JPS61289049A - プロピレンの製造方法 - Google Patents

プロピレンの製造方法

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JPS61289049A
JPS61289049A JP60113693A JP11369385A JPS61289049A JP S61289049 A JPS61289049 A JP S61289049A JP 60113693 A JP60113693 A JP 60113693A JP 11369385 A JP11369385 A JP 11369385A JP S61289049 A JPS61289049 A JP S61289049A
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alkaline earth
earth metal
catalyst
zeolite
propylene
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JP60113693A
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Hideo Okado
岡戸 秀夫
Hiroshi Shoji
宏 庄司
Takashi Umetsu
梅津 隆
Kazumi Noguchi
野口 和身
Hiroyuki Hagiwara
萩原 弘之
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/08Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by splitting-off an aliphatic or cycloaliphatic part from the molecule
    • C07C4/10Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by splitting-off an aliphatic or cycloaliphatic part from the molecule from acyclic hydrocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2529/00Catalysts comprising molecular sieves
    • C07C2529/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites, pillared clays
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (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04以上のオレフィンおよび/またはジエンか
らプロピレンを高い選択率で製造する方法に関する。
本発明のプロピレンの製法によれば、プロピレンが高選
択率で得られ、パラフィン、芳香族の副生が少なく触媒
上へのカーボン析出が抑制され高温でも触媒活性の低下
、触媒の劣化をもたらさない。
近年海外においては、天然ガスを原料とした低コストエ
チレンの生産が行われ、エチレン誘導品も含めた国内へ
の影響が懸念されている。
とくに、我国では、エチレン華エチレン誘導品の過剰時
代が到来するとエチレンセンターの稼動率の低下により
プロピレンの供給不足も考えられることから、プロピレ
ンの得率を増加させる方法が求められている。
本発明はこの要求に応えるものである。
(従来の技術) 従来、炭化水素の転化法において触媒としてシリカ・ア
ルミナ、結晶性アルミノシリケートなどが用いられてき
たことは当業界において周知である。
さて、1970年代にモーピルオイル社はメタノールや
ジメチルエーテルから高品質ガソリンを主成分とする炭
化水素を製造する形状選択性触媒として、ZSM−5型
ゼオライト触媒を開発した。このゼオライトは従来のゼ
オライトと異なり組成S i 02 /A1203比を
自由に制御できることや、耐熱性が極めて高いなどの優
れた性質をもっており、その脣長を生かすことにより、
メタノールやジメチルエーテルの転化灰石の主生成物を
低級オレフィンとすることも可能である。
しかしながら、高い選択率でエチレンおよびプロピレン
を得るためには高い反応温度を必要とし、ZSM−5型
ゼオライト触媒でも活性の持続期間が十分でなく、工業
用触媒としてはさらに寿命を゛長くすることが望まれて
きた。
本発明者らはZSM−5型触媒に比べて活性持続期間の
長い触媒の開発研究を行なった結果、アルカリ土類金属
含有ゼオライト触媒(特開昭59−97523)および
アルカリ土類金属変性アルカリ土類金属含有ゼオライト
触媒(%願昭59−105530 )の開発に成功した
。これらの触媒は高温においてZSM−5型触媒に比べ
てさらに長い触媒寿命を有し、メタノールおよび/また
はジメチルエーテルからエチレン、プロピレン等の低級
オレフィンを製造する反応におけろきわめて優れた触媒
である。
(解決しようとする問題点) 本発明者らは将来我国におけろプロピレンの供給が不足
する可能性の高いことに留意し、ナフサ分解、メタノー
ルおよび/またはジメチルエーテルから低級オレフィン
を製造する際に−」生する利用度の比較的に低いC4以
上のオレフ 。
インおよび/またはジエンからプロピレンヲ効率良く高
い選択率で製造てろ方法を開発すべく鋭意研究を行った
