JPH07285892A - Production of cycloolefin - Google Patents

Production of cycloolefin

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JPH07285892A
JPH07285892A JP6298591A JP29859194A JPH07285892A JP H07285892 A JPH07285892 A JP H07285892A JP 6298591 A JP6298591 A JP 6298591A JP 29859194 A JP29859194 A JP 29859194A JP H07285892 A JPH07285892 A JP H07285892A
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Japan
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catalyst
zirconia
silica
ruthenium
reaction
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JP6298591A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiko Takewaki
隆彦 武脇
Naoko Fujita
直子 藤田
Toshiharu Yokoyama
寿治 横山
Takao Maki
隆夫 真木
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To produce a cycloolefin in high selectivity and efficiency by partially hydrogenating a monocyclic hydrocarbon in the presence of a catalyst produced by supporting ruthenium on a zirconia-modified silica carrier. CONSTITUTION:A monocyclic aromatic hydrocarbon (e.g. benzene) is partially hydrogenated preferably at 100-220 deg.C under hydrogen pressure of 0.5-10MPa in the presence of water and a catalyst produced by supporting ruthenium on a silica carrier modified with zirconia. The zirconia-modified silica carrier is preferably produced by supporting 0.5-10wt.% of zirconia on spherical silica e.g. by impregnation supporting method and drying and baking the product. The specific surface area of the spherical silica is 5-150m<2>/g and the volume ratio of the pores of 350-1,500Angstrom to the pores of 75-150,000Angstrom is >=55%. The maximum intensity of the relative intensity of ruthenium in the catalyst is preferably <=2.5 measured by a line analysis by an X-ray analyzer.

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、単環芳香族炭化水素を
部分水素化して対応するシクロオレフィン類、特にシク
ロヘキセンを製造する方法に関するものである。シクロ
オレフィンは、ラクタム類、ジカルボン酸等のポリアミ
ド原料、リジン、医薬、農薬などの重要な中間原料とし
て有用な化合物である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for partially hydrogenating a monocyclic aromatic hydrocarbon to produce corresponding cycloolefins, particularly cyclohexene. Cycloolefin is a compound useful as a raw material for polyamide such as lactams and dicarboxylic acids, and as an important intermediate raw material for lysine, pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】シクロオレフィンの製造方法としては、
従来より単環芳香族炭化水素の部分水素化反応、シクロ
アルカノールの脱水反応、及びシクロアルカンの脱水素
反応、酸化脱水素反応など多くの方法が知られている。
なかでも、単環芳香族炭化水素の部分水素化によりシク
ロオレフィンを効率よく得ることができれば、最も簡略
化された反応工程となり、プロセス上好ましい。
2. Description of the Related Art As a method for producing cycloolefin,
Many methods such as partial hydrogenation reaction of monocyclic aromatic hydrocarbons, dehydration reaction of cycloalkanol, dehydrogenation reaction of cycloalkane, and oxidative dehydrogenation reaction have been known.
Among them, if the cycloolefin can be efficiently obtained by the partial hydrogenation of the monocyclic aromatic hydrocarbon, the reaction step becomes the most simplified, which is preferable in the process.

【0003】単環芳香族炭化水素の部分水素化によるシ
クロオレフィンの製造方法としては、触媒として主にル
テニウム金属が使用され、水及び金属塩の存在下で水素
化反応を行う方法が一般的である。ルテニウム触媒とし
ては、金属ルテニウム微粒子をそのまま使用する方法
(特開昭61−50930、特開昭62−45541、
特開昭62−45544など)、また、シリカ、アルミ
ナ、硫酸バリウム、ケイ酸ジルコニウムなどの担体にル
テニウムを担持させた触媒を用いた方法(特開昭57−
130926、特開昭61−40226、特開平4−7
4141)など多数の提案がなされている。
As a method for producing a cycloolefin by partial hydrogenation of a monocyclic aromatic hydrocarbon, ruthenium metal is mainly used as a catalyst and a hydrogenation reaction is generally performed in the presence of water and a metal salt. is there. As the ruthenium catalyst, a method in which metal ruthenium fine particles are used as they are (Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-50930 and 62-45541,
(JP-A-62-45544), or a method using a catalyst in which ruthenium is supported on a carrier such as silica, alumina, barium sulfate, zirconium silicate (JP-A-57-57).
130926, JP 61-40226, JP 4-7.
4141) and many other proposals have been made.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法は、いずれも何らかの問題点を抱えており、工業的
に必ずしも有利な方法とは言えない。問題点としては、
目的とするシクロオレフィンの選択率が充分でないこ
と、触媒の活性が低く効率よくシクロオレフィンを製造
することができないこと、触媒の耐久性が充分でないこ
と、触媒の取扱い性が悪いことなどがあげられる。
However, all of the conventional methods have some problems and are not necessarily industrially advantageous methods. The problem is that
The target cycloolefin selectivity is not sufficient, the activity of the catalyst is low and the cycloolefin cannot be efficiently produced, the durability of the catalyst is insufficient, and the handleability of the catalyst is poor. .

【0005】また、多くの公知の方法では反応系に金属
塩、あるいは酸、アルカリなどの添加剤を加える必要が
ある。これらの添加剤は反応系を複雑にするばかりでは
なく、反応機器の腐食や触媒の消耗、劣化を加速するこ
とになるので、工業的には添加剤を加えない方法も望ま
れている。
In many known methods, it is necessary to add a metal salt or an additive such as acid or alkali to the reaction system. These additives not only complicate the reaction system, but also accelerate corrosion of the reaction equipment and exhaustion and deterioration of the catalyst. Therefore, industrially, a method of adding no additives is also desired.

【0006】[0006]

【課題を解決するための課題】本発明者等は、上記問題
点を解決するため鋭意研究を重ねた結果、ジルコニアで
修飾したシリカ担体にルテニウムを担持した触媒が、単
環芳香族炭化水素の部分水素化に極めて有効であること
を見い出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明
は、ジルコニアで修飾したシリカ担体にルテニウムを担
持した触媒と水の存在下、単環芳香族炭化水素を部分水
素化することを特徴とするシクロオレフィンの製造方法
に関する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have conducted extensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, a catalyst in which ruthenium was supported on a silica support modified with zirconia was found to be a monocyclic aromatic hydrocarbon. They have found that they are extremely effective for partial hydrogenation, and have completed the present invention. That is, the present invention relates to a method for producing a cycloolefin, which comprises partially hydrogenating a monocyclic aromatic hydrocarbon in the presence of a catalyst in which ruthenium is supported on a silica support modified with zirconia and water.

【0007】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
いて使用される触媒の担体は、ジルコニアで修飾したシ
リカである。本発明で用いる触媒の担体において、シリ
カの種類は特に限定はないが、通常、球状シリカが用い
られる。球状シリカの粒径は、反応の型式に対する取扱
いなどから適当な大きさのものを選ぶことができる。例
えば、懸濁床の場合は、通常5〜500ミクロン程度が
好ましい。また、担体の比表面積は、特に限定はなく、
通常3〜200m2/g、特に5〜150m2/gであ
る。さらに該シリカ担体は、水銀圧入法により細孔容
量、細孔分布を測定した場合、細孔直径が75〜15
0,000Åの全細孔容量に対して、細孔直径が通常2
50〜1,500Åの細孔容量が55%以上、好ましく
は60%以上、特に好ましくは細孔直径が350〜1,
500Åの細孔容量が55%以上の細孔を有するものが
よい。細孔直径が250Å未満の割合が大きすぎると選
択率の低下を招く傾向があり、細孔直径が1500Åを
超える割合が大きすぎると活性の低下を招く傾向がある
のであまり好ましくない。また、かかる範囲の物性を有
するシリカは、触媒調製の工程において、例えば600
〜1200℃のような高温で焼成を行っても結晶化しに
くいという特徴を有する。
The present invention will be described in detail below. The catalyst support used in the present invention is zirconia-modified silica. In the catalyst carrier used in the present invention, the type of silica is not particularly limited, but spherical silica is usually used. The particle size of the spherical silica can be selected to be an appropriate size in consideration of the reaction type. For example, in the case of a suspension bed, usually about 5 to 500 μm is preferable. The specific surface area of the carrier is not particularly limited,
It is usually 3 to 200 m 2 / g, and particularly 5 to 150 m 2 / g. Further, the silica carrier has a pore diameter of 75 to 15 when the pore volume and the pore distribution are measured by the mercury penetration method.
Pore diameter is usually 2 for a total pore volume of 10,000Å
The pore volume of 50 to 1,500Å is 55% or more, preferably 60% or more, and particularly preferably the pore diameter is 350 to 1,
It is preferable that the pore volume of 500Å is 55% or more. If the ratio of the pore diameters less than 250Å is too large, the selectivity tends to decrease, and if the ratio of the pore diameters exceeding 1500Å is too large, the activity tends to decrease, which is not preferable. Further, silica having physical properties in such a range is, for example, 600 at the step of catalyst preparation.
It is characterized in that it is difficult to crystallize even if it is fired at a high temperature of up to 1200 ° C.

