JPH0446130A - Production of ethane and ethylene by partial oxidation of methane - Google Patents

Production of ethane and ethylene by partial oxidation of methane

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JPH0446130A
JPH0446130A JP2154000A JP15400090A JPH0446130A JP H0446130 A JPH0446130 A JP H0446130A JP 2154000 A JP2154000 A JP 2154000A JP 15400090 A JP15400090 A JP 15400090A JP H0446130 A JPH0446130 A JP H0446130A
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ethylene
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Abstract

PURPOSE:To efficiently obtain ethane and ethylene by partially oxidizing methane or natural gas containing the methane with O2 or an O2-containing gas by using a compound metallic oxide composed of two kinds of metals supporting an alkali metallic halide. CONSTITUTION:Methane or natural gas containing the methane is partially oxidized with oxygen or an oxygen-containing gas at 600-1,000 deg.C in the presence of a catalyst of an alkali metallic halide supported on a compound metallic oxide (especially perovskite type or ilmenite type compound metallic oxide is preferred) composed of two kinds of metals to afford ethane or ethylene. The yield of 2C compounds in oxidative coupling reaction of the methane is high according to the aforementioned method and the industrial value thereof is great.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メタンまたはメタンを含む天然ガスを酸素ま
たは含酸素ガスで部分酸化することによって、エタン、
エチレンを製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention provides ethane,
The present invention relates to a method for producing ethylene.

〔従来の技術] メタンは、天然ガスの主成分として全世界に豊富に存在
する資源であるが、その反応性の低さのため、そのほと
んどが燃料として消費されており、有用な物質を製造す
るための原料としての利用方法は限られている。
[Prior art] Methane is a resource that exists in abundance around the world as the main component of natural gas, but due to its low reactivity, most of it is consumed as fuel, and it is difficult to produce useful substances. There are limited ways to use it as a raw material.

しかしながら、1982年に、ケラー氏とバージン氏が
種々の金属酸化物を触媒として、メタンを酸素の存在下
で部分酸化すると、エタン、エチレンが生成することを
アメリカ国発行、ジャーナル・オン・キャタリシス誌、
第73巻、9〜19ページに報告して以来、メタンの酸
化カンプリング反応と呼ばれるこの反応に世界の研究者
が注目し、これまでに多くの触媒が報告されている。
However, in 1982, Mr. Keller and Mr. Bergin reported in the Journal on Catalysis, published in the United States, that ethane and ethylene were produced when methane was partially oxidized in the presence of oxygen using various metal oxides as catalysts. ,
Since the report was published in Volume 73, pages 9-19, researchers around the world have focused on this reaction, which is called the oxidative camping reaction of methane, and many catalysts have been reported so far.

たとえば、日本化学会、1987年発行、ケミストリー
・レターズ誌、483−484ページには、ランタニド
系金属酸化物、特に酸化サマリウムがこの反応において
、エタン・エチレンの選択性に優れた触媒であることが
報告されている。しかし、C2収率は12〜13%程度
であり、工業化には未だ不十分である。また、主として
希土類元素を用いた触媒であるため、原料コストが高い
という欠点がある。
For example, Chemistry Letters, published by the Chemical Society of Japan in 1987, pages 483-484, states that lanthanide metal oxides, especially samarium oxide, are catalysts with excellent selectivity for ethane and ethylene in this reaction. It has been reported. However, the C2 yield is about 12 to 13%, which is still insufficient for industrialization. Furthermore, since the catalyst mainly uses rare earth elements, there is a drawback that the cost of raw materials is high.

また、特開昭61−225141号公報によれば、触媒
としてアルカリおよびアルカリ土類元素周期表の第mb
族の元素、原子番号24〜300元素、ランタニド元素
、銀、カドミウム、鉛およびビスマスの塩化物、臭化物
およびヨウ化物を単独または混合物で使用すると、メタ
ンがエタン・エチレンに変換することが記載されている
。この方法では、これらの金属ハロゲン化物を単独で用
いる場合には、変換率の低下が頻繁に起こること、した
がって好ましくは軽石などの担体上で使用することが有
利であるとされ、また有効な変換率を得るためにはハロ
ゲン化物触媒が作業温度で溶融されているこ七が有利で
あると記載されている(公報箱3真左下欄第10行〜左
下欄第16行参照)。
Furthermore, according to JP-A No. 61-225141, alkaline and alkaline earth elements mb of the periodic table are used as catalysts.
It has been stated that when the chlorides, bromides and iodides of group elements, elements with atomic numbers 24-300, lanthanide elements, silver, cadmium, lead and bismuth are used alone or in mixtures, methane is converted to ethane/ethylene. There is. In this method, it is said that when these metal halides are used alone, a reduction in conversion rate frequently occurs, and therefore it is advantageous to use them preferably on a carrier such as pumice. It is stated that it is advantageous for the halide catalyst to be molten at the working temperature in order to obtain the desired yield (see Publication Box 3, bottom left column, line 10 to bottom left column, line 16).

