JPH0339048B2 - - Google Patents
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
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Description
技術分野
ベンゼンは、化学工業の基礎的な原材料であ
る。これはゴム、染料および先剤の合成に使用さ
れ、また溶剤として、そしてオクタン価を上げる
ためのガソリン添加剤としても使用される。ベン
ゼンは、通常、トルエン、キシレンおよび高級芳
香族化合物の混合物である炭化水素質供給原料か
ら環化(cyclization)、脱水素
(dehydrogenation)および異性化
(isomerization)のような改質反応によつて製造
される。典型的な改質法は、直留ナフサ供給原料
(straight−run naphtha feed)および白金含有
触媒を使用する。 ベンゼン−トルエン−キシレンの混合物から精
製ベンゼンの回収は、例えば分別
(fractionation)、溶剤抽出および吸着抽出
(adsorption extraction)などの幾つかの組合わ
せのような、さらに追加の処理を必要とする。こ
れら分離工程の効率は、改質油(reformate)の
ベンゼン含量が増加するに伴い増加する。しか
し、次の精製工程に適した高ベンゼン含量の供給
原料を得るために分別蒸留、溶剤抽出、または脱
アルキル化を必要としない高ベンゼン改質油を生
産するための特定の効率的な方法は目下のところ
ない。 本発明の目的は、かような方法を提供すること
である。 発明者等は、軽質直留ナフサ(および同様な混
合物)からアロマチツク含量が高い混合物までを
転化するのに使用できる中間細孔径のゼオライト
を発見した。最も驚ろいたことに、そして従来の
改質法の生成物と異なり、これらアロマチツク混
合物の主要成分はベンゼンである。発明者等の方
法を使用するベンゼンの合成は、当業界で公知の
方法より非常に効率的である。この開発の重要性
は、化学および自動車工業によるベンゼン需要の
増加の観点および世界市場で入手し得る石油供給
量の減少の観点から過評価ではない。 背景技術 各種の供給原料からベンゼン/トルエン/キシ
レン(BTX)混合物の生産に関連する多数の米
国特許が発行されている。 1973年9月4日にカタナツク(Cattanach)に
発行された米国特許第3756942号は、ZSM−5を
使用し、C5〜250〓供給原料からBTXの製法を開
示している。 1973年9月18日にカタナツク(Cattanach)に
発行された米国特許第3760024号は、ZSM−5を
使用してC2〜C4パラフインまたはオレフインか
らC6 +アロマチツクス(aromatice)の製法を開
示している。 1973年11月27日にケーデイング(Kaeding)に
発行された米国特許第3775501号は、酸素の存在
下においてZSM−5を使用してオレフインから
のBTXの製法を開示している。 1974年5月28日にギベンス(Givens)に発行
された米国特許第3813330号は、ZSM−5を使用
して容易に分解されるパラフインの存在において
オレフインを芳香族化してBTXを製造する方法
を開示している。 1974年8月6日にギベンス(Givens)に発行
された米国特許第3827968号は、ZSM−5を使用
しオレフインからBTXを製造する二工程法を開
示している。C2〜C5オレフインはC5〜C9オレフ
インにオリゴメライズ(Oligomerized)され、
これは、次いで芳香族化される。 1974年10月22日にミツチエル(Mitchell)に発
行された米国特許第3843740号は、二工程法およ
びZSM−5を使用するBTXの製法を開示してい
る。 1976年3月23日にブレンナン(Brennan)に発
行された米国特許第3945913号は、9個またはそ
れ以上の炭素原子を有するアルキルアロマチツク
スからのBTXの製法を開示している。 1977年11月29日にロードワルド(Rodewald)
に発行された米国特許第4060568号は、ZSM−5
を使用し、アルコールから低分子量オレフインお
よびp−キシレンの製法を開示している。 1978年6月27日にヘーグ(Haag)に発行され
た米国特許第4097367号は、ZSM−5を使用し
て、オレフイン系ナフサからBTXおよび熱分解
ガソリンの製法を開示している。 1978年10月17日にチユー(Chu)に発行された
米国特許第4120910号は、エタン芳香族化によつ
てC5アロマチツクスおよびBTXの製法を開示し
ている。 1979年6月5日にプランク(Plank)に発行さ
れた米国特許第4157293号は、C2〜C10パラフイン
およびオレフインからBTXを製造する間Zn−
ZSM−5から亜鉛の損失を防止する方法を開示
している。 背景技術の調査からは、本発明の方法の存在は
認め得ない。BTX生成物のベンゼン含量は、典
型的には、50%よりはるかに少ない。 技術的開示 本発明は、直鎖および僅かに枝分れ鎖の炭化水
素からベンゼン含量の高い生成物を選択的に製造
する方法の態様であつて、 (a) 直鎖および僅かに枝分れ鎖の炭化水素から成
り、そして約40℃以上および約200℃以下の沸
点を有する炭化水素質供給原料と、中間細孔径
を有するゼオライトおよび第族金族化合物を
含み、そして前記ゼオライトが実質的に無酸度
であるための十分な量のアルカリ金属化合物を
含む転化触媒と接触させ、そして、 (b) ベンゼン含有流出液を回収することから成る
ことを特徴とする。 本方法の使用に適した供給原料は、直鎖および
僅かに枝分れ鎖のアルカンまたはオレフインある
いは両者が含まれる。この供給原料には、またナ
フタレンも含まれる。本方法に使用されるゼオラ
イトは、形状選択性があり、ゼオライト内に適合
あるいは部分的に適合する分子の割合が、供給原
料中に高ければ転化効率もそれだけ大きくなるで
あろう。使用に適した典型的な炭化水素質供給原
料は、約40℃以上そして約200℃以下、好ましく
は約60℃以上そして約120℃以下の範囲の沸点を
有するものである。ベンゼンの精油所生産用の普
通の供給原料は、軽質直留留分および軽質ナフサ
である。従来の改質方法では、効率良く脱水素環
化(dehydrocylized)されないパラフイン系供給
原料も、本発明の方法を使用することによつて効
率良く処理できる。供給原料が何であつても、供
