JPH0678528B2 - 炭化水素の転化方法 - Google Patents

炭化水素の転化方法

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JPH0678528B2
JPH0678528B2 JP61276194A JP27619486A JPH0678528B2 JP H0678528 B2 JPH0678528 B2 JP H0678528B2 JP 61276194 A JP61276194 A JP 61276194A JP 27619486 A JP27619486 A JP 27619486A JP H0678528 B2 JPH0678528 B2 JP H0678528B2
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metal
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恭司 涌嶋
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は炭化水素の転化方法に関し、さらに詳しく言
うと、たとえばブタン−ブテン留分からベンゼン、トル
エンおよびキシレンを生産する場合等に好適な炭化水素
の転化方法に関する。
[従来の技術およびその問題点] 従来、触媒を用いて炭化水素を転化する方法としては、
たとえばアルミノシリケートを触媒に用いる方法(特開
昭49−42322号公報参照)、クロム、ルテニウム、イン
ジウム、セリウム、バナジウム、ホウ素、モリブデン、
水銀、テルル、銀、白金等の各種金属を含有するアルミ
ノシリケートを触媒に用いる方法(特開開55−67521号
公報参照)などの種々の方法が知られている。
しかしながら、これらの従来の製造方法は、主に450〜5
50℃の比較的に高い温度下に炭化水素の転化反応を行な
うものであり、熱効率の面でより有利な、たとえば300
〜400℃の温度下では転化率が低いという問題を有して
いた。
[前記問題点を解決するための手段] この発明は前記事情に基いてなされたものである。
すなわち、この発明の目的は、従来の方法に比較して低
い温度下においても高転化率を実現する炭化水素の転化
方法を提供することである。
前記目的を達成するために、この発明者が鋭意検討を重
ねた結果、特定の金属含有アルミノシリケートをハロゲ
ン含有炭化水素で接触処理した特定のゼオライトを触媒
に用いることで、従来の方法に比較して低い温度下にお
いても高転化率で炭化水素の転化を行なうことができる
ことを見出してこの発明に到達した。
前記目的を達成し、前記問題点を解決するためのこの発
明の概要は、ZSM−5、ZSM−35およびZSM−21よりなる
群から選択される少なくとも一種であるアルミノシリケ
ートの結晶格子中に、周期律表の第Ib族、第IIb族、第I
IIa族(ただし、アルミニウムは除く。)、第IIIb族、
第IVa族、第IVb族、第VIb族、第VIIb族および第VIII族
のいずれかに属する金属または半金属(以下、単に金属
と総称することがある。)を含有させてなる金属含有ア
ルミノシリケートを、ハロゲン含有炭化水素で接触処理
して活性化したゼオライトを触媒として用いることを特
徴とする炭化水素の転化方法である。
前記金属としては、周期律表の第Ib族、第IIb族、第III
a族、第IIIb族(ただし、アルミニウムは除く。)、第I
Va族、第IVb族、第VIb族、第VIIb族および第VIII族のい
ずれかに属する金属を選択して用いる。
具体的には、周期律表の第Ib族に属するものとして銅、
銀、金、第IIb族に属するものとして亜鉛、カドミウ
ム、水銀、第IIIa族に属するものとしてスカンジウム、
イットリウム、ランタノイド、第IIIb族に族するものと
してホウ素、ガリウム、インジウム、タリウム、第IVa
族に属するものとしてチタン、ジルコニウム、ハフニウ
ム、第IVb族に属するものとして、ゲルマニウム、ス
ズ、鉛、第VIb族に属するものとしてテルル、ポロニウ
ム、第VIIb族に属するものとしてアスタチン、第VIII族
に属するものとして鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、
