors have demonstrated that when these catalytically active components are coated with the present invention, the selectivity for paraxylene can be clearly increased when producing hydrocarbons from synthesis gas compared to when the surface is not coated. In particular, it has been found that the selectivity of para-xylene to xylene can be significantly increased and a high CO conversion rate can be maintained. Furthermore, the core-shell catalyst of the present invention can clearly increase the selectivity of para-xylene even when compared with a mixed catalyst in which a core material and a shell material are physically mixed under the same conditions. The selectivity of CO can be significantly increased, and a high CO conversion rate can be maintained.

コア成分としては、水素型ZSM-5モレキュラーシーブ及びM/ZSM-5モレキュラーシーブは市場で購入できるし、水熱合成法、含浸法、イオン交換法、気相成長法、液相成長法などの本分野の従来の方法によっても製造できる。例えば、水熱合成法によりHZSM-5モレキュラーシーブ及びNa/ZSM-5を、次いでイオン交換法によりHZSM-5モレキュラーシーブ及びNa/ZSM-5からM/ZSM-5モレキュラーシーブを製造できる。 As core components, hydrogen type ZSM-5 molecular sieve and M/ZSM-5 molecular sieve can be purchased on the market, and various methods such as hydrothermal synthesis method, impregnation method, ion exchange method, vapor phase growth method, liquid phase growth method, etc. It can also be manufactured by conventional methods in the art. For example, HZSM-5 molecular sieve and Na/ZSM-5 can be produced by a hydrothermal synthesis method, and M/ZSM-5 molecular sieve can be produced from HZSM-5 molecular sieve and Na/ZSM-5 by an ion exchange method.

HZSM-5ゼオライトモレキュラーシーブの水熱合成法を例に挙げる。ケイ素源(TEOS、オルトケイ酸エチル)、アルミニウム源(Al(NO9HO)、有機テンプレート剤(TPAOH、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド)、エタノール及び脱イオン水をモル比(2TEOS:xAl:0.68TPAOH:8EtOH:120HO、x=0.002~0.2)で混合し、室温で4~6時間撹拌するとゾルが得られ、次いでよく撹拌したゾルを四フッ化ポリエチレン結晶釜に移してから、密封して、160~200℃の温度で2~5rpmの回転速度で24~72時間晶出させる。晶出が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を濾液のpHが7~8になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で1~3℃/分の昇温速度で550~650℃まで昇温させ、4~8時間焼成すると、ZSM-5モレキュラーシーブが得られ、これがHZSM-5である。前記ZSM-5モレキュラーシーブにおけるSiO/Alは10~1000である。 The hydrothermal synthesis method of HZSM-5 zeolite molecular sieve is given as an example. Silicon source (TEOS, ethyl orthosilicate), aluminum source (Al( NO3 ) 39H2O ), organic templating agent (TPAOH, tetrapropylammonium hydroxide), ethanol and deionized water in molar ratio (2TEOS: xAl2 O 3 :0.68TPAOH:8EtOH:120H 2 O, x=0.002-0.2) and stirred at room temperature for 4-6 hours to obtain a sol.Then, the well-stirred sol was mixed with polyethylene tetrafluoride. After transferring to a crystallization vessel, it is sealed and crystallized at a temperature of 160-200°C and a rotation speed of 2-5 rpm for 24-72 hours. Once the crystallization is complete, it is cooled to room temperature, the resulting product is washed until the pH of the filtrate is 7-8, dried overnight, and then heated in a muffle furnace at a heating rate of 1-3°C/min. When the temperature is raised to 550-650° C. and calcined for 4-8 hours, ZSM-5 molecular sieve is obtained, which is HZSM-5. SiO 2 /Al 2 O 3 in the ZSM-5 molecular sieve is 10 to 1000.

M/ZSM-5モレキュラーシーブを製造するには、元素Mが金属元素である場合、HZSM-5を原料として、イオン交換法、含浸法、気相成長法、液相成長法などにより製造できる。Mが非金属元素Bである場合、HZSM-5を原料として、含浸法、気相成長法、液相成長法などにより、M/ZSM-5モレキュラーシーブを製造できる。 To produce M/ZSM-5 molecular sieve, when element M is a metal element, it can be produced using HZSM-5 as a raw material by ion exchange method, impregnation method, vapor phase growth method, liquid phase growth method, etc. When M is a nonmetallic element B, an M/ZSM-5 molecular sieve can be produced using HZSM-5 as a raw material by an impregnation method, a vapor phase growth method, a liquid phase growth method, or the like.

イオン交換法でZn/ZSM-5モレキュラーシーブを製造することを例に挙げる。例えば、1mol/Lの硝酸亜鉛水溶液に1.5gのHZSM-5モレキュラーシーブを加え、80~100℃で10~15時間絶えず撹拌することで、イオン交換を行う。イオン交換が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を濾液のpHが7~8になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で500℃で4~6時間焼成すると、Zn/ZSM-5モレキュラーシーブが得られる。 For example, we will take the production of Zn/ZSM-5 molecular sieve by ion exchange method. For example, ion exchange is performed by adding 1.5 g of HZSM-5 molecular sieve to a 1 mol/L zinc nitrate aqueous solution and stirring constantly at 80 to 100° C. for 10 to 15 hours. After the ion exchange is completed, it is cooled to room temperature, the resulting product is washed until the pH of the filtrate is 7-8, dried overnight, and then calcined in a muffle furnace at 500 °C for 4-6 hours, resulting in Zn. /ZSM-5 molecular sieve is obtained.

本発明の最適な実施形態において、元素Mで変性されたM/ZSM-5モレキュラーシーブにおいて、元素Mは、M/ZSM-5モレキュラーシーブの全重量の0.5~15wt%であり、好ましくは1~10wt%であり、特に好ましくは1~5wt%である。 In an optimal embodiment of the present invention, in the M/ZSM-5 molecular sieve modified with element M, element M is 0.5 to 15 wt% of the total weight of the M/ZSM-5 molecular sieve, preferably The content is 1 to 10 wt%, particularly preferably 1 to 5 wt%.

本発明のHZSM-5モレキュラーシーブ又はMで変性されたM/ZSM-5モレキュラーシーブにおいて、SiとAlのモル比は、通常10~1000であり、好ましくは20~800である。これらのモレキュラーシーブの粒径は、通常0.01~20μmであり、好ましくは0.1~15μmである。 In the HZSM-5 molecular sieve or M/ZSM-5 molecular sieve modified with M of the present invention, the molar ratio of Si to Al is usually 10 to 1000, preferably 20 to 800. The particle size of these molecular sieves is usually 0.01 to 20 μm, preferably 0.1 to 15 μm.

本発明のコアシェル触媒のシェルは、炭素膜、Silicalite-1、MCM-41、SBA-15、KIT-6、MSUシリーズ(純粋シリカモレキュラーシーブ)、シリカ、グラフェン、カーボンナノチューブ、有機金属構造体(MOF)(例えばZIF-8、ZIF-11)、グラファイト、活性炭、金属酸化物膜(例えばMgO、P、CaO)から選ばれた1つ又は複数である。これらの材料がコアの外面を被覆することで、シェルを形成する。これらのシェル材そのものは炭化水素を芳香族化反応させてジメチルベンゼンの製造に対して、活性を有しないが、ZSM-5モレキュラーシーブのコアを被覆することにより、ZSM-5の外面を露出した酸性部位に影響を及ぼし、これらの露出した酸性部位を被覆又は処理することで、副反応を減少させ、最終的に目標生成物であるパラキシレンの選択率を高めることができる。シェル材としては、好ましくはシリカ膜、Silicalite-1、金属酸化物膜(例えばMgO、P、CaO)、MCM-41、SBA-15、KIT-6から選ばれた1つ又は複数であり、特に好ましくはSilicalite-1である。 The shell of the core-shell catalyst of the present invention is carbon membrane, Silicalite-1, MCM-41, SBA-15, KIT-6, MSU series (pure silica molecular sieve), silica, graphene, carbon nanotube, organometallic framework (MOF). ) (for example, ZIF-8, ZIF-11), graphite, activated carbon, and metal oxide films (for example, MgO, P 2 O 5 , CaO). These materials coat the outer surface of the core to form a shell. These shell materials themselves do not have any activity in producing dimethylbenzene by aromatizing hydrocarbons, but by covering the core of ZSM-5 molecular sieve, the outer surface of ZSM-5 was exposed. By influencing the acidic sites and coating or treating these exposed acidic sites, side reactions can be reduced and ultimately the selectivity for the target product paraxylene can be increased. The shell material is preferably one or more selected from silica film, Silicalite-1, metal oxide film (for example, MgO, P 2 O 5 , CaO), MCM-41, SBA-15, and KIT-6. Silicalite-1 is particularly preferred.

シェルの使用量は特に制限されず、コアを被覆できる量さえあればよい。本発明のコアシェル触媒の1つの目の実施形態において、コアとシェルの重量比は100:1~1:100であり、好ましくは10:1~1:10であり、より好ましくは5:1~1:5であり、特に好ましくは5:1~1:1である。 The amount of shell to be used is not particularly limited, as long as it can cover the core. In one embodiment of the core-shell catalyst of the present invention, the weight ratio of core to shell is from 100:1 to 1:100, preferably from 10:1 to 1:10, more preferably from 5:1 to The ratio is 1:5, particularly preferably 5:1 to 1:1.

本発明の2つ目の実施形態によれば、本発明のコアシェル触媒の製造方法が提供され、当該方法は以下を含む。 According to a second embodiment of the present invention, there is provided a method for producing the core-shell catalyst of the present invention, the method comprising:

1)水素型ZSM-5モレキュラーシーブ、水素型ZSM-5モレキュラーシーブにおける全部又は一部のHがSn、Ga、Ti、Zn、Mg、Li、Ce、Co、La、Rh、Pd、Pt、Ni、Cu、Na、K、Ca、Ba、Fe、Mn及びBから選ばれた1つ又は複数の元素Mで置換された変性ZSM-5モレキュラーシーブ又はそれらの任意の混合物である、粒子状を呈するコアを提供する工程、及び
2)粒子状を呈するコアの表面に、炭素膜、Silicalite-1、MCM-41、SBA-15、KIT-6、MSUシリーズ、シリカ、グラフェン、カーボンナノチューブ、有機金属構造体(MOF)、グラファイト、活性炭、金属酸化物膜(例えばMgO、P、CaO)から選ばれた1つ又は複数の材料を被覆する工程、を含む。
1) Hydrogen type ZSM-5 molecular sieve, all or part of H in the hydrogen type ZSM-5 molecular sieve is Sn, Ga, Ti, Zn, Mg, Li, Ce, Co, La, Rh, Pd, Pt, Ni Modified ZSM-5 molecular sieve substituted with one or more elements M selected from , Cu, Na, K, Ca, Ba, Fe, Mn and B, or any mixture thereof, exhibiting particulate form a step of providing a core, and 2) a carbon film, Silicalite-1, MCM-41, SBA-15, KIT-6, MSU series, silica, graphene, carbon nanotube, organometallic structure on the surface of the core exhibiting a particle shape; coating one or more materials selected from (MOF), graphite, activated carbon, metal oxide films (eg, MgO, P 2 O 5 , CaO).