【0008】本発明で用いるジルコニアで修飾したシリ
カ担体とは、シリカ外表面だけでなく、細孔内の表面も
含めた全体の表面にジルコニアが高分散に担持されたシ
リカ担体である。高分散担持とは、担持されたジルコニ
アの結晶子径が比較的小さい状態であって、シリカの表
面に均一に分散されている状態をいう。この場合のジル
コニアの平均結晶子径は、通常10〜200Å、好まし
くは20〜100Åである。ここでの平均結晶子径と
は、例えば、粉末X線回折法により、ジルコニアの回折
角(2θ)が30°付近の回折幅の広がりからSche
rrerの式により算出されるものである。
The zirconia-modified silica carrier used in the present invention is a silica carrier in which zirconia is highly dispersed and supported on the entire surface including not only the outer surface of silica but also the surface inside pores. High-dispersion loading means a state in which the loaded zirconia has a relatively small crystallite size and is uniformly dispersed on the surface of silica. In this case, the average crystallite diameter of zirconia is usually 10 to 200Å, preferably 20 to 100Å. The average crystallite diameter here is, for example, from the spread of the diffraction width when the diffraction angle (2θ) of zirconia is around 30 ° by the powder X-ray diffraction method.
It is calculated by the formula of rrer.

【0009】また、ジルコニアの修飾量はジルコニアが
シリカに高分散に担持されていれば特に限定されるもの
ではないが、シリカに対して、通常0.1〜20重量
%、好ましくは0.5〜10重量%である。0.1重量
%より小さいとジルコニアによる修飾効果が十分に表わ
れず、部分水素化反応に有効でない。また、20重量%
より大きい場合も、シクロオレフィンの選択率がむしろ
低下する場合があるなど部分水素化反応に必ずしも有効
でなく、さらには担体の価格が高くなるという経済的な
不利益も生じる。
The modification amount of zirconia is not particularly limited as long as the zirconia is supported on silica in a highly dispersed manner, but is usually 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5. 10 to 10% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the effect of modification by zirconia is not sufficiently exhibited and it is not effective for the partial hydrogenation reaction. Also, 20% by weight
Even if it is larger, the selectivity of cycloolefin may be rather lowered, which is not always effective for the partial hydrogenation reaction, and further, the economical disadvantage that the price of the carrier is increased is generated.

【0010】本発明における担体の調製方法は、シリカ
表面に上述したようにジルコニアが分散担持された状態
になるような方法であればどのような方法でもよい。但
し、一般的に、単にシリカとジルコニアを物理混合する
方法ではそのような状態を得にくく、通常、ジルコニウ
ム化合物を水または有機溶媒に溶解させた溶液、あるい
はジルコニウム化合物を溶解後、一部あるいは全部をア
ルカリ等で加水分解させた溶液を用いて、公知の含浸担
持法やディップコーティング法を好適に用いることによ
りシリカに担持し、その後、乾燥、焼成する方法が用い
られる。ここで用いられるジルコニウム化合物として
は、ジルコニウムのハロゲン化物、オキシハロゲン化
物、硝酸塩、オキシ硝酸塩、水酸化物、さらにジルコニ
ウムのアセチルアセトナ−ト錯体などの錯体化合物やジ
ルコニウムアルコキシド等が用いられる。また、ここで
の焼成温度は、用いたジルコニウム化合物がジルコニア
になる温度以上であればよく、通常600℃以上、特に
800〜1200℃が好ましい。但し、1200℃を超
えて更に高温で焼成すると、シリカの結晶化が著しくな
り触媒活性の低下を招くことになるので、あまり好まし
くない。
The method for preparing the carrier in the present invention may be any method as long as it is a method in which zirconia is dispersed and supported on the surface of silica as described above. However, generally, it is difficult to obtain such a state by a method of simply physically mixing silica and zirconia, and usually, a solution of a zirconium compound dissolved in water or an organic solvent, or a part or all of the zirconium compound is dissolved. There is used a method in which a solution obtained by hydrolyzing the above is supported on silica by suitably using a known impregnation supporting method or dip coating method, and then dried and calcined. Examples of the zirconium compound used here include zirconium halides, oxyhalides, nitrates, oxynitrates, hydroxides, and complex compounds such as zirconium acetylacetonate complexes and zirconium alkoxides. Further, the firing temperature here may be at least a temperature at which the zirconium compound used becomes zirconia, and is usually 600 ° C. or higher, particularly preferably 800 to 1200 ° C. However, if the temperature is higher than 1200 ° C. and fired at a higher temperature, the crystallization of silica becomes remarkable and the catalytic activity is lowered, which is not preferable.

【0011】触媒の調製は、一般的に用いられる通常の
担持金属触媒の調製法に従って行われる。すなわち、触
媒成分液に担体を浸漬後、攪拌しながら溶媒を蒸発させ
活性成分を固定化する蒸発乾固法、担体を乾燥状態に保
ちながら触媒活性成分液を噴霧するスプレー法、あるい
は、触媒活性成分液に担体を浸漬後、ろ過する方法等の
公知の含浸担持法が好適に用いられる。
Preparation of the catalyst is carried out in accordance with a commonly used method for preparing a conventional supported metal catalyst. That is, after dipping the carrier in the catalyst component liquid, the solvent is evaporated to evaporate the solvent to immobilize the active component, the evaporation dry solidification method, the catalyst active component liquid is sprayed while keeping the carrier dry, or the catalyst active A known impregnation-supporting method such as a method of filtering the carrier after immersing the carrier in the component liquid is suitably used.

【0012】触媒活性成分のルテニウムの原料として
は、ルテニウムのハロゲン化物、硝酸塩、水酸化物、ま
たは、酸化物、さらにルテニウムカルボニル、ルテニウ
ムアンミン錯体などの錯体化合物や、ルテニウムアルコ
キシド等が使用される。また、触媒調製時の活性成分を
担持する際使用する溶媒としては、水、またはアルコー
ル、アセトン、テトラヒドロフラン、ヘキサン、トルエ
ンなどの有機溶媒が使用される。
As a raw material of ruthenium which is a catalytically active component, a ruthenium halide, nitrate, hydroxide or oxide, a complex compound such as ruthenium carbonyl or ruthenium ammine complex, and ruthenium alkoxide are used. In addition, as the solvent used for supporting the active ingredient at the time of preparing the catalyst, water or an organic solvent such as alcohol, acetone, tetrahydrofuran, hexane, or toluene is used.