給原料中にC6の割合が高ければ、そしてアルカ
ンおよびオレフインが高ければそれだけこの方法
の効率は良くなり、そして流出液中のベンゼン含
量もより高くなる。最も好ましい供給原料は、本
質的に炭素原子6〜8個の炭化水素で構成され
る。 本発明の、特に有用な応用としては、改質法に
よつて生成された流出液の品質向上である。典型
的な改質用供給原料を用いて運転される典型的な
改質方法においては、n−パラフインは転化され
ない。ベンゼンを生産するために本発明の供給原
料としてリホーマー(reformer)の流出液を使
用することによつて、最終の改質油製品のアロマ
チツクス含量を実質的に増加させることができ、
生成物のオクタン等級(Octane rating)は、低
オクタンのn−パラフインが高オクタンのベンゼ
ンに転化されるに伴い増加する。 本方法に使用される中間の細孔径
(intermediatepore size)のゼオライトは、シリ
カとアルミナのモル比が約10:1より大きい、好
ましくは約40:1より大きい結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトである。これらのゼオライト
は、1000〜2000:1のような高いシリカ:アルミ
ナのモル比においても有効な活性を有する。 本明細書で使用する〔中間の細孔径〕とは、ゼ
オライトがH−型のとき約5〜6.5オングストロ
ームの範囲内の有効細孔口径(aperture)を意味
する。この範囲内の細孔口径を有するゼオライト
は、独特のモレキユラーシーブ(molecular
sieving)特性を呈する傾向がある。エリオライ
トのような小さい細孔のゼオライトと異なり、こ
れらは多少の枝分れ鎖を有する炭化水素でもゼオ
ライト型の空間(Zeolitic void space)に侵入
させる。ホージアサイト(faujasites)のような
大きい細孔のゼオライトと異なり、これらは、一
方においては、n−アルカンと僅かに枝分れした
アルカンとを区別し、そして例えば第四炭素原子
を有する比較的大きく枝分れしたアルカンを区別
する。 ゼオライトの有効細孔径は、標準の吸着法およ
び既知の最小動力学的直径(minimum kinetic
diameter)を有する炭化水素質化合物を使用し
て測定できる。ブレツク(Breck)のゼオライト
モレクラーシーブス(Zeolite molecular
Sieves)1974(特に第8章)およびアンダーソン
(Andereson)等による、J.Catalysis58巻114頁
(1979)、この両者共本明細書の参照とされたい。 H−型の中間の細孔径のゼオライトは、典型的
に5〜6オングストロームの動力学的直径を有す
る分子を何等妨害なしに受入れるであろう。かよ
うな化合物(そしてオングストロームで示したこ
れら化合物の動力学的直径の)の例は、n−ヘキ
サン(4.3)、3−メチルペンタン(5.5)、ベンゼ
ン(5.85)およびトルエン(5.8)である。約6
〜6.5オングストロームの動力学的直径を有する
化合物は、特定のゼオライトによつては細孔内に
入りうるが、それ程迅速には浸透できない、そし
てある場合には効果的に排除される(例えば、
2,2−ジメチルブタンはH−ZSM−5からは
排除される)。動力学的直径が6〜6.5オングスト
ロームの範囲内の化合物には、シクロヘキサン
(6.0)、2,3−ジメチルブタン(6.1)、2,2
−ジメチルブタン(6.2)、m−キシレン(6.1)、
そして1,2,3,4−テトラメチルベンゼン
(6.4)が含まれる。一般に、約6.5オングストロ
ーム以上の動力学的直径を有する化合物は、細孔
の開口部から浸透することができず、従つてゼオ
ライトの内部に吸着されない。かような動力学的
直径が比較的大きい化合物の例は、o−キシレン
(6.8)、ヘキサメチルベンゼン(7.1)、1,3,
5−トリメチルベンゼン(7.5)そしてトリブチ
ルアミン(8.1)などである。 好ましい有効細孔径の範囲は、約5.3〜約6.2オ
ングストロームである。例えば、ZSM−5、
ZSM−11およびシリカライト(silicalie)はこの
範囲内に入る。 細孔径の測定のための吸着測定は標準手法が使
用される。約10分未満にゼオライト上のその平衡
吸着値(P/po=0.5、25℃)の少なくとも95%
に到達しない場合には、特定の分子は排除される
と見做すのが便利である。 中間細孔径のゼオライトには、シリカライトお
よびZSM−5、ZSM−11、ZSM−12、ZSM−
21、ZSM−23、ZSM−35およびZSM−38のよう
なZSM−シリースの頭類が含まれる。ZSM−5
は、米国特許第3702886号および同第3770614号に
記載されており、ZSM−11は、米国特許第
370979号に記載されており、ZSM−12は、米国
特許第3832449号に記載されており、ZSM−21
は、米国特許第3948758号に記載されており、そ
してシリカライトは、米国特許第4061724号に記
載されている。これらの特許は、本明細書の参考
にされたい。好ましいゼオライトは、シリカライ
ト、ZSM−5およびZSM−11である。 この転化触媒は、商業的用途のために十分な活
性を持たすために第族金属化合物を含有させな
ければならない。本明細書に使用される第族金
属化合物とは、その金属自体またはそれらの化合
物を意味する。第族貴金属およびそれらの化合
物、白金、パラジウムおよびイリジウムまたはこ
れらの組合わせが使用できる。最も好ましい金属
は白金である。第族金属成分は、ゼオライトが
形成された後にゼオライト中に含浸させるかまた
は、その金属を、ゼオライトが熱水作用によつて
(hydrothermally)の結晶化されてからその反応
混合物中に含ませることもできる。この金属成分
に対して非常に望ましいことは、例えば、熱水結
晶化混合物中に含ませることによつてゼオライト
全体に均一に分散させることである。転化触媒中
に存在する第族金属の量は、改質触媒
(reformingcatalvst)において使用される標準的
の範囲内にあるべきであり、約0.1〜1.0重量%、
好ましくは0.2〜0.8重量%、最も好ましくは0.2〜
0.6重量%である。 白金を含有する改質触媒は、金属の均一な分散
の達成または維持のために、通常ハロゲンまたは
ハライド処理され、そして、これらはまたハライ
ド分も含有する(特に塩素化合物)。本発明の触
媒もベンゼン合成のための触媒としての特殊性を
低減させることなく同様な処理を行なうことがで
