JP3110560B2 - Method for producing aromatic hydrocarbon and catalyst thereof - Google Patents
Method for producing aromatic hydrocarbon and catalyst thereofInfo
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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、炭素数2〜7の脂肪族
炭化水素及び/又は脂環族炭化水素を主成分とする原料
を、結晶性アルミノジンコシリケートを触媒として接触
させて芳香族炭化水素を製造する方法及びその触媒に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing an aromatic hydrocarbon by contacting a raw material mainly containing an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon having 2 to 7 carbon atoms with a crystalline aluminodine cosilicate as a catalyst. The present invention relates to a method for producing a hydrocarbon and a catalyst thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】石油製品の改質等の目的で脂肪族炭化水
素及び/又は脂環族炭化水素を芳香族炭化水素に転化す
る多くの方法が提案されており、その中でZSM−5と
呼ばれるゼオライト触媒を用いてパラフィン、オレフィ
ン及び/又はナフテンからなる炭化水素を高選択率で芳
香族化合物に転化する方法が既に知られている(特公昭
56−42639号公報)。2. Description of the Related Art Many methods have been proposed for converting aliphatic and / or alicyclic hydrocarbons to aromatic hydrocarbons for the purpose of reforming petroleum products, among which ZSM-5 and ZSM-5 have been proposed. A method of converting a hydrocarbon comprising paraffin, olefin and / or naphthene into an aromatic compound with high selectivity by using a so-called zeolite catalyst has already been known (JP-B-56-42639).
【0003】さらにZSM−5型ゼオライトを亜鉛カチ
オンで置換した亜鉛−H−ZSM−5,あるいは亜鉛を
担持させた触媒を用いると芳香族化合物の収率が向上す
ることも上記特許公報に開示されている。Further, it is disclosed in the above-mentioned patent publication that the use of a zinc-H-ZSM-5 in which ZSM-5 type zeolite is substituted with a zinc cation or a catalyst carrying zinc improves the yield of aromatic compounds. ing.
【0004】またZSM−5のアルミニウムを亜鉛で置
換した構造をもつジンコシリケートが合成できることお
よびそのようなジンコシリケート触媒および白金担持ジ
ンコシリケート触媒が低級パラフィン系炭化水素からの
芳香族炭化水素の製造にすぐれた選択性を示すことも知
られている(USP Re 29948、特開昭63−
8342号公報)。Also, it is possible to synthesize a zincosilicate having a structure in which aluminum of ZSM-5 is substituted with zinc, and such a zincosilicate catalyst and a platinum-supported zincosilicate catalyst are useful for producing aromatic hydrocarbons from lower paraffinic hydrocarbons. It is also known to exhibit excellent selectivity (USP Re 29948;
8342).
【0005】このような亜鉛カチオンで置換した亜鉛−
H−ZSM−5触媒あるいは亜鉛を担持させたゼオライ
ト触媒は反応中に触媒から亜鉛が失なわれ、触媒活性が
時間とともに低下するという欠点があり、またZSM−
5のアルミニウムを亜鉛で置換した構造をもつジンコシ
リケートは酸強度が小さく、触媒活性、寿命ともに充分
とはいえないので、上記の欠点を解決するために、更に
本発明者らの一部は、ZSM−5型ゼオライト(アルミ
ノシリケ−ト)のアルミニウムを部分的に亜鉛で置換
し、特定のSi/Al原子比および、Si/Zn原子比
を有する結晶性アルミノジンコシリケート触媒を用いて
炭素数2〜7の脂肪族炭化水素及び/又は脂環族炭化水
素から芳香族炭化水素を製造する方法を提案した(特願
平1−232968)。[0005] Zinc substituted with such a zinc cation
The H-ZSM-5 catalyst or the zeolite catalyst supporting zinc has a disadvantage that zinc is lost from the catalyst during the reaction, and the catalytic activity decreases with time.
Zinc silicate having a structure in which aluminum of 5 is replaced with zinc has a low acid strength and cannot be said to have sufficient catalytic activity and life. Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, some of the present inventors have further The aluminum of ZSM-5 type zeolite (aluminosilicate) is partially substituted with zinc, and the carbon number is 2 to 2 using a crystalline aluminodine cosilicate catalyst having a specific Si / Al atomic ratio and a Si / Zn atomic ratio. A method for producing an aromatic hydrocarbon from an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon of No. 7 was proposed (Japanese Patent Application No. 1-223968).
【0006】更にこの結晶性アルミノジンコシリケート
触媒の活性を長時間に渡って維持するために、触媒中の
アルカリ金属を0.4 wt%以下にした結晶性アルミノジ
ンコシリケート触媒を用いて炭素数2〜7の脂肪族炭化
水素及び/ 又は脂環族炭化水素から芳香族炭化水素を製
造する方法を提案した(特願平2-210466)。Further, in order to maintain the activity of the crystalline aluminodine silicate catalyst over a long period of time, the crystalline aluminodine silicate catalyst containing 2 wt% or less of alkali metal in the catalyst is used. A method for producing an aromatic hydrocarbon from an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon has been proposed (Japanese Patent Application No. 2-210466).
