JPH11253807A - 低級オレフィン製造用触媒 - Google Patents

低級オレフィン製造用触媒

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JPH11253807A
JPH11253807A JP10074961A JP7496198A JPH11253807A JP H11253807 A JPH11253807 A JP H11253807A JP 10074961 A JP10074961 A JP 10074961A JP 7496198 A JP7496198 A JP 7496198A JP H11253807 A JPH11253807 A JP H11253807A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒を使用した炭化水素原料の接触分解に際
して、生成するオレフィンの副反応による芳香族炭化水
素や重質物等の生成を抑制し、エチレン、プロピレン等
の低級オレフィンを効率良く製造することのできる触媒
を提供する。 【解決手段】 希土類元素を含有した結晶性アルミノシ
リケートであり、かつ20℃〜400℃で測定した該希
土類元素含有アルミノシリケートの単位表面積あたりの
エチレンの比保持容量がエタンの比保持容量より小さい
ことを特徴とする低級オレフィン製造用触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素原料から
低級オレフィン、主としてエチレン及びプロピレンを製
造するための触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】エチレン、プロピレン等の低級オレフィ
ンは各種化学品の基礎原料として重要な物質である。従
来、これらの低級オレフィンの製造方法としては、エタ
ン、プロパン、ブタン等のガス状炭化水素あるいはナフ
サ等の液状炭化水素を原料とし、外熱式の管状炉内で水
蒸気雰囲気下に加熱分解する方法が広く実施されてい
る。しかしながらこの方法では、オレフィン収率を高め
るため800℃以上の高温を必要とすること、またその
ために高価な装置材料を使用しなければならないという
経済的に不利な点を有している。
【0003】このため触媒を用いた炭化水素の接触分解
法が種々検討されてきている。それらの中でも固体酸と
くにゼオライトを用いた場合は比較的低温(350〜7
00℃)で分解できるため、数多くの例が報告されてい
る。例えば、旭化成工業社の一連の特許(特開昭60−
222428、特開昭61−7218、特開平3−13
0236、特開平6−192134、特開平6−192
135、特開平6−199707、特開平6−2280
17、特開平6−346062など)では、酸量や酸強
度を特定の範囲に制御したZSM−5型触媒を用いたn
−ヘキサンおよびナフサの接触分解法が開示されている
が、この方法では芳香族成分(ベンゼン、トルエン、キ
シレン、以下BTX)が多く生成し、オレフィンを効率
的に得ることはできない。また特開平1−21324
0、特開平3−504737では、クラッキング活性の
指標であるα値を特定の範囲に制御したZSM−5によ
る触媒的クラッキングが開示されているが、これらの触
媒でもBTXが多く生成し、C2〜C4のオレフィン収
率は約40%かそれ以下である。特開平2−1413、
特開平2−184638では、銅、コバルト、銀などを
担持したZSM−5触媒によるパラフィン類の接触分解
法が開示されている。この方法ではプロピレンが40〜
60%の収率で得られることが報告されているが、非常
に希釈した条件下でのパルス反応のデータであり商業的
な実施には困難が伴う。またエチレンの収率も20%以
下と低い。欧州特許第727,404号にはZSM−5
中のアルミニウムに対して原子数の比で0.01〜0.
