JPH02298585A - 炭化水素質供給原料の変換方法 - Google Patents
炭化水素質供給原料の変換方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
産業上夏科■公国
本発明は炭化水素質供給原料の変換方法に関し、特に炭
化水素質供給原料からのオレフィンの製造に関する。 の ′ び B <7′ しよ゛と る晋炭化水素質の
物質からオレフィン特にエチレン及びプロピレンのよう
な低級オレフィンを製造することは、かかるオレフィン
がより複雑な化学製品の製造用の出発材料として重要で
あることにかんがみかなり有益である。 高温水蒸気クラッキングにより軽質留出物のような炭化
水素質供給原料を低級オレフィン特にエチレン及びプロ
ピレンに冨む生成物に変換することは公知である。かか
る水蒸気クラッキング方法で得られる典型的な生成物予
定リス) (productslate)は化学工業の
入用物に完全には適合せず、即ち、低級オレフィンへの
全体的な変換度が比較的低(、メタン生成レベルが比較
的高くかつエチレン対プロピレンの比率が高い。 例えば英国特許出願箱88282.06号、第8904
408.5号及び第8904409.3号に記載されて
いるように、広範囲の炭化水素質供給原料から低級オレ
フィンを製造する代替方法が最近開発されている。これ
らの方法は、慣用の水蒸気クラッキングと比べて驚くべ
き程高い低級オレフィンの収率、低量のメタン、及びエ
チレン対プロピレン及びC4オレフィンの低比率をもた
らす、ということがわかった。 エチレン及びプロピレンは多くの化学的方法にとって価
値ある出発材料であり、一方C4オレフィンは高オクタ
ンガソリン及び/又は中質留出物を製造するためのアル
キル化及び/又はオリゴマー化の処理操作用の出発材料
としての用途がある。 イソブチンは、メチルt−ブチルエーテルに有用的に変
換され得る。しかしながら、C2、C3及びC4のオレ
フィンの製造に対する需要の変動に合うようにするため
に、低級オレフィンの生成物予定リストについて融通性
がある方法を提供する必要がある。 晋−”′ る起めの1 従って、本発明は、炭化水素質供給原料の変換方法にお
いて、 (i)該供給原料を固体クラッキング触媒と少なくとも
400℃の温度にて10秒未満接触させ、 (ii)工程(i)からの流出物から1種又はそれ以上
の低級オレフィンよりなるフラクションを分離し、 (iii )上記の低級オレフィンよりなるフラクショ
ンの少なくとも一部をオリゴマー化触媒とオリゴマー化
条件下で接触させ、そして(iv )工程(iii )
からの流出物の少なくとも一部を工程(i)に再循環さ
せる、 ことを特徴とする上記方法を提供する。 用語「低級オレフィンjは、主としてエチレン、プロピ
レン、ブテン及びi−ブテンを含むように意図されてい
るが、6個までの炭素原子を有する他のオレフィンにも
及び得る。 供給原料は、工程(i)において固体クラッキング触媒
と10秒未満接触される。適当には、最小触媒時間は0
.1秒である。供給原料が固体クラッキング触媒と0.
2〜6秒接触される方法でもって、非常に良好な結晶が
得られ得る。 反応中の温度は比較的高い。しかしながら、高い温度と
短い接触時間との組合わせにより、工程(i)における
オレフィンの高い変換度がもたらされる。好ましい温度
範囲は480〜900℃であり、一層好ましくは500
〜750℃である。 固体クラッキング触媒は好ましくは、孔直径が0.3〜
0.7nm好ましくは0.5〜0.7nmの少なくとも
1種のゼオライトよりなる。該触媒は適当には更に、バ
インダー材として働く耐火性酸化物を含む。適当な耐火
性酸化物には、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、
マグネシア、チタニア、ジルコニア及びそれらの混合物
がある。アルミナが特に好ましい。耐火性酸化物対ゼオ
ライトの重量比は、適当には10:90ないし90 :
10好ましくは50 : 50ないし8515の範囲
にある。 該触媒はまた、0.7nmを越える孔直径を有するゼオ
ライトを更に含み得る。かかるゼオライトの適当な例に
は、ホージャサイト型ゼオライト、ゼオライトベータ、
ゼオライトオメガ並びに特にゼオライトX及びYがある
。ゼオライト触媒は好ましくは、実質的にゼオライトと
して孔直径が0.3〜0.7nmのゼオライトのみを含
む。 本明細書における用語「ゼオライト」は、結晶質アルミ
ニウムシリケートのみよりなるとみなさ、
h6”er’ci’e :OJl]語はtJ、:′
”l′す”(シリカライト)、シリコアルミノホスフェ
ート(SAPO) 、クロモシリケート、ガリウムシリ
ケート、鉄シリケート、アルミニウムポスフェート(A
LPO)、チタンアルミノシリケート(TASO)、ホ
ウ素シリケート、チタンアルミノボスフェート(TAP
O)及び鉄アルミノシリケートを含む。 本発明の方法に用いられ得かつ孔直径が0.3〜0.7
nmであるゼオライトの例には、5APO−4及び5A
PO−11(US−A (米国特許公報)第4,440
,87.1号に記載されている。)、ALPO−11(
US−A第4,310.440号に記載されている。)
TAPO−11(US−A第4,500.Ei51号に
記載されている。)、TASO−45(EP−A(欧州