きる。このハライド処理は、ベンゼンの収量に重
要な影響を与えるようにみえない。 中間細孔径ゼオライト/第族金属の転化触媒
は、バインダーまたはマトリツクスなしに使用で
きる。マトリツクスを使用する場合の好ましい無
機のマトリツクスはCad−O−Silまたはルドツ
クス(Ludox)のようなシリカを基材としたバイ
ンダーである。マグネシアおよびチタニアのよう
なその他の材料も使用できる。好ましい無機のマ
トリツクスは非酸性(nonacidic)のものである。 有効な量のベンゼンの選択的生産のためには、
転化触媒は、例えばアルカリ金属化合物のような
塩基性金属によつてゼオライトを汚損することが
ないように実質的に酸度がないことである。中間
細孔径のゼオライトは、通常アルカリ金属水酸化
物を含有し、そして従つて約1〜2重量%のアル
カリ金属を含有する混合物から製造される。通
常、ナトリウムまたはカリウムであるこれら高水
準のアルカリ金属は、これらが高い汚れ率
(foulingrate)を生じるため大部分の触媒応用に
は許容されない。通常、このアルカリ金属は、水
素またはアンモニウムイオン交換して低水準にま
で低下させる。本明細書において使用するアルカ
リ金属化合物とは、元素金属またはイオン性アル
カリ金属またはそれらの塩基性化合物を意味す
る。意外なことに、ゼオライト自体が実質的に無
酸度でないならば、本発明の方法においては、合
成反応をベンゼン生成に指向させるために塩基性
化合物を必要とすることである。 ゼオライトを実質的に無酸度にするのに必要な
アルカリ金属の量は、ゼオライトのアルミニウム
含量に基づいて標準手法によつて計算できる。正
規の環境においては、ゼオライトが製造され、イ
オン交換をしないときはその触媒の酸度を中和す
るのに十分なアルカリ金属を含有しているであろ
う。出発物質としてアルカリ金属を含まないゼオ
ライトの場合には、そのゼオライトの酸度を実質
的に無くするためにイオン交換によつてゼオライ
ト中にアルカリ金属を進入することができる。モ
ル基準で計算して酸部位(acid site)に約100%
またはそれ以上のアルカリ金属含量があれば十分
である。 塩基性金属含量が酸部位の100%未満の場合は、
そのゼオライトが実質的に無酸度であるかを測定
するのに次の試験が利用できる。試験法は、次の
通りである。触媒0.1〜0.5gを、酸洗浄し、そし
て中和した1gのアランダムと混合し、そして
3/16″のステンレス鋼製反応管中に詰め残部に
はアランダムを充填した。この反応器の内容物
は、450℃において一時間〓焼した。次いで、こ
の反応器をクラム−シエル(Clam−shell)型炉
中に置き、そしてこの炉の出口をガスクロマトグ
ラフの入口に接続する。この入口はガスクロマト
グラフのキヤリヤーガスパイプに接続する。ヘリ
ウムを30c.c./分において系内を通過させる。0.04
マイクロリツターのパルス(pulse)のn−デカ
ンを反応器の上部の隔壁を通して注入し、そして
反応生成物は標準のガスクロマトグラフ分析によ
つて測定した。アランダムによるブランク試験で
は、実験条件下で何等の変化をしてはならない
し、100%カタパル(Catapal)アルミナ触媒で
も変化があつてはならない。擬似一次、分解速度
定数(Pseudo−first−order,Craking rate
Constant)Kは、次式を用いて計算される。 K=1/AIn1/1−X (式中、Aはグラムで表わしたゼオライトの重量
であり、そしてXはデカン以下の沸点を生成する
ための分別転化である。)In Kが約−3.8未満の
値のときそのゼオライトは実質的に無酸度である
ことを示す。 好ましいアルカリ金属は、ナトリウムおよびカ
リウムである。ゼオライト自体は極めて高いシリ
カ:アルミナモル比だけで実質的に酸度がない、
〔本質的にシリカから構成されるゼオライト〕と
は、塩基汚染なしに実質的に酸度のないゼオライ
トの意味である。 本方法の反応条件には典型的に、大気圧から10
バールの範囲の圧力および0.1〜15の範囲の液空
間速度(LHSV)が含まれる。所望ならば、触媒
が汚れる傾向を低減させるために供給原料に水素
を混合することができるが、水素を用いなくても
よい。この反応は480℃以上の温度において行な
われる。驚ろくべきことは、本方法は比較的高温
度、510℃以上そして約595℃までの範囲において
最も効率が良い。 ベンゼンの実質的の量とは、生成されるC5 +ア
ロマチツクスのベンゼン含量がC5 +アロマチツク
スより約50重量%以上、好ましくは約60重量%以
上、そして最も好ましくは約75重量%以上を意味
する。 次の実施例によつて本発明を説明する。別に指
定のない限りすべてのパーセントは重量基準で示
す。 試験には二種の軽質直留供給原料を使用した。 供給原料1 比重、゜API 79 窒素、ppm <0.1 硫黄、ppm <0.2 容積、%パラフイン 83.6 蒸留(D86)〓開始/5 118/123 10/30 126/135 50 143 70/90 156/177 95/終点 194/297 供給原料2 比重、゜API 75 窒素、ppm <0.1 硫黄、ppm <0.02 容積、%パラフイン 77.2 蒸留(D86)〓開始/5 120/133 10/30 136/147 50 157 70/90 170/198 95/終点 216/254 試験に使用したゼオライトの構造及び組成は次
のとおりである。
る。これはゴム、染料および先剤の合成に使用さ
れ、また溶剤として、そしてオクタン価を上げる
ためのガソリン添加剤としても使用される。ベン
ゼンは、通常、トルエン、キシレンおよび高級芳
香族化合物の混合物である炭化水素質供給原料か
ら環化(cyclization)、脱水素
(dehydrogenation)および異性化
(isomerization)のような改質反応によつて製造
される。典型的な改質法は、直留ナフサ供給原料
(straight−run naphtha feed)および白金含有
触媒を使用する。 ベンゼン−トルエン−キシレンの混合物から精
製ベンゼンの回収は、例えば分別
(fractionation)、溶剤抽出および吸着抽出
(adsorption extraction)などの幾つかの組合わ
せのような、さらに追加の処理を必要とする。こ
れら分離工程の効率は、改質油(reformate)の
ベンゼン含量が増加するに伴い増加する。しか
し、次の精製工程に適した高ベンゼン含量の供給
原料を得るために分別蒸留、溶剤抽出、または脱
