JPH0275350A - 芳香族炭化水素製造用触媒およびこれを用いた芳香族炭化水素の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は芳香族炭化水素製造用触媒およびこれを用いた
芳香族炭化水素の製造方法に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］非芳香族
炭化水素（原料油）、特に炭素数が６．７である炭化水
素等を含有する非芳香族炭化水素を芳香族化することに
より、芳香族炭化水素を製造する反応に用いられる触媒
として、周期律表第■族金属を坦持した触媒が検討され
ている。

一般に、このような触媒においては、芳香族化する反応
によって得られる芳香族炭化水素の選択率の高いものが
望まれている。

そこＳ、我々は、芳香族炭化水素の選択率が高い触媒と
して、以下の芳香族炭化水素製造用触媒（特開昭６３−
９１３３４号公報）を提案している。

すなわち、前記芳香族炭化水素製造用触媒は、白金を坦
持したＬ型ゼオライトをハロゲン含有化合物で処理して
なるものである。

このような芳香族炭化水素製造用触媒は、様々な炭化水
素から芳香族炭化水素を高い収率で製造することができ
、しかも触媒を長時間高活性に維持することができるの
で、長期にわたって高い収率で製造することができるも
のであり、芳香族炭化水素製造用触媒として有効に利用
されるものである。

しかしながら、木発明者のさらに検討したところによる
と、前記芳香族炭化水素製造用触媒は。

その製造において、高価なハロゲン含有化合物を多量に
消費するという新たな問題点を見出した。

また、前記芳香族炭化水素製造用触媒は、その製造にお
いて、ハロゲン含有化合物で処理した後に、水素還元処
理を行なう工程が必要になるので、水素還元処理を行な
う工程を行なう分、その製造が煩瑣になるという聞届も
ある。

本発明は前記事情に基いてなされたものである。

すなわち、本発明の目的は、高い選択率で芳香族炭化水
素を製造することができ、より少ない使用量のハロゲン
含有化合物を用いて、より簡略化された製造工程により
簡単に製造することのできる芳香族炭化水素製造用触媒
、および、前記芳香族炭化水素製造用触媒を使用してよ
り一層高い選択率で芳香族炭化水素を製造することので
きる芳香族炭化水素の製造方法を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段］ そこで本発明者らは前記従来技術の問題点を解消し、高
い選択率で芳香族炭化水素を製造することができ、より
少ない使用量のハロゲン含有化合物を用い、しかも簡略
化された製造工程により簡単に製造することのできる触
媒を開発し、併せてこの触媒を用いて芳香族炭化水素を
効率よく製造する方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明に到達した。

すなわち、前記課題を解決するための本発明は、周期律
表ｇｖｉ族金属を坦持した坦体をハロゲン含有化合物お
よび水素からなる混合ガスで処理してなることを特徴と
する芳香族炭化水素製造用触媒であり。

他の本発明は、パラフィン系炭化水素、オレフィン系炭
化水素、アセチレン系炭化水素、環状パラフィン系炭化
水素および環状オレフィン系炭化水素よりなる群から選
ばれた一種または二種以上の炭化水素と、ハロゲン含有
化合物および水素を有する混合ガスで周期律表第■族金
属を坦持した坦体を処理してなる触媒とを、接触させる
ことを特徴とする芳香族炭化水素の製造方法である。

本発明の触媒に用いる坦体としては、特に制限゛がなく
、たとえば、Ａ型ゼオライト、ｘ５！ゼオライト、Ｌ型
ゼオライト、オメガ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｚ
ＳＭ型ゼオライト（たとえば、ＺＳＭ−５型ゼオライト
、ＺＳＭ−１１型ゼオライト）、様々の脱アルミゼオラ
イト、ハイシリカゼオライト、モルデナイト、脱アルミ
モルデナイト、およびハイシリカモルデナイト等の合成
結晶性アルミノシリケート、クリノプチロライト、チャ
バサイト、エリオナイト、およびホージャサイト等の天
然ゼオライトもしくは天然結晶性アルミノシリケート、
活性白土、ならびに粘土等を挙げることができる。また
、前記担体のほかに担体触媒用の坦体として使用される
金属酸化物担体、複合金属酸化物担体、炭素担体、金属
窒化物担体、金属ホウ化物担体、金属炭化物担体、金属
リン酸塩担体、有機ポリマー担体等も場合により使用す
ることができる。

