JPH06199707A - Catalytic cracking of light hydrocarbon - Google Patents

Catalytic cracking of light hydrocarbon

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JPH06199707A
JPH06199707A JP4348567A JP34856792A JPH06199707A JP H06199707 A JPH06199707 A JP H06199707A JP 4348567 A JP4348567 A JP 4348567A JP 34856792 A JP34856792 A JP 34856792A JP H06199707 A JPH06199707 A JP H06199707A
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JP
Japan
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zeolite
raw material
zsm
catalyst
weight
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4348567A
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Japanese (ja)
Inventor
Taku Takahashi
卓 高橋
Setsutaka Kanejima
節隆 金島
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To convert a light hydrocarbon composed mainly of paraffin into lower olefins and monocyclic aromatic hydrocarbons in high yield. CONSTITUTION:A light hydrocarbon raw material containing 2-12C paraffin as main component (>=70wt.%) is brought into contact with a catalyst consisting of an aluminosilicate zeolite having intermediate pore size and containing 100wt. ppm to 1wt.% of iron (preferably ZSM-5 zeolite and ZSM-11 zeolite) at 600-800 deg.C under a weight hourly space velocity of 1-200/hr. The hydrocarbon raw material can be converted to lower olefins composed mainly of ethylene and propylene and monocyclic aromatic hydrocarbons composed mainly of benzene, toluene and xylene by this process.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、パラフィンを主体とす
る軽質炭化水素、代表例としては、ナフサを原料にし
て、化学基礎原料として有用な製品、すなわち、低級オ
レフィン、特にエチレン、プロピレン、及び、単環芳香
族炭化水素(アロマ)、特にベンゼン、トルエン、キシ
レンを高収率に製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a light hydrocarbon mainly composed of paraffin, typically naphtha as a raw material, and a product useful as a chemical basic raw material, that is, lower olefins, particularly ethylene, propylene, and , A monocyclic aromatic hydrocarbon (aroma), particularly benzene, toluene, and xylene in high yield.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開60ー222428号公報は、プロ
トン型ZSM−5を触媒に用いる方法が、特開61ー7
218号公報は、固有のX線回折パターンを示すゼオラ
イト(AZ−1)を触媒に用いる方法が開示されてい
る。前者の方法は、ナフサを原料にした場合、単環芳香
族炭化水素の収率が高いもののオレフィン収率が低い。
後者の方法は、ナフサを原料にした場合、エチレン、プ
ロピレン、C6 〜C8 アロマから成る製品収率合計が低
い。
2. Description of the Related Art Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-222428 discloses a method of using a proton type ZSM-5 as a catalyst in Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-7.
Japanese Patent No. 218 discloses a method in which zeolite (AZ-1) showing a unique X-ray diffraction pattern is used as a catalyst. In the former method, when naphtha is used as a raw material, the yield of monocyclic aromatic hydrocarbons is high, but the olefin yield is low.
The latter method, when the naphtha starting material, ethylene, propylene, C 6 -C 8 product yield total low consisting aroma.

【0003】特開3ー130236号公報は、昇温脱離
法による500〜900℃におけるピリジンの脱離量が
40〜180μmol/gーゼオライトとなる特定の中
間細孔径ゼオライトを触媒に用いる方法が開示されてい
る。この方法は、窒素または水蒸気存在下で実施されて
おり、ナフサを原料にした場合、C6 〜C8 アロマ収率
が低い。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 130236/1993 discloses a method in which a catalyst having a specific intermediate pore size zeolite, which has a desorption amount of pyridine at 500 to 900 ° C. of 40 to 180 μmol / g-zeolite by the temperature programmed desorption method is disclosed. Has been done. This method is carried out in the presence of nitrogen or water vapor, and when naphtha is used as the raw material, the C 6 to C 8 aroma yield is low.

【0004】特開1ー213240号公報は、α値5〜
25のZSMー5またはZSM−11のゼオライトを用
いる方法が開示されている。α値は、単位時間での単位
触媒当たりのノルマルヘキサンの転化速度を基準にした
相対速度定数として定義されており、アルファ値を求め
る試験法は、Journal of Catalysi
61(390〜396)1980に記載されている
としている。この文献の図2からα値とSiO2 /Al
2 3 比との関係を求めることができ、これに基づく
と、α値5〜25は、SiO2 /Al2 3 比としてお
およそ1960〜390に相当する。また、特開1ー2
13240号公報の実施例においては、重量時間空間速
度(WHSV)として1を割る値が採用されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 1-213240 discloses an α value of 5 to 5.
Methods of using 25 ZSM-5 or ZSM-11 zeolites are disclosed. The α value is defined as a relative rate constant based on the conversion rate of normal hexane per unit catalyst in a unit time, and the test method for obtaining the α value is the Journal of Catalysis.
s 61 (390-396) 1980. From FIG. 2 of this document, α value and SiO 2 / Al
The relationship with the 2 O 3 ratio can be obtained, and based on this, the α value of 5 to 25 corresponds to a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of approximately 1960 to 390. In addition, JP-A-1-2
In the example of Japanese Patent No. 13240, a value obtained by dividing 1 as the weight hourly space velocity (WHSV) is adopted.

