JP3153342B2 - Method for producing aromatic hydrocarbon - Google Patents
Method for producing aromatic hydrocarbonInfo
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Description
【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および、これに白
金を含有させた触媒と接触させて芳香族炭化水素を製造
する方法に関する。The present invention relates to a raw material mainly composed of aliphatic hydrocarbons and / or alicyclic hydrocarbon having 2 to 7 carbon atoms, crystalline aluminozincosilicate and white to
The present invention relates to a method for producing an aromatic hydrocarbon by contacting with a catalyst containing gold .
【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 obtained by substituting a ZSM-5 type zeolite with a zinc cation or a catalyst carrying zinc increases 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、特公平1−
16767号公報、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 show excellent selectivity. (USP Re 29948, Tokuhei 1-
No. 16767, JP-A-63-8342)
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし亜鉛カチオンで
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。However, in the case of a zinc-H-ZSM-5 catalyst substituted with a zinc cation or a zeolite catalyst carrying zinc, zinc is lost from the catalyst during the reaction, and the catalytic activity decreases with time. .
【0006】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。Zinc silicate having a structure in which aluminum of ZSM-5 is replaced with zinc has a low acid strength,
Both catalytic activity and life are not sufficient.
【0007】本発明の発明者らは先に、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高選択率
でかつ長時間安定的に芳香族炭化水素を製造するための
触媒について検討した結果、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が、触
媒として優れていることを見出した。(特願平2−22
4436号)SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention have previously prepared an aromatic hydrocarbon having 2 to 7 carbon atoms and / or an alicyclic hydrocarbon at a high selectivity and for a long time to produce an aromatic hydrocarbon stably. As a result of studying the catalyst of the above, the aluminum of the ZSM-5 type zeolite (aluminosilicate) was partially replaced with zinc, and a specific Si / Al atomic ratio and Si / Zn
It has been found that crystalline aluminodine cosilicate having an atomic ratio is excellent as a catalyst. (Japanese Patent Application No. 2-22
4436)
【0008】また上記発明においては該結晶性アルミノ
ジンコシリケートに白金、クロム等の遷移金属を含有さ
せたものも又、芳香族化反応の触媒として使用できるこ
とを提案した。発明者らはその後、更にこれらの触媒に
ついて詳細に検討した結果、芳香族化反応に対しては、
両者がそれぞれ特性を有していることを見出した。すな
わち、脂肪族炭化水素及び/又は脂環族炭化水素の反応
性は炭素数が増すほど高いが、遷移金属を含有させた結
晶性アルミノジンコシリケートのみをこの反応における
触媒として使用する場合、触媒活性が高く原料の転化率
は高いが、芳香族炭化水素以外に、エタンなど炭素数が
少なく反応性の低い炭化水素を多く副生するため、芳香
族収率が十分に高いとはいえない。一方、遷移金属を含
有しない結晶性アルミノジンコシリケートは、触媒活性
はそれほど高くないが、エタンへの選択率は低く、炭素
数が比較的多く反応性の比較的高い炭化水素を多く副生
する。In the above invention, it has been proposed that the crystalline aluminozincosilicate containing a transition metal such as platinum or chromium can also be used as a catalyst for the aromatization reaction. The inventors have further studied these catalysts in detail, and found that for the aromatization reaction,
It has been found that both have characteristics. That is, the reactivity of an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon increases as the number of carbon atoms increases. However, when only a crystalline aluminodine cosilicate containing a transition metal is used as a catalyst in this reaction, the catalytic activity becomes higher. Although the conversion rate of the raw material is high, the yield of aromatics cannot be said to be sufficiently high because, in addition to aromatic hydrocarbons, many hydrocarbons having a low carbon number and low reactivity such as ethane are produced as by-products. On the other hand, the crystalline aluminodine silicate containing no transition metal has a low catalytic activity, but has a low selectivity to ethane, and has a relatively large number of carbon atoms and a relatively large amount of highly reactive hydrocarbon as a by-product.