アルキル化を必要としない高ベンゼン改質油を生
産するための特定の効率的な方法は目下のところ
ない。 本発明の目的は、かような方法を提供すること
である。 発明者等は、軽質直留ナフサ(および同様な混
合物)からアロマチツク含量が高い混合物までを
転化するのに使用できる中間細孔径のゼオライト
を発見した。最も驚ろいたことに、そして従来の
改質法の生成物と異なり、これらアロマチツク混
合物の主要成分はベンゼンである。発明者等の方
法を使用するベンゼンの合成は、当業界で公知の
方法より非常に効率的である。この開発の重要性
は、化学および自動車工業によるベンゼン需要の
増加の観点および世界市場で入手し得る石油供給
量の減少の観点から過評価ではない。 背景技術 各種の供給原料からベンゼン/トルエン/キシ
レン(BTX)混合物の生産に関連する多数の米
国特許が発行されている。 1973年9月4日にカタナツク(Cattanach)に
発行された米国特許第3756942号は、ZSM−5を
使用し、C5〜250〓供給原料からBTXの製法を開
示している。 1973年9月18日にカタナツク(Cattanach)に
発行された米国特許第3760024号は、ZSM−5を
使用してC2〜C4パラフインまたはオレフインか
らC6 +アロマチツクス(aromatice)の製法を開
示している。 1973年11月27日にケーデイング(Kaeding)に
発行された米国特許第3775501号は、酸素の存在
下においてZSM−5を使用してオレフインから
のBTXの製法を開示している。 1974年5月28日にギベンス(Givens)に発行
された米国特許第3813330号は、ZSM−5を使用
して容易に分解されるパラフインの存在において
オレフインを芳香族化してBTXを製造する方法
を開示している。 1974年8月6日にギベンス(Givens)に発行
された米国特許第3827968号は、ZSM−5を使用
しオレフインからBTXを製造する二工程法を開
示している。C2〜C5オレフインはC5〜C9オレフ
インにオリゴメライズ(Oligomerized)され、
これは、次いで芳香族化される。 1974年10月22日にミツチエル(Mitchell)に発
行された米国特許第3843740号は、二工程法およ
びZSM−5を使用するBTXの製法を開示してい
る。 1976年3月23日にブレンナン(Brennan)に発
行された米国特許第3945913号は、9個またはそ
れ以上の炭素原子を有するアルキルアロマチツク
スからのBTXの製法を開示している。 1977年11月29日にロードワルド(Rodewald)
に発行された米国特許第4060568号は、ZSM−5
を使用し、アルコールから低分子量オレフインお
よびp−キシレンの製法を開示している。 1978年6月27日にヘーグ(Haag)に発行され
た米国特許第4097367号は、ZSM−5を使用し
て、オレフイン系ナフサからBTXおよび熱分解
ガソリンの製法を開示している。 1978年10月17日にチユー(Chu)に発行された
米国特許第4120910号は、エタン芳香族化によつ
てC5アロマチツクスおよびBTXの製法を開示し
ている。 1979年6月5日にプランク(Plank)に発行さ
れた米国特許第4157293号は、C2〜C10パラフイン
およびオレフインからBTXを製造する間Zn−
ZSM−5から亜鉛の損失を防止する方法を開示
している。 背景技術の調査からは、本発明の方法の存在は
認め得ない。BTX生成物のベンゼン含量は、典
型的には、50%よりはるかに少ない。 技術的開示 本発明は、直鎖および僅かに枝分れ鎖の炭化水
素からベンゼン含量の高い生成物を選択的に製造
する方法の態様であつて、 (a) 直鎖および僅かに枝分れ鎖の炭化水素から成
り、そして約40℃以上および約200℃以下の沸
点を有する炭化水素質供給原料と、中間細孔径
を有するゼオライトおよび第族金族化合物を
含み、そして前記ゼオライトが実質的に無酸度
であるための十分な量のアルカリ金属化合物を
含む転化触媒と接触させ、そして、 (b) ベンゼン含有流出液を回収することから成る
ことを特徴とする。 本方法の使用に適した供給原料は、直鎖および
僅かに枝分れ鎖のアルカンまたはオレフインある
いは両者が含まれる。この供給原料には、またナ
フタレンも含まれる。本方法に使用されるゼオラ
イトは、形状選択性があり、ゼオライト内に適合
あるいは部分的に適合する分子の割合が、供給原
料中に高ければ転化効率もそれだけ大きくなるで
あろう。使用に適した典型的な炭化水素質供給原
料は、約40℃以上そして約200℃以下、好ましく
は約60℃以上そして約120℃以下の範囲の沸点を
有するものである。ベンゼンの精油所生産用の普
通の供給原料は、軽質直留留分および軽質ナフサ
である。従来の改質方法では、効率良く脱水素環
化(dehydrocylized)されないパラフイン系供給
原料も、本発明の方法を使用することによつて効
率良く処理できる。供給原料が何であつても、供
給原料中にC6の割合が高ければ、そしてアルカ
ンおよびオレフインが高ければそれだけこの方法
の効率は良くなり、そして流出液中のベンゼン含
量もより高くなる。最も好ましい供給原料は、本
質的に炭素原子6〜8個の炭化水素で構成され
る。 本発明の、特に有用な応用としては、改質法に
よつて生成された流出液の品質向上である。典型
的な改質用供給原料を用いて運転される典型的な
改質方法においては、n−パラフインは転化され
ない。ベンゼンを生産するために本発明の供給原
料としてリホーマー(reformer)の流出液を使
用することによつて、最終の改質油製品のアロマ
チツクス含量を実質的に増加させることができ、
生成物のオクタン等級(Octane rating)は、低
オクタンのn−パラフインが高オクタンのベンゼ
ンに転化されるに伴い増加する。 本方法に使用される中間の細孔径
(intermediatepore size)のゼオライトは、シリ
カとアルミナのモル比が約10:1より大きい、好
ましくは約40:1より大きい結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトである。これらのゼオライト
は、1000〜2000:1のような高いシリカ:アルミ
ナのモル比においても有効な活性を有する。 本明細書で使用する〔中間の細孔径〕とは、ゼ
オライトがH−型のとき約5〜6.5オングストロ
ームの範囲内の有効細孔口径(aperture)を意味