特許公開公報)第229,295号に記載されている。 )、ホウ素シリケート(例えばUS−A第4,254,
297号に記載されている。)、エリオナイト、フェリ
エライト、シータ及びZSM型ゼオライト(例えば、Z
SM−5、ZSM−11、ZSM−12、ZSM−35
、ZSM−23及びZSM−38)のようなアルミニウ
ムシリケートがある。好ましくは、ゼオライトは、ZS
M−5構造を有する結晶質金属シリケート、フェリエラ
イト、エリオナイト及びそれらの混合物からなる群から
選択される。ZSM−5構造を有する結晶質金属シリケ
ートの適当な例は、例えばCB−B(英国特許公告公報
)第2,110,559号に記載されているようなアル
ミニウム、ガリウム、鉄、スカンジウム、ロジウム及び
/又はスカンジウムのシリケートである。 ゼオライトの製造中、製造されるゼオライト中に有意量
のアルカリ金属酸化物が通常存在する。 好ましくは、アルカリ金属の酸量は、当該技術で知られ
た方法により例えばイオン交換及び随意にその後のか焼
でその水素形態のゼオライトにすることにより除去され
る。好ましくは、本方法で用いられるゼオライトは実質
的にその水素形態にある。 本方法の工程(i)における圧力は、広範囲内で変えら
れ得る。しかしながら、該圧力は、実施温度において供
給原料が実質的に気相にあるかあり るいは触媒との接触によって気相にもたらされるような
圧力であることが好ましい。その場合、初期の短い接触
時間を達成することは一層容易になる。従って、該圧力
は、好ましくは比較的低い。 このことは、費用のかかる圧縮機及び高圧容器並びに他
の装置が必要でないので有利である。適当な圧力範囲は
、1〜10バールである。大気圧より低い圧力も可能で
あるが、好ましいことではない。大気圧にて操作するこ
とは、経済的に有利である。変換中、水蒸気及び/又は
窒素のような他のガス状物質が存在し得る。 工程(i)は、好ましくは移動床にて行われる。 触媒床好ましくは流動化触媒床はまた、上向きに又は下
向きに移動し得る。該量が上向きに移動する場合、流動
化接触クラッキング方法に幾分似た方法が達成される。 本方法の実施中、コークスが触媒上にいくらか生成する
。それ故、触媒を再生することが有利である。好ましく
は触媒は、供給原料と接触された後、空気のような酸化
性ガスでの処理に該触媒を付すことにより再生される。 流動化接触クラッキング方法で行われる再生と同様な連
続的再生が特に好ましい。 コークスの生成があまりにも高速度にて起こらない場合
は、反応帯域における触媒粒子の滞留時間が反応帯域に
おける供給原料の滞留時間より長い方法を実施すること
が可能であろう。熱論、供給原料と触媒の接触時間は1
0秒未満であるべきである。接触時間は、一般に供給原
料の滞留時間と一致する。適当には、触媒の滞留時間は
、供給原料の滞留時間の1〜20倍である。 工程(i)における触媒/供給原料の重量比は広く変え
られ得、例えば循環物質を含めて供給原料1 kg当た
り触媒200kgまで変えられる。好ましくは、触媒/
供給原料の重量比は20ないし100:1である。 本発明の方法で変換されるべき供給原料は、広い沸とう
範囲内で変えられ得る。適当な供給原料1
の例は、C3−4炭化水素(例えば、LPG)、ナ、1 フサ、ガソリンフラクション及びケロシンフラクジョン
よりなる供給原料のような比較的軽質の石油フラクショ
ンである。比較的重質の供給原料は、例えば真空留出物
、ロングレジジュー、脱アスフアルト化残留油及び常圧
留出物例えばガス油及び真空ガス油よりなり得る。 適当な供給原料の一例は、水添処理かつ/又は水添クラ
ッキングされた炭化水素、必須的でないけれども好まし
くは重質供給原料よりなることがわかった。このタイプ
の適当な供給原料は、ロングレジジューから重質のフラ
ッシュされた留出物フラクション又はショートレジジュ
ーから得られた脱アスファルト化油を水添処理かつ/又
は水添クラッキングすることにより得られ得る。 工程(i)からの流出物は、流出物の組成(用いられる
供給原料に幾分依存して変わる。)に依り適当な分離手
段に付され得る。しかしながら、本発明に従って、1種
又はそれ以上の低級オレフィンよりなるフラクションが
該流出物から分離される。この低級オレフィンよりなる
フラクションは、適当にはエチレン、プロピレン、ブテ
ン及びイソブチンのうちの一つ又はそれ以上よりなり、
そして他の軽質のオレフィン及び/又はパラフィンの生
成物を含み得るが好ましくは一層重質の生成物を含まな
い。分離される該オレフィンよりなるフラクションは、
所望される生成物予定リストに依存する。かくして、例
えばC2及び/又はC3のオレフィンに冨んだ最終生成
物予定リストを製造することが所望される場合はC4オ
レフィンに冨んだフラクションが分離される。好ましい
低級オレフィンに冨んだフラクションは、C2、C8及
びC4のオレフィンのうちの一つ又は二つに冨んだもの
で・ある。 オレフィンよりなるフラクションの少なくとも一部は、
オリゴマー化触媒とオリゴマー化条件下で接触される。 いかなる適当なオリゴマー化方法も用いられ得る、と認
められよう。かかる方法の例には、ZSM−5(例えば
、米国特許第4,456,779号及び第4,433,
185号)及びフッ素化シリカ/アルミナ(インド・ベ
ト・ガズ・チム(Ind、Pet、Gaz。 −Chim)、1978. (501)、第13〜20