【0009】そこで発明者らは上記の知見に基づき、そ
れぞれの触媒の長所を活かし、総合的に芳香族炭化水素
の収率を高める方法について鋭意検討した結果、まず白
金を含有させない結晶性アルミノジンコシリケートに、
この反応原料を接触させて芳香族炭化水素を生成させ、
次いで白金を含有させた結晶性アルミノジンコシリケー
トに接触させて、未反応原料と副生炭化水素を芳香族炭
化水素に転化することにより、芳香族炭化水素をより高
い収率で得ることができることを見出した。[0009] Therefore, the inventors have found that, based on the above findings, taking advantage of the strengths of the respective catalyst, overall result of intensive studies on how to increase the yield of aromatic hydrocarbons, firstly white
Crystalline aluminodine silicate that does not contain gold ,
Contacting the reactants to produce aromatic hydrocarbons,
Then, by contacting the platinum- containing crystalline aluminodine cosilicate to convert the unreacted raw materials and by-product hydrocarbons to aromatic hydrocarbons, it is possible to obtain aromatic hydrocarbons in higher yield. I found it.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は炭素数
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
である結晶性アルミノジンコシリケートと接触させ、次
いで、Si/Al原子比が14〜35であり、Si/Z
n原子比が30〜350である結晶性アルミノジンコシ
リケートに白金を含有させた触媒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である。That is, the present invention provides a raw material containing at least 50% by weight of an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon having 2 to 7 carbon atoms and having a Si / Al atomic ratio of 14 to 35. And the atomic ratio of Si / Zn is 30 to 350.
And then contacting with a crystalline aluminodine cosilicate, which has a Si / Al atomic ratio of 14-35,
A method for producing an aromatic hydrocarbon, comprising contacting a crystalline aluminodine silicate having an n atomic ratio of 30 to 350 with a catalyst containing platinum .
【0011】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品およ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 products. Aluminosilicate is made of SiO4 tetrahedron and AlO4
The tetrahedron has a three-dimensional skeletal structure in which oxygen atoms are shared and crosslinked, and the ratio of aluminum and silicon atoms to oxygen atoms is 1: 2.
【0012】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。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。On the other hand, the crystalline aluminosilicate used in the present invention is obtained by partially substituting the aluminum of the aluminosilicate with zinc. Silicon, aluminum and zinc atoms share oxygen and crosslink to form the same as the crystalline aluminosilicate. It has a skeletal structure. It is not necessary that all of the silicon, aluminum or zinc atoms constitute the same crystal structure, and some of them may coexist in other forms such as respective oxides.
【0013】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 aluminozincosilicate of the present invention is obtained by substituting most of the cations with sodium ions and conducting elemental analysis to determine the Na / Al ratio. Can be distinguished from aluminosilicate carrying zinc. That is, aluminosilicate substituted with zinc ions or aluminosilicate carrying zinc has a Na / Al ratio of less than 1, whereas aluminozincosilicate has a Na / Al ratio of greater than 1. This is because zinc constituting the crystal lattice of aluminozincosilicate provides a cation exchange site together with aluminum.
【0014】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の範囲である。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
形成されにくく、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。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
の経時劣化が速い。一方、同原子比が350より大きい
と芳香族の選択率が低い。The atomic ratio of Si / Al in the crystalline aluminodine silicate of the present invention ranges from 14 to 35, and the atomic ratio of Si / Zn ranges from 30 to 350. When the atomic ratio of Si / Al is smaller than 14, crystals with slow deterioration of the catalyst performance with time are difficult to be formed. On the other hand, when the atomic ratio is larger than 35, the activity of the catalyst is not sufficient and the deterioration with time is accelerated. Also, Si /
When the atomic ratio of Zn is less than 30, the formation of crystals is poor and the catalyst deteriorates with time rapidly. On the other hand, when the atomic ratio is larger than 350, the selectivity of aromatic is low.
【0015】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型ゼオライトに類似した表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 shown in Table 1 similar to the ZSM-5 type zeolite.
【0016】[0016]
【表1】 [Table 1]
【0017】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 silicate 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.
【0018】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.
【0019】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.
【0020】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 thereof can be used.
【0021】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, hydroxides of sodium and potassium, chlorides, bromides, sulfates, nitrates, acetates, and mixtures of two or more of these can be used.