【0013】触媒の活性成分であるルテニウムは単独で
使用することができるが、他の金属成分を共担持して使
用してもよい。その場合、ルテニウムと共担持する成分
としては、亜鉛、鉄、コバルト、マンガン、金、ランタ
ン、銅などが有効である。ルテニウムに対する共担持成
分であるこれらの金属化合物としては、各金属のハロゲ
ン化物、硝酸塩、酢酸塩、硫酸塩、各金属を含む錯体化
合物などが使用される。また、これらの共担持成分は、
ルテニウム原料と同時に担体に担持してもよいし、予め
ルテニウムを担持後、担持してもよいし、先にこれらの
金属を担持した後、ルテニウムを後から担持してもいず
れでもよい。
Ruthenium, which is the active component of the catalyst, can be used alone, but other metal components may be co-supported and used. In this case, zinc, iron, cobalt, manganese, gold, lanthanum, copper and the like are effective as the component co-supported with ruthenium. As these metal compounds that are co-supporting components for ruthenium, halides, nitrates, acetates, sulfates of each metal, complex compounds containing each metal, and the like are used. In addition, these co-supported components are
It may be carried on the carrier simultaneously with the ruthenium raw material, may be carried after carrying ruthenium in advance, or may be carried after carrying these metals first and then carrying ruthenium afterwards.

【0014】このようにして調製された触媒は、通常、
ルテニウムを還元活性化して使用する。還元剤として
は、水素、一酸化炭素、アルコール蒸気、ヒドラジン、
ホルマリン、水素化ホウ素ナトリウム等、公知の還元剤
が使用できる。好ましくは、水素を用いることであり、
通常80〜500℃、好ましくは100〜450℃の条
件化で活性化される。還元温度が80℃未満では、ルテ
ニウムの還元率が著しく低下し、また、500℃を越え
るとルテニウムの凝集が起こりやすくなり、シクロオレ
フィン生成の収率、選択率が低下する原因となる。
The catalyst thus prepared is usually
Ruthenium is used after being reductively activated. As the reducing agent, hydrogen, carbon monoxide, alcohol vapor, hydrazine,
Known reducing agents such as formalin and sodium borohydride can be used. Preferably, hydrogen is used,
It is usually activated under the conditions of 80 to 500 ° C, preferably 100 to 450 ° C. If the reduction temperature is lower than 80 ° C, the reduction rate of ruthenium is significantly reduced, and if it is higher than 500 ° C, agglomeration of ruthenium is likely to occur, which causes a decrease in cycloolefin production yield and selectivity.

【0015】また、調製された触媒を特定の金属塩と接
触処理して、触媒を活性化させることもできる。使用す
る金属塩としては、リチウム、ナトリウム、カリウムな
ど1族元素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ムなどの2族元素、およびマンガン、鉄、コバルト、、
亜鉛、銅、金、ジルコニウム等の金属塩、例えば炭酸
塩、酢酸塩などの弱酸塩、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩など
の強酸塩が使用される。接触処理は、触媒に対して、通
常0.01〜100重量倍、好ましくは0.1〜10重
量倍の金属塩を含む水溶液に浸漬するなどして実施され
る。また、該水溶液中の金属塩の濃度としては、水に対
して、通常1×10-5〜1重量倍、好ましくは1×10
-4〜0.2重量倍である。処理条件としては、通常、常
圧から加圧下、室温〜250℃好ましくは室温〜200
℃で、通常10分〜20時間、好ましくは1〜10時間
行う。触媒処理の雰囲気は、通常、不活性ガス雰囲気下
あるいは水素ガス雰囲気下であり、好ましくは水素ガス
雰囲気下である。接触処理後の触媒は、通常、処理金属
塩水溶液をろ別し、水洗、乾燥して使用する。また、乾
燥後、水素ガス雰囲気下で還元処理することにより、更
に触媒活性を高めることもできる。
The prepared catalyst may be contact-treated with a specific metal salt to activate the catalyst. Examples of the metal salt used include Group 1 elements such as lithium, sodium and potassium, Group 2 elements such as magnesium, calcium and strontium, and manganese, iron and cobalt.
Metal salts such as zinc, copper, gold and zirconium, for example, weak acid salts such as carbonates and acetates, and strong acid salts such as hydrochlorides, sulfates and nitrates are used. The contact treatment is usually carried out by immersing the catalyst in an aqueous solution containing 0.01 to 100 times by weight, preferably 0.1 to 10 times by weight, the metal salt. The concentration of the metal salt in the aqueous solution is usually 1 × 10 −5 to 1 times the weight of water, preferably 1 × 10 5.
-4 to 0.2 times by weight. The treatment conditions are usually from normal pressure to under pressure, room temperature to 250 ° C., preferably room temperature to 200.
It is carried out at 0 ° C. for usually 10 minutes to 20 hours, preferably 1 to 10 hours. The catalyst treatment atmosphere is usually an inert gas atmosphere or a hydrogen gas atmosphere, preferably a hydrogen gas atmosphere. The catalyst after the contact treatment is usually used after filtering the treated metal salt aqueous solution, washing with water and drying. Further, the catalytic activity can be further enhanced by performing a reduction treatment in a hydrogen gas atmosphere after drying.

【0016】以上の触媒におけるルテニウムの担持量
は、ジルコニアで修飾したシリカ担体に対して、通常
0.001〜10重量%、好ましくは0.05〜5重量
%である。共担持成分である亜鉛、鉄、コバルト、マン
ガン、金、ランタン、銅等を用いる場合は、ルテニウム
に対する原子比で0.01〜20、好ましくは0.05
〜10の範囲に選択される。
The amount of ruthenium supported on the above catalyst is usually 0.001 to 10% by weight, preferably 0.05 to 5% by weight, based on the silica carrier modified with zirconia. When zinc, iron, cobalt, manganese, gold, lanthanum, copper, etc., which are co-supported components, are used, the atomic ratio to ruthenium is 0.01 to 20, preferably 0.05.
It is selected in the range of -10.

【0017】本発明の触媒において用いられるジルコニ
ア修飾シリカ担体が、ジルコニア修飾のない通常のシリ
カ担体などと比べて、部分水素化反応に特に有効な効果
を発揮する原因としては種々考えられるが、シリカ表面
をジルコニアで修飾することにより、触媒主成分である
ルテニウムを均一に分散担持させることが可能となった
ことが影響していると推定される。
There are various reasons why the zirconia-modified silica carrier used in the catalyst of the present invention exerts a particularly effective effect on the partial hydrogenation reaction, as compared with a normal silica carrier without zirconia modification. It is presumed that this is because the ruthenium, which is the main component of the catalyst, can be uniformly dispersed and supported by modifying the surface with zirconia.

【0018】従来の担体、特に比表面積が100m2
g以下の比較的、比表面積が小さいシリカは、触媒成分
の凝集や表面近傍での偏析などの不均一担持を生じ易い
が、本発明のシリカの表面をジルコニアで修飾した担体
であれば、そのような場合でも均一な分散担持が可能で
ある。触媒成分の担持状態の分散性はEPMA(X線マ
イクロアナライザー)により分析できる。触媒成分の担
持状態の分散性はEPMAの元素マッピング図より視覚
的に表現することができるが、EPMAの線分析法によ
り定量的にも表現することができる。即ち、球状に近似
されうる触媒粒子の中心部分を含む面で切断し、該切断
面の各領域についての触媒成分(ルテニウム)のX線強
度を測定することにより、その中心部の強度
(Icenter)に対する各測定点の相対強度(In/I
center)を求め、その相対強度の度数分布を求める。触
媒成分の担持状態の分散性が均一であれば、度数分布は
n/Icenter=1の近傍に集まり、均一でなければ、
相対強度比が大きくなったり、度数分布の幅が広がるこ
とになる。
Conventional carriers, especially with a specific surface area of 100 m 2 /
Silica having a relatively small specific surface area of g or less tends to cause non-uniform loading such as aggregation of catalyst components and segregation in the vicinity of the surface, but if the carrier of the present invention has the surface modified with zirconia, Even in such a case, uniform dispersion and loading can be carried out. The dispersibility of the supported state of the catalyst component can be analyzed by EPMA (X-ray microanalyzer). The dispersibility of the supported state of the catalyst component can be visually expressed from the EPMA element mapping diagram, but can also be quantitatively expressed by the EPMA line analysis method. That is, by cutting at a plane including the central portion of the catalyst particles that can be approximated to a spherical shape, and measuring the X-ray intensity of the catalyst component (ruthenium) for each region of the cut surface, the intensity of the central portion (I center ) Relative intensity of each measurement point (I n / I
center ) and the frequency distribution of its relative intensities. If the dispersibility of the supported state of the catalyst component is uniform, the frequency distribution is concentrated in the vicinity of I n / I center = 1 and if not uniform,
The relative intensity ratio will increase, and the width of the frequency distribution will increase.