本発明のコアシェル触媒のコア材及びシェル材は、いずれも従来のものである。ステップ1)におけるコアを提供するために、コア材そのものが適切なサイズの粒子であれば、そのまま使うが、該コア材のサイズが大きければ、粉砕してからステップ2)に用いられる。ステップ2)でコア粒子への被覆を実現する。異なるシェル材を用いてコア粒子を被覆することは、当分野の常識である。被覆方法として、水熱合成法、気相成長法、含浸法、スパッタリング法、ストーバー法などを挙げることができ、被覆材料の性質に応じて、従来の方法を選択できる。例えば、モレキュラーシーブ系のシェル材を被覆するために、水熱合成法を採用でき、炭素膜、グラフェン及びカーボンナノチューブを被覆するために、気相成長法を採用でき、金属酸化物を被覆するために、含浸法とスパッタリング法を採用でき、シリカを被覆するために、ストーバー法を採用できる。 The core material and shell material of the core-shell catalyst of the present invention are both conventional ones. To provide the core in step 1), if the core material itself has particles of an appropriate size, it is used as is, but if the core material is large in size, it is pulverized before being used in step 2). In step 2), the core particles are coated. It is common knowledge in the art to coat core particles with different shell materials. Examples of the coating method include a hydrothermal synthesis method, a vapor growth method, an impregnation method, a sputtering method, and a Stover method, and any conventional method can be selected depending on the properties of the coating material. For example, a hydrothermal synthesis method can be used to coat a molecular sieve shell material, a vapor deposition method can be used to coat a carbon film, graphene, and carbon nanotubes, and a vapor deposition method can be used to coat a metal oxide. Impregnation and sputtering methods can be used to coat the silica, and Stover's method can be used to coat the silica.

Silicalite-1で水熱合成法によりZn/ZSM-5を被覆することで、Zn/ZSM-5@Silicalite-1コアシェル触媒を得ることを例に挙げる。ケイ素源(TEOS)、有機テンプレート剤(TPAOH)、エタノール及び脱イオン水をモル比(1.00SiO:0.06TPAOH:16.0EtOH:240HO)で配合して、混合物を調製し、室温で4~6時間撹拌すると、Silicalite-1モレキュラーシーブ前駆体溶液が得られる。上記のように製造したZn/ZSM-5ゼオライトモレキュラーシーブを粉砕したら、得られたSilicalite-1モレキュラーシーブ前駆体溶液と共に、四フッ化ポリエチレン結晶釜に移してから、密封して、180℃の温度で2~5rmpの回転速度で24~72時間晶出させる。晶出が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を脱イオン水で濾液のpHが7~8になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で1℃~3℃/分の昇温速度で550~650℃まで昇温させ、4~8時間焼成すると、Zn/ZSM-5@Silicalite-1のコアシェル触媒が得られ、ここでZn/ZSM-5をコアとして、Silicalite-1をシェルとする。 An example will be given in which a Zn/ZSM-5@Silicalite-1 core-shell catalyst is obtained by coating Zn/ZSM-5 with Silicalite-1 by a hydrothermal synthesis method. A mixture was prepared by combining silicon source (TEOS), organic templating agent (TPAOH), ethanol and deionized water in molar ratio ( 1.00SiO2 :0.06TPAOH:16.0EtOH: 240H2O ) and kept at room temperature. After stirring for 4 to 6 hours, a Silicalite-1 molecular sieve precursor solution is obtained. After pulverizing the Zn/ZSM-5 zeolite molecular sieve produced as described above, it was transferred together with the obtained Silicalite-1 molecular sieve precursor solution to a polytetrafluoroethylene crystal kettle, sealed, and heated at a temperature of 180°C. Crystallize for 24 to 72 hours at a rotation speed of 2 to 5 rpm. Once the crystallization is completed, it is cooled to room temperature, the resulting product is washed with deionized water until the pH of the filtrate is 7-8, dried overnight, and then heated in a muffle oven at 1°C to 3°C/min. When the temperature is raised to 550 to 650°C at a heating rate of Let 1 be the shell.

合成ガスからワンショット法で芳香族炭化水素を製造するには2つのステップがあり、1つは合成ガスをメタノールに転化させるステップであり、もう1つはメタノールをさらに反応させることで、最終的にパラキシレンのような芳香族炭化水素を得るステップである。本発明のコアシェル触媒は、2つ目のステップでパラキシレンの選択率を高めるのに極めて有効であり、パラキシレンの選択率だけでなく、特にキシレンに対するパラキシレンの選択率を飛躍的に高めるだけでなく、高いCO転化率を維持できる。 There are two steps to produce aromatic hydrocarbons from synthesis gas in a one-shot process: one is to convert the synthesis gas to methanol, and the other is to further react the methanol to produce the final product. is the step to obtain aromatic hydrocarbons such as para-xylene. The core-shell catalyst of the present invention is extremely effective in increasing the selectivity of para-xylene in the second step, and it not only dramatically increases the selectivity of para-xylene, but especially the selectivity of para-xylene to xylene. However, a high CO conversion rate can be maintained.

したがって、本発明の3つ目の実施形態によれば、合成ガスからパラキシレンを直接製造するための複合触媒を提供し、当該複合触媒は、
A)合成ガスを触媒反応させてメタノールに転化するための触媒A、及び
B)触媒としてキシレンを生成するための触媒Bを含み、当該触媒Bは本発明のコアシェル触媒である。
Therefore, according to a third embodiment of the present invention, there is provided a composite catalyst for directly producing para-xylene from synthesis gas, the composite catalyst comprising:
A) a catalyst A for catalytically converting synthesis gas into methanol; and B) a catalyst B for producing xylene as a catalyst, and the catalyst B is a core-shell catalyst of the present invention.

触媒Aとして、合成ガスからメタノールへの転化を促進できる触媒であればよい。本発明の最適な実施形態において、触媒Aが第1金属成分と第2金属成分を含むか、又は第1金属成分と第2金属成分からなり、第1金属成分はCr、Fe、Zr、In、Ga、Co、Cuから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、第2金属成分はZn、Na、Al、Ag、Ce、K、Mn、Pd、Ni、La、Vから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物である。好ましくは第1金属成分がCr、Fe、Co、Zr、Cuから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、及び/又は、第2金属成分がZn、Alから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、特に好ましくは触媒AがZnO-Crである。 Catalyst A may be any catalyst that can promote the conversion of synthesis gas to methanol. In a preferred embodiment of the invention, catalyst A comprises a first metal component and a second metal component, or consists of a first metal component and a second metal component, and the first metal component is Cr, Fe, Zr, In , Ga, Co, Cu, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or any mixture thereof, and the second metal component is Zn, Na, Al, Ag, Ce, K, Mn, Pd, It is an element selected from Ni, La, and V, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or an arbitrary mixture thereof. Preferably, the first metal component is an element selected from Cr, Fe, Co, Zr, Cu, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or any mixture thereof, and/or the second metal component is Zn, It is an element selected from Al, its oxide, its composite oxide, or any mixture thereof, and particularly preferably catalyst A is ZnO--Cr 2 O 3 .

触媒Aは市場で購入するか、又は例えば、逐次含浸法、共含浸法、尿素法及び共沈法などの任意の従来の方法によって製造され、好ましくは共沈法である。第1金属成分と第2金属成分とを含む触媒Aについて、上記方法で当該触媒を製造する場合、最終的には第1金属成分と第2金属成分とを含む前駆体混合物を焼成する。焼成雰囲気は空気であり、及び/又は、焼成温度は200~700℃であり、好ましくは400~600℃であり、及び/又は、焼成時間は3~8時間であり、好ましくは4~6時間であることが有益である。 Catalyst A can be purchased commercially or prepared by any conventional method, such as, for example, sequential impregnation, co-impregnation, urea and coprecipitation, preferably coprecipitation. When the catalyst A containing the first metal component and the second metal component is manufactured by the above method, a precursor mixture containing the first metal component and the second metal component is finally fired. The firing atmosphere is air, and/or the firing temperature is 200 to 700°C, preferably 400 to 600°C, and/or the firing time is 3 to 8 hours, preferably 4 to 6 hours. It is beneficial to be

触媒AとしてZnO-Crを共沈法で製造することを例に挙げる。当該触媒を製造するために、通常、脱イオン水を用いて、クロム、亜鉛のそれぞれの硝酸塩前駆体を触媒Aに必要なクロムと亜鉛の比率で1mol/Lの混合硝酸塩水溶液に調製し、この溶液を1mol/Lの炭酸アンモニウム水溶液(例えば、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化アンモニウムなどの他の沈殿剤も使用できる)と共にビーカーに滴下して共沈させ、共沈中に、撹拌し続け、2種類の溶液の相対添加速度を制御することにより、沈殿温度を50~90℃に、pHを6~8に制御する。添加が終了した後、撹拌し続けることで得られた沈殿物を、50~90℃で60~240分間エージングさせる。エージングさせた沈殿物を濾過し、脱イオン水で洗浄し、洗浄した生成物をオーブンに入れ、80~120℃で8~12時間乾燥させ、さらにマッフル炉で350~550℃で3~6時間焼成すると、ZnO-Cr触媒が得られる。 An example will be given in which ZnO--Cr 2 O 3 is produced as catalyst A by a coprecipitation method. In order to produce the catalyst, the nitrate precursors of chromium and zinc are usually prepared into a mixed nitrate aqueous solution of 1 mol/L at the ratio of chromium and zinc required for catalyst A using deionized water. Co-precipitate the solution by dropping it into a beaker with a 1 mol/L ammonium carbonate aqueous solution (for example, other precipitants such as sodium carbonate, sodium hydroxide, and ammonium hydroxide can also be used), and continue stirring during coprecipitation. By controlling the relative addition rates of the two types of solutions, the precipitation temperature is controlled at 50-90° C. and the pH is controlled at 6-8. After the addition is complete, stirring is continued and the resulting precipitate is aged at 50-90° C. for 60-240 minutes. The aged precipitate was filtered, washed with deionized water, and the washed product was placed in an oven to dry at 80-120°C for 8-12 hours, and then in a muffle oven at 350-550°C for 3-6 hours. After calcination, a ZnO--Cr 2 O 3 catalyst is obtained.

本発明の複合触媒の最適な実施形態においては、触媒Aにおける第1金属成分と第2金属成分の金属元素のモル比が1000:1~1:100であり、好ましくは100:1~1:50であり、より好ましくは10:1~1:10であり、特に好ましくは3:1~1:3である。 In an optimal embodiment of the composite catalyst of the present invention, the molar ratio of the metal elements of the first metal component and the second metal component in catalyst A is 1000:1 to 1:100, preferably 100:1 to 1: 50, more preferably 10:1 to 1:10, particularly preferably 3:1 to 1:3.

他の実施形態では、触媒Aと触媒Bの重量比が1:99~99:1であり、好ましくは20:80~80:20であり、より好ましくは30:70~70:30であり、特に好ましくは50:50~75:25である。 In other embodiments, the weight ratio of catalyst A to catalyst B is 1:99 to 99:1, preferably 20:80 to 80:20, more preferably 30:70 to 70:30, Particularly preferred is 50:50 to 75:25.

本発明によれば、複合触媒は、触媒Aと触媒Bの混合物の形態を呈し、触媒Aが触媒Bを物理的若しくは化学的にカプセル化するか、又は触媒Bが触媒Aを物理的若しくは化学的にカプセル化してもよい。 According to the present invention, the composite catalyst is in the form of a mixture of catalyst A and catalyst B, where catalyst A physically or chemically encapsulates catalyst B, or catalyst B physically or chemically encapsulates catalyst A. It may also be encapsulated.