【0005】特開2ー1413号公報及び特開2ー18
4638号公報においては、ZSMー5、オフレタイト
ーエリオナイト、Yなどのゼオライトに銅やコバルトや
銀さらにはリンを担持した触媒を用いる方法が開示され
てある。該方法の実施例においては、ヘリウムを希釈ガ
スとして用いてパルス反応を行っている。
Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 2-1413 and 2-18
Japanese Patent No. 4638 discloses a method of using a catalyst in which copper, cobalt, silver or phosphorus is supported on a zeolite such as ZSM-5, offretite-erionite or Y. In an embodiment of the method, helium is used as the diluent gas to carry out the pulse reaction.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】炭素数2から12のパ
ラフィンを主体とする軽質炭化水素、特には、ナフサを
原料に用いて、化学基礎原料として有用な製品すなわ
ち、エチレン、プロピレン、アロマ(ベンゼン、トルエ
ン、キシレン)を効率よく高収率で得る方法は確立され
ていない。
[Problems to be Solved by the Invention] A light hydrocarbon mainly composed of paraffins having 2 to 12 carbon atoms, particularly naphtha is used as a raw material, and a product useful as a chemical basic raw material, that is, ethylene, propylene, aroma (benzene , Toluene, xylene) has not been established yet.

【0007】本発明の目的は、従来技術の問題点を克服
し、パラフィンを主体とする軽質炭化水素、特には、ナ
フサを原料に用いてエチレン、プロピレン、アロマを効
率よく、特に、プロピレンを高収率で製造する接触分解
法を提供することにある。
The object of the present invention is to overcome the problems of the prior art and efficiently use paraffin-based light hydrocarbons, particularly naphtha as a raw material to efficiently feed ethylene, propylene and aroma, and especially to increase propylene. It is to provide a catalytic cracking method which is produced in a yield.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成する方法について鋭意検討を行った。その結果、
鉄を100重量ppm〜1重量%含有する中間細孔径ア
ルミノシリケートゼオライトを接触分解触媒として用い
ることによって本発明を完成するに至った。すなわち本
発明は、炭素数2から12のパラフィンを主体とする軽
質炭化水素原料を、鉄を100重量ppm〜1重量%含
有する中間細孔径アルミノシリケートを触媒とし、温度
600〜800℃で重量時間空間速度(WHSV)1〜
200/時の条件下で接触させて、エチレン、プロピレ
ンを主成分とする低級オレフィン及びベンゼン、トルエ
ン、キシレンを主成分とする単環芳香族炭化水素(アロ
マ)を効率よく、特にプロピレンを高収率で得る方法を
提供するものである。ここで言う低級オレフィンとは、
エチレン、プロピレン以外にブテン、ペンテン、ヘキセ
ンを含む。また、単環芳香族炭化水素とは、ベンゼン、
トルエン、キシレン以外にエチルベンゼン、スチレンを
含む。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have earnestly studied a method for achieving the above object. as a result,
The present invention has been completed by using an intermediate pore diameter aluminosilicate zeolite containing 100 ppm by weight to 1% by weight of iron as a catalytic cracking catalyst. That is, the present invention uses a light hydrocarbon raw material mainly composed of paraffins having 2 to 12 carbon atoms as a catalyst with an intermediate pore size aluminosilicate containing 100 wtppm to 1 wt% of iron at a temperature of 600 to 800 ° C. and a weight time of 600 to 800 ° C. Space velocity (WHSV) 1-
Efficiently contact lower olefins containing ethylene and propylene and monocyclic aromatic hydrocarbons (aroma) containing benzene, toluene and xylene as main components by contacting under the condition of 200 / hour, and especially high yield of propylene. It provides a way to get at a rate. The lower olefin referred to here is
In addition to ethylene and propylene, butene, pentene and hexene are included. Further, the monocyclic aromatic hydrocarbon is benzene,
In addition to toluene and xylene, it contains ethylbenzene and styrene.

