JPH068255B2 - 低級炭化水素からの液状炭化水素の製法 - Google Patents

低級炭化水素からの液状炭化水素の製法

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JPH068255B2
JPH068255B2 JP58140934A JP14093483A JPH068255B2 JP H068255 B2 JPH068255 B2 JP H068255B2 JP 58140934 A JP58140934 A JP 58140934A JP 14093483 A JP14093483 A JP 14093483A JP H068255 B2 JPH068255 B2 JP H068255B2
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hydrocarbon
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低級炭化水素から液状炭化水素を製造する方法
に関するものである。
特に、炭素数2ないし5のオレフィン系炭化水素を含む
原料ガスから液状炭化水素を製造する方法に関するもの
である。
最近、重質油燃料の省エネルギー、石炭および原子力へ
の転換などから重質油が余る傾向が生じ、その有効利用
が必要とされている。
重質油を熱分解又は接触分解しても選択的にガソリン留
分を取得することは困難で、分解率を高くするとガス状
の低級炭化水素類特にオレフイン数が多く生成する。こ
のガス状炭化水素を液状炭化水素へ変換することができ
れば、重質油の分解を分解生成物の炭化水素の分布に関
係なく附加価値を増大させ、また分解装置の運転を柔軟
にすることができる利点がある。
本発明は、炭素数2ないし5のオレフィン系炭化水素を
含む原料ガスを反応温度220ないし360℃、液空間
速度500ないし10,000h-1、常圧ないし100k
g/cm2の圧力下にて触媒の存在下で反応させて液状炭化
水素を製造する方法において、触媒として、 Si/Me 30−3200 OH- /SiO2 0.3−1.0 H2O /SiO2 30−100 R/R +アルカリ金属 0.05−0.15 NaCl/H2O 0.01−0.06 (式中Rは第4級アルキルアンモニウムカチオンであ
り、アルキル金属はナトリウムまたはカリウムイオンで
あり、MeはGa,Ti,Zr,Ge,La,Mn,C
r,Al,ScおよびVよりなる群から選ばれた1種の
金属を意味し、数値はいずれもモル%である。)で表わ
される組成を有する金属塩、含窒素有機カチオンおよび
無機塩を含む水溶液をA液とし、ケイ酸塩水溶液をB液
とし、イオン調整剤水溶液をC液とし、A液およびB液
をそれぞれ一定速度でC液に添加するに際し、A液には
イオン調整剤(NaCl水溶液)を添加し、C液には含窒素
有機カチオン、無機酸および水酸化アルカリを添加して
各液組成の濃度変化を少なくするようにA液およびB液
の添加速度を調整する第1工程、および第1工程から得
られたゲル混合物を擂潰、細分化する第2工程、および
第2工程から得られたゲル混合物を室温から150℃な
いし190℃まで一定速度で昇温後さらに220℃まで
一定速度または指数凾数的速度で昇温して水熱合成反応
を行なう第3工程から選ばれた少なくとも1工程を包含
する方法で製造されたメタロシリケート触媒を使用する
ことを特徴とする低級炭化水素からの液状炭化水素の製
法である。
本発明方法で使用する原料ガスは炭素数2ないし5のオ
レフィン系炭化水素ガスまたは炭素数2ないし5のオレ
フィン系炭化水素を含む混合ガスである。上記の混合物
の他に他の炭化水素、水、不活性成分例えば窒素を含ん
でいてもよい。また他の炭化水素源は例えばサーモフオ
ア接触分解法(T.C.C.法)、および流動接触分解法(F.
