JPH072707A - 特別な触媒の存在下における、分子あたり5〜9個の炭素原子を有する炭化水素の芳香族化方法 - Google Patents

特別な触媒の存在下における、分子あたり5〜9個の炭素原子を有する炭化水素の芳香族化方法

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JPH072707A
JPH072707A JP3222015A JP22201591A JPH072707A JP H072707 A JPH072707 A JP H072707A JP 3222015 A JP3222015 A JP 3222015A JP 22201591 A JP22201591 A JP 22201591A JP H072707 A JPH072707 A JP H072707A
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Jean-Paul Bournonville
ジャン・ポール・ブルノンヴィル
Francis Raatz
フランシス・ラア
Bernard Juguin
ベルナール・ジュガン
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 白金族の少なくとも1つの貴金属と、錫、ゲ
ルマニウム、鉛およびインジウムからなる群から選ばれ
る少なくとも1つの追加金属とを含む、MFI 構造のゼオ
ライトを含む少なくとも1つの触媒の存在下において実
施されることを特徴とする、分子あたり5〜9個の炭素
原子を有する炭化水素の芳香族化方法。 【効果】 本発明の触媒によると、分子あたり5〜9個
の炭素原子を有する炭化水素の芳香族化反応において、
高い芳香族選択率を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ケイ素、アルミニウ
ム、および錫、ゲルマニウム、インジウムおよび鉛から
なる群から選ばれる少なくとも1つの追加金属が添加さ
れている、白金族の少なくとも1つの金属を含むMFI 構
造のゼオライトを含む複合触媒の存在下における、分子
あたり5〜9個の炭素原子を有する炭化水素の芳香族化
方法に関する。特に成形のために、非晶質マトリックス
がこの触媒に添加されてもよい。
【0002】
【従来技術および解決すべき課題】ガリウム、亜鉛、白
金が添加されたゼオライトをベースとする触媒は、プロ
パンとブタンとの芳香族化において、活性かつ選択性が
あるとして知られている。従来、分子あたり6個以上の
炭素原子を有する炭化水素は、白金を添加された酸性ア
ルミナ型の触媒を用いて、接触リフォーミングによっ
て、芳香族に転換されている。この金属には、錫、レニ
ウム等が添加されてもよい。しかしながらこれらのリフ
ォーミング触媒は、分子あたり5個の炭素原子を有する
炭化水素の芳香族化には性能があまり良くなく、分子あ
たり6個の炭素原子を有する炭化水素については、それ
より程度が低い。従ってC〜C型炭化水素に富む留
分の芳香族化に対して性能のよい触媒を見出だすのは、
大きな実用的利点がある。
【0003】ゼオライト触媒の存在下における、分子あ
たり5個以上の炭素原子を有する炭化水素の芳香族化反
応は、既にいくつかの特許および出版物の対象となって
いる。ゼオライトMFI をベースとするいくつかの触媒系
が特許請求されており、これらの系は、含まれる添加物
で区別されうる。図式的には下記のものが区別できる: i)ガリウムを含む系(G. Berti、J. Moore、L. Salusin
szki、D. Seddon 、Aust. J. Chem 、42、2095頁、1989
年)。
【0004】ii) 亜鉛を含む系(O. Anunziata、O. Ori
o 、L. Pierella 、M. Aguirre、React. kin. Catal. L
ett 、39(1) 、75、1989年;J. Kanai、N. Kawata 、J.