しかし、このような有利な条件下においてもメタンの変
換率は20%以下と低く、したがって02収率は最大1
2%程度であり、工業化に十分とは認められない。また
、変換率を高めるため、反応温度をハロゲン化物の熔融
温度以上にあげているが、そのため、流出ガス混合物中
にハロゲン化物およびハロゲンが認められ、触媒の失活
化をともなう。これを防ぐため、触媒の連続的な再往操
作が必要であるという欠点を有する。さらに、同明細書
にはハロゲン化アルカリ金属を添加した触媒を使用する
ことが記載されているが、具体的手段およびこれらを添
加することによって収率が上昇したという記載はなく、
実施例においてもそのような事実は認められない。
However, even under these favorable conditions, the conversion of methane is low, below 20%, and therefore the 02 yield is at most 1
It is around 2%, which is not recognized as sufficient for industrialization. Furthermore, in order to increase the conversion rate, the reaction temperature is raised above the melting temperature of the halide, but as a result, halides and halogens are found in the effluent gas mixture, accompanied by deactivation of the catalyst. In order to prevent this, there is a disadvantage that continuous recirculation of the catalyst is required. Furthermore, although the same specification describes the use of a catalyst to which an alkali metal halide is added, there is no mention of specific means or that the addition of these increases the yield.
Such a fact is not recognized in the examples as well.

また、特開昭61−282323号公報によれば、コバ
ルト;ジルコニウム、亜鉛、ニオブ、インジウム、鉛お
よびビスマスから成る群から選ばれる少なくとも一種の
金属;燐;少なくとも一種の第1A族金属;酸素および
所望によりノ\ロゲンおよび硫黄からなる群から選ばれ
る物質から成る触媒を用いると、メタンをエタン・エチ
レンに転化できることが記載されているが、この方法は
触媒系が複雑であるにもかかわらず、実施例による結果
ではC2収率が10%程度と低く、やはり工業化には十
分とは認められない。なお、この公報には、前記触媒に
ハロゲン好ましくは塩素を添加すると、メタンの転化率
およびこれより高級な炭化水素、特にエチレンおよびエ
タンに対する選択率が実質的に向上すると記載されてい
る(公報第3置方下欄第3行〜第6行および第4負左上
欄第5行〜第8行参照)が、比較例が記載されておらず
、その実質的向上の程度を窺い知ることはできない。
Further, according to JP-A No. 61-282323, cobalt; at least one metal selected from the group consisting of zirconium, zinc, niobium, indium, lead, and bismuth; phosphorus; at least one Group 1A metal; oxygen and It has been described that methane can be converted to ethane and ethylene, optionally using a catalyst consisting of a substance selected from the group consisting of halogens and sulfur, but this process is difficult despite the complexity of the catalyst system. According to the results of the examples, the C2 yield is as low as about 10%, which is still not recognized as being sufficient for industrialization. Additionally, this publication states that when a halogen, preferably chlorine, is added to the catalyst, the conversion rate of methane and the selectivity to higher hydrocarbons, particularly ethylene and ethane, are substantially improved (No. (See lines 3 to 6 of the 3rd column, lower left column, and lines 5 to 8 of the 4th negative upper left column), but no comparative examples are listed, so it is not possible to gauge the extent of the substantial improvement. .