する。この範囲内の細孔口径を有するゼオライト
は、独特のモレキユラーシーブ(molecular
sieving)特性を呈する傾向がある。エリオライ
トのような小さい細孔のゼオライトと異なり、こ
れらは多少の枝分れ鎖を有する炭化水素でもゼオ
ライト型の空間(Zeolitic void space)に侵入
させる。ホージアサイト(faujasites)のような
大きい細孔のゼオライトと異なり、これらは、一
方においては、n−アルカンと僅かに枝分れした
アルカンとを区別し、そして例えば第四炭素原子
を有する比較的大きく枝分れしたアルカンを区別
する。 ゼオライトの有効細孔径は、標準の吸着法およ
び既知の最小動力学的直径(minimum kinetic
diameter)を有する炭化水素質化合物を使用し
て測定できる。ブレツク(Breck)のゼオライト
モレクラーシーブス(Zeolite molecular
Sieves)1974(特に第8章)およびアンダーソン
(Andereson)等による、J.Catalysis58巻114頁
(1979)、この両者共本明細書の参照とされたい。 H−型の中間の細孔径のゼオライトは、典型的
に5〜6オングストロームの動力学的直径を有す
る分子を何等妨害なしに受入れるであろう。かよ
うな化合物(そしてオングストロームで示したこ
れら化合物の動力学的直径の)の例は、n−ヘキ
サン(4.3)、3−メチルペンタン(5.5)、ベンゼ
ン(5.85)およびトルエン(5.8)である。約6
〜6.5オングストロームの動力学的直径を有する
化合物は、特定のゼオライトによつては細孔内に
入りうるが、それ程迅速には浸透できない、そし
てある場合には効果的に排除される(例えば、
2,2−ジメチルブタンはH−ZSM−5からは
排除される)。動力学的直径が6〜6.5オングスト
ロームの範囲内の化合物には、シクロヘキサン
(6.0)、2,3−ジメチルブタン(6.1)、2,2
−ジメチルブタン(6.2)、m−キシレン(6.1)、
そして1,2,3,4−テトラメチルベンゼン
(6.4)が含まれる。一般に、約6.5オングストロ
ーム以上の動力学的直径を有する化合物は、細孔
の開口部から浸透することができず、従つてゼオ
ライトの内部に吸着されない。かような動力学的
直径が比較的大きい化合物の例は、o−キシレン
(6.8)、ヘキサメチルベンゼン(7.1)、1,3,
5−トリメチルベンゼン(7.5)そしてトリブチ
ルアミン(8.1)などである。 好ましい有効細孔径の範囲は、約5.3〜約6.2オ
ングストロームである。例えば、ZSM−5、
ZSM−11およびシリカライト(silicalie)はこの
範囲内に入る。 細孔径の測定のための吸着測定は標準手法が使
用される。約10分未満にゼオライト上のその平衡
吸着値(P/po=0.5、25℃)の少なくとも95%
に到達しない場合には、特定の分子は排除される
と見做すのが便利である。 中間細孔径のゼオライトには、シリカライトお
よびZSM−5、ZSM−11、ZSM−12、ZSM−
21、ZSM−23、ZSM−35およびZSM−38のよう
なZSM−シリースの頭類が含まれる。ZSM−5
は、米国特許第3702886号および同第3770614号に
記載されており、ZSM−11は、米国特許第
370979号に記載されており、ZSM−12は、米国
特許第3832449号に記載されており、ZSM−21
は、米国特許第3948758号に記載されており、そ
してシリカライトは、米国特許第4061724号に記
載されている。これらの特許は、本明細書の参考
にされたい。好ましいゼオライトは、シリカライ
ト、ZSM−5およびZSM−11である。 この転化触媒は、商業的用途のために十分な活
性を持たすために第族金属化合物を含有させな
ければならない。本明細書に使用される第族金
属化合物とは、その金属自体またはそれらの化合
物を意味する。第族貴金属およびそれらの化合
物、白金、パラジウムおよびイリジウムまたはこ
れらの組合わせが使用できる。最も好ましい金属
は白金である。第族金属成分は、ゼオライトが
形成された後にゼオライト中に含浸させるかまた
は、その金属を、ゼオライトが熱水作用によつて
(hydrothermally)の結晶化されてからその反応
混合物中に含ませることもできる。この金属成分
に対して非常に望ましいことは、例えば、熱水結
晶化混合物中に含ませることによつてゼオライト
全体に均一に分散させることである。転化触媒中
に存在する第族金属の量は、改質触媒
(reformingcatalvst)において使用される標準的
の範囲内にあるべきであり、約0.1〜1.0重量%、
好ましくは0.2〜0.8重量%、最も好ましくは0.2〜
0.6重量%である。 白金を含有する改質触媒は、金属の均一な分散
の達成または維持のために、通常ハロゲンまたは
ハライド処理され、そして、これらはまたハライ
ド分も含有する(特に塩素化合物)。本発明の触
媒もベンゼン合成のための触媒としての特殊性を
低減させることなく同様な処理を行なうことがで
きる。このハライド処理は、ベンゼンの収量に重
要な影響を与えるようにみえない。 中間細孔径ゼオライト/第族金属の転化触媒
は、バインダーまたはマトリツクスなしに使用で
きる。マトリツクスを使用する場合の好ましい無
機のマトリツクスはCad−O−Silまたはルドツ
クス(Ludox)のようなシリカを基材としたバイ
ンダーである。マグネシアおよびチタニアのよう
なその他の材料も使用できる。好ましい無機のマ
トリツクスは非酸性(nonacidic)のものである。 有効な量のベンゼンの選択的生産のためには、
転化触媒は、例えばアルカリ金属化合物のような
塩基性金属によつてゼオライトを汚損することが
ないように実質的に酸度がないことである。中間
細孔径のゼオライトは、通常アルカリ金属水酸化
物を含有し、そして従つて約1〜2重量%のアル
カリ金属を含有する混合物から製造される。通
常、ナトリウムまたはカリウムであるこれら高水
準のアルカリ金属は、これらが高い汚れ率
(foulingrate)を生じるため大部分の触媒応用に
は許容されない。通常、このアルカリ金属は、水
素またはアンモニウムイオン交換して低水準にま
で低下させる。本明細書において使用するアルカ
リ金属化合物とは、元素金属またはイオン性アル
カリ金属またはそれらの塩基性化合物を意味す
る。意外なことに、ゼオライト自体が実質的に無
酸度でないならば、本発明の方法においては、合
成反応をベンゼン生成に指向させるために塩基性