Catal. 114 、284 、1988年)。
【0005】これらの系には大きな欠点がある。すなわ
ち、メタンの高い選択性である。これらの触媒系の性能
を改善するために、いくつかの解決法が提案された。す
なわち白金の添加(Z. Jin、Y. Makino 、A. Miyamoto
、T. Inui 、Chem. Express、2、515 頁、1987年)。
種々の金属元素を用いて添加が行なわれた非酸性ゼオラ
イトMFI の使用も特許請求された(Y. Chen ら、WO 890
4818)。
【0006】さらに、フランス特許出願番号90/06557に
おいて、本出願人は、一方でゼオライトMFI と、他方で
一般に非晶質な担体またはマトリックスとを含む触媒を
特許請求している。この担体上には、白金族の貴金属
と、錫、ゲルマニウム、インジウムおよび鉛からなる群
から選ばれる少なくとも1つの追加金属が担持されてい
る。前記担体はまた、リチウム、ナトリウム、カリウ
ム、ルビジウム、セシウム、バリウム、カルシウム、ベ
リリウム、マグネシウムおよびストロンチウムからなる
群から選ばれる少なくとも1つのアルカリ金属、または
少なくとも1つのアルカリ土類金属を含む。この触媒
は、分子あたり2〜4個の炭素原子を有する炭化水素の
芳香族化に用いられる。
【0007】例えば含浸、交換または当業者に知られた
あらゆる他の技術によって、白金族の貴金属(水素化金
属)、および錫、ゲルマニウム、インジウムおよび鉛か
らなる群から選ばれる追加金属のゼオライト上への直接
固定は、分子あたり5〜9個の炭素原子を有する炭化水
素の芳香族化における触媒性能の改善を生じることが見
出だされた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、白金族の少な
くとも1つの貴金属と、錫、ゲルマニウム、鉛およびイ
ンジウムからなる群から選ばれる少なくとも1つの追加
金属とを含む、MFI 構造のゼオライトを含む少なくとも
1つの触媒の存在下において実施されることを特徴とす
る、分子あたり5〜9個の炭素原子を有する炭化水素の
芳香族化方法である。
【0009】以下、本発明について詳しく説明する。
【0010】本発明において用いられる前記触媒(好ま
しくは酸性のもの)のMFI 構造のゼオライトは、先行技
術において知られたあらゆる技術によって調製できる。
前記ゼオライトMFI の合成は、有機構造化剤および/ま
たはアルコールの存在下または不存在下において、従来
のOH媒質中で実施されてもよい。先行技術において
知られた技術によるOH媒質中でのゼオライトMFI の
合成は、下記の書物に幅広く記載されている:Synthesi
s of High Silica Zeolites 、P. Jacobs andJ. Marten
s、Studies in Surface Science and Catalysis、33
巻、Elsevier Editor 、1987年。ゼオライトMFI はま
た、例えばフッ化物媒質のように、あまり従来のもので
ない媒質中で合成されてもよい(C.F.R.の欧州特許EP-A
-172068 )。
【0011】合成後、ゼオライトMFI は、場合によって
は合成後も含んでいる、有機化合物および/またはアル
カリカチオン、またはアルカリ土類カチオンの全部また
は一部除去によって、水素型に転化される。水素型に変
わるために、先行技術において知られたあらゆる技術、
例えば酸化性雰囲気下または非酸化性雰囲気下での焼
成、イオン交換、ついで焼成、または焼成を行なわない
もの、種々の化学処理等を用いることができる。
【0012】Si−Al系で合成されたあらゆるゼオラ
イトMFI が、本発明に適する。しかしながらこれらのS
i/Al原子比は、一般に7以上、好ましくは25以上、
好ましくは40〜1,000 である。
【0013】次に水素化金属がゼオライトMFI 上に担持
される。元素周期表の第VIII族のどんな金属も適する
が、白金が好ましい金属である。
【0014】白金は、種々の方法で導入されうる。例え
ば、 −カチオン交換によるテトラアンミン錯体の形態、 −含浸による、ヘキサクロロ白金酸の形態。
【0015】従って白金(または場合によっては、白金
族の別の貴金属)は、貴金属の塩または化合物を含む、