前記各種の担体の中でも、合成ゼオライトが好ましく、
特にＬ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトおよびモルデナイ
トが好ましい。

前記坦体はその一種単独を使用することもできるし、ま
た二種以上を組み合せて使用することもできる。

前記各種の坦体は、酸処理、アルカリ処理、脱水処理、
水熱処理、スチーム処理、部分還元処理、酸素処理等の
、化学的または物理的処理を施して、その表面の化学的
性質や、細孔径および細孔分布等を調整して使用しても
良い。

前記担体は、押出成形品、プレス成形品、球状、ビーズ
状、ペレット状、板状、薄膜状、粉末状、管状、窮状等
の様々の形状で使用することができる。

前記の坦体に坦持される周期律表第■族金属としては、
白金、パラジウム、ニッケル、ロジウム等を挙げること
ができ、好ましいのは白金である。

白金源としては、各種のものが考えられるが、具体的に
は塩化白金酸塩、臭化白金酸、およびヨウ化白金酸等の
ハロゲン化白金酸、塩化白金酸ナトリウム等のハロゲン
化白金酸塩、塩化テトラアンミン白金、水酸化テトラア
ンミン白金、およびジニトロジアミノ白金等の白金アン
ミン錯塩などが挙げられる。また、白金ニトリル錯体、
白金ニトロシル錯体、白金ホスフィン錯体、白金アセチ
ルアセトナト錯体等も使用することができる。

これら白金源はその一種単独を使用することもできるし
、またその二種以上を併用することもできる。

前記各種の白金源の中でも、白金アンミン錯塩およびハ
ロゲン化白金酸が好ましく、特に白金アンミン錯塩が好
ましい。

パラジウム源としては、各種のものが考えられるが、具
体的には、塩化パラジウム等のｌ＼ロゲン化パラジウム
、硝酸パラジウム、塩化テトラアンミンパラジウム、テ
トラクロロパラジウム酸アンモニウム、酸化パラジウム
、水酸化パラジウムなどが挙げられる。

これらパラジウム源はその一種単独を使用することもで
きるし、またその二種以上を併用することもできる。

前記各種のパラジウム源の中でも、／＼ロゲン化パラジ
ウムが好ましく、特に塩化パラジウムが好ましい。

ニッケル源としては、各種のものが考えられるが、具体
的には塩化ニー２ケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル
等のハロゲン化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル
、水酸化ニー、ケル、硝酸ニッケル、炭酸ニッケル、酸
化ニッケル、酢酸ニッケル、ギ酸ニッケル、シュウ酸ニ
ッケル、ニッケルアセテリウアセトナトなどが挙げられ
る。

これらニッケル源はその一種単独を使用することもでき
るし、またその二種以上を併用することもできる。

前記各種のニッケル源の中でも、ハロゲン化ニッケルが
好ましく、特に塩化ニッケルが好ましい。

前記ロジウムの金属源としては、各種のものが考えられ
るが、具体的には塩化ロジウム等のハロン化ロジウム、
塩化ロジウム酸ナトリウム等のハロゲン化ロジウム酸塩
、塩化ロジウム酸アンモニウム等のハロゲン化ロジウム
酸アンモニウム、水酸化ロジウム、酸化ロジウム、硝酸
ロジウムなどが挙げられる。

これらロジウム源はその一種単独を使用することもでき
るし、またその二種以上を併用することもできる。

前記各種のロジウム源の中でも、ハロゲン化ロジウムが
好ましく、特に塩化ロジウムが好ましい。

また１本発明では、前記坦体に周期律表第■族金属を相
持させるが、この際の周期律表第■族金属の坦持量は、
通常は、周期律表第■族金属として触媒全体の０．１〜
５．０重量％、好ましくは０．３〜ｔ、ｓ　ｇ量％の割
合とすればよい。

前記坦体に周期律表第■族金属を坦持するには、様々な
方法が可能であり１通常の湿式相持方法、たとえば、真
空含浸法および常圧含浸法等の含浸法、浸漬法、イオン
交換法、ならびに溶媒蒸発法などによればよい。

