JPH06228017A - Conversion of light hydrocarbon - Google Patents

Conversion of light hydrocarbon

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JPH06228017A
JPH06228017A JP5012362A JP1236293A JPH06228017A JP H06228017 A JPH06228017 A JP H06228017A JP 5012362 A JP5012362 A JP 5012362A JP 1236293 A JP1236293 A JP 1236293A JP H06228017 A JPH06228017 A JP H06228017A
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JP
Japan
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zsm
catalyst
zeolite
sio
reaction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5012362A
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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
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication of JPH06228017A publication Critical patent/JPH06228017A/en
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Abstract

PURPOSE:To convert light hydrocarbons composed mainly of paraffin into lower olefins and monocyclic aromatic hydrocarbons in high yield. CONSTITUTION:A light hydrocarbon is subjected to catalytic cracking using a catalyst consisting of a zeolite selected from ZSM-5 zeolites and ZSM-11 zeolite and having an SiO2/Al2O3 ratio of 50-150.

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−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. 3-130236 discloses a method in which a catalyst having a specific medium pore size zeolite is used, 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. It is disclosed. 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213
240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 determined, 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 1-213
In the embodiment of the 240 publication, 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】ここで言う高収率とは、原料に対して、エ
チレン、プロピレン、アロマの各収率が20wt%以上
で、その合計収率が60wt%以上となるような値を意
味する。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
く高収率で製造する接触分解法を提供することにある。
The term "high yield" as used herein means a value such that each yield of ethylene, propylene and aroma is 20 wt% or more and the total yield thereof is 60 wt% or more based on the raw material. The object of the present invention is to overcome the problems of the prior art,
It is an object of the present invention to provide a catalytic cracking method for efficiently producing ethylene, propylene, and aroma in a high yield by using paraffin-based light hydrocarbons, particularly naphtha as a raw material.

【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、
SiO2 /Al2 3 比が50〜150の範囲にあるZ
SM−5類やZSM−11である特定のゼオライトを接
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。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have earnestly studied a method for achieving the above object. as a result,
Z having an SiO 2 / Al 2 O 3 ratio in the range of 50 to 150
The present invention has been completed by using a specific zeolite such as SM-5 or ZSM-11 as a catalytic cracking catalyst.

【0009】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、SiO2
Al2 3 比が50〜150のZSM−5類または、Z
SM−11を含む触媒に、温度600〜750℃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。
That is, according to the present invention, a light hydrocarbon raw material mainly composed of paraffin having 2 to 12 carbon atoms is converted into SiO 2 /
ZSM-5s having an Al 2 O 3 ratio of 50 to 150 or Z
A catalyst containing SM-11 is brought into contact with the catalyst at a temperature of 600 to 750 ° C. under a weight hourly space velocity (WHSV) of 1 to 200 / hour to obtain a lower olefin containing ethylene and propylene as a main component and benzene, toluene and xylene. The present invention provides a method for obtaining a monocyclic aromatic hydrocarbon (aroma) containing as a main component in a high yield. The lower olefin mentioned here includes butene, pentene and hexene in addition to ethylene and propylene. The monocyclic aromatic hydrocarbons include ethylbenzene and styrene in addition to benzene, toluene and xylene.

【0010】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。本発明に用いられる触媒は、ZSM−5類、ZS
M−11であるが、ZSM−5類とZSM−11を混ぜ
て用いてもよい。
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.
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 catalyst used in the present invention is ZSM-5 or ZS-5.
Although it is M-11, ZSM-5s and ZSM-11 may be mixed and used.