【0022】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、トリプロピル
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 quaternary ammonium such as tetrapropylammonium, tetrabutylammonium and tripropylmethylammonium;
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.
【0023】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.
【0024】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 or a compound such as silica alumina. The raw materials are not limited to those exemplified here.
【0025】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。交換に先だって合成された
アルミノジンコシリケートを例えば空気中で540℃で
焼成してもよい。H+イオンへの交換は、硝酸、塩酸、
硫酸などの水溶液に浸けることにより、あるいはアンモ
ニウム塩水溶液に浸けてアンモニウムイオンに交換した
ものを焼成することにより行なうことができる。これら
のイオン交換において、水溶液に浸けて加熱、減圧など
により気体を除く操作を加えてもよい。The synthesized aluminodine cosilicate is ion-exchangeable, and most of the cations can be exchanged for H + ions before use. The aluminozincosilicate synthesized prior to the exchange may be calcined, for example, at 540 ° C. in air. The exchange to H + ion is nitric acid, hydrochloric acid,
It can be carried out by immersing in an aqueous solution of sulfuric acid or the like, or by immersing in an aqueous solution of ammonium salt and exchanging it for ammonium ions and firing. In these ion exchanges, an operation of immersing in an aqueous solution to remove gas by heating, decompression, or the like may be added.
【0026】またアルミノジンコシリケート中のアルカ
リ金属含有量が多いものは触媒寿命が短いので、一定の
含有量以下に低減させるのが望ましい。アルカリ金属を
含むアルミノジンコシリケートからアルカリ金属を所望
の含有量にまで低減させるには、例えば下記の如き方法
がとられる。Since the catalyst life of an aluminosine silicate having a large alkali metal content is short, it is desirable to reduce the content to a certain level or less. In order to reduce the content of the alkali metal from the aluminodicosilicate containing the alkali metal to a desired content, for example, the following method is employed.
【0027】先ずアルカリ金属を含むアルミノジンコシ
リケートを、H+イオンまたはアンモニウムイオンを含
む水溶液に浸けると、イオンが交換されてアルカリ金属
の一部が水溶液中に移行する。これによってアルミノジ
ンコシリケート中のアルカリ金属含有量を減少させるこ
とができるが、1回のイオン交換ではアルカリ金属が所
望の含有量にまで低下しない場合には、更にこの水溶液
をH+イオンまたはアンモニウムイオンを含み、アルカ
リ金属を多く含まない水溶液に置き換えることにより逐
次イオン交換を進めてアルミノジンコシリケートに含ま
れるアルカリ金属含有量を減らす。この操作をアルカリ
金属が十分に少なくなるまで続けるとよい。First, when an aluminodicosilicate containing an alkali metal is immersed in an aqueous solution containing H + ions or ammonium ions, ions are exchanged and a part of the alkali metal is transferred into the aqueous solution. As a result, the alkali metal content in the aluminodine cosilicate can be reduced. However, if the alkali metal content does not decrease to the desired content in one ion exchange, the aqueous solution is further converted to H + ions or ammonium ions. By replacing the aqueous solution with an aqueous solution containing a small amount of alkali metal, the ion exchange is sequentially performed to reduce the alkali metal content in the aluminodine cosilicate. This operation may be continued until the alkali metal content is sufficiently low.
【0028】また、アルミノジンコシリケートに含まれ
るアルカリ金属の一部をアンモニウムイオンで交換した
ものを焼成した後、再度アンモニウム塩水溶液に浸けて
残りのアルカリ金属の一部をアンモニウムイオンで交換
する操作を繰り返す方法によりアルカリ金属含有量を低
減させることもできる。In addition, after baking a product obtained by exchanging part of the alkali metal contained in the aluminodine cosilicate with ammonium ions, immersing it again in an aqueous ammonium salt solution, and exchanging a part of the remaining alkali metal with ammonium ions. The alkali metal content can also be reduced by repeating the method.
【0029】更にアルミノジンコシリケートの陽イオン
の大部分をアルカリ土類金属イオンで交換したものも用
いることができる。Further, one obtained by exchanging most of the cations of the aluminodine cosilicate with alkaline earth metal ions can also be used.