このようにして調製した触媒前駆体（周期律表第■族金
属を坦持した坦体）は、次いでハロゲン含有化合物およ
び水素を有する混合ガスで処理する。

ここで使用するハロゲン含有化合物としては、弗素含有
化合物、塩素含有化合物、臭素含有化合物、沃素含有化
合物があるが、これらのうち弗素含有化合物が好ましい
。

前記弗素含有化合物としては１通常はフロンガスと称さ
れる弗化炭化水素あるいは弗化塩化炭化水素であり、た
とえば、トリクロロモノフルオロメタン（ＣＦＣＪ１３
　）（フロン１１）　、ジクロロジフルオロメタンＣＣ
Ｆ２　　Ｃ１２）（フロン１２）　、モノクロロトリフ
ルオロメタン（ＣＦ３Ｃｌ　）（フロン１３）、ジクロ
ロモノフルオロメタン（ＣＨＦＣ３Ｌ２　）（フロン２
１）、モノクロロジフルオロメタン（ＣＨＦ２　Ｃ１）
（フロン２２）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３　）（
フロン２３）　、テトラフルオロメタン（（：Ｆ４．）
（フロン１４）　、　１，１．２−　）ジクロロ−１，
２，２−）リフルオロエタンＣＣＦ２　　Ｃ旦ＣＦＣ見
２）（フロン１１３）あるい４ｆｌ、２−シクｏａ−１
．１，２．２−テトラフルオロエタン（ＣＦｚ　　Ｃす
ｃＦ２ｃｕ　）（フロン１１４）などが挙げられる。

また、弗素含有化合物以外のハロゲン含有化合物として
は、たとえば、四塩化炭素（ＣＧｌｇ）、クロロホルム
ＣＣＨＣｌ　３）、ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃ１ｚ）、
’　へキサクロロエタン（Ｃ２（４１６）　、テトラク
ロロエタンＣＣ２ｋｈＣ１ｓ　）あるいはジクロロエタ
ンＣ０２Ｈ４Ｃ１２）等の塩化炭化水素などが挙げられ
る。

ここで使用する水素としては、特に制限はないが、たと
えば、水の電解、水性ガスの変性、鉄と水蒸気との反応
、石油類のガス化、天然ガスの変性、石炭のガス化など
によって得られるものを挙げることができる。

前記混合ガスにおけるハロゲン含有化合物の濃度は、通
常、前記混合ガス全体の１容量％以下であり、好ましく
はＩ　Ｘ　１０−４〜Ｉ　Ｘ　１０−１容量％（１〜１
，０００ｐｐ腸）である。

触媒前駆体を前記混合ガスで処理する際の条件は、特に
制限はなく各種状況に応じて適宜に定めればよいが、通
常３００〜５５０℃、好ましくは４５０〜５５０℃の温
度にて、通常１〜４０時間の時間をかけて、触媒前駆体
を前記混合ガスと接触させればよい、なお、前記の処理
時間は、前記混合ガスにおけるハロゲン含有化合物の濃
度により適宜に設定することができる。

触媒前駆体を前記混合ガスと接触させるは、たとえば、
触媒前駆体を反応管に充填し、前記の温度、時間にて、
前記反応管に前記混合ガスを流通させる流通式の接触方
法を採用することができる。

このようにして調製された本発明の触媒は、様々な炭化
水素から適当な反応条件下で芳香族炭化水素を高収率で
製造する、いわゆる芳香族製造用の触媒として利用され
るが１本発明の方法にしたがえば、高い選択率で極めて
効率よく芳香族炭化水素が製造される。

本発明の方法における原料炭化水素としてパラフィン系
炭化水素、オレフィン系炭化水素、アセチレン系炭化水
素、環状パラフィン系炭化水素。

環状オレフィン系炭化水素あるいはこれらの混合物を使
用することができる。ここで、パラフィン系炭化水素と
しては炭素数６〜１ｏのものが好ましく、具体的にはｎ
−ヘキサン、イソヘキサン、ｎ−へブタン、イソへブタ
ン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ノナン、デカンなど
を挙げることができる。

また、オレイン系炭化水素としては、炭素数６〜１０の
ものが好ましく、具体的にはヘキセン、メチルペンテン
、ヘプテン、メチルヘキセン、ジメチルペンテン、オク
テン、ノネン、デセンなどを挙げることができる。

アセチレン系炭化水素としては、炭素数６〜１Ｇのもの
が好ましく、具体的にはヘキシン、ヘプチン、オクチン
などを挙げることができる。

環状パラフィン系炭化水素としては、炭素数６〜１０の
ものが好ましく、具体的にはメチルシクロペンタン、シ
クロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロ
ヘキサンなどを挙げることができる。

