JPS61153141A - 固体酸触媒の製造方法 - Google Patents

固体酸触媒の製造方法

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JPS61153141A
JPS61153141A JP59273482A JP27348284A JPS61153141A JP S61153141 A JPS61153141 A JP S61153141A JP 59273482 A JP59273482 A JP 59273482A JP 27348284 A JP27348284 A JP 27348284A JP S61153141 A JPS61153141 A JP S61153141A
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川村 高宏
Hideo Takaoka
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Tsugio Kimura
木村 次雄
Yoshihiro Minato
湊 慶紘
Kozo Iida
耕三 飯田
Tetsuya Imai
哲也 今井
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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)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体酸触媒の製造方法、特に、V■族金属i
 IT族金属の水酸化物もしくは酸化物、および/又は
l族金属の水散化物もしくは酸化物に担持した固体酸触
媒の製造方法に関する。
〔従来技術およびその問題点〕
石油精製、石油化学工業における反応としては接触分解
、接触改質、水添脱−1異性化、脂肪族炭化水素および
芳香族炭化水素のアルキル化、重合などがあげられるが
、それらに使用される触媒を概観すれば触媒の酸性質が
反応活性の重要な因子の一つとなっていることが認識さ
れている。又、近年研究開発が盛んに行なわれているメ
タノール、合成ガス等を原料とするいわゆるC1化学の
分野でも金属シリケートに代表される固体酸触媒が重要
な役割を果している事は当業者の熟知するところである
一般に、ある反応に必1II7!固体酸強度には最適値
が存在すると考えられるが、超強酸として定義される1
00%硫酸より強い酸(超強酸・超強塩基 田部浩三、
野依良治共著、講談社サイエンティフィック(1980
>)t−用いることにより、化学平衡的に有利な低温で
のパラフィン類の骨格異性化反応が室温においてさえ進
むことが知られている。しかし、従来技術による固体超
強酸では目的生成物以外に分解生成物を中心とする副生
成物が大量に発生すること、2次的に生成する炭素質等
による活性点の被毒がおこ9触媒寿命が短く実用に適さ
ないなどの問題点があり、閉鎖循環系反応試験装置等を
用い接触時間をきわめて長くとり効率を上げて初めて触
媒の活性評価を行なっているのが現状であった。
〔発明の構成〕
本発明は、■族金属の水酸化物もしくは酸化物、及び/
又は曹族金属の水酸化物もしくは酸化物を硫黄及びハロ
ゲン金含有する処理剤で処理し、ついで[101〜10
重量−の■■l族金属担持せしめることを特徴とする固
体酸触媒の製造方法である。
発明者等は前記従来技術の問題点を解決するため鋭意検
討した結果、触媒寿命に優れた固体強酸触媒を見出だし
、その製造法を確立し、本発明に到達し友ものである。
すなわち■族金属の水散化物もしくは牌化物及−び/又
はl族金属の水酸化物もしくは酸化物を硫黄及びハロゲ
ンを含有する処理剤で処理し、2いで■族金属を担持す
ることによって得られる固体酸触媒は、安定性に優れ、
直鎖パラフィン類の骨格異性化、メタノールからガソリ
ン留分の製造、パラフィン、芳香族のアルキル化、パラ
フィン、オレフィン類の重合・分解などの反応に触媒活
性を示すことを見いだした。ここで■族金属とは白金、
ニッケル、鉄、5バルト、パラジウム等の金属あるいは
その化合物など金指し、これらはいずれも通常の含浸法
、イオン交換法等の手法にて担体上に導入することが可
能である。用いる担体は■族金属の水酸化物もしくは酸
化物、おLび/又は麗族金属の水酸化物もしくは酸化物
であり、具体的な一例をあヴれば、チタン、ジルコニウ
ム、ニッケル、トリウム、シリカ、グルマニクム、スズ
、アルミニウム、ガリウム、インジウムなどの少なくと
も一種を含む金属水散化物もしくは金属酸化物を硫黄及
びハロゲンを含有する処理剤にて処理を行つ友ものを用
いることができる。
ここでいう硫黄およびハロゲン金含有する゛処理剤とし
ては、フッ化スルホン酸、塩化スルフリル、塩化チオニ
ルなどをさし、焼成安定化の際に硫駿根とハロゲン基を
生成しうる化合物を用いることができる。また、該処理
剤による処理は室温もしくは該処理剤が実質的に気相と
なる温度以上で担体重量あたり1−10倍量の処理剤が