【0030】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含む原料から芳香族炭化水素
を製造するにあたり、転化率および芳香族炭化水素への
選択率を共に向上させるために、触媒として2種の結晶
性アルミノジンコシリケートを併用使用し、原料ガスを
まず白金を含有させない結晶性アルミノジンコシリケー
ト触媒に接触させ、次いで、白金を含有させた結晶性ア
ルミノシリケートに接触させて芳香族炭化水素を高収率
で製造することを特徴としている。According to the present invention, when producing an aromatic hydrocarbon from a raw material containing an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon having 2 to 7 carbon atoms, both the conversion and the selectivity to the aromatic hydrocarbon are determined. to improve, the two crystalline aluminozincosilicate combination used as a catalyst, the raw material gas first contacted platinum crystalline aluminozincosilicate catalyst which does not contain and then, the crystalline aluminosilicate which contains platinum It is characterized in that aromatic hydrocarbons are produced in high yield by contact.
【0031】結晶性アルミノジンコシリケートへの白金
の含有は通常のイオン交換法、含浸法などにより行なう
ことができる。The inclusion of platinum in the crystalline aluminodine cosilicate can be carried out by a usual ion exchange method, impregnation method or the like.
【0032】結晶性アルミノジンコシリケート及び白金
を含有させた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、鉱物、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 containing the crystalline aluminodine silicate and platinum can be used as a catalyst either as it is or by molding by adding a granulating agent. As the granulating agent, generally known agents such as silica, alumina, clay, minerals, inorganic salts, organic polymers and surfactants can be used.
【0033】造粒剤を加えて結晶性アルミノジンコシリ
ケートを成形する工程は、含まれる陽イオンをH+イオ
ンまたはアンモニウムイオンまたはアルカリ土類金属イ
オンで交換する工程の前あるいは途中、あるいは後のい
ずれの時点でも実施することができるが、イオン交換の
前または途中で成形するのが、固液分離と焼成を効率よ
く行なえるため好ましい。The step of forming the crystalline aluminodine cosilicate by adding the granulating agent may be performed before, during, or after the step of exchanging the contained cations with H + ions, ammonium ions or alkaline earth metal ions. Although it can be carried out even at the point of time, it is preferable to perform the molding before or during the ion exchange because the solid-liquid separation and the calcination can be performed efficiently.
【0034】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、i−ブタン、n−ペンタ
ン、i−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、ヘクロヘプテン、
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, i-butane, n-pentane, i-pentane, neopentane, n-hexane, methylpentane, dimethylbutane, n-heptane, methylhexane, and dimethylpentane. Saturated hydrocarbon, ethylene, propylene, butene, butadiene, pentene, pentadiene, hexene, hexadiene, heptene, heptadiene, cyclopentene, methylcyclopentene, cyclohexene, methylcyclohexene, hepclohepten,
Unsaturated hydrocarbons such as cyclohexadiene and methylcyclohexadiene are included.
【0035】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.
【0036】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 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 C8 or more, methanol, dimethyl ether, and the like may be mixed.
【0037】本発明による芳香族化反応は2種の結晶性
アルミノジンコシリケート触媒を用いて行なわれるが、
反応器としてはそれぞれの触媒を充填した2つの反応器
を直列に連結する方法、あるいは1つの反応器の前半に
白金を含有させない結晶性アルミノジンコシリケート触
媒を、後半に白金を含有させた結晶性アルミノジンコシ
リケート触媒を充填する等の方法を用いることができ
る。The aromatization reaction according to the present invention is carried out using two types of crystalline aluminodine cosilicate catalysts.
As a reactor, a method in which two reactors filled with respective catalysts are connected in series, or in the first half of one reactor
For example, a method can be used in which a crystalline aluminozincosilicate catalyst containing no platinum is filled with a crystalline aluminozincosilicate catalyst containing platinum in the latter half.
【0038】芳香族化反応は前半、後半いずれの反応と
も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。It is appropriate to carry out the aromatization reaction in the first half and the second half in a temperature range of 350 to 600 ° C. If the reaction temperature is lower than 350 ° C., the yield of aromatic hydrocarbon is not sufficient, while if it is higher than 600 ° C., the deterioration of the catalyst performance due to coke formation is rapid.