【0009】本発明の方法に用いることのできる軽質炭
化水素原料は、炭素数2から12のパラフィンを概ね7
0重量%以上含むものであれば特に制限はない。この例
として軽質ナフサ、重質ナフサ、直留ナフサ、FCCガ
ソリン、コーカーガソリン、熱分解ガソリン等が挙げら
れる。本発明で用いられる中間細孔径アルミノシリケー
トゼオライトとしては、A型ゼオライトで代表される小
細孔径ゼオライト、X型、Y型ゼオライトで代表される
大細孔径ゼオライトの中間の細孔径を有するもので、有
効細孔径として約5〜6.5 の範囲のものである。こ
れらの代表としては、ZSM−5類、ZSM−11、Z
SM−12、ZSM−21、ZSM−23、ZSM−3
5、ZSM−38等が挙げられるが、好ましいものとし
ては、ZSM−5類、ZSM−11である。
The light hydrocarbon feedstock which can be used in the method of the present invention is generally composed of paraffins having 2 to 12 carbon atoms of about 7.
There is no particular limitation as long as it contains 0% by weight or more. Examples of this include light naphtha, heavy naphtha, straight run naphtha, FCC gasoline, coker gasoline, and pyrolysis gasoline. The medium pore size aluminosilicate zeolite used in the present invention has a medium pore size of small pore size zeolite represented by A type zeolite, and large pore size zeolite represented by X type and Y type zeolite, The effective pore size is in the range of about 5 to 6.5. As representatives of these, ZSM-5 class, ZSM-11, Z
SM-12, ZSM-21, ZSM-23, ZSM-3
5, ZSM-38 and the like, but preferred examples are ZSM-5s and ZSM-11.

【0010】本発明で用いる触媒は、これらのゼオライ
トを単独で用いても、あるいは、混合して用いてもよ
い。本発明で言うZSM−5類とは、X線回折パターン
が少なくとも表1に示す面間距離のピークを含むゼオラ
イトである。この表1のピークは、ZSM−5類特有の
回折ピークであり、その他のピークが、それぞれ微妙に
異なっていても本発明の対象とするZSM−5類に含ま
れる。
As the catalyst used in the present invention, these zeolites may be used alone or as a mixture. The ZSM-5s referred to in the present invention are zeolites whose X-ray diffraction pattern includes at least the peak of the interplanar distance shown in Table 1. The peaks in Table 1 are diffraction peaks peculiar to ZSM-5's, and other peaks are included in ZSM-5's which are the object of the present invention even if they are slightly different from each other.

【0011】本発明に含まれるZSM−5類としては、
例えばZSM−5(米国特許3702886号)、ZS
M−8(ドイツ特許2049755号)、ZETA−1
(ドイツ特許2548697号)、ZETAー3(英国
特許1553209号)、NU−4(ドイツ特許326
8503号)、NU−5(ドイツ特許3169606
号)、TZ−01(米国特許4581216号)、Cr
ystalline aluminosilicate
(米国特許4954326号)、TRS(ドイツ特許2
924870号)、MB−28(欧州特許21445
号)、TSZ(特開昭58ー45111号)、AZ−1
(欧州特許113116号)等が挙げられる。ZSM−
8、ZETA−1、NU−4、NU−5、TZ−01、
TSZ等は、表1に記載されている面間距離d=3.8
5±0.07 のメインピークがダブルピークで記載さ
れているが、このようなゼオライトも本発明で用いられ
る触媒に含まれる。
The ZSM-5s included in the present invention include:
For example, ZSM-5 (US Pat. No. 3,702,886), ZS
M-8 (German Patent No. 2049755), ZETA-1
(German Patent 2548697), ZETA-3 (British Patent 1553209), NU-4 (German Patent 326).
8503), NU-5 (German Patent 3169606).
No.), TZ-01 (US Pat. No. 4,581,216), Cr
ystalline aluminosilicate
(US Pat. No. 4,954,326), TRS (German Patent 2
924870), MB-28 (European Patent 21445)
No.), TSZ (JP-A-58-45111), AZ-1
(European Patent No. 113116) and the like. ZSM-
8, ZETA-1, NU-4, NU-5, TZ-01,
TSZ, etc., is the inter-plane distance d = 3.8 described in Table 1.
The main peak of 5 ± 0.07 is described as a double peak, but such a zeolite is also included in the catalyst used in the present invention.

【0012】本発明で用いられるゼオライトはイオン交
換、含浸等の方法で種々の金属元素を含有してもよい
が、水素型のゼオライトのままで使用できる。水素型ゼ
オライトの調製例としては焼成ゼオライトをアンモニウ
ムイオンでイオン交換し、アンモニウム交換ゼオライト
を、アンモニウムを放出するのに充分な条件下で焼成す
ることなどにより調製できる。
The zeolite used in the present invention may contain various metal elements by a method such as ion exchange or impregnation, but the hydrogen type zeolite can be used as it is. As an example of preparation of the hydrogen type zeolite, the calcined zeolite can be ion-exchanged with ammonium ions, and the ammonium-exchanged zeolite can be calcined under a condition sufficient to release ammonium.