3の希土類元素を含むZSM−5触媒によるパラフィン
類の接触分解法が開示されているが、エチレン収率は1
0%以下、プロピレン収率は20%以下であり、むしろ
液状成分の生成が多い。
【0004】さらに、これまでブテン類、ペンテン類、
ヘキセン類のような不飽和成分を多く含む炭化水素をゼ
オライトと接触させた場合、BTXを含む芳香族が多量
に生成することが報告されており(例えば特公昭56−
42639、特公平4−5712、米国特許第3,84
5,150号、米国特許第3,960,978号な
ど)、不飽和成分を含む炭化水素を分解しようとする場
合、エチレン・プロピレン等の軽質オレフィンの収率は
低かった。
【0005】ゼオライト以外の金属酸化物触媒を用いて
炭化水素を分解することによるオレフィン製造の方法も
数多く報告されている(例えば特公昭48−1352
3、特公昭46−25370、特公昭49−4536
4、特公昭52−12162、特公昭53−2380
6、特公昭56−5435、特公昭56−5436、特
公昭56−29919、特公昭60−41054な
ど)。しかしながら、これらの例では一般に分解温度が
現行の熱分解法と同等(700〜800℃以上)であ
り、また一酸化炭素や二酸化炭素が多く生成するという
問題点がある。上記のように、触媒を用いて飽和または
不飽和の炭化水素原料を分解しオレフィン特にエチレン
およびプロピレンを効率よく製造する方法は確立されて
いない。
【0006】一方、上記のような炭化水素の分解に用い
る固体酸(ゼオライトを含む)は、通常パラフィンより
もオレフィンに対して親和性が強く、オレフィンの方が
吸着しやすいことが知られている。D.W.Breck
は、Journal ofChemical Educ
ation 1964年、第41巻、686ページの図
22において、A型ゼオライト上でのエチレンとエタン
の吸着特性の比較を報告しており、それによるとエタン
よりもエチレンが極めて選択的にゼオライト上に吸着す
ることが示されている。またK.Aritaらは、Bu
lletinof Chemical Societ
y,Japan 1965年、第38巻、632ページ
において、各種吸着剤上での炭化水素の吸着挙動につい
てガスクロマトグラフ法を用いて行った検討結果を報告
している。そこでの報告によると、固体酸性をもつシリ
カゲルおよびアルミナ上に各種炭化水素をパルスインジ
ェクションで導入した場合には、メタン、エタン、エチ
レン、プロパン、プロピレンの順に脱離ピークが現れ、
オレフィンの方が固体酸上での比保持容量が大きく吸着
しやすいことが示されている。V.R.Choudah
aryらは、Separation Science
and Technology 1993年、第28
巻、2197ページにおいて、各種ゼオライト上での炭
化水素の吸着挙動についてガスクロマトグラフ法を用い
て行った検討結果を報告している。それによると固体酸
性を持たないシリカライトおよびALPO−5ではエチ
レンよりもエタンの比保持容量が大きいが、固体酸性を
持つHZSM−5およびNa−ZSM−5、HZSM−
8およびNa−ZSM−8では、エチレンの方がエタン
よりも比保持容量が大きくゼオライトに吸着しやすいこ
とが報告されれいる。
【0007】冨永博夫編、ゼオライトの科学と応用(講
談社サイエンティフィク、1987年)、133ページ
によると、ゼオライトは集中した陽電荷をもつII型吸着
剤(Kiselevの分類による)であり、球対称ある
いはσ結合のみを有する吸着分子(希ガス、飽和炭化水
素)とは主として分散力による非特異的相互作用だけを
示すとしている。一方、結合や環の周辺に局在的に高い
電子密度をもつ分子、すなわちπ結合を有する分子(不
飽和炭化水素および芳香族炭化水素)や孤立電子対をも
つ分子(水、アルコール、エーテル、ケトン、アンモニ
ア、アミン、ピリジンなど)は特異的相互作用を示し、
エチレンのような不飽和炭化水素がエタンのような飽和
炭化水素に比べて優先的に吸着するのはその二重結合が
ゼオライトの表面電場と相互作用するためであると説明
している。
【0008】前記のようにこれまで開発されてきた固体
酸触媒、特にゼオライト触媒はパラフィンよりもオレフ
ィンに対する親和性が強く、このことが炭化水素のクラ
ッキングの際にオレフィンの副反応により重質分や芳香
族ができやすいことに関係しているものと思われる。従
って、固体酸性を損なわずにオレフィンに対する親和性
の低いクラッキング触媒を見出すことができれば、高い
分解活性を持ち、かつ芳香族や重質分の生成の少ないオ
レフィン製造用触媒を開発することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、触媒を使用
した炭化水素原料の接触分解に際して、生成するオレフ
ィンの副反応による芳香族炭化水素や重質物等の生成を
抑制し、エチレン、プロピレン等の低級オレフィンを効
率良く製造することのできる触媒を提供することをその