頁)のような固体触媒、有機ニッケル化合物とヒドロカ
ルビルアルミニウムハライドとの混合物(例えば、米国
特許第4 、366 、087号及び第4,398,0
49号)のような炭化水素に可溶な触媒並びにシリカ上
のリン酸(シー・エル・トマス(C,L、Thomas
)、 ”キャタル・ブロク・アンド・ブルーペン・キャ
タリスツ(Catal、 Proc、 and Pro
ven Catalysts)” 、マクグローヒル(
MacGraw Hill)、1970+ 第67〜6
9頁)のような不均質触媒系を用いるものがある。 本発明による方法の工程(iii )で用いられる好ま
しい触媒は、元素周期表の第1b族、第2a族、第2b
族、第3a族、第4b族、第5b族、第6b族及び第8
族の金属からなる群から選択された少なくとも1種の金
属(Z)及び結晶質の三価金属(Q)シリケートよりな
る。 r ”化学争物理便覧(Handbook of Ch
emistryand Physics ” +第55
版(55th addition)(19’75) 、
シー・アール・シー・プレス(CRCPress)
+米国オハイオ」で公表されているような元素周期表が
参照される。 好ましくは金属Zの量の少な(とも一部最も好ましくは
全量が、イオン交換により触媒中に組み込まれている。 好ましくは、本発明による方法の工程(iii )で用
いられる触媒は、モルデナイト、ホージャサイト、オメ
ガ、エル、ZSM−5、−11、−12、−35、−2
3及び−38、フェリエライト、エリオナイト、シータ
、ベータ、並びにそれらの混合物のようなゼオライトを
含めてゼオライト担体材料を用いて製造される。好まし
いゼオライトは、モルデナイト(例えば、BP−A(欧
州特許公開公報)第233382号参照)である。 担体は、アルカリ金属、水素及び/又は好ましくはアン
モニウムのイオンのような交換可能なカチオンを含む。 担体材料は適当には、金属の硝酸塩又は酢酸塩の水溶液
のような少なくとも1種の金属塩の溶液で1回又はそれ
以上の回数処理される。 かかるイオン交換処理は、適当には0℃から溶液の沸と
う温度までの温度にて好ましくは20〜100 ’Cの
温度にて行われる。 1 □、。イイ1inl=よ、ヤ、アい、ヤ。7
ワゎ。 得る。しかしながら、好ましくは、触媒中の金属Zの少
なくとも一つは二価又は三価であり、この場合Z:Qの
モル比は好ましくは0.5より大きい。 Zは、好ましくは二価金属の銅、亜鉛、カドミウム、マ
グネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、
チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト
及びニッケルからなる群から選択される。特に好ましい
金属Zはニッケルである。 工程(iii )で用いられる好ましい金属シリケート
触媒担体の結晶構造に存在する三価金属Qは、好ましく
はアルミニウム、鉄、ガリウム、ロジウム、クロム及び
スカンジウムからなる群から選択された少なくとも1種
の金属よりなる。最も好ましくはQは実質的にアルミニ
ウムからなり、生成した結晶質アルミニウムシリケート
は好ましくは大部分がモルデナイトよりなり最も好まし
くは実質的に全部がモルデナイトからなる。 触媒中のケイ素対Qのモル比は、適当には5:1ないし
100:lの範囲好ましくは7:エないし30:1の範
囲にある。この比率は、金属Qのいくらかが触媒の製造
中結晶構造から例えば酸での浸出により除去された場合
以外は、担体材料として用いられた結晶質金属シリケー
ト中のSi対Qのモル比とたいていの場合実質的に同一
である。 所望するなら(例えば、触媒粒子の圧潰強度を増大させ
るために)、本方法の種々の工程のいずれか一つに対す
る担体材料及び/又は既製触媒は、耐火性酸化物、クレ
ー及び/又はカーボンのようなバインダー材と一緒にさ
れ得る。適当な耐火性酸化物には、アルミナ、シリカ、
マグネシア、ジルコニア、チタニア及びそれらの組合わ
せがある。 既製触媒中のZ対Qのモル比は、好ましくは0.1〜1
.5最も好ましくは0.2〜1.2である。 本発明による方法の別の好ましい態様では、金属Zは、
金属Qと同一でありそしてシリケートの結晶構造に組み
込まれる。最も好ましくは、追加的金属Zが触媒中に存
在しない場合の金属Qはガリウムである。 担体材料に金属Zを含有せしめた後、かくして得られた
触媒的に活性な組成物は好ましくは、エフ 程(iii)で触媒として用いられる前に乾燥されそし
てか焼される。乾燥は適当には、100〜400℃好ま
しくは110〜300℃の温度にて1〜24時間行われ
る。か焼温度は、適当には400〜800℃好ましくは
450〜650°cである。か焼処理は適当には、大気
圧未満の圧力、大気圧又は高められた圧力にて0.1〜
24時間好ましくは0.5〜5時間空気中又は不活性雰
囲気(例えば、窒素雰囲気)中で行われる。 工程(iii)は、1つ又はそれ以上の固定、移動及び
/又は流動化の床においであるいはスラリー型反応器に
おいて行われ得る。好ましくは、本方法は、0.05〜
5InI11好ましくは0.1〜2.5 mmの幅のふ
るい開口を通過する球体、ペレット又は押出物のような
触媒粒子の固定床において行われる。 工程(iii )は、好ましくは150〜330″Cの