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】この触媒は高活性であ
り、かつ芳香族選択率も高く、また触媒寿命も従来の触
媒と較べて長く、優れた触媒であるが、極めて長時間に
わたって触媒活性を維持するためには、まだ不十分な点
があるので、上記結晶性アルミノジンコシリケート触媒
の改良により更に触媒寿命の長い芳香族炭化水素製造用
触媒について検討した結果、これらの触媒はシリカ、ア
ルミナ等の固体酸よりなるものであるが、触媒寿命は固
体酸の強酸量により影響を受けることを見出し、上記触
媒が有する固体強酸量を特定量の範囲にすることによっ
て触媒寿命が格段に向上することを見出し本発明に到達
した。This catalyst is highly active, has a high aromatic selectivity, has a longer catalyst life than conventional catalysts, and is an excellent catalyst. In order to maintain the above, there are still insufficient points, and as a result of studying catalysts for producing aromatic hydrocarbons having a longer catalyst life by improving the above crystalline aluminosine cosilicate catalyst, these catalysts were found to be silica, alumina It is found that the catalyst life is affected by the amount of the strong acid of the solid acid, and the catalyst life is remarkably improved by setting the amount of the solid strong acid contained in the catalyst to a specific amount. The inventors have found that the present invention has been achieved.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、Si
/Al原子比14〜35、Si/Zn原子比が30〜3
50、アルカリ金属含有量が0.4 重量%以下、かつ固体
酸量に占める強酸量の割合が20〜30%である結晶性
アルミノジンコシリケートからなる触媒及び、炭素数2
〜7の脂肪族炭化水素及び/又は脂環族炭化水素を少な
くとも50重量%含有する原料を、上記アルミノジンコ
シリケート触媒と接触させることからなる芳香族炭化水
素の製造方法である。Means for Solving the Problems That is, the present invention relates to a Si
/ Al atomic ratio 14-35, Si / Zn atomic ratio 30-30
50. A catalyst comprising a crystalline aluminodine cosilicate having an alkali metal content of 0.4% by weight or less and a strong acid content in the solid acid content of 20 to 30%;
A method for producing an aromatic hydrocarbon, comprising contacting a raw material containing at least 50% by weight of an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon according to any one of (1) to (7) with the aluminodine cosilicate catalyst.
【0009】陽イオンを含有する結晶性アルミノシリケ
ートはゼオライトとして天然及び合成品で知られてい
る。アルミノシリケートはSiO4 四面体とAlO4 四
面体が酸素原子を共有して架橋し酸素原子に対するアル
ミニウムおよびケイ素原子の比率が1:2である3次元
の骨格構造を有している。Crystalline aluminosilicates containing cations are known as zeolites in natural and synthetic forms. Aluminosilicate has a three-dimensional skeletal structure in which a SiO 4 tetrahedron and an AlO 4 tetrahedron share and crosslink oxygen atoms, and the ratio of aluminum and silicon atoms to oxygen atoms is 1: 2.
【0010】一方本発明で用いる結晶性アルミノジンコ
シリケートは、アルミノシリケートのアルミニウムを部
分的に亜鉛で置換したもので、ケイ素、アルミニウムお
よび亜鉛原子が酸素を共有して架橋し結晶性アルミノシ
リケートと同じ骨格構造を有する。この場合ケイ素、ア
ルミニウムあるいは亜鉛原子のすべてが必ずしも同一の
結晶構造を構成する必要はなく、それらの1部がそれぞ
れの酸化物などの他の形態をとって共存しても差し支え
ない。[0010] On the other hand, the crystalline aluminosilicate used in the present invention is obtained by partially substituting aluminum in aluminosilicate with zinc. Silicon, aluminum and zinc atoms share oxygen and crosslink to form the same as crystalline aluminosilicate. It has a skeletal structure. In this case, it is not necessary that all of the silicon, aluminum or zinc atoms constitute the same crystal structure, and a part thereof may coexist in another form such as a respective oxide.
【0011】なお、本発明のアルミノジンコシリケート
は、陽イオンの大部分をナトリウムイオンで置換して元
素分析を行ない、Na/Al比を求めることによって、
イオン交換により亜鉛イオンで置換したアルミノシリケ
ート或は亜鉛を担持させたアルミノシリケートと区別す
ることができる。すなわち、亜鉛イオンで置換したアル
ミノシリケート或は亜鉛を担持させたアルミノシリケー
トは、Na/Al比が1より小さいが、アルミノジンコ
シリケートはNa/Al比が1より大きい。これはアル
ミノジンコシリケートの結晶格子を構成する亜鉛はアル
ミニウムとともに陽イオン交換サイトを提供するためで
ある。The aluminodine cosilicate of the present invention is obtained by substituting most of the cations with sodium ions and performing elemental analysis to determine the Na / Al ratio.