課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を進めた結果、特定範囲の量の希
土類元素をゼオライトに担持した場合に、固体酸性を保
持したまま、ゼオライト上へのオレフィンの吸着が著し
く抑制されることを見出した。そして、このような性質
の触媒を使用し炭化水素原料を接触分解することによ
り、工業的に有利な低温で、芳香族炭化水素や重質物等
の副生成物の生成を抑制し、高選択的にエチレンおよび
プロピレンを製造できることを見出し本発明を完成し
た。本発明は、オレフィンの吸着や副反応が少なく高い
エチレン・プロピレン選択性を示す接触分解触媒を提供
するものである。即ち本発明によれば、希土類元素を含
有した結晶性アルミノシリケートであり、かつ20℃〜
400℃で測定した該希土類元素含有アルミノシリケー
トの単位表面積あたりのエチレンの比保持容量がエタン
の比保持容量より小さいことを特徴とする低級オレフィ
ン製造用触媒が提供される。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の触媒は、希土類元素で修
飾した結晶性アルミノシリケートゼオライトを主成分と
する。さらに高性能の触媒とするためには、希土類によ
る修飾方法や修飾量を適切に制御し、当該触媒の物性が
以下に示すような状態にすることが重要である。
【0012】本触媒は炭化水素のクラッキングの際に、
オレフィンとの親和性が少ないことを特徴とする。この
ような性質はガスクロマトグラフ法による炭化水素のパ
ルス吸着・脱離試験で容易に測定することができる。ガ
スクロマトグラフ法による炭化水素のパルス吸着脱離試
験方法については、多数の文献に報告されている。例え
ばIndustrial and Engineeri
ng Chemistry,Product Rese
rch and Development 第10巻、
218ページ(1971年)、Separation
Scienceand Technology 第28
巻、2197ページ(1993年)、Bulletin
of Chemical Society,Japa
n 第38巻、632ページ(1965年)、触媒 第
16集、1ページ(1959年)、Journal o
f Physical Chemistry 第62
巻、55ページ(1958年)などに詳細な記述があ
る。これらの方法に従ってエタンおよびエチレンのパル
ス吸着・脱離試験を固体酸触媒に対して行うことによ
り、その触媒のエタンおよびエチレンに対する比保持容
量を求めることができる。比保持容量は吸着剤(ゼオラ
イト等)と吸着質(炭化水素など)の親和性を表す指標
であり、親和性が強いほど大きい値となる。
【0013】比保持容量はガスクロマトグラフ法により
実験的に以下のように求められる。 VR=(tr−td)F(TC/TF) (1) ここでVRは触媒を吸着剤としてガスクロマトグラフカ
ラムに充填し、炭化水素のパルスを打ち込んだときの吸
着質(例えばエチレン)の保持容量、trは触媒上での
吸着質の保持時間[min]であり、tdは吸着剤と相
互作用のない物質(窒素など)の保持時間[min]で
ある。またFはキャリアーガスの流速[cc/mi
n]、TCはパルス吸着・脱離測定時の吸着カラム温度
[K]、TFはキャリアーガス流速を測定した時の温度
(=298K)である。このようにして計算した保持容
量VRから比保持容量β1を求めるためには通常吸着剤
の体積あたりの値に換算して求める。 β1=VR/VP (VPは触媒の体積[cc]) (2) 本発明の触媒の場合、各触媒の体積がほぼ同じでも比表
面積が異なるため、表面積あたりの保持容量(比保持容
量β2[cc/m2])での比較を行った。 β2=VR/S (3) S=s×Wt (4) ここで、Wtは触媒重量[g]、Sは触媒全表面積[m
2]、sは触媒の比表面積[m2/g]である。
【0014】通常の固体酸触媒(HZSM−5等)では
このようにして測定したエチレンの比保持容量はエタン
の比保持容量よりも大きい値を示す。エチレンに対する
比保持容量を低下させるためには、触媒の表面をオレフ
ィンとの親和性の少ない物質で修飾することが考えられ
る。このような物質としては塩基性の金属酸化物、例え
ばアルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物が
挙げられる。しかしながら、ゼオライトをこれらの物質
で修飾すると固体酸性が弱められ、分解活性は低下す
る。固体酸性を持たない吸着剤ではエチレンの比保持容
量がエタンの比保持容量よりも低いものが報告されてい
るが、通常そのような物質では炭化水素の分解反応は起
こらない。
【0015】本発明者らはゼオライト触媒の表面に特定
範囲の希土類元素を含浸担持することにより、固体酸性
を保持したまま、エチレンの比保持容量がエタンの比保
持容量よりも低下することを見出した。また、そのよう
なオレフィンに対する親和性がパラフィンよりも低い性
状を持つ触媒を炭化水素の分解反応に使用したところ、
オレフィンの副反応が著しく抑制され、オレフィン収率