本発明の4つ目の実施形態によれば、本発明の複合触媒の製造方法が提供され、当該方法は
1)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末をそれぞれ製造する工程、
2a)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末を任意に選択した接着剤と共に混合してから、複合触媒に成形する工程、
2b)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末をそれぞれ成形することで、触媒Aの成形体と触媒Bの成形体を得てから、これらを混合する工程、
2c)触媒Aをコアとし、触媒Bをシェルとして物理的又は化学的にカプセル化する工程、
2d)触媒Bをコアとし、触媒Aをシェルとして物理的又は化学的にカプセル化する工程、を含む。
According to a fourth embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a composite catalyst of the present invention, which method includes the steps of: 1) producing powder of catalyst A and powder of catalyst B, respectively;
2a) mixing catalyst A powder and catalyst B powder with an arbitrarily selected adhesive and then forming into a composite catalyst;
2b) A step of respectively molding the powder of catalyst A and the powder of catalyst B to obtain a molded body of catalyst A and a molded body of catalyst B, and then mixing these;
2c) Physically or chemically encapsulating catalyst A as a core and catalyst B as a shell;
2d) A step of physically or chemically encapsulating catalyst B as a core and catalyst A as a shell.

本発明では、触媒Aと触媒Bとを組み合わせる技術は従来のものである。触媒Aと触媒Bは通常、粉末として製造される。工程2a)では、触媒Aの粉末と触媒Bの粉末とを任意に選択した接着剤とを混合し、複合触媒に成形する。接着剤として、水、アルミナ、シリカなどが挙げられる。触媒Aの粉末と触媒Bの粉末とを任意に選択した接着剤と混合することで、得られた粉末混合物を錠剤、ペレット、顆粒状などの形態に成形できる。工程2c)では、触媒Aをコアとし、触媒Bをシェルとして物理的又は化学的にカプセル化する。工程2d)では、触媒Bをコアとし、触媒Aをシェルとして物理的又は化学的にカプセル化する。カプセルに成形するのが従来の方法である。 In the present invention, the technique for combining catalyst A and catalyst B is conventional. Catalyst A and Catalyst B are usually produced as powders. In step 2a), catalyst A powder and catalyst B powder are mixed with an arbitrarily selected adhesive and formed into a composite catalyst. Examples of the adhesive include water, alumina, and silica. By mixing the powder of catalyst A and the powder of catalyst B with an arbitrarily selected adhesive, the resulting powder mixture can be molded into a form such as a tablet, pellet, or granule. In step 2c), catalyst A is physically or chemically encapsulated as a core and catalyst B as a shell. In step 2d), catalyst B is physically or chemically encapsulated as a core and catalyst A as a shell. The conventional method is to form it into capsules.

例えば、1.触媒Bが触媒Aをカプセル化するA@B触媒の物理的な被覆法による製造:まず、一定のサイズを有する粒子状の触媒Aの表面に接着剤液を含浸させ、すぐに余分な接着剤を除去してから、表面が濡れた状態の触媒Aを、粉末状の触媒Bを入れた丸底フラスコに入れ、触媒Aの表面全体が触媒Bで被覆されるように、丸底フラスコを速く回転させる。この工程は2~3回繰り返すべきである。最後に、触媒を一晩乾燥させてから、マッフル炉で350~550℃で3~6時間焼成すると、A@B触媒が得られ、ここで触媒Aをコアとし、触媒Bをシェルとする。触媒Aが触媒Bを物理的にカプセル化するB@A触媒を製造する場合には、上記方法における触媒Aと触媒Bを入れ替えればよい。 For example, 1. Production of A@B catalyst by physical coating method in which catalyst B encapsulates catalyst A: First, the surface of particulate catalyst A having a certain size is impregnated with an adhesive liquid, and the excess adhesive is immediately removed. After removing the catalyst, place the wet catalyst A into the round-bottomed flask containing the powdered catalyst B, and move the round-bottomed flask quickly so that the entire surface of the catalyst A is coated with the catalyst B. Rotate. This process should be repeated 2-3 times. Finally, the catalyst is dried overnight and then calcined in a muffle furnace at 350-550° C. for 3-6 hours to obtain the A@B catalyst, where catalyst A is the core and catalyst B is the shell. When producing a B@A catalyst in which catalyst A physically encapsulates catalyst B, catalyst A and catalyst B in the above method may be replaced.

例えば、2.触媒Bが触媒Aをカプセル化するA@B触媒の化学的な方法による製造:まず、一定のサイズを有する粒子状の触媒AをZSM-5合成液と共に水熱合成し、具体的な操作ステップは、前記ZSM-5モレキュラーシーブの製造方法を参照できる。水熱合成終了後に得られたA@ZSM-5触媒を回収する。次いでA@ZSM-5触媒とSilicalite-1モレキュラーシーブとを共に水熱合成する。最後に水熱合成が終了したら、脱イオン水で触媒のpHが7になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で500~600℃で4~6時間焼成すると、A@B触媒が得られ、ここで触媒Aをコアとし、触媒Bをシェルとする。触媒Aが触媒Bを化学的にカプセル化するB@A触媒を製造する場合には、まず、水熱合成法で触媒Bを製造し、具体的な操作ステップは、上記Zn/HZSM5@S1モレキュラーシーブの製造方法を参照でき、次いで粒子状の触媒Bと触媒Aの前駆体溶液とを共に水熱合成し、220℃の温度で、2~5rmpの回転速度で24~72時間晶出させる。晶出が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を脱イオン水で濾液のpHが7~8になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で1°~3°/分の昇温温度で550~650℃まで昇温させ、4~8時間焼成すると、B@A触媒が得られ、ここで触媒Bをコアとし、触媒Aをシェルとする。 For example, 2. Production of A@B catalyst in which catalyst B encapsulates catalyst A by a chemical method: First, particulate catalyst A having a certain size is hydrothermally synthesized with ZSM-5 synthesis liquid, and specific operational steps are performed. can refer to the method for manufacturing the ZSM-5 molecular sieve. After the completion of hydrothermal synthesis, the obtained A@ZSM-5 catalyst is recovered. The A@ZSM-5 catalyst and Silicalite-1 molecular sieve are then hydrothermally synthesized together. Finally, after the hydrothermal synthesis is completed, the catalyst is washed with deionized water until the pH of the catalyst is 7, dried overnight, and then calcined in a muffle furnace at 500-600°C for 4-6 hours to produce the A@B catalyst. is obtained, where catalyst A is the core and catalyst B is the shell. When producing a B@A catalyst in which catalyst A chemically encapsulates catalyst B, first, catalyst B is produced by a hydrothermal synthesis method, and the specific operation steps are as follows: Refer to the method for producing sieves, and then the particulate catalyst B and the precursor solution of catalyst A are hydrothermally synthesized together and crystallized at a temperature of 220° C. and a rotation speed of 2-5 rpm for 24-72 hours. Once the crystallization has finished, it is cooled to room temperature, the resulting product is washed with deionized water until the pH of the filtrate is 7-8, dried overnight, and then heated in a muffle oven at 1°-3°/min. When the temperature is raised to 550 to 650° C. and calcined for 4 to 8 hours, a B@A catalyst is obtained, in which catalyst B is used as the core and catalyst A is used as the shell.

本発明の最後の実施形態によれば、本発明のコアシェル触媒、本発明の方法によって製造されるコアシェル触媒、本発明の複合触媒又は本発明の方法により製造される複合触媒の、合成ガスからパラキシレンを直接製造するための触媒としての使用が提供される。本発明のこれらの触媒を使用することにより、パラキシレンの選択率と合成ガスの転化率が高くなるだけでなく、キシレンに対するパラキシレンの選択率も高くなると共に、合成ガスの高い転化率を維持できる。 According to a final embodiment of the invention, the core-shell catalyst of the invention, the core-shell catalyst produced by the process of the invention, the composite catalyst of the invention or the composite catalyst produced by the process of the invention, is prepared from synthesis gas in parallel. Use as a catalyst for the direct production of xylene is provided. By using these catalysts of the present invention, not only the selectivity of para-xylene and conversion of syngas is high, but also the selectivity of para-xylene to xylene is high while maintaining high conversion of syngas. can.

本発明の複合触媒を用いて合成ガスを触媒反応させてパラキシレンを製造する前に、複合触媒を還元前処理するのが望ましい。望ましい還元前処理の条件としては、還元ガスが純粋水素であり、前処理温度が300~700℃であり、好ましくは400~600℃であり、前処理圧力が0.1~1MPaであり、好ましくは0.1~0.5MPaであり、前処理水素ガスの体積空間速度が500~8000h-1であり、好ましくは1000~4000h-1であり、及び/又は、前処理還元時間が2~10時間であり、好ましくは4~6時間である。還元前処理したら、合成ガスを通気して反応させることで、パラキシレンを製造する。使用する合成ガスにおける水素と一酸化炭素のモル比は0.1~5であり、好ましくは1~4である。反応圧力は1~10MPaであり、好ましくは2~8MPaである。反応温度は150~600℃であり、好ましくは250~500℃である。空間速度は200~8000h-1であり、好ましくは500~5000h-1である。 Before catalytically reacting synthesis gas to produce paraxylene using the composite catalyst of the present invention, it is desirable to pre-reduce the composite catalyst. Desirable conditions for the reduction pretreatment include that the reducing gas is pure hydrogen, the pretreatment temperature is 300 to 700°C, preferably 400 to 600°C, and the pretreatment pressure is 0.1 to 1 MPa, preferably is 0.1 to 0.5 MPa, the volumetric hourly space velocity of the pretreatment hydrogen gas is 500 to 8000 h -1 , preferably 1000 to 4000 h -1 , and/or the pretreatment reduction time is 2 to 10 time, preferably 4 to 6 hours. After the reduction pretreatment, paraxylene is produced by bubbling synthesis gas and reacting. The molar ratio of hydrogen to carbon monoxide in the synthesis gas used is from 0.1 to 5, preferably from 1 to 4. The reaction pressure is 1 to 10 MPa, preferably 2 to 8 MPa. The reaction temperature is 150-600°C, preferably 250-500°C. The space velocity is between 200 and 8000 h −1 , preferably between 500 and 5000 h −1 .

本発明の複合触媒を採用して合成ガスを転化させる場合には、合成ガスの転化率が55%以上になり、キシレン異性体に対するパラキシレンの選択率が70%以上になり、パラキシレンの選択率が同じ条件で著しく高くなる。本発明の複合触媒を用いることにより、複数種の異なる触媒を混合して用いる多段反応器を経ることなく、ワンショット法で合成ガスをパラキシレンに転化でき、反応手順が簡易で、操作しやすい。本発明の触媒で行われる合成ガスの転化プロセスには、より高いパラキシレン選択率を達成できると共に、高いCO転化率を維持できる。 When the composite catalyst of the present invention is employed to convert synthesis gas, the conversion rate of synthesis gas is 55% or more, the selectivity of para-xylene to xylene isomers is 70% or more, and the selection of para-xylene is rate is significantly higher under the same conditions. By using the composite catalyst of the present invention, synthesis gas can be converted to para-xylene in a one-shot method without going through a multistage reactor that uses a mixture of multiple types of different catalysts, and the reaction procedure is simple and easy to operate. . Syngas conversion processes carried out with the catalyst of the present invention can achieve higher para-xylene selectivity while maintaining high CO conversion.