【0013】また、これらのゼオライトのSiO2 /A
2 3 比は、20〜500の範囲で、好ましくは、3
0〜400の範囲で選定できる。この比が20を下廻る
ものは、触媒としての安定性が悪く、また、500を上
廻るものは、触媒活性が不充分となる。本発明に用いら
れるゼオライトは、水熱合成によって調製される。この
場合原料に鉄元素を含有している原料を使用してもよ
い。ゼオライトの原料のアルミニウム原料としては、硫
酸アルミニウム、アルミン酸ソーダ、アルミナ、アルミ
ニウムイソプロポキシドなどが、ケイ素原料としては、
ケイ酸ソーダ、シリカゾル、シリカなどが用いられる。
アルミニウム原料に比べてケイ素原料の方が使用量が多
いため、原料由来によりゼオライト中に混入される鉄元
素の量は、主にケイ素原料中の鉄成分濃度に依存する。
In addition, SiO 2 / A of these zeolites
The l 2 O 3 ratio is in the range of 20 to 500, preferably 3
It can be selected in the range of 0 to 400. When the ratio is less than 20, stability as a catalyst is poor, and when it exceeds 500, the catalytic activity is insufficient. The zeolite used in the present invention is prepared by hydrothermal synthesis. In this case, a raw material containing an iron element may be used as the raw material. As the aluminum raw material of the zeolite raw material, aluminum sulfate, sodium aluminate, alumina, aluminum isopropoxide, etc., as the silicon raw material,
Sodium silicate, silica sol, silica and the like are used.
Since the silicon raw material is used in a larger amount than the aluminum raw material, the amount of the iron element mixed in the zeolite due to the raw material mainly depends on the iron component concentration in the silicon raw material.

【0014】本発明の鉄含有ゼオライトを製造するの
に、ゼオライト水熱合成時に鉄容器を使用することも好
ましい。本発明において、ゼオライト合成用原料中に含
まれる鉄成分やゼオライト水熱合成過程で、含有させる
混入してくる鉄成分由来により、合成されたゼオライト
中に含まれる鉄元素が軽質炭化水素の接触分解反応にお
いて効果を発揮する。ここでいう量は、100重量pp
m〜1重量%の範囲を意味する。この値は、蛍光X線法
により測定できる。
It is also preferable to use an iron container during the hydrothermal synthesis of zeolite to produce the iron-containing zeolite of the present invention. In the present invention, the iron component contained in the synthesized zeolite is derived from the iron component contained in the zeolite synthesis raw material and the mixed iron component contained in the zeolite hydrothermal synthesis process, so that the iron element contained in the synthesized zeolite is catalytically decomposed of light hydrocarbons. Effective in the reaction. The amount here is 100 weight pp
It means a range of m to 1% by weight. This value can be measured by the fluorescent X-ray method.

【0015】鉄元素による効果は、鉄元素の含有量の少
ないゼオライトを合成して比較することによって確認で
きる。鉄元素の含有量が100重量ppm未満のゼオラ
イトは、ケイ素原料中の鉄元素含有量が数ppm以下に
抑えられた原料を用い、加えて、オートクレーブにテフ
ロン製容器を内装した反応器などにより水熱合成を行う
ことによって合成できる。
The effect of the iron element can be confirmed by synthesizing and comparing zeolite having a low iron element content. For the zeolite with an iron element content of less than 100 ppm by weight, use a raw material in which the iron element content of the silicon raw material is suppressed to several ppm or less, and in addition, use a reactor equipped with a Teflon container in the autoclave to produce water. It can be synthesized by performing thermal synthesis.

【0016】本発明による鉄元素の量を100重量pp
m〜1重量%の範囲に含有するゼオライトを触媒に用い
た場合と、比較とする鉄元素の量が100重量ppm未
満のゼオライトを触媒に用いた場合とで、軽質炭化水素
の接触分解反応を行ったところ、本発明による触媒の方
が、エチレン、プロピレン、単環アロマ収率合計、特
に、プロピレン収率を高くできる効果を発揮する。本発
明による鉄元素は、イオン状態であるか、ゼオライト結
晶構造内に組み込まれているかは問わない。要は、どの
ような化合物状態であれ、鉄元素量として100重量p
pm〜1重量%の範囲内で含有するゼオライトが本発明
の触媒として適用できる。
The amount of elemental iron according to the present invention is 100 wtpp
The catalytic cracking reaction of light hydrocarbons was carried out between the case where the zeolite contained in the range of m to 1 wt% was used as the catalyst and the case where the zeolite containing less than 100 ppm by weight of the iron element for comparison was used as the catalyst. As a result, the catalyst according to the present invention exhibits the effect of increasing the total yield of ethylene, propylene, and monocyclic aroma, in particular, the yield of propylene. The iron element according to the present invention does not matter whether it is in an ionic state or incorporated in the zeolite crystal structure. The point is that the amount of iron element is 100 weight p regardless of the compound state.
Zeolite contained in the range of pm to 1% by weight can be applied as the catalyst of the present invention.

