JPH04227067A - 炭化水素変換に適した改良ゼオライト触媒 - Google Patents
炭化水素変換に適した改良ゼオライト触媒Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ゼオライト触媒に関する。
芳香族炭化水素類の製造方法を開示しており、この方
法は、 高温で、 C3−C12炭化水素供給原料を、
ガリウムを含む規定のゼオライト触媒と接触させるこ
とからなる。 欧州特許第−A−50021号公報には
、 C2炭化水素供給原料を使用する類似方法を開示し
ている。
の型の方法における芳香族の収率が、 触媒中に銅を組
込むことにより向上出来ることが突止められるに至った
。
シリカのアルミナに対するモル比が少なくとも5:1を
有する結晶性アルミノけい酸塩からなる触媒組成物にお
いて、 前記アルミノけい酸塩は、 ガリウムと銅を保
持することを特徴とする触媒組成物を提供するものであ
る。
る方法において、 この方法は、 本発明による触媒組
成物を、 高温でC2−C12炭化水素供給原料と接触
させることを特徴とする芳香族炭化水素の製造方法を提
供するものである。
して、 飽和及び/又は不飽和C2−C12炭化水素類
の単一炭化水素成分又は混合物を含む供給原料を意味す
る。 供給原料は、 好適には、 C3−C4炭化水素
供給原料である。 供給原料中にプロパン、 プロペン
、 イソブタン、 及び/又はイソブテンを含むC3と
C4供給原料が、 特に有用である。他の有用な供給原
料は、 ナフサ類を含み、 この場合方法は、 リホー
ミング方法である。 本発明による方法に対する最適の
温度は、使用される供給原料に左右される。 好適には
、 温度は、 300−700℃の範囲にある。 C3
−C4炭化水素供給原料を使用する場合、 温度は、
好適には、 450−600℃の範囲にある。 好適に
は、 供給原料は、 望ましくは不活性ガス、 例えば
、 窒素との混合物で、 蒸気相において触媒組成物上
に通される。 反応圧力は、 適切には、 100−2
000KPa絶対、 好適には200−1000KPa
絶対である。 広範囲の結晶性アルミノけい酸塩が、
本発明による触媒組成物のベースとして有用である。
アルミナに対するシリカ比は、 好適には、10:1−
200:1、 特に10:1− 70:1の範囲である
。 代表的ゼオライトは、 ZSM−5, ZSM−8
, ZSM−11,ZSM−12, 及びZSM−35
を包含し, これらは、 米国特許第3970544号
公報に記載されている。 更に適切なアルミノけい酸塩
は、 欧州特許第−A−57049号公報に記載される
通りの命名のゼオライトΘ−1(シータ−1)である。 ゼオライトZSM−11及び、 特にZSM−5の使
用が好適である。
ウムが、 イオン交換により導入される。 この場合、
ガリウムイオンは、 ガリウム塩、 例えば、 硝酸
ガリウム、 塩化ガリウム、 又は硫酸ガリウムの水溶
液として付与される。 この様な触媒は、 普通のイオ
ン交換技術により製造されて良く、 かつこの様にして
製造された触媒は、 引き続いて乾燥される。 例えば
、 硝酸ガリウムの様なガリウム化合物の水溶液は、
周囲温度又は高温で、 還流によりアルミノけい酸塩と
接触される。 次いで、 イオン交換されたアルミノけ
い酸塩は、 例えば、 デカンテーションに次いで濾過
により分離され、 脱イオン水で数回洗浄され、 次い
で最後に乾燥される。 ガリウム化合物の水溶液に添加
される前に、 アルミノけい酸塩は、 酸処理されるの
が良い。
い酸塩上に析出されても良く、 このガリウムは、アル
ミノけい酸塩の表面上に含浸されるか、 又はガリウム
化合物として結晶内ゼオライト孔部中に組み込まれても
良く、 このガリウム化合物は、 炭化水素供給原料と
接触される前の触媒活性化の間に、 酸化ガリウムを生
成する。 適切なガリウム化合物の例は、 硝酸ガリウ
ムである。 普通の含浸技術が、 これらの触媒を製造
するのに使用されて良い。 例えば、 含浸は、 過剰
の溶液、 例えばガリウム化合物、 例えば、 硝酸ガ
リウムの過剰の水溶液を調製し、 この水溶液にアルミ
ノけい酸塩を、 十分に攪拌しながら添加してペースト
を形成することにより達成される。 次いで、 このペ
ーストは、 例えば、 真空中で高温を使用して乾燥さ
れる。 所謂初期湿潤技術もまた有用な含浸技術である
。 この技術では、 ガリウム塩の溶液が、 液体の全
容積を吸収するのに充分なアルミノけい酸塩量へ添加さ
れる。
な水溶液中でイオン化するガリウム化合物を使用して調
製される場合、 この調製がアルミノけい酸塩の含浸に
向けられたとしても、 ガリウムイオンの幾らかが、ア
ルミノけい酸塩中のカチオンと交換されるであろうこと
は避けられない。
触媒組成物中に存在するガリウム量は、 例えば、
触媒組成物中の全アルミノけい酸塩の重量に対して0.