〔比較例1〕
a.Cr/Zn触媒の製造
23.6gのCr(NO・9HO及び9.0gのZn(NO・6HO を100mlの脱イオン水に溶解させた。得られた混合硝酸塩水溶液を、1mol/Lの(NHCO水溶液(100mlの脱イオン水に9.6gの(NHCO を溶解させたもの)と共に、少量の脱イオン水の入ったビーカーに滴下して共沈させた。共沈中に、撹拌し続け、2種類の溶液の相対流速を制御することにより、70℃で恒温に、pHを7程度に維持した。共沈終了後は70℃で3時間静置してエージングさせた。沈殿物を濾過してから、脱イオン水で洗浄した。洗浄した沈殿物をオーブンで120℃で12時間焼成し、さらにマッフル炉で400℃で5時間焼成した。Cr/Zn触媒としてメタノール合成触媒が得られ、ここでクロムと亜鉛の元素のモル比は2:1であった。
[Comparative example 1]
a. Preparation of Cr/Zn Catalyst 23.6 g of Cr(NO 3 ) 3.9H 2 O and 9.0 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O were dissolved in 100 ml of deionized water. The resulting mixed nitrate aqueous solution was mixed with a small amount of deionized water along with a 1 mol/L (NH 4 ) 2 CO 3 aqueous solution (9.6 g of (NH 4 ) 2 CO 3 dissolved in 100 ml of deionized water). It was dropped into a beaker containing water and co-precipitated. During coprecipitation, the temperature was maintained at 70° C. and the pH was maintained at about 7 by continuing stirring and controlling the relative flow rates of the two types of solutions. After the coprecipitation was completed, the mixture was allowed to stand at 70° C. for 3 hours for aging. The precipitate was filtered and then washed with deionized water. The washed precipitate was baked in an oven at 120°C for 12 hours, and further in a muffle furnace at 400°C for 5 hours. A methanol synthesis catalyst was obtained as a Cr/Zn catalyst, in which the molar ratio of the elements chromium and zinc was 2:1.

b.HZSM-5モレキュラーシーブの製造
ケイ素源(TEOS)、アルミニウム源(Al(NO・9HO)、有機テンプレート剤(TPAOH)、エタノール及び脱イオン水を、モル比(2TEOS:0.02Al:0.68TPAOH:8EtOH:120HO)で配合して、混合物を調製し、室温で6時間撹拌すると、ゾルが得られた。次いでよく撹拌したゾルを四フッ化ポリエチレン結晶釜に移してから、密封して、180℃の温度で2rmpの回転速度で24時間晶出させた。晶出が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を濾液のpHが7になるまで脱イオン水で洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で1℃/分の昇温速度で550℃まで昇温させ、6時間焼成すると、HZSM-5としてZSM-5モレキュラーシーブが得られた。前記HZSM-5モレキュラーシーブのSiとAlのモル比は46であった。
b. Production of HZSM-5 molecular sieve Silicon source (TEOS), aluminum source (Al(NO 3 ) 3.9H 2 O), organic template agent (TPAOH), ethanol and deionized water were mixed in a molar ratio (2TEOS:0.02Al A mixture was prepared by blending ( 2O3 :0.68TPAOH:8EtOH: 120H2O ) and stirred at room temperature for 6 hours to obtain a sol. The well-stirred sol was then transferred to a polytetrafluoroethylene crystallization vessel, sealed, and crystallized at a temperature of 180° C. and a rotation speed of 2 rpm for 24 hours. Once the crystallization is complete, it is cooled to room temperature and the resulting product is washed with deionized water until the pH of the filtrate is 7, dried overnight and then heated in a muffle furnace at a heating rate of 1 °C/min. When the temperature was raised to 550° C. and calcined for 6 hours, a ZSM-5 molecular sieve was obtained as HZSM-5. The molar ratio of Si to Al in the HZSM-5 molecular sieve was 46.

c.二機能性触媒の製造
得られたCr/Zn触媒とHZSM-5モレキュラーシーブの粉末を物理的に混合し、10分間粉砕し、さらに圧縮成形すると、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-HZSM-5という)が得られ、ここでCr/Zn触媒とHZSM-5モレキュラーシーブの重量比は2:1であった。
c. Production of Bifunctional Catalyst The obtained Cr/Zn catalyst and HZSM-5 molecular sieve powder were physically mixed, ground for 10 minutes, and further compression molded to produce a bifunctional catalyst (Cr/Zn -HZSM-5) was obtained, in which the weight ratio of Cr/Zn catalyst to HZSM-5 molecular sieve was 2:1.

d.触媒試験
0.5gのCr/Zn-HZSM-5触媒を高圧固定床反応器で固定床の形態で充填し、HとCOの体積比が2.1である合成ガスを連続的に通気し、反応圧力を5MPaに、合成ガスの空間速度を1200h-1に、反応温度を400℃に制御した。4時間反応させたら、反応生成物と原料ガスをガスクロマトグラフィーによりオンラインで分析し、反応特性は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Tests 0.5 g of Cr/Zn-HZSM-5 catalyst was packed in fixed bed form in a high pressure fixed bed reactor and continuously bubbled with synthesis gas with a volume ratio of H2 to CO of 2.1. The reaction pressure was controlled at 5 MPa, the space velocity of the synthesis gas was controlled at 1200 h -1 , and the reaction temperature was controlled at 400°C. After reacting for 4 hours, the reaction products and raw material gas were analyzed online by gas chromatography, and the reaction characteristics are shown in Table 1.

〔比較例2〕
a.Cr/Zn触媒の製造
比較例1の「Cr/Zn触媒の製造」を繰り返すと、Cr/Zn触媒が得られた。
[Comparative example 2]
a. Manufacture of Cr/Zn catalyst When the "manufacture of Cr/Zn catalyst" of Comparative Example 1 was repeated, a Cr/Zn catalyst was obtained.

b.Zn/ZSM-5モレキュラーシーブの製造
比較例1の「HZSM-5モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、HZSM-5モレキュラーシーブが得られた。次いで1mol/Lの硝酸亜鉛水溶液に1.5gのHZSM-5モレキュラーシーブを加え、80℃で15時間撹拌し続け、イオン交換を行った。イオン交換が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を濾液のpHが7~8になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で500℃で4時間焼成すると、Zn/ZSM-5モレキュラーシーブが得られた。Zn/ZSM-5モレキュラーシーブの全重量に基づくと、Znの含有量は1wt%であった。
b. Manufacture of Zn/ZSM-5 molecular sieve By repeating "Manufacture of HZSM-5 molecular sieve" in Comparative Example 1, HZSM-5 molecular sieve was obtained. Next, 1.5 g of HZSM-5 molecular sieve was added to a 1 mol/L zinc nitrate aqueous solution, and stirring was continued at 80° C. for 15 hours to perform ion exchange. After the ion exchange is completed, it is cooled to room temperature, the obtained product is washed until the pH of the filtrate is 7-8, dried overnight, and then calcined in a muffle furnace at 500 °C for 4 hours to produce Zn/ZSM. -5 molecular sieve was obtained. Based on the total weight of the Zn/ZSM-5 molecular sieve, the Zn content was 1 wt%.

c.二機能性触媒の製造
HZSM-5モレキュラーシーブの代わりにZn/ZSM-5モレキュラーシーブを用いた以外は、比較例1の「二機能性触媒の製造」を繰り返すと、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-Zn/ZSM-5触媒という)が得られ、ここでCr/Zn触媒とZn/ZSM-5モレキュラーシーブの重量比は2:1であった。
c. Production of Bifunctional Catalyst When the "Production of Bifunctional Catalyst" of Comparative Example 1 was repeated except that Zn/ZSM-5 molecular sieve was used instead of HZSM-5 molecular sieve, bifunctional catalyst was produced by mechanical stirring method. A catalyst (referred to as Cr/Zn-Zn/ZSM-5 catalyst) was obtained, where the weight ratio of Cr/Zn catalyst and Zn/ZSM-5 molecular sieve was 2:1.

d.触媒試験
Cr/Zn-HZSM-5触媒の代わりにCr/Zn-Zn/ZSM-5触媒を用いた以外は、比較例1の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "catalyst test" of Comparative Example 1 was repeated except that a Cr/Zn-Zn/ZSM-5 catalyst was used instead of the Cr/Zn-HZSM-5 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔実施例1〕
a.Cr/Zn触媒の製造
比較例1の「Cr/Zn触媒の製造」を繰り返すと、Cr/Zn触媒が得られた。
[Example 1]
a. Manufacture of Cr/Zn catalyst When the "manufacture of Cr/Zn catalyst" of Comparative Example 1 was repeated, a Cr/Zn catalyst was obtained.

b.HZSM-5@S1触媒の製造
比較例1の「HZSM-5モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、HZSM-5モレキュラーシーブが得られた。
b. Production of HZSM-5@S1 Catalyst By repeating "Production of HZSM-5 molecular sieve" in Comparative Example 1, HZSM-5 molecular sieve was obtained.

ケイ素源(TEOS)、有機テンプレート剤(TPAOH)、エタノール及び脱イオン水をモル比(1.0SiO:0.06TPAOH:16.0EtOH:240HO)で配合して、混合物を調製し、室温で4時間撹拌すると、Silicalite-1モレキュラーシーブ前駆体溶液が得られた。上記のように製造したHZSM-5モレキュラーシーブを粉砕したら、得られたSilicalite-1モレキュラーシーブ前駆体溶液と共に、四フッ化ポリエチレン結晶釜に移してから、密封して、180℃の温度で2rmpの回転速度で24時間晶出させた。晶出が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を脱イオン水で濾液のpHが7になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で1℃/分の昇温速度で550℃まで上昇させ、4時間焼成すると、HZSM-5@Silicalite-1モレキュラーシーブ(HZSM-5@S1触媒という)が得られ、ここでHZSM-5モレキュラーシーブをコアとし、Silicalite-1モレキュラーシーブをシェルとして、HZSM-5モレキュラーシーブとSilicalite-1モレキュラーシーブとの重量比は3:1であった。 A mixture was prepared by combining silicon source (TEOS), organic templating agent (TPAOH), ethanol and deionized water in molar ratio ( 1.0SiO2 :0.06TPAOH:16.0EtOH: 240H2O ) and kept at room temperature. After stirring for 4 hours, a Silicalite-1 molecular sieve precursor solution was obtained. After crushing the HZSM-5 molecular sieve produced as above, it was transferred together with the obtained Silicalite-1 molecular sieve precursor solution to a polytetrafluoroethylene crystallization vessel, sealed, and heated at 2 rpm at a temperature of 180°C. Crystallization was allowed for 24 hours at rotating speed. Once the crystallization is complete, it is cooled to room temperature, the resulting product is washed with deionized water until the pH of the filtrate is 7, dried overnight, and then heated in a muffle furnace at a heating rate of 1 °C/min. After raising the temperature to 550° C. and calcination for 4 hours, HZSM-5@Silicalite-1 molecular sieve (referred to as HZSM-5@S1 catalyst) is obtained, where HZSM-5 molecular sieve is the core and Silicalite-1 molecular sieve is As a shell, the weight ratio of HZSM-5 molecular sieve to Silicalite-1 molecular sieve was 3:1.

c.二機能性触媒の製造
HZSM-5モレキュラーシーブの代わりにHZSM-5@S1触媒を用いた以外は、比較例1の「二機能性触媒の製造」を繰り返すと、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-HZSM-5@S1触媒という)が得られ、ここでCr/Zn触媒とHZSM-5@S1触媒の重量比は2:1であった。
c. Production of Bifunctional Catalyst When the "Production of Bifunctional Catalyst" of Comparative Example 1 was repeated except that the HZSM-5@S1 catalyst was used instead of the HZSM-5 molecular sieve, the bifunctional catalyst by the mechanical stirring method was (referred to as Cr/Zn-HZSM-5@S1 catalyst) was obtained, where the weight ratio of Cr/Zn catalyst and HZSM-5@S1 catalyst was 2:1.