水性または非水性の適切な溶液を用いて、このゼオライ
トの含浸によってゼオライト中に組込まれてもよい。白
金は、一般に、クロロ白金酸の形態でゼオライト中に導
入されるが、また化合物、例えばクロロ白金酸アンモニ
ウム、ジクロロジカルボニル白金、ヘキサヒドロキシ白
金酸、塩化パラジウム、硝酸パラジウムのような化合物
も使用できる。
【0016】本発明において用いられる白金族の1つま
たは複数の金属の化合物として、例えばアンミン錯体を
挙げることもできる。
【0017】特に、白金の場合下記のものが挙げられ
る。すなわち式(Pt(NH)X(式中、X
は、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選
ばれるハロゲン原子であり、好ましくはXは塩素原子で
ある)のヘキサアンミン白金(IV)塩;式(PtX(NH
)Xのハロゲノペンタアンミン白金(IV)塩;式
PtX(NH(式中、Xは前記と同じ意味であ
る)のテトラハロゲノジアンミン白金(IV)塩;白金とハ
ロゲン−ポリケトンとの錯体、および式H(Pt(ac
a)X)(式中、Xは前記と同じ意味であり、aca
は、アセチルアセトンから誘導された式C
残基を表わす)のポリケトンハロゲン化化合物である。
【0018】白金族の貴金属の導入は、好ましくは、前
記有機金属化合物の1つの水性または有機溶液による含
浸によって実施される。使用できる有機溶媒として、パ
ラフィン系、ナフテン系、または芳香族炭化水素、およ
びそれらの分子中に例えば1〜12個の炭化水素を有する
ハロゲン化有機化合物を挙げることができる。特に、n
−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、トルエン、および
クロロフォルムが挙げられる。同様に、これらの溶媒の
混合物を用いることもできる。
【0019】錫、ゲルマニウム、鉛およびインジウムか
らなる群から選ばれる元素(すなわち追加金属M)は、
化合物、例えば錫の塩化物、臭化物および硝酸塩、鉛の
ハロゲン化物、硝酸塩、酢酸塩、および炭酸塩、ゲルマ
ニウムの塩化物および蓚酸塩、インジウムの硝酸塩およ
び塩化物を介して導入されてもよい。
【0020】追加金属Mは、貴金属の導入前または後に
導入できる。これが貴金属の前に導入されるならば、用
いられる化合物は、追加金属のハロゲン化物、硝酸塩、
酢酸塩、炭酸塩、蓚酸塩からなる群から選ばれる。導入
は有利には水溶液状態で実施される。この場合、貴金属
の導入を行なう前に、温度400 〜1,000 ℃で、空気下、
焼成を行なう。
【0021】追加金属Mは、貴金属の導入後、金属Mの
錯体、特にポリケトン錯体、および炭化水素金属(hydro
carbylmetaux) 、例えばアルキル、シクロアルキル、ア
リール、アルキルアリールおよびアリールアルキル金属
からなる群から選ばれる、少なくとも1つの有機化合物
の形態で導入されてもよい。
【0022】金属Mの導入は、有利には、前記金属Mの
有機金属化合物の有機溶媒中溶液によって実施される。
また、金属Mの有機ハロゲン化化合物を用いることもで
きる。金属Mの化合物として、特にテトラブチル−錫、
テトラメチル−錫、テトラプロピル−ゲルマニウム、テ
トラエチル−鉛、アセチルアセトナトインジウム、トリ
フェニルインジウムが挙げられる。
【0023】含浸用溶媒は、分子あたり6〜12個の炭素
原子を有するパラフィン系、ナフテン系、または芳香族
炭化水素、および分子あたり1〜12個の炭素原子を有す
るハロゲン化有機化合物からなる群から選ばれる。n−
ヘプタン、メチルシクロヘキサン、トルエン、およびク
ロロフォルムを挙げることができる。前記溶媒の混合物
を用いることができる。
【0024】金属Mのこの導入方法は、既に特許US-A-
4,548,918に記載されている。しかしながら、白金族の
金属の導入方法と、金属Mの導入方法との組合わせは、
特別な相乗作用を引起こす。
【0025】本発明において用いられる触媒のゼオライ
トMFI は、重量で、(a) 白金族の少なくとも1つの貴金
属約0.01〜2%、より詳しくは約0.1 〜0.5 %、(b) 錫
約0.005 〜0.60%、好ましくは0.01〜0.50%、および/
またはゲルマニウム、鉛およびインジウムからなる群か