05−10重量%、 好適には0.1−7重量%の範囲
にあるのが良い。
ムに対して前記した方法と全く同じ方法で、 銅塩の水
溶液又は非水溶液を使用してイオン交換又は析出により
導入されて良い。 例えば、 硝酸銅が、 水とアルコ
ール類の両方に可溶性な都合良い塩である。 含浸は、
所謂初期湿潤技術、 回転蒸発、 又は還流を含む各
種の技術によりなされる。 溶液のpH値は、 適切に
調節されるのが良い。 好適には、 触媒組成物中に存
在する銅の量は、 触媒組成物中の全アルコールけい酸
塩の重量に対して0.01− 10重量%、 好適には
0.1−7重量%の範囲である。
と銅に加えて、 他の金属成分を含んで良い。 最も好
適には、 組成物は、 唯一つの金属成分として、 ガ
リウムと銅を含む。
された形態として使用されるのが良く、 同様に改善さ
れた形態で、 例えば水素又はアンモニウム交換形態で
使用されても良い。
の製造方法を提供するもので、 この製造方法は、 少
なくとも5:1のシリカのアルミナに対するモル比を有
する結晶性アルミノけい酸塩を、 ガリウムと銅を含む
溶液と処理することを特徴とする。 ガリウムと銅の導
入の程度は、 重要でない。 ガリウムを導入し、 次
いで銅を導入して良く、 銅を導入し、 次いでガリウ
ムを導入しても良く、 又は両方を、 混合溶液を使用
して一緒に導入しても良い。
らば、 結合剤を含んでも良い。 ゼオライト触媒の為
に普通に使用されるどの適切な結合剤、 例えば、 シ
リカ、 アルミナ、 又は粘土も使用して良い。 結合
剤が若し存在するならば、 触媒製造のどの適切な段階
、 ガリウム及び/又は銅の導入の前、 又は後のいず
れかにおいて、 触媒中に組み込まれて良い。
給原料と接触前に活性化される。 活性化は、 400
℃−650℃の間の温度、 好適には500℃−600
℃の間の温度で触媒を加熱することにより実施されるの
が良い。 活性化は、 例えば、 窒素、空気、 又は
水素の雰囲気中で実施されるのが良い。 活性化は、望
むならば、 反応前に反応管自体中で実施されるのが良
い。
より調製した、 アルミナに対するシリカモル比36:
1のZSM−5ゼオライト250gを、 1070ml
の蒸留水に70%v/v%硝酸の180mlで、 3時
間攪拌することにより洗浄した。 ゼオライトを濾過し
、 次いで4× 500ml部の蒸留水で洗浄し、 次
いで120℃で一晩真空下に乾燥し、 次いで30メッ
シュ篩を通した。 篩分けしたゼオライトを、 170
0ml/分の空気流れ下に、 60時間、 550℃
でマッフル炉中にて焙焼した。次いで炉を室温まで戻し
た。
希釈した酸性硝酸ガリウム溶液(ml当たり0.025
gのGa)250ml中で4時間還流し、 得られた混
合物のpHを、 アンモニア溶液で約pH2.3まで増
大させた。 ゼオライトを熱濾過し、 次いで4×50
0ml部の蒸留水で洗浄し、 次いで一晩100℃で真
空オーブン中にて乾燥した。 乾燥したゼオライトを、
500ミクロンまで篩分けし、 次いでシリカ溶液[
ルドックス(LUDOX) AS40、(商標)]と混
合して、 乾燥ゼオライトの結合剤に対する比60:
40の結合触媒を得た。 結合ゼオライトを篩分けして
粒度8−30メッシュを得、 次いでこのゼオライトを
、 ガス時間空間速度200−1で2時間、 550℃
で空気中にて16%v/v水蒸気で処理した。
ンレス鋼の管状反応器に入れ、 かつ温度を、 大気圧
で窒素流れ下に、 535℃まで上昇させた。 反応器
がこの温度に達した時に、 反応器を2時間窒素で置換
した。 圧力を200KPa絶対まで上昇させ、 かつ
プロパンを0.8重量時間空間速度の割合で反応器を通
って流し、 かつ炉を、 平均床温度535℃に保持す
る様に調節した。 反応生成物を、 コンデンサー シ
ステム中でガスと液体相に分離させ、 ついでガスクロ
マトグラフィーにより分析した。 生産中47時間にお
けるプロパンの変換は、 芳香族への選択性55.1重
量%にて58.2重量%であった。
0.51gCu(NO3)2・3H2Oを含む蒸留水8
.7 mlと混合して、 1重量%の銅負荷の触媒を得
た。 この触媒を一晩120℃で乾燥し、 次いで実施
例2に記載の方法により試験した。 生産中47時間に