d.触媒試験
Cr/Zn-HZSM-5触媒の代わりにCr/Zn-HZSM-5@S1触媒を用いた以外は、比較例1の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "catalyst test" of Comparative Example 1 was repeated except that Cr/Zn-HZSM-5@S1 catalyst was used instead of Cr/Zn-HZSM-5 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔実施例2〕
a.Cr/Zn触媒の製造
比較例1の「Cr/Zn触媒の製造」を繰り返すと、Cr/Zn触媒が得られた。
[Example 2]
a. Manufacture of Cr/Zn catalyst When the "manufacture of Cr/Zn catalyst" of Comparative Example 1 was repeated, a Cr/Zn catalyst was obtained.

b.Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造
比較例2の「Zn/ZSM-5モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、Zn/ZSM-5モレキュラーシーブが得られた。次いでケイ素源(TEOS)、有機テンプレート剤(TPAOH)、エタノール及び脱イオン水をモル比(1.0SiO:0.06TPAOH:16.0EtOH:240HO)で配合して、混合物を調製し、室温で4時間撹拌すると、Silicalite-1モレキュラーシーブ前駆体溶液が得られた。上記のように製造したZn/ZSM-5モレキュラーシーブを粉砕したら、得られたSilicalite-1モレキュラーシーブ前駆体溶液と共に、四フッ化ポリエチレン結晶釜に移してから、密封して、180℃の温度で2rmpの回転速度で24時間晶出させた。晶出が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を脱イオン水で濾液のpHが7になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で1℃/分の昇温速度で550℃まで上昇させ、4時間焼成すると、Zn/ZSM-5@Silicalite-1モレキュラーシーブ(Zn/ZSM-5@S1触媒)が得られ、ここでZn/ZSM-5モレキュラーシーブをコアとし、Silicalite-1モレキュラーシーブをシェルとして、Zn/ZSM-5モレキュラーシーブとSilicalite-1モレキュラーシーブの重量比は3:1であった。
b. Manufacture of Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve When the "manufacture of Zn/ZSM-5 molecular sieve" of Comparative Example 2 was repeated, Zn/ZSM-5 molecular sieve was obtained. Then, a silicon source (TEOS), an organic template agent (TPAOH), ethanol and deionized water are combined in a molar ratio ( 1.0SiO2 :0.06TPAOH:16.0EtOH: 240H2O ) to prepare a mixture; After stirring at room temperature for 4 hours, a Silicalite-1 molecular sieve precursor solution was obtained. After pulverizing the Zn/ZSM-5 molecular sieve produced as above, it was transferred together with the obtained Silicalite-1 molecular sieve precursor solution to a polytetrafluoroethylene crystallization vessel, sealed, and heated at a temperature of 180°C. Crystallization was carried out for 24 hours at a rotation speed of 2 rpm. Once the crystallization is complete, it is cooled to room temperature, the resulting product is washed with deionized water until the pH of the filtrate is 7, dried overnight, and then heated in a muffle furnace at a heating rate of 1 °C/min. After raising the temperature to 550°C and calcination for 4 hours, a Zn/ZSM-5@Silicalite-1 molecular sieve (Zn/ZSM-5@S1 catalyst) was obtained, in which Zn/ZSM-5 molecular sieve was used as the core and Silicalite Using the -1 molecular sieve as a shell, the weight ratio of the Zn/ZSM-5 molecular sieve and the Silicalite-1 molecular sieve was 3:1.

図1は、本実施例に係るZn/ZSM-5及びZn/ZSM-5@S1のSEM写真であり、図1のaはZn/ZSM-5のSEM写真であり、図1のbはZn/ZSM-5@S1のSEM写真である。図1から、Silicalite-1モレキュラーシーブで被覆する前に、Zn/ZSM-5モレキュラーシーブのサイズは0.5~1μmであり、Silicalite-1モレキュラーシーブで被覆した後、得られたZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのサイズは1.5~2μmになることが分かった。これにより、Silicalite-1モレキュラーシーブがZn/ZSM-5モレキュラーシーブのコア上でin situ成長し、シェルを形成することが分かった。 FIG. 1 is a SEM photograph of Zn/ZSM-5 and Zn/ZSM-5@S1 according to this example, a of FIG. 1 is a SEM photograph of Zn/ZSM-5, and b of FIG. /ZSM-5@S1 SEM photo. From Figure 1, before coating with Silicalite-1 molecular sieve, the size of Zn/ZSM-5 molecular sieve is 0.5-1 μm, and after coating with Silicalite-1 molecular sieve, the obtained Zn/ZSM- The size of the 5@S1 molecular sieve was found to be 1.5-2 μm. This revealed that Silicalite-1 molecular sieve grows in situ on the core of Zn/ZSM-5 molecular sieve to form a shell.

Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブがコアシェル構造であることをより視覚的に示すために、STEM及びEDS面のスキャン画像を用いて証明した。 In order to more visually demonstrate that the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve has a core-shell structure, it was demonstrated using STEM and EDS surface scan images.

図2は、実施例2で製造したZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブのSTEM図及びその対応する元素EDS面のスキャン画像であり、このうち、図2のaはZn/ZSM-5@S1のSTEM図であり、図2のbはSi元素の図であり、図2のcはAl元素の図であり、図2のdはO元素の図であり、図2のeはZn元素の図であり、図2のfは各元素の混合図である。図2から、Znの大部分はZSM-5モレキュラーシーブの上面に担持されていることで、Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブは、Zn/ZSM-5をコアとし、Silicalite-1をシェルとするコアシェル構造のモレキュラーシーブであることが分かった。 FIG. 2 is a STEM diagram of the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve manufactured in Example 2 and a scan image of its corresponding elemental EDS surface. Figure 2b is a diagram of Si element, Figure 2c is a diagram of Al element, Figure 2d is a diagram of O element, and Figure 2e is a diagram of Zn element. 2, f in FIG. 2 is a mixture diagram of each element. From Figure 2, most of the Zn is supported on the upper surface of the ZSM-5 molecular sieve, and the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve has Zn/ZSM-5 as the core and Silicalite-1 as the shell. It turned out to be a molecular sieve with a core-shell structure.

つまり、Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブにおいて、Zn/ZSM-5はコアであり、Silicalite-1モレキュラーシーブはコアを被覆するシェルである。 That is, in the Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve, Zn/ZSM-5 is the core, and the Silicalite-1 molecular sieve is the shell covering the core.

c.二機能性触媒の製造
HZSM-5モレキュラーシーブの代わりにZn/ZSM-5@S1触媒を用いた以外は、比較例1の「二機能性触媒の製造」を繰り返すと、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1という)が得られ、ここでCr/Zn触媒とZn/ZSM-5@S1触媒の重量比は2:1であった。
c. Production of Bifunctional Catalyst When the “Production of Bifunctional Catalyst” of Comparative Example 1 was repeated except that the Zn/ZSM-5@S1 catalyst was used instead of the HZSM-5 molecular sieve, the bifunctional catalyst was produced by the mechanical stirring method. A catalyst (referred to as Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1) was obtained, where the weight ratio of Cr/Zn catalyst and Zn/ZSM-5@S1 catalyst was 2:1.

d.触媒試験
Cr/Zn-HZSM-5触媒の代わりにCr/Zn-Zn/ZSM-5@S1を用いた以外は、比較例1の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "catalyst test" of Comparative Example 1 was repeated except that Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1 was used instead of the Cr/Zn-HZSM-5 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔比較例3〕
触媒はCr/Zn触媒だけを使用してモレキュラーシーブを使用せず、比較例1の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
[Comparative example 3]
The "catalyst test" of Comparative Example 1 was repeated using only a Cr/Zn catalyst and no molecular sieve. The reaction results are shown in Table 1.

〔比較例4〕
a.Cr/Zn触媒の製造
比較例1の「Cr/Zn触媒の製造」を繰り返すと、Cr/Zn触媒が得られた。
[Comparative example 4]
a. Manufacture of Cr/Zn catalyst When the "manufacture of Cr/Zn catalyst" of Comparative Example 1 was repeated, a Cr/Zn catalyst was obtained.

b.βモレキュラーシーブの製造
ケイ素源(SiO)、アルミニウム源(アルミニウムイソプロポキシド)、有機テンプレート剤(TEAOH)、NaOH及び脱イオン水をモル比(1SiO:0.023Al:0.0425TEAOH:0.049NaOH:6.8HO)で配合して、混合物を調製し、室温で6時間撹拌すると、ゾルが得られた。次いで撹拌したゾルを四フッ化ポリエチレン結晶釜に移してから、密封し、150℃の温度で2rmpの回転速度で72時間晶出させた。晶出が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を濾液のpHが7になるまで脱イオン水で洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で1℃/分の昇温速度で550℃まで昇温させ、6時間焼成すると、βモレキュラーシーブが得られた。上記βモレキュラーシーブのSiとAlのモル比は20であった。
b. Production of β molecular sieve Silicon source (SiO 2 ), aluminum source (aluminum isopropoxide), organic template agent (TEAOH), NaOH and deionized water were mixed in a molar ratio (1SiO 2 :0.023Al 2 O 3 :0.0425TEAOH). :0.049NaOH: 6.8H2O ) to prepare a mixture and stirred at room temperature for 6 hours to obtain a sol. The stirred sol was then transferred to a polytetrafluoroethylene crystallization vessel, sealed, and crystallized at a temperature of 150° C. and a rotation speed of 2 rpm for 72 hours. Once the crystallization is complete, it is cooled to room temperature and the resulting product is washed with deionized water until the pH of the filtrate is 7, dried overnight and then heated in a muffle furnace at a heating rate of 1 °C/min. When the temperature was raised to 550° C. and calcined for 6 hours, a β molecular sieve was obtained. The molar ratio of Si to Al in the β molecular sieve was 20.

c.二機能性触媒の製造
HZSM-5モレキュラーシーブの代わりにβモレキュラーシーブを用いた以外は、比較例1の「二機能性触媒の製造」を繰り返すと、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-β触媒という)が得られ、Cr/Zn触媒とβモレキュラーシーブの重量比は2:1であった。
c. Production of Bifunctional Catalyst When the "Production of Bifunctional Catalyst" of Comparative Example 1 was repeated except that β molecular sieve was used instead of HZSM-5 molecular sieve, a bifunctional catalyst (Cr/ Zn-β catalyst) was obtained, and the weight ratio of Cr/Zn catalyst to β molecular sieve was 2:1.

d.触媒試験
Cr/Zn-HZSM-5触媒の代わりにCr/Zn-β触媒を用いた以外は、比較例1の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "catalyst test" of Comparative Example 1 was repeated, except that a Cr/Zn-β catalyst was used instead of the Cr/Zn-HZSM-5 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔比較例5〕
b.HZSM-5&S1物理混合触媒の製造
実施例1の「HZSM-5@S1触媒の製造」を繰り返したが、HZSM-5モレキュラーシーブとSilicalite-1モレキュラーシーブとを物理的に混合すると、二機能性触媒(HZSM-5&S1触媒という)が得られ、ここでHZSM-5モレキュラーシーブとSilicalite-1モレキュラーシーブの重量比は3:1であった。
[Comparative example 5]
b. Production of HZSM-5 & S1 Physically Mixed Catalyst The "Production of HZSM-5@S1 Catalyst" in Example 1 was repeated, but when HZSM-5 molecular sieve and Silicalite-1 molecular sieve were physically mixed, a bifunctional catalyst was obtained. (referred to as HZSM-5 & S1 catalyst) was obtained, where the weight ratio of HZSM-5 molecular sieve to Silicalite-1 molecular sieve was 3:1.

c.二機能性触媒の製造
HZSM-5モレキュラーシーブの代わりにHZSM-5&S1触媒を用いた以外は、比較例1の「二機能性触媒の調製」を繰り返すと、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-HZSM-5&S1物理混合触媒という)が得られ、ここでCr/Zn触媒とHZSM-5&S1触媒の重量比は2:1であった。
c. Preparation of Bifunctional Catalyst When the “Preparation of Bifunctional Catalyst” of Comparative Example 1 was repeated except that HZSM-5&S1 catalyst was used instead of HZSM-5 molecular sieve, the bifunctional catalyst (Cr /Zn-HZSM-5&S1 physical mixed catalyst) was obtained, where the weight ratio of Cr/Zn catalyst and HZSM-5&S1 catalyst was 2:1.

d.触媒試験
Cr/Zn-HZSM-5触媒の代わりにCr/Zn-HZSM-5&S1触媒を用いた以外は、実施例1の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "Catalyst Test" of Example 1 was repeated except that Cr/Zn-HZSM-5 & S1 catalyst was used instead of Cr/Zn-HZSM-5 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔比較例6〕
実施例2の「Cr/Zn触媒の製造」及び「Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、それぞれCr/Zn触媒及びZn/ZSM-5@S1触媒が得られた。
[Comparative example 6]
By repeating "Production of Cr/Zn catalyst" and "Production of Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve" in Example 2, a Cr/Zn catalyst and a Zn/ZSM-5@S1 catalyst were obtained, respectively.