【0011】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。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)、
ZSM−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
3268503号)、NU−5(ドイツ特許31696
06号)、TZ−01(米国特許4581216号)、
Crystalline aluminosilica
te(米国特許4954326号)、TRS(ドイツ特
許2924870号)、MB−28(欧州特許2144
5号)、TSZ(特開昭58ー45111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=3.85±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 referred to in the present invention are zeolites whose X-ray diffraction pattern contains at least the peaks of the interplanar distances shown in Table 1. The peak in Table 1 is ZSM-5.
ZSM-5, which is a diffraction peak peculiar to the class, and which is the object of the present invention even if the other peaks are slightly different from each other.
Included in the category. Examples of ZSM-5s included in the present invention include ZSM-5 (US Pat. No. 3,702,886),
ZSM-8 (German Patent 2049755), ZETA
-1 (German Patent No. 2548697), ZETA-3
(British Patent No. 1553209), NU-4 (German Patent No. 3268503), NU-5 (German Patent No. 31696).
06), TZ-01 (US Pat. No. 4,581,216),
Crystalline aluminosilica
te (US Pat. No. 4,954,326), TRS (German Patent 2924870), MB-28 (European Patent 2144).
5), TSZ (JP-A-58-45111), and the like. ZSM-8, ZETA-1, NU-4, NU
For -5, TZ-01, TSZ, etc., the main peak of the interplanar distance d = 3.85 ± 0.07 shown in Table 1 is described as a double peak, but such a zeolite also has the present invention. Included in the catalyst used in.

【0012】また、本発明で言うZSM−11とは、特
公昭53ー23280号公報に記載されているゼオライ
トである。本発明で用いられるゼオライトはイオン交
換、含浸、または他の方法で種々の元素を含有してもよ
いが、水素型のゼオライトを使用するのが好ましい。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
焼成することにより調製する。
The ZSM-11 referred to in the present invention is the zeolite described in JP-B-53-23280. The zeolite used in the present invention may contain various elements by ion exchange, impregnation, or other methods, but it is preferred to use hydrogen type zeolite. As an example of preparation of the hydrogen type zeolite, the calcined zeolite is ion-exchanged with ammonium ions, and the ammonium-exchanged zeolite is calcined under conditions sufficient to release ammonium.

【0013】本発明に適用できるゼオライトのSiO2
/Al2 3 比は、50〜150である。この比が50
を下廻るものは、オレフィン収率が悪く、また、150
を上廻るものは、触媒活性が不充分である。SiO2
Al2 3 比50〜150のZSM−5またはZSM−
11は、直接合成する方法とSiO2 /Al2 3 比5
0以下のゼオライトを脱アルミニウムして得る方法があ
る。脱アルミニウムする方法としては水熱処理する方
法、塩酸、硝酸のような鉱酸に浸して熱をかける方法、
ケイ素化合物で処理する方法等がある。
Zeolite SiO 2 applicable to the present invention
The / Al 2 O 3 ratio is 50 to 150. This ratio is 50
If it is less than 100, the olefin yield is low, and
If it exceeds the range, the catalytic activity is insufficient. SiO 2 /
ZSM-5 or ZSM- having an Al 2 O 3 ratio of 50 to 150
11 is a method of direct synthesis and a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 5
There is a method of dealumination of zero or less zeolite. As a method for dealumination, a method of hydrothermal treatment, a method of immersing in a mineral acid such as hydrochloric acid or nitric acid and applying heat,
There is a method of treating with a silicon compound.

【0014】水熱処理については、アンモニウムイオン
型ゼオライトあるいはこれを焼成して得たプロトン型ゼ
オライトを500℃以上で水蒸気共存下で焼成するか、
あるいは、単に空気、窒素中で焼成するだけでも、吸着
している水分により水熱処理を受ける。水熱処理により
ゼオライト結晶の骨格からアルミニウムが抜け出し、こ
の一部はカチオンとしてイオン交換サイトに存在する
が、アンモニウムイオンとのイオン交換により、ゼオラ
イトから除去することができる。また、アルミニウムが
脱離した場所は、4個のシラノール基(Si−OH)で
埋められ、これらの水酸基がシリカと反応するとAlと
Siが置き変わった形となり安定する。このようにして
調製されたアルミニウム濃度の低い高シリカゼオライト
は水熱安定性に優れている。
Regarding the hydrothermal treatment, the ammonium ion type zeolite or the proton type zeolite obtained by calcining the same is calcined at 500 ° C. or higher in the presence of steam, or
Alternatively, even by simply firing in air or nitrogen, the hydrothermal treatment is performed by the adsorbed moisture. Aluminum is released from the skeleton of the zeolite crystal by the hydrothermal treatment, and a part of this is present in the ion exchange site as a cation, but can be removed from the zeolite by ion exchange with ammonium ion. Further, the place where aluminum is desorbed is filled with four silanol groups (Si-OH), and when these hydroxyl groups react with silica, Al and Si are replaced with each other and become stable. The high-silica zeolite having a low aluminum concentration prepared in this manner has excellent hydrothermal stability.