It can be distinguished from aluminosilicate substituted with zinc ions by ion exchange or aluminosilicate carrying zinc. That is, the aluminosilicate substituted with zinc ions or the aluminosilicate carrying zinc has a Na / Al ratio smaller than 1, whereas the aluminozincosilicate has a Na / Al ratio larger than 1. This is because zinc constituting the crystal lattice of aluminozincosilicate provides a cation exchange site together with aluminum.
【0012】更に本発明のアルミノジンコシリケートと
ジンコシリケートとはアンモニアの昇温脱離測定によっ
て区別されうる。すなわちジンコシリケートでは、図1
のBに示すような昇温脱離曲線が得られ、300〜45
0℃におけるアンモニアの脱離が少ないのに対し、アル
ミノジンコシリケートの昇温脱離曲線Aではこれが顕著
に認められる。これは結晶格子を構成する亜鉛が、強酸
点を生成しないのに対し、アルミニウムは強酸点を生成
するためである。Further, the alumino gin silicate and the gin silicate of the present invention can be distinguished from each other by the measurement of thermal desorption of ammonia. That is, in the case of zinc silicate, FIG.
A temperature-induced desorption curve as shown in B of FIG.
While the desorption of ammonia at 0 ° C. is small, this is remarkably recognized in the temperature rising desorption curve A of aluminodine cosilicate. This is because zinc forming the crystal lattice does not generate strong acid sites, whereas aluminum generates strong acid sites.
【0013】本発明の結晶性アルミノジンコシリケート
中のSi/Alの原子比は14〜35、Si/Znの
原子比は30〜350、 アルカリ金属含有量0.4 重量
%以下である。Si/Alの原子比が14より小さいと
触媒性能の経時劣化の遅い結晶が形成され難く、一方同
原子比が35より大きいと触媒の活性が十分でなく経時
劣化も速くなる。The atomic ratio of Si / Al in the crystalline aluminodine cosilicate of the present invention is 14 to 35,
The atomic ratio is 30 to 350, and the alkali metal content is 0.4% by weight or less. If the atomic ratio of Si / Al is less than 14, it is difficult to form a crystal whose catalytic performance deteriorates slowly with time, while if the atomic ratio is greater than 35, the activity of the catalyst is not sufficient and the temporal deterioration is accelerated.
【0014】またSi/Znの原子比が30より小さい
と結晶の形成が悪く触媒の経時変化が速い。一方同原子
比が350より大きいと芳香族の選択率が低い。When the atomic ratio of Si / Zn is less than 30, the formation of crystals is poor, and the change over time of the catalyst is fast. On the other hand, when the atomic ratio is larger than 350, the selectivity of aromatic is low.
【0015】触媒中のアルカリ金属、特にナトリウム含
有量が0.4 重量%を超えると触媒寿命が短くなる。When the content of alkali metal, especially sodium, in the catalyst exceeds 0.4% by weight, the life of the catalyst is shortened.
【0016】さらに本発明においては触媒が有している
固体強酸量が固体酸量の20%〜30%の範囲にあるこ
とを特徴とするものである。ここに固体強酸とは酸度関
数H0 が−8.2以下であるものをいい、固体強酸量、
全固体酸量はアンモニアの昇温脱離法によって測定する
ことができる。アンモニアの昇温脱離法とは触媒にアン
モニアを所定の温度で吸着させ、吸着が平衡になった
後、触媒層温度を昇温させながらアンモニアの脱離を観
察する方法であり、100℃〜650℃までに脱離した
アンモニアの量を全固体酸量、300℃〜650℃まで
に脱離したアンモニアの量を固体強酸量とする。具体的
には触媒温度100℃・100トールでアンモニアを平
衡吸着せしめ、未吸着のアンモニアを脱気した後、昇温
速度毎分7℃の条件で100℃から650℃まで昇温し
て、脱離アンモニア量を測定し、得られた図1の昇温脱
離曲線から100℃〜650℃のピーク面積に対する3
00℃〜650℃のピーク面積(斜線部)の比を求め、
これを固体酸量に占める固体強酸量の割合とする。Further, in the present invention, the amount of the solid strong acid contained in the catalyst is in the range of 20% to 30% of the amount of the solid acid. Here, the solid strong acid refers to a solid acid having an acidity function H 0 of −8.2 or less.
The total solid acid amount can be measured by a thermal desorption method of ammonia. The temperature-programmed desorption method of ammonia is a method in which ammonia is adsorbed on a catalyst at a predetermined temperature, and after the adsorption is equilibrated, desorption of ammonia is observed while increasing the temperature of the catalyst layer. The amount of ammonia desorbed up to 650 ° C is defined as the total solid acid amount, and the amount of ammonia desorbed up to 300 ° C to 650 ° C is defined as the solid strong acid amount. Specifically, ammonia is equilibrium-adsorbed at a catalyst temperature of 100 ° C. and 100 Torr, and unadsorbed ammonia is degassed. Then, the temperature is raised from 100 ° C. to 650 ° C. at a rate of 7 ° C./min. The amount of released ammonia was measured, and from the obtained temperature-programmed desorption curve in FIG. 1, 3 with respect to the peak area of 100 ° C. to 650 ° C.