温度、1〜100バールの圧力及び0.1〜lokgオ
レフィン供給物/kg触媒・時の空間速度にて行われる
。最も好ましくは、工程(in)は、180〜300
”Cの温度、10〜50バールの圧力及び0、2〜5k
gオレフィン供給物/kg触媒・時の空間速度にて行わ
れる。 上述したように工程(iil)からの流出物の少なくと
も一部は工程(i)へ再循環され、適当には工程(i)
への供給物と一緒にして再循環される。 工程(iii)からの全流出物が工程(i)へ再循環さ
れる必要はない。しかしながら、好ましい実施態様では
、工程(i)からの流出物の02及び/又はC3及び/
又はC4の実質的全部のオレフィン分が工程(iii
)においてオリゴマー化に付され、そして工程(iii
)からの実質的に全部の流出物が工程(i)に再循環
され、かくして所望の低い低級オレフィンフラクション
の所望低級オレフィンへの極めて高い変換度が達成され
る。 る。 例 □ 1 本発明による方法を図面に概略的に示
されているようにして、水添クラッキングされた重質の
フラッシュされた留出物であって下記の表1に記載の性
質を有する留出物を初期供給原料として用いて管路1に
供給して実施した。 該供給原料は、下降流式反応器2において触媒粒子の流
れと並流して下向きに送られることにより処理された。 該触媒は、アルミナマトリックス中のZSM−5(ZS
M−5/アルミナの重量比1:3)よりなっていた。反
応は、大気圧にて行われた。更なるプロセス条件は、表
1に与えられている。 表土 供蛤旅料 IBP(初期沸点) 、 ’C330 50重量% 432FBP (最終
沸点) 、 ’C620370“C未満で沸とうする フラクション、重量% 7.7 密度70 / 4 0.8157k
g/ ffi硫黄 20
ppm凶窒素 2ppml
11フシジ」四ダ審d牛 反応器の温度、 ”C580 触媒/油の比率、 g/g 155接触時間
1秒 2.8反応器2からの生成物
は、蒸留装置3において蒸留により分離された。C4゛
オレフインフラクシヨンが管路4に取り出され、一方C
2及びC8のオレフィンを含む生成物が1つ又はそれ以
上の管路5に取り出された。1リツトル当たり1モルの
酢酸ニッケル(II)を含有する水溶液でアンモニウム
形態のモルデナイトを100 ’Cの温度にてイオン交
換することによって製造されたニッケル1モルブナイト
触媒(得られた触媒は、120℃の温度にて乾燥した後
1.5:1のニッケル対アルミニウムのモル比を有して
いた。)の床を有するオリゴマー化装置6に、C4+オ
レフインストリームが送られた。 上記のニッケルモルデナイト触媒は、強熱減量が45%
になるように水、肩凝固剤としての1重量%酢酸及びバ
インダー剤としての20重量%擬ベーマイトと混合され
ていた。この混合物は混練後押出されて1.5 mmの
押出物にされ、そしてこの触媒は120℃にて2時間乾
燥されそして続いて空気中で500℃にて2時間か焼さ
れていた。 反応条件は次の迫りであった; 反応温度、”C483 全圧、バール 30WH3V
(重量時間空間速度)、hr−’ 0.5オリゴマ
ー化生成物は、管路7にて反応器2に対する供給原料の
管路1に再循環された。 下記の表2に、(A)反応器2に入る再循環生成物/新
鮮な供給物の比率が0.23になるように上述のように
して蒸留装置3からオリゴマー化装置6を経てC4オレ
フィンを再循環させた場合に蒸留装置3からの生成物ス
トリームの管路5について得られた結果、並びに(B)
オリゴマー化装置6を経る再循環を行わない場合に蒸留
装置3からの生成物ストリームについて得られた比較結
果が示されている。 表I 生成物、供給物を基準とした重量% (A) (B) C、1,91,6 C,L、3 1.O C,18,014,7 Cζ 4.8 3.9C,4
5,937,3 C,5,74,6 C411,O C5〜221℃10,68,62 21〜370℃2,32,337 0℃+ 、0.3 0.3コ
ークス 7.7 6.3上記の
結果かられかるように、本発明に従って実施される場合
(実験A)、比較結果(実験B)と比べて02及びC3
のオレフィンの高い収率が達成される一方、低級オレフ
ィン生成物への高い変、 tax;b<a、=
m* s h 、s・4、
化水素質供給原料からのオレフィンの製造に関する。 の ′ び B <7′ しよ゛と る晋炭化水素質の
物質からオレフィン特にエチレン及びプロピレンのよう
な低級オレフィンを製造することは、かかるオレフィン
がより複雑な化学製品の製造用の出発材料として重要で
あることにかんがみかなり有益である。 高温水蒸気クラッキングにより軽質留出物のような炭化
水素質供給原料を低級オレフィン特にエチレン及びプロ
ピレンに冨む生成物に変換することは公知である。かか
る水蒸気クラッキング方法で得られる典型的な生成物予
定リス) (productslate)は化学工業の
入用物に完全には適合せず、即ち、低級オレフィンへの
全体的な変換度が比較的低(、メタン生成レベルが比較
的高くかつエチレン対プロピレンの比率が高い。 例えば英国特許出願箱88282.06号、第8904
408.5号及び第8904409.3号に記載されて
いるように、広範囲の炭化水素質供給原料から低級オレ
フィンを製造する代替方法が最近開発されている。これ