が向上することがわかった。希土類元素で修飾したゼオ
ライトであっても、イオン交換で修飾したものや希土類
元素の担持量が少ない場合はエチレンの比保持容量はエ
タンより高い値を示す。このことはオレフィンとの副反
応を起こしやすいことを示し、実際に反応でも芳香族や
重質分の生成が多くオレフィン収率は少なくなる。
【0016】本発明で使用する希土類元素としてはどの
ようなものでも使用可能であるが、好ましくは、ランタ
ン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、
ガドリニウム、ジスプロシウム等を挙げることができ
る。希土類元素は、それぞれを単独で使用しても、ま
た、2種以上を混合して使用してもよい。触媒は、希土
類元素の種々の塩、例えば酢酸塩、硝酸塩、ハロゲン化
物、硫酸塩、炭酸塩、あるいはアルコキシド、アセチル
アセトナト等を溶解させた水、エタノール等の溶液にプ
ロトン型のゼオライトを含浸し、乾燥、焼成することに
より容易に調製することができる。これらの担持法によ
り希土類元素の大部分はゼオライト外表面上に酸化物と
なって担持される。希土類元素はゼオライト上に担持さ
れていることが重要であり、ゼオライトと希土類酸化物
を物理的に混合しただけでは本触媒の効果は得られな
い。ゼオライトとしては高シリカ型のゼオライト、特に
ZSM−5及び/又はZSM−11が好ましい。ゼオラ
イトのSiO2/Al23比は25〜800、好ましく
は50〜600であり、さらに好ましくは100〜30
0である。本発明の触媒において、希土類元素の担持量
は、ゼオライト中のアルミニウムに対し原子比で0.4
〜20、好ましくは1〜10、さらに好ましくは2〜5
であり、これらの値より担持量が少ない場合は芳香族炭
化水素および重質物が多く生成し、オレフィン収率は少
なくなる。また担持量が多すぎる場合は触媒活性が急激
に低下するためオレフィン収率が低下する。
【0017】希土類元素の機能はその塩基性の効果によ
りオレフィンの再吸着を抑制することにあると思われ
る。さらに、希土類元素の担持によってもパラフィンに
対する親和性は変化がないため、分解活性は低下せず、
またゼオライト外表面に担持することによって固体酸性
質は担持する前とほとんど変化がない。
【0018】本発明の触媒の形状は特に限定されず、粉
末や成形品等のいずれの形状のものでもよい。また、こ
れらの触媒はゼオライトおよび希土類元素以外の他の成
分、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金
属、貴金属、ハロゲン、リン、バインダー等が含まれて
いてもよい。これらの中でもリンは触媒の耐久性向上に
効果があり、例えば希土類元素を担持した本触媒をリン
酸水素二アンモニウム水溶液に含浸することによってリ
ンを担持することができる。担持されたリンは、酸化物
等の形態で存在する。リンは本触媒に対し、元素状リン
換算量で、0.1〜10重量%、好ましくは1〜7重量
%、さらに好ましくは2〜5重量%含有させることが好
ましい。さらに本触媒はシリカ、アルミナ、マグネシア
あるいは石英砂等の充填剤と混合して使用することも可
能である。
【0019】本発明の触媒を用いた接触分解反応で使用
する炭化水素原料としては、常温、常圧でガス状又は液
状の炭化水素類が挙げられる。一般的には、炭素数2〜
30、好ましくは2〜20のパラフィン又はこれを主成
分(10wt%以上)とする炭化水素原料を用いること
ができる。このような炭化水素原料としては、例えば、
エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のパ
ラフィン類、ナフテン類あるいはナフサ、軽油等の軽質
炭化水素留分を挙げることができる。また、原料成分は
飽和炭化水素に限定されるものではなく、例えばプロピ
レン、ブテン類、ペンテン類、ヘキセン類のような不飽
和結合を有する原料およびこれらを含有する原料でも使
用できる。また芳香族成分が含まれていてもよい。不飽
和分を含む留分でもBTX化を抑制しエチレン・プロピ
レンを高収率で得ることができるという点は本触媒の特
徴のひとつである。このため、パラフィンをそのまま本
触媒で分解するよりも、不飽和分の多い留分またはパラ
フィンの脱水素工程を経た後の留分を本触媒で分解する
ことで、より高いエチレン・プロピレン収率が得られ
る。本触媒での分解工程に先立って脱水素工程を採用す
る場合、この工程では、例えば、クロミア担持アルミナ
触媒、白金および錫担持アルミン酸亜鉛触媒などの使用
が用いられる。
【0020】本発明の触媒を用いて行う接触分解反応
は、固定床、流動床等の形式の反応器を使用し、上記の
触媒を充填した触媒層へ炭化水素原料を供給することに
より行われる。このとき炭化水素原料は、窒素、水素、
ヘリウムあるいはスチーム等で希釈されていてもよい。
これらの希釈剤の中でも特にスチームは触媒の活性状態
を保つ効果があり、好ましいスチームの供給量は原料炭
化水素に対し0.1〜1wt%、さらに好ましくは0.