【0017】本発明によるゼオライトを触媒として使用
する場合、球状、柱状あるいは顆粒状等の成型体として
用いてよい。ゼオライト結晶はそれ自身では結合性がな
いため、バインダーを添加して成型する必要がある。通
常耐火性無機酸化物の多孔性母体、例えばアルミナ、シ
リカ、シリカーアルミナ、ジルコニア、チタニア、ケイ
ソウ土、粘土等をマトリックスあるいはバインダーとし
て配合、成型する。この成型処理により、使用する際の
機械的強度はアップするが、触媒単位重量あたりの活性
はマトリックス、バインダーを添加した分だけ低下する
ことになる。
When the zeolite according to the present invention is used as a catalyst, it may be used as a spherical, columnar or granular shaped body. Zeolite crystals have no binding property by themselves, so it is necessary to add a binder for molding. Usually, a porous matrix of a refractory inorganic oxide, for example, alumina, silica, silica-alumina, zirconia, titania, diatomaceous earth, clay or the like is mixed and molded as a matrix or a binder. By this molding treatment, the mechanical strength at the time of use is increased, but the activity per unit weight of the catalyst is reduced by the amount added with the matrix and the binder.

【0018】本発明を実施する条件は、600〜800
℃の温度、1〜200hrー1の重量時間空間速度(WH
SV)、0.1〜30kg/cm2 の圧力が採用され
る。重量時間空間速度は、触媒重量当たりの原料供給速
度によって求めることができるが、ここでいう触媒単位
重量はゼオライト単位重量のみを意味し、マトリックス
やバインダーとして多孔性母体を用いた場合には、これ
らの重量を無視する。
The conditions for carrying out the present invention are 600 to 800.
℃ temperature, weight hourly space velocity of 1 ~ 200hr -1 (WH
SV), a pressure of 0.1 to 30 kg / cm 2 is adopted. The weight hourly space velocity can be obtained by the feed rate of the raw material per catalyst weight, but the catalyst unit weight here means only the zeolite unit weight, and when a porous matrix is used as the matrix or binder, these Ignore the weight of.

【0019】また、重量時間空間速度は、反応器形状や
反応器サイズにより触媒が同一でも適正値が異なってく
る。反応器方式として流動床を採用した場合、一般に反
応器サイズが大きくなるにしたがって炭化水素原料と触
媒との接触効率が上がる傾向にあるので同一の触媒活性
を得るために重量時間空間速度を高めることが可能にな
る。
The appropriate value of the weight hourly space velocity varies depending on the reactor shape and reactor size even if the catalyst is the same. When a fluidized bed is adopted as a reactor system, the contact efficiency between the hydrocarbon feedstock and the catalyst tends to increase as the reactor size increases, so increase the weight hourly space velocity to obtain the same catalytic activity. Will be possible.

【0020】各条件は、それぞれが単独に適正値をとる
のではなく、相互に関連するので好適範囲が変わること
があるが、要は、本発明による触媒を使用することによ
って、エチレン、プロピレン、アロマの各収率、およ
び、その合計収率が高収率となる処理条件を選択するこ
とができる。ただし、反応温度600℃未満の条件で
は、エチレン、プロピレン収率は低く、800℃を越え
る条件では、コーク析出のため触媒の劣化が進行しプロ
ピレン、アロマ収率は低くなる。また、重量空間速度1
未満の条件でも、コーク析出による触媒の劣化が進行す
るためエチレン、プロピレン、アロマ収率は低く、20
0を越える条件では転化率が低いため、エチレン、アロ
マ収率は低くなる。
Since each condition does not take proper values individually but is related to each other, the preferable range may change, but the point is that ethylene, propylene, The processing conditions can be selected such that each yield of the aroma and the total yield thereof are high. However, when the reaction temperature is lower than 600 ° C., the yield of ethylene and propylene is low, and when the temperature is higher than 800 ° C., deterioration of the catalyst progresses due to coke precipitation and the yield of propylene and aroma is low. In addition, weight space velocity 1
Even under the conditions below, the yield of ethylene, propylene, and aroma is low because the deterioration of the catalyst due to coke precipitation progresses.
Under the condition of more than 0, the conversion rate is low, and the ethylene and aroma yields are low.