【0015】鉱酸による処理については、ZSM−5
類、ZSM−11は、耐酸性に優れているため、塩酸、
硝酸のような鉱酸で煮沸処理しても結晶構造は壊れず、
結晶格子のアルミニウムが溶出し、脱アルミニウムが起
きる。アルミニウムが脱離した後は、4個のシラノール
基で埋められ、さらに水酸基とシリカが反応し安定す
る。鉱酸の種類、濃度、処理温度および時間により脱ア
ルミ濃度を調節することができる。
For the treatment with mineral acid, ZSM-5
Since ZSM-11 has excellent acid resistance, hydrochloric acid,
Even if it is boiled with a mineral acid such as nitric acid, the crystal structure does not break,
Aluminum in the crystal lattice is eluted and dealumination occurs. After elimination of aluminum, it is filled with four silanol groups, and further hydroxyl groups react with silica to stabilize. The dealumination concentration can be adjusted by the type and concentration of the mineral acid, the treatment temperature and the time.

【0016】また、ケイ素化合物で処理することにより
ゼオライト骨格中のアルミニウムをケイ素で置換するこ
とができる。前記の2法では、脱アルミニウムを行なっ
た後では、格子欠陥ができやすいが、この方法では、結
晶構造が完全に維持される点が異なる。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。
Further, aluminum in the zeolite skeleton can be replaced with silicon by treating with a silicon compound. In the above-mentioned two methods, lattice defects are likely to occur after dealumination, but this method is different in that the crystal structure is completely maintained. 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. This molding process improves the mechanical strength when used,
The activity per unit weight of the catalyst is lowered by the amount of the added matrix and binder.

【0017】本発明を実施する条件は、600〜750
℃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、好ましく
は、650〜720℃の温度、5〜150hrー1の重量
時間空間速度(WHSV)、大気圧が採用される。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 750.
℃ temperature, weight hourly space velocity of 1 ~ 200hr -1 (WH
SV), a pressure of 0.1~30kg / cm 2, preferably, the temperature of six hundred and fifty to seven hundred and twenty ° C., a weight hourly space velocity of 5~150hr over 1 (WHSV), atmospheric pressure is employed. 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.

【0018】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 the reactor system, in general,
As the reactor size increases, the contact efficiency between the hydrocarbon raw material and the catalyst tends to increase, so that the weight hourly space velocity can be increased to obtain the same catalyst activity.

【0019】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、アロマの各収率が20重
量%以上で、その合計収率が60重量%以上になる処理
条件を選択することができる。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、750℃
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、重量時間
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、200を越える条件では転化率が低くなる。
Since each condition does not take an appropriate value 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 aroma is 20% by weight or more and the total yield thereof is 60% by weight or more. Under the reaction temperature of less than 600 ° C, the yields of ethylene and propylene are low and 750 ° C.
Under the condition of exceeding, deterioration of the catalyst progresses due to coke precipitation and the yield of propylene and aroma becomes low. Further, even under the condition of the weight hourly space velocity less than 1, the yield of ethylene, propylene and aroma is low because the deterioration of the catalyst due to the coke precipitation progresses, and the conversion rate becomes lower under the condition of more than 200.

【0020】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、得ら
れる製品からこれら不活性ガスを分離除去することは、
エネルギー損失をともない実用的ではなくなる。むし
ろ、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。
In practice, the raw material may be diluted with an inert gas such as nitrogen or helius, but it is possible to separate and remove these inert gases from the product obtained.
It becomes impractical with energy loss. Rather, it is also a feature of the present invention that an effective product can be obtained in a high yield even if the reaction is performed only with a light hydrocarbon raw material without using a diluent.