【0019】本発明の触媒の触媒成分の担持状態の均一
分散性を、上記のEPMAの線分析法により表現すると
次のようになる。まず、最大相対強度が通常4以下、好
ましくは3以下、特に好ましくは2.5以下である。最
大相対強度が4を超えるような場合は触媒成分のルテニ
ウムが担体の外表面などに偏析して均一に分散されてい
ない状態であり、例えば、触媒担体としてシリカ単独、
あるいは、シリカとジルコニアの物理混合物を用いた場
合に該当する。また、本発明の触媒では、通常、相対強
度が0.6〜1.4に全体の60%以上、好ましくは7
0%以上の度数分布を有する。更に好ましくは相対強度
が0.8〜1.2に全体の65%以上の度数分布を有す
る。
The uniform dispersibility of the catalyst component of the catalyst of the present invention in the supported state can be expressed by the above EPMA line analysis method. First, the maximum relative intensity is usually 4 or less, preferably 3 or less, and particularly preferably 2.5 or less. When the maximum relative strength exceeds 4, the catalyst component ruthenium is segregated on the outer surface of the carrier and is not uniformly dispersed. For example, silica alone as the catalyst carrier,
Alternatively, it is applicable when a physical mixture of silica and zirconia is used. Further, in the catalyst of the present invention, the relative strength is usually 0.6 to 1.4 and 60% or more of the total, preferably 7%.
It has a frequency distribution of 0% or more. More preferably, the relative intensity has a frequency distribution of 0.8 to 1.2, which is 65% or more of the whole.

【0020】以上のような触媒成分の均一な分散担持
が、シクロオレフィン選択率の向上、ルテニウムあたり
の活性の向上を可能とするばかりではなく、ルテニウム
の耐剥離性の向上、シンタリングの防止、触媒寿命の延
長などの面にも影響していると考えられる。さらに、シ
リカの表面をジルコニアで修飾することにより、機械的
強度も増加するので懸濁床反応等の場合に耐摩耗性が向
上する。本発明で用いる触媒担体では高温における安定
性が顕著であり、シリカ単独、あるいは、シリカとジル
コニアの物理混合物においてシリカの結晶化やジルコニ
アの変態を生ずるような熱処理条件でも安定である。
The uniform dispersion and loading of the catalyst components as described above not only makes it possible to improve the cycloolefin selectivity and the activity per ruthenium, but also improves the peel resistance of ruthenium and prevents sintering. It is thought that this also affects the extension of the catalyst life. Further, by modifying the surface of silica with zirconia, the mechanical strength is also increased, so that the abrasion resistance is improved in the case of a suspension bed reaction or the like. The catalyst carrier used in the present invention is remarkably stable at high temperatures, and is stable even under heat treatment conditions such as silica crystallization or transformation of zirconia in silica alone or in a physical mixture of silica and zirconia.

【0021】本発明においては、水を反応系に存在させ
る。水の存在量は芳香族炭化水素に対する容量比で通常
0.01〜10倍、好ましくは0.1〜5倍である。ま
た、通常、触媒成分以外に金属塩を反応系に存在させる
方法が採用される。この金属塩としては、リチウム、ナ
トリウム、カリウムなど周期律表1族元素、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウムなどの2族元素、およ
びマンガン、鉄、コバルト、、亜鉛、銅等の金属塩が例
示され、このうち亜鉛、コバルト及びリチウムの塩類が
特に好ましい。金属塩の種類としては、炭酸塩、酢酸塩
などの弱酸塩、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩などの強酸塩が
例示される。また、金属塩の存在量としては、共存する
水に対し、通常1×10-5〜1重量倍、好ましくは1×
10-4〜0.1重量倍である。
In the present invention, water is present in the reaction system. The amount of water present is usually 0.01 to 10 times, preferably 0.1 to 5 times the volume ratio of the aromatic hydrocarbon. In addition, a method in which a metal salt is present in the reaction system in addition to the catalyst component is usually adopted. Examples of this metal salt include elements of Group 1 of the periodic table such as lithium, sodium and potassium, elements of Group 2 such as magnesium, calcium and strontium, and metal salts such as manganese, iron, cobalt, zinc and copper. Of these, salts of zinc, cobalt and lithium are particularly preferable. Examples of the type of metal salt include weak acid salts such as carbonates and acetates, and strong acid salts such as hydrochlorides, sulfates and nitrates. The amount of metal salt present is usually 1 × 10 −5 to 1 times by weight, preferably 1 ×, with respect to coexisting water.
It is 10 −4 to 0.1 times by weight.

【0022】一方、本発明の触媒を用いる場合において
は、金属塩などの添加剤を反応系に添加しない場合でも
高い反応成績を得ることが可能である。一般に、金属塩
などの添加剤を含む反応系において、ジルコニアのシリ
カへの修飾量が少ない場合にルテニウム金属あたりの触
媒活性が著しく低下する傾向がある。本発明の触媒を用
い、かつ、金属塩などの添加剤を含まない系において
は、ジルコニアの修飾量を少なくしていっても触媒活性
が高いまま維持されるという傾向がある。金属塩を含ま
ない反応系では、金属塩を含む反応系と比較すると、一
般に部分水素化反応の選択率がやや低くなる傾向にあ
る。しかしながら、触媒活性が非常に高いので、単純な
反応系であり、かつ、反応機器の腐食の少ない条件下
で、効率よく目的物を得ることが可能である。
On the other hand, when the catalyst of the present invention is used, it is possible to obtain a high reaction result even if an additive such as a metal salt is not added to the reaction system. In general, in a reaction system containing an additive such as a metal salt, the catalytic activity per metal of ruthenium tends to be remarkably reduced when the amount of modification of silica with zirconia is small. In a system using the catalyst of the present invention and containing no additive such as a metal salt, the catalytic activity tends to remain high even if the modification amount of zirconia is reduced. In the reaction system containing no metal salt, the selectivity of the partial hydrogenation reaction generally tends to be slightly lower than that in the reaction system containing a metal salt. However, since the catalytic activity is very high, it is a simple reaction system, and it is possible to efficiently obtain the target product under the condition that the reaction equipment is less corrosive.

【0023】本発明で対象する単環芳香族炭化水素とし
ては、ベンゼン、トルエン、キシレン、および、炭素数
1〜4程度の低級アルキル基置換ベンゼン類などが挙げ
られる。本発明の反応条件としては、反応温度は、通常
50〜250℃、好ましくは100〜220℃の範囲か
ら選択される。250℃以上ではシクロオレフィンの選
択率が低下し、50℃以下では反応速度が著しく低下し
好ましくない。また、反応時の水素の圧力は、通常0.
1〜20MPa、好ましくは0.5〜10MPaの範囲
から選ばれる。通常20MPaを超えると工業的に不利
であり、一方、0.1MPa未満では反応速度が著しく
低下し設備上不経済である。反応は気相反応、液相反応
のいずれも実施することができるが、好ましくは液相反
応である。反応型式としては、一槽または二槽以上の反
応槽を用いて、回分式に行うこともできるし、連続的に
行うことも可能であり、特に限定されない。
The monocyclic aromatic hydrocarbons to be used in the present invention include benzene, toluene, xylene, and lower alkyl group-substituted benzenes having about 1 to 4 carbon atoms. As the reaction conditions of the present invention, the reaction temperature is usually selected in the range of 50 to 250 ° C, preferably 100 to 220 ° C. When the temperature is 250 ° C or higher, the selectivity of cycloolefin is lowered, and when the temperature is 50 ° C or lower, the reaction rate is remarkably lowered, which is not preferable. The pressure of hydrogen during the reaction is usually 0.
It is selected from the range of 1 to 20 MPa, preferably 0.5 to 10 MPa. Usually, if it exceeds 20 MPa, it is industrially disadvantageous, while if it is less than 0.1 MPa, the reaction rate is remarkably reduced and it is uneconomical in terms of equipment. The reaction can be carried out in either a gas phase reaction or a liquid phase reaction, but is preferably a liquid phase reaction. The reaction system is not particularly limited, and it can be carried out batchwise or continuously using one or two or more reaction tanks.