The ratio of the peak area (shaded area) between 00 ° C and 650 ° C was determined,
This is defined as the ratio of the amount of solid strong acid to the amount of solid acid.
【0017】固体酸量に占める固体強酸量の割合が30
%より大きいと触媒寿命が短かく、20%より小さいと
十分な触媒活性が得られない。固体酸量に占める固体強
酸量の割合は後述する各種の方法によって調節すること
ができる。The ratio of the amount of the solid strong acid to the amount of the solid acid is 30.
%, The catalyst life is short, and if it is less than 20%, sufficient catalytic activity cannot be obtained. The ratio of the amount of the solid strong acid to the amount of the solid acid can be adjusted by various methods described below.
【0018】本発明に用いる結晶性アルミノジンコシリ
ケートはZSM−5型に類似した表1 に示すX 線回折図
を有するものが好ましい。The crystalline aluminodine silicate used in the present invention preferably has an X-ray diffraction pattern similar to that of the ZSM-5 type shown in Table 1.
【0019】[0019]
【表1】アルミノジンコシリケートの粉末X線回折 格子面間隔(d値) 相対強度 11.2 ±0.3 強 10.1 ±0.3 強 5.99±0.2 弱 5.58±0.1 弱 5.02±0.1 弱 4.62±0.08 弱 4.26±0.08 弱 3.85±0.07 強 3.72±0.05 強 3.65±0.05 弱 3.05±0.03 弱 2.98±0.03 弱[Table 1] Powder X-ray diffraction of aluminodine cosilicate Lattice spacing (d value) Relative intensity 11.2 ± 0.3 Strong 10.1 ± 0.3 Strong 5.99 ± 0.2 Weak 5.58 ± 0 4.1 weak 5.02 ± 0.1 weak 4.62 ± 0.08 weak 4.26 ± 0.08 weak 3.85 ± 0.07 strong 3.72 ± 0.05 strong 3.65 ± 0.05 Weak 3.05 ± 0.03 Weak 2.98 ± 0.03 Weak
【0020】結晶性アルミノジンコシリケートは、ケイ
素化合物、アルミニウム化合物、亜鉛化合物、アルカリ
金属塩、水、そして場合により有機窒素化合物および酸
を混合し、100℃〜220℃の温度に3〜200時間
保って合成することができる。The crystalline aluminodine cosilicate is prepared by mixing a silicon compound, an aluminum compound, a zinc compound, an alkali metal salt, water, and optionally an organic nitrogen compound and an acid, and keeping the mixture at a temperature of 100 ° C. to 220 ° C. for 3 to 200 hours. Can be synthesized.
【0021】ケイ素化合物の1例としてケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム、シリカあるいはこれら2種以上の
混合物などを用いることができる。As an example of the silicon compound, sodium silicate, potassium silicate, silica or a mixture of two or more of these can be used.
【0022】アルミニウム化合物として硫酸アルミニウ
ム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、アルミン酸
ナトリウム、アルミン酸カリウム、水酸化アルミニウ
ム、アルミナ、あるいはこれら2種以上の混合物などを
用いることができる。As the aluminum compound, aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum chloride, sodium aluminate, potassium aluminate, aluminum hydroxide, alumina, or a mixture of two or more of these can be used.
【0023】亜鉛化合物として硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、塩
化亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、あるいはこれら2種以
上の混合物などを用いることができる。As the zinc compound, zinc sulfate, zinc nitrate, zinc chloride, zinc oxide, zinc hydroxide, or a mixture of two or more of these can be used.
【0024】アルカリ金属塩として、ナトリウム、カリ
ウムの水酸化物、塩化物、臭化物、硫酸塩、硝酸塩、酢
酸塩、あるいはこれら2種以上の混合物などを用いるこ
とができる。As the alkali metal salt, sodium or potassium hydroxide, chloride, bromide, sulfate, nitrate, acetate, or a mixture of two or more of these can be used.
【0025】有機窒素化合物として、テトラプロピルア
ンモニウム、テトラブチルアンモニウム、トリプロビル
メチルアンモニウムなどの第4級アンモニウムの水酸化
物、臭化物、塩化物、あるいは、トリプロピルアミン、
トリブチルアミン、モルホリンなどのアミン、トリエタ
ノールアミン、ジエタノールアミンなどのアミノアルコ
ール、アセトアミド、プロピオンアミドなどのアミド、
メチル尿素、1,3−ジメチル尿素などのアルキル尿
素、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル
あるいはこれらの2種以上の混合物などを用いることが
できる。As the organic nitrogen compound, hydroxide, bromide, chloride or tripropylamine of a quaternary ammonium such as tetrapropylammonium, tetrabutylammonium, and triprobermethylammonium;
Amines such as tributylamine and morpholine; amino alcohols such as triethanolamine and diethanolamine; amides such as acetamide and propionamide;
Alkyl urea such as methyl urea and 1,3-dimethyl urea, nitrile such as acetonitrile and propionitrile, or a mixture of two or more of these can be used.