結果、触媒活性を長期間に亘って安定に保持しなからC
4以上のオレフィンおよび/またはジエンから窩選択率
でプロピレンを製造し得ろ方法の開発に成功し、本発明
を完成した。
したがって、本発明の目的はC4以上のオレフィンおよ
び/またはジエンを原料として、さらに利用度の高い有
用なプロピレンの製法を与えるものである。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち、本発明の要旨は、04以上のオレフィンおよ
び/またはジエンを気相で、重量時間空間速度0.1〜
20 hr−’ 、  反応温度300〜650℃およ
び0.1〜100気圧の全圧力下、アルカリ土類金属含
有ゼオライト、アルカリ土類金属変性アルカリ土類金属
含有ゼオライトおよびアルカリ土類金属変性ZSM糸ゼ
オライトからなる群から選択された少なくとも一種のゼ
オライト触媒と接触させることからなるプロピレンの製
造方法に存する。
本発明方法の原料となる04以上のオレフィンおよび/
またはジエンとしては、ナフサ、灯油、軽油等の液状炭
化水素の熱またはスチーム分解、接触分解等によって代
表される炭化水素の分解生成物からC3以下の軽質分を
回収した残余の留分あるいはメタノールおよび/または
ジメチルエーテルから低級オレフィンを製造する際に8
生ずるC4以上の留分等を挙げることができる。上記よ
り明らかなように、ここで言うオレフィン、ジエンは純
品である必要はなく、相当量のパラフィンおよび芳香族
成分を含み得るものである。しかしながら、本発明方法
においては、パラフィンは比較的に分解され難く、また
芳香族および高沸点成分の存在は触媒上へのカーボン析
出を増大する傾向があるので、これらの成分の存在量は
少ない方が好ましい。したがって、本発明方法の実施に
際して好ましい原料は比較的にパラフィンおよび芳香族
含有率の低いC4〜C8のオレフィンおよび/またはジ
エンである。この沸点範囲の芳香族は化学原料として有
用であるので一般には分離除去して利用されるのが通例
であるから、芳香族含量の低い原料の入手は比較的容易
である。
触媒上への炭素析出の傾向はオレフィン、ジエンであっ
ても炭素数が増大するにつれて増大するし、本発明方法
忙よるプロピレンへの選択性はC6のオレフィン、ジエ
ンで最高となるので、さら忙好ましい原料はC4〜C6
のオレフィン、ジエンである。
本発明方法で使用される触媒は本発明者等が先に開発し
たメタノールおよび/またはジメチルエーテルから低級
オレフィンを製造するための長寿命触媒をそのま〜用い
ろことができる。
すなわち、アルカリ土類金属含有ゼオライトとしては、
特開昭59−97523に記されてぃ6 Si 02/
Aj203 モA/比力(12〜3ooo、OH−/S
iO□モル比が0.02〜10 、 H20/ SiO
□モル比が1〜1000.テトラプロピルアンモニウム
化合物/SiO□モル比が0.02〜2、アルカリ土類
金属/Aj原子比が0.03〜300の組成を満足する
原料を用い、80〜200℃の温度で水熱処理して得ら
れた、焼成品が3M20・bVO−A1203・cSi
O2・nH2O(式中Mはアルカリ金属および/または
水素原子、ゾはアルカリ土類金属、aはO〜1.5、b
は0.2〜40.cは12〜3000そしてnは0〜4
0である。)で表わされる組成を有するアルカリ土類金
属含有ゼオライトが用いられる。
またアルカリ土類金属変性アルカリ土類金属含有ゼオラ
イトとしては特願昭59−105530に記されている
ところの上記のアルカリ土類金属含有ゼオライトをアル
カリ土類金属含有化合物で変性した触媒が用いられる。
この変性の方法には2通りあり、その第1の方法は、ア
ルカリ土類金属含有ゼオライトにアルカリ土類金属含有
化合物の溶液を含浸し、変性する方法である。第2の方
法は、上記のアルカリ土類金属含有化合物の溶液を含浸
せしめろ代りに、アルカリ土類金属含有化合物の粉末を
アルカリ土類金属含有ゼオライトに単にまぶして混合′
fるだけで他は上記第1の方法と同様である。
本発明方法で使用されろさらに他の触媒であるアルカリ
土類金属変性ZSM型触媒としては、アルカリ土類金属
析出変性ZSM系ゼオライト触媒(%願昭58−234
747)およびZSM系触媒にアルカリ土類金属含有化
合物の粉末を単にまぶして混合するだけの処理で得られ
たアルカリ土類金属変性ZSM系ゼオライト触媒(%願
昭59−219134)’に挙げることができる。ここ
でZSM系ゼオライト触媒としてはZ SM−5、ZS
M−11、ZSM−12、ZSM−23、ZSM−35
、ZSM−38およびZSM−48を挙げることができ
、時にZSM−5が好ましい。
本発明方法の実施に際しては、上記したアルカリ土類金
属含有ゼオライト、アルカリ土類金属変性アルカリ土類
金属含有ゼオライトあるいはアルカリ土類金属変性ZS
M系ゼオライトの1種または2!M以上をそのまま触媒
として用い得ることは勿論であるが、希望によっては無
定形のシリカ・アルミナ、通常のゼオライトまたは通常
のZSM系ゼオライト等他の触媒成分と混合して使用す
ることもできるし、粘土、カオリン等の担体物負に担持
または混合して使用することもできろ。
本発明方法は、上記の原料を気相で上記触媒と接触させ
ることにより実施される。原料と触媒とを接触させる手
段は、良好な接触が可能であればいかなる方式でも良(
、固定床反応方式、流動床反応方式、移動床反応方式等
の任意の反応方式が採用され得る。
反応は、広い範囲の条件で行なうことができろ。例えば
、反応温度300〜650℃、好ま圧力は、全圧で0.
