JPH09278678A - 炭化水素原料中に存在するジオレフィンおよびニトリルを同時的および選択的に水素化するために有用な触媒 - Google Patents
炭化水素原料中に存在するジオレフィンおよびニトリルを同時的および選択的に水素化するために有用な触媒Info
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Abstract
同時的に選択的に水素化するために有用な触媒を提供す
る。 【解決手段】 炭化水素原料中でジオレフィンとニトリ
ルの同時的および選択的な水素化のために有用な触媒で
ある。担体材料は好ましくは有機酸化物−ゼオライト複
合物、カーボンおよびゼオライトからなるグループから
選択される。触媒的に活性な相が担体材料上に配置され
る。触媒的に活性な金属相は部分的に還元されたIB族
の金属および完全に還元されたVIII族の金属からな
るグループから選択される。触媒的に活性な金属相は
0.03重量%以上の量だけ存在する。
Description
化の際に使用される触媒材料に関し、より詳しくは、炭
化水素原料中のジオレフィンとニトリル同時的および選
択的な水素化のために有用な触媒に関するものである。
の不飽和化合物の水素化のための触媒中におけるプロセ
スは従来技術において公知である。例えば、米国特許第
4、152、351号には、オレフィン系不飽和物を水
素化するためのプロセスが開示されている。より詳しく
は、これは、脂肪族不飽和化合物のパラジウム水素化触
媒の存在下で適当な担体上での触媒的な水素化に関連し
たものである。より詳しくは、当該発明はオレフィン系
不飽和物を水素化するために使用されるパラジウム水素
化触媒のための適用可能なアジュバントの使用に関する
ものである。
含む脂肪族の、不飽和化合物の水素化に関するものであ
る。米国特許第4、271、323には、有機金属誘導
体あるいは金属水素化物を(a)亜鉛、ジルコニウム、
マンガン、モリブデンの化合物、あるいはイオンおよび
(b)ニッケルまたはコバルト化合物の相乗的な混合物
(synergistic mixture)を反応さ
せることにより得られる可溶性の触媒の存在下で液相中
で不飽和化合物を水素化するためのプロセスが開示され
ている。米国特許第4、734、540号には、高分子
不飽和有機化合物の選択的な水素化のために有用である
プロセスが開示されている。このような反応により得ら
れた生成物は水素化されたポリ不飽和有機化合物のモノ
オレフィン系等量体を生成する。この選択的な水素化プ
ロセスにおいて使用される触媒はアルミナ担体の表面上
に設けられたニッケルと硫黄からなるものである。好ま
しい触媒は、ハロゲン、貴金属、アルカリ土類金属、あ
るいはアルカリ金属を含んでおらず、また150オング
ストロームよりも小さい平均の細孔容積を有する細孔に
より設けられた非常に低いパーセントの全体の細孔容積
を有するという特徴がある。細孔容積の大部分は500
から1500オングストロームの直径を有するマクロ細
孔の形態で存在している。
いて有用な触媒を採用しているが、プロセスおよび触媒
は選択的ではないし、またジオレフィンとニトリルを同
時に水素化できない。よって、炭化水素原料中のジオレ
フィンとニトリルを同時的で選択的に水素化するために
有用な触媒を提供することが強く望まれている。
素原料中のジオレフィンとニトリルを同時的に選択的に
水素化するために有用な触媒を提供することにある。
するための方法を提供することにある。
媒を用いて炭化水素原料からジオレフィンとニトリルを
同時的に選択的に水素化するためのプロセスを提供する
ことにある。