担体と接触するように使用することが望ましい。
硫黄及びハロゲンを含有する処理剤による処理を行った
担体に■1族金属を担持する場合、担体はそのままでも
あるいは50〜600℃の温度で焼成処理を行つ九もの
を用いても構わないが、Vl族金xt−m持せしめた後
450〜800℃好ましくは500へ650℃にて酸化
雰囲気下で15〜10時間焼成安定化することが必要で
ある。
本発明で得られる触媒は新規な触媒である。
本発明によって製造される触媒は、水素流通下で優れた
触媒性能を発揮する。すなわち、硫黄およびハロゲンを
含有する処理剤は焼成安定化処理の際に硫酸根とハロゲ
ン基金生成し、このようにして生成した硫酸根およびノ
ーログ/基と金属識化物表面とで形成された固体強酸点
に対しvI白金金属活性水素供給中心として作用してい
るものと考えられる。驚くべきことには、■族金属の導
入後特に還元等の操作を行うことなく、触媒寿命が改善
され望ましくない副反応の抑制等に効果があることが判
明し九。
本発明は、水素の存在下における炭化水素の接触転化法
において、使用される触媒が前記方法において製造され
几固体酸触媒である上記転化方法にも関する。すなわち
、本触媒を用いることにより炭化水素の骨格異性化、ア
ルキル化、芳香族化、重合、分解、及びメタノール・合
成ガスからのガソリン留分の合成等通常酸触媒反応とし
て知られる反応に本発明による触媒を用いて有用な生成
物全選択的に得ることができる。
炭化水素の骨格異性化反応を例にとれば、軽質ナフサ留
分として知られる直鎖パラフィン管50〜80チ程度含
むオクタン価60−70の原料油を、本触媒存在下70
へ250℃の温度、1〜50 barの圧力、(L5〜
10hr−凰の液空間速度、1〜10の水素と原料の供
給モル比にて接触的にオクタン価80〜90のガソリン
留分として有用な生成油を選択的に得ることができる。
本発明を以下の実施例によって更に詳細に説明する。
実施例1 市販オキシ塩化ジルコニウム900 ft−純水700
fに溶解し、適当量のアンモニア水を加えpH’i10
とし、沈殿を生せしめた。この沈殿を一昼夜熟成し、ろ
過、洗浄、乾燥を行い、Zr (O)り4の白色粉末5
00 ft−得九〇この白色粉末を110℃で一昼夜乾
燥後、市販塩化スルフリル溶液(試薬特級)60〇−中
に導入し、℃で5時間焼成し、担体Bt−調製した。
担体A、B各々を塩化白金酸水浴液(担体重量100重
量部に対し、白金金属に換算して15重量部となる工う
な濃度)中に含浸し、110℃で一昼夜乾燥後600℃
で3時間焼成じて触媒1.2を調製した。ベンゼン溶媒
中でのハメット指示薬上用いた滴定法による固体酸強度
測定結果t−第1我に示す。
実施例2 実施例1の担体ムを塩化パラジウム水溶液、塩化ロジウ
ム水溶液、塩化ルテニウム水浴液中に含浸し、110℃
で一昼夜乾燥後600℃で5時間焼成し、担体100重
量部に対してパラジウム、ロジウム、ルテニウムを夫々
15重量部担持し危触媒5,4,5t−調製した。
また担体ムを硝wI第二鉄水溶液、硝酸コバルト水溶液
、硝酸ニッケル水溶液中に含浸し、110℃で一昼夜乾
燥後6OO℃で3時間焼成し担体100重量部に対して
散化鉄、酸化コバルト、゛酸化ニッケルを夫々2重量部
担持し几触[697,at−調製した。ベンゼン溶媒中
でのハメット指示薬を用いた滴定法による固体酸強度測
定結果を第1表に示す。
比較例1 実施例1と同様の手法にて調製したZr(OR)4粉末
を塩化白金酸水溶液(担体重量100重量部に対し、白
金金属に換算して(L5重置部となるような濃度]中に
含浸し、110℃で乾燥後600℃で5時間焼成して触
媒9とした。ベンゼン溶媒中でのハメット指示薬を用い
た滴定法による固体酸強度測定結果を第1表に示す。
比較例2 実施例1と同様の手法にて調製したZr (OH) 4
粉末を110℃で乾燥後市販塩化スルフリル溶液60(
ld中に導入、110℃で乾燥後600℃で5時間焼成
して触媒10とし友。ベンゼン溶媒中での)・メット指
示薬を用い九滴定法による固体酸強度測定結果を第1表
に示す。
実施例5 四塩化チタン(和光紬薬製)500Fを純水800tに
溶解し、pH調整を行って沈殿を生ぜしめ、熟成、ろ過
、乾燥し、”1(OH)4の白色粉末150tt″得た
。この粉末全市販塩化チオニル溶液5ond中に導入し
、乾燥後、塩化白金酸水溶液(担体重量100重量部に
対し、白金金属に換算してa5重量部となるような濃度
)中に含浸し、110℃で乾燥後600℃で5時間焼成
して触媒11を調製し几。ベンゼン溶媒中でのハメット
指示薬を用いた滴定法による固体酸強度測定結果を第2
表に示す。
実施例4 硝散アルミニウム(和光紬薬製)700ft−純水95
0tに溶解し、pHII!It−行って沈殿を生ぜしめ
、熟成、ろ過、乾燥し% ”t (OH)sの白色粉末
220ft−得た。この粉末を市販塩化チオニル溶液中
に導入し、乾燥後、塩化白金酸水溶−R(担体重量10
0重量部に対し、白金金属に換算して15重素置となる
ような濃度)中に含浸し110℃で乾燥後6001:で