さらにまた、日本化学会、1988年発行、ケミストリ
ー・レターズ誌、237ページによれば、2種の金属A
、Bが結晶格子内に取り込まれた、一般式ABO,で表
わされる複合金属酸化物の一種テするペロブスカイド(
灰チタン石)型酸化物の一部が、酸化カップリング反応
に触媒活性を有することが報告されている。しかしなが
ら、この刊行物に記載されている最大のC2収率は、5
rZrOsの11.7%であり、エタン・エチレン製造
の工業化を図るには、収率の点で未だ不十分であり、本
触媒系における収率の向上が望まれるところである。
Furthermore, according to the Chemical Society of Japan, published in 1988, Chemistry Letters, page 237, two types of metal A
, B is incorporated into the crystal lattice, and perovskide (
It has been reported that some perovskite) type oxides have catalytic activity in oxidative coupling reactions. However, the maximum C2 yield described in this publication is 5
This is 11.7% of rZrOs, which is still insufficient in terms of yield for industrializing ethane/ethylene production, and it is desired to improve the yield in this catalyst system.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明者は、ペロブスカイド型およびイルメナイト(チ
タン鉄鉱)型と呼ばれる複合金属酸化物が、二種の金属
の酸化物または金属塩を1000℃以上の高温で焼成し
て調製するものである点に着目し、これらが耐熱性でか
つ長寿命の触媒としてを望であると考えられることから
、エタン・エチレンの製造を目的としたメタンの部分酸
化反応において、ペロブスカイド型およびイルメナイト
型金属酸化物にハロゲン化アルカリ金属を担持させたも
のを触媒として用いることにより、メタンの転化率およ
びエタン・エチレンの収率を向上させることができる知
見を得て、本発明に到達した。
The present inventor has focused on the fact that composite metal oxides called perovskide type and ilmenite type are prepared by firing two types of metal oxides or metal salts at high temperatures of 1000°C or higher. However, since these are considered to be desirable as heat-resistant and long-life catalysts, they are used in the partial oxidation reaction of methane for the production of ethane and ethylene. The present invention was achieved based on the finding that the conversion rate of methane and the yield of ethane/ethylene can be improved by using a catalyst carrying an alkali metal.

本発明の目的は、特定の触媒を使用することによって、
効率よくエタン・エチレンを製造する方法を従供するこ
とにある。
The object of the present invention is to, by using a specific catalyst,
The object of the present invention is to provide a method for efficiently producing ethane and ethylene.

〔課題を解決するための手段] 本発明は、2種の金属からなる複合金属酸化物にハロゲ
ン化アルカリ金属を担持した触媒を用いて、メタンを部
分酸化することによって、エタン、エチレンを製造する
ことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The present invention produces ethane and ethylene by partially oxidizing methane using a catalyst in which an alkali metal halide is supported on a composite metal oxide consisting of two types of metals. It is characterized by

以下、本発明について詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明で使用される触媒は、ペロブスカイド型またはイ
ルメナイト型複合金属酸化物にハロゲン化アルカリ金属
を担持した触媒であるが、これは次のようにして得られ
る。
The catalyst used in the present invention is a catalyst in which an alkali metal halide is supported on a perovskide-type or ilmenite-type composite metal oxide, and it can be obtained as follows.

一般に複合金属酸化物を構成する金属へと金属Bにおい
て、イオン価数に違いがある場合は小さい方をA、同し
価数の場合はイオン半径が大きい方をAとすると、理想
的なペロブスカイド構造の複合金属酸化物では、次式が
成立つ。
In general, if there is a difference in ionic valence between the metals constituting a composite metal oxide and metal B, the smaller one is A, and if the valence is the same, the larger ionic radius is A, then the ideal perovskite In the structure of a composite metal oxide, the following formula holds true.

(Ra+ Ro)=f丁(Rb+Ro)ここで、Ra、
Rb:金属AおよびBのイオン半径(人)、Ro:酸素
のイオン半径(人)である。
(Ra+Ro)=f (Rb+Ro) where, Ra,
Rb: ionic radius (human) of metals A and B, Ro: ionic radius (human) of oxygen.

しかし、実際は許容されうる限界があって、次式のよう
に係数もが入り、通常、係数もが0.8〜1.0の範囲
の場合はペロブスカイド構造をとり、tが0.8以下の
場合はイルメナイト構造をとるといわれている。
However, in reality, there is a permissible limit, and a coefficient is included as shown in the following equation. Usually, if the coefficient is in the range of 0.8 to 1.0, a perovskite structure is assumed, and if t is 0.8 or less, It is said to have an ilmenite structure.

(Ra+Ro) −t n(Rb+Ro)本発明の方法
においては、tが0.75〜1.0の範囲に入る金属を
選ぶことが必要である。また、金属Aと金属Bの酸化数
の和は結晶全体としての電気的中性を保つため、+6で
なければならないので、金属イオン比金属Bイオンが、
それぞれ1価と5価、2価と4価または3価と3価の組
合せとなるような、2種類の金属を用いることが必要で
ある。
(Ra+Ro) -t n (Rb+Ro) In the method of the present invention, it is necessary to select a metal in which t falls within the range of 0.75 to 1.0. In addition, the sum of the oxidation numbers of metal A and metal B must be +6 in order to maintain electrical neutrality as a whole crystal, so the metal ion ratio metal B ion is
It is necessary to use two types of metals, such as a combination of monovalent and pentavalent, divalent and tetravalent, or trivalent and trivalent, respectively.