【0024】[0024]

【実施例】以下に実施例を記すが、本発明はこれらの実
施例によって限定されるものではない。なお、実施例お
よび比較例中に示される転化率、選択率は次式によって
定義される。
EXAMPLES Examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples. The conversion rate and selectivity shown in Examples and Comparative Examples are defined by the following equations.

【数1】 [Equation 1]

【0025】また、実施例および比較例では、反応原料
の単環芳香族炭化水素の転化率が、触媒活性が著しく低
い場合を除き、30%前後になるように反応時間を設定
し、比較を行った。また、「wt%」とは「重量%」の
意味である。
In the examples and comparative examples, the reaction time was set so that the conversion rate of the monocyclic aromatic hydrocarbon as the reaction raw material was around 30% except when the catalytic activity was extremely low, and the comparison was made. went. Further, "wt%" means "wt%".

【0026】実施例1 (担体の調製)オキシ硝酸ジルコニウム2水和物0.8
7gを20mlの脱塩水に溶解させた水溶液にシリカ担
体(富士シリシア化学社製、商品名CARIACT5
0、平均粒径50μm、比表面積70m2 /g、細孔直
径が75〜150,000Åの全細孔容量に対して細孔
直径が250〜1,500Åの細孔容量が95%、細孔
直径が75〜150,000Åの全細孔容量に対して細
孔直径が350〜1,500Åの細孔容量が85%)
8.0gを加え、室温にて浸漬後、ロータリーエバポレ
ーターにて水を留去し、乾燥させた。次に、これを石英
ガラス反応管に仕込み、空気流通下、1000℃にて4
時間焼成し、5wt%のジルコニア修飾シリカ担体を調
製した。この担体を粉末X線回折により分析し、ジルコ
ニアの回折角(2θ)30度付近のピークの広がりから
ジルコニアの平均結晶子径をSchererの式により
算出したところ70Åであった。
Example 1 (Preparation of carrier) Zirconium oxynitrate dihydrate 0.8
A silica carrier (trade name CARIACT5 manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd.) was added to an aqueous solution prepared by dissolving 7 g in 20 ml of demineralized water.
0, average particle size of 50 μm, specific surface area of 70 m 2 / g, pore volume of 75 to 150,000 Å, total pore volume of 250 to 1,500 Å, 95% of pore volume, (85% of the total pore volume of 75-150,000 Å diameter is 350-1500 Å)
After adding 8.0 g and immersing at room temperature, the water was distilled off with a rotary evaporator and dried. Next, this was charged into a quartz glass reaction tube, and the air was passed through the reaction tube at 1000 ° C for 4 hours.
It was calcined for an hour to prepare a 5 wt% zirconia-modified silica carrier. This carrier was analyzed by powder X-ray diffraction, and the average crystallite diameter of zirconia was calculated from the spread of the peak near the diffraction angle (2θ) of 30 degrees of zirconia by Scherer's formula, and it was 70Å.

【0027】図1に、該担体を室温から10℃/分で昇
温し、1200℃にした時の粉末X線回折図を示す。図
1によれば、2θ=22°付近にシリカ由来のブロード
なピーク、2θ=30°付近にジルコニアの準安定相正
方晶由来のピークが認められる。なお、2θ=46°及
び67°付近は粉末X線分析用の試料調製の際に使用し
たプラチナ由来のバックグラウンドピークである。ま
た、図2に、1200℃に昇温した後、1200℃から
室温まで10℃/分で降温する際の200℃における粉
末X線回折図を示す。図2でも図1と同様なピークが認
められる。以上の図1と図2より、熱変化を受けても、
該担体はアモルファス状態で安定しており、シリカの結
晶化やジルコニアの熱変態が起こっていないことがわか
る。
FIG. 1 shows a powder X-ray diffraction diagram when the temperature of the carrier was raised from room temperature to 10 ° C./min to 1200 ° C. According to FIG. 1, a broad peak derived from silica is observed around 2θ = 22 °, and a peak derived from a metastable phase tetragonal crystal of zirconia is observed around 2θ = 30 °. Note that, 2θ = about 46 ° and 67 ° are background peaks derived from platinum used when preparing a sample for powder X-ray analysis. Further, FIG. 2 shows a powder X-ray diffraction diagram at 200 ° C. when the temperature was raised from 1200 ° C. to room temperature at 10 ° C./min after the temperature was raised to 1200 ° C. A peak similar to that in FIG. 1 is also observed in FIG. From the above Fig.1 and Fig.2,
It can be seen that the carrier is stable in an amorphous state, and silica crystallization and zirconia thermal transformation do not occur.

【0028】(触媒の調製)所定量の塩化ルテニウムと
塩化亜鉛を含有する水溶液に上記の方法により製造した
ジルコニア修飾シリカ担体を加え、60℃にて一時間浸
漬後、ロータリーエバポレーターにて水を留去し、乾燥
させた。このようにして得られた触媒(Ru−Zn
(0.5−0.5wt%)/ZrO2(5wt%)−S
iO2)をパイレックスガラス管に仕込み、200℃に
て3時間、水素気流中に還元、活性化した。得られた触
媒のEPMA(X線マイクロアナライザー)で分析した
ところ、ルテニウム金属(Ru)が担体表面に均一に分
散していることが確認された。なお、EMPA分析は、
測定装置として日本電子製JXA−8600Mを用い、
電子銃加速電圧を20kV、プローブ電流2.0×10
-8Åに設定した。
(Preparation of catalyst) The zirconia-modified silica carrier produced by the above method was added to an aqueous solution containing a predetermined amount of ruthenium chloride and zinc chloride, and after dipping at 60 ° C. for 1 hour, water was distilled off with a rotary evaporator. Removed and dried. The catalyst thus obtained (Ru-Zn
(0.5-0.5 wt%) / ZrO 2 (5 wt%)-S
iO 2 ) was charged into a Pyrex glass tube, and reduced and activated in a hydrogen stream at 200 ° C. for 3 hours. When the obtained catalyst was analyzed by EPMA (X-ray microanalyzer), it was confirmed that ruthenium metal (Ru) was uniformly dispersed on the surface of the carrier. In addition, EMPA analysis
Using JEOL JXA-8600M as a measuring device,
Electron gun acceleration voltage 20 kV, probe current 2.0 × 10
-8 Å is set.

【0029】図3に得られた触媒のEPMA線図を示
す。EPMA線図の横軸下線の単位は、触媒粒子の中心
から触媒の任意の距離と、触媒粒子の中心から外表面ま
での距離との比を示している。即ち、中心が0であり、
外表面が1となる。また、縦軸の単位は触媒中心部の強
度(Icenter)に対する各測定点の相対強度(In/Ic
enter)であり、横軸上線の単位はその相対強度の度数
分布を頻度因子(%)として示している。図3より、該
触媒では、相対強度が0.6〜1.4に全てが分布し、
かつ、相対強度が0.8〜1.2に全体の90%が分布
している。
FIG. 3 shows an EPMA diagram of the obtained catalyst. The unit of the horizontal axis underline in the EPMA diagram indicates the ratio of the arbitrary distance of the catalyst from the center of the catalyst particle to the distance from the center of the catalyst particle to the outer surface. That is, the center is 0,
The outer surface is 1. The unit of the vertical axis is the relative intensity (I n / I c ) of each measurement point with respect to the intensity (I center ) of the catalyst center.
enter ) and the unit on the horizontal axis indicates the frequency distribution of the relative intensity as a frequency factor (%). From FIG. 3, in the catalyst, the relative intensities are all distributed at 0.6 to 1.4,
Moreover, 90% of the whole is distributed at a relative intensity of 0.8 to 1.2.