【0021】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。
The reactor system of the present invention may be either a fixed bed of catalyst or a fluidized bed. In practical use, a fluidized bed system capable of continuous regeneration is preferable in order to prevent the catalyst activity from being lowered by 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 apparatus comprises a reaction tower and a regeneration tower, these two towers are connected by two lines, and the catalyst circulates through the reaction tower and the regeneration tower. 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)11.3g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200
gに溶解した溶液をシリカゾル(30%SiO 2 )17
0g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30gを滴
下し、均質にした後、500mlオートクレーブに入
れ、160℃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、44.8gの結晶性アル
ミノシリケートゼオライトが得られた。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53であった。
Example 1 Preparation of Catalyst 11.3 g of aluminum sulfate (18-hydrate) and tetra
Propyl ammonium bromide 30g distilled water 200
The solution dissolved in g is silica sol (30% SiO 2 2) 17
The mixture was added dropwise to 0 g with stirring to obtain a mixture. This mixture
Under strong stirring, add 30 g of 20% sodium hydroxide aqueous solution dropwise.
After lowering and homogenizing, put in a 500 ml autoclave
And reacted at 160 ° C under stirring at 600 rpm for 65 hours.
Let After the reaction, cooling, filtering the reaction mixture, washing with water,
After separating the product, it was dried at 120 ° C for 3 hours and dried at 550 ° C for 3 hours.
When calcined in air for 4 hours, 44.8 g of crystalline
A minosilicate zeolite was obtained. Powder this one
When confirmed by X-ray diffraction, it shows a ZSM-5 pattern.
did. The ZSM-5 zeolite obtained by the above method was mixed with 10
% Ion exchange by contacting with an aqueous ammonium chloride solution.
Apply, dry at 120 ° C, and bake in air at 550 ° C for 3 hours.
Then, a proton type ZSM-5 was obtained. Fluorescent X-ray analysis
Riko's thing SiO2/ Al2O3The ratio was 53.

【0024】接触分解反応 得られたプロトン型ZSM−5(ケイ光X線分析で測定
したSiO2 /Al23 比53)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2
4mmφ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/c
3 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 (SiO 2 / Al 2 O 3 ratio 53 measured by fluorescent X-ray analysis) was compression molded and then crushed to obtain 9 to 20 mesh. 0.0g for inner diameter 2
It was filled in a 4 mmφ quartz glass reactor, and the conversion reaction of naphtha was carried out under the conditions of naphtha 25 g / hr and temperature 680 ° C. under atmospheric pressure. Raw material naphtha has a density of 0.683 g / c
The composition in m 3 is shown in Table 2. In addition, the analysis was carried out using gas chromatography (TCD, FID detector) by collecting a reaction product 10 to 40 minutes after starting the supply of the raw material, which was collected as a gas and a liquid. The results are shown in Table 3. In addition,
The naphtha conversion rate in Table 3 was defined by the following formula.

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】[0026]

【実施例2、3】実施例1と同様の合成法で、原料仕込
み比を変えSiO2 /Al2 3 比の異なるプロトン型
ZSM−5を調製した。ケイ光X線分析より実施例2は
SiO2/Al2 3 比72、実施例3はSiO2 /A
2 3 比120であった。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。調製
した触媒のSiO2 /Al2 3 比、反応条件、及び、
反応結果を第3表に示した。
Examples 2 and 3 Proton type ZSM-5 having different SiO 2 / Al 2 O 3 ratios was prepared by the same synthetic method as in Example 1 except that the raw material charging ratio was changed. According to fluorescent X-ray analysis, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of Example 2 is 72, and the SiO 2 / A of Example 3 is 2.
The l 2 O 3 ratio was 120. After compression molding, the product was crushed and the conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in Example 1. SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of the prepared catalyst, reaction conditions, and
The reaction results are shown in Table 3.