化合物を必要とすることである。 ゼオライトを実質的に無酸度にするのに必要な
アルカリ金属の量は、ゼオライトのアルミニウム
含量に基づいて標準手法によつて計算できる。正
規の環境においては、ゼオライトが製造され、イ
オン交換をしないときはその触媒の酸度を中和す
るのに十分なアルカリ金属を含有しているであろ
う。出発物質としてアルカリ金属を含まないゼオ
ライトの場合には、そのゼオライトの酸度を実質
的に無くするためにイオン交換によつてゼオライ
ト中にアルカリ金属を進入することができる。モ
ル基準で計算して酸部位(acid site)に約100%
またはそれ以上のアルカリ金属含量があれば十分
である。 塩基性金属含量が酸部位の100%未満の場合は、
そのゼオライトが実質的に無酸度であるかを測定
するのに次の試験が利用できる。試験法は、次の
通りである。触媒0.1〜0.5gを、酸洗浄し、そし
て中和した1gのアランダムと混合し、そして
3/16″のステンレス鋼製反応管中に詰め残部に
はアランダムを充填した。この反応器の内容物
は、450℃において一時間〓焼した。次いで、こ
の反応器をクラム−シエル(Clam−shell)型炉
中に置き、そしてこの炉の出口をガスクロマトグ
ラフの入口に接続する。この入口はガスクロマト
グラフのキヤリヤーガスパイプに接続する。ヘリ
ウムを30c.c./分において系内を通過させる。0.04
マイクロリツターのパルス(pulse)のn−デカ
ンを反応器の上部の隔壁を通して注入し、そして
反応生成物は標準のガスクロマトグラフ分析によ
つて測定した。アランダムによるブランク試験で
は、実験条件下で何等の変化をしてはならない
し、100%カタパル(Catapal)アルミナ触媒で
も変化があつてはならない。擬似一次、分解速度
定数(Pseudo−first−order,Craking rate
Constant)Kは、次式を用いて計算される。 K=1/AIn1/1−X (式中、Aはグラムで表わしたゼオライトの重量
であり、そしてXはデカン以下の沸点を生成する
ための分別転化である。)In Kが約−3.8未満の
値のときそのゼオライトは実質的に無酸度である
ことを示す。 好ましいアルカリ金属は、ナトリウムおよびカ
リウムである。ゼオライト自体は極めて高いシリ
カ:アルミナモル比だけで実質的に酸度がない、
〔本質的にシリカから構成されるゼオライト〕と
は、塩基汚染なしに実質的に酸度のないゼオライ
トの意味である。 本方法の反応条件には典型的に、大気圧から10
バールの範囲の圧力および0.1〜15の範囲の液空
間速度(LHSV)が含まれる。所望ならば、触媒
が汚れる傾向を低減させるために供給原料に水素
を混合することができるが、水素を用いなくても
よい。この反応は480℃以上の温度において行な
われる。驚ろくべきことは、本方法は比較的高温
度、510℃以上そして約595℃までの範囲において
最も効率が良い。 ベンゼンの実質的の量とは、生成されるC5 +ア
ロマチツクスのベンゼン含量がC5 +アロマチツク
スより約50重量%以上、好ましくは約60重量%以
上、そして最も好ましくは約75重量%以上を意味
する。 次の実施例によつて本発明を説明する。別に指
定のない限りすべてのパーセントは重量基準で示
す。 試験には二種の軽質直留供給原料を使用した。 供給原料1 比重、゜API 79 窒素、ppm <0.1 硫黄、ppm <0.2 容積、%パラフイン 83.6 蒸留(D86)〓開始/5 118/123 10/30 126/135 50 143 70/90 156/177 95/終点 194/297 供給原料2 比重、゜API 75 窒素、ppm <0.1 硫黄、ppm <0.02 容積、%パラフイン 77.2 蒸留(D86)〓開始/5 120/133 10/30 136/147 50 157 70/90 170/198 95/終点 216/254 試験に使用したゼオライトの構造及び組成は次
のとおりである。
【表】
【表】
【表】
ライト
L ZSM〓5 2.03 0.44 0.42 0.49 121:1
L ZSM〓5 2.03 0.44 0.42 0.49 121:1
【表】
【表】
【表】
実施例 1
実質的に酸度のないゼオライトがベンゼンの生
成に必要なことを証明するために一連の実験を行
なつた。最初の組の実験においては、米国特許第
4061724号に従つてゼオライトを製造し、そして
シリカ:アルミナのモル比が892:1のものを使
用した。無機のマトリツクスは使用しなかつた。
次の条件で供給原料2を使用した、LHSV=1、
水素なし、圧力3.4バール(ゲージ圧)、そして温
度538℃であつた。計算によつて0.16%のナトリ
ウムが酸(アルミニウム)部位を飽和させること
を示している。
成に必要なことを証明するために一連の実験を行
なつた。最初の組の実験においては、米国特許第
4061724号に従つてゼオライトを製造し、そして
シリカ:アルミナのモル比が892:1のものを使
用した。無機のマトリツクスは使用しなかつた。
次の条件で供給原料2を使用した、LHSV=1、
水素なし、圧力3.4バール(ゲージ圧)、そして温
度538℃であつた。計算によつて0.16%のナトリ
ウムが酸(アルミニウム)部位を飽和させること
を示している。
【表】
クスの%
これらのデータは、ナトリウム水準が増加する
と(ゼオライトの酸度が減少し中和されるに伴
い)C5留分の収量は増加し、実質的にC5 +アロマ
チツクス留分のベンゼン含量が増加することを示
している。 実験の二番目の組も酸のないゼオライトがベン
ゼン特異性(specificity)に及ぼす驚ろくべき効
果を示している。再び供給原料2を使用し、
LHSV=1、H2/HC=1、圧力1.65バール(ゲ
ージ圧)、そして温度は538℃で、ZSM−5のX
−線回折図を示し、かつシリカ:アルミナのモル
比が121:1(DおよびE)および米国特許第
4061724号に従つて製造した(F、シリカ:アル
ミナモル比928:1のもの)ゼオライトを用いて
実験し、次の結果を得た。
これらのデータは、ナトリウム水準が増加する
と(ゼオライトの酸度が減少し中和されるに伴
い)C5留分の収量は増加し、実質的にC5 +アロマ
チツクス留分のベンゼン含量が増加することを示
している。 実験の二番目の組も酸のないゼオライトがベン
ゼン特異性(specificity)に及ぼす驚ろくべき効
果を示している。再び供給原料2を使用し、
LHSV=1、H2/HC=1、圧力1.65バール(ゲ
ージ圧)、そして温度は538℃で、ZSM−5のX