【0021】実施に際して、窒素やヘリウスなどの不活
性ガスで原料を希釈して実施することもできるが、希釈
剤を用いないで軽質炭化水素原料のみで反応を行っても
有効製品を高収率で得られることが本発明の特徴でもあ
る。本発明の反応器方式としては、触媒の固定床または
流動床のいずれで行ってもよい。実用に供する場合は、
コーキングによる触媒活性低下を防ぐため連続再生が可
能な流動床方式が好ましい。この方式の実用例として
は、石油精製の分野でガソリン製造用に汎用的に用いら
れているFCC装置があり、装置型式として適用でき
る。そのような流動床方式において装置は反応塔と再生
塔よりなりこれら2塔は2本のラインで結ばれており、
触媒はこのラインを通じ反応塔と再生塔を循環する。反
応塔で触媒と気化した原料油は流動状態で接触して分解
反応が進み、コークスの付着した触媒は、ストリッパー
で油分を除去後、再生塔に送られ、空気でコークスを燃
焼し再生される。触媒の循環は、反応塔と再生塔の圧力
差、密度およびレベルにより調節される。
In carrying out the present invention, the raw material can be diluted with an inert gas such as nitrogen or helius. However, even if the reaction is carried out only with a light hydrocarbon raw material without using a diluent, a high yield of an effective product can be obtained. It is also a characteristic of the present invention to be obtained by. The reactor system of the present invention may be either a fixed bed of catalyst or a fluidized bed. For practical use,
A fluidized bed system capable of continuous regeneration is preferred in order to prevent a decrease in catalyst activity due to coking. As an example of practical use of this system, there is an FCC device generally used for gasoline production in the field of petroleum refining, and it can be applied as a device type. In such a fluidized bed system, the equipment consists of a reaction tower and a regeneration tower, these two towers being connected by two lines,
The catalyst circulates in the reaction tower and the regeneration tower through this line. In the reaction tower, the catalyst and vaporized raw material oil contact each other in a fluid state and the decomposition reaction proceeds, and the catalyst with coke adhered is sent to the regeneration tower after the oil is removed by the stripper and regenerated by burning the coke with air. . The circulation of the catalyst is controlled by the pressure difference, density and level between the reaction column and the regeneration column.

【0022】[0022]

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明によるラボス
ケールの固定床反応設備での具体例を示すが、本発明
は、これに限定されるものではない。
[Examples] Specific examples of the lab-scale fixed-bed reaction equipment according to the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto.

【0023】[0023]

【実施例1】 触媒の調製 硫酸アルミニウム(18水塩)3.7gおよびテトラプ
ロピルアンモニウムブロマイド30gを蒸留水200g
に溶解した溶液をFeを30重量ppm含有するシリカ
ゾル(30%SiO2 )170gに攪拌しながら滴下し
混合物を得た。この混合物を強撹拌下に、20%水酸化
ナトリウム水溶液10.5gを滴下し、均質にした後、
SUS304製500mlオートクレーブに入れ、16
0℃で600rpmの撹拌下、65時間反応させた。反
応後、冷却、反応混合物を濾過、水洗し、固形物を分離
した後、120℃で3時間乾燥し550℃で3時間空気
中で焼成したところ、44.0gの結晶性アルミノシリ
ケートゼオライトが得られた。
Example 1 Preparation of Catalyst 3.7 g of aluminum sulfate (18-hydrate) and 30 g of tetrapropylammonium bromide were added to 200 g of distilled water.
The solution dissolved in was added dropwise to 170 g of silica sol (30% SiO 2 ) containing 30 ppm by weight of Fe with stirring to obtain a mixture. With vigorous stirring, 10.5 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to this mixture to homogenize it.
Put in a 500 ml autoclave made of SUS304, 16
The mixture was reacted at 0 ° C. under stirring at 600 rpm for 65 hours. After the reaction, cooling, the reaction mixture was filtered, washed with water, the solid was separated, dried at 120 ° C. for 3 hours and calcined in air at 550 ° C. for 3 hours to obtain 44.0 g of crystalline aluminosilicate zeolite. Was given.

【0024】このものを粉末X線回折で確認したとこ
ろ、ZSM−5のパターンを示した。上記方法で得られ
たZSM−5ゼオライトを10%塩化アンモニウム水溶
液と接触させ、イオン交換を実施、120℃で乾燥後、
550℃で3時間空気中で焼成してプロトン型のZSM
−5を得た。ケイ光X線分析よりこのもののSiO2
Al2 3 比は153であり、Fe含有量は、620重
量ppmであった。ケイ光X線の測定は理学製X−RA
Y SPECTROMETER RIX3000装置を
用い、アビセルでゼオライトを4倍に希釈した後、圧縮
成型し測定を行った。
When this product was confirmed by powder X-ray diffraction, it showed a ZSM-5 pattern. The ZSM-5 zeolite obtained by the above method was brought into contact with a 10% aqueous ammonium chloride solution to carry out ion exchange, and after drying at 120 ° C.,
Proton-type ZSM baked in air at 550 ° C for 3 hours
-5 was obtained. Fluorescent X-ray analysis of this product SiO 2 /
The Al 2 O 3 ratio was 153, and the Fe content was 620 ppm by weight. Fluorescent X-RA measurement
Using a Y SPECTROMETER RIX 3000 device, the zeolite was diluted 4 times with Avicel, and then compression molding was performed for measurement.