1〜100気圧、好ましくは111(・□ 0.5〜10気圧である。本発明方法の反応は、分子数
が増大する反応であるから、平衡論的には原料の分圧が
低い方が好ましく、また触媒上へのカーボン析出も抑制
され好ましいが、それだけ反応器の容積が大きくなる欠
点をも有するので、実施に当たっては適当な分圧を選択
する必要がある。一般的には原料の分圧として0.1〜
2気圧、好ましくは0.1〜0.7気圧が適当である。
原料は水蒸気あるいは不活性ガス、例えば窒素、アルゴ
ン、炭酸ガス、煙道ガス等で希釈して触媒上へ供給する
のが一般であるが、希釈せずに原料をそのまま触媒上へ
供給することもできる。本発明方法の反応は、吸熱反応
であるので、上記の希釈剤は単に原料の分圧を下げるた
めのみならず、必要な灰石熱を円滑に与える加熱手段と
しても用い得るものである。例えば、カーボン析出によ
り失活し1こ廃触媒の再生に際して得られる煙道ガスは
、この目的に適う希釈剤となり得る。
本発明の方法において、反応条件を上記範囲内で適当に
設定てろことにより炭化水素中のプロピレンの割合を高
めることができる。炭化水素生成物や水蒸気等の希釈剤
は公知の方法によって互いに分離、精製され得ろ。
(実施例など) 次に、本発明を実施例などにより具体的に説明するが、
本発明はその要旨を越えない限りこれらに限定されろも
のではない。
比較参考例1 硝酸アルミニウム9水和物1.14.9を水90yに溶
かしA液とし、ギヤタロイド5I−30水ガラス(触媒
化成■、5i02 30.5%、Na 200.42%
)60yを水40Fに溶かし、これを8級とした。激し
く攪拌しながらA液中にB液を加え、次に水20.9に
水酸化ナトリウム1.26yを溶かしたものを加えろ。
更に水30gにテトラプロピルアンモニウムブロマイド
8.11.Fを溶かしたものを加え、約10分間攪拌を
続けて、水性ゲル混合物を得た。この仕込みモル比はS
’+ 02/A1203 = 200である。
この水性ゲル混合物な内容積300 mlのオートクレ
ーブに仕込み、自己圧下160’Cで18時間攪拌しな
がら(500r、p、m )水熱処理をした。反応生成
物は遠心分離器を用いて固体成分と溶液部に分け、固体
成分は充分水洗!はどこし、更に120℃で5時間乾燥
した。次に空気中520℃で5〜10時間処理した。次
にこの焼成済結晶性アルミノシリケートIIに対して0
.6N@酸を15 mlの割合で混合し、室温で24時
間攪拌処理をした。その後室温で充分水洗の後、120
℃で乾燥し、次いで520℃で5時間空気中で焼成を行
い、水素型に変換しH型ZSM−5を得た( Si =
43.1 wt%、AJ=0.45wt%)。
比較参考例2 触媒化成■製FCC−HAである。その組成および物性
は以下のとおりである。なお、W1%は乾燥状態での値
であり、比較参考例3においても同じである。
粒径100μ、Al2O329,59w t%、Na2
00.02wt%、304 0.46 w t%−Fe
  O,04wt%、 表面積517m/i、孔容積(N2) 0.85 ml
11比較参考例3 触媒化成■製FCCMRZ−210である。
その組成および物性は以下のとおりである。
粒径 100μ、Al20341.34 W t%、N
a200.16wt%、5O4−0,84w t%、F
e  O,24wt%、Re2O31,43w t%、
表面PR109ぜ7g、孔容積(N2) 0.09乳1
/1参考例1 硝【浚アルミニウム9水和物1゜14.9と酢酸カルシ
ウム1水和物1.34.9を水90.Fに溶かしA液と
し、キガタロイド5I−30水ガラス60yを水40I
IIC溶かし、これをB液とした。激しく攪拌しながら
A液中にB液を加え、次に水20.9に水酸化ナトリウ