ら選ばれる少なくとも1つの金属0.005 〜0.70%、好ま
しくは約0.01〜0.60%、より詳しくは0.02〜0.50%を含
む。
【0026】錫、ゲルマニウム、鉛およびインジウム族
の少なくとも2つの金属がある場合、この族の金属の全
体の含量は、約0.02〜1.20%、好ましくは0.02〜1.0
%、より詳しくは0.02〜0.8 %である。
【0027】ゼオライト上に担持したいと思う金属の共
通溶液、あるいは白金族の金属についてと、1つまたは
複数の追加金属について異なる溶液を用いることができ
る。いくつかの溶液を用いる時、中間の乾燥および/ま
たは焼成を行なうことができる。通常、好ましくは遊離
酸素の存在下に、例えば掃気を実施しながら、例えば約
500 〜1,000 ℃の焼成によって終える。
【0028】触媒の調製を終えると、この触媒は、一般
に450 〜1,000 ℃で焼成されるが、触媒は、焼成を終え
ると、より活性な金属相を得るために、有利には水素
下、高温、例えば300 〜500 ℃での活性化処理を受けて
もよい。水素下でのこの処理の手順は、例えば最高還元
温度、例えば300 〜500 ℃、好ましくは350 〜450 ℃ま
での水素流下のゆっくりとした温度上昇、ついでこの温
度での1〜6時間の維持からなる。
【0029】触媒のこの型の調製によって固体を生じ
る。この固体において、金属は触媒粒の容積全体の中で
均一に配分されており、水素掃気下、300 〜500 ℃での
還元処理、ついで選ばれた最終温度での、水素下1〜6
時間の維持後、金属状態にある。
【0030】触媒の有利な調製方法を、下記工程に従っ
て用いることができる: (a) 錫、ゲルマニウム、インジウムおよび鉛からなる群
から選ばれる金属の化合物の水溶液で、ゼオライトMFI
を含浸する工程; (b) 工程(a) で得られた生成物を乾燥する工程; (c) 工程(b) で得られた生成物を焼成する工程; (d) 工程(c) で得られた生成物を、トルエン中のアセチ
ルアセトナト白金の溶液によって含浸する工程; (e) 工程(d) で得られた生成物を乾燥する工程; (f) 工程(e) で得られた生成物を焼成する工程; (g) 工程(f) で得られた生成物を水素流下還元する工
程。
【0031】触媒のもう1つの有利な調製方法を、下記
工程に従って実施することができる: (a) 錫、インジウム、ゲルマニウム、および鉛からなる
群から選ばれる金属の化合物の水溶液で、ゼオライトMF
I を含浸する工程; (b) 工程(a) で得られた生成物を乾燥する工程; (c) 工程(b) で得られた生成物を焼成する工程; (d) 工程(c) で得られた生成物を、クロロテトラアンミ
ン白金のアンモニア溶液で含浸する工程; (e) 工程(d) で得られた生成物を乾燥する工程; (f) 工程(e) で得られた生成物を焼成する工程; (g) 工程(f) で得られた生成物を水素流下還元する工
程。
【0032】触媒のもう1つの有利な調製方法を、下記
工程に従って実施することができる: (a) クロロテトラアンミン白金のアンモニア溶液で、ゼ
オライトMFI を含浸する工程; (b) 工程(a) で得られた生成物を乾燥する工程; (c) 工程(b) で得られた生成物を焼成する工程; (d) 工程(c) で得られた生成物を、水素流下還元する工
程; (e) 例えば既に有機化合物を含む炭化水素溶媒中に物質
を浸し、または炭化水素溶媒中にこの物質を浸し、次
に、得られた混合物中に炭化水素溶媒中、例えば前記物
質が浸されていた溶媒中の前記金属M有機化合物の溶液
を注入して、工程(d) で得られた生成物と、炭化水素溶
媒および前記金属Mの前記有機化合物とを接触させる工
程; (f) 工程(e) で得られた生成物を、水素流下還元する工
程。
【0033】この触媒はまた、例えば単独または互いに
混合して用いられた、マグネシウム、アルミニウム、チ
タン、ジルコニウム、トリウム、ケイ素、ホウ素の酸化
物から選ばれる担体すなわち非晶質マトリックスを含ん
でいてもよい。炭を用いることもできる。
【0034】好ましい担体はアルミナである。アルミナ
の比表面積は、有利には、50〜600m/g、好ましく
は150 〜400 m/gであってもよい。
【0035】以前に記載された種々の金属を含むゼオラ