【0025】接触分解反応 得られたプロトン型ZSM−5を圧縮成型後、粉砕して
9〜20メッシュにそろえたもの1.0gを内径24m
mφの石英ガラス製反応器に充填し、大気圧下、ナフサ
25g/hr、温度680℃の条件でナフサの転化反応
を実施した。原料ナフサの密度は0.683g/cm3
で組成は第2表に示す。また、分析は、原料供給開始後
10〜40分の反応生成物をガスと液とに分けて回収
し、ガスクロマトグラフィー(TCD、FID検出器)
を用いて行なった。結果を第3表に示した。なお、第3
表中のナフサ転化率は以下の式で定義した。
Catalytic decomposition reaction The obtained proton type ZSM-5 was compression molded and then pulverized to obtain 9 to 20 mesh, 1.0 g of which had an inner diameter of 24 m.
It was filled in a mφ quartz glass reactor, and the naphtha conversion reaction was carried out under the conditions of naphtha 25 g / hr and temperature 680 ° C. under atmospheric pressure. The raw material naphtha has a density of 0.683 g / cm 3.
The composition is shown in Table 2. In addition, the analysis is performed by collecting the reaction product 10 to 40 minutes after starting the supply of the raw material by separating it into a gas and a liquid, and performing gas chromatography (TCD, FID detector).
Was performed using. The results are shown in Table 3. The third
The naphtha conversion rate in the table was defined by the following formula.

【0026】[0026]

【数1】 [Equation 1]

【0027】[0027]

【実施例2】実施例1と同様の合成法で160℃、80
0rpmの撹拌下、85時間の条件で水熱合成を行っ
た。焼成後、粉末X線回折で確認したところZSM−5
のパターンを示した。実施例1と同様の方法でイオン交
換を実施、乾燥、焼成を行いプロトン型のZSM−5を
得た。ケイ光X線分析よりこのもののSiO2 /Al2
3 比は155であり、Fe含有量は、1020重量p
pmであった。
Example 2 The same synthetic method as in Example 1 was applied at 160 ° C. and 80 ° C.
Hydrothermal synthesis was carried out under stirring at 0 rpm for 85 hours. After firing, confirmed by powder X-ray diffraction ZSM-5
Pattern was shown. Ion exchange was carried out in the same manner as in Example 1, followed by drying and firing to obtain a proton type ZSM-5. Fluorescent X-ray analysis of this product SiO 2 / Al 2
O 3 ratio is 155, Fe content is 1020 weight p
It was pm.

【0028】圧縮成型後、粉砕し、実施例1と同一の方
法でナフサの転化反応を行なった。結果を第3表に示し
た。
After compression molding, the product was crushed and the conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

【0029】[0029]

【実施例3】実施例1と同様の合成法で原料にFeを2
10ppm含有するシリカゾルを用い、160℃、12
00rpmの撹拌下、120時間の条件で水熱合成を行
った。焼成後、粉末X線回折で確認したところZSM−
5のパターンを示した。実施例1と同様の方法でイオン
交換を実施、乾燥、焼成を行いプロトン型のZSM−5
を得た。ケイ光X線分析よりこのもののSiO2 /Al
2 3 比は151であり、Fe含有量は、2800重量
ppmであった。
Example 3 Fe 2 was used as a raw material by the same synthetic method as in Example 1.
Using silica sol containing 10 ppm, 160 ° C., 12
Hydrothermal synthesis was performed under stirring at 00 rpm for 120 hours. After firing, powder X-ray diffraction confirmed ZSM-
5 patterns were shown. Ion exchange was carried out in the same manner as in Example 1, followed by drying and firing to obtain a proton type ZSM-5.
Got Fluorescent X-ray analysis of this product SiO 2 / Al
The 2 O 3 ratio was 151, and the Fe content was 2800 ppm by weight.

【0030】圧縮成型後、粉砕し、実施例1と同一の方
法でナフサの転化反応を行なった。結果を第3表に示し
た。
After compression molding, the product was crushed and the conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

【0031】[0031]

【実施例4、5】実施例1で合成したプロトン型ZSM
−5(ケイ光X線分析で測定したSiO 2 /Al2 3
比153、Fe含有率620重量ppm)を実施例4は
反応温度620℃、実施例5は重量時間空間速度40/
hrで実施例1と同一の方法でナフサの転化反応を行っ
た。反応条件、及び、反応結果を第3表に示した。
[Examples 4 and 5] Proton-type ZSM synthesized in Example 1
-5 (SiO measured by fluorescent X-ray analysis 2/ Al2O3
A ratio of 153 and an Fe content of 620 ppm by weight)
Reaction temperature 620 ° C., Example 5 is weight hourly space velocity 40 /
The conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in Example 1 with hr.
It was The reaction conditions and the reaction results are shown in Table 3.