ム1.26gを溶かしたものを加える。更に水30.F
にテトラプロピルアンモニウムブロマイド8.11gを
溶かしたものを加え、約10分間攪拌を続けて、水性ゲ
ル混合物な得た。この仕込みモル比はSiO2/Al2
O3”= 200である。
この水性ゲル混合物を内容積300TLlのオートクレ
ーブに仕込み、自己圧下160℃で18時間攪拌しなが
ら(500r、p、m )水熱処理をした。反応生成物
は遠心分離器を用いて固体成分と溶液部に分け、固体成
分は充分水洗をほどこし、更に120℃で5時間乾燥し
た。次に空気中520℃で5〜10時間処理した。次に
この焼成済ゼオライトIIに対して0.6N塩酸を15
rrLlの割合で混合し、室温で24時間攪拌処理をし
た。その後室温で充分水洗の後、120℃で乾燥し、次
いで520℃で5時間空気中で焼成を行い、水素型処変
換した( 5i=43.2wt%、AI=0.44wt
%、Ca=0.70wt%)。
参考例2 参考例1で得られたCa含有ゼオライ)5Fを、水10
 mlにCa(CH3COO)2−I(203,14I
を入れた溶液と混合した。この混合物を約80℃で20
時間保った後、混合物を乾燥器中100〜110℃で蒸
発乾固させる。しかる後、空気中200℃で2時間、5
00℃で18時間焼成してCa含浸Ca含有ゼオライト
を得た(Cミニ12.7wt%)。
参考例3 参考例1で得られたCa含有ゼオライトEMIを、酢酸
カルシウムを500℃で焼成して乳鉢中で粉砕し1こも
の2.5.!i’と固体状態のまま乳鉢中で混合し、C
an合Ca含有ゼオライトを得た( Cミニ13.3w
t%)。
参考例4 参考例1で記したのと同様の方法を用いて、ただ酢酸カ
ルシウム1水和物の代りに酢酸ストロンチウム1/2水
相物1.64.9を加えて製造し1こ。水素塵に変換後
の組成は、5i=42.7wt%、AI = 0.44
 wt%、5r=1.79wt%であった。
参考例5 参考列1で記したのと同様の方法を用いて、ただ酢酸カ
ルシウム1水相物の代りに酢酸バリウム無水塩1.94
.9を加えて製造した。水素型に変換後の組成は、5i
=42.4wt%、AI=0.45wt%、Ba=3.
14wt%であった。
参考例6 参考例1で記したのと同様の方法を用いて、ただ酢酸カ
ルシウム1水和物の代りに酢酸マグネシウム4水和物1
.63.!i’を加えて製造した。
水素型に変換後の組成は、5i=43.5wt%、Al
 = 0.45 wt%、Mg = 0.52 wt%
であつ1こ。
参考例7 参考例1で記したのと同様の方法を用いて、ただAJ 
(N03)3・9H201,14,9の代りに2.29
y、酢酸カルシウム1水和物の代りに、酢酸ストロンチ
ウム1/2水和物、NaOHを1.26.9の代りに1
.63Fを加えて製造した。水素型に変換後の組成は、
Si = 42.2 wt%、Al=0.87wt%、
Sr −2,32wt%であツタ。
参考例8 参考例3で記し1このと同様の方法を用いて、ただCa
 (CH3COO32焼成品の代りに酢酸ストロンチウ
ム1/2水相物を500°Cで焼成したも0) 2.5
.9を加えてSrg合Ca含有ゼオライトを製造した。
Ca=0.53wt%、Sr = 19.8 w t%
参考列9 参考例2で記したのと同様の方法を用いて、ただ酢酸カ
ルシウムの代りに酢酸マグネシウム4水和物13.4.
?を用いて、Mg含−&Ca含有ゼオライトを製造した
。Ca=0.53wt%、Mg=20.0wt% 参考例10 参考例2で記したのと同様の方法を用いて、ただ酢酸カ
ルシウムの代りに酢酸ストロンチウム1/2水和物3.
63.F’&用いて、Sr含浸Ca含有ゼオライトを製
造した。Ca =0.53 wt%、Sr = 19.