これらの条件に合致した2種の金属酸化物あるいは塩を
、それぞれ原子比が1対1になるように乳ばちで混合し
、これを空気中またはヘリウム気流中で1000〜15
00℃1好ましくは、1100〜1300℃の温度で1
〜30時間、好ましくは5〜10時間焼成する。本操作
によって得られた焼成物を室温まで冷却したあと、粉砕
し粉末X線回折分析により、ペロブスカイド構造または
イルメナイト構造を有していることを確認した上で、以
下の操作により触媒を調製する。
Two types of metal oxides or salts that meet these conditions are mixed in a pestle at an atomic ratio of 1:1, and the mixture is heated to a concentration of 1000 to 15% in air or in a helium stream.
00°C 1 Preferably at a temperature of 1100-1300°C
Bake for ~30 hours, preferably 5-10 hours. After cooling the calcined product obtained by this operation to room temperature, it is crushed and confirmed to have a perovskide structure or an ilmenite structure by powder X-ray diffraction analysis, and then a catalyst is prepared by the following operation.

すなわち、得られたペロブスカイド型またはイルメナイ
ト型複合金属酸化物を、ハロゲン化アルカリ金属の水溶
液中に懸濁し、この懸濁液をかき混ぜながら100〜2
00℃に加熱して蒸発乾固すると本発明の触媒が得られ
る。このとき、ハロゲン化アルカリ金属は、ペロブスカ
イド型またはイルメナイト型複合金属酸化物を構成する
金属Aに対し、アルカリ金属が原子比で0.05〜1.
0、好ましくは、0.1〜0.3になるように担持させ
る。
That is, the obtained perovskide-type or ilmenite-type composite metal oxide is suspended in an aqueous solution of an alkali metal halide, and while stirring the suspension,
The catalyst of the present invention is obtained by heating to 00° C. and evaporating to dryness. At this time, the alkali metal halide has an atomic ratio of 0.05 to 1.
0, preferably 0.1 to 0.3.

ハロゲン化アルカリ金属としては、フン素、塩素、臭素
、ヨウ素のハロゲン元素と、リチウム、ナトリウム、カ
リウム、ルビジウムなどのアルカリ金属元素のいずれか
の組合せも用いることができるが、好ましくはフン化ナ
トリウム、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウ
ム、臭化リチウム、臭化ナトリウムおよび臭化カリウム
の中からいずれか一種を選んで用いる。
As the alkali metal halide, any combination of halogen elements such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine and alkali metal elements such as lithium, sodium, potassium, and rubidium can be used, but preferably sodium fluoride, One selected from lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, lithium bromide, sodium bromide and potassium bromide is used.

このようにして得られた触媒は、粉砕し、100メンシ
ュ以上の粉末として用いることもできるが、必要に応じ
て圧縮成型機により成型したあと、さらに粉砕し、好ま
しくは16〜32メツシユの粒状体として用いることも
できる。また、これらの触媒を担体上で用いることもで
きる。
The catalyst thus obtained can be pulverized and used as a powder of 100 meshes or more, but if necessary, it can be molded with a compression molding machine and then further pulverized, preferably into granules of 16 to 32 meshes. It can also be used as Moreover, these catalysts can also be used on a carrier.

上記の触媒を用いて、メタンの酸化カップリング反応を
行なうに際して、メタンと酸素は、CH。
When performing the oxidative coupling reaction of methane using the above catalyst, methane and oxygen are converted into CH.

10、(モル比)−1〜10、好ましくは、1.5〜3
で混合して用いる。このとき、希釈剤としてヘリウム、
アルゴンまたは窒素等の不活性ガスを共存させてもよい
。これらの混合ガスを、触媒を充填した反応管に供給し
、通常600〜1000℃1好ましくは700〜850
℃で気相反応を行なう0反応は通常、大気圧下で行なう
が、必要に応して加圧下において行なってもよい。
10, (molar ratio) -1 to 10, preferably 1.5 to 3
Mix and use. At this time, helium is used as a diluent,
An inert gas such as argon or nitrogen may also be present. These mixed gases are supplied to a reaction tube filled with a catalyst, and the temperature is usually 600 to 1000°C, preferably 700 to 850°C.
The 0 reaction, which is a gas phase reaction at °C, is usually carried out under atmospheric pressure, but may be carried out under increased pressure if necessary.

反応には、通常天然ガスから分離したメタンを用いるが
、石炭その他の物質から製造されたメタンを用いてもよ
い。さらに、メタンを含む天然ガスそのものを原料とし
て用いることもできる。酸素は、空気から深冷分離され
たものや、ガス分離膜により濃縮されたものを用いるこ
とができる。
Methane separated from natural gas is usually used in the reaction, but methane produced from coal or other materials may also be used. Furthermore, natural gas itself containing methane can also be used as a raw material. Oxygen that has been cryogenically separated from air or concentrated using a gas separation membrane can be used.