白金などが挙げられる。
これらの中でも、好ましいのはアルミニウムを除く第II
Ib族金属であり、特に好ましいのはガリウムおよびホウ
素である。
前記金属含有アルミノシリケートは前記金属をZSM−
5、ZSM−35およびZSM−21よりなる群から選択される少
なくとも一種であるアルミノシリケートの結晶格子中に
含有せしめてなるものである。
前記アルミノシリケートとしては、たとえば次の一般
式; Al2O3・XSiO2・mH2O (ただし、式中、mH2Oは結晶の構造水を示し、mはMの
種類、Xの値などによって変化する。) で表わされるアルミノシリケートが挙げられる。このよ
うなアルミノシリケートとしては、たとえば特公昭46−
10064号公報、米国特許第3,790,471号公報などに記載さ
れているZSM−5、特開昭52−139029号公報などに記載
されているZSM−35、米国特許第4,001,346号公報などに
記載されているZSM−21などの結晶性アルミノシリケー
トであって、SiO2/M2O3が10〜500、好ましくは20〜200
のものを好適に用いることができる。上記モル比(SiO2
/M2O3)が10未満の場合には炭化水素の転化率が低いこ
とがある。一方、500を超えるとゼオライトの触媒活性
が充分でないことがある。
前記金属含有アルミノシリケート中の前記金属の割合は
金属/アルミニウム(原子比)で0.0001以上、好ましく
は0.01〜5である。上記原子比が0.0001未満の場合には
ゼオライトの触媒活性が低いことがある。
この発明においては前記金属含有アルミノシリケートを
ハロゲン含有炭化水素で接触処理する。
前記ハロゲン含有炭化水素としては、たとえば塩化メチ
ル、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化
エチル、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、
1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、
1,1,1,2−テトラクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロ
エタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、1,
1−ジクロロエチレン、1,2−ジクロロエチレン、トリク
ロロエチレン、テトラクロロエチレン、塩化プロピル、
塩化イソプロピル、1,2−ジクロロプロパン、1,2,3−ト
リクロロプロパン、塩化アリル、塩化ブチル、塩化sec
−ブチル、塩化イソブチル、塩化tert−ブチル、1−ク
ロロペンタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、1,
2,4−トリクロロベンゼン、クロロトルエン、塩素化ナ
フタレン、臭化メチル、ブロモホルム、臭化エチル、1,
2−ジブロモエタン、1,1,2,2−テトラブロモエタン、臭
化プロピル、臭化イソプロピル、ブロモベンゼン、o−
ジブロモベンゼン、1−ブロモナフタレン、フルオロベ
ンゼン、ベンゾトリフルオリド、ヘキサフルオロベンゼ
ン、クロロブロモメタン、トリクロロフルオロメタン、
トリフルオルモノクロルメタン、1−ブロモ−2−クロ
ロエタン、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエ
タン、1,1,2,2−テトラクロロ−1,2−ジフルオロエタン
などが挙げられる。
これらの中でも、好ましいのはハロゲンを含有する脂肪
族炭化水素であり、特に好ましいのは塩化メチル、ジク
ロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化エチル、
1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−
トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,1,2
−テトラクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタ
ン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン、1,1−
ジクロロエチレン、1,2−ジクロロエチレン、トリクロ
ロエチレン、テトラクロロエチレン、塩化プロピル、塩
化イソプロピル、1,2−ジクロロプロパン、1,2,3−トリ
クロロプロパン、塩化アリル、塩化ブチル、塩化sec−
ブチル、塩化イソブチル、塩化tert−ブチル、1−クロ
ロペンタン、臭化メチル、ブロモホルム、臭化エチル、
1,2−ジブロモエタン、1,1,2,2−テトラブロモエタン、
臭化プロピル、臭化イソプロピル、クロロブロモメタ
ン、トリクロロフルオロメタン、トリフルオルモノクロ
ルメタン、1−ブロモ−2−クロロエタン、1,1,2−ト
リクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン、1,1,2,2−テト
ラクロロ−1,2−ジフルオロエタンなどの炭素数1〜5
のものである。
これらのハロゲン含有炭化水素は一種単独で用いてもよ
いし、二種以上を組合せて用いてもよい。
この発明においては、前記ハロゲン含有炭化水素で接触
処理したゼオライトの存在下に炭化水素の転化が進行す
る。
前記接触処理は、通常、100〜500℃温度下に0.1〜5時
間行ない、前記ゼオライト中のハロゲン含有量を0.1重
量%程度にするのが好ましい。
前記炭化水素としては、通常、常温においてガス状の炭
化水素、好ましくは炭素数2〜6の炭化水素を用いるこ
とができる。
具体的には、エタン、プロパン、ブタン、エテン、プロ
ペン、ブテン、プロピレン、ペンタン、ペンテン、ヘキ
サン、ヘキセンなどが好ましい。
これらは一種単独で用いることもできるし、二種以上の
混合物として用いることもできる。混合物として好まし
いのは、たとえばブタン−ブテン留分である。
前記炭化水素の転化反応は、通常、温度200〜600℃、好
ましくは300〜500℃、常圧もしくは若干の加圧下に、重
量空間速度(WHSV)が毎時0.5〜200の範囲で進行する。
前記反応温度が200℃より低いと炭化水素の転化率が低
いことがある。一方、500℃より高いと前記ゼオライト
の触媒活性が充分でない場合がある。また、反応温度が
350〜450℃の範囲では、炭化水素の転化率が高く、しか
も芳香族炭化水素の生成割合も高い。
前記重量空間速度を毎時0.5より低くしても、炭化水素
の転化率は向上しないことがある。一方、重量空間速度
が200より高いと炭化水素の転化率が低下することがあ
る。
この発明の炭化水素の転化方法においては、特定の金属
含有アルミノシリケートをハロゲン含有炭化水素で接触
処理して得られる活性化ゼオライトを触媒として用いる
ことにより、300〜400℃の比較的に低い温度下において
も高い転化率で炭化水素を芳香族含有量の大きい液状炭
化水素油に転化することができる。
[発明の効果] この発明の炭化水素の転化方法は、ZSM−5、ZSM−35お
よびZSM−21よりなる群から選択される少なくとも一種
であるアルミノシリケートの結晶格子中に、周期律表の
第Ib族、第IIb族、第IIIa族、第IIIb族(ただし、アル
ミニウムは除く。)、第IVa族、第IVb族、第VIb族、第V
IIb族および第VIII族のいずれかに属する金属または半
金属を含有させてなる金属含有アルミノシリケートを、
ハロゲン含有炭化水素で接触処理して活性化したゼオラ
イトを触媒に用いているので、300〜400℃の比較的に低
い温度下においても炭化水素の転化率が高い。
したがって、この発明によれば、従来のように転化反応
の反応温度を高める必要がなく、熱効率の面で有利な炭
化水素の転化方法を提供することができる。
[実施例] 次に、この発明の実施例および比較例を示して、この発
明についてさらに詳しく説明する。
(実施例1) 活性化ゼオライト触媒の調製 硫酸アルミニウム18水塩7.52g、濃硫酸17.8g、モルホリ
ン8.7gおよび硝酸ガリウム8水塩8.0gを水250mlに溶解
させて溶液Aとし、水ガラス210gを水250mlに溶解させ
て溶液Bとし、塩化ナトリウム79gを水122mlに溶解させ
て溶液Cとした。
次に、室温下に溶液Cを攪拌しながら、溶液Bおよび溶
液Cを同時に徐々に滴下した。
得られた混合液を1のオートクレーブに入れ、300r.