C.C.法)、他の分解装置から由来するガス、C3−乾燥ガ
ス、不飽和ガスプラントから由来するC4−混合ガス、コ
ーキング装置からの生成ガス、熱分解装置からの生成ガ
スである。
本発明方法で使用する触媒は、すでに同一出願人の出願
に係わる高シリカゼオライト触媒の製法(特願昭55-136
715号、特開昭57-63135)および新規なメタロシリケー
ト触媒の製法(特願昭58-116987号、特開昭60-12135)
に従つて製造することができる。すなわち、次の一般式
(モル%) Si/Me 30−3200 OH-/SiO2 0.3−1.0 H2O/SiO2 30−100 R/R+アルカリ金属 0.05−0.15 NaCl/H2O 0.01−0.06 (式中Rは第4級アルキルアンモニウムカチオンであ
り、アルカリ金属はナトリウムまたはカリウムイオンで
あり、MeはGa,Ti,Zr,Ge,La,Mn,C
r,Al,ScおよびVよりなる群から選ばれた1種の
金属を意味する)で表わされる組成を有する金属塩、含
窒素有機カチオンおよび無機酸を含む水溶液をA液と
し、ケイ酸塩水溶液をB液とし、イオン調整剤水溶液を
C液とし、A液およびB液をそれぞれ一定速度でC液に
添加するに際し、A液にはイオン調整剤(NaCl水溶液)
を添加し、C液には含窒素有機カチオン、無機酸および
水酸化アルカリを添加して各液組成の濃度変化を少なく
するようにA液およびB液の添加速度を調整する第1工
程、および第1工程から得られたゲル混合物を擂潰、細
分化する第2工程、および第2工程から得られたゲル混
合物を室温から150℃ないし190℃まで一定速度で
昇温後さらに220℃まで一定速度または指数凾数的速
度で昇温して水熱合成反応を行う第3工程から選ばれた
少なくとも1工程を包含する方法で製造することができ
る。
このようにして得られた触媒は上記出願(特願昭55-136
75号および特願昭58-116987号)によれば非モルデナイ
ト型メタロシリケートである。次に実施例を掲げて本発
明を説明するが、これに限定されるものではない。
実施例 通常の常圧流通反応装置を用い、密度1.0g/cm3に打錠
成型後7ないし15メツシユに破砕した触媒214mgを
内径6mmの反応管に充填し(充填体積0.348cc)、原料
ガスを窒素で希釈するかまたはそのまゝ試料ガスとして
使用した。試料ガスをSV900h-1、反応温度260〜
360℃の条件下で試験した。反応生成ガスの分析はTC
D型ガスクロマトグラフを用いて行つた。その結果は第
1表ないし第4表に示した。上記表中転化率とは反応に
消費された原料物質のモル%をいう。
(1)低級炭化水素濃度による影響 原料ガスとしてエチレンを使用し、触媒としてSi/Al原
子比40のZSM-5型ゼオライト触媒を用い、反応温度2
60℃、SV900h-1、反応時間110分で反応を行つ
た。原料ガス濃度(%)の反応生成物分布(c−wt%)に及
ぼす影響を第1表Exp.Nos1−6に示した。またプロピ
レン濃度100%の場合を第2表Exp.No.1に示した. 第1表より、エチレン濃度7.4vol%の場合、反応温度2
60℃にて転化率は57%で、エチレン濃度を上げるに
従つて転化率は減少し、エチレン濃度100%の場合、
(第1表Exp.No.6)には転化率7.2%であつた。一方プ
ロピレン100%の場合には93.5%であつた。
また反応生成物分布は大差なく、芳香族炭化水素が非常
に少なく、C3ないしC5炭化水素が多く、重合は初期段階
にとどまつている。エチレン濃度1100%の場合には
芳香族炭化水素2.0%である。一方プロピレン濃度10
0%の場合には芳香族炭化水素13.0%で、ガソリン留分
は81.4%に達した。原料ガスの炭素数が多くなるに従つ
て転化率も増大した。
(2)温度による影響 原料としてエチレン、プロピレン、ブチレンを使用し、
触媒としてSi/Alの原子比40のZSM-5型ゼオライト触
媒を使用し、反応温度260℃ないし360℃、SV90
0h-1、反応時間110分で反応を行つた。原料ガス組
成はエチレンでは22%(vol)、他は窒素であつた。
プロピレン、ブチレンの場合原料ガス濃度は100%
(vol)であつた。
反応温度(℃)と反応生成物分布(c−wt%)との関係
はエチレンでは第1表Exp.Nos7〜10、プロピレン、
ブチレンでは第2表に示した。
エチレン濃度22%(vol)に維持して反応温度を29
5℃に上げると転化率は90%に達した。それ以上の温度
ではほゞ一定になつた。反応生成物の分布は反応温度が
高くなるに従つてガソリン留分はやゝ減少したが、芳香
族炭化水素は著しく増加した。またプロパン、ブタンな
どのパラフイン類が急激に増加した。低温側ではオレフ
イン類が多かつたが、反応温度が高くなるに従つて減少
し、芳香族炭化水素、パラフイン系炭化水素が増加して
いることからオレフインの重合による芳香化と余剰水素
によるオレフインの水素化が同時に起つているものと考
えられる。またプロピレン濃度100%の場合は、反応
温度を高くすると転化率はほゞ100%となり、また芳
香族炭化水素は増加し、最高約30%に達した。一方ガ
ソリン留分はプロピレンの場合には反応温度が高くなる
に従つて減少する傾向にあり、ブチレン100%を原料
とした場合にはガソリン留分はやゝ増加する傾向を示し
た。
本発明の触媒では反応温度が低い(260℃)ほどオレ
フイン系炭化水素の生成量が大きく、反応温度が高く
(360℃)なるに従つてパラフイン系炭化水素、およ
び芳香族炭化水素が増加する傾向を示した。
(3)各種金属(Me)による低級炭化水素の転化におよぼ
す影響 触媒として、Si/Alの原子比40(K−1)Si/Gaの原
子比40(K−2)、Si/Gaの原子比3200(K−3)、