さらに、空気中の酸素をそのまま用いることも可能であ
る。
Furthermore, it is also possible to use oxygen in the air as it is.

また、本発明において触媒は、固定床、移動床もしくは
流動床のいずれかの態様でも用いることができる。
Further, in the present invention, the catalyst can be used in a fixed bed, moving bed or fluidized bed mode.

〔実施例] 以゛下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。
[Examples] The present invention will be described below based on Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1 (1)  触媒の調製 炭酸ナトリウム(試薬特級)0.80 gと五酸化ニオ
ブ(試薬特級)2.00g(金属イオン比1:1)を乳
ばちで混合し、空気中、電気炉で1100℃110時間
焼成した。焼成物はχ線回折測定により、ペロブスカイ
ド構造を持つN a N b 03であることを確認し
た。次に、塩化ナトリウム0.094gを10m1の蒸
留水に溶解し、NaNbO31gを加えて水蒸気浴中で
芸発乾固した。
Example 1 (1) Preparation of catalyst 0.80 g of sodium carbonate (special grade reagent) and 2.00 g of niobium pentoxide (special grade reagent) (metal ion ratio 1:1) were mixed in a pestle, and heated in the air and with electricity. It was fired in a furnace at 1100°C for 110 hours. It was confirmed by chi-ray diffraction measurement that the fired product was N a N b 03 having a perovskite structure. Next, 0.094 g of sodium chloride was dissolved in 10 ml of distilled water, 31 g of NaNbO was added, and the mixture was dried to dryness in a steam bath.

(2)  反応試験 上記触媒1gをアルミナ製の反応管に充填し、780℃
1大気圧下、CH−: Oz : He = 10 :
5:85の混合ガスを1QQd/winの流速で流し、
反応させた。
(2) Reaction test Fill an alumina reaction tube with 1 g of the above catalyst and heat at 780°C.
Under 1 atmospheric pressure, CH-: Oz: He = 10:
Flow a mixed gas of 5:85 at a flow rate of 1QQd/win,
Made it react.

以上の操作によって得られた反応生成物を、反応管出口
に取り付けたサンプリングループを用いてガスクロマト
グラフに導入し分析した。分析結果を第1表に示す。第
1表において、メタン転化率および酸素転化率は、反応
したメタンおよび酸素の割合、選択率は、反応生成物で
あるC0Cot、C2H,、czH6の生成割合、さら
に、C2収率は目的とする生成物であるCzH+、C2
H4の収率の合計量を表わす。
The reaction product obtained by the above operation was introduced into a gas chromatograph using a sampling loop attached to the outlet of the reaction tube and analyzed. The analysis results are shown in Table 1. In Table 1, the methane conversion rate and the oxygen conversion rate are the proportions of reacted methane and oxygen, the selectivity is the production rate of the reaction products COCot, C2H, and czH6, and the C2 yield is the target value. The product CzH+, C2
It represents the total amount of H4 yield.

比較例1 実施例1(1)記載の方法でN a N b O:lを
合成し、これに塩化ナトリウム等のアルカリ金属のハロ
ゲン化物を担持せず、NaNbO51gをそのまま用い
て、反応温度を800℃とした以外は実施例1と同様の
条件で反応試験を行なった。結果を第1表に示す。
Comparative Example 1 N a N b O:l was synthesized by the method described in Example 1 (1), and 51 g of NaNbO was used as it was without supporting an alkali metal halide such as sodium chloride, and the reaction temperature was raised to 800 ml. A reaction test was conducted under the same conditions as in Example 1 except that the temperature was changed to .degree. The results are shown in Table 1.

実施例2 (])  触媒の調製 金属鉛(試薬特級)30gと、酸化チタン(試薬特級)
11.58gを乳ばちで混合し、実施例1と同様の条件
で焼成した。焼成物は、X線回折測定によりペロプスカ
イト構造のPbTi○、であることを確認した。次に、
塩化ナトリウム2.34gを1’OOdの蒸留水に溶解
し、PbTiOs 30 gを加えて水蒸気浴中で蒸発
乾固した。
Example 2 (]) Preparation of catalyst 30 g of metallic lead (special grade reagent) and titanium oxide (special grade reagent)
11.58 g was mixed in a mortar and baked under the same conditions as in Example 1. The fired product was confirmed to be PbTi○ with a perovskite structure by X-ray diffraction measurement. next,
2.34 g of sodium chloride was dissolved in 1'OOd of distilled water, 30 g of PbTiOs was added, and the mixture was evaporated to dryness in a steam bath.