【0030】(反応)予め窒素で十分置換した内容積5
00mlのステンレス製オートクレーブに水120m
l、硫酸亜鉛7水和物14.4g、上記触媒6g、ベン
ゼン80mlを仕込んだ。さらに、水素ガスを導入し
て、反応圧力5.0MPa、温度150℃、誘導攪拌法
(1000回転/分)にて反応を行った。反応後冷却
し、油相のみを取り出して生成物をガスクロマトグラフ
で分析した。結果を表−1に示す。
(Reaction) Internal volume 5 sufficiently replaced with nitrogen in advance
120 ml of water in a 00 ml stainless steel autoclave
1, 14.4 g of zinc sulfate heptahydrate, 6 g of the above catalyst, and 80 ml of benzene were charged. Further, hydrogen gas was introduced, and the reaction was carried out by a reaction pressure of 5.0 MPa, a temperature of 150 ° C., and an induction stirring method (1000 rpm). After the reaction, the mixture was cooled, only the oil phase was taken out, and the product was analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table-1.

【0031】比較例1 実施例1において使用したジルコニア修飾シリカ担体の
かわりに、ジルコニアで修飾していない、実施例1で用
いたものと同じシリカを1000℃にて4時間空気焼成
したものを使用した以外は、実施例1と同様の方法で触
媒を調製した。得られた触媒のEPMAで分析したとこ
ろ、実施例1の触媒に比べてRuの分散が不均一である
ことが判明し、Ruは担体の表層での偏析が顕著であっ
た。
Comparative Example 1 Instead of the zirconia-modified silica carrier used in Example 1, the same silica as used in Example 1, which was not modified with zirconia, was air-calcined at 1000 ° C. for 4 hours. A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above. When the obtained catalyst was analyzed by EPMA, it was found that the dispersion of Ru was more uneven than that of the catalyst of Example 1, and Ru was significantly segregated in the surface layer of the carrier.

【0032】図4に得られた触媒のEPMA線図を示
す。該触媒では、相対強度が4を超えるものがあり、か
つ、相対強度の分布が大きく広がっている。相対強度
0.6〜1.4に全体の65%が分布し、かつ、相対強
度0.8〜1.2に全体の35%が分布している。この
触媒を用いて、実施例1と同様の方法で反応を行った。
結果を表−1に示す。この結果から、比較例1では、実
施例1に比べて活性、選択性とも低く、ジルコニア修飾
シリカ担体の効果が明瞭である。
FIG. 4 shows an EPMA diagram of the obtained catalyst. Some of the catalysts have a relative intensity of more than 4, and the distribution of the relative intensity is wide. 65% of the whole is distributed in the relative intensities of 0.6 to 1.4, and 35% of the whole is distributed in the relative intensities of 0.8 to 1.2. Using this catalyst, a reaction was carried out in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table-1. From these results, Comparative Example 1 has lower activity and selectivity than Example 1, and the effect of the zirconia-modified silica carrier is clear.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】実施例2 触媒量を3gを変えた以外は実施例1と同様の方法で反
応を行った。但し、ベンゼンの転化率が30%前後にな
るように反応時間を設定した。結果を表−2に示す。 実施例3 実施例2において硫酸亜鉛7水和物のかわりに、硫酸コ
バルト7水和物を同重量用いた以外は実施例2と同様の
方法で反応を行った。結果を表−2に示す。
Example 2 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the amount of catalyst was changed to 3 g. However, the reaction time was set so that the conversion rate of benzene was around 30%. The results are shown in Table-2. Example 3 The reaction was performed in the same manner as in Example 2 except that cobalt sulfate heptahydrate was used in the same amount as in Example 2 instead of zinc sulfate heptahydrate. The results are shown in Table-2.

【0035】実施例4 実施例1において担体の調製の時に、ジルコニア原料と
して、所定量のオキシ塩化ジルコニウム8水和物を用い
た他は同様の方法で行い、8wt%ジルコニア修飾シリ
カ担体を調製した。この担体を粉末X線解析により分析
し、ジルコニアの回折角(2θ)30度付近のピークの
広がりからジルコニアの平均結晶子径をScherer
の式により算出したところ90Åであった。その後は実
施例1と同様の方法で触媒を調製した。
Example 4 An 8 wt% zirconia-modified silica carrier was prepared in the same manner as in Example 1 except that a predetermined amount of zirconium oxychloride octahydrate was used as the zirconia raw material when preparing the carrier. . This carrier was analyzed by powder X-ray analysis, and the average crystallite diameter of zirconia was determined by Scherer from the spread of peaks around the diffraction angle (2θ) of 30 degrees of zirconia.
It was 90Å as calculated by the formula. After that, a catalyst was prepared in the same manner as in Example 1.

【0036】図5に得られた触媒のEPMA線図を示
す。該触媒では、相対強度0.6〜1.2に全てが分布
し、かつ、相対強度0.8〜1.2に全体の95%が分
布している。この触媒を用いて実施例2と同様の方法で
反応を行った。結果を表−2に示す。
FIG. 5 shows an EPMA diagram of the obtained catalyst. In the catalyst, all are distributed at a relative intensity of 0.6 to 1.2, and 95% of the whole is distributed at a relative intensity of 0.8 to 1.2. A reaction was carried out in the same manner as in Example 2 using this catalyst. The results are shown in Table-2.

【0037】比較例2 実施例1において使用したジルコニア修飾シリカ担体の
かわりに、実施例1で用いたシリカに、シリカに対して
8wt%になる量のジルコニアを加え、物理混合し、1
000℃4時間の空気焼成したものを担体として使用し
た以外は実施例1と同様の方法で触媒を調製した。この
触媒を粉末X線回折により分析し、ジルコニアの回折角
(2θ)30度付近のピークの広がりからジルコニアの
平均結晶子径をSchererの式により算出したとこ
ろ179Åであった。この触媒を用いて実施例2と同様
の方法で反応を行った。結果を表−2に示す。
Comparative Example 2 Instead of the zirconia-modified silica carrier used in Example 1, zirconia was added to the silica used in Example 1 in an amount of 8 wt% with respect to silica, and the mixture was physically mixed.
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that air-calcined at 000 ° C for 4 hours was used as the carrier. This catalyst was analyzed by powder X-ray diffraction, and the average crystallite size of zirconia was calculated from the spread of the peak near the diffraction angle (2θ) of 30 degrees of zirconia by Scherer's formula, and was 179Å. A reaction was carried out in the same manner as in Example 2 using this catalyst. The results are shown in Table-2.

【0038】また、参考として、ジルコニア修飾する前
のシリカ−ジルコニアの物理混合物を室温から昇温して
1200℃にした時の粉末X線回折図を図6に示す。更
に、1200℃に昇温した後、1200℃から室温まで
降温する際の200℃での粉末X線回折図を図7に示
す。図6と図7のいずれにも2θ=22°付近にシリカ
由来の鋭いピークが認められ、シリカが結晶化している
ことがわかる。また、図6のジルコニアの準安定相正方
晶を示す2θ=30°付近のピークが図7では小さくな
り、ジルコニアの単斜相を示す2θ=28°及び31°
付近のピークが現れてきており、ジルコニアの熱変態が
確認できる。なお、2θ=46°及び67°付近のピー
クは、粉末X線分析の試料調製の際に使用したプラチナ
由来のバックグラウンドピークである。 比較例3 実施例1において使用したジルコニア修飾シリカ担体の
かわりに、水酸化ジルコニウムを1000℃4時間の空
気焼成してジルコニアとしたものを担体として使用した
以外は実施例1と同様の方法で触媒を調製した。この触
媒を用いて実施例2と同様の方法で反応を行った。結果
を表−2に示す。
As a reference, FIG. 6 shows a powder X-ray diffraction diagram when the temperature of the physical mixture of silica-zirconia before zirconia modification was raised from room temperature to 1200 ° C. Further, FIG. 7 shows a powder X-ray diffraction diagram at 200 ° C. when the temperature was raised from 1200 ° C. to room temperature after the temperature was raised to 1200 ° C. A sharp peak derived from silica is observed in the vicinity of 2θ = 22 ° in both FIG. 6 and FIG. 7, indicating that the silica is crystallized. Further, the peak around 2θ = 30 ° showing the metastable tetragonal structure of zirconia in FIG. 6 becomes smaller in FIG. 7, and 2θ = 28 ° and 31 ° showing the monoclinic phase of zirconia.
A peak near the surface is appearing, confirming the thermal transformation of zirconia. The peaks near 2θ = 46 ° and 67 ° are background peaks derived from platinum used when preparing the sample for powder X-ray analysis. Comparative Example 3 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that, instead of the zirconia-modified silica carrier used in Example 1, zirconium hydroxide was calcined in air at 1000 ° C. for 4 hours to obtain zirconia as a carrier. Was prepared. A reaction was carried out in the same manner as in Example 2 using this catalyst. The results are shown in Table-2.