説明から明らかとなる。
在するジオレフィンおよびニトリルを同時的および選択
的に水素化するために有用な触媒に関するものである。
担体材料は、好ましくは、無機酸化物−ゼオライト複合
物、カーボンおよびゼオライトからなるグループから選
択される。触媒的に活性な金属相が担持材料上に設けら
れている。触媒的に活性な金属相は、部分的に還元され
たIB族金属および完全に還元されたVIII族金属か
らなるグループから選択される。触媒的に活性な金属相
は0.03重量%以上の量だけ存在する。
ジオレフィンおよびニトリルを同時的および選択的に水
素化するためのプロセスにおいて特に有用である。本発
明の触媒は担体材料に活性な金属相の溶液を含浸し、含
浸された担体を乾燥し、また焼成することにより用意さ
れる。乾燥されまた焼成された担体はその後に適当な還
元状態に活性化される。触媒は水素化プロセスにおいて
使用され、触媒と水素の存在下で炭化水素原料は約50
から250℃の間の温度および150から650psi
の圧力で処理されて、炭化水素原料からジオレフィンと
ニトリルは選択的に水素化される。
細に説明する。本発明の触媒はジオレフィンとニトリル
を同時的に選択的に水素化するためのプロセスにおいて
特に有用である。
属相を有する担体材料から構成される。適当な担体材料
には有機酸化物−ゼオライト複合物、カーボンおよびゼ
オライトなどが含まれる。本発明の触媒において使用さ
れる特に有用な担体材料は、米国特許第4、762、5
37号に開示され、Selexsorbの商標でAlu
minum Company of Americaに
より販売されている複合のアルミナ−ゼオライト材料で
ある。
属およびVIII族金属からなるグループから選択され
た触媒的に活性な金属相が設けられている。採用された
活性の金属相に応じて、触媒上に存在する金属活性相の
量が変化する。活性金属は最小で約0.03重量%から
20重量%の量だけ存在しなければならい。特に適した
活性金属には、銅、ニッケルおよびパラジウムなどが含
まれる。
れる特に適した担体材料は、Selexsorbの商標
でAlumium Company of Ameri
caにより販売されているアルミナ−ゼオライト複合物
である。得られた触媒の表面積は、100から1500
m2 /g、好ましくは100から1000m2 /g、理
想的には約250から350m2 /gの間であることが
分かっている。触媒の細孔容積は、好ましくは0.20
cc/gから1.50cc/g、より好ましくは0.3
0cc/gから0.70cc/gの間である。
同時的で選択的な水素化において有効であるためには、
金属活性相が有効となるために正しい状態に還元されな
ければならないことが分かった。本発明によれば、IB
族の金属は部分的に還元されなければならず、一方、V
III族の金属は完全に還元されなければならない。部
分的な還元とは、金属サイトが、その酸化数がゼロでは
ない酸化状態を1つまたは1つより多くとりうる状態で
構成されることを意味し、特に触媒はその上に実効電荷
を備えた金属サイトを示している。完全な還元とは、金
属サイトが単一の種上に大部分が構成されていることを
意味し、特に種の最も高い番号は電荷の初期状態、つま
りゼロを示している。
金属相を含浸することにより準備される。上記したよう
に、金属活性相は最終の触媒上に約0.03重量%以上
の量だけ存在する。含浸された担体材料はその後に乾燥
されるとともに150℃と650℃の間の温度において
触媒の担体上に含浸された金属塩を分解するのに十分な
時間だけ焼成される。
される特に適切な金属塩には、Cu(NO3 )2 *2.