(2)  反応試験 上記触媒1gを用い、CH=: 02: He = 1
0:5:85の混合ガスを100 af/winの流速
で流し、反応させた。結果を第1表に示す。
(2) Reaction test Using 1 g of the above catalyst, CH=: 02: He=1
A mixed gas of 0:5:85 was flowed at a flow rate of 100 af/win to cause a reaction. The results are shown in Table 1.

比較例2 実施例2(1)記載の方法でPbTiO31gを合成し
、これに塩化ナトリウム等のアルカリ金属のハロゲン化
物を担持せず、PbTiOx  1 gをそのま用まい
て、反応温度を800℃とした以外は実施例2と同様の
条件で反応試験を行なった。結果を第1表に示す。
Comparative Example 2 1 g of PbTiO was synthesized by the method described in Example 2 (1), 1 g of PbTiOx was directly used without supporting an alkali metal halide such as sodium chloride, and the reaction temperature was set to 800°C. A reaction test was conducted under the same conditions as in Example 2 except for the following. The results are shown in Table 1.

実施例3 実施例2(1)で調製した触媒30gを用い、CH。Example 3 Using 30 g of the catalyst prepared in Example 2 (1), CH.

:Oz:He=10 :5 :85の混合ガスを135
Idl/sinの流速で流し、反応させた。結果を第1
表に示す。
:Oz:He=10:5:85 mixed gas at 135
The reaction was carried out by flowing at a flow rate of Idl/sin. Results first
Shown in the table.

実施例4 (1)触媒の調製 炭酸バリウム(試薬特級)Igと酸化チタン(試薬特級
)0.405gを乳ばちで混合し、実施例1と同様の条
件で焼成した。焼成物は、X線回折測定によりペロブス
カイド構造のBaTiO3であることをWJ Rした。
Example 4 (1) Preparation of catalyst Barium carbonate (reagent grade) Ig and titanium oxide (reagent grade) 0.405 g were mixed in a mortar and calcined under the same conditions as in Example 1. WJR confirmed that the fired product was BaTiO3 with a perovskite structure by X-ray diffraction measurement.

次に、塩化ナトリウム0.05gを蒸留水10dに熔解
し、BaTiO31gを加えて水蒸気浴中で蒸発乾固し
た。
Next, 0.05 g of sodium chloride was dissolved in 10 d of distilled water, 31 g of BaTiO was added, and the mixture was evaporated to dryness in a steam bath.

(2)反応試験 反応温度を800℃とした以外は、実施例1と同様の条
件で反応を行なった。結果を第1表に示す。
(2) Reaction test The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the reaction temperature was 800°C. The results are shown in Table 1.

実施例5 (1)  触媒の調製 炭酸カリウム(試薬特級)5.2gと五酸化ニオブ(試
薬特級)10gを用い、実施例1と同様にして、KNb
O,を合成した。0.325gの塩化ナトリウムを実施
例1と同様にしてKNbOz5gに担持した。
Example 5 (1) Preparation of catalyst KNb
O, was synthesized. 0.325 g of sodium chloride was supported on 5 g of KNbOz in the same manner as in Example 1.

(2)反応試験 上記触媒5gを用い、実施例1と同様の条件で反応試験
を行なった。結果を第1表に示す。
(2) Reaction test A reaction test was conducted under the same conditions as in Example 1 using 5 g of the above catalyst. The results are shown in Table 1.

実施例6 (1)触媒の調製 実施例2(1)記載の方法でP b T i Oxを合
成した。
Example 6 (1) Preparation of catalyst P b T i Ox was synthesized by the method described in Example 2 (1).

次に、塩化リチウム0.42gを蒸留水30〆に溶解し
、これにPbTiO3gを加えて水蒸気浴中で蒸発乾固
した。
Next, 0.42 g of lithium chloride was dissolved in 30 g of distilled water, 3 g of PbTiO was added thereto, and the mixture was evaporated to dryness in a steam bath.

(2)  反応試験 上記触媒3gを用い、反応温度を700℃とした以外は
実施例1と同様の条件で反応試験を行なった。結果を第
1表に示す。
(2) Reaction test A reaction test was conducted under the same conditions as in Example 1 except that 3 g of the above catalyst was used and the reaction temperature was 700°C. The results are shown in Table 1.

実施例7 (1)触媒の調製 炭酸リチウム(試薬特級)0.67gと酸化タンタル(
試薬特級)4gを乳ばちで混合し、空気中、電気炉で1
100 ’C110時間焼成した。焼成物はX線回折測
定により、イルメナイト構造を持つLiTa0.である
ことを確認した。次に、塩化ナトリウム0.05gを1
0dの蒸留水に溶解し、LiTaO51gを加えて水蒸
気浴中で蒸発乾固した。
Example 7 (1) Preparation of catalyst Lithium carbonate (reagent grade) 0.67g and tantalum oxide (
Mix 4g of reagent (special grade) in a pestle and heat in air in an electric furnace.
It was fired at 100'C for 110 hours. The fired product was determined by X-ray diffraction measurements to be LiTa0. It was confirmed that Next, add 0.05 g of sodium chloride to 1
It was dissolved in 0 d of distilled water, 51 g of LiTaO was added thereto, and the mixture was evaporated to dryness in a steam bath.