−線回折図を示し、かつシリカ:アルミナのモル
比が121:1(DおよびE)および米国特許第
4061724号に従つて製造した(F、シリカ:アル
ミナモル比928:1のもの)ゼオライトを用いて
実験し、次の結果を得た。
【表】
これらのデータもまた、本発明のベンゼン生成
に対する有意な選択性を証明している。 1978年2月14日フラニゲン(Flanigen)に発
行された米国特許第4073865号に従い製造し、ア
ルミニウム含量が950ppm(w/w)を有するゼオ
ライトを用いアロマチツクス留分中のベンゼンの
選択的生成およびアルカリ金属の毒性の影響を示
すためにさらに実験を行なつた。この反応は、供
給原料2を用い、LHSV=1、水素なし、圧力
3.3バール(ゲージ圧)そして温度538℃において
実施した。
に対する有意な選択性を証明している。 1978年2月14日フラニゲン(Flanigen)に発
行された米国特許第4073865号に従い製造し、ア
ルミニウム含量が950ppm(w/w)を有するゼオ
ライトを用いアロマチツクス留分中のベンゼンの
選択的生成およびアルカリ金属の毒性の影響を示
すためにさらに実験を行なつた。この反応は、供
給原料2を用い、LHSV=1、水素なし、圧力
3.3バール(ゲージ圧)そして温度538℃において
実施した。
【表】
GのC5 +生成物のアロマチツクス留分は低い
が、ベンゼン含量は高く、そして転化された供給
原料基準でG(約8%)はH(約2.5%)より著し
く多くベンゼンを生成した。 実施例 2 ベンゼンの選択性のみならずアロマチツクスの
合理的収量を得るために第族金属の存在の必要
性を示すために実験を行なつた。供給原料2を用
い、LHSV=1、圧力3.3バール(ゲージ圧)、水
素なし、そして温度538℃の条件で行なつた。I
のゼオライトは、ZSM−5のX線回折図を示し
た、またJのゼオライトは、米国特許第4061724
号に従つて製造した。このゼオライトは、無機マ
トリツクと配合しなかつた。
が、ベンゼン含量は高く、そして転化された供給
原料基準でG(約8%)はH(約2.5%)より著し
く多くベンゼンを生成した。 実施例 2 ベンゼンの選択性のみならずアロマチツクスの
合理的収量を得るために第族金属の存在の必要
性を示すために実験を行なつた。供給原料2を用
い、LHSV=1、圧力3.3バール(ゲージ圧)、水
素なし、そして温度538℃の条件で行なつた。I
のゼオライトは、ZSM−5のX線回折図を示し
た、またJのゼオライトは、米国特許第4061724
号に従つて製造した。このゼオライトは、無機マ
トリツクと配合しなかつた。
【表】
これらのデータは、この場合は白金であるが第
族の金属は、生成されるアロマチツクスの高い
ベンゼン留分を得るためでなく、アロマチツクス
留分の実際的な量を得るためにも必要であること
を示している。 実施例 3 前述の実施例は、広範囲のシリカ:アルミナモ
ル比を有するゼオライトを用いてベンゼンが高い
収量において選択的に生成されうることを示すも
のである。この活性を証明するためにいくつかの
実験をさらに実施した。この触媒Kは、米国特許
第4061724号に従つて製造した、触媒Lは、ZSM
−5のX線回折図形を示した。反応条件は、圧力
1.65バール(ゲージ圧)、H2/HC=1、LHSV
=1そして温度は538℃であつた。
族の金属は、生成されるアロマチツクスの高い
ベンゼン留分を得るためでなく、アロマチツクス
留分の実際的な量を得るためにも必要であること
を示している。 実施例 3 前述の実施例は、広範囲のシリカ:アルミナモ
ル比を有するゼオライトを用いてベンゼンが高い
収量において選択的に生成されうることを示すも
のである。この活性を証明するためにいくつかの
実験をさらに実施した。この触媒Kは、米国特許
第4061724号に従つて製造した、触媒Lは、ZSM
−5のX線回折図形を示した。反応条件は、圧力
1.65バール(ゲージ圧)、H2/HC=1、LHSV
=1そして温度は538℃であつた。
【表】
実施例 4
供給原料#2を、米国特許第4061724号に従つ
て製造し、シリカ:アルミナモル比が938:1で、
白金(0.36%)とナトリウム(1.14%)とを含む
ゼオライトで処理した。反応条件は、LHSV=
1、圧力1.65バール(ゲージ圧)、H2/HC=1
そして温度538℃であつた。生成物は、実験の初
めと終りで比較した。
て製造し、シリカ:アルミナモル比が938:1で、
白金(0.36%)とナトリウム(1.14%)とを含む
ゼオライトで処理した。反応条件は、LHSV=
1、圧力1.65バール(ゲージ圧)、H2/HC=1
そして温度538℃であつた。生成物は、実験の初
めと終りで比較した。
【表】
これらのデータは驚ろくべき結果を証明してい
る、すなわち、触媒が汚損されるに伴いC5 +の収
量を増加し、ベンゼンはC5 +アロマチツクスの主
要成分として残り、ベンゼンが主要生成物として
留まり、そして非ベンゼンアロマチツクスは生成
物の少量成分となる。分解活性に望ましくない部
位(site)はベンゼン合成部位より速かに汚損さ
れた。 実施例 5 通常の改質方法がこれによつて進行する脱水素
環化機構に基づけば、n−ヘプタン供給原料は、
主要量がトルエンでこれに僅かな量のベンゼンそ
の他のアロマチツクスを伴う生成物が得られる筈
である。n−ヘプタン供給原料および白金、ナト
リウムZSM−5ゼオライトを用い、そして
LHSV=1、圧力1.65バール(ゲージ圧)、H2/
HC=1そして温度538℃で一つの実験を行なつ
た。この実験の初めと終りのデータから、n−ヘ
プタンから有意の量のベンゼンが生成されること
を示す。
る、すなわち、触媒が汚損されるに伴いC5 +の収
量を増加し、ベンゼンはC5 +アロマチツクスの主
要成分として残り、ベンゼンが主要生成物として
留まり、そして非ベンゼンアロマチツクスは生成
物の少量成分となる。分解活性に望ましくない部
位(site)はベンゼン合成部位より速かに汚損さ
れた。 実施例 5 通常の改質方法がこれによつて進行する脱水素
環化機構に基づけば、n−ヘプタン供給原料は、
主要量がトルエンでこれに僅かな量のベンゼンそ
の他のアロマチツクスを伴う生成物が得られる筈
である。n−ヘプタン供給原料および白金、ナト
リウムZSM−5ゼオライトを用い、そして
LHSV=1、圧力1.65バール(ゲージ圧)、H2/
HC=1そして温度538℃で一つの実験を行なつ
た。この実験の初めと終りのデータから、n−ヘ