Si/Vの原子比3200(K−4)、Si/Tiの原子比3200
(K−5)、Si/Zrの原子比3200(K−6)、Si/Geの
原子比3200(K−7)、Si/Mnの原子比3200(K−
8)、Si/Crの原子比3200(K−9)、Si/Laの原子比
3200(K−10)およびSi/Scの原子比3200(K−1
1)のメタロシリケート触媒を用い、反応温度295
℃、SV900h-1、反応時間110分で試験した。原料
ガスとしてエチレンを用いた場合、その実験結果は第3
表に示した。原料ガス組成はエチレン22vol%で他は
窒素であつた。
また、原料ガスとしてプロピレンを用いた場合、その実
験結果は第4表に示した。原料ガス組成はプロピレン1
7%(vol)他は窒素であつた。
原料ガスのエチレン濃度を22vol%に維持し、触媒と
してK−1ないしK−4を用いた。反応温度295℃の
場合、反応生成物分布(c−wt)は殆んど差異がなく、
ガソリン留分は約55%で、芳香族炭化水素/ガソリン
比は20%以上であつた。
原料ガスのプロプレン濃度を17vol%に維持し、触媒
としてK−1ないしK−11を用い、反応温度295℃
の場合、エチレンの場合と同様な結果が得られた。
上記の実施例において、原料ガスとして低級オレフイン
系炭化水素を使用したが、低級パラフイン系炭化水素お
よび低級オレフイン系炭化水素と低級パラフイン系炭化
水素との混合ガスを使用した場合にも同様の成績を以て
低級炭化水素を選択的かつ効率的に液状炭化水素に接触
変換することができた。
なお、比較のために、本願の方法に用いた触媒と同様の
方法で製造し、金属のみをFeまたはBにした触媒を使用
し、プロピレンを原料ガスとして本願の反応を行なつた
場合の比較例を第5表に示した。金属がFeの場合は転化
率、芳香族選択率が低く、金属がBの場合は芳香族選択
率が高いわりにガソリン収率が低かつた。
本発明の特徴を列挙すれば次の如くである。
(1)本発明の触媒は従来の触媒例えば高シリカZSM-5触媒
(H-ZSM-5Cat.モービル社製)と比較し、同程度の転化
率を達成するためにはZSM-5触媒(原料ガスC3H6、転化
率94%)ではGHSV(h-1)約500であるのに対し本
発明の触媒(原料ガスC3H6、転化率96.5%)では4200で
あつた。
本発明の触媒はGHSV(h-1)を著しく大きくすることが
できることからZSM-5触媒に比較して触媒活性がすぐれ
ていることがわかつた。
(2)反応生成物については、ZSM-5触媒では飽和炭化水素
が少なく、不飽和炭化水素が大きく、芳香族炭化水素の
生成は認められなかつた。
一方本発明の触媒では芳香族炭化水素の生成率は約30
%に達し、オクタン価が高く、また高い反応温度ではパ
ラフイン系炭化水素が多く、低い反応温度ではオレフイ
ン系炭化水素が多い。
(3)本発明の触媒がZSM-5触媒に比較して活性が高いのは
触媒成分の高分散化にもとづくものと推考される。
このことは本発明の触媒の製法が特願昭55-13675号およ
び特願昭58-116987号明細書記載の方法によるものにも
とづく。
───────────────────────────────────────────────────── 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 57/02 2115−4H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素数2ないし5のオレフィン系炭化水素
    を含む原料ガスを反応温度220ないし360℃、液空
    間速度500ないし10,000h-1、常圧ないし10
    0kg/cm2の圧力下にて触媒の存在下で反応させて液状炭
    化水素を製造する方法において、触媒として、 Si/Me 30−3200 OH- /SiO2 0.3−1.0 H2O /SiO2 30−100 R/R +アルカリ金属 0.05−0.15 NaCl/H2O 0.01−0.06 (式中Rは第4級アルキルアンモニウムカチオンであ
    り、アルキル金属はナトリウムまたはカリウムイオンで
    あり、MeはGa,Ti,Zr,Ge,La,Mn,C
    r,Al,ScおよびVよりなる群から選ばれた1種の
    金属を意味し、数値はいずれもモル%である)で表わさ
    れる組成を有する金属塩、含窒素有機カチオンおよび無
    機塩を含む水溶液をA液とし、ケイ酸塩水溶液をB液と
    し、イオン調整剤水溶液をC液とし、A液およびB液を
    それぞれ一定速度でC液に添加するに際し、A液にはイ
    オン調整剤(NaCl水溶液)を添加し、C液には含窒素有
    機カチオン、無機酸および水酸化アルカリを添加して各
    液組成の濃度変化を少なくするようにA液およびB液の
    添加速度を調整する第1工程、および第1工程から得ら
    れたゲル混合物を擂潰、細分化する第2工程、および第
    2工程から得られたゲル混合物を室温から150℃ない
    し190℃まで一定速度で昇温後さらに220℃まで一
    定速度または指数凾数的速度で昇温して水熱合成反応を
    行なう第3工程から選ばれた少なくとも1工程を包含す
    る方法で製造されたメタロシリケート触媒を使用するこ
    とを特徴とする低級炭化水素からの液状炭化水素の製
    法。
JP58140934A 1983-08-01 1983-08-01 低級炭化水素からの液状炭化水素の製法 Expired - Lifetime JPH068255B2 (ja)

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