3〜0.7wt%である。反応温度は350〜780
℃、好ましくは500〜750℃、さらに好ましくは6
00〜700℃の範囲である。780℃を越える温度で
も実施できるが、メタンおよびコークの生成が急増す
る。また350℃以下では十分な活性が得られないた
め、一回通過あたりのオレフィン収量が少なくなる。反
応圧力は常圧、減圧あるいは加圧下のいずれでもよい
が、通常は常圧からやや加圧が採用される。以上のよう
な条件下に本発明の触媒を使用すれば、従来の熱分解法
と比較して低温で炭化水素原料を効率良く分解でき、エ
チレン、プロピレン等の低級オレフィンを選択的に製造
することができる。
【0021】
【実施例】以下に本発明を実施例を挙げてさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【0022】実施例1 ゼオライトとして粉末状のプロトン型ZSM−5アルミ
ノシリケート(ケイ光X線分析で測定したSiO2/A
23モル比200、粒子径150μm以下)4gを、
その10wt%に相当する0.4gのランタンを含む酢
酸ランタン水溶液(0.9877gの酢酸ランタン1/
2水和物(La(CH3COO)3・0.5H2Oを脱イ
オン水60ccに溶解させたもの)に含浸し、40℃で
1時間撹拌した。生成したスラリーを減圧下、40℃〜
60℃で撹拌しながら約2時間かけて水分を蒸発させ、
白色の粉末を得た。得られた粉末を空気中、120℃、
8時間乾燥した後、マッフル炉内で4時間かけて600
℃まで昇温し、600℃で5時間焼成した。得られた白
色固体を乳鉢で粉砕し150μmのふるいを通過させた
ものを10%La/ZSM−5触媒とした(La/Al
原子比=4.3)。ガスクロマトグラフ法によるパルス
吸着・脱離試験は上記のようにして調製した触媒を10
〜36meshの粒状に成形したものをガスクロマトグ
ラフカラムに充填して行った。触媒をガスクロマトグラ
フカラムに充填後、サーマルマスフローコントローラー
を用いてカラムに窒素を30scc/min、酸素を8
scc/minで流しながら350℃まで1時間で昇温
し、そのまま1時間焼成した。次に酸素のみを停止し、
窒素を30scc/min流しながら、プランジャーポ
ンプで気化器を通して触媒上にスチームを供給(水蒸気
分圧520torr)し、350℃で1.5時間スチー
ミングを行った。その際、ガスクロマトグラフィーの検
出器(TCD)は停止してあり出口ガスは検出器を通ら
ないようにバイパスした。スチーミング終了後、350
℃で窒素を30scc/minで流しながら1.5時間
窒素パージを行い、カラム流路をガスクロマトグラフィ
ー用キャリアガス流路(ヘリウム流量38scc/mi
n、220kPa)に切り替え、検出器を作動させた。
カラムの温度を300℃にコントロールし、パルスイン
ジェクション用バルブを用いて炭化水素のパルス(炭化
水素+窒素+ヘリウム混合パルス、0.0825cc、
炭化水素濃度5%)を経路に導入すると同時にガスクロ
マトグラフィーの分析をスタートした。ガスクロマトグ
ラフィーに吸着カラム出口の脱離パルスが記録され、窒
素の保持時間と炭化水素の保持時間を記録した。引き続
きカラムの温度を250℃、200℃、150℃、10
0℃、70℃として脱離パルスを記録した。エタンおよ
びエチレンのパルスを導入したときの比保持容量を表1
に示す。表1に示すように、このような触媒ではエチレ
ンの比保持容量はエタンの比保持容量よりも小さく、エ
チレンの比保持容量をエタンの比保持容量で割った値は
1よりも小さくなる。
【0023】比較例1 ゼオライトとして粉末状のプロトン型ZSM−5アルミ
ノシリケート(ケイ光X線分析で測定したSiO2/A
23モル比200、粒子径150μm以下)4gを、
その10wt%に相当する0.4gのマグネシウムを含
む酢酸マグネシウム水溶液(3.530gの酢酸マグネ
シウム4水和物(Mg(CH3COO)3・4H2Oを脱
イオン水50ccに溶解させたもの)に含浸し、40℃
で1時間撹拌した。生成したスラリーを減圧下、40℃
〜60℃で撹拌しながら約2時間かけて水分を蒸発さ
せ、白色の粉末を得た。得られた粉末を空気中、120
℃、8時間乾燥した後、マッフル炉内で4時間かけて6
00℃まで昇温し、600℃で5時間焼成した。得られ
た白色固体を乳鉢で粉砕し150μmのふるいを通過さ
せたものを10%Mg/ZSM−5触媒とした。実施例
1と同様にして10%Mg/ZSM−5を10〜36m
eshの粒状に成形したものをガスクロマトグラフカラ
ムに充填してパルス吸着・脱離試験を行った。エタンお
よびエチレンのパルスを導入したときの比保持容量を表
1に示す。表1でわかるように、このような触媒ではエ
チレンの比保持容量はエタンの比保持容量よりも大き
く、エチレンの比保持容量をエタンの比保持容量で割っ
た値は1よりも大きくなる。
【0024】比較例2 粉末状のプロトン型ZSM−5アルミノシリケート(ケ
イ光X線分析で測定したSiO2/Al23モル比20
0、粒子径150μm以下)を10〜36meshの粒