実施例2の「触媒試験」を繰り返したが、Cr/Zn触媒とZn/ZSM-5@S1触媒を混合せず、これらの2つの触媒をそれぞれ固定床の形態で高圧固定床反応器の2段に、石英綿によって中間が分けられた状態で固定し、ここでガス流れ方向に沿って、Cr/Zn触媒の部分が前方にあり、Zn/ZSM-5@S1触媒の部分が後方にあった。反応結果は表1に示すとおりである。 The “Catalyst Test” of Example 2 was repeated, but without mixing the Cr/Zn and Zn/ZSM-5@S1 catalysts, these two catalysts were each placed in fixed bed form in two of the high pressure fixed bed reactors. It was fixed in a stage separated in the middle by quartz wool, where along the gas flow direction, the Cr/Zn catalyst part was in the front and the Zn/ZSM-5@S1 catalyst part was in the rear. Ta. The reaction results are shown in Table 1.

〔実施例3〕
a.Fe/Zn/Cu触媒の製造
9.0gのFe(NO・9HO、3.8gのZn(NO・6HO及び1.3gのCu(NO・3HOを200mLの脱イオン水に溶解させると、鉄、亜鉛、銅を含む混合水溶液が得られた。10.0gのNaCOを100mLの脱イオン水に溶解させると、炭酸ナトリウム水溶液が得られた。これらの2種類の溶液を少量の脱イオン水の入ったビーカーに同時に滴下して共沈させた。共沈中に、撹拌し続け、この2種類の溶液の相対流速を制御することにより、温度を85℃に、pHを8~8.5に維持した。沈殿終了後は85℃で2時間静置してエージングさせた。沈殿物を濾過してから、脱イオン水で洗浄した。洗浄した沈殿物をオーブンで120℃で12時間焼成し、さらにマッフル炉で320℃で5時間焼成すると、メタノール合成触媒(Fe/Zn/Cu触媒という)が得られた。該触媒における金属元素のモル比はFe/Zn/Cu=55:32:13であった。
[Example 3]
a. Preparation of Fe/Zn/Cu catalyst 9.0 g Fe(NO 3 ) 3 ·9H 2 O, 3.8 g Zn(NO 3 ) 2 ·6H 2 O and 1.3 g Cu(NO 3 ) 2 ·3H. When 2O was dissolved in 200 mL of deionized water, a mixed aqueous solution containing iron, zinc, and copper was obtained. 10.0 g of Na 2 CO 3 was dissolved in 100 mL of deionized water to obtain an aqueous sodium carbonate solution. These two types of solutions were simultaneously dropped into a beaker containing a small amount of deionized water to cause coprecipitation. During the coprecipitation, the temperature was maintained at 85° C. and the pH between 8 and 8.5 by continuous stirring and controlling the relative flow rates of the two solutions. After the precipitation was completed, the mixture was allowed to stand at 85° C. for 2 hours for aging. The precipitate was filtered and then washed with deionized water. The washed precipitate was calcined in an oven at 120°C for 12 hours and then in a muffle furnace at 320°C for 5 hours to obtain a methanol synthesis catalyst (referred to as Fe/Zn/Cu catalyst). The molar ratio of metal elements in the catalyst was Fe/Zn/Cu=55:32:13.

b.Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造
実施例2の「Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブが得られた。
b. Production of Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve By repeating "Production of Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve" in Example 2, Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve was obtained.

c.二機能性触媒の製造
得られたFe/Zn/Cu触媒とZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの粉末を物理的に混合し、10分間粉砕し、さらに圧縮成形すると、機械撹拌法による二機能性触媒(Fe/Zn/Cu-Zn/ZSM-5@S1という)が得られ、ここでFe/Zn/Cu触媒とZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの重量比は2:1であった。
c. Production of bifunctional catalyst The obtained Fe/Zn/Cu catalyst and Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve powder were physically mixed, pulverized for 10 minutes, and further compression molded to produce a bifunctional catalyst by mechanical stirring method. A catalyst (referred to as Fe/Zn/Cu-Zn/ZSM-5@S1) was obtained, where the weight ratio of Fe/Zn/Cu catalyst and Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve was 2:1. .

d.触媒試験
Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1触媒の代わりにFe/Zn/Cu-Zn/ZSM-5@S1触媒を用いた以外は、実施例2の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "Catalyst Test" of Example 2 was repeated, except that Fe/Zn/Cu-Zn/ZSM-5@S1 catalyst was used instead of Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔実施例4〕
a.Zr/Zn触媒の製造
2.0gのZrOを1mol/Lの硝酸亜鉛水溶液に含浸させ、120℃の温度で一晩乾燥させてから、マッフル炉で400℃で3時間焼成すると、ZrO-ZnO触媒(Zr/Zn触媒という)が得られ、ここでZrとZnの元素のモル比は13.5:1であった。
[Example 4]
a. Preparation of Zr/Zn Catalyst 2.0 g of ZrO 2 was impregnated in 1 mol/L zinc nitrate aqueous solution, dried overnight at a temperature of 120°C, and then calcined in a muffle furnace at 400°C for 3 hours, resulting in ZrO 2 − A ZnO catalyst (referred to as Zr/Zn catalyst) was obtained, in which the molar ratio of the elements Zr and Zn was 13.5:1.

b.Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造
実施例2の「Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブが得られた。
b. Production of Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve By repeating "Production of Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve" in Example 2, Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve was obtained.

c.二機能性触媒の製造
得られたZr/Zn触媒とZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの粉末を物理的に混合し、10分間粉砕し、さらに圧縮成形すると、機械撹拌法による二機能性触媒(Zr/Zn-Zn/ZSM-5@S1という)が得られ、ここでZr/Zn触媒とZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの重量比は2:1であった。
c. Preparation of Bifunctional Catalyst The obtained Zr/Zn catalyst and Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve powder were physically mixed, ground for 10 minutes, and further compression molded to produce a bifunctional catalyst by mechanical stirring method. (referred to as Zr/Zn-Zn/ZSM-5@S1) was obtained, where the weight ratio of Zr/Zn catalyst and Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve was 2:1.

d.触媒試験
Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1触媒の代わりにZr/Zn-Zn/ZSM-5@S1触媒を用いた以外は、実施例2の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "Catalyst Test" of Example 2 was repeated, except that Zr/Zn-Zn/ZSM-5@S1 catalyst was used instead of Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔実施例5〕
a.Cr/Zn/Al触媒の製造
23.6gのCr(NO・9HO、9.0gのZn(NO・6HO 9.0g及び5.4gのAl(NO・9HO を、100mlの脱イオン水に溶解させた。次いで比較例1の「Cr/Zn触媒の製造」と同様に共沈法を行うと、Cr/Zn/Al触媒が得られ、ここでCrとZnとAlの元素のモル比は4:2:1であった。
[Example 5]
a. Preparation of Cr/Zn/Al catalyst 23.6 g Cr(NO 3 ) 3 ·9H 2 O, 9.0 g Zn(NO 3 ) 2 ·6H 2 O 9.0 g and 5.4 g Al(NO 3 ) 3.9H 2 O was dissolved in 100 ml of deionized water. Then, by performing a coprecipitation method in the same manner as in "Production of Cr/Zn catalyst" in Comparative Example 1, a Cr/Zn/Al catalyst was obtained, where the molar ratio of the elements of Cr, Zn, and Al was 4:2: It was 1.

b.Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造
実施例2の「Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、Zn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブが得られた。
b. Production of Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve By repeating "Production of Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve" in Example 2, Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve was obtained.

c.二機能性触媒の製造
得られたCr/Zn/Al触媒とZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの粉末を物理的に混合し、10分間粉砕し、さらに圧縮成形すると、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn/Al-Zn/ZSM-5@S1という)が得られ、ここでCr/Zn/Al触媒とZn/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの重量比は3:1であった。
c. Production of bifunctional catalyst The obtained Cr/Zn/Al catalyst and Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve powder were physically mixed, pulverized for 10 minutes, and further compression molded to produce bifunctional catalyst by mechanical stirring method. A catalyst (referred to as Cr/Zn/Al-Zn/ZSM-5@S1) was obtained, where the weight ratio of Cr/Zn/Al catalyst and Zn/ZSM-5@S1 molecular sieve was 3:1. .

d.触媒試験
Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1触媒の代わりにCr/Zn/Al-Zn/ZSM-5@S1触媒を用いた以外は、実施例2の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "Catalyst Test" of Example 2 was repeated, except that a Cr/Zn/Al-Zn/ZSM-5@S1 catalyst was used instead of the Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔実施例6〕
a.Cr/Zn触媒の製造
比較例1の「Cr/Zn触媒の製造」を繰り返すと、Cr/Zn触媒が得られた。
[Example 6]
a. Manufacture of Cr/Zn catalyst When the "manufacture of Cr/Zn catalyst" of Comparative Example 1 was repeated, a Cr/Zn catalyst was obtained.

b.Ag/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの製造
比較例1の「HZSM-5モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、HZSM-5モレキュラーシーブが得られた。次いで1mol/Lの硝酸銀水溶液に1.5gのHZSM-5モレキュラーシーブを加え、80℃で15時間撹拌し続け、イオン交換を行った。イオン交換が終了したら室温まで冷却し、得られた生成物を濾液のpHが7~8になるまで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で500℃で4時間焼成すると、Ag/ZSM-5モレキュラーシーブが得られた。Ag/ZSM-5モレキュラーシーブの全重量に基づくと、Agの含有量は1wt%であった。
b. Manufacture of Ag/ZSM-5@S1 molecular sieve By repeating "Manufacture of HZSM-5 molecular sieve" in Comparative Example 1, HZSM-5 molecular sieve was obtained. Next, 1.5 g of HZSM-5 molecular sieve was added to a 1 mol/L silver nitrate aqueous solution, and stirring was continued at 80° C. for 15 hours to perform ion exchange. After the ion exchange is completed, it is cooled to room temperature, the resulting product is washed until the pH of the filtrate is 7-8, dried overnight, and then calcined in a muffle furnace at 500 °C for 4 hours to produce Ag/ZSM. -5 molecular sieve was obtained. Based on the total weight of the Ag/ZSM-5 molecular sieve, the content of Ag was 1 wt%.