【0039】比較例4 実施例1において使用したジルコニア修飾シリカ担体の
かわりに、実施例1で用いたシリカを、市販のジルコニ
アゾル溶液(日産化学製)に含浸後、ろ過、水洗、乾燥
を行い、1000℃4時間の空気焼成を行ったものを担
体として使用した以外は実施例1と同様の方法で触媒を
調製した。なおこの担体の蛍光X線分析を行い、ジルコ
ニア量を調べたところ、ジルコニア量はシリカに対して
25wt%であった。この担体の粉末X線回折により分
析し、ジルコニアの回折角(2θ)30度付近のピーク
の広がりからジルコニアの平均結晶子径をSchere
rの式により算出したところ226Åであった。この触
媒を用いて実施例2と同様の方法で反応を行った結果を
表−2に示す。
Comparative Example 4 Instead of the zirconia-modified silica carrier used in Example 1, the silica used in Example 1 was impregnated with a commercially available zirconia sol solution (manufactured by Nissan Kagaku), followed by filtration, washing with water and drying. A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the one that had been air-calcined at 1000 ° C. for 4 hours was used as the carrier. When this carrier was subjected to fluorescent X-ray analysis and the amount of zirconia was examined, the amount of zirconia was 25 wt% with respect to silica. This carrier was analyzed by powder X-ray diffraction, and the average crystallite diameter of zirconia was calculated from the broadening of the peak around the diffraction angle (2θ) of 30 degrees of zirconia.
It was 226Å as calculated by the formula of r. The results of carrying out the reaction in the same manner as in Example 2 using this catalyst are shown in Table-2.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】*実施例3は添加剤に硫酸亜鉛の代りに硫
酸コバルトを使用。 実施例5 実施例1で調製した触媒7gと硫酸亜鉛6wt%水溶液
30gをオートクレーブに入れ、水素圧5.0MPa、
温度200℃で攪拌しながら5時間、接触処理を行っ
た。該処理後、冷却し、触媒を取り出し、水洗、乾燥し
た後、水素気流下、200℃で2時間、還元処理を行っ
た。
* In Example 3, cobalt sulfate was used as an additive instead of zinc sulfate. Example 5 7 g of the catalyst prepared in Example 1 and 30 g of a 6 wt% zinc sulfate aqueous solution were placed in an autoclave, and the hydrogen pressure was 5.0 MPa.
The contact treatment was carried out at a temperature of 200 ° C. for 5 hours while stirring. After the treatment, the catalyst was cooled, the catalyst was taken out, washed with water, dried, and then subjected to reduction treatment under a hydrogen stream at 200 ° C. for 2 hours.

【0042】以上の触媒を用い、実施例1において触媒
量を6gに変更した以外は実施例1と同様の方法で反応
を行った結果を表−3に示す。 実施例6 実施例1で調製した触媒7gと硫酸リチウム6wt%水
溶液30gをオートクレーブに入れ、水素圧5.0MP
a、温度150℃で攪拌しながら5時間、接触処理を行
った。該処理後、冷却し、触媒を取り出し、水洗、乾燥
した後、水素気流下、200℃で2時間、還元処理を行
った。
Table 3 shows the results of the reaction carried out in the same manner as in Example 1 except that the catalyst amount was changed to 6 g in Example 1 using the above catalyst. Example 6 7 g of the catalyst prepared in Example 1 and 30 g of a 6 wt% lithium sulfate aqueous solution were placed in an autoclave, and the hydrogen pressure was 5.0 MP.
a, contact treatment was carried out at a temperature of 150 ° C. for 5 hours while stirring. After the treatment, the catalyst was cooled, the catalyst was taken out, washed with water, dried, and then subjected to reduction treatment under a hydrogen stream at 200 ° C. for 2 hours.

【0043】以上の触媒を用い、実施例5と同様の方法
で反応を行った結果を表−3に示す。
The results of carrying out the reaction in the same manner as in Example 5 using the above catalyst are shown in Table 3.

【0044】[0044]

【表3】 [Table 3]

【0045】実施例7 実施例1において使用したシリカを以下のものに変更し
た以外は実施例1と同様に触媒を調製した。シリカ担
体:富士シリシア化学社製、商品名CARIACT3
0、平均粒径50μm、比表面積150m2 /g、細孔
直径が75〜150,000Åの全細孔容量に対して細
孔直径が250〜1,500Åの細孔容量が60%、細
孔直径が75〜150,000Åの全細孔容量に対して
細孔直径が350〜1,500Åの細孔容量が12%。
Example 7 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica used in Example 1 was changed to the following. Silica carrier: Fuji Silysia Chemical Ltd., trade name CARIACT3
0, average particle size of 50 μm, specific surface area of 150 m 2 / g, pore diameter of 250 to 1,500 Å, 60% of total pore volume of 75 to 150,000 Å, 12% of the total pore volume of 75-150,000Å in diameter and 350-1,500Å in pore diameter.

【0046】この触媒を用いて反応を行った。即ち、予
め窒素で十分置換した内容積500mlのチタン製オー
トクレーブに水150ml、硫酸亜鉛7水和物18g、
上記触媒3.75g、ベンゼン100mlを仕込んだ。
さらに、水素ガスを供給しながら、反応圧力5.0MP
a、温度150℃、誘導攪拌法(1000回転/分)に
て55分間、反応を行ったところ、ベンゼン転化率6
0.0%、シクロヘキセン選択率58.0%であった。
A reaction was carried out using this catalyst. That is, 150 ml of water, 18 g of zinc sulfate heptahydrate, and 18 g of zinc autoclave having an internal volume of 500 ml, which had been sufficiently replaced with nitrogen, were used.
3.75 g of the above catalyst and 100 ml of benzene were charged.
Furthermore, while supplying hydrogen gas, the reaction pressure is 5.0MP
a, the temperature was 150 ° C., the reaction was carried out for 55 minutes by the induction stirring method (1000 revolutions / minute), and the benzene conversion rate was 6
The selectivity was 0.0% and the cyclohexene selectivity was 58.0%.

【0047】実施例8 予め窒素で十分置換した内容積500mlのステンレス
製オートクレーブに水120ml、実施例1で調製した
触媒1g、ベンゼン80mlを仕込んだ。さらに、水素
ガスを導入して、反応圧力5.0MPa、温度150
℃、誘導攪拌法(1000回転/分)にて反応を行った
結果を表−4に示す。 実施例9 実施例1において担体の調製の時に、ジルコニア原料と
して、所定量のオキシ塩化ジルコニウム8水和物を用い
た他は同様の方法で行い、2wt%ジルコニア修飾シリ
カ担体を調製した。この担体を粉末X線回折により分析
し、ジルコニアの回折角(2θ)30度付近のピークの
広がりからジルコニアの平均結晶子径をScherer
の式により算出したところ60Åであった。その後は実
施例1と同様の方法で触媒を調製した。以上の触媒を用
い、実施例8において触媒量を2gに変更した以外は実
施例8と同様の方法で反応を行った結果を表−4に示
す。
Example 8 120 ml of water, 1 g of the catalyst prepared in Example 1 and 80 ml of benzene were charged into a stainless steel autoclave having an internal volume of 500 ml which had been sufficiently replaced with nitrogen. Further, by introducing hydrogen gas, the reaction pressure is 5.0 MPa, the temperature is 150
Table 4 shows the results of the reaction performed by the induction stirring method (1000 rotations / minute) at ℃. Example 9 A 2 wt% zirconia-modified silica carrier was prepared in the same manner as in Example 1 except that a predetermined amount of zirconium oxychloride octahydrate was used as the zirconia raw material when preparing the carrier. This carrier was analyzed by powder X-ray diffraction, and the average crystallite diameter of zirconia was determined by Scherer from the spread of peaks around the diffraction angle (2θ) of 30 degrees of zirconia.
It was 60Å as calculated by the formula. After that, a catalyst was prepared in the same manner as in Example 1. Table 4 shows the results of carrying out the reaction in the same manner as in Example 8 except that the catalyst amount was changed to 2 g in Example 8 using the above catalyst.