状に成形したものをガスクロマトグラフカラムに充填し
てパルス吸着・脱離試験を行った。エタンおよびエチレ
ンのパルスを導入したときの比保持容量を表1に示す。
表1に示すように、未修飾のHZSM−5ではエチレン
の比保持容量はエタンの比保持容量よりも大きく、エチ
レンの比保持容量をエタンの比保持容量で割った値は1
よりも大きくなる。
【0025】
【表1】
【0026】実施例2 実施例1で調製した粉末状の10%La/ZSM−5触
媒1gを内径10mm、長さ330mmの石英製反応管
(外径4mmの熱電対用内挿管つき)に、触媒層の長さ
が約70mmとなるように不活性充填剤(石英砂)と共
に充填した。触媒層の上下には石英砂を充填した。この
リアクターに空気を40cc/min(0℃、1気圧換
算、以下同じ)で流しながら触媒層の温度を650℃ま
で昇温し、そのまま1時間前処理を行った。前処理終了
後、触媒層の温度を650℃に保持し、原料としてノル
マルブタンを2.8cc/min、窒素およびスチーム
をそれぞれ5.7cc/min、0.01g/minの
流量で供給してノルマルブタンの接触分解反応を行っ
た。反応生成物の分析をガスクロマトグラフィーにより
行い、生成物収率および原料転化率を次式により算出し
た。 生成物収率(重量%)=(各成分重量/供給原料重量)
×100 原料転化率(%)=(1−未反応原料重量/供給原料重
量)×100 反応結果を表2に示す。このようにエチレンの比保持容
量がエタンの比保持容量よりも小さい値を示す触媒で
は、芳香族(BTX)の生成が少なくエチレン・プロピ
レン収率が高い。
【0027】比較例3 比較例1で調製した10%Mg/ZSM−5触媒1gを
用い実施例2と同様な方法でノルマルブタンの接触分解
反応を行った。反応結果を表2に示す。Mgは希土類と
同じような塩基性金属であるが、Mgを希土類と同じ量
担持した触媒ではエチレンの比保持容量はエタンの比保
持容量よりも大きく、このような触媒ではBTXの生成
は抑制されず、また活性も低いためエチレン・プロピレ
ン収率は低い。
【0028】比較例4 比較例2の粉末状のプロトン型ZSM−5アルミノシリ
ケートをそのまま触媒として1g充填した他は実施例2
と同じ条件でノルマルブタンの接触分解反応を行った。
反応結果を表2に示す。この例でわかるように、未修飾
のHZSM−5ではエチレンの比保持容量はエタンの比
保持容量よりも大きく、BTXが多く生成するため、エ
チレン・プロピレン収率は低い。
【0029】
【表2】
【0030】次に、希土類元素担持量を変化させた場合
の例を示す。以下の実施例3、4及び比較例5からわか
るように、ゼオライト中のアルミニウムに対し希土類元
素の原子比が0.3以下の場合には、エチレンの比保持
容量がエタンの比保持容量よりも大きくなり、BTXの
生成増大のためエチレン・プロピレン収率が低下する。
【0031】実施例3および実施例4 触媒として実施例1と同じ10%La/ZSM−5触媒
(La/Al原子比=4.33)、および実施例1と同
様にして調製した1%La/ZSM−5触媒(La/A
l原子比=0.43)のそれぞれ0.5gを実施例2と
同じ反応管に触媒層の長さが約50mmとなるように不
活性充填剤(石英砂)と共に充填した。このリアクター
に空気を40cc/minで流しながら触媒層の温度を
650℃まで昇温し、そのまま1時間前処理を行った。
前処理終了後、触媒層の温度を650℃に保持し、原料
としてノルマルブタンを2.8cc/min、窒素およ
びスチームをそれぞれ12.2cc/min、0.00
47g/minの流量で供給してノルマルブタンの接触
分解反応を行った。この結果を実施例3および実施例4
として表3に示す。
【0032】比較例5 実施例1と同様な方法で、粉末状のプロトン型ZSM−
5アルミノシリケート(ケイ光X線分析で測定したSi
2/Al23モル比200、粒子径150μm以下)
に、その0.5wt%に相当するランタンを担持した触
媒を調製し0.5%La/ZSM−5触媒とした(La
/Al原子比=0.22)。この触媒0.5gを用い実
施例3と同様な方法でノルマルブタンの接触分解反応を
行った。反応結果を表3に示す。表3で明らかなよう
に、La含有量が少ない場合はエチレンの比保持容量が
エタンの比保持容量よりも大きく、BTXの生成が著し
く増大するためエチレン・プロピレン収率は少なくな
る。
【0033】
【表3】
【0034】実施例5 この例は実施例1の触媒にさらにリンを加えた触媒によ
る接触分解反応を示す。実施例1で調製した10%La
/ZSM−5触媒2gに対しその2wt%に相当する
0.02gのリンを含むリン酸水素二アンモニウム水溶
液(リン酸二水素アンモニウム0.1706gを脱イオ
ン水20gに溶解させたもの)に含浸し、40℃で1時
間撹拌した。生成したスラリーを減圧下、40℃〜60
℃で撹拌しながら約2時間かけて水分を蒸発させ、白色
の粉末を得た。得られた粉末を空気中、120℃、8時
間乾燥した後、マッフル炉内で4時間かけて600℃ま
で昇温し、600℃で5時間焼成した。得られた白色固