らの方法は、慣用の水蒸気クラッキングと比べて驚くべ
き程高い低級オレフィンの収率、低量のメタン、及びエ
チレン対プロピレン及びC4オレフィンの低比率をもた
らす、ということがわかった。 エチレン及びプロピレンは多くの化学的方法にとって価
値ある出発材料であり、一方C4オレフィンは高オクタ
ンガソリン及び/又は中質留出物を製造するためのアル
キル化及び/又はオリゴマー化の処理操作用の出発材料
としての用途がある。 イソブチンは、メチルt−ブチルエーテルに有用的に変
換され得る。しかしながら、C2、C3及びC4のオレ
フィンの製造に対する需要の変動に合うようにするため
に、低級オレフィンの生成物予定リストについて融通性
がある方法を提供する必要がある。 晋−”′ る起めの1 従って、本発明は、炭化水素質供給原料の変換方法にお
いて、 (i)該供給原料を固体クラッキング触媒と少なくとも
400℃の温度にて10秒未満接触させ、 (ii)工程(i)からの流出物から1種又はそれ以上
の低級オレフィンよりなるフラクションを分離し、 (iii )上記の低級オレフィンよりなるフラクショ
ンの少なくとも一部をオリゴマー化触媒とオリゴマー化
条件下で接触させ、そして(iv )工程(iii )
からの流出物の少なくとも一部を工程(i)に再循環さ
せる、 ことを特徴とする上記方法を提供する。 用語「低級オレフィンjは、主としてエチレン、プロピ
レン、ブテン及びi−ブテンを含むように意図されてい
るが、6個までの炭素原子を有する他のオレフィンにも
及び得る。 供給原料は、工程(i)において固体クラッキング触媒
と10秒未満接触される。適当には、最小触媒時間は0
.1秒である。供給原料が固体クラッキング触媒と0.
2〜6秒接触される方法でもって、非常に良好な結晶が
得られ得る。 反応中の温度は比較的高い。しかしながら、高い温度と
短い接触時間との組合わせにより、工程(i)における
オレフィンの高い変換度がもたらされる。好ましい温度
範囲は480〜900℃であり、一層好ましくは500
〜750℃である。 固体クラッキング触媒は好ましくは、孔直径が0.3〜
0.7nm好ましくは0.5〜0.7nmの少なくとも
1種のゼオライトよりなる。該触媒は適当には更に、バ
インダー材として働く耐火性酸化物を含む。適当な耐火
性酸化物には、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、
マグネシア、チタニア、ジルコニア及びそれらの混合物
がある。アルミナが特に好ましい。耐火性酸化物対ゼオ
ライトの重量比は、適当には10:90ないし90 :
10好ましくは50 : 50ないし8515の範囲
にある。 該触媒はまた、0.7nmを越える孔直径を有するゼオ
ライトを更に含み得る。かかるゼオライトの適当な例に
は、ホージャサイト型ゼオライト、ゼオライトベータ、
ゼオライトオメガ並びに特にゼオライトX及びYがある
。ゼオライト触媒は好ましくは、実質的にゼオライトと
して孔直径が0.3〜0.7nmのゼオライトのみを含
む。 本明細書における用語「ゼオライト」は、結晶質アルミ
ニウムシリケートのみよりなるとみなさ、
h6”er’ci’e :OJl]語はtJ、:′
”l′す”(シリカライト)、シリコアルミノホスフェ
ート(SAPO) 、クロモシリケート、ガリウムシリ
ケート、鉄シリケート、アルミニウムポスフェート(A
LPO)、チタンアルミノシリケート(TASO)、ホ
ウ素シリケート、チタンアルミノボスフェート(TAP
O)及び鉄アルミノシリケートを含む。 本発明の方法に用いられ得かつ孔直径が0.3〜0.7
nmであるゼオライトの例には、5APO−4及び5A
PO−11(US−A (米国特許公報)第4,440
,87.1号に記載されている。)、ALPO−11(
US−A第4,310.440号に記載されている。)
TAPO−11(US−A第4,500.Ei51号に
記載されている。)、TASO−45(EP−A(欧州
特許公開公報)第229,295号に記載されている。 )、ホウ素シリケート(例えばUS−A第4,254,
297号に記載されている。)、エリオナイト、フェリ
エライト、シータ及びZSM型ゼオライト(例えば、Z
SM−5、ZSM−11、ZSM−12、ZSM−35
、ZSM−23及びZSM−38)のようなアルミニウ
ムシリケートがある。好ましくは、ゼオライトは、ZS
M−5構造を有する結晶質金属シリケート、フェリエラ
イト、エリオナイト及びそれらの混合物からなる群から
選択される。ZSM−5構造を有する結晶質金属シリケ
ートの適当な例は、例えばCB−B(英国特許公告公報
)第2,110,559号に記載されているようなアル
ミニウム、ガリウム、鉄、スカンジウム、ロジウム及び
/又はスカンジウムのシリケートである。 ゼオライトの製造中、製造されるゼオライト中に有意量
のアルカリ金属酸化物が通常存在する。 好ましくは、アルカリ金属の酸量は、当該技術で知られ
た方法により例えばイオン交換及び随意にその後のか焼
でその水素形態のゼオライトにすることにより除去され
る。好ましくは、本方法で用いられるゼオライトは実質
的にその水素形態にある。 本方法の工程(i)における圧力は、広範囲内で変えら
れ得る。しかしながら、該圧力は、実施温度において供
給原料が実質的に気相にあるかあり るいは触媒との接触によって気相にもたらされるような