【0026】酸として、硫酸、硝酸、塩酸、酢酸、リン
酸、あるいはこれら2種以上の混合物を用いることがで
きる。As the acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, phosphoric acid or a mixture of two or more thereof can be used.
【0027】また、これらの原料はそれぞれ単独で用い
る必要はなく、例えばシリカアルミナのようにあらかじ
め混合された状態、あるいは化合物であってもよい。原
料としてここに例示したものに限られるものではない。These raw materials do not need to be used alone, and may be in a state of being mixed in advance, for example, such as silica alumina, or in a compound. The raw materials are not limited to those exemplified here.
【0028】合成されたアルミノジンコシリケートはイ
オン交換性であり、陽イオンの大部分をH+ イオンに交
換して用いることができる。The synthesized aluminodine cosilicate is ion-exchangeable, and most of the cations can be exchanged for H + ions.
【0029】結晶性アルミノジンコシリケートの有する
固体強酸量を全固体酸量の20%〜30%に調節するに
は、アルカリ金属含有量を0.4 重量%以下のアルミノジ
ンコシリケートを空気、窒素又は水分を含んだ空気、窒
素中で450℃〜700℃で加熱するとよい。In order to adjust the amount of the solid strong acid contained in the crystalline aluminozincosilicate to 20% to 30% of the total solid acid amount, the aluminozincosilicate having an alkali metal content of 0.4% by weight or less is treated with air, nitrogen or moisture. It may be heated at 450 ° C. to 700 ° C. in the air or nitrogen containing.
【0030】結晶性アルミノジンコシリケートはそのま
までも、あるいは造粒剤を加えて成形しても触媒として
用いることができる。造粒剤としてはシリカ、アルミ
ナ、粘土、無機塩、有機高分子、界面活性剤など一般に
知られているものを使用できる。The crystalline aluminodine silicate can be used as a catalyst as it is, or when it is molded by adding a granulating agent. As the granulating agent, generally known agents such as silica, alumina, clay, inorganic salts, organic polymers, and surfactants can be used.
【0031】このような結晶性アルミノジンコシリケー
トは炭素数2〜7の脂肪族炭化水素及び/又は脂環族炭
化水素から芳香族炭化水素を製造する触媒として用いら
れるが、炭素数2〜7の脂肪族炭化水素としては、エタ
ン、プロパン、n−ブタン、iso −ブタン、n−ペンタ
ン、iso −ペンタン、ネオペンタン、n−ヘキサン、メ
チルペンタン、ジメチルブタン、n−ヘプタン、メチル
ヘキサン、ジメチルペンタンなどの飽和炭化水素、エチ
レン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、ペンテン、ペ
ンタジエン、ヘキセン、ヘキサジエン、ヘプテン、ヘプ
タジエン、シクロペンテン、メチルシクロペンテン、シ
クロヘキセン、メチルシクロヘキセン、シクロヘプテ
ン、シクロヘキサジエン、メチルシクロヘキサジエンな
どの不飽和炭化水素が含まれる。Such a crystalline aluminozincosilicate is used as a catalyst for producing an aromatic hydrocarbon from an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon having 2 to 7 carbon atoms. Examples of the aliphatic hydrocarbon include ethane, propane, n-butane, iso-butane, n-pentane, iso-pentane, neopentane, n-hexane, methylpentane, dimethylbutane, n-heptane, methylhexane, and dimethylpentane. Unsaturated hydrocarbons such as saturated hydrocarbons, ethylene, propylene, butene, butadiene, pentene, pentadiene, hexene, hexadiene, heptene, heptadiene, cyclopentene, methylcyclopentene, cyclohexene, methylcyclohexene, cycloheptene, cyclohexadiene, and methylcyclohexadiene Murrell.
【0032】また脂環族炭化水素としては、シクロペン
タン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチル
シクロヘキサン、シクロヘプタン、エチルシクロペンタ
ンなどを挙げることができる。Examples of the alicyclic hydrocarbon include cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, ethylcyclopentane and the like.
【0033】反応に供給される原料は上記の炭素数2〜
7の脂肪族炭化水素及び/又は脂環族炭化水素を少なく
とも50重量%含有するものであり、上記以外の成分、
例えばベンゼン、トルエン、炭素数C8 以上の炭化水
素、メタノール、ジメチルエーテルなどが混入していて
も差しつかえない。The raw materials to be supplied to the reaction are those having 2 to 2 carbon atoms as described above.
7, containing at least 50% by weight of an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon of component 7,
For example, benzene, toluene, hydrocarbons having at least 8 carbon atoms, methanol, dimethyl ether, and the like may be mixed.