8 wt% 実施例1〜22および比較例1〜5 参考例1〜10ならびに比較参考例1〜3に示した触媒
粉末を圧力4ooIK6I、、’=で打錠し、次いでこ
れを粉砕して12〜24メツシユにそろえたもの0.9
〜1.31を内径10gmの反応管に充填した。C4〜
C8の炭化水素をW/Fで0.63〜0.8311/ 
11 @hr  となるような速度で気化器に送り、こ
こで40 mJ/minで送られてくるアルゴンガスと
混合してほぼ常圧で反応管に送り、450℃→500°
d→550℃→600℃→400℃の順に4時間毎に昇
温または降温して反応を行なった。生成物の分析はガス
クロマトグラフを用いて行なった。各々の反応条件およ
び代表的な反応温度である550℃で得られた結果の要
約を第1表に、そして実施例1.2.3.9.10およ
び20の実験の詳細な結果をそれぞれ第2.3.4.5
.6および7表に示す。
第2表 実施例1の結果−生成物分布(C−%)第3表
 実施例2の結果−生成物分布(C−%)第4表 実施
例3の結果−生成物分布(C−%)第5表 実施例9の
結果−生成物分布(C−%)第6表 実施例10の結果
−生成物分布(C−%)第7表 実施例20の結果−生
成物分布(C−%)大部分の実施例でプロピレンの収率
が最高となる550℃での実験結果の要約を示した第1
表から明らかなように、本発明方法によれば高い収率お
よび選択率でプロピレンが得られ、そしてカーボン析出
による触媒の失活の原因となるB、T、X、の生成量が
少ないことがわかる。同一触媒を用いて実質的に同一条
件で反応な行なわせた実施例1〜5の結果を見ると、原
料の炭素数が増すに従ってB、T、X、の生成量が増加
する傾向があること、そして07以上の原料では04〜
C6の原料の使用に比べてB、 T、X、の生成量が顕
著に増大することが認められる。
プロピレンの創造原料としては1−ヘキセンはことに優
れた原料であり、これは1−ヘキセンが中央で分解する
と2分子のプロピレンを与え得るためと考えられる。比
較例3および5において触媒上へのカーボン析出の原因
となるB。
T、X、の生成量が少ないのは原料の転化率が低いこと
に起因している。比較例4の結果は一見てると比較的に
良い結果に見えるが、同一原料である1−ヘキセンを用
いた実施例3および20〜22の結果と比較すると本発
明方法の優位性が認められろ。
(発明の効果) 本発明方法によれば、石油化学原料として重要であり、
かつ将来我国において供給量の不足が懸念されるプロピ
レンな、従来あまり有効な用途が見出されなかった04
以上の高級オレフィンから、高い収率および選択率で長
期間に亘って触媒の失活を招(ことなく安定的に供給し
得るものである。
肴許出願人 工業技術院長 等々力  達

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C_4以上のオレフィンおよび/またはジエンを
    気相で、重量時間空間速度0.1〜20hr^−^1、
    反応温度300〜650℃および0.1〜100気圧の
    全圧力下、アルカリ土類金属含有ゼオライト、アルカリ
    土類金属変性アルカリ土類金属含有ゼオライトおよびア
    ルカリ土類金属変性ZSM系ゼオライトからなる群から
    選択された少なくとも一種のゼオライト触媒と接触させ
    ることからなるプロピレンの製造方法。
  2. (2)該温度が450℃〜600℃である特許請求の範
    囲第1項に記載の方法。
  3. (3)該供給原料がC_4〜C_8のオレフィンおよび
    /又はジエンである特許請求の範囲第1項または第2項
    に記載の方法。
  4. (4)該供給原料がC_4〜C_6のオレフィンおよび
    /又はジエンである特許請求の範囲第3項に記載の方法
  5. (5)該ゼオライト触媒がアルカリ土類金属含有ゼオラ
    イトである特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれ
    かに記載の方法。
  6. (6)該ゼオライト触媒がアルカリ土類金属含浸アルカ
    リ土類金属含有ゼオライトである特許請求の範囲第1項
    ないし第4項のいずれかに記載の方法。
  7. (7)該ゼオライト触媒がアルカリ土類金属混合アルカ
    リ土類金属含有ゼオライトである特許請求の範囲第1項
    ないし第4項のいずれかに記載の方法。
  8. (8)該アルカリ土類金属がCaである特許請求の範囲
    第1項ないし第7項のいずれかに記載の方法。
  9. (9)該アルカリ土類金属がSrである特許請求の範囲
    第1項ないし第7項のいずれかに記載の方法。
  10. (10)該アルカリ土類金属がBaである特許請求の範
    囲第1項ないし第7項のいずれかに記載の方法。
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