おけるプロパンの変換は、 芳香族への選択性57.3
重量%にて71.4重量%であった。
試料を、5.825gCu(NO3)2・3H2O/1
00cm3硝酸銅を含む蒸留水12.6mlと混合して
、 1.5重量%の銅負荷の触媒を得た。 この触媒を
一晩で乾燥した後、 実施例2で使用した方法により処
理した。 生産中47時間におけるプロパンの変換は、 芳香族
への選択性55.1重量%にて74.9重量%であった
。
攪拌しながら、 アンモニア溶液で pH9まで緩衝さ
せた2M硝酸アンモニア溶液1.5 に添加した。 混
合物を、 3時間還流し、 次いで濾過し、 次いで蒸
留水(2×250ml)で洗浄し、 次いでこの触媒を
一晩 120℃で乾燥した。 ゼオライトを30メッ
シュ篩を通し、 次いでpH調節(pH2.3)硝酸ガ
リウム溶液(0.025gGa/モル)の69.3ml
で含浸し、 含浸は結合触媒が0.8重量%Gaである
様になされた。 Ga含浸ゼオライトを、 シリカ溶液
[ルドックス(LUDOX)AS40、 商標]と混合
することによりシリカと結合されて、 乾燥した時に、
ゼオライトの結合剤に対する比率60:40を与えた
。 結合ゼオライトを、 篩分けして、 粒度8− 3
0メッシュを得、 このものを、 ガス時間空間速度2
00−1で、 2時間550℃にて、 空気中16%v
/v水蒸気で処理した。 実施例 6 (比較) 実施例5の生成物20ml(10.85g)を、 実施
例2に記載の方法により処理し、 かつ試験した。 生
産中46時間におけるプロパンの変換は、 芳香族への
選択性54.7重量%にて53.8重量%であった。
100ml当たり5.825gCu(NO3)2・3H
2Oを含む蒸留水27.2mlと混合した。 この触媒
を一晩120℃で乾燥した。 触媒を実施例2に記載の
方法により処理し、 かつ試験した。 生産中46.6
時間におけるプロパンの変換は、 芳香族への選択性5
5.1重量%にて76.3重量%であった。
素供給原料を、 ガリウムを含む規定のゼオライト触媒
と接触させて、 芳香族炭化水素に変換することが公知
であったが、 この型の触媒による変換方法における芳
香族の収率が、 ゼオライト触媒中に、 ガリウムと共
に銅を組込む本発明に係るゼオライト触媒を使用するこ
とにより顕著に向上出来る。
Claims (9)
- 【請求項1】 シリカのアルミナに対するモル比が少
なくとも5:1を有する結晶性アルミノけい酸塩からな
る触媒組成物において、 前記アルミノけい酸塩は、
ガリウムと銅を保持することを特徴とする触媒組成物。 - 【請求項2】 結晶性アルミノけい酸塩が、 ZSM
−5, ZSM−8, ZSM−11, ZSM−12
, ZSM−35, 又はΘ−1(シータ−1)である
請求項1記載の触媒組成物。 - 【請求項3】 ガリウムの量が、 全アルミノけい酸
塩の重量の0.05−10重量%の範囲である請求項1
又は2に記載の触媒組成物。 - 【請求項4】 銅の量が、 触媒組成物中の全アルミ
ノけい酸塩の重量の0.01−10重量%の範囲である
請求項1−3のいずれか1項に記載の触媒組成物。 - 【請求項5】 請求項1−4のいずれか1項に記載の
触媒組成物の製造方法において、 この製造方法は、
シリカのアルミナに対するモル比が少なくとも5:1を
有する結晶性アルミノけい酸塩を、 ガリウムと銅を含
む溶液で処理することを含むことを特徴とする触媒組成
物の製造方法。 - 【請求項6】 芳香族炭化水素を製造する方法におい
て、 この方法は、 請求項1−4のいずれか1項に記
載の触媒組成物を、 高温でC2−C12炭化水素供給
原料と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。 - 【請求項7】 前記供給原料が、 C3−C4炭化水
素供給原料又はナフサ供給原料である請求項6記載の芳
香族炭化水素の製造方法。 - 【請求項8】 温度が、 300−700℃の範囲に
ある請求項6又は7記載の芳香族炭化水素の製造方法。 - 【請求項9】 供給原料が、 C3−C4炭化水素供
給原料でかつ温度が、 300−700℃の範囲にある
請求項8記載の芳香族炭化水素の製造方法。
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