【0034】芳香族化反応は350〜600℃の温度範
囲で行なうのが適当である。反応温度が350℃より低
いと芳香族炭化水素の収率が十分でなく、一方、600
℃より高いとコーク生成による触媒性能の劣化が速い。
原料の供給速度は原料の組成、反応温度、触媒の種類
によるが、重量時間空間速度が0.1〜10Hr-1の範
囲が適当である。重量時間空間速度が0.1Hr-1より
小さいと芳香族炭化水素の製造効率が低く、一方、10
Hr-1より大きいと芳香族炭化水素の収率が十分でな
い。The aromatization reaction is suitably carried out at a temperature in the range of 350 to 600 ° C. If the reaction temperature is lower than 350 ° C., the yield of aromatic hydrocarbon is not sufficient,
If the temperature is higher than ℃, the catalyst performance is rapidly degraded due to coke formation.
The feed rate of the raw material depends on the composition of the raw material, the reaction temperature, and the type of the catalyst, but the weight hourly space velocity is suitably in the range of 0.1 to 10 Hr -1 . When the weight hourly space velocity is less than 0.1 Hr −1 , the production efficiency of the aromatic hydrocarbon is low,
If it is higher than Hr- 1, the yield of aromatic hydrocarbons is not sufficient.
【0035】芳香族化反応の圧力は0〜10kg/cm
2 ・Gの圧力が適当である。10kg/cm2・G以上の
圧力では芳香族炭化水素の収率が高くない。反応原料で
ある炭素数2〜7の脂肪族炭化水素はそのまま供給して
もよいが、水素、窒素、二酸化炭素とともに供給しても
よい。The pressure for the aromatization reaction is 0 to 10 kg / cm.
Two -G pressure is appropriate. 10kg / cmTwo・ G or more
At pressure, the yield of aromatic hydrocarbons is not high. With reaction raw materials
C2 to C7 aliphatic hydrocarbons are supplied as they are
Or with hydrogen, nitrogen or carbon dioxide
Good.
【0036】[0036]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。触媒の調製 蒸留水104mlに塩化ナトリウム26g、テトラプロ
ピルアンモニウムブロミド1.9gを溶解したC液に、
蒸留水60mlに硫酸亜鉛1.34g、硫酸アルミニウ
ム1.71g、テトラプロピルアンモニウムブロミド
5.6g、濃硫酸5.3gを溶かしたA液と、蒸留水4
5mlに水ガラス3号69gを溶かしたB液を撹拌しな
がら同時にかつ連続的に加えた。その際、混合液のpH
が10に維持されるように水酸化ナトリウムまたは硫酸
を加えて調節した。この混合液からゲルを遠心分離で回
収し、1時間擂潰し、遠心分離による上澄液と合わせ
た。混合物をオートクレーブに移し、3時間で160℃
まで昇温し、撹拌しつつ引き続き160 ℃に20時間保持し
た。放冷して、固形物を取出し、水洗、乾燥し、540 ℃
で焼成して、表1に示すX 線回折図による格子面間隔を
有するアルミノジンコシリケートが得られた。このアル
ミノジンコシリケート触媒をAとする。The present invention will be described below in detail with reference to examples. Preparation of Catalyst In solution C obtained by dissolving 26 g of sodium chloride and 1.9 g of tetrapropylammonium bromide in 104 ml of distilled water,
Liquid A prepared by dissolving 1.34 g of zinc sulfate, 1.71 g of aluminum sulfate, 5.6 g of tetrapropylammonium bromide and 5.3 g of concentrated sulfuric acid in 60 ml of distilled water, and distilled water 4
Solution B in which 69 g of water glass No. 3 was dissolved in 5 ml was added simultaneously and continuously with stirring. At that time, the pH of the mixture
Was adjusted to 10 by adding sodium hydroxide or sulfuric acid. The gel was recovered from this mixture by centrifugation, crushed for 1 hour, and combined with the supernatant obtained by centrifugation. Transfer the mixture to an autoclave and 160 ° C. for 3 hours
The temperature was maintained at 160 ° C. for 20 hours while stirring. Allow to cool, remove solids, wash with water, dry, 540 ° C
To obtain an aluminozincosilicate having a lattice spacing according to the X-ray diffraction diagram shown in Table 1. This aluminodine cosilicate catalyst is designated as A.
【0037】A4gを水分0.6 VOL %を含んだ窒素気流
中で、それぞれ500℃で24hr、450℃で90h
r、及び500℃で200hrの条件で加熱処理し、得
られたものをそれぞれB、C、及びDとする。又A4g
を空気気流中で500℃で200hr加熱して得られたも
のをEとする。A4 g was placed in a nitrogen stream containing 0.6 VOL% of water for 24 hours at 500 ° C. and 90 hours at 450 ° C., respectively.
r, and heat-treated at 500 ° C. for 200 hours, and the obtained products are referred to as B, C, and D, respectively. A4g
Is obtained by heating at 500 ° C. for 200 hours in an air stream.