【0039】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0.1〜10
Hr−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、10Hr−1より大きいと芳香族炭化水素の
収率が十分でない。The feed rate of the raw material depends on the composition of the raw material, the reaction temperature,
Depending on the type of catalyst, the weight hourly space velocity is 0.1 to 10
The range of Hr-1 is appropriate. Weight hourly space velocity is 0.
If it is less than 1 Hr-1, the production efficiency of aromatic hydrocarbons is low, while if it is more than 10 Hr-1, the yield of aromatic hydrocarbons is not sufficient.
【0040】芳香族化反応の圧力は前半、後半とも0〜
30kg/cm2・Gの圧力が適当である。30kg/
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 of the aromatization reaction is 0 to 0 in both the first half and the second half.
A pressure of 30 kg / cm 2 · G is appropriate. 30kg /
At a pressure of cm 2 · G or more, the yield of aromatic hydrocarbon is not high. The aliphatic hydrocarbon having 2 to 7 carbon atoms, which is a reaction raw material, may be supplied as it is, or may be supplied together with hydrogen, nitrogen, and carbon dioxide.
【0041】[0041]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例1 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、撹拌しつつ引続き160℃に20時間保持
した。放冷して固形物を取出し、水洗し、硝酸アンモニ
ウム水溶液に浸して陽イオンをNH4+イオンで置換
し、540℃で3.5時間焼成した。再び硝酸アンモニ
ウム水溶液に浸して乾燥後540℃で焼成して、第1表
に示すX線回折図による格子面間隔を有するH型結晶性
アルミノジンコシリケート18gが得られた。これを触
媒Aとする。この触媒における原子比Si/Alは3
0、Si/Znは70であった。またこのH型の触媒A
をNaClで処理し、陽イオンの大部分をNaで置換
し、Na/Al比を求めた結果、1.3であった。The present invention will be described below in detail with reference to examples. Example 1 A solution C in which 26 g of sodium chloride and 1.9 g of tetrapropylammonium bromide were dissolved 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. The solid was taken out by cooling, washed with water, immersed in an aqueous solution of ammonium nitrate to replace cations with NH 4+ ions, and calcined at 540 ° C. for 3.5 hours. It was immersed again in an aqueous solution of ammonium nitrate, dried and calcined at 540 ° C. to obtain 18 g of an H-type crystalline aluminozincosilicate having lattice spacing according to the X-ray diffraction diagram shown in Table 1. This is designated as catalyst A. The atomic ratio Si / Al in this catalyst is 3
0, and Si / Zn was 70. The H-type catalyst A
Was treated with NaCl, most of the cations were replaced with Na, and the Na / Al ratio was found to be 1.3.
【0042】触媒Aをテトラアンミンジクロロ白金の水
溶液に浸して白金を0.05重量%含有させたものを触
媒Bとする 次いで触媒Aを前半に、触媒Bを後半にそ
れぞれ等重量づつ充填し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、
大気圧で希釈ガスを用いずに流通させ、芳香族化反応を
行なった。反応器出口ガスを採取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。結果を表2に示す。The catalyst A was immersed in an aqueous solution of tetraamminedichloroplatinum and contained 0.05% by weight of platinum to obtain a catalyst B. Next, the catalyst A was charged in the first half and the catalyst B in the second half by equal weights. N-pentane was charged at a weight hourly space velocity of 2 Hr-1
An aromatization reaction was carried out at atmospheric pressure without using a diluent gas. The reactor outlet gas was sampled and its composition was analyzed by gas chromatography. From the analytical values, the n-pentane conversion, aromatic selectivity, and n-pentane conversion after one hour from the start of raw material distribution became 80%. Time and aromatic selectivity at that time were determined. Table 2 shows the results.