HZSM-5モレキュラーシーブの代わりにAg/ZSM-5を用いた以外は、実施例1の「HZSM-5@S1触媒の製造」を繰り返した。Ag/ZSM-5@Silicalite-1モレキュラーシーブ(Ag/ZSM-5@S1触媒という)が得られ、ここでAg/ZSM-5モレキュラーシーブをコアとし、Silicalite-1モレキュラーシーブをシェルとして、Ag/ZSM-5モレキュラーシーブとSilicalite-1モレキュラーシーブの重量比は3:1であった。 Example 1 "Preparation of HZSM-5@S1 Catalyst" was repeated except that Ag/ZSM-5 was used instead of HZSM-5 molecular sieve. Ag/ZSM-5@Silicalite-1 molecular sieve (referred to as Ag/ZSM-5@S1 catalyst) is obtained, where Ag/ZSM-5 molecular sieve is the core and Silicalite-1 molecular sieve is the shell. The weight ratio of ZSM-5 molecular sieve to Silicalite-1 molecular sieve was 3:1.

c.二機能性触媒の製造
得られたCr/Zn触媒とAg/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの粉末を物理的に混合し、10分間粉砕し、さらに圧縮成形すると、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-Ag/ZSM-5@S1という)が得られ、ここでCr/Zn触媒とAg/ZSM-5@S1モレキュラーシーブの重量比は1:1であった。
c. Production of Bifunctional Catalyst The obtained Cr/Zn catalyst and Ag/ZSM-5@S1 molecular sieve powder were physically mixed, ground for 10 minutes, and further compression molded to produce a bifunctional catalyst by mechanical stirring method. (referred to as Cr/Zn-Ag/ZSM-5@S1) was obtained, where the weight ratio of Cr/Zn catalyst and Ag/ZSM-5@S1 molecular sieve was 1:1.

d.触媒試験
Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1触媒の代わりにCr/Zn-Ag/ZSM-5@S1触媒を用いた以外は、実施例2の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "Catalyst Test" of Example 2 was repeated, except that Cr/Zn-Ag/ZSM-5@S1 catalyst was used instead of Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔実施例7〕
a.Cr/Zn触媒の製造
比較例1の「Cr/Zn触媒の製造」を繰り返すと、Cr/Zn触媒が得られた。
[Example 7]
a. Manufacture of Cr/Zn catalyst When the "manufacture of Cr/Zn catalyst" of Comparative Example 1 was repeated, a Cr/Zn catalyst was obtained.

b.HZSM-5@MgO触媒の製造
比較例1の「HZSM-5モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、HZSM-5モレキュラーシーブが得られた。1mol/Lの硝酸マグネシウム水溶液に2.0gのHZSM-5モレキュラーシーブを含浸させ、次いで120℃の温度で一晩乾燥させてから、マッフル炉で500℃で4時間焼成すると、HZSM-5@MgOモレキュラーシーブ(HZSM-5@MgOという)が得られ、ここでHZSM-5モレキュラーシーブをコアとし、MgOをシェルとする。HZSM-5@MgOモレキュラーシーブの全重量に基づくと、MgOの含有量は1wt%であった。
b. Manufacture of HZSM-5@MgO catalyst By repeating the "manufacture of HZSM-5 molecular sieve" in Comparative Example 1, HZSM-5 molecular sieve was obtained. Impregnating 2.0 g of HZSM-5 molecular sieve in 1 mol/L magnesium nitrate aqueous solution, then drying at a temperature of 120 °C overnight, and then calcining at 500 °C for 4 hours in a muffle furnace yields HZSM-5@MgO. A molecular sieve (referred to as HZSM-5@MgO) is obtained, where HZSM-5 molecular sieve is the core and MgO is the shell. Based on the total weight of the HZSM-5@MgO molecular sieve, the content of MgO was 1 wt%.

c.二機能性触媒の製造
得られたCr/Zn触媒とHZSM-5@MgO触媒の粉末を物理的に混合し、10分間粉砕し、圧縮成形すると、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-HZSM-5@MgOという)が得られ、ここでCr/Zn触媒とHZSM-5@MgO触媒の重量比は2:1であった。
c. Preparation of Bifunctional Catalyst The obtained Cr/Zn catalyst and HZSM-5@MgO catalyst powder were physically mixed, ground for 10 minutes, and compression molded to produce a bifunctional catalyst (Cr/Zn -HZSM-5@MgO) was obtained, where the weight ratio of Cr/Zn catalyst to HZSM-5@MgO catalyst was 2:1.

d.触媒試験
0.5gのCr/Zn-HZSM-5@MgO触媒を高圧固定床反応器で固定床の形態で充填し、HとCOの体積比が2.1の合成ガスを連続的に通気し、反応圧力を3MPaに、合成ガスの空間速度を1200h-1に、反応温度を400℃に制御した。4時間反応させたら、反応生成物と原料ガスをガスクロマトグラフィーによりオンラインで分析し、反応特性は表1に示すとおりである。
d. Catalyst test 0.5 g of Cr/Zn-HZSM-5@MgO catalyst was packed in fixed bed form in a high pressure fixed bed reactor and continuously bubbled with synthesis gas with a volume ratio of H2 to CO of 2.1. The reaction pressure was controlled at 3 MPa, the space velocity of the synthesis gas at 1200 h -1 , and the reaction temperature at 400°C. After reacting for 4 hours, the reaction products and raw material gas were analyzed online by gas chromatography, and the reaction characteristics are shown in Table 1.

〔実施例8〕
a.Cr/Zn触媒の製造
比較例1の「Cr/Zn触媒の製造」を繰り返すと、Cr/Zn触媒が得られた。
[Example 8]
a. Manufacture of Cr/Zn catalyst When the "manufacture of Cr/Zn catalyst" of Comparative Example 1 was repeated, a Cr/Zn catalyst was obtained.

b.HZSM-5@SiOモレキュラーシーブの製造
比較例1の「HZSM-5モレキュラーシーブの製造」を繰り返すと、HZSM-5モレキュラーシーブが得られた。SiO膜をストーバー法で調製し、1.0gのHZSM-5モレキュラーシーブ、5~10μLのTEOS、15mlのエタノールを20mlのビーカーに入れ、2.3mlの25wt%アンモニア溶液を滴下してから、2時間撹拌した。反応終了後に得られた生成物を濾液のpHが7になるまでエタノールで洗浄し、一晩乾燥させてから、マッフル炉で500℃で4時間焼成すると、HZSM-5@SiO触媒(HZSM-5@SiO)が得られた。SiO膜を均一に被覆するために、この工程を2~3回繰り返した。最後に、HZSM-5@SiOモレキュラーシーブの全重量に基づくと、SiOの含有量は1wt%であった。
b. Manufacture of HZSM-5@SiO 2 molecular sieve By repeating the "manufacture of HZSM-5 molecular sieve" in Comparative Example 1, HZSM-5 molecular sieve was obtained. A SiO 2 film was prepared by the Stover method, 1.0 g of HZSM-5 molecular sieve, 5-10 μL of TEOS, and 15 ml of ethanol were placed in a 20 ml beaker, and 2.3 ml of 25 wt% ammonia solution was added dropwise. Stirred for 2 hours. The product obtained after the completion of the reaction was washed with ethanol until the pH of the filtrate was 7, dried overnight, and then calcined in a muffle furnace at 500 °C for 4 hours to obtain HZSM-5@SiO 2 catalyst (HZSM- 5@SiO 2 ) was obtained. This process was repeated 2-3 times to uniformly coat the SiO 2 film. Finally, based on the total weight of the HZSM-5@SiO 2 molecular sieve, the content of SiO 2 was 1 wt%.

c.二機能性触媒の製造
得られたCr/Zn触媒とHZSM-5@SiO触媒の粉末を物理的に混合し、10分間粉砕し、さらに圧縮成形すると、機械撹拌法による二機能性触媒(Cr/Zn-HZSM-5@SiOという)が得られ、ここでCr/Zn触媒とHZSM-5@SiO触媒の重量比は2:1であった。
c. Preparation of Bifunctional Catalyst The obtained Cr/Zn catalyst and HZSM-5@ SiO2 catalyst powder were physically mixed, ground for 10 minutes, and further compression molded to produce a bifunctional catalyst (Cr /Zn-HZSM-5@SiO 2 ) was obtained, where the weight ratio of Cr/Zn catalyst to HZSM-5@SiO 2 catalyst was 2:1.

d.触媒試験
Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1触媒の代わりにCr/Zn-HZSM-5@SiO触媒を用いた以外は、実施例2の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
d. Catalyst Test The "Catalyst Test" of Example 2 was repeated, except that a Cr/Zn-HZSM-5@SiO 2 catalyst was used instead of the Cr/Zn-Zn/ZSM-5@S1 catalyst. The reaction results are shown in Table 1.

〔比較例7〕
触媒はFe/Zn/Cu触媒だけを使用し、モレキュラーシーブを使用せず、実施例3の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
[Comparative example 7]
The "catalyst test" of Example 3 was repeated using only a Fe/Zn/Cu catalyst and no molecular sieve. The reaction results are shown in Table 1.

〔比較例8〕
触媒はZr/Zn触媒だけを使用し、モレキュラーシーブを使用せず、実施例4の「触媒試験」を繰り返した。反応結果は表1に示すとおりである。
[Comparative example 8]
The "catalyst test" of Example 4 was repeated using only a Zr/Zn catalyst and no molecular sieve. The reaction results are shown in Table 1.

Figure 0007443474000001
Figure 0007443474000001

注記
MeOH:メタノール
DME:ジメチルエーテル
~C:C~C炭化水素
余分:全ての他の生成物
MX:メタキシレン
OX:オルトキシレン
PX:パラキシレン
PX/X:キシレンに対するパラキシレンの選択率
Notes MeOH: Methanol DME: Dimethyl ether C2 - C5 : C2 - C5 hydrocarbons Extra: All other products MX: Meta-xylene OX: Ortho-xylene PX: Para-xylene PX/X: Selection of para-xylene over xylene rate

Claims (35)