p.m.で攪拌しながら、170℃、自圧下に20時間、反応さ
せた。反応終了後、生成物を冷却してから濾過して固体
生成物を回収し、1の水で5回、洗浄した後、120℃
で乾燥し、さらに550℃で6時間、空気焼成した。
次いで、この焼成物を1規定濃度の硝酸アンモニウム溶
液1中に加えて10時間、イオン交換を行ない、その
後、550℃で6時間、焼成してから再度イオン交換を行
ないH型のガロアルミノシリケート54gを得た。
得られたガロアルミノシリケート2gを常圧流通反応装置
の反応管に入れ、毎分100mlの窒素ガス気流中に、550℃
で1時間、前処理を行ない、続いて反応管温度を200℃
に下げてから窒素ガスをトリフルオロモノクロルメタン
ガスに代え、200℃で2時間、接触処理した後、流通ガ
スを再び窒素ガスに代え、1時間、保持してから室温ま
で冷却して活性化ゼオライトを得た。
得られた活性化ゼオライトのハロゲン含有量を測定した
ところ、フッ素含有量0.13重量%、塩素含有量0.09重量
%であった。
炭化水素の転化 前記で得られた活性化ゼオライトを常圧流通反応装置
の反応器に入れ、原料として流動接触分解装置において
製造されたブタン−ブテン留分を用い、反応温度300
℃、重量空間速度毎時3.0の条件下に転化反応を行なっ
た。
原料の組成を第1表に示すと共に、結果を第2表に示
す。
(実施例2) 活性化ゼオライト触媒の調製 前記実施例1と同様にして活性化ゼオライト触媒を調
製した。
炭化水素の転化 前記実施例1において、反応温度を550℃から400℃に
変えたほかは前記実施例1と同様にして実施した。
結果を第2表に示す。
(比較例1) 前記実施例1におけるトリフルオロモノクロルメタン
による接触処理を行なわないガロアルミノシリケートを
用い、前記実施例1と同様にして転化反応を行なっ
た。
結果を第2表に示す。
第2表から明らかなように、炭化水素の転化率は実施例
1に比較して低かった。
(比較例2) 前記比較例1において反応温度を550℃から400℃にした
ほかは前記比較例1と同様にして転化反応を行なった。
結果を第2表に示す。
第2表から明らかなように、炭化水素の転化率は反応温
度が同じく400℃の前記実施例2に比較して低かった。
(実施例3) 活性化ゼオライト触媒の調製 前記実施例1において硝酸ガリウムに代えて酸化ホウ
素を用いたことのほかは前記実施例1と同様の操作を
してボロアルミノシリケートからなる活性化ゼオライト
を得た。
この活性化ゼオライトについてハロゲン含有量を測定し
たところフッ素含有量0.07重量%、塩素含有量0.05重量
%であった。
炭化水素の転化 前記で得られた活性化ゼオライトを用いたことのほか
は前記実施例1と同様にして転化反応を行なった。
結果を第2表に示す。
(比較例3) 前記実施例3におけるトリフルオロクロロメタンによ
る接触処理を行なわないボロアルミノシリケートを用
い、前記実施例1と同様にして転化反応を行なった。
結果を第2表に示す。
第2表から明らかなように炭化水素の転化率は前記実施
例3に比較して低かった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒を用いて炭化水素を転化する方法にお
    いて、ZSM−5、ZSM−35およびZSM−21よりなる群から
    選択される少なくとも一種であるアルミノシリケートの
    結晶格子中に、周期律表の第Ib族、第IIb族、第IIIa
    族、第IIIb族(ただし、アルミニウムは除く。)、第IV
    a族、第IVb族、第VIb族、第VIIb族および第VIII族のい
    ずれかに属する金属または半金属を含有させてなる金属
    含有アルミノシリケートを、ハロゲン含有炭化水素で接
    触処理して活性化したゼオライトを触媒として用いるこ
    とを特徴とする炭化水素の転化方法。
JP61276194A 1986-11-18 1986-11-18 炭化水素の転化方法 Expired - Lifetime JPH0678528B2 (ja)

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DE3117053A1 (de) * 1981-04-29 1982-11-18 EC Erdölchemie GmbH, 5000 Köln Verfahren zur herstellung von i-buten, hierzu geeigneter katalysator und verfahren zu dessen herstellung
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