【0038】かくして得られたA〜Eの各触媒につい
て、アンモニアの昇温脱離法による酸量の測定を行な
い、100℃〜650℃のピーク面積に対する300℃
〜650℃のピーク面積の比から全固体酸量に占める固
体強酸量の割合を計算した。With respect to each of the catalysts A to E thus obtained, the acid amount was measured by a temperature-programmed desorption method of ammonia.
The ratio of the solid strong acid amount to the total solid acid amount was calculated from the ratio of the peak areas at 6650 ° C.
【0039】A〜Eの各触媒の組成及び、上記測定によ
り得られた全固体酸量に占める固体強酸量の割合を表2
に示す。Table 2 shows the composition of each of the catalysts A to E and the ratio of the solid strong acid amount to the total solid acid amount obtained by the above measurement.
Shown in
【0040】[0040]
【表2】 [Table 2]
【0041】実施例1 Bを触媒として充填し、500℃に保った反応器に反応
原料n−ペンタンを重量時間空間速度2Hr-1で大気圧
下、希釈せずに流通させ芳香族化反応を行った。反応器
出口ガスを採集しガスクロマトグラフィーでその組成を
分析し、その分析値よりn−ペンタンの転化率と芳香族
選択率を以下の式より計算した。 n−ペンタン転化率(%)=100−C1 /(C1 +C2 )×100 芳香族選択率(wt%)=C3 /C2 ×100 但しC1 =反応器出口ガス中n−ペンタン濃度(wt
%) C2 =反応器出口ガス中生成物濃度(wt%) C3 =反応器出口ガス中芳香族炭化水素濃度(wt%) Example 1 B was charged as a catalyst, and n-pentane, a raw material for reaction, was passed through a reactor maintained at 500 ° C. at a weight hourly space velocity of 2 Hr -1 under atmospheric pressure without dilution to carry out an aromatization reaction. went. The gas at the outlet of the reactor was collected, and its composition was analyzed by gas chromatography. The conversion of n-pentane and the aromatic selectivity were calculated from the analytical values according to the following equations. n-pentane conversion (%) = 100−C 1 / (C 1 + C 2 ) × 100 Aromatic selectivity (wt%) = C 3 / C 2 × 100 where C 1 = n-pentane in reactor outlet gas Concentration (wt
%) C 2 = product concentration in reactor outlet gas (wt%) C 3 = aromatic hydrocarbon concentration in reactor outlet gas (wt%)
【0042】原料流通開始1時間後のn−ペンタン転化
率と芳香族選択率、およびn−ペンタン転化率が80%
になる時間とその時の芳香族選択率を求めた。実施例2
〜4、比較例1の結果とともに表3に示す。One hour after the start of the raw material distribution, the n-pentane conversion, the aromatic selectivity, and the n-pentane conversion were 80%.
And the aromatic selectivity at that time were determined. Example 2
Table 3 shows the results of Comparative Examples 1 to 4.
【0043】[0043]
【表3】 [Table 3]
【0044】実施例2 Cを触媒に用いて実施例1と同じ方法でn−ペンタンの
芳香族化反応を行った。 Example 2 An aromatization reaction of n-pentane was carried out in the same manner as in Example 1 using C as a catalyst.
【0045】実施例3 Dを触媒に用いて実施例1を同じ方法でn−ペンタンの
芳香族化反応を行った。 Example 3 An aromatization reaction of n-pentane was carried out in the same manner as in Example 1 except that D was used as a catalyst.
【0046】実施例4 Eを触媒に用いて実施例1を同じ方法でn−ペンタンの
芳香族化反応を行った。 Example 4 An aromatization reaction of n-pentane was carried out in the same manner as in Example 1 except that E was used as a catalyst.
【0047】比較例1 Aを触媒に用いて実施例1を同じ方法でn−ペンタンの
芳香族化反応を行った。 Comparative Example 1 Aromatization reaction of n-pentane was carried out in the same manner as in Example 1 except that A was used as a catalyst.
【0048】表3から明らかなように、固体酸量に占め
る固体強酸量の割合を特定の範囲とした本発明のアルミ
ノジンコシリケート含有触媒は炭化水素の芳香族化反応
において、長時間に亙り、高い転化率、芳香族選択率が
保たれる。これに較べ、上記割合が30%を超える触媒
は初期の活性は高いが、長時間運転による活性低下が免
れない。As is apparent from Table 3, the aluminodine cosilicate-containing catalyst of the present invention in which the ratio of the amount of the solid strong acid to the amount of the solid acid is in a specific range, can be used for a long time in a hydrocarbon aromatization reaction. High conversion and aromatic selectivity are maintained. In comparison, a catalyst having the above ratio of more than 30% has a high initial activity, but is inevitably reduced in activity due to long-time operation.