A)合成ガスを触媒反応させてメタノールに転化するための触媒A、及び
B)触媒反応させてキシレンを生成するための触媒Bを含む、合成ガスからパラキシレンを直接製造するための複合触媒であって、
前記触媒Bは、コアは水素型ZSM-5モレキュラーシーブであり、シェルは炭素膜、Silicalite-1、MCM-41、SBA-15、KIT-6、MSUシリーズ、シリカ、グラフェン、カーボンナノチューブ、グラファイト、活性炭、金属酸化物膜から選ばれた1つ又は複数であり、前記金属酸化物膜はCaOである、コアシェル触媒であり、
前記触媒Aと前記触媒Bの重量比が1:99~99:1である、複合触媒。
A composite catalyst for directly producing para-xylene from synthesis gas, comprising: A) catalyst A for catalytically converting synthesis gas to methanol; and B) catalyst B for catalytically reacting to produce xylene. There it is,
In the catalyst B, the core is a hydrogen type ZSM-5 molecular sieve, and the shell is a carbon membrane, Silicalite-1, MCM-41, SBA-15, KIT-6, MSU series, silica, graphene, carbon nanotube, graphite, one or more selected from activated carbon and a metal oxide film, the metal oxide film being CaO, a core-shell catalyst ;
A composite catalyst , wherein the weight ratio of the catalyst A and the catalyst B is 1:99 to 99:1 .
シェルはシリカ膜、Silicalite-1、金属酸化物膜、MCM-41、SBA-15、KIT-6から選ばれた1つ又は複数である、請求項1に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 1, wherein the shell is one or more selected from silica membrane, Silicalite-1, metal oxide membrane, MCM-41, SBA-15, and KIT-6. コアとシェルの重量比は100:1~1:100である、請求項1又は2に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 1 or 2, wherein the weight ratio of the core to the shell is 100:1 to 1:100. コアとシェルの重量比は10:1~1:10である、請求項3に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 3, wherein the weight ratio of the core to the shell is 10:1 to 1:10. コアとシェルの重量比は5:1~1:5である、請求項4に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 4, wherein the weight ratio of the core to the shell is 5:1 to 1:5. コアとシェルの重量比は5:1~1:1である、請求項5に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 5, wherein the weight ratio of core to shell is 5:1 to 1:1. 前記複合触媒が、触媒Aと触媒Bの混合物の形態を呈し、触媒Aが触媒Bを物理的若しくは化学的にカプセル化するか、又は触媒Bが触媒Aを物理的若しくは化学的にカプセル化する、請求項1~6のいずれかの複合触媒。 The composite catalyst is in the form of a mixture of catalyst A and catalyst B, and catalyst A physically or chemically encapsulates catalyst B, or catalyst B physically or chemically encapsulates catalyst A. , the composite catalyst according to any one of claims 1 to 6. 触媒Aが第1金属成分と第2金属成分を含むか、又は第1金属成分と第2金属成分からなり、第1金属成分はCr、Fe、Zr、In、Ga、Co、Cuから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、第2金属成分はZn、Na、Al、Ag、Ce、K、Mn、Pd、Ni、La、Vから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物である、請求項1~7のいずれかに記載の複合触媒。 Catalyst A includes a first metal component and a second metal component, or consists of a first metal component and a second metal component, and the first metal component is selected from Cr, Fe, Zr, In, Ga, Co, and Cu. the second metal component is selected from Zn, Na, Al, Ag, Ce, K, Mn, Pd, Ni, La, and V. The composite catalyst according to any one of claims 1 to 7, which is an element, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or any mixture thereof. 第1金属成分がCr、Co、Cu、Zrから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物であり、及び/又は、第2金属成分がZn、Alから選ばれた元素、その酸化物、その複合酸化物又はそれらの任意の混合物である、請求項8に記載の複合触媒。 The first metal component is an element selected from Cr, Co, Cu, and Zr, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or any mixture thereof, and/or the second metal component is selected from Zn and Al. The composite catalyst according to claim 8, which is an element, an oxide thereof, a composite oxide thereof, or any mixture thereof. 触媒AがZnO-Crである、請求項8又は9に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 8 or 9, wherein catalyst A is ZnO-Cr 2 O 3 . 触媒Aにおける第1金属成分と第2金属成分の金属元素のモル比は、1000:1~1:100である、請求項8~10のいずれかに記載の複合触媒。 The composite catalyst according to any one of claims 8 to 10, wherein the molar ratio of the metal elements of the first metal component and the second metal component in catalyst A is 1000:1 to 1:100. 触媒Aにおける第1金属成分と第2金属成分の金属元素のモル比は、100:1~1:50である、請求項11に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 11, wherein the molar ratio of the metal elements of the first metal component and the second metal component in catalyst A is 100:1 to 1:50. 触媒Aにおける第1金属成分と第2金属成分の金属元素のモル比は、10:1~1:10である、請求項12に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 12, wherein the molar ratio of the metal elements of the first metal component and the second metal component in catalyst A is 10:1 to 1:10. 触媒Aにおける第1金属成分と第2金属成分の金属元素のモル比は、3:1~1:3である、請求項13に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 13, wherein the molar ratio of the metal elements of the first metal component and the second metal component in catalyst A is 3:1 to 1:3. 触媒Aと触媒Bの重量比が20:80~80:20である、請求項14に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 14 , wherein the weight ratio of catalyst A and catalyst B is 20:80 to 80:20. 触媒Aと触媒Bの重量比が30:70~70:30である、請求項15に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 15 , wherein the weight ratio of catalyst A and catalyst B is 30:70 to 70:30. 触媒Aと触媒Bの重量比が50:50~75:25である、請求項16に記載の複合触媒。 The composite catalyst according to claim 16 , wherein the weight ratio of catalyst A and catalyst B is 50:50 to 75:25. 1)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末をそれぞれ製造する工程、
2a)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末を任意に選択した接着剤と混合してから、複合触媒に成形する工程、又は
2b)触媒Aの粉末と触媒Bの粉末をそれぞれ成形することで、触媒Aの成形体と触媒Bの成形体を得てから、これらを混合する工程、又は
2c)触媒Aをコアとし、触媒Bをシェルとして物理的又は化学的にカプセル化する工程、又は
2d)触媒Bをコアとし、触媒Aをシェルとして物理的又は化学的にカプセル化する工程を含む、
請求項1~17のいずれかに記載の複合触媒の製造方法。
1) A step of producing catalyst A powder and catalyst B powder, respectively;
2a) mixing the powder of catalyst A and the powder of catalyst B with an arbitrarily selected adhesive and then forming it into a composite catalyst, or 2b) forming the powder of catalyst A and the powder of catalyst B, respectively, 2c) A step of physically or chemically encapsulating catalyst A as a core and catalyst B as a shell after obtaining a catalyst A molded body and a catalyst B molded body, or 2d) A step of physically or chemically encapsulating catalyst B as a core and catalyst A as a shell,
A method for producing a composite catalyst according to any one of claims 1 to 17 .
触媒Aは逐次含浸法、共含浸法、尿素法及び共沈法から選ばれたいずれか1つ又は複数により製造される、請求項18に記載の方法。 19. The method according to claim 18 , wherein catalyst A is produced by one or more selected from a sequential impregnation method, a co-impregnation method, a urea method, and a coprecipitation method. 逐次含浸法、共含浸法、尿素法及び/又は共沈法による触媒Aの焼成工程において、工程条件は、焼成雰囲気が空気であり、及び/又は、焼成温度が200~700℃であり、及び/又は、焼成時間が3~8時間である、請求項19に記載の方法。 In the step of firing catalyst A by the sequential impregnation method, co-impregnation method, urea method and/or coprecipitation method, the process conditions are that the calcination atmosphere is air and/or the calcination temperature is 200 to 700°C, and 20. The method according to claim 19 , wherein the firing time is 3 to 8 hours. 焼成温度が400~600℃である、請求項20に記載の方法。 The method according to claim 20 , wherein the calcination temperature is 400 to 600°C. 焼成時間が4~6時間である、請求項20又は21に記載の方法。 The method according to claim 20 or 21 , wherein the firing time is 4 to 6 hours. 請求項1~17のいずれかに記載の複合触媒又は請求項1822のいずれかに記載の製造方法により製造された複合触媒の、合成ガスからパラキシレンを直接製造するための触媒としての使用。 Use of the composite catalyst according to any one of claims 1 to 17 or the composite catalyst produced by the production method according to any one of claims 18 to 22 as a catalyst for directly producing paraxylene from synthesis gas. . 合成ガスにおける水素と一酸化炭素のモル比が0.1~5であり、反応圧力が1~10MPaであり、反応温度が150~600℃であり、及び/又は、空間速度は200~8000h-1である、請求項23に記載の使用。 The molar ratio of hydrogen to carbon monoxide in the synthesis gas is 0.1 to 5, the reaction pressure is 1 to 10 MPa, the reaction temperature is 150 to 600 ° C., and/or the space velocity is 200 to 8000 h - 24. The use according to claim 23 , which is 1 . 合成ガスにおける水素と一酸化炭素のモル比が1~4である、請求項24に記載の使用。 25. Use according to claim 24 , wherein the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide in the synthesis gas is from 1 to 4. 反応圧力が2~8MPaである、請求項24又は25に記載の使用。 The use according to claim 24 or 25 , wherein the reaction pressure is 2 to 8 MPa. 反応温度が250~500℃である、請求項2426のいずれかに記載の使用。 Use according to any of claims 24 to 26 , wherein the reaction temperature is 250 to 500°C. 空間速度は500~5000h-1である、請求項2427のいずれかに記載の使用。 Use according to any of claims 24 to 27 , wherein the space velocity is between 500 and 5000 h -1 . 合成ガスを通気して反応させる前に、複合触媒をまず還元前処理する、請求項2428のいずれかに記載の使用。 Use according to any of claims 24 to 28 , wherein the composite catalyst is first pre-reduced before the synthesis gas is bubbled through and reacted. 還元前処理の工程条件としては、還元ガスが純水素であり、前処理温度が300~700℃であり、前処理圧力が0.1~1MPaであり、前処理水素ガスの体積空間速度が500~8000h-1であり、及び/又は前処理還元時間が2~10時間である、請求項29に記載の使用。 The process conditions for the reduction pretreatment are that the reducing gas is pure hydrogen, the pretreatment temperature is 300 to 700°C, the pretreatment pressure is 0.1 to 1 MPa, and the volumetric hourly space velocity of the pretreated hydrogen gas is 500°C. 30. The use according to claim 29 , wherein the pretreatment reduction time is between 2 and 10 hours. 前処理温度が400~600℃である、請求項30に記載の使用。 Use according to claim 30 , wherein the pretreatment temperature is 400-600°C. 前処理圧力が0.1~0.5MPaである、請求項30又は31に記載の使用。 The use according to claim 30 or 31 , wherein the pretreatment pressure is 0.1 to 0.5 MPa. 前処理水素ガスの体積空間速度が1000~4000h-1である、請求項3032のいずれかに記載の使用。 The use according to any of claims 30 to 32 , wherein the pretreated hydrogen gas has a volumetric hourly space velocity of 1000 to 4000 h −1 . 前処理還元時間が4~6時間である、請求項3033のいずれかに記載の使用。 Use according to any of claims 30 to 33 , wherein the pretreatment reduction time is 4 to 6 hours. A)触媒A及び触媒Bを含む複合触媒を用いて合成ガスを触媒反応させてメタノールに転化する工程、及び
B)触媒A及び触媒Bを含む複合触媒を用いてキシレンを生成する工程を含む、合成ガスからパラキシレンを直接製造する方法であって、前記触媒Aが合成ガスからメタノールへの転化を促進する触媒であり、前記触媒Bがコアは水素型ZSM-5モレキュラーシーブであり、シェルは炭素膜、Silicalite-1、MCM-41、SBA-15、KIT-6、MSUシリーズ、シリカ、グラフェン、カーボンナノチューブ、グラファイト、活性炭、金属酸化物膜から選ばれた1つ又は複数であり、前記金属酸化物膜はCaOであるコアシェル触媒であり、前記触媒Aと前記触媒Bの重量比が1:99~99:1である、方法。
A) a step of catalytically reacting synthesis gas to convert it into methanol using a composite catalyst containing catalyst A and catalyst B; and B) a step of producing xylene using a composite catalyst containing catalyst A and catalyst B. A method for directly producing paraxylene from synthesis gas, wherein the catalyst A is a catalyst that promotes the conversion of synthesis gas to methanol, and the catalyst B has a core of hydrogen type ZSM-5 molecular sieve and a shell of One or more selected from carbon film, Silicalite-1, MCM-41, SBA-15, KIT-6, MSU series, silica, graphene, carbon nanotube, graphite, activated carbon, and metal oxide film, and the metal The oxide film is a core-shell catalyst of CaO, and the weight ratio of the catalyst A and the catalyst B is 1:99 to 99:1 .
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