さらに、環状オレフィン系炭化水素としては、炭素数６
〜１０のもの、具体的にはメチルシクロペンテン、シク
ロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ジメチルシクロヘ
キセンなどを挙げることができる。

前記各種の炭化水素はその一種単独を使用することもで
きるし、またその二種以上を混合して使用することもで
きる。

原料炭化水素として、炭素数６〜１０の炭化水素を含有
する石油軽質留分も好適に使用することができる。

本発明の方法は、前記の原料炭化水素を前記触媒と接触
させることによって進行し、その際の条件等については
特に制限はない。

しかし、良好な結果を得るためには、圧力４０ｋｇ／ｃ
ｓ２Ｇ以下、好ましくは２０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ以下、温度
３５０〜６０Ｑ℃、好ましくは４００〜５５０℃とすべ
きである。

また、反応は、通常、水素ガス共存下で行なうのが好ま
しく、その際、使用する水素ガスと原料炭化水素との割
合を、（水素ガス）／（原料炭化水素）の供給比は、１
〜５０モル１モル、好ましくは１〜２０モル１モルに選
定すると一層好結果が期待できる。

反応形式としては、連続流通式、回分式などのいずれの
方式でも可能であるが、連続流通式が好適である。

反応を連続流通式で行なう場合には、重量空間速度（Ｗ
ＨＳ　Ｖ）　０．１〜２０ｈｒｉ、好ましくは１〜５ｈ
ｒ−１とするのが良い。

また１反応形式としては、特に制限がないのであるが、
固定床式、移動床式、流通床式ライザー方式等の公知の
方式を適宜に採用することができる。

反応装置の形式についても特に制限がなく、管型反応器
等の常用の反応装置を使用することができる。

本発明の方法により、本発明に係る芳香族炭化水素製造
用触媒を使用して、原料炭化水素から、ベンゼン、トル
エン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素を
高濃度で含有する生成物を得ることができる。

［実施例］ 以下、具体的に実施例および比較例を示して本発明の構
成、効果をさらに説明する。

（実施例１） シリカバインダー成型り型ゼオライト［球状；平均粒径
０．５ｍｍ１に対する白金の重量が０．５重量％である
塩化テトラアンミン白金［Ｐｔ（ＮＨ３）ａＣｕ　２］
を、ゼオライトの飽和含水率に相当する量の脱イオン水
に溶解し、白金をゼオライトに含浸させた。坦持後、熱
風乾燥器で８０℃に加熱しながら、３時間かけて乾燥し
、白金坦持り型ゼオライトを得た。

次に、この白金坦持り型ゼオライ）　０．５ｇを口径ｓ
ｍｍの石英反応管に充填し、フロン１３（ＧＦ３ＧＪｌ
　）を１１ｐｐ■含む水素ガス（処理ガス：混合ガス）
を６．５Ｊｌ　ｉｂｒで流通させ、常圧下に、５４０℃
で２４時間処理した。

次に、水素ガス対ｎ−へキサンが５＝１（モル比）の原
料を、重量空間速度２．０ｈｒｌで、常圧下に、温度４
６５℃の条件で反応管に通して反応させた。

このときのフロン１３の触媒単位重量あたりのフロンガ
ス使用量と芳香族選択率を第１表に示す。

（比較例１） フロン１３を１ｌｐｐ層含む水素ガス（処理ガス）を、
フロン１３を１ｌｐｐ■含む窒素ガスに代えて。

６．５ｕ／ｈｒ　テ流通させ、常圧下、５４０℃テ２４
時間処理した後、さらに水素ガスで５４０℃、２４時間
処理して、触媒を調製したこと以外は実施例１と同様に
おこなった。

このときのフロン１３の触媒単位重量あたりのフロンガ
ス使用量と芳香族選択率を第１表に示す。

（比較例２） 実施例１と同様の方法で得られた白金坦持り型ゼオライ
）１５ｇを口径２０ｍｍの石英反応管に充填し、窒素ガ
スを流しながら、常圧下、　５００℃で１時間保持し、
その後、ガスを窒素ガスからフロン１３に切替え、フロ
ン１３を２．０１／ｈｒで流通させ、常圧下に、３００
℃に２時間保持して、ハロゲン含有化合物処理を行なっ
た。