【0048】実施例10 実施例1で調製した触媒7gと硫酸亜鉛6wt%水溶液
30gをオートクレーブに入れ、水素圧5.0MPa、
温度150℃で、攪拌しながら5時間、接触処理を行っ
た。該処理後、冷却し、触媒を取り出し、水洗、乾燥し
た後、水素気流下、200℃で2時間、還元処理を行っ
た。
Example 10 7 g of the catalyst prepared in Example 1 and 30 g of a 6 wt% zinc sulfate aqueous solution were placed in an autoclave and the hydrogen pressure was 5.0 MPa.
Contact treatment was carried out at a temperature of 150 ° C. for 5 hours while stirring. After the treatment, the catalyst was cooled, the catalyst was taken out, washed with water, dried, and then subjected to reduction treatment under a hydrogen stream at 200 ° C. for 2 hours.

【0049】以上の触媒を用い、実施例8において触媒
量を2gに変更した以外は実施例1と同様の方法で反応
を行った結果を表−4に示す。 比較例5 比較例1で調製したこの触媒を用いて、実施例8と同様
の方法で反応を行った結果を表−4に示す。 比較例6 比較例1において、触媒調製時に塩化亜鉛を用いたなか
った以外は比較例1と同様の方法で調製した触媒を用い
て、実施例8と同様の方法で反応を行った結果を表−4
に示す。
Table 4 shows the results of the reaction carried out in the same manner as in Example 1 except that the catalyst amount was changed to 2 g in Example 8 using the above catalyst. Comparative Example 5 The results of carrying out a reaction in the same manner as in Example 8 using this catalyst prepared in Comparative Example 1 are shown in Table 4. Comparative Example 6 In Comparative Example 1, a catalyst prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that zinc chloride was not used in the catalyst preparation was used, and the result of the reaction in the same manner as in Example 8 was shown. -4
Shown in.

【0050】[0050]

【表4】 [Table 4]

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明方法によれば、単環芳香族炭化水
素の部分水素化反応において、ルテニウム金属あたりの
活性が大きく、しかもシクロオレフィンを高選択率で得
ることができる。また、ジルコニアで修飾するシリカの
粒度は所望の範囲に設定できるので工業上の取扱いの上
でも有利である。さらに、触媒成分の担体への高分散担
持が可能であることなどから、ルテニウム金属の耐剥離
性、シンタリング防止、触媒寿命の延長の面においても
有効であり、また、シリカ表面をジルコニアで修飾して
いることから、担体強度の面においても有利である。こ
のように、本発明によれば、工業的に有利にシクロオレ
フィンを製造することができる。
According to the method of the present invention, in the partial hydrogenation reaction of a monocyclic aromatic hydrocarbon, the activity per ruthenium metal is large, and cycloolefin can be obtained with a high selectivity. Further, the particle size of silica modified with zirconia can be set in a desired range, which is advantageous in industrial handling. Furthermore, since it is possible to support the catalyst component on the carrier in a highly dispersed manner, it is also effective in terms of exfoliation resistance of ruthenium metal, prevention of sintering, and extension of catalyst life, and the silica surface is modified with zirconia. Therefore, it is also advantageous in terms of carrier strength. Thus, according to the present invention, cycloolefin can be industrially advantageously produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、実施例1の触媒に用いたシリカ担体を
1200℃に昇温した時の粉末X線回折図である。
FIG. 1 is a powder X-ray diffraction diagram when the temperature of the silica carrier used in the catalyst of Example 1 was raised to 1200 ° C.

【図2】図2は、実施例1の触媒に用いたシリカ担体を
1200℃から降温して200℃にした時の粉末X線回
折図である。
FIG. 2 is a powder X-ray diffraction diagram when the temperature of the silica carrier used in the catalyst of Example 1 was lowered from 1200 ° C. to 200 ° C.

【図3】図3は、実施例1の触媒のEMPA線分析図で
ある。
FIG. 3 is an EMPA line analysis diagram of the catalyst of Example 1.

【図4】図4は、比較例1の触媒のEMPA線分析図で
ある。
FIG. 4 is an EMPA line analysis diagram of the catalyst of Comparative Example 1.

【図5】図5は、実施例4の触媒のEMPA線分析図で
ある。
5 is an EMPA line analysis diagram for the catalyst of Example 4. FIG.

【図6】図6は、比較例2の触媒に用いたシリカ−ジル
コニア物理混合物を1200℃に昇温した時の粉末X線
回折図である。
FIG. 6 is a powder X-ray diffraction diagram when the temperature of the silica-zirconia physical mixture used for the catalyst of Comparative Example 2 was raised to 1200 ° C.

【図7】図7は、比較例2の触媒に用いたシリカ−ジル
コニア物理混合物を1200℃から降温して200℃に
した時の粉末X線回折図である。
FIG. 7 is a powder X-ray diffraction diagram when the temperature of the physical mixture of silica-zirconia used in the catalyst of Comparative Example 2 was lowered from 1200 ° C. to 200 ° C.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真木 隆夫 神奈川県藤沢市鵠沼海岸7丁目11番6号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Takao Maki 7-11-6 Kugenuma Kaigan, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ジルコニアで修飾したシリカ担体にルテ
ニウムを担持した触媒と水の存在下、単環芳香族炭化水
素を部分水素化することを特徴とするシクロオレフィン
の製造方法。
1. A process for producing a cycloolefin, which comprises partially hydrogenating a monocyclic aromatic hydrocarbon in the presence of a catalyst in which ruthenium is supported on a silica support modified with zirconia and water.
【請求項2】 金属塩の存在下で単環芳香族炭化水素を
部分水素化することを特徴とする請求項1の方法。
2. The method of claim 1, wherein the monocyclic aromatic hydrocarbon is partially hydrogenated in the presence of a metal salt.
【請求項3】 シリカに対して0.1〜20重量%のジ
ルコニアで修飾したシリカ担体を用いることを特徴とす
る請求項1又は2の方法。
3. The method according to claim 1, wherein a silica carrier modified with 0.1 to 20% by weight of zirconia with respect to silica is used.
【請求項4】 細孔直径75〜150,000Åの全細
孔容量に対して、細孔直径が250〜1,500Åの細
孔容量が55%以上のシリカ担体を用いることを特徴と
する請求項1ないし3のいずれかの方法。
4. A silica carrier having a pore volume of 250 to 1,500 Å and a pore volume of 55% or more with respect to the total pore volume of 75 to 150,000 Å. The method according to any one of Items 1 to 3.
【請求項5】 X線マイクロアナライザーの線分析法に
よるルテニウムの相対強度(In/Icenter)の最大値
が4以下であることを特徴とする請求項1ないし43の
いずれかの方法。
5. The method according to any one of claims 1 to 43, wherein the maximum value of the relative intensity (I n / I center ) of ruthenium by the line analysis method of an X-ray microanalyzer is 4 or less.
【請求項6】 X線マイクロアナライザーの線分析法に
よるルテニウムの相対強度(In/Icenter)が0.6
〜1.4の範囲に全体の60%以上の度数分布を有する
触媒であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれ
かの方法。
6. The relative intensity (I n / I center ) of ruthenium measured by an X-ray microanalyzer line analysis method is 0.6.
The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the catalyst has a frequency distribution of 60% or more of the total in the range of from 1.4 to 1.4.
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