圧力であることが好ましい。その場合、初期の短い接触
時間を達成することは一層容易になる。従って、該圧力
は、好ましくは比較的低い。 このことは、費用のかかる圧縮機及び高圧容器並びに他
の装置が必要でないので有利である。適当な圧力範囲は
、1〜10バールである。大気圧より低い圧力も可能で
あるが、好ましいことではない。大気圧にて操作するこ
とは、経済的に有利である。変換中、水蒸気及び/又は
窒素のような他のガス状物質が存在し得る。 工程(i)は、好ましくは移動床にて行われる。 触媒床好ましくは流動化触媒床はまた、上向きに又は下
向きに移動し得る。該量が上向きに移動する場合、流動
化接触クラッキング方法に幾分似た方法が達成される。 本方法の実施中、コークスが触媒上にいくらか生成する
。それ故、触媒を再生することが有利である。好ましく
は触媒は、供給原料と接触された後、空気のような酸化
性ガスでの処理に該触媒を付すことにより再生される。 流動化接触クラッキング方法で行われる再生と同様な連
続的再生が特に好ましい。 コークスの生成があまりにも高速度にて起こらない場合
は、反応帯域における触媒粒子の滞留時間が反応帯域に
おける供給原料の滞留時間より長い方法を実施すること
が可能であろう。熱論、供給原料と触媒の接触時間は1
0秒未満であるべきである。接触時間は、一般に供給原
料の滞留時間と一致する。適当には、触媒の滞留時間は
、供給原料の滞留時間の1〜20倍である。 工程(i)における触媒/供給原料の重量比は広く変え
られ得、例えば循環物質を含めて供給原料1 kg当た
り触媒200kgまで変えられる。好ましくは、触媒/
供給原料の重量比は20ないし100:1である。 本発明の方法で変換されるべき供給原料は、広い沸とう
範囲内で変えられ得る。適当な供給原料1
の例は、C3−4炭化水素(例えば、LPG)、ナ、1 フサ、ガソリンフラクション及びケロシンフラクジョン
よりなる供給原料のような比較的軽質の石油フラクショ
ンである。比較的重質の供給原料は、例えば真空留出物
、ロングレジジュー、脱アスフアルト化残留油及び常圧
留出物例えばガス油及び真空ガス油よりなり得る。 適当な供給原料の一例は、水添処理かつ/又は水添クラ
ッキングされた炭化水素、必須的でないけれども好まし
くは重質供給原料よりなることがわかった。このタイプ
の適当な供給原料は、ロングレジジューから重質のフラ
ッシュされた留出物フラクション又はショートレジジュ
ーから得られた脱アスファルト化油を水添処理かつ/又
は水添クラッキングすることにより得られ得る。 工程(i)からの流出物は、流出物の組成(用いられる
供給原料に幾分依存して変わる。)に依り適当な分離手
段に付され得る。しかしながら、本発明に従って、1種
又はそれ以上の低級オレフィンよりなるフラクションが
該流出物から分離される。この低級オレフィンよりなる
フラクションは、適当にはエチレン、プロピレン、ブテ
ン及びイソブチンのうちの一つ又はそれ以上よりなり、
そして他の軽質のオレフィン及び/又はパラフィンの生
成物を含み得るが好ましくは一層重質の生成物を含まな
い。分離される該オレフィンよりなるフラクションは、
所望される生成物予定リストに依存する。かくして、例
えばC2及び/又はC3のオレフィンに冨んだ最終生成
物予定リストを製造することが所望される場合はC4オ
レフィンに冨んだフラクションが分離される。好ましい
低級オレフィンに冨んだフラクションは、C2、C8及
びC4のオレフィンのうちの一つ又は二つに冨んだもの
で・ある。 オレフィンよりなるフラクションの少なくとも一部は、
オリゴマー化触媒とオリゴマー化条件下で接触される。 いかなる適当なオリゴマー化方法も用いられ得る、と認
められよう。かかる方法の例には、ZSM−5(例えば
、米国特許第4,456,779号及び第4,433,
185号)及びフッ素化シリカ/アルミナ(インド・ベ
ト・ガズ・チム(Ind、Pet、Gaz。 −Chim)、1978. (501)、第13〜20
頁)のような固体触媒、有機ニッケル化合物とヒドロカ
ルビルアルミニウムハライドとの混合物(例えば、米国
特許第4 、366 、087号及び第4,398,0
49号)のような炭化水素に可溶な触媒並びにシリカ上
のリン酸(シー・エル・トマス(C,L、Thomas
)、 ”キャタル・ブロク・アンド・ブルーペン・キャ
タリスツ(Catal、 Proc、 and Pro
ven Catalysts)” 、マクグローヒル(
MacGraw Hill)、1970+ 第67〜6
9頁)のような不均質触媒系を用いるものがある。 本発明による方法の工程(iii )で用いられる好ま
しい触媒は、元素周期表の第1b族、第2a族、第2b
族、第3a族、第4b族、第5b族、第6b族及び第8
族の金属からなる群から選択された少なくとも1種の金
属(Z)及び結晶質の三価金属(Q)シリケートよりな
る。 r ”化学争物理便覧(Handbook of Ch
emistryand Physics ” +第55
版(55th addition)(19’75) 、
シー・アール・シー・プレス(CRCPress)
+米国オハイオ」で公表されているような元素周期表が
参照される。 好ましくは金属Zの量の少な(とも一部最も好ましくは
全量が、イオン交換により触媒中に組み込まれている。 好ましくは、本発明による方法の工程(iii )で用