プタンから有意の量のベンゼンが生成されること
を示す。
【表】
%
【表】
給原料の%
無転化供給原料 1.92 3.65
無転化供給原料 1.92 3.65
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 直鎖および僅かに枝分れした炭化水素から実
質的なベンゼン含量を有する生成物を選択的に製
造する方法において、 (a) 直鎖および僅かに枝分れした炭化水素を含み
40℃以上そして200℃未満の沸点範囲を有する
炭化水素質供給原料を、中間細孔径のゼオライ
トおよび第族白金族化合物を含み、そして該
ゼオライトが実質的に無酸度であるための十分
な量のアルカリ金属化合物を含む、転化触媒と
接触させ、そして、 (b) ベンゼンを含有する流出液を回収することを
特徴とする前記方法。 2 中間細孔径のゼオライトが、約5〜約6.5オ
ングストロームの範囲内の細孔口径を有する前記
第1項に記載の方法。 3 該ゼオライトが、ZSM−5、ZSM−11およ
びシリカライトから選ばれる前記第1項に記載の
方法。 4 該ゼオライトが、実質的に無酸度であるため
の十分な量のアルカリ金属化合物を有する前記第
1項に記載の方法。 5 該ゼオライトが、モル基準で該ゼオライトの
酸部位の約100%またはそれより多いアルカリ金
属含量を有する前記第4項に記載の方法。 6 該アルカリ金属が、カリウムおよびナトリウ
ムから選ばれる前記第5項に記載の方法。 7 該ゼオライトが、本質的にシリカから成る前
記第1項に記載の方法。 8 該第金属が、白金である前記第1項に記載
の方法。 9 該供給原料が、60℃以上そして120℃以下の
沸点範囲を有する前記第1項に記載の方法。 10 該供給原料が、本質的に炭素原子6〜8個
を有する炭化水素から成る前記第9項に記載の方
法。 11 該接触が、480℃以上の温度において起こ
る前記第1項に記載の方法。 12 該接触が、510℃以上の温度において起こ
る前記第11項に記載の方法。 13 該転化触媒が、さらにハライド成分を含む
前記第1項に記載の方法。 14 該供給材料が、リホーマー流出液からなる
前記第1項に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57101949A JPS58219130A (ja) | 1982-06-14 | 1982-06-14 | ベンゼンの合成法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57101949A JPS58219130A (ja) | 1982-06-14 | 1982-06-14 | ベンゼンの合成法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58219130A JPS58219130A (ja) | 1983-12-20 |
JPH0339048B2 true JPH0339048B2 (ja) | 1991-06-12 |
Family
ID=14314140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57101949A Granted JPS58219130A (ja) | 1982-06-14 | 1982-06-14 | ベンゼンの合成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58219130A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2671320T3 (es) * | 2013-07-02 | 2018-06-06 | Saudi Basic Industries Corporation | Método para craquear una materia prima hidrocarbonada en una unidad de craqueador a vapor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5016788A (ja) * | 1973-06-15 | 1975-02-21 | ||
JPS54477A (en) * | 1977-06-02 | 1979-01-05 | Mitsubishi Electric Corp | Switching circuit for lighting apparatus |
JPS5424835A (en) * | 1977-07-25 | 1979-02-24 | Mobil Oil | Inversion method of olefinic naphtha |
JPS5452699A (en) * | 1977-08-01 | 1979-04-25 | Mobil Oil | Zeolite zsmm11*its manufacture and contact conversion method of using it |
-
1982
- 1982-06-14 JP JP57101949A patent/JPS58219130A/ja active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5016788A (ja) * | 1973-06-15 | 1975-02-21 | ||
JPS54477A (en) * | 1977-06-02 | 1979-01-05 | Mitsubishi Electric Corp | Switching circuit for lighting apparatus |
JPS5424835A (en) * | 1977-07-25 | 1979-02-24 | Mobil Oil | Inversion method of olefinic naphtha |
JPS5452699A (en) * | 1977-08-01 | 1979-04-25 | Mobil Oil | Zeolite zsmm11*its manufacture and contact conversion method of using it |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58219130A (ja) | 1983-12-20 |
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