【0032】[0032]

【比較例1】実施例1と同様の合成法でFeを6重量p
pm含有するシリカゾルを原料に用いオートクレーブ内
にテフロン製容器を装着しその中で160℃、600r
pmの撹拌下、65時間反応させた。焼成後、粉末X線
回折で確認したところZSM−5のパターンを示した。
実施例1と同様の方法でイオン交換を実施、乾燥、焼成
を行いプロトン型のZSM−5を得た。ケイ光X線分析
よりこのもののSiO 2 /Al2 3 比は148であ
り、Fe含有量は、10重量ppmであった。
Comparative Example 1 Fe was added in an amount of 6 wt.
In an autoclave using silica sol containing pm as a raw material
Attach a Teflon container to the inside, and in it, 160 ℃, 600r
The mixture was reacted for 65 hours under stirring at pm. Powder X-ray after firing
When confirmed by diffraction, it showed a ZSM-5 pattern.
Ion exchange was carried out in the same manner as in Example 1, followed by drying and firing.
Then, a proton type ZSM-5 was obtained. Fluorescent X-ray analysis
More of this SiO 2/ Al2O3The ratio is 148
Therefore, the Fe content was 10 ppm by weight.

【0033】圧縮成型後、粉砕し、実施例1と同一の方
法でナフサの転化反応を行なった。結果を第4表に示し
た。
After compression molding, the product was crushed and the conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

【0034】[0034]

【比較例2、3】比較例1で合成したプロトン型ZSM
−5(ケイ光X線分析で測定したSiO 2 /Al2 3
比148、Fe含有率10重量ppm)を比較例3は反
応温度620℃、比較例4は重量時間空間速度40/h
rで実施例1と同一の方法でナフサの転化反応を行っ
た。反応条件、及び、反応結果を第4表に示した。
Comparative Examples 2 and 3 Proton-type ZSM synthesized in Comparative Example 1
-5 (SiO measured by fluorescent X-ray analysis 2/ Al2O3
The comparative example 3 shows a ratio of 148 and an Fe content of 10 wt ppm).
Response temperature 620 ° C., Comparative example 4 is weight hourly space velocity 40 / h
The conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in Example 1 with r.
It was The reaction conditions and the reaction results are shown in Table 4.

【0035】実施例1、2、3と比較例1、実施例4と
比較例2、実施例5と比較例3との比較よりFeを10
0重量ppm以上含まない場合は、プロピレン収率が低
くなることがわかる。
Comparison of Examples 1, 2 and 3 with Comparative Example 1, Example 4 with Comparative Example 2, and Example 5 with Comparative Example 3 revealed that Fe was 10
It can be seen that the propylene yield is low when the content of 0 wt ppm or more is not included.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】[0039]

【表4】 [Table 4]

【0040】[0040]

【発明の効果】ナフサを原料にして化学基礎原料として
有用な製品であるエチレン、プロピレン、単環芳香族炭
化水素(ベンゼン、トルエン、キシレン)の各製品、特
にプロピレンを希釈することなしに高収率で得ることが
できる。
[Effects of the Invention] Ethylene, propylene, monocyclic aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene), which are useful products as basic chemical raw materials made from naphtha, have high yields without diluting propylene. You can get at a rate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10G 35/06 6958−4H 35/095 6958−4H // C07B 61/00 300 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location C10G 35/06 6958-4H 35/095 6958-4H // C07B 61/00 300

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素数2から12のパラフィンを主体と
する軽質炭化水素原料をエチレン、プロピレンを主成分
とする低級オレフィン及びベンゼン、トルエン、キシレ
ンを主成分とする単環芳香族炭化水素に変換する方法に
おいて、鉄を100重量ppm〜1重量%の範囲に含有
する中間細孔径アルミノシリケートゼオライトである触
媒に原料を接触反応させることを特徴とする方法。
1. A light hydrocarbon raw material mainly composed of paraffins having 2 to 12 carbon atoms is converted to a lower olefin mainly composed of ethylene and propylene and a monocyclic aromatic hydrocarbon mainly composed of benzene, toluene and xylene. In the method, the raw material is contact-reacted with a catalyst, which is an intermediate pore size aluminosilicate zeolite containing iron in the range of 100 ppm by weight to 1% by weight.
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