いられる触媒は、モルデナイト、ホージャサイト、オメ
ガ、エル、ZSM−5、−11、−12、−35、−2
3及び−38、フェリエライト、エリオナイト、シータ
、ベータ、並びにそれらの混合物のようなゼオライトを
含めてゼオライト担体材料を用いて製造される。好まし
いゼオライトは、モルデナイト(例えば、BP−A(欧
州特許公開公報)第233382号参照)である。 担体は、アルカリ金属、水素及び/又は好ましくはアン
モニウムのイオンのような交換可能なカチオンを含む。 担体材料は適当には、金属の硝酸塩又は酢酸塩の水溶液
のような少なくとも1種の金属塩の溶液で1回又はそれ
以上の回数処理される。 かかるイオン交換処理は、適当には0℃から溶液の沸と
う温度までの温度にて好ましくは20〜100 ’Cの
温度にて行われる。 1 □、。イイ1inl=よ、ヤ、アい、ヤ。7
ワゎ。 得る。しかしながら、好ましくは、触媒中の金属Zの少
なくとも一つは二価又は三価であり、この場合Z:Qの
モル比は好ましくは0.5より大きい。 Zは、好ましくは二価金属の銅、亜鉛、カドミウム、マ
グネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、
チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト
及びニッケルからなる群から選択される。特に好ましい
金属Zはニッケルである。 工程(iii )で用いられる好ましい金属シリケート
触媒担体の結晶構造に存在する三価金属Qは、好ましく
はアルミニウム、鉄、ガリウム、ロジウム、クロム及び
スカンジウムからなる群から選択された少なくとも1種
の金属よりなる。最も好ましくはQは実質的にアルミニ
ウムからなり、生成した結晶質アルミニウムシリケート
は好ましくは大部分がモルデナイトよりなり最も好まし
くは実質的に全部がモルデナイトからなる。 触媒中のケイ素対Qのモル比は、適当には5:1ないし
100:lの範囲好ましくは7:エないし30:1の範
囲にある。この比率は、金属Qのいくらかが触媒の製造
中結晶構造から例えば酸での浸出により除去された場合
以外は、担体材料として用いられた結晶質金属シリケー
ト中のSi対Qのモル比とたいていの場合実質的に同一
である。 所望するなら(例えば、触媒粒子の圧潰強度を増大させ
るために)、本方法の種々の工程のいずれか一つに対す
る担体材料及び/又は既製触媒は、耐火性酸化物、クレ
ー及び/又はカーボンのようなバインダー材と一緒にさ
れ得る。適当な耐火性酸化物には、アルミナ、シリカ、
マグネシア、ジルコニア、チタニア及びそれらの組合わ
せがある。 既製触媒中のZ対Qのモル比は、好ましくは0.1〜1
.5最も好ましくは0.2〜1.2である。 本発明による方法の別の好ましい態様では、金属Zは、
金属Qと同一でありそしてシリケートの結晶構造に組み
込まれる。最も好ましくは、追加的金属Zが触媒中に存
在しない場合の金属Qはガリウムである。 担体材料に金属Zを含有せしめた後、かくして得られた
触媒的に活性な組成物は好ましくは、エフ 程(iii)で触媒として用いられる前に乾燥されそし
てか焼される。乾燥は適当には、100〜400℃好ま
しくは110〜300℃の温度にて1〜24時間行われ
る。か焼温度は、適当には400〜800℃好ましくは
450〜650°cである。か焼処理は適当には、大気
圧未満の圧力、大気圧又は高められた圧力にて0.1〜
24時間好ましくは0.5〜5時間空気中又は不活性雰
囲気(例えば、窒素雰囲気)中で行われる。 工程(iii)は、1つ又はそれ以上の固定、移動及び
/又は流動化の床においであるいはスラリー型反応器に
おいて行われ得る。好ましくは、本方法は、0.05〜
5InI11好ましくは0.1〜2.5 mmの幅のふ
るい開口を通過する球体、ペレット又は押出物のような
触媒粒子の固定床において行われる。 工程(iii )は、好ましくは150〜330″Cの
温度、1〜100バールの圧力及び0.1〜lokgオ
レフィン供給物/kg触媒・時の空間速度にて行われる
。最も好ましくは、工程(in)は、180〜300
”Cの温度、10〜50バールの圧力及び0、2〜5k
gオレフィン供給物/kg触媒・時の空間速度にて行わ
れる。 上述したように工程(iil)からの流出物の少なくと
も一部は工程(i)へ再循環され、適当には工程(i)
への供給物と一緒にして再循環される。 工程(iii)からの全流出物が工程(i)へ再循環さ
れる必要はない。しかしながら、好ましい実施態様では
、工程(i)からの流出物の02及び/又はC3及び/
又はC4の実質的全部のオレフィン分が工程(iii
)においてオリゴマー化に付され、そして工程(iii
)からの実質的に全部の流出物が工程(i)に再循環
され、かくして所望の低い低級オレフィンフラクション
の所望低級オレフィンへの極めて高い変換度が達成され
る。 る。 例 □ 1 本発明による方法を図面に概略的に示
されているようにして、水添クラッキングされた重質の
フラッシュされた留出物であって下記の表1に記載の性
質を有する留出物を初期供給原料として用いて管路1に
供給して実施した。 該供給原料は、下降流式反応器2において触媒粒子の流
れと並流して下向きに送られることにより処理された。 該触媒は、アルミナマトリックス中のZSM−5(ZS