体を乳鉢で粉砕し150μmのふるいを通過させたもの
を10%La−2%P/ZSM−5触媒とした。(La
/Al原子比=4.3) この触媒1gを使用し、実施例2と同じ反応を実施し
た。反応結果を表4に示す。
【0035】実施例6〜7 酢酸ランタン1/2水和物の替わりにそれぞれ酢酸セリ
ウム1水和物、硝酸プラセオジム6水和物を用いた他は
実施例1と同様な方法で希土類元素を10wt%担持し
た触媒を調製した(原子比:Ce/Al=4.3、Pr
/Al=4.3)。これら触媒0.5gをそれぞれ内径
10mm、長さ330mmの石英製反応管(外径4mm
の熱電対用内挿管つき)に、触媒層の長さが約50mm
となるように不活性充填剤(石英砂)と共に充填した。
触媒層の上下には石英砂を充填した。このリアクターに
空気を40cc/minで流しながら触媒層の温度を6
50℃まで昇温し、そのまま1時間前処理を行った。前
処理終了後、触媒層の温度を650℃に保持し、原料と
してノルマルブタンを2.8cc/min、窒素および
スチームをそれぞれ12cc/min、0.0047g
/minの流量で供給してノルマルブタンの接触分解反
応を行った。結果を表4に示す。これらの触媒はいずれ
もエチレンの比保持容量がエタンの比保持容量よりも小
さく、BTXの生成を抑制してエチレン・プロピレンを
多く得ることができる。
【0036】
【表4】
【0037】
【発明の効果】本発明の触媒を用いることにより、ガス
状あるいは液状炭化水素を原料とし、芳香族炭化水素や
重質物等の副生成物の生成を抑制し、エチレン、プロピ
レン等の低級オレフィンを選択的に製造することができ
る。さらに、従来の加熱分解法に比較すると、本発明の
場合、反応温度を100℃以上低下させることが可能で
ある。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年4月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を進めた結果、特定範囲の量の希
土類元素をゼオライトに担持した場合に、固体酸性を保
持したまま、ゼオライト上へのオレフィンの吸着が著し
く抑制されることを見出した。そして、このような性質
の触媒を使用し炭化水素原料を接触分解することによ
り、工業的に有利な低温で、芳香族炭化水素や重質物等
の副生成物の生成を抑制し、高選択的にエチレンおよび
プロピレンを製造できることを見出し本発明を完成し
た。本発明は、オレフィンの吸着や副反応が少なく高い
エチレン・プロピレン選択性を示す接触分解触媒を提供
するものである。即ち本発明によれば、希土類元素を
持させたプロトン型結晶性アルミノシリケートからな
り、該希土類元素の担持量がアルミノシリケート中のア
ルミニウムに対し原子比で0.4〜20の範囲であり、
かつ20℃〜400℃で測定した該希土類元素含有アル
ミノシリケートの単位表面積あたりのエチレンの比保持
容量がエタンの比保持容量より小さいことを特徴とする
低級オレフィン製造用触媒が提供される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の触媒は、希土類元素を担
持させたプロトン型結晶性アルミノシリケートゼオライ
トを主成分とする。さらに高性能の触媒とするために
は、希土類による担持方法や担持量を適切に制御し、当
該触媒の物性が以下に示すような状態にすることが重要
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000221627 東燃化学株式会社 東京都渋谷区広尾一丁目1番39号 (71)出願人 000231682 日本石油化学株式会社 東京都千代田区内幸町1丁目3番1号 (71)出願人 000157603 丸善石油化学株式会社 東京都中央区八丁堀2丁目25番10号 (74)上記5名の代理人 弁理士 池浦 敏明 (72)発明者 水上 富士夫 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 葭村 雄二 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 村田 和久 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 早川 孝 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 鈴木 邦夫 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 涌井 顕一 東京都千代田区霞が関三丁目2番6号 社 団法人日本化学工業協会内 (72)発明者 又野 孝一 東京都千代田区霞が関三丁目2番6号 社 団法人日本化学工業協会内 (72)発明者 佐藤 浩一 東京都千代田区霞が関三丁目2番6号 社 団法人日本化学工業協会内 (72)発明者 澤田 悟郎 東京都千代田区霞が関三丁目2番6号 社 団法人日本化学工業協会内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類元素を含有した結晶性アルミノシ