【0027】[0027]

【実施例4】実施例1と同様の合成法で、テトラプロピ
ルアンモニウムブロマイドに変えて塩化テトラブチルホ
スホニウムを用い合成を行なった。焼成後、粉末X線回
折で確認したところZSM−11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−11を得た。ケイ光X線分
析よりこのもののSiO2 /Al2 3 比は55であっ
た。
Example 4 Synthesis was carried out in the same manner as in Example 1 except that tetrabutylphosphonium bromide was replaced with tetrabutylphosphonium chloride. After firing, when confirmed by powder X-ray diffraction, a ZSM-11 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-11. According to the fluorescent X-ray analysis, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of this product was 55.

【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5、6】実施例2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72)を圧縮成型後、粉砕して実施例5は反応温度6
50℃、実施例6は反応温度720℃で実施例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。
[Examples 5 and 6] Proton type ZSM synthesized in Example 2
-5 (SiO measured by fluorescent X-ray analysis 2/ Al2O3
The compression ratio of 72) was crushed and then crushed to obtain a reaction temperature of 6 in Example 5.
50 ° C., Example 6 is the same as Example 1 at a reaction temperature of 720 ° C.
The conversion reaction of naphtha was carried out by the method described above. The results are shown in Table 4.
Indicated.

【0030】[0030]

【実施例7】実施例3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1
20)をアルミナゾルと混合、押出成型し、0.6mm
φのゼオライト含有70重量%Al2 3 30重量%の
成型ペレットを得た。このものを触媒として、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。
Example 7 Proton type ZSM-5 synthesized in Example 3
(SiO measured by fluorescent X-ray analysis 2/ Al2O3Ratio 1
20) is mixed with alumina sol and extrusion-molded, 0.6 mm
φ zeolite containing 70 wt% Al2O330% by weight
Molded pellets were obtained. Using this as a catalyst, Example 1
The conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in. Result first
The results are shown in Table 4.

【0031】[0031]

【実施例8】実施例2で40分間反応した触媒をそのま
ま反応器につめた状態で温度800℃で1時間、空気を
100cc/min流し、触媒上に析出したコークを燃
焼し、触媒の再生を行なった。再生後、再び実施例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。
[Embodiment 8] The catalyst reacted in 40 minutes in Example 2 was directly packed in a reactor at a temperature of 800 ° C. for 1 hour, air was flowed at 100 cc / min to burn the coke deposited on the catalyst to regenerate the catalyst. Was done. After the regeneration, the conversion reaction of naphtha was performed again in the same manner as in Example 1. The fourth result
Shown in the table.

【0032】[0032]

【比較例1】硫酸アルミニウム(18水塩)5.2gお
よびテトラプロピルアンモニウムブロマイド7.5gを
蒸留水90gに溶解した溶液(A)、別にケイ酸ソーダ
(水ガラス3号)60g、蒸留水120gから成る溶液
(B)を各々調製した。次いで、上記溶液(A)および
(B)を撹拌下、同時に滴下し混合物を得た。この混合
物を強撹拌下に、20%硫酸18gを滴下し、均質にし
た後、500mlオートクレーブに入れ、160℃で6
00rpmの撹拌下、40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、16.0gの結晶性アルミノシリケートゼ
オライトが得られた。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。また、ケイ光X線分析よりSiO2
/Al2 3 比は30であった。圧縮成型後、粉砕して
実施例1と同一の方法でナフサの転化反応を行なった。
反応結果を第5表に示した。SiO2 /Al2 3 比が
50より小さい場合は、アロマ収率は高いが、エチレ
ン、プロピレン収率が低くなる。
Comparative Example 1 Solution (A) prepared by dissolving 5.2 g of aluminum sulfate (18-hydrate) and 7.5 g of tetrapropylammonium bromide in 90 g of distilled water, 60 g of sodium silicate (water glass No. 3), 120 g of distilled water. A solution (B) consisting of Then, the solutions (A) and (B) were simultaneously added dropwise under stirring to obtain a mixture. Under strong stirring, 18 g of 20% sulfuric acid was added dropwise to this mixture to homogenize it, and then the mixture was put into a 500 ml autoclave and heated at 160 ° C. for 6 hours.
The reaction was carried out for 40 hours under stirring at 00 rpm. After the reaction, cooling, the reaction mixture is filtered, washed with water, to separate the solid,
When dried at 120 ° C. for 3 hours and calcined at 550 ° C. for 3 hours in air, 16.0 g of crystalline aluminosilicate zeolite was obtained. 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% ammonium chloride aqueous solution to carry out ion exchange, dried at 120 ° C. and then calcined in air at 550 ° C. for 3 hours to obtain a proton type ZSM-5. It was In addition, from the X-ray fluorescence analysis, SiO 2
The / Al 2 O 3 ratio was 30. After compression molding, it was pulverized and the conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in Example 1.
The reaction results are shown in Table 5. When the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio is less than 50, the aroma yield is high, but the ethylene and propylene yields are low.