5 H2 O;NiNO3 )2 *6H2 O;(CH3 CO
O)2 Pdが含まれる。乾燥され分解された触媒はその
後に採用される活性金属相のタイプに応じて正しい還元
状態に活性化される。IB族の金属の部分的な還元は次
の条件下で行われる:温度(℃)150−300、圧力
(psi)15−350、H2 流量(lt/h)0.1
−8.0。VIII族の完全な還元は次の条件下で行わ
れる:温度(℃)200−600、圧力(psi)15
−350、H2流量(lt/h)0.1−8.0。
明の触媒は、炭化水素原料からジオレフィンとニトリル
の同時的および選択的な水素化のためのプロセスにおい
て特に有用である。触媒の存在下における炭化水素原料
は水素と混合され、原料中のジオレフィンとニトリルに
対する水素の割合はジオレフィンとニトリルを選択的に
水素化するために必要とする化学量論的な量の3倍より
も少ない。水素、炭化水素原料および触媒は反応器中で
50から250℃の間の温度で150から650psi
の間の圧力で処理される。水素化プロセスのための好ま
しい条件は70から160℃の間の温度で200から4
00psiの間の圧力であり、液体の1時間ごとの空間
速度が0.1から5h-1、好ましくは0.5から5
h-1、理想的には1から4.5h-1である。
方法の有利な特長は以下の例から明らかとなるものであ
る。
けられたVIII族の活性化された金属相を有する無機
酸化物−ゼオライト複合物の担体を採用した本発明の触
媒を作るためのプロセスを例示している。
れ、Selexsorbの商標でAlcoa Alum
inum Corporationにより販売されてい
るタイプのアルミナ−ゼオライト複合材料が触媒担体材
料として選択される。4つの触媒担体を異なる濃度の硝
酸ニッケルの水溶液に含浸された。5番目の触媒は触媒
担体をパラジウムに含浸することで用意した。これら5
つの含浸された触媒は乾燥され、また組み込まれた活性
金属の塩を分解するために焼成された。焼成された含浸
された触媒担体は次いで温度と時間の制御下で活性化さ
れて活性金属相を完全に還元するか部分的に還元した。
完全な還元の場合には、触媒は450℃の温度で250
psiの温度で4時間処理された。部分的な還元は25
0℃で200psiにおいて4時間の処理が行われた。
表1に触媒組成および5つの触媒のそれぞれに対する活
性化処理を示した。
中に存在するジオレフィンとニトリルの同時的および選
択的な水素化のための実施例1の触媒に対する触媒活性
を例証するものである。
は、次の表2で述べた組成を有する合成C5炭化水素原
料を使用しての4時間の実験処理の間に決定された。
れぞれの8つのccは表2の炭化水素原料を処理するた
めの反応器中で採用された。反応は120℃の温度で2
50psiの圧力で3時間行われた。ジオレフィンとニ
トリルに対しての反応器に供給された水素の体積の割合
は3に維持された。水素の液体空間速度(LHSV)は
3h-1に設定された。実施例1の触媒を採用したそれぞ
れの実験処理の結果は表3に示した。
族の金属の活性の金属相の濃度は原料におけるジオレフ
ィンとニトリルの選択的な水素化に影響を与えている。
6重量%以下のニッケル濃度では選択的な水素化をする
には不十分である。0.93重量%のニッケル濃度を有
する触媒1は実際に選択的ではない。同時に、触媒5を
採用した結果から分かるように、0.3重量%のパラジ
ウムはジオレフィンとニトリルの選択的な水素化を確保
するためには十分なものである。加えて、触媒4と3で
の原料の水素化から得られた結果を比較して、触媒がジ
オレフィンとニトリルの水素化に対して活性となるため
には、VIII族の金属は完全に還元しなければならな
いことが分かる。特に、部分的に還元された5.7重量
%のニッケルを含んでいる触媒3はオレフィン、モノオ
レフィンあるいはニトリルのいずれの転化を行わなかっ
た。
たIB族の活性な金属相を有する無機酸化物−ゼオライ
ト複合担体を採用した本発明の触媒を作るためのプロセ
スを例証したものである。
なる濃度の硝酸銅の溶液を含浸された。3つの含浸され
た触媒は乾燥され、また組み込まれた活性金属の塩を分
解するために焼成された。焼成され含浸された触媒担体