    リケートであり、かつ20℃〜400℃で測定した該希
    土類元素含有アルミノシリケートの単位表面積あたりの
    エチレンの比保持容量がエタンの比保持容量より小さい
    ことを特徴とする低級オレフィン製造用触媒。
  2. 【請求項2】 該触媒の希土類元素の含有量がアルミノ
    シリケート中のアルミニウムに対し原子比で0.4〜2
    0の範囲であることを特徴とする請求項1記載の低級オ
    レフィン製造用触媒。
  3. 【請求項3】 結晶性アルミノシリケートがZSM−5
    型及び/又はZSM−11型ゼオライトである請求項1
    または2記載の低級オレフィン製造用触媒。
  4. 【請求項4】 該触媒がさらに0.1〜10重量%のリ
    ンを含有している請求項1〜3記載の低級オレフィン製
    造用触媒。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005105710A1 (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Maruzen Petrochemical Company Limited 低級オレフィンの製造法
US7381678B2 (en) 2004-10-18 2008-06-03 Lg Chem, Ltd. Hydrocarbon cracking catalyst using chemical liquid deposition and method for preparing the same
JP2008519782A (ja) * 2004-11-12 2008-06-12 ポリメーリ エウローパ ソシエタ ペル アチオニ 固定床反応器内でのベンゼンからフェノールの連続製造方法
JP2010042344A (ja) * 2008-08-12 2010-02-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 低級オレフィン製造用触媒、その製造方法及びこれを用いた低級オレフィンの製造方法
JP2010104878A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 低級オレフィン製造用触媒、その製造方法及びこれを用いた低級オレフィンの製造方法
JP2011513198A (ja) * 2007-10-26 2011-04-28 コリアリサーチインスティテュートオブケミカルテクノロジー 連続的な2段階反応を利用した合成ガスからの軽質オレフィンの製造方法
JP2014145328A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料供給システム、スクラムジェットエンジン及びその動作方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005105710A1 (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Maruzen Petrochemical Company Limited 低級オレフィンの製造法
US7381678B2 (en) 2004-10-18 2008-06-03 Lg Chem, Ltd. Hydrocarbon cracking catalyst using chemical liquid deposition and method for preparing the same
JP2008519782A (ja) * 2004-11-12 2008-06-12 ポリメーリ エウローパ ソシエタ ペル アチオニ 固定床反応器内でのベンゼンからフェノールの連続製造方法
JP2011513198A (ja) * 2007-10-26 2011-04-28 コリアリサーチインスティテュートオブケミカルテクノロジー 連続的な2段階反応を利用した合成ガスからの軽質オレフィンの製造方法
JP2010042344A (ja) * 2008-08-12 2010-02-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 低級オレフィン製造用触媒、その製造方法及びこれを用いた低級オレフィンの製造方法
JP2010104878A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 低級オレフィン製造用触媒、その製造方法及びこれを用いた低級オレフィンの製造方法
JP2014145328A (ja) * 2013-01-30 2014-08-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料供給システム、スクラムジェットエンジン及びその動作方法
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