5時間焼成して触媒12を調製した。ベンゼン溶媒中で
のハメット指示薬を用いた滴定法にぶる固体酸強度測定
結果を第2表に示す。
実施例5 水ガラス(和光紬薬製)、オキシ塩化ジルコニウム(関
東化学展]、塩化第1スズ(和光紬薬製)、硝酸アルミ
ニウム(和光紬薬裂)ヲ用イテ、共沈法K −C”) 
テ81 (OH) 4−Zr (OH) a、8n (
OH) @−ムt(Oli)s  の粉末を得友。これ
らの粉末を市販フツ化スルホン酸溶液中に導入し、乾燥
後塩化白金酸水溶液(担体100重量部に対し、白金金
属に換算して(15重量部となるような濃度)中に含浸
し、110℃で乾燥後600t:で3時間焼成して触媒
15.14をvsmした。ベンゼン溶媒中でのハメット
指示薬を用いた滴定法による固体酸強度測定結果を第2
表に示す。
実施例6(直鎖パラフィンの骨格異性化反応ン実施例1
の手法にて調製した触媒1t−(15?〜1. OOm
の粒径に成形し、長さ22譚内径1倒の高圧流通式反応
器中でn−ペンタンの水素異性化反応を行つ几。
水素異性化反応の反応条件は次の通りで多る。
温度:200℃ 全圧:10bar 水素/n−ペンタンのモル比:  5 / 1 moV
mo:L液空間速度: 1.5d−n−勺タ://me
−触媒/時間 反応管出口ガス組成をガスクロマトグラフィーにエリ連
続的に分析した結果を第3表に示す。
比較例S 触媒?及び触媒10t−用いて実施例6と同様の手法で
水素異性化反応を行なった。結果を第第5嵌より、本発
明に従って!!ll裏され几触媒1は反応時間16時間
後においてさえn−ペンタンの骨格異性化に活性を示し
、高活性で触媒寿命に優れた触媒であることが分かり、
vI族金属おLび硫散根の存在が著しい効果金示してい
ることが分かる。
実施例7(直鎖パラフィンの分解反応)実施例1.2の
手法にて調製した触媒1〜8の粉末f 200m?パル
スリアクターに充填し、ヘリウム気流中500℃でn−
ペンタンを1μを注入し、n−ペンタンの分解反応を行
った。パルスリアクターの出ロガス組成金ガスクロマト
グラフィーにより分析した結果を第4我に示す。
第 4 !! 実施例8 実施例10手法にて調製し友触媒1t−60f300−
のオートクレーブに入れイソブタンとシス−2−ブテン
の混合液(イソブタン:シス−2−ブテンの重量比=1
0 : 1 )t−触媒の重量に対して1.5倍量導入
した後、反応系を密閉し、反応温度60℃、16 kg
/an”Gの条件で5時間反応させた。反応後反応物金
取り出し分析した結果は次の通りである。
シス−2−ブテンの反応率    ; 94%選択率(
重量%)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、IV族金属の水酸化物もしくは、酸化物、及び/又は
    III族金属の水酸化物もしくは酸化物を硫黄及びハロゲ
    ンを含有する処理剤にて処理し、ついでVIII族金属0.
    01〜10重量%を担持せしめることを特徴とする固体
    酸触媒の製造方法。 2、VIII族金属がニツケル、白金、鉄、コバルト、ルテ
    ニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウ
    ムから選択される少なくとも1種の金属あるいはその化
    合物から成る特許請求の範囲第1項記載の触媒の製造方
    法。 3、IV族金属の水酸化物もしくは酸化物がチタン、ジル
    コニウム、ハフニウム、トリウム、シリカ、ゲルマニウ
    ム、スズから選択される少なくとも1種の金属の水酸化
    物もしくは酸化物である特許請求の範囲第1項又は第2
    項記載の触媒の製造方法。 4、III族金属の水酸化物もしくは酸化物が、アルミニ
    ウム、ガリウム、インジウム、タリウムから選択される
    少なくとも1種の金属の水酸化物あるいはその酸化物で
    ある特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の触
    媒の製造方法。 5、硫黄およびハロゲンを含有する処理剤がフツ化スル
    ホン酸である特許請求の範囲第1項ないし第4項の何れ
    かに記載の触媒の製造方法。 6、硫黄およびハロゲンを含有する処理剤が塩化スルフ
    リルである特許請求の範囲第1項ないし第4項の何れか
    に記載の触媒の製造方法。 7、硫黄およびハロゲンを含有する処理剤が塩化チオニ
    ルである特許請求の範囲第1項ないし第4項の何れかに
    記載の触媒の製造方法。 8、硫黄およびハロゲンを含有する処理剤による処理を
    施す前に50〜550℃の温度で前処理を行う特許請求
    の範囲第1項ないし第7項の何れかに記載の触媒の製造
    方法。 9、VIII族金属を担持せしめた後450−800℃の温
    度で焼成安定化を行う特許請求の範囲第1項ないし第8
    項の何れかに記載の触媒の製造方法。
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