の2つは250℃で3時間の間だけ活性の金属相の部分
的な還元を行うことにより活性化された。3番目の含浸
された触媒担体は実施例1に述べたのと同じ条件下で完
全に還元された。以下の表4に、4つの触媒のそれぞれ
に対する触媒組成と活性化処理を説明した。
中に存在するジオレフィンとニトリルの同時的および選
択的な水素化のための実施例3の触媒に対する触媒活性
を例証するものである。
3の触媒を採用して実施例2において上記したのと同じ
条件下で処理された。実施例3の触媒を採用した各実験
処理の結果を以下の表5に示した。
族の金属の場合には、採用したIB族の金属の活性金属
相の濃度が原料中のジオレフィンとニトリルの選択的な
水素化に影響を及ぼした。0.80重量%のように低い
銅の濃度がジオレフィンとニトリルの選択的および同時
的な水素化に有効であった。上記に加えて、金属相の還
元の程度がIB族の金属の活性に影響を与えている。し
かしながら、VIII族の金属とは対象的に、IB族の
金属は部分的に還元されたときには有効であり、また完
全に還元されたときには効果がなかった。この点につい
て触媒番号8を参照すれば、これは銅金属が完全に還元
されており、またジオレフィン、モノオレフィンあるい
はニトリルの転化が起きていない。
活性における触媒担体の重要性を例証するものである。
供されるカーボン微粒は触媒担体の1つとして選択され
た。Johnson Mattheyにより販売されて
いるγアルミナからなる2番目の触媒担体が同様に選択
された。これらの担体は実施例1に関して上記説明した
方法でパラジウムが含浸され、また含浸された触媒担体
は次いで、8時間の間450℃の温度、250psiの
圧力で完全に還元された。以下の表6に触媒組成および
2つの触媒のそれぞれに対する活性化処理を示した。
レフィンおよびニトリルに対する同時的および選択的な
水素化のための触媒活性を例証するために、実施例2の
合成原料が実施例2で説明したのと同じ条件下で処理さ
れた。実施例5の触媒を採用した各実験処理の結果を以
下に表7に示した。
0は、選択的な方法においてジオレフィンとニトリルを
同時に水素化するためには有効であり、γアルミナに支
持された触媒(9と11)は、ジオレフィン、モノオレ
フィンあるいはニトリルの選択的な転化をしなかった。
この結果より、無機酸化物−ゼオライト複合物中に存在
するカーボンとゼオライトは本発明の触媒のための有効
な触媒担体であると推定される。ゼオライトとカーボン
はともに、本発明の触媒の優れた活性化特性を果たすも
のと思われる適度なルイス酸サイトを含んでいる。
本発明はその技術思想あるいは必須の特性から逸脱する
ことなく他の形態で具現化されあるいは他の方法で実施
されるものである。よって、上記の実施の形態は例示的
なものであり、限定的なものではなく、本発明の範囲は
添付の請求の範囲により示されるものであって、これと
同意で均等な範囲の変更は本発明に含まれるものであ
る。
レフィンとニトリルを同時的に選択的に水素化するため
に有用な触媒を、この触媒を用意するための方法、並び
にこの触媒を用いて炭化水素原料からジオレフィンとニ
トリルを同時的に選択的に水素化するためのプロセスを
提供することができる。
Claims (21)
- 【請求項1】 炭化水素の原料中に存在するジオレフィ
ンおよびニトリルを同時的および選択的に水素化するた
めに有用な触媒において、 (a)無機酸化物−ゼオライト複合物、カーボンおよび
ゼオライトからなるグループから選択された担体材料、
並びに(b)部分的に還元されたIB族金属および完全
に還元されたVIII族金属からなるグループから選択
された触媒的に活性な金属相、からなり、前記活性な金
属が約0.03重量%以上の量だけ存在する、触媒。 - 【請求項2】 担体材料がアルミナ−ゼオライト複合物
である、請求項1記載の触媒。 - 【請求項3】 触媒の表面積が約100から1500m
2 /gの間である、請求項2記載の触媒。 - 【請求項4】 触媒の表面積が約100から1000m
2 /gの間である、請求項2記載の触媒。 - 【請求項5】 触媒の表面積が約250から350m2