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】なお、n−ペンタン転化率および芳香族選
択率は以下の式により計算した。 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
%)The n-pentane conversion and the aromatic selectivity were calculated by the following equations. n-pentane conversion (%) = 100−C1 / (C1 +)
C2) × 100 Aromatic selectivity (wt%) = C3 / C2 × 100 where C1 = n-pentane concentration in reactor outlet gas (wt
%) C2 = concentration of product in reactor outlet gas (wt%) C3 = concentration of aromatic hydrocarbon in reactor outlet gas (wt
%)
【0045】比較例1 反応器に触媒Aのみを充填した以外は実施例1と同じ方
法でn−ペンタンの芳香族化反応を行なった。結果を表
2に併せて示す。Comparative Example 1 An aromatization reaction of n-pentane was performed in the same manner as in Example 1 except that only the catalyst A was charged into the reactor. The results are shown in Table 2.
【0046】比較例2 反応器に触媒Bのみを充填した以外は実施例1と同じ方
法でn−ペンタンの芳香族化反応を行なった。結果を表
2に併せて示す。Comparative Example 2 An aromatization reaction of n-pentane was carried out in the same manner as in Example 1 except that only the catalyst B was charged into the reactor. The results are shown in Table 2.
【0047】表2の結果から明らかなように、白金を含
有させない結晶性アルミノジンコシリケートと白金を含
有させた結晶性アルミノジンコシリケート触媒とによる
逐次反応を行なった本発明の方法は、それぞれ単味で用
いた方法に較べて転化率、芳香族選択率および触媒寿命
の点で総合的に優れた方法である。As is apparent from the results in Table 2, the method of the present invention was subjected to sequential reaction with a crystalline aluminozincosilicate catalyst which contains a crystalline aluminozincosilicate platinum which does not contain platinum, respectively plain This method is generally superior in terms of conversion, aromatic selectivity, and catalyst life as compared with the method used in Example 1.
【0048】実施例2 SiO2として10重量%になる量のコロイダルシリカを造
粒剤として触媒Aに加えて、球状に造粒し、540℃で
焼成して触媒Cを得た。実施例1と同様にして触媒Cに
白金を0.05重量%含有させて触媒Dを得た。Example 2 Colloidal silica in an amount of 10% by weight as SiO2 was added to Catalyst A as a granulating agent, and the mixture was granulated in a spherical shape and calcined at 540 ° C. to obtain Catalyst C. In the same manner as in Example 1, catalyst D was obtained by adding 0.05% by weight of platinum to catalyst C.
【0049】触媒Cを前半に、触媒Dを後半に等重量ず
つ充填し、520℃に保った反応器に、反応圧力5kg/c
m2・Gで、希釈ガスを用いずにn−ペンタンを重量時間
空間速度1.5Hr−1で流通させ、芳香族化反応を行なっ
た。反応器出口ガス組成から原料流通開始1時間後およ
び500時間後の転化率、選択率を求めたところ、以下
のとおりであった。 1時間後 n−ペンタン転化率 100% 芳香族選択率 42wt% エタン選択率 17wt% 500時間後 n−ペンタン転化率 99% 芳香族収率 40 wt%The catalyst C was charged in the first half and the catalyst D in the latter half by the same weight, and the reactor was maintained at 520 ° C. and the reaction pressure was 5 kg / c.
At m2 · G, n-pentane was allowed to flow at a weight hourly space velocity of 1.5 Hr−1 without using a diluting gas to carry out an aromatization reaction. The conversion and selectivity at 1 hour and 500 hours after the start of the raw material distribution were determined from the gas composition at the outlet of the reactor, and the results were as follows. After 1 hour n-pentane conversion 100% Aromatic selectivity 42wt% Ethane selectivity 17wt% After 500 hours n-pentane conversion 99% Aromatic yield 40wt%
【0050】実施例3 触媒Cを前半に、触媒Dを後半に等重量づつ充填し、5
05℃に保った反応器へ、反応圧力3Kg/cm2Gで
希釈ガスを用いずに、表3に示す組成の炭化水素混合物
を、重量時間空間速度0.7Hr−1で流通させ、芳香
族化反応を行なった。Example 3 The catalyst C was charged in the first half and the catalyst D in the second half by equal weight.
A hydrocarbon mixture having a composition shown in Table 3 was passed through a reactor maintained at 05 ° C. at a reaction pressure of 3 kg / cm 2 G without using a diluent gas at a weight hourly space velocity of 0.7 Hr−1, and an aromatization reaction was performed. Was performed.