【0033】[0033]

【比較例2】実施例1と同様の合成法で、原料仕込み比
を変えSiO2 /Al2 3 比の異なるプロトン型ZS
M−5を調製した。ケイ光X線分析よりSiO2 /Al
2 3 比は462であった。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。反応結
果を第4表に示した。
[Comparative Example 2] In the same synthetic method as in Example 1, the raw material charging ratio was set.
Change SiO2/ Al2O3Proton type ZS with different ratio
M-5 was prepared. Fluorescence X-ray analysis shows SiO2/ Al
2O 3The ratio was 462. Example after crushing and crushing
The conversion reaction of naphtha was carried out in the same manner as in 1. Reaction
The results are shown in Table 4.

【0034】SiO2 /Al2 3 比が150を越える
場合は、充分な触媒の分解活性が得られず、エチレン、
プロピレン、アロマ収率のいずれもが低くなる。
When the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio exceeds 150, sufficient catalytic decomposition activity cannot be obtained and ethylene,
Both propylene and aroma yields are low.

【0035】[0035]

【比較例3〜5】実施例2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72)を圧縮成型後、粉砕して比較例3は反応温度5
80℃、比較例4は反応温度780℃、比較例5は重量
時間空間速度0.5/hrで実施例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5表に示した。
[Comparative Examples 3 to 5] Proton type ZSM synthesized in Example 2
-5 (SiO measured by fluorescent X-ray analysis 2/ Al2O3
Comparative Example 3 was crushed after compression molding and the reaction temperature was 5
80 ° C., Comparative Example 4 has a reaction temperature of 780 ° C., Comparative Example 5 has a weight
The same method as in Example 1 was applied at a spatiotemporal velocity of 0.5 / hr.
The conversion reaction of fussa was performed. The results are shown in Table 5.

【0036】反応温度600℃未満では、エチレン、プ
ロピレン収率は低く、750℃を越えるとコーク析出の
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、重量時間空間速度1未満でも、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、アロマ収率は低くなる。
When the reaction temperature is lower than 600 ° C., the yield of ethylene and propylene is low, and when it exceeds 750 ° C., the deterioration of the catalyst progresses due to coke precipitation and the yield of propylene and aroma is low. Even if the weight hourly space velocity is less than 1, the yield of ethylene, propylene, and aroma is low because the catalyst is deteriorated due to coke deposition.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】[0039]

【表3】 [Table 3]

【0040】[0040]

【表4】 [Table 4]

【0041】[0041]

【表5】 [Table 5]

【0042】[0042]

【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)の各製品を希
釈剤を用いることなしに高収率で得ることができる。
[Effects of the Invention] High yields of ethylene, propylene, and monocyclic aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene), which are useful as basic chemical raw materials, using naphtha as a raw material without using a diluent. Can be obtained at

───────────────────────────────────────────────────── 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 C07C 15/06 9280−4H 15/08 9280−4H // C07B 61/00 300 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location C07C 15/06 9280-4H 15/08 9280-4H // 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、温度600〜750℃で重量時間空間速度1〜
200/時なる条件下に、SiO2 /Al2 3 比が5
0〜150の範囲にあるZSM−5類とZSM−11と
から選ばれるゼオライト触媒に接触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 temperature is 600 to 750 ° C., and the weight hourly space velocity is
Under the condition of 200 / hour, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio is 5
A method comprising contacting with a zeolite catalyst selected from ZSM-5s and ZSM-11 in the range of 0 to 150.
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