/gの間である、請求項2記載の触媒。 - 【請求項6】 触媒の細孔容積が約0.20cc/gか
ら1.50cc/gの間である、請求項2記載の触媒。 - 【請求項7】 触媒の細孔容積が約0.30cc/gか
ら0.70cc/gの間である、請求項2記載の触媒。 - 【請求項8】 活性な金属が約0.03から20重量%
の量だけ存在する、請求項1記載の触媒。 - 【請求項9】 活性な金属が銅である、請求項1記載の
触媒。 - 【請求項10】 活性な金属がニッケルである、請求項
1記載の触媒。 - 【請求項11】 活性な金属がパラジウムである、請求
項1記載の触媒。 - 【請求項12】 活性な金属が1.00重量%以上の量
だけ存在する、請求項10記載の触媒。 - 【請求項13】 炭化水素原料中に存在するジオレフィ
ンおよびニトリルを同時的および選択的に水素化するた
めに有用な触媒を作成するための方法において、 (a)無機酸化物−ゼオライト複合物、カーボンおよび
ゼオライトからなるグループから選択された担体材料を
用意し、 (b)部分的に還元されたIB族金属および完全に還元
されたVIII族金属からなるグループから選択された
触媒的に活性な金属相の塩を担体材料に含浸させ、 (c)含浸された担体を乾燥するとともに乾燥された含
浸された担体を約150℃と約650℃の間の温度にお
いて担体上に含浸された金属塩を分解するのに十分な時
間だけ焼成し、並びに (d)少なくとも部分的な還元により金属相を活性化す
る、ことからなる方法。 - 【請求項14】 金属相がIB族の金属であり、また前
記活性化するステップが温度(℃)150−300、圧
力(psi)15−350、H2 流量(lt/h)0.
1−8.0からなるものである、請求項13記載の方
法。 - 【請求項15】 金属相がVIIIB族の金属であり、
また前記活性化するステップが温度(℃)200−60
0、圧力(psi)15−150、H2 流量(lt/
h)0.1−8.0からなるものである、請求項13記
載の方法。 - 【請求項16】 炭化水素原料からジオレフィンおよび
ニトリルを同時的および選択的に水素化するためのプロ
セスにおいて、 (a)0.1重量%以上の含量のジオレフィンと2pp
m(w)以上の含量のニトリルを有する炭化水素原料を
準備し、 (b) 1)無機酸化物−ゼオライト複合物、カーボンおよびゼ
オライトからなるグループから選択された担体材料、 2)部分的に還元されたIB族金属と完全に還元された
VIII族金属からなるグループから選択された触媒的
に活性な金属相からなり、前記活性な金属が約0.03
重量%以上の量だけ存在する、触媒を準備し、 (c)触媒の存在下で炭化水素原料を水素と混合し、水
素原料中のジオレフィンとニトリルに対する割合はジオ
レフィンとニトリルを選択的に水素化するために必要と
する化学量論的な量の3倍よりも少なく、並びに (d)触媒の存在下で原料と水素の混合物を約50から
250℃の温度で約150から650psiの圧力で処
理する、プロセス。 - 【請求項17】 前記温度が約60から160℃の間の
温度である、請求項16記載のプロセス。 - 【請求項18】 圧力が200から400psiの間で
ある、請求項17記載のプロセス。 - 【請求項19】 液体の1時間あたりの空間速度が約
0.1から5h-1の間の範囲にある、請求項16記載の
プロセス。 - 【請求項20】 液体の1時間あたりの空間速度が約
0.5から5h-1の間の範囲にある、請求項16記載の
プロセス。 - 【請求項21】 液体の1時間あたりの空間速度が約1
から4.5h-1の間の範囲にある、請求項16記載のプ
ロセス。
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
US08/354,969 US5523271A (en) | 1994-12-13 | 1994-12-13 | Catalyst for the simultaneous selective hydrogenation of diolefins and nitriles and method of making same |
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