M−5/アルミナの重量比1:3)よりなっていた。反
応は、大気圧にて行われた。更なるプロセス条件は、表
1に与えられている。 表土 供蛤旅料 IBP(初期沸点) 、 ’C330 50重量% 432FBP (最終
沸点) 、 ’C620370“C未満で沸とうする フラクション、重量% 7.7 密度70 / 4 0.8157k
g/ ffi硫黄 20
ppm凶窒素 2ppml
11フシジ」四ダ審d牛 反応器の温度、 ”C580 触媒/油の比率、 g/g 155接触時間
1秒 2.8反応器2からの生成物
は、蒸留装置3において蒸留により分離された。C4゛
オレフインフラクシヨンが管路4に取り出され、一方C
2及びC8のオレフィンを含む生成物が1つ又はそれ以
上の管路5に取り出された。1リツトル当たり1モルの
酢酸ニッケル(II)を含有する水溶液でアンモニウム
形態のモルデナイトを100 ’Cの温度にてイオン交
換することによって製造されたニッケル1モルブナイト
触媒(得られた触媒は、120℃の温度にて乾燥した後
1.5:1のニッケル対アルミニウムのモル比を有して
いた。)の床を有するオリゴマー化装置6に、C4+オ
レフインストリームが送られた。 上記のニッケルモルデナイト触媒は、強熱減量が45%
になるように水、肩凝固剤としての1重量%酢酸及びバ
インダー剤としての20重量%擬ベーマイトと混合され
ていた。この混合物は混練後押出されて1.5 mmの
押出物にされ、そしてこの触媒は120℃にて2時間乾
燥されそして続いて空気中で500℃にて2時間か焼さ
れていた。 反応条件は次の迫りであった; 反応温度、”C483 全圧、バール 30WH3V
(重量時間空間速度)、hr−’ 0.5オリゴマ
ー化生成物は、管路7にて反応器2に対する供給原料の
管路1に再循環された。 下記の表2に、(A)反応器2に入る再循環生成物/新
鮮な供給物の比率が0.23になるように上述のように
して蒸留装置3からオリゴマー化装置6を経てC4オレ
フィンを再循環させた場合に蒸留装置3からの生成物ス
トリームの管路5について得られた結果、並びに(B)
オリゴマー化装置6を経る再循環を行わない場合に蒸留
装置3からの生成物ストリームについて得られた比較結
果が示されている。 表I 生成物、供給物を基準とした重量% (A) (B) C、1,91,6 C,L、3 1.O C,18,014,7 Cζ 4.8 3.9C,4
5,937,3 C,5,74,6 C411,O C5〜221℃10,68,62 21〜370℃2,32,337 0℃+ 、0.3 0.3コ
ークス 7.7 6.3上記の
結果かられかるように、本発明に従って実施される場合
(実験A)、比較結果(実験B)と比べて02及びC3
のオレフィンの高い収率が達成される一方、低級オレフ
ィン生成物への高い変、 tax;b<a、=
m* s h 、s・4、
第1図は、実施例の方法の流れ図である。
2・・・反応器 3・・・蒸留装置 6・・・オリ
コ゛マー化装置
コ゛マー化装置
Claims (10)
- (1)炭化水素質供給原料の変換方法において、(i)
該供給原料を固体クラッキング触媒と少なくとも400
℃の温度にて10秒未満接触させ、 (ii)工程(i)からの流出物から1種又はそれ以上
の低級オレフィンよりなるフラクションを分離し、 (iii)上記の低級オレフィンよりなるフラクション
の少なくとも一部をオリゴマー化触媒とオリゴマー化条
件下で接触させ、そして (iv)工程(iii)からの流出物の少なくとも一部
を工程(i)に再循環させる、 ことを特徴とする上記方法。 - (2)工程(i)で用いられる固体クラッキング触媒が
、孔直径が0.3〜0.7nmの少なくとも1種のゼオ
ライトよりなる、請求項1記載の方法。 - (3)少なくとも1種のゼオライトが、ZSM−5構造
を有する結晶質金属シリケート、フェリエライト、エリ
オナイト及びそれらの混合物から選択される、請求項2
記載の方法。 - (4)供給原料が工程(i)において固体クラッキング
触媒の移動床と接触される、請求項1〜3のいずれか一
つの項記載の方法。 - (5)供給原料が工程(i)において固体クラッキング
触媒と0.2〜6秒接触される、請求項1〜4のいずれ
か一つの項記載の方法。 - (6)工程(i)における接触温度が500〜750℃
である、請求項1〜5のいずれか一つの項記載の方法。 - (7)工程(i)における触媒/供給原料の重量比が2
0ないし100:1である、請求項1〜6のいずれか一
つの項記載の方法。 - (8)工程(iii)で用いられるオリゴマー化触媒が
、第1b族、第2a族、第2b族、第3a族、第4b族
、第5b族、第6b族及び第8族の金属から選択された
少なくとも1種の金属及び結晶質の三価金属シリケート
よりなる固体オリゴマー化触媒である、請求項1〜7の
いずれか一つの項記載の方法。 - (9)金属がニッケルよりなりかつ結晶質のシリケート
がモルデナイトよりなる、請求項8記載の方法。 - (10)工程(iii)におけるオリゴマー化条件が1
50〜330℃の温度、1〜100バールの圧力及び0
.1〜10kgオレフィン供給物/kg触媒・時の空間
速度よりなる、請求項1〜9のいずれか一つの項記載の
方法。
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