(2)  反応試験 上記触媒1gを用い、反応温度を750“Cとした以外
は実施例1と同様の条件で反応試験を行なった。結果を
第1表に示す。
(2) Reaction test A reaction test was conducted under the same conditions as in Example 1 except that 1 g of the above catalyst was used and the reaction temperature was 750"C. The results are shown in Table 1.

実施例8 (1)触媒の調製 実施例2(1)記載の方法でPbTiO3を合成した。Example 8 (1) Preparation of catalyst PbTiO3 was synthesized by the method described in Example 2 (1).

次に、塩化カリウム0.246gを蒸留水30dに溶解
し、これにPbTiO35gを加えて水蒸気浴中で蒸発
乾固した。
Next, 0.246 g of potassium chloride was dissolved in 30 d of distilled water, 35 g of PbTiO was added thereto, and the mixture was evaporated to dryness in a steam bath.

(2)反応試験 上記触媒1gを用い、反応温度を800℃とした以外は
実施例1と同様の条件で反応試験を行なった。結果を第
1表に示す。
(2) Reaction test A reaction test was conducted under the same conditions as in Example 1 except that 1 g of the above catalyst was used and the reaction temperature was 800°C. The results are shown in Table 1.

実施例9 (1)  触媒の調製 実施例2(1)記載の方法でP b T i 03を合
成した。
Example 9 (1) Preparation of catalyst P b T i 03 was synthesized by the method described in Example 2 (1).

次に、フッ化ナトリウムO,139gを蒸留水30dに
溶解し、これにPbTi055gを加えて水蒸気浴中で
蒸発乾固した。
Next, 139 g of sodium fluoride O was dissolved in 30 d of distilled water, 055 g of PbTi was added thereto, and the mixture was evaporated to dryness in a steam bath.