イトは、あらゆる当業者に知られた次のあらゆる技術に
よって、担体を用いて成形されてもよい。例えばペレッ
ト成形、押出し、顆粒状触媒の製法、滴状凝結、噴霧乾
燥である。
【0036】その際触媒は、種々の金属を含むゼオライ
ト1〜99重量%を含む。100 %までの補足分は、担体す
なわち非晶質マトリックスからなる。
【0037】触媒は、このような方法の通常の操作条件
下において、分子あたり5〜9個の炭素原子を有する炭
化水素の芳香族化方法において用いられる。
【0038】
【実施例】下記実施例は本発明を例証するが、その範囲
を限定するものではない。
【0039】[実施例1]白金と、錫、ゲルマニウム、
インジウムおよび鉛からなる群から選ばれる1つの金属
とを含む、Si/Al原子比45のゼオライトMFI をベー
スとする触媒の存在下に、炭素原子数5または6の炭化
水素の混合物からなる仕込原料を転換することにする。
【0040】・ゼオライトMFI の調製:ゼオライトMFI
は、先行技術(US-A-3,702,886)において知られた取得
物の1つを用いて、有機構造化剤の存在下に合成され
る。このゼオライトは、下記処理によって、H型に転換
される: −550 ℃で4時間、空気−窒素混合物(混合物中酸素10
%)下での焼成、 −100 ℃で5NのNHNO中での3回の交換、 −空気下、530 ℃で5時間、5リットル/h/gの流量
での焼成。
【0041】ゼオライトHMFIのSi/Al原子比は45で
あり、77Kでの窒素吸着によって測定されたその細孔容
積は0.160 cm/g以上である。
【0042】金属は、下記手順に従ってゼオライトMFI
上に担持される。
【0043】・触媒A (a) 塩化錫の水溶液によってゼオライトMFI を含浸し、
触媒の錫の最終濃度が、0.25重量%になるようにする。 (b) 工程(a) で得られた生成物を、1時間、100 〜120
℃で乾燥する。 (c) 工程(b) で得られた生成物を、2時間、530 ℃で焼
成する。 (d) 工程(c) で得られた生成物を、ヘキサクロロ白金酸
の水溶液によって含浸して、最終触媒上に白金0.3 %を
得るようにする。 (e) 得られた生成物を、1時間、100 〜120 ℃で乾燥す
る。 (f) 2時間、530 ℃で焼成する。 触媒A:0.3 %Ptおよび0.25%Sn/MFI 。
【0044】・触媒B 塩化錫を酢酸錫と代えること以外は、触媒Aについてと
同じ手順に従ってゼオライトMFI を含浸する。この後の
手順は変らない。
【0045】 触媒B:0.3 %Ptおよび0.25%Sn/MFI 。
【0046】・触媒C 白金を、クロロテトラアンミン白金のアンモニア溶液を
用いて含浸すること以外は、触媒Bについてと同じ手順
に従ってゼオライトMFI を含浸する。これ以外の手順は
変らない。
【0047】 触媒C:Pt:0.3 %およびSn:0.25%/MFI 。
【0048】・触媒D(比較触媒) ゼオライトMFI を、クロロテトラアンミン白金のアンモ
ニア溶液によって含浸して、最終触媒上に0.3 重量%の
白金濃度を得るようにする。
【0049】触媒D:Pt:0.3 %/MFI 。
【0050】[実施例2]前記で調製された触媒を、下
記組成(重量%)のC〜C留分の芳香族化テストに
付した: 操作条件は下記のとおりである。 −温度:480 ℃ −圧力:0.25メガパスカル −pph :3h−1 触媒A〜D、および単独のゼオライトMFI との比較テス
トの結果を表1に示す。
【0051】
【表1】
【0052】[実施例3]触媒E、F、およびGを各々
調製するために、酢酸錫を、蓚酸ゲルマニウム(触媒
E)、硝酸鉛(触媒F)、および硝酸インジウム(触媒
G)に代えること以外は、触媒Cの調製について取られ
た方法と厳密に同じ含浸手順をとる。これ以外の手順は
変らない。
【0053】 −触媒E:Pt=0.3 %およびGe:0.20%/MFI −触媒F:Pt=0.3 %およびPb:0.35%/MFI −触媒G:Pt=0.3 %およびIn:0.25%/MFI 実施例2に定義されたのと同じ条件下において、これら
の触媒を用いて実施されたC〜C留分の芳香族化テ
ストの結果の全体を表2に示す。
【0054】
【表2】
【0055】[実施例4]前記で調製された触媒Dを、
水素流下、2時間450 ℃で還元する。この触媒100 グラ