次にガスを再度、窒素にもどした後、温度を室温にまで
降温し、比較触媒を得た。

こうして得られた触媒０．５ｇを石英反応管に充填した
後、水素ガスを６．５皇／ｈｒで流通させて還元した。

その後の反応（操作）は実施例１と同様の方法でおこな
った。

このときのフロン１３の触媒単位重量あたりのフロンガ
ス使用量と芳香族選択率を第１表に示す。

（以下、余白） 第１表 （実施例２） シリカバインダーＬ型ゼオライトの代りにモルデナイ）
　（１６−３２メツシユ大の圧縮成型体）を坦体として
用いたこと以外は実施例１と同様の方法で処理し、反応
を行なった。

このときの芳香族選択率は７４．９重量％であった。

（比較例３） シリカバインダーＬ型ゼオライトの代りにモルデナイ）
　（１６−３２メツシユ大の圧縮成型体）を坦体として
、実施例１と同一の方法で処理し、白金坦持モルデナイ
トを得た。

次に、この白金相持モルデナイ）　　０．５ｇを口径６
　ｍ　ｍの石英反応管に充填し、フロン１３ＣＣＦ３Ｃ
１）をｌ　ｉｐｐｍ含む窒素ガス（処理ガス；混合ガス
）を６−５１　／ｈｒで流通させ、常圧下に、５４０℃
で２４時間処理した後、さらに水素ガスで５４０℃、２
４時間処理して、触媒を調製した。

その後の反応は、実施例１と同様におこなった。

このときの芳香族選択率は６８．７重量％であった。

（実施例３） シリカバインダーＬ型ゼオライトの代りにＹ型ゼオライ
）　（１６−３２メー２シユ大の圧縮成型体）を坦体と
して、実施例１と同一の方法で処理し、白金坦持Ｙ型ゼ
オライトを得た。

この白金坦持Ｙ型ゼオライト　０．５ｇを口径６ｍｍの
石英反応管に充填し、空気を流しながら、常圧下、３０
０℃で１時間保持し、次に、フロン１３（ＣＦ３Ｃ１）
をｌ　ｔａｐ園含む水素ガス（処理ガス）を６．５ＪＬ
　／ｈｒで流通させ、常圧下に、　５４０℃で２４時間
処理した。

その後の反応（操作）は実施例１と同様の方法で処理し
、反応を行なった。

このときの芳香族選択率は８１．４重量％であった。

（比較例４） シリカバインダーＬ型ゼオライトの代りにＹ型ゼオライ
ト（１６−３２メツシユ大の圧縮成型体）を坦体として
、実施例１と同一の方法で処理し、白金坦持Ｙ型ゼオラ
イトを得た。

この白金坦持Ｙ型ゼオライ）　　０．５ｇを口径６ｍｍ
の石英反応管に充填し、空気を流しながら、常圧下、３
００℃で１時間保持し、次に、フロン１３ＣＣＦ３Ｃ１
）を１ｌｐｐ層含む窒素ガス（処理ガス）を６．５文／
ｈｒで流通させ、常圧下に、　５４０℃で２４時間処理
した後、さらに水素ガスで５４０℃、２４時間処理して
、触媒を調製した。

その後の反応は、実施例１と同様におこなった。

このときの芳香族選択率は７４．２重量％であった。

［発明の効果］ 本発明の芳香族炭化水素製造用触媒は、（１）高い選択
率で芳香族炭化水素を製造することができ、 （２）少量のハロゲン含有化合物で製造することができ
、したがって、工業的プロセスにより製造される触媒で
あり、 （３）水素還元処理を行なわずに簡略な製造工程により
製造することができ、かかる点においても工業的プロセ
スにより製造される触媒である。

本発明の芳香族炭化水素の製造方法は、（１）高い選択
率で芳香族炭化水素を製造することができる工業的製造
方法である。

従って本発明は、芳香族炭化水素を製造する石油化学工
業あるいは高オクタン価燃料を製造する石油産業等の分
野において、幅広くかつ有効に利用される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）周期律表第VIII族金属を坦持した坦体をハロゲン
   含有化合物および水素からなる混合ガスで処理してなる
   ことを特徴とする芳香族炭化水素製造用触媒。
2. （２）パラフィン系炭化水素、オレフィン系炭化水素、
   アセチレン系炭化水素、環状パラフィン系炭化水素およ
   び環状オレフィン系炭化水素よりなる群から選ばれた一
   種または二種以上の炭化水素と、ハロゲン含有化合物お
   よび水素を有する混合ガスで周期律表第VIII族金属を坦
   持した坦体を処理してなる触媒とを、接触させることを
   特徴とする芳香族炭化水素の製造方法。