(2)  反応試験 上記触媒1gを用い、実施例日と同様の条件で反応試験
を行なった。結果を第1表に示す。
(2) Reaction test A reaction test was conducted using 1 g of the above catalyst under the same conditions as on the day of the example. The results are shown in Table 1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の方法によれば、メタンの酸化カップ1ノング反
応において02化合物の収率が高く、その工業的価値は
大きい。
According to the method of the present invention, the yield of the 02 compound is high in the methane oxidation cup-1-Nong reaction, and its industrial value is great.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)触媒としての金属酸化物の存在下に、600〜1
000℃において、メタンまたはメタンを含む天然ガス
を酸素または含酸素ガスで一部分酸化することによって
、エタンおよびエチレンを製造する方法において、触媒
としてアルカリ金属のハロゲン化物を担持した、2種の
金属からなる複合酸化物を使用することを特徴とする、
メタンの部分酸化によるエタン、エチレンの製造方法。
(1) In the presence of a metal oxide as a catalyst, 600-1
A method for producing ethane and ethylene by partially oxidizing methane or methane-containing natural gas with oxygen or oxygen-containing gas at 000°C, consisting of two metals supported on an alkali metal halide as a catalyst Characterized by the use of composite oxide,
A method for producing ethane and ethylene by partial oxidation of methane.
(2)前記複合金属酸化物を構成する2種の金属が、1
A族金属イオンのいずれか一種と 5A族金属イオンのいずれか一種である請求項1記載の
メタンの部分酸化によるエタン、エチレンの製造方法。
(2) The two types of metals constituting the composite metal oxide are 1
The method for producing ethane and ethylene by partial oxidation of methane according to claim 1, wherein the ions are any one of group A metal ions and any one of group 5A metal ions.
(3)前記複合金属酸化物を構成する2種の金属が、2
A族、4B族、ランタニド金属イオンのいずれか一種と
4A族、4B族、ランタニド族金属イオンのいずれか一
種である請求項1記載のメタンの部分酸化によるエタン
、エチレンの製造方法。
(3) The two types of metals constituting the composite metal oxide are 2
2. The method for producing ethane and ethylene by partial oxidation of methane according to claim 1, wherein the metal ion is any one of group A, group 4B, or lanthanide metal ions and any one of group 4A, group 4B, or lanthanide metal ions.
(4)前記複合金属酸化物を構成する2種の金属が、3
A、3B、4A、6A、8族金属イオンのいずれか一種
と3A族、ランタニド金属イオンのいずれか一種である
請求項1記載のメタンの部分酸化によるエタン、エチレ
ンの製造方法。
(4) The two metals constituting the composite metal oxide are 3
2. The method for producing ethane and ethylene by partial oxidation of methane according to claim 1, wherein the metal ions are any one of group A, 3B, 4A, 6A, and 8 metal ions and any one of group 3A and lanthanide metal ions.
(5)前記の1A族金属イオンのいずれか一種と5A族
金属イオンのいずれか一種との組合せにおいて、1A族
金属イオンが、Li^+、Na^+、K^+であり、5
A族金属イオンがTa^5^+、Nb^5^+である請
求項2記載のメタンの部分酸化によるエタン、エチレン
の製造方法。
(5) In the combination of any one of the group 1A metal ions and any one of the group 5A metal ions, the group 1A metal ion is Li^+, Na^+, K^+, and 5
3. The method for producing ethane and ethylene by partial oxidation of methane according to claim 2, wherein the group A metal ions are Ta^5^+ and Nb^5^+.
(6)前記の2A族、4B族、ランタニド金属イオンの
いずれか一種と4A族、4B族、ランタニド族金属イオ
ンのいずれか一種との組 合せにおいて、2A族金属イオンが、Ca^2^+、S
r^2^+、Ba^2^+、4B族金属イオンが、Pb
^2^+、ランタニド金属イオンがEu^2^+であり
、4A族金属イオンがTi^4^+、Hf^4^+、Z
r^4^+、4B族金属イオンがSn^4^+、ランタ
ニド族金属イオンがCe^4^+、Pr^4^+である
請求項3記載のメタンの部分酸化によるエタン、エチレ
ンの製造方法。
(6) In the combination of any one of the group 2A, group 4B, or lanthanide metal ions and any one of the group 4A, group 4B, or lanthanide metal ions, the group 2A metal ion is Ca^2^+, S
r^2^+, Ba^2^+, 4B group metal ion is Pb
^2^+, the lanthanide metal ion is Eu^2^+, and the group 4A metal ions are Ti^4^+, Hf^4^+, Z
The production of ethane and ethylene by partial oxidation of methane according to claim 3, wherein the r^4^+, 4B group metal ion is Sn^4^+, and the lanthanide group metal ion is Ce^4^+, Pr^4^+. Method.
(7)前記の3A、3B、4A、6A、8族金属イオン
のいずれか一種と3A族、ランタニド金属イオンのいず
れか一種との組合せにおいて、3A族金属イオンがY^
3^+、Sc^3^+、3B金属イオンがGa^3^+
、Al^3^+、In^3^+、4A金属イオンがTi
^3^+、6A金属イオンがCr^3^+、8族金属イ
オンがFe^3^+であり、3A族金属イオンがY^3
^+、ランタニド金属イオンがSm^3^+、Nd^3
^+、Ce^3^+、La^3^+である請求項4記載
のメタンの部分酸化によるエタン、エチレンの製造方法
(7) In the combination of any one of the above-mentioned group 3A, 3B, 4A, 6A, or 8 metal ions and any one of the group 3A or lanthanide metal ions, the group 3A metal ion is Y^
3^+, Sc^3^+, 3B metal ion is Ga^3^+
, Al^3^+, In^3^+, 4A metal ions are Ti
^3^+, the 6A metal ion is Cr^3^+, the group 8 metal ion is Fe^3^+, and the group 3A metal ion is Y^3
^+, lanthanide metal ions are Sm^3^+, Nd^3
5. The method for producing ethane and ethylene by partial oxidation of methane according to claim 4, wherein methane is ^+, Ce^3^+, and La^3^+.
(8)複合金属酸化物が、ペロブスカイド型構造を有す
る、PbTiO_3、BaTiO_3、SrTiO_3
、NaNbO_3、KNbO_3、NaTaO_3であ
る、請求項1記載のメタンの部分酸化によるエタン、エ
チレンの製造方法。
(8) The composite metal oxide has a perovskite structure, PbTiO_3, BaTiO_3, SrTiO_3
, NaNbO_3, KNbO_3, NaTaO_3. The method for producing ethane and ethylene by partial oxidation of methane according to claim 1.
(9)複合金属酸化物が、イルメナイト型構造を有する
、LiNbO_3、LiTaO_3である請求項1記載
のメタンの部分酸化によるエタン、エチレンの製造方法
(9) The method for producing ethane and ethylene by partial oxidation of methane according to claim 1, wherein the composite metal oxide is LiNbO_3 or LiTaO_3 having an ilmenite structure.
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