【0051】[0051]
【表3】 [Table 3]
【0052】反応器出口ガス組成から原料流通開始1時
間後および500時間後の転化率と芳香族選択率を求め
たところ、転化率、選択率は以下のとおりであった。 1時間後 転化率 100% 芳香族選択率 48wt% エタン選択率 26wt% 500時間後 転化率 99% 芳香族収率 45 wt%The conversion and the aromatic selectivity at 1 hour and 500 hours after the start of the flow of the raw materials were determined from the gas composition at the outlet of the reactor. The conversion and the selectivity were as follows. After 1 hour Conversion 100% Aromatic selectivity 48wt% Ethane selectivity 26wt% After 500 hours Conversion 99% Aromatic yield 45wt%
【0053】ただし転化率と芳香族選択率は次に示す式
から求めた。 転化率(%)=(1−B/A×0.98)×100 芳香族選択率(wt%)=(C−A×0.02)×100 )/
(A×0.98−B) ただし、A=反応器出口ガス中全炭化水素濃度(wt
%) B=反応器出口ガス中C5 〜C7 パラフィン、シクロ
パラフィン濃度(wt%) C=反応器出口ガス中芳香族炭化水素濃度(wt%)However, the conversion and the aromatic selectivity were determined from the following equations. Conversion (%) = (1-B / A × 0.98) × 100 Aromatic selectivity (wt%) = (C−A × 0.02) × 100) /
(A × 0.98−B) where A = concentration of total hydrocarbons in reactor outlet gas (wt
%) B = concentration of C5 to C7 paraffin and cycloparaffin in the reactor outlet gas (wt%) C = aromatic hydrocarbon concentration in the reactor outlet gas (wt%)
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明は、特定の範囲のSi/Al原子
比およびSi/Zn原子比を有するアルミノジンコシリ
ケートを含有する触媒に、脂肪族炭化水素及び/又は脂
環族炭化水素を接触させ、次いで白金を含有させたアル
ミノジンコシリケート触媒を接触させたことにより、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、触媒活性が長期間の維持できるので、触媒寿
命が長く、工業的に有利な方法である。According to the present invention, an aliphatic hydrocarbon and / or an alicyclic hydrocarbon is brought into contact with a catalyst containing an aluminodine cosilicate having a specific range of Si / Al atomic ratio and Si / Zn atomic ratio. Then, by contacting the aluminozincosilicate catalyst containing platinum , not only can aromatic hydrocarbons be obtained with high conversion and aromatic selectivity, but also the catalyst activity can be maintained for a long time, so that the catalyst life can be maintained. Is a long and industrially advantageous method.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 直治 埼玉県戸田市新曽南三丁目17番35号 日 本鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−178934(JP,A) 特開 昭50−4029(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 5/41 C07C 15/02 C07C 2/12 C07C 2/76 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Naoji Igarashi 3-17-35 Niisonanami, Toda City, Saitama Prefecture Inside Nihon Mining Co., Ltd. (56) References JP-A-3-178934 (JP, A) JP 50-5029 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C07C 5/41 C07C 15/02 C07C 2/12 C07C 2/76
Claims (2)
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である結晶性アルミノジンコシリ
ケートと接触させ、次いで、Si/Al原子比が14〜
35であり、Si/Zn原子比が30〜350である結
晶性アルミノジンコシリケートに白金を含有させた触媒
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
Contacting with a crystalline aluminodine cosilicate having an atomic ratio of 30 to 350, and then having a Si / Al atomic ratio of 14 to 350;
35. A method for producing an aromatic hydrocarbon, comprising contacting a crystalline aluminodine silicate having a Si / Zn atomic ratio of 30 to 350 with a catalyst containing platinum .
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 aluminozin cosilicate has the following powder X-ray diffraction pattern. 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
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|---|---|---|---|
| JP17020492A JP3153342B2 (en) | 1992-03-31 | 1992-06-04 | Method for producing aromatic hydrocarbon |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP10383492 | 1992-03-31 | ||
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| JPH05331078A JPH05331078A (en) | 1993-12-14 |
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|---|---|---|---|
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