【0049】[0049]
【発明の効果】本発明は特定範囲のSi/Al原子比、
Si/Zn原子比、およびアルカリ金属含有量を特定量
以下とし、さらに固体酸量に占める固体強酸量の割合を
特定の範囲としたアルミノジンコシリケートを含有する
触媒を用いたことにより脂肪族炭化水素及び/ 又は脂環
族炭化水素から芳香族炭化水素が高い転化率と芳香族選
択率で得られるのみならず触媒活性が長時間維持できる
ので触媒寿命がきわめて長く、工業的に有利な方法であ
る。The present invention provides a specific range of the atomic ratio of Si / Al,
The use of a catalyst containing aluminodine cosilicate in which the Si / Zn atomic ratio and the alkali metal content are set to a specific amount or less and the ratio of the amount of the solid strong acid to the amount of the solid acid is set in a specific range is used to produce an aliphatic hydrocarbon. And / or aromatic hydrocarbons can be obtained from alicyclic hydrocarbons at a high conversion and aromatic selectivity, and the catalytic activity can be maintained for a long time, so that the catalyst life is extremely long, which is an industrially advantageous method. .
【図1】 アルミノジンコシリケートとジンコシリケー
トのアンモニアの昇温脱離曲線Fig. 1 Thermal desorption curve of ammonia for alumino-zinc silicate and gin-co silicate
A アルミノジンコシリケートのアンモニアの昇温脱離
曲線 B ジンコシリケートのアンモニアの昇温脱離曲線A Thermal desorption curve of ammonia of alumino silicate silicate B Thermal desorption curve of ammonia of gin silicate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 知巳 埼玉県戸田市新曾南三丁目17番35号 日 本鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−95034(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 2/76 C07C 2/12 C07C 15/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tomomi Okada 3-17-35 Shinsouminami, Toda City, Saitama Japan Inside Mining Co., Ltd. (56) References JP-A-4-95034 (JP, A) ( 58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C07C 2/76 C07C 2/12 C07C 15/02
Claims (3)
は脂環族炭化水素を少なくとも50重量%含有する原料
を、Si/Al原子比が14〜35であり、Si/Zn
原子比が30〜350、アルカリ金属含有量が0.4重
量%以下、かつ固体酸量に占める固体強酸量の割合が2
0〜30%である結晶性アルミノジンコシリケートと接
触させることを特徴とする芳香族炭化水素の製造方法。1. A raw material containing at least 50% by weight of an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon having 2 to 7 carbon atoms, wherein Si / Al atomic ratio is 14 to 35, and Si / Zn
The atomic ratio is 30 to 350, the alkali metal content is 0.4% by weight or less, and the ratio of the solid strong acid amount to the solid acid amount is 2%.
A method for producing an aromatic hydrocarbon, which is brought into contact with 0 to 30% of a crystalline aluminozin cosilicate.
に示す粉末X線回折図を有するものである請求項1に記
載の芳香族炭化水素の製造方法。 格子面間隔(d値) 相対強度 11.2 ±0.3 強 10.1 ±0.3 強 5.99±0.2 弱 5.58±0.1 弱 5.02±0.1 弱 4.62±0.08 弱 4.26±0.08 弱 3.85±0.07 強 3.72±0.05 強 3.65±0.05 弱 3.05±0.03 弱 2.98±0.03 弱2. The method for producing an aromatic hydrocarbon according to claim 1, wherein the crystalline aluminodine cosilicate has a powder X-ray diffraction pattern shown below. Lattice spacing (d value) Relative intensity 11.2 ± 0.3 Strong 10.1 ± 0.3 Strong 5.99 ± 0.2 Weak 5.58 ± 0.1 Weak 5.02 ± 0.1 Weak 4 0.62 ± 0.08 weak 4.26 ± 0.08 weak 3.85 ± 0.07 strong 3.72 ± 0.05 strong 3.65 ± 0.05 weak 3.05 ± 0.03 weak 2.98 ± 0.03
Zn原子比が30〜350、アルカリ金属含有料が0.4
重量%以下、かつ固体酸量に占める固体強酸量の割合が
20〜30%である結晶性アルミノジンコシリケートか
らなる芳香族炭化水素製造用触媒。3. An Si / Al atomic ratio of 14 to 35,
Zn atomic ratio is 30 to 350, alkali metal content is 0.4
An aromatic hydrocarbon production catalyst comprising a crystalline aluminozincosilicate having a weight percentage of not more than 20% and a solid strong acid content of 20 to 30% of the solid acid content.
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| JP04177390A JP3110560B2 (en) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | Method for producing aromatic hydrocarbon and catalyst thereof |
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|---|---|
| JPH05339178A JPH05339178A (en) | 1993-12-21 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6405926B1 (en) | 1998-09-01 | 2002-06-18 | Tohoku Ricoh Co., Ltd. | Stand with a communication capability for a barcode reader |
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1992
- 1992-06-10 JP JP04177390A patent/JP3110560B2/en not_active Expired - Fee Related
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