ムをn−ヘプタン300 cm中に浸す。ついで、触媒を
含むn−ヘプタン中に、テトラn−ブチル錫のn−ヘプ
タン溶液2グラム(10%錫)を注入する。白金触媒と、
テトラn−ブチル錫溶液との接触は、6時間、ヘプタン
の還流温度に維持する。次に含浸溶液を排出し、純粋n
−ヘプタンによって、n−ヘプタンの還流温度で3回の
洗浄を行なう。ついで触媒を乾燥する。次に触媒は空気
下2時間、500 ℃での焼成、ついで水素流下、450 ℃で
2時間の還元を受け、この後に反応器に装入されるか、
あるいは水素流下、450 ℃で2時間の直接還元を受け、
この後に反応器に装入されてもよい。
【0056】このようにして、触媒Hが得られる: 触媒H:Pt:0.3 %およびSn:0.2 %/MFI 実施例2と同じ条件下における、C〜C留分の芳香
族化の結果を表3にまとめる。
【0057】
【表3】
【0058】このようにして、本発明において用いられ
たものに合致する触媒(A、B、C、E、F、Gおよび
H)によって、芳香族生成物の良好な選択率が得られ
る。
【0059】
【発明の効果】本発明の触媒によると、分子あたり5〜
9個の炭素原子を有する炭化水素の芳香族化反応におい
て、高い芳香族選択率を得ることができる。
フロントページの続き (72)発明者 フランシス・ラア フランス国サン・アヴォルド(57500)・ リュ・ドゥ・ラ・カリエール 25番地 (72)発明者 ベルナール・ジュガン フランス国リュエイユ・マルメゾン (92500)・アヴニュー・デュ・スタード 46番地

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 白金族の少なくとも1つの貴金属と、
    錫、ゲルマニウム、鉛およびインジウムからなる群から
    選ばれる少なくとも1つの追加金属とを含む、MFI 構造
    のゼオライトを含む少なくとも1つの触媒の存在下にお
    いて実施されることを特徴とする、分子あたり5〜9個
    の炭素原子を有する炭化水素の芳香族化方法。
  2. 【請求項2】 前記ゼオライトが、白金族の少なくとも
    1つの貴金属を、約0.01〜2重量%の量で、および錫、
    ゲルマニウム、鉛およびインジウムからなる群から選ば
    れる少なくとも1つの追加金属を、錫の場合は約0.005
    〜0.60重量%、ゲルマニウム、鉛またはインジウムの場
    合は、約0.005 〜0.70重量%の量で含む、請求項1によ
    る方法。
  3. 【請求項3】 前記ゼオライトが、白金族の少なくとも
    1つの貴金属を、約0.1 〜0.5 重量%の量で、および
    錫、ゲルマニウム、鉛およびインジウムからなる群から
    選ばれる少なくとも1つの追加金属を、錫の場合は約0.
    01〜0.5 重量%、ゲルマニウム、鉛またはインジウムの
    場合は、約0.01〜0.60重量%の量で含む、請求項1また
    は2による方法。
  4. 【請求項4】 前記ゼオライトが、追加金属として、錫
    と、ゲルマニウム、鉛およびインジウムからなる群から
    選ばれる少なくとも1つの金属とを含み、前記ゼオライ
    トの追加金属の総含量が、約0.02〜1.20重量%である、
    請求項1〜3のうちの1つによる方法。
  5. 【請求項5】 前記触媒が、さらに1つのマトリックス
    を含む、請求項1〜4のうちの1つによる方法。
  6. 【請求項6】 前記触媒が、前記ゼオライト1〜99重量
    %と、前記マトリックス99〜1重量%とを含む、請求項
    5による方法。
  7. 【請求項7】 前記マトリックスがアルミナである、請
    求項5または6による方法。
JP3222015A 1990-09-03 1991-09-03 特別な触媒の存在下における、分子あたり5〜9個の炭素原子を有する炭化水素の芳香族化方法 Pending JPH072707A (ja)

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EP0474